电镀行业主要节能方案分析

7.1烘干方式改进
该企业有7个车间，每个车间都是单独的电镀加工车间。

据调查发现，各车间在烘干过程中都是利用蒸汽直接通入热水槽加热水，这样对蒸汽的利用率过于偏低，建议企业采用盘管加热的方式加热热水槽内的水，然后将蒸汽管道口通入电镀槽。

改善前的蒸汽使用情况如下图所示：
改善后的蒸汽使用情况如下图所示：
热水槽
电镀厂的电镀槽中的电镀液需要保持一定的温度，经过统计得7个电镀厂电镀液平均温度为75℃。

将通过热水槽加热盘管后的蒸汽冷凝水用于电镀槽中，同样可以达到工艺要求。

这样做可以为企业节约大量的蒸汽。

节能量计算：
知企业年消耗蒸汽量为：1500t
设原先蒸汽的30%用于热水槽，蒸汽利用率约为50%，改进后对这部分蒸汽进行双重利用，利用率可达85% ，则改进后对蒸汽利用率上升了35%，节约蒸汽量为：
1500t×30%×35%=157.5t
年节约的标煤量为：157.5t×0.0886=13.95 tce
年节省费用为：：157.5t×180元/t=2.84万元
预计总投资7000元，则回收期为:
0.7÷2.84=0.25年预计3个月可收回成本。

7.2各车间无功补偿
目前用能情况：
各车间用电柜的功率因素
新桥电镀总共有2幢楼，7个车间，抽样对其中的几个车间的配电柜的功率因素进行了测试，普遍偏低，平均值为0.7，有必要对这些功率因素低的车间进行集中补偿，补偿到0.9，以减少变压器到车间这段距离的线损。

改善方案：
鉴于上述情况，我们建议采用集中补偿，就是在配电柜两端并联电容设备，让感性负载与容性负载之间的无功成分进行部分交换，减少电源的无功输出，提高车间（局部）感性负载的功率因数。

不仅提高了企业内部供电线路的功率因数，也减少了线路损耗。

根据该车间的用电情况，建议采用无功就地补偿，功率因数提高到0.90。

节能量计算：
为将功率因素从0.7补偿到0.9，由Q c=P（tanφ1—tanφ2）可以计算出所需要补偿的容量，已知
COSφ1=0.7 COSφ2=0.90
P=353KW
则Q c=P（tanφ1—tanφ2）
=353×(1.02-0.47)
=169.23Kvar
由上述的计算可以知道各车间总共需要补偿的电容器的容量合计为169.23 Kvar.
根据该企业实际运行情况，该车间年运行时间约3600小时,电价按0.8元/kwh计算：
年节电量：W=0.1×Q c×T
=0.1×169.23×3600
=6.09万kwh （无功经济当量取0.1）年节约标煤量=6.09×3.5
=21.32 t ce
年节约费用：F=6.09×0.8
=4.87万元
目前，无功集中补偿装置价格为1000元/个。

共有7个车间需要安装补偿装置，共需投资7000元。

投资回收期：N=0.7÷4.87
=0.14年
据此测算企业2个月内就可收回成本。

以上节电量是按无功经济当量计算的，这是各种情况下的平均值。

实际上无功补偿的节电量包括线损的降低、变压器损耗的降低。

节电量的大小与企业的实际情况有关，如果进行无功补偿后，实际效果将会比预计效果好很多。

7.3阀门连接件以及管道保温
目前用能情况：
电镀车间最后一道工序需要使用蒸汽烘干，考察了几个车间，发现存在同样的浪费能源的问题。

在传输由热电厂提供的蒸汽过程中，传输管道保温层脱落或者直接裸露，阀门和连接件直接裸露，温度都是高达一百多度，不仅存在浪费能源的现象，还存在着高温作业的危险。

改善方案：
鉴于上述情况，我们提议给破损的管道修整，裸露的连接件加保温层，阀门加装保温套。

将表面温度控制在50℃以内。

不仅可以节省一部分的能耗，还能够使工作人员处于一种安全的环境下工作。

考虑到破损的管道保温层以及连接件为不规则保温面计算比较复杂，而且耗能相对较少，所以只对阀门保温节能量进行具体的计算。

根据统计，需要给30个阀门安装保温套。

建议企业加装阀门保温套
节能量计算：
取阀门表面平均温度为120℃，室内温度为25℃，总计30只，阀门的直径大小各不相同，所以只取平均值25 cm（一个同管径阀门不保温等同于其直径3倍长的管段不保温），则管道阀门表面辐射热计算如下：
每个管道阀门的表面积：
A 阀=2πR l
=2×3.14×0.125×3×0.25
=0.589m 2
式中： A ——表面积，m 2
R ——管道半径，m
l ——阀门球径3倍计，m
每个管道阀门的辐射散热量：
Q 阀= EA
=A T T C )(42410-ε
=0.78×5.67×10-8×[(120+273)4-(25+273)4]×0.589
=416W
式中： Q ——辐射散热量，W
E ——辐射力，kW/ m 2
ε——材料表面法向发射率
C 0
——黑体辐射系数，W/( m 2·k 4) T 1 ——管壁的热力学温度，K
T 2——环境的热力学温度，K
平均温度：t 阀=2
1×(25+120)=72.5℃
72.5℃时空气的物理特性：
导热系数：λ=0.0298 W/（m·k ） 运动粘度：ν=20.04×10-6(m 2/s)
普朗特数：Pr=0.693
Gr ——格拉晓夫数，是浮生力与粘性力之比的一种度量； Nu ——努塞尔数，是壁面上流体的无量纲温度梯度；
Pr ——普朗特数，是动量扩散厚度与热量扩散厚度之比的一
种度量。

