DE2527509A1

DE2527509A1 - Winderhitzer

Info

Publication number: DE2527509A1
Application number: DE19752527509
Authority: DE
Inventors: Robert Ernest Zimmermann
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1974-07-15
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2527509B2; IT1040951B; DE2527509C3; NL7506805A; BE831383A; FR2278769B1; JPS5114802A; GB1510805A; US3947245A; CA1012020A; LU72957A1; FR2278769A1

Description

PATENTANWÄLTE

• DipL-lng. P. WIRTH - Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DlpL-lng. G. DAN N EN BERG · Dr. P. WEIN HOLD · Dr. D. GUDEL

281134 β FRANKFURT AM MAIN

TELEFON (0611D ^_{7014 QR} ESCHENHEIMER STHASSE

19.6.1975 Gu/gm 73E171

Koppers Company..Inc. Koppers Building Pittsburgh,Pennsylvania USA

Winderhitzer Die Erfindung betrifft einen Winderhitzer.

Es 1st allgemein bekannt, daß herkömmliche Winderhitzer mit außenstehenden Brennschächten teuer in der Herstellung sind und Kompromisse in der Ausgestaltung erfordern, um im Zusammenhang mit zyklisch unterschied-

gen
liehen Ausdehnun/ der Auskleidung, des Mantelwerks und der Leitungssysteme auftretende Probleme zu lösen.

Herkömmliche Winderhitzer mit innenstehenden Brennschächten sind soweit entwickelt, daß sie für die

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Anwendung bei üblicherweise auftretenden Temperaturen zufriedenstellend sind. Derartige Winderhitzer sind jedoch bei der Anwendung bei sehr hohen Temperaturen, die über 2200⁰F ( «= 1200 ⁰C) liegen, nicht mehr zufriedenstellend, wobei die Anlagen so schnell bewegt werden, wie die Anwendung der Winddüsen und verbesserte Bedingungen dies erlauben. Derartige Winderhitzer sind aber in den Anfangskosten preisgünstig für eine vorgegebene aktive Wärmeoberfläche verglichen mit Winderhitzern mit außenstehenden Brennschächten.

Ein Faktor, der die größte Begieizung bei der Ausbildung von Winderhitzern mit innenstehenden Brennschächten für die gewünschten sehr hohen Windtemperaturen von über 2200⁰F (= 1200 ⁰C) bewirkt, ist der empfindliche Bereich um die Brennerebene, wo hohe Temperaturunterschiede in der feuerfesten Auskleidung*-Über den Querschnitbsbereich herrschen. Dies trifft sogar dann zu, wenn keramische -Brenner vorgesehen sind, die in einer Richtung nach oben längs der senkrechten Achse des Brennschachts brennen, um zu verhindern, daß die sehr intensiven Flammen auf die senkrechte Brennschachtwand aufschlagen.

Uin die ernsthaften Folgen der Temperaturunterschiede in der Querschnittßebene des Brenners bei Winderhitzern mit iimiastehenden Brennschächten so gering wie möglich zu haiteii, ist es bekannt, Gleitfugen, Dehnfugen, Isolierschicht^ und wörttebeständige Stahlbegrenzungen vorzu-

sehen. Ebenfalls wurde wegen seinen feuerbeständigen und wärmemäßigen Begrenzungen Silikastein verwendet, obgleich dieses Material bei einem Abkühlen unterhalb 1100⁰F (= 590 °c) empfindlich ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Winderhitzer vorzuschlagen, bei dem keine großen Temperaturunter wie bei /schiede im horizontalen Querschnittsbereich/herkömmlichen Öfen auftreten, und wobei Dehnfugen, Gleitfugen und Begrenzungen nicht erforderlich sind.

Der erfindungsgemäße Winderhitzer ist gekennzeichnet "durch ein Mantelmauerwerk, das einen Gitterschacht mi feuerfester Auskleidung aufweist. Ein außenstehender Brennschacht mit feuerfester Auskleidung mit verhältnismäßig kleiner Länge ist am Mantelwerk

auf dessen Oberseite vorgesehen. Eine feuerfest ausgeüber

kleidete Kuppel / deckt den Gitterschacht und den Brennschacht. Eine Halteanordnung stützb unabhängig von dem Mantelwerk den Brennschacht und reagiert auf die thermische Ausdehnung des Mantelwerks.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Mantelwerk und Brennschacht, die von der

über
Kuppel / deckt sind, selbsthaltend ausgebildet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen näher erläutert, aus denen sich weitere

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wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 perspektivisch eine schematische Ansicht eines Winderhitzers nach der Erfindung in einer ersten

AusfUhrungsform;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den oberen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen . Halbschnitt längs III-III von Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt längs IV-IV von Fig. 1 j Fig. 5 perspektivisch ein Teil einer erfindungsgemaßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt einen Winderhitzer 11 mit einem zylindrischen äußeren Mantelwerk 13 und einer Kuppel 15.

