Recuperació de calor de gasos de combustió en plantes d'extrusió de perfils d'alumini

Les línies de producció d'extrusió de perfils d'alumini consumeixen-una gran quantitat d'energia, especialment en els forns de calefacció de billets i els forns d'envelliment. Grans volums de gasos de combustió d'alta temperatura-es descarreguen contínuament, el que provoca pèrdues d'energia tèrmica importants. Els sistemes de recuperació de la calor dels gasos de combustió capturen aquesta calor residual i la reutilitzen dins del procés de producció, oferint un estalvi substancial de combustible, menors emissions i una millora de l'eficiència general de la planta.

Per als fabricants d'extrusió d'alumini que s'enfronten a costos energètics creixents i regulacions ambientals més estrictes, la recuperació de gasos de combustió s'ha convertit en una inversió estratègica en lloc d'una actualització opcional.

 

Principals fonts de gasos de combustió a les línies d'extrusió

En una planta típica d'extrusió de perfils d'alumini, els gasos de combustió es generen principalment a partir de:

• Forns de calefacció de billets (gas natural o GLP)
• Forns d'envelliment i forns de tractament tèrmic
• Forns de preescalfament i homogeneïtzació

Les temperatures dels gasos d'escapament solen oscil·lar entre 300 i 700 graus, cosa que representa una gran oportunitat per a la recuperació de la calor.

Solucions de recuperació de calor de gasos de combustió per a l'extrusió d'alumini

1. Preescalfament de l'aire de combustió (recuperadors)

Els recuperadors d'aire-a-aire o gas-a-aire transfereixen la calor dels gasos de combustió a l'aire de combustió fresc abans que entri als cremadors.

Beneficis:

Reducció del 10-25% del consum de combustible

Temperatura de flama més alta i més estable

Millora de la uniformitat de la temperatura del forn

Aquest és un dels mètodes de recuperació més àmpliament aplicats i fiables a les plantes d'extrusió.

2. Aire de procés o calefacció d'espais

La calor recuperada es pot utilitzar per preescalfar:

Envelliment de l'aire de circulació del forn

Ventilació del taller o aire d'aprofitament-

Zones d'assecat o preescalfament en processos auxiliars

Aquest enfocament maximitza la utilització de la calor, especialment en climes més freds.

3. Generació d'aigua calenta o oli tèrmic

Mitjançant la instal·lació d'un intercanviador de calor de gasos de combustió, la calor residual es pot convertir en:

Aigua calenta per a serveis de la planta

Oli tèrmic per a l'escalfament indirecte de forns d'envelliment o altres processos

Aquesta solució és adequada quan el preescalfament de l'aire no pot absorbir tota la calor residual disponible.

4. Preescalfament de Billet o Material

La calor recuperada també es pot utilitzar per preescalfar:

Billets d'alumini abans d'entrar al forn

Eines o matrius per reduir el consum d'energia d'arrencada

Això redueix la càrrega del forn i escurça els cicles de calefacció.

 

Consideracions clau de disseny

Els sistemes de recuperació de gasos de combustió per a l'extrusió d'alumini s'han de dissenyar per adaptar-se a les característiques del procés:

• Temperatura i cabal dels gasos de combustió
• Pols d'oxidació d'alumini i contaminants
• Limitacions de la caiguda de pressió
• Expansió tèrmica i ciclisme
• Selecció de material: acer al carboni, acer inoxidable o aliatges{0}}d'alta temperatura

El control adequat de les incrustacions i l'accés per al manteniment són essencials per al rendiment-a llarg termini.

 

Cas pràctic: Recuperació de gasos de combustió en una planta d'extrusió de perfils d'alumini

• Antecedents del projecte

Una planta d'extrusió d'alumini operava dos forns de calefacció de palanques amb temperatures de gas d'escapament d'aproximadament 520 graus. Els costos del combustible van representar una part important de les despeses de producció i la gestió va intentar millorar l'eficiència energètica sense interrompre la producció.

• Reptes

Alt consum de combustible per tona de perfil extruït

Gran volum de calor de gas de combustió no utilitzat

Espai limitat per a equipament addicional

• Solució implementada

Es va instal·lar un recuperador d'aire-a-aire personalitzat a cada sortida del forn per preescalfar l'aire de combustió.

Paràmetres clau

Temperatura d'entrada dels gasos de combustió: ~ 520 graus

Temperatura de sortida de l'aire de combustió: ~350 graus

Tipus d'intercanviador de calor: recuperador tubular d'alta-temperatura

Integració: adaptació directa amb cremadors existents

• Resultats assolits

Estalvi de gas natural: ~18%

Reducció d'emissions de CO₂: més de 1.200 tones/any

Millora de l'estabilitat de la calefacció del forn

Termini d'amortització: 10 mesos aproximadament

El sistema ha funcionat contínuament amb un manteniment mínim, confirmant la idoneïtat de la recuperació de gasos de combustió per a les línies de producció d'extrusió.

 

Conclusió

La recuperació de calor dels gasos de combustió per a les línies de producció d'extrusió de perfils d'alumini és una manera provada i eficaç de reduir el consum d'energia, els costos operatius i l'impacte ambiental. En recuperar la calor residual dels forns de calefacció de billets i forns d'envelliment, les plantes d'extrusió poden millorar significativament l'eficiència tèrmica mantenint la qualitat del producte i la flexibilitat de producció.