淺談粉末靜電噴涂工藝能源的選擇(最終)

1、淺談粉末靜電噴涂工藝能源的選擇賈振東（泰山體育產(chǎn)業(yè)集團(tuán)技術(shù)中心）摘要：本文對靜電噴涂工藝所使用的能源進(jìn)行了詳細(xì)比較，包括：煤、柴油、電能、天然氣，在對這四種能源進(jìn)行各項(xiàng)性能參數(shù)、經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性比較后，得出在靜電噴涂工藝中天然氣是比較理想的能源。關(guān)鍵詞：靜電噴涂 成本 環(huán)保前言 靜電粉末噴涂工藝【1】是利用靜電吸附的原理，在工件表面上均勻的噴上一層粉末涂料，將工件推入固化爐，加熱到一定溫度（一般為185左右）并保溫一定的時間（一般為15min）,冷卻后即得到成品。該技術(shù)已在汽車制造、體育器材生產(chǎn)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用【2】，是對金屬材料表面處理的一種工藝，起到防腐、裝飾、防輻射的作用。如今，在金

2、屬材料表面涂裝塑粉后，進(jìn)行加熱固化所用的能源不盡相同，哪種能源是最佳選擇，人們對此存在一定的模糊認(rèn)識，如何選擇能源，需從成本、環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行綜合分析、比較，最后得出科學(xué)性的結(jié)論。1、能源的發(fā)展歷史【3】化石燃料作為一次能源，在整個國民經(jīng)濟(jì)的能源供應(yīng)中占有重要的低位。化石燃料按其存在形態(tài)分為固體、液體、氣體燃料三種。我國常用的固體燃料是煤，液體燃料有重油、渣油和柴油，氣體燃料分為天然氣和人工煤氣【4】。電能主要是通過燃燒煤、原油等能源加熱鍋爐，產(chǎn)生高溫高壓過熱蒸汽，而后傳入汽輪機(jī)，由汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出的，屬于二次能源，屬高品位的能源。現(xiàn)在在靜電粉末噴涂行業(yè)，易于取得并廣泛使用的能源為煤、柴

3、油、電能、天然氣。2、 各種能源的比較與分析2.1從經(jīng)濟(jì)角度對各種能源進(jìn)行比較與分析2.1.1煤 以產(chǎn)生1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量【5】來計算各種能源的造價，我國規(guī)定每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為7000kcal即29.3MJ取煤收到基低位發(fā)熱量6Q=5000kcal/kg=20.93 MJ能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)20.93/29.3=0.714 產(chǎn)生29.3MJ 熱量需用普通煤的數(shù)量：1/0.714=1.40kg 普通爐熱效率通常為65%,所以用煤量為: 1.4/65%=2.15 kg根據(jù)國家煤炭的價格1000元/噸，即1元/kg，造價為：2.151=2.15元2.1.2柴油取其低位發(fā)熱量7Q=42.98MJ/kg

4、，達(dá)到1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量需柴油：29.3/42.98=0.682kg，柴油價格：（按=0.85kg/L，單價7.25元/L）7.250.85=8.53元/kg熱效率約 85% 0.682/85%=0.802 kg造價：8.530.802=6.84元2.1.3 電能 1kwh=3600kJ，發(fā)出1kg標(biāo)煤產(chǎn)生的熱量需電：29.31033600=8.14kwh熱效率約 85% 8.14/85%=9.58 kwh造價：按0.8元/kwh，9.580.8=7.66元2.1.4 天然氣 取其低位發(fā)熱量7Q=35.58MJ/m3,，達(dá)到1kg標(biāo)煤發(fā)熱量需天然氣：m=29.3/35.581=0.823m3

5、熱效率約 92% 0.823/92%=0.895 m3按天然氣目前行情：3元/m3造價：30.895=2.68元 天然氣是在密閉的管道中輸送，輸送過程中的損耗率很低，天然氣燃燒的效率比柴油的燃燒效率要高。四種能源達(dá)到單位標(biāo)煤發(fā)熱量的造價比較表 能源低位發(fā)熱量MJ/Kg熱效率 需要量造價(元)煤20.9365%2.15Kg2.15柴油42.9885%0.802 Kg6.84電能3.685%9.58 kwh7.66天然氣35.5892%0.895 m32.68以上的結(jié)果進(jìn)行比較，造價從小到大的排序?yàn)椋好禾刻烊粴獠裼碗娔?，可以看出，煤炭價格最低，但在實(shí)際使用過程中，需要增加儲存場地，增加人工用量，加

