PL229977B1 - Piec tunelowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piec tunelowy z systemem regulacji odzysku ciepła.

W procesie technologicznym prowadzonym w piecu tunelowym wyroby poddawane są intensywnej obróbce termicznej. Po ich wypaleniu następuje chłodzenie, czemu towarzyszą straty energii. W celu wyeliminowania tego niekorzystnego zjawiska bądź jego zminimalizowania stosuje się systemy rekuperacji. Ciepło odzyskane w trakcie rekuperacji kierowane jest zazwyczaj do innych faz procesu, takich jak suszenie, wstępne podgrzewanie wsadu, czy podgrzewanie powietrza spalanego w systemie grzewczym. Jednocześnie jednak proces odzyskiwania ciepła nie powinien zakłócać podstawowego procesu obróbki cieplnej, jakim jest wypalanie wyrobów ani też procesów technologicznych, przebiegających na innych etapach. W piecach tunelowych jest to trudne ponieważ poszczególne strefy nie są od siebie oddzielone mechanicznie i ciepło przenoszone przez gazy opływające wsad łatwo przemieszcza się między wyrobami zmieniając przebieg procesu i w konsekwencji obniżając jakość produktu i zmniejszając ilość odzyskiwanej energii cieplnej. Zakłócenia lub zmiany w ilości odbieranego ciepła z wsadu skutkują ponadto zaburzeniem rozkładu temperatur, którego powrotna stabilizacja jest kłopotliwa.

Z opisu patentowego według zgłoszenia PL 395678 znany jest wielofunkcyjny piec tunelowy o zmiennej wydajności posiadający zmienną długość strefy podgrzewania wyznaczoną przez jedno lub więcej mechanicznych zamknięć pośrednich wraz z odciągami spalin funkcjonalnie połączonych z tym lub z tymi zamknięciami. Piec posiada także zmienną długość strefy ogniowej oraz strefy studzenia i na tych samych pozycjach tych stref posiada umieszczone zarówno otwory odciągowe spalin jak również palniki. Na tych samych pozycjach strefy podgrzewania i strefy ogniowej umieszczone są zarówno otwory odciągowe spalin, jak również dysze powietrza studzenia. Zmianę długości czynnej pieca w czasie jego pracy realizuje się za pomocą zasuw odcinających odciągów spalin, zasuw odcinających palników oraz zasuw odcinających dysz powietrza studzenia. Zmianę długości strefy podgrzewania oraz strefy ogniowej realizuje się za pomocą zasuw odcinających odciągów spalin, zasuw odcinających palników oraz zasuw odcinających dysz powietrza studzenia. Zmianę długości strefy ogniowej i strefy studzenia realizuje się za pomocą zasuw odcinających palników oraz zasuw odcinających dysz powietrza studzenia bez konieczności zatrzymywania pieca. Mechaniczne zamknięcia lub zamknięcia pośrednie wykonane są jako żaroodporne ceramiczne i/lub metalowe.

Piec o tej konstrukcji umożliwia przystosowanie go jako pieca o zmiennej długości i przez to do różnej ilości równoczesnego wypalania wyrobów szamotowych.

Celem wynalazku jest dostarczenie pieca tunelowego umożliwiającego rekuperację ciepła w każdej fazie procesu i w możliwie największym zakresie aż do maksymalnego odzyskania ciepła z obiektu, jednakże bez zakłócenia podstawowego procesu obróbki termicznej jakim jest w tym przypadku wypał wyrobów.

Cel ten spełnia piec tunelowy, zawierający zamknięty tunel, w którym umieszcza się wsad podlegający wypalaniu, przy czym tunel ten posiada nieoddzielone od siebie strefy: wypalania, szybkiego chłodzenia, rekuperacji i ostatecznego chłodzenia.

Piec charakteryzuje się tym, że:

- w strefie wypalania posiada umieszczony odciąg kominowy zestawiony z pętli pomiaru temperatury spalin i wentylatora pierwszego o regulowanej wydajności zależnej od tej temperatury,

- w strefie szybkiego chłodzenia umieszczona jest czerpnia zimnego powietrza zestawiona z pętli pomiaru różnicy temperatur i wentylatora drugiego z regulowanym otwarciem wlotu przewodu ssącego zależnym od tej różnicy temperatur,

- w strefie rekuperacji umieszczony jest zespół wyciągowy zestawiony z pętli pomiaru ciśnień i wentylatora trzeciego o regulowanej wydajności zależnej od tej różnicy ciśnień,

- w strefie końcowego chłodzenia umieszczony jest zespół wyciągowy zestawiony z pętli pomiaru ciśnień i wentylatora czwartego o regulowanej wydajności zależnej od tej różnicy ciśnień.

Pętla pomiaru temperatury spalin, znajdująca się w strefie wypalania, zawiera czujniki temperatury, z których jeden jest umieszczony w tunelu a drugi na wylocie z wentylatora pierwszego.

Pętla pomiaru różnicy temperatur, znajdująca się w strefie szybkiego chłodzenia, zawiera czujniki temperatury, z których jeden jest umieszczony w tunelu a drugi na wylocie z wentylatora drugiego.

Pętla pomiaru ciśnień, znajdująca się w strefie rekuperacji, zawiera czujniki ciśnienia, z których jeden jest umieszczony w tunelu a drugi na wylocie z wentylatora trzeciego.

PL 229 977 B1

Pętla pomiaru ciśnień, znajdująca się w strefie końcowego chłodzenia, zawiera czujniki ciśnienia, z których jeden jest umieszczony w tunelu w obszarze strefy rekuperacji a drugi jest umieszczony w tunelu w strefie szybkiego chłodzenia.

Piec posiada komputerowe wsparcie do realizacji nastaw czujników pętli pomiarowych i elementów wykonawczych wentylatorów.

Tak wyposażony piec tunelowy posiada umowne podziały na strefy. W strefach tych umieszczone są odpowiednie urządzenia doprowadzające lub odciągające zimne lub ciepłe powietrze albo spaliny. Urządzenia te sterowane są automatycznie według zadanych algorytmów korygowanych bieżącymi odczytami z czujników pętli pomiarowych, które składają się na system regulacji procesu rekuperacji, zapewniający zrównoważenie poszczególnych parametrów procesu technologicznego poprzez korektę ciśnień i stabilizację odpowiednich temperatur w poszczególnych strefach oraz na całej jego długości. Przy pomocy tak wytworzonych pętli, możliwe jest założenie priorytetów reakcji, określających nadrzędność jednych procedur sterowania nad innymi. Założenie najwyższego priorytetu reakcji na układ regulacji zespołu wyciągowego strefy końcowego chłodzenia, kontrolowany pomiarem różnicowym ciśnień, pozwala na kompensację zakłóceń. Pomiar różnicy ciśnień w strefie szybkiego chłodzenia oraz w strefie rekuperacji zapobiega „przeciąganiu” wysokich temperatur ze strefy wypalania do strefy chłodzenia. Do warunków wytworzonych poprzez powyższy priorytetowy układ regulacji dostosowują się pozostałe układy regulacyjne.

Takie wyposażenie pieca według wynalazku, zapewnia zatem odzyskiwanie ciepła w maksymalnym stopniu i wykorzystywanie go w innej części procesu, z wyłączeniem negatywnych zjawisk, związanych z zakłóceniami wynikających ze stosowania rekuperacji.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest schematycznie w przykładowym wykonaniu na rysunku

Fig. 1.

