Galp Cliper cerâmica. Otimização Energética de Secagem de Cerâmicos

Transcrição

1 Galp Cliper cerâmica Otimização Energética de Secagem de Cerâmicos

2 I. Enquadramento II. Análise da industria III. Estudo da Cinética de Secagem IV. Modelo Numérico do Secador Túnel V. Simulação do secador VI. Conclusões

3 Enquadramento Estágio extracurricular de 6 meses realizado em 2010 Entidades envolvidas Objetivo: Analisar perfil energético de empresa cliente da Galp Energia e propor ações de melhoria Cliente: Cliper Cerâmica - empresa produtora de pavimentos em grés porcelânico e revestimentos localizada na Figueira da Foz 3

4 Análise da industria- enquadramento Perfil Energético da Cliper Cerâmica 1% 25% Consumo aprox 3,3 ktep/ano 74% Energia Electrica GN Gasóleo Objetivo redução de intensidade e energética e consumo específico (em 6%) num período de 6 anos O Processo produtivo Prensagem EE Secagem GN Vidragem EE Secagem GN Cozedura GN Escolha EE 4

5 Análise da industria- Análise de processos Forno de Rolos Secador Horizontal Secador Túnel (inativo) Vagona de Transporte 5

6 Análise da industria- processos Esquema do processo de cozedura Etapas de etapas de secagem pré cozedura 6

7 Análise da industria- foco do estudo Oportunidade de melhoria: Averiguar viabilidade reativação de Secador Túnel desativando total ou parcialmente secador Horizontal Secador Horizontal de 5 módulos Secador Túnel de 4 módulos Estado Actual Activo Não activo Fonte Energia Ar quente do Forno Gás Natural Ar quente do Forno Tempo Secagem 3,5 min 188 min Temperatura Até 220 ºC Até 90 ºC Metodologia Base Análise da cinética de secagem do material Desenvolvimento de modelo numérico do secador Simulação de processo de secagem Solução 7

8 Estudo da cinética de secagem Planeamento do estudo Estudo intervalo humidades Trabalho laboratorial experimental Análise de dados e escolha de modelo Desenvolvimento de modelo de secagem de material dependente da temperatura Estudo intervalo de humidades no secador horizontal Para o modelo crítico: = 1,59% = 0,66 % 8

9 Estudo da cinética de secagem omodelo de Lewis modelo semi-empírico de Lewis com duas fases de secagem Lewis com 1 fase Lewis com 2 fases Desenvolvimento de modelo secagem do material 10 K 1 = 7, T 1,393 min 1, 30 T 220 K 1 K 2 = 0,03184T 0,6997, 50 T 220 X e = 0,01692 e 0,01751T kg kg, 30 T 220

10 Modelo Numérico do Secador Túnel Metodologia Pressupostos e simplificações Determinação equações características Discretização equações Desenvolvimento de algoritmo de resolução das equações modelo do secador Equações características Balanço mássico do ar Balanço Energético do ar Balanço mássico do sólido Balanço energético do sólido 11

11 Modelo Numérico do Secador Túnel Resolução das equações: Usando o Método dos volumes finitos. Modelo do secador permite: osimular recirculação de ar quente ovariar para cada módulo do secador: o percentagem de ar quente / taxa de recirculação o caudal de trabalho Algoritmo de resolução de um incremento temporal Matlab 2008b 12

12 Simulação do processo de secagem Estudos Preliminares Variação de: o ar quente disponível para o secador: ouso de (100;75;50)% ar quente disponível odistribuição ar quente por cada módulo otaxa de recirculação de ar em cada modulo 13

13 Simulação do processo de secagem Resultados preliminares Humidade das peças Temperatura do ar Temperatura das peças 14

14 Simulação do processo de secagem Conclusões Preliminares o Uso de 100% ar quente disponível não é viável por questões construtivas o A Secagem final é uniforme o É sempre vantajoso usar taxas de recirculação inferiores para os dois primeiros módulos oos dois últimos módulos poderão funcionar com caudais de inferiores 15

15 Simulação do processo de secagem Otimização de funcionamento ocom 75% e 50% de ar quente otimizou-se a distribuição do ar quente pelos 4 módulos do secador Módulo nº % (0,675 kg/s) 50% (0,45 kg/s) % ar quente % débito máximo Xmax 0,4162 % % ar quente % débito máximo Xmax 0,5780 % Inferior ao objectivo oambas as situações cumprem requisitos Total de 2448 testes para cada situação 16

16 Simulação do processo de secagem Tempo de descarga vagona 47 min o Ameaça : Absorção de humidade durante a descarga o Consequências: Humidade superior ao limite máximo o Uso de 75 % do ar quente disponível: Otimiza utilização de equipamento Minimiza humidade de entrada no forno Garante margem de segurança face à humidade limite 17

17 Resultados e trabalho futuro osecador inativo pode permitir a desativação total/parcial do secador rápido horizontal oatualmente o secador Túnel está a funcionar. o Foram desativados 2 queimadores do secador rápido horizontal Secador Horizontal Secador Túnel (ativo) o Juntamente com outras medidas tomadas (otimização do funcionamento dos queimadores do forno; aumento da recuperação de ar quente) a cliper conseguiu uma redução de consumo de GN de aprox. 10% 18