การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่จากก๊าซไอเสียในโรงงานอัดรีดโปรไฟล์อลูมิเนียม

สายการผลิตการอัดขึ้นรูปโปรไฟล์อะลูมิเนียมใช้พลังงานสูง-โดยเฉพาะในเตาเผาเหล็กแท่งและเตาอบที่เสื่อมสภาพ ก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูง-ปริมาณมากถูกปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้สูญเสียพลังงานความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ระบบการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่จากก๊าซไอเสียจะจับความร้อนเหลือทิ้งนี้และนำกลับมาใช้ใหม่ภายในกระบวนการผลิต ซึ่งช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างมาก ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของโรงงาน

สำหรับผู้ผลิตการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียมที่ต้องเผชิญกับต้นทุนด้านพลังงานที่สูงขึ้นและกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากขึ้น การนำก๊าซไอเสียกลับมาใช้ใหม่กลายเป็นการลงทุนเชิงกลยุทธ์มากกว่าการอัพเกรดทางเลือก

 

แหล่งที่มาหลักของก๊าซไอเสียในสายการอัดรีด

ในโรงงานอัดรีดโปรไฟล์อะลูมิเนียมทั่วไป ก๊าซไอเสียส่วนใหญ่มาจาก:

• เตาทำความร้อน Billet (ก๊าซธรรมชาติหรือก๊าซหุงต้ม)
• เตาอบแบบ Aging และเตาบำบัดความร้อน
• เตาอุ่นและทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน

อุณหภูมิของก๊าซไอเสียโดยทั่วไปอยู่ในช่วงตั้งแต่ 300 องศาถึง 700 องศา ซึ่งแสดงถึงโอกาสที่ดีในการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่

โซลูชันการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่สำหรับการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียม

1. การอุ่นอากาศแบบเผาไหม้ (Recuperators)

อากาศ-}ไป-อากาศหรือก๊าซ-ถึง-เครื่องช่วยฟื้นคืนอากาศถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไอเสียไปยังอากาศเผาไหม้บริสุทธิ์ก่อนที่มันจะเข้าสู่เตา

ประโยชน์:

ลดการใช้เชื้อเพลิงลง 10–25%

อุณหภูมิเปลวไฟที่สูงขึ้นและมีเสถียรภาพมากขึ้น

ปรับปรุงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเตาหลอม

นี่เป็นหนึ่งในวิธีการกู้คืนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเชื่อถือได้มากที่สุดในโรงงานอัดขึ้นรูป

2. ดำเนินการทำความร้อนด้วยอากาศหรืออวกาศ

ความร้อนที่นำกลับมาใช้อุ่นได้:

อากาศหมุนเวียนในเตาอบที่มีอายุมากขึ้น

การระบายอากาศในห้องปฏิบัติการหรือการแต่งหน้า-

โซนการทำให้แห้งหรืออุ่นล่วงหน้าในกระบวนการเสริม

แนวทางนี้ช่วยเพิ่มการใช้ความร้อนให้เกิดประโยชน์สูงสุด โดยเฉพาะในสภาพอากาศที่เย็นกว่า

3. การสร้างน้ำร้อนหรือน้ำมันความร้อน

ด้วยการติดตั้งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจากก๊าซไอเสีย ความร้อนเหลือทิ้งสามารถเปลี่ยนเป็น:

น้ำร้อนสำหรับสาธารณูปโภคโรงงาน

น้ำมันความร้อนสำหรับให้ความร้อนทางอ้อมแก่เตาหลอมหรือกระบวนการอื่น ๆ

วิธีนี้เหมาะสมเมื่อการอุ่นอากาศเพียงอย่างเดียวไม่สามารถดูดซับความร้อนทิ้งที่มีอยู่ได้ทั้งหมด

4. การอุ่นเหล็กแท่งหรือวัสดุ

ความร้อนที่นำกลับมาใช้ยังสามารถใช้เพื่ออุ่น:

