Odzyskiwanie ciepła odpadowego i nowe materiały sposobem na bardziej ekologiczną produkcję ceramiki
Przemysł ceramiczny odgrywa ważną rolę w gospodarce Unii Europejskiej – działa w nim blisko 17 000 firm zatrudniających przeszło 240 000 pracowników, generując przy tym około 30 miliardów euro przychodów. Nie da się jednak ukryć, że przemysł ten odpowiada za zużycie olbrzymich ilości energii – wytworzenie zaledwie jednej tony płytek ceramicznych wymaga wykorzystania 1,67 MWh energii elektrycznej. „Produkcja płytek ceramicznych jest bardzo energochłonna. Włoski sektor ceramiczny na sam gaz ziemny wydaje co roku 1 500 milionów euro. Gdyby efektywność energetyczną produkcji metra kwadratowego płytek udało się zwiększyć o 2–3 %, doszłoby do ogromnej redukcji rocznych kosztów konsumpcji gazu zimnego”, zauważ Gabriele Frignani, koordynator finansowanego przez UE projektu DREAM.
W jaki sposób rury cieplne mogą obniżyć koszty gazu ziemnego?
Partnerzy skupieni wokół projektu opracowali nowatorską konstrukcję wymienników ciepła wykorzystujących rury cieplne, która pozwala odzyskać energię uciekającą z pieców i wykorzystać ją w innym miejscu łańcucha produkcyjnego. „Rury cieplne odzyskują ciepło odpadowe ze strefy chłodzącej (160–200 °C) pieców rolkowych, aby dostarczać powietrze do suszarek lub innych maszyn cieplnych, zwiększając tak efektywność procesów”, wyjaśnia Frignani. „Odzyskanie ciepła odpadowego ze strefy chłodzącej eliminuje potrzebę spalania gazu ziemnego w celu suszenia płytek ciepłym powietrzem. Rury cieplne przyczyniają się do zmniejszenia ilości gazu ziemnego zużywanego przez suszarkę o w sumie 4–5 %. Może się wydawać, że to niewiele, ale taka redukcja przekłada się na ogromną oszczędność pod względem energii i kosztów”, dodaje Frignani. Kolejną ważną zaletą wykorzystania rur cieplnych jest to, że gorące powietrze, które trafia do suszarki, jest czyste, ponieważ nie miesza się z powietrzem z wymiennika ciepła ani z potencjalnie zanieczyszczonymi lub żrącymi spalinami z komina chłodzącego piec.
Innowacyjne materiały ogniotrwałe i powłokowe
Innym interesującym wynikiem projektu DREAM jest opracowanie innowacyjnych materiałów o właściwościach ogniotrwałych i izolujących, które są przeznaczone do użytku w piecach ceramicznych. Uczestnicy projektu zbadali materiały o nietypowych kształtach i składach, które ograniczają przekazywanie ciepła przez ściany pieca. W rezultacie udało im się obniżyć temperaturę powierzchni pieca o średnio 10 °C. „Straty przesyłowe ciepła w piecach stanowią około 15 % energii cieplnej zużywanej do wypalenia każdego kilograma płytek. To ciepło odpowiada za mniej więcej 75 kcal/kg dodatkowego zużycia ponad właściwe dla produktu 500 kcal/kg. Dzięki obniżeniu temperatury powierzchni pieca za pomocą nowych materiałów o właściwościach ogniotrwałych i powłokowych udało nam się zredukować straty cieplne o średnio 1,4 %”, tłumaczy Frignani.
Zasilanie maszyn cieplnych przy użyciu mikroturbin
Partnerzy biorący udział w projekcie jako pierwsi zbadali, w jaki sposób można wykorzystać energię cieplną (gorący dym) generowaną przez mikroturbiny do zasilania pieca lub suszarki. Użycie mikroturbin jest uzasadnione w krajach, takich jak Włochy, w których koszt energii elektrycznej jest znacznie wyższy niż koszt gazu ziemnego. Dzięki mikroturbinom eliminuje się potrzebę spalania dużych ilości gazu ziemnego podczas uruchamiania pieca po przestroju, ponieważ nie wymagają one wykonania cyklu oczyszczającego piec (wentylatory działają w czasie przestoju, ponieważ są zasilane energią elektryczną z mikroturbin). „Ponadto zaletą jest również to, że mikroturbinę można skalibrować do potrzeb energetycznych pojedynczej maszyny cieplnej, co ma znaczenie z perspektywy rozliczeń podatkowych, gdyż zakład nie musi przesyłać energii elektrycznej do sieci publicznej i może uniknąć opodatkowania energii”, podsumowuje Frignani.
Słowa kluczowe
DREAM, gaz ziemny, piec, rura cieplna, mikroturbina, płytka ceramiczna, ogniotrwały, wymiennik ciepła, materiał powlekający, odzysk ciepła odpadowego, efektywność energetyczna