Energy Efficiency on Mesh Belt Furnace Lines: Twelve Percent Savings in Twelve Months
Energy is the largest controllable cost on a continuous mesh belt furnace line. A well-designed furnace running 6000 hours per year consumes 4 to 6 GWh of electricity or 200,000 to 400,000 cubic meters of natural gas. At 0.08 USD per kWh or 0.40 USD per cubic meter, the annual energy cost is 300,000 to 500,000 USD. A 12 percent reduction saves 40,000 to 60,000 USD per year, with no impact on quality or throughput. That is the target we typically see achievable in 12 months on existing mesh belt furnace operations with a focused improvement program.
The major energy losses on a mesh belt furnace are: wall and roof heat loss, opening loss (cold air infiltration at the charge and discharge ends), belt cooling loss (the belt itself carries heat out of the furnace), and product cooling loss (the product carries heat into the quench). The energy efficiency program addresses each loss in order of magnitude.
Wall and Roof Heat Loss
Wall and roof heat loss is typically 30 to 50 percent of the input energy, depending on the operating temperature and the lining design. On a 900 mm wide belt furnace at 880 degrees Celsius, the wall heat loss is 80 to 150 kW continuous. Improvements to the lining (additional insulation, ceramic fiber modules) can cut the wall loss by 20 to 40 percent, with a payback of 18 to 36 months.
A common improvement is to add 50 to 100 mm of ceramic fiber blanket to the inside of the existing lining. The installation is done during a scheduled maintenance shutdown, and the cost is 30,000 to 60,000 USD on a typical furnace. The energy saving is 20 to 50 kW continuous, which is 80,000 to 200,000 kWh per year, or 6,000 to 15,000 USD per year at typical electricity prices.
Opening Loss at Charge and Discharge Ends
The charge and discharge ends of a mesh belt furnace are open to the atmosphere to allow the belt to pass through. Cold air infiltrates the open ends, and the infiltration rate is driven by the furnace pressure and the buoyancy of the hot air inside. The infiltration loss is 30 to 80 kW continuous on a typical 900 mm furnace, depending on the furnace pressure and the end design.
The standard improvement is to add a vestibule or an air curtain at each open end. A vestibule is a small enclosed space at the end of the furnace that the belt passes through, with a small exhaust to maintain a slight negative pressure. The vestibule cuts the infiltration loss by 60 to 80 percent, with a payback of 12 to 24 months.
An air curtain is a less expensive alternative, using a high-velocity air stream across the open end to block infiltration. The air curtain is effective for cold infiltration but less effective for hot air buoyancy. A well-designed air curtain cuts the infiltration loss by 30 to 50 percent, with a payback of 6 to 12 months.
Belt Cooling Loss
मेश बेल्ट भट्टी में ठंडी अवस्था में प्रवेश करती है और गर्म अवस्था में बाहर निकलती है, जिससे हीटिंग ज़ोन से काफी मात्रा में ऊष्मा बाहर निकल जाती है। 900 मिमी चौड़ी बेल्ट पर, जो 0.3 मीटर प्रति मिनट की गति से चलती है, बेल्ट का द्रव्यमान 6 से 10 किलोग्राम प्रति मीटर होता है, और बेल्ट की शीतलन हानि निरंतर 30 से 50 किलोवाट होती है। निरंतर चलने वाली भट्टी में शीतलन हानि अपरिहार्य है, लेकिन बेल्ट के डिज़ाइन (हल्की बेल्ट, अधिक खुला क्षेत्र) और बेल्ट के वापसी पथ के डिज़ाइन (वापसी पथ शीतलन ज़ोन से होकर गुजरता है, जिसे आंशिक रूप से पुनः प्राप्त किया जा सकता है) द्वारा इसे कम किया जा सकता है।
एक सामान्य सुधार यह है कि चार्जिंग सिरे पर बेल्ट को पहले से गर्म करने के लिए एक ज़ोन बनाया जाए। यह ज़ोन भट्टी से निकलने वाली अपशिष्ट गैस का उपयोग करके बेल्ट और पुर्जों को उच्च-ताप क्षेत्र में प्रवेश करने से पहले गर्म करता है। इससे उच्च-ताप ऊर्जा की आवश्यकता 10 से 15 प्रतिशत तक कम हो जाती है और लागत की भरपाई 18 से 30 महीनों में हो जाती है।
