بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ در صنعت‌ آلومینیوم‌ و تعیین‌ پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی انرژی‌

 

زهره‌ فرهنگی، محمد باقری، نسرین‌ عطاران‌ رضایی

سازمان‌ بهره‌وری‌ انرژی‌ ایران

 

خلاصه‌ 

در طی‌ یک‌ برنامة‌ پژوهشی‌ گسترده‌، کارخانجات‌ تولید شمش‌ آلومینیوم‌ و35 کارخانة‌ بزرگ‌ از صنایع‌ تبدیلی‌ آلومینیوم‌ اعم‌ از تولید پروفیل‌، تولید ورق‌، تولید سیم‌ و کابل، تولید پولک‌ و تیوپ‌ که‌ در بین‌ کارخانجات‌ مشابه‌ بیشترین‌ تولید را داشته‌اند، انتخاب‌ و مورد مطالعه‌ قرار گرفته‌اند.  جهت‌ جمع‌‎آوری‌ اطلاعات‌، پرسشنامه‌های‌ تخصصی‌ مربوط به‌ هر شاخه‌ از صنعت‌ تهیه‌ و به‌ کارخانجات‌ مورد نظر ارسال‌ و سپس‌ جمع‌‎آوری‌ و تجزیه‌ و تحلیل‌ شده‌اند . براساس‌ آمار و نتایج جمع‌‎آوری‌ شده‌، شاخصهای‌ مصرف‌ ویژة‌ انرژی‌ و میزان‌ پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ در شاخه‌های‌ مختلف‌ این‌ صنعت‌، بدست‌ آمده‌ است.

در مرحلة‌ بعد 4 کارخانه‌ به‌ لحاظ اولویت‌ پتانسیل‌ بالای‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌، برای‌ انجام‌ ممیزی‌ انرژی کوتاه‌ مدت‌ انتخاب‌ و با بررسی‌ خطوط تولید و نصب‌ دستگاههای‌ اندازه‌گیری‌ برق‌ و احتراق‌ در این‌کارخانجات‌، منابع‌ اتلاف‌ انرژی‌ را مشخص‌ کرده‌ و با استفاده‌ از نتایج‌ اندازه‌گیریها، فرصتهای‌ بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ فسیلی‌ و الکتریکی‌ و راهکارهای‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ در گزارش‌ نهایی‌ پیشنهاد و توصیه‌ شده‌ است.

مراحل‌ بعدی‌ این‌ پروژه، تهیه‌ بانک‌ اطلاعات‌ مصرف‌ انرژی‌ و تکنولوژی‌، تهیه‌ و چاپ‌ بروشور از مراحل‌ اجرای‌ پروژه‌ و نتایج‌ حاصل‌ از آن‌ می‌باشد. مرحلة‌ نهایی‌ پروژه‌ دعوت‌ از متخصصین‌ صنعت‌ آلومینیوم‌ جهت‌ تشکیل‌ شبکة‌ دوستان‌ و ارائه‌ نتایج‌ و راهکارهای‌ پیشنهادی‌ بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ در پروژه، در غالب‌ یک‌ همایش‌ خواهد بود.

 

واژه‌های‌ کلیدی‌: آلومینیوم، پروفیل، مصرف‌ ویژة‌ انرژی‌، پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌، ممیزی ‌انرژی‌ کوتاه‌ مدت‌

مقدمه‌

طبق‌ اطلاعات‌ موجود، 25 درصد از کل‌ مصرف‌ انرژی‌ در بخش‌ صنعت‌ کشور به‌ صنایع‌ فلزی‌ اختصاص‌ دارد که‌ سهم‌ مصرف‌ انرژی‌ در صنعت‌ تولید آلومینیوم‌ و محصولات‌ اساسی‌ آن‌ در حدود 36/17 درصد مصرف‌ انرژی‌ در صنایع‌ فلزی‌ می‌باشد که‌ لزوم‌ مطالعة‌ این‌ شاخه‌ از صنعت‌ را از دید انرژی‌ بیان‌ می‌کند.

اهمیت‌ موضوع‌ بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ در صنایع‌ کشور، علاوه‌ بر حفظ و سیادت‌ از ذخائر مالی،  کاهش‌ سهم‌ هزینه‌های‌ انرژی‌ در قیمت‌ تمام‌ شدة‌ محصولات‌ تولیدی‌ را به‌ دنبال‌ دارد که‌ این‌ خود ضمن‌ افزایش‌ بازدهی‌ استفاده‌ از انرژی‌ ، منجر به‌ تولید بیشتر و رقابت‌ پذیری‌ تولیدات‌ در بازارهای‌ جهانی‌ و در نتیجه‌ سود بیشتر خواهد شد.

این‌ مهم‌ تنها با اجرای‌ طرحهای‌ بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ قابل‌ دستیابی‌ می‌باشد . بدین‌ منظور پروژة‌ بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ در صنعت‌ آلومینیوم‌ تعریف‌ و در مدت‌ 10 ماه‌ انجام‌ گرفته‌ است‌.

 

برآورد شاخصهای‌ مصرف‌ انرژی‌ و میزان‌ پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی

خلاصة‌ نتایج‌ حاصل‌ از تکمیل‌ پرسشنامه‌ و داده‌های‌ آماری‌ جمع‌‎آوری‌ شده‌ در پنج‌ شاخه‌ از صنعت‌ آلومینیوم‌ به‌ شرح‌ زیر می‌باشد.