Das Mantelwerk 13 ist mit einem gewölbten Boden 17 verbunden und auf einem nicht gezeigten geeigneiai Fundament gehalten. Mit dem gewölbten Boden 17 zusammenwirkende und im inneren des Mantelwerks 13 verteilt angeordnBte Gitterwerkstützen 19 und ein Abzugsblech 21, die auf herkömmliche Weise ausgebildet sind, sind vorgesehen.

Das Mantelwerk 13 ist vollständig zylindrisch ausgebildet, und zwar bis zu einer vertikalen Ebene, ν die auf der Ebene A-A von Fig. 2 liegt. Über dieser Ebene befindet

an demMantelwerk 13 vorgesehener,

sich ein/feuerfest ausgekleideter außenstehender Brennschacht 23.

Fig. 3 zeigt einen Halbschnitt durch die Kuppel 15, die 5098 8 5/0819

ein Teil 24 des Mantelwerks besitzt, das mit Schichten verschiedenartigen Materials ausgekleidet ist. Unmittel-

Schuppen - oder bar benachbart dem Mantelteil 24 ist eine/Flockenisolati-

(flake insulation layer) onsschicht 25/vorgesehen, unmittelbar neben dieser eine Blockisolationsschicht 27 und unmittelbar neben dieser eine feuerfeste Kuppelauskleideschicht 29.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Flockenisolationsschicht 31 zwischen der Kuppelschicht 29 und einer Blockisolationsschicht 33, welche die erste Auskleideschicht des Mantelwerks 13 darstellt. Im Inneren der Isolationsschicht 33

eine Gitterkammer oder ist eine Ringwand 35 aus Keramik vorgesehen, die/einen

Gitterschacht 37 in dem Winderhitzer 11 ausbildet. Der Gitterschacht 37 ist in der üblichen Weise mit .einer Viel-

Lochsteinen
zahl von / 39 ausgefüllt. In den Fig. 1 und 3 sind nur einige Steine der oberen Schicht des GitterSchachts 37 dargestellt.

Der außenstehende Brennschacht 23 befindet sich auf der Oberseite des Mantelwerks 13 (vgl. Fig. 1). Der Brennschacht ist in seinem Inneren 41 feuerfest ausgekleidet und besitzt einen Düsenausgang 43 ^;an seinem unteren Teil zum Aufnehmen einer nach oben gerichteten keramischen Bren-

leitung
düse 45. Eine AusgangsΛ7 für erhitzten Wind befindet sich in der Seite des Brennschachts 23 (vgl. Fig. 2). Die wärme Luft verläßt den Erhitzer durch die Ausgangsleitung 47 und strömt anschließend in ein nicht gezeigtes Leitungssystem des Winderhitzers.

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Die keramische Brennerdüse 45 besitzt eine Leitung 49

für Brenngas, die von einer Leitung 51 umgeben ist, so daß eine ringförmige Passage zum Fördern von Luft in die Brenndüse ausgebildet wird.

Fig. 1 zeigt, daß die untere Oberfläche des Brennschachts 23 auf einem Gerüst 53 (vgl. Fig. 4) aufruht und mit diesem zusammenwirkt. Das Gerüst nach Fig. 4 besitzt ein rechteckiges Hängewerk 55 mit oberen und unteren Gurtteilen sowie seitlichen und diagonal verlaufenden Riemen von geeigneter Ausbildung und Größe. Der obere Gurt des Hängewerks 55 wirkt mit der unteren Oberfläche des Brennschachts 23 stützend zusammen. Die Seitenteile des Hängewerks 55 erfassen Rollen 57, die in einem Paar Rahmenhalterungen 59 gelagert sind. Ein Querelement 61 ist an beiden vertikalen Stützhalterungen 59 befestigt. (vgl. Fig. 4.) '

