高效節(jié)能熱泵機(jī)組及冷熱機(jī)組在電鍍生產(chǎn)中的應(yīng)用

東莞市卓遠(yuǎn)冷熱設(shè)備有限公司   南鋒華

電鍍往往在一定的溫度下進(jìn)行的，室溫是電鍍的理想溫度。一般來(lái)說(shuō)，提高溫度，可以增加鍍液的導(dǎo)電性，提高反應(yīng)允許的電流密度，也可以達(dá)到提高反應(yīng)速度和鍍層均勻性。溫度對(duì)添加劑的影響也很明顯，溫度升高，電流密度可以升高，這對(duì)達(dá)到增光劑的吸附電位有利。

鎳槽、鉻槽、堿銅，電解除油、高溫除油、超聲波除油等都需要加熱到50℃~80℃左右。而酸性鍍銅的光亮劑一般溫度超過(guò)40℃其作用就完全消失，只有在30℃以下，才會(huì)有理想的光澤。

冷凍有助于把金屬離子穩(wěn)定下來(lái)，使金屬離子迅速附著于電鍍件上，不但增加密度及平滑，并可減少電鍍時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。而且冷凍還有助迅速回收各種化學(xué)藥品，減少浪費(fèi)，節(jié)約成本。在鍍錫、鍍鋅等工藝中，鍍液要維持在10℃~25℃的范圍內(nèi)，也需要冷凍機(jī)。

在以往，工廠大部分采用的加熱方式是電熱管、蒸汽加熱（柴油鍋爐、燃煤鍋爐）等，這些能源方式存在高耗能、高污染、不安全、需要專(zhuān)業(yè)人員管理等明顯缺陷，而制冷基本都采用電鍍冷凍機(jī)降溫，由于工業(yè)冷凍機(jī)組在制冷工況運(yùn)行時(shí)，需通過(guò)風(fēng)扇或散熱水塔直接向大氣環(huán)境排放大量的冷凝熱，不僅造成能源的浪費(fèi)，也使得周?chē)沫h(huán)境溫度升高。

我們對(duì)冷凍機(jī)組采取熱回收，將其用于焦銅、堿銅、光鎳、除油槽的加熱等，利用現(xiàn)有的工業(yè)冷凍機(jī)，不需要重復(fù)投資，一機(jī)多用，自動(dòng)化控制、環(huán)保安全，采用內(nèi)置定時(shí)開(kāi)關(guān)，可用夜間谷電提前加熱，到早上上班時(shí)，即可進(jìn)行生產(chǎn)。

1 空調(diào)型電鍍熱泵機(jī)組

1.1 工作原理

遵循能量守恒和熱力學(xué)第二定律，運(yùn)用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機(jī)械功（電能），即可將處于低溫環(huán)境（大氣）中的熱量轉(zhuǎn)移到水中。一臺(tái)熱泵機(jī)組，主要有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥四部分組成，其工作原理與制冷機(jī)相同，通過(guò)讓工質(zhì)（制冷劑）不斷完成蒸發(fā)→壓縮→冷凝→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過(guò)程，工質(zhì)在蒸發(fā)過(guò)程中吸收環(huán)境空間中的熱量，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的等效壓縮，排出100℃左右的高溫氣體，在冷凝器里和水不斷的交換熱量，使水升溫，達(dá)到加熱的目的。

根據(jù)能量守恒和熱力學(xué)第二定律，冷凝器放出的熱量等于蒸發(fā)器吸收的熱量加壓縮機(jī)的軸功率，由此可見(jiàn)，熱泵在工作時(shí)，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，通過(guò)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)提高溫度進(jìn)行利用，而整個(gè)熱泵裝置本身所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量高品位能源。

