DD144953A1 - Kuehlvorrichtung fuer heissgase in leitungen - Google Patents

Description

Berlin, den 12.11.1979

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Kühlvorrichtung für Heißgase in Leitungen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Heißgase in Leitungen, insbesondere für heiße Abgase aus Industrieöfen.

Obschon die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung prinzipiell in jeder Gasleitung, in welcher heiße Gase abgekühlt werden sollen, Verwendung finden kann, so wird sie doch im folgenden am konkreten Beispiel ihrer Anwendung an mit einer Frischluftzufuhr ausgestatteten Abgasleitungen von Industrieöfen beschrieben.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Abgas- oder Gasabsaugleitungen mit regelbarer oder nichtregelbarer Frischluftzufuhr sind z. B. von den elektrischen Lichtbogenöfen zur Elektrostahlherstellung her bekannt. Bei diesen Öfen wird zweckmäßigerweise in der Gasabsaugleitung stromabwärts hinter einem Drosselorgan eine regelbare Zufuhr von Zusatz- oder Frischluft vorgesehen. Zweck dieser Luftzufuhr ist unter anderem eine Nachverbrennung der heißen Ofenabgase sowie eine Abkühlung derselben (LU-PS Ur. 8OO34).

Die Abkühlung der Gase wird unterstützt von einem meist wassergekühlten Abgasleitungsstück, vorzugsweise in einer ßohr-an-Hohr-Konstruktion, welches sich an der Stelle genannter Zusatzluftzufuhr im Leitungssystem anschließt und im folgenden kurz mit Anschlußleitung'oder Anschlußstück

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"bezeichnet wird.

Diese wassergekühlte Anschlußleitung sollte aus Kosten- und Platzgrün&en eine bestimmte Länge, etwa in der Größenordnung von 15 m, nicht überschreiten, andererseits wird auf dieser Strecke bzw. Länge der Anschlußleitung eine . Abkühlung der Gase um mindestens 4-00 Grad angestrebt.

Aus energetischen Gründen sollte der Anteil an Kühlwirkung durch die Zusatzluft möglichst groß sein, da einerseits die eintretende Erwärmung des Kühlwassers eine rückgewinnbare Energie darstellt und andererseits ein hoher Anteil an Frischluft den direkten Verlust dieser sonst rückgewinnbaren Energie bedeutet und darüber hinaus noch leistungsfähigere Absaugventilatoren notwendig wären. Dieser Sachverhalt läuft in seiner praktischen Konsequenz darauf hinaus, die Zufuhr von Frischluft auf das notwendige Minimum zu reduzieren und die heißen Abgase in möglichst innigen Kontakt mit Kühlelementen zu"bringen, welche gegebenenfalls einen nützbaren Energierückgewinn ermöglichen. Solche Kühlelemente sind z. B., wie aus Vorstehendem hervorgeht, die Kühlrohre der Anschlußleitung.

Hun geschieht jedoch die Zufuhr der relativ kühlen Frischluft an der Peripherie der Abgasleitung an der Stelle des Eintritts der Gase in die Anschlußleitung. Ss bildet sich deshalb in letzterer eine Art Schlauch, d. h. eine periphere Schicht von kühler Frischluft, aus, in welchem sich ein heißer Gaskern befindet. Diese Strömungskonfiguration hat den Nachteil, daß die Durchmiscbung Luft/Gas nur unvollkommen ist und deshalb unverhältnismäßig große Luftmengen zur Gasnachverbrennung notwendig sind und daß die heißen

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Gase entgegen dem angestrebten Zweck durch den Luftschlauch von der kühlenden Leitungswandung abgehalten werden.

Aber sogar, wenn es nicht zur Ausbildung eines Luftschlauches kommen sollte, etwa indem geeignete Maßnahmen zu einer intensiven Durchmischung von eintretender Frischluft und Heißgasen Vorgesehen wären, so könnte doch nicht das ganze Gemischvolumen,, auf dessen verhältnismäßig kurzem Weg durch die Anscblußleitung, mit der kühlenden Wandung letzterer optimal in Kontakt gebracht werden.

Ziel der Erfindung

Ss ist Ziel der Erfindung, eine Kühlvorrichtung für Heißgase in Leitungen zweckentsprechend so zu gestalten, daß mit geringem technischen und ökonomischen Aufwand eine optimale Kühlwirkung erzielt wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung für Heißgase in Leitungen zu schaffen, mit der die Abkühlwirkung auf die einen bestimmten Abgasleitungsabschnitt passierenden Abgase bedeutend verstärkt und die hierbei abgeführte Energie ggf. rückgewinnbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch Kühlregister in einer dampf- oder flüssigkeitsgekühlten Rohr-an-Rohr-Konstruktion, welche quer zur StrSmungsrichtung der Abgase in die Abgasleitung hineingeführt sind.

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Des weiteren weist jedes Kühlregister einen gemeinsamen Wassereinlauf- und einen gemeinsamen Wasserauslaufkasten auf, an welche eine bestimmte Anzahl von Robrserpentinen der Rohr-an-Rohr-Konstruktion parallel angeschlossen ist, wobei die einzelnen Rohrserpentinen zweier in Leitungsachsrichtung hintereinander liegender Kühlregister eine versetzte Kühlregisteranordnung aufweisen. Weiterhin sind die Kühlregister einzeln an einer gemeinsamen Grundplatte montiert, welche mit der Anschlußleitung eine mechanische Einheit bildet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert werden

Es zeigen:'

Fig. 1: die Vorderansicht eines Abgasleitungsabschnittes mit in die Leitung eingeführten Kühlregistern;

Fig. 2: die Seitenansicht eines Schnittes A-B nach Pig.

