Kapu az Energia birodalmába - online információs portál és tudástár
  
                     
Villamos kemencék Nyomtatás E-mail

Az utóbbi két évtizedben, főleg a fémipar területén, a hagyományos tüzelőanyaggal működő kemencéket felváltották a villamos kemencék.

Az ilyen rendszerek általában tisztábbak, könnyebben szabályozhatók, könnyebben karbantarthatók és számos alkalmazás esetében hatékonyabbak, mint a másfajta kemencék.

Sok esetben nem használják megfelelően a villamos kemencéket, amelyek pedig az energiamegtakarítás lehetőségét rejtik magukban. Ez a fejezet bemutatja azokat a főbb megtakarítási lépéseket, amelyeket ezeknél a rendszereknél alkalmazni lehet.

Ellenállásfűtésű kemencék

Hasonló elven működnek, mint a háztartási tűzhelyek sütői. A kemencében termelt hő a Joule-törvényre épül: a kamrát elektromos ellenállások fűtik.

 

Az ellenállásfűtésű kemencéket leginkább színesfém (ón, cink vagy ólom) öntödékben használják. A polimerekkel, textillel és fával foglalkozó üzemek legtöbbször hőkezelésre használják ezeket a kemencéket. Az élelmiszeriparban 1500°C-on, illetve kisebb méretű felhasználás esetén, alacsonyabb hőmérsékleten (100-300°C) működnek a kemencék.

Indukciós kemencék
Az elektromágneses indukció hatására elektromotoros erő indukálódik. Az indukált áram egy indukciós tekercsen halad át, amely a Joule-hőjével felmelegíti az anyagot. A kemencék kisfrekvenciás (50 és 60 Hz) és nagyfrekvenciás (500Hz felett) csoportba oszthatók.

Az indukciós kemencéket az energia összpontosításuk miatt nagyhőmérsékletű olvasztáshoz használják, de hőntartásra, túlhevítésre, vulkanizálásra, szárításra, kemény- és lágyforrasztásra is lehet használni őket.

A többi kemencéhez képest az indukciós kemencék esetében általában:

  • nagyobb a hőhatásfok, mivel a töltetet az elektromágneses indukció közvetlenül melegíti
  • kisebb kibocsátás per tonna olvasztott anyag
  • az oxidáció miatt kicsi anyagveszteség
  • egyszerű hőmérsékletszabályozás
  • kis helyigény.

Emiatt az indukciós kazánok sok öntödében felváltották a hagyományos kupolókemencéket.


Ívkisüléses kemencék
Az ívkisüléses kemencék nagy, hegesztett hengeres edények, amelyek teteje levehető, hogy a szénelektródákat be lehessen helyezni. Az elektródákat háromfázisú váltakozó áram gerjeszti, ami miatt a töltetfémet megolvasztó ívek keletkeznek. További hő fejlődik, mivel a fém elektromos ellenállása megnő az ívpályák közötti árammal szemben.

Az ívkisüléses kemencéket a fémiparban leggyakrabban olvasztásra használják.

Más olvasztókemencékhez képest a kemence olvasztási hőhatásfoka az általános hőmérsékletektől az olvadási hőmérsékletekig nagy. Az olvadás utáni túlhevítési hőhatásfok alacsonyabb, mint a legtöbb kisfrekvenciás indukciós kemencék hatásfoka.


Mennyibe kerül?

Az energiamegtakarítás mértéke nagymértékben függ a megtenni kívánt lépésektől:

  • A költségeket pénz befektetése nélkül is csökkenteni lehet a kemence ajtajának zárásával, az üresjárati idők csökkentésével, a névleges teljesítménynek megfelelő üzemeltetéssel, a rakodási idő csökkentésével stb.
  • Más megoldások kisebb kezdeti beruházást igényelnek, hiszen olyan anyagokat kell beszerezni, mint például a szigetelő, ipari automatika, előfűtő, transzformátor, nagy ellenállású elektróda, tartós ellenállás stb. A megtérülési idő általában a legtöbb alkalmazásnál igen rövid.

Miért érdemes alkalmazni?

Az alábbi megoldások alkalmazásával a következő eredményeket lehet elérni:

  • a hőveszteségek csökkentésével a villamosenergia-felhasználás csökkentése,
  • a működési és karbantartási költségek csökkentése,
  • a működési idők csökkentése és ezáltal a termelési hozam növelése.

