ITGE990051A1 - Metodo di comando di una o piu schiere di bruciatori. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “Metodo di comando di una o più schiere di bruciatori” appartenente a:

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un metodo di comando di una o più schiere di bruciatori, in particolare in forni industriali, come in forni di riscaldo o di trattamento termico, quali i forni di riscaldo di bramme in impianti siderurgici.

La funzione dei bruciatori nei forni di riscaldo consiste nel portare una carica da una temperatura minore di ingresso nel forno ad una temperatura maggiore di uscita dal forno, ad esempio il riscaldamento e l’innalzamento di temperatura di una bramma che deve essere sottoposta a laminazione all’uscita del forno. Il riscaldo della carica avviene, come è noto, per mezzo della trasmissione di calore generato dai prodotti dalla combustione attraverso processi di irraggiamento e convezione. Prima dello sfornamento la carica è fatta permanere in zone del forno a temperatura più bassa. Lo scopo è di mantenere costante la temperatura media raggiunta durante il riscaldo, riducendo le disuniformità termiche entro tolleranze accettabili per la laminazione finale. Queste zone sono appunto dette di ugualizzazione o mantenimento.

Il forno, facendo parte di un ciclo di produzione, è soggetto frequentemente a transitori, durante i quali la potenza delle zone è modulata, portando i bruciatori a lavorare in condizioni lontane dal campo di funzionamento ottimale che si trovano sostanzialmente prossime alla massima portata di combustibile. Per fronteggiare in modo efficiente i transitori di produzione, le zone di ugualizzazione sono dimensionate con un’adeguata maggiorazione di potenzialità termica. Con bruciatori che realizzano una combustione di tipo modulato, in condizioni di regime permanente, le zone di ugualizzazione lavorano mediamente attorno al 30-40% della potenza massima installata. In tali condizioni di marcia normale sono al di sotto del campo di funzionamento ottimale (80- 100%) penalizzando l’efficienza di scambio termico con la carica. Inoltre ai bassi carichi (sotto il 20%) anche le emissioni di ossido di azoto (NOx) sono decisamente superiori se confrontate con quelle tipiche degli alto carichi.

Il profilo di temperatura della carica all’uscita dal forno, generalmente, è difficilmente controllabile e, quando è controllato, ciò è fatto in maniera grossolana, a meno di non ricorrere a sistemi o metodi di combustione molto complicati, ingombranti e costosi che prevedano un numero di zone di regolazione molto alto.

Lo scopo della presente invenzione è pertanto la realizzazione di un metodo di comando della combustione mediante bruciatori finalizzato al riscaldamento o trattamento termico di una carica, mediante il quale venga reso più efficiente lo scambio termico tra i fumi della combustione prodotti dai bruciatori e la carica da riscaldare e tra i fumi di combustione e le pareti della camera di combustione dove tali bruciatori sono collocati.

Tale scopo viene raggiunto dalla presente invenzione mediante un metodo di comando di una o più schiere di bruciatori, in particolare in forni industriali, come in forni di riscaldo o di trattamento termico, quali i forni di riscaldo di bramme in impianti siderurgici; in tale metodo, quando si vuole ottenere una potenza minore di quella massima complessiva corrispondente all’accensione di tutti i bruciatori della o delle schiere ad un carico individuale massimo, vengono accesi con un carico individuale il più vicino possibile a quello massimo uno o alcuni dei bruciatori della o delle schiere, in funzione della potenza richiesta alla o alle schiere.

La presente invenzione verrà meglio compresa nel corso della seguente descrizione, considerata a titolo esemplificativo e non limitativo e riferita alla tavola allegata, nella quale:

- le Fig. l a,b,c,d,e illustrano schematicamente una schiera di cinque bruciatori accesi e spenti secondo una certa sequenza ad istanti prestabiliti secondo il metodo della presente invenzione.

In Fig. l a è illustrata una schiera composta da cinque bruciatori 1 , 2, 3, 4, 5 comprendenti ciascuno un condotto 61 , 62, 63, 64, 65 di ammissione del combustibile ed un condotto 71 , 72, 73, 74, 75 di ammissione del comburente, ad esempio aria. Su ciascuno di tali condotti 61 -65 e 71 -75 è prevista una valvola 81 , 82, 83, 84, 85 di regolazione della portata di combustibile al relativo bruciatore ed una valvola 91 , 92, 93, 94, 95 di regolazione della portata d’aria al relativo bruciatore. In Fig. l a è illustrata la situazione in cui i bruciatori 1 e 3 della schiera sono accesi mentre i bruciatori 2, 4 e 5 sono spenti, ciò è schematicamente rappresentato dalle fiamme 1 1 e 13 dei due bruciatori accesi 1 e 3.

