DE3780792T2

DE3780792T2 - Erwaermen von gegenstaenden in einer erwaermungskammer.

Info

Publication number: DE3780792T2
Application number: DE8787310297T
Authority: DE
Inventors: John Dorian Waddington
Original assignee: British Gas PLC
Current assignee: BG Group Ltd
Priority date: 1987-01-07
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1993-03-04
Anticipated expiration: 2007-11-21
Also published as: EP0274206B1; GB2199643A; EP0274206A2; EP0274206A3; GB2199643B; DE3780792D1; GB8700219D0; JPH0437143B2; US4840560A; JPS63183122A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Material und außerdem auf ein Verfahren zum Erwärmen von Material in der Vorrichtung.
Die Vorrichtung zum Erwärmen von Material ist von einer Bauart (im nachfolgenden der genannte Typ genannt) mit einer langgestreckten Erwärmungshülle zur Aufnahme des Materials zum Erwärmen mit Heizgas, wobei die Hülle einen Boden, eine Überdachung über dem Boden und zwei gegenseitig beabstandete Seiten aufweist, die sich zwischen dem Boden und der Überdachung erstrecken, mit einer langgestreckten ersten Beruhigungskammer außerhalb der Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten einen Seite, mit einer zweiten langgestreckten Beruhigungskammer außerhalb der Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten anderen Seite, mit Mitteln zum Beliefern der Beruhigungskammern mit dem Heizgas und mit Öffnungen, die in die Erwärmungshülle münden, um dem Heizgas von den Beruhigungskammern die Möglichkeit zu geben, in die Erwärmungshülle zu gelangen.
DE-C-3339585 offenbart eine Vorrichtung des genannten Typs, bei welcher eine dritte Beruhigungskammer sich in gleichem Maße wie die erste Beruhigungskammer erstreckt, die am weitesten innen liegt in bezug auf die dritte Beruhigungskammer und von dieser durch eine vertikale Wand getrennt ist, die eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen durch ihren unteren Teil aufweist, welche die äußere dritte Beruhigungskammer mit der inneren ersten Beruhigungskammer verbinden. Eine vierte Beruhigungskammer erstreckt sich in gleichem Maße wie die zweite Beruhigungskammer, welche am weitesten innen liegt in bezug auf die vierte Beruhigungskammer und von dieser durch eine vertikale Wand getrennt ist, die eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen durch ihren unteren Teil aufweist, welche die äußere vierte Beruhigungskammer mit der zweiten Beruhigungskammer verbinden. Jede gegenüberliegende Seite der Erwärmungshülle hat zwei Sätze von dort hindurchgehenden Öffnungen, wobei jeder Satz durch eine Vielzahl von Öffnungen gebildet wird, die in die benachbarte innere erste oder zweite Beruhigungskammer münden und über die Länge jener Beruhigungskammer angeordnet sind; wobei der eine Satz von Öffnungen in der Nähe einer Überdachung der entsprechenden ersten oder zweiten Beruhigungskammer angeordnet ist und der andere Satz in der Nähe eines Bodens der entsprechenden ersten oder zweiten Beruhigungskammer angeordnet ist. Horizontale Verteilerrohre von rechteckigem Querschnitt erstrecken sich von jeder der beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Erwärmungshülle in Richtung auf die entgegengesetzte Seite, und jedes Verteilerrohr endet in einem Blindende, gerade bevor es die Mitte der Erwärmungshülle erreicht. Jede vorgenannte Öffnung mündet in das andere Ende eines entsprechenden der genannten Verteilerrohre. Die Verteilerrohre sind in zwei Gruppen unterteilt, eine obere Gruppe und eine untere Gruppe. Die Überdachung der Erwärmungshülle weist die Verteilerrohre der oberen Gruppe auf. Der Boden der Erwärmungshülle weist die Verteilerrohre der unteren Gruppe auf. Jede dritte oder vierte Beruhigungskammer hat eine jeweilige äußere Seitenwand, in welcher eine Vielzahl von Gasbrennern angeordnet ist, so daß die heißen Verbrennungsprodukte oder Heizgase, die gleichzeitig