1- در صنعت‌ تولید شمش‌ آلومینیوم‌، مصرف‌ ویژة‌ انرژی‌ الکتریکی(SECe)در دو کارخانة‌ بزرگ‌ تولید شمش‌ به‌ ترتیب ‌8/18 و 9/22 کیلووات‌ ساعت‌ بر کیلوگرم‌ و میزان‌ پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ سالانه‌ در این‌ صنعت‌ 6،601،073 گیگاژول‌ (معادل‌ 1،155،650 بشکه‌ نفت‌‎خام ) می‌باشد.

2- در صنعت‌ تولید پروفیل‌ آلومینیوم، متوسط مصرف‌ ویژة‌ انرژی‌ 54/31 مگاژول‌ بر کیلوگرم‌ و میزان پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ سالانه‌ در این‌ صنعت‌، 121،262 گیگاژول‌ (معادل‌ 21،230 بشکه‌ نفت‌‎خام‌ ) می‌باشد.

3- در صنعت‌ تولید ورق‌ آلومینیوم، مصرف‌ ویژة‌ انرژی‌ در کارخانه‌ بزرگ‌ تولید ورق‌ به‌ طور متوسط 19 مگاژول‌ بر کیلوگرم‌ و در کارخانة‌ بزرگ‌ تولید فویل‌ آلومینیومی4/60مگاژول‌ بر کیلوگرم‌ می‌باشد.

4- در صنعت‌ سیم‌ و کابل‌ آلومینیومی‌، متوسط مصرف‌ ویژة‌ انرژی ‌2/24 مگاژول‌ بر کیلوگرم‌ و میزان پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ سالانه‌، 51،146 گیگاژول‌ ( معادل‌ 9090 بشکه‌ نفت‌ خام‌ ) می‌باشد.

5- در صنعت‌ پولک‌ آلومینیومی، متوسط مصرف‌ ویژة‌ انرژی‌ 2/25 مگاژول‌ بر کیلوگرم‌ و در صنعت‌ تولید تیوپ‌ متوسط مصرف‌ ویژة‌ انرژی‌ 48/38 مگاژول‌ بر 100 عدد تیوپ‌ بوده‌ و میزان‌ پتانسیل‌ قابل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ سالانه‌ 18،293 گیگاژول‌ ( معادل‌ 3500 بشکه‌ نفت‌ خام‌ ) می‌باشد

 

ارائه‌ راهکارها و توصیه‌های‌ بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ در صنعت‌ آلومینیوم‌

بعد از برآورد شاخصهای‌ مصارف‌ انرژی‌ و تعیین‌ پتانسیل‌ صرفه‌جویی‌ در 35 کارخانه‌ ، با توجه‌ به‌ اولویتهای‌ در نظر گرفته‌ شده‌، از جمله‌ دارا بودن‌ پتانسیل‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ قابل‌ توجه‌ و عدم‌ وجود مشکلات‌ مواد اولیه‌ و ... چهار کارخانه‌ جهت‌  انجام‌ ممیزی‌ انرژی‌ کوتاه‌ مدت‌ انتخاب‌ شدند.

به‌ علت‌ تعداد زیاد کارخانجات‌ تولید پروفیل‌ و اهمیت‌ این‌ شاخه‌، سه‌ کارخانة‌ تولید پروفیل‌ و یک‌ کارخانة‌ تولید سیم‌ و کابل‌ جهت‌ ممیزی‌ انرژی‌ سریع‌ انتخاب‌ شدند. در این‌ مرحله‌ ضمن‌ بررسی‌ خطوط تولید، دستگاههای‌ اندازه‌گیری‌ برق‌ و احتراق‌ در نقاط مورد نیاز نصب‌ شده‌ و با استفاده‌ از نتایج‌ بدست‌ آمده‌ از اندازه‌گیریهای‌ هر قسمت‌ از کارخانه‌ و تجزیه‌ و تحلیل‌ آنها، راهکارهای‌ بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ در دو قسمت‌، امکان‌ صرفه‌جویی‌ در مصرف‌ انرژی‌ الکتریکی‌ و سوخت‌ فسیلی‌ ارائه‌ شده‌ است‌ که‌ به‌ شرح‌ زیر می‌باشد.

 

الف‌ - امکان‌ صرفه‌جویی‌ در مصرف‌ انرژی‌ الکتریکی‌

1ـ الف‌ ـ بارگذاری‌ مناسب‌ ترانسفورماتورها

برای‌ اینکه‌ ترانسفورماتورهای‌ صنعتی‌ با حداکثر راندمان‌ کار کنند ، باید ضریب‌ بار آنها بین‌ 4/0 تا 7/0 باشد . در صورت‌ خارج‌ بودن‌ ضریب‌ بار از این‌ محدوده‌ ، راندمان‌ ترانس‌ نسبت‌ به‌ راندمان ماکزیمم‌ افت‌ پیدا کرده‌ و شاهد تلفات‌ بارداری‌ ترانس‌ در زمان‌ کار آن‌ می‌باشیم‌ . همچنین‌ ضریب‌ قدرت‌ ثانویة‌ ترانس‌ نیز باعث‌ تغییرات‌ راندمان‌ ترانس‌ می‌گردد. هر چه‌ این‌ ضریب‌ قدرت‌ به‌ یک‌ نزدیکتر باشد، راندمان ترانس‌ افزایش‌ می‌یابد. اندازه‌گیری‌ میزان‌ بار هر ترانس‌ و تجزیه‌ و تحلیل‌ آنها در کارخانجات‌ منتخب‌ نتایج‌ زیر را در برداشته‌ است.

