HPHE en groenere ovens: een combo dat de emissies in de aluminiumindustrie kan doen kelderen

HPHE en groenere ovens: een combo dat de emissies in de aluminiumindustrie kan doen kelderen

Ovens kunnen meer dan 70% van het energieverbruik in fabrieken voor de productie van secundair aluminium voor hun rekening nemen, waarbij 25%-35% van de warmte die zij produceren vrijkomt. Dit is de reden waarom Insertec, een toonaangevende fabrikant van industriële ovens uit de Spaanse provincie Biskaje, een cruciale partner was in een van de drie casestudies van het door de Europese Unie gefinancierde project ETEKINA een nieuwe reeks heat pipe-warmtewisselaars (HPHE) test. De combinatie van HPHE en de aanpassingen die Insertec uitvoert in ovens om hun energie-efficiëntie te verhogen, zal de aluminiumindustrie helpen haar koolstofvoetafdruk over de hele wereld te verbeteren.

De Corporate Key Accounts Manager van het bedrijf, Ignacio Yebra, legt in dit interview de rol van Insertec in ETEKINA uit.

Yebra: Onze rol in het project bestaat uit het aanpassen van het systeem bij Fagor Ederlan, een van onze partners in het ETEKINA-project, om HPHE te integreren in een bestaande oven die ongeveer 10 jaar geleden door Insertec werd gebouwd. Wij zijn de ontwerpers en de fabrikanten, dus wij kennen het beter dan wie ook. Op dit moment bevinden wij ons in de fase waarin het systeem, alle buizen en regelkringen, in de oven van de fabriek zijn geïnstalleerd en wij zorgen ervoor dat alles op zijn plaats zit voordat wij met de eigenlijke proeven beginnen.

Het ETEKINA-project heeft tot doel tot 70% van de afvalwarmtestroom in energie-intensieve industrieën zoals de staal-, aluminium- en keramieksector terug te winnen. Sommige van deze sectoren, vooral aluminium, zijn niet nieuw voor Insertec, maar hoe zit het met de component warmteterugwinning? Is warmteterugwinning iets waar jullie al eerder mee gewerkt hadden?

Yebra: We proberen zo ecologisch mogelijk te zijn in onze ontwerpen, waarbij we met elk product vooruitgang boeken door de brander zelf en de integratie ervan in onze ovens te verbeteren om het energieverbruik te verminderen, dat is een must voor ons. Wij proberen ook een deel van de uitlaatgassen naar andere processen te leiden. Wat we hier nu doen met HPHE is echter volledig nieuw.

Welke veranderingen brengt HPHE naar uw industrie?

Yebra: Op dit moment gaan de dampen naar een baghouse-systeem en de atmosfeer, wat betekent dat al die warmte verloren gaat. Met HPHE recupereren we al die hete rookgassen en gebruiken we ze in het volgende proces, dat in dezelfde oven gebeurt. De oven heeft twee hoofdkamers, en de temperatuur kan oplopen tot 500 °C in de eerste kamer, waar de oplossingswarmtebehandeling plaatsvindt. Daarna wordt het metaal afgekoeld alvorens naar de tweede kamer te gaan, waar de veroudering bij ongeveer 200 °C plaatsvindt. Beide kamers hebben warmte nodig en met HPHE gebruiken we de warmte van de eerste eenheid om de tweede te verwarmen in plaats van die met branders op te wekken. Daarom zullen we het aardgasverbruik in dat tweede deel van de oven vermijden, of op zijn minst aanzienlijk verminderen.

Wat zijn de uitdagingen? De eerste is dat de stukken die wij in dit soort ovens behandelen, veiligheidsstukken zijn, zodat de temperatuur zeer goed moet worden gecontroleerd. We hebben het over plus-minus 5 °C gedurende het hele proces. We kunnen niet buiten dit bereik gaan, want dan zouden we stukken van lage kwaliteit krijgen die niet voor veiligheidsdoeleinden kunnen worden gebruikt. Door HPHE te integreren, voegen we dus nog een externe factor toe die we moeten controleren. We moeten dus al deze energie recupereren en tegelijk het proces en de vereisten van de fabriek onder controle houden.

Het verkleinen van de koolstofvoetafdruk is voor veel bedrijven een prioriteit geworden. Hoe is uw technologie in ovens voor de staal- en aluminiumindustrie, als leverancier van industriële verwarmingsapparatuur die traditioneel een grote hoeveelheid emissies in de atmosfeer uitstoot, geëvolueerd om aan deze behoeften te voldoen?

