加热生产工艺的应用非常普遍。降低能源成本最简单的方法是降低能量消耗。这方面,能够通过检查和优化现有设备得以实现,因而在选购新设备时,就应当将后续成本考虑进去。经验显示,很多项目管理往往不能充分考虑这个重要方面,因为它们的重点常常在于合理的加工过程,以及后续的过程安全。 (图片) 加热和干燥箱
常用的加热柜是用于加热产品,让它开始收缩或化学反应/转化的过程。因此,产品只需加热,能量需求通常不高。
然而,干燥箱无论是用于灌封料还是涂层干燥都需要在特定条件下进行,例如在出于质量保证目的的条件下。干燥过程释放在工艺过程中由粘结剂引发,调控凝结工艺所需要的溶剂。由于挥发气体和溶剂富集在加热过程中可能导致爆炸,因此干燥箱必须充分通风。
在干燥箱通风时,新鲜空气不断送入并被加热到箱内温度。这种干燥的热空气吸收释放的气体和水蒸气,并与废气一起被排出干燥箱(见图1)。 (图片) 干燥箱所需的总能量包括通风所需能量、箱壁热量损失以及加热产品所需的热量(见图2)。箱壁的热量损失所占比例最小,但是被讨论的最多,因为这会使环境温度上升,在夏季还需通过空调系统进行调节。这种热量损失可以通过改用双壁结构,避免内外壁之间形成热桥来避免。(图片) 产品加热是第二大能量消耗部分,通常要求降低能量消耗,特别是在涂层工艺中,只有产品的表面温度才是重要的。给干燥箱通风占总能耗的65%。减少这部分能耗可以大量节省能源。
控制排出气体
最受欢迎的设备是具有高气流速和气体交换速率的。然而,空间过剩也会由于不必要的通风而增加能耗。通常,具有适度的气体交换速率的干燥箱比充分交换的产品更受欢迎。
最简单、最便宜的解决方案是采用程控排气气流控制。图3为排气空气控制器及其显示的温度分布曲线。在初始蒸发阶段,即开始的60分钟, 排气速率在中温时最高。干燥箱最初被加热到60℃,并在此温度进行保温。在此低温下能耗较低。在60℃下可以节省30%能量。在加热到150℃过程中仍然可以达到最高的排气量。在保温阶段,排气量减少。剩余的蒸汽在150℃ 和250℃蒸发。在这种情况下可以减少80%废气空气,同时能耗也可以减少80%。在整个过程中可以节省30%能耗。(图片) 效率的提高
超干燥箱工作温度近于室温,箱内湿度非常低,干燥空气进行闭路循环。干燥箱内,干燥空气吸收水蒸气并在干燥空气发生器中释放给吸附剂。一旦吸附剂饱和便转换到下一个。饱和的吸附剂在低温下加热再生。由于再生过程占整个过程比例很小,而能耗节约大约为60%。由于干燥箱在较低温度下运行,通过箱体的热量损失和产品加热的能量都较少。自然地,能量节省程度也取决于工作条件、控制器和指示器。因此,总能耗也可以减少超过60%。
然而超干燥箱不能用于所有生产工艺。其用途取决于蒸气流动。出于安全考虑,不能用于可爆炸蒸汽。在这种情况下,排出空气的能量可以用于加热新鲜空气。用于这种情况的交叉热交换器的能耗可以超过80%。例如:从生产车间进入的新鲜空气温度为20 ℃,先被加热到180℃,达到干燥箱的输入气体温度(见图1)。在干燥箱内只需将其从180℃加热到200℃。含水蒸气废气进入热交换器,在此将热量交换给新鲜空气,其温度则从200 ℃降至40℃。这样可以减少总能耗超过50%。
结论
一个成本不高的排气流速控制器可以节省能耗。甚至可以证明使用小型加热箱是比较经济的。如果功率为7.5kW,每年运行两千个小时,其回报期越为1.4年。超干燥箱和热能回收所需投资更大。对于一个功率为15kW,运行3500小时,其回报周期也是1.4年。随着功率和使用时间的增加,回报周期缩短。
5/7/2010
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