1.2 工作原理圖：

1.3 空調(diào)型電鍍熱泵機(jī)組在電鍍工藝中的應(yīng)用分析

1.3.1應(yīng)用概述

在電鍍的工藝過(guò)程中，磷化、除油、粗化、鍍鎳、堿銅、焦銅等工序都需要55℃以上的溫度，即需加溫。由于電鍍熱泵在加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生冷氣，這部分冷氣可通過(guò)高壓離心風(fēng)機(jī)送到包裝車(chē)間或者上下掛區(qū)域，提供舒適的工作環(huán)境。此機(jī)組可做成耐酸堿機(jī)組直接用于電鍍槽液的加熱，也可做成間接電鍍加熱節(jié)能熱泵機(jī)組。

1.3.2直接加熱型

1.3.2.1特點(diǎn)：

采用不銹鋼、純鈦、特佛龍等材料的換熱器可直接加熱槽液，自動(dòng)控溫，無(wú)換熱溫差，無(wú)熱損失，加熱迅速，溫度均勻。

使用電鍍電鍍熱泵機(jī)組加熱前處理高溫部分對(duì)比電熱管加熱節(jié)能50%左右，鍍鎳、堿銅工序?qū)Ρ入姛峁芗訜峥晒?jié)能70%左右。

1.3.2.2適用

適用于龍門(mén)線、環(huán)形線等槽液量較大的場(chǎng)合。

1.3.3間接加熱型

1.3.3.1特點(diǎn)：

通過(guò)熱泵主機(jī)加熱儲(chǔ)熱水箱的水，再由熱水通過(guò)槽內(nèi)放置的蛇形鈦管加熱槽液，由溫度控制器控制水管電磁閥的開(kāi)關(guān)來(lái)控制溫度，有換熱溫差，可集中供熱。對(duì)比電熱管加熱可節(jié)能約50%左右。

1.3.3.2適用：

適用于手動(dòng)線、連續(xù)鍍生產(chǎn)線等槽液量較小，電鍍加熱節(jié)能槽較多的場(chǎng)合。

1.3.3.3 間接加熱工作原理圖：

1.3.3.4工作邏輯

采用電鍍熱泵機(jī)組對(duì)儲(chǔ)熱水箱的水加熱到80℃，由熱水通過(guò)槽內(nèi)的蛇形鈦管加熱槽液，每個(gè)加熱槽上安裝一個(gè)溫控箱，通過(guò)溫度控制器控制管路電磁閥的開(kāi)關(guān)和自動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)。當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，電磁閥開(kāi)啟。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，電磁閥關(guān)閉。

在空調(diào)型電鍍熱泵機(jī)組加熱的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的冷氣，這部分的冷氣可以送到車(chē)間上下掛區(qū)，提供新鮮的空氣，在壓縮機(jī)停止工作的時(shí)候，送往車(chē)間的是清新的自然風(fēng)。在冬季環(huán)境溫度較低時(shí)，則應(yīng)關(guān)閉室內(nèi)送風(fēng)管道，打開(kāi)風(fēng)管旁通管道，把冷氣送到室外。無(wú)論是經(jīng)過(guò)冷氣處理的冷風(fēng)，還是自然風(fēng)，都可以提高車(chē)間空氣質(zhì)量，給員工以舒適的工作環(huán)境。

1.4幾種加熱方式的綜合對(duì)比表：

熱 水 機(jī) 組 經(jīng) 濟(jì) 性 對(duì) 比
加熱型式	燃煤鍋爐	燃油鍋爐	燃?xì)忮仩t	電鍋爐	電鍍熱泵
燃燒種類(lèi)	煤	柴油	天然氣	電	電+空氣
污染情況	非常嚴(yán)重	有	中	無(wú)	無(wú)
危險(xiǎn)性	有	比較危險(xiǎn)	非常危險(xiǎn)	有	無(wú)
占地面積	20 (㎡)	20 (㎡)	10－15 (㎡)	10 (㎡)	3－5 (㎡)
燃料熱值	5000 w/kg	10500 w/kg	9500 w/m3	1000 w/kwh	1000 w/kwh
熱效率	55％	.85％	80％	0.95	3.5
燃燒價(jià)	1.5 元／公斤	7.3元／公斤	5.6元／m3	1 元／度	1元／度
10噸水需用燃料	190公斤	58公斤	68 m3	550度	165度
10噸水日費(fèi)用 （元）	285	423	380	550	165
年燃燒費(fèi)用 （元）	85500	126900	114000	165000	49500