उत्पाद शीतलन हानि
उत्पाद 850 से 880 डिग्री सेल्सियस के उच्च-ताप क्षेत्र से निकलकर शमन या धीमी-शीतलन क्षेत्र में प्रवेश करता है। उत्पाद द्वारा ले जाई गई ऊष्मा शमन क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाती है या धीमी-शीतलन क्षेत्र में विकीर्ण हो जाती है। शमन क्षेत्र की ऊष्मा आमतौर पर शमन जल प्रणाली में पुनः प्राप्त कर ली जाती है, लेकिन धीमी-शीतलन क्षेत्र की ऊष्मा अक्सर व्यर्थ हो जाती है।
सुधार यह है कि स्लो-कूल ज़ोन एग्ज़ॉस्ट में वेस्ट हीट बॉयलर लगाया जाए, या स्लो-कूल ज़ोन की ऊष्मा का उपयोग दहन वायु को पहले से गर्म करने के लिए किया जाए। वेस्ट हीट बॉयलर 5 से 15 किलोवाट गर्म पानी या कम दबाव वाली भाप उत्पन्न करता है, जिसका निवेश 24 से 48 महीनों में वसूल हो जाता है। इस गर्म पानी का उपयोग संयंत्र को गर्म करने या पुर्जों को धोने के लिए किया जा सकता है।
प्रक्रिया पैरामीटर अनुकूलन
मेश बेल्ट फर्नेस की ऊर्जा खपत प्रक्रिया मापदंडों से भी प्रभावित होती है: बेल्ट की गति, ज़ोन तापमान, वायुमंडलीय प्रवाह दर और शमन तापमान। प्रत्येक मापदंड का एक इष्टतम मान होता है जो गुणवत्ता बनाए रखते हुए ऊर्जा उपयोग को न्यूनतम करता है। इष्टतम मान सांख्यिकीय प्रयोग डिज़ाइन (DoE) या केंद्रित ऊर्जा ऑडिट द्वारा निर्धारित किया जाता है।
मोंटे इंटेलिजेंस एक ऊर्जा ऑडिट सेवा प्रदान करता है जो साइट पर 3 से 5 दिनों तक चलती है, जिसमें सभी ऊर्जा इनपुट, प्रक्रिया पैरामीटर और गुणवत्ता परिणामों का निरंतर रिकॉर्ड रखा जाता है। इसका परिणाम एक रिपोर्ट होती है जिसमें प्राथमिकता के आधार पर सिफारिशें, ऊर्जा बचत के अनुमान और लागत-लाभ की गणना शामिल होती है। सामान्य ऑडिट में 8 से 15 प्रतिशत ऊर्जा बचत का पता चलता है और संयुक्त सुधारों के लिए 6 से 18 महीनों में लागत-लाभ प्राप्त हो जाता है।
नियंत्रण प्रणाली अपग्रेड
एनालॉग या पहली पीढ़ी के डिजिटल नियंत्रण वाले पुराने मेश बेल्ट फर्नेस की कार्यक्षमता आधुनिक पीएलसी-नियंत्रित फर्नेस की तुलना में आमतौर पर 5 से 15 प्रतिशत कम होती है। इसके कारण हैं: तापमान पर बेहतर नियंत्रण, वातावरण का बेहतर नियमन और मॉडल-आधारित सेटपॉइंट अनुकूलन।
मौजूदा मेश बेल्ट फर्नेस के कंट्रोल सिस्टम को अपग्रेड करने में 40,000 से 100,000 अमेरिकी डॉलर तक का खर्च आता है, जो इसके दायरे पर निर्भर करता है। ऊर्जा की बचत आमतौर पर 5 से 12 प्रतिशत होती है, और लागत की भरपाई 12 से 24 महीनों में हो जाती है। अपग्रेड से डेटा लॉगिंग और रिमोट मॉनिटरिंग की क्षमताएं भी मिलती हैं, जो अधिकांश आधुनिक गुणवत्ता प्रणालियों के लिए आवश्यक हैं।
MONTE INTELLIGENCE सभी प्रमुख फर्नेस ब्रांडों के लिए कंट्रोल सिस्टम रेट्रोफिटिंग की सुविधा प्रदान करता है। नया कंट्रोल सिस्टम मौजूदा थर्मोकपल, एक्चुएटर और एटमॉस्फियर सेंसर से जुड़ जाता है। इंस्टॉलेशन एक निर्धारित शटडाउन के दौरान किया जाता है, और आमतौर पर यह शटडाउन 3 से 5 दिनों का होता है।
इसे एक साथ जोड़ना
मेश बेल्ट फर्नेस लाइन पर केंद्रित ऊर्जा दक्षता कार्यक्रम आमतौर पर 12 से 18 महीनों में 12 से 20 प्रतिशत तक की बचत प्रदान करता है, और कुल निवेश की प्रतिपूर्ति 12 से 18 महीनों में हो जाती है। इस कार्यक्रम का नेतृत्व एक समर्पित ऊर्जा विशेषज्ञ द्वारा किया जाना चाहिए, जिसे रखरखाव, उत्पादन और गुणवत्ता टीमों का सहयोग प्राप्त हो। त्वरित सुधार (एयर कर्टेन, बर्नर ट्यूनिंग) 3 से 6 महीनों में लाभ प्रदान करते हैं, जबकि बड़ी परियोजनाओं (लाइनिंग अपग्रेड, कंट्रोल सिस्टम रेट्रोफिट) को लागू करने में 12 से 18 महीने लगते हैं।
ऊर्जा ऑडिट के बारे में मोंटे इंटेलिजेंस से बात करें
मौजूदा मेश बेल्ट फर्नेस लाइन की ऊर्जा दक्षता का आकलन कराने में रुचि रखने वाले खरीदारों के लिए, मोंटे इंटेलिजेंस इंजीनियरिंग एक सप्ताह का साइट ऑडिट कर सकती है और प्राथमिकता के आधार पर सिफारिशों की लिखित रिपोर्ट प्रदान कर सकती है। अधिक जानकारी के लिए विजिट करें।www.cnlymonte.com/products-mesh-belt-furnace.html ऊर्जा दक्षता पर केस स्टडी के लिए। साइट विज़िट के अनुरोध के लिए, helenxu@cnlymonte.com पर ईमेल करें, विषय पंक्ति में "मेश बेल्ट एनर्जी ऑडिट" लिखें और अपने फर्नेस के आकार, उपयोग और वर्तमान ऊर्जा लागत का विवरण दें।
