DD145791A1 - Regenerativkammer fuer industrieoefen,insbesondere fuer siemens-martin-oefen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Regenerativkammern fuer Industrieoefen, in denen Luft oder andere Gase erwaermt werden koennen. Ziel der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad der Regenerativkammern und damit der gesamten Ofenanlage unabhaengig vom gefahrenen Mengenangebot, also auch unter Teillastbedingungen, zu erhoehen. Die Lebensdauer des Gitterwerkes wird erhoeht, wodurch der spezifische Steineverbrauch gesenkt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine gute stroemungstechnische Auslastung bei gleichzeitig hohen Stroemungsgeschwindigkeiten im Gitterwerk herbeizufuehren. Die Regenerativkammer wird durch eine von der Sohle bis zur oberen Gitterlage reichende Mittelwand 1 in zwei Halbkammern a, b getrennt, die wiederum in Quer- und Laengsanordnung zur Stroemungsrichtung mehrere Trennmauern 2 aufweisen. Im Wechselkanal 4 sind eine gleichachsige Trennzunge 5 und ein geteilt ausgefuehrter Schieberblock 7 angeordnet, und in die Abdeckung des Wechselkanales ist eine doppelflutige Ventilanlage 6 eingebettet. Das Frischgas und auch das Abgas durchstroemen die beiden Halbkammern jeweils nacheinander oder unter Teillastbedingungen immer nur eine Halbkammer.

Description

Ti t e1 dρ r Erf iηdung

Regenerativkamner für Industrieöfen, insbesondere für Si ein ens-Martin-Ö'f en

Anv,-en dxm gs£ eb i e_t der TJlrf in dung

Die Erfindung betrifft Regenerativkaraiaern für Industrieöfen, inabesondere für Siemens-Martin-Ofen, in denen Luft oder andere Gase erv/ärrat werden können. 10

Charakt_eristik der bekannten_technisehen Lösur.geη

Die Tatsache, daß der spezifische V/ämeverbrauch eines Industrieofens mit regenerativer Vorwärmung in entschoidendem Maße durch den Regeiierator^/.drkungsgrad bestimmt wird, hat die Gesichtspunkte der Konstruktion der RegenerativkaniGiern maßgeblich beeinflußt. Aus der Aufgabe der Regenerativkammem, dem Abgas einen möglichst großen Anteil an wärme zu entziehen und sie dein vorzuwärmend en Medium ausuf uhren, v/u r den im Radex-Handbuch zur Erreichung eines höchstmöglichen v/ärmetechnischen Nutzeffektes die entsprechenden Unterlagen zur Berechnung der notwendigen Heizflächen und Speichermassen, geschaffen... lieben diesen bekannten Kennwerten sind hohe Strö-Laungsgeschwindigkeiten im Gitterwerk und eine gleichmäßige Beaufschlagung über den Querschnitt der Regenerativkammer von besonderer Wichtigkeit.

Zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im Gitterwerk wurden in der Vergangenheit zwei Sn t v/i cklungs richtung en verfolgt» Einerseits wurden.die Einzugskammern immer tiefer und schlanker ausgeführt, um die erforderlichen Kennwerte für die Heizfläche und die Speichermasse zu erreichen* Zum anderen wurde das' Prinzip der Zweizugkammern in verschiedenen Ausführungsbeispielen realisiert» .

Beim Bau der tiefen, schlanken Einzugskammern ergeben sich als Nachteil hohe Kosten für neue Fundamente und für die 'notwendige Grundwasserabsenkung« Zusätzlich werden dabei neue Schwierigkeiten auf dem Reparatursektor geschaffen, Gittersteinverbrauch, Hitzearbeit und Reparaturzeiten steigen an«

Der zum Betrieb der Zweizugkammem erforderliche erhöhte Zugbedarf zur Überwindung der Kammerwiderstände ergibt sich bei dieser Lösung als Nachteil«: Des-weiteren . führen die erzwungenen Strömungsänderungen- innerhalb des Kammersystems zur Ausbildung von toten Ecken, die sich besonders bei Teillastbetrieb des Industrieofens verstärken und negativ auswirken.

Die in den letzten Jahrzehnten durchgeführten Modellver-• suche und meßtechnischen Großuntersuchungen an einzelnen Regenerativkammern haben gezeigt, .daß die Beaufschlagung über den-Gitterquerschnitt auf Grund der geometrischen Abmessungen der Regenerativkammem ungleichmäßig ist» Obwohl nach Hansen in der Zeitschrift "Stahl und Eisen" 78, S. 904 ff die Querschnittsverhältnisse der Feuerbrücke bzw* des Untergitterraumes zum freien Gitterquerschnitt angegeben werden,, durch die die mengenmäßige Beaufschlagung in Grenzen beeinflußt we.rden kann, ist es

infolge der örtlichen Platzverhältnisse und der Dimensionierung in Längs- und Querrichtung¹ schwer, .eine gültige Richtlinie für die Querschnittsverhältnisse anzugeben

Die "bekannte Maßnahme, durch hohe Zug- und Druckverluste die Beaufschlagung der Regenerativkammern zu verbessern, scheitert an der Tatsache, daß hierfür enge Gitterschächte vorhanden sein müssen. Die engen Gitterschächte bringen ihrerseits wesentliche 1-Tachteile·, da sie sich/ schnell zusetzen und ein erhöhter Zugbedarf mit zusätzlichen Betriebskosten die Folge ist.

