لاصه:

صنعت كاشي و سراميك يكي از صنايعي است كه ميزان مصرف انرژي بالايي دارد كه بيشترين ميزان مصرف آن در بخش انرژي گرمايي است كه از سوخت گاز طبيعي تامين مي‌گردد. افزايش قيمت اين ماده و هم‌چنين موقعيت اقتصادي فعلي شركت‌ها را به سمتي هدايت مي‌كند كه به بهاي حامل‌هاي انرژي مورد مصرف در كارخانه توليدي خود اهميت بيشتري داده و با توجه به حياتي بودن كم نمودن هزينه‌هاي توليد، آن را در دستور كار قرار دهند.

در سيستم پخت كارخانه‌هاي توليد كاشي، بيش از 50 درصد انرژي در سيستم پخت رولري از كوره‌ها با گازهاي احتراق و همينطور در سيستم‌هاي خنك كننده كاشي در كوره خارج مي‌شود. بدين منظور جهت استفاده مجدد از اين گازهاي گرم ايجاد شده حين پخت و انرژي ذخيره شده در آن دو دستگاه مبدل حرارتي مي‌توان در دودكش كوره نصب مي‌شود و در اينجا گازهاي خروجي كوره، گرماي خود را به روغن‌هاي حرارتي تعبيه شده در مبدل‌هاي حرارتي داده و سپس گاز از ميان دو مبدل حرارتي ديگر نيز عبور نموده تا در مجاري خشك‌كن‌هاي عمودي مورد استفاده قرار گيرد.

اين مقاله به بررسي سيستم بازيافت انرژي در كارخانه توليد كاشي مي‌پردازد كه در آن بهينه‌سازي مصرف انرژي حدود 60 تا 90 درصد بسته به شرايط و مواد مصرفي در آن كارخانه است.

 

مقدمه:

فرآيند توليد در صنعت كاشي و سراميك مصرف انرژي بالايي به خصوص در بخش انرژي گرمايي دارد. تمامي مراحل فرآيند توليد كارخانه انرژي الكتريكي نيز مصرف مي‌نمايد. بيشترين ميزان مصرف انرژي گرمايي در سه مرحله انجام مي‌‌شود:

·         اسپري‌دراير براي تهيه گرانول از دوغاب سراميكي

·         خشك كردن بدنه‌هاي كاشي بعد از پرس

·         فرآيند پخت كاشي در كوره

سوخت مصرفي جهت تهيه انرژي گرمايي امروزه معمولاً گاز طبيعي است. در شكل 1 نماي شماتيكي از فرآيند توليد كاشي نشان داده شده است.

در فرآيند پخت كاشي در كوره‌هاي رولري، ميانگين ميزان مصرف انرژي به صورت تقريبي به ميزان 705 kWh/t محصول خروجي پخته شده است كه حدود 5 تا 20 درصد از خروجي دودكش، ديواره‌هاي كوره، ترك‌ها و همين‌طور كاشي‌هايي كه از كوره خارج مي‌شوند از سيستم هدر داده مي‌شود. دياگرام Sankey كوره‌هاي رولري در شكل 2 نشان داده شده است كه در آن سهم هركدام از عوامل موثر بر بالانس انرژي كوره در آن آورده شده است.

از نتايج مشخص مي‌گردد كه حدود 50 درصد ميزان انرژي ورودي به كوره در فرآيند پخت در طول زمان احتراق از طريق جريان گاز و دودكش‌هاي  خنك‌كننده از سيستم خارج مي‌شود. در اين مقاله با استفاده از مبدل‌هاي حرارتي از گرماي هواي گازهاي خروجي استفاده مي‌نماييم.

