Réduction des coûts et amélioration de l'efficacité, fabrication verte: stratégies et pratiques globales pour réduire la consommation d'énergie dans la production de fours de tempérage au verre

Réduction des coûts et amélioration de l'efficacité, Fabrication verte : Stratégies et pratiques complètes pour réduire la consommation d'énergie dans la production de fours de trempe du verre

Dans l'environnement industriel actuel qui met l'accent sur le développement durable et le contrôle des coûts, la consommation d'énergie est une question centrale que l'industrie manufacturière ne peut éviter. Pour l'industrie de la transformation du verre, le four de trempe, en tant qu'équipement essentiel, est également connu comme un "grand consommateur d'électricité" et un "consommateur important de gaz". Son niveau de consommation d'énergie affecte directement les coûts de production, la compétitivité sur le marché et la responsabilité environnementale d'une entreprise. Par conséquent, l'analyse et la mise en œuvre systématiques de mesures d'économie d'énergie et de réduction de la consommation pour les fours de trempe du verre ont non seulement une valeur économique significative, mais aussi une profonde signification sociale. Cet article explorera des stratégies complètes pour réduire la consommation d'énergie dans les fours de trempe du verre à partir de multiples dimensions, notamment les équipements, les processus, la gestion et les frontières technologiques.

I. L'équipement comme fondement : améliorer l'efficacité énergétique du four de trempe lui-même

Pour bien faire son travail, il faut d'abord aiguiser ses outils. Un four de trempe technologiquement avancé, bien conçu et bien entretenu est le fondement de la réalisation d'économies d'énergie.

1. Optimisation des performances d'isolation thermique du four :

Le processus de chauffage dans un four de trempe implique essentiellement la conversion de l'énergie électrique ou gazière en énergie thermique et son transfert le plus efficacement possible vers le verre. Les performances d'isolation thermique du corps du four sont cruciales. Des matériaux isolants de haute qualité (tels que la laine de fibre céramique haute performance, les panneaux de silicate d'aluminium, etc.) et une conception scientifique de la couche isolante peuvent minimiser les pertes de chaleur à travers le corps du four. Les entreprises doivent inspecter régulièrement l'étanchéité du four et remplacer rapidement les matériaux isolants vieillissants ou endommagés pour garantir que la chambre du four peut maintenir la température pendant de longues périodes, même en état de non-fonctionnement, réduisant ainsi la consommation d'énergie requise pour le réchauffage.

2. Efficacité et disposition des éléments chauffants :

• Fours de chauffage électrique: L'utilisation d'éléments chauffants électriques à tubes radiants est plus efficace, a une durée de vie plus longue et offre une répartition de la chaleur plus uniforme que le chauffage par fil nu. L'agencement raisonnable de la puissance et de l'emplacement des éléments chauffants pour assurer un champ thermique uniforme à l'intérieur du four peut éviter le gaspillage d'énergie causé par des temps de chauffage prolongés en raison d'une surchauffe locale ou d'un chauffage insuffisant.
• Fours de chauffage au gaz: L'utilisation de brûleurs à haut rendement et à faible teneur en azote, associés à des systèmes de contrôle proportionnel intelligents, permet un contrôle précis du rapport du mélange gaz-air en fonction de la température du four, ce qui permet une combustion complète et évite les pertes de chaleur dues à une combustion incomplète ou à un rapport air-combustible excessif. La technologie des brûleurs régénératifs (RTO) est mature dans les fours industriels à haute température ; elle récupère la chaleur sensible des gaz de combustion pour préchauffer l'air de combustion, ce qui peut réduire considérablement la consommation de gaz.

3. Entretien de l'état des rouleaux en céramique :

Les rouleaux en céramique fonctionnant à des températures élevées prolongées accumuleront des verre (principalement des composés à bas point de fusion formés à partir d'oxyde de sodium et d'oxyde de soufre) et de la poussière à la surface, formant une couche de glaçure. Cette couche entrave le transfert de chaleur vers le verre, ce qui entraîne des temps de chauffage prolongés et une consommation d'énergie accrue. Le nettoyage et le polissage réguliers (recommandé chaque semaine) des rouleaux en céramique pour maintenir leur surface lisse et une bonne conductivité thermique sont la mesure efficace la plus simple et la plus directe pour assurer l'efficacité du chauffage.
4. Contrôle précis du système de refroidissement :
L'étape de refroidissement du processus de trempe consomme également des quantités massives d'énergie (principalement de l'électricité pour les ventilateurs). L'utilisation de ventilateurs centrifuges haute pression à fréquence variable permet un réglage précis de la pression et du volume du vent en fonction de l'épaisseur, de la spécification et des exigences de degré de trempe du verre, évitant ainsi le gaspillage d'énergie consistant à "utiliser un marteau pour casser une noix". L'optimisation de la disposition et de l'angle des buses de la grille d'air pour garantir que le flux d'air de refroidissement agit uniformément et efficacement sur la surface du verre peut réduire le temps de refroidissement ou réduire la puissance du ventilateur tout en assurant la qualité de la trempe.

