DD281176A5 - Gekuehlter durchlass - Google Patents

Abstract

Eine zweiraeumige Schmelzwanne fuer silikatische Stoffe ist mit einem Durchlasz versehen, dessen Wandungen aus aneinandergefuegten, feuerfesten Steinen besteht, die in die Schmelze eintauchen. Diese Wandungen sind besonders im Bereich des Durchlaszabdecksteines und der Horizontalfugen sehr korrosionsbeansprucht. Zur Erhoehung der Standzeit derartiger Durchlaesse, zur Material- und Energieeinsparung wird eine neuartige Kuehlung vorgeschlagen, mit der es auch moeglich ist, die Stroemung der Schmelze in der Umgebung eines Durchlasses gezielt zu beeinflussen. Hierzu sind zumindest in einem Teil der Wandungen mit Zu- und Ableitungen versehene, vorzugsweise horizontale Kanaele fuer ein Kuehlmittel vorgesehen und den Fugen des gekuehlten Wandungsbereichs zumindest ein Teil der Kanaele zugeordnet. Im gekuehlten Wandungsbereich koennen die Feuerfeststeine als Formsteine ausgebildet sein. Fig. 1{Schmelzwanne, zweiraeumig; Durchlasz, gekuehlt; Kanaele, horizontal; Kuehlmittel; Fugen; Zuleitungen; Ableitungen; Schichten; Formsteine; Wandungen}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen gekühlten Durchlaß für eine zweiräumige Wanne zum Schmelzen von silikatischen Stoffen, dessen Wandungen aus feuerfesten Steinen besteht, die in die Schmel β eintauchen, wobei zwischen den feuerfesten Steinen horizontale und vertikale Func.i vorhanden sind. Sie ist insbesondere bei Glasschmelzwannen verwendbar, die mit hohen Schmelztemperaturen arbeiten, welche am Durchlaß, als dem ohnehin am stärksten beanspruchten Wannenteil, zu verstärkter Korrosion führen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Vermeidung der starken Korrosionen am Durchlaß ist es bekannt, ihn zu kühlen oder aus hochwertigen schmelzgegossenen Steinen aufzubauen, die aber nicht immer verfügbar sind. Auch die Lebensdauer der hochwertigen Steine kann durch die Kühlung verlängert werden.

Zur Kühlung des Abdscksteines und der vertikalen Wandungsteile eines Durchlasses ist es durch W.Trier, Glasschmelzofen, Springer-Verlag 1984, Seite 19, bekannt, ein Kühlmitte, vorzugsweise Luft, durch den Außenraum des Durchlasses zu leiten und damit die feuerfesten Steine von hinten zu kühlen. Diese Kühlung ist nicht definiert und trägt dem von der Schmelze dem Durchlaß und seinen Wandungen aufgeprägten Korr jsionsprofil nicht Rechnung. Zwar wird durch die Kühlung die Geschwindigkeit der Korrosion verringert, jedoch wird die an den verschiedenen Stellen unterschiedliche Intensität der Korrosion nicht egalisiert. Das trifft besonders für den voreilenden Verschleiß von Horizontalfugen, für den Abdeckstein und für Teile der vertikalen Wandung des Durchlasses in der Nähe soiner Eintrittsöffnung am Schmelzteil der Wanne zu. Darüber hinaus wird durch die mehr oder weniger pauschale Einleitung des Kühlmittels in den Außenraum des Durchlasses eine erhebliche Kühlmittelmenge benötigt, die zu beschaffen und zu transportieren den Energieaufwand erhöht.

Aus dem ABC Glas, VEB Deutschet Verlag für Grundstoffindustrie, 1983, Seite 51, '.z\ eine Durchlaßkühlung bekannt, bei der die Kühldüsen auf die gefährdeten Stmnfugen gerichtet sind. Hierdurch werden zwar Glasdurchbrüche vermieden, jedoch gilt auch in diesem Fall, daß das Korrosioniiprofil ungenügend berücksichtigt und die Kühlluft paus-hai eingeleitet wird.

