节能特性（精选7篇）
节能特性 篇1
近几年来,我国经济发展迅速,对能源的需求量也不断增加,导致我国能源消耗严重,面临能源枯竭的窘境,因此节能越来越受到人们的关注。燃气冷热电联产系统是一种低耗能,能源利用率高的系统,受到国内外的广泛关注,冷热电联产系统的节能一直是影响冷热电联产系统应用的重要因素,本文就燃气冷热电联产系统的技术特性做了详细的分析。
1 燃气冷热电联产系统的工作原理
燃气的冷热电系统的基本原理是温度对口,阶梯利用。燃气冷热电联系统主要应用在用户附近,把燃气作为原料用燃烧的方式来带动发电机的运行,运用这种方式来满足用电需求。燃气燃烧后产生的余热可以用锅炉转换成热水或者蒸汽,产生的热水可以供用户使用,蒸汽可以用于热驱动和制冷机制冷。因此燃气冷热电联产系统是由发电子系统、热回收系统和制冷系统组成。
2 联产系统能源利用分析
冷热电联产系统是根据用户对于用电量的需求而采用单独的供电和联产运行方式,单独供电与常规发电机的运行方式相同,燃气联产运行方式主要包括以下几种运行方式:热电联产、冷电联产和冷热联产,以上这几种运行方式是影响燃气冷热电联心系统对于能源利用率的重要影响因素。制冷采用的是余热吸收来到达制冷的效果,供热是通过余热的回收,解决制冷、供热存在的问题,采用燃料补燃的方式解决存在的问题,与常规的分产系统相比,能源利用率比较高。
2.1 热电联产
冷热电联产系统是在热电联产方式运行时,没有冷气的输出,只提供电量和热量,热电联产系统的节能率与原发电机的的电能效率有关,如果原发电机的发电效率提高,联产系统的节能效率也会增加,联产系统的节能效率也就增加了,所以原发动机的工作效率,对余热回收的效果等都对热电联产系统节能效率有一定的影响。
没有燃料补燃时,热电节能效率会随着分产系统的发电效率的提高而提高,热电联产系统的节能需要的最小发电量效率也会增加。补燃联产系统是调节能量的重要途径,热电产能系统的节能效果与补燃量有关,如果增加补燃率,热电系统的节能需要的最小发电率也会随之增加。在原动机的发电效率固定的情况下,增加补燃率可以满足热量的需要,但是如果超过系统节能补燃率的最大值,系统既不会有节能的效果,所以在热电系统的运行过程中要保证补燃率一直处于最大值的状态,这样就可以保证热电系统可以发挥节能的特性。
2.2 冷电联产
冷电联产方式在运行的过程中,不会产生热量,只提供电和冷量,但是会随着原动机发电效率的增加,会提高联产系统的节能率,但是增加的幅度会比较小,并且会在增加的过程中逐渐消失。如果冷电联产系统没有补燃的条件,系统的节能不仅与原动机发电效率有关,制冷方式也是影响节能效果的重要因素,在联产系统较高的情况下,可以采用双效吸收的制冷方式,这样联产的节能效率不高。
在没有补燃时,采用传统的双效吸收式制冷的方式,制冷联产系统的原动机发电效率只有在一定的的温度下才能发挥系统的节能作用,这种情况对原动机的发电效率要求也会提高。当制冷电联产系统有补燃时,节能需要的发电效率会随着补燃率的增加而提高,对于冷电联产系统来说,想要到达节能的效果,补燃率有一定的限制,但是对于冷负荷大的场所来说,在设计系统时要充分考虑到与之相关的因素,从而达到节能的目的。
2.3 冷热电联产
冷热电联产系统主要的是冷热电联运行方式,这种运行方式可以在输出电量的同时还能提供热量和冷量,这种运行方式在能量分配上比较复杂。在无补燃料时冷热电联产系统的节能效果与与原动机的发电效率有关,冷热电联产系统的节能效果会受到原动机发电效率的影响,原动发电机的发电效率增加但节能率会逐渐减少。无补燃时制冷电联产的系统会随着燃气电厂的供电效率增加而增加。冷热电联产系统的节能效果受补燃率的影响,所以,冷热电联产系统的节能条件要求比较严格,补燃率对冷热电联产系统的节能影响较大。
根据以上的分析,我们可以得知在没有补燃时,联产系统的运行方式与能量的供应方式有关,产生的节能效果与原动机发电效率有关,会随着原定发电机的发电效率增加而增加,但幅度会逐渐减小;增加补燃,会降低三种运行方式的节能率,在保证联产系统又一定的节能效果的前提下,热电联产对补燃率的需求比较大,冷电联产需求最小;冷热电联产系统的节能效果与制冷的余热有关,余热量增加节能效果就会减小,所以在设计系统时要注意与热量的分配,如果需要冷量,可以用电来制冷,这样可以调节补燃量和余热量。
3 结语
综上所述,通过对冷热电联系统的分析,冷热电联系统可以减少污染物的排放,提高环境质量,在规定的设计内,还能提高资源的利用率,实现资源的有效利用,从而达到节能的效果,冷热电联系统的应用可以实现资源的可持续发展,解决我国能源紧缺的问题,从而推动我国的发展。
摘要：燃气冷热电联产系统具有一定的节能特性,也是作为节能的评价指标。冷热电联产系统是一种把冷、热等能源一体化的联产系统,具有持续利用和环保的特点,因此受到了高度的重视。应用燃气冷热电联系统可以提高能源的利用率,减少有害气体的排放,本文对燃气冷热电联产系统的节能特性做了详细的分析,对冷热电联产系统的发展有一定的借鉴意义。
关键词：燃气,冷热电联产,节能特性
参考文献
[1]冯志兵,金红光.冷热电联产系统节能特性分析[J].工程热物理学报.2006(04).
[2]王涛,宋巍.冷热电联产技术的探讨[J].应用能源技术.2010(03).
[3]刘晓丹.冷热电联产系统运行优化[J].黑龙江科技信息.2007(19).
