کلمات کلیدی: انرژی، شاخص مصارف، آب، برق، گاز، تناژ تولید، سطح تولید

 چکیده:

 خطوط گالوانیزه مداوم از بخش‌های اصلی و بخش‌های پشتیبان تشکیل شده‌اند که هر کدام از این بخش‌ها از انرژی‌های مختلف یا مجموع انرژی‌های آب و برق و گاز به تناسب استفاده می‌کنند.

بخش‌های پشتیبان خطوط گالوانیزه شامل واحدهای زیر می‌باشد:

تصفیه‌ خانه آب، تصفیه‌ خانه فاضلاب، واحد تولید گاز خنثی، واحد تولید هوای فشرده، واحد تولید بخار و بویلرها، دستگاه‌ها و برج‌های خنک‌کننده مثل کولرها، چیلرها، کولینگ تاورها، کارگاه‌های تعمیراتی و ساخت، انبارها، جرثقیل‌های سقفی، واحد بسته‌بندی

و بخش‌های اصلی خطوط گالوانیزه شامل قسمت‌های زیر می‌باشد:

تغذیه ورق به خط، شستشو و تمیزکاری ورق، کوره‌ها، پاتیل مذاب، خنک کاری بعد از پاتیل، اسکین پس، لولر، کروماته و پسیو، جمع‌آوری ورق در انتهای خط و تسمه زنی آن

هرکدام از بخش‌های اصلی و پشتیبان، مصرف‌کننده نوعی انرژی بوده و در قبال دریافت انرژی سرویس و خدمتی را در راستای تولید محصول نهایی که همان ورق گالوانیزه می‌باشد، ارائه می‌نمایند. بدیهی است که مجموع مصارف انرژی در هر بخش، بر قیمت تمام‌شده محصول نهایی اثرگذار خواهد بود و لازم است به‌درستی محاسبه و لحاظ گردد.

در شرایطی که انرژی به‌اندازه کافی موجود باشد و یک خط گالوانیزه با تکنولوژی مشخص وجود داشته باشد با کنتورهای مربوطه برای آب، برق و گاز مجموع مصارف قابل‌ اندازه‌گیری و محاسبه بوده و در بازه زمانی مشخص مقدار تولید صورت گرفته نیز معلوم می‌باشد و می‌توان مصرف انرژی در هر تن تولید را محاسبه نمود.

اما برای انتخاب خط جدید شرایط تکنولوژی و نوع تجهیزات مورداستفاده در آن تعیین‌کننده میزان مصارف خواهد بود. خطوط مختلف گالوانیزه با طراحی‌های متفاوت در بخش‌های اصلی خط و بخش‌های پشتیبان غالباً مصارف مختلفی را دارند. به‌عنوان‌ مثال چنانچه در خطی پاتیل مذاب با انرژی الکتریکی گرم و نگهداری گردد مصرف برق به نسبت خطوطی که پاتیل‌های گازسوز دارند متفاوت می‌باشد.

یا چنانچه کولینگ تاورهای مورد استفاده در خطی مدار باز باشد به نسبت کولینگ تاورهای مدار بسته مصرف آب متفاوتی دارند.

همچنین تکنولوژی‌های مورد استفاده در انتخاب موتورها و کنترل سرعت و دور آن‌ها و استفاده از درایو تا حد زیادی مصرف انرژی الکتریکی را تحت‌الشعاع خود قرار می‌دهد.

استفاده از مشعل‌های با راندمان بالا در کوره‌ها و مکانیزم های بازیابی انرژی حرارتی به‌شدت در مصرف گاز تأثیر دارد.

لذا نوع تکنولوژی انتخاب‌شده برای خط گالوانیزه اثر زیادی بر مصارف انرژی خواهد داشت.

از طرفی دیگر شرایط آب و هوایی و اقلیمی نیز می‌تواند برمصرف انرژی‌های مختلف اثرگذار باشد. عمده مصرف آب در خطوط گالوانیزه به‌صورت تبخیر از سطح ورق و سطح کولینگ تاورها و مخازن و تانک‌ها می‌باشد. شرایط آب و هوایی در تبخیر آب و مصرف آن تأثیرگذار می‌باشد.

در ادامه مصرف انرژی در قسمت‌های مختلف خط گالوانیزه را توضیح داده و اینکه به چه دلایلی نیاز به مصرف انرژی در قسمت‌های مختلف می‌باشد می‌پردازیم.

انرژی الکتریکی یا برق:

در تمامی موتورهای الکتریکی و به‌منظور حرکت غلتک‌ها و ایجاد کشش و حرکت ورق در طول خط انرژی الکتریکی توسط موتورها مصرف شده و با انتقال و افزایش نیرو توسط گیربکس‌ها در اختیار خط قرار می‌گیرد.

