淺談BOPP生產線冷卻設備的節能改造

發布時間:2020-01-07
BOPP設備自引進到現在,生產能力早就超過飽和狀態,市場競爭激烈。一些引進年代相對較早的生產線,由于裝置在設計上的不完善性,能耗大,增加了生產成本,給企業的發展帶來了一定的負面影響,所以進行節能改造,勢在必行。本文主要探討BOPP生產冷卻設備的節能改造。

摘  要:BOPP設備自引進到現在,生產能力早就超過飽和狀態,市場競爭激烈。一些引進年代相對較早的生產線,由于裝置在設計上的不完善性,能耗大,增加了生產成本,給企業的發展帶來了一定的負面影響,所以進行節能改造,勢在必行。本文主要探討BOPP生產冷卻設備的節能改造。
關鍵詞:BOPP 冷卻設備節能改造

一、BOPP 生產工藝流程簡介



通過以上BOPP生產工藝流程,可以看出在BOPP生產需要的部分冷卻主要是急冷輥和水槽的水(水?。?。 
二、冷卻設備對BOPP生產的影響 
   急冷輥溫度有冷卻設備控制,而急冷輥溫度對BOPP生產和產品質量有著重要的影響。聚合物離開模頭之后,借助附片裝置的外力作用,迅速貼在低溫、高光潔的冷卻轉輥面上,高溫熔體和冷輥表面進行熱交換,使熔體快速冷卻。對于基層主料的結晶聚合物控制,關鍵在于控制片材的結晶度。結晶度過高會引起拉伸時破膜或者拉伸時薄膜霧度增大或薄膜表面粗糙度增大。但結晶太低也會導致薄膜機械性能下降,剛度變差。一般來說,均聚PP這種結晶型高聚物片材的結晶情況,與冷卻的速度有密切的關系。冷輥表面溫度越低,熱傳導越快,或者片材貼附輥面越緊,熔體冷卻速度越快,此時,片材結晶度小, 
   有利于拉伸。當然溫度太低也會使擠出片材在冷輥表面出現滑動或者翹曲,所以在輥面溫度較低的情況下做適當的提高,還有利于擠出片材貼附表面,對于排除氣體,防止氣泡、波紋等表面缺陷有一定作用。冷輥溫度的調整是需要考慮多方面的因素,比如原料種類、附片設備、片材厚度等??傮w來說,在生產BOPP薄膜時,在一定范圍內,冷輥溫度增加,拉伸強度下降,霧度增加。所以在較低溫度下冷卻,使片材結晶度小,對以后的拉伸有利。 
三、冷卻設備節能改造的意義
  目前各BOPP企業主要使用冷水機組制冷凍水后直接輸送到生產線進行熱交換來控制急冷輥溫度。而冷水機組是個耗電大戶。如一條產能為90噸/天的BOPP生產線需配套一臺制冷量威250冷噸(883KW)的冷水機組方能保證正常生產所需冷凍水供應量。根據長期生產觀察,BOPP日產量在80噸左右時,冷水機組的運行電流約為265A。按這種情況將計算,該冷水機組每天耗電量為265A*380V*1.732*24h=4185898WH/天(約4186KWH/天)。按電價0.7元 /KWh的計算,每天冷水機組使用電費為4186KWh/天*0.7/KWh=2930元/天,每生產一噸BOPP約需36.625元的冷卻電費。對生產企業來說是一筆不小的成本。在不影響產品質量的前提下,對冷卻設備進行節能改造既符合當前的產業升級政策,也減少了企業生產成本,在提高BOPP產品在同類市場上的競爭力。對企業的發展具有重大意義。 
四、冷卻設備的節能改造方案即可行性探討 
1.冷卻設備使用現狀 
   現階段大部分BOPP企業使用冷水機組作為冷卻設備,其系統循環一般如下:冷水機組系統(包冷卻水泵和冷水機組配套冷卻塔)制取冷凍水后直接將冷凍水輸送到生產線急冷輥及水槽的換熱器進行熱交換,以控制急冷輥及水槽中水的溫度達到生產工藝要求。具體如(圖一)所示 
2.冷卻設備改造知道思想
   冷水機組系統是整個冷卻系統主要耗電部分,占整個冷卻系統用電量的85%到90%,其余為冷凍水泵的耗電量。故節能改造的方向和重點是在不影響生產產量和產品質量的前提下盡量少用甚至不用冷水機組系統或通過技術手段在使用冷水機組系統的情況下減少能耗。簡單地說就是要達到省著用或用著省的目的。由于設備制造技術和工藝的改進,目前市場上已有部分冷卻設備制造商能制造出水溫低于當地、當時的濕球溫度的高效低溫冷卻塔,這為冷卻系統改造提供了技術基礎。
3.冷卻設備改造方案
(1)改造方案一
   在原來冷水機組作為冷卻設備循環基礎上直接將冷水機組的冷卻塔更換成與原來循環水量相當的高效低溫冷卻塔,其它設備不改動。這樣一來,由于冷水機組高壓側的冷卻效果增強,在夏季冷卻塔出水溫度由約34℃降到約28℃,降低約6℃,冷水機組運行工況得到改善,同一臺冷水機組在相同的蒸發溫度的情況下,制取相同制冷需要的耗電減少。以常用的R22冷水機組為例,在同樣使用環境,制取相同的制冷量,使用高效低溫冷卻塔后制冷機組比原來可節省約15%的耗電量。
每天可節省電量4186KWh/tian *15%=627.9KWh/天按電價0.7元/KWh計算,每天冷水機組節省電費為627.9KWh/天*0.7/KWh=439.53元/天按全年運行280天計算,每年冷水機組節省電費為439.53元/天*280天=123068元/天

(2)改造方案二
  在原來冷水機組作為冷卻設備循環基礎上江冷水機組系統更換成流量3-4倍的高效低溫冷卻塔,即原來的循環水量250噸的冷卻塔必須換成循環水量800噸的高效低溫冷卻塔。相應的冷凍水泵、輸水管道、車間急冷輥換熱器也應配套進行更換。這時冷卻塔出水溫度能達到低于本地、當時的濕球溫度1℃至2℃以下,在9月份至下一年的3月份期間能符合BOPP生產工藝要求。
  原冷凍泵:循環水量為93m3/h;功率22kw。每天耗電量22kw*24h=528kwh/天
  更換后冷凍泵:循環水量為800m3/h;功率110kw。每天耗電量110kw*24h=2640kwh/天,每天可節省電量4186kwh/天+528kwh/天-2640kwh/天=2074kwh/天按電價0.7元/kwh計算,每天冷水機組節省電費為2074kwh/天*0.7元/kwh=1451.8元/天按全年運行280天計算,每年冷水機組節省電費為1451.8元/天*280天=406504元/天
(3)改造方案三
  在原來冷水機組作為冷卻設備循環基礎上增加一臺循環水量800噸的高效低溫冷卻塔和配套一臺800m3/h水泵,本對原管道進行局部改動,由于高效低溫冷卻塔的出水溫度較原冷凍水高,換熱溫差小,故需增大生產線急冷輥換熱器和水槽換熱器。具體如(圖二)所示
(a)在氣溫較低的9月份至下一年的3月份期間可以完全關閉冷水機組系統,由新增高效低溫冷卻塔系統單獨向生產線供冷。

  新增冷凍泵:循環水量為800m3/h;功率110kw。每天耗電量110kw*24h=2640kwh/天,每天可節省電量4186kwh/天-2640kwh/天=1546kwh/天,按四安家0.7元/kwh計算,每天冷水機組節省電費為1546kwh/天*0.7元/kwh=1802.2元/天,按9月份至下一年3月份期間運行140天計算,每年冷水機組節省電費為1082.2元/天*140天=151508元/年>
 (b)在天氣較為炎熱的4月份至8月份期間可以由冷水機組系統單獨向生產線供冷或由冷水機組系統和新增加該效低溫冷卻塔系統同時運行聯合供暖。視具體情況而定,以節能作為選擇依據。
 
 1.冷卻設備改造方案

名稱特點
方案一只對冷水機組系統的冷卻塔進行更換改良,初期投入小,節省電費123068元/年,能保證生產續性
方案二對整個冷卻系統全面更換,初期大,節省電費406504元/年,由于高效低溫冷卻塔系統出水溫度受氣環境影響大,4月份至8月份期間氣溫高無法完全滿足生產供冷,不能保證生產續性
方案三在原冷水機組系統基礎上增加一套高效低溫冷卻塔系統出,更換后對原系統無影響,且增加了系統的操作靈活性,提高了保證生產續性的能力,初期投入較高,節省電費為151508元/年

 2.結論
     由上表分析可以看出方案三為優,方案一次之,方案二由于不能保證生產續性不能采用。
 
 參考文獻:
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