Numerical modelling of industrial kilns and of optimal firing cycle
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technology
Numerical modelling of industrial
kilns and of optimal firing cycle
Modellazione numerica del forno
industriale e del ciclo ottimale di cottura
Massimo Milani, Luca Montorsi (University of Modena and Reggio Emilia, Italy)
Irina Celades López (Instituto de Tecnología Cerámica, Castellón, Spain)
Pierfrancesco Vaccari (Sacmi Forni, Italy)
Kiln operating parameters are crucial for determining the fi- I parametri operativi di conduzio- chitettura radicalmente migliore
nal quality of ceramic products and the quan- ne del forno so- per i forni ceramici industriali ca-
tity of energy required to produce them. It is no fattori cru- ratterizzati da un consumo ener-
therefore important for ceramic companies ciali nel deter- getico ottimale, emissioni ridotte
and machinery suppliers to know the correct minare la quali- e costi operativi inferiori rispet-
machine operating conditions for each spe- tà finale del pro- to alle soluzioni tecnologiche at-
cific product. Control and understanding of dotto ceramico tuali. Il progetto, della durata di
the fluid thermodynamic phenomena that in- e la quantità di 36 mesi, coinvolge 11 partner di
fluence kiln performance are crucial for improving the quali- energia necessaria per ottener- quattro paesi della Comunità Eu-
ty of the production process and reducing fuel consumption. lo. Le corrette condizioni opera- ropea provenienti dal mondo in-
Numerical modelling of kiln behaviour in real operating con- tive della macchina per ogni spe- dustriale e della ricerca: Sacmi
ditions may make a big contribution to the study of new tech- cifico prodotto sono un impor- Forni SpA, Keraben Grupo Cera-
nologies and processes compared to traditional methods tante know-how per ogni azien- mico, Mirage Granito Ceramico,
based on trial and error. da ceramica e per i produttori di Università di Modena e Reggio
macchine. Il controllo e la com- Emilia, Istituto de Tecnologia Ce-
On the following pages we briefly describe a research pro- prensione dei fenomeni di fluido ramica, Crit, Econotherm, Syne-
ject aimed at constructing a numerical model of a roller kiln termo-dinamica che influisco- sis, FGF, Rath Gmbh, Brunel Uni-
and using the results to determine for example a new tile no sulle prestazioni del forno so- versity of London.
temperature profile in the cooling section so as to mini- no fondamentali per migliorare la
mise residual stresses in products leaving the kiln. qualità del processo di produzio- Gli strumenti di simulazione nu-
The work was carried out within the framework of the Europe- ne e ridurre il consumo di com- merica hanno confermato di gio-
an DREAM project coordinated by Sacmi as part of the Ho- bustibile. La modellazione nu- care un ruolo importante nel-
rizon2020 research programme aimed at developing a rad- merica del comportamento del le tecniche di progettazione di
ically improved industrial kiln architecture with optimal en- forno in condizioni operative re- un forno, dimostrando una buo-
ergy consumption, reduced emissions and lower operating ali può essere un aiuto efficace na affidabilità nella valutazio-
costs than current technological solutions. The 36-month pro- nello studio di nuove tecnologie ne dei complessi fenomeni fisi-
ject involved 11 partners from four EU countries operating e processi rispetto alle tradizio- ci che si verificano in questo tipo
in the field of industry and research: Sacmi Forni SpA, Kera- nali metodologie di trial&error. di macchine. Per prevedere con
ben Grupo Ceramico, Mirage Granito Ceramico, University of precisione il comportamento di
Modena and Reggio Emilia, Istituto de Tecnologia Ceramica, In queste pagine descriviamo un forno ceramico in condizioni
Crit, Econotherm, Synesis, FGF, Rath Gmbh and Brunel Uni- sinteticamente un lavoro di ricer- operative reali, non può essere
versity of London. ca volto alla costruzione di un trascurata la dipendenza tempo-
modello numerico del forno a rale delle quantità fisiche coin-
The numerical simulation tools played an important role in rulli i cui risultati sono stati im- volte nel processo, e l’influenza
kiln design techniques and proved highly reliable in the eval- piegati, ad esempio, per defi- dei numerosi dispositivi impiega-
uation of the complex physical phenomena that occur in this nire un nuovo profilo di tem- ti per il suo funzionamento (ven-
kind of machine. To accurately predict the behaviour of a ce- peratura delle piastrelle nella tilatori, bruciatori, valvole etc.)
