Dans le contexte des objectifs de « double-carbone », les fours industriels, en tant qu'équipements consommateurs d'énergie- clés dans le secteur manufacturier, ont fait des-améliorations en matière d'économie d'énergie et de développement vert une exigence inévitable pour la transformation de l'industrie. Cet article explore le potentiel d'économie d'énergie et les voies de développement durable des fours industriels du point de vue de l'évolution technologique et de l'optimisation du système.
I. État actuel de la consommation d'énergie et analyse du potentiel d'économie d'énergie{{1}
Actuellement, l'efficacité thermique moyenne des fours industriels en Chine n'est que de 30 % -50 %, soit un retard de 15 à 20 points de pourcentage par rapport aux niveaux avancés internationaux. En prenant comme exemple l’industrie de la céramique, qui consomme 200 millions de tonnes de charbon standard par an, si l’efficacité thermique moyenne était augmentée de 10 %, elle pourrait économiser 20 millions de tonnes de charbon standard par an et réduire les émissions de dioxyde de carbone d’environ 50 millions de tonnes. Cet écart indique précisément un potentiel d’économie d’énergie important, qui se reflète principalement sous trois aspects :
1. Le taux d’utilisation des ressources thermiques résiduelles est inférieur à 35 %.
2. La précision des systèmes de contrôle de la combustion doit être améliorée.
3. Les pertes de chaleur du four représentent 20 à 30 % de la consommation totale d’énergie.
II. Construction d'un système technologique d'économie d'énergie de base-
1. Technologie de combustion avancée
La technologie d'oxycombustion-peut augmenter la température de combustion au-dessus de 2 000 degrés tout en réduisant les pertes de chaleur dues aux gaz de combustion. Après application dans un four de fusion de verre, la consommation de carburant a diminué de 30 % et les émissions d'oxydes d'azote ont été réduites de 80 %. Les systèmes de combustion régénérative, utilisant des régénérateurs en céramique pour la récupération de la chaleur résiduelle, réduisent la température des gaz d'échappement en dessous de 200 degrés et augmentent l'efficacité thermique à plus de 70 %.
2. Systèmes de contrôle intelligents
Les systèmes de contrôle de température intelligents basés sur des jumeaux numériques-, déployant 256 points de surveillance de la température, construisent un modèle de champ de température tridimensionnel-pour obtenir un contrôle précis de la température. Après application dans le four de traitement thermique d'une entreprise sidérurgique, l'uniformité de la température s'est améliorée de ±15 degrés à ±5 degrés, le taux de qualification des produits a augmenté de 2,1 points de pourcentage et la consommation d'énergie unitaire a diminué de 8,7 %.
3. Nouveaux matériaux d'isolation
Les matériaux d'isolation nano Aerogel ont une conductivité thermique aussi faible que 0,018 W/(m·K), réduisant les pertes de chaleur de 40 % par rapport aux matériaux d'isolation traditionnels. Lors de la rénovation d'un four tubulaire pétrochimique, la température de la paroi extérieure a chuté de 85 degrés à 45 degrés, économisant ainsi plus d'un million de yuans en coûts de carburant par an.
III. Solutions d'amélioration de l'efficacité énergétique au niveau du système-
1. Système d'utilisation de la chaleur résiduelle
Un modèle d'utilisation à trois -niveaux : "production d'électricité à haute-température, processus à moyenne-température et séchage à basse-température" :
- Les gaz de combustion au-dessus de 550 degrés sont utilisés pour la production d'électricité organique à cycle de Rankine.
- La plage de 300 à 550 degrés est utilisée pour les processus de production.
- La plage de 150 à 300 degrés est utilisée pour le séchage des matières premières.
Après la mise en œuvre de cette solution dans une cimenterie, le taux global d'utilisation de l'énergie est passé à 92,3 %.
2. Système de gestion de l'énergie
Une plate-forme de gestion de l'énergie basée sur l'IoT-a été créée pour surveiller 128 points clés d'efficacité énergétique en temps réel. Grâce à l’analyse du Big Data, il permet d’obtenir :
- Précision de la prédiction de charge de 95 %.
- Génération automatique de suggestions d'optimisation énergétique.
- Alertes d'anomalie d'efficacité énergétique dans les 15 minutes.
IV. Tendances de développement innovantes
1. Systèmes complémentaires multi-énergies
Le système d'énergie verte « photovoltaïque + stockage d'énergie + four » prend de l'ampleur. Une entreprise de céramique a construit un système photovoltaïque sur le toit de 20 MW, couplé à 4 MWh de stockage d'énergie, couvrant 30 % de sa consommation électrique de production et réduisant les émissions de carbone de 16 000 tonnes par an.
2. Substitution de carburant à faible-carbone
La technologie de gazéification de la biomasse a réalisé des percées dans l'industrie du verre, avec un taux de substitution de 40 %. La recherche et le développement des fours à hydrogène sont entrés dans la phase pilote, avec une application commerciale attendue d'ici 2030.
3. Modèle d'économie circulaire
Les fours respectueux de l'environnement-utilisant des déchets solides industriels comme matières premières, comme la production de verre microcristallin à partir de scories d'acier, non seulement consomment des déchets solides, mais créent également de la valeur, réalisant un cycle-en boucle fermée de "matière première-produit-matière première renouvelable".
V. Recommandations de mise en œuvre
1. Établir un système d’évaluation de l’efficacité énergétique sur le cycle de vie complet couvrant les étapes de conception, de construction et d’exploitation.
2. Élaborer une feuille de route de rénovation différenciée, mettant en œuvre des étapes selon les types de fours.
3. Construire une plateforme d'innovation intégrant l'industrie, le monde universitaire, la recherche et les applications pour accélérer la transformation des réalisations technologiques.
4. Améliorer les mécanismes de comptabilisation et d'échange des émissions de carbone pour former des incitations-dictées par le marché.
La rénovation-économe en énergie des fours industriels est un projet systématique qui nécessite les efforts synergiques des avancées technologiques, de l'innovation en matière de gestion et du soutien politique. En construisant un mécanisme de promotion trinitaire de « -politique de gestion de la technologie-, les fours industriels évolueront inévitablement vers une efficacité élevée, une faible émission de carbone et une intelligence, fournissant ainsi un soutien solide au développement de haute-qualité de l'industrie manufacturière.
