CN108908815A - Bopp生产线冷却水系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种BOPP生产线冷却水系统，由产线换热器、冷冻机、冷冻泵及管道构成第一闭环，其中冷冻机的进、出水口分别安装有阀门且冷冻机旁接冷却塔和冷却泵构成第二闭环。特别地，该冷却水系统增设有一台与冷却塔冷却能力匹配的板式换热器，且在板式换热器的进、出水口分别安装有阀门，该板式换热器通过管道配接入第一闭环并与冷冻机形成并联，且板式换热器旁接与冷冻机共用的冷却塔和冷却泵构成第三闭环，所有阀门及泵机均远程连接上位机受控。应用本发明技术方案，非但可以满足产线的冷却需求，而且合理优化冷冻机的运行并控制其能耗，大幅节省了生产的水电成本开支。

Description

BOPP生产线冷却水系统及其运行方法

技术领域

本发明BOPP薄膜生产线的辅助系统，尤其涉及一种BOPP生产线改良型冷却水系统及其运行方法。

背景技术

BOPP薄膜的生产是将高分子聚丙烯的熔体首先通过狭长机头制成片材或厚膜，然后在专用的拉伸机内，在一定的温度和设定的速度下，同时或分步在垂直的两个方向（纵向、横向）上进行的拉伸，并经过适当的冷却或热处理或特殊的加工（如电晕、涂覆等）制成的薄膜。

目前BOPP生产企业使用冷冻机制取冷冻水后送到生产线的换热设备，再通过热交换来冷却生产线的相关设备，以满足生产需求。如图1所示，仅在非生产的夜间时段采用冷却塔进行辅助热交换。根据常年运行的电耗记录数据显示，一条年产能为2.5万吨的BOPP生产线配套的冷冻机组每天平均耗电量在4000KWH左右，按0.7元/KWH计算，每天电费为3000元左右，对企业来说是一笔不小的成本。

当前，已有BOPP生产企业对该冷却水系统进行局部改造，在每年的十月至四月期间，当气温低于20℃左右时，停开冷冻机也可以满足生产线的冷却需求。其改造技术方案如图2所示，修建一个几百立方容量的冷冻水蓄水池，并将该蓄水池与冷冻水循环系统串联，再新增一组先进的低温冷却塔和一台循环泵组成一个循环系统，来循环冷却该蓄水池里的水，从而达到降低冷冻水温度的目的。

然而，停开BOPP生产线冷却水系统的冷冻机组，虽然可以节省电耗，但已有的改造技术方案仍存在以下诸多问题。1）修建的冷冻水蓄水池占地广，一般BOPP生产企业没有合适的地方布置；2）需要新增1台冷却塔和1台循环泵，抵消了部分停开冷冻机节约的电耗；3）冷冻水由封闭式系统变成一个开放式系统，管路及换热设备盘管内容易结垢，滋生细菌，影响系统换热效率；4）改造系统没有将冷冻机断开，冷冻水还是从冷冻机的盘管内经过，长时间运行会导致盘管结垢，大幅降低冷冻机的效率，增加电耗；5）改造需要投入资金量大，投资回报周期过长。

发明内容

为了克服现有冷却水系统的不足，本发明的目的旨在提出一种BOPP生产线冷却水系统及其运行方法，解决并改善冷却水系统能耗成本巨大的问题。

本发明的上述一个目的，将通过以下技术方案得以实现：BOPP生产线冷却水系统，由产线换热器、冷冻机、冷冻泵及管道构成第一闭环，其中冷冻机的进、出水口分别安装有阀门且冷冻机旁接冷却塔和冷却泵构成第二闭环，其特征在于：所述冷却水系统增设有一台与冷却塔冷却能力匹配的板式换热器，且在板式换热器的进、出水口分别安装有阀门，所述板式换热器通过管道配接入第一闭环并与冷冻机形成并联，且板式换热器旁接与冷冻机共用的冷却塔和冷却泵构成第三闭环，所有阀门及泵机均远程连接上位机受控。

进一步地，所述冷却泵加装第一变频器，所述第一变频器的驱动端连接上位机受控。

进一步地，所述冷冻泵加装第二变频器，所述第二变频器的驱动端连接上位机受控。

进一步地，所述冷却塔的风扇马达加装第三变频器，所述第三变频器的驱动端连接上位机受控。

进一步地，所述第一闭环在产线换热器入口向的管道中设置有至少一级过滤器。

进一步地，所述冷却塔设有实时监测室外温度的传感器，并信号馈连至上位机。

本发明的上述另一个目的，将通过以下技术方案得以实现：BOPP生产线冷却水系统的运行方法，其特征在于包括：在冷却水系统原第一闭环中增配板式换热器并完成管道配接及阀门安装，根据季节和冷却塔所处室外温度环境在上位机上设定满足生产需求的冷却水运行模式：