ramic kiln in real operating conditions it is vital not to neglect sezione di raffreddamento, in devono essere presi in conside-
the time dependence of the physical quantities involved in grado di minimizzare le tensio- razione per simularne il compor-
the process, and the influence of the numerous devices re- ni residue del prodotto in usci- tamento.
quired for kiln operation (fans, burners, valves, etc.) must be ta forno.
taken into consideration to simulate its behaviour. Il lavoro è stato svolto all’inter- ❱❱ Metodologia: Il Modello
no del progetto europeo DREAM Numerico
❱❱ Methodology: The Numerical Model - coordinato da Sacmi - come
parte del piano di ricerca Hori- Il modello a parametri concen-
The concentrated and distributed parameter model for a zon2020 per lo sviluppo di un’ar- trati e distribuiti di un intero im-
116 CWR 127/2018
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technology
A B FIG. 1
a) Structure of the numerical model for
the reference ceramic kiln ~ Struttura
del modello numerico del forno cera-
mico di riferimento;
b) Main sections of the numerical mod-
el of the module: upper and lower cham-
bers, tiles and rollers ~ Principali sezio-
ni del modello numerico del modulo:
camere superiori e inferiori, piastrelle
e rulli.
complete real production facility was constructed using LMS Im- pianto di produzione reale è co- nuto conto del comportamen-
agine.Lab AMESim® software developed by Siemens Industry struito per mezzo di LMS Ima- to termo fluidodinamico del-
Software NV. gine.LAB. Software AMESim®, le camere superiore e inferiore,
The numerical approach simulated the compressible flow of Siemens Industry Software NV. delle piastrelle e del rullo (Fig.
semi-perfect gases inside the kiln modules, taking account of L’approccio numerico simula il 1 b). Ogni sezione del model-
the thermodynamic properties of the gas in question and the flusso comprimibile dei gas se- lo numerico del modulo inclu-
materials used in the kiln. Figure 1 a) shows the numerical mod- mi perfetti all’interno dei modu- de i sotto-modelli per la descri-
el for the kiln analysed, highlighting the main sections into which li del forno, tenendo conto del- zione corretta dei fenomeni fi-
the system is divided. The modelling procedure used the same le proprietà termodinamiche sici che si verificano. Partico-
modular design as the industrial kiln, so the numerical model of del gas considerato e dei ma- lare attenzione è dedicata al-
each module in the real structure was created and interconnect- teriali impiegati nel forno. La fi- la modellazione dello scambio
ed in the same way as in the real kiln assembly. gura 1 a) mostra il modello nu- termico tra le pareti del forno, il
The modules included four main sections that took account merico del forno analizzato evi- flusso di aria calda, le piastrel-
of the thermo-fluid dynamic behaviour of the upper and lower denziando le sezioni principa- le e i rulli. Conduzione, con-
chambers, the tiles and the roller (Fig. 1 b). Each section of the li in cui è suddiviso il sistema. vezione e trasferimenti termi-
numerical model of the module included the sub-models for a Nella modellazione, viene utiliz- ci per irraggiamento vengo-
correct description of the physical phenomena that occur. Spe- zato lo stesso design modulare no valutati per ogni diversa su-
cial attention was devoted to modelling the heat exchange be- adottato nel forno industriale, perficie (fig. 2 a) e viene adot-
tween the kiln walls, the hot air flow, the tiles and the rollers. The quindi, il modello numerico di tato un metodo di calcolo ap-
quantities of heat transferred by conduction, convection and ra- ciascun modulo che compren- propriato per calcolare il valore
diation were evaluated for each surface (fig. 2 a) and an appro- de la struttura reale viene crea- di ogni scambio termico tra gli
priate calculation method was used to determine the value of to e collegato insieme come nel elementi del forno. La direzione
each thermal exchange between the kiln elements. The direc- vero assemblaggio del forno. del flusso di calore, cioè la dire-
tion of heat flow, i.e. the direction of the arrow in fig. 2 a), is a ref- I moduli includono quattro se- zione della freccia in fig. 2 a), è
erence for the sign of the calculated quantities and depends on zioni principali che hanno te- un riferimento per il segno del-
A FIG. 2
a) Diagram of heat flows characterising the numerical models of each
kiln module; ~ Schema dei flussi di calore che caratterizzano i modelli
numerici di ciascun modulo del forno
b) Diagram of the three-layer model adopted for tiles ~ Schema del mo-
dello a tre strati adottato per le piastrelle
B
118 CWR 127/2018
