Сокращение затрат и повышение эффективности, экологически чистое производство: комплексные стратегии и практики сокращения энергопотребления при производстве стеклянных закаливающих печей

Снижение затрат и повышение эффективности, экологичное производство: комплексные стратегии и методы снижения энергопотребления в производстве печей для закалки стекла

В современной промышленной среде, ориентированной на устойчивое развитие и контроль затрат, энергопотребление является ключевым вопросом, которого не может избежать обрабатывающая промышленность. Для отрасли глубокой обработки стекла печь для закалки, как основное оборудование, также печально известна как «крупный потребитель электроэнергии» и «значительный потребитель газа». Уровень ее энергопотребления напрямую влияет на производственные затраты, конкурентоспособность на рынке и экологическую ответственность предприятия. Поэтому систематический анализ и реализация мер по энергосбережению и снижению потребления для печей для закалки стекла имеют не только значительную экономическую ценность, но и глубокое социальное значение. В этой статье будут рассмотрены комплексные стратегии снижения энергопотребления в печах для закалки стекла с разных сторон, включая оборудование, процессы, управление и технологические достижения.

I. Оборудование как основа: повышение энергоэффективности самой печи для закалки

Чтобы хорошо работать, нужно сначала отточить инструменты. Технологически продвинутая, хорошо спроектированная и хорошо обслуживаемая печь для закалки является основой для достижения энергосбережения.

1. Оптимизация теплоизоляционных характеристик печи:

Процесс нагрева в печи для закалки по сути включает в себя преобразование электрической или газовой энергии в тепловую энергию и ее максимально эффективную передачу стекла. Теплоизоляционные характеристики корпуса печи имеют решающее значение. Высококачественные изоляционные материалы (например, высокоэффективная керамическая волокнистая вата, алюмосиликатные плиты и т. д.) и научная конструкция изоляционного слоя могут минимизировать потери тепла через корпус печи. Предприятия должны регулярно проверять герметичность печи и своевременно заменять устаревшие или поврежденные изоляционные материалы, чтобы обеспечить поддержание температуры в камере печи в течение длительных периодов времени даже в нерабочем состоянии, снижая энергопотребление, необходимое для повторного нагрева.

2. Эффективность и компоновка нагревательных элементов:

• Электрические нагревательные печи: Использование трубчатых электрических нагревательных элементов более эффективно, имеет более длительный срок службы и обеспечивает более равномерное распределение тепла, чем нагрев открытой спиралью. Рациональное расположение мощности и размещение нагревательных элементов для обеспечения равномерного теплового поля внутри печи позволяет избежать потерь энергии, вызванных длительным временем нагрева из-за локального перегрева или недостаточного нагрева.
• Газовые нагревательные печи: Использование высокоэффективных низкоазотных горелок в сочетании с интеллектуальными системами пропорционального управления позволяет точно контролировать соотношение газовоздушной смеси в зависимости от температуры печи, достигая полного сгорания и избегая потерь тепла из-за неполного сгорания или чрезмерного соотношения воздух-топливо. Регенеративная технология горелок (RTO) хорошо зарекомендовала себя в высокотемпературных промышленных печах; она улавливает полезное тепло из дымовых газов для предварительного нагрева воздуха для горения, что может значительно снизить потребление газа.

3. Поддержание состояния керамических роликов:

Керамические ролики, работающие при длительных высоких температурах, накапливают стекла летучие вещества (в основном низкоплавкие соединения, образованные из оксида натрия и оксида серы) и пыль на поверхности, образуя глазурный слой. Этот слой препятствует передаче тепла стекла, что приводит к увеличению времени нагрева и увеличению энергопотребления. Регулярная (рекомендуется еженедельная) очистка и полировка керамических роликов для поддержания гладкости их поверхности и хорошей теплопроводности является самой простой и наиболее прямой эффективной мерой для обеспечения эффективности нагрева.
4. Точный контроль системы охлаждения:
Этап охлаждения процесса закалки также потребляет огромное количество энергии (в основном электроэнергию для вентиляторов). Использование высоконапорных центробежных вентиляторов с регулируемой частотой позволяет точно регулировать давление и объем воздуха в зависимости от толщины, спецификации и требований к степени закалки стекла, избегая пустой траты энергии «использования кувалды для раскалывания ореха». Оптимизация расположения и угла расположения сопел воздушной решетки для обеспечения равномерного и эффективного воздействия охлаждающего воздушного потока на поверхность стекла может сократить время охлаждения или снизить мощность вентилятора, обеспечивая при этом качество закалки.

