Реконструкція камерної печі періодичної дії
Loading...
Date
2024
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, УДУНТ, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. В роботі розглянуто питання реконструкції камерної печі періодичної дії з метою підвищення енергоефективності агрегату. Методика. Піч, що розглядається в роботі, працює при постійній температурі в робочій камері, опалюється природним газом та має номінальну продуктивність 100 кг/год. За проектом стіни печі двошарові: вогнетривкий шар 120 мм виконано з шамоту класу Б; теплоізоляційний шар 60 мм – з діатомової цегли. Для дослідження температурних полів та втрат теплоти через футеровку при експлуатації печі авторами розроблено двомірну математичну модель теплопровідності через плоску стінку для нестаціонарного температурного стану. Результати. З використанням математичної моделі виконано чисельні розрахунки для печі базової конструкції та трьох варіантів реконструкції її футеровки. Реконструкція передбачає заміну цегляної футеровки печі на футеровку, виконану з мулітокремнеземістого волокна МКРВ-340, товщиною 180, 120 та 60 мм, відповідно до варіанту реконструкції, що розглядається. Визначено зміну теплових втрат та розподілу температур в футеровці, обчислено витрати палива та його вартість, що витрачаються на покриття теплових втрат, а також масу та вартість футеровки. Наукова новизна роботи полягає у виявленому взаємозв’язку між конструктивними та експлуатаційними показниками печі, а практична значущість роботи – в розроблених рекомендаціях щодо вибору раціональної товщини шару футеровки печі із мулітокремнеземістого волокна в залежності від очікуваного терміну експлуатації теплового агрегату.
ENG: Objective. The paper considers the issue of a chamber furnace reconstruction for improving of their energy efficiency. Methods. The chamber furnace is heated by natural gas and operates at a constant temperature in its working chamber. The nominal capacity of the furnace is 100 kg/h. According to the design, the furnace walls are two-layered: the refractory layer made of chamotte (B class) is 120 mm, and the heat-insulating layer made of diatomite bricks is 60 mm. To study the temperature fields and heat losses through the lining during the operation of the furnace, the authors developed a two-dimensional mathematical model of heat conduction through a flat wall for an unsteady-state temperature condition. Findings. Using the mathematical model, numerical calculations were performed for the furnace of the basic design. It was considered three variants of the furnace lining reconstruction. Three variants of the furnace lining reconstruction were considered, which involved replacing the furnace brick lining with a lining made of ceramic fibre (MKRV-340), whose thickness was 180, 120, and 60 mm according to the number of the reconstruction opinion. As the results of the calculation are the heat losses of lining and the temperature distribution in the lining were determined. That made possible to assess the fuel consumptions which covered heat losses and the fuel costs as well as the weight and cost of the lining. The scientific novelty of the work is in the revealed relationship between the design and operational parameters of the furnace, and the practical value of the work is in the developed recommendations for choosing a rational thickness of the furnace lining layer of the ceramic fibre, depending on the expected operation life of the furnace.
ENG: Objective. The paper considers the issue of a chamber furnace reconstruction for improving of their energy efficiency. Methods. The chamber furnace is heated by natural gas and operates at a constant temperature in its working chamber. The nominal capacity of the furnace is 100 kg/h. According to the design, the furnace walls are two-layered: the refractory layer made of chamotte (B class) is 120 mm, and the heat-insulating layer made of diatomite bricks is 60 mm. To study the temperature fields and heat losses through the lining during the operation of the furnace, the authors developed a two-dimensional mathematical model of heat conduction through a flat wall for an unsteady-state temperature condition. Findings. Using the mathematical model, numerical calculations were performed for the furnace of the basic design. It was considered three variants of the furnace lining reconstruction. Three variants of the furnace lining reconstruction were considered, which involved replacing the furnace brick lining with a lining made of ceramic fibre (MKRV-340), whose thickness was 180, 120, and 60 mm according to the number of the reconstruction opinion. As the results of the calculation are the heat losses of lining and the temperature distribution in the lining were determined. That made possible to assess the fuel consumptions which covered heat losses and the fuel costs as well as the weight and cost of the lining. The scientific novelty of the work is in the revealed relationship between the design and operational parameters of the furnace, and the practical value of the work is in the developed recommendations for choosing a rational thickness of the furnace lining layer of the ceramic fibre, depending on the expected operation life of the furnace.
Description
Ю. Радченко: ORCID 0000-0002-5055-6707; О. Гупало: ORCID 0000-0003-3145-9220; О. Єрьомін: ORCID 0000-0001-8306-578X; Л. Грес: ORCID 0000-0002-5343-3438
Keywords
камерна піч, акумуляція теплоти, вогнетривка футеровка, економія палива, chamber furnace, heat accumulation, refractory lining, fuel economy, КЕТтаОП
Citation
Радченко Ю. М., Гупало О. В., Єрьомін О. О., Грес Л. П., Штацький М. О. Реконструкція камерної печі періодичної дії. Теорія і практика металургії. 2024. № 2 (143). С. 10–18.