电镀热泵应用说明

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1、廖城城1，郭德豪2，赖梅东1，单丽丽1   （1.深圳市深港产学研环保工程技术股份有限公司，广东深圳518057；2.上海西门高技术有限公司，上海201700）   摘要：介绍了一种新型的电镀化工废液蒸发浓缩回用系统。该系统采用专利技术的聚丙烯减压蒸发器，以高温水源热泵和太阳能集热系统作为加热能源，实现能源和物料的全循环回收。比较了该系统与燃油、燃煤锅炉以及电加热系统的能耗，分析了某电镀厂采用该系统处理氰化镀铜、氰化镀银、氰化镀金及镀镍废液一个月所取得的效益。实践证明，该系统运行成本低、无污染，产生的经济效益明显。   关键词：电镀废液；处理；回收；热泵；太阳能   中图分类号：X781.1

2、文献标志码：A   文章编号：1004–227X(2012)02–0040–04   1·前言   随着《清洁生产促进法》、《循环经济促进法》的实施以及地方政府对清洁生产和循环经济的倡导与扶持，以低能耗、低污染、物资循环利用为基础的绿色经济模式得到了全社会的响应和支持。太阳能和工业废弃余热技术的研发正是在电镀行业推行低碳、循环经济生产模式和清洁生产的背景下进行的。   2·蒸发浓缩法在电镀废水处理中的应用现状   我国的电镀行业从20世纪80年代起开始推进和倡导电镀清洁生产，注重研究和推广电镀废物料的资源化再生及回用。目前针对电镀废水较为成熟的处理工艺有化学沉淀法、电解法、离子交换法、膜分离

3、法和蒸发浓缩法等[1-2]。蒸发浓缩法主要利用热源和蒸发器在常压或负压下直接浓缩废水，目前在台湾和日本等地应用较广。   这种方法常与三级逆流漂洗、气–水喷淋，或与离子交换法联合使用。目前，生产中广泛采用不锈钢或钛管薄膜蒸发器来浓缩含铬废水、含氰废水等，也是电镀废水闭路循环的主要处理流程之一。现有技术一般都采用电加热常压蒸发法或蒸汽常压蒸发法，虽然处理结果比较理想，但能耗高。以电加热法将每吨废水从20°C加热到100°C，耗电量为47~55kW·h。蒸汽常压蒸发法采用燃煤或燃气作为燃料，成本也在20元/t以上，加上其他环节的资源消耗，处理成本高，以致一般企业无法接受[3]。太阳能和热泵技术的

4、应用可大幅降低蒸发浓缩法处理电镀废水的成本。   3·太阳能和热泵的应用现状   长期以来，人们就一直在努力研究如何利用太阳能。地球所接受到的太阳能，相当于当年全球所需总能量的3~4万倍，可谓取之不尽、用之不竭。太阳能与石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致温室效应和全球性气候变化，也不会造成环境污染。因此，太阳能的利用受到许多国家的重视。集热器(含太阳能热水器)已成为太阳能应用最广泛、产业化最迅速的产业之一，但主要集中在生活用热水[4-5]，鲜见在工业生产中应用的报道，在电镀生产及电镀化工废液处理方面的应用更未见报道。   水源热泵是利用地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源而进行能量转换的系统

5、，其可利用的水体包括地下水或河流、湖泊和海洋[6]。因此，水源热泵的利用是一种清洁的可再生能源技术。电镀工业生产往往伴随大量工业废弃余热排放，如冷冻机的散热废水、加温电镀槽所散发的热量、被蒸发物料的蒸发热等。这些热量通常都采用冷却塔、排气扇等向周边环境排放，既污染了环境又浪费能量。虽然我国开展热泵技术的研究和应用起步较晚，但近年来发展迅猛，目前在空调的制暖/冷技术方面已有较广的应用[7]。   4·基于太阳能和热泵技术的智能新能源电镀废液蒸发回收系统   某电镀厂拥有10条滚镀生产线，24条连续镀覆生产线，镀种包括金、银、光亮锡、亚光锡、镍、半光镍、铜等。为进一步实现“节能、降耗、减污、增效

6、”的清洁生产目标，该企业在2010年引进了“全循环智能新能源电镀废液蒸发回收系统”。该系统采用减压蒸发浓缩技术，以热泵和太阳能作为蒸发能源，应用于镀银、镀镍和镀铜废液的再生回用。该系统的工艺流程见图1。   4.1热泵+太阳能辅助机组的工作原理[3,8]   按目前的技术条件，常规热泵的最高输出热水温度为55°C。虽然有些热泵产品能将水加热到60~65°C，但也只能短时间运行，长时间较高温度下运行会对热泵造成永久性损坏。为了使水源热泵能在低温环境下高效、稳定、可靠地运行，该系统采取以下3项措施：   (1)依靠太阳能辅助热源来提高低温环境下热泵的制热性能，用PU1泵将太阳能集热器生产的热水由

7、储热水箱2泵入换热水箱6，提高水源热泵3用户侧(蒸发器)的进水温度，从而提高热泵的制热效率。   (2)当储热水箱中的水温被太阳能集热器加热到65~80°C时，可直接用太阳能生产的高温热水输入到减压蒸发器，从而替代热泵，使得热泵以间歇运行方式工作，这将有利于保护热泵，延长其使用寿命。   (3)当较长时间停机的蒸发系统重新开机时，将低温的水加热到70°C左右需要花费较多的热能和时间。利用太阳能集热系统的储热水