(真空水循環(huán)泵異響原因)

以真空相變熱水機(jī)為熱源的前處理加熱系統(tǒng)改造

孫傳金，李想

(山東臨工工程機(jī)械有限公司，山東臨沂276023)

　　0 引言

　　當(dāng)前綠色化生產(chǎn)已成為制造行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，眾所周知，前處理線能源消耗高，以某前處理電泳線為例，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在只有酸洗及脫脂兩個(gè)工位需要加熱的情況下，該線每年消耗天然氣加熱的費(fèi)用折合人民幣共計(jì)150余萬(wàn)元，隨著產(chǎn)品線的豐富以及產(chǎn)量的增加，加熱成本還會(huì)繼續(xù)增高。為公司節(jié)約能源，餞行可持續(xù)發(fā)展，因而論證改造現(xiàn)有加熱方式，尋求一種降低能源消耗，低成本加熱的方案。

　　本文以某前處理線加熱系統(tǒng)改造為實(shí)例，介紹了項(xiàng)目推進(jìn)的各個(gè)過(guò)程及項(xiàng)目核心設(shè)備--真空相變熱水機(jī)，該成功實(shí)施在節(jié)能減排的大形勢(shì)下無(wú)疑提供了一條新的思路。

　　1 現(xiàn)狀及可行性分析

　　以某前處理線為例，目前只有酸洗及脫脂兩個(gè)工位需要加熱，酸洗工藝溫度為60～80 ℃，脫脂為45～60 ℃。加熱方式采用傳統(tǒng)的鍋爐燃燒天然氣，產(chǎn)生蒸汽并加壓輸送，到達(dá)生產(chǎn)線后采用板式換熱器與槽液進(jìn)行換熱。由于該前處理生產(chǎn)線處于蒸汽管網(wǎng)的末端，蒸汽傳輸距離高達(dá)600 m，蒸汽到達(dá)生產(chǎn)線過(guò)程中管道散熱嚴(yán)重、換熱時(shí)疏水損耗比較大，經(jīng)過(guò)測(cè)算熱量損失可達(dá)40%以上。這種現(xiàn)狀造成前處理過(guò)程能源消耗高，熱能利用率低，且無(wú)法保障前處理線正常的升溫需求。

　　為減少熱能長(zhǎng)距離輸送的損失和疏水損失，采用就近、低熱量損耗、安全的熱源進(jìn)行加熱系統(tǒng)的改造成為必然，經(jīng)過(guò)多方考察與數(shù)套預(yù)選方案對(duì)比論證，決定將現(xiàn)有加熱方式改造為線邊真空相變熱水機(jī)為熱源的加熱方式。通過(guò)引入高效燃燒的真空相變熱水機(jī)組，并將現(xiàn)有資源整合、改造，可使熱效率大幅提高。經(jīng)計(jì)算，設(shè)備購(gòu)入及現(xiàn)有管路改造等共計(jì)需要約38萬(wàn)元，改造完成后可以完全解決此前處理線蒸汽供應(yīng)不足的問題，僅此處前處理線天然氣消耗的費(fèi)用每年就可節(jié)約40萬(wàn)元。采用LEC法綜合測(cè)評(píng)，該項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)值為12，風(fēng)險(xiǎn)很低，可以實(shí)施。

　　2 真空相變熱水機(jī)介紹

　　真空相變熱水機(jī)不同于傳統(tǒng)鍋爐，機(jī)組內(nèi)部是密閉的抽真空腔體，天然氣的燃燒使熱媒水在真空腔體中沸騰汽化產(chǎn)生負(fù)壓狀態(tài)的水蒸汽，水蒸汽進(jìn)入負(fù)壓蒸汽室并在在換熱器管外凝結(jié)，利用汽液相變轉(zhuǎn)換釋放出的大量能量將換熱器管內(nèi)的冷水迅速加熱，被加熱的水被外置循環(huán)泵輸送至用熱點(diǎn)，負(fù)壓蒸汽室內(nèi)的水蒸汽凝結(jié)后形成水滴流回?zé)崴唬骰氐臒崴蔀闊崦剿匦卤患訜崞瓿烧麄€(gè)加熱循環(huán)系統(tǒng)。這種加熱方式燃燒效率高，在負(fù)壓狀態(tài)下工作安全可靠，同時(shí)反復(fù)相變的熱媒水與外界用水隔離，可有效避免結(jié)垢，減少熱效率的損失。其原理示意圖如圖1所示。

　　真空相變熱水機(jī)廣泛應(yīng)用于：地暖與散熱器采暖、衛(wèi)生熱水及采暖系統(tǒng)、衛(wèi)生熱水供應(yīng)系統(tǒng)、中央空調(diào)采暖，其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)明顯，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1）安全可靠：真空相變熱水機(jī)因其介質(zhì)流通系統(tǒng)的壓力低于大氣壓力，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部絕對(duì)壓力為0.02～0.08 MPa，機(jī)組處于真空狀態(tài)，因而不會(huì)發(fā)生爆炸，是國(guó)家明文規(guī)定唯一免檢的鍋爐設(shè)備，無(wú)須經(jīng)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門登記、年檢。