technology the temperature difference between the heat-exchanging bod- le grandezze calcolate e dipen- le è definita come una funzio- ies. Depending on the type of modules, different materials and de dalla differenza di tempera- ne del diametro esterno dei rulli insulating layers were considered, as well as the connection with tura che viene determinata tra i e il numero totale di rulli in cia- external devices. For example, if burners are used in a module, corpi considerati che scambia- scun modulo. Anche gli effetti the interactions taken into consideration are those between the no calore. In base al tipo di mo- del movimento delle piastrelle flame of the burners, the kiln chamber and the surface of the ma- duli, vengono considerati diver- sul trasferimento di calore sono terial with which the heat exchange occurs. si materiali e strati di isolamen- stati considerati nella modella- The main contributions that influence the tile heating process to, oltre alla connessione a di- zione. Poiché non è possibile are the convective exchanges between the flue gases inside spositivi esterni. Ad esempio, definire un flusso continuo per the kiln and the burner flames, conduction in the contact ar- se in un modulo vengono im- un materiale solido, viene crea- ea between tiles and rollers, and high-temperature irradiation piegati bruciatori, viene consi- to un modello ad hoc che mo- with the walls of the kiln and the rollers. The thermal energy ex- derata l’interazione tra la fiam- della le piastrelle come un flui- changed during these processes was analysed using the equa- ma dei bruciatori, la camera del do con le stesse proprietà ter- tions of the CFD simulation model to determine potential incon- forno e le superfici del materia- miche delle piastrelle reali e che sistencies and possible solutions. le con cui avviene lo scambio scorre lungo il forno con la ve- To calculate the temperature gradient inside the ceramic mate- termico. locità reale delle piastrelle. Per- rial, in the numerical model the tile was considered to be subdi- I principali contributi che in- tanto, possono essere previ- vided into three layers of similar thickness, upper, intermediate fluenzano il processo di riscal- sti correttamente gli effetti del and lower (fig. 2 b). The first layer represents the surface of the damento delle piastrelle so- gradiente di temperatura del- tile in contact with the rollers and exchanges heat with them by no dati dagli scambi convetti- le piastrelle in ciascun modu- means of conduction and irradiation; the second is the central vi tra i fumi all’interno del for- lo. I bruciatori standard alimen- layer of the tile which exchanges heat only with the adjacent lay- no e la fiamma dei bruciato- tati a gas naturale sono simula- ers by means of conduction; and finally the upper layer simulates ri, dalla conduzione che si ve- ti come un ingresso di potenza the heat exchanges that take place between the tile surface and rifica nell’area di contatto tra termica alle camere superiore e the flow of hot air through the module, the burner flames and le piastrelle e i rulli e, infine, inferiore dei moduli in base al the high-temperature kiln walls. dall’irraggiamento ad alta tem- consumo istantaneo di carbu- In the analysis of the conductive heat exchange between the peratura con le pareti del for- rante, determinato dal sistema tiles and rollers, the overall contact area was defined as a func- no e dei rulli. L’energia termi- di controllo del forno, in funzio- tion of the external diameter of the rollers and the total num- ca scambiata durante questi ne del set point di temperatu- ber of rollers in each module. The effects of the tile movement processi viene analizzata utiliz- ra per ciascun modulo. Lo stes- on heat transfer were also considered in the model. As it is not zando le equazioni del model- so controllo PID impiegato nel possible to define a continuous flow for a solid material, an ad lo di simulazione CFD per ve- forno industriale per regolare hoc model was created in which the tiles were considered as a rificare eventuali incongruenze la temperatura nelle camere (e fluid flowing along the kiln with the same real speed and the e/o avere indicazioni su possi- quindi la portata del gas natu- same thermal properties as the real tiles. This allowed the ef- bili soluzioni. rale per i bruciatori), viene adot- fects of the temperature gradient of the tiles in each module Per calcolare il gradiente di tato anche nel modello numeri- to be predicted correctly. The standard natural gas-fired burn- temperatura all’interno del ma- co del forno. Pertanto, il consu- ers were simulated as a thermal power input to the upper and teriale ceramico, nel model- mo totale di gas naturale è uno lower chambers of the modules based on the instantaneous fu- lo numerico la piastrella viene dei principali risultati dell’ap- el consumption determined by the kiln control system as a func- ipotizzata suddivisa in tre stra- proccio numerico ed è deter- tion of the temperature set point for each module. The same PID ti - superiore, intermedio e infe- minato in funzione del bilancio control used in the industrial kiln for temperature control in the riore – di analogo spessore (fig. termico della camera del forno chambers (and consequently the flowrate of natural gas to the 2 b): il primo strato rappresen- per mantenere la temperatura burners) was also used in the numerical model of the kiln. Total ta la superficie della piastrella desiderata nei moduli selezio- natural gas consumption was therefore one of the most impor- a contatto con i rulli e scambia nati come nel forno industriale. tant results of the numerical approach and was determined ac- calore con i rulli per fenomeni Sono stati presi in considera- cording to the heat balance of the kiln chamber to maintain the conduttivi e per irraggiamen- zione i diversi tipi di bruciatore desired temperature in the selected modules as in the industri- to; il secondo è il nucleo della per i quali sono stati creati mo- al kiln. Various types of burners were taken into consideration piastrella e scambia calore solo delli ad hoc, come ad esempio and ad hoc models created, such as Sacmi’s EKO recuperative con i livelli adiacenti per condu- il bruciatore recuperativo EKO burner. To predict the mass flow rates in the different kiln sec- zione; infine, il livello superiore di Sacmi. Per prevedere le por- tions, the fans used for operation of the system were modelled simula gli scambi termici che si tate massiche nelle diverse se- according to the operating diagrams supplied by the manufac- verificano tra la superficie della zioni del forno, i ventilatori uti- turers. As in the industrial kiln, the fan was controlled by varying piastrella e il flusso di aria calda lizzati per il funzionamento del its speed of rotation while the mass flow rate was determined as attraverso il modulo e la fiam- sistema sono modellati in ba- a function of the resultant pressure drop. Finally, the many valves ma dei bruciatori e le pareti del se ai diagrammi operativi forniti used to control the flows in the industrial system were modelled forno ad alta temperatura. dai produttori degli stessi. Co- as orifices. Their effective areas were determined according to Nell’analisi dello scambio ter- me nel forno industriale, la ven- the valve opening position and could be varied so as to simulate mico conduttivo tra piastrelle tola è regolata variando la sua different operating conditions. e rulli, l’area di contatto globa- velocità di rotazione, e la porta- 120 CWR 127/2018
technology
❱❱ Validation of the numerical results ta massica viene determinata in tata di un data logger collega-
funzione della caduta di pres- to a 8 termocoppie, attraversa
The capacity for predictive analysis of the numerical model of sione risultante. Infine, le molte il forno appoggiato direttamen-
the kiln was validated by comparing the calculated results with valvole utilizzate per controlla- te sulle piastrelle misurandone
the experimental measurements made on the industrial ceram- re i flussi nel sistema industria- la temperatura a monte rispet-
ic kiln while firing around 5,000 kg/h of 120x120 cm size tiles with le sono modellate come orifizi. to al flusso d’aria (con una pre-
a thickness of 9 mm. The gas temperature in each firing sec- Le loro aree effettive sono de- cisione di +/- 0,3 ° C).
tion module was measured using a PT100 thermocouple, while terminate in base alla posizione La figura 3 a) mostra il profilo
the gas temperature in the cooling section was not measured. di apertura della valvola e pos- di temperatura dei gas all’inter-
The DATAPAQ® instrument was also used to introduce a de- sono essere variate per simula- no delle camere superiore e in-
gree of redundancy into the measurement of the air in the up- re diverse condizioni operative. feriore del forno e il confronto
per chamber of the kiln modules and to obtain an estimate of tra i valori misurati e calcola-
the tile surface temperature. The instrument, a thermally insulat- ❱❱ Validazione dei risultati ti della temperatura; viene inol-
ed box equipped with a data logger connected to 8 thermocou- numerici tre tracciata la temperatura del
ples, was passed through the kiln resting directly on the tiles and punto di riferimento controllata
measured their temperature upstream of the airflow (with an ac- Le capacità di analisi predittiva dal processo. I dati sono divi-
curacy of ± 0.3°C). del modello numerico del for- si per un valore di temperatu-
Figure 3 a) shows the temperature profile of the gases inside no sono validate confrontando ra di riferimento al fine di ave-
the upper and lower kiln chambers and compares the measured i risultati calcolati con le misure re quantità non dimensionali.
and calculated temperature values; it also plots the temperature sperimentali effettuate sul forno L’accordo tra i risultati numeri-
of the reference point controlled by the process. The data were ceramico industriale durante la ci e le misurazioni sperimenta-
divided by a reference temperature value to obtain nondimen- cottura di circa 5.000 kg/h di li è soddisfacente e l’andamen-
sional quantities. The agreement between the numerical results piastrelle formato 120x120 cm to della distribuzione della tem-
and the experimental measures was satisfactory and the tem- con spessore 9 mm. La tempe- peratura del flusso di aria cal-
perature distribution of the hot airflow along the length of the ratura del gas in ciascun modu- da lungo la lunghezza del forno
kiln was predicted correctly. The proposed numerical approach lo della sezione di cottura è sta- è correttamente previsto. L’ap-
also demonstrated that it can accurately predict the tile temper- ta misurata con una termocop- proccio numerico proposto ha
ature along the kiln axis (fig 3 b). pia PT100, mentre nella sezio- dimostrato anche di prevede-
This is particularly significant as data were not available for most ne di raffreddamento la tempe- re con precisione la tempera-
of the cooling section. ratura del gas non viene solita- tura delle piastrelle lungo l’as-
mente misurata. Inoltre è stato se del forno (fig 3 b). Questo ri-
utilizzato lo stru- sultato è stato particolarmente
A mento DATA- importante, dal momento che
PAQ® per avere non erano disponibili dati per la
ridondanza nel- maggior parte della sezione di
la misura dell’a- raffreddamento.
ria nella came- È stato anche trovato un buon
ra superiore dei accordo tra le misure speri-
moduli del for- mentali e i calcoli in termini di
no e una stima consumo di gas naturale.
della tempera- La quantità di gas prevista per
tura della super- alimentare il forno a regime è
ficie delle pia- stata calcolata entro un errore
strelle. Lo stru- del 5% rispetto al consumo di
mento, una sca- combustibile del forno simula-
tola isolata ter- to; un’accuratezza simile è sta-
B micamente do- ta trovata anche per la portata
FIG. 3
Comparison between the nondimensional exper-
imental and numerical values of the temperature
profile along the kiln ~ Confronto fra i valori non
dimensionali sperimentali e numerici del profilo
di temperatura lungo il forno
a) for the upper kiln chamber
per la camera superiore del forno
b) for the tile surface
per la superficie delle piastrelle
122 CWR 127/2018Choose the TONE of your communication.
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Ta c t f u l Resolute Firm
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LOFTYS o l e m n
Emphatic
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F o r c e f u l
f i r m
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e t e r m i n e d
Passionate Discreet
gentle
T a c t f u l Forceful
Sophisticated Familiar
Resolute
Emphatic
Familiar
Sophisticated
Restrained
Direct
Determined
G e n t l e FORCEFUL
a c c o m o d a t i n g
Humorous RESTRAINED
L o f t y
Sophisticated
Measured
Measured
EMPHATIC Restrained
L i v e l y Determined F i r m
Diplomatic
Accomodating
Solemn
gentle
Direct
Emphatic
Passionate
Sincere
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Forceful
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www.intonocomunicazione.itGood agreement was also found between the experimental di massa attraverso i ventilato- La figura 5 a) mostra il profi-
measurements and calculations in terms of natural gas con- ri principali (fig. 4). I calcoli so- lo originale e quello ottimizza-
sumption. no stati confrontati con i valori to. Attraverso il modello nume-
The quantity of gas required to fire the kiln in steady-state con- sperimentali e l’errore è risulta- rico dell’intero forno, è stato
ditions was calculated to within an error of 5% with respect to to inferiore al 6%. possibile calcolare il gradiente
the kiln’s simulated fuel consumption. Una volta che il modello nume- di temperatura all’interno del-
A similar accuracy was found for the mass flowrate through the rico è stato validato con le mi- lo spessore della piastrella lun-
main fans (fig. 4). sure sperimentali, la simulazio- go i moduli della sezione di raf-
The calculations were compared with the experimental values ne può essere impiegata per freddamento del forno.