Yebra: De vraag om de koolstofvoetafdruk in deze processen te verminderen is niet in elk continent hetzelfde. Op dit moment hebben we het gevoel dat Europa en Japan de belangrijkste gebieden zijn waar bedrijven dit als verplicht ervaren. Natuurlijk wil iedereen de afvalwarmte verminderen, maar niet iedereen is bereid om voor deze nieuwe technologieën te betalen. Maar de vraag neemt toe. Sommige van onze klanten zijn bijvoorbeeld al begonnen met het promoten van hun producten door hun klanten te informeren over de voetafdruk die hun processen en producten achterlaten. Voor hen is het dus ook een marketingkwestie en een verkoopargument geworden: als zij schonere processen hebben, zullen klanten hen overwegen. En natuurlijk zijn er de toenemende eisen van de Europese Unie om de industrie groener te maken. Ik kan geen namen noemen (vertrouwelijkheid is voor ons een must), maar we hebben ten minste vijf grote EU-klanten met wereldwijde activiteiten die vragen om verbeteringen in apparatuur om deze schoner te maken.

En hoe kunnen ovens helpen om de totale koolstofvoetafdruk in een fabriek te verkleinen?

Yebra: In de aluminiumfabriek waar we de HPHE van ETEKINA testen, zijn ovens bijvoorbeeld een van de meest aardgas verbruikende stukken apparatuur. Dus als je dit verbruik kunt verminderen door groenere ovens te maken, verminder je een groot percentage van de emissies die door de hele fabriek worden uitgestoten.

Hoe was het om deel te nemen aan een Horizon 2020-project en aan welke andere onderzoeksprojecten werk je momenteel?

Yebra: Dit is ons tweede Horizon 2020-project, en ik zou zeggen dat het uitdagender is geweest omdat we in het vorige project werkten met een oven in een "laboratoriumomgeving" (buiten de productielijn), terwijl we nu bezig zijn met het verbeteren van een bestaande oven die momenteel actief is in een industriële faciliteit. We moeten dus parallel met de activiteiten van de fabriek aan het project werken. Naast Horizon 2020 zijn we actief betrokken bij onderzoek met het Spaanse ministerie van Industrie en het Centrum voor de ontwikkeling van industriële technologie (CDTI), evenals bij lokale projecten met de regering van Baskenland en instellingen in Biskaje, aangezien we in deze regio zijn gevestigd. Ik zou dus zeggen dat wij momenteel aan 10-12 projecten deelnemen.

Sommige daarvan hebben tot doel de emissies en het energieverbruik te verminderen, terwijl andere meer te maken hebben met veiligheid, nieuwe producten, nieuwe productiedoelstellingen, en andere. Zo passen wij bijvoorbeeld robottechnologieën toe op processen die momenteel door mensen worden uitgevoerd en waarbij er een risicofactor voor de werknemer is. Wij onderzoeken ook de elektrificatie van bestaande gasovens. In het verleden werden in Europa de meeste ovens die een bepaalde temperatuur vereisen, gebouwd om op aardgas te werken vanwege de kostprijs ervan tegenover die van elektriciteit. In andere landen/continenten, waar elektriciteit goedkoper was, of waar lokale natuurlijke hulpbronnen dat mogelijk maakten, werd de nadruk gelegd op elektrische apparatuur. In Europa zijn aardgasovens de meest voorkomende modellen die in fabrieken worden aangetroffen.

Denkt u dat dit in de nabije toekomst zal veranderen?

Yebra: Ja, ik denk het wel. Een van de onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten waar we bij betrokken zijn, is een partnerschap met een elektriciteitsbedrijf. We proberen bestaande aardgasovens om te bouwen tot elektrische ovens. Dat kan niet altijd met de huidige technologie, maar ook daar zijn we mee bezig. En als we elektriciteit uit natuurlijke bronnen zouden halen, zou de voetafdruk veel kleiner zijn.

Wat zijn de uitdagingen bij het produceren van energie-efficiënte ovens?

Yebra: Als een brander aanstaat, komen er altijd emissies vrij. Het volume kan lager of hoger zijn, maar ze zullen er altijd zijn. Branderfabrikanten proberen dat te verbeteren, en wij doen dat ook door de nieuwste ontwikkelingen te integreren en door technische controle te hebben over de hele oven. Branders hebben de neiging om de hele tijd aan te staan wanneer het systeem warmte vraagt, dus in het ETEKINA-project stellen we alles in het werk om ze uit te schakelen en zo het verbruik te verminderen. Als we met HPHE de temperaturen kunnen bereiken die ovens nodig hebben met warmte uit rook afkomstig van de eerste kamer, zouden we geen branders hoeven te gebruiken in de tweede kamer, zodat deze ovens minder emissies zullen uitstoten, waardoor hun koolstofvoetafdruk aanzienlijk kleiner wordt.

Auteur: Stefania Gozzer