3.ارتقاء تکنيک هاي حفاظت از منابع انرژي

حفاظت ازانرژي دربخش هاي صنعتي از بخش نرم افزاري شروع مي شود. (بخش نرم افزاري شامل کنترل عمليات(Operation Control) و کنترل فرآيند(Process Control) مي شود.)
سپس به سراغ بخش سخت افزاري مي رود(بخش سخت افزاري شامل بهبود ادوات و وسايل و بهبود فرآيند مي شود.) عموماً مهارت هاي حفاظت از انرژي را مي توان به مراحل زير تقسيم بندي کرد:

مرحله ي1) اداره کردن مناسب اوضاع (Good housekeeping)

مهارت هاي حفاظت از انرژي بدون نياز به اضافه کردن وسايل زياد انجام مي شود. اين مهارت ها شامل موارد زير مي شود:
1)جلوگيري ازاتلاف انرژي (حتي مقادير کم)
2)بررسي استانداردهاي عملياتي در خط توليد
3) مديريت مؤثر
4) بهبود تکنيک عملياتي
5) کارهاي گروهي
6) بهبود تکنيک عملياتي

مرحله 2) بهبود فرآيندها

اين مسأله به معناي کاهش مصرف انرژي بوسيله اصلاح اساسي در فرآيند توليد(بوسيله بهبود تکنولوژي) مي باشد. بدون نياز به گفتن، اين مسئله روشن است که اين کار نياز به سرمايه گذاري وسيع در زمينه خريد ادوات و لوازم جديد دارد. به هرحال اين مساله با مدرن سازي فرآيند توليد پيوند خورده است.
وبه حفاظت از منابع انرژي ، بالا رفتن کيفيت، افزايش ارزش افزوده، افزايش قيمت محصولات در بازار کمک کرده و نياز به نيروي انساني را نيز کمتر مي کند.

3.1 مديريت انرژي

3.1.1 سرعت مصرف انرژي

شکل 12و13و14 نشاندهنده ي يک تغيير در مصرف انرژي و سرعت مصرف انرژي در تمام کارخانجات ژاپن است. با مقايسه کردن دوره ها در شکل 12و 8 در زماني که مصرف سوخت به شدت کاهش يافته است اين مسأله معلوم مي شود که اين کاهش در مصرف سوخت در دوره اي اتفاق افتاده که با دوره ي استفاده از سيستمNSP همزمان شده است. درهمان دوره سرعت مصرف انرژي الکتريکي به طور يکباره افزايش يافته است و سپس به طور مداوم کاهش يافته و براي چند دوره از سال 1973 ثابت مانده است.
دراين دوره، سوخت از نفت به زغال سنگ تغيير يافته است. بهبود اتفاق افتاده بعد ازآن دوره ممکن است نتيجه اي از استفاده از آسياب رولري (Roller mill) به عنوان آسياب کننده مواد خام اوليه باشد.

