カテゴリー: スチール , 電化 , Glass , Aluminum , 熱処理
発行済み 12 4月 2024

産業界は、環境への影響に対処し、持続可能性に向けた措置を講じなければならない重要な時期に直面しています。 解決策の1つは、ガスベースのシステムから脱却し、電気ベースのプロセスに移行することです。 この移行により、エネルギー効率が向上するだけでなく、二酸化炭素排出量も削減されます。

Kanthalのグローバル電化プロジェクトマネージャーのArthur Moslowが、この変革の詳細を解説し、移行しなければならない理由、関連する実際的な手順、および産業部門への長期的なメリットに関する貴重な洞察をお伝えします。

産業プロセスを電化する理由

産業プロセスを電化する主な理由は、産業、特に鉄鋼産業など排出量の多い産業での二酸化炭素排出量を削減することです。 Moslowは、鉄鋼業だけで世界のCO2排出量の約10%を占めていると指摘しています。 EUの2030年の枠組みでは、温室効果ガスの排出量を4%削減し、再生可能エネルギー利用の割合を32%に促進することを約束してしています。 同様に、米国は、2030年までに温室効果ガスの正味排出量を2005年比で50～52%削減し、2050年までに正味ゼロ排出を達成することを約束しています。

CaptionArthur Moslow, Global Electrification Project Manager at Kanthal.電気プロセスへの移行は、排出量を削減し、クリーンエネルギーの割合を増やすことを目的とした、これらの世界的な取り組みと一致しています。

鉄鋼業界は排出量が多いため、脱炭素化の取り組みにとって重要な対象となっています。 ただし、排出量を削減するために用いられる方法は、全産業に適用できます。

「鉄鋼業界は排出量が多いため、脱炭素化の取り組みにとって重要な対象となっています。 ただし、排出量を削減するために用いられる方法は、全産業に適用できます。 よりエネルギー効率の高いシステムを実現するには、エネルギーの生産と消費に多額の投資が必要です。」

「しかし、排出量を単に1つのエネルギー供給源から別の供給源に移行することを避けるために、この移行の間に使用される電力がクリーンで再生可能なエネルギーから確実に供給されるようにすることが極めて重要です。」とMoslowは強調します。

電化に向けたプロセス

Moslowは、電化への機が熟しているさまざまな業界において、具体的なプロセスを特定しています。

鉄鋼:

  • 連続焼鈍ライン (CAL)
  • 連続溶融亜鉛めっきライン (CGL)
  • 焼鈍・コーティングライン (ACL)
  • 焼鈍・酸洗ライン (APL)
  • ローラーハース炉
  • ウォーキングビーム式加熱炉
  • プッシャー炉

アルミニウム:

  • 溶解炉
  • 保持炉
  • 傾斜炉

熱処理/自動車:

  • 表面硬化処理 – 浸炭、炭素窒化
  • バッチ炉および連続炉 (プッシャー、ローラーハースなど)
  • 焼きなましと焼き戻し
  • 再生熱酸化装置 (RTO) – 溶媒除去用

ガラス:

  • ガラス前炉
  • バッチ処理

「上記の産業は大型工業炉を利用しているのが特徴です。 これまでガスを使用してきたこれらの炉は、エネルギー効率と環境上のメリットの両方が約束される電化の最有力候補です。」とMoslowは述べています。

Steps to electrification

The conversion process involves four essential steps:

1. Calculate Electrical Power Requirements: This step involves precise calculations, often aided by CFD modeling, to determine the required electrical power. Moslow emphasizes the importance of ensuring clean energy sources for maximum efficiency.

2. Design Electric Heating System: This phase involves making space for heating elements and designing an electric heating system tailored to the specific process requirements.

3. Remove Old Gas System: Retrofitting the existing system involves removing the gas-fired heating system and making necessary repairs or modifications to the furnace.

4. Install New Electric System: The final step is to install the new electric heating system, ensuring the availability of adequate electrical power.

電化プロセスにおける主な利害関係者

電化のプロセスでは、主な利害関係者を特定することが重要です。 Moslowは、主要顧客との接触の他に、顧客管理に関与し、企業の環境への取り組みを理解することが不可欠であると指摘しています。 電気へのスムーズな移行を確実にするために、環境への取り組みを推進する企業の代表者は、現場の担当者とともに考慮される必要があります。

移行プロセスの成功は、主要顧客の担当者、顧客管理、率先して環境への取り組みを行う人々を含む主要な利害関係者間の有効なコミュニケーションと協力にかかっています。

「移行プロセスの成功は、主要顧客の担当者、顧客管理、率先して環境への取り組みを行う人々を含む主要な利害関係者間の有効なコミュニケーションと協力にかかっています。 全社的な環境への取り組みによるものであれ、特定のサイトベースの目標によるものであれ、移行の背後にある動機を理解することは、シームレスな移行に不可欠です。」とMoslowは述べています。

Kanthalが推奨される理由

電気プロセスに移行するお客様には、Kanthalが最適な選択肢となります。 Moslowはその理由を次のように説明しています。

「Kanthalは、金属カートリッジ発熱体、炭化ケイ素ヒーター、MoSi2ヒーターを幅広く取り揃えており、さまざまな炉のニーズと温度要件に柔軟に対応し、このような条件に対してカスタマイズも可能です。 このため、Kanthalは移行を成功させるための理想的なパートナーになります。」

「電気式ヒーターの材料の選択は、移行を成功させるために非常に重要です。 Kanthalは数十年の経験をもとに、さまざまな産業プロセスの温度要件と大気条件に適合する広範な材料ポートフォリオを開発してきました。」とMoslowは付け加えます。

Long-term benefits of the transition

The shift to electric processes yields several long-term benefits:

  1. Improved Energy Efficiency: Electric systems can achieve nearly 100% thermal efficiency, significantly reducing energy costs compared to gas systems.
  2. Increased Thermal Efficiency: Electric heaters utilize more heat within the furnace, minimizing losses with exhaust gases.
  3. Precise Temperature Control: Electric systems offer precise temperature control, enabling improved process optimization.
  4. Excellent Temperature Uniformity: Electric heating provides consistent and even temperatures across the entire process, enhancing product quality.
  5. Cleaner, Quieter, and Safer Environment: Electric heaters emit no harmful exhaust gases in the factory, resulting in a cleaner and quieter working environment and enhancing safety.
  6. Zero CO2 Emissions: If the electric heater is powered by renewable energy, then the process effectively becomes emissions-free, aligning with sustainability goals.
  7. Minimal Maintenance: The absence of excessive oxidation and combustion byproducts reduces the need for maintenance and cleaning, which is particularly beneficial in industries like steel manufacturing.

つまり、電気を動力とする産業プロセスへの移行は、二酸化炭素排出量を削減し、持続可能な未来を確保しながら、環境問題に対処し、効率を向上させるために、世界中の産業にとって賢明な方法です。