Piec tunelowy posiada zamknięty tunel 1, w którym umieszcza się wsad podlegający wypalaniu. W tunelu 1 znajdują się nieoddzielone od siebie strefy: wypalania I, szybkiego chłodzenia II, rekuperacji III i ostatecznego chłodzenia IV. W strefie wypalania I umieszczony jest odciąg kominowy W1, zestawiony z pętli pomiaru 4 temperatury spalin T1 i wentylatora pierwszego 5 o regulowanej wydajności zależnej od tej temperatury spalin T1. W strefie szybkiego chłodzenia II umieszczona jest czerpnia zimnego powietrza W2, zestawiona z pętli pomiaru 6 różnicy temperatur T2 i wentylatora drugiego 7 z regulowanym otwarciem wlotu przewodu ssącego zależnym od tej różnicy temperatur T2. W strefie rekuperacji III umieszczony jest zespół wyciągowy W3, zestawiony z pętli pomiaru 8 ciśnień P3 i wentylatora trzeciego 9 o regulowanej wydajności, zależnej od tej różnicy ciśnień P3. W strefie szybkiego chłodzenia IV umieszczony jest zespół wyciągowy W4, zestawiony z pętli pomiaru 10, 10' ciśnień P4 i wentylatora czwartego 11, o regulowanej wydajności, zależnej od tej różnicy ciśnień P4. Pętla pomiaru 4 temperatury spalin T1 zawiera czujniki temperatury, z których jeden jest umieszczony w tunelu 1 a drugi na wylocie z wentylatora pierwszego 5. Pętla pomiaru 6 różnicy temperatur T2 zawiera czujniki temperatury, z których jeden jest umieszczony w tunelu 1 a drugi na wylocie z wentylatora drugiego 7. Pętla pomiaru 8 ciśnień P3 zawiera czujniki ciśnienia, z których jeden jest umieszczony w tunelu 1 a drugi na wylocie z wentylatora trzeciego 9. Pętla pomiaru 10, 10' ciśnień P4 zawiera czujniki ciśnienia, z których jeden jest umieszczony w tunelu 1 w obszarze strefy rekuperacji III a drugi jest umieszczony w tunelu 1 w strefie szybkiego chłodzenia II. Realizacja nastaw czujników pętli pomiarowych 4, 6, 8, 10 i elementów wykonawczych wentylatorów 5, 7, 9, 11 wspomagana jest komputerowo.

Claims (6)

1. Piec tunelowy zawierający zamknięty tunel, w którym umieszcza się wsad podlegający wypalaniu, przy czym tunel ten posiada nieoddzielone od siebie strefy: wypalania, szybkiego chłodzenia, rekuperacji i ostatecznego chłodzenia, znamienny tym, że:

- w strefie wypalania (I) umieszczony jest odciąg kominowy (W 1), zestawiony z pętli pomiaru (4) temperatury spalin (T1) i wentylatora pierwszego (5) o regulowanej wydajności zależnej od tej temperatury spalin (T1),

- w strefie szybkiego chłodzenia (II) umieszczona jest czerpnia zimnego powietrza (W2), zestawiona z pętli pomiaru (6) różnicy temperatur (T2) i wentylatora drugiego (7) z regulowanym otwarciem wlotu przewodu ssącego zależnym od tej różnicy temperatur (T2),

PL 229 977 Β1

- w strefie rekuperacji (III) umieszczony jest zespół wyciągowy (W3), zestawiony z pętli pomiaru (8) ciśnień (P3) i wentylatora trzeciego (9) o regulowanej wydajności zależnej od tej różnicy ciśnień (P3),

- w strefie końcowego chłodzenia (IV) umieszczony jest zespół wyciągowy (W4), zestawiony z pętli pomiaru (10, 10’) ciśnień (P4) i wentylatora czwartego (11) o regulowanej wydajności zależnej od tej różnicy ciśnień (P4).

2. Piec tunelowy według zastrz. 1, znamienny tym, że pętla pomiaru (4) temperatury spalin (Tl) zawiera czujniki temperatury, z których jeden jest umieszczony w tunelu (1) a drugi na wylocie z wentylatora pierwszego (5).

3. Piec tunelowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pętla pomiaru (6) różnicy temperatur (T2) zawiera czujniki temperatury, z których jeden jest umieszczony w tunelu (1) a drugi na wylocie z wentylatora drugiego (7).

4. Piec tunelowy według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że pętla pomiaru (8) ciśnień (P3) zawiera czujniki ciśnienia, z których jeden jest umieszczony w tunelu (1) a drugi na wylocie z wentylatora trzeciego (9).

5. Piec tunelowy według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że pętla pomiaru (10, 10’) ciśnień (P4) zawiera czujniki ciśnienia, z których jeden jest umieszczony w tunelu (1) w obszarze strefy rekuperacji (III) a drugi jest umieszczony w tunelu (1) w strefie szybkiego chłodzenia (II).

6. Piec tunelowy według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że posiada komputerowe wsparcie do realizacji nastaw czujników pętli pomiarowych (4, 6, 8, 10) i elementów wykonawczych wentylatorów (5, 7, 9, 11).