Tepelná box-bariéra. Zařízení pro měření teplot v průběžné krokové peci

Základní informace

Tepelná box-bariéra. Zařízení pro měření teplot v průběžné krokové peci.
  • Tepelná box-bariéra (TBB) - zařízení pro teplotní měření uvnitř průmyslových pecí
  • Průmyslové průběžné pece - měření teploty vsázky a pecní atmosféry
  • Tepelná odolnost box-bariéry - několik hodin v prostředí o teplotě až 1200 °C při maximální teplotě uvnitř TBB do 60 °C
  • Měření teploty pomocí termočlánků

Úvod

Průmyslové průběžné pece patří k významným spotřebitelům tepelné energie. Optimalizace jejich provozu přináší zlepšení technologického procesu, zefektivnění ohřevu vsázky nebo snížení spotřeby energie. Implementace optimalizačního systému pro řízení pece vyžaduje dobré znalosti tepelných procesů uvnitř pece: teplotu pecní atmosféry, teplotu vsázky apod. Tyto informace mohou být získány pouze pomocí měření. Měření v průmyslových průběžných pecích je poměrně složitý úkol, zejména z důvodu vysokých teplot, pohybující se vsázky a dalších technologických podmínek. Jednou z možných metod je využití tzv. vlečných termočlánků. V takovém případě jsou dlouhé termočlánky připojeny k měřenému kusu vsázky a vlečeny celou délkou pece k vstupnímu otvoru a ven z pece, kde jsou připojeny k měřicí ústředně. Tento postup je velmi komplikovaný, drahý a měření není kvůli velké délce termočlánků v pecním prostředí příliš přesné. Z tohoto důvodu byla pro měření v průběžných průmyslových pecích vyvinuta a použita při reálném měření metoda využívající tepelné box-bariéry.

Popis výsledku

Tepelná box-bariéra. Zařízení pro měření teplot v průběžné krokové peci.

Tepelná box-bariéra (TBB) je specifický případ technických tepelných bariér. TBB je využívána k ochraně zařízení uvnitř bariéry proti tepelnému a mechanickému poškození. Speciální vícevrstvá struktura tepelné box-bariéry poskytuje dostatečnou tepelnou ochranu a dovoluje průchod TBB spolu se vsázkou. Časový a prostorový průběh teploty vsázky a pecního prostředí v blízkosti TBB je měřen pomocí termočlánků a zaznamenáván do měřicího a záznamového zařízení uvnitř box-bariéry. TBB tak chrání před zničením zařízení o maximální teplotě cca. 60 °C při teplotách pecního prostředí, které mohou přesahovat až 1200 °C.

Provedené experimenty potvrdily, že je možné měřit teploty v pecích o délce až několik desítek metrů v provozu železáren, kdy průchod pecí trvá až několik hodin. Tvar, rozměry a vnitřní struktura TBB nicméně může být přizpůsobena podle podmínek a omezení daných měřenou pecí. Požadavky a omezení jsou většinou velmi specifické pro danou aplikaci a technologii. Tepelná box-bariéra je proto běžně navrhována individuálně pro každý projekt pomocí speciálního softwaru, který byl pro tyto účely vyvinutý. Pouze několik světových komerčních společností nabízí podobný produkt pro měření v průběžných pecích. Nabízená řešení jsou však většinou navržena pro nižší teploty a kratší doby výdrže v prostředí o vysoké teplotě.

Reference

Tepelná box-bariéra. Zařízení pro měření teplot v průběžné krokové peci.

Měřicí metoda a tepelná box-bariéra byly vícekrát použity pro měření v různých průběžných průmyslových pecích:

  • Železárny Hrádek, ČR, průběžná narážecí pec pro ohřev předvalků
  • Stahlwerk Thueringen (železárny), Německo, průběžná narážecí pec pro ohřev předvalků
  • Sochorová válcovna Kladno, ČR, průběžná kroková pec pro ohřev předvalků
  • ArcelorMittal Ostrava (válcovna), ČR, průběžná kroková pec pro ohřev předvalků
  • Kovárna Viva Zlín, ČR, průběžná pec pro ohřev výkovků

Publikace

Tepelná box-bariéra. Zařízení pro měření teplot v průběžné krokové peci.
  • Honner M., Švantner M.: Thermal box-barrier for a direct measurement in high temperature environment, Applied Thermal Engineering, Vol. 27, No. 2-3, pp. 560-567, 2007, ISSN: 1359-4311
  • Honner M., Veselý Z., Švantner M.: Temperature and heat transfer measurement in continuous reheating furnaces. Scandinavian Journal of Metallurgy, Vol.32, No.5. pp.225-232, 2003, ISSN 0371-0459 Honner M., Veselý Z., Švantner M., Čejka F.: Optimal heating control system for continuous furnaces. Industrial Heat Engineering, Vol.23, No.3. pp.105-111, 2001, ISSN 0204-3602
  • Honner M., Veselý Z., Švantner M., Litoš Pa., Bauer K., Hercík M., Kuba A.: Optimization of continuous industrial furnace operation. Proc. of the 6th European conference on Industrial Furnaces and Boilers - INFUB 2002, Lusíada University (Portugal), University of Glamorgan (UK), University of Karlsruhe (Germany), 2nd-5th April 2002, Lisboa, Portugal, pp.85-94, 2002, ISBN 972-8034-05-9.
  • Švantner M., Honner M., Veselý Z., Čejka F., Bauer K., Čermák F.: Temperature and heat transfer measurements in continuous furnaces. Proc. of the 6th European conference on Industrial Furnaces and Boilers - INFUB 2002, Lusíada University (Portugal), University of Glamorgan (UK), University of Karlsruhe (Germany), 2nd-5th April 2002, Lisboa, Portugal, pp.95-104, 2002, ISBN 972-8034-05-9.