Một dây chuyền mạ cuộn-đến{1}}cuộn liên tục tiêu thụ 38.000 kWh mỗi tháng để làm nóng bể chứa trên năm bể xử lý. Nhà máy đã lắp đặt các bộ gia nhiệt ngâm PTFE với mật độ watt thấp và cải thiện sự phân bổ dòng chảy ở hai bể chứa. Trong sáu tháng tiếp theo, mức tiêu thụ năng lượng sưởi ấm của hai bể đó giảm lần lượt là 11% và 14%. Tổng số tiền tiết kiệm được là khoảng 1.400 USD mỗi tháng. Dự án đã tự hoàn vốn trong vòng chưa đầy một năm.
Dây chuyền mạ liên tục hoạt động khác với bể trộn. Dải hoặc phôi di chuyển liên tục qua bể, tạo ra tải nhiệt ổn định và phải được thay thế bằng bộ gia nhiệt. Máy sưởi hoạt động liên tục, thường ở chu kỳ làm việc cao và tiêu thụ năng lượng đáng kể. Cải thiện hiệu suất của máy sưởi và sự tương tác của nó với bồn tắm giúp giảm năng lượng cần thiết để duy trì điểm đặt.
Năng lượng đi đến đâu trong quá trình mạ liên tục
Năng lượng tiêu thụ bởi bộ gia nhiệt nhúng PTFE trong dây chuyền mạ liên tục sẽ đi đến ba mục tiêu: làm nóng các phôi gia công đến, thay thế nhiệt bị mất qua thành và bề mặt bể, và khắc phục sự thiếu hiệu quả trong chính bộ gia nhiệt.
Tải trọng gia nhiệt phôi là lớn nhất. Một dải thép đi vào bể ở nhiệt độ 25 độ và thoát ra ở nhiệt độ 60 độ sẽ hấp thụ nhiệt liên tục. Đối với một dây chuyền xử lý 500 kg dải mỗi giờ, tải gia nhiệt phôi là khoảng 12 kW. Tải đó phải được cung cấp bởi lò sưởi bất kể thiết kế của nó như thế nào.
Tổn thất trên tường và bề mặt phụ thuộc vào lớp cách nhiệt của bể và nhiệt độ của bể. Một bể không được cách nhiệt ở nhiệt độ 60 độ có thể mất 3–5 kW qua thành và bề mặt của nó. Một bể cách nhiệt có nắp có thể mất ít hơn 1 kW.
Sự kém hiệu quả của bộ gia nhiệt là năng lượng bị mất do vỏ bọc hoạt động ở nhiệt độ cao hơn mức cần thiết hoặc do cáu cặn đang cách điện vỏ bọc. Một lò sưởi sạch với mật độ watt thấp sẽ có hiệu quả tối thiểu. Một máy sưởi có quy mô có mật độ watt cao sẽ lãng phí 10–20% năng lượng.
| Tải thành phần | Phạm vi điển hình | Có thể điều khiển bằng thiết kế lò sưởi | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Gia nhiệt phôi | 8–15 kW | KHÔNG | Phụ thuộc vào tốc độ dòng và khối lượng dải |
| Tổn thất bề mặt và tường | 1–5 kW | một phần | Vật liệu cách nhiệt và vỏ bọc giảm tổn thất |
| Máy sưởi kém hiệu quả | 0,5–3 kW | Đúng | Mật độ watt và độ sạch |
Thành phần tải năng lượng trong bể mạ liên tục
Mật độ Watt thấp giúp giảm lãng phí năng lượng như thế nào
Bộ sưởi có mật độ-watt-thấp hoạt động ở nhiệt độ vỏ bọc thấp hơn cho cùng công suất đầu ra. Nhiệt độ vỏ bọc thấp hơn làm giảm lượng nhiệt bị thất thoát qua mặt bích và vỏ thiết bị đầu cuối, đồng thời làm giảm lực truyền cặn bám.