空调清洗技术及其节能特性研究 篇2
1 空调清洗技术现状及存在的问题
1) 腐蚀金属, 损伤主机, 极易减少空调使用寿命, 造成设备障碍或者提前报废。当前国内外的空调清洗技术依然以强腐蚀性酸洗除垢为主要形式, 酸本身能就会和空调的一些钢、铜等材料发生化学反应, 从而导致钢、铜以离子的形式溶于水中, 会导致金属不同程度的腐蚀, 采用缓蚀剂, 也不能完全避免。清洗过程中容易导致腐间隙腐蚀、点蚀以及电偶腐蚀、晶间腐蚀。
2) 损伤室内装修材料或者增加设备维修费用。考虑到酸洗会导致空调系统金属不同程度的腐蚀损伤, 容易造成频繁维修以及更换损伤零部件的不良后果, 进而大幅度提升了系统维修费用。对于一些宾馆、酒店或者高档写字楼来说, 如果酸洗不当还可能导致管路腐蚀泄漏, 这些泄漏的酸洗液就会对室内装饰造成损害, 严重时可能需要对室内环境进行重新装修, 也影响正常经营和办公。
3) 清洗效率低或者除垢不彻底。由于技术和设备的限制, 当前很多空调清洗中只能把系统内部的碳酸盐水垢除去, 但是对于一些硫酸盐及硅质性污垢却难以溶解, 所以在清洗后系统内依然可能残存大量难溶垢, 也直接导致了洗净率低, 或者在清洗后难以有效恢复调的应有的致冷效率或者供暖效率。
4) 清洗工作通常需要停机清洗, 同时还必须改变其运行参数, 操作较为麻烦。
5) 排水难以达到国家环保要求。空调清洗不当很可能会毒害生物、污染环境, 举例来说, 酸洗溶液中含有很多剧毒以及强腐蚀性化学物质, 其中含有的C O D、B O D值往往超过国家环保指标规定的上百倍, 一些废液对于附近的花、草植物以及水生物都可能产生强烈的毒性和危害性。然而当前不少清洗公司为了减少工程成本, 往往对这些酸洗废液不处理而进行直接的排放。
2 空调系统的清洗方案分析
空调清洗主要分为风管系统、新风机组以及风机盘管, 但是在实际清洗中, 通常情况下一个工作班次难以完成一台机组的风道系统清洗, 因而为了避免风道的二次污染, 在实际清洗工作中, 可以首先应先清洗机组的回风管道以及新风管道, 接着再清洗空调机组各段, 上述工作完成后再清洗送风管道, 注意从机组开始逐渐向末端进行。
送风系统的清洗时需要注意, 在管道清洗前应当在地面铺彩条布, 同时将其它物品用防护布覆盖, 完成这些保护工作后才能够着手清洗。考虑到大堂部分较高, 在清洗管道的过程中, 往往需要通过云梯把大堂顶部条形封口封堵。另外, 还应当结合现场夹层内施工的难度情况, 把大堂主送风管道分割成合理的几个部分, 同时还应在适当的地方开若干操作孔, 然后通过检测机器人进行录象的检查, 最后再利用气锤机器人实施分段清洗;在进行各软连接以及风口的清洗时, 应当拆下软连接以及风管的连接, 然后借助旋转气锤以及吸污机来清洗。对于风口则应当通过吸尘吸水机来完成清洗工作;过去对垂直风管进行清洗时, 多数采用清扫刷或者气鞭等, 但是往往进入风管后难以控制, 不能彻底清除干净。借助自动旋转气锤则可以很好的解决这一问题, 主要步骤是在立管最底层水平风管处开孔, 然后通过气囊或者海绵对另一端的水平风管进行封堵, 接着连接空气负压机, 并且封堵立管上的支管。最后开启空气负压机, 采用事先选好的清洗设备清洗。
3 空调清洗和节能降耗的关系
从理论上来说, 空调运行的根本原理就是能量的传递和输送, 而能量的传递无怪乎有三种形式, 即对流、传导以及辐射, 日常使用的空调系统以前两种方式为主。水系统以及风系统是中央空调设备运行的主要系统, 由此也就出现了水通过管壁与风来进行能量传送的物理过程。我们知道, 一旦空调表冷器、热交换器以及风机盘管上长时期存在大量未清除的污垢, 就会大幅度增加热阻, 不同程度的影响到传热效果和通风效果, 从而造成空调设备的能耗增加。另外, 由于热交换器翅片上存在着大量油污灰尘, 也会形成病毒细菌, 从而给空调房间室内空气造成污染, 也会损害人体健康。仅从中央空调是设备系统来说, 其中涵盖了冷制冷机组、锅炉和水泵、风机等设备, 这些全部属于高能耗设备, 其运行能耗通常可以占到单位楼宇总能耗的50%左右。虽然大部分空调的水泵以及风机都开始使用变频节能技术以及智能化控制技术, 然而在清洗技术方面依然处于缺位状态, 也直接导致设备工作效率下降, 能耗增加。大量的实践及统计数据表明, 如果空调能够做好基本的清洗工作, 通常可以节能10%~20%之间, 而如果能够始终保持良好清洗状态, 那么可以减少浪费超过10%的能源。从中我们不难看出空调清洗是投资最少, 但是产出最高的有效节能手段。
4 节能环保的空调清洗策略
1) 采用先进的自动化清洗设备来完成清洗工作, 举例来说, 可以使用一些冷凝器清洗专门使用的橡胶小球自动清洗机, 还有一些冷冻循环水管路的自动加药清洗机包括旁路静电式清洗机。
2) 使用风管清洗专用机器人成套设备, 常见的有一些多种规格的吸尘除垢机械。通常这些设备都是进口或引进技术制造, 大部分都带有遥控、自控性能。
3) 可以使用化学清洗剂清洗。这些主要用于空调的关键重点部位, 包括表冷器和风机盘管的清洗等, 注意对这些部位进行循环、反复清洗。对于空调其他部分的清洗频率可以在一年或数年进行一次。需要注意的是, 表冷器以及风机盘管清洗的重点是合理选择空调清洗剂, 通常应当选择那些针对空调清洗的特点, 并且专业特殊配方的优质清洗剂, 能够起到强力高效的去污、灭菌以及节能作用。举例来说, 散热翅片是十分关键但脆弱的部分, 通常厚度为0.2~0.3m m之间, 是由高导热材料制成的。如果出现腐蚀破坏, 不仅会降低空调效果, 严重者还可能导致设备提前损坏报废。因而清洗时, 采用的空调清洗剂必须不能对翅片有任何的腐蚀危害, 同时还可以对翅片形成保护膜, 避免其氧化, 从而有效延长其使用寿命。
5 结束语
我国空调清洗业依然处于起步阶段, 存在诸多问题, 要想获得健康稳定的发展, 就应当在贯彻“节能环保”的大政方针下, 不断探索出高效、先进的清洗技术和清洗设备。
参考文献
[1]王文娟.空调清洗市场, 何去何从——访北京拂尘龙科技发展有限公司董事长孙宏伟[J].中国科技财富, 2009.
节能特性 篇3
在宁波宝新不锈钢有限公司一期的退火酸洗线中有一台在线SH AW 1700-M AG焊机, 主要用于不锈钢带钢 (引带) 的头尾部分的连接焊接, 每个焊接道次的焊接时间约为1分钟时间, 其它绝大部分时间则为无功待机状态, 因此焊机工作模式为间隙式工作。
如前所述, 因为焊机处于间歇式工作状态, 在非焊接状态时的电能被消耗, 造成电能的浪费 (转化为热能, 导致油温升高) 。因此, 需要找出一个方法来降低焊机在非焊接状态时的电能消耗。
1 焊机主液压泵工作特点及节能原理
1.1 焊机主液压泵工作特点
通过研究发现, 焊机只是在焊接过程中需要焊机主压力泵 (以下简称“主泵”) 输出高压来保证焊接中的带钢不发生松动, 在无功待机状态时 (主泵输出) 相应的低压完全可以满足焊机其它控制的需要, 因此可以寻找从焊机压力控制方式的改造上来实现降低焊机非工作状态的电能消耗, 也就是说保证焊机在焊接过程中的高压控制, 非焊接状态时的低压控制。
1.2 节能原理
根据泵的压力流量曲线 (见下图) , 因焊机液压工作系统不可避免的存在一定内泄漏 (Q, ) , 因此每个工作主泵在焊机非工作状态的实际功率消耗为图中的阴影部分。根据能量守恒原理, 主泵在焊机非工作状态的功率消耗 (P×Q) 即为马达的输出功率, 因此降低了主泵的输出压力, 即降低了电机的输出功率, 进而达到降低主泵在焊机非工作状态时电能消耗的目的。
在焊机主泵压力降低之前, 消耗的电能为P1×Q, ;当焊机的主泵压力减少到P1时, 消耗的电能为P2×Q, , 节约的能耗为 (P1-P2) ×Q, , 见图中的双重阴影部分。
2 当前焊机主泵压力控制方式及工作原理
首先分析一下现在焊机主泵的压力控制方式及工作原理, 以便在现有的压力控制基础上谋求压力控制方式的改造。
焊机的液压动力源来自一个独立的液压站, 液压站包括三台压力补偿变量柱塞主泵 (两用一备) , 主泵压力通过远程压力补偿控制模块实现压力控制 (如图3所示) 。
为了更好地理解下文所述的主泵压力控制方式改造, 现在简要介绍一下压力补偿变量柱塞泵的变量工作原理及何为远程压力补偿控制。
2.1 变量柱塞泵的基本工作原理
根据柱塞泵的排量公式q=1/2πd2ZR tanγ, 我们可以看出柱塞泵的排量只与泵的斜盘倾角有关, 通过改变斜盘的倾斜角可以改变泵的排量。如液压系统为阻力负载, 当泵的输出流量过大时, 则泵的出口压力增加。
2.1.1 标准压力补偿控制
实现调节参数变化的机构成为变量机构, 对压力补偿变量柱塞泵来讲, 如图1示, 变量机构为一个类似于液压缸的伺服活塞, 可以准确、快速地对斜盘进行定位, 即改变斜盘的倾角。该伺服活塞由一个二位三通滑阀控制, 通常也称为压力补偿器或补偿阀, 其包含一个调压弹簧, 如图1 (1) 所示。
控制功能系统图及流量-压力特性曲线如图1 (2) 所示, 图1 (2) 所示的控制系统在变量柱塞泵的压力控制方式中称为标准压力补偿控制。
2.1.2 标准压力补偿控制的恒压变量控制过程
如图1所示, 泵的输出 (出口) 压力油通过内部油路连接至伺服活塞的有杆腔, 同时通过补偿阀连接到伺服活塞的无杆腔。为了控制斜盘的位置 (倾角) , 伺服活塞无杆腔的压力必须大于有杆腔的压力和偏弹簧的压力。在图示位置时, 补偿阀的调压弹簧将阀芯推向左侧, 使得伺服活塞的无杆腔与油箱相通, 在偏弹簧和有杆腔压力的作用下, 斜盘被推向最大倾角位置。当泵的输出 (出口) 压力达到补偿阀的调压弹簧压力时, 推动阀芯向右移动, 将泵出口压力油通过节流引至伺服活塞的无杆腔, 推动变量活塞移动来减小斜盘的倾角, 进而减小泵的输出流量。
如果泵的出口压力降低, 补偿阀的调压弹簧将推动阀芯再次移回左侧, 切断压力油与伺服活塞无杆腔的连接通路, 同时将无杆腔与油箱相通。当无杆腔压力降低时, 在偏弹簧和有杆腔压力的作用下, 推动变量活塞移动, 将斜盘倾角重新返回最大倾角位置。
通过上述的分析, 对于标准压力补偿控制变量泵, 通过泵本身附带的补偿阀的调压弹簧可以实现恒压控制, 泵的出口压力保持在补偿阀的调压值。
2.2 远程压力补偿控制
远程压力补偿控制则是基于标准压力补偿控的基础上发展而来的。远程压力补偿控制与标准压力补偿控制的不同之处在于其控制泵最高压力的装置。对于远程压力控制, 主泵压力调节不再通过压力补偿阀的调压弹簧进行调压, 而是通过一个外接远程控制溢流阀进行控制泵的最高压力。远程压力控制系原理如图2 (2) 所示。
远程压力补偿控制的恒压变量控制过程如图2 (1) 所示, 泵的出口压力油通过内部油路连接至补偿阀的调压弹簧腔。在斜盘最大倾角位置时, 作用在补偿阀阀芯两端的压力是相等的, 在调压弹簧的作用下, 阀芯被推到左侧。一个外部控制溢流阀连接到补偿阀弹簧腔, 当泵的出口压力达到溢流阀的设定压力时, 则通过溢流阀溢流, (节流口) 产生压降, 同时在补偿阀阀芯两侧产生压差。当补偿阀阀芯两侧的压差超过调压弹簧的设定值时, 推动阀芯移动, 导致伺服活塞移动, 减少斜盘的倾角, 主泵进行排量调节, 最终主泵的输出 (出口) 压力将稳定在由远程控制溢流阀调节的恒定值。
2.3 现有焊机主泵压力控制原理
通过对上述压力补偿控制工作原理分析, 结合现有的焊机主泵液压控制系统图 (图3) , 我们可以比较容易的理解现有焊机主泵的压力控制原理。现有的主泵的压力控制方式即为上文所述的远程压力补偿控制。
当远程控制二位四通换向阀得电时, 主泵的输出压力取决于远程控制溢流阀的调节压力;当二位四通换向阀失电时, 主泵压力的控制油路与油箱相同, 主泵输出压力取决于主泵本身的压力补偿阀的出厂压力设定值。
3 压力控制方式改造方案
为了实现焊机焊接时高压控制, 待机状态时低压控制, 可以对原焊机主泵的远程控制模块控制方式进行如下改造:在原有一个远程控制溢流阀的基础上再增加一个远程控制溢流阀, 同时将原远程控制二位四通换向阀更换成三位四通换向阀 (保证阀芯的“H”型中位机能不变) , 控制系统如图4所示。
改造后的主泵压力控制工作原理:
当远程控制三位四通换向阀a端得电时, 主泵的输出压力取决于远程控制溢流阀 (R 1) 的调节压力;远程控制三位四通换向阀b端得电时, 主泵的输出压力取决于远程控制溢流阀 (R 2) 的调节压力;远程控制三位四通换向阀两端皆失电时, 主泵的控制压力油路与油箱相同, 主泵输出压力取决于主泵本身的压力补偿阀的出厂压力设定值。
通过分别调节远程控制溢流阀A、B的压力为焊接工作时的高压值和待机状态时的低压值, 再通过三位四通阀的阀芯切换控制就可以实现焊机主泵输出压力在焊接状态和非焊接状态的压力切换, 进而达到降低焊机主泵在非焊接状态电能消耗的目的。
4 推广应用
对于需要同一台恒压变量主泵切换输出两种不同压力或者液压泵属于间歇式高压工作的情况, 我们皆可以根据实际需要的不同, 对泵的压力控制方式进行改造。
摘要：本文主要讲解如何对一个间歇式工作的焊机, 进行主泵压力控制方式改造, 实现工作时正常工作压力控制, 待机时低压控制, 在保证焊接质量的基础上达到降低能耗的目的。
节能特性 篇4
关键词：外墙外保温,组材特性,组合优势,保温节能
根据建设部关于“墙体节能技术的方向是重点发展外墙外保温技术”的要求, 北京京能恒基新材料有限公司利用最近开发成功的ASRC太阳热反射涂料与硬泡聚氨酯板、粘接抹面砂浆等材料组合, 探索出了在建筑物外墙外保温工程中适用的高效外墙热反射保温节能体系, 取得了良好的保温节能效果。
1 外墙热反射保温节能体系的基本构造
该体系以ASRC太阳热反射涂料为饰面层, 硬泡聚氨酯板为保温隔热材料, 耐碱玻纤维网格布为增强材料, 粘结砂浆为胶结层, 抹面砂浆及网格布作为保护层, 胶粘剂、锚栓为加固材料, 从而形成完整的建筑外墙外保温节能体系。该外墙热反射保温节能体系的基本构造见表1。
体系基本构造图如图1所示。
2 ASRC太阳热反射涂料的特性与技术要求
ASRC太阳热反射涂料是集反射、辐射、空心微珠隔热为一体的新型降温涂料。涂料能对400~2500nm范围的太阳红外线和紫外线进行高反射, 不让太阳的热量在物体表面进行累积升温, 又能自动进行热量辐射散热降温, 把物体表面的热量辐射到太空中去, 降低物体表面的温度, 即使在阴天和夜晚涂料也能辐射热量降低温度;同时在涂料中加入导热系数极低的空心微珠隔绝热能的传递, 即使在大气温度很高时也能隔住外部热量向物体内部传导, 确保了物体内部空间能保持持久恒温的状态。
ASRC太阳热反射涂料是由基料、热反射颜料、填料和助剂等组成。通过高效反射太阳光来达到隔热降温目的。该涂料属于薄层隔热反射涂料 (其主要技术性能指标见表2) , 符合国家反射隔热涂料标准 (JC/T1040-2007) 的技术要求。
3 硬泡聚氨酯的特性与技术要求
硬泡聚氨酯具有很低的导热系数, 新制成的泡沫制品在常温下的导热系数一般在0.0174W/ (m·K) 左右, 即使在长期曝露于空气中、导热系数逐年上升的情况下, 其性能也能够稳定在0.021W/ (m·K) 左右。因此硬泡聚氨酯具有优良的隔热保温性能。硬泡聚氨酯的机械强度高, 稳定性能好。用于建筑保温的硬泡聚氨酯密度为32~50kg/m3, 机械强度高, 和EPS、岩棉相比抵抗外力的能力较强, 可承受正常搬运物品产生的碰撞。硬泡聚氨酯与各种建筑材料如钢材、混凝土、塑钢、砖石等粘接牢固, 即使在最不利的温度和湿度下, 承受风力、自重以及正常碰撞等各种内外力相结合的负载, 保温层仍不与基底分离、脱落, 具有较好的粘接强度。
(1-结构墙体;2-粘结层;3-保温层;4-保护增强层;5-太阳热反射涂料层;6-锚栓)
硬泡聚氨酯具有—定的延伸性, 有一定的抵抗外界变形能力。在外力、温度变化、干湿变化等作用下, 不易发生裂缝, 有效地保证体系的稳定性和防水性。即使主体结构产生正常变形, 诸如收缩、膨胀、小裂纹等, 硬泡聚氨酯也不会产生裂缝或者剥离, 避免了EPS体系中由于EPS收缩引起的保护装饰体系开裂。硬泡聚氨酯对汽油、苯等一般溶剂及稀浓度的酸、碱、盐都具有良好的化学稳定性, 不霉变, 因此其抗腐蚀耐老化性能好。尽管和其他高分子材料一样, 在阳光的直接照射下会发生老化, 但变化的速度非常缓慢, 据报道, 在20℃时硬泡聚氨酯导热系数可稳定保持50年。用于外墙外保温体系时, 硬泡聚氨酯层外有保护和装饰体系, 其性能保持会更好。
硬泡聚氨酯是结构致密的微孔泡沫体, 闭孔率达97%左右, 因此具有良好的水蒸气渗透阻隔性。大量的应用实践也证明硬泡聚氨酯是一种不吸潮的优质材料, 防水性能良好。硬泡聚氨酯层与基层粘接牢固, 形成一体, 不易发生脱层或剥离, 避免了水沿层间渗透。该材料自重轻, 可大大降低外墙面载荷, 具有足够的强度和抗冲击性能, 与混凝土等基层的粘结力强 (>100KPa) , 能保证自身的稳固性和防止接触面处渗水。将聚氨酯加工成硬质PU泡沫板材, 使泡沫的闭孔率从97%下降到90%左右, 就能达到泡孔壁的微孔结构, 实现在不降低防水性能的同时适度增加板材的透气性能, 满足保温层内部聚集的水蒸汽“透气性”的需要。进而增强板材与墙体的粘接强度, 提高体系的耐久性能。
硬泡聚氨酯的使用温度为-80~80℃, 可在全国各类地区使用。硬泡聚氨酯适用于各种工业与民用建筑的保温工程, 既可用于新建筑也可用于旧建筑的修复, 因此, 它的适用范围非常广泛。其主要技术性能指标如表3所示。
4 粘结和抹面砂浆的特性与技术要求
双组份粘结砂浆选用乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液 (VAE) +42.5MPa普通硅酸盐水泥+天然砂中的中砂与细砂配制的级配砂配制效果好。乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液 (VAE) 与水泥的适应性好, 粘结强度高, 耐冻融性好, 且比较经济;42.5MPa普通硅酸盐水泥粘结强度较高;级配砂在强度、吸水量、抗裂性、施工性方面都具有较强的应用优势。双组份粘结砂浆的主要技术性能指标见表4。
双组份抹面砂浆选用纯丙胶乳+32.5MPa普通硅酸盐水泥+天然砂中的中砂与细砂配制的级配砂配制效果好。纯丙胶乳具有良好的抗紫外线降解和抗黄变性, 具有较大的弹性范围, 玻璃化温度低, 使聚合物砂浆拉抻强度和韧性得到明显的改善, 表现出良好的耐水性、抗渗性、透气性、抗冻融性, 对水泥水化放出的大量Ca (OH) 2具有很好的相容性, 在强碱中表现出很好的稳定性等。这些性能对薄抹灰抹面砂浆的性能改善有很好的作用;级配砂在强度, 吸水量, 抗裂性, 施工性方面都具有较强的应用优势。32.5MPa普通硅酸盐水泥具有较低压折比值, 适合做抹面砂浆使用。双组份抹面砂浆的主要技术性能指标见表5。
5 耐碱玻纤网格布的特性与技术要求
目前我国市场上销售的普通网格布每平方米重量都在130g左右, 强度普遍偏低, 其常态抗断裂强度只有1000N/5CM甚至更低。不能满足外墙外保温体系对网格布的技术指标要求。耐碱玻璃纤维网格布则是以无碱玻璃纤维纱织造, 经耐碱高分子乳液涂覆处理后而成, 具有高度的耐碱性, 耐久性能达到50年以上, 是目前外墙外保温节能体系不可缺少的材料之一。耐碱玻璃纤维网格布具有很强的弹性模量和断裂强度, 是有效增强水泥混凝土的理想材料, 不会变质, 不怕紫外线照射, 只使用极少量砂浆覆盖, 就能达到理想的增强效果 (其主要技术性能指标见表6) 。耐碱玻纤网格布作为外墙保温面层的加强材料, 主要作用是:改善面层的机械强度, 保证饰面层的抗力连续性, 分散面层的收缩压力和保温应力, 避免应力集中, 抵抗自然界温、湿度变化及意外撞击所引起的面层开裂。因此, 耐碱玻纤网格布在外保温系统中起着重要的功能与作用, 同时也是保证外保温系统综合质量的重要组成部分。
6 外墙外保温节能体系的特性及应用优势
据有关调查显示:在采暖地区, 建筑节能中外墙热损失占到了近50%的比例, 凸现了外墙外保温作为建筑节能关键技术的重要地位。与外墙内保温相比, 外墙外保温具有许多明显特点与优势: (1) 可避免墙体产生“热桥”现象。建筑物在内外墙交界处、外墙圈梁、门窗洞口、框架梁、柱、构造柱以及女儿墙与顶层面板交界处易形成“热桥”现象。据相关资料显示, 建筑物沿外墙“热桥”增加的热损失大约占了26%, 由此可见“热桥”所增加的热负荷是非常大的。内墙内保温和夹心保温产生“热桥”现象是必然的、在所难免的, 而外墙外保温却可以消除“热桥”造成的附加热损失, 还可以防止在“热桥”部位形成结露。 (2) 能实现冬暖夏凉的愿望。建筑物在使用外墙外保温后, 内部实体墙的热容量大, 室内便能蓄存更加多的热量, 使得太阳辐射或者是间歇采暖造成的室内温度的变化得到减缓, 室温相对稳定, 生活比较舒适。而在夏季里, 外墙保温层能减少室外的高气温和太阳辐射热进入室内, 从而降低外墙内表面的温度和室内环境的温度。可见, 外墙外保温更使建筑物的室内感觉到冬暖夏凉。 (3) 能延长建筑物的使用寿命。建筑内部的砖墙或混凝土墙因为采用外墙外保温而受到保护。室外气温的不断变化而引起的墙体内部温度的变化, 主要发生在外保温层内, 致使建筑内部的墙体在冬季时候的湿度降低、温度提高, 热应力减少, 温度的变化比较平缓, 从而大大地减轻了主体墙产生的破损、变形和裂缝, 延长了建筑物的使用寿命。 (4) 能节省空间, 方便施工和装修。内保温的墙面上很难吊挂物件、安装窗帘盒和散热器。目前, 凡采用内保温技术的工程面临的主要难题就是面层开裂。主要原因是建筑物外墙直接暴露在大气环境中, 温度的不间断变化引起了变形应力, 致使强度较低的内保温层和墙体层面发生开裂。这个现象在高层建筑和东西朝向的条形建筑物上发生的尤其突出。而外保温的内墙上就避免了因外墙温湿度变化而引起的开裂, 从而减少建筑质量通病, 方便墙面施工和室内装修。 (5) 可使建筑更加美观。只要做好建筑立面设计, 建筑外貌会十分出色。膨胀聚苯板、硬泡聚氨酯板便于雕刻和加工各种线条, 能够实现各种装饰风格的造型, 实现优美的建筑物外观, 特别在旧房改造时, 精心设计和施工的外保温系统能使房屋面貌大为改变。 (6) 适用范围非常广泛。适用于采暖建筑、空调建筑、民用建筑、工业建筑、新建建筑、既有建筑、低层、多层建筑、中高层和高层建筑。 (7) 综合经济效益高。外保温工程在每平方米造价比内保温相对要高一些, 但只要选择适当的技术, 单位面积造价高得也并不是很多。尤其是外保温比内保温增加了将近2%的使用面积, 实际计算起来是降低了单位使用面积的造价。加上节约能源及改善热环境等一系列优点, 综合效益非常显著。
7 外墙热反射保温节能体系的组合优势
在外墙热反射保温节能体系中, 由ASRC太阳热反射涂料和抹面砂浆组成的饰面组合承担着反射太阳热的隔热作用。ASRC太阳热反射涂料的涂膜反射率越高, 外表面反射的太阳热量就越多, 而吸收的太阳热量就越少, 也就是说, 向室内传导的热量就越少, 夏天空调负荷就越低。如果反射隔热涂料的太阳光反射比为85%, 则房屋围护结构得热就只有15%。
作为房屋围护结构主要材料的硬泡聚氨酯板, 依靠其导热系数低且具有一定厚度 (3~5cm) 的优势, 承担着夏季延缓残余热量传导入室内、冬季防止室内温度透过墙壁向外传导的阻隔作用。将ASRC太阳热反射涂料与硬泡聚氨酯板组合, 不仅可以将85%的太阳热反射出去, 对于残余的15%的太阳热量通过辐射散热、空心微珠隔热、抹面砂浆、硬泡聚氨酯板以及主墙体的层层阻隔消耗, 最终实际进入室内的热量非常有限。而且可以弥补外墙热反射保温节能体系中ASRC太阳热反射涂料的隔热性能优越、保温性能不足;硬泡聚氨酯板的保温性能优越、太阳热反射性能不足的缺憾, 实现二者的隔热保温优势互补。
该体系中粘结砂浆的粘结强度良好, 可抗震、防风、抗重力。面层材料抹面砂浆的柔韧性好, 可抗冲击、抗开裂、抗变形。饰面层ASRC太阳热反射涂料, 在具有高的反射率同时, 具有良好的耐久性, 抗紫外老化性能好, 耐水、耐腐蚀。整个体系的的抗风荷载性能、抗冲击性能、吸水量、抗冻融性能、系统热阻、水蒸气渗透阻及系统耐候性、阻燃性均符合国家相关标准规定。若能够精心组织、精心施工, 高质量地依据设计方案完成外墙热反射保温节能体系的工程施工, 有望逐步实现50%~65%的建筑节能目标和25年的耐久性能指标。墙热反射保温节能体系整体性能指标见表7。
8 结语