II. Le processus comme cœur : optimisation de chaque paramètre du processus de trempe

L'utilisation "intelligente" de l'équipement est plus importante que la possession de l'équipement lui-même. Le réglage scientifique des paramètres du processus est le lien essentiel pour réaliser des économies d'énergie et une réduction de la consommation.

1. Schéma de chargement raisonnable :

• Fonctionnement à pleine charge: La consommation d'énergie d'un four de trempe n'est pas entièrement linéaire avec la capacité de chargement, mais en général, plus le taux de chargement par four est élevé, plus la consommation d'énergie allouée par mètre carré de verre est faible. Par conséquent, la planification de la production doit s'efforcer de garantir que le four de trempe fonctionne près de sa pleine capacité, en évitant la production "à moitié pleine" ou "sporadique".
• Disposition et agencement scientifiques: L'agencement raisonnable des feuilles de verre à l'intérieur du four, en assurant des espaces appropriés entre les feuilles et entre le verre et les parois du four (généralement 40 à 60 mm), facilite la circulation de l'air chaud et assure un chauffage uniforme. Des espaces trop petits entravent le flux d'air, provoquant un chauffage inégal ; des espaces trop grands réduisent la capacité par four et augmentent la consommation d'énergie unitaire.

2. Courbe de chauffage optimisée :

C'est l'aspect le plus critique des économies d'énergie du processus. La courbe de chauffage doit être définie individuellement en fonction de l'épaisseur, de la couleur, de la taille, du revêtement du verre et de la température réelle du four.

• Différenciation par épaisseur: Le verre de différentes épaisseurs a des caractéristiques d'absorption de chaleur et des exigences de relaxation des contraintes différentes. Le verre épais nécessite un chauffage "à basse température, pendant longtemps" pour équilibrer la température entre les couches interne et externe ; le verre fin nécessite un chauffage "à haute température, pendant peu de temps" pour éviter la surchauffe et la déformation. Des réglages incorrects entraînent un gaspillage d'énergie et des défauts du produit.
• Réglage de la température: Sur la base de la garantie que le verre atteint le point de ramollissement et achève la relaxation des contraintes, le réglage de la température du four ne doit pas être augmenté aveuglément. Des températures de four excessivement élevées gaspillent non seulement de l'énergie, mais peuvent également provoquer une sur-fusion du verre, entraînant des problèmes de qualité tels que des piqûres et des ondulations. Trouver la température de chauffage critique minimale pour chaque produit grâce à l'expérimentation est l'orientation continue pour des économies d'énergie continues.
• Temps de chauffage: Calculez et définissez précisément le temps de chauffage, en évitant le temps de "maintien" inefficace. Utiliser le système de contrôle intelligent des fours de trempe modernes pour passer automatiquement à l'étape de refroidissement immédiatement après la fin du chauffage.

3. Raffinement du processus de refroidissement :
La pression de refroidissement est inversement proportionnelle au carré de l'épaisseur du verre. Pour le verre de 12 mm d'épaisseur, la pression du vent requise n'est que le quart de celle du verre de 6 mm. Par conséquent, la pression du vent doit être réglée avec précision en fonction de l'épaisseur. Une pression de vent excessivement élevée gaspille non seulement de l'énergie électrique, mais peut également faire éclater le verre ou entraîner une mauvaise planéité.

III. La gestion comme garantie : construire un système d'économie d'énergie avec une participation totale

Les meilleurs équipements et processus nécessitent des systèmes de gestion stricts et un personnel de haute qualité pour être mis en œuvre.