当室外温度低于20℃时，上位机驱动冷冻机的进、出水口的阀门关闭并停开冷冻机，上位机驱动板式换热器的进、出水口的阀门开启，冷冻水和冷却水通过板式换热器完成热量交换，并驱动冷冻泵向产线换热器提供经板式换热器得到的冷冻水；

当室外温度达到20℃以上时，上位机驱动板式换热器的进、出水口的阀门及冷却泵均关闭，上位机驱动冷冻机的进、出水口的阀门开启并启动冷冻机，并驱动冷冻泵向产线换热器提供经冷冻机换热得到的冷冻水。

进一步地，对所述冷冻泵、冷却泵及冷却塔的风扇马达均接设变频器并受驱于上位机分别变频调节运行。

本发明技术方案应用实施后的显著效果为：通过低成本的改造所得到的冷却水系统，能适应四季变化及环境温度的变化而自动切换合适而能耗较低的换热模式，非但可以满足产线的冷却需求，大幅节省了生产的水电成本开支。

附图说明

图1是现有常用且未经改造的产线冷却水系统的原理框图。

图2是现有一种改造的产线冷却水系统的原理框图。

图3是本发明创新改造后的产线冷却水系统的原理框图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

在不影响产品质量前提下，对冷却水系统进行节能改造，既符合当前产业升级增效政策，又可以减少企业的生产能耗成本，提升产品竞争力。本发明设计者针对现有常用的冷却水系统及其已有改进方案进行了深入研究，总结分析了这些系统客观存在的诸多不足，经创造性劳动取长补短地终于得到并提出了一种BOPP生产线冷却水系统及其运行方法。

概述地看，本发明的上述BOPP生产线冷却水系统如图3所示，由产线换热器、冷冻机、冷冻泵及管道构成第一闭环，其中冷冻机的进、出水口分别安装有阀门且冷冻机旁接冷却塔和冷却泵构成第二闭环，至此保留了如图1所示的现有常见冷却水系统的基础架构，而本发明的创新改良措施在于：该冷却水系统还增设有一台与冷却塔冷却能力匹配的板式换热器，且在板式换热器的进、出水口分别安装有阀门，所述板式换热器通过管道配接入第一闭环并与冷冻机形成并联，且板式换热器旁接与冷冻机共用的冷却塔和冷却泵构成第三闭环，所有阀门及泵机均远程连接上位机受控。

作为该冷却水系统优选实施例的完善，上述第一闭环在产线换热器入口向的管道中设置有至少一级过滤器，且冷却塔设有实时监测室外温度的传感器，并信号馈连至上位机。首先通过上位机与传感器、所有阀门及泵机的关联性为该系统的自动化或半自动化远程控制提供了基础保障；其次该改良措施实现了冷冻机在停机状态下冷冻水的它路循环，通过开闭相关阀门，使冷冻水和冷却水不通过冷冻机，而是直接通过板式换热器并完成热量的交换，一定意义上避免了冷冻机盘管的积垢，更有利于保障冷冻机在运行状态下的效率。

此外，作为本发明BOPP生产线冷却水系统在控制方面实施的进一步优化，该冷却泵加装第一变频器，该冷冻泵加装第二变频器，该冷却塔的风扇马达加装第三变频器，所有变频器的驱动端均连接上位机分别受控。由此可以根据不同生产耗能需求以及实时的室外温度环境进行变频调节运行，从而达到节省电耗的目的。

在直观了解本发明冷却水系统的原理架构基础上，以下通过该系统的具体运行模式，进一步理解本发明方案的优越性。

该BOPP生产线冷却水系统的运行方法，包括在冷却水系统原第一闭环中增配板式换热器并完成管道配接及阀门安装，根据季节和冷却塔所处室外温度环境在上位机上设定满足生产需求的冷却水运行模式：

当室外温度低于20℃时，上位机驱动冷冻机的进、出水口的阀门关闭并停开冷冻机，上位机驱动板式换热器的进、出水口的阀门开启，冷冻水和冷却水通过板式换热器完成热量交换，并驱动冷冻泵向产线换热器提供经板式换热器得到的冷冻水；

当室外温度达到20℃以上时，上位机驱动板式换热器的进、出水口的阀门及冷却泵均关闭，上位机驱动冷冻机的进、出水口的阀门开启并启动冷冻机，并驱动冷冻泵向产线换热器提供经冷冻机换热得到的冷冻水。

需要说明是，上述针对室外温度划分的两种运行模式并非绝对，其更精妙地结合四季变化和突发的天气状况，上位机的控制输出具有较强的灵活性，即对于日常温度较低的十月后至四月初这段时间，上位机偏向于对低于20℃的运行模式较为敏感，给出较快速度的切换相应；而对于夏季日常温度（哪怕夜晚）总是维持在一个较高的水平的情况，上位机偏向于对20℃以上的运行模式较为敏感，并给予较快速度的切换相应。

改造的成本及效益分析：按本发明技术方案对BOPP生产线冷却水系统进行节能改造后，在每年的十月至四月期间，当气温低于20度左右时，停开制冷机可以满足生产线的冷却需求，停开时间合计约8个月。

根据一条年产能为2.5万吨的BOPP生产线配套的制冷机每天平均耗电量在4000KWh左右，按0.7元/KWh计算，每天电费为3000元左右，而每年停开冷冻机可以节约的电费如下：

停开8个月冷冻机节约的电费为3000元/天×8×30天=720000元。考虑停机转产、检修设备、以及白天大于20度等因素，综合按60%计算可得720000元×60%=432000元/年（约43万元）。

再者，本发明技术方案的投资回收期短，本改造方案投资合计约12万元左右，投资回收期为12万元÷40万元=0.025年≈0.1年。

以上结构及运行功能的详细描述不难看出，较之于图2所示的改造方案，本发明该冷却水系统能够无视场地局限性，避免了修建很大蓄水池，从而大大提高了生产企业的土地利用率。新增设备所增加的材料及能耗成本小到可以忽略不计，且完全不至于造成冷冻机内的盘管结垢而影响冷冻机效率。

综上概述本发明除上述优点外的技术效果为：通过低成本的改造所得到的冷却水系统，能适应四季变化及环境温度的变化而自动切换合适而能耗较低的换热模式，非但可以满足产线的冷却需求，大幅节省了生产的水电成本开支。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.BOPP生产线冷却水系统，由产线换热器、冷冻机、冷冻泵及管道构成第一闭环，其中冷冻机的进、出水口分别安装有阀门且冷冻机旁接冷却塔和冷却泵构成第二闭环，其特征在于：所述冷却水系统增设有一台与冷却塔冷却能力匹配的板式换热器，且在板式换热器的进、出水口分别安装有阀门，所述板式换热器通过管道配接入第一闭环并与冷冻机形成并联，且板式换热器旁接与冷冻机共用的冷却塔和冷却泵构成第三闭环，所有阀门及泵机均远程连接上位机受控。

2.根据权利要求1所述BOPP生产线冷却水系统，其特征在于：所述冷却泵加装第一变频器，所述第一变频器的驱动端连接上位机受控。

3.根据权利要求1所述BOPP生产线冷却水系统，其特征在于：所述冷冻泵加装第二变频器，所述第二变频器的驱动端连接上位机受控。

4.根据权利要求1所述BOPP生产线冷却水系统，其特征在于：所述冷却塔的风扇马达加装第三变频器，所述第三变频器的驱动端连接上位机受控。

5.根据权利要求1所述BOPP生产线冷却水系统，其特征在于：所述第一闭环在产线换热器入口向的管道中设置有至少一级过滤器。

6.根据权利要求1所述BOPP生产线冷却水系统，其特征在于：所述冷却塔设有实时监测室外温度的传感器，并信号馈连至上位机。

7.BOPP生产线冷却水系统的运行方法，其特征在于包括：在冷却水系统原第一闭环中增配板式换热器并完成管道配接及阀门安装，根据季节和冷却塔所处室外温度环境在上位机上设定满足生产需求的冷却水运行模式：

当室外温度低于20℃时，上位机驱动冷冻机的进、出水口的阀门关闭并停开冷冻机，上位机驱动板式换热器的进、出水口的阀门开启，冷冻水和冷却水通过板式换热器完成热量交换，并驱动冷冻泵向产线换热器提供经板式换热器得到的冷冻水；

当室外温度达到20℃以上时，上位机驱动板式换热器的进、出水口的阀门及冷却泵均关闭，上位机驱动冷冻机的进、出水口的阀门开启并启动冷冻机，并驱动冷冻泵向产线换热器提供经冷冻机换热得到的冷冻水。

8.根据权利要求7所述BOPP生产线冷却水系统的运行方法：其特征在于：对所述冷冻泵、冷却泵及冷却塔的风扇马达均接设变频器并受驱于上位机分别变频调节运行。