Непрерывная линия гальванического покрытия с катушек-на-барабаны потребляла 38 000 кВтч в месяц на обогрев ванн в пяти технологических резервуарах. В двух резервуарах на заводе были установлены погружные нагреватели из ПТФЭ с низкой удельной мощностью и улучшенным распределением потока. За следующие шесть месяцев потребление тепловой энергии для этих двух резервуаров снизилось на 11% и 14% соответственно. Общая экономия составила около 1400 долларов в месяц. Проект окупился менее чем за год.
Линии непрерывного нанесения покрытия работают иначе, чем резервуары периодического действия. Полоса или заготовка непрерывно перемещаются по ванне, создавая постоянную тепловую нагрузку, которую необходимо замещать нагревателем. Нагреватель работает непрерывно, часто с высокой нагрузкой, при этом потребление энергии является значительным. Повышение эффективности нагревателя и его взаимодействия с ванной снижает затраты энергии, необходимые для поддержания заданного значения.
Куда уходит энергия при непрерывном покрытии
Энергия, потребляемая погружным нагревателем из ПТФЭ на линии непрерывного нанесения покрытия, идет на три направления: нагрев поступающих заготовок, возмещение тепла, потерянного через стенки и поверхность резервуара, а также устранение неэффективности самого нагревателя.
Нагревательная нагрузка заготовки является наибольшей. Стальная полоса, входящая в ванну при температуре 25 градусов и выходящая при температуре 60 градусов, непрерывно поглощает тепло. Для линии, обрабатывающей 500 кг полосы в час, тепловая нагрузка заготовки составляет около 12 кВт. Эту нагрузку должен обеспечивать нагреватель независимо от его конструкции.
Потери на стенках и поверхности зависят от изоляции резервуара и температуры ванны. Неизолированный резервуар при температуре 60 градусов может потерять 3–5 кВт через стенки и поверхность. Утепленный бак с крышкой может потерять менее 1 кВт.
Неэффективность нагревателя – это потери энергии из-за того, что оболочка работает при более высокой температуре, чем необходимо, или из-за того, что оболочка изолирует накипь. Чистый нагреватель с низкой удельной мощностью имеет минимальную неэффективность. Масштабный нагреватель с высокой плотностью ватт теряет 10–20% своей энергии впустую.
| Загрузить компонент | Типичный диапазон | Управляется конструкцией нагревателя | Примечания |
|---|---|---|---|
| Нагрев заготовки | 8–15 кВт | Нет | Зависит от скорости линии и массы полосы |
| Потери на стенах и поверхности | 1–5 кВт | Частично | Изоляция и крышки снижают потери |
| Неэффективность нагревателя | 0,5–3 кВт | Да | Плотность ватт и чистота |
Компоненты энергетической нагрузки в резервуаре непрерывного покрытия
Как низкая плотность ватт снижает потери энергии
Нагреватель низкой-ватт-плотности работает при более низкой температуре оболочки при той же выходной мощности. Более низкая температура оболочки снижает потери тепла через фланец и клеммную коробку, а также снижает движущую силу отложения накипи.
Экономия энергии происходит из двух источников. Во-первых, более низкая температура оболочки снижает кондуктивные потери через крепежные детали нагревателя. Во-вторых, более медленное образование накипи обеспечивает более высокую эффективность теплопередачи в течение более длительных периодов времени. Нагреватель, который потеряет 10% эффективности в течение трех месяцев при высокой плотности мощности, может потерять только 5% при низкой плотности мощности.
| Ватт Плотность | Температура оболочки | Скорость масштабирования | Эффективность через 3 месяца | Эффективность через 6 месяцев |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 Вт/см² | 92–98 градусов | Высокий | 90% | 82% |
| 1,2 Вт/см² | 88–93 градуса | Умеренный | 93% | 88% |
| 1,0 Вт/см² | 85–90 градусов | Низкий | 95% | 92% |
| 0,8 Вт/см² | 82–87 градусов | Очень низкий | 96% | 94% |
Эффективность нагревателя с течением времени как функция плотности ватт
Улучшенное распределение потока
При непрерывном нанесении покрытия движение заготовки создает структуру потока, которая может либо способствовать, либо препятствовать передаче тепла. Если нагреватель расположен на пути основного потока, движущаяся полоса или циркуляционный насос непрерывно очищают оболочку, поддерживая тонкий пограничный слой и высокую эффективность теплопередачи.
Если нагреватель расположен в мертвой зоне, пограничный слой утолщается, температура оболочки повышается и эффективность падает. Перестановка нагревателя на пути потока или добавление специального эдуктора может повысить эффективность на 5–10%.
| Положение нагревателя | Локальная скорость потока | Оболочка ΔT | Эффективность | Экономия энергии |
|---|---|---|---|---|
| Мертвая зона | <0.05 m/s | 30–45 градусов | 82–88% | Базовый уровень |
| Низкий расход | 0.1–0.2 m/s | 20–30 градусов | 88–92% | 5–8% |
| Умеренный поток | 0.2–0.4 m/s | 12–20 градусов | 92–95% | 8–12% |
| Высокий поток | >0.4 m/s | 8–14 градусов | 95–97% | 12–15% |
Эффективность и экономия энергии за счет расположения нагревателя и скорости потока
Изоляция и крышки
Самая большая контролируемая экономия энергии в резервуаре непрерывного покрытия достигается за счет изоляции и крышек. Неутепленный бак теряет через стенки 3–5 кВт. Добавление 50 мм изоляции снижает эти потери на 80–90%. Плавающее покрытие из шариков или крышка резервуара снижают поверхностные потери на 60–70%.
Экономия от изоляции и покрытий больше, чем экономия от изменения конструкции обогревателя. Завод, который изолирует свои резервуары и накрывает поверхность, может снизить тепловую энергию на 20–30% перед заменой нагревателя.
Когда модернизация нагревателя из ПТФЭ оправдана
Модернизация ПТФЭ-нагревателя оправдана, когда существующий нагреватель работает с высокой удельной мощностью, когда накопление накипи приводит к снижению эффективности или когда нагреватель расположен в мертвой зоне. Модернизация должна включать низкую плотность мощности, улучшенный доступ к потоку и полированную поверхность оболочки.
Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с низкой удельной мощностью, большой площадью поверхности и геометрией,-оптимизированной по потоку, обеспечивает минимальное потребление энергии при непрерывном нанесении покрытия. Для процесса спецификации требуется химический состав ванны, рабочая температура, размеры резервуара, скорость линии и требуемая мощность. На предприятиях с линиями непрерывного нанесения покрытия этот подход,-специфичный для конкретного применения, снижает затраты на химический нагрев и продлевает срок службы нагревателя.
