info@exodraft-systems.dk
Tel: +45 7010 2234
C. F. Tietgens Boulevard 41
DK-5220 Odense SØ

VARMEGENVINDING OG TRÆKSTYRING HOS STØBERIER

exodraft systems > INDUSTRIER MED SPILDVARME > VARMEGENVINDING OG TRÆKSTYRING HOS STØBERIER
støberi

VARMEGENVINDING OG TRÆKSTYRING HOS STØBERIER

Spildvarme eller overskudsvarme genereres af processer, der finder sted ved temperaturer højere end temperaturen i selve støberiet. Varmebehandling, støbningsafkøling og udstødningsprocesser vides at producere spildvarme. På grund af stigende energipriser og manglende forståelse omkring emnet bør dette problem udelukkende varetages af eksperter, såsom en konsulent fra exodraft systems.

I metalstøbningsprocessen hælder man for eksempel varmt, smeltet metal i forme, så man kan producere forbrugsgoder som ventiler, rør, metal og beslag til forskellige apparater, affjedringsdele til visse køretøjer og motorblokke.

Metalstøbningsprocesser afhænger af ekstremt høje temperaturer og esser, der som bekendt ikke er energieffektive, når man opvarmer og smelter metal. Da disse metal-esser er ineffektive, bliver resultatet, at der produceres spildvarme i betydelige mængder, som kunne have været brugt mere effektivt. Og nu er det sådan, at de mængder energi, der kræves i disse smeltningsprocesser, også er betydelige. Smeltningsprocesser tegner sig for over 55% af energiomkostninger i hele industrien.

I forbindelse med smeltning udledes størstedelen af den overskydende varme i atmosfæren. Men hvis denne overskydende energi genbruges, kan det reducere anlæggets energiomkostninger med over 20% og endda reducere udledninger. Flere af de anordninger, der bruges til genvinding af spildvarme, såsom udsmeltningsovne, regeneratorer, genvindingssystemer osv. overfører blot den overskydende varmeenergi fra spildevandsstrømme med høj temperatur til spildevandstrømme med lav temperatur (metalladning eller erstatningsluft). Visse tiltag inden for spildvarmekonvertering, såsom termionik, termoelektrik og absorptionskøling, anvender de højere røggastemperaturer til at drive energikonverteringsudstyr.

Energiomkostninger kan reduceres betydeligt, hvis man tager foranstaltninger til at genvinde varme på støbningsstadiet. Jern og aluminium er de mest almindelige støbningsanlæg. Der er dog også mange muligheder i andre støbningsanlæg.

Nogle skridt, der kan tages for at studere varmespild, omfatter:

  • En komparativ og omfattende undersøgelse af estimerede behov forbundet med spild og varme kan udføres kvantitativt.
  • Evaluering af, hvor let denne spildvarme kan genvindes og opbevares til senere brug.
  • Undersøgelse af kilderne til spildt varme og deres form og natur.
  • Identificering af nødvendige ændringer i varmeniveauer.
  • Sammensætning af en komplet liste over visse typer udstyr, der kan bruges til dette formål.
  • Undersøgelse af relevante omkostningsfaktorer.

Primære faktorer, der påvirker genvinding af spildvarme, omfatter:

  • Udstyr, der er årsag til varmespild.
  • Varmevekslere
  • Varmeforsyningsanlægget
  • Udstyr til modtagelse af den genvundne varme.

Andre kilder til varmegenvinding omfatter bagning, støbning og smelteovne mv. Kilder til overskydende spildvarme kan også omfatte esser, processer, afkølingsvand, støvsamlere osv.

Genvunden varme kan bruges på følgende måder:

Typiske muligheder for varmegenvinding

Overskydende spildvarme bruges almindeligvis til forvarmning af forbrændingsluft og til opladning inden for metalstøbning. Genvunden varme kan også bruges til opvarmning af lokaler, hvilket er specielt nyttigt i koldere områder, hvor varmeregninger kan udgøre over 50% af den samlede elektricitetsregning i vintermånederne.

Man kan også benytte sig af andre kreative løsninger. For eksempel installerede en metalstøbningsfabrik i et område et innovativt system, der brugte spildvarme til fordampning af spildevand. Førhen havde fabrikken brugt mere end 150.000 kroner om året til bortskaffelse af over 180 m3 liter spildevand, der bestod af 10% olie og 90% vand. Det gik op for dem, at udstødningen fra en bestemt  hærdeovn kunne bruges til at fordampe dette vand, hvilket førte til en betydelig reduktion i omkostningerne til bortskaffelse af affald.