（網(wǎng)上數(shù)據(jù)，僅供參考）

1.5電鍍熱泵機(jī)組在電鍍加熱工藝中的優(yōu)勢(shì)：

1.5.1 全天候運(yùn)行

適用于環(huán)境溫度5℃以上的任何場(chǎng)合，不受天氣變化的影響

1.5.2 高效節(jié)能

吸收空氣中的熱量，消耗1KW/h的電量，可產(chǎn)生2.5~7KW/h的熱量

1.5.3 安全環(huán)保

采用間接加熱方式，水電隔離，多種機(jī)組保護(hù)措施，無(wú)安全隱患。

采用環(huán)保工質(zhì)，無(wú)任何排放物，是清潔生產(chǎn)重點(diǎn)推薦，政府補(bǔ)貼項(xiàng)目。

1.5.4 智能控制

機(jī)組采用智能微電腦控制系統(tǒng)，根據(jù)要求設(shè)定，自動(dòng)運(yùn)行，不需專(zhuān)人值守，節(jié)約管理成本，提

高工作效率。

1.5.5長(zhǎng)久耐用

采用進(jìn)口品牌高溫專(zhuān)用壓縮機(jī)，專(zhuān)利型換熱技術(shù)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，使用壽命可達(dá)15年。

1.5.6 安裝維護(hù)方便

安裝簡(jiǎn)單，不需要土建，不受環(huán)境限制，無(wú)需另設(shè)機(jī)房。

2 電鍍冷熱水機(jī)組

2.1應(yīng)用概述：

在表面處理及電鍍的工藝中，磷化、除油、粗化、鍍鎳、堿銅、焦銅等都需要一定的溫度，需要加熱；而硫酸銅、鍍鋅、鍍錫、氧化等在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，需要降溫。采用卓遠(yuǎn)冷熱機(jī)組可在對(duì)鍍鎳等需加熱工序供熱的同時(shí)，對(duì)硫酸銅等需制冷工序制冷，一機(jī)兩用，節(jié)約能源、減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。

2.2解決方式：

2.2.1直接加熱：采用不銹鋼、純鈦換熱管對(duì)槽液直接進(jìn)行加熱/制冷。

2.2.2間接加熱：電鍍冷熱機(jī)組加熱/制冷水，通過(guò)槽內(nèi)蛇形鈦管間接加熱/制冷。

2.2.2.1間接加熱解決方案分析：

（1）安裝圖：

（2）工作邏輯：

采用電鍍冷熱泵機(jī)組對(duì)儲(chǔ)熱水箱的水加熱，對(duì)儲(chǔ)冷水箱的水制冷，由儲(chǔ)水箱的冷熱水通過(guò)槽內(nèi)的蛇形鈦管對(duì)槽液加熱、制冷，每個(gè)加熱或制冷槽上安裝一個(gè)溫控箱，通過(guò)溫度控制器控制管路電磁閥的開(kāi)關(guān)或自動(dòng)定時(shí)開(kāi)關(guān)。

當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，電磁閥開(kāi)啟。

當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，電磁閥關(guān)閉。

在儲(chǔ)冷水箱水溫制冷到15℃的時(shí)候，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)化成熱泵加熱模式；在儲(chǔ)熱水箱加熱槽加熱到80℃的時(shí)候，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)化成制冷模式；機(jī)組在單制冷停止或單加熱停止，而另一項(xiàng)未達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組仍正常運(yùn)行，直到制冷和加熱溫度都達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，機(jī)組停車(chē)。

當(dāng)達(dá)到任何一項(xiàng)啟動(dòng)溫度時(shí)，機(jī)組啟動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的水泵工作。

