Tavení hliníkových slitin v šachtových pecích je v rámci většiny sléváren největším spotřebičem energie, ve většině případů pak největším spotřebičem zemního plynu. Za časů levného zemního plynu nebyla jeho zvýšená spotřeba až takovým problémem, a tak se tavírna nestávala středobodem úspor, jejím úkolem bylo tavit hlavně velkoobjemově. Dnes je situace zcela rozdílná a řádná péče o proces tavení uspoří obrovské peníze.
Princip šachtové pece (obr. 1) je ve své podstatě velice jednoduchý a dobře srozumitelný:
- velký objem šachty k předehřevu vsázky z tavicí komory;
- vsázka, která propadá do tavicí komory, má maximální možnou teplotu právě díky předehřevu v šachtě;
- natavení je velice rychlé; natavený materiál co nejrychleji přechází do udržovací komory k zajištění nízkého propalu;
- teplota pláště šachtové pece je nižší než 80 °C, nedochází k teplotním ztrátám;
- teplota odcházejících spalin je přibližně 180 °C, spaliny předaly svou tepelnou energii vsázce.
K dosažení nízkých spotřeb zemního plynu proto musíme splnit následující podmínky:
- obsluha udržuje šachtu plnou, šachta je zcela zaplněna vsázkou;
- vyzdívka je v dobré kondici (obr. 2);
- hořáky jsou správně nastavené;
- na peci využíváme automatické řízení procesu.
Už první podmínka, neustálé udržování plné šachty, má za následek redukci spotřeby plynu o 20–30 %. Tento první krok je nedůležitější, investičně nejlevnější a okamžitě aplikovatelný. Razantně snížíme spotřebu zemního plynu a prodloužíme životnost vyzdívky. Právě zavážení materiálu do prázdné šachty vyzdívku nejvíce poškozuje.
Další nezbytnou podmínkou je správná konstrukce vyzdívky. StrikoWestofen čerpá z 50 let zkušeností. Ačkoliv může být kopie vyzdívky markantně levnější a dost možná při prvních tavbách funkční, nikdo nezaručí spotřeby a výkony pece, jako když jste si ji za tím účelem pořizovali. Pokud s takovou vyzdívkou spotřebováváme každý den na každé tuně hliníku o 20 % více zemního plynu, výsledná finanční ztráta je bolestná.
Správně nastavené hořáky jsou samozřejmostí. Potřebujeme správně nastavený poměr vzduchu a plynu, správnou délku plamene a spínání a vypínání hořáků ve správný okamžik. Třem výše uvedeným nezbytným podmínkám můžeme pomoci inovacemi, které vedou k dalšímu snížení spotřeby zemního plynu.
Vytavování šachty probíhá při zavřeném víku šachty. Horké spaliny se zdržují v prostoru šachty delší dobu, využití tepelné energie spalin se zvyšuje a výrazně se sníží doba vytavení šachty.
Ačkoliv je funkce „tavení“ tavičem zapnuta, hořáky jsou sepnuty až v okamžiku naplnění šachty, čímž se využívá veškerá energie spalin procházejících šachtou.
Řízení pece zná míru zaplnění šachty a může tak automaticky optimalizovat tavicí výkon.
Pantografické zavírání dveří zabezpečí těsné uzavření pecního prostoru a zároveň umožňuje snadné čištění vnitřní strany dvířek.
I pláště StrikoWestofen mohou po dvaceti letech vykazovat známky opotřebení a zaslouží si tak renovaci.
Renovaci si stejně tak zaslouží i hořákové systémy. Na našem území máme v provozu hořákové systémy ještě z roku 1990.
Včasné, rychlé zavážení vede k úsporám jak u spotřeby plynu, tak hlavně na prostojích z důvodu drobných závad nebo času údržby.
Obzvláště u velkých obrobených odlitků s ostrými hranami a při častém zavážení do prázdné šachty je potřeba chránit stěny šachty.
Směnové protokoly pomáhají k přesnému sledování spotřeby plynu v rámci každé směny, můžeme sledovat využití pece a stejně tak můžeme sledovat, zda obsluha s pecemi pracuje správně dle nastavených procesů, nebo zda si práci zjednodušuje.
Pece StrikoWestofen běžně fungují déle než 30 let. To však neznamená, že elektroinstalace bude celou dobu životnosti spolehlivá a stabilní.
Běžná šachtová pec v běžném provozu, s běžně pracujícími taviči, s běžně opotřebovanou vyzdívkou a s běžným využitím tavicího výkonu spotřebovává ve slévárnách přibližně 100 m3 zemního plynu na 1000 kg pro tavení a udržování hliníkové slitiny. Pokud se však šachtová pec uvede do řádného stavu a obsluha řádně dodržuje nastavené procesy, klesá spotřeba zemního plynu k hodnotám 60–70 m3 / 1000 kg Al. Při dnešních cenách plynu se tak bavíme o finančních úsporách (v závislosti na velikosti pece a jejím využití) v rozmezí 3.000.000–6.000.000 Kč ročně.
