EuroWire January 2007

deutsch

Der Kaltdraht läuft im Ofen des Bereichs 1 ein, wo eine große Menge Wärme aufgenommen wird, weil eine hohe Temperaturdifferenz zwischen Draht und Bett besteht. Der Draht geht dann in den Bereich 2 über, wo proportional weniger Wärme auf den Draht übertragen wird, da eine niedrigere Temperaturdifferenz zwischen Bett und Draht besteht. Dann läuft der Draht schließlich in den Bereich 3 ein, wo noch weniger Wärme aufgenommen wird. Ofenbauweise erreicht der Draht die Glühtemperaturim Bereich 3, und läuft dann für die Vergütung und darauf folgende Verarbeitungen aus dem Ofen aus. In der Regel ist der Fließ-Luftdurchsatz zu den einzelnen Bereichen ähnlich, und die Temperatursteuerung erfolgt entweder durch die Modulation des Gases oder über eine Ein/Aus-Gassteuerung, während ein kontinuierlicher Luftdurchsatz erhalten bleibt. Üblicherweise wird das nachfolgend beschriebene Verfahren benutzt, um das Fließbett auszumessen und die Luftdurchsatzrate zu den einzelnen Bereichen zu bestimmen: Bestimmung der gesamten Wärmebe- lastung und der Wärmebelastung für den Bereich 1 basierend auf den maximal zu erwartenden Drahtdurchsatz (kg/Std); 1. Bei einer passenden

Basierend aus Bereich 1 erfolgt die Festlegung des Treibstoffdurchsatzes, der erforderlich ist, um diese Wärmemenge zu den Drähten zu liefern; Bestimmung der Luftdurchsatzrate zum Bereich 1, die für das völlige Verbrennen des Treibstoffs erforderlich ist (mit 5-10% Luftüberschuß, der für die Ausgleichung der Ungleichheit und der Ungenauigkeiten der Einrichtun- gen für die Durchflußregelung berücksichtig werden muß); Bestimmung der Länge und Breite des Bereichs, bezogen auf Drahtgeschwindigkeit und -anzahl; Auswahl einer solchen Sandkorngröße, die der Luftgeschwindigkeit im Bereich einer geeigneten Fließrate entspricht, was in der Reichweite von 3-5 x U mf typisch ist. In der Regel ist die ausgewählte Korngröße jene der Korngrößenauswahl 60-70 (200-250 μ m). genannten Angaben basierende Bauweise führt in der Regel dazu, daß der Bereich 1 ständig eingeschaltet ist wenn der Ofen vollbelastet ist, entweder mit Gasmodulation oder zyklischem Ein/Aus- Ablauf in den darauf folgenden Bereichen und mit identischen Luftdurchsätzen in jedem Bereich. Für einen typischen niedergekohlten Stahldraht, der eine Glühtemperatur von 710°C in einem 730°C Fließbett erreicht, beträgt die gesamte vom Draht aufgenommene Wärme zirka 446,8 kJ/kg. 2. 3. 4. 5. auf der Last Die auf den

Rund 65.8% dieser Wärme wird im Bereich 1 aufgenommen, 25% im Bereich 2 und die restlichen 9,2% im Bereich 3 in einem in drei Bereichen aufgeteilten Ofen. Bei Volllast wird der Ofen wie nachfolgend angegeben arbeiten: Dazu ist zu bemerken, daß kein tatsächlicher Unterschied besteht, unabhängig davon, ob das modulierende oder das Ein/Aus-Gassteuerungssystem benutzt wird. Beide Methoden liefern gleiche Ergebnisse hinsichtlich des Treibstoffverbrauchs. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, wird der Bereich 1 mit 5% Luftüberschuß betrieben (entsprechend der Bauweise) und mit 100% Belastung, während die Bereiche 2 und 3 mit hochgradigen Luftüberschüssen betrieben werden. Daraus ergibt sich, daß die vom Treibstoff gelieferte Wärmeenergie nicht nur das Produkt erwärmt, sondern auch Energie liefern muß, um die nicht benutzte Überschußluftmenge zu erwärmen, zur Verbrennung bei einer Ofentemperatur von 730°C. hauptsächlich verschwendete Energie, da sie nicht für die Produkterwärmung genutzt wird. Diese Situation verschärft sich noch weiter, wenn der Ofen nicht unter Volllast arbeitet. Würde zum Beispiel der erwähnte Ofen bei 50% der Höchstlast betrieben, so würden sich Raten von Gas pro Zeit und Luftüberschluß entsprechend nachfolgender Tabelle 2 ergeben: Daraus ergibt sich eine Steigerung des benutzten Treibstoffs je Produkttonne von zirka 26,9m 3 Gas/Tonnen auf 39,2m 3 Gas/Tonnen, bzw. um 45%. Das Fließbett, das für den Betrieb aller Bereiche mit gleicheingestellter Fließrate gestaltet ist, kann bei Schwachlasten zweifellos nicht effizient arbeiten. Jedoch, angesichts der Tatsache, daß die Fließrate die Wärmeübertragungsrate nicht wesentlich beeinflußt (wenigstens nicht bei Fließraten über 2 x U mf ), besteht die Möglichkeit die Einstellung eines Fließbettes zu ändern, um seine Wärmeleistung zu erhöhen. Wenn der Ofen zum Beispiel derart entworfen wurde, daß die Einstellungen den Betrieb des Bereichs 1 bei 6 x U mf mit 5% Luftüberschuß bei Volllast, der Bereich 2 mit der Hälfte des Luft- durchsatzes des Bereichs 1 (d.h. 3 x U mf ) und Bereich 3 um 1 / 3 des Luftdurchsatzes des Bereichs 1 (d.h. 2 x U mf ) vorsehen, so würden alle Bereiche ähnliche Wärmeübertragungsraten liefern, wobei jedoch die Bereiche 2 und 3 viel niedrigere Luftdurchsatzraten im Diese Energie ist

Tabelle 1 : Ofenbelastung, dabei sind alle Bereiche mit der gleichen Fließrate eingestellt, bei 100% Leistung ▼

Bereich 1

Bereich 2

Bereich 3

Gas pro Zeit (%)

100%

56.3%

39.4%

Luftüberschuß (%)

5%

87%

167%

Tabelle 2 : Ofenlasten wobei alle Bereiche mit der gleichen Fließrate eingestellt sind, mit 50% Leistung ▼

Bereich 1

Bereich 2

Bereich 3

Gas pro Zeit (%)

64.8%

40.8%

32.8%

Luftüberschuß (%)

62.4%

145%

205%

Tabelle 3 : Ofenbelastung mit Einstellung des Bereichs 1 auf 6 x U mf

, des Bereichs 2 auf 3 x U mf

und des

▼

Bereichs 3 auf 2 x U mf

, mit 100% Belastung

Bereich 1

Bereich 2

Bereich 3

Gas pro Zeit (%)

100%

82.9%

59%

Luftüberschuß (%)

5%

27%

78%

Tabelle 4 : Ofenbelastung mit Einstellung des Bereichs 1 auf 6 x U mf

, des Bereichs 2 auf 3 x U mf

und des

▼

Bereichs 3 auf 2 x U mf

, mit 50% Belastung

Bereich 1

Bereich 2

Bereich 3

Gas pro Zeit (%)

64.8%

56.2%

42.1%

Luftüberschuß (%)

62.4%

87.3%

137%

92

EuroWire – Januar 2007