3.應(yīng)用案例分析

3.1設(shè)計(jì)概況

某工廠位于廣東省，是一家電鍍五金企業(yè)，有光鎳槽液10000升需要加溫到65℃左右，有3500升的酸銅槽3個(gè)需要降溫到28℃左右。

3.2設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）室外環(huán)境溫度參數(shù)

年平均氣溫22℃；最低使用溫度5℃。

（2）溫度計(jì)算參數(shù)

鎳槽熱水溫度65℃；酸銅冷水溫度15℃。

3.3設(shè)計(jì)說(shuō)明

由于電鍍廠區(qū)的空氣較差，帶有酸堿成分，容易腐蝕風(fēng)冷熱泵的翅片換熱器，故本系統(tǒng)擬采用卓遠(yuǎn)高溫工業(yè)耐酸堿型冷熱機(jī)組進(jìn)行加熱。

3.4加熱設(shè)備的選型

擬采用1臺(tái)清源卓遠(yuǎn)QY-10HCFS-E水冷耐酸堿冷熱水機(jī)組對(duì)鍍槽進(jìn)行加熱和制冷。

QY-10HCFS-E工業(yè)冷熱水機(jī)組可實(shí)現(xiàn)單制冷、單加熱、加熱+制冷等三種模式的轉(zhuǎn)化，不受缺省條件的限制。

3.5工作邏輯

1.加熱：用QY-10HCFSE工業(yè)冷熱水機(jī)組對(duì)鍍鎳槽進(jìn)行持續(xù)加溫到65℃。

2.冷卻：用QY-10HCFSE工業(yè)冷熱水機(jī)組對(duì)冷水儲(chǔ)水箱進(jìn)行冷卻到15℃左右，然后由15℃左右的冷凍水冷卻酸銅槽鍍液。

說(shuō)明：

在儲(chǔ)水箱進(jìn)行冷卻到15℃的時(shí)候，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)化成熱泵加熱模式；

在鍍鎳槽進(jìn)行加溫到65℃度的時(shí)候，機(jī)組自動(dòng)轉(zhuǎn)化成制冷模式。

3.6節(jié)能對(duì)比

（1）改造前的舊系統(tǒng)：

制冷采用10HP水冷冷水機(jī)，系統(tǒng)功率為9KW/h.

加熱采用電熱管3KW的8條，功率為24KW/h.

年耗電量：

制冷按每天工作10小時(shí)，年運(yùn)行8個(gè)月計(jì)算：

9KW*10*240=21600KW

加熱按每天工作10小時(shí)，年運(yùn)行12個(gè)月計(jì)算：

24KW*10*360=103680KW

則年耗電量為：21600+103680=125280KW

（2）采用卓遠(yuǎn)電鍍冷熱水機(jī)組

由于制冷和加熱單獨(dú)用或同時(shí)的時(shí)候基本都是10KW

按每天工作10小時(shí)，年運(yùn)行12個(gè)月計(jì)算：

則年耗電量為：10KW*10*360=36000KW

則年節(jié)約電量為：125280KW-36000KW=89280KW

按KW電量為0.8元，年節(jié)省費(fèi)用71424元，則機(jī)組運(yùn)行十個(gè)月即可收回成本。

4.結(jié)束語(yǔ)

以往使用的電加熱和蒸汽加熱時(shí)，由于加熱管放在旁邊或者角落，鍍槽的加熱溫度不均勻，效果不太好，光亮劑使用也較多， 而電鍍熱泵采用的是藥水的循環(huán)加熱，在槽內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)的溫度都是接近的，溫度均勻。

卓遠(yuǎn)電鍍熱泵和冷熱機(jī)組由于可以錯(cuò)峰用電，晚上加熱，白天保溫，既能為加熱制冷節(jié)能，又能提高產(chǎn)品品質(zhì)，其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。作為一種成熟的產(chǎn)品，在廣東、福建、浙江、江蘇、湖南、湖北、廣西、貴州等地區(qū)已有廣泛的應(yīng)用，效果良好。