Технологии энергосбережения в промышленности

Актуальность применения технологий энергосбережения

Камерная печь обжига

Применение технологии энергосбережения в промышленности всегда актуально.

Это связано с тем, что в промышленности расходуется до 80% энергии. Термическое оборудование, промышленные печи являются одним из наиболее значительных потребителей энергоносителей (газ, электричество) и ресурсов (огнеупоры, нагреватели, электроды, медь, газы, масла, вода и т.д.) на металлургических, машиностроительных предприятиях, предприятиях производителях керамики, фарфора.

Доля полезного тепла (КПД) по сравнению с общим энергопотреблением составляет часто лишь 10…30% для печей и термического оборудования, работающего на газе или LPG, и 30…50% для электротермического оборудования.

Стоимость энергоносителей постоянно растет, особенно в последнее время.

Учитывая высокую степень энергопотребления при эксплуатации печей, термического оборудования, особо актуальным представляется вопрос об осуществлении жёсткой экономии энергии путём применения технологий энергосбережения, новых материалов и конструкций при строительстве новых печей и реконструкции действующего термического парка.

Методы снижения энергопотребления

Рекуператор подогрева  воздуха горения

Применение эффективных высокотемпературных и теплоизоляционных материалов.

  • Использование тепла уходящих газов.
  • Методы рециркуляции теплоносителей.
  • Применение современных газогорелочных систем.
  • Автоматизация процессов термообработки.

Вопросы применения технологий энергосбережения  решаются комплексно. Такой подход дает наибольший эффект.

Опыт работы в этой области показывает, что применение технологий энергосбережения при проведении реконструкций действующих и строительстве новых печей и термического оборудования позволяет снизить  энергопотребление от 20 до 60%.

Особую актуальность технологии энергосбережения приобретают в последнее время (особенно в Китае, где стоимость энергоносителей достаточно высокая) на фоне постоянного роста стоимости энергоносителей газа, нефти, электроэнергии.

Степень эффективности технологических методов по снижению энергопотребления в промышленных печах представлена в таблице.

Таблица. Степень эффективности методов снижения энергопотребления.
№ п/п Мероприятия по энергосбережению Эффект от выполнения мероприятий * Сроки окупаемости
1. Применение волокнистых  высокоэффективных огнеупорных и теплоизоляционных материалов для футеровки промышленных печей. Экономия энергоносителей до 40% (в печах периодического действия) и до 25% (в печах непрерывного действия).
Снижение массы футеровки печи в 10 раз.
Сокращение времени выхода на режим до 1,5 – 2 часов.
Увеличение числа теплосмен до 1000-2000.
Для печей периодического действия до 6 месяцев.
2. Применение современных газогорелочных устройств. Применение рекуперативных, плоскопламенных, импульсных горелок Экономия топлива до 10 – 15%.
Повышение безопасности работы тепловых агрегатов.
6  месяцев.
3. Применение эффективных схем движения теплоносителя (противоток, П- образные печи с зонами рекуперации, принудительная конвекция, пламенные и тепловые завесы, рециркуляция продуктов сгорания). Экономия топлива до 40%.
Повышение качества (равномерности нагрева) термообработки.
5 – 8 месяцев.
4. Применение рекуперативных, регенераторных устройств. Экономия топлива 15 – 25%. 6 – 8 месяцев.
5. Автоматизация процессов нагрева в печах различного назначения. Экономия топлива до 15%.
Повышение качества термообработки.
до 8 месяцев.

*Примечание. Сроки окупаемости мероприятий по энергосбережению представлены по опыту применения технологий энергосбережения в Украине и России. При этом стоимость энергоносителей в Украине и России существенно ниже чем в Китае.

Справка. Cтоимость 1000 м3 природного газа (NG).
  В Украине составляет $ 72- 75 , в России  -  $25 – 47, в Китае $130 – 320.
Соответственно сроки окупаемости мероприятий по энергосбережению в Китае будут короче.

Экономическая эффективность технологий энергосбережения.

Плоскопламенная горелка

Технологии энергосбережения, включающие в себя применение современных, высокоэффективных  материалов, оснащение газогорелочного тракта печи системой рекуперации тепла, систем рециркуляции и системами регулирования, высокую степень автоматизации контроля и управления технологическими процессами, применение надежных способов герметизации и ряд других инженерных решений, которые позволяют добиться снижения эксплуатационных затрат на энергоресурсы на 20 – 60%.

Накоплен большой опытприменения волокнистых материалов при реконструкции и строительстве многих типов промышленных печей на Украине, России, Белоруссии.

Сроки окупаемости затрат на проведение реконструкции или строительство новых печей и термического оборудования  составляют 6 – 9 месяцев. Для условий Китая при достаточно высокой стоимости энергоносителей сроки окупаемости будут более короткими.

Практическая эксплуатаци новых и реконструированных печей и термического оборудования подтверждает высокую эффективность и надежность применения современных материалов и экономичных систем отопления.

В Китае Компания выполнила работы по реконструкции камерной печи обжига фарфора в Djingdedzhen при низких вложениях денежных средств позволили снизить потребление LPG на 30 %.

Организация работ по энергосбережению

Работы по энергосбережению проводятся в следующей последовательности.

1. Энергоаудит – проведение обследования термического парка предприятия.
На каждом предприятии, которое заинтересовано в получении прибыли за счет экономии энергоресурсов, следует обследовать и реально оценить состояние термического парка (печей, термического оборудования, тепловых агрегатов). По результатам такого обследования провести анализ состояния термического парка и эффективность мероприятий по энергосбережению.