in jeder der äußeren dritten und vierten Beruhigungskammer erzeugt werden, durch die Verbindungsöffnungen hindurch in die benachbarte erste oder zweite Beruhigungskammer und von der ersten und zweiten Beruhigungskammer in die Verteilerrohre gelangen. Jedes Verteilerrohr in der oberen Gruppe hat eine Vielzahl von Auslaßdüsen in der Bodenwand des Rohres, und jedes Verteilerrohr in der unteren Gruppe hat eine Vielzahl von Auslaßdüsen in der oberen Wand des Rohres. Somit tritt Heizgas in die Erwärmungshülle über Düsen ein, die abwärts von der Überdachung und aufwärts vom Boden der Erwärmungshülle gerichtet sind. Die Beruhigungskammern und die Gruppen von Verteilerrohre sind über etwa 38 % der gesamten Länge der Erwärmungshülle angeordnet, beginnend am Werkstück-Austrittsende der Erwärmungshülle. Jenseits dieser 38 % der Länge der Erwärmungshülle erstreckt sich der Rest der Erwärmungshülle aufwärts zum Werkstück- Aufnahmeende. Die Überdachung über diesem Rest ist hauptsächlich angehoben und ist versehen mit einer Vielzahl von Gasbrennern, die direkt in die Erwärmungshülle feuern. Abgas, das aus der Erwärmungshülle austritt, wird durch einen Rekuperativ-Wärmetauscher geleitet, wo das Abgas Wärme an die Verbrennungsluft abgibt, die entlang ersten und zweiten Zuführleitungen zugeführt wird, von denen jede ein entsprechendes Gebläse und ein Regelventil aufweist. Die erste Zuführleitung liefert erwärmte Verbrennungsluft durch die Öffnungen in der Überdachung der dritten Beruhigungskammer, während die zweite Zuführleitung gleichzeitig erwärmte Verbrennungsluft über die Öffnungen in der Überdachung der vierten Beruhigungskammer liefert. Aus der DE-C-3339585 ist zu entnehmen, daß dort mindestens zwei Gasbrenner vorhanden sind, welche die Erwärmungshülle beheizen, und zwar dort, wo die Überdachung angehoben ist, und mindestens zwei Brenner vorgesehen sind, die jede der dritten und vierten Beruhigungskammern beheizen, woraus sich eine Gesamtzahl von mindestens sechs Brennern ergibt, um die Erwärmungshülle zu beheizen.
Es wäre ein Vorteil und würde auch das Brenner- Regelsystem vereinfachen, wenn die Anzahl von Brennern, die für die Beheizung der Hülle notwendig sind, reduziert werden könnte. Da auch die vorderen 62 % der Länge der Erwärmungshülle durch ein merklichanderes System beheizt wird als dasjenige, das die hinteren 38 % beheizt, besteht ein Problem bei der Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Verteilung des Heizgases durch die gesamte Erwärmungshülle hindurch. Auch würde es ein Vorteil sein, wenn Wärme aus dem Abgas effektiver auf die Verbrennungsluft übertragen werden könnte, die den Beruhigungskammern zugeführt wird.
Im Hinblick auf die Verbesserung der Chance für das Erreichen der vorerwähnten Vorteile und auf eine Verbesserung der Chance der Erzielung einer gleichmäßigeren Verteilung von Heizgas durch die Erwärmungshülle hindurch ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Erwärmen von Material vorgesehen, mit einer langgestreckten Erwärmungshülle zur Aufnahme des Materials zum Erwärmen mit Heizgas, wobei die Hülle einen Boden, eine Überdachung über dem Boden und zwei gegenseitig beabstandete Seiten aufweist, die sich zwischen Boden und Überdachung erstrecken, mit einer langgestreckten ersten Beruhigungs- bzw. Mischkammer außerhalb der Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten einen Seite, mit einer zweiten langgestreckten Beruhigungskammer außerhalb der Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten anderen Seite, mit Mitteln zum Beliefern der Beruhigungskammern mit Heizgas, und mit Öffnungen, die in die Erwärmungshülle münden, um dem Heizgas von den Beruhigungskammern die Möglichkeit zu geben, in die Erwärmungshülle zu gelangen, wobei sich die erste und zweite Beruhigungskammer jeweils über die Länge der Erwärmungshülle erstrecken, wobei eine