Koło Naukowe Piecowników działające przy

Katedrze Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska

Opiekunowie Koła NaukowegoDr hab. inż. Marian Kieloch, Prof. PCz.

Dr inż. Jarosław Boryca

Barbara Halusiak

Międzywydziałowe Seminarium Kół Naukowych Częstochowa 16.XII.2010

BADANIA WPŁYWU PARAMETRÓW PRACY PIECA NA SZYBKOŚĆ PROCESU NAGRZEWANIA

Wstęp Wstęp 

Ważnymi parametrami pracy pieca grzewczego jest Ważnymi parametrami pracy pieca grzewczego jest temperatura procesu oraz szybkość jej wzrostu. Wielkość , ta ma temperatura procesu oraz szybkość jej wzrostu. Wielkość , ta ma istotne znacznie na wyniki pracy pieca takie jak: zużycie ciepła, istotne znacznie na wyniki pracy pieca takie jak: zużycie ciepła, stratę stali na zgorzelinę, a także emisję COstratę stali na zgorzelinę, a także emisję CO2.2.

Proces nagrzewania wsadu przeprowadzono w przedziale Proces nagrzewania wsadu przeprowadzono w przedziale temperatury od 0 do 1250temperatury od 0 do 1250C oraz do temperatury 1250C oraz do temperatury 1250C po C po uprzednim wygrzaniu w 625uprzednim wygrzaniu w 625C. C.

Dokonana została także analiza szybkości podgrzewania Dokonana została także analiza szybkości podgrzewania wsadu przy różnej mocy pieca KS 520/14.wsadu przy różnej mocy pieca KS 520/14.

W badaniach uwzględniono także zmianę oporu cieplnego W badaniach uwzględniono także zmianę oporu cieplnego sklepienia pieca w wyniku jego modernizacji.sklepienia pieca w wyniku jego modernizacji.

Opis stanowiska badawczegoOpis stanowiska badawczego

Badania wpływu parametrów pracy pieca na szybkość Badania wpływu parametrów pracy pieca na szybkość procesu nagrzewania zostały przeprowadzone na piecu grzewczym procesu nagrzewania zostały przeprowadzone na piecu grzewczym elektryczno- gazowym. Schemat stanowiska badawczego elektryczno- gazowym. Schemat stanowiska badawczego zamieszczono na rys.1.zamieszczono na rys.1.

Wymurowanie pieca jest dwuwarstwowe. Jedną z nich Wymurowanie pieca jest dwuwarstwowe. Jedną z nich stanowią kształtki z cegły szamotowej, natomiast druga warstwa stanowią kształtki z cegły szamotowej, natomiast druga warstwa będąca wynikiem modernizacji pieca- to lekki izolacyjny materiał będąca wynikiem modernizacji pieca- to lekki izolacyjny materiał ogniotrwały.ogniotrwały.

Praca pieca po modernizacji była sterowana za pomocą Praca pieca po modernizacji była sterowana za pomocą regulatora typu TROL9090. Wcześniej stosowany był regulator typu regulatora typu TROL9090. Wcześniej stosowany był regulator typu TGL.TGL.

Rys. 1. Schemat pieca elektryczno-gazowego

1-piec, 2-podstawka ogniotrwała, 3-komora spalania, 4-palnik, 5-regulator temperatury, 6-puszka kompensacyjna, 7-rejestrator temperatury, 8-wskaźnik temperatury EMT-302, 9-gazomierz, 10-rotametry, 11-termopara regulacyjna PtRh-Pt, 12-sonda do poboru spalin, 13-programowany regulator temperatury, 14-próbka kontrolna z termoparą NiCr-Ni, 15-próbki badane.