II. Процесс как ядро: оптимизация каждого параметра процесса закалки

Использование оборудования «интеллектуально» важнее, чем владение самим оборудованием. Научная настройка параметров процесса является основным звеном для достижения энергосбережения и снижения потребления.

1. Разумная схема загрузки:

• Работа при полной нагрузке: Энергопотребление печи для закалки не полностью линейно зависит от грузоподъемности, но, как правило, чем выше скорость загрузки на печь, тем ниже энергопотребление на квадратный метр стекла. Поэтому планирование производства должно стремиться к обеспечению работы печи для закалки близко к полной загрузке, избегая производства «наполовину заполненного» или «спорадического».
• Научная организация и планировка: Рациональное расположение листов стекла внутри печи, обеспечение соответствующих зазоров между листами и между стеклом и стенками печи (обычно 40-60 мм), способствует циркуляции горячего воздуха и обеспечивает равномерный нагрев. Слишком маленькие зазоры препятствуют потоку воздуха, вызывая неравномерный нагрев; слишком большие зазоры снижают производительность на печь и увеличивают удельное энергопотребление.

2. Оптимизированная кривая нагрева:

Это самый важный аспект энергосбережения процесса. Кривая нагрева должна устанавливаться индивидуально в зависимости от толщины, цвета, размера, покрытия стекла и фактической температуры печи.

• Дифференциация по толщине: Стекло разной толщины имеет разные характеристики поглощения тепла и требования к снятию напряжения. Толстое стекла требует нагрева «низкой температурой, длительное время» для выравнивания температуры между внутренним и внешним слоями; тонкое стекла требует нагрева «высокой температурой, короткое время» для предотвращения перегрева и деформации. Неправильные настройки приводят к пустой трате энергии и дефектам продукции.
• Настройка температуры: При условии обеспечения достижения стекла точки размягчения и завершения снятия напряжения, настройка температуры печи не должна слепо увеличиваться. Чрезмерно высокие температуры печи не только приводят к пустой трате энергии, но и могут привести к чрезмерному сплавлению стекла, что приводит к проблемам с качеством, таким как питтинг и волны. Поиск минимальной критической температуры нагрева для каждого продукта путем экспериментов является постоянным направлением для непрерывного энергосбережения.
• Время нагрева: Точно рассчитайте и установите время нагрева, избегая неэффективного времени «выдержки». Использование интеллектуальной системы управления современных печей для закалки для автоматического перехода к этапу охлаждения сразу после завершения нагрева.

3. Уточнение процесса охлаждения:
Давление охлаждения обратно пропорционально квадрату толщины стекла. Для стекла толщиной 12 мм требуемое давление воздуха составляет лишь четверть от давления для стекла толщиной 6 мм. Поэтому давление воздуха необходимо устанавливать точно в соответствии с толщиной. Чрезмерно высокое давление воздуха не только приводит к пустой трате электроэнергии, но и может разорвать стекло или привести к плоской поверхности.

III. Управление как гарантия: создание системы энергосбережения с всеобщим участием

Лучшее оборудование и процессы требуют строгих систем управления и высококвалифицированного персонала для реализации.