　　2）熱效率高：一般都采用三回程結(jié)構(gòu)，第二回程煙管采用螺紋煙管，強(qiáng)化傳熱，第三回程煙管采用光煙管，有效降低煙氣流動(dòng)阻力。受熱面大，熱媒溫度低，傳熱溫差大，整機(jī)熱效率達(dá)到92%以上。通過(guò)加裝冷凝回收裝置可進(jìn)一步降低排煙溫度，可將熱效率提高到103%左右。

　　3）壽命更長(zhǎng)：熱水機(jī)內(nèi)部使用的熱媒水經(jīng)過(guò)脫氧、除垢等特殊工藝處理，確保機(jī)體內(nèi)部永不發(fā)生結(jié)垢，增加熱水機(jī)使用的壽命，是一般鍋爐壽命1.5～2倍。換熱器部分采用不銹鋼管制造，耐腐蝕，設(shè)計(jì)使用壽命在20年以上，確保機(jī)器能長(zhǎng)年保持高效率運(yùn)行。

　　4）一機(jī)多用：一臺(tái)熱水機(jī)可配置多個(gè)換熱器，供應(yīng)不同溫度、不同用途的熱水，如中央空調(diào)用水、衛(wèi)生熱水、工藝熱水等。

　　5）自動(dòng)化程度高：一般具備自動(dòng)溫度控制、自動(dòng)抽真空、自動(dòng)運(yùn)行記錄、自動(dòng)燃?xì)庥?jì)費(fèi)、自動(dòng)報(bào)警及定時(shí)控制等功能。

　　6）安裝維護(hù)方便：熱水機(jī)采用內(nèi)置熱交換器，系統(tǒng)上無(wú)須配備水處理等外部設(shè)備，只需接通外部管路即可使用，安裝要求及費(fèi)用低。全自動(dòng)運(yùn)行，不需要專業(yè)操作人員，節(jié)約人工費(fèi)用，維護(hù)管理費(fèi)用低。

　　3 項(xiàng)目實(shí)施

　　1）真空相變熱水機(jī)加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　經(jīng)過(guò)測(cè)算并考慮未來(lái)產(chǎn)能增加需求，加熱機(jī)組選用一臺(tái)1.25 MW真空相變熱水機(jī)；熱水循環(huán)采用兩臺(tái)150 m3/h循環(huán)泵，一用一備；熱水循環(huán)管路的補(bǔ)水采用兩臺(tái)25 m3/h變頻水泵，一用一備；熱水循環(huán)系統(tǒng)的壓力由一臺(tái)膨脹水箱維持；循環(huán)水使用純凈水，由電泳線配套的純水制備設(shè)備提供。加熱系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

　　2）管路及換熱模塊改造

　　管路及換熱模塊除換熱器外原有蒸汽換熱系統(tǒng)管路無(wú)法再利用，管路需要重新設(shè)計(jì)并改造，原有板式熱交換器需要進(jìn)行擴(kuò)容以增加換熱面積。擴(kuò)容后脫脂工位熱交換器換熱面積增加至7 ㎡，額定壓力1.0 MPa；酸洗工位熱交換器換熱面積增加至7.4 ㎡，額定壓力1.0 MPa。

　　為防止酸洗液通過(guò)換熱片滲入回流管路造成機(jī)組及管路系統(tǒng)的腐蝕，在酸洗工位熱交換器之前添加一組熱交換器及循環(huán)泵，實(shí)現(xiàn)酸洗工位的二級(jí)換熱，有效防止酸液異常情況下滲入回流管路。增加的循環(huán)泵額定功率3 kW，增加的熱交換器換熱面積7 ㎡，額定壓力1.0 MPa。管路及換熱系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

　　3）電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　將真空相變熱水機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)與前處理線的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制，實(shí)現(xiàn)加熱系統(tǒng)的自動(dòng)和手動(dòng)啟停功能。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)按照先氣動(dòng)工藝槽循環(huán)泵，再氣動(dòng)二級(jí)換熱循環(huán)泵，然后氣動(dòng)加熱系統(tǒng)主循環(huán)泵，最后氣動(dòng)真空相變熱水機(jī)；系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，真空相變熱水機(jī)先行停止，30 min后依次關(guān)閉主循環(huán)泵、二級(jí)換熱循環(huán)泵、工藝槽循環(huán)泵；系統(tǒng)正常工作時(shí)，真空相變熱水機(jī)根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)啟停，主循環(huán)泵保持一直工作的狀態(tài)，二級(jí)換熱循環(huán)泵根據(jù)工藝槽溫度設(shè)定自動(dòng)啟停。

　　4 項(xiàng)目總結(jié)

　　該項(xiàng)目完成一年來(lái)運(yùn)行情況良好，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)該項(xiàng)目一年節(jié)約了42萬(wàn)元的天然氣成本，圓滿解決了該前處理線供熱不足的問題，降低能源消耗的同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，最主要的是該前處理線工藝溫度得到了保障，消除了產(chǎn)品潛在的質(zhì)量隱患。目前，在預(yù)留接口的基礎(chǔ)上現(xiàn)已完成向其它生產(chǎn)線的輻射，將會(huì)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。真空相變熱水機(jī)組在本行業(yè)的成功應(yīng)用也開辟了一條新的熱源應(yīng)用新思路。

　　（詳見《現(xiàn)代涂料與涂裝》2017-9期）