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被忽视的效率机会：智能过程冷却

2019-12-10 10:33阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1029373180

在面临激烈竞争压力的商业环境中，保持加工效率可能是获利能力的差异。对于热处理操作，提高效率和优化节省成本一直是人们关注的重点。但是，现在有一个可行的，经常被忽视的机会–智能过程冷却。


ih1119-ht-fig1-900 图1.显示的是一个智能的过程冷却系统。它具有一个使用热交换器的Frigel Ecodry闭环绝热流体冷却器和一个国际专利的绝热腔室来冷却水，并将水直接与主要处理设备或与较小的Frigel Microgel冷却器之间的循环进行循环，该冷却器位于每个热处理过程附近或工作单元。


作为传统工艺冷却方法的替代方法，该技术提高了运营成本并提高了设备效率。通过利用智能过程冷却（IPC），热处理操作可以超越现有技术的局限性，从而提供可量化的更好结果。

传统过程冷却系统 数十年来，热处理操作一直依靠传统系统来冷却其炉子。这些技术包括开放式冷却塔，常规干式冷却器和集中式冷却器系统。每种技术虽然都追求相同的目标，但提供了不同的过程冷却方法。并且每个都有其相当大的局限性和缺点。
Frigel的IPC系统旨在克服这些限制。这项技术利用独特的闭环干式冷却系统和具有国际专利的绝热腔室来冷却水，并使水直接与主要处理设备和/或与位于每个热处理过程或工作单元附近的小型冷却器之间进行循环，需要较冷的水的地方。它消除了对开放式冷却塔，干式冷却器或中央冷却器系统的需求。
这是传统工艺技术及其固有的局限性。
  • 蒸发冷却塔：这些系统有两种通用类型。在这两种情况下，它们的供料温度都受到周围湿球温度的限制。通常，它们全年只能提供85F或更高的水。因此，它们不能用于生产用于需要较冷水的热处理组件的水。
    • 第一种也是最常见的类型是常规的开放系统，该系统蒸发工艺用水，释放潜热，从而冷却水。这些系统消耗大量的水和化学物质。还需要排出工艺用水（因此需要补充化学药品）以维持工艺用水的适当硬度。这种类型还需要强烈的过滤和化学处理方法。
    • 第二种类型包括塔架本身或独立式的热交换器，以将系统的受污染的蒸发侧与过程环路隔离开。尽管此类系统提供了闭环水进行处理，但它不会减少蒸发的水量，也不会减少所需的化学药品和过滤量。
  • 常规干式冷却器：这种类型的系统使用环境空气通过翅片管热交换器冷却工艺用水。这种类型的系统不依赖蒸发。这样，它消除了过多的水消耗并降低了冷却塔典型的化学处理要求。但是，这种类型的系统只能产生比周围干球温度高10-15F的水。因此，在温暖的气候下，可能会失去温度承受能力。另外，在寒冷的气候中，这种类型的系统需要使用乙二醇防冻液，这种溶液价格昂贵，并且在没有水-乙二醇热交换器和相关的附加泵送系统的情况下无法用于某些热处理组件。
  • 中央冷却器：这些冷却器将一种温度的冷却水提供给热处理设备和工作单元，满足多台机器的冷却需求。该过程使用抽水系统将冷水（通常为50-65F）引导至机器，吸收热量并将载有热量的水返回至冷却器。热量从过程冷却水传递到制冷剂。然后必须排除热量。有两种类型的排热配置。在这两种情况下，对于大多数热处理组件而言，冷水都是不必要的，因此效率不高。两种配置包括：
    • 与典型的家用空调类似，风冷系统将热量直接散发到周围环境中。
    • 水冷系统，采用冷凝器（制冷剂与水的热交换器）。热量从制冷剂传递到冷却塔水回路。然后，如蒸发式冷却塔所述，通过蒸发将该热量排至环境。
在将Frigel的解决方案与传统技术进行比较时，热处理操作具有很强的定位性，并具有更大的灵活性，可以满足更严格的环保要求，并减少以前浪费的水和能源的使用-产生
可量化的更好结果。

IPC的优势

智能的过程冷却系统不仅是热处理操作的优势。它还为熔炉原始设备制造商提供了增强其价值主张的机会。传统的低成本过程冷却解决方案限制了他们的客户可以实现的目标，这对确保熔炉销售提出了挑战。随着IPC功能的增强以及每年节省数万美元的水，化学，维护和能源成本的能力，公司可以腾出预算用于将来的炉子支出，从而使炉子OEM商机更多。

