高效节能的水性零件清洗

寂静回声

在德国达姆施塔特工业大学主导的跨学科研究项目“节能工厂”中，有一个关于水性零件清洗机的重要发现，即减少水性零件清洗机所需的能量是降低成本、减少生产对环境影响的最佳方式之一。值得一提的是，“节能工厂”项目是推动节能生产过程的重要组成部分。下面就请跟随我一探究竟吧……
鉴于能源价格的上涨和国际竞争的不断加剧，节能生产成为德国工业的关键议题之一。因此，德国企业被要求减少其生产流程中的能耗，以及降低他们的碳足迹（注：温室气体排放的集合）。为了确保这些公司能够充分发挥各自的节能潜力，并在项目实施中全方位利用这些潜力，达姆施塔特工业大学连同39个行业合作伙伴发起了“节能工厂”研究项目。该研究项目旨在探索减少工业生产过程的能源消耗的方法。据该项目预计，工厂中的热量传递、技术基础设施以及设备拥有高达40%的节能潜力。
零件清洗成为核心研究领域
由于零件清洗在工业领域和部分能源密集型产业的重要性日益提升，它成为“节能工厂”研究的一个关键对象。对于零件的清洗和干燥来说，配有双重清洗技术的喷淋式零件清洗机被认为是优化的解决方案，同时也具备节能潜力。一般来说，要实现节能高效的零件清洗，有三个优化步骤：
1. 通过有效的隔热和屏蔽来降低系统和机器的内部损耗；
2. 通过有效的能量储存、回收和利用（综合能量回收）来使内部损耗最小化；
3. 能够使用智能发电机（互联）来突破机器的限制。
在这种情况下，就电力成本方面考虑，可以确定四种方法最具节能潜力。这包括：外部的水加热工艺、对蓄热，机器比热恢复和干燥空气预热的有效利用、废气热回收以及基于传感器的过程控制。基于清洗机所需的总能量，通过企业目前的发展水平、使用合适的机器设备，过程模型和智能互联技术等举措，能够潜在节省高达35% 的资金。根据过程分析法，研究最初集中在水加热工艺领域，目的是发展可重复利用的传热技术。此外，为了给热量传递提供恰当的条件，必须要将生产环境中现有的工艺热能供应到换热过程中。
水加热的换热参数
零件清洗在制造链中扮演的角色相当于散热器。换言之，能量通过使用加热清洗槽被供应到工艺过程中，以满足零件加热清洗的洁净度。为了能够确定零件清洗机的能量消耗，研究定义了一个系统分析介质温度、批次尺寸、工艺模型（清洗、漂洗、干燥）和操作时间对总能耗的影响的标准过程。之后，研究的重点转向了企业的能源行为——也就是说，企业使用哪种能源以及采用哪种国家先进的技术来进行加热清洗——常规电加热方式、或利用太阳能获得的水加热、热电联产集中供热技术等替代能源。
据该项目预计，工厂中的热量传递、技术基础设施以及设备拥有高达40% 的节能潜力。
调查的结果产生了如下的需求定义——关于换热技术的设想必须在无需电加热的情况下提供一个恒温达75℃的环境，同时，保证可靠运行，并且对清洗能力和工艺用水质量无任何负面影响。它也应该能够灵活地应对各种热源，同时传输热量更快，比传统的能源更有效。这样就可以确保缩短交货时间，以更快更有效的方式补偿温度损失，尤其是在清洗较大的零件时。此外，为了能够充分发挥高达35%的节能潜力，还应该确保在热交换时几乎没有热量损失。
换热模块
获得的知识被用来开发热交换模型，利用外部热源来加热清洗介质。根据逆流原理，高效的换热技术利用同轴管来确保加热剂的废热在清洗过程中几乎全部被转移到清洗剂上。为了提高灵活性，要确保电加热能够被来自替代能源的热水所有效取代，此时的热量（热水）主要由三种能源供应——热处理工艺、现有的联合发电工艺和水回热加热应用（太阳能）。
结果显示，高效的换热模块可以帮助加热介质，减少超过90%的能量损失，同时也减少相关的二氧化碳排放比例。
激发节能潜力
最新研发的热交换技术可以将生产环境中的余热输送到零件清洗过程中。鉴于此，优化一家企业的能源平衡，以符合EMAS 的DIN EN ISO 50001标准。
所以，通过高效的热屏蔽和内热干燥的智能设置能够实现上述的节能潜力。这些节能措施有助于增强机器散热，帮助改善机器的工作环境，同时降低了工厂内空气污染物的浓度。因此，可以节省工厂空气处理和排放的典型成本。
“节能工厂”项目的全面解决方法表明，优化设备不是削减能源成本的唯一途径，通过机器、工厂和生产环境之间的热互连能够实现更大的成本优化潜能。