Энергосбережение для керамиков

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 футеровкаСокращение вре-мени нагревания на 1 ч от 4-х до:

3ч  -  2ч  -  1ч

"Внутрен-нее" распо-ложение на-гревателейЗащитное 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** общпол),   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*

  1. Табл. 3.1- Характеристика футеровочных материалов
  2. Табл. 3.2- Варианты комбинированной футеровки
  3. 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

  1. 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)

0
0

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.