Die Fig. 1 zeigt einen Abgasleitungsabschnitt, z. B. eines elektrischen Lichtbogenofens, bestehend aus einem Rohrendstück 4-, welches z. B. die stromabwärtsseitige Extremität des Ofenkrümmers sein kann, einer Zusatzluftregelung 6 sowie einer dampf- oder wassergekühlten Anschlußleitung 8 in einer Rohr-an-Eohr-Konstruktion, in welche Kühlregister 10; 12; 14-; 16 in Form sin er ebenfalls dampf- oder flüssigkeitsgekühlten Rohr-an-Sohr-Konstruktion eingebaut sind, und zwar in Strömungsrichtung 18¹ der Gase hintere inander und senkrecht zu dieser Richtung. Ein Luftspalt 18 gewähr-

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leistet die ständige Zufuhr eines Mindest qua nt ums von Zusatzluft aus der Umgebung.

Eine Regelung der Zusatzluft kann vorteilhafterweise durch die Zusatzluftregelung 6 erfolgen. Hierbei werden segmentartige Klappen 20; 22; 20 ^rj 22^f mittels Stellzylindern 24; 24^T, von denen einfachheitshalber nur zwei dargestellt sied, tupenartig geöffnet oder geschlossen.

Wie aus Pig. 1 zu ersehen ist, muß sich auf Grund der durch den Luftspalt 18 einströmenden Kaltluft im Innern der Anschlußleitung 8 eine kältere Randschicht entlang der Wandung ausbilden, wodurch die angestrebte Kühlung der heißen Abgase zumindest stark eingeschränkt wird, wenn keine.besonderen Maßnahmen ergriffen werden.

Diese Maßnahmen bestehen erfindungsgemäß aus dem Vorsehen der erwähnten Kühlregister 10; 12· 14; 16 in einer dampf-, vorzugsweise wassergekühlten Rohr-an-Rohr-KonstruMjion. Jedes dieser Kühlregister besitzt einen Einlauf 26 und einen Auslauf 28, zwischen welchen das Kühlwasser mehrmals serpentinenartig auf und ab (Fig. 1) zirkuliert. Eine . bestimmte Anzahl dieser Rohrserpentinen ist bei jedem Kühlregister 10; 12; 14; 16 parallel an gemeinsamen Einlauf-10*; 12 '; 14'; 16» und Auslauf wasserkästen 10"; 12"; 14"; 16" angeschlossen. Diese parallele Anordnung einzelner Hohrserpentinen ist auch aus Fig. 2 zu ersehen. Zweckmäßig sind die Rohrserpentinen zweier in Gasflußrichtung hintereinander liegender versetzter Kühlregisteranordnungen 14_k;' 16^; 14r- •>; Ί^ν^) ^w:i-^e dies aus den einzeln herausgegriffenen Serpentinen der Kühlregister 14; 16 zu ersehen ist. Durch diese versetzte Anordnung wird der Kontakt der

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heißen Abgase mit den Kühlrohren der Kühlregister 10; 12; 14; 16 optimiert.

Außer einer direkten Küblwirkung auf die durchströmenden Gase bezweckt die Erfindung auch eine gewisse Durchwirbelung der Gase, wodurch nicht nur der Kontakt mit den Kühlrohren der Kühlregister 10; 12; 14; 16 selbst, sondern auch derjenige mit der Rohrwandung des gekühlten Anschlußstückes 8 verbessert wird, indem der weiter oben erwähnte Kaltluftschlauch durch Verwirbelung zerstört wird.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich.ist, sind die Register einzeln, zweckmäßigerweise von oben, in die Anschlußleitung 8 eingelassen und auf einer gemeinsamen Grundplatte 30 ^De~ festigt. Eine Demontage der Kühlregister 10; 12; 14; 16 zwecks Wartung, Reparatur oder zwecks Reinigung der Anschlußleitung 8 von Staubablagerungen kann somit problemlos durchgeführt werden. Zweckmäßigerweise entsprechen die Kühlregister 10; 12; 14; 16 einer Modul-Bauart und können je nach Abkühlungsforderungen in der Einbau-Anzahl variiert werden. Bei Entfernung eines Kühlregisters 10; -£; 14; 16 ist eine Blinddeckel-Schließung der Registeröffnung möglich.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch . .

   1. Kühlvorrichtung für Heißgase in Leitungen, insbesondere heiße Abgase aus Industrieöfen, gekennzeichnet durch Kühlregister (10; 12; 14; 16) in einer dampf- oder flüssigkeitsgekühlten Rohr-an-Rohr-Konstruktion, welche quer zur Strömungsricbtung der Abgase in die Anschlußleitung (8) hineingeführt sind.
2. 2. Kühlvorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß jedes Kühlregister (10; 12; 14; 16) einen gemeinsamen V/assereinlauf- (10'; 12'; 14'; 16') und einen gemeinsamen Wasserauslaufkasten (10"; 12"; 14"; 16") aufweist, an welche eine bestimmte Anzahl von Sohrserpentinen der Hohr-an-Rohr-Konstruktion parallel angeschlossen ist.
3. 3. Kühlvorrichtung nach Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Robrserpentinen zweier in Leitungsachsrichtung hintereinander liegender Kühlregister (14; 16) eine versetzte Kühlregisteranordnung (14_k; I6_k; 14^₁₊₁; I6_k+1) aufweisen.
4. 4.. Kühlvorrichtung nach Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlregister (10; 12; 14; 16) einzeln an einer gemeinsamen Grundplatte (30) montiert sind, welche mit der Anschlußleitung (8) eine mechanische Einheit bildet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnung