Moderní přístup k úsporám energií ve slévárenství

Moderní přístup k úsporám energií ve slévárenství Ing. Ladislav Bartoš 17. 4. 2009

Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

2

Motto: Netopte pánu bohu do oken

• Slévárenství = jeden z energeticky nejnáročnějších oborů lidské činnosti • Energie = nákladová položka výrobku, která do budoucnosti už vždy jen poroste Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

3

Výroba tepla ve slévárnách • • • • • • •

Tavení kovů Udržování taveniny kovu Tepelné zpracování odlitků a skořepin Předehřevy Sušení forem, jader a nátěrů Sušení písku pro formování Vytavování vosku ze skořepin


4

Zdroje tepla a získávání tepla • • • •

Pece Sušárny Autoklávy Ohřívací zařízení

• • • • • • •

Hořením plynu Hořením olejů Hořením koksu Elektrickou indukcí Elektrickým odporem Elektrickým obloukem Plazma, infrazářiče, laser


5


6

Cesty k dosažení úspor • Nepřetápět => regulovat topení regulátorem • Eliminovat ztráty tepla => izolovat a zavírat pec • Neakumulovat teplo do vyzdívky => pokud možno nemít vyzdívku • Rekuperovat => využít tepla, které uniklo z pece

• Provést energetický audit => proměřit veškeré tepelné agregáty


7

Typy pecí pro tavení kovů Oblast: neželezné kovy • Elektrická indukční pec • Elektrická odporová kelímková pec LAC /FOTO PTS/

• Cesty úspor LAC: moderní regulace topení, žádná vyzdívka, rychlouzavírací víko, kelímek s rychlým přestupem tepla Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

8

Typy pecí pro tavení kovů Oblast: neželezné kovy • Rotační plynová pec • Plynová kelímková pec LAC /FOTO PTSP/

• Cesty úspor LAC: moderní regulace topení, žádná vyzdívka, rychlouzavírací víko, rekuperace v hořáku, předehřev vsázky, rekuperace spalin, kelímek s rychlým přestupem tepla Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

9

Typy pecí pro tavení kovů Oblast: neželezné kovy

• • • •

Plynová šachtová pec Plynová vanová pec LAC Koksová šachtová pec Olejová kelímková pec LAC /FOTO PTP/

• Cesty úspor LAC: moderní regulace topení, žádná vyzdívka, rychlouzavírací víko, rekuperace spalin, kelímek s rychlým přestupem tepla Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

10

Typy pecí pro udržování taveniny kovů • Indukční (kanálková) pec • Odporová kelímková pec LAC /FOTO PTE/ • Odporová vanová pec LAC • Plynová kelímková pec LAC • Plynová vanová pec LAC

• Cesty úspor LAC: moderní regulace topení, žádná vyzdívka, rychlouzavírací víko, rekuperace v hořáku, rekuperace spalin u plynu, kelímek s rychlým přestupem tepla Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

11

Typy pecí pro tepelné zpracování odlitků a skořepin • Komorová elektrická odporová pec s vertikálním nebo horizontálním vsázkováním LAC /FOTO KNC/V/ • Vozokomorová elektrická odporová pec LAC /FOTO VKT/ • Plynové varianty obou LAC • Cesty úspor LAC: moderní regulace topení, žádná vyzdívka, rychlouzavírací víko, rekuperace v hořáku, rekuperace odtahu u plynu Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

12

Typy předehřevů • • • •

Plynový hořák stacionární / mobilní Plynový hořákový zářič s porézní keramikou Odporová rohož Odporový stojan

• Cesty úspor LAC: moderní regulace topení Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

13

Typy sušáren forem, jader a nátěrů • Komorová elektrická odporová sušárna LAC /FOTO SV/ • Vozokomorová elektrická odporová pec LAC /FOTO SVK/ • Plynové varianty obou LAC • Cesty úspor LAC: moderní regulace topení, měření relativní vlhkosti a spřažená automatická větrací klapka, využití tepla rekuperací Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

14

Typy sušáren písku pro formování • Rotační plynová sušárna LAC • Rotační odporová sušárna LAC

• Cesty úspor LAC: moderní regulace topení, měření relativní vlhkosti a spřažená automatická větrací klapka, využití tepla rekuperací Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

15

Autoklávy • Cesty úspor: moderní regulace topení

POZNÁMKY: Veškeré cyklické pece lze řešit rovněž jako kontinuální s regulovanými topnými ev. chladícími zónami v návaznosti na případné chlazení ve vodě. Vsázka může projíždět pecí na vozíčcích, válečkových nebo kladičkových tratích, na drátěném nebo segmentovém pásu, nebo zavěšena na podvěsném dopravníku. Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

