熱泵技術(shù)為衛(wèi)星式柔印機實現(xiàn)能源節(jié)約
發(fā)布時間：2024-06-04 點擊：92
熱泵技術(shù)被稱為21世紀(jì)的能源技術(shù)之一。毫不夸張，因為通過熱泵技術(shù)可以提高能效的利用，這其中包括兩層含義：第一層，從環(huán)境角度來講，使用熱泵技術(shù)可以減少溫室氣體的排放，減少對環(huán)境的破壞；第二層，熱泵技術(shù)可以解決電力高負(fù)荷。于是，熱泵技術(shù)憑借節(jié)能、降耗的優(yōu)勢在包裝印刷行業(yè)逐漸得到關(guān)注。那么，熱泵技術(shù)到底能夠為包裝印刷企業(yè)帶來哪些好處？
眾所周知，包裝印刷車間往往需要恒溫恒濕，辦公樓等地方在炎熱的夏季也需要空調(diào)制冷，而印刷、涂布等過程則需要烘干熱風(fēng)，而利用熱泵技術(shù)便能實現(xiàn)有效的能源利用。熱泵的工作原理是一種熱量提升裝置，其作用是從周圍環(huán)境中西區(qū)熱量，并傳遞給被加熱的對象。這就如同利用水泵將水從低處引向高處，利用熱泵就能將制冷的一部分用于辦公樓等地方，而加熱端產(chǎn)生的熱量可用于印刷烘干系統(tǒng)，這樣便可大大節(jié)省電費，是一種環(huán)保節(jié)能的好方案，值得大力推廣。筆者以熱泵技術(shù)在衛(wèi)星式柔印機上的應(yīng)用為例進行說明。
熱泵在衛(wèi)星式柔印機上的應(yīng)用原理
柔印技術(shù)在我國印刷行業(yè)的應(yīng)用越來越受關(guān)注，柔印技術(shù)的綠色環(huán)保性毋庸置疑，但其干燥時的高能耗一直是制約其發(fā)展的因素之一，熱泵技術(shù)與其結(jié)合應(yīng)用，能有效解決這一難題，同時為印刷企業(yè)帶來更多效益。
目前，包裝印刷行業(yè)使用較多的是空氣能熱泵熱水機，該設(shè)備通過自然能（空氣蓄熱）獲取低溫?zé)嵩矗瑢⒌蜏責(zé)嵩蠢鋮s后的空氣用于車間、辦公樓、吹膜機等進行制冷；冷凝器釋放出來的熱量用于加熱水、取暖或供應(yīng)熱水到印刷機、涂布機烘干系統(tǒng)的熱交換器，以加熱烘箱進氣，整個系統(tǒng)集熱效率甚高。
衛(wèi)星式柔印機印刷油墨的干燥原理一般是利用熱源（如蒸氣加熱、電加熱及天然氣加熱等）將空氣加熱，然后將熱空氣以一定風(fēng)速吹到承印物表面，帶走油墨中的溶劑，實現(xiàn)油墨干燥。在衛(wèi)星式柔印機上應(yīng)用熱泵實現(xiàn)加熱的過程為：熱泵加熱裝置從衛(wèi)星式柔印機干燥箱排氣中吸取熱量，并把熱量傳遞給需要加熱的新鮮風(fēng)，降低熱源加熱需要的熱量，從而達(dá)到節(jié)能目的。熱泵干燥除具有明顯的節(jié)能效果外，還因其屬于均勻的低溫除濕干燥方式，相比傳統(tǒng)熱空氣干燥方式，可較大幅度地提升成品率和印品質(zhì)量。
衛(wèi)星式柔印機如何選用熱泵
一般情況下，衛(wèi)星式柔印機有兩個部位需要干燥裝置。一個部位是在印刷色組之間，通常被稱為色間干燥裝置，其目的是在印品進入下一印刷色組之前，使前一色墨層盡可能快速、徹底地干燥，以避免后一色墨在疊印時與前一色墨發(fā)生混色；另一個部位是在所有印刷色組之后，通常被稱為集中干燥裝置，其目的是徹底排除印刷墨層中的溶劑，進一步鞏固油墨的干燥，以免在復(fù)卷或后加工時造成背面蹭臟等質(zhì)量問題。衛(wèi)星式柔印機這兩個部位在選擇熱泵裝置時應(yīng)遵循以下原則。
(1)色間干燥一般采用低溫度、高風(fēng)速的干燥方式，溫度一般不會高于60℃，風(fēng)速大于45米/秒。因此使用熱泵時，還要配備一個高壓風(fēng)機來控制風(fēng)速大小。此外，為了避免熱風(fēng)由風(fēng)腔溢出，造成干版現(xiàn)象，還必須配備一個風(fēng)機將進風(fēng)全部排出，以免發(fā)生熱風(fēng)溢出現(xiàn)象。綜合評價來看，色間干燥所需溫度不高，使用熱泵的節(jié)能效果不明顯，綜合制造成本較高，因此不推薦使用熱泵。
圖1 熱泵在衛(wèi)星式柔印機上的安裝使用形式
(2)集中干燥一般采用高溫度、高風(fēng)速的干燥方式。溫度一般在70～80℃之間，使用熱泵時需配備電加熱器，以保證熱風(fēng)溫度。烘箱風(fēng)嘴風(fēng)速一般不小于30米/秒，因此在此處使用熱泵配備一個高壓風(fēng)機即可，具體安裝使用形式如圖1所示。新鮮風(fēng)由新風(fēng)口進入，先經(jīng)過顯熱換熱器，從中吸收了冷凝熱后溫度升高，相對濕度降低；隨后經(jīng)由風(fēng)機送至加熱器加熱，使其達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后送入干燥箱進風(fēng)口，將承印物中蒸發(fā)出的溶劑帶走；接著，空氣通過烘箱回風(fēng)口再次經(jīng)過顯熱換熱器和熱回收換熱器，使兩個換熱器分別吸收熱量用于加熱新鮮空氣；最后，廢空氣經(jīng)由排風(fēng)口排出。
熱泵帶來的效益
通過在衛(wèi)星式柔印機上實際的測試驗證，使用熱泵實現(xiàn)的綜合節(jié)能效率大約為50%～70％。可以按以下方式進行簡單計算。
假設(shè)衛(wèi)星式柔印機集中干燥裝置加熱功率為72kw，按集中干燥裝置實際運行使用率60％、衛(wèi)星式柔印機每天開機18小時，年運行天數(shù)300天，工業(yè)用電費用1元/度進行計算，年運行費用＝72×60％×18×300×1＝233280元。按熱泵最小節(jié)能效率50％計算，年節(jié)能費用＝233280×50％＝116640元。衛(wèi)星式柔印機配套使用的熱泵加熱裝置費用約15萬元。那么，投資回報年限＝年節(jié)能費用/熱泵加熱裝置費用＝15/11.664≈1.3年。
熱泵技術(shù)的應(yīng)用可以改變衛(wèi)星式柔印機干燥能耗高的現(xiàn)狀，并為包裝印刷企業(yè)減少大量的運行成本。同時，熱泵的智能化、自動化控制減輕了操作人員的勞動強度；一體化設(shè)計省卻了繁瑣的管路，提高了整機美感。熱泵技術(shù)和柔印技術(shù)的結(jié)合，是一個能為包裝印刷企業(yè)帶來長期收益的項目，相信將得到更多包裝印刷企業(yè)的青睞和選擇。
包裝印刷中的多色分色印刷技術(shù)
關(guān)于印刷中水的處理的方法
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印工協(xié)副理事長王德茂先生談德魯巴展
油墨印跡干燥慢現(xiàn)象及原因處理方法
綠色印刷、數(shù)字印刷是印刷強國的必由之路
媒介形式趨于多樣 印刷媒介仍受歡迎
海德堡CD102印刷機飛達(dá)旋轉(zhuǎn)分氣閥的改進
眾所周知，包裝印刷車間往往需要恒溫恒濕，辦公樓等地方在炎熱的夏季也需要空調(diào)制冷，而印刷、涂布等過程則需要烘干熱風(fēng)，而利用熱泵技術(shù)便能實現(xiàn)有效的能源利用。熱泵的工作原理是一種熱量提升裝置，其作用是從周圍環(huán)境中西區(qū)熱量，并傳遞給被加熱的對象。這就如同利用水泵將水從低處引向高處，利用熱泵就能將制冷的一部分用于辦公樓等地方，而加熱端產(chǎn)生的熱量可用于印刷烘干系統(tǒng)，這樣便可大大節(jié)省電費，是一種環(huán)保節(jié)能的好方案，值得大力推廣。筆者以熱泵技術(shù)在衛(wèi)星式柔印機上的應(yīng)用為例進行說明。
熱泵在衛(wèi)星式柔印機上的應(yīng)用原理
柔印技術(shù)在我國印刷行業(yè)的應(yīng)用越來越受關(guān)注，柔印技術(shù)的綠色環(huán)保性毋庸置疑，但其干燥時的高能耗一直是制約其發(fā)展的因素之一，熱泵技術(shù)與其結(jié)合應(yīng)用，能有效解決這一難題，同時為印刷企業(yè)帶來更多效益。
目前，包裝印刷行業(yè)使用較多的是空氣能熱泵熱水機，該設(shè)備通過自然能（空氣蓄熱）獲取低溫?zé)嵩矗瑢⒌蜏責(zé)嵩蠢鋮s后的空氣用于車間、辦公樓、吹膜機等進行制冷；冷凝器釋放出來的熱量用于加熱水、取暖或供應(yīng)熱水到印刷機、涂布機烘干系統(tǒng)的熱交換器，以加熱烘箱進氣，整個系統(tǒng)集熱效率甚高。