Tab. 1 představuje možnosti úspor v případě, kdy obsluha začne pracovat správně k zajištění minimální spotřeby zemního plynu, ale vyzdívka ještě není v dobrém stavu nebo není vyrobena dle správného designu.
Příčinami vysoké spotřeby plynu jsou ve většině případů dvě stěžejní skutečnosti – samotná práce se šachtovou pecí a nesprávný tvar vnitřní vyzdívky pece.
Personální nedostatečnost v tavírnách neumožňuje včasnou přípravu materiálu pro zavážecí zařízení. Často tak dochází k dlouhým přestávkám mezi zaváženími, šachta není zcela zaplněná, teplota vsázky v tavicí komoře je nižší, a proto vzniká vyšší energetická náročnost na roztavení. K tomu se přidává zvýšené opotřebení šachty při zavážení materiálu do prázdné šachty a rozstřik částečně nataveného materiálu ze dna tavicí komory na stěny šachty.
Následkem zpožděného nebo nepravidelného zavážení dochází k následujícím skutečnostem:
- zvýšená spotřeba plynu, spaliny nepředehřívají vsazený materiál;
- zvýšené opotřebení vyzdívky mechanickými rázy vsazovaného materiálu;
- zvýšený propal, přechod z pevného do kapalného skupenství je časově delší;
- v tavicí komoře je vyšší teplota;
- zvýšená nutnost čištění kvůli rozstřikům nataveného materiálu po dopadu vsázky na dno tavicí komory;
- zarůstání pece;
- netěsnost dveří tavicího prostoru, následkem je zvýšená tvorba korundů v tavicí komoře.
Správnou, pravidelnou obsluhou zajistíme pokles spotřeby plynu o 20 % a rozhodně doporučujeme začít při optimalizaci spotřeb energií právě
u obsluhy. Správná a řádná obsluha nevyžaduje žádné investice, nemá dodací termín a může se aplikovat ze dne na den.
Dalším bonusem správné obsluhy je značné prodloužení životnosti vyzdívky. Při zvažování investice do oprav a modernizací šachtových
pecí je proto bezpodmínečně nutné nejdříve začít právě u obsluhy. V opačném případě bude životnost všech oprav zbytečně krátká.
K využití plného potenciálu šachtových pecí StrikoWestofen®, tedy k tavení za nízkých energetických spotřeb, potřebujeme přesně
definovaný tvar vnitřní vyzdívky pece, vyrobené v požadované kvalitě, a zajištění plné funkčnosti. Správný tvar vyzdívky a použité
směsi jsou výsledkem více než 50 let trvajícího vývoje a zkušeností s více než 5000 realizacemi. Pokud se vyzdívka šachtové pece opraví
podobnými materiály o podobných fyzikálních vlastnostech a s podobnou vnitřní konstrukcí, bude výsledkem podobná spotřeba plynu, která je o 20–30 m3 na natavenou tunu
hliníkové slitiny vyšší. Při dnešních cenách zemního plynu se tak slévárna ročně připraví o značné částky (tab. 2). Ve výpočtech nezahrnujeme
ztráty na základě zvýšeného propalu, který je zpravidla o 0,5 % vyšší v porovnání s originální vyzdívkou.
V tab. 1 počítáme pouze úspory v případě řádného zaškolení obsluhy a rozumného dodržování zásad energeticky úsporného tavení. V tab. 2
uvádíme úspory, kdy obsluha stále dodržuje zásady energeticky úsporného tavení, a zároveň opravíme vyzdívku dle doporučení výrobce.
Pro lepší představu o celkovém potenciálu úspor uvádí tab. 3 finanční úspory v situaci, kdy v jednom kroku řádně zaškolíme obsluhu a opravíme
vyzdívku s výrobcem pece. Chceme tak zdůraznit potenciál úspor, který se v době zvýšených energetických nákladů nabízí.
V minulých letech bylo opomíjení správné obsluhy a vnitřní konstrukce šachtové pece pochopitelné, zvýšené náklady na energii v porovnání s optimálním stavem nebyly nijak drastické a vytrácely se tak pod tíhou důležitějších výrobních témat. V dnešní situaci nám právě šachtové pece nabízejí obrovský potenciál energetických úspor. Všechny hodnoty, které uvádíme v tomto článku, stojí na pevném základě mnoha našich zkušeností, kdy jsme dlouhodobě sledovali stav před a po modernizaci. Spotřeba zemního plynu 60 m3 / 1000 kg nataveného hliníku je hodnota garantovaná. Závěrem bychom rádi zdůraznili, že jakákoliv šachtová pec StrikoWestofen®, i ta dvacetiletá, umí tavit 1000 kg Al se spotřebou 60 m3 zemního plynu. Máme aplikace, kdy zákazníci dosahují spotřeby plynu 57 m3 / 1000 kg Al při 50% využití tavicího výkonu, tedy dokonce nižší než právě garantované hodnoty. Jen je potřeba problematiku spotřeby chytit za správný konec a poradit se s odborníky.