16

Co je myšleno?: Moderní regulací topení… • Jedná se o regulační prvky, které jsou schopny dávkovat do pece potřebné množství energie (pulsy, stop-go atd.) bez zbytečných ztrát pomocí autoregulace v komunikaci s termočlánky a ostaními periferiemi pece v rámci zadaného programu. Jsou vybaveny číselným displejem nebo vizualizací na obrazovce. Jejich obsluha a nastavení musí být přátelská a přehledná. Rozložení teplot musí být rovnoměrné ve všech místech pece (standardně +-5°C) /FOTO regulator industry/


17

Co je myšleno?: “Žádnou vyzdívkou”… • U cyklicky pracujících pecí, kde vsázka musí startovat ohřev z nízké teploty, nebo často vypínaných pecí je velmi vhodné místo jakékoli vyzdívky použít izolační vatu a tím eliminovat ohřev vyzdívky a její následné zchlazení, což představuje ztráty energie /FOTO VKK/ Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

18

Co je myšleno?: Rychlouzavíracím víkem / dveřmi pece … • U tavicích a udržovacích pecí dochází při otevřeném víku ke ztrátám 15-20% energie jejím vysáláním pecním otvorem. Pec postačuje mít u kokilového i vysokotlakého lití otevřenou pouze po 10-20% doby pracovního cyklu. Rychlouzávěr, otvíraný nožní pákou při ručním obsluze, nebo spínání řídícím mechanismem mechanické ruky využívá výhody úspor při zavřené peci. Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

19

Co je myšleno?: Kelímkem s rychlým přestupem tepla …

• Pro kelímkové tavicí pece je třeba u hliníku používat kelímky na bázi SiC • Udržovací kelímkové pece vyžadují izostaticky lisované kelímky • Pro barevné a vzácné kovy jsou ideální kelímky a vany z žárobetonu • Kovové kelímky ovlivňují negativně složení kovu


20

Co je myšleno?: Rekuperací v hořáku… • Využití moderních hořáků rekuperačních, kde dochází k snížení objemu odtahovaných spalin a vyšší účinnosti z důvodů předehřevu nasávaného vzduchu až o 650°C.


21

Co je myšleno?: Rekuperací v hořáku… • Při využití moderních hořáků regeneračních, dochází ještě k většímu efektu úspor, jako u hořáků rekuperačních. Tyto hořáky pracují vždy v páru. Jejich odtah prochází cyklicky jedním hořákem přes nádrž keramických tělísek, kde předá část svého tepla, přičemž druhý hořák ohřívá pecní prostor a nasávaný vzduch odebírá teplo tělískům v jeho nádrži, takže zvyšuje teplotu hoření a zachycené teplo se vrací do pece. Teploty předehřátého vzduchu mohou dosáhnout až 1000°C. Úspory proti klasickým hořákům až 50%.


22

Co je myšleno?: Předehřevem vsázky (1) … • Předehřátá vsázka u kelímkových tavících pecí na 300-400°C zrychluje čas tavení o cca 40% při stejné spotřebě plynu. Náš předehřev je na bázi dopravníku vsázky ke kelímku plynové pece. Dopravník je pásový, složený z plechových segmentů z nerezové oceli. Obsluha jej na vstupu navsázkuje a poté jej postupným posunováním vysýpá do pece. Po celou dobu cca 1 hodiny je vsázka omývána proudem spalin z pece a tímto intenzívně ohřívána.


23

Co je myšleno?: Předehřevem vsázky (2)… • Podobným způsobem, ale levnějším a pracnějším je ohřívací box na odtahu spalin z pece, kde se ve čtyřech sekcích postupně nahřívá vsázka ve speciálním vsázkovacím koši a po nahřátí se vsázkuje do pece.


24

Co je myšleno?: Rekuperací odtahu…. • Je myšleno využití spalin, nebo odvětraných zbytků tepla pomocí speciálního výměníku a jejich přeměnu na teplou vodu, použitelnou k vytápění budov, ohřevu užitkové vody, případně jinému technologickému ohřevu. • V letním období lze tyto odtahované zbytky tepla rovněž za pomocí sorbční chladničky měnit na chladný vzduch použitelný na klimatizaci budov.


