熱泵技術(shù)為衛(wèi)星式柔印機(jī)實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約

韓奎+劉健

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?yàn)橥ㄟ^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(duì)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(shì)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?yàn)榘b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(shí)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(duì)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(fèi)，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(jī)上的應(yīng)用為例進(jìn)行說明。

熱泵在衛(wèi)星式柔印機(jī)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(shí)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(shí)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(jī)，該設(shè)備通過自然能（空氣蓄熱）獲取低溫?zé)嵩?，將低溫?zé)嵩蠢鋮s后的空氣用于車間、辦公樓、吹膜機(jī)等進(jìn)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(jī)、涂布機(jī)烘干系統(tǒng)的熱交換器，以加熱烘箱進(jìn)氣，整個(gè)系統(tǒng)集熱效率甚高。

衛(wèi)星式柔印機(jī)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(shí)現(xiàn)油墨干燥。在衛(wèi)星式柔印機(jī)上應(yīng)用熱泵實(shí)現(xiàn)加熱的過程為：熱泵加熱裝置從衛(wèi)星式柔印機(jī)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(jī)如何選用熱泵

一般情況下，衛(wèi)星式柔印機(jī)有兩個(gè)部位需要干燥裝置。一個(gè)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(jìn)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(shí)與前一色墨發(fā)生混色；另一個(gè)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(jìn)一步鞏固油墨的干燥，以免在復(fù)卷或后加工時(shí)造成背面蹭臟等質(zhì)量問題。衛(wèi)星式柔印機(jī)這兩個(gè)部位在選擇熱泵裝置時(shí)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(huì)高于60℃，風(fēng)速大于45米/秒。因此使用熱泵時(shí)，還要配備一個(gè)高壓風(fēng)機(jī)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(gè)風(fēng)機(jī)將進(jìn)風(fēng)全部排出，以免發(fā)生熱風(fēng)溢出現(xiàn)象。綜合評(píng)價(jià)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。

（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(shí)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(gè)高壓風(fēng)機(jī)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(jìn)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(duì)濕度降低；隨后經(jīng)由風(fēng)機(jī)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(jìn)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(gè)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(jī)上實(shí)際的測(cè)試驗(yàn)證，使用熱泵實(shí)現(xiàn)的綜合節(jié)能效率大約為50%～70%?？梢园匆韵路绞竭M(jìn)行簡單計(jì)算。

假設(shè)衛(wèi)星式柔印機(jī)集中干燥裝置加熱功率為72kW，按集中干燥裝置實(shí)際運(yùn)行使用率60%、衛(wèi)星式柔印機(jī)每天開機(jī)18小時(shí)，年運(yùn)行天數(shù)300天，工業(yè)用電費(fèi)用1元/度進(jìn)行計(jì)算，年運(yùn)行費(fèi)用=72×60%×18×300×1=233280元。按熱泵最小節(jié)能效率50%計(jì)算，年節(jié)能費(fèi)用=233280×50%=116640元。衛(wèi)星式柔印機(jī)配套使用的熱泵加熱裝置費(fèi)用約15萬元。那么，投資回報(bào)年限=年節(jié)能費(fèi)用/熱泵加熱裝置費(fèi)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(jī)干燥能耗高的現(xiàn)狀，并為包裝印刷企業(yè)減少大量的運(yùn)行成本。同時(shí)，熱泵的智能化、自動(dòng)化控制減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；一體化設(shè)計(jì)省卻了繁瑣的管路，提高了整機(jī)美感。熱泵技術(shù)和柔印技術(shù)的結(jié)合，是一個(gè)能為包裝印刷企業(yè)帶來長期收益的項(xiàng)目，相信將得到更多包裝印刷企業(yè)的青睞和選擇。