Come accennato il presente metodo è finalizzato ad effettuare in modo efficiente il riscaldamento di una carica accendendo un numero di bruciatori minore o uguale al numero totale della schiera in funzione della potenza richiesta a detta schiera, ad esempio se ciascun bruciatore 1 5 a carico massimo può fornire una potenza Pmax e la potenza richiesta alla schiera è 1 ,5-Pmax, possono restare accesi i due bruciatori 1 e 3 che lavorano ciascuno ad una potenza pari a 0,75 -Pmax: il loro funzionamento ad una potenza comunque alta, quindi, aumenta la quantità di moto ceduta ai fumi della combustione, migliorandone l’efficienza di scambio termico nell’eventuale riscaldamento di una carica. L’accensione dei bruciatori 1 e 3 inferiore al numero totale di bruciatori presenti nella schiera illustrata comporta inoltre un riscaldamento maggiore nelle zone in corrispondenza di tali bruciatori. Il metodo della presente invenzione prevede quindi di accendere a rotazione anche gli altri bruciatori, non è comunque necessario che il numero di bruciatori accesi rimanga costante anche se la potenza richiesta dalla schiera resta costante, purché sia rispettato il criterio secondo cui un bruciatore, 1 o 3 in questo caso, può fornire al massimo una certa potenza Pmax. Supponiamo comunque di mantenere un minimo di due bruciatori accesi nella schiera per garantire che sia sempre fornita la potenza richiesta, effettuando però una rotazione in sequenza di accensione e/o spegnimento anche degli altri bruciatori della schiera ad istanti di tempo prestabiliti: la rotazione è illustrata dalle Fig. l b-e. Con riferimento alla Fig. l b, che rappresenta un istante successivo rispetto alla Fig. l a, sono stati spenti i bruciatori 1 e 3 e sono stati accesi i bruciatori 2 (fiamma 22) e 4 (fiamma 24). Risulteranno chiare quindi le analoghe illustrazioni delle restanti Fig. l c-e. Con questa rotazione, quindi, i due bruciatori accesi in un determinato istante lavorano, a parità di potenza richiesta dalla schiera, ad un carico più alto rispetto al caso in cui tutti i bruciatori fossero accesi. Nel caso di una carica da riscaldare mediante detta schiera di bruciatori posizionati in una relativa camera di combustione e accesi a coppie come nelle figure, la quantità di moto trasmessa dai fumi della combustione ai fumi presenti nella camera di combustione è molto superiore al caso in cui tutti i bruciatori fossero accesi e si ottiene quindi un riscaldo della carica più efficiente ed uniforme. Naturalmente è possibile differenziare i tempi di accensione di ciascun bruciatore, ottenendo così una distribuzione del riscaldamento arbitraria. Il metodo descritto è applicabile ad esempio ad una schiera di bruciatori posti in una zona di un forno di riscaldamento per bramme. Quindi si potrebbe prevedere che alcuni bruciatori rimangano accesi per un tempo maggiore di altri: se la bramma che percorre il forno tenderà a raffreddarsi maggiormente sui bordi, si può ad esempio prevedere che i bruciatori 1 e 5 più esterni rimangano accesi più a lungo rispetto ai bruciatori 2, 3 e 4, che si accenderanno e spegneranno con sequenze più rapide.

Lo spegnimento e l’accensione dei bruciatori viene effettuato mediante una regolazione di tipo “acceso-spento” delle portate di combustibile ed aria utilizzando le relative valvole di ammissione: ad esempio per passare dalla situazione della Fig. l a a quella della Fig. l b sono state chiuse le valvole 81 e 91 , 83 e 93 dei bruciatori 1 e 3 e sono state aperte alla portata richiesta le valvole 82 e 92, 84 e 94 dei bruciatori 2 e 4. La logica di regolazione prevede di stabilire su quanti bruciatori deve essere ripartita una determinata portata. Naturalmente è possibile che, ad esempio in un forno di riscaldo per bramme, si abbiano più schiere di bruciatori posizionate in determinate zone del forno e per ciascuna delle quali è richiesta una certa potenza, tale potenza è idealmente suddivisa in tante parti quanti sono i bruciatori della schiera (riprendendo le figure precedenti quindi cinque) ed è distribuita secondo uno schema riportato a titolo esemplificativo nella tabella seguente, nella quale si possono confrontare il metodo di combustione secondo la presente invenzione ed un metodo tradizionale in cui tutti i bruciatori restano sempre accesi ad un carico minore.

Considerando ad esempio il caso di due bruciatori accesi e funzionanti ad un carico compreso tra il 50% e il 100%, a parità di potenza richiesta alla zona, evidentemente la quantità di moto trasmessa da un singolo bruciatore ai fumi nella camera di combustione è superiore rispetto a quella del metodo tradizionale, nel quale si hanno cinque bruciatori accesi ad un carico compreso tra il 20% e il 40%, con conseguente incremento dell’efficienza di scambio termico tra i fumi ed una carica da riscaldare, quale una bramma o altro.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di comando di una o più schiere di bruciatori (1 , 2, 3, 4, 5), in particolare in forni industriali, come in forni di riscaldo o di trattamento termico, quali i forni di riscaldo di bramme in impianti siderurgici, caratterizzato dal fatto che, quando si vuole ottenere una potenza minore di quella massima complessiva corrispondente all’accensione di tutti i bruciatori (1 -5) della o delle schiere ad un carico individuale massimo, vengono accesi con un carico individuale il più vicino possibile a quello massimo uno o alcuni dei bruciatori ( 1 -5) della o delle schiere, in funzione della potenza richiesta alla o alle schiere.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che in un certo istante il numero di bruciatori accesi ( 1 -3) in una determinata schiera è il minimo necessario per fornire la potenza richiesta a detta schiera in quell’istante.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la potenza richiesta ad una determinata schiera di bruciatori ( 1 -5) è suddivisa in tante parti quanti sono i bruciatori della schiera.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i bruciatori (1 -5) vengono accesi e spenti a rotazione ad intervalli di tempo prestabiliti.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti intervalli di tempo sono variabili ed arbitrari per ciascuno dei bruciatori ( 1 -5).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1 ,. caratterizzato dal fatto che l’accensione e/o lo spegnimento di ciascun bruciatore vengono effettuati mediante la regolazione (81 -85, 91 -95) di tipo “acceso-spento” delle relative portate di combustibile e comburente.