Selv derefter kan der være varme nok tilbage til brug i visse andre processer, herunder:

  • Forvarmning af ubehandlede forbrugsmaterialer.
  • Forvarmning af gasser, hvilket er praktisk i mange forskellige processer, såsom opvarmning af forbrændingsgas, fyr osv.

Altså kan genvunden varme anvendes i stedet for at bruge penge på ny energi, hvilket afstedkommer betydelige besparelser, både i økonomisk forstand og i energiforbruget. Den genvundne varme kan desuden bruges til husholdningsformål, bl.a. til opvarmning af lokaler og varmt vand.

Aluminiumsstøbning

Induktionsovne, smeltedigler & udsmeltningsovne og hærdeovne er blot et lille udvalg af de smelteovne, der bruges i industrien.

Hærdeovne er de mest brugte smelteovne i aluminiumsstøberier (højt volumen) og bruges til smeltning af over 90% af alt det aluminium, der fremstilles i USA. Med udstødningstemperaturer på omkring 1100°C til 1300°C har hærdeovne til aluminium en termisk effektivitet mellem 30-35%. Udstødningens meget høje temperatur gør den egnet til mange formål. Det mest energieffektive valg er rekuperative varmevekslere, der forvarmer forbrændingsluft og kan bidrage til en reduktion i energiforbrug på over 30%. Indkommende materiale kan også forvarmes på samme måde som med udsmeltningsovne. Denne udstødningsgas kan bruges til generering af elektricitet ved hjælp af en organisk Rankine- eller dampcyklus og til generering af kold luft, hvis det er nødvendigt med et køligt indeklima for problemfri drift året rundt.

Udsmeltningsovne er også meget tættere end hærdeovne og anvender varme røggasser til forvarmning af metalladninger, hvilket gør, at deres effektivitet ligger mellem 40% og 45%. Dette udstyr bidrager også til varmegenvinding. De udstødningsgasser, der udledes via udsmeltningsovne, har temperaturer, der ligger mellem 120°C og 200°C. Denne lave temperatur begrænser dog varmegenvindingsmulighederne betydeligt.

Varmebehandling ved stålstøbning

Varmebehandlingsprocesser i stålstøbning udleder udstødningsgasser, som må antages at ligne almindelig forbrændingsgas. Dog har de en højere temperatur end de udstødningsgasser, der udledes af udsmeltningsovne til aluminium. Disse processer foregår som regel på to temperaturniveauer, som finder sted på forskellige tidspunkter i produktionscyklussen. I dette tilfælde ligger temperaturerne på 500°C og 1000°C.

Elektriske induktionsovne

induktionsovn

Disse anvender ofte vand til at holde spolerne på en hensigtsmæssig driftstemperatur. Dette vand (der sommetider er en blanding af glykol og vand) opvarmes i denne proces, idet det absorberer omkring 20% – 30% af al den energi, der løber gennem systemet, og reducerer temperaturen til under 100°C. Varmen skal udledes via luftkølere, der ligger uden for anlægget, hvilket er en proces, der kræver elektricitet. Dette varme vand kan så bruges til opvarmning af bygninger i vintermånederne. For eksempel kan en induktionsovn med en kapacitet på 500 kW, der taber omkring 20% af energien, generere omkring 100 kW i overskudsvarme. Som regel er det eneste udstyr, der kræves, kanaler, der fører varm luft ind i fabrikken om vinteren eller ud i atmosfæren om sommeren.

Jernstøbning

Hvad angår jernstøbningsindustrien, er kupolovne & lysbueovne & induktionsovne blandt de mest almindeligt brugte smelteovne.

Kupolovne kan bruges med naturgas eller koks. Dog foretrækker man i almindelighed koks til kupolovne. På den måde kan forbrændingsluften, der udledes af disse ovne, dog være fyldt med visse partikler, der kan være problematiske for avanceret varmegenvindingsanordninger og -udstyr.

Ifølge en analyse af energieffektiviteten for visse kupolovne foretaget af Kuttner LLC i Port Washington mister de fleste “lav-effektive” kupolovne omkring 50% af varmen i udledningen af røggasser. Men nyere “høj-effektive” kupolovne har indbyggede rekuperative enheder til forvarmning af luften, en proces der reducerer varmetab gennem skorstenen til omkring 37%. Temperaturen på udstødningen fra kupolovne ligger som regel mellem 800°C og 1000°C. Til sammenligning ligger temperaturen på udstødningen fra den rekuperative enhed som regel omkring 20°C.

Dette vil sige, at mindre effektive, ældre kupolovne kan bruges til varmegenvinding, hvis man installerer luftforvarmere med rekuperativ teknologi i stil med de nyere modeller.

Flere støberier har indset værdien af forbrænding af beskidt, men forholdsvis kølig (omkring 250°C – 500°C), udstødningsgas til generering af gasstrømme med høj temperatur (900°C), hvorefter denne varme bruges til forvarmning af kupolovnens sprængluft eller til at forsyne flere andre processer med ekstra varme. Efter genvinding af denne brugbare varme kan yderligere afkøling af denne udstødningsgas foretages før fjernelsen af visse uønskede bestanddele ved hjælp af posefiltre eller andre innovative kontrolteknologier.

Kundehistorie: MAT Dania ApS i Aars

MAT Dania, en del af MAT Foundry Group, er et dansk støberi beliggende i Aars nær Aalborg. Støberiet specialiserer sig i totalløsninger inden for jernstøbning samt maskinforarbejdning og montage.

MAT Dania tog kontakt til exodraft systems i 2017 med henblik på at finde bedre udnyttelse af virksomhedens spildvarme, særligt den spildvarme, der blev generet af gasbrænderne på støberiets glødeovne.

exodraft systems drog herefter til Aars for at besigtige MAT Danias anlæg og foretage den nødvendige data-logning på støberiets eksisterende systemer. På baggrund heraf, udarbejdede exodraft systems et tilbud på et varmegenvindingssystem, hvis primære sigte var at genvinde spildvarmen fra glødeprocessen og konvertere den til centralvarmevand til opvarmning og brug i produktionen.

Systemet havde følgende fremtrædende fordele for MAT Dania:

En årlig potentiel produktion af centralvarmevand på 1.450.000 kWh, svarende til en reducering af gasforbrug med ca. 155.000 M3 gas (v. 85% virkningsgrad på kedel). Den årlige produktion af centralvarmevand udgør 191% af den energi der hidtil produceredes i kedelcentralen set over et år, hvorved kedlerne kan fungere som back-up produktion og dermed opnå forlænget levetid.

  1. En reduktion af det eksisterende røggastab med 91%
    Mekanisk trækstyring, som sikrer ensartede forhold på klokkerne og dermed forbedret kontrol over afkølingsprocessen.
  2. Eliminering af problemer med røggas i produktionen. På det eksisterende system, havde MAT Dania ikke mulighed for at kontrollere aftrækket, hvilket betød, at der dannedes overtryk i klokken i de perioder, hvor der blev fyret meget på gasbrænderne. Det betød, at røggas blev ledt ind i produktionen til gene for virksomhedens medarbejdere. Med den mekaniske trækstyring fra exodraft systems sikres et stabilt og kontrollérbart undertryk i klokken og problemet med røggas elimineres.
  3. Systemet er fleksibelt i forhold til ydelse og styring, således at der opnås maksimal besparelse under hensyntagen til produktion og kvalitet.
  4. Varmgenvindingssystemet fra exodraft systems blev udarbejdet og idriftsat som en totalløsning, hvor exodraft tog hånd om hele projektforløbet fra den indledningsvise dataindsamling til den endelige nøglefærdige installation.

Systemet blev opbygget omkring en centralt placeret PLC, hvorfra hele anlægget kan betjenes og overvåges. PLC’en er endvidere forbundet til exodraft trendlog – en cloud-baseret trendlog-platform, der løbende gemmer alle data fra systemet til dokumentation af drift og energibesparelser.

exodraft installation ved Dania
exodraft installation ved Dania
exodraft installation ved Dania
Jorn fra Dania

Udfyld denne formular, så vi kan beregne dit varmegenvindingspotentiale:

Hvad påtænker I at anvende den genvundne varme til (du kan vælge flere svarmuligheder)?
Salg til fjernvarmeforsyningenGenanvendelse i produktionsprocesserLuftgardin og luftvarmeanlægOpvarmning af kontorer & produktionsfaciliteterAbsorptionskølereVarmt vand til badefaciliteterVarmt vand til rengøringAndet

Vi rådgiver dig gennem processen

Vi rådgiver dig gennem hele forløbet og inden du skal træffe en beslutning har du fuldt overblik over investeringens størrelse og tilbagebetalingshorisont samt det opnåelige varmegenvindingspotentiale.

Via vores unikke software HR OptiCalc, får du en samlet rapport, der indeholder alle de data du skal bruge for at kunne træffe den rigtige beslutning.

Det giver gode muligheder for besparelser på energiomkostningerne, reduceret CO2-udledning og en mindre miljøbelastning.

call ikon

Vil du vide mere?

Kontakt os for yderligere information. Vi giver gerne et uforpligtende overslag over potentialet på netop din installation.


Kontakt os og lad os beregne hvor meget energi og CO2 du kan spare.

RING 70 10 22 34

Eller tryk her:

KONTAKT OS