Aus der DD-PS 224024 ist eine Einrichtung zur thermischen Isolierung von Industrieöfen bekannt, deren Isolationseigenschaften mit Hilfe von beiderseits offenen, vorzugsweise senkrechten, oben und unten verschließbaren Kanälen verändert werden können. Diese Kanäle sind im Isolationsmaterial oder zwischen dem Isolationsmaterial und den Wandungon, der feuerfesten Innenauskleidung, angeordnet.

Die in jedem Kanal befindliche bzw. eingeschlossene Luft wird durch Strahlung und Konvektion erwärmt und gibt, infolge der Kanalverschlüsso, kaum oder gezielt Wärme nach oben und unten ab.

Damit kann zwar der Wärmestrom von einer Schmelze nach außen auch partiell gesteuert werden, jedoch ist eine wirkungsvolle Kühlung eines Schmelzaggregates nicht durchführbar. Darüber hinaus wird der Wärmeaustausch 'Avischen dem Inneren des Kanals und der Schmelze stark behindert, wenn der Kanal aus einem gesonderten Material besteht und/oder im Isolationsmaterial verläuft.

Schließlich ist durch die DD-PS 240419 ein Formstein mit Kühlkanälen bekannt, der beispielsweise zur Kühlung der Spülkante einer Schmelzwanne, gemäß DD-PS 240 538, benutzt werden kann. Die Anwendung dieses Formsteines zur Durchlaßkühlung würde die Fugenkühlung vernachlässigen oder anders gesagt, würde die aus dem o.g. ABC Glas bekannte Fugenkühlung nicht überflüssig machen. Damit wäre aber ein erheblicher Aufwand erforderlich.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung soll die aufgezeigten Mängel der bekannten Lösungen beheben, ihre Vorteile vereinigen ohne die Nachteile; zu übernehmen. Sie soll den Aufwand an Feuerfestmaterial und Heizungsenergie verringern, die Standzeit des Durchlasses und damit der Schmelzwanne sowie die Qualität der Schmelze erhöhen. Ferner soll sie eine effektive und gezielte parielle und differentielic Kühlung eines Durchlasses ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine entsprechende Ausbildung der Wandungen eines Durchlasses die Korrosionseffekte insgesamt zu verringern und differentiell zu egalisieren. Außerdem soll sie gegenüber den bekannten Schmelzwannen eine weniger dicke Schicht Feuerfestmaterial oder eine längere Standzeit des Durchlasses unter sonst gleichen Bedingungen ermöglichen. Damit soll auch weniger Korrosions/naterial in die Schmelze gelangen. Schließlich sollen durch die

erfindungsgomäße Ausbildung der Durchlaßwandungen die starken Korrosionswirkungen an den Horizontalfugen mitgeringem Aufwand reduziert werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest in einem Teil der Wandungen mit Zu- und Ableitungen

versehene, vorzugsweise horizontale Kanäle für ein Kühlmittel vorgesehen sind und daß den f-ugen des gekühlten

Wandungsbereiches ein Teil der Kanäle zugeordnet ist. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß zumindest jeder Horizontalfuge ein Kühlkanal zugeordnet ist, durch den das Kühlmittel gepreßt oder gesaugt wird. Aus Gründen des Wannenaufbaues kann es erforderlich sein, daß nicht jeder Horizontalfuge oder daß vornehmlich vertikalen Fugen je ein Kanal

zugeordnet ist. Die Zuordnung der Kanäle und Fugen ist so gi troffen, daß die Fugen im wesentlichen in den Mitten der Kanäleenden.

Eine technologisch günstige, leicht herstellbare Ausführungsfo.m der Erfindung ergibt sich, wenn die Wandung mindestens aus

zwei Schichten besteht, von denen die der Schmelze abgewandie zweive Schicht an ihrer die erste, der Schmelze benachbarten

Schicht kontaktierenden Fläche mit den Kanälen versehen ist. Für die Dichtheit der Kanäle ist es von Vorteil, daß mechanische, vorzugsweise federndu Mittel vorgesehen sind, die den

ständigen Kontakt beider Schichten gewährleisten. Die Dichtheit dir Kanüle wird noch dadurch gefördert, daß zwischen denkontaktieronden Flächenbereichen der ersten und zweiten Schien', die sich zwischen don Kanälen befinden, eine ausverformbarem, hitzebsständigem Material bestehende dritte Schi hl vorgesehen ist, deren Dicke wesentlich geringer ist, als die

Dicke der ersten und zweiten Schicht. Die dritte Schicht kann eine Folie oder eine Fasermatte aus hitzbeständigem Material sein, die über den Kanälen Ausnehmungen

aufweist.