3.1.2 تحليل وضعيت عملياتي

بهبود در زمينه مصرف انرژي با شناسايي صحيح از وضعيت موجود امکان پذير مي باشد. کارهاي روزانه اي که در کارخانه انجام مي شود را بايد در لوگ شيت هايي(log shates) ثبت کرد.
و به طور روتين اين لوگ شيت ها بايد بوسيله مسئولان اجرايي کارخانه بررسي و با داده هاي قبلي مقايسه گردد. و درصورتي که ناهنجاري وجود دارد سريعاً به سايت کاري اطلاع داده شود. داده هايي که داراي اهميت هستند را ثبت کرده که هر مسئله ي عملياتي روزانه بايد با آناليز اين داده هاي مهم حل گردد.اما براي بهبود بيشتروضعيت موجود، اين اطلاعات کافي نيست و بنابراين اندازه گيري جزئي بيشتري بايد صورت بگيرد. و نتايج بدست آمده به صورت موازنه ي ماده و موازنه انرژي(گرما) جمع آوري مي شود. چيزي که در اينجا ازاهميت خاصي برخوردار است بررسي بر روي نتايج بدست آمده است. مشکلات بوسيله ارجاع دادن به برنامه ي ابتکاري کارخانه و يا نتايج اندازه گيري در گذشته و مقايسه آنها با ديگر کارخانجات مشابه ( به صورت محض) مشخص مي گردد. با کمي مدل سازي،آثار بهسازي را مي توان پيش بيني کرد. و اين مسائل را مي توان خواه به صورت ابتکاري يا به صورت تقليدي استفاده کرد.
اندازه گيري هاي انجام گرفته نيازمند تکنيک هاي ويژه و يا وسايل ويژه نمي باشد اما، از آنجايي که دما، فشار و سرعت جريان همواره، در طي عمليات تغيير مي کند، کمي مهارت و شکيبايي براي کاهش خطا دراندازه گيري ها نياز است. و اين مسأله ضروري مي گردد که يک نقطه اندازه گيري در يک مکان متفاوت از مکان هاي معمولي کار بر پا کرد و همفکري با يک گروه کاري مناسب نيز به عنوان ضمانت کار،مناسب مي باشد.
البته اندازه گيري بايستي بوسيله همکاري گروهي انجام شود. تفسيرهاي اندازه گيري براي عمليات نبايد به عنوان داده ي اندازه گيري پذيرفته گردند اين مقاديرهمواره اطلاعاتي درست و صحيح نيستند.

3.1.3 ايجاد آيين نامه ي عملياتي

نيازبه گفتن اين مسأله که دستيابي به عمليات پايدار در سطح گسترده يک حالت ضروري براي رسيدن به سود در يک کارخانه ي سيمان مي باشد(لازم به ذکراست که کارخانه هاي سيمان مقاديرزيادي انرژي مصرف مي کنند.)
يک سيستم محاسباتي مي تواند نقصان در کارخانه را مورد ارزيابي قراردهد که اين نقصان ها مي تواند باعث تعطيلي يک واحد توليدي به خاطر وضعيت کارخانه و اوضاع بازار شود.
براي مثال محاسبات زير را مي توان انجام داد:
زماني که:
1) ظرفيت مجاز کارخانه 500 تن در روز باشد.
2)زمان مورد نياز براي ريکاوري 12 ساعت باشد.
3) زمان اتلافي و سرعت کاهش عملکرد در زمان بالا 50 درصد باشد.
سپس:
اتلاف گرما(قيمت انرژي 5.5(دلار بر تن))
دلار 1938=(درصد)50×(تن)500×(12.24)×(دلار بر تن)15.5
- سود به خاطرکاهش خروجي(يک سود کم حدود 29.5دلار برتن) در نظرگرفته شده است.
بنابراين:
دلار3687=(درصد)50×(زمان)500×(12.24)×(دلار بر تن)29.5
از اينرو جمع کلي موارد بالا 625/5دلار مي شود. اگرعمليات ريکاوري بطورمناسب انجام شود،اتلاف ممکن است کاهش يابد اما اگريک حادثه ي ثانويه مانند شکست آجرها باعث اتلاف شود ممکن است اتلاف بوجود آمده ازحالت قبل بيشتر شود.
عمليات ريکاوري زماني که تاسيسات و وسايل بزرگتر شوند، طولاني تر مي شود. از سوي ديگر اين مسأله قطعي است که تا يک عمليات پايدارو مداوم انجام نشود، مسئله حفاظت از انرژي بخوبي انجام نمي شود. و يک رهبري خوب براي تهيه سالنامه هاي مناسب مورد نيازاست. در اين سالنامه ها، راه کارهاي صرفه جويي انرژي آورده شده است. از اين رو درهربخشي که اين سالنامه هاي تخصصي به خوبي تهيه شود و مورد استفاده ي متخصصان قرار گيرد،مصرف انرژي کاهش مي يابد.