Vielzahl von ersten Öffnungen die erste Beruhigungskammer mit der Erwärmungshülle verbindet, in welche die ersten Öffnungen durch eine Seitenwand hindurch münden, und wobei jede erste Öffnung an einer anderen Stelle als die anderen angeordnet ist, so daß die ersten Öffnungen über die Länge der Erwärmungshülle hinweg in Reihe angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von zweiten Öffnungen die zweite Beruhigungskammer mit der Erwärmungshülle verbindet, in welche die zweiten Öffnungen durch die andere Seitenwand hindurch münden, und wobei jede zweite Öffnung an einer anderen Stelle als die anderen angeordnet ist, so daß die zweiten Öffnungen über die Länge der Erwärmungshülle hinweg in Reihe angeordnet sind, wobei jede der ersten und zweiten Beruhigungskammern eine Öffnung an mindestens dem einen ihrer Enden aufweist, wobei ein erster Regenerativ-Brenner mit der Öffnung an diesem Ende der ersten Beruhigungskammer in Verbindung steht, ein zweiter Regenerativ-Brenner mit der Öffnung an diesem Ende der zweiten Beruhigungskammer in Verbindung steht, wobei jeder Brenner so eingerichtet ist, daß er in einer Feuerungs- Betriebsart und in einer Abgas-Betriebsart arbeitet, derart, daß in der Feuerungs-Betriebsart der Brenner Heizgas in seine Beruhigungskammer liefert, und zwar zur anschließenden Verteilung an die Erwärmungshülle zum Erwärmen des Materials, und in der Abgas-Betriebsart der Brenner aus seiner Beruhigungskammer Abgas empfängt, das aus der Erwärmungshülle ausgestoßen wird, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß in Betrieb der eine Brenner in der Feuerungs-Betriebsart arbeitet, während der andere Brenner in der Abgas-Betriebsart arbeitet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr besonders mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erwärmen von Material und
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 1.
Nach der Zeichnung weist die Vorrichtung eine Erwärmungskammer 1, zwei Beruhigungskammern 2, 3, von denen jede mit der Erwärmungskammer 1 in Verbindung steht, sowie ein Paar von Regenerativ-Brennern 4, 5 auf, wobei der eine Brenner mit einer Anpassungs-Beruhigungskammer in Verbindung steht.
Die Erwärmungskammer 1 bildet einen langgestreckten Ofen mit allgemein rechteckigem oder rundem Querschnitt, der dazu ausgelegt ist, Metallstücke, wie beispielsweise runde oder quadratische Knüppel von großem Querschnitt, wieder aufzuheizen.
Die Kammer 1 bildet eine langgestreckte Hülle zur Aufnahme des Materials, das erhitzt werden soll, wie beispielsweise ein langer Knüppel (z. B. ein Aluminiumklotz) oder eine Vielzahl von Knüppeln (z. B. jene, die beim Schmieden oder Strangpressen verwendet werden). Die Hülle ist an jedem Ende durch Türen 7 und 8 geschlossen, die vertikal angehoben werden, um den Eintritt und das Herausbefördern eines Knüppels zu ermöglichen (wie beispielsweise derjenige, der durch das Bezugszeichen 9 bezeichnet ist). Der Knüppel 9 tritt über die Tür 7 ein und tritt über die Tür 8 aus.
Der Boden 10 der Hülle 6 ist mit einer Einrichtung zur Materialförderung versehen, wie beispielsweise angetriebene Rollen 11, entlang denen der Knüppel 9 in die Hülle 6 und aus dieser heraus bewegt werden kann.
Entlang den sich gegenüberliegenden Seiten der Erwärmungskammer und von gleicher Länge befinden sich die Beruhigungskammern 2, 3, von denen jede eine allgemein zylindrische Bohrung 14 bildet, die sich parallel zu der benachbarten Seite des Ofens erstreckt, und von denen jede mit der Erwärmungskammer 1 mittels einiger in Längsrichtung beabstandeter Öffnungen 15 auf der Länge der Erwärmungskammer 1 in Verbindung steht. Die Beruhigungskammer 2 ist vertikal leicht unterhalb der Beruhigungskammer 3 versetzt, und die Beruhigungskammern 2, 3 sowie die Erwärmungskammer 1 sind feuerfest ausgekleidet (bei 16) und in einem äußeren Gehäuse 17 enthalten.