در کارخانة‌ شماره‌ یک‌ با خارج‌ کردن‌ دو ترانس‌ از مدار و انتقال‌ بار آنها بر روی‌ یک‌ ترانس‌ دیگر ، در کارخانه‌ شمارة‌ دو با انتقال‌ بار دو ترانس‌ بر روی‌ یک‌ ترانس‌ و در کارخانة‌ شمارة‌ 4 با حذف‌ یک‌ ترانس‌ و انتقال‌ بار آن‌ بر روی‌ دو ترانس‌ باقی‎ماندة‌ کارخانه، جمعاً در این‌ سه‌ کارخانه‌ 261 مگاوات‌ ساعت‌ در سال‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ الکتریکی‌ ( به‌ ارزش‌ ریالی‌ 2/33 میلیون‌ ریال‌ ) خواهیم‌ داشت‌ .

 

 

 

 

2ـ الف ـ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ الکتریکی‌ از طریق‌ کنترل‌ دور فنها (نصب VSD)

حجم‌ هوایی‌ که‌ توسط فن‌ جاری‌ می‌شود با سرعت‌ گردش‌ فن‌ تغییر می‌کند. توان‌ الکتریکی‌ لازم‌ برای‌ فن‌ با توان‌ سوم‌ سرعت‌ فن‌ متناسب‌ است. از این‌ رو وقتی‌ جریان‌ هوای‌ مورد نیاز متغیر باشد،  از نظر مصرف‌ انرژی‌ در فنها مفیدتر است‌ که‌ با کنترل‌ سرعت‌ موتور فنها، جریان‌ هوا را تنظیم‌ کنیم‌ که‌ این‌ امر موجب‌ کاهش‌ توان‌ ورودی‌ فن‌ می‌شود .اغلب‌ می‌توان‌ با کاهش‌ 10 درصد حجم‌ هوا ، به‌ میزان‌ 30% مصرف‌ انرژی‌ را با نصب‌ VSD کاهش‌ داد.

با اجرا این‌ راهکار در کارخانجات‌ شماره‌ 1 ، 2 ، 3 و 4 میزان‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ الکتریکی‌ سالانه‌ به ترتیب‌ 60 ، 330 ، 127 ، 445 مگاوات‌ ساعت‌ برآورد شده‌ است‌ که‌ با توجه‌ به‌ نوع‌ VSD مناسب‌ و میزان‌ سرمایه‌گذاری‌ لازم‌ جهت‌ نصب‌ آن، بازگشت‌ سادة‌ سرمایه‌ در این‌ چهار کارخانه‌ به‌ ترتیب‌ حدود چهار سال، دو سال‌ و نیم ، سه‌ سال‌ و دو سال‌ و نیم‌ خواهد بود.

 

3ـ الف‌ ـ تبدیل‌ کوره‌های‌ پیشگرم‌ قالب‌ الکتریکی‌ به‌ حرارتی‌

در کارخانجات‌ مورد مطالعه‌ برای‌ هر پرس‌ اکستروژن‌، یک‌ و یا دو عدد کورة‌ پیشگرم‌ قالب‌ الکتریکی‌ موجود است‌ و معمولاً آنها 24 ساعته‌ در مدار می‌باشند و قالبها همواره‌ آمادة‌ استفاده‌ جهت‌ تولید هستند.

با توجه‌ به‌ راندمان‌ پائین‌ نیروگاههای‌ کشور که‌ حدود 30% می‌باشد و تلفات‌ زیاد در شبکة‌ توزیع‌، در صورت‌ تبدیل‌ کوره‌های‌ پیش‌ گرم‌ قالب‌ الکتریکی‌ به‌ حرارتی‌ با راندمان‌ حدود 60%، میزان‌ انرژی‌ حرارتی‌ مصرفی‌ با لحاظ کردن‌ راندمان‌ نیروگاه‌ و تلفات‌ شبکه‌ به‌ کمتر از نصف‌ کاهش‌ می‌یابد و صرفه‌جویی‌ انرژی‌ و ریالی‌ حاصل‌ می‌گردد.

-         کارخانة‌ شماره‌ 1 دارای‌  7 عدد ، کارخانة‌ شماره‌ 2 دارای‌  چهار عدد و کارخانة‌ شماره‌ 3 دارای‌ دو عدد کورة پیشگرم‌ قالب‌ می‌باشند که‌ 24 ساعته‌ در مدار هستند. در صورت‌ تبدیل‌ کوره‌های‌ پیشگرم‌ قالب‌ الکتریکی‌ به‌ حرارتی‌ میزان‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ سالیانه‌ در این‌ کارخانجات‌ به‌ ترتیب‌ 2210 ، 1800 و 970 مگاژول‌ برآورد شده‌ است‌ که‌ با توجه‌ به‌ میزان‌ سرمایه‌گذاری‌ بازگشت‌ ساده‌ سرمایه‌ کمتر از سه‌ سال‌ خواهد بود.

 

4ـ الف‌ـ تبدیل‌ کوره‌های‌ پیشگرم‌ بیلت‌ الکتریکی‌ به‌ حرارتی‌

در سه‌ کارخانة‌ منتخب‌ تولید پروفیل‌ این‌ پروژه‌، کارخانجات‌ شماره‌ یک‌ و سه‌ از کوره‌های‌ پیش‎گرم‌ بیلت‌ حرارتی‌ با سوخت‌ گاز طبیعی‌ استفاده‌ می‌نمودند و فقط کارخانة‌ شماره‌ 2، جهت‌ گرم‌ کردن‌ بیلتها از کوره‌های‌ القایی‌ که‌ مصرف‌ خیلی‌ بالایی‌ دارند، استفاده‌ می‌نماید. با بررسیهای‌ انجام‌ شده‌ بر روی‌ کوره‌های‌ پیش‌‎گرم‌ بیلت‌ حرارتی‌ و میزان‌ مصرف‌ سوخت‌ آنها در کارخانه‌های‌ شماره‌ یک‌ و سه، کوره‌های‌ پیش‌‎گرم‌ بیلت‌ کارخانة‌ شماره‌ 2 نیز، قابل‌ تبدیل‌ به‌ سوخت‌ گاز طبیعی‌ می‌باشد. با اجرای‌ این‌ راهکار در این‌ کارخانه‌ ، به‌ میزان‌ 15،500 مگاژول‌ به‌ ارزش‌ ریالی‌ 300 میلیون‌ ریال‌ صرفه‌جویی‌ خواهد شد و با توجه‌ به‌ هزینة‌ سرمایه‌گذاری‌ تعویض‌ کوره‌ها، زمان‌ بازگشت‌ ساده‌ سرمایه‌ کمتر از سه‌ سال‌ خواهد بود.

 

 

5ـ الف‌ ـ کاهش‌ نشتی‌ و کنترل‌ سرعت‌ در کمپرسورها

هوای‌ فشرده‌ به‌ عنوان‌ انتقال‌ دهندة‌ انرژی‌ در صنایع‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرد و یک‌ نوع‌ انرژی‌ خیلی‌گران‌ می‌باشد. ولی‌ در کارخانجات‌ به‌ عنوان‌ یک‌ منبع‌ انرژی‌ ارزان‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرد در حالی که‌ کمپرسورها تقریباً 10 درصد انرژی‌ الکتریکی‌ مصرفی‌ در صنایع‌ را به‌ خود اختصاص‌ می‌دهند. بیشترین‌ درصد اتلاف‌ هوای‌ فشرده‌ در اثر نشتی‌ خطوط انتقال‌ هوای‌ فشرده‌ می‌باشد. در اثر نشتی‌ هوای‌ فشرده، فشار سیستم‌ افت‌ پیدا می‌کند و کمپرسور سریع‎تر زیر بار می‌رود. برای‌ محاسبة‌ میزان‌ نشتی‌، در طول‌ مدتی‌ که‌ کارخانه‌ فعالیت‌ ندارد، مدت‌ زمانی‌ که‌ کمپرسور زیر بار می‌رود، میزان‌ نشتی‌ هوا را نشان‌ می‌دهد. در کارخانة‌ شماره‌ 1 و 2، انرژی‌ تلف‌ شدة‌ سالانه‌ ناشی‌ از نشتی‌ کمپرسورها به‌ ترتیب‌ 135 و 96 مگاوات‌ ساعت‌ می‌باشد. همچنین‌ به‌ علت‌ اینکه‌ کمپرسورها با توجه‌ به‌ نیاز سیستم‌ به‌ هوای‌ فشرده‌ با حداکثر بار کار نمی‌کنند، می‌توان‌ با استفاده‌ از محرکه‌های‌ دور متغیر(VSD) مصرف‌ انرژی‌ را در کمپرسورها کاهش‌ داد. در این‌ دو کارخانه‌ با نصب‌ VSD بر روی‌ کمپرسورها به‌ ترتیب‌ به‌ میزان‌ 434 و224 مگاوات‌ ساعت‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ الکتریکی‌ می‌گردد که‌ زمان‌ بازگشت‌ سرمایه‌ آن‌ در کارخانه‌ شماره‌ 1 و 2 به‌ ترتیب‌ در حدود یکسال‌ و کمتر از دو سال‌ خواهد بود .

 

6ـ الف‌ـ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ با استفاده‌ از نور طبیعی‌ روز جهت‌ روشنایی‌ سالنهای‌ تولید