Általános megtakarítási lehetőségek

  • Használjon szigetelőanyagokat a veszteségek csökkentésére.
  • Használjon ipari automatikát a kemence felhasználásának, a töltési idők és a többlet levegő szabályozásához. A kézzel szabályozott kemencék 25%-kal több energiát fogyasztanak, mint az automatikával rendelkezők. Továbbá az ellenállás élettartama kétszer hosszabb is lehet.
  • A kemence vázának tömörnek és szigeteltnek kell lennie, hogy a sugárzási veszteség minél kisebb legyen. A kemencéknél a veszteségek 80%-át az ajtó nyitása okozza.
  • A veszteségeket csökkenteni lehet állítható betáplálási nyílással, amelynél csak annyi hely van, hogy az anyagot be lehessen tölteni.
  • Ha lehetséges, mindig teljes terheléssel működjön a kemence. Egy bizonyos pontig az energia-felhasználás mértéke csökken a kemence kapacitásának növekedésével. Ezután a felhasználás mértéke változatlan marad.
  • A nyersanyagot gyorsan kell betölteni, hogy a kemence sugárázási hőcseréje kicsi maradjon.
  • Próbálja az üzemidőt maximálisan kihasználni, hogy elkerülhető legyen a kemence előfűtése minden alkalommal mielőtt újra használná azt.
  • Amennyire lehet, csökkentse az üzemszünet idejét. Ossza be az időt célravezetően, hogy ezáltal csökkentse a kiértékelés és kemence javítási idejének hosszát.
  • Mielőtt betöltené az anyagot, távolítsa el róla a homokot, a rozsdát és a többi szennyeződést, hogy ne képződhessen salakanyag.
  • Az égéstermék érezhető hőjével vagy más tüzelőanyagok segítségével melegítse elő a betölteni kívánt anyagot.
  • Használja fel a melléktermékeket (indukciós kemencék hűtővize, vízgőz stb.). A más folyamatokból származó hőt használja fel a kemence előfűtésére, a termék szárítására stb.

További megtakarítási lehetőségek ellenállásfűtésű kemencék esetében

  • Ha változó körülmények között üzemeltetik a kamrát, sok hő veszik el annak fűtésével. Kerámiaüveg használatával a kemence előfűtése csak huszadannyi energiát igényel, mint a kisebb hőtehetetlenségű beton használatával.
  • Alkalmazzon hosszú élettartamú ellenállásokat, mint a vanádium vagy a molibdén.
  • Nagy hőmérsékletek esetén alkalmazzon kerámiaszálas ellenállásokat.
  • Ahhoz, hogy az ellenállásfűtésű kemence igényeinek megfelelő hő mennyiségét szabályozni tudja, használjon tirisztorokat a szilárdtest védőrelék helyett.

További megtakarítási lehetőségek indukciós kemencék esetében

  • A kemence kapacitásának teljes kihasználása és az energiafelhasználás csökkentése akkor lehetséges, ha a kemence névleges teljesítményen üzemel.
  • Az olvasztani kívánt anyag átmérője vagy vastagsága növelhető, ha a kemence üzemi frekvenciája is megnő.
  • Alacsony frekvenciájú kemencék esetében a maradék fémek olvasztásához elkerülhetetlen a teljesítménytényező növelése.
  • Amikor az első töltet olvadni kezd, érdemes a kemencébe további hideg nyersanyagot adagolni.
  • A kemence hőálló anyagainak vastagságát tartsa állandó értéken. Amikor a kemence belső átmérője a kemence falának eróziója vagy a falra tapadt salakanyag miatt megváltozik, érdemes a kemence teljesítményét csökkenteni.
  • A hőveszteség elkerüléséhez a csapolási hőmérséklet legyen a lehető legalacsonyabb.
  • Az indukciós kemencék teljesítményének javításához figyelembe kell venni az ajánlott töltet-magasságot.
  • Az induktor megfelelő hűtése megnöveli a bevonat élettartamát.

További megtakarítási lehetőségek ívkisüléses kemencék esetében

  • Az olvadási idő csökkentéséhez, a termelékenység és az energia-felhasználás mértékének javításához az olvasztás során oxigént lehet a kemencébe fújni. A tüzelőanyagok, mint a tüzelőolaj vagy a kerozin, közvetlenül a kemencében égethetők.
  • Próbálja a lehető legkisebbre csökkenteni a csapolási hőmérsékletet.
  • Az automata elektródszabályozók minimálisra csökkentik az íváram ingadozását, ezért a teljesítmény állandó értéken tartható.
  • Sokszor a kemencefal magas hőmérsékletű pontjaiban vízzel hűtött dobozokat helyeznek el, amelyekkel csökkenthető a szervizelési idő és a teljesítményfelvétel mértéke.
  • A gyors olvasztáshoz használjon ultra nagy teljesítményű üzemmódot. A kis feszültség és nagy áram gyors olvadást okoz a hőálló anyagok minimális eróziója mellett. A hatásfok a normál üzemmódhoz képest akár kétszer akkora is lehet.
  • A transzformátor teljesítményének növelése egy új egység segítségével, vagy a transzformátor szekunder feszültségének megváltoztatása a kemence teljesítménytényezőjének növekedéséhez vezet, aminek révén nő a kemence teljesítménye. Így csökkenthető a csapolási idő és az elektródfogyasztás.
  • Az öntőkanalak olvasztó ívkisüléses kemencében való előmelegítése meghosszabbítja a hőálló anyag élettartamát, mivel így elkerülhető a hirtelen páratartalom- és hőmérsékletváltozás. Továbbá a túlhevítési hőmérséklet csökkentésével csökken a villamosenergia-felhasználás is. Végül, a töltési idők rövidítésével a termelési hányad is növelhető.

Forrás: the Energy Training for Europe project
Közzétéve szerzői engedéllyel


 
Hungarian (formal)English (United Kingdom)

Könyv ajánló


Miről olvasna szívesen?
 

Statisztika

Tagok : 17
Tartalom : 303
Tartalom találatai : 1271331