แท่งอลูมิเนียมก่อนเข้าเตาเผา

การใช้เครื่องมือหรือแม่พิมพ์เพื่อลดการใช้พลังงานในการเริ่มต้น

ซึ่งจะช่วยลดภาระของเตาเผาและลดรอบการทำความร้อนให้สั้นลง

 

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบที่สำคัญ

ระบบการนำก๊าซไอเสียกลับมาใช้ใหม่สำหรับการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียมต้องได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้ตรงกับคุณลักษณะของกระบวนการ:

• อุณหภูมิและอัตราการไหลของก๊าซไอเสีย
• ฝุ่นและสารปนเปื้อนจากอลูมิเนียมออกซิเดชัน
• ข้อจำกัดของแรงดันตกคร่อม
• การขยายตัวทางความร้อนและการหมุนเวียน
• การเลือกใช้วัสดุ: เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม หรือโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-

การควบคุมการเปรอะเปื้อนอย่างเหมาะสมและการเข้าถึงการบำรุงรักษาถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพการทำงานในระยะยาว-

 

กรณีศึกษา: การนำก๊าซไอเสียกลับมาใช้ใหม่ในโรงงานอัดรีดโปรไฟล์อะลูมิเนียม

• ความเป็นมาของโครงการ

โรงงานอัดรีดอะลูมิเนียมแห่งหนึ่งใช้เตาเผาความร้อนแบบแท่งเหล็กสองเตา โดยมีอุณหภูมิก๊าซไอเสียประมาณ 520 องศา ต้นทุนเชื้อเพลิงถือเป็นส่วนสำคัญของค่าใช้จ่ายการผลิต และฝ่ายบริหารพยายามปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยไม่กระทบต่อการผลิต

• ความท้าทาย

ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงสูงต่อตันของโปรไฟล์การอัดขึ้นรูป

ความร้อนจากก๊าซไอเสียที่ไม่ได้ใช้ปริมาณมาก

พื้นที่จำกัดสำหรับอุปกรณ์เพิ่มเติม

• ดำเนินการแก้ไขปัญหาแล้ว

มีการติดตั้งเครื่องช่วยฟื้นคืนอากาศ-ถึง-แบบกำหนดเองบนไอเสียของเตาเผาแต่ละตัวเพื่ออุ่นอากาศที่เผาไหม้

พารามิเตอร์ที่สำคัญ

อุณหภูมิทางเข้าของก๊าซไอเสีย: ~ 520 องศา

อุณหภูมิทางออกของอากาศเผาไหม้: ~ 350 องศา

ประเภทตัวแลกเปลี่ยนความร้อน: ตัวพักฟื้นแบบท่ออุณหภูมิสูง-

การบูรณาการ: ดัดแปลงโดยตรงกับหัวเผาที่มีอยู่

• ผลลัพธ์ที่ได้

ประหยัดก๊าซธรรมชาติ: ~18%

การลดการปล่อยก๊าซCO₂: มากกว่า 1,200 ตัน/ปี

ปรับปรุงความเสถียรในการทำความร้อนของเตาเผา

ระยะเวลาคืนทุน: ประมาณ 10 เดือน

ระบบทำงานอย่างต่อเนื่องโดยมีการบำรุงรักษาน้อยที่สุด ซึ่งยืนยันความเหมาะสมของการนำก๊าซไอเสียกลับมาใช้ใหม่สำหรับสายการผลิตอัดขึ้นรูป

 

บทสรุป

การนำความร้อนกลับคืนจากก๊าซหุงต้มสำหรับสายการผลิตการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียมโปรไฟล์เป็นวิธีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและมีประสิทธิภาพในการลดการใช้พลังงาน ต้นทุนการดำเนินงาน และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ด้วยการนำความร้อนทิ้งกลับมาจากเตาเผาเหล็กแท่งและเตาอบที่เสื่อมสภาพ โรงงานอัดรีดสามารถเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็รักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์และความยืดหยุ่นในการผลิต