استفاده از گازهاي خروجي دودكش سيستم كولينگ به دليل اينكه عاري از آلودگي مي‌باشد وگرماي آن از طريق تماس هوا با سطح كاشي‌هاي پخته شده ايجاد مي‌شود، امري رايج است. با توجه به اينكه در فرآيند پخت كاشي، عمليات شيميايي بين اجزاي بدنه كاشي، انگوب و لعاب اتفاق مي‌افتد، گازهاي خروجي دودكش احتراق كوره ذرات آلوده‌كننده‌اي ناشي از احتراق گاز طبيعي و واكنش‌هاي بين مواد در طول فرآيند پخت را به همراه دارد. بنابراين براي استفاده از اين گازها بايد بر روي آن عمليات‌هايي انجام شود تا ذرات آلودگي از آن حذف گردد. براي انجام اين كار و استفاده از گازهاي احتراق روش‌هاي زير وجود دارد:

 

1- نصب سيستم‌هاي تميزكننده گاز

امكان تميز كردن گازهاي خروجي سيستم احتراق و استفاده مجدد از آن با استفاده از سيستم و هم‌چنين تركيبي از اين سيستم و گازهاي منطقه كولينگ در خشك‌كن وجود دارد. مشكل و محدوديتي كه در اين سيستم وجود دارد، عدم تحمل دماي بالاي گاز در سيستم تميزكننده است به صورتي كه بسته به جنس كيسه‌هاي تميزكننده هوا، اين ميزان مي‌تواند بين 180 تا 200 درجه سانتيگراد باشد.

 

2- نصب مبدل حرارتي

با نصب مبدل‌هاي حرارتي و استفاده از مايع‌هاي واسطه مي‌توان گرماي خروجي گاز كوره را به دراير انتقال داد. علاوه بر اين، وقتي‌كه دماي گاز احتراق كاهش يافت، بعد از مبدل حرارتي مي‌توان سيستم Gas Treatment نصب نمود.

در اين مقاله با نصب سيستم‌هاي بازيافت انرژي، گرماي خارج شده در حين فرآيند پخت را كه در سيستم‌هاي معمولي به هدر مي‌رود را در خشك‌كن مورد استفاده مجدد قرار مي‌دهيم.

 

روش اجراي فرآيند:

براي اين كار ابتدا بايد بين سيستم جريان گاز خروجي ناشي از احتراق و گاز ناشي از سيستم كولينگ به سيستم خشك‌كن ارتباط برقرار شود و از مبدل حرارتي در هر دودكش استفاده شود و با استفاده از روغن، گرماي حاصل از كوره به خشك‌كن منتقل شود. روغن گرم شده در دو مبدل حرارتي بايد با استفاده از سيستمي به يك جريان تبديل شده و به خشك‌كن منتقل شود.

روغن حرارتي مورد استفاده بايد در سيستم همواره بچرخد و لذا براي جلوگيري از افت دمايي در سيستم بايد لوله انتقال، عايق‌بندي شده تا ميزان اتلاف انرژي در حداقل ممكنه باشد. گرماي موجود در خشك‌كن به سيستم چرخش مجدد هوا از طريق دو مبدل حرارتي ديگر كه هركدام براي يك مشعل تعبيه شده‌اند، منتقل مي‌شود. روغن پس از اينكه گرماي خود را به خشك‌كن منتقل كرد مجدداً بايد سيكل چرخشي خود را شروع نموده و به مبدل حرارتي برگردد تا فرآيند دوباره تكرار شود. براي اينكه فرآيند در بهترين شرايط كاري عمل نمايد، سيكل چرخش به سيستم سوپاپ و بايپس مجهز است تا دماي روغن در حالت بهينه خود باقي بماند. بسته به نياز سيستم ممكن است گازهاي گرم خشك‌كن جهت تغذيه هواي يك يا هردو مشعل‌هاي خشك‌كن مورد استفاده قرار گيرد. در شكل 3 مراحل نصب مبدل حرارتي آورده شده است.

 جهت مشاهده مقاله كامل مشترك نسخه چاپي نشريه سراميك و ساختمان شويد. شماره تماس نشريه 44487812 الي 14