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研究生: 陳映瑞
Chen, Ying-Ruei
論文名稱: 降低鋁熔爐天然氣使用量之研究 - 以C公司為例
Reduction Natural Gas in Aluminum Furnace – A Case Study of C Company
指導教授: 陳澤生
Chen, Tse-Sheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工程管理碩士在職專班
Engineering Management Graduate Program
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: 智能生產燃燒控制節能
外文關鍵詞: Intelligent Production, Combustion Control, Energy Saving
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  • 在當今環保意識抬頭的情況下,汙染成為製造業不得不去正面應對的問題。許多製造業雖然為高汙染產業,但卻是國家所不可或缺的產業,於是降低汙染與節能成為重要的課題。以本篇所欲探討的熔鋁爐而言,因燃料燃燒後會產生如CO2、NOX與SOX等溫室效應的氣體,因此節約燃料使用量的同時也可以減少污染的排放量。
    為了降低燃料的使用量,需盡量的提高燃燒效率。燃燒不完全時燃料所包含的熱量無法完全被釋放出來,因此我們必須提升熱量的轉換比率,使燃燒所轉換出的熱量提升,並盡可能的減少熔爐內的熱量損失與提高廢熱回收的能力。當熱量轉換效率提高時熱損就減少了,燃料的使用量自然就能降低。欲達到此目的可以從「操作調整」、「設備維護」、「軟體調整」、「硬體調整」與「生產排程」這幾方面去著手。而若要開始進行節能改善,首先資料收集是必須的,資料建立的完整才能更瞭解設備的運作特性;再來是程式的控制邏輯,瞭解各動作的控制流程與邏輯,有助於找出該設備可改善的地方,因此選用「軟體調整」的面向去做為改善的切入點。
    在本研究中以蓄熱式燃燒的循環時間與燃燒空氣的冷熱風混合比例,去做內部參數的調整優化,再針對程式內部的燃燒控制與爐體保溫控制的邏輯去做改善,並嘗試在蓄熱式燃燒的系統中加上交叉限幅控制系統,最後保留有效果的部分,達成降低燃料使用量的目標,可做為傳統工廠節能改善的參考依據。

    With raising environmental awareness, pollution has become a serious problem which a manufacturer needs to deal with positively. Sometimes, a manufacture is sourced with high pollution, but it is actually the important industries in the country. Thus, reducing pollution and saving energy has been considered as the major issues. In this case, such as CO2, NOx, SOx and other greenhouse gases will be generated after the aluminum melting furnaces combustionprocess of the fuel. However, the saving of the fuel used can serve the emission reduction as well.
    In order to reduce the amount of fuel used, it is necessary to increase the combustion efficiency. Usually, the heating value contained in the fuel can’t be completely released in an incomplete combustion. Therefore, we must improve the ratio of conversion to increase the heat converted from the combustion process, and minimize heating loss in the furnace and mend waste heat recovery. Normally, the raising heating value conversion efficiency and the reducing heat loss would also decrease the used fuel. Therefore, several aspects are proposed including: Operational Adjustment, Equipment Maintenance, Software Adjustment, Hardware Adjustment and Production Scheduling in this study to achieve the research goal. Firstly, data collection is the primary task when we want to save energy and a complete database will help us to understand the operating characteristics of the device. Next is the control logic of the program. It can help us to know the control process and logic to find out where the equipment can be improved. So we choose the Software Adjustment aspect as the key entry point.
    In this study, the internal parameters were adapted and optimized by the proposed regenerative combustion cycle time and the mixing hot /cold air ratio combustion. Then, we applied the designed control program to obtain the optimized combustion and improve the furnace heat temperature. Meanwhile, we also tried to add a cross limit control system to the regenerative combustion system. Finally, we confirm an effective process as a research result. It will be a better technology of energy saving reference for the traditional factory, since it accomplished the goal of minimizing fuel with emission reduction.

    目錄 摘要 I 誌謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XII 圖目錄 XIII 中英文縮寫對照表 XV 第1章 緒論 1 1-1 研究背景與動機 1 1-2 研究目的 1 1-3 現況介紹 2 1-4 研究範圍與限制 5 1-5 研究流程架構 5 第2章 文獻探討 7 2-1 資料收集與工業4.0 7 2-1-1 工業4.0與工業革命 7 2-1-2 虛實整合系統CPS 8 2-2 熔化爐 9 2-2-1 熔化爐的構造 9 2-2-2 效能判斷 11 2-2-3 燃燒產物 12 2-3 燃燒理論 13 2-3-1 富氧燃燒 13 2-3-2 蓄熱燃燒 15 2-4 控制理論 17 2-4-1 串級控制 18 2-4-2 單交叉限幅控制 20 2-4-3 雙交叉限幅控制 22 2-5 本章小結 24 第3章 研究方法 25 3-1 資料來源與處理 26 3-1-1 資料收集 26 3-1-2 資料整理 29 3-1-3 資料分析 32 3-2 蓄熱循環控制 33 3-3 比例控制 34 3-4 空燃比控制 35 3-5 交叉限幅控制 35 第4章 個案分析 37 4-1 循環時間 37 4-2 冷熱風混合比例 39 4-3 比例控制 40 4-4 導入交叉限幅控制 45 4-5 保溫程式優化 47 4-6 效果確認 50 第5章 結論與建議 54 5-1 結論 54 5-2 建議 55 參考文獻 58

    中文部份
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    1. MBA智庫,ERP,http://wiki.mbalib.com/zh-tw/ERP,最後瀏覽日:2018/01/20。
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    2021-12-31公開
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