DE102016112103B4

DE102016112103B4 - Hochtemperaturofen mit Wärmerückgewinnung

Info

Publication number: DE102016112103B4
Application number: DE102016112103.7A
Authority: DE
Inventors: Hans Krämer; Udo Neumann; Thomas Kirchhöfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2036-07-02
Also published as: WO2018002309A1; DE102016112103A1

Abstract

Hochtemperaturofen mit Wärmerückgewinnung, aufweisend
- eine Flamme (26) in einem Flammrohr (44),
- einen Abgasauslass (24),
- einen Brenngaseinlass (21),
- Frischlufteinlass (52),
dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Drehkörperwärmetauscher (50) mit einem axial durchströmten rotationssymetrischen Drehkörper zur Übertragung von Wärme des durch den Abgasauslass (24) ausströmenden Abgases (46) an Frischluft zur Erzeugung erhitzter Frischluft (34) vorgesehen ist,
- eine in Strömungsrichtung hinter dem Drehkörperwärmetauscher (50) und vor dem Flammrohr (44) angeordnete Strahlverdichtermischdüse mit einer ersten Düse (30), die in eine zweite Düse (32) mündet, vorgesehen ist, wobei
- die erste Düse einen Heißlufteinlass (60) zur Einleitung der erhitzten Frischluft (34) und einen Einlass für Druckluft (36) aufweist,
- die zweite Düse (32) in das Flammrohr (44) mündet, einen weiteren Heißlufteinlass (60) zur Einleitung der erhitzten Frischluft (34) und einem Brenngaseinlass (21) zur Einleitung von Brenngas (40) aufweist, wobei der Brenngaseinlass (21) in einen Endbereich der zweiten Düse (32) mündet,
- das Flammrohr (44) am Eingang einen Einlass für Abgas (46) aufweist,
- sich das Flammrohr (44) in Strömungsrichtung im Querschnitt erweitert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochtemperaturofen mit Wärmerückgewinnung, aufweisend

- eine Flamme in einem Flammrohr,
- einen Abgasauslass,
- einen Brenngaseinlass,
- einen Frischlufteinlass,