Jede Beruhigungskammer 2, 3 ist entweder am einen Ende geschlossen (nicht dargestellt) und am anderen Ende mit einem Regenerativ-Brenner 4, 5 versehen, von denen jeder in der Nähe entgegengesetzter Enden der Erwärmungskammer 1 angeordnet ist, oder ist mit Regenerativ-Brennern an beiden Enden versehen.
Die Regenerativ-Brenner 4, 5 sind von herkömmlicher Bauart und weisen einen mit Brennstoff versorgten Brenner 18 und eine zugeordnete Regeneratorkammer 19 auf.
In einer Feuerungs-Betriebsart beliefert jeder Regenerativ-Brenner seine Beruhigungskammer mit Heizgas in Form von Brennstoff-Verbrennungsprodukten. In einer Abgas- Betriebsart empfängt jeder Brenner Abgas aus seiner Beruhigungskammer für den nachfolgenden Ausstoß.
Die Regeneratorkammer 19 steht mit dem Brennerteil 18 über eine Leitung 20 in Verbindung.
Während der Befeuerung beliefert die Regeneratorkammer 19 den Brennerteil 18 mit vorgewärmter Luft über die Leitung 20 für die Verbrennung mit Brennstoff, z. B. Erdgas, welches dem Brennerteil 18 durch ein Brennstoffrohr 21 zugeführt wird. Die Luft zur Vorheizung im Regenerator 19 wird dem Regenerator 19 durch ein Rohr 22 zugeführt.
Während der Abgas-Betriebsart wird Abgas, welches in den Brennerteil 18 eintritt, zur Regeneratorkammer 19 mittels der Leitung 20 ausgestoßen und wird aus dem Regenerator 19 über das Rohr 22 ausgestoßen.
Bei Gebrauch kann die Materialerwärmung entweder "charchenweise" oder "kontinuierlich" erfolgen, und zwar abhängig von den Verfahrenserfordernissen.
In der "Charchen"-Betriebsart, die zum Erwärmen von einzelnen langen Metallknüppeln verwendet werden würde, würde der eine Brenner in seine Beruhigungskammer für den gesamten Erwärmungszyklus des einen Knüppels innerhalb der Erwärmungskammer feuern. Die andere Beruhigungskammer würde als eine Sammelleitung zur Aufnahme der Abgas-Verbrennungsprodukte aus der Erwärmungskammer wirken, wobei der andere Brenner in einer Abgas-Betriebsart arbeitet. Bei Beendigung des Erwärmungszyklus könnte der arbeitende Brenner heruntergeschaltet werden, während der erwärmte Knüppel aus der Erwärmungskammer herausgenommen wird, die dann mit kaltem Material erneut beschickt würde. Beim erneuten Start würde der Brenner, der vorher in der Abgas-Betriebsart gearbeitet hätte, nunmehr feuern, während der Brenner, der vorher gefeuert hatte, nunmehr als Abgasführung dienen würde. Dieser Zyklus würde wiederholt.
In der "kontinuierlichen"-Betriebsart, die zur Erwärmung kurzer Knüppel verwendet würde, wobei die Erwärmungskammer eine große Anzahl von Einzelknüppeln enthalten würde, könnte jede Brenner-Feuerungsperiode von vorbestimmter Dauer sein, um möglicherweise mit dem Ausstoßintervall für das Material zusammenzufallen, oder alternativ könnte die Feuerungsperiode durch die Temperatur der Abgase gesteuert werden, die den Regenerator des Brenners verlassen, der in der Abgas- Betriebsart arbeitet.
Das Vorsehen von Beruhigungskammern entlang den Seiten der Erwärmungskammer ergibt die Möglichkeit, daß das Heizgas für die Erwärmungskammer in einer viel gleichmäßigeren Weise verteilt wird,als es der Fall sein würde, wenn, wie üblich, die Brenner direkt in die Erwärmungskammer feuern. Außerdem ergibt das Vorsehen von Beruhigungskammern die Möglichkeit, die Anzahl von Brennern pro besonderer Erwärmungskammer zu reduzieren, zusammen mit der Anzahl und Komplexität von Steuerungen.

