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Ofen zum Verarbeiten von Glas
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einerseits der grösstmögliche Anteil des Gesamtwärmeinhaltes der aus dem Schmelzbad nach oben abströmenden Rauchgase und der vom Schmelzbad selbst nach oben abgestrahlten Wärme direkt auf die durch die Vorwärmkolonne frei nach unten fallenden Ausgangsmaterialien praktisch verlustfrei übertragen werden kann und dass anderseits die relativ kleine, zur direkten Vorwärmung der Ausgangsmaterialien nicht ausnutzbare Wärmemenge ebenfalls auf möglichst direktem Wege zurückgewonnen und zweckmässig verwertet werden kann.
Gemäss der Erfindung kann dieses Ziel im wesentlichen schon dadurch erreicht werden, dass bei einem Ofen der eingangs erläuterten Art an der Wand der Vorwärmkolonne des Ofens Kühlelemente aus Metall angeordnet sind, die von einem zur Aufnahme der in der Vorwärmkolonne unausgenutzten Wärmemenge dienenden Kühlmedium durchströmt sind.
Hiebei könnte nun zur direkten Verwertung der Restwärme als Kühlmittel beispielsweise Wasser verwendet werden, das Warmwasserverbrauchsstellen zugeführt wird. Da aber erfahrungsgemäss in Betrieben in denen gemäss der Erfindung ausgebildete Öfen zum Verarbeiten von Glas oder ähnlichen Produkten verwendet werden, überhaupt kein Bedarf oder nur eine sehr beschränkte Verwendungsmöglichkeit für Heisswasser vorliegt, das dauernd in relativ grosser Menge aus einer Kühleinrichtung abströmt, wird im Rahmen der Erfindung eine besonders vorteilhafte und zweckmässige Möglichkeit zur unmittelbaren und vollständigen Zurückführung der zurückgewonnenen Restwärme in den Ofenbetrieb ohne Verwendung von komplizierten, mit Verlust behafteten Hilfseinrichtungen in Betracht gezogen,
indem nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als Kühlmittel eines der den Brennern zugeführten Medien, vorzugsweise die Verbrennungsluft, vorgesehen ist, wobei zweckmässig die Kühlelemente der Vorwärmkolonne in eine zu den Brennern des Ofens führende Zuleitung für dieses Medium eingeschaltet sind.
Infolge der erfindungsgemässen Ausbildung eines Glasschmelzofens wird die Wärmeausnutzung des Ofens in mehrfacher Hinsicht gegenüber dem bekannten Ofen sehr beträchtlich verbessert. Durch die an der Wand der Vorwärmkolonne angeordneten Kühlelemente wird dieser Wand und damit auch den Rauchgasen soviel aus dem Kühlmedium wieder rückgewinnbar Wärme entzogen, dass die Menge der nach aussen abgestrahlten Wärme, aber auch die Menge der in den Rauchgasen bei ihrem Austritt aus der Vorwärmkolonne noch enthaltenen Restwärme nicht mehr übermässig gross ist.
Wenn nach einem besonderen Merkmal der Erfindung als Kühlelemente Metallgehäuse vorgesehen sind, welche die Vorwärmkolonne aussen umschliessen, so wird eine Abstrahlung von Wärme nach aussen praktisch vollkommen verhindert, wobei durch die Anordnung der Metallgehäuse am heissesten Abschnitt der Vorwärmkolonne indirekt auch eine nachträgliche Überhitzung der aufsteigenden Rauchgase verhindert und dadurch die Abfuhr von grö- sseren ungenützten Wärmemengen am Rauchgasabzug vermieden wird.
Die Metallgehäuse werden hiebei so angebracht, dass sie gegen die Aussenseite der Kolonne dicht anliegen. Zu diesem Zweck wird die Aussenseite der feuerfesten Steine, gegen welche die Metallgehäuse zur Anlage gebracht werden, sorgfältig bearbeitet, um eine innige Berührung zwischen der Wand der Kolonne und den Kühlelementen zu gewährleisten. Vorteilhaft werden die Elemente aneinanderstossend angeordnet, so dass sie einen Ring oder eine mehr oder weniger fortlaufende Schicht bilden, Durch diese Anordnung wird die Wand der Kolonne auf einer genügend niedrigen Temperatur gehalten und gleichzeitig wird die Wärme wiedergewonnen, die bei Fehlen dieser Vorrichtung in die Aussenluft zerstreut wür- de.