3.1.4 انتخاب مواد اوليه خام و سوخت

پس ازانجام کارهاي مربوط به کارخانه و برطرف کردن فاکتورهاي نامعين مختلف، منبع ماده ي اوليه ي خام مي تواند مورد بازديد قرار گيرد. با بسط لايه هاي ذخيره منبع(معدن) مواد اوليه يا آداپته کردن سيستم پيش مخلوط کن مي توان موقعيت هايي براي جايگزيني مواد اوليه ي ارزان قيمت به جاي مواد اوليه گران بها ساخت. هنگامي که کامپيوتر براي کنترل فرآيند مخلوط کردن مواد اوليه استفاده مي شود،فرآيند به صورت پايدارتري انجام مي شود.
مخلوط کردن سرباره کوره بلند(blast furnace slag)، پزلان(Pozzolan)، و خاکستر بادي(Fly ash) با مواد اوليه به طور عمده اي در زمينه ي حفاظت از منابع انرژي به ما کمک مي کند. استاندارد صنعتي ژاپن(jis) استانداردهايي کيفي براي نسبت هاي مخلوط کردن ارائه کرده است. براي رسيدن به اين استاندارد هم بايد مخلوط مناسب تهيه نمود و هم بايد گروه سيمان مناسب(host semen) نيزانتخاب گردد. و کيفيت اين دو عامل به دقت کنترل شود. دراين جهت، کنترل کيفيت، اولين قدم براي حفاظت از انرژي مي باشد.
عموماً، گازطبيعي(Natural gas)، نفت سنگين(heavy oil) و زغال سنگ به عنوان سوخت مصرف مي شود. در ژاپن در حدود سال 1980 سوخت نفت سنگين با زغال سنگ جايگزين شد. اين مسأله به خاطر وقوع بحران نفت ثانويه، اتفاق افتاد. که در شکل 18 ديده مي شود. اخيراً مصرف نفت سنگين تنها حدود 1درصد نسبت به زغال سنگ است. تغيير نوع سوخت مصرفي از نفت سنگين به زغال سنگ نه تنها در ژاپن بلکه درکشورهاي قدرتمند در زمينه ي نفت مانند اندونزي و مالزي نيزاتفاق افتاد. از ضايعات لاستيکي توليد شده درسال 1992 در ژاپن که مقدار آن 000/840تن بوده است حدود 20.1درصد آن در زينترنيگ سيمان استفاده شده است. با توجه به ناحيه اي که کارخانه هاي توليد سيمان درآن واقع هستند، سوخت هاي جايگزين متنوعي ممکن است پيدا شود.

3.1.5 توليد انرژي با ريکاوري گرماي تلف شده

برطبق داده ها و محاسبات صورت گرفته تقريباً 20% ارزش گرمايي سوخت بوسيله گازهاي خروجي از پيش گرم کن ها حمل مي گردد. همچنين گازهاي خروجي از سرد کننده تقريباً 14درصد از اين مقدار را با خود حمل مي کند. اين ارزش گرمايي باقيمانده را مي توان براي خشک کردن مواد اوليه خام استفاده کرد و يا از آن براي توليد برق بهره گرفت. در کارخانجات سيمان موجود در ژاپن 19 کارخانه توليد برق وجود دارد که ازاين گرماي تلف شده بهره مي گيرند( اين کارخانجات توليد برق به صورت مستقل عمل کرده که 41.8 درصد از کل انرژي الکتريسيته ي مصرفي در کارخانجات سيمان بوسيله اين کارخانجات توليد برق تأمين مي گردد.(همانگونه که درشکل 2 نشان داده شده است))،

شکل 15 نشان دهنده يک دياگرام جرياني(Flow diagram) اين کارخانجات است.
سيستم هاي توليد برق خصوصي براين فرض آداپته شده اند که مخارج روزانه (running cost)کمتراز قيمت واحد برق خريداري است. اگرآسياب پاياني ظرفيت اضافي داشته باشد، به هرحال مي توان از مقدار بارکمتري درطي روز(براي آسياب کردن) استفاده کرد و درطي شب مقداراين بار افزايش مي يابد. به علاوه باعث ايجاد مزايايي مانند جلوگيري از خاموش شدن آسياب به خاطر فاکتورهاي خارجي و بهبود سرعت عمليات کوره مي گردد.

