Репортаж от Wedoany，Проект ЕС METAWAVE использует микроволновый плазменный нагрев для замены традиционных газовых систем, стремясь достичь 70% эффективности нагрева для производителя керамики GRES ARAGÓN, снизить годовое потребление энергии с 5,76 ГВт·ч до 3,8 ГВт·ч и сократить выбросы CO₂-эквивалента на 427 тонн в год. Стадия обжига керамики обычно зависит от природного газа для достижения температуры от 1100°C до 1200°C и является одним из основных источников промышленных выбросов в ЕС.
Прототип печи METAWAVE спроектирован как трехсекционная система, включающая предварительный нагрев, обжиг и охлаждение. Зона предварительного нагрева использует резистивные нагреватели и рециркулируемый горячий воздух из зоны обжига для повышения температуры плитки; зона обжига использует плазменные горелки, генерирующие лучистое тепло с помощью микроволновой энергии; зона охлаждения стабилизирует керамические изделия с помощью трехступенчатого охлаждения окружающим воздухом. Команда проекта применяет вычислительную гидродинамику (ANSYS Fluent) для моделирования теплопередачи и потоков жидкости в печи, снижая затраты на пробные испытания. В области огнеупорных материалов Университет Модены (UNIMORE) разработал новые циркулярные огнеупорные кирпичи из регенерированного оксида алюминия и кианита с использованием геополимерного процесса. Их коэффициент теплопроводности составляет 0,63 Вт/м·К, максимальная термостойкость достигает 1200°C, а диэлектрическая проницаемость равна 4,89-i0,05, что обеспечивает теплоизоляцию без помех для микроволнового поля.
В части мониторинга и управления в проекте развернуты оптоволоконные датчики и коротковолновые инфракрасные мультиспектральные устройства визуализации для обеспечения непрерывного теплового распределения и показаний температуры поверхности в среде микроволновой плазмы. Цифровая архитектура построена на основе стандарта IEC 61499, данные передаются через шлюз CPSizer и протоколы MQTT, OPC UA на облачную платформу Kharon, обеспечивая интеграцию операционных технологий (OT) и информационных технологий (IT). Искусственный интеллект включает разработку моделей пониженного порядка на основе физических моделей, интегрированных с управляемыми данными ИИ, с использованием агентов обучения с подкреплением для оптимизации управленческих решений в реальном времени; система управления энергопотреблением использует смешанное целочисленное линейное программирование в сочетании с модулями прогнозирования энергопотребления и цен на электроэнергию для реализации замкнутого цикла управления энергопотреблением с виртуальной электростанцией.
На этапе численного моделирования и симуляции успешно воспроизведен целевой цикл обжига, а стационарное распределение температур соответствует промышленным стандартам. Предварительная оценка воздействия на окружающую среду показывает, что циркулярные огнеупорные материалы из регенерированного оксида алюминия технически и экологически осуществимы; проект, как ожидается, достигнет 33,2% экономии энергии. Сочетание 70% эффективности нагрева микроволновой плазмы и 5% оптимизации цифровой системы делает высокотемпературную электрификацию экономически и экологически более эффективной по сравнению с газовыми системами. Модульный характер управляющей платформы на основе IEC 61499 также позволяет расширить ее применение на такие области, как производство асфальта и стекла. Следующий этап проекта предусматривает строительство физического прототипа и проверку результатов в реальных условиях эксплуатации; долгосрочный план включает интеграцию возобновляемой электроэнергии через виртуальную электростанцию для устранения углеродоемкости.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