با خاموش‌ نمودن‌ لامپهای‌ روشن‌ سالنهای‌ تولید در طی‌ روز به‌ اندازة‌ کافی‌ از نور طبیعی‌ برخوردارند می‌توان‌ صرفه‌جویی‌ قابل‌ ملاحظه‌ای‌ نمود. در کارخانجات‌ منتخب‌ برای‌ انجام‌ ممیزی‌ انرژی‌ کوتاه‌‎مدت‌، اغلب‌ سالنهای‌ تولید دارای‌ نورگیرهای‌ مناسبی‌ در سقف‌ و بالای‌ دیوارهای‌ سوله‌ها می‌باشند. و در صورت‌ نبود نورگیر در سقف‌ سالنها، با بررسیهای‌ به عمل‌ آمده‌ ، به‌ راحتی‌ با تعویض‌ ایرانیتهای سیمانی‌ به‌ ایرانیتهای‌ شفاف‌، نورگیرهای‌ مناسبی‌ می‌توان‌ ایجاد نمود. ولی‌ متأسفانه‌ به‌ علت‌ عدم‌ رسیدگی‌ و نظافت‌ شیشه‌ها و ایرانیتهای‌ شفاف‌، نور طبیعی‌ روز به‌ خوبی‌ از آن‌ها عبور نکرده‌ و ناچاراً  لامپهای‌ سالنهای‌ تولید در روز همگی‌ روشن‌ بودند. با اجرای‌ برنامة‌ سرویس‌ و نگهداری‌ لامپها، نظافت دوره‌ای‌ شیشه‌ها و ایرانیتهای‌ شفاف‌ نورگیرها ( هر 6 ماه‌ یکبار ) در کارخانة‌ شماره‌ 1 و 4، بنابراین‌ از تعداد لامپهای‌ روشن‌ در روز کاسته‌ شده‌ و در نتیجه‌، سالانه‌ به‌ ترتیب‌ 127، 130 مگاوات‌ ساعت صرفه‌جویی‌ انرژی‌ حاصل‌ می‌شود که‌ با هزینة‌ سرمایه‌گذاری‌ نصب‌ نورگیرهای‌ مورد نیاز، زمان برگشت‌ سرمایه‌ در کارخانه‌ شماره‌ 1 و 4 به‌ ترتیب‌ کمتر از دو سال‌ و یکسال‌ و نیم‌ خواهد بود.

ب‌ ـ امکان‌ صرفه‌جویی‌ در مصرف‌ سوخت‌ فسیلی‌

در ذیل‌ راهکارهایی‌ جهت‌ کاهش‌ مصرف‌ سوخت‌ در انواع‌ کوره‌های‌ ذوب‌ و نگهدارنده‌، پیشگرم‌ بیلت‌، پیشگرم‌ قالب‌، کوره‌های‌ ایجینگ‌، دیزل‌ ژنراتورها، بویلرها، کوره‌های‌ پخت‌ رنگ‌، کوره‌های‌ هموژن‌ و همچنین‌ بازیافت‌ انرژی‌ از آنها مطرح‌ شده‌ است‌ که‌ به‌ توضیح‌ راجع‌ به‌ هر یک‌ از آنها می‌پردازیم‌

 

1ـ ب‌ ـ بررسی‌ کوره‌های‌ ذوب‌ و نگهدارنده

این‌ کوره‌ها عمده‌ مصرف‌‎کنندگان‌ سوخت‌ فسیلی‌ در یک‌ کارخانه‌ تولید پروفیل‌ آلومینیوم‌ می‌باشند و سه‌ کارخانه‌ از مجموع‌ چهار کارخانه‌ ممیزی‌ شده‌ دارای‌  کوره‌های‌ ذوب‌ و نگهدارنده‌ می‌باشند. به‌ علت‌ دما و دبی‌ بالای‌ گازهای‌ خروجی‌ از این‌ کوره‌ها می‌توان‌ گفت‌ که‌ بیشترین‌ میزان‌ بازیافت حرارت‌ نیز از این‌ کوره‌ها بوده‌ و قابل‌ اجرا نیز می‌باشد. اکنون‌ به‌ طرحهای‌ ارائه‌ شده‌ جهت‌ هر یک‌ از کوره‌های‌ ذوب‌ و نگهدارنده‌ کارخانجات‌ می‌پردازیم.

در هر سه‌ کارخانه‌ پیش‌ گرمایش‌ هوای‌ احتراقی‌ توسط حرارت‌ گازهای‌ خروجی‌ و تنظیم‌ سوخت‌ و هوا راهکارهایی‌ هستند که‌ می‌توان‌ به‌ راحتی‌ انجام‌ داده‌ و مقدار قابل‌ توجهی‌ در مصرف‌ سوخت‌ صرفه‌جویی نمود. تنظیم‌ سوخت‌ و هوا از جمله‌ راه‌کارهای‌ بدون‌ هزینه‌ و بسیار مؤثر در کاهش‌ مصرف‌ می‌باشد. رنگ‌شعله‌ و آنالیز گازهای‌ خروجی‌ نیز از جمله‌ روشهایی‌ است‌ که‌ می‌توان‌ با آنها عملکرد کوره‌ را بررسی نمود.

در کارخانة‌ شمارة‌ 4 (تولید سیم‌ و کابل‌): دو کوره‌ ذوب‌ و نگهدارنده‌ با ظرفیتی‌ به‌ ترتیب‌ 16 و 10 تن‌ وجود دارد. گازهای‌  خروجی‌ از این‌ دودکش‌ها با دمای‌ 750 تا 800 درجه‌ سانتیگراد از دودکش‌ خارج‌ می‌شود و مقدار این‌ گازها بسیار زیاد می‌باشد که‌ هم‌ باعث‌ آلودگی‌ محیط زیست‌ و هم‌ اتلاف‌ انرژی‌ و هزینه می‌گردد. از این‌ حرارت‌ می‌توان‌ به‌ سه‌ صورت‌ استفاده‌ نمود یکی‌ پیشگرم‌ هوای‌ احتراقی، پیشگرم شمشهای‌ خوراک‌ کورة‌ ذوب(Ingot)دمای‌ Cْ 650 و دیگر، گرمایش‌ آب‌ جهت‌ مصرف‌ در تأسیسات‌ حرارتی‌ و بهداشتی‌ نحوه‌ بازیافت‌ بدین‌گونه‌ است‌ که‌ با نصب Regenerator و Requporator می‌توان حرارت‌ خروجی‌ از دودکش‌ را بازیافت‌ نموده‌ و از آن‌ جهت‌ تهیه‌ آب‌ گرم‌ یا پیشگرم‌ هوای‌ احتراقی‌ استفاده نمود.