衛(wèi)星式柔印機印刷油墨的干燥原理一般是利用熱源（如蒸氣加熱、電加熱及天然氣加熱等）將空氣加熱，然后將熱空氣以一定風(fēng)速吹到承印物表面，帶走油墨中的溶劑，實現(xiàn)油墨干燥。在衛(wèi)星式柔印機上應(yīng)用熱泵實現(xiàn)加熱的過程為：熱泵加熱裝置從衛(wèi)星式柔印機干燥箱排氣中吸取熱量，并把熱量傳遞給需要加熱的新鮮風(fēng)，降低熱源加熱需要的熱量，從而達(dá)到節(jié)能目的。熱泵干燥除具有明顯的節(jié)能效果外，還因其屬于均勻的低溫除濕干燥方式，相比傳統(tǒng)熱空氣干燥方式，可較大幅度地提升成品率和印品質(zhì)量。
衛(wèi)星式柔印機如何選用熱泵
一般情況下，衛(wèi)星式柔印機有兩個部位需要干燥裝置。一個部位是在印刷色組之間，通常被稱為色間干燥裝置，其目的是在印品進入下一印刷色組之前，使前一色墨層盡可能快速、徹底地干燥，以避免后一色墨在疊印時與前一色墨發(fā)生混色；另一個部位是在所有印刷色組之后，通常被稱為集中干燥裝置，其目的是徹底排除印刷墨層中的溶劑，進一步鞏固油墨的干燥，以免在復(fù)卷或后加工時造成背面蹭臟等質(zhì)量問題。衛(wèi)星式柔印機這兩個部位在選擇熱泵裝置時應(yīng)遵循以下原則。
(1)色間干燥一般采用低溫度、高風(fēng)速的干燥方式，溫度一般不會高于60℃，風(fēng)速大于45米/秒。因此使用熱泵時，還要配備一個高壓風(fēng)機來控制風(fēng)速大小。此外，為了避免熱風(fēng)由風(fēng)腔溢出，造成干版現(xiàn)象，還必須配備一個風(fēng)機將進風(fēng)全部排出，以免發(fā)生熱風(fēng)溢出現(xiàn)象。綜合評價來看，色間干燥所需溫度不高，使用熱泵的節(jié)能效果不明顯，綜合制造成本較高，因此不推薦使用熱泵。
圖1 熱泵在衛(wèi)星式柔印機上的安裝使用形式
(2)集中干燥一般采用高溫度、高風(fēng)速的干燥方式。溫度一般在70～80℃之間，使用熱泵時需配備電加熱器，以保證熱風(fēng)溫度。烘箱風(fēng)嘴風(fēng)速一般不小于30米/秒，因此在此處使用熱泵配備一個高壓風(fēng)機即可，具體安裝使用形式如圖1所示。新鮮風(fēng)由新風(fēng)口進入，先經(jīng)過顯熱換熱器，從中吸收了冷凝熱后溫度升高，相對濕度降低；隨后經(jīng)由風(fēng)機送至加熱器加熱，使其達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后送入干燥箱進風(fēng)口，將承印物中蒸發(fā)出的溶劑帶走；接著，空氣通過烘箱回風(fēng)口再次經(jīng)過顯熱換熱器和熱回收換熱器，使兩個換熱器分別吸收熱量用于加熱新鮮空氣；最后，廢空氣經(jīng)由排風(fēng)口排出。
熱泵帶來的效益
通過在衛(wèi)星式柔印機上實際的測試驗證，使用熱泵實現(xiàn)的綜合節(jié)能效率大約為50%～70％。可以按以下方式進行簡單計算。
假設(shè)衛(wèi)星式柔印機集中干燥裝置加熱功率為72kw，按集中干燥裝置實際運行使用率60％、衛(wèi)星式柔印機每天開機18小時，年運行天數(shù)300天，工業(yè)用電費用1元/度進行計算，年運行費用＝72×60％×18×300×1＝233280元。按熱泵最小節(jié)能效率50％計算，年節(jié)能費用＝233280×50％＝116640元。衛(wèi)星式柔印機配套使用的熱泵加熱裝置費用約15萬元。那么，投資回報年限＝年節(jié)能費用/熱泵加熱裝置費用＝15/11.664≈1.3年。
熱泵技術(shù)的應(yīng)用可以改變衛(wèi)星式柔印機干燥能耗高的現(xiàn)狀，并為包裝印刷企業(yè)減少大量的運行成本。同時，熱泵的智能化、自動化控制減輕了操作人員的勞動強度；一體化設(shè)計省卻了繁瑣的管路，提高了整機美感。熱泵技術(shù)和柔印技術(shù)的結(jié)合，是一個能為包裝印刷企業(yè)帶來長期收益的項目，相信將得到更多包裝印刷企業(yè)的青睞和選擇。
包裝印刷中的多色分色印刷技術(shù)
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