and the error was found to be less than 6%. ampliare l’analisi del forno in- I profili di temperatura dei tre
Once the numerical model has been validated with experimen- dagando su quantità difficili da strati della piastrella simula-
tal measurements, the simulation can be used to extend the kiln misurare e per esplorare nuo- ti (dipendenti dalla posizione
analysis by investigating quantities that are difficult to measure vi concetti per il miglioramento della piastrella lungo il forno e
and exploring new concepts for improving efficiency with new dell’efficienza con nuove stra- quindi dipendenti dal tempo)
control strategies. tegie di controllo. sono stati utilizzati per model-
lare la formazione delle tensio-
❱❱ Results and discussion ❱❱ Risultati e discussione ni termo-meccaniche delle pia-
strelle nei diversi moduli e i va-
We can now analyse the modified cooling profile, i.e. the pro- Analizziamo ora il profilo di raf- lori residui all’uscita del forno.
file optimised for the cooling section with the aim of obtaining freddamento modificato, ossia La figura 5 b) mostra le tensio-
a more uniform temperature reduction gradient while maintain- il profilo ottimizzato per la se- ni residue nelle piastrelle all’u-
ing the same ceramic material transit time in the cooling section zione di raffreddamento al fi- scita del forno ottenute con i
and the same quantity of product (kg/h) as the original profile. ne di ottenere un gradiente di profili di raffreddamento origi-
Figure 5 a) shows the original and optimised profiles. diminuzione della temperatu- nale e ottimale: per quest’ulti-
Using the numerical model for the entire kiln it was possible ra più uniforme, mantenendo lo mo sono risultate quasi nulle.
to calculate the temperature gradient within the tile thickness stesso tempo di passaggio del Il modello numerico del forno
along the kiln cooling section modules. materiale ceramico nella sezio- ha dimostrato che è possibi-
The temperature profiles of the three simulated tile layers (de- ne di raffreddamento e la stes- le ottenere tale profilo di tem-
pending on the position of the tile along the kiln and therefore sa quantità di prodotto (kg/h) peratura regolando i parame-
depending on time) were used to model the formation of ther- del profilo originale. tri operativi del forno nella se-
momechanical stresses in the tiles in the different modules and
the residual values at the kiln exit.
A
Figure 5 b) shows the residual stresses in the tiles at the kiln exit
observed with the original and optimised cooling profiles; in the
latter case they were found to be almost zero.
The numerical model of the kiln showed that it is possible to ob-
tain this temperature profile by adjusting the kiln’s operating pa-
rameters in the cooling section; very good agreement with the
optimal curve was found.
To obtain the modified cooling profile, new temperature set-
points were determined for the burners used in the final firing
modules.
The speed of rotation of the indirect cooling fan was varied and
the speed of the fan in the final cooling section was increased to
cool the tiles more rapidly than with the original profile and to
reach the same temperature at the end of the kiln.
Consequently, the opening angle of the valves which control B
flow through the various cooling section modules was varied to
FIG. 4
a) Relationship between fuel consumption of the entire experimental and
numerical kilns ~ Rapporto fra il consumo di combustibile dell’inte-
ro forno sperimentale e numerico
b) Percentage error between the experimental and numerical airflow
through the main kiln fans ~ Errore percentuale fra la portata d’aria
sperimentale e numerica attraverso i ventilatori principali del forno
124 CWR 127/2018technology
A FIG. 5
a) Original cooling profile, optimise and modified on the kiln ~ Profilo
di raffreddamento originale, ottimizzato e modificato sul forno
b) Residual stresses in a tile determined by the original and experimen-
tal temperature profiles ~ Stress residui in una piastrella determi-
nati dai profili di temperatura originale e ottimizzato
achieve the most uniform zione di raffreddamento;
possible tile temperature l’accordo con la curva ot-
profile. timale si è dimostrato mol-
Figure 6 a) shows the per- to buono.