Eine technologisch vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die .weitrt und/oder die erste Schicht aus Formsteinen

besteht und die zweite Schicht an ihren der ersten Schicht am nächsten gelegonen Flächenbereichen ganz oder teilweise miteiner Faserschicht versehen ist.

Ebenfalls der Förderung der Dichtheit der Kanäle, aber auch der Elastizität der zweiten Schicht dient ein zwischen den Formsteinen der zweiten Schicht rechtwinklig zur Wandung angeordnetes verformbares Material. Es kann das gleiche elastisch

oder plastisch verformbare Material sein, das die dritte perforierte Schicht zwischen der ersten und zweiten Schicht bildet.

Anstatt jede Schicht aus Formsteinen einzeln zusammenzusetzen, kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, wenn die Wandungen aus Formsteinen bestehen, die beide Schichten vereinigen. Die Regulierung der Kühlung gestaltet sich günstig, wenn sich in den Zuleitungen und/oder Ableitungen der Kanäle Regulierungsorgane für die Kühlmittelzufuhr, beispielsweise Drosselklappen oder Ventile, befinden. Die Kanäle können unterschiedliche Querschnittsgrößen und Querschnittsformen aufweisen. Dabei können unterschiedliche Querschnittsgrößen eher in derselben Ausführungsform der Erfindung auftreten als unterschiedliche Querschnittsformen. Eine

stabile Querschnittsform der Kanäle ist das Trapez.

Durch die Erfindung wird die Möglichkeit einer definierten Kühlung eines Durchlasses geschaffen, bei der das gleiche Kühlmittelpotential auf alle Kanäle wirkt oder das wirksame Kühlmittelpotential von Kanalgruppe zu Kanalgruppe bzw. von Kanal zu Kanal verschieden ist. Auch können die Kanäle bzw. Kanalgruppen parallel zueinander oder in Reihe hintereinander

vom Kühlmittel durchströmt werden.

Da im allgemeinen die Korrosion an der schmelzteilseitigen Eintrittsöffnung des Durchlasses am größten ist und von da an

entlang der vorderen senkrechten Wandung nach oben bzw. am Abdeckstein des Durchlasses nach hinten zu sich verringert, istes durch die Erfindung a>:ch möglich, an der schmelzteilseitigen Eintrittsöffnung durch größere Kanalquerschnitte und/oderweitere Öffnung der Regulierungsorgane mehr Kühlmittel zuzuführen als an den weniger stark belasteten Stellen des

Durchlasses. Eine stärkere Kühlung ließe sich im Bedarfsfall auch durch einen größeren Kühlmitteldruck und damit eine größere Kühlmittelgeschwindigkeit in den entsprechenden Kanälen erreichen.

Die definiert differenzierte Kühlung wirkt nicht nur der Korrosion entgegen, sie induziert auch gewünschte Strömungsverhältnisse im Schmelzteil, Durchlaß und Arbeitsteil in der Nähe der Durchlaßwandungen der Schmelze. Zum Beispiel ist es möglich, an der schmelzteilseitigen und/oder an der arbeitsteilseitigen, senkrechten Wandung des Durchlasses kühlere Schmelzeströmungen zu erzeugen, die die (aufsteigenden) heißen Schmelzeströmungen von diesen Wandungen fernhalten.

Es versteht sich von selbst, daß die Kanäle über eine oder mehrere Zuleitungen mit einer oder mehreren Kühlmittelquellen verbunden sind, die ein gas- bzw. dampfförmiges oder flüssiges Kühlmitte! in steuerbarer Menge liefern. Ebenso können die Kanäle an eine oder mehrere Ableitungen angeschlossen sein, die beispielsweise dem Gemenge zur Vorwärmung zugeleitet werden.

Ausführungsbelsplel

Die Erfindung wird nachstehend anhand dor schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Durchlasses und Fig.2: ein Kühlsystem.

In einer zweiräumigen Schmelzwanne 1 sind gemäß Fig. 1 ein Schmelzteil 2 und ein Ai oeitsteil 3 über einen Durchlaß 4

verbunden.

Über dem Durchlaß 4 ist ein Abdeckstein 5 zwischen zwei senkrechten Wandungen 6; 7 angeordnet. Die Wandungen 6; 7 sind mit Durchlaßsteinen 8 zugestellt. Abdeckstein 5 und Durchlaßsteine 8 bestehen aus schmelzgegossenem feuerfestem Material. Zwischen ihnen sowie zwischen den Wandungen 6; 7 und dem Abdeckstein 5 befinden sich Fugen. Der Abdeckstein 5 und die Durchlaßsteine 8 schließen einen Außenraum 10 ein, in welchem sie mit Formsteinen 11 hinterstellt sind, die aus Schamotte

oder Feuerbeton bestehen und die an ihren dem Abdeckstein 5 und den Durchlaßsteinen 8 zugewandten Flächen trapezförmige

Kanäle 12 und zwischen diesen angeordnete Stege 13 besitzen. In den Fugen zwischen Formsteinon 11 befindet sich ebenso wie auf dem rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufenden Stegen

eine Faserschicht 14, die wegen ihrer Verformbarkeit unter Druck dem Ausgleich von Unregelmäßigen in den einanderzugekehrten Flächen der Durchlaßsteine 8 und des Abdecksteines 5 einerseits sowie der Stege 13 der Formstein«» 12 andererseitsund der Reduzierung bzw. Vermeidung von Dehnungskräften bei der starken Erwärmung der einzelnen Bauteile im

Schmelzprozeß dienen. Im Außenraum 10 sind außer den Formsteinen 11 Andruckmittel 1S vorgesehen, deren Längen

verstellbar und die mit Hilfe von Zwischengliedern 16 federnd gelagert sind. Diese Andruckmittel 15 wirken über senkrechtangeordnete U-Profilschienen 17 auf die Rückflächen der Formstein«) 11 und drücken diese fest gegen die Durchlaßsteine 8 undden Abdeckstein 5, so daß ein in die Kanäle 12 eingeleitetes Kühlmittel nicht entweichen kann. Dabei ist das auf die Formsteine 11über dem Abdeckstein 5 wirkende Andruckmittel 15 selbst zwischen zwei U-Profilträgern 18 gelagert.

In einer in der Wanne 1 befindlichen Glasschmelze 19 bilden sich infolge der Entnahme aus dem Arbeitsteil 3 und der

vorhandenen Thermik durch Pfeile gekennzeichnete Vorzugsströmungen 20 im und am Durchlaß 4 aus, die besonders bei hohen

Temperaturen (>1500⁰C) zu starken Korrosionen der unteren Teile der senkrechten Wandungen 6; 7 und des Abdecksteines 5

führen. Diesen Korrosionen wirkt die durch die Kanalanordnung nahezu flächenhafte Kühlung der Durchlaßsteine 8 entgegen.

Dabei können die Steine 5 und 8 am Durchlaß 4 durch eine größere, in der Zeiteinheit durch die Kanäle 12 bewegte Kühlmittelmenge stärker gekühlt werden als die Steine 8 im oberen Teil der senkrechten Wandungen 6; 7. In Fig. 1 haben die Kanäle 12 trapezförmigen Querschnitt, weil diese Form tochnologisch günstig ist. Sie könnten ebenso runden,

dreieckigen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzen. Auch müssen die Fugen zwischen den Steinen 5 und 8einerseits und den Formsteinen 11 nicht an derselben Stelle liegen. Bei ausreichender Ebenheit der einander zugewandten

Flächen der Steine 5 und 8 einerseits und der Formsteinstege 13 andererseits kann die Faserschicht 14 zwischen ihnen entfallen. Ähnliches gilt für die Faserschicht 14 in den Fugen zwischen den Formsteinen 11. Ebenso können die Durchlaßsteine 8 bzw. der Abdeckstein 5 und die hinterstellten Formsteine 11 jeweils zu einem Bauteil zusammengefaßt werden bzw. aus einem Stück

bestehen.