Việc tiết kiệm năng lượng đến từ hai nguồn. Đầu tiên, nhiệt độ vỏ bọc thấp hơn sẽ làm giảm tổn thất dẫn điện thông qua phần cứng lắp đặt của bộ sưởi. Thứ hai, cặn tích tụ chậm hơn sẽ duy trì hiệu suất truyền nhiệt cao hơn trong thời gian dài hơn. Một lò sưởi sẽ giảm hiệu suất 10% trong ba tháng ở mật độ watt cao có thể chỉ mất 5% ở mật độ watt thấp.
| Mật độ watt | Nhiệt độ vỏ bọc | Tỷ lệ quy mô | Hiệu quả sau 3 tháng | Hiệu quả sau 6 tháng |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 W/cm2 | 92–98 độ | Cao | 90% | 82% |
| 1,2 W/cm2 | 88–93 độ | Vừa phải | 93% | 88% |
| 1,0 W/cm2 | 85–90 độ | Thấp | 95% | 92% |
| 0,8 W/cm2 | 82–87 độ | Rất thấp | 96% | 94% |
Hiệu suất của bộ sưởi theo thời gian là hàm của mật độ watt
Cải thiện phân phối dòng chảy
Trong quá trình mạ liên tục, chuyển động của phôi tạo ra mô hình dòng chảy có thể hỗ trợ hoặc cản trở quá trình truyền nhiệt. Nếu bộ gia nhiệt được đặt trong đường dẫn dòng chính, dải chuyển động hoặc bơm tuần hoàn sẽ quét vỏ bọc liên tục, duy trì lớp ranh giới mỏng và hiệu suất truyền nhiệt cao.
Nếu lò sưởi được đặt ở vùng chết, lớp ranh giới dày lên, nhiệt độ vỏ bọc tăng lên và hiệu suất giảm xuống. Việc định vị lại bộ sưởi vào đường dẫn dòng chảy hoặc thêm một bộ dẫn điện chuyên dụng có thể cải thiện hiệu suất thêm 5–10%.
| Vị trí nóng | Vận tốc dòng chảy cục bộ | Vỏ bọc ΔT | Hiệu quả | Tiết kiệm năng lượng |
|---|---|---|---|---|
| Vùng chết | <0.05 m/s | 30–45 độ | 82–88% | Đường cơ sở |
| dòng chảy thấp | 0.1–0.2 m/s | 20–30 độ | 88–92% | 5–8% |
| dòng chảy vừa phải | 0.2–0.4 m/s | 12–20 độ | 92–95% | 8–12% |
| dòng chảy cao | >0.4 m/s | 8–14 độ | 95–97% | 12–15% |
Hiệu suất và tiết kiệm năng lượng theo vị trí bộ gia nhiệt và tốc độ dòng chảy
Cách nhiệt và vỏ bọc
Mức tiết kiệm năng lượng lớn nhất có thể kiểm soát được trong bể mạ liên tục đến từ lớp cách nhiệt và lớp phủ. Một bể không được cách nhiệt sẽ mất 3–5 kW qua thành của nó. Thêm 50 mm lớp cách nhiệt sẽ giảm tổn thất đó từ 80–90%. Tấm chăn bóng nổi hoặc nắp bể giúp giảm tổn thất bề mặt từ 60–70%.
Khoản tiết kiệm được từ vật liệu cách nhiệt và lớp phủ lớn hơn khoản tiết kiệm được từ việc thay đổi thiết kế lò sưởi. Một nhà máy cách nhiệt các bể chứa và che phủ bề mặt có thể giảm năng lượng sưởi ấm từ 20–30% trước khi thay lò sưởi.
Khi việc nâng cấp lò sưởi PTFE là hợp lý
Việc nâng cấp bộ sưởi PTFE là hợp lý khi bộ sưởi hiện tại đang hoạt động ở mật độ watt cao, khi cặn tích tụ gây giảm hiệu suất hoặc khi bộ sưởi được đặt ở vùng chết. Việc nâng cấp phải bao gồm mật độ watt thấp, khả năng tiếp cận dòng chảy được cải thiện và bề mặt vỏ được đánh bóng.
Cấu hình bộ gia nhiệt nhúng PTFE tùy chỉnh có mật độ watt thấp, diện tích bề mặt lớn và hình học-tối ưu hóa dòng chảy mang lại mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất trong quá trình mạ liên tục. Quá trình xác định yêu cầu về thành phần hóa học của bể, nhiệt độ vận hành, kích thước bể, tốc độ đường dây và công suất yêu cầu. Đối với các cơ sở có dây chuyền mạ liên tục, phương pháp-dành riêng cho ứng dụng này giúp giảm chi phí gia nhiệt bằng hóa chất và kéo dài tuổi thọ của lò sưởi.