Die in der DS-AS 1 225 677 vorgeschlagene Abdeckung bestimmter Gitterflächen zur Verbesserung der Beaufschlagung hat den Nachteil, daß eine Beeinflussung der Luft- und Abgasströmung in Abhängigkeit vom gefahrenen Wärmeangebot nicht möglich ist. Des weiteren ergibt sich bei diesem Lösungsvorschlag ein erhöhter Steineverbrauch, da ständig ein Teil des Gitterwerkes ungenutzt bleibt. Ferner fallen während der Ofenreise zusätzliche Ausfallzeiten an, so daß die Reparaturkosten steigen«

Die bekannten Lösungen zur Verbesserung der Wärmeaus- · nutzung der Regenerativkainniem, wie Ausbildung der oberen Lagen mit Speziaisteinfοrmaten sowie die Abstufung der oberen und unteren Lagen, haben nicht den erhofften Erfolg gebracht, da alle diese technischen Lösungen die oben erwähnten lachteile in bezug auf die Beaufschlagung besonders unter Teillastbedingungen besitzen und unter diesen Betriebsverhältnissen keine hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Frisch- und Abgases im Gitterwerk aufweisen« Die bisher bekannten Regenerativkam« mem erfüllen nur unter bestimmten Betriebsverhältnis-

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sen die an sie gestellten Forderungen einer optimalen Beaufschlagung bei gleichzeitig hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Gitterwerk« Sie arbeiten somit nur in einem begrenzten Bereich ökonomisch. ι

Ziel d er 5i-f in dung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Wirkungsgrad der Regenerativkammern von Industrieöfen und damit den Gesanitwirkungsgrad der Ofenanlage unabhängig vom gefahrenen Mengenangebot, d* h* auch unter Teillastbedingungen, zu verbessern. Durch eine höhere bzw, bessere regenerative 'Gasvorwärmung wird die Leistung der Industrie- ' öfen gesteigert* Die Lebensdauer des Gitterwerkes wird durch die verbesserten Strömungsbedingungen erhöht, so daß der spezifische Steineverbrauch sinkt und sich damit die Betriebskosten gegenüber den bekannten Regenerativ— kammern ökonomischer gestalten.

Darlegung dea^Wesens der Erfindung

wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Regenerativkammern für Industrieöfen, insbesondere für SM-Öfen zu . . schaffen, bei denen unabhängig vom gefahrenen Mengenan gebot, d* h· auch unter Teillastbedingungen, eine gute strömungstechnische Auslastung bei gleichzeitig hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Gitterwerk erreichbar ist, um einen verbesserten Wärmeaustausch in der Regenerativkammer zu gewährleisten» ' .

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rf indun

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch 'gelöst, daß im Gitterwerk der Regenorativkammer eine.Mittelwand in Strönungsrichtung eingezogen wird« Diese Mittelwand .er~ streckt sich von der Sohle des Untergitterraum.es bis zur oberen Lage des Gitterwerkes. Entsprechend, dem. Lan** gen~/Breitenvernältnis der Regenerativkammer werden Trenniaauern in Längs- und Querrichtung zur Strömungsrichtung, angeordnet, die, die Regenerativkammer in ein-

TO zelne Abschnitte.aufgliedern. Zweckmäßig erstrecken sich die Trennmauern von der unteren Gitterlage bis zu ca* 80 % der Gitterwerkshohe« In der Abdeckung des Wech« selkanales ist eine doppelflutige Ventilanlage für die ⁵Frischgaszuführung eingebettet» Am Ende des Y/echselkanales befindet sich, ein geteilt ausgeführter Schieberblock· Der Wechselkanal wird im Bereich vom Untergi'.t-terraum bis zuia. geteilt ausgeführten Schieberblock durch eine Trennaunge in zwei voneinander abgeschlossene Bäume aufgeteilt. _

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Eine günstige strömungstechnische Auslastung der Regenerativkammem unter Teillastbedingungen wird erfin« dungsgemäß dadurch erreicht, daß die Frischgaszuführung über 'die doppelflutige Ventilanlage und die Abgassteue-. rung über den geteilt ausgeführten Schieberblock so. vorgenoimaen wird, daß sowohl die Frischgas- als auch die Abgasiaenge auf Grund der angeordneten Trennsunge im Wechselkanal die beiden Räume und damit die beiden HaIb-. kammern nacheinander durchströmen kann und somit unter den genannten Bedingungen hohe Strömungsgeschwindigkeiten im-Gitterwerk garantiert werden.