Arme 67,69 eines Pantografenträgers 71 sind bei 63 und 65 drehbar an dem Querelement 61 befestigt. Die Arme 67,69 tragen an ihren oberen Außenteilen eine RoHe 73, die mit dem unteren Gurt des Hängewerks 55 zusammenwirkt. Die unteren Teile der Arme- 67,69 sind durch Ketten 75 oder andere geeignete Verbindungselemente an ein Gegengewicht 77 angeschlossen. Das Gegengewicht 77 wirkt mit Rollen 79 zusammen, die an die senkrechten Stützelemente 59 in der gezeigten Weise befestigt sind.

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In bestimmten Fällen ist es möglich, den Brennschacht

mit

23 mit einem Gestell, /feiner Winde oder Hydraulikzylindern zu stützen.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der außenstehende Brennschacht 23a und das zylindrische Mantelwerk 13a selbsthaltend ausgebildet sein, wobei separate Haltex'ungen nicht erforderlich sind (vgl. Fig. 5). Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist jedoch ebenfalls eine Kuppel 15a vorgesehen, die einen Gitterschacht 37a und einen außenstehenden Brennschacht 23a überdeckt, wie dies bei der Kuppel 15 in Fig. 1 der Fall ist.

In Fig. 3 ist der zylindrische Brennschacht 23 unter Abstand von dem zylindrischen Gitterschacht 37 und dem feuerfesten Gitterwerk >35,41 vorgesehen, das von Isoliermaterial 33 umgeben ist. Zwei leere Stellen bzw. Löcher 81 (in der Fig. 3 ist infolge des Halbschnitts nur ein Loch 81 zu sehen) sind in dem Blockisolationsmaterial 33 zwischen dem Gitterschacht 37 und dem Brennschacht 23 vorgesehen. Es ist erwünscht, diese Löcher 81 mit geeignetem verfügbaren Isoliermaterial zu füllen bzw. mit einer Isolierung aus Mineralwolle.

Um die Verwendung von Silikasteinen in dem Brennschacht, der Kuppel, der Ringwand und in dem Gitterwerk des Gitterschachts zu vermeiden, weil Silikasteine nur sehr

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schlecht auf eine Temperatur unterhalb 110O⁰F (= 590 ⁰C) gebracht werden können, ist es möglich, Magnesitziegel oder andere Forsteritziegel zu verwenden.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß kein Grund vorliegt, um Magnesit- oder Forsteritzieg£L nicht in den wärmeren Teilen des erfindungsgemäßen Winderhitzers zu verwenden, da die Brennerdüse 45 nicht mit wassergekühlten Brennerventilen versehen ist, die undicht sein können, wodurch Wasser auf die heißen Keramikziegel aufschlagen kann, und weil kein chemisch reaktiver Silikastaub in dem Brenngas vorhanden ist,"das in dem Brenner verwendet wird. .

In dem Bereich des Gitterwerks, das aus verschiedenen Zonen besteht, in dem die höchsten Temperaturen vorherrschen, können Magnesitziegel verwendet werden. Die darunter liegende Zone des Gitterwerks kann mit Mullit ausgekleidet sein, und die unterste Zone des Gitterwerks kann hochfeuerfester Schamott sein. In einem Winderhitzer nach der Erfindung ist es daher nicht erforderlich, Silikasteine, besondere Dehnfugen und Stahlbegrenzungen zu verwenden, wie dies bei bekannten Winderhitzern der Fall ist.

In dem Winderhitzer nach der Erfindung gewährt die Ausbildung und Herstellung der Kuppel oder des Aufsatzes eine gute gleichmäßige Verteilung der heißen Gase von dem außenstehenden Brennschacht über den Bereich des

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■ -9-Gitter

/Schachts. Um diese Verteilung zu unterstützen, können * Schornsteinventilausgänge in geeigneter Weise unterhalb der Gitterwerkhalterung vorgesehen sein, da diese nicht mehr, wie "bei den bekannten Winderhitzern, nur noch in einem Seitenteil entgegengesetzt dem Brennschacht angeordnet sein muss. Um einen gleichmäßigen Zug zu gewährleisten ist eine Ablenkeinrichtung erforderlich.

