راهكارهاي كاهش هزينه كاركرد كوره دوّار ذوب چدن با استفاده از شبيه‏ سازي ترموديناميكي

Cost Reduction in Cast Iron Rotary Furnace: A Thermodynamic Approach

در اين مقاله به تحليل ترموديناميكي كوره دوّار ذوب چدن، با هدف ارايه راهكارهايي براي كاهش هزينه كاركرد پرداخته شده است. به اين منظور، فضاي درون كوره به‌عنوان حجم كنترل انتخاب ‌و پس از شناسايي منابع توليد و مصرف و اتلاف انرژي حرارتي، قانون اول ترموديناميك برآن اعمال شده است. محاسبات نشان داد مكانيزم انتقال حرارت جابه‌جايي درمقابل مكانيزم تشعشع نقش اندكي دارد و بخش عمده انرژي حرارتي حاصل از احتراق سوخت، توسط گازهاي گرم خروجي از كوره و نيز از طريق بدنه كوره به هدر مي‌رود. اين موضوع باعث تلف‌شدن حدود 90% حرارت توليدي سوخت مي‌شود. درادامه مشخص شد با پيش‌گرمايش و افزايش دماي هواي ورودي به كوره تا K650، حدوداً10% در مصرف سوخت صرفه‌جويي مي‏شود؛ درنتيجه، صرفه‌جويي درخور توجهي در هزينه ساليانه مصرف سوخت به‌وجود مي‌آيد. سپس جايگزيني سوخت گاز طبيعي با گازوييل كه سوخت سنتي كوره دوّار ذوب چدن است، بررسي شده است. به‌دليل قيمت ارزان‌تر گاز طبيعي، هزينه مصرف سوخت تا يك‌پنجم حالت كاركرد كوره با گازوييل كاهش مي‏يابد؛ اگرچه در اين حالت، اتلاف حرارت توسط گازهاي خروجي افزايش و بازده كوره كاهش مي‏يابد.

: In this paper, in order to introduce manufacturing cost reduction methods, using a thermodynamic approach, the performance of cast iron rotary furnaces is analyzed. To do so, the furnace atmosphere is chosen as a control volume. Then, heat sources, heat sinks and heat loss mechanisms are recognized and the first law of thermodynamic is applied to the control volume. The analysis showed that radiation is the dominant heat transfer mechanism and a large portion of heat generated by fuel consumption is lost through hot gasses that leave the furnace and due to heat conduction from furnace drum. Consequently, more than 90 percent of input energy to the furnace is lost. The first method to reduce the fuel cost is to pre-heat the input air which can reduce the fuel consumption by 10%.The other method is to replace the conventional fuel of cast iron rotary furnace –Fuel Oil- with Natural Gas, which is very effective to reduce fuel cost because the price of natural gas is much lower than the price of fuel oil.