我国是一个能源消费大国, 在目前全国既有的400多亿平方米的城乡建筑中, 99%为高能耗建筑。在新建的房屋建筑中, 95%以上仍为高能耗建筑。我国资源占有量不到世界平均水平的1/5, 而单位建筑能耗却是气候相近的发达国家的3~5倍。由此可见, 要想改变我国目前的能源紧张局面, 缓解能源供应压力, 必须要在建筑节能方面下大力气、使真功夫, 努力开发新材料、新技术, 全面提升我国建筑节能的技术水平和体系档次。
将ASRC太阳热反射涂料、硬泡聚氨酯保温板、双组份粘结砂浆和抹面砂浆、耐碱玻纤网格布等材料进行趋利避害的匹配组合, 并采用外墙外保温的形式构建高效率的外墙热反射保温节能体系, 不仅可以获得良好的保温节能效果, 营造舒适的室内热环境, 而且能够保证墙体围护结构的完整性、适用性、耐久性。因此, 从长远发展来看, 外墙热反射保温节能体系必将成为我国未来建筑保温节能的发展方向, 具有广阔的发展前景。
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节能特性 篇5
1数学模型
本文研究的墙体如图1所示, 由定形相变材料 (0~L1) 、混凝土 (L1~L2) 组成。混凝土面向室内环境;定形相变材料面向室外, 采用外贴的形式安装在混凝土墙体上。外贴式安装方式的主要优点是不占用室内空间、旧建筑施工方便、易维修。
混凝土的导热方程为:
其中, α0为混凝土热扩散系数。定形相变材料导热方程采用焓的形式
其中, H为焓值;k1, ρ1分别为导热系数和密度。边界条件为:
混凝土与外环境采用定温边界, 外环境温度为Tout:
混凝土与室内环境界面的边界条件给出环境温度及换热系数hin, 室内环境温度为Tin:
计算中采用的室外气温曲线见图2, 气温曲线1和曲线2的最低气温分别为21.5℃和16.5℃, 最高气温分别为37.5℃和32.5℃, 变化范围均为16.0℃。室温取T∞=24.0℃, 换热系数hin=6 W/ (m2·K) 。
初始温度取室温, 即T0=T∞。
2计算及结果分析
数值计算中分别采用表1所示的两种不同定形相变材料, 为比较相变温度对节能效果的影响, 两种相变材料相变温度不同, 导热系数、密度、比热采用的值相同。研究的混凝土墙体厚度为100 mm, 定形相变材料采用外贴的方式安装在混凝土墙体上, 相变材料的厚度为20 mm。计算模型网格如图3所示。
图4为无定形相变材料的混凝土墙体内表面温度随两种室外环境温度的变化情况。从图4中可以看到, 在无相变材料、墙体仅由混凝土组成时, 墙体内表面随室外环境温度变化较大。在两种气温曲线情况下, 室外环境温度波动幅度均为16.0℃, 墙体内表面温度随室外环境温度波动幅度为10.0℃, 单位面积墙体所需室内制冷装置制冷量分别为2 671 k J和1 274 k J。
厚度为100 mm混凝土墙体在外贴了20 mm厚、相变温度为30.0℃的定形相变材料时, 墙体内表面温度随两种室外环境温度的变化情况如图5所示。从图5a) 中可以看到, 在气温曲线1情况下, 墙体内表面温度的波动幅度由外贴定形相变材料前的10.0℃减小到3.0℃, 单位面积墙体所需室内制冷装置制冷量减少到1 894 k J, 节能29%;图5b) 中可以看出, 在气温曲线2情况下, 墙体内表面温度的波动幅度由外贴定形相变材料前的10.0℃减小到3.5℃, 单位面积墙体所需室内制冷装置制冷量减小到734 k J, 节能42% (见表2) 。
在室外环境温度高于室内温度的情况下, 室内环境温度需要室内制冷装置来维持, 因此墙体内表面温度波动大, 需要的制冷装置的峰值功率和每日制冷量也大。减小墙体内表面温度波动, 降低了制冷装置的峰值功率和每日制冷量。比较图5a) 和图5b) 可以看到, 两种气温曲线波动幅度相同的情况下, 墙体内表面波动幅度相差0.5℃的原因是定形相变材料的相变温度为30.0℃, 气温曲线2的温度上升到最高值时, 相变材料还未完全发生相变, 室外环境温度就已开始下降, 相变材料未能完全发挥作用。如果选用相变温度低一些的定形相变材料, 就能够使相变材料完全发挥作用。图6为气温曲线2情况下、厚度为100 mm混凝土墙体在外贴了20 mm厚、相变温度为27.0℃的定形相变材料时, 墙体内表面温度曲线。由图6可看到, 相变温度降低使得相变材料完全熔化, 因此更好的发挥了相变储能的作用, 墙体内表面温度的波动幅度由降低相变温度前的3.5℃减小到了3.0℃, 单位面积墙体所需室内制冷装置制冷量减小到670 k J, 节能量提高到了48%。但是, 相变材料的相变温度并不是越低越好, 如果相变温度低于室外环境日气温变化的最低值, 则相变材料一直处于熔化状态、不能发挥相变潜热的蓄热能力。因此, 相变材料的相变温度需要根据当地日气温变化水平进行适当的选择。
3结语
本文采用ANSYS软件分析了混凝土外贴定形相变材料组成的相变墙体的节能特性, 结果表明:1) 100 mm厚的混凝土墙体外贴安装20 mm的定形相变材料后, 减小了墙体内表面的温度波动幅度, 降低了室内制冷装置每日的峰值功耗和制冷量。2) 定形相变材料的相变温度在一定程度上影响墙体节能性能和相变材料能力的发挥, 需要根据气候条件进行合理的选择。
摘要：采用ANSYS软件对混凝土外贴定形相变材料组成的相变墙体的节能特性进行了模拟研究, 并对其计算结果进行了分析, 结果表明:定形相变材料的相变温度在一定程度上影响墙体节能性能和相变材料能力的发挥, 需要根据气候条件进行合理的选择。
关键词：相变材料,外贴式,节能
参考文献
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节能特性 篇6
关键词：煤气加压机,节能,流量特性,回流系统
0 引言
近来,在石油化工、冶金和发电方面,大型的煤气加压机应用十分广泛,受到研究人员的普遍关注,而这两年来,由于我国国内资源短缺的现象十分明显,因此很多的企业都趋向于节能环保上来,这样一来,就对加压机的节能方面提出了新的要求。
1 煤气加压机简介