در کورة‌ کارخانة‌ شماره‌ 1 نیز مثل‌ کارخانه‌ شمارة‌ 4 حرارت‌ زیادی‌ از دودکش‌ کوره‌ها خارج‌ می‌شود که می‌توان‌ از آن‌ جهت‌ تهیه‌ آب‌ گرم‌ برای‌ مصرف‌ در دیگهای‌ آندایزینگ‌ و همچنین‌ تأسیسات‌ حرارتی‌ و بهداشتی‌ استفاده‌ نمود. مقدار این‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌ 7510 گیگاژول‌ در سال‌ و زمان‌ بازگشت‌ سرمایه کمتر از 2 سال‌ خواهد بود.

در کارخانة‌ شماره‌ 2 نیز یک‌ کوره‌ به‌ ظرفیت‌ 3 تن‌ جهت‌ ذوب‌ ضایعات‌ وجود دارد که‌ حرارت‌ خروجی‌ از دودکش‌ این‌ کوره‌ نیز مقدار قابل‌ توجهی‌ می‌باشد و جهت‌ تهیه‌ آب‌ گرم‌ بوسیله‌ مبدلهای‌ حرارتی‌ خاصی‌ بازیافت‌ نموده‌ و از هدر رفتن‌ آن‌ جلوگیری‌ کرد . مقدار صرفه‌جوبی‌ انرژی‌ 19،207 گیگاژول‌ در سال‌ و زمان‌ بازگشت‌ سرمایه‌ حدود یکسال‌ خواهد شد.

 

2ـ ب‌ ـ بررسی‌ کوره‌های‌ پیشگرم‌ بیلت‌

شرایط عملیاتی‌ در فرآیند اکستروژن‌ پروفیل‌ بدین‌ گونه‌ است‌ که‌ بیلتهای‌ مختلف‌ می‌بایست‌ قبل‌ از قرار گرفتن‌ در دستگاه‌ پرس‌ توسط کوره‌های‌ پیشگرم‌ تا دمای‌ Cْ 450 گرم‌ شود. این‌ کوره‌ها دو نوع می‌باشند، نوع‌ اول‌ سوخت‌ فسیلی‌ و نوع‌ دیگر آن‌ الکتریکی‌ می‌باشد. در کوره‌های‌ پیشگرم‌ بیلت‌ با سوخت فسیلی‌ در حدود18ـ10 مشعل‌ وجود دارد که‌ با سیستم‌ کنترل‌ اتوماتیک‌ روشن‌ وخاموش‌ می‌شوند و مصرف‌ این‌ کوره‌ها در حدود 50ـ20 متر مکعب‌ گاز در ساعت‌ می‌باشد. عیب‌ بزرگ‌ این‌ کوره‌ها طراحی‌های‌ نامناسب‌ و مکش‌ بیش‌ از حد فنهای‌ مکنده‌ اگزوز می‌باشند. این‌ مکش‌ باعث‌ سرد شدن‌ بیلت‌ و در نتیجه‌ مصرف‌ بیشتر سوخت‌ می‌گردد . بهینه‌ نمودن‌ این‌ طراحی‌ها می‌تواند به‌ مقدار قابل‌ توجهی‌ در کاهش‌ سوخت‌ تأثیر بگذارد. راهکارهای‌ زیر جهت‌ کاهش‌ مصرف‌ سوخت‌ فسیلی‌ در این‌ کوره‌ها ذکر شده‌ است‌ .

1- تنظیم‌ سوخت‌ و هوا

2- بهینه‌ نمودن‌ طراحی‌ کوره‌ ، کاهش‌ یا حذف‌ موتور مکنده‌ اگزوز خروجی‌ و استفاده‌ از مکش‌ طبیعی‌

 

3ـ ب‌ ـ بررسی‌ کوره‌ ایجینگ‌

در کوره‌های‌ ایجینگ‌ یا پیر سختی‌ ، شمشهای‌ تولیدی‌ در یک‌ سیکل‌ عملیات‌ حرارتی‌ 6 ساعته‌ در دمای Cْ 200 قرار می‌گیرند. کوره‌های‌ بررسی‌ شده‌ در تمام‌ کارخانجات‌ دارای‌ ایرادهای‌ مشترکی‌ بوده‌اند که‌ در زیر به‌ آنها پرداخته‌ و راهکارهای‌ بهینه‌سازی‌ آنها نیز ذکر خواهد شد.

 

1ــ3ـ ب‌ـ مهمترین‌ عامل‌ در کاهش‌ سوخت‌ کوره‌های‌ ایجینگ‌ شارژ کامل‌ کوره‌ها می‌باشد.