centage variations in the Per ottenere il profilo di
B
pressure drop determined raffreddamento modificato
for the various fans used in sono stati determinati nuo-
the cooling section com- vi setpoint di temperatura
pared to the operating val- per i bruciatori utilizzati ne-
ues used for the original gli ultimi moduli di cottura;
cooling profile. la velocità di rotazione del-
Figure 6 b) shows the var- la ventola di raffreddamen-
iation in the valve open- to indiretto è stata varia-
ing position with respect ta, così come la velocità
to the operating values del ventilatore della sezio-
used for the original cool- ne di raffreddamento finale
ing profile. è stata aumentata per raf-
ADVERTISINGtechnology
❱❱ Conclusions freddare le piastrelle più rapi- ne numerica descritte in que-
damente rispetto al profilo ori- sto articolo hanno mostrato
The numerical modelling techniques described in this article ginale e raggiungere la stessa un buon accordo con i risulta-
showed good agreement with the experimental results obtained temperatura alla fine del forno. ti sperimentali ricavati da forni
from industrial kilns. For example, a cooling curve capable of re- Di conseguenza, l’angolo di industriali.
ducing or eliminating residual stresses in the tiles leaving the apertura delle valvole che con- Come esempio specifico è
kiln was simulated and tested. Numerical modelling demon- trollano il flusso attraverso i di- stata simulata e testata una
strated that the boundary conditions necessary to achieve the versi moduli della sezione di curva di raffreddamento che
proposed cooling profile are feasible with the devices installed raffreddamento è stato varia- potesse ridurre o eliminare gli
on the industrial kiln and the new set points were defined (spe- to al fine di raggiungere il profi- stress residui nei pezzi in usci-
cifically, the new cooling temperatures). lo di temperatura più uniforme ta forno.
The same analysis methodology can be adopted to analyse oth- delle piastrelle. La modellazione numerica ha
er kiln operation strategies and the influence of various oper- La figura 6 a) mostra le varia- dimostrato che le condizioni al
ating parameters or innovative kiln configurations on fuel con- zioni percentuali della caduta contorno necessarie per otte-
sumption. di pressione determinata per i nere il profilo di raffreddamen-
5 diversi ventilatori utilizzati nel- to proposto sono attuabili con
la sezione di raffreddamento ri- i dispositivi installati nel forno
A spetto ai valori operativi utiliz- industriale e ne vengono defi-
zati per il profilo di raffredda- niti i nuovi punti di lavoro (nel-
mento originale. lo specifico, le nuove tempe-
La figura 6 b) dettaglia la varia- rature di raffreddamento).
zione della posizione di aper- La stessa metodologia di ana-
tura delle valvole rispetto ai va- lisi può essere applicata an-
lori operativi utilizzati per il pro- che per analizzare altre strate-
filo di raffreddamento origina- gie di funzionamento del for-
le. no e l’influenza sul consumo
di combustibile di diversi pa-
❱❱ Conclusioni rametri operativi o di configu-
razioni innovative del forno.
Le tecniche di modellazio- 5
B
FIG. 6
a) % variation of the pressure drop determined for the various fans used
in the cooling section compared to the operating values used for the
original cooling profile ~ Variazione % della caduta di pressione de-
terminata per i diversi ventilatori utilizzati nella sezione di raffred-
damento rispetto ai valori operativi utilizzati per il profilo di raffred-
damento originale
b) % variation of the valve opening position with respect to the operat-
ing values used for the original cooling profile ~ Variazione % della
posizione di apertura delle valvole rispetto ai valori operativi utiliz-
zati per il profilo di raffreddamento originale
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June 18th~21st, 2019
Canton Fair Complex, Guangzhou
Sponsored by: China Ceramic Industrial Association Organized by: Unifair Exhibition Service Co., Ltd.
Co-Sponsors: China Building Materials Federation, China Building Ceramics & Sanitaryware Association,
CCPIT Building Materials Sub-Council
Tel: 0086 – 20 – 8327 6369 / 6389
Email: ceramicschina@unifair.com
Facebook: @Ceramics China Twitter: @ceramics_china
Web: www.ceramicschina.com.cnTHE FUTURE OF CERAMICS
24 / 28 SEPTEMBER 2018 . RIMINI . ITALY
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