电镀工业太阳能复合能源热利用工程案例Word格式文档下载.docx
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图1屋面场景
图2总监控室
二、电镀工艺能耗分布；
如下表所示；
众所周知，金属表面处理是在一定温度的电液中进行的一段时间的化学反应。
是在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，并形成镀层的一种表面加工方法。
镀层性能不同于基体金属，具有新的特征。
根据镀层的功能分为防护性镀层，装饰性镀层及其它功能性镀层。
表1电镀工艺耗热汇总表
镀槽数量
镀槽工作温度
供热温度
自然损
耗能量
自然散热和
工件带走
合计耗能
小时耗
热功率
占系统耗热比重
镀液初次升温需热量
供热分区
套
℃
kcal/d
kw
%
kcal
8
45
60
125978.4
941047.10
45.59
18.01
1035900
低温区
4
50
65
118605.6
998605.60
48.38
19.12
1045440
小计
244584
1939652.7
93.96
37.13
2081340
3
75
64324.8
234073.90
11.34
4.48
783360
高温区
1
70
85
138704.4
2990335.22
144.88
57.25
2148000
2
90
16848
59239.4
2.87
1.13
197505
219877.2
3283648.52
159.09
62.87
3128865
高低温区合计
464461.2
5223301.22
253.07
5210205
由表中可见，从电镀过程在电液温度方面分析；
可以相对分为“低温区段”和“高温区段”。
1、低温区段
工作在50℃以下的数量有12个，每天24小时内的热量需求为1939652.7Kcal，占本系统耗热数量的37.1%。
2、高温区段
工作在60℃以上的数量有17个，每天24小时内的热量需求约3283648Kcal，占本系统耗热数量的62.9%。
三、环境条件
1、建筑环境：
根据嘉友电镀厂房布局，厂房屋顶设计为钢架结构，成“人字形”外形。
按照当地北纬28°
、东经122°
的地理位置，设计太阳能倾角为32°
，为太阳能提供最佳采光条件；
最大限度可安装伯恩太阳能科技有限公司专利产品KFC-4080-B（嵌入式）平板集热器2320m2，平板式集热器通过各种专门的安装组件将它们安装替代建筑屋顶，实现与建筑完美融合，满足建筑一体化要求。
2、太阳能资源：
下表为当地太阳能资源简要参数
表2台州环境气象参数表
太阳能年辐射量
4494MJ
年平均日辐射量
12.31MJ/m2
地理北纬
地理东经
年日照时数
28（度）
122（度）
1950（小时）
3、工业余热资源：
由于电镀工艺要求电液有温度10°
C度左右的一段过程，目前采用了制冷机给予散热降温。
适合于热量回收。
并且是液态形式的“工业余热”。
另外还有空压机、池面散热等气态“工业余热”。
四、能源方式：
为充分利用太阳能、双热源（空气源、水源）等新能源和可再生能源。
根据嘉友电镀的实际需求，工程采用以太阳能为主的多能源复合集热系统；
完全替代燃煤锅炉。
具体实施方案是：
1、“太阳能+双源热水机组”实施低温区段的加热
工作在50℃左右温度状态时，采用太阳能系统热水为热媒，太阳能系统需要提供的热水温度为65℃（按循环供热温差15℃考虑）。
2、“太阳能+双源热水机组+电辅助”实施高温区段加热
工作在60℃左右温度状态时，采用太阳能系统热水为热媒，太阳能系统需要提供的热水温度为75℃-90℃。
需要配电辅助加热系统作为补充。
3、储能
以水作为末端供热的载热工质，大型金属罐用来储能。
其中集热循环为工质不消耗系统；
储能与供热是工质消耗系统。
局部供热消耗工质。
下图是该工程现场能源设备的安装布置状况
图3车间屋顶太阳能安装
图4部分辅助设备
五、能源贡献率
1、太阳能贡献率：
当地纬度正常年日均辐射量为12MJ/m2.d，系统效率≥50%的情况下，2320㎡平板太阳能系统日均制热3480000Kcal/d，折算等热值原煤0.718吨，占日均生产热能耗的66.62%。
年总得热量折算等热值原煤262.07吨，占年总能耗的86.78%
2、余热贡献率：
生产车间需要工艺降温时的释放热，作为余热以气态或者以液态形式传递给双源机组，目前条件下，日可回收热量522000Kcal/d，折算等热值原煤0.107吨，占日均热能耗的10.62%。
年总得热量折算等热值原煤32吨，占年总能耗的10.59%。
3、空气源贡献率：
特殊情况下，包括无光照日、余热回收不足，导致低温储存热量不足时，空气源热水机组以环境空气作为低品位热源使用。
该项占年总耗热量的2%。
4、电辅助：
当工艺过程出现短时供热温度不足时，或者特别天气时，电加热投入。
该项占年总耗热量的0.63%。
5、运行功耗：
1）太阳能：
运行功耗为2.63%。
太阳能实际年热能效益为84.15%；
2）余热回收:
气态、液态形式的工业余热，是一种具有相对稳定的高品位热
源，双源机组的运行功耗为2.862%，余热回收年实际效益为7.728%。
3）空气源：