2. Разработка плана работ по энергосбережению для предприятий. Совместно со специалистами и руководством предприятий разрабатывается план работ по применению технологий энергосбережения.

3. Разработка проектов модернизации и реконструкции парка термического оборудования

После утверждения плана работ специалисты компании  разрабатывают проекты реконструкции печей и термического оборудования: для одних печей следует провести их реконструкцию, для других – может быть проведена частичная модернизация:

  • замена футеровочных материалов на современные высокоэффективные;
  • замена газогорелочной системы (особое значение имеет регулирование процесса горения)
  • утилизация продуктов сгорания, установка рекуператоров;.
  • для электрических печей доработка конструкции или замена электронагревателей.

Способы экономии энергии при эксплуатации термического оборудования различаются также и объемами вложенных в них затрат. Существуют пути экономии энергии при эксплуатации термического оборудования, которые не требуют значительных затрат.

1   1
     
1   Пример проекта спаренной двухкамерной нагревательной печи с внутренней и внешней рекуперацией и дискофакельными горелками. *Проект выполнен для завода «Автодеталь» г.Чернигов, Украина, Авиационного завода, Иран.
  1. Использование не менее 70% рабочего пространства оборудования.
  2. Составление оптимальных графиков загрузки-выгрузки.
  3. Эксплуатация печей в продолжительном режиме.
  4. Контроль и учёт потребления энергоносителей.
  5. Местные уплотнения частей термического оборудования (заслонок, дверей, других технологических проемов и отверстий).
  6. Использование вторичных энергоресурсов (отходящих газов, воды) и т.д.

Существует целый ряд путей экономии энергии при эксплуатации термического оборудования, которые требуют затрат на реконструкцию.

  1. Использование малоинерционных и низкотеплопроводных изоляционных материалов.
  2. Уменьшение собственной термической массы в виде загрузочных средств, инструмента, оснастки и т.д., обеспечение быстрой и экономичной загрузки.
  3. Использование новой техники герметизации.
  4. Внутренняя рекуперация тепла.
  5. Рациональное распределение мощности внутри объема термического устройства (реконструкция нагревателей, применение принудительной конвекции).
  6. Использование современных систем контроля и управления.
  7. Использование защитных атмосфер вместо воздуха при нагреве выше 600°С. Это уменьшает или полностью исключает потери от образования и удаления окалины.
  8. Применение высокотемпературной термической обработки в вакууме.
  9. Замена закалки и отпуска изотермической закалкой.
  10. Применение кипящего слоя как среды нагрева.
  11. Использование высокоэффективных систем сжигания топлива с подачей разогретого воздуха горения.
  12. Реконструкция дуговых печей переменного тока за счет перевода их на постоянный ток. Это позволяет снизить: расход электроэнергии на 10…15%, в 2 – 5 раз расход электродов, на 20…30% расход огнеупорных материалов, на 1,5…2% – исходного сырья и дорогостоящих легирующих добавок на 20…60%.
  13. Переход на малотоннажное термическое оборудование (малоинерционность, модульные конструкции, многоцелевое назначение).
  14. Переход на поверхностный нагрев там, где можно не осуществлять объемный (скоростной нагрев, нагрев ТВЧ, индукционный).
  15. Использование других прогрессивных технологий энергосбережения.

Экономия энергоносителей при этом составляет от 20 до 60% и создается за счет уменьшения затрат и времени на разогрев печей (время разогрева печей до 1000°С может быть уменьшено до 1…2ч), уменьшения теплопотерь и потребляемой мощности, сокращения продолжительности ремонтов и межремонтных простоев, а также увеличения производительности печей.

Материалы для технологий энергосбережения

Футеровка туннельной  печиволокнистыми материалами

Технологии энергосбережения предполагают применение специальных материалов.

В настоящее время применяют высокоэффективные огнеупорные и теплоизоляционные материалы, обеспечивающие надёжную и долговечную работу печей при следующих температурах длительного применения (волокнистые материалы из базальтовых и муллитокремнеземистых волокон, вспененные материалы) :

  • до 750  °С – плиты и картоны из базальтовых волокон, плотностью от 140 до 220кг/м3;
  • до 875 °С – перлитокерамика, пенодиатомит, вермикулит плотностью до 350кг/м3;
  • до 1200 °С – муллитокремнеземистые материалы: фетр, войлок и рулонный материал, с плотностью до 200кг/м3;
  • до 1500 °С – муллитокремнеземистые материалы, фетр, плиты на высокотемпературном сваязующем.

Футеровка из волокнистых материалов обеспечивает минимальные потери с поверхности печи и минимальные затраты энергии на её разогрев после остановок. Поверхность футеровки не пылит и не разрушается при наличии воздушных потоков со скоростью до 6 м/с. Кроме того, конструкция футеровки обеспечивает простоту и удобство монтажа, а также достаточную ремонтопригодность. Конечный выбор материалов зависит от теплофизических и прочностных характеристик, стоимости 1м2 кладки и принимается после точных теплотехнических и экономических расчетов.

Оборудование технологий энергосбережения

  • Рекуператоры и теплообменники различных конструкций.
  • Систем газо-воздушного тракта и эффективные газогорелочные системы.
  • Системы рециркуляции теплоносителей.
  • Автоматизированные системы контроля, регултрования и управления.

basaltfm.com