6、上燃煤時，熱效率低等缺陷，所以煤不是最佳選擇，而應(yīng)選擇天然氣。2.2從環(huán)境保護(hù)方面進(jìn)行比較和分析2.2.1.煤燃燒特性【8】 煤主要由C、H、O、N、S、灰分和水分等組成。故其燃燒后會產(chǎn)生SO2、NOX等大氣污染物。又由于煤做為固體燃料，其燃燒時與空氣接觸不充分會導(dǎo)致燃燒不完全，會造成CO氣體發(fā)生。煙氣中含有較大比例的飛灰量，燃燒后還產(chǎn)生一定的爐灰。特別是在各種設(shè)施配套不完善的情況下，會產(chǎn)生大量的煙塵，造成對大氣的嚴(yán)重污染。2.2.2柴油【9】 燃燒1m3的柴油排放的主要大氣污染物總量：氮氧化物（以NO2計）8.57kg/m3，二氧化硫10.0kg/m3，煙塵1.80kg/m3。柴油重度取95

7、0kgf/Nm3，則項(xiàng)目主要大氣污染物。NO2、SO2和煙塵的排放系數(shù)分別為9.02kg/t、10.53kg/t、1.89kg/t。各污染物平均排放濃度為NO2：658mg/m3、SO2：769mg/m3、煙塵：138mg/m3?？梢钥闯鰧Υ髿獾奈廴臼潜容^嚴(yán)重的，需要引起重視。2.2.3 電能 電能的優(yōu)點(diǎn)：相比于其它能源，對用戶來說干凈，要比燒煤之類的清潔；其次是電能便于轉(zhuǎn)換成各種能源，比如熱能、風(fēng)能、勢能和動能等各種能源，都可以很方便的用電能得到。 缺點(diǎn)就是電能不太容易存儲，用電高峰與用電低谷沖突太大。一個電站產(chǎn)生的電能，用電高峰時，往往不能滿足用戶需要，又不容易將用電低谷時的富裕電量轉(zhuǎn)到用

8、電高峰時使用。同時，在傳輸時，電能損耗也較大，為了減少損耗，只能采取超高壓輸送，傳輸成本太高且危險。還有就是，電能看不見，你不能一眼就分清帶電體帶不帶電。每年因觸電死亡的人數(shù)也是很驚人的2.2.4天然氣【10】 天然氣作為綠色能源，其在上游已經(jīng)凈化，幾乎不含硫。其完全燃燒后的產(chǎn)物可近似認(rèn)為僅含CO2和H2O，不會造成環(huán)境污染。首先從天然氣燃燒的化學(xué)方程來看：CH4+2O2=(點(diǎn)燃)=CO2+2H2O+熱量;很明顯，燃燒天然氣時，主要產(chǎn)生二氧化碳及水蒸氣。且不對大氣層釋放二氧化硫和小微粒物質(zhì)，所釋放的有害物質(zhì)也比其他礦物燃料，如煤及原油等少很多，并且二氧化碳不會直接傷害身體，二氧化碳積聚過多會對

9、臭氧層造成一定傷害，但相對其他能源來說，是現(xiàn)今最為清潔的能源了。隨著西氣東輸、LNG接收站等大型天然氣項(xiàng)目建設(shè)，我國已進(jìn)入天然氣的大規(guī)模發(fā)展時期，在我國能源發(fā)展結(jié)構(gòu)及消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，其所占的比例越來越大。為天然氣的推廣利用奠定了基礎(chǔ)。3、建議 3.1 從經(jīng)濟(jì)角度比較，煤炭較具優(yōu)勢，但對大氣產(chǎn)生大量的污染及有害的物質(zhì)，且需在環(huán)境保護(hù)方面投入不少資金及人力資源。當(dāng)前，環(huán)保形勢嚴(yán)峻，嚴(yán)重霧霾頻繁發(fā)生，研究表明，直燃煤(油)是造成環(huán)境污染的重要因素(PM2.5中的50%60%源于燃煤，20%30%來自燃油。因此，建議在體育行業(yè)內(nèi)乃至其它行業(yè)的涂裝工藝中不采用煤作為能源。 3.2選用柴油的成本是天然氣的2.

10、51倍（6.84/2.72 =2.51），用電烘干固化的成本是天然氣的2.82倍（7.66/2.72 =2.82），另外，天然氣在終端消費(fèi)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換效率和排放明顯優(yōu)于煤和油。所以從經(jīng)濟(jì)及環(huán)保兩方面綜合考慮，選用天然氣做為涂裝工藝的加熱能源,是當(dāng)今能源的最好選擇。 3.3 在體育行業(yè)內(nèi)，一些大的公司涂裝工藝中已經(jīng)選用了最清潔的能源天然氣，并且積累的較豐富的經(jīng)驗(yàn)，所配套的燃?xì)馊紵骷夹g(shù)已經(jīng)日臻完善、建議目前仍使用煤、柴油做燃料的廠家盡快改造，以保護(hù)好我們的生存環(huán)境。參考文獻(xiàn)：1 候猛粉末靜電噴涂工藝 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19982 李紅生靜電噴涂技術(shù)的應(yīng)用北京：科學(xué)出版社，19943 楊秤科，李艷華，柏鎮(zhèn)我國能源現(xiàn)狀中國能源信息，2006，（22）：17-184 葉樂全燃料與燃燒 化學(xué)工業(yè)出版社，19975綜合能耗計算通則（GB2589-2008），標(biāo)煤發(fā)熱量為29307kJ6