С. В. Попов (ИТЦ «Славтеплоэко»)
Энерго и ресурсосбережение в производстве керамики и Технико-экономическая оценка энергоэффективности камерных электропечей
(По материалам семинара «Рациональное использование энергии и повышение эффективности малых производств керамики»)
(презентация)
Славянск 2013
содержание
предисловие
1 основные показатели энергоэффективности печей 2 Распределение энергии при обжиге
3 Перечень Разделов в полном экземпляре
4 Перечень таблиц и рисунков (графиков, схем и пр. ), содержащихся в полном экземпляре
заключение предисловие
Все возрастающая стоимость энергоресурсов требует пересмотра действующих и разработки новых решений по энергосбережению. Для малых предприятий с электрическими печами периодического действия (т.н. камерные печи) основной путь, заключается в ее рациональном расходовании на процессы теплообмена между нагревателями, изделиями и футеровкой печей, а также максимальной утилизации вторичной энергии. Это уменьшит затраты в производстве, а, следовательно, позволит получить дополнительную прибыль и обеспечит более высокую конкурентоспособность продукции.
В данном (презентационном) экземпляре приводятся общие сведения о способах эффективного использования имеющихся резервов по совершенствованию этих процессов, которые подробно освещены в полном экземпляре.
1 основные показатели энергоэффективности печей
Для сравнения эффективности разных печей удобно оценивать их расходы энергии на 1кг изделий (удельные расходы) в кДж/кг и кВт.ч/кг) и
коэффициенты полезного действия (к.п.д.). Определение к.п.д. (η) камерных печей возможно с помощью формулы, учитывающей массу обожженных изделий (М, кг), потребляемую печью мощность (Р, кВт) и продолжительность периода нагревания (τ, ч) в цикле обжнга:
ηэ = 39 М / Р τ, % (1)
Умножив к.п.д. на стоимость израсходованнй электроэнергии (Собщ.), можно определить полезно затраченые средства при обжиге (Спол). Остальное – деньги ” на ветер”.
Спол = η Собщ, , грн (2)
Основные способы улучшения этих показателей, раскрытые в полном экземпляре, показаны в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Эффективность способов энергосбережения
Комбиниро-ванная футеровка | Сокращение вре-мени нагревания на 1 ч от 4-х до: 3ч - 2ч - 1ч | "Внутрен-нее" распо-ложение на-гревателей | Защитное покрытие футеровки | Увеличение плоТности загрузки (на10кг/м3 ) |
Затраты < до 35% | к.п.д .> на 6 - 10 - 38% | к.п.д. > на 2% | к.п.д.> на 10% | к.п.д .> на 1,65% |
2 распределение энергии при обжиге
Распределение энергии при работе печи и пути совершенствования ее конструкции и процесса обжига выявляется с помощью тепловых балансов. В табл.2.1 показан баланс камерной электрической печи V=1,0 м3 с плотностью загрузки 100 кг/м3 при нагревании до 1220 0С за 4 ч для трёх вариантов футеровки толщиной S=200 мм.
Показатель | Плиты ШПГТ-450 | Фетр МКРФ -100 | Фетр и изоляция |
1 Расход энергии, МДж / % : 1.1 На нагревание изделий (100 кг) 1.2 На нагревание этажерки* 1.3 На разогрев футеровки (аккумуляция) 1.4 Потери через футеровку в окружающую среду 1.5 Потери на тепловые короткие замыкания и др. (10% от потерь футеровкой) 1.6 Всего энергии 2 Удельный расход энергии (q), МДж/кг 3 Энергетический к.п.д печи (ηэ),% 4 Затраты эл. энергии** (С общ/Спол), грн: |
138,5 / 23,1 нет 269,1 / 44,8
150,5 / 25,1
42,0 / 7,0
600,1/100,0 6,0
23,1 58,3 /13,5 |
138,5 / 40,0 нет 73,5 / 21,3
114,9 / 33,2
18,9 / 5,5
345,8 /100,0 3,46
40,0 33,6/13,5 |
138,5/44,7 нет 52,6/17,0
103,5/33,3
15,6/5,0
310,2/100,0 3,1
44,7 30,2/13,5 |
Таблица 2.1-Результаты теплового расчета печи
* Принята одноярусная садка продукции без вспомогательного
огнеприпаса (карборундовых плит, шамотного кирпича и пр.).
* * Здесь и далее принят тариф 0,35 грн / кВт.ч
Из табл.2.1 видно, что значительная часть энергии теряется футеровкой: на ее нагревание (п.1.3) и от внешней поверхности в окружающую среду (п. 1.4). Из суммы этих потерь складываются общие потери футеровкой, которые первоочередно (см. таблицу 1.1) необходимо уменьшать для повышения к.п.д. печи и увеличения доли полезно затрачиваемой энергии.