 در  تمام‌ کارخانجات‌ مشاهده‌ شده‌ است‌ که‌ کوره‌ها با 30 تا 70 درصد ظرفیت‌ بارگیری‌ شده‌ و راه‌اندازی‌ می‌گردد. این‌ کار باعث‌ اتلاف‌ سوخت‌ می‌گردد و شارژ کامل‌ باعث‌ انتقال‌ حرارت‌ بهتر، افزایش‌ راندمان‌ کوره‌ها و نیز انجام‌ صحیح‌ سیکل‌ عملیات‌ حرارتی‌ می‌گردد.

2ـ3ـ ب‌ـ  کنترل‌ سیکل‌ عملیات‌ حرارتی‌ کوره‌

در بخش‌ عملیات‌ حرارتی‌ هدف‌ افزایش‌ سختی‌ پروفیلهای‌ تولیدی‌ می‌باشد. انواع‌ پروفیلهای‌ آلومینیوم شامل‌ پروفیلهای‌ صنعتی، نظامی، ساختمانی‌ و ... از نظر روش‌ تولید اکستروژن‌ شبیه‌ به‌ هم‌ هستند و اختلاف‌ آنها فقط در نحوه‌ عملیات‌ حرارتی‌ و کنترل‌ آن‌ می‌باشد. مشاهده‌ شده‌ است‌ که‌ در بیشتر این کارخانجات‌ به‌ این‌ امر اصلاً توجهی‌ نمی‌شود در حالی که‌ مهمترین‌ و مؤثرترین‌ بخش‌ در کیفیت‌ محصول‌ تولیدی‌ کنترل‌ سیکل‌ عملیات‌ حرارتی‌ می‌باشد. علاوه‌ بر کیفیت‌ محصول‌ تأثیر دیگر این‌ کنترل‌ بر مقدار انرژی‌ مصرفی‌ می‌باشد زیرا عدم‌ کنترل‌ سیکل‌ حرارتی‌ یعنی‌ عدم‌ کنترل‌ دما و مدت‌ زمان‌ نگهداری‌ مواد در کوره‌ و پیامد این‌ امر همان‌ مصرف‌ بیهوده‌ انرژی‌ می‌باشد.

3ـ3ـ ب‌ ـ  عایق‌ بندی‌ بدنه‌ کوره‌ و بستن‌ درزهای‌ کوره‌

به‌ علت‌ بسته‌ بودن‌ سیکل‌ هوا در کوره‌ ایجینگ‌ لازم‌ است‌ کلیه‌ منفذهای‌ عبور یا خروج‌ هوا به‌ داخل کوره‌ کاملاً بسته‌ شود. این‌ کار را می‌توان‌ با قرار دادن‌ مواد نسوز بین‌ درزها و یا بستن‌ کامل‌ دربها انجام داد. عایق‎بندی‌ و بازسازی‌ عایقهای‌ بدنه‌ کوره‌های‌ قدیمی‌ نیز باعث‌ افزایش‌ راندمان‌ کوره‌های‌ ایج می‌گردد.

4ـ3ـ ب ـ تنظیم‌ دقیق‌ سوخت‌ و هوا در مشعل‌ کوره‌

 

4 ـ ب ـ بررسی‌ بویلرها

اکثر بویلرهای‌ کارخانجات‌ با راندمان‌ حدود 80ـ70 درصد کار نموده‌  و بیشتر در بخش‌ اندایزینگ استفاده‌ می‌شوند. راندمان‌ بویلرها در حالت‌ ایده‌ آل‌ در حدود 90% می‌باشد و علت‌ کم‌ بودن‌ راندمان‌ این بویلرها می‌تواند یکی‌ از دلایل‌ زیر باشد که‌ با ارائه‌ راهکارهای‌ ارائه‌ شده‌ می‌توان‌ راندمان‌ آنها را بالا برد.

1ـ4ـ ب ـ تنظیم‌ سوخت‌ و هوا

2ـ4ـ ب ـ  عایق‌بندی‌ بدنه‌ بویلر جهت‌ کاهش‌ تلفات‌ حرارتی‌ از بدنه‌

3ـ4ـ ب ـ تمیز کردن‌ کویلهای‌ آبگرم‌ بویلر جهت‌ افزایش‌ ضریب‌ انتقال‌ حرارت‌

معمولاً بویلرهای‌ فشار متوسط هر 10000 تا 15000 ساعت‌ کار کرد بایستی‌ سرویس‌ شوند. تمیز کردن‌ یا تعویض‌ کویلهای‌ حرارتی‌ پوسیده‌ بویلر نیز از کارهایی‌ است‌ که‌ در هنگام‌ سرویس‌ بویلر بایستی‌ به‌ آن‌ توجه‌ نمود. زیرا عدم‌ توجه‌ به‌ این‌ امر هم‌ بازده‌ بویلر را کاهش‌ می‎دهد و هم‌ گاهی‌ اوقات‌ باعث‌ بروز انفجار در بویلر می‌گردد.

 

5ـ ب ـ بررسی‌ کوره‌های‌ پخت‌ رنگ‌

در کوره‌های‌ پخت‌ رنگ‌ نیز مانند کوره‌های‌ ایجینگ‌ می‌توان‌ راهکارهای‌ زیر را جهت‌ بهینه‌سازی‌ ارائه‌ نمود.