انرژی الکتریکی در فن‌ها و کمپرسورها، هوای لازم برای خط و مشعل‌ها را تأمین می‌نماید.

انرژی الکتریکی در هیترهای الکتریکی در بخش‌های مختلف تجهیزات به‌صورت گرما، گرمای لازم برای تجهیزات را فراهم می‌نماید و یا در موتورهای چیلرها و رادیاتورها و جت کولرها سرمایش لازم را ایجاد می‌نماید.

در بخش هیدرولیک و برای هیدروموتورها نیز قدرت لازم را تأمین و در اختیار تجهیزات خط قرار می‌دهد.

انرژی الکتریکی در پمپ‌های مختلف خط وظیفه انتقال سیالات مختلف را ایفا می‌نماید.

انرژی الکتریکی در ابزار دقیق خط وظیفه پایش و کنترل دقیق تجهیزات را به عهده دارد. انرژی الکتریکی در تجهیزاتی مثل ایکس ری به اندازه‌گیری دقیق ضخامت ورق و ضخامت پوشش منجر می‌گردد.

ملاحظه می‌گردد در تمام این تجهیزات انرژی الکتریکی نقشه بسیار مهمی را به عهده دارد. تجهیزات مختلفی برای کاهش مصارف الکتریکی ازجمله درایوها و کنترل فرامین لازم مثل پی ال سی ها بکار گرفته شده است که نوع آن‌ها و اساس طراحی آن‌ها نقش چشمگیری در کاهش مصارف دارد. بعضی خطوط که فاقد این تجهیزات می‌باشند مصرف انرژی بالاتری نسبت به خطوط پیشرفته دارند. معمولاً هزینه‌های اولیه خرید و انتخاب تکنولوژی‌های جدید بالاتر می‌باشد اما با گذشت زمان و با کاهش مصارف خط تولید این هزینه‌ها جبران می‌گردد.

گاز شهری:

هرچند در نگاه اول گاز برای گرمایش در سیستم‌ها می‌باشد اما در خطوط گالوانیزه کوره‌ای از گاز فقط برای گرمایش در سیستم‌ها استفاده نمی‌گردد. گاز شهری با واکنش با مقدار مشخص هوا حین احتراق می‌تواند محصولاتی را ایجاد نماید که باعث احیاء آهن از اکسیدهای آن گردد. در برخی کوره‌های گالوانیزه گاز شهری با نسبت مشخصی از هوا ترکیب شده و محصولات احتراق که شامل منواکسید کربن و هیدروژن می‌باشد در کوره‌های احیا صرف تمیزکاری سطح ورق از اکسیدهای می‌گردد. همچنین در این کوره‌ها چربی‌های سطحی تا حدودی همراه با گاز مورداستفاده وارد واکنش احتراق شده و می‌سوزند و از این روش نیز سطح ورق تمیز می‌گردد.

گاز شهری برای تولید بخارآب در بویلرها و استفاده بخار در خط برای گرمایش محلول‌های شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. گاز شهری برای تولید گاز هیدروژن و نیتروژن واحد تولید گازهای خنثی می‌تواند مورد استفاده واقع شود.

برای احتراق در کوره‌های خط گالوانیزه و تولید حرارت به‌منظور عملیات حرارتی ورق از گاز شهری استفاده می‌گردد.

گاز شهری برای گرمایش وان مذاب گالوانیزه می‌تواند استفاده شود.

گاز شهری در خشک‌کن‌ها و کوره‌های مربوطه آن‌ها برای عملیات خشک‌کردن سطح ورق از آب‌های شستشوی سطحی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

همچنین برای گرمایش سالن‌ها و پرسنل خط نیز از گاز شهری استفاده می‌گردد.

مصرف گاز نیز بسته به نوع تکنولوژی به‌ویژه در طراحی مشعل‌های مختلف متفاوت می‌باشد و راندمان و بهره حرارتی مشعل‌ها از مواردی است که در طراحی‌های مختلف و در تکنولوژی‌های پیشرفته به آن توجه ویژه‌ای می‌گردد.

انتخاب نوع تکنولوژی مصرف نهایی گاز و مقدار آن در تن تولید را تحت تأثیر قرار می‌دهد و در خطوط مختلف بر متفاوت می‌باشد.