每个管道阀门的散热计算如下：
格拉晓夫数： Gr 阀=
t gal ∆321ν = ()()3269.80.25(12025)20.041027372.5-⨯⨯-⨯⨯+
=1.05×108
查表得:为湍流
努塞尔数：
Nu 阀=0.11（Gr 阀Pr ）1/3
=0.11×（1.05×108×0.693）1/3
=45.92
对流换热表面传热系数：
h= Nu 阀l
1λ =45.92×0.0298÷0.125
=10.95 W/( m 2·k)
所以对流换热量：
Q 阀=πd l h t ∆
=3.14×0.25×3×0.25×10.95×95
=102.07W
所以管道阀门的总散热量为：
Q 阀总=（416+102.07）×30=15542.1W
=15.54kW
一年的散热量为：（按实际使用一年运行4000小时计算）
15.54kW×3600s×3600÷4.186 kJ/kcal
=53458193.98 kcal
折算成原煤是(根据原煤的发热量)：
53458193.98 kcal÷5000 kcal/kg
=10691.64kg
=10.7 t
折算成标煤是：10.7×0.7143=7.64t ce
以上结果是阀门每年的热损失量，加装保温套以后表面温度仍然高于室温，一般维持在50℃左右。

那么加装保温套之后的热损失量计算方法同上，计算结果为：1.80 t ce
所以阀门加装保温措施后的节能量为：
7.64 -1.80=5.84 t ce
转化为蒸汽，则每年节省的蒸汽量为：
5.84 t ce /0.088=6
6.36t
如果以每吨蒸汽的价格180元计，则每年可节省费用：
180×66.36t=1.2万元
每只阀门保温套按300元、安装费20元计算，预计回收期为：
T=（300+20）×30÷12000=0.8年
预计成本可在10个月内回收。

所以输送蒸汽阀门做好保温措施节能效果很好，同时在做保温措施的时候要选择适合的阀门保温套。

根据2010年5月《宁波市节能技术（产品）导向目录》，主要推荐单位：慈溪市亿拓节能技术有限公司。

阀门保温
由于管道阀门经常更换，许多企业忽略了阀门的保温，慈溪市兴发电镀有限公司也存在这样的现象。

部分阀门的表面温度高达到了130℃
阀门表面积较大，一个同管径阀门不保温等同于其直径3倍长的管道管段不保温，兴发电镀有各类阀门约60个，散热损失较大。

建议在各个管道阀门上安装移动的保温装置，例如可拆卸的保温套。

可拆卸的阀门保温套
根据测量估计，企业未保温阀门表面平均温度为120℃，总计阀门个数60个，直径为10cm。

由于管道各段直径不同，所以
取平均直径约为10cm 。

（一个同管径阀门不保温等同于其直径3倍长的管段不保温），取空气温度20℃，则理论散热量计算如下：
（1）阀门表面辐射散热量
阀门的表面积：
20942.01.0305.022m Rl A =⨯⨯⨯==ππ
式中：A ——阀门的表面积，2m
R ——管道平均管径，m
l ——阀门直径3倍计，m
阀门的辐射散热量：
0942.0)]27320()273120[(1067.58.0)(448424101⨯+-+⨯⨯⨯=-=-A T T C εφ W 44.70=
式中： 1φ——辐射散热量，W
ε——材料表面法向发射率
0C ——黑体辐射系数，取)/(1067.5428K m W ⋅⨯-
1T ——阀门表面的热力学温度，K
2T ——环境的热力学温度，K
（2）阀门表面对流换热的散热量
阀门表面温度和空气温度的平均温度pj t 为：
70)20120(2
1)(2121=+=+=t t t pj ℃ 70℃时的空气物理特性：
导热系数：)/(1096.22K m W ⋅⨯=-λ
运动粘度：s m v /1002.2026-⨯=
普朗特数：694.0Pr =
Gr ——格拉晓夫数，是浮生力与粘性力之比的一种度量； Nu ——努塞尔数，是壁面上流体的无量纲温度梯度；
Pr ——普朗特数，
动量扩散厚度与热量扩散厚度之比的一种度量。