1. Оптимизация планирования и составления графика производства:
Отдел планирования производства должен тесно сотрудничать с отделами продаж и складирования, чтобы попытаться запланировать производство стекла заказов одинаковой толщины, цвета и спецификации партиями. Это может сократить регулировки температуры и время ожидания, необходимые для печи для закалки из-за частых изменений параметров процесса, поддерживая непрерывность и стабильность производства, тем самым снижая общее энергопотребление.
2. Институционализация технического обслуживания оборудования:
Разработать и строго соблюдать план профилактического обслуживания (PM) оборудования. Это включает, помимо прочего: регулярную очистку камеры печи, очистку керамических роликов, осмотр нагревательных элементов и термопар, калибровку датчиков температуры и обслуживание системы вентиляторов. «Здоровое» оборудование является предпосылкой для эффективной и экономичной работы.
3. Обучение персонала и повышение осведомленности:
Операторы находятся на передовой энергосбережения. Усилить их обучение, чтобы они глубоко понимали влияние параметров процесса на энергопотребление и качество, и прививать привычки к энергосбережению. Например, выработка хороших эксплуатационных привычек, таких как своевременное закрытие дверцы печи, снижение температуры в режиме ожидания в периоды, когда производство не ведется, и точный ввод параметров стекла.
4. Измерение и мониторинг энергии:
Установите под-счетчики для электроэнергии и газа для мониторинга и статистического анализа конкретного потребления печи для закалки (например, кВтч/квадратный метр или кубических метров газа/квадратный метр) в режиме реального времени. Посредством сравнения данных можно интуитивно выявлять отклонения в энергопотреблении, отслеживать причины и предоставлять количественную основу для оценки эффектов энергосбережения.

IV. Инновации – это будущее: внедрение новых технологий и материалов

Энергосбережение и снижение потребления – это непрерывные процессы, требующие постоянного внимания и внедрения новых технологий.

1. Технология кислородно-топливного сжигания:
Для газовых печей использование кислородно-топливного сжигания вместо воздушно-вспомогательного сжигания может резко сократить объем отходящих газов, увеличить температуру пламени и эффективность теплопередачи и теоретически сэкономить 20%-30% энергии. Хотя первоначальные инвестиции высоки, долгосрочные экономические и экологические выгоды значительны.
2. Интеллектуализация и большие данные:
Используйте технологию IoT для подключения печи для закалки к облачной платформе, собирая огромные объемы производственных данных (температура, давление, время, энергопотребление и т. д.). Благодаря анализу больших данных и алгоритмам искусственного интеллекта система может самообучаться и рекомендовать оптимальные параметры процесса, достигая «адаптивного» энергосберегающего производства. Это направление развития будущего интеллектуального производства.
3. Утилизация отходящего тепла:
Отработанный газ, выходящий из печи для закалки, имеет высокую температуру 400-500°C, содержащую большое количество тепловой энергии. Теплообменники могут использоваться для утилизации этого отходящего тепла для предварительного нагрева воздуха для горения, нагрева бытовой воды или обеспечения тепла для других процессов, достигая каскадного использования энергии.
4. Проблемы и ответы при использовании стекла Low-E с высоким коэффициентом пропускания:
С ростом требований к энергоэффективности зданий растет спрос на закалку онлайн или офлайн Low-E стекла. Покрытие на этом типе стекла имеет высокую отражательную способность к дальним инфракрасным лучам, что затрудняет нагрев и значительно увеличивает энергопотребление при традиционных процессах. Для такого стекла печь для закалки нуждается в более мощной системе конвекционного нагрева. Принудительная конвекция внутри печи, использование горячего воздуха для непосредственного обдува поверхности стекла для преодоления «барьера» лучистого нагрева может эффективно повысить эффективность нагрева и сократить время нагрева. Это ключевая технология для достижения низкоуглеродного производства при глубокой обработке высококачественного энергосберегающего стекла.

Заключение

Снижение энергопотребления печей для закалки стекла – это системный проект, включающий оборудование, процессы, управление и технологии. Ни одна «серебряная пуля» не может решить все проблемы. Для этого требуется, чтобы предприятия установили представление о стоимости всего жизненного цикла и концепцию зеленого развития, начиная с инвестиций в эффективное оборудование, до тщательного управления каждой деталью производства и постоянного стремления к технологическим инновациям и расширению прав и возможностей персонала. Только благодаря этим многосторонним и настойчивым усилиям предприятия могут получить преимущество в затратах в условиях жесткой конкуренции на рынке, одновременно выполняя свою социальную ответственность за охрану окружающей среды, в конечном итоге достигая беспроигрышной ситуации как для экономических, так и для социальных выгод.