Jedes Metallelement ist mit einer Zuführungsleitung für das frische Medium und mit einer Sammelleitung für das erhitzte Medium verbunden.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Ofen gemäss der Erfindung. Die Fig. 2 und 3 sind waagrechte Schnitte nach den Linien II-II und ni-in in Fig. 1. Fig. 4 zeigt schaubildlich eine metallisches Kühlgehäu- se.
Der Ofen besteht aus einem Mantel 1 aus feuerfestem Material, der am unteren Ende die Schmelzwanne 2 zur Aufnahme des geschmolzenen Glases 3 und oberhalb derselben die Austauschkolonne 4 bildet. Am oberen Ende der Kolonne befindet sich zum Beschicken des Ofens eine Öffnung 5, die durch eine Klappe 6 verschlossen ist. Etwas unterhalb der Öffnung 5 liegt eine Öffnung 7, durch welche die aus dem Ofen austretenden Rauchgase in den Schornstein 8 abgeführt werden. Die Ausgangsmaterialien, welche das verglasbare Gemisch bilden, werden in den Ofen durch die Beschickungsöffnung 5 eingeführt und fallen durch die Kolonne 4 in die Schmelzwanne 2, in welcher sie eine Masse des geschmolzenen Glases 2 bilden, dass durch den Kanal 9 abgeführt wird.
Durch die Brenner 10 werden Verbrennungsgase in die Masse des geschmolzenen Glases eingebla-
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sen und erhitzen dasselbe. Die Gase steigen dann in der Kolonne 4 nach oben und erhitzen die fallenden Körner des Gemisches. Die Gase ziehen schliesslich durch die Öffnung 7 in den Schornstein 8 ab.
Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, wird gemäss der Erfindung aussen rund um die Austauschkolonne 4 eine Umhüllung angeordnet, die durch übereinanderliegende Ringe gebildet wird, welche aus hohlen und aneinanderstossenden Metallelementen 11 bestehen, deren mit der Wand der Kolonne 4 in Berührung befindliche Seite die Form derselben aufweist.
Fig. 4 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform eines Elements 11" das mit einer Einlassleitung 12 und einer Auslassleitung 13 versehen ist.
Jedes Metallelement 11 ist von zwei kreisförmigen Rohren 14 und 15 umgeben, mit denen die Leitungen 12 und 13 verbunden sind. Die Rohre 14 sind von einem Hauptrohr 16 abgezweigt, das die frische Luft des Ventilators 17 zuführt, während die Rohre 15 mit einem Sammelrohr 18 verbunden sind, das die erhitzte Luft den Brennem 10 zuführt.
Bei der dargestellten Ausführungsform bedeckt ein Element 11 ein Viertel des Umfanges der Kolonne. Es kann jedoch rund um die Kolonne auch eine grössere Zahl kürzerer Elemente angeordnet werden, um eine gleichmässige Verteilung der Wirkung dieser Elemente auf die Kolonne 4 zu erzielen.
Diese Anordnung ermöglicht - ausserdem eine bessere BerUhrung zwischen der feuerfesten Wand und den Metallelementen. Es ist auch vorteilhaft, die Aussenseite der feuerfesten Steine der Kolonne 4 zu bearbeiten, um eine innigere Berührung und demgemäss einen besseren Wärmeaustausch zu gewährleisten, dessen Kühlwirkung auf die feuerfeste Wand den Widerstand derselben nur vergrössern kann. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht die Kolonne 4 aus feuerfesten Steinen, welche die gleiche Dicke aufweisen wie die für die Schmelzwanne 2 verwendeten Steine. Infolge der Kühlwir- kung der Elemente 11 könnte aber die Dicke der Wand der Kolonne verringert werden, wodurch das Ausmass der Wiedergewinnung der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme gesteigert werden könnte.