Методика и способы уменьшения этих потерь и другие пути энергосбережения показаны в таблицах, рисунках, формулах и поясняющем их тексте разделов 3-7 полного экземпляра.
3 ПЕРЕЧЕНЬ разделов в полном экземпляре
3 способы энергосбережения
3.1 Уменьшения энергопотребления печью
3.1.1Оптимизация конструкции футеровки
3.1.2 Оптимизация формы и размеров печной камеры
3.1.3 Сокращение времени обжига
3.1.4 Оптимизация расположения электрических нагревателей
3.1.5 Электротермоинертные покрытия для печных футеровок
3.1.6 Увеличением тонины помола массы и глазури
3.2 Оптимизация загрузки печи
3.2.1 Плотность садки
3.2.2 Многоярусная садка изделий
3.2.3 Способы установки изделий
3.3 Сокращение процесса подвялки и сушки
4 Энергетические затраты для различных
технологий получения литейного шликера
5 Сравнительная оценка электрического и
газового обжигов
6 Альтернативное топливо для обжига
7 уточненный метод расчета к.п.д. печей
4 Перечень таблиц и рисунков (графиков, схем и пр. ),
содержащиеся в полном экземпляре*
- Табл. 3.1- Характеристика футеровочных материалов
- Табл. 3.2- Варианты комбинированной футеровки
- Табл.3.3- Потери теплоты печью при различной продолжительности
периода нагревания и толщине комбинированной футеровки
4.Табл.3.4- Показатели печей с различными объемами камеры
5.Табл.3.5- Химический состав материалов футеровки
6.Табл.4.1-Расход электроэнергии на 1т изделий,
7.Табл.5.1- Продолжительность операций при литье
8 Табл. 6.1-Основные показатели газификации
9.Табл. 6.2- Теплота, получаемая от генераторных газов
10.Рис. 3.1- Потери энергии футеровкой из фетра МКРФ-100
11.Рис.3.2- Стоимость обжига в зависимости от конструкции футеровки и времени ее нагревания
12.Рис. 3.3- Оптимальная форма рабочей камеры
13.Рис. 3.4-Соотношение потерь энергии при разной форме углов камеры
14.Рис.3.5-Распределение энергии при обжиге
15.Рис 3.6-Температурный график сокращенного режима обжига
16.Рис.3.7-Установка нагревателей в горизонтальной плоскости печи
17.Рис 3.8-Установка нагревателей в вертикальной плоскости печи
18.Рис.4.1-Варианты двухъярусной садки изделий в печи
19.Рис.5.1-Схема использования тепла печи для сушки
20.Рис.6.1-Вариант подключения газогенератора к обжиговой печи
21.Приложение 1. Техническое описание и схема оптимизированной камерной электропечи
- Приложение 2. Техническое описание и схема оптимизированной камерной газовой печи *Первая цифра номера соответствует номеру раздела Заключение
1.Обобщение указанных методов технико-экономического анализа потребления энергии и способов её сбережения позволяет сделать выводы:
1.1 Оптимальные параметры печи (размеры и форма камеры, толщина и материалы футеровки, схема садки изделий, время обжига, потребляемая мощность и пр.) определяются в результате комплексного расчета печи;
1.2 Рациональная конструкция футеровки выбирается исходя не только из её энергоэффективности, но и стоимости;
1.3 При выборе способов энергосбережения можно пользоваться данными таблицы 1.1, рассчитанные для печи объёмом 1,0 м3:
1.4 Печи с многоярусной садкой эффективнее одноярусных только
при соблюдении определенных условий;
1.5 Рационально использовать рассеиваемую печью энергию и
обеспечить сокращение времени сушки форм и нагревания изделий
при обжиге возможно воздухоструйной обдувкой изделий и форм;
1.6 Газовый обжиг может быть экономически эффективен при выполнении соответствующих требований;
1.7 Использование более точного метода (эксергетического баланса) расчета печей дает реальную оценку их эффективности и позволяет избежать ошибок при выборе способов энергосбережения.
2.Модернизация действующих и сооружение новых камерных печей с использованием описанных способов оптимизации позволит:
- избежать ненужных расходов и значительно сократить потери времени по сравнению с только практическим поиском оптимальных решений;
- повысить к.п.д. действующих печей и получить от этого дополнительную прибыль;
- обеспечить экономию средств при строительстве, ремонте и эксплуатации печей практически без дополнительных затрат.
С.Попов. ( Справки и консультации по тел. 095 5048968)
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: