Kos tenaga merupakan perbelanjaan operasi tunggal terbesar bagi relau bogie gas. Bagi relau 5 MW yang beroperasi 6000 jam setahun dengan gas asli pada harga $0.35 setiap meter padu, bil gas tahunan adalah sekitar $400,000 hingga $500,000. Mengurangkan jumlah tersebut sebanyak 15-25% meletakkan $60,000 hingga $125,000 setahun kembali ke dalam bajet operasi — cukup untuk membayar naik taraf kawalan penuh dalam tempoh dua hingga tiga tahun.
MONTE INTELLIGENCE telah menjalankan audit tenaga ke atas berpuluh-puluh relau perapian bogie di lapangan. Kami mendapati bahawa kebanyakan relau yang berusia lebih lima tahun mempunyai peluang kecekapan tenaga yang tidak diketahui oleh pengendali. Artikel ini menerangkan metodologi audit kami dan penemuan yang paling biasa.
Audit tenaga bermula dengan pengiraan imbangan haba. Bagi relau kelompok yang memproses satu beban setiap kitaran, input haba ialah tenaga daripada pembakaran bahan api, haba deria udara pembakaran (jika dipanaskan terlebih dahulu), dan haba yang dibebaskan melalui pengoksidaan beban kerja (kecil, biasanya diabaikan). Output haba ialah haba berguna yang diserap oleh beban kerja, haba yang hilang dalam gas serombong, haba yang hilang melalui dinding dan pintu relau, haba yang hilang melalui penyusupan udara, haba yang disimpan dalam struktur relau (dibebaskan semasa penyejukan tetapi hilang antara kitaran), dan haba yang hilang melalui bukaan, pengedap dan laluan lain.
Haba berguna — tenaga yang sebenarnya memanaskan benda kerja — dikira daripada jisim benda kerja, haba tentu, dan kenaikan suhu. Bagi beban keluli 20 tan yang dipanaskan dari 20°C hingga 850°C dengan purata haba tentu 0.55 kJ/kg·K, haba berguna ialah 20,000 × 0.55 × 830 = 9,130 MJ, atau kira-kira 2536 kWh — kira-kira 260 meter padu setara gas asli.
Jumlah penggunaan gas untuk kitaran diukur oleh meter gas relau. Jika meter menunjukkan 520 meter padu yang digunakan, kecekapan relau ialah 260/520 = 50%. Baki 260 meter padu — kira-kira $90 gas setiap kitaran — hilang kepada pelbagai laluan kehilangan haba. Audit mengenal pasti dan mengukur laluan kehilangan ini untuk menentukan di mana peluang penjimatan wujud.
Kehilangan haba gas serombong biasanya merupakan laluan kehilangan terbesar, menyumbang 30-50% daripada jumlah penggunaan gas. Gas serombong keluar dari relau pada suhu yang hampir dengan suhu operasi relau — jika relau berada pada suhu 1000°C, gas serombong mungkin berada pada suhu 900-950°C — membawa sejumlah besar haba deria. Kandungan haba boleh dikira daripada kadar aliran, suhu dan komposisi gas serombong.
Mengurangkan kehilangan gas serombong melibatkan dua strategi: mengurangkan udara berlebihan dan memulihkan haba daripada gas serombong. Udara berlebihan ialah udara yang dibekalkan melebihi keperluan stoikiometrik untuk pembakaran. Pada 50% udara berlebihan — tetapan biasa — isipadu gas serombong adalah kira-kira 30% lebih tinggi daripada pada 10% udara berlebihan dan udara tambahan mesti dipanaskan dari suhu ambien ke suhu gas serombong. Mengurangkan udara berlebihan daripada 50% kepada 10% boleh meningkatkan kecekapan relau sebanyak 3-5%. Ini memerlukan kawalan trim oksigen pada pembakar — sensor lambda dalam saluran gas serombong yang memberikan maklum balas masa nyata kepada peredam udara pembakaran.
Pemulihan haba sisa menggunakan pengumpul haba atau penjana semula untuk memindahkan haba daripada gas serombong ke udara pembakaran. Memanaskan udara pembakaran kepada 400°C boleh meningkatkan kecekapan relau sebanyak 15-25% kerana udara yang dipanaskan terlebih dahulu mengurangkan jumlah bahan api yang diperlukan untuk mencapai suhu pembakaran. Pengumpul haba — penukar haba gas-ke-gas, biasanya jenis cangkerang dan tiub atau plat — merupakan teknologi yang paling biasa dan boleh mencapai keberkesanan pemulihan haba sebanyak 50-60%. Pembakar regeneratif, yang menggunakan lapisan media seramik yang menyerap dan melepaskan haba secara berselang-seli, boleh mencapai pemulihan sebanyak 80-90% tetapi pada kos modal yang lebih tinggi.
Kehilangan haba dinding bergantung pada ketebalan refraktori, kekonduksian terma dan suhu dinding luaran. Bagi relau yang beroperasi pada suhu 1000°C dengan penebat gentian seramik 300 mm (kekonduksian 0.15 W/m·K pada suhu purata), kehilangan haba melalui dinding adalah kira-kira 500 W setiap meter persegi. Bagi relau dengan luas dinding 100 meter persegi, itu adalah kehilangan berterusan 50 kW — kira-kira 4.3 meter padu gas sejam, atau kira-kira $1.50 sejam.
Mengukur suhu permukaan dinding luaran dengan termometer inframerah merupakan teknik audit yang mudah. Mana-mana kawasan dinding yang melebihi 20°C di atas purata menunjukkan jurang dalam penebat, sauh yang rosak, atau titik panas yang disebabkan oleh nyalaan api pembakar dalaman yang mengenai dinding. Titik panas ini boleh dibaiki semasa penutupan berjadual dengan menggantikan modul penebat yang terjejas.
Kebocoran pintu dan pengedap merupakan laluan kehilangan yang paling sukar untuk diukur dan selalunya paling mudah untuk dibaiki. Jurang 3 mm di sekeliling pinggir pintu berukuran 4 meter kali 3 meter mempunyai keluasan kira-kira 0.042 meter persegi. Pada tekanan relau biasa 10 Pa, kebocoran gas panas melalui jurang ini membawa tenaga yang ketara — kira-kira 10-15 kW untuk relau 1000°C. Pembaikan tersebut adalah penggantian pengedap pintu — satu kerja yang mengambil masa kira-kira empat jam untuk kru penyelenggaraan dan menelan belanja beberapa ratus dolar untuk bahan.
Penyusupan udara — udara sejuk yang bocor ke dalam relau melalui celah dalam struktur, di sekitar pintu, di sekitar kuarl pembakar, dan melalui port pemeriksaan — adalah pencuri tenaga tersembunyi. Udara yang menyusup bukan sahaja membawa haba (udara sejuk yang masuk menggantikan gas panas yang mesti keluar), tetapi ia juga menyebabkan pengoksidaan beban kerja dan boleh mewujudkan zon suhu yang tidak seragam. Analisis pembakaran memberikan bukti tidak langsung penyusupan udara: jika kandungan oksigen dalam gas serombong lebih tinggi daripada yang dijangkakan berdasarkan tetapan pembakar, oksigen tambahan datang daripada penyusupan.
Laporan audit harus merangkumi senarai langkah penjimatan tenaga (ECM) yang diutamakan dengan anggaran kos, anggaran penjimatan dan tempoh bayaran balik yang mudah. ECM biasa untuk relau perapian bogie mengikut peningkatan tempoh bayaran balik adalah: membaiki pengedap pintu (bayaran balik <1 bulan), melaraskan nisbah udara/gas pembakar (bayaran balik <3 bulan), membaiki titik panas refraktori (bayaran balik 3-6 bulan), memasang kawalan trim oksigen (bayaran balik 6-12 bulan) dan memasang pengumpul semula (bayaran balik 12-24 bulan).
MONTE INTELLIGENCE menawarkan perkhidmatan audit tenaga yang merangkumi pengukuran di tapak, pengiraan imbangan haba, pengenalpastian ECM dan sokongan pelaksanaan.
Untuk menjadualkan audit tenaga untuk relau perapian bogie anda, hubungi helenxu@cnlymonte.com.