煤气加压机是根据二段式煤气炉的发展演变形成的,其结合了单段式煤气生炉的优点,开发产生了新型的煤气排送机,并从根本上解决了国内长期以来一直依靠进口的现象,并且能对加压机的噪音进行有效的调节。该加压机自投放市场后,深受用户们的一致好评。因为其噪音小,流量稳定并可调节,在实际的使用过程中工作效率高,消耗的能源低,并且密封性良好,这样一来用户的整个使用过程就变得相对的安全,高效。这种煤气加压机还可以根据实际需要制成能够顺时针和逆时针旋转的,用户们可根据实际的分布需要自己做相应的选择。
这种煤气加压机的整体结构为板焊式,主要有下面四个部件组成。
1.1 叶轮
我们知道,煤气加压风机最关键的部位就是叶轮,因此,我们对加压机叶型的设计一定要按照高效风机理论进行优化,以便根据不同的需要来选用适合的材料,我们可以选用不锈钢或合金,这两种材料都具有足够的强度和较好的抗腐能力。当叶轮成型以后,我们还要对其进行动平衡的校正,使其精度达到G4级的标准。
1.2 机壳
加压机的机壳是选用优质的碳素钢与整体焊接的,这种材料能充分保证加压机整体的刚性程度,另外,我们在机壳内部还需涂上一层环氧树脂,这样可以增强其抗腐性;整个风机的进出口法兰都是采用标准法兰,从而方便使用者进行管道的联接。
1.3 密封组
加压机的密封组主要采用的是软填料,这样一来,能使加压机在结构方面变的简单,在实际的操作过程中,使操作人员对其的更换变得非常的方便。
1.4 电机
目前,煤气加压机的配套电机一般都是采用防爆电机或是Y系列,从而对加压机使用过程中的安全进行了保障。
2 当前存在的问题
虽然,煤气加压机有着十分明显的优点,但在当前的实际使用中,其大回流系统仍然存在着一些问题与不足,具体表现在:
1)煤气加压机在具体的设计和使用过程中,充分的考虑到了其使用量的最大化,从而使其实际的输出能力总能留有比较大的余量,这些多余的煤气将会流回煤气柜,从而造成大量的资源浪费。
2)当某些用户的需求量增大时,由于对于在回流系统旁边的通阀来说,往往不能保持稳定的出口压力,而只能进行人工干预,这样使得整个的供气质量无法得到保证。
3)如果加压机的回流系统旁通阀不能进行限定的调节,这样喘振的危险往往会在整个运行过程中出现。比如,宝钢的煤气加压机的大回流就属于上述情况,所以必须对于改造与调整整个中心技术,才能有效解决此类问题。因此,宝钢在1997年的时候委托了上海铁道大学研究对这种加压机进行了设计上的改造,增加了预旋调节装置,加入新装置的加压机在进行调试和运行过程中,都取得了令人满意的效果。下面,我们就将通过对煤气加压机大回流系统中流量特性的分析,来从节能角度对新控制系统的相关原理进行深入的阐述。
3 加压机大回流系统特性分析
图1为煤气加压机的工作原理,这里主要针对系统流量压力的特性进行相关分析。
图2为在运行稳定的情况下的煤气加压风机的P-Q特性曲线c和曲线d,其中,c为单机运行,而d为双机运行。其中,在这条二次振荡的曲线的峰点就是喘振点。当流量增大时,对于喘振点的右侧来说,应的压力降低,这样就是稳定的工作区;反之,不稳定的工作区就是左侧。当不稳定的工作区出现在正常的运行过程中时,那就会产生大幅度的振动,这样的震动就称为喘振。加压风机如果出现这样的情况是十分危险的,其会破坏正常的供气系统,在操作中应该尽量避免。
另外,管网的实际分布形状和尺寸的大小是由P-Q的特性所决定的。针对已定的管网系统来说,目前特性只能决定用气量。从图中可以看出P-Q的特性呈二次抛物线型分布,具体如图2所示。
对于在同一个系统中的流管网、用户管网、煤气加压风机来说,这样的P、Q关系应该满足一下要求:
因此这个系统的工作点是用户管网特性和回流特性在Q轴之和与风机特性的交点。在实际的煤气加压机大回流系统中,其P-Q特性是会进行相应的变化的,但加压风机在额定的工作情况下是稳定的。这样,应该保证用户压力在操作过程中的稳定,所以就应该调整回流特性。所以,我们还可以知道,越小的用户用量,其回流量就越大,所要耗费的能源也就越多。基于这样的结论,我们通过深入的分析发现,只是通过一个人工设定,对于原来的煤气加压机大回流系统来说,不仅无法实现稳定调节,而且供气的质量还受到影响。所以,不论是从供气的质量上,还是能源的节约上来看,我们对原来的加压机进行改造都是势在必行。
4 新控制系统的组成及其原理
考虑到原来系统的问题主要是其回流系统使用人工调节无法保证其稳定性,我们要解决此类问题就要使风机的P-Q特性变成自动可控,这样才能保证其稳定性,从而真正的提高供气质量,实现节能。
对于一般的风机来说,直接控制和间接控制是P-Q特性的调节的两种常见方式。直接控制就是在风机电源上部增加一个调速装置,其一般适用于高压,大功率的风机,这样会大大增加资金的支出,因此,我们认为比较合理的方案是在加压风机的入口处增设一个预调节装置,通过其来调节风机入口的流量。这种新系统是以DR24控制器为核心构成的,详细如图3所示。
这种DR24控制器实质上是积木式的一个控制单元,它包涵了很多的子单元。其控制的对象主要是VSR-RA的开度,在必要的时候可以对回流阀的开度进行适当的控制。但这种控制是在保证整个系统安全的前提下的进行的,不可以随意的进行。这样,此体统最大特点就是多变,要想用户的用量在比较大的范围内进行变化,可以通过VSR-RA和回流阀开度的控制,同时这样不变的出口压力也成为可能。
5 新控制系统的节能原理
这种新的系统在增加了VSR-RA之后,其风机特性曲线也发生了相应的变化,具体的图形如图4所示。
当α为90°时,其为不加VSR-RA的原来加压风机的特性曲线。当α不断的减小时,曲线朝着右下方移动,这也是说明风机的功耗也有一定的降低。我们原来加压风机的系统是通过回流阀的流量的变化来对用户的流量进行调节的,而这种新的系统则是由VSR-RA的α角调节来弥补用户流量的改变,从而自动地实现了供需的平衡。进一步分析,我们可以得到:
1)在此新系统中,可以在很大变化范围内对用户的用量进行调节,同时能做到基本不变压力,都是自动控制完成,而不需要人工干预。正是这种自动化操作,大大提高工作效率,也使得气压不足或不稳定的问题不再存在。
2)临界喘振流量和自动控制的范围受到新系统压力的设定值的影响。变低的设定值则有利于在范围内用户进行流量改变,所以,在满足用户压力条件下的实际操作中,应该使得设定值尽可能偏低。
6 测试数据分析