单个阀门的散热量计算如下： 格拉晓夫数：K
s m C m s m v t l g Gr )70273()/1002.20()20120()1.03(/8.92263223+⨯⨯︒-⨯⨯⨯=∆=-α 81092.1⨯=
由Gr 可知流动状态为层流，其努塞尔数为：
57.51)694.01092.1(48.0Pr)(48.025.0825.0=⨯⨯⨯=⋅=Gr Nu 对流换热表面传热系数：
m K m W l Nu h 1.03)/(1096.257.512⨯⋅⨯⨯==-λ
)/(09.52K m W ⋅=
式中： h ——对流换热表面传热系数，)/(2K m W ⋅ λ——流体导热系数
l ——阀门球径3倍计，m
所以阀门对流换热量：
t dlh ∆=πφ2
)20120(09.51.031.0-⨯⨯⨯⨯⨯=π
W 95.47=
式中： 2φ——对流换热量，W
d ——管道直径，m
t ∆——温度差，℃
l ——阀门球径3倍计，m
所以，阀门的总散热量为：
W n 4.7103)95.4744.70(60)(21=+=+⋅=φφφ
年总散热量（按年工作300天，每天16小时计）：
kJ 81023.136********.7103⨯=⨯⨯⨯
根据热电厂供应的蒸汽的热值为2875.57kJ/kg ，散热损失可以折算成折算成蒸汽：
81023.1⨯kJ ÷2875.57kJ/kg ÷7.0=42.77t
折合标煤：64.410857.042.77=⨯t t ce
以上结果是阀门每年的热损失量，加装保温套以后表面温度仍然高于室温，一般维持在50℃左右。

那么加装保温套之后的热损失量计算方法同上，折算成原煤为t .42.6，折合标煤70.0t ce
所以阀门加装保温措施后的节能量为：
94.370.064.4=-t ce
以企业09年的平均蒸汽价170元/吨计，则每年可节约费用：
09.7746170)42.677.42(=⨯-元=62.0万元
每只阀门保温套按80元、安装费10元计算，则投资额为
(⨯
+=0.54（万元）
80
10
60
)
投资回收期：
0.54÷0.62=0.87（年）
实施该项目的推荐企业为:慈溪市亿拓节能技术有限公司。

7.3.2 更换疏水阀
目前企业里使用总数约50只的热动力式疏水阀，由于热动力疏水阀需要定期排气，所以蒸汽浪费较为严重。

该企业某车间所安装的热动力式疏水阀
建议企业将所有的热动力式疏水阀更换为浮球式疏水阀，减少蒸汽的浪费。

浮球式疏水阀
正常情况下，热动力式疏水阀的漏气率约为5%，企业每年消耗蒸汽3625t，疏水阀更换后乃可以节约蒸汽：
3625×5%=181.251t
蒸汽价按170元每吨计，则年节省费用为：
181.25×170÷10000=3.08（万元）
折合标煤：
181.25×0.10857=19.68(t ce)
每只浮球式疏水阀的价格约400元，需要更换50只，则此项改造的投资额为：
400×50÷10000=2（万元）
投资回收期：
0.04×50÷3.08=0.65（年）
实施该项目的推荐企业为:慈溪市亿拓节能技术有限公司。

7.3.3 改变热水制备方式
目前该企业将蒸汽直接通入水中的方式制取热水，由于使用的过程中不断有蒸汽排入空气，蒸汽浪费相当严重。

经实测，以此种方式将水从25℃，加热至85℃，需消耗约2kg蒸汽，根据蒸汽的热值2875.57kJ/kg，则其热效率仅为：
(65-25)×4.186×10÷2×2875.57=44%
该企业的蒸汽利用方式相当粗犷
建议企业改为蒸汽盘管间接加热，可以大大减少在制取热水的过程中蒸汽的浪费。

市面上几种不同样式的金属加热盘管
该企业约有50%的蒸汽直接用于制备热水，若在所有车间的安装盘管式换热器，一般金属盘管换热器的热效率约为70%。

该企业2009年度的蒸汽用量为3625，则年可以节约蒸汽：
（70%-44%）×3625×0.5=471.25t
折合标煤：
471.25t×0.10857=51.16t ce
该企业蒸汽的平均价格为170元/吨，则每年可以节省费用：
471.25×170=8.01（万元）
预计此项改造投入约为10万元，则投资回收期为：
10÷8.01=1.25（年）
7.3.4 冷凝水回收
若蒸汽盘管全部安装完毕，则该企业所有蒸汽加热设备均为间接加热的形式，由于蒸汽可以不与水直接接触，蒸汽在失去热量后冷凝成为热水，其温度达100℃以上，建议企业将这部分冷凝水回收至电镀热水池。

该企业年用汽为3625t，则可以回收的热水量为：3625t
取常温水的温度为20℃，则年可以回收热量：
3625×1000×（100-20）×4.186=1.21×109 kJ
该企业购买的蒸汽热值为2875.57kJ/kg，折合蒸汽的量为：
1.21×109÷2875.57÷1000=420.79t
折合标煤：
420.79×0.10857=45.69（t ce）
该企业2009年平均每吨蒸汽价格为170元，则每年可以节约的费用为：
420.79×170=7.15（万元）
设备总投入约为10万元，则投资回收期为：
10÷7.15=1.409（年）。