25

Co je myšleno?: Měřením vlhkosti s autom. větrací klapkou …

• V případě odvětrání jakéhokoli prostoru odchází s odvětrávaným médiem (např. parou) také teplo. Měřič vlhkosti otevírá větrání po dobu nutnou k poklesu vlhkosti, což vede k minimální ztrátě tepla. Tento odtah je možno ještě rekuperovat.


26

Co je myšleno?: Energetický audit … • Je exaktní měření pomocí přístroje, který zaznamenává spotřebu po určitý sledovaný úsek práce tepelného agregátu v závislosti na množství zpracované vsázky. Měří se okamžitá spotřeba v pětiminutových intervalech. Vyhodnocením se může porovnat stav pecí a navrhnout opatření ke snížení spotřeby (rekonstrukce pece, výměna pece atd.)


27

Energetický audit - záznamová křivka měření


28

MONITOROVÁNÍ UDRŽOVACÍCH PECÍ: Měření probíhalo po dobu 24 hodin při udržování taveniny slitiny hliníku, do pecí byl doléván tekutý kov a následně odebírán ve shodném režimu, v obou případech bylo trvale otevřené víko pece.

Naměřená spotřeba v kWh/24 hodin 473 kW

0

0

400

100

400

100

110 kW 300

200

300

200

STARÁ INDUKČNÍ KANÁLKOVÁ PEC - s vyzdívkou

LAC PTE 210/09 bezvyzdívková odporová pec ohřev topnými meandry -

Průměrný roční provoz 250 dní, rozdíl ve spotřebě je 90.750 kWh/rok, KONKRÉTNÍ PŘÍPAD:

Cena 4,50 Kč/kWh, roční úspora 408.375 Kč. Pořizovací cena nové pece PTE 210/09 je 173.500 Kč.

Návratnost investice je 5 měsíců! Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

29

MONITOROVÁNÍ UDRŽOVACÍCH PECÍ: Měření probíhalo po dobu 24 hodin při udržování taveniny slitiny hliníku před litím do stejného typu lisu, pec byla vsázkována tekutým kovem z tavicí pece o teplotě cca 700 °C a váze cca 2000 kg, jednalo se o podobný typ odlitku, v obou případech bylo trvale otevřené víko pece.

Naměřená spotřeba v kWh/24 hodin 0

0

400

100

400

100

116kW

319kW 300

200

300

200

Teplota pláště: 80 °C STARÁ KELÍMKOVÁ 130 – 180 °C KRUHOVÁ PEC - s vyzdívkou - ohřev spirálami na keramických trubkách

40 °C

Teplota víka: 80 – 120 °C

LAC PTE 110/09 bezvyzdívková pec ohřev topnými meandry -

Průměrný roční provoz 250 dní, rozdíl ve spotřebě 50.750 kWh/rok KONKRÉTNÍ PŘÍPAD:

Cena 4,50 Kč/kWh, roční úspora 228.375 Kč. Pořizovací cena nové pece PTE 110/09 je 153.125 Kč.

Návratnost investice je 8 měsíců! Průmyslové pece a sušárny – žárobetonové tvarovky | Industrial furnaces and dryers – refractory castable shapes

30

MONITOROVÁNÍ VOZOKOMOROVÝCH PECÍ: Měření probíhalo po dobu jednoho předepsaného pracovního cyklu tepelného zpracování vsázky z oceli o váze 1.643 kg. Cyklus trval celkem 31,5 hodin – křivka výpalu začíná na 3 °C a obsahuje 3 výdrže o délkách 4, 8 a 8 hodin na pracovních teplotách 700, 800 a 720 °C.

Naměřená spotřeba v kWh/cyklus 1.271 kW

0

0

869 kW

300 1200

1200

900

600 800°C 700°C

300

900

600

720°C

LAC VKT 2000/09 bezvyzdívková odporová pec ohřev topnými meandry -

STARÁ VOZOKOMOROVÁ PEC - s vyzdívkou 3°C 0 3,57,59,5 17,5 23,5

31,5 hod

Průměrný roční provoz 120 pracovních cyklů, rozdíl ve spotřebě je 48.240 kWh/rok. KONKRÉTNÍ PŘÍPAD:

Cena 4,50 Kč/kWh, roční úspora 217.080 Kč. Pořizovací cena nové pece VKT 2000/09 je 746.875 Kč. Návratnost investice je 3,5 roku!


Děkuji za pozornost! Ing. Ladislav Bartoš Product manager tel.: +420 724 789 493 e-mail: [email protected]


Moderní přístup k úsporám energií ve slévárenství

Recommend Documents