智能过程冷却解决方案–灵活性

最初由Frigel于50年前引入塑料行业，成熟的IPC技术（图1）描述了Frigel的国际专利闭环绝热流体冷却器的使用，该冷却器串联在设备外部，并在每个过程附近均配有小型专用冷却器或少量冷水可能需要的工作单元。结果是更大的灵活性和众多优势。此外，该设计概念是模块化的，可以根据需要扩展以进行扩展。
与蒸发冷却塔相比，绝热流体冷却器可将耗水量降低多达95％，并将维护问题降至最低。作为一个闭环系统，持续供应清洁水可减少多达40％的化学药品使用量，满足严格的市政水质法规，同时确保稳定的熔炉性能，从而有助于提高系统的可靠性和正常运行时间。
与干式冷却器不同，绝热流体冷却器和专用冷却器的组合可在更广泛的环境条件下提供冷却水温度。它还利用自然冷却来实现高达80％的能源成本降低。当流体冷却器可以达到需要冷水的组件所需的温度时，就会发生自然冷却。发生这种情况时，本地制冷压缩机将自动关闭，从而节省大量能源。
与集中式冷却器不同，绝热流体冷却器和专用冷却器在温度控制方面共同提供了更大的灵活性，因此不会浪费能源。考虑到可以利用自然冷却的能力，节能效果甚至可以更大。
Frigel的闭环系统还消除了对乙二醇的需求，并实现了零渗漏排放，从而带来了显着的环境效益。它还增强了热处理操作的能力，可以满足严格的环境和当地法规。
该系统的其他主要优点是减少维护，提高炉效率和温度控制的一致性。底线是降低运营成本的能力。此外，除非绝对需要，否则没人愿意在过程冷却系统上投资。因此，在需要投资时，最好选择能够提供最大成功机会的过程冷却技术。

设计注意事项

与任何技术一样，为每个单独的应用量身定制IPC系统时，必须考虑许多因素。
  • 系统规模：需要对冷却负荷进行全面评估。必须考虑在热处理池中每个使用点要保持的过程温度。理想情况下，该系统应提供比考虑到结垢或腐蚀的换热器表面所需容量大15-20％的容量。
  • 工厂位置：环境条件在系统性能中起着重要作用。在所有条件相同的情况下，与气候较暖的工厂相比，气候较凉的工厂将需要较少的机械冷却能力以及利用自由冷却的能力。结果，工厂位置将影响决策。
  • 未来计划：系统设计应反映出对额外冷却能力的潜在需求。这将使工厂扩建更加容易，确保将来的过程冷却需求能够得到尽可能高效和经济的满足。
  • 可用空间：尽管闭环系统被设计为节省空间的系统，但确定过程冷却系统的空间可用性很重要。可接受的噪声水平，对UL认证的配电盘的要求以及其他重要细节都应作为确定系统布局和设备选择的因素。

技术考量

IPC解决方案不断发展，使热处理运营商能够轻松有效地管理其系统，同时还确保其提供最佳性能和最佳投资回报。当审核最适合其应用和目标的系统时，热处理决策者必须考虑许多技术因素。
  • 控制：主控制器设计为自动优化系统，同时具有监视，收集和评估每个过程冷却组件中数据的能力。此外，某些冷水机组上各个控制装置的发展使人们能够通过访问实时数据来记录和监视各个装置的能耗。
  • 模块化：独立的模块化系统可加快安装速度，减少因扩展系统而导致的停机时间。
  • 维护：并非所有的闭环中央绝热冷却器（图2）都相同。在高级系统的绝热室中，在高环境温度条件下，细雾状水被脉冲进入进气流。雾气瞬间蒸发，在空气撞击到承载工艺水的冷却盘管之前先冷却空气。该过程将温度降低到设定值或低于设定值。然后将冷却水再循环到专用的小型冷却器中
    （图3）。基于微处理器的控制器可自动保持目标冷却温度。结果，基本上消除了由于腐蚀引起的与维护有关的问题。
  • 保护材料：系统材料因供应商而异。因此，应根据工厂的环境考虑用于构建系统的材料，以确保最大程度地保护过程冷却系统不受元件影响。从长远来看，预先投资使用保护材料建造的系统将节省资金。
  • 狭窄空间中的功能：绝热流体冷却器通常比具有类似冷却能力的开放式蒸发冷却塔消耗更多的空间。选件可在确保空间可用性至关重要的情况下帮助确保最佳性能，从而延长了支腿，以增加流体冷却器以提供充足的气流，而顶板则允许将多个冷却单元更紧密地放置在一起。

一切都与优化有关

优化效率的动力并没有消失。同样重要的是，需要运营机构一次又一次无间断地生产出高质量的零件和产品-同时始终确保盈利。幸运的是，过程冷却技术已经发展为热处理决策者提供了更多，更明智的选择，这是一个不容忽视的机会。


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