Claims

1. Vorrichtung zum Erwärmen von Material mit einer langgestreckten Erwärmungshülle (6) zur Aufnahme des Materials (9) zum Erwärmen mit Heizgas, wobei die Hülle einen Boden (10), eine Überdachung über dem Boden und zwei gegenseitig beabstandete Seiten aufweist, die sich zwischen Boden und Überdachung erstrecken, mit einer langgestreckten ersten Beruhigungskammer (2) außerhalb der Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten einen Seite, mit einer zweiten langgestreckten Beruhigungskammer (3) außerhalb der Erwärmungshülle und in der Nähe der genannten anderen Seite, mit Mitteln (4, 5) zum Beliefern der Beruhigungskammern mit dem Heizgas, und mit Öffnungen (15), die in die Erwärmungshülle (6) münden, um dem Heizgas von den Beruhigungskammern (2, 3) die Möglichkeit zu geben, in die Erwärmungshülle zu gelangen, wobei sich die erste und zweite Beruhigungskammer (2, 3) jeweils über die Länge der Erwärmungshülle (6) erstrecken, wobei eine Vielzahl von ersten Öffnungen (15) die erste Beruhigungskammer (2) mit der Erwärmungshülle (6) verbindet, in welche die ersten Öffnungen durch eine Seitenwand hindurch münden, und wobei jede erste Öffnung an einer anderen Stelle als die anderen angeordnet ist, so daß die ersten Öffnungen über die Länge der Erwärmungshülle hinweg in Reihe angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von zweiten Öffnungen (15) die zweite Beruhigungskammer (3) mit der Erwärmungshülle (6) verbindet, in welche die zweiten Öffnungen (15) durch die andere Seitenwand hindurch münden, und wobei jede zweite Öffnung (15) an einer anderen Stelle als die anderen angeordnet ist, so daß die zweiten Öffnungen (15) über die Länge der Erwärmungshülle hinweg in Reihe angeordnet sind, wobei jede der ersten und zweiten Beruhigungskammern (2, 3) eine Öffnung an mindestens dem einen ihrer Enden aufweist, wobei ein erster Regenerativ- Brenner (4) mit der Öffnung an diesem Ende der ersten Beruhigungskammer (2) in Verbindung steht, ein zweiter Regenerativ-Brenner (5) mit der Öffnung an diesem Ende der zweiten Beruhigungskammer (3) in Verbindung steht, wobei jeder Brenner (4, 5) so eingerichtet ist, daß er in einer Feuerungs-Betriebsart und in einer Abgas-Betriebsart arbeitet, derart, daß in der Feuerungs-Betriebsart der Brenner (4 oder 5) Heizgas in seine Beruhigungskammer (2 oder 3) liefert, und zwar zur anschließenden Verteilung (über 15) an die Erwärmungshülle (6) zum Erwärmen des Materials (9), und in der Abgas-Betriebsart der Brenner (4 oder 5) aus seiner Beruhigungskammer (2 oder 3) Abgas empfängt, das aus der Erwärmungshülle (6) ausgestoßen wird (über 15), wobei die Anordnung so getroffen ist, daß im Betrieb der eine Brenner (4 oder 5) in der Feuerungs- Betriebsart arbeitet, während der andere Brenner (5 oder 4) in der Abgas-Betriebsart arbeitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der jeder Brenner (4 oder 5) Heizgas in seine Beruhigungskammer (2 oder 3) feuert oder Abgas aus dieser in einer Richtung parallel zur angrenzenden Seite der Erwärmungshülle (6) empfängt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die ersten Öffnungen (15) in die Erwärmungshülle (6) an Stellen in der Nähe der Überdachung und die zweiten Öffnungen (15) in die Erwärmungshülle an Stellen in der Nähe des Bodens (10) münden.

4. Verfahren zum Erwärmen von Material in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Material (9), das erhitzt werden soll, in die Erwärmungshülle (6) eingebracht wird, Heizgas die Möglichkeit gegeben wird, in die Erwärmungshülle (6) von einer der Brennereinrichtungen (4 oder 5) zu gelangen, um das Material zu erwärmen, nach dem Erwärmen des Materials (9) die Erwärmungshülle (6) zu verlassen und durch die andere Brennereinrichtung (5 oder 4) hindurch zu gelangen, und bei dem das Material (9) aus der Erwärmungshülle (6) bei Beendigung der Erwärmung herausgenommen wird.