这种新的控制系统是在宝钢原来的加压机硬件不变,并且没有附加任何传感器的条件下研究制成的,为了证实其可行性与可操作性,投运调试和相关的性能测试进行相关工作。
1)DR24的压力自动控制系统增加了压力调节功能,这样就能够使得在一定范围内的双机组和单机组的运行比较正常,误差已经小于1%,这种新的系统在整个调节过程中并没有出现任何的超压现象。
2)新系统的入口阀开度流量特性如图5所示。
而其加压机电流流量特性如图6所示。
通过这两幅图,我们可以看出在压力恒定的条件下,其系统的入口流量、入口阀开度以及加压机电流群都符合相应的规律。
3)节能效率:
由于其中W90°、Wα为相同的用户流量。根据测试的数据,双机运行时平均节能效率与流量特性图如图7所示。
通过图表,我们可见双机运行的平均节能效率为达到了22%,已经远大于原先10%的设计要求。
7 结论
综上所述,我们原来的煤气加压机大回流系统在增加了VSR-RA阀后,在对其开度的调节上真正实现了用户用量和风机损耗间的对应关系。
所以,通过VSR-RA阀的增加,使得煤气加压机大回流系统在开度调节上能够实现风机损耗间和用户风量对应关系。大大的节约了所要消耗的能源,体现了节能的目的。新的系统因为增加了DR24的出口压力自动控制系统,这样,保持出口压力的稳定性就能够在系统运行过程中得以自动保证,原来系统的供气质量得以改善,使得操作起来更加节能,安全,可靠。今后,我们可对这种新的系统进行大量的推广。
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节能特性 篇7
1 节能型电解槽内衬特点
内蒙古霍煤鸿骏铝电公司扎哈淖尔分公司400k A系列分南北两栋厂房, 目前每个厂房在产的电解槽分别是110台普通槽和20台节能型电解槽 (以下简称节能槽) 。本文主要对北厂房20台节能槽和110台普通槽进行比较。该槽由沈阳铝镁设计院设计, 其中内衬方面与普通槽的主要差异, 是使用了异形阴极钢棒和陶瓷纤维板保温材料。
1.1 异形阴极钢棒
普通电解槽钢棒尺寸为2050×180×100 (单位:mm, 下同) , 而节能槽使用异形阴极钢棒, 尺寸为2050×240×100, 且与普通槽阴极钢棒明显区别在于该钢棒有870×100×5的通透缝, 见图1, 缝内用重质浇注料捣固填充。该钢棒对抑制水平电流、减少阴极压降方面作用明显。
1.2 内保温材料
节能槽与普通槽在内衬方面最大区别, 是在筑炉时分三处使用陶瓷纤维板保温材料。第一处在侧部复合块上, 普通槽为氮化硅结合碳化硅块复合异形炭块;但节能槽使用的复合块, 在氮化硅结合碳化硅块与槽壳接触面, 开两个25×265×340凹槽, 将15×265×340陶瓷纤维板镶嵌到凹槽中, 然后在陶瓷纤维板外侧用粘接剂将10×265×340氮化硅结合碳化硅板固定密封, 见图2。从电解槽热平衡角度分析, 该复合块在减少电解槽侧部散热、加强电解槽保温方面作用明显, 从而对电解槽减少热收入即降低工作电压意义较大。第二处在槽壳底部, 即紧贴槽底钢板铺设一层δ10的陶瓷纤维板;而普通槽使用的是石棉板。使用陶瓷纤维板目的在于减少槽壳底部散热。第三处在钢棒窗口部位, 即在干式防渗料平面上, 紧贴槽壳立贴一层δ30的陶瓷纤维板, 高度为315mm;此处使用陶瓷纤维板意在减少阴极和钢棒处散热。
2 节能槽焙烧启动及后期生产情况
SY400k A节能槽于2012年9月开始启动。焙烧启动期间所有工艺条件与普通槽保持完全一致。
2.1 启动前装炉
铺焦标准:角部极焦粒、石墨碎混合配比7:3, 其他部位8:2;焦粒粒度2~5mm, 石墨碎粒度1~4mm, 混合均匀, 铺设厚度20mm。
装填物料:铺焦挂极结束后装炉, 按如下步骤进行:在槽四周人造伸腿上铺撒一薄层氟化钙, 然后砌筑电解质块, 在砌筑期间加一层纯碱, 上方覆盖一层冰晶石;阳极四周和极上装满冰晶石和电解质块, 物料填充至钢爪下沿。物料用量见表1。
2.2 通电焙烧
通电后电压降至3.8V以下时, 逐步拆除铜分流片, 且优先拆除角部分流片, 焙烧电压维持在2.3-3.0V之间。通电焙烧到达6整天后, 向槽内加5-6t液体电解质, 阳极中缝电解质高度超过20cm, 温度超过900℃, 电解槽具备启动条件。焙烧期间温度测量结果变化 (以6117#槽平均温度变化为例, 采用9点测量) 见表2, 升温曲线见图3。
2.3 启动及启动初期管理
启动前, 阳极中缝电解质高度超过20cm, 阳极挂钩后, 将电压上抬至7-8V, 逐步将装炉料推入极下熔化, 充分打捞碳渣。24小时后, 电解质高度超过45cm, 槽温在1000~1100℃之间, 灌铝10t, 启动工作完成。启动初期, 分子比和电压控制及降幅按表3保持。
启动初期电压和分子比控制方面, 节能槽与普通槽完全保持一致。特别是设定电压的降幅, 按照先快后慢的原则, 在启动36天后即降至正常水平3.85V, 以尽快实现低电压生产运行。启动后前三个月, 电流效率分别按82%、85%和89%保持, 铝水逐渐提至20cm左右, 电解质由35cm以上逐渐降至17~20cm之间。
2.4 正常生产后技术条件保持
节能槽2013年1月份转入正常生产期, 主要技术条件保持见表4。
上述工艺参数与同时期 (均为启动后第五个月起数据) 普通槽参数基本一致, 在实际生产中运行平稳。
3 节能槽与普通槽主要经济技术指标对比
节能槽转入正常期生产后, 各项工艺条件与普通槽保持完全一致, 将2013年全年主要经济指标与普通槽对比如表5所示。
另节能槽炉底压降与同时期普通槽相比, 平均低10-15m V, 在相同工作电压下, 可进一步释放极距。
从表5和表6可见, 节能槽电流效率比普通槽高出0.5%, 直流电耗平均降低37kwh/t.Al, 在节能方面有明显的优势。
4 结论
本文所述SY400k A节能槽仅为众多节能槽中的一种类型, 通过介绍其设计特点、生产实践过程和节能优势, 向同行业分享。目前在国家节能减排政策的指引下, 使用节能槽生产是必然趋势, 该节能槽就是一种尝试和探索, 在进一步优化设计后, 节能优势将更加明显。
参考文献
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