Powietrze z wentylatora

Gaz z sieci

2 67

8

9

10

4 31

5

13

12

CO C O2 O2

2 2 0 VTSR

15

14

11

N OX

t, °C

Modernizacja piecaModernizacja pieca

Modernizacja laboratoryjnego pieca KS 520/14 pozwoliła na Modernizacja laboratoryjnego pieca KS 520/14 pozwoliła na zmianę oporu cieplnego sklepienia. Uzyskano to, w wyniku zmianę oporu cieplnego sklepienia. Uzyskano to, w wyniku zastąpienia jednej z warstw stanowiącej kształtki z cegły zastąpienia jednej z warstw stanowiącej kształtki z cegły szamotowej lekkim izolacyjnym materiałem ogniotrwałym. szamotowej lekkim izolacyjnym materiałem ogniotrwałym.

Taki układ zapewnia optymalne warunki pracy pieca oraz Taki układ zapewnia optymalne warunki pracy pieca oraz dobre warunki izolacji. dobre warunki izolacji.

Dokonano także wymiany regulatora sterującego pracą Dokonano także wymiany regulatora sterującego pracą pieca z typu TGL na TROL9090.pieca z typu TGL na TROL9090.

Odciąg spalin

Rotametr gazowy

Rotametr powietrzny

Komora grzewcza

Regulator temperatury

Rys.2. Schemat stanowiska badawczego

Analiza wyników pomiarowychAnaliza wyników pomiarowych

Biorąc pod uwagę proces nagrzewania wsadu w przedziale Biorąc pod uwagę proces nagrzewania wsadu w przedziale od 0 do 1250od 0 do 1250C oraz podgrzewanie wsadu do 1250C oraz podgrzewanie wsadu do 1250C po C po wcześniejszym wygrzaniu w 625wcześniejszym wygrzaniu w 625C, można stwierdzić, że czas C, można stwierdzić, że czas potrzebny do podgrzania wsadu do założonej temperatury znacznie potrzebny do podgrzania wsadu do założonej temperatury znacznie się skraca po wcześniejszym wygrzaniu w 625się skraca po wcześniejszym wygrzaniu w 625C- zależność tą C- zależność tą obrazują rys.3-4.obrazują rys.3-4.

Różnica czasu potrzebnego do podgrzania wsadu zależy Różnica czasu potrzebnego do podgrzania wsadu zależy także od mocy grzewczej pieca. Dokonując zwiększenia mocy także od mocy grzewczej pieca. Dokonując zwiększenia mocy grzewczej pieca, maleje całkowity czas procesu podgrzewania grzewczej pieca, maleje całkowity czas procesu podgrzewania wsadu, zarówno dla wsadu podgrzewanego do 1250wsadu, zarówno dla wsadu podgrzewanego do 1250C, jak i dla C, jak i dla wsadu nagrzewanego to tej samej temp. po uprzednim wygrzaniu w wsadu nagrzewanego to tej samej temp. po uprzednim wygrzaniu w 625625C.C.

Rys. 3. Zależność temperatury wsadu od czasu podgrzewania.

Rys. 4. Zależność temperatury wsadu od czasu podgrzewania w piecu wygrzanym do 625C

Analizując szybkość podgrzewania wsadu do temp. 1250Analizując szybkość podgrzewania wsadu do temp. 1250C C oraz do temp. 1250oraz do temp. 1250C (po wcześniejszym wygrzaniu w 625C (po wcześniejszym wygrzaniu w 625C), C), stwierdza się większą szybkość podgrzewania dla warunków po stwierdza się większą szybkość podgrzewania dla warunków po uprzednim wygrzaniu w 625uprzednim wygrzaniu w 625C i jej wzrost wynosi około 53%. C i jej wzrost wynosi około 53%. Natomiast wzrost szybkości podgrzewania wsadu do temp. 1250Natomiast wzrost szybkości podgrzewania wsadu do temp. 1250C C jest znacznie mniejszy. Zauważa się również znaczny wzrost jest znacznie mniejszy. Zauważa się również znaczny wzrost szybkości podgrzewania przy dużej mocy grzewczej pieca (rys.5).szybkości podgrzewania przy dużej mocy grzewczej pieca (rys.5).