1. Optimisation de la planification et de l'ordonnancement de la production :
Le service de planification de la production doit travailler en étroite collaboration avec les ventes et l'entreposage pour essayer de planifier la production de commandes de verre de la même épaisseur, couleur et spécification par lots. Cela peut réduire les ajustements de température et les temps d'attente requis pour le four de trempe en raison des changements fréquents des paramètres du processus, en maintenant la continuité et la stabilité de la production, réduisant ainsi la consommation d'énergie globale.
2. Institutionnalisation de la maintenance des équipements :
Établir et mettre en œuvre strictement un plan de maintenance préventive (PM) pour l'équipement. Cela comprend, mais sans s'y limiter : le nettoyage régulier de la chambre du four, le nettoyage des rouleaux en céramique, l'inspection des éléments chauffants et des thermocouples, l'étalonnage des capteurs de température et la maintenance du système de ventilation. Un équipement "sain" est la condition préalable à un fonctionnement efficace et à faible consommation.
3. Formation du personnel et sensibilisation :
Les opérateurs sont en première ligne des économies d'énergie. Renforcez leur formation afin qu'ils comprennent profondément l'impact des paramètres du processus sur la consommation d'énergie et la qualité, et cultivez des habitudes d'économie d'énergie. Par exemple, développer de bonnes habitudes opérationnelles comme fermer rapidement la porte du four, abaisser la température de veille pendant les périodes de non-production et saisir avec précision les paramètres du verre.
4. Mesure et surveillance de l'énergie :
Installez des sous-compteurs pour l'électricité et le gaz afin de surveiller et d'analyser statistiquement la consommation spécifique du four de trempe (par exemple, kWh/mètre carré ou mètres cubes de gaz/mètre carré) en temps réel. Grâce à la comparaison des données, les anomalies de consommation d'énergie peuvent être identifiées intuitivement, les causes retracées et une base quantitative fournie pour l'évaluation des effets d'économie d'énergie.

IV. L'innovation est l'avenir : adopter les nouvelles technologies et les nouveaux matériaux

Les économies d'énergie et la réduction de la consommation sont des processus continus qui nécessitent une attention constante et l'introduction de nouvelles technologies.

1. Technologie de combustion oxy-combustible :
Pour les fours à gaz, l'utilisation de la combustion oxy-combustible au lieu de la combustion assistée par air peut réduire considérablement le volume des gaz d'échappement, augmenter la température des flammes et l'efficacité du transfert de chaleur, et théoriquement économiser 20 % à 30 % d'énergie. Bien que l'investissement initial soit élevé, les avantages économiques et environnementaux à long terme sont importants.
2. Intégration de l'intelligence et des mégadonnées :
Utilisez la technologie IoT pour connecter le four de trempe à une plateforme cloud, collectant ainsi des quantités massives de données de production (température, pression, temps, consommation d'énergie, etc.). Grâce à l'analyse des mégadonnées et aux algorithmes d'IA, le système peut apprendre par lui-même et recommander des paramètres de processus optimaux, réalisant ainsi une production d'économie d'énergie "adaptative". C'est l'orientation du développement de la fabrication intelligente future.
3. Récupération et utilisation de la chaleur perdue :
Les gaz d'échappement rejetés par le four de trempe ont une température élevée de 400 à 500 °C, contenant une grande quantité d'énergie thermique. Des échangeurs de chaleur peuvent être utilisés pour utiliser cette chaleur perdue pour préchauffer l'air de combustion, chauffer l'eau domestique ou fournir de la chaleur pour d'autres processus, réalisant ainsi une utilisation en cascade de l'énergie.
4. Défis et réponses à l'utilisation du verre Low-E à haute transmittance :
Avec l'augmentation des exigences en matière d'efficacité énergétique des bâtiments, la demande de trempe en ligne ou hors ligne de verre Low-E augmente. Le revêtement sur ce type de verre a une réflectivité élevée aux rayons infrarouges lointains, ce qui rend le chauffage difficile et augmente considérablement la consommation d'énergie dans les processus traditionnels. Pour un tel verre, le four de trempe a besoin d'un système de chauffage par convection plus puissant. La convection forcée à l'intérieur du four, utilisant de l'air chaud pour souffler directement sur la surface du verre pour briser la "barrière" du chauffage par rayonnement, peut améliorer efficacement l'efficacité du chauffage et raccourcir le temps de chauffage. Il s'agit d'une technologie clé pour réaliser une production à faible émission de carbone dans la transformation en profondeur du verre économe en énergie haut de gamme.

Conclusion

La réduction de la consommation d'énergie des fours de trempe du verre est un projet systématique impliquant les équipements, les processus, la gestion et la technologie. Aucune "solution miracle" ne peut résoudre tous les problèmes. Il faut que les entreprises établissent une vision du coût du cycle de vie complet et un concept de développement vert, en commençant par investir dans des équipements efficaces, en gérant méticuleusement chaque détail de la production et en recherchant continuellement l'innovation technologique et l'autonomisation du personnel. Ce n'est que grâce à cet effort multidimensionnel et persistant que les entreprises peuvent acquérir un avantage de coût dans la concurrence acharnée du marché, tout en assumant simultanément leur responsabilité sociale en matière de protection de l'environnement, réalisant ainsi une situation gagnant-gagnant pour les avantages économiques et sociaux.