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Verfahren zur Beheizung von Schnelldrehrohröfen zum Erschmelzen von Glas, Silikaten und andern schwer schmelzbaren Stoffen.
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Apparate, deren Kosten beträchtlich geringer sind als beim Aufbau besonderer Gaserzeuger. Die Arbeitsweise nach dem der Erfindung entsprechenden Verfahren ist so günstig, dass nicht nur bei Prozessen, die besonders hohe Temperaturen erfordern, sondern auch bei gewöhnlichen Schmelzvorgängen usw., z. B. bei der Herstellung von Spezialgläsern, mit Vorteil nach dem Verfahren gearbeitet werden kann. Die mit dem Verfahren erzielte Beschleunigung des Ofenprozesses wirkt sich als Steigerung des Wirkungsgrades aus.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass der Sauerstoff, der gegebenenfalls der Ofenheizung zugeführt wird, vorgewärmt wird. Dagegen empfiehlt es sich, das regenerierte und dabei mehr oder weniger abgekühlte Gas vorzuwärmen. Das geschieht zweckmässig in der Weise, dass ein Teil des regenerierten Abgases zwecks Beheizung eines Überhitzers verbrannt wird, in welchem das in den Ofen zurückzuführende Heizgas überhitzt wird. Diese Erwärmung des Heizgases ist jedoch im allgemeinen nur dann nötig, wenn im Ofen besonders hohe Temperaturen erzeugt werden sollen, wie sie zum Schmelzen der am schwersten schmelzbaren Stoffe, z. B. Oxyde benötigt werden.
Im geschlossenen Kreislauf des der Erfindung entsprechenden Verfahrens entsteht meist ein Überschuss an regeneriertem Gas. Diesen Überschuss kann man nutzbringend zur Deckung des Energiebedarfes anderer Anlagen, z. B. für Gasmotoren oder zur Heizung von Dampfkessel verwerten. Zur Reduktion der Abgase können selbstverständlich auch flüssige Brennstoffe oder Gase benutzt werden, denn auch unter diesen gibt es Stoffe, z. B. Methan, die zur Reduktion zum Zwecke der erwünschten Regenerierung geeignet sind. Obwohl die unmittelbare Benutzung dieser Brennstoffe zur Ofenheizung thermisch günstig ist, kann unter Umständen deren Ausnutzung auf dem Umwege über das Abgas zu wirtschaftlich besseren Ergebnissen führen.
Selbstverständlich wird man, gleichgültig welcher Brennstoff benutzt wird, von Fall zu Fall im Hinblick auf den Ofenprozess selbst und den Bedarf an Überschussgas das Verfahren fachmännisch prüfen und den vorliegenden Verhältnissen anpassen.
Während des Anlaufen der Anlage ist es zur schnellen Erreichung des erforderlichen hohen Temperaturniveaus im Gaskreislauf zweckmässig, dem aus dem Ofen ausströmenden ; also hocherhitzten Abgase Sauerstoff zuzusetzen, bis das gewünschte hohe Temperaturniveau erreicht ist. Es ist an sich bekannt, Sauerstoff zur Vergasung von Brennstoffen heranzuziehen, dagegen ist noch nicht vorgeschlagen worden, den Sauerstoff hocherhitzte Abgase zuzusetzen. Sind wegen Überhitzung Betriebsschwierigkeiten und Störungen der Anlage zu befürchten, dann wird man den Sauerstoff dem Abgase in kleinen Mengen allmählich zuführen. Unter Umständen kann es den Ofenprozess begünstigen, wenn man dem aus dem Ofen ausströmenden Abgase Wasserdampf zusetzt.
Es empfiehlt sich allerdings, diesen Wasserdampf vorher möglichst hoch zu überhitzen, was am besten in der Weise erfolgen kann, dass man wiederum einen Teil des Überschussgases abgezweigt und eine der Überhitzung des Dampfes dienende besondere Anlage damit beheizt. Der Wasserdampf, der mit dem Abgase in den Regenerator gelangt, wird dort in Wasserstoff und Sauerstoff zersetzt, wodurch der Heizwert des regenerierten Gases vergrössert wird und überdies ein Teil des zum Verbrennungsvorgange nötigen Sauerstoffes erzeugt wird.
In der Zeichnung ist eine Anlage zur Ausübung des der Erfindung entsprechenden Verfahrens schematisch dargestellt.