Bei Hochtemperaturöfen, im Folgenden Öfen, welche die Energie durch Verbrennen eines Brennstoffs gewinnen, entstehen Abgase. Die Temperatur dieser Abgase liegt in der Regel oberhalb der Nutztemperatur des Ofens, da nur dadurch die Energie aus dem Brenngas zum Ofen fließen kann. Der effektive Anteil an Energie, welcher zur Erhitzung des Ofens genutzt werden kann wird durch die im Abgas gebundene Energie gemindert. Effizienzwerte von unter 50% sind bei Öfen, welche bei einer Nutztemperatur von an die 1000°C arbeiten die Regel.
Aus diesem Grund wird bereits seit einiger Zeit die Effizienz dadurch erhöht, dass dem Abgas gebundene Energie bzw. Wärme entzogen und zur Vorheizung des Brenngases genutzt wird. Dadurch entfällt der Anteil an Primärenergie, welcher zur Aufheizung des Brenngases bis zur Abgabetemperatur im Ofen benötigt wird. Ziel einer derartigen Wärmerückgewinnung ist eine möglichst hohe Erhitzung der Verbrennungsluft aus dem Abgas. In günstigen Fällen kann damit der Effizienzwert des Ofens auf 90% und mehr angehoben werden. Dies kann zu einer Energieeinsparung von bis zu 50% führen.
Verschiedene Verfahren bzw. Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Zum Beispiel werden Kompaktbrenner verwendet, bei denen das Abgas an den Aussenwänden des Brenners aus dem Ofen geleitet wird und dabei einen Teil seiner Wärme an die Verbrennungsluft abgibt. Diese Brenner sind, wie schon der Name sagt, sehr kompakt und einfach einzubauen. Allerdings wird das Abgas dem Ofen an derselben Stelle entnommen, an dem der Brenner seine heiße Luft in den Ofen abgibt. Aufgrund der Kompaktheit ist der Übergang der Wärme aus dem Abgas in die Brennluft nur sehr begrenzt und Rückgewinnungsraten von weit unter 50% sind üblich. Dies reduziert das Gesamtrückgewinnungspotenzial auf 15 bis 25%.
Die DE 10 2006 000 174 B4 beschreibt einen Öl-Vormischbrenner und ein Betriebsverfahren, bei dem Abgas in das Brenngasgemisch zugemischt wird. Hierdurch soll der Wirkungsgrad verbessert werden. Aus der DE 197 29 047 C1 ist eine Mischvorrichtung zur Erzeugung eines Gemischs aus Gas und Verbrennungsluft bekannt, die den Wirkungsgrad der Verbrennung verbessert. Durch Verwendung einer Venturi-Düse wird der Modulationsbereich für die Zufuhr des Gas-Luft-Gemischs in Abhängigkeit vom Wärmebedarf verbreitert, weil die Venturi-Düse in der vom Gebläse erzeugten Strömung die Druckdifferenz über Venturi-Düse und Drosselkörper verstärkt. Dadurch sollen Strömungswiderstände positiv beeinflusst werden. Beide Druckschriften beschreiben vorteilhafte Vorrichtungen bzw. Verfahren, sie eignen sich jedoch nicht für alle Anwendungsfälle, insbesondere nicht in Verbindung mit allen Wärmetauscherarten.
Alternativ ist eine Wärmerückgewinnung mit einem Plattenwärmetauscher in Verbindung mit einem speziellen Brenner möglich, welcher mit der vorgeheizten Luft arbeiten kann. Diese ist die zur Zeit gängigste Lösung und ist beispielsweise in der DE 10 2008 058 500 A1 beschrieben. Die für den Brenner benötigte Brennluft wird vor dem Wärmetauscher mit einem handelsüblichen Kaltluftverdichter auf die für den Brenner notwendigen 20 bis 50 mbar Überdruck gebracht, durch den Wärmetauscher und dann in den Brenner geleitet. Da Plattenwärmetauscher in der Regel nahezu komplett gasdicht sind, gibt es mit dem benötigten Druckdifferenzen zwischen Abgas und Brennluft keine Probleme. Dabei können mit entsprechenden Plattenwärmetauscher Übertragungsraten von bis zu 80% erreicht werden. Derartig hohe Übertragungsraten erfordern allerdings Luft-Luft-Gegenstromtauscher mit sehr große Oberflächen, da die Wärme von der einen Seite des Wärmetauschers durch das Material des Wärmetauschers auf die andere Seite des Wärmetauschers übertragen werden muss. Verschmutzen die Oberflächen, sinkt der Übertragungswirkungsgrad sehr stark ab. Außerdem ist die Herstellung der Luft-Luft-Gegenstromtauscher aufwändig und damit teuer.