آب:

در خطوط گالوانیزه معمولاً آب باکیفیت‌های مختلف در بخش‌های مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد. آنجا که نیاز است خلوص آب بالاتر باشد لازم است عملیات تصفیه آب بهتر صورت گیرد. معمولاً آب در سه کیفیت در خطوط گالوانیزه بکار گرفته می‌شود. آب خام یا معمولی برای مصارف عمومی و شستشوی تجهیزات در طول خط و در واحدهای پشتیبان.

آبی که یک بار از RO عبور داده شده و به‌عنوان آب صنعتی شناخته شده برای مصارفی که حساسیت کمتری نسبت به خلوص آب دارند مثل استفاده در ساخت قلیا در بخش شستشوی ورق در ورودی خط گالوانیزه یا آب مورد استفاده در سیستم‌های خنک کاری و پمپ‌ها، آب مورد استفاده در کولینگ تاورها.

اما جاهایی مثل محلول کرومات یا آب کوئیچ تانک یا آب موجود در کولینگ های با سیکل بسته خلوص بسیار بالاتری نیاز دارد. جاهایی که اثر سختی آب بر کیفیت محصول اثرگذار می‌باشد معمولاً این آب از عبور دادن آب صنعتی از سیستم RO دوم حاصل می‌گردد و به آب دمین یا دبل RO موسوم می‌باشد. سختی و املاح این آب در حد صفر و بسیار ناچیز می‌باشد و یون‌های دیگری مثل کلر همراه این آب نمی‌باشد.

در خط گالوانیزه آب در ورودی خط و در بخش قلیا و شستشوی ورق مورد استفاده می‌باشد. در خطوطی که دارای بویلر می‌باشند آب در بویلر ورودی خط به بخار تبدیل شده و بخار بویلر برای گرم کردن تانک‌های قلیا استفاده می‌شود.

آب همچنین برای خنک کاری دستگاه جوش در ورودی خط، پاور پک‌های هیدرولیک، رادیاتورهای داخل بخش خنک کاری کوره، برای کوئنچ تانک، برای اسکین پس و عملیات ساخت محلول کروماته یا محلول‌های پسیو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آب در گردش در مدار خنک کاری نیز با سیستم‌های کولینگ تاور مدار باز و مدار بسته مورد استفاده است.

در افترکولر کمپرسورها در قسمت تولید گاز خنثی نیز آب برای خنک کاری مورد استفاده می‌باشد.

برای آب نیز انتخاب نوع تکنولوژی در مصرف آن تأثیر چشمگیری دارد.

چنانچه ملاحظه شد بسته به شرایط تکنولوژیکی نمی‌توان برای دو خط مختلف شاخص یکسانی در مصارف انرژی تعیین و اعلام نمود و به‌عنوان الگوی مصرف مورد استفاده قرار داد؛ اما در دو تکنولوژی کاملاً یکسان با کنترل دقیق مصارف و بهینه نمودن آن می‌توان بعد از مدتی به الگوهای تکرار شوند رسید و شاخص مصارف را برای همان تکنولوژی استخراج نمود.

مطالب مطرح‌شده فوق وابستگی مصارف انرژی به نوع تکنولوژی را بیشتر بیان نمود. نکته بسیار مهم دیگری در خطوط گالوانیزه برای مصارف انرژی مطرح است که بسیاری از تولیدکنندگان گالوانیزه با آن مواجه می‌باشند.

در محاسبات مختلف مالی و حسابداری صنعتی مصارف در هر تن تولید و یا در هر کیلوی تولید محاسبه می‌گردد تا بتوان قیمت تمام‌شده را استخراج نمود و بر اساس آن قیمت‌گذاری محصولات را انجام داد؛ اما واقعیت آن استکه در خطوط گالوانیزه و حتی سایر خطوط فرآیندی محصولات ورق فولادی مبنای تمامی محاسبات مصارف سطح ورق تولیدشده می‌باشد نه وزن ورق. تمامی اتفاقات برای سطح ورق رخ می‌دهد و مقدار سطح تولیدی تعیین‌کننده مقدار مصارف می‌باشد. به‌عنوان‌مثال یک تن ورق با ضخامت 0.3 میلیمتر و عرض 1000 میلیمتر 424 متر طول و سطحی معادل 848 مترمربع داشته و یک تن ورق با ضخامت 1 میلیمتر و عرض 1000 میلیمتر، 128 متر طول داشته و سطحی معادل 256 مترمربع دارد.

مقدار مصرف آب برای شستشوی سطح ورق بوده، مصارف گازهای خنثی و احیاء کننده برای این سطح تولید بوده و مصرف برق نیز در این سطح اثرگذار خواهد بود چراکه سرعت خط تولید برای ورق‌های نازک به‌مراتب بالاتر از ورق‌های ضخیم می‌باشد.