Die um ihre Längsachse drehbar gelagerte Trommel 1 eines Schnelldrehrohrofens ist durch eine wärmeschützende Verbindung 3 mit einem Regenerator 2 verbunden. Von diesem Regenerator 2 führt eine Leitung 4 zu einem Überhitzer 5, der seinerseits mit dem Brenner 6 des Drehrohrofens verbunden ist. Von der Leitung 4 ist eine Leitung abgezweigt, deren einer Teil 7 über ein Absperrventil zum Überhitzer 5 führt, während der andere Teil 9 an eine Sauerstoffanlage 8 angeschlossen ist. Diese Sauerstoffanlage 8 ist durch eine Leitung 10 mit einem Gasspeicher 11 verbunden. Eine Abzweigung der Leitung 10 gabelt sich und führt durch einen Zweig 12 zum Brenner 6, während der andere Zweig durch ein Absperrventil 13 an der Verbindung 3 zum Regenerator 2 angeschlossen ist. Der Leitungsstrang 9 hat eine mit einem Absperrventil. M versehene Abzweigung.
Diese Abzweigung führt zu einer Überhitzeranlage 14, die eine Zuleitung 16 und eine Ableitung 17 hat. Die Ableitung 17 mündet ebenfalls in der Verbindung 3 zum Regenerator 2.
Die Verbrennungsgase durchströmen den Ofen 1 in der Pfeilrichtung und werden aus diesem durch die Verbindung 3 in den Regenerator 2 in hochüberhitztem Zustande abgeführt. Im Regenerator 2 befindet sich trockene Kohle, welche das einströmende Abgas regeneriert. Durch die Leitung 4 gelangt das regenerierte Gas in den Überhitzer 5 und nach Aufnahme von Wärme aus diesem in den Brenner 6.
Der Wärmebedarf des Überhitzers 5 wird durch Verbrennung eines Teiles des regenerierten Abgases auf dem Wege über die Abzweigung 7 gedeckt. Ein weiterer Teil des regenerierten Abgases wird durch die Abzweigung 9 der Sauerstoffanlage 8 zugeführt und deckt deren Energiebedarf. Der erzeugte Sauerstoff wandert durch die Leitung 10 zum Gasspeicher 11 und wird von dort durch den Leitungszweig 12 dem Brenner 6 und über das Ventil. M dem Regenerator 2 zugeführt. Ein Teil des der Sauerstoffanlage 8 durch den Strang 9 zufliessenden regenerierten Gases kann, wenn es der Ofenprozess erfordert, mit Hilfe des Ventils 15 in die Überhitzeranlage 14 geleitet werden, wo er verbrannt wird und zur Überhitzung des der Leitung 16 entnommenen Wasserdampfes dient. Der überhitzte Wasserdampf, strömt durch die Leitung 17 in den Regenerator 2.
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Charakteristisch für das Verfahren ist die Benutzung von Regeneratoren unmittelbar hinter dem Ofen, u. zw. an der für thermische Wärmerückgewinnungsanlagen üblichen Stelle, ferner die
Anwendung besonderer Überhitzer für das bereits regenerierte Abgas vor dessen Rückleitung im geschlossenen Kreislauf in den Verbrennungsraum des Ofens. Das Verfahren zeichnet sich überdies durch eine besonders vorteilhafte Verwendung der Überschussgase aus, insbesondere bei der unmittel- baren Ausnutzung von deren Energie zur Sauerstofferzeugung, während bisher für derartige Zwecke nur die Ausnutzung der Wärme des Abgases bekannt war. Das Verfahren lässt sich mit Vorteil bei allen technischen Ofenanlagen verwenden, soweit diese Anlagen für die Ausnutzung der auftretenden hohen Temperaturen geeignet sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Beheizung von Schnelldrehrohröfen zum Erschmelzen von Glas, Silikaten und andern schwer schmelzbaren Stoffen mit Hilfe einer Kohlenstaub-, Gas-oder Ölflamme, wobei das bei der Verbrennung entstehende Abgas mit Hilfe von reduzierenden Stoffen, z. B. Kohle regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das den Ofen in hochüberhitztem Zustande (2000 ) verlassende
Abgas ohne wesentlichen Wärmeverlust unmittelbar nach seinem Austritt aus dem Ofen ganz oder teilweise in den Regenerator gelangt, in dem die Abwärme ohne wesentliche Zufuhr von Sauerstoff chemisch gebunden wird und dass das regenerierte Abgas im geschlossenen Kreislauf dem Ofen als
Heizgas teilweise wieder zugeführt wird.