連続リールツーリールめっきラインでは、5 つのプロセス タンクにわたる浴の加熱に 1 か月あたり 38,000 kWh を消費していました。工場では、ワット密度が低く、流量分布が改善された PTFE 浸漬ヒーターを 2 つのタンクに設置しました。その後 6 か月間で、これら 2 つのタンクの暖房エネルギー消費量はそれぞれ 11% と 14% 減少しました。合計の節約額は 1 か月あたり約 1,400 ドルでした。このプロジェクトは 1 年以内に元が取れました。
連続めっきラインはバッチタンクとは動作方法が異なります。ストリップまたはワークピースはバス内を連続的に移動し、ヒーターで交換する必要がある安定した熱負荷を生成します。ヒーターは継続的に動作し、多くの場合高デューティ サイクルで動作するため、エネルギー消費が大量になります。ヒーターの効率と浴槽との相互作用を改善すると、設定値を維持するために必要なエネルギーが削減されます。
連続めっきにおけるエネルギーの行き先
連続めっきラインの PTFE 浸漬ヒーターによって消費されるエネルギーは 3 つの目的地に送られます。つまり、搬入されるワークピースの加熱、タンクの壁と表面から失われた熱の置き換え、そしてヒーター自体の非効率の解消です。
ワークの加熱負荷が最も大きくなります。 25 度で浴に入り、60 度で出る鋼ストリップは継続的に熱を吸収します。 1 時間あたり 500 kg のストリップを処理するラインの場合、ワークピースの加熱負荷は約 12 kW になります。その負荷は、その設計に関係なく、ヒーターによって供給される必要があります。
壁と表面の損失は、タンクの断熱材とバスの温度によって異なります。 60 度の断熱されていないタンクでは、壁や表面から 3 ～ 5 kW が失われる可能性があります。カバー付きの断熱タンクの場合、損失は 1 kW 未満になる可能性があります。
ヒーターの非効率とは、シースが必要以上に高い温度で動作していること、またはスケールがシースを絶縁していることによって失われるエネルギーです。ワット密度が低いクリーンなヒーターは、非効率が最小限に抑えられます。ワット密度の高いスケール付きヒーターは、エネルギーの 10 ～ 20% を無駄に失います。
| コンポーネントをロードする | 代表的な範囲 | ヒーター設計により制御可能 | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| ワーク加熱 | 8～15kW | いいえ | ライン速度とストリップの質量に依存します |
| 壁と表面の損失 | 1～5kW | 部分的に | 断熱材とカバーで損失を軽減 |
| ヒーターの効率が悪い | 0.5～3kW | はい | ワット密度と清浄度 |
連続めっき槽内のエネルギー負荷コンポーネント
低ワット密度によりエネルギーの無駄がどのように削減されるか
低{0}ワット-密度のヒーターは、同じ電力出力でもより低いシース温度で動作します。シース温度が低下すると、フランジや端子筐体からの熱損失が減少し、スケール析出の推進力が減少します。
エネルギーの節約は 2 つの源から得られます。まず、シース温度が低いため、ヒーターの取り付け金具による伝導損失が減少します。第二に、スケールの蓄積が遅いため、より高い熱伝達効率が長期間維持されます。高ワット密度では 3 か月で 10% の効率が失われるヒーターは、低ワット密度ではわずか 5% しか失われません。
| ワット密度 | シース温度 | スケールレート | 3か月後の効率 | 6か月後の効率 |
|---|---|---|---|---|
| 1.5W/cm2 | 92～98度 | 高い | 90% | 82% |
| 1.2W/cm2 | 88～93度 | 適度 | 93% | 88% |
| 1.0W/cm2 | 85～90度 | 低い | 95% | 92% |
| 0.8W/cm2 | 82～87度 | 非常に低い | 96% | 94% |
ワット密度の関数としてのヒーター効率の経時変化
改善された流量分散
連続めっきでは、ワークピースの移動によって流れのパターンが形成され、熱伝達が促進されることもあれば、熱伝達が妨げられることもあります。ヒーターが主流路に配置されている場合、可動ストリップまたは循環ポンプが連続的にシースを掃引し、薄い境界層と高い熱伝達効率を維持します。
ヒーターがデッドゾーンに配置されている場合、境界層が厚くなり、シースの温度が上昇し、効率が低下します。流路内でヒーターの位置を変更するか、専用のエダクターを追加すると、効率が 5 ～ 10% 向上します。
| ヒーターの位置 | 局所的な流速 | シースΔT | 効率 | 省エネ |
|---|---|---|---|---|
| デッドゾーン | <0.05 m/s | 30～45度 | 82–88% | ベースライン |
| 低流量 | 0.1–0.2 m/s | 20～30度 | 88–92% | 5–8% |
| 中程度の流れ | 0.2–0.4 m/s | 12～20度 | 92–95% | 8–12% |
| 高流量 | >0.4 m/s | 8～14度 | 95–97% | 12–15% |
ヒーターの位置と流速による効率と省エネ
断熱材とカバー
連続めっきタンクで制御可能な最大のエネルギー節約は、断熱材とカバーによってもたらされます。断熱されていないタンクは壁を通して 3 ～ 5 kW を損失します。 50 mm の断熱材を追加すると、損失が 80 ～ 90% 減少します。フローティング ボール ブランケットまたはタンク カバーは、表面の損失を 60 ～ 70% 削減します。
断熱材とカバーによる節約は、ヒーターの設計変更による節約よりも大きくなります。タンクを断熱し、表面を覆うプラントでは、ヒーターを交換する前に加熱エネルギーを 20 ～ 30% 削減できます。
PTFE ヒーターのアップグレードが正当化される場合
PTFE ヒーターのアップグレードは、既存のヒーターが高ワット密度で動作している場合、スケールの蓄積により効率低下が発生している場合、またはヒーターがデッド ゾーンに配置されている場合に正当化されます。アップグレードには、低ワット密度、改善されたフローアクセス、および研磨されたシース表面が含まれる必要があります。
低ワット密度、大きな表面積、流れが最適化された形状を備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、連続めっきでのエネルギー消費を最小限に抑えます。{0}}仕様プロセスでは、浴の化学的性質、動作温度、タンクの寸法、ライン速度、および必要なワット数が必要です。連続めっきラインを備えた施設の場合、この用途固有のアプローチにより、化学加熱コストが削減され、ヒーターの耐用年数が延長されます。{3}}