پارادوکس‌های دیگری نیز وجود دارد ازجمله اینکه ورق‌های نازک سریع‌تر گرم شده و سریع‌تر حرارت از دست می‌دهند که در اینجا مصارف کمتر انرژی الکتریکی و گاز شهری را نیاز دارند و ورق‌های ضخیم برعکس به خاطر حجم بیشتر انرژی بیشتری برای گرم شدن و سرد شدن مجدد نیاز دارند که مصارف آب و برق و گاز را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

لذا همه این موارد تعیین شاخص دقیق مصرف انرژی را با چالش همراه ساخته و نمی‌توان اعداد مطلقی را اعلام نمود و الگوی واحدی را بیان نمود.

در خطوط تولید موجود بهتر آن استکه تمامی محاسبات بر مبنای سطح ورق تولیدی دو طرف ورق صورت گیرد و درنهایت سطح برای هر ضخامت تبدیل به کیلوگرم محصول گردیده و هزینه‌های نهایی استخراج گردد.

نتیجه نهایی:

·       تعیین شاخص مصرف ویژه برای حامل‌های مختلف انرژی در خطوط گالوانیزه بستگی شدیدی به انتخاب تکنولوژی داشته و در ابتدا باید تکنولوژی انتخاب گردیده و مصارف بر اساس مشخصات تکنولوژیکی تجهیزات و راندمان آن‌ها محاسبه، استخراج و اعلام گردد.

·       شاخص مصرف به‌شدت متأثر از ضخامت‌های تولیدی و محدوده ضخامتی تولید ورق در خط می‌باشد. در خطوطی که ورق‌های نازک تولید می‌کنند مصرف بر تن عموماً بالاتر می‌باشد.

·       بهتر است شاخص مصارف بر اساس سطح ورق تولیدی و برحسب مترمربع دو طرف ورق استخراج و محاسبه گردیده و درنهایت با توجه به مشخصات ابعادی ورق شامل ضخامت و عرض آن به تن تولید یا کیلوگرم تولید تبدیل گردد.

·       بنچ مارک یا الگوی مصرف باید در شرایط تکنولوژی یکسان صورت گیرد و نمی‌توان دو تکنولوژی مختلف را با یکدیگر مقایسه نمود. هرچند این مقایسه کمک به این می‌کند که تجهیزات بروزتری انتخاب و تجهیزات با تکنولوژی ضعیف جایگزین گردد.

·       انتخاب نوع تکنولوژی صرفاً بر اساس مصارف انرژی نمی‌باشد و پارامترهای بسیار مهم دیگری نیز در انتخاب نوع تکنولوژی اهمیت دارد.

برای اینکه دیدی کلی در خصوص مصارف خط گالوانیزه نیز وجود داشته باشد به‌عنوان نمونه در یک خط گالوانیزه با حداکثر سرعت 100 متر بر دقیقه و ظرفیت 200 هزار تن در سال و برای ورق مرجع باضخامت 0.7 میلیمتر و عرض 1000 میلیمتر با کوره‌های آنیل و پاتیل مذاب گازسوز، متوسط مصارف انرژی می‌تواند به‌صورت زیر باشد:

چنانچه میکس ضخامتی تولیدی ورق کمتر گردد طبیعتاً اولین اتفاقی که رخ می‌دهد تناژ تولید کمتر می‌گردد وقتی تناژ کاهش یافت مخرج کسر مصرف بر تن کاهش یافته و نتیجه آن افزایش مصارف خواهد بود.

ضمن اینکه با کاهش ضخامت، سطح ورق تولیدی افزایش چشمگیری خواهد داشت و مصرف بر سطح افزایش می‌یابد. لذا پیشنهاد می‌گردد کارخانجات تولید ورق گالوانیزه در جداول مشخصی شاخص مصرف برای هر سایز تولید را جداگانه محاسبه نموده و بر اساس ضخامت و سایز ورق مصارف خود را پایش نمایند؛ و یا اینکه سطح کل تولید را محاسبه نموده و بر اساس سطح شاخص‌های خود را تدوین نمایند تا در محاسبات مالی خود دچار خطا نگردیده و در کنترل مصارف نیز دیدی کامل‌تر و جامع‌تر داشته باشند.

شرکت فولاد تجهیز آران با دارا بودن تجربه و شناخت کافی در زمینه احداث خطوط گالوانیزه در انتخاب بهترین تکنولوژی بر اساس جمیع ملاحظات فنی می‌تواند به صنعتگران عزیز اطلاعات و مشاوره‌های فنی تخصصی ارائه نماید.