3.1.6 سرمايه گذاري در زمينه ي وسايل

شکل 16،17و 18 نشان دهنده اين هستند که حفاظت از انرژي در ژاپن به صورت بهنگام انجام شده است. و با گام هايي آهسته به سمت بالا بردن ظرفيت توليد و بهبود سودمندي کار پيش مي رود. هنگامي که يک سرمايه گذاري انجام مي شود، نه تنها در زمينه ي مصرف انرژي صرفه جويي مي شود بلکه اين کار موجب اثرات ترکيبي مانند افزايش توليد و پايدارشدن عمليات نيز مي شود. اين مزايا بسيارمهم و بزرگ بوده و به زودي سرمايه گذاري خود را باز مي گردانند. از اين رو يک سرمايه گذاري در زمينه ي نوسازي کارخانه امري حتمي و مورد نيازاست که اين کار يک پروسه ي صنعتي براي باقي ماندن در بازار رقابتي دنيا است. که در اين ميان همواره يک شانس و موقعيت براي بهبود امکانات و صرفه جويي در مصرف انرژي است. و مديريت کارخانه بايد همواره آماده ي بالا بردن و بهبود ادوات کارخانه باشد و زمان را از دست ندهد. مديران زيردستي و مهندسان بايد همواره اطلاعات به روز شده را به مديران ارشد بدهند تا آنها بتوانند تصميم گيري مناسب را در موقع بحراني اتخاذ کنند.
3.2 تکنيک صرفه جويي در مصرف انرژي در فرآيند توليد سيمان از آنجايي که فرآيند تر داراي سيستمي ساده است،اين مسأله مهم است که بازده عملياتي آسياب ها دراين فرآيند ارتقاء داده شود. عملکرد آسياب به عوامل متنوعي بستگي دارد. و از بين همه ي آنها، فاکتورهاي اساسي به صورت يک فرمول تجربي در زير آورده شده است:
تئوري سوم پيوند:
1.............

که در اين فرمول:
کيلو وات ساعت بر تن کوچک مواد آسياب شونده =W
ميکرون - 80درصد از خوراک عبوري =F
ميکرون - 80درصد از محصول عبوري =P
ايندکس کار با توجه به آسياب تست پيوند=Wi
سرعت بحراني آسياب

2.............

قدرت حرکت آسياب
3..............N=C.G.Di.n
که در اين فرمول
مصرف برق بر حسب N=KW
وزن شارژ آسياب (توان) =G
قطر داخلي آسياب(Di=(m
(دور بر دقيقه) سرعت چرخش آسياب =n

