淺談BOPP生產(chǎn)線冷卻設(shè)備的節(jié)能改造

郭錦賢

(廣東華業(yè)包裝材料有限公司)

一、BOPP生產(chǎn)工藝流程簡介

通過以上BOPP生產(chǎn)工藝流程，可以看出在BOPP生產(chǎn)需要的部分冷卻主要是急冷輥和水槽的水(水浴)。

二、冷卻設(shè)備對BOPP生產(chǎn)的影響

急冷輥溫度由冷卻設(shè)備控制，而急冷輥溫度對BOPP生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)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(zhuǎn)輥面上，高溫熔體和冷輥表面進(jìn)行熱交換，使熔體快速冷卻。對于基層主料的結(jié)晶聚合物控制，關(guān)鍵在于控制片材的結(jié)晶度。結(jié)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(jié)晶度太低也會導(dǎo)致薄膜機(jī)械性能下降，剛度變差。一般來說，均聚PP這種結(jié)晶型高聚物片材的結(jié)晶情況，與冷卻的速度有密切的關(guān)系。冷輥表面溫度越低，熱傳導(dǎo)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(jié)晶度小，有利于拉伸。當(dāng)然溫度太低也會使擠出片材在冷輥表面出現(xiàn)滑動或者翹曲，所以在輥面溫度較低的情況下做適當(dāng)?shù)奶岣?，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(diào)整是需要考慮多方面的因素，比如原料種類、附片設(shè)備、片材厚度等等?？傮w來說，在生產(chǎn)BOPP薄膜時，在一定范圍內(nèi)，冷輥溫度增加，拉伸強(qiáng)度下降，霧度增加。所以在較低溫度下冷卻，使片材結(jié)晶度小，對以后的拉伸有利。

三、冷卻設(shè)備節(jié)能改造的意義

目前各BOPP企業(yè)主要使用冷水機(jī)組制取冷凍水后直接輸送到生產(chǎn)線進(jìn)行熱交換來控制急冷輥溫度。而冷水機(jī)組是個耗電大戶。如一條產(chǎn)能為90噸/天的BOPP生產(chǎn)線需配套一臺制冷量為250冷噸(883KW)的冷水機(jī)組方能保證正常生產(chǎn)所需冷凍水供應(yīng)量。根據(jù)長期生產(chǎn)觀察，BOPP日產(chǎn)量在80噸左右時，冷水機(jī)組的運(yùn)行電流約為265A。按這種情況計算，該冷水機(jī)組每天耗電量為 265A*380V*1.732*24h=4185898Wh/天(約4186 KWh/天)。按電價0.7元/KWh計算，每天冷水機(jī)組使用電費(fèi)為4186 KWh/天*0.7元/KWh=2930元/天，每生產(chǎn)一噸BOPP約需36.625元的冷卻電費(fèi)。對生產(chǎn)企業(yè)來說一筆不小的成本。故在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，對冷卻設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造既符合國家當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)升級政策，也減少了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了BOPP產(chǎn)品在同類市場上的競爭力。對企業(yè)的發(fā)展具有重大意義。

四、冷卻設(shè)備的節(jié)能改造方案及可行性探討

1.冷卻設(shè)備使用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段大部分BOPP企業(yè)使用冷水機(jī)組作為冷卻設(shè)備，其系統(tǒng)循環(huán)一般如下:冷水機(jī)組系統(tǒng)(包冷卻水泵和冷水機(jī)組配套冷卻塔)制取冷凍水后直接將冷凍水輸送到生產(chǎn)線急冷輥及水槽的換熱器進(jìn)行熱交換，以控制急冷輥及水槽中水的溫度達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。具體如(圖一)所示。

(圖一)

2.冷卻設(shè)備改造指導(dǎo)思想

冷水機(jī)組系統(tǒng)是整個冷卻系統(tǒng)主要耗電部分，占整個冷卻系統(tǒng)用電量的85%至90%，其余為冷凍水泵的耗電量。故節(jié)能改造的方向和重點(diǎn)是在不影響生產(chǎn)產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下盡量少用甚至不用冷水機(jī)組系統(tǒng)或通過技術(shù)手段在使用冷水機(jī)組系統(tǒng)的情況下減少能耗。簡單地說就是要達(dá)到省著用或用著省的目的。由于設(shè)備制造技術(shù)和工藝的改進(jìn)，目前市場上已有部分冷卻設(shè)備制造商能制造出水溫度低于當(dāng)?shù)?、?dāng)時的濕球溫度的高效低溫冷卻塔，這為冷卻系統(tǒng)改造提供了技術(shù)物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.冷卻設(shè)備改造方案

1)改造方案一

在原來冷水機(jī)組作為冷卻設(shè)備循環(huán)基礎(chǔ)上直接將冷水機(jī)組的冷卻塔更換成與原來循環(huán)水量相當(dāng)?shù)母咝У蜏乩鋮s塔，其他設(shè)備不改動。這樣一來，由于冷水機(jī)組高壓側(cè)的冷卻效果增強(qiáng)，在夏季冷卻塔出水溫度由約34℃降到約28℃，降低約6℃，冷水機(jī)組運(yùn)行工況得到改善，同一臺冷水機(jī)組在相同的蒸發(fā)溫度的情況下，制取相同的制冷量需要的耗電量減少。以常用的R22冷水機(jī)組為例，在同樣使用環(huán)境，制取相同的制冷量，使用高效低溫冷卻塔后制冷機(jī)組比原來可節(jié)省約15%的耗電量。

每天可節(jié)省電量4186 KWh/天*15%=627.9 KWh/天

按電價0.7元/KWh計算，每天冷水機(jī)組節(jié)省電費(fèi)為 627.9 KWh/天*0.7 元/KWh=439.53元/天

按全年運(yùn)行280天計算，每年冷水機(jī)組節(jié)省電費(fèi)為439.53元/天*280天=123068元/年

2)改造方案二

在原來冷水機(jī)組作為冷卻設(shè)備循環(huán)基礎(chǔ)上將冷水機(jī)組系統(tǒng)更換成原來流量3-4倍的高效低溫冷卻塔，即原來的循環(huán)水量250噸的冷卻塔必須更換成循環(huán)水量800噸的高效低溫冷卻塔。相應(yīng)的冷凍水泵、輸水管道、車間急冷輥換熱器和水槽換熱器也應(yīng)配套進(jìn)行更換。這時冷卻塔出水溫度能達(dá)到低于本地、當(dāng)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(chǎn)工藝要求。

原冷凍泵:循環(huán)水量為93m3/h;功率22KW。每天耗電量22KW*24h=528 KWh/天

更換后冷凍泵:循環(huán)水量為800m3/h;功率110KW。每天耗電量110KW*24h=2640 KWh/天

每天可節(jié)省電量4186 KWh/天+528 KWh/天-2640 KWh/天 =2074 KWh/天

按電價0.7元/KWh計算，每天冷水機(jī)組節(jié)省電費(fèi)為 2074 KWh/天*0.7 元/KWh=1451.8元/天

按全年運(yùn)行280天計算，每年冷水機(jī)組節(jié)省電費(fèi)為1451.8元/天*280天=406504元/年

3)改造方案三

在原來冷水機(jī)組作為冷卻設(shè)備循環(huán)基礎(chǔ)上增加一臺循環(huán)水量800噸的高效低溫冷卻塔和配套一臺800m3/h水泵，并對原管道進(jìn)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(chǎn)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(guān)閉冷水機(jī)組系統(tǒng)，由新增高效低溫冷卻塔系統(tǒng)單獨(dú)向生產(chǎn)線供冷。

新增冷凍泵:循環(huán)水量為800m3/h;功率110KW。每天耗電量110KW*24h=2640 KWh/天

每天可節(jié)省電量4186 KWh/天-2640 KWh/天=1546 KWh/天

按電價0.7元/KWh計算，每天冷水機(jī)組節(jié)省電費(fèi)為 1546 KWh/天*0.7 元/KWh=1082.2元/天

按9月份至下一年的3月份期間運(yùn)行140天計算，每年冷水機(jī)組節(jié)省電費(fèi)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(jī)組系統(tǒng)單獨(dú)向生產(chǎn)線供冷或由冷水機(jī)組系統(tǒng)和新增高效低溫冷卻塔系統(tǒng)同時運(yùn)行聯(lián)合供冷。視具體情況而定，以最節(jié)能作為選擇依據(jù)。

4.冷卻設(shè)備改造方案分析

5.結(jié)論

由上表分析可以看出方案三最優(yōu)，方案一次之，方案二由于不能保證生產(chǎn)連續(xù)性不能采用。

［1］《制冷原理》殷浩徐德勝上海交通大學(xué)出版

［2］申長雨，陳靜波，劉春太，李倩;塑料成型加工講座(第十講)塑料擠出成型工藝及質(zhì)量控制［J］;工程塑料應(yīng)用;1999年12期

［3］胡小忠，柳和生，賴家美;聚丙烯薄膜的雙向拉伸工藝研究［J］;橡塑技術(shù)與裝備;2004年04期

［4］趙鴻漢;節(jié)水、節(jié)能的玻璃鋼冷卻塔［J］;中國建材;1982年03期

［5］尹燕平雙向拉伸塑料薄膜北京化學(xué)工業(yè)出版社1999

［6］郭慶堂實(shí)用制冷工程設(shè)計手冊 中國建筑工業(yè)出版社1994

［7］蘇小德;徐懋功;;新型噴射冷卻塔［J］;給水排水;1981年01期