空气源利用与24小时生产工艺过程对应，受到投入季节、投入时间、空气环境等方面的影响。
其运行功耗为0.3%。
则空气源年实际效益为1.7%。
六、系统结构原理
图5结构原理图
由图中可见系统运行有以下功能：
1、温差集热循环：
当太阳能集热温度高于集热箱温度时，集热循环泵启动，
一定延时后，板换循环泵启动。
实施集热循环。
由于太阳能安装面积较大，整体分为多个集热系统。
2、温度平衡：
当集热箱温度大于储热箱时，温度平衡循环泵启动。
3、恒温供热：
当储热箱温度低于设定的工作温度时，空气辅助热源启动。
4、余热回收：
当制冷机、空压机工作时；
水源机组启动。
5、高温内循环：
当工艺进入高温区段，储能供热温度不足时，串接在管路中的电加热启动，同时“短路电磁阀”打开，实施内循环加热。
6、太阳能防冻：
集热循环为充满开口式非承压间接换热模式；
有缓冲膨胀罐，有板式换热器。
太阳能循环工质为冰点15°
C防冻液。
7、远程监控：
对太阳能集热系统、换热系统、供热系统的各个流体参数；
包括流量、流速、压力、温度、液位等进行远程监控。
并且对各个设备的状态，包括工作电流、电压、电镀池温度等也同时进行远程监控。
工程设有总监控室一处。
对运行参数、运行实况进行远程监控。
8、变频变流量：
所有供热循环均采用变频水泵，对供热工质进行变流量控制。
达到热量变化的控制，实现电液温度稳定范围。
七、主要设备：
1、太阳能集热器：
由于该工程太阳能集热板要求完全替代车间屋顶，能够实施建筑一体化。
因此，对集热板的外形结构、材料性质有特殊的要求。
该工程采用了由安徽滁州伯恩太阳能科技有限公司生产的嵌入式平板太阳能集热板。
图六是产品实物、图七是部分生产设备、表3是产品技术参数；
图六平板太阳能结构图
产品具有下列明显优势：
1）背板整体化：
采用优质铝板一次性整体冲压成型，背板和边框一体化。
相比传统集热器常用的镀锌板（或压花板）与铝合金边框铆钉拼装工艺相比较，具备更好的整体性、密封性、保温性，并且在产品整体使用寿命和安装适用范围上更加适合于建筑屋顶。
2）整体聚氨酯发泡保：
产品采用25mm的整体聚氨酯发泡工艺，保温层与背板紧密结合，具有较高的整体强度。
3）、集热器厚度适中，重量轻：
集热器总厚度仅为70mm，整体小巧轻便、精致美观。
表3产品性能参数
基
本
设
计
参
数
总面积
2.0㎡
基本设
计参数
保温标准
λ≤0.055W／m.℃
适应环境温度
-55℃-60℃
重量
28kg
闷晒温度
190℃
热学及
光学
性能
参数
体积
1m×
2m×
0.070m
工作压力
0.6Mpa
设计寿命
20年
循环工质
防冻液
工质容量
1.6L
瞬时效率截距
ηο，a≥0.72
接口外径
￠22㎜
总热损系数
U≤6.0（w／㎡。
℃）
连接方式
卡套波纹管式
热学
性能
参数
透射比
τ=0.91±
0.01
运行方式
间接
太阳吸收比
α=0.95±
0.02
安装方式
嵌入式
红外率
ε=0.05±
热传递方式
对流/热传导
机械性能
符合GB／T6424-2007第六项技术要求并通过相关测试
吸热体材料
铜
吸热体涂层
蓝膜涂层
设计标准
GB／T6424-2007
保温材料
聚氨酯
检验标准
2、管路及其流量、流速：
1）换热流量：
安装于“人字形”钢构集成屋顶太阳能集热器，每128块组成一个大型集热单元。
选取每平方米小时换热流量为0.02，则单元换热流量为5.12m³
/h。
2）管径与流速：
采用薄壁不锈钢管，主管管径为DN40，流速≥1m/s。
3、板换面积：
单元太阳能板换面积12平方米。
4、太阳能循环泵：
型号PH-1500Q，扬程25米，流量420L/min。
380V/1.8KW。
八、效益分析
1、经济效益：
工程安装运行一年来，由于能耗单项成本大幅度降低，大大提升了企业在同行业当中的竞争优势；
实现了生产满负荷运转；
并且生产高峰期出现了超计划生产。
据嘉友电镀厂财务统计显示，与使用燃煤锅炉相比，能耗单项成本降低80%。
2012年5月至2013年6月，年节约能源资金120万元。
2、环境效益：
该工业电镀项目实施“复合能源系统集热”，完全替代原有燃煤锅炉。
按照等值热量计算，相对减少了780吨原煤燃烧带来的环境污染。
每年减少390吨碳粉尘排放，减少1400吨二氧化碳排放，减少45吨二氧化硫排放，减少22吨氮氧化物排放。
具有明显的环境效益。
九、结论
浙江玉环嘉友电镀厂实施的“太阳能复合能源热利用系统”工程，完全替代了原有的2吨燃煤蒸汽锅炉；
工程具有以下几个突出特点：
1、充分利用了整体背板式平板太阳能集热器的产品结构优势，能够与工业生产车间建筑屋顶较好的结合；
走出了一条“太阳能工业建筑一体化”的新思路。
2、实施了以太阳能为主要能源、以气水双源为辅助能源、结合工业余热回收、电加热的多能源形成的工业“太阳能复合能源热利用”系统工程。
能够连续的输出高品质热源。
满足生产多温度区段的工艺要求。
3、采用了先进的远程监测控制、储能、变频供热等辅助装置；
弥补了由于新能源不稳定、间歇性等不利因素对工业生产用热带来的影响。
因此，通过该“电镀工业太阳能复合能源热利用工程”的实施；
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