Auch kann der Stein 5 bzw. 8 den die Kanäle 12 beinhaltenden Feuerbeton topfförmig umfassen; in diesem Fall ist es

zweckmäßig, wenn auch in die Fugen zwischen den Steinen 5 bzw. 8 Kanäle eingearbeitet sind.

In Fig.2 sind Kühlkanäle 121; 122; 123 mit unterschiedlichen, dem erwarteten Korrosionsprofil angepaßten Querschnittsgrößen

zwischen einer Zuleitung 21 und einer Ableitung 22 vorgesehen. In die Kanäle 121; 122; 123 sind zuleitungsseitig Regelorgane 23zur kontinuierlichen Regelung des Kühlmittelstromes 24 eingefügt, der von einer Kühlmittelquelle 25 ausgeht und sich auf dieeinzelnen Kanäle verteilt. Mit Hilfe der Ableitung 22 wird das erwärmte Kühlmittel 24 in eine Vorrichtung wr

Gemengevorwärmung 25 geleitet. Die Regelorgane 23 ermöglichen eine Feinanpassurig bzw. beliebige Anpassung der Kühlung

an die stattfindende Korrosion.

Anstatt unterschiedliche Quorschnittsgrößen und Regelorgane 23 gemeinsam können sie auch getrennt in einem Kühlsystem

verwendet werden. Die Kühlmittelquelle kann durch mehrere Kühlmittelquellen ersetzt werden, von denen jede vorzugsweiseeiner Querschnittsgröße zugeordnet ist. Die Regelorgane 23 können auch ableitungsseitig den Kanälen 121; 122; 123 zugeordnetsein. Die Verwendung bzw. Ableitung des Kühlmittels 24 ist nicht an die Verwertung gemäß Fig. 2 gebunden.

Claims (8)

1. Gekühlter Durchlaß für eine ivveiräumige Wanne zum Schmelzen silikatischer Stoffe, dessen Wandungen aus aneinandergefügten feuerfesten Steinen besteht, die in die Schmelze eintauchen, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest in einem Teil der Wandungen mit Zu- und Ableitungen versehene, vorzugsweise horizontale Kanäle für ein Kühlmittel vorgesehen sind und daß den Fugen des gekühlten Wandungshereiches zumindest ein Teil der Kanäle zugeordnet ist.

2. Durchlaß gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandung aus mindestens zwei Schichten besteht, von denen die der Schmelze abgewandte zweite Schicht an ihrer die erste, der Schmelze benachbarten Schicht kontaktierenden Fläche mit Kanälen versehen ist, und daß mechanische Mittel vorgesehen sind, die den ständigen Kontakt beider Schichten gewährleisten.

3. Durchlaß gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

4. Durchlaß gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den kontaktierenden Flächenbereichen der ersten und zweiten Schicht eine aus verformbarem, hitzebeständigem Material bestehende dritte Schicht vorgesehen ist, deren Dicke geringer ist als die Dicke der ersten und zweiten Schicht.

5. Durchlaß gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß din zweite und/oder erste Schicht aus Formsteinen besteht und die zweite Schicht an ihren die erste Schicht kontaktierenden Flächenbereichen ganz oder teilweise mit einer Faserschicht versehen ist.

6. Durchlaß gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Formsteinen der zweiten Schicht rechtwinklig zur Wandung verformbares Material angeordnet ist.

7. Durchlaß gemäß mindesten?, oinem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandung aus Formsteinen besteht, die zumindest die erste und zweite Schicht umfassen.

8. Durchlaß gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß sich in den Zuleitungen und/oder Ableitungen Regelorgane für die Kühlmittelzufuhr befinden.