Wykorzystanie techniki obliczeniowej do modelowania bezpiecznej pracy przemysłowej komory grzewczej

• Autorzy: Zajemska M. , Radomiak H. , Musiał D. , Poskart A. , Eremin A. O. , Jarnecka M. , Chamara A. , Śpiewak K. , Rajca P. , Kocyba M. , Janicki M. , Boroń K.

Identyfikatory

DOI

10.16926/tiib.2016.04.40

Warianty tytułu

EN

Application of computational techniques to model the safe operation of industrial heating chamber

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Szczególnym rodzajem zagrożeń możliwych do wystąpienia na terenie wielu zakładów przemysłowych (np. na terenie huty) są zagrożenia związane z obecnością niebezpiecznych substancji, w tym gazów palnych, takich jak gaz ziemny czy gaz koksowniczy. Niewłaściwe spalanie tych gazów w komorach grzewczych może być bezpośrednią przyczyną niekontrolowanego uwalniania się szkodliwych dla zdrowia i życia substancji, takich jak tlenek węgla czy niedopalone węglowodory. Sytuacja jest szczególnie niebezpieczna w przypadku nadciśnienia w komorze grzewczej, ponieważ wiąże się to z „wybijaniem spalin”, tzn. uwalnianiem się produktów spalania paliwa na zewnątrz, co może być przyczyną zatrucia organizmu. Ze względu na powyższe, w niniejszym artykule przedstawiono możliwości wykorzystania techniki obliczeniowej do prognozowania zagrożeń związanych ze spalaniem paliwa gazowego w komorze grzewczej, a mianowicie w piecu przepychowym do nagrzewania wsadu metalowego. Zaproponowana metoda przewidywania składu chemicznego spalin umożliwia odpowiednią kontrolę procesu spalania, zmierzającą do zmniejszenia negatywnych skutków zarówno środowiskowych, jak i zdrowotnych.

EN

A special type of threats possible to occurre in many industrial plants (eg. at the smelter) are risks associated with the presence of hazardous substances, including flammable gases, such as natural gas and coke oven gas. Improper combustion of these gases in the heating chambers may be a direct cause of the uncontrolled release of harmful substances for health and life, such as carbon monoxide and unburned hydrocarbons. The situation is particularly dangerous in the case of overpressure in the heating chamber, because it involves the "knocking out of flue gas", i.e. release of combustion products on the outside, which can cause poisoning of the human body. Due to the above, in this paper the possibility of using computer technology to predict the risks associated with the combustion gas in the heating chamber, namely in the pusher furnace to heat the metal charge was presented. The proposed method of predicting the chemical composition of flue gas allows to proper control of the combustion process, in order to reduce the negative effects of both environmental and health problems.

Słowa kluczowe

PL

zagrożenie; tlenek węgla; pożar; modelowanie; Chemkin; komora grzewcza

EN

hazard; carbon monoxide; fire; modeling; chemkin; heating chamber

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego im. Jana Długosza w Częstochowie
• Czasopismo: Prace Naukowe Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie. Technika, Informatyka, Inżynieria Bezpieczeństwa
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 4
• Strony: 491--506
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zajemska M.

• Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Radomiak H.

• Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Musiał D.

• Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Poskart A.

• Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Eremin A. O.

• Kafedra Ekologii, teplotehniki i ohrany Truda Fakul’tet Mehaniko-masinostroitel’nyj Nacional’naa Metallurgiceskaa Akademia Ukrainy

autor

Jarnecka M.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Chamara A.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Śpiewak K.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Rajca P.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Kocyba M.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Janicki M.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Boroń K.

• Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Domański W., Transport i magazynowanie gazów technicznych, [w:] Prace Naukowe Akademii Jana Długosza w Częstochowie, Technika, Informatyka, Inżynieria Bezpieczeństwa, t. I, 2013, s. 57–67.
• [2] Nocuń S., Antos J., Zajemska M., Radomiak H., Poskart A., Wykrywanie zagrożeń związanych z uwalnianiem palnych gazów w zakładach przemysłowych o pełnym cyklu produkcyjnym, [w:] Monografie nr 48, 2015, s. 407–411.
• [3] Radomiak H., Szecówka L., Zajemska M. i in., Opracowanie komputerowego systemu projektowania niskoemisyjnych i energooszczędnych technologii nagrzewania stali w piecach grzewczych. Niepublikowany raport z realizacji projektu rozwojowego, Częstochowa 2010.
• [4] Radomiak H., Zajemska M., Musiał D., Morel S., Numeryczne prognozowanie produktów spalania jako podstawa do oceny zagrożenia środowiska, [w:] Polityka Energetyczna, z.1, T.19, 2016, s. 149–156.
• [5] Sawicki T., Wybuchy przestrzenne, [w:] Bezpieczeństwo pracy, nr 11, 2005, s. 22–25.
• [6] Zajemska M., Musiał D., Radomiak H., Zagrożenia i sposoby zabezpieczeń przed działaniem palnych gazów w budownictwie mieszkaniowym, [w:] Logistyka, nr 5, 2015, s. 1671–1676.
• [7] Zajemska M., Maroszek A., Analiza opłacalności wykorzystania gazu koksowniczego do opalania hutniczych pieców grzewczych, [w:] Monografie nr 48, 2015, s.420–424.
• [8] Zajemska M., Modelowanie numeryczne składu chemicznego spalin w piecach grzewczych, Wydawnictwo Wydziału Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2013.
• [9] Zajemska M., Analiza teoretyczno-eksperymentalna wpływu współspalania odpadów drzewnych w formie paliw reburningowych z gazem ziemnym na skład chemiczny spalin, [w:] Drewno. Prace Naukowe, Doniesienia, Komunikaty, Vol. 55, 2012, s. 71–84.
• [10] Zajemska M., Musiał D., Poskart A., Application of Chemkin and Comsol programs in the calculations of chemical composition of natural gas combustion products, [in:] Combustion Science And Technology, Vol.186, Iss.2, 2014, s.153–172.
• [11] Zajemska M., Poskart A., Możliwości zastosowania metod numerycznych do przewidywania i ograniczania emisji zanieczyszczeń z instalacji spalania stosowanych w przemyśle chemicznym i rafineryjnym, [w:] Przemysł Chemiczny, nr 3, T. 92, 2013, s. 357–361.
• [12] EN 61241-10:2004 Electrical apparatus for use in the presence of combustible dust. Part 10: Classification of areas.
• [13] PN-EN 60079-101:2009 Atmosfery wybuchowe, Część 10-1: Klasyfikacja przestrzeni. Gazowe atmosfery wybuchowe.
• [14] Raport o Bezpieczeństwie ArcelorMittal Poland S.A. Oddział w Zdzieszowicach dla Zakładu o dużym ryzyku wystąpienia poważnej awarii przemysłowej (ZDR), Zdzieszowice, Styczeń 2013r.
• [15] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 9 kwietnia 2002 r. w sprawie rodzajów i ilości substancji niebezpiecznych, których znajdowanie się w zakładzie decyduje o zaliczeniu go do zakładu o zwiększonym ryzyku albo zakładu o dużym ryzyku wystąpienia poważnej awarii przemysłowej. (Dz. U. 2002 nr 58 poz. 535).
• [16] Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 8 lipca 2010 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy, związanych z możliwością wystąpienia w miejscu pracy atmosfery wybuchowej (Dz. U. 2010 nr 138 poz. 931, § 7.1.).
• [17] http://www.podkontrola.pl/download/temat_wydania_nr1-2010.pdf. (data dostępu:20.05.2016).
• [18] http://www.atex137.pl/dokument-zabezpieczenia-przed-wybuchem/ (data dostępu:20.05.2016).
• [19] http://ipo.waw.pl/pl/projekt-B-R/DZPW-wzorcowy-atmosferypyłowe.pdf. (data dostępu: 20.05.2016).
• [20] http://www.dzpw.pl/atex/strefy-zagrozenia-wybuchem (data dostępu: 20.05.2016).
• [21] http://www.ryszarddziwisinski.strefa.pl/ (data dostępu:20.05.2016).
• [22] http://www.straz.krakow.pl/dokumenty/rodzaje_zagrozen2.pdf; 18.02.2015. (data dostępu: 20.05.2016).
• [23] http://www.reactiondesign.com/products/chemkin/chemkin-pro/ (data dostępu: 20.05.2016).
• [24] http://combustion.berkeley.edu/gri-mech/releases.html. (data dostępu: 20.05.2016).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).