فاکتور قدرت شکل 19=C
انتخاب مناسب اندازه گلوله،مقدار گلوله شارژ شده با توجه به اندازه آسياب و بسياري از راهنمايي هاي ديگر در اين زمينه در کتب زير آورده شده است:
"Cement Engineers, Handbook,, )Labohm and others, Bau Verlag Gmbh, Wiesbaden)"
"Cement-Data- Book,, )Duda, Macdonald & Even, London"
عموماً ،سيستم آسياب هاي ساخته شده به نحوه اي طراحي مي شوند که بتوان آنها را درموقعيت واقعي و با دقت بسيارخوبي تنظيم کرد. که اين تنظيمات دقيق بواسطه نمونه گيري هاي انجامي بدست آمده است. اما با گذر زمان، خواص مواد اوليه تغييرمي کند. که اين تغيير کردن خواص در مواد اوليه به صورت مداوم انجام مي شود. بنابراين، نقطه بهينه درعمليات توليد بوسيله استفاده از سيستم در شرايط واقعي بدست مي آيد.
اگرحجم توليد در طي پيشرفت عمليات کاهش يابد، در وهله ي اول بايد به مقادير F (اندازه ي خوراک ورودي) شک کنيم. هنگامي که اندازه F از مقدارمورد نظر بزرگتر باشد، يکي از راه حل ها، افزايش گلوله ها در آسياب اوليه است. اما يک راه حل بهتر تنظيم اندازه ي دانه ها بوسيله فرآيند فشردن پيشرفته(Preceding crusher process)است که در طي اين
فرآيند اندازه خوراک ورودي کاهش مي يابد. اگر محصولات زبر شوند و يا اندازه P در فرمول 1 بزرگ شود، بايد ابتدا مقدار گلوله شارژ شده به آسياب را بررسي کنيم زيرا کاهش قدرت سايندگي موجب زبر شدن محصولات خروجي مي گردد. فرمول1 در اصل براي يک سيستم مداربسته (system closed circuit ) ابداع شده است که به صورت خشک، کار مي کند، اما اين فرمول را براي فرآيند تر نيز مي توان استفاده کرد. البته براي اين کار بايد فاکتورهاي تغيير دقيقي براي افزايش دقت کار اعمال گردد. در فرآيند تر، از آنجايي که سطح گلوله همواره با آب شسته و تميز مي شود، بازده ي آسياب کردن 20-30 درصد نسبت به روش خشک بالاتر است، اما در روش تر سايش گلوله ها و آسياب بيشتر است. کاهش گلوله به خاطر سايش، با کاهش بار موتور آسياب نمايان مي گردد.(همانگونه که در شکل 17 ديده مي شود،رابطه اي ميان آنها به صورت خطي نمي باشد).
با اندازه گيري دوره اي در فاصله زماني بين 2-3 ماه مي توان به خواص سايندگي يک آسياب پي برد. بعد از اين با توجه به زمان عمليات يا مواد خروجي، مقدار شارژ اوليه به صورت دقيق معين مي گردد.
صرفنظر از اين که فرآيند توليد به صورت خشک يا تر باشد، بايد از آسياب کردن بيش از حد مواد جلوگيري کنيم زيرا آسياب کردن بيش از حد موجب مصرف انرژي بيشتر مي شود که اين امر مد نظر ما نيست. تجربيات بدست آمده در سال هاي اخيرنشان داده است که حتي اگر درصد مواد باقي مانده بر روي الک 88 ميکرون به 13-15 درصد نيز برسد، در فرآيند زينترينگ خللي وارد نمي شود، البته تا جايي که دانه هاي زبر بتوانند با کربنات کلسيم ترکيب شوند. (اين تجربيات بر اساس کار بر روي کوره هاي SP و NSP بدست آمده است).
درکل تدابير انجامي موجب صرفه جويي 3-5 درصدي در مصرف انرژي الکتريکي مي شود. مخلوط نمودن خاکستر بادي و يا پزولان به عنوان مواد جايگزين خاک رس باعث بدست آمدن همين نايج مي گردد. ( البته اين مسأله درصورتي است که اندازه ي دانه هاي مواد اوليه ريز باشند).
درمورد آسياب فرآيند خشک، علاوه بر بازده آسياب ،دو مسئله: بهبود دهنده ي بازده اقتصادي سوخت و کاستن قدرت فن ها بايد حل گردد. براي خشک کردن مواد اوليه مي توان از گاز خروجي پيش گرم کن استفاده کرد. اين گاز خروجي ظرفيت گرمايي 170کيلو کالري درهرکيلوگرم کلينکر دارد. بنابر اين اين گاز از لحاظ تئوري مي تواند 10 درصد آب موجود در مواد اوليه را بخارکند. از اين رو مي تواند در صرفه جويي مصرف انرژي به ما کمک کند.
اخيراً، گسترش استفاده از آسياب رولري(roller mill) که در شکل 4 نشان داده شده است،سهم بزرگي در کاهش حجم گاز موجود درسيستم و افزايش انرژي مصرفي بوسيله فن داشته است. تفاوت در قدرت آسياب به خودي خود به کاهش مصرف انرژي الکتريکي بستگي ندارد، اما ، درمقايسه با فرآيند هاي موجود ( که بوسيله آسياب گلوله اي انجام مي شود)، مصرف انرژي 10-15درصد کاهش مي يابد کاهش بيشتر در مصرف انرژي در صورتي مورد انتظاراست که حجم گازعبوري يا چرخنده در فرآيند کاهش يابد.
ادامه دارد .....
/خ