Een continue spoel-naar-rol-platinglijn verbruikte 38.000 kWh per maand voor badverwarming in vijf procestanks. De fabriek installeerde PTFE-dompelverwarmers met een lage wattdichtheid en een verbeterde stroomverdeling in twee van de tanks. In de daaropvolgende zes maanden daalde het energieverbruik voor verwarming voor deze twee tanks met respectievelijk 11% en 14%. De totale besparing bedroeg ongeveer $ 1.400 per maand. Het project betaalde zichzelf binnen een jaar terug.
Continue galvaniseerlijnen werken anders dan batchtanks. De strip of het werkstuk beweegt continu door het bad, waardoor een constante warmtebelasting ontstaat die door de verwarmer moet worden vervangen. De verwarming werkt continu, vaak met een hoge inschakelduur, en het energieverbruik is aanzienlijk. Het verbeteren van de efficiëntie van de verwarmer en de interactie ervan met het bad vermindert de energie die nodig is om het instelpunt te handhaven.
Waar de energie naartoe gaat bij continu plateren
De energie die wordt verbruikt door een PTFE-dompelverwarmer in een continue galvaniseerlijn gaat naar drie bestemmingen: het verwarmen van de binnenkomende werkstukken, het vervangen van de warmte die verloren gaat via de tankwanden en het oppervlak, en het overwinnen van inefficiënties in de verwarmer zelf.
De verwarmingsbelasting van het werkstuk is het grootst. Een stalen strip die op 25 graden het bad binnenkomt en op 60 graden eruit gaat, absorbeert continu warmte. Voor een lijn die 500 kg band per uur verwerkt, bedraagt de verwarmingsbelasting van het werkstuk ongeveer 12 kW. Die belasting moet door de verwarmer worden geleverd, ongeacht het ontwerp ervan.
De wand- en oppervlakteverliezen zijn afhankelijk van de tankisolatie en de badtemperatuur. Een niet-geïsoleerde tank bij 60 graden kan 3 à 5 kW verliezen via de wanden en het oppervlak. Een geïsoleerde tank met deksel mag minder dan 1 kW verliezen.
De inefficiëntie van de verwarming is de energie die verloren gaat omdat de mantel op een hogere temperatuur werkt dan nodig is, of omdat kalk de mantel isoleert. Een schone verwarming met een lage wattdichtheid heeft minimale inefficiëntie. Een geschaalde verwarming met een hoge wattdichtheid verliest 10-20% van zijn energie door verspilling.
| Component laden | Typisch bereik | Regelbaar door verwarmingsontwerp | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Verwarming van het werkstuk | 8–15 kW | Nee | Afhankelijk van lijnsnelheid en stripmassa |
| Wand- en oppervlakteverliezen | 1–5 kW | Gedeeltelijk | Isolatie en afdekkingen verminderen verliezen |
| Inefficiëntie van de verwarming | 0,5–3 kW | Ja | Wattdichtheid en zuiverheid |
Energiebelastingcomponenten in een continue galvanisatietank
Hoe een lage wattdichtheid energieverspilling vermindert
Een verwarming met een lage-watt-dichtheid werkt op een lagere manteltemperatuur voor hetzelfde uitgangsvermogen. De lagere temperatuur van de mantel vermindert het warmteverlies via de flens en de aansluitbehuizing, en vermindert de drijvende kracht achter kalkafzetting.
De energiebesparing komt uit twee bronnen. Ten eerste vermindert de lagere temperatuur van de mantel de geleidingsverliezen via het bevestigingsmateriaal van de verwarmer. Ten tweede zorgt de langzamere opbouw van kalk voor langere perioden voor een hogere efficiëntie van de warmteoverdracht. Een verwarming die bij een hoge wattdichtheid in drie maanden tijd 10% rendement zou verliezen, kan bij een lage wattdichtheid slechts 5% verliezen.
| Wattdichtheid | Manteltemp | Schaalsnelheid | Efficiëntie na 3 maanden | Efficiëntie na 6 maanden |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 W/cm² | 92-98 graden | Hoog | 90% | 82% |
| 1,2 W/cm² | 88-93 graden | Gematigd | 93% | 88% |
| 1,0 W/cm² | 85-90 graden | Laag | 95% | 92% |
| 0,8 W/cm² | 82-87 graden | Zeer laag | 96% | 94% |
Efficiëntie van de verwarming in de loop van de tijd als functie van de wattdichtheid
Verbeterde stroomverdeling
Bij continu plateren creëert de beweging van het werkstuk een stromingspatroon dat de warmteoverdracht kan bevorderen of belemmeren. Als de verwarmer in het hoofdstroompad is geplaatst, veegt de bewegende strip of de circulatiepomp de mantel continu schoon, waardoor een dunne grenslaag en een hoge warmteoverdrachtsefficiëntie behouden blijven.
Als de verwarmer in een dode zone wordt geplaatst, wordt de grenslaag dikker, stijgt de temperatuur van de mantel en daalt de efficiëntie. Het verplaatsen van de verwarmer in het stromingspad of het toevoegen van een speciale straalpomp kan de efficiëntie met 5-10% verbeteren.
| Verwarmingspositie | Lokale stroomsnelheid | Schede AT | Efficiëntie | Energiebesparing |
|---|---|---|---|---|
| Dode zone | <0.05 m/s | 30-45 graden | 82–88% | Basislijn |
| Lage stroom | 0.1–0.2 m/s | 20-30 graden | 88–92% | 5–8% |
| Matige stroom | 0.2–0.4 m/s | 12–20 graden | 92–95% | 8–12% |
| Hoge stroom | >0.4 m/s | 8–14 graden | 95–97% | 12–15% |
Efficiëntie en energiebesparing door verwarmerpositie en stroomsnelheid
Isolatie en afdekkingen
De grootste regelbare energiebesparingen in een continue galvanisatietank zijn afkomstig van isolatie en afdekkingen. Een niet-geïsoleerde tank verliest 3 à 5 kW via de wanden. Het toevoegen van 50 mm isolatie vermindert dat verlies met 80-90%. Een drijvende ballendeken of een tankafdekking reduceert oppervlakteverliezen met 60-70%.
De besparingen door isolatie en afdekkingen zijn groter dan de besparingen door wijzigingen in het verwarmingsontwerp. Een installatie die de tanks isoleert en het oppervlak bedekt, kan de verwarmingsenergie met 20-30% verminderen voordat de verwarming wordt vervangen.
Wanneer een upgrade van een PTFE-verwarming gerechtvaardigd is
Een upgrade van een PTFE-verwarmer is gerechtvaardigd wanneer de bestaande verwarmer op een hoge wattdichtheid werkt, wanneer kalkaanslag efficiëntieverlies veroorzaakt, of wanneer de verwarmer in een dode zone is geplaatst. De upgrade zou een lage wattdichtheid, verbeterde stroomtoegang en een gepolijst omhulseloppervlak moeten omvatten.
Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met een lage wattdichtheid, een groot oppervlak en een -stroomgeoptimaliseerde geometrie levert het laagste energieverbruik bij continu galvaniseren. Het specificatieproces vereist de badchemie, bedrijfstemperatuur, tankafmetingen, lijnsnelheid en het vereiste wattage. Voor faciliteiten met doorlopende galvaniseerlijnen verlaagt deze toepassing-specifieke aanpak de kosten voor chemische verwarming en verlengt de levensduur van de verwarming.