Wenn die austretenden Verbrennungsgase in den oberen Teil der Kolonne gelangen, weisen sie noch eine verhältnismässighoheTemperatur auf. Es ist daher vorteilhaft, den Verbrennungsgasen an dieser Stelle rasch und möglichst viel von der Wärme, die sie enthalten, zu entziehen, bevor sie durch den Schornstein 8 abgeführt werden.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist zu diesem Zweck ein Bündel von senkrechten Rohren 19 angeordnet, die im oberen Teil der Kolonne 4 gegen die Innenseite derselben anliegen. Diese Rohre 19, deren rechtwinklig abgebogene Enden 20 durch die Wand der Kolonne 4 hindurchgehen, sind einerseits mit dem kreisförmigen Rohr 21 und anderseits mit dem kreisförmigen Rohr 22 verbunden, die beide rund um die Kolonne angeordnet sind.
Das Rohr 21 ist vom Hauptrohr 16 abgezweigt, das die Luft des Ventilators 17 zuführt, und das Rohr 22 ist mit dem Sammelrohr 18 verbunden, das die erhitzte Luft den Brennern 10 zufährt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene beispielsweise Ausuhrungsform beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE
1. Ofen zum Verarbeiten von Glas oder ähnlichen Produkten mit einer mit Brennern beheitzten Schmelzwanne, einer von der Schmelzwanne sich vertikal nach oben erstreckenden Vorwârmkolonne, in der das verglasbare Gemisch frei durch die im Gegenstrom zu ihm von der Schmelze nach oben abziehenden heissen Rauchgase nach unten fällt und hiebei vorgewärmt wird, und mit einer Einrichtung zur Rückgewinnung wenigstens eines Teiles der bei der Vorwärmung des Gemisches in der Vorwärmkolonne unausgenutzten Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass an der Wand der Vorwärmkolonne (4) des Ofens KUhlelemente (11, 19) aus Metall angeordnet sind, die von einem zur Aufnahme der in der Vorwärmkolonne (4) unausgenùtzten Wärmemenge dienenden Kühlmedium durchströmt sind,
wobei als Kühlmedium eines der den Brennern des Ofens zugeführten Medien, vorzugsweise die Verbrennungsluft, vorgesehen ist und die Kühlelemente der Vorwärmkolonne (4) in eine zu den Brennern (10) des Ofens führende Zuleitung (16, 16', 18) für dieses Medium eingeschaltet sind.
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Furnace for processing glass
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On the one hand, the largest possible proportion of the total heat content of the flue gases flowing upwards from the weld pool and the heat radiated upwards from the weld pool itself can be transferred directly to the starting materials falling freely down through the preheating column, and on the other hand the relatively small amount used for direct preheating of the Starting materials, the amount of heat that cannot be used can also be recovered in the most direct way possible and used appropriately.
According to the invention, this aim can essentially be achieved by arranging metal cooling elements on the wall of the preheating column of the furnace in a furnace of the type explained at the beginning, through which a cooling medium used to absorb the unused amount of heat in the preheating column flows.
In this case, water, for example, could be used as a coolant for direct utilization of the residual heat, which is fed to hot water consumption points. However, since experience has shown that in factories in which ovens designed according to the invention are used for processing glass or similar products, there is no need at all or only a very limited use for hot water, which constantly flows off in relatively large quantities from a cooling device, is within the scope of Invention, a particularly advantageous and expedient possibility for the immediate and complete return of the recovered residual heat to the furnace operation without the use of complicated, lossy auxiliary equipment considered,
in that, according to a further feature of the invention, one of the media supplied to the burners, preferably the combustion air, is provided as the coolant, the cooling elements of the preheating column suitably being switched into a supply line for this medium leading to the burners of the furnace.
As a result of the design of a glass melting furnace according to the invention, the heat utilization of the furnace is very considerably improved in several respects compared to the known furnace. The cooling elements arranged on the wall of the preheating column remove enough heat from the cooling medium that can be recovered from this wall and thus also the flue gases that the amount of heat radiated outwards, but also the amount of heat in the flue gases when they exit the preheating column contained residual heat is no longer excessively large.
If, according to a special feature of the invention, metal housings are provided as cooling elements which surround the preheating column on the outside, radiation of heat to the outside is practically completely prevented, with the arrangement of the metal housing on the hottest section of the preheating column indirectly also causing subsequent overheating of the rising flue gases and thus the dissipation of larger unused amounts of heat at the flue gas outlet is avoided.
The metal housings are attached in such a way that they lie tightly against the outside of the column. For this purpose, the outside of the refractory bricks, against which the metal housings are brought to rest, is carefully machined in order to ensure intimate contact between the wall of the column and the cooling elements. The elements are advantageously arranged in abutment so that they form a ring or a more or less continuous layer.This arrangement keeps the wall of the column at a sufficiently low temperature and at the same time the heat is recovered which in the absence of this device in the outside air would be scattered.
