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机械工程师
?? MECHANICAL ENGINEER
电解液熱能的开发利用
徐文斌
(安徽铜冠铜箔有限公司,安池州247000
摘要:电解液在溶铜过程中需要加热到65℃,霖证一定的溶铜速度,而工艺生产中的温度为43℃,这就需要在溶铜时进
在生产前进行冷却,导致致使一边消耗大量蒸汽浪费熱能、一边又用冷却水来给槽液降溫消耗大量动力。这样不仪大量浪费能源,
还增加了エ烹制造成本:文中通过将冷热电解液中能充分交换以降低蒸汽消耗?减少冷却水黄,降低特产成本
关継词:电解液;溶铜;中间换热器
中图分类号:TK115TF811
文献标志码:B
文章编号:1002-23320161)07-0199-02
0引言
60-65℃
生产工艺中的电解液溶液(主要
蒸汽进一「
冷凝水出一
成分为20%的CuSO4溶液),在溶铜时
需要用高温蒸汽通过板式换热器把
溶液加热至60-70℃,在此温度下可
保证较快的溶铜速度。溶铜后含较高
43℃
铜离子溶度的硫酸铜溶液被输送到
尾液槽中。尾液槽里的硫酸铜溶液温
尾槽43℃C
冷却水
度根据工艺要求需要维持在43~45
左右,尾液槽中的硫酸铜溶液需要用
冷却水通过换热器进行降温,由60~
图1当前工艺温度示意图
70℃左右降至43~450(温度低于43℃
时,通过蒸气进行加热以稳定维持在
蒸汽进
43~45℃左右)。当槽液里的铜离子浓
冷水出
2:33:
度降低后,尾液槽里的溶液又要送?
溶铜槽里面进行再次溶铜并加热。
工艺中的电解液反复被加热和
60℃
冷却的工况,如果不能很好地调控
43℃
极易造成一边不断被加热、同时一边
汽
不断被冷却,致使一边消耗大量蒸汽
尾液43℃
冷却水一
浪费热能、一边又用冷却水来给槽液
降温消耗大量动力。这样不仅大量浪
费能源,还增加了工艺制造成本。为
图2改造后工艺温度示意图
了解决这一矛盾,我们对生产工艺进
实测参数如下:1)工艺循环泵流量为60m沿,扬程为20
行优化,利用溶铜槽溶钶后的高温硫酸铜溶液与尾液槽
m;工艺泵变频运行,平时工作的流量在18~40mh的范
低浓度的硫酸铜溶铜溶液进行充分热交换,尽量提高返围内:2)溶铜后进中间换热器溶液的温度约为62℃,出换
回渀铜槽的低浓度硫酸铜溶液的温度,相反也就尽量降热器进尾液槽的溶液温度为54℃;3)尾液槽中的溶液温
低了溶铜槽输送到尾液槽的硫酸铜溶嶶的温度,这样既度为42℃,经中间换热器加热后回溶铜槽的溶液温度为
可节省用于加热的蒸汽耗量,也可以节约用于冷却的冷50℃;4)生产工艺流程图如图1、图2所示。
却水耗量及冷却水循环泵的耗电量。从而实现节约能源,.2中间換热器设计选型
降低产品的制造成本。
根据工艺流程图,原来工艺中中间换热器溶液的换
技术改进
热对数温差为12℃,为了节能,一方面我们必须充分提高
1.1生产工艺参数
尾液槽返回溶铜槽的溶液温度,另一方面尽量降低从溶
原中间换热器的换热面积为20.25m2,单流程。现场铜槽输送至尾液槽的溶液温度,为此我们必须尽量降低
网址:www.jxgcs.com电邮:hrbengineer(@13.com2016年第7期199
万方数据
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
表1换热选型参数表
中间换热器的换热对数温差。
参数
1侧
根据现场技术人员的要求,我们按平均流量设计
流体
20%硫酸铜
20%碗酸铜
出中间换热器:取平均流量为30mh,经过模拟选型
37200kg"h1
计算,中间换热器按3℃对数温差选型计算具有较高
流量
30.0m3h1
30.0m3eh
的性价比,即:热侧温度63℃进换热器,46℃出换热
密度/(kgm23
1240.0
器;冷侧43℃进换热器,60℃出换热器。
比热(kJ~kg℃-)
3.936
3.936
1.3換热器选型参数表
导热系数(W?m+,气
0.523
0.523
根据表1参数,选用型号为VN45-SAT/250-B-8t
黏滞系数
2.500
2.500
30-CH的板式换热器,单片换热面积为0.45m2,换热
进口温度C
63.00
片数为241片,换热面积为108.45m2,流程由原单流
出口温度/℃
46.00
程改为三流程。换热器投资约15万元。
总换热量瓜W
691
1.4改造前后温差对比
对数平均温差
改造前对系统进行了2d数据测量,改造后进行
温度系数C
3.0000.9780
换热器台数
了4d数据测量,测量数据如表2。
并联台数
通过表2分析,改造前的温差(热进一冷出)为
串联台数
10.4℃,改造后的温差为2.55℃,而加热需用的蒸汽量
型号
VN45-SAT250-B-8T30-CH
与温差成正比,即通过改造可节约蒸汽(10.4-2.55)
板片数量厚度
241片0.6mm
10.4=75.48%。
传热系数/(W·m2℃
1.5改造后可节约成本估算
计算/提供面积/m2
现场实际流量为30mh,由表1可知,此时换热
97.67108.45
单板面积m2
器的换热量为691kW。
0.45
框架能力
根据现有工艺,原系统中的中间换热器已经将溶
流程数
液槽中低温低浓度的溶液从43℃左右加热至51℃左
板间距/mm
右,而改造后的选型可将溶液从43℃加热至59℃左
4.0
右,因此改造后的换热器在原有基础上将溶液温度升
板间平均流速/(m'
0.15
压力降/MPa
高了8℃。因此改造后的换热器的换热量是原换热器
32.5573
32.5573
工作压力MPa
的2倍,因此新增加的换热量约为345.5kW。
1J=2.78x10-~kWh,0.4MPa饱和蒸汽的汽化潜
设计压力/MPa
试验压力/MPa
热为2133.5kJkg
每台换热器可节省的蒸汽重量为345.5/(2.78
设计温度RC
150
150
换热器内滯留流体体
10)/(2133.5x103)=582.5kg。
0.240
0.240
积m3
H此可知每小时可节约0.5825t蒸汽,每月可节
每台换热器重量(空的
1698
约蒸汽419t,蒸汽价格按240元た。改造前2014年5月
充满流体的)从g
生产素汽消耗为1576.29t(含有其它消耗蒸汽),而改
换热器全长宽高/mn
5002165/1655
造后2015年5月蒸汽总消耗为1167.2t,节约蒸汽量为
換热器接