Rys. 5. Wpływa warunków nagrzewania wsadu na średnią szybkość podgrzewania

Wyniki badań procesu nagrzewania wsadu do temperatury Wyniki badań procesu nagrzewania wsadu do temperatury 12501250C, w piecu uprzednio wygrzanym do temperatury 625 C, w piecu uprzednio wygrzanym do temperatury 625 C, C, wskazują, że czas, w którym próbka osiągała temperaturę 1250 wskazują, że czas, w którym próbka osiągała temperaturę 1250 C w C w piecu zmodernizowanym był krótszy od 0,5 do 4,4 godziny. Stanowi to piecu zmodernizowanym był krótszy od 0,5 do 4,4 godziny. Stanowi to od 22 do 54 %. Szybkość podgrzewania wsadu (rys. 6), w zależności od 22 do 54 %. Szybkość podgrzewania wsadu (rys. 6), w zależności od mocy grzewczej pieca była od 24 do 120 % wyższa w piecu od mocy grzewczej pieca była od 24 do 120 % wyższa w piecu zmodernizowanym.zmodernizowanym.

Rys. 6. Średnie szybkości podgrzewania wsadu.

przed modernizacją po modernizacji

PodsumowaniePodsumowanie  

Na podstawie wyników przeprowadzonych badań można sformułować Na podstawie wyników przeprowadzonych badań można sformułować następujące wnioski:następujące wnioski:

1.1. Większa szybkość podgrzewania występuje dla warunków po Większa szybkość podgrzewania występuje dla warunków po uprzednim wygrzaniu w 625uprzednim wygrzaniu w 625C i wzrost wynosi około 53%. C i wzrost wynosi około 53%.

2.2. Znaczny wzrost szybkości podgrzewania przy dużej mocy Znaczny wzrost szybkości podgrzewania przy dużej mocy grzewczej pieca.grzewczej pieca.

3. 3. Modernizacja pieca zwiększyła szybkość podgrzewania wsadu od Modernizacja pieca zwiększyła szybkość podgrzewania wsadu od 24 do 120% w zależności od warunków procesu24 do 120% w zależności od warunków procesu

LiteraturaLiteratura

1. 1. Senkara T.: Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnictwie, Śląsk, Senkara T.: Obliczenia cieplne pieców grzewczych w hutnictwie, Śląsk, Katowice 1981.Katowice 1981.

2. 2. Kieloch M.: Energooszczędne i małozgorzelinowe nagrzewanie wsadu Kieloch M.: Energooszczędne i małozgorzelinowe nagrzewanie wsadu stalowego. Prace Naukowe Wydziału Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki stalowego. Prace Naukowe Wydziału Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Seria Metalurgia nr 29, Częstochowa 2002.Stosowanej, Seria Metalurgia nr 29, Częstochowa 2002.

3. 3. Kieloch M.: Racjonalizacja nagrzewania wsadu, Wyd. WIPMiFS PCz, Kieloch M.: Racjonalizacja nagrzewania wsadu, Wyd. WIPMiFS PCz, Częstochowa 2010.Częstochowa 2010.

4. 4. Ciszewski W.: Wpływ warunków termicznych i wyłożenia ogniotrwałego na Ciszewski W.: Wpływ warunków termicznych i wyłożenia ogniotrwałego na pracę komorowego pieca grzewczego. Praca magisterska. Politechnika pracę komorowego pieca grzewczego. Praca magisterska. Politechnika Częstochowska, Częstochowa 2002.Częstochowska, Częstochowa 2002.

5. 5. Halusiak B.: Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania Halusiak B.: Analiza wpływu wartości stosunku nadmiaru powietrza spalania na warunku wymiany ciepła w procesie nagrzewania wsadu w komorowym piecu na warunku wymiany ciepła w procesie nagrzewania wsadu w komorowym piecu grzewczym. Praca magisterska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa grzewczym. Praca magisterska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa 2010.2010.

  

Dziękuję za uwagę