Each metal element is connected to a supply line for the fresh medium and to a collecting line for the heated medium.
An example embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 shows in longitudinal section a furnace according to the invention. FIGS. 2 and 3 are horizontal sections along the lines II-II and ni-in in FIG. 1. FIG. 4 shows a metallic cooling housing in perspective.
The furnace consists of a jacket 1 made of refractory material, which forms the melting tank 2 for receiving the molten glass 3 at the lower end and the exchange column 4 above it. At the upper end of the column there is an opening 5 for charging the furnace, which opening is closed by a flap 6. Slightly below the opening 5 is an opening 7 through which the flue gases emerging from the furnace are discharged into the chimney 8. The starting materials which form the vitrifiable mixture are introduced into the furnace through the charging opening 5 and fall through the column 4 into the melting tank 2, in which they form a mass of molten glass 2 that is discharged through the channel 9.
Combustion gases are blown into the mass of the molten glass through the burners 10.
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sen and heat the same. The gases then rise up the column 4 and heat the falling grains of the mixture. The gases finally withdraw through the opening 7 into the chimney 8.
As shown in FIGS. 1 and 3, according to the invention, an envelope is arranged around the exchange column 4 on the outside, which is formed by superimposed rings consisting of hollow and abutting metal elements 11, the side of which is in contact with the wall of the column 4 has the shape thereof.
4 shows an exemplary embodiment of an element 11 ″ which is provided with an inlet line 12 and an outlet line 13.
Each metal element 11 is surrounded by two circular tubes 14 and 15 to which the lines 12 and 13 are connected. The pipes 14 are branched off from a main pipe 16 which supplies the fresh air from the fan 17, while the pipes 15 are connected to a collecting pipe 18 which supplies the heated air to the burners 10.
In the embodiment shown, an element 11 covers a quarter of the circumference of the column. However, a larger number of shorter elements can also be arranged around the column in order to achieve a uniform distribution of the effect of these elements on the column 4.
This arrangement also enables better contact between the refractory wall and the metal elements. It is also advantageous to machine the outside of the refractory bricks of the column 4 in order to ensure closer contact and, accordingly, better heat exchange, the cooling effect of which on the refractory wall can only increase the resistance of the same. In the embodiment shown in the drawing, the column 4 consists of refractory bricks which have the same thickness as the bricks used for the melting tank 2. As a result of the cooling effect of the elements 11, however, the thickness of the wall of the column could be reduced, as a result of which the extent of the recovery of the heat contained in the combustion gases could be increased.
When the exiting combustion gases reach the upper part of the column, they are still at a relatively high temperature. It is therefore advantageous to quickly and as much as possible of the heat they contain from the combustion gases at this point before they are removed through the chimney 8.
As FIGS. 1 and 2 show, a bundle of vertical tubes 19 is arranged for this purpose, which in the upper part of the column 4 rest against the inside thereof. These tubes 19, whose ends 20 bent at right angles pass through the wall of the column 4, are connected on the one hand to the circular tube 21 and on the other hand to the circular tube 22, both of which are arranged around the column.
The pipe 21 is branched off from the main pipe 16 which supplies the air from the fan 17, and the pipe 22 is connected to the collecting pipe 18 which supplies the heated air to the burners 10.
The invention is not limited to the embodiment shown and described, for example, which can be modified in various ways without departing from the scope of the invention.
PATENT CLAIMS
1. Furnace for processing glass or similar products with a furnace heated with burners, a preheating column extending vertically upwards from the furnace, in which the vitrifiable mixture is free downwards through the hot flue gases that are drawn up from the melt in countercurrent falls and is preheated, and with a device for recovering at least part of the heat unused during preheating of the mixture in the preheating column, characterized in that metal cooling elements (11, 19) are arranged on the wall of the preheating column (4) of the furnace which are traversed by a cooling medium serving to take up the unused amount of heat in the preheating column (4),
one of the media supplied to the burners of the furnace, preferably the combustion air, is provided as the cooling medium and the cooling elements of the preheating column (4) are connected to a feed line (16, 16 ', 18) for this medium leading to the burners (10) of the furnace are.