Des v/eiteren sind durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Mittelwand in. Kombination mit den Trennmauern günstige Voraussetzungen für die Auslegung des Querschnitt-

Verhältnisses der Feuerbrücke bzw· des Untergitterraumes zum freien Strömungsquerschnitt im Gitterwerk.geschaffen· worden, was die Beaufschlagung mit Frisch- bzw«. Abgas positiv beeinflußt» ' \ ' .

Aus füh; rungs b ei'spi el . :

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden* In den zugehörigen Zeich- nungen sind dargestellt

Figur 1 : Mittlerer Längsschnitt durch die Gitterkanimer und den Wechselkanal mit der doppelflutigen Ventilanlage sowie dem geteilt ausgeführten Schieberblock

Figur 2: Waagerechter Schnitt durch die Gitterkanimer und den Wechselkanal mit der doppelflutigen Ventilanlage sowie den geteilt ausgeführten Schieberblock·

Die in Figur 1 und 2 schematisch dargestellte Regenerativkammer 1st durch die Mittelwand T in die HaIbkammern a und b geteilt,. Durch die Trennmauern 2 sind die Halbkammern a und b in einzelne Abschnitte gegliedert· Im Wechselkanal 4 befindet sich eine Trennzunge 5« Das doppelflutige Ventil 6 besteht aus den Ventilkörpem -6 a und 6 bo Der im Wechselkanal 4 eingebettete, geteilt, ausgeführte Schieberblock 7 setzt sich aus den Schiebern 7 a und 7 b zusammen.

Die Betriebsweise der Regenerativkammer gemäß der-Erfindung'besteht darin, daß unter Teillastbedingungen jeweils nur eine HaIbkammer a oder b mit heißen Abgasen bz¥/. dem vorzuwärmenden Medium beaufschlagt wird',' Für

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den Fall, daß die dargestellte: Regenerativkänmier abzie~ hend arbeitet, sind die Ventilkörper 6 a und. 6 b ge- schlossen*. Je nach. Stellung der Schieber 7 a bzw· 7 b durchströmen die heißen Abgase die Halbkammern a oder b, Bei,'geöffnetem Schieber 7 a und geschlossenem Schieber 7b werden die heißen Abgase durch die Halbkammer a geleitet und erwärmen diese«. Nach Erreichen der Grenztemperatur der Halbkammer a bzw, nach Ablauf einer vorgegebenen Zeltspanne wird der Schieber 7 a. geschlossene Der,Schieber 7 b wird geöffnet und die Halbkammer b wird bis .zum Erreichen der oben angegebenen Grenzwerte mit heißen Abgasen beaufschlagt« !Tun erfolgt automatisch die Seitenumstellung, so daß die dargestellte Regenerativkaaraer mit''dem vorzuwärmenden Medium beströmt wird« Zuerst strömt das vorzuwärmende Medium bei geschlossenen Schiebern 7 a und 7 b und geöffnetem Ventilkörper 6 a durch die Halbkammer a und erwärmt sich. Dieser Vorgang läuft solange ab, bis von der Halbkammer a der gegenüberliegenden Regenerativkammer, die jetzt abziehend arbeitet, einer der oben angeführten Umstellimpulse ausgelöst wird« Bei der dargestellten Regenerativkänmier, die einziehend arbeitet, wird der Ventilkörper 6 a geschlossen und 6 b geöffnet,. so daß die Halbkammer b'mit dem vorzuwärmenden Medium beaufschlagt-wird» Der Umstellzyklus Innerhalb der Regenerativkammer wiederholt sich in der beschriebenen Weise, nachdem die Seitenumstellung vorgenommen wurde.

Claims (3)

f · ' Erf in dun'g.s ans p.rue h

1. Regenerativkammer für Industrieöfen, insbesondere für SM-Öfen, in denen Luft oder andere Gase erwärmt werden können, gekennzeichnet durch eine Mittelwand (1), die sich von der Sohle des Untergitterraumes (3) bis zur oberen Gitterlage erstreckt, mehrere Trennmauern (2) in Quer- und Längsanordnung zur Strömungsrichtung, die ein bestimmtes Verhältnis zueinander- . aufweisen und den Längen~/Breitenabmaßen der Regene-» rativkammer angepaßt sind, eine im Wechselkanal (4) gleichachsig angeordnete.Trennzunge (5), eine in der Abdeckung des V/echselkanales (4) eingebettete doppel~ flutige Ventilanlage (6) sowie einen geteilt ausgeführten Schieberblock (7), so daß.der Wechselkanal (4) im Bereich bis- zum geteilt ausgeführten Schieberblock (7) aus zwei voneinander abgeschlossenen Räumen gebildet, wird« · -

2. Regeneratrvkammer nach Punkte>·"''' ^ » daduiOh gekennzeichnet, daß sich die Trennmauern (2) vorzugsweise von der unteren Gitterlage bis zu ca« 80 % der Gitterwerkshöhe erstrecken.

3· Regenerativkanmier nach ,!»unkt i 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,, daß das Verhältnis der Trennmauern (2) in Längs- und Querrichtung bei einem Längen~/Breitenverhältnis der Regenerativkammer von 0,50 bis 2,00 im Bereich von O₅ 33 bis 3,00 liegt.

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