1ـ5ـ ب‌ ـ تنظیم‌ سوخت‌ و هوا

2ـ5ـ ب ـ کنترل‌ دمای‌ کوره‌

3ـ5ـ ب ـ عایق‌ بندی‌ بدنه‌ کوره

 

 

 

 

6ـ ب‌  ـ تعویض‌ چیلر جذبی‌ با چیلرهای‌ تراکمی‌

در کارخانه‌های‌ شمارة‌ 1 و3 تولید پروفیل، برای‌ خنک‌ کردن‌ آب‌ حوضچه‌های‌ آندایزینگ‌،  سیستم چیلر تراکمی‌ با ظرفیتی‌ در حدود 300ـ200  تن‌ تبرید وجود دارد.

چیلرهای‌ تراکمی‌ موجود مقدار قابل‌ توجهی‌ انرژی‌ الکتریکی‌ را مصرف‌ می‌کنند. با تعویض‌ این‌ چیلرها با چیلر جذبی‌ می‌توان‌ مقدار قابل‌ توجهی‌ از انرژی‌ الکتریکی‌ صرفه‌جویی‌ نمود. چیلرهای‌ جذبی‌ از نظر قیمت در مقایسه‌ با نوع‌ تراکمی‌ دارای‌ قیمت‌ پائین‌تری‌ می‌باشند و در عملکرد نیز دارای‌ ضریب‌ عملکرد بالاتری هستند . این‌ نوع‌ چیلرها نیاز به‌ بخار اشباع‌ داشته‌ که‌ با بررسی‌های‌ انجام‌ شده‌ ملاحظه‌ شد که‌ ظرفیت تولیدبخار هر دو کارخانه‌ جوابگوی‌ بخار مورد نیاز این‌ چیلرها می‌باشد.

در کارخانه‌های‌ شمارة‌ 1 و3 میزان‌ انرژی‌ صرفه‌جویی‌ سالانه‌ جمعاً 1،706 مگاوات‌ ساعت‌ و زمان‌ بازگشت‌ سرمایه‌ با توجه‌ به‌ میزان‌ سرمایه‌گذاری‌، کمتر از سه‌ سال‌ خواهد بود.

 

7ـ ب ـ بررسی‌ دیزل‌ ژنراتورها

در کارخانه‌ شمارة‌ 1 معمولاً تعداد دو دیزل‌ ژنراتور با توان‌ نامی‌ MW 1، با 75% ظرفیت‌ در مدار قرار می‌گیرند. با بررسی‌ مصرف‌ سوخت‌ این‌ دو دیزل‌ و آنالیز گازهای‌ خروجی‌ از آنها و تجزیه‌ و تحلیل‌ نهایی مشخص‌ گردید که‌ می‌توان‌ به‌ طرق‌ مختلف‌ در جهت‌ کاهش‌ مصرف‌ آنها اقدام‌ نمود. روشهای‌ زیر در مورد دیزل‌ ژنراتورها قابل‌ اجرا می‌باشد.

 

1ـ7ـ ب ـ پیش‌ گرمایش‌ هوای‌ احتراقی‌ تا Cْ70

می‌توان‌ با گرم‌ کردن‌ هوای‌ احتراقی‌ توسط گازهای‌ خروجی‌ از اگزوز دیزل‌ ژنراتورها، راندمان‌ دیزل را بالا برد. لازم‌ به‌ ذکر است‌ که‌ دمای‌ گازهای‌ خروجی‌ از اگزوز در حدود Cْ350 بوده‌ که‌ می‌توان‌ آن‌ را جهت‌ مصارف‌ مختلف‌ از جمله‌ پیش‌ گرمایش‌ هوای‌ احتراق‌ استفاده‌ نمود.

2ـ7ـ ب ـ تهیه‌ آبگرم‌ مصرفی‌ توسط بازیافت‌ حرارت‌ از گازهای‌ خروجی‌ دیزلها

در کارخانه‌ شمارة‌ 1 می‌توان‌ از حرارت‌ خروجی‌ دودکش‌ جهت‌ گرمایش‌ آب‌ و مصرف‌ در قسمتهای بهداشتی‌ و تأسیسات‌ استفاده‌ نمود. مقدار صرفه‌جویی‌ در سوخت‌ در این‌ کارخانه‌ 23،637 گیگاژول‌ در سال‌ و زمان‌ بازگشت‌ سرمایه‌ حدود پنج‌ سال‌ خواهد بود.

 

نتیجه‎گیری

 با بررسی‌ و تجزیه‌ و تحلیل‌ نتایج‌ اندازه‌گیریها در طی‌ ممیزی‌ انرژی‌ کوتاه‌ مدت‌ در چهار کارخانة منتخب، به‌ منظور بهینه‌سازی‌ مصرف‌ انرژی‌ و کاهش‌ هزینه‌ها، راهکارهایی‌ پیشنهاد و توصیه‌ شده‌ که‌ در صورت‌ اجرای‌ آنها، میزان‌ صرفه‌جویی‌ انرژی‌، مبلغ‌ صرفه‌جویی‌ ریالی‌ سالیانه‌ و هزینه‌ سرمایه‌گذاری برآورد شده‌ است‌ و در جدول‌ (1) ارائه‌ می‌شود.

جدول 1ـ خلاصة پیشنهادات بهینه‎سازی مصرف انرژی در چهارکارخانة منتخب

 

 

مراجع

1- گزارشهای پروژة تحقیقاتی بهبود کارآیی مصرف انرژی در صنعت آلومینیوم تهیه شده در سازمان بهره‎وری انرژی