Es ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Winderhitzer ein Bereich für eine aktive Brennstoffverbrennurg in dem gleichen horizontalen Bereich des Gitterschachts vorgesehen ist,· in dem das Gitterwerk zuerst erwärmt wird und der stets die höchsten Temperaturen innerhalb des Gitterschachts aufweist.

Ebenfalls ist ersichtlich, daß bei dem Winderhitzer nach der Erfindung die feuerfesten Wände des Gitterschachts und die feuerfesten Wände der Kuppel oder des Aufsatzes überlappen, und daß eine thermische Ausdehnung und Zusammenziehung jeder dieser Wände unabhängig von der anderen Wand erfolgen kann.

Die Erfindung wurde im voraufgehenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die die Erfindung in keiner Weise begrenzen. ^x

Wichtig istg, daß ein Winderhitzer mit einem Mantelmauerwerk einen Gitterschacht aufweist sowie einen Brennschacht, dessen Länge wesentlich geringer ist als die Länge

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des Mantelwerks, und der außerhalb des Mantelwerks vorgesehen ist. Ei35 feuerfest ausgekleidete Kuppel oder Aufsatz bedeckt sowohl das Mantelwerk als auch den Brennschacht. Eine Halteeinrichtung ist vorgesehen, die den Brennschacht stützt und auf die thermische Bewegung des Brennsciiachts reagiert. Diese Einrichtung ist unabhängig von dem Mantelwerk. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Mantelwerk und Brennschacht selbsttragend ausgebildet.

J. C'

Claims

Ansprüche

1. Winderhitzer, gekennzeichnet durch ein Mantelwerk (13) mit einem Gitterschacht (37), der eine Vielzahl von Lochsteinen (39) aufweist, ferner durch einen außenstehenden Brennsshacht (23), dessen Länge wesentlich' kleiner ist als die Länge des Mantelwerks (13), und der neben der Oberseite des Mantelwerks angeordnet ist, und durch eine Kuppel (15), die den Gitterschacht (37) und den Brennschacht (23) überdeckt.

2. Winderhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine keramische Brennerdüse (45) vertikal in dem Brennschacht (23) angeordnet ist, und daß ein Gerüst (53) zum Halten des Brennschachts (23) vorgesehen ist, das auf das thermische Ausdehnen und Zusammenziehen des Brennschachts reagiert.

und Kühlen

3. Winderhitzer zum zyklischen Erwärmen/von Gitterwerksteinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mantelwerk (13) mit einem Gitterschacht (37) vorgesehen ist, in dem die Gitterwerksteine enthalten sind, und daß,eine Wärmezone außerhalb des Mantelwerks vorgesehen und derart ausgebildet ist, daß während des zyklischen Erwärmens und Kühlens der Gitterwerksteine an beliebigen Stellen im horizontalen Querschnitt des Gitterschachts (37) ein minimaler Wärmeunterschied besteht.

4. Winderhitzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezone einen auf der Oberseite des .Mantelwerks (13) angeordneten Brennschacht (23) umfaßt, und daß eine Kuppel (15) vorgesehen ist, die den Gitterschacht (37) und den Brennschacht (23) überdeckt,

5. Winderhitzer zum zyklischen Erwärmen und Kühlen von Gitterwerksteinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mantelwerk (13) mit einem Gitterschacht (37) vorgesehen ist,

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in dem die Gitterwerksteine enthalten sind, daß eine Wärmezone mit einem auf der Oberseite des Mantelwerks (13) angeordneten außenstehenden Brennschacht (23) vorgesehen ist, daß eine Kuppel (15) sowohl den Brennschacht (23) als auch den Gitterschacht (37) überdeckt und das Mantelwerk (13) derart überlappt, daß ein thermisches Ausdehnen und Zusammenziehen des Mantelwerks (13) und der Kuppel (15) unabhängig voneinander erfolgt, und daß eine Isoliereinrichtung in dem Bereich zwischen Mantelwerk (13) und Kuppel (15) vorgesehen ist, in dem diese einander überlappen.

6. Winderhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmezone eine keramische Brennerdüse (45) zum Verbrennen von Treibstoff zum Erzeugen von Wärme vorgesehen ist.

7. Winderhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gerüst (53) zum Stützen des Brennschachts (23) vorgesehen ist, das auf die thermische Bewegung des Brennschachts reagiert.

Der Patentanwalt:Γ

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