Einfachere Rohrbündeltauscher sind einfacher in der Herstellung und auch in der Reinigung. Diese erreichen allerdings nur Übertragungswirkungsgrade von max. 50% und damit reduziert sich auch hier das Gesamtrückgewinnungspotenzial auf 15 .bis 25%. Bei beiden Wärmetauschern wird ein Kompromiss zwischen Kompaktheit und Druckverlust beim Durchströmen geschlossen.
Die Druckschrift DE 10 2010 063 839 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zum Betreiben eines Ofens, bei dem Wärme aus dem Abgas über einen Wärmetauscher genutzt wird. Als geeignete Wärmetauscher werden insbesondere Spiralwärmeübertrager, Rohrwärmeübertrager, Mantelrohrwärmeübertrager oder Gegenstrom-Schichtwärmeübertrager vorgeschlagen.
Schließlich ist auch eine Wärmerückgewinnung mit einem durchströmten rotationssymmetrischen Drehkörper bekannt. Diese Art der Wärmerückgewinnung arbeitet mit einem axial durchströmbaren Drehkörper. Das Abgas durchströmt ein Segment von ca. 40% der Querschnittsfläche des Drehkörpers, gibt dabei seine Energie ab und tritt am Ende abgekühlt aus dem Drehkörper wieder aus. Auf der gegenüberliegenden Seite durchströmt das Frischgas ein ähnliches Segment des Drehkörpers in entgegengesetzter Richtung, heizt sich dabei am Drehkörper auf und kühlt diesen entsprechend ab. Dabei dreht sich der Drehkörper langsam um seine Achse, so dass die durchströmten Segmente nacheinander im Wechsel aufgeheizt und dann wieder abgekühlt werden. Die Drehgeschwindigkeit ist dabei so anzupassen, daß das Material in der durchströmten Zeit nur geringfügig abkühlt (30-50°C) aber auch nur so langsam, dass eine Abgasverschleppung nur einen geringen Teil der Gesamtluftmenge ausmacht.
Vorteilhafterweise findet die Wärmeübergang bei derartigen Drehkörpern immer an derselben Oberfläche sowohl beim Aufheizen als auch beim Abkühlen statt. Damit entfällt die Verringerung des Wirkungsgrades bei Oberflächenverschmutzung. Durch z.B. eine Wabenstruktur lässt sich auf sehr kompaktem Raum eine sehr große Oberfläche verwirklichen. Durch eine große Anzahl von Kanälen reduziert sich der Strömungswiderstand bei trotzdem sehr geringen Abmessungen. Eine derartige Struktur lässt sich vollständig aus hitzebeständigen Materialien, beispielsweise Keramik herstellen. Auch die Kosten für das Material sind verhältnismäßig gering.
Der Nachteil dieser Konstruktion ist, dass diese Art Wärmetauscher prinzipbedingt nicht dicht sind. Der Drehkörper hat an seinen Ein- und Ausströmöffnungen keine Dichtungen. Die Abdichtung erfolgt nur rudimentär über geringe Spalte zwischen Drehkörper und Gehäuse. Diese können mäanderförmig ausgeführt sein und erschweren damit ein Überströmen zwischen den beiden Gasen und der Umgebung, komplett dicht oder gar druckfest lässt sich eine derartige Konstruktion allerdings nicht herstellen.
Der für den Brenner benötigte Überdruck muss daher nach dem Wärmetauscher erzeugt werden. Dies kann entweder mit einem Hochtemperaturgebläse erfolgen oder mit einem Düsenverdichter. Stand der Technik sind Hochtemperaturverdichter. Diese sind ausgesprochen teuer und anfällig, weswegen diese Art der Wärmerückgewinnung nur selten angewendet wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Hochtemperaturofen zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist, dessen Herstellung trotzdem einfach und kostengünstig ist. Der Hochtemperaturofen soll darüber hinaus robust sein und zuverlässig arbeiten, insbesondere soll auch die Wartung und Instandhaltung mit geringen Kosten und geringem Aufwand verbunden sein. Eine weitere Aufgabe Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturofens vorzuschlagen, dass eine möglichst günstige Ausnutzung der aufgewandten Energie ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch einen Hochtemperaturofen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird ein Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen.
Der erfindungsgemäße Hochtemperaturofen weist demnach die folgenden Bauteile oder Elemente auf:

- eine Flamme in einem Flammrohr,
- einen Abgasauslass,
- einen Brenngaseinlass,
- eine Frischlufteinlass,
- einen Drehkörperwärmetauscher zur Übertragung von Wärme des durch den Abgasauslass ausströmenden Abgases an Frischluft, die über mindestens einen Heißluftlufteinlass dem Flammrohr zugeführt wird,
- eine in Strömungsrichtung hinter dem Drehkörperwärmetauscher angeordnete Strahlverdichtermischdüse zur Vermischung von Druckluft, Brenngas und erhitzter Frischluft sowie zur Erzeugung von Unterdruck am Eingang des Flammrohrs und notwendigem Überdruck am Ausgang des Flammrohrs und zur Erzeugung einer Druckdifferenz zur Bewegung von Gasen.

Im Folgenden wird der Begriff Druckluft für vorverdichtete Luft, der Begriff Frischluft für unbehandelte Luft, beispielsweise Umgebungsluft, vorerhitzte Frischluft für Frischluft, die im Drehkörperwärmetauscher erhitzt wurde und der Begriff Abgas für bei der Verbrennung entstehendes Gas verwendet. Weiterhin bezeichnet der Begriff Luftgemisch die Mischung aus Druckluft und vorerhitzter Frischluft, der Begriff Brenngasgemisch, das Gemisch aus Druckluft, vorerhitzter Frischluft und Brenngas.
Ein im Brenner integrierter Strahlverdichter mit entsprechender Strahlverdichtermischdüse zur Erzeugung der notwendigen Drücke im Flammrohr ermöglicht die Nutzung des hochwirksamen, kostengünstigen und kompakten Drehkörperwärmetauschers. Die Strahlverdichtermischdüse erzeugt Unterdruck am Eingang sowie notwendigen Überdruck am Ausgang des Flammrohrs, das Teil der Brennkammer ist. Außerdem wird Brenngas mit dem Luftgemisch zur Aufrechterhaltung einer optimalen Flamme vermischt. Dabei werden die erhitzte Frischluft und die Druckluft durch einen Strahlverdichter geleitet und anschließend das Brenngas zugeführt. Die dabei entstehende Turbulenz führt zu einer sehr guten Vermischung von Brenngas und Luftgemisch, wodurch eine schadstoffarme und vollständige Verbrennung ermöglicht wird. Der Strahlverdichter erzeugt an seinem Ausgang prinzipbedingt eine hohe Turbulenz wodurch der sonst notwendige Vordruck zur Turbulenzerzeugung reduziert und damit der prinzipbedingt niedrige Wirkungsgrad eines Strahlverdichters im Vergleich zu anderen Verdichterarten kompensiert wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante wird die Gasgeschwindigkeit nach der Mischzone durch geeignete Mittel zusätzlich vermindert, um eine kontrollierte und saubere Verbrennung zu ermöglichen.
Die immer noch hohe Gasgeschwindigkeit kann vorteilhafterweise in einer zweiten integrierten Stufe dazu benutzt werden, um einen zweiten Strahlverdichter zu betreiben. Dieser saugt zugeführtes Abgas in einer Art Mantelstrahlansaugung an und mischt dieses vor und/oder in der Flammenzone hinzu, wodurch die Temperatur der Flamme reduziert wird. Diese Beimischung verhindert, dass die Flammentemperatur in Bereiche ansteigen kann, in denen die verwendeten Materialien ihre Festigkeitsgrenze erreichen und in denen vermehrt Stickoxide entstehen. Die grundsätzlichen Mischverhältnisse werden durch die Geometrie der Brennerbauteile vorgegeben und können dementsprechend an eine gewünschte Leistung und den individuellen Aufbau des Hochtemperaturofens angepasst werden.
Eine Reduzierung oder Regelung der Gasvolumina lässt sich in einer besonders einfachen und vorteilhaften Ausführungsvariante durch Schieber erreichen. Diese können im Verlauf des Brennprozesses dynamisch geändert werden, beispielsweise kann bei einer Anheizphase auf eine Zumischung von Abgas verzichtet, bei Volllast dagegen kann Abgas zugemischt werden.
Vorteilhafterweise erfolgt eine kontinuierliche Überwachung des Abgases und eine kontinuierliche Regelung des Gemischs, da der Volumenbedarf der vorerhitzten Frischluft die des Kaltluftvolumens um ein Vielfaches übersteigt.
Die Verwendung eines insbesondere keramischen Wabendrehkörpers als Wärmetauscher hat den wesentlichen Vorteil, dass ein hoher Wirkungsgrad auch bei Verschmutzung bestehen bleibt. Die Herstellungskosten sind insbesondere bei hohen Temperaturen deutlich günstiger als bei Plattenwärmetauschern oder Rohrbündeltauschern aus Metall. Auch ist die Haltbarkeit in aggressiven Umgebungen bei Verwendung von Keramik für die wärmeübertragenden Bauteile des Drehkörperwärmetauschers deutlich höher als bei Metall. Der Drehwärmekörper weist vorzugsweise eine modular aufgebaute Rohrführung aus Keramik auf.
Die sonst erheblichen und oben beschriebenen Nachteile des Drehkörperwärmetauschers werden durch die Verwendung der Kombination aus Strahlverdichter, insbesondere mit Düsenmischer kompensiert.
Es hat sich gezeigt, dass eine Ausführung des Drehkörperwärmetauschers als Wabendrehkörperwärmetauscher besonders gute Ergebnisse liefert.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass bereits vorerhitzte Frischluft berührungslos verdichtet wird. Dies hat den Vorteil, dass ein Wärmetauscher vorgeschaltet sein kann, der ohne oder nur mit geringer Druckdifferenz betrieben werden kann und insofern nicht druckdicht auf zwei Wegen ausgeführt sein muss.
Das entstehende Abgas kann erfindungsgemäß auf zwei Wegen genutzt werden. Zum Einen wird die darin enthaltene Wärmeenergie an die Frischluft übertragen, zum Anderen wird ein Teilstrom des Abgases unmittelbar dem Brenner zugeführt. Der dafür notwenige Unterdruck am Eingang des Flammrohrs wird durch die erfindungsgemäße Nutzung der Strahlverdichtermischdüse erzeugt.
Die Strahlverdichtermischdüse kann vorzugsweise als zwei- oder mehrstufige Düse ausgeführt sein. In eine vorgeschaltete erste Düse wird vorerhitzte Frischluft gemeinsam mit Druckluft eingeleitet. Die Druckluft ist dabei vorzugsweise auf etwa 1,5 bar vorverdichtet. Die erste Düse mündet in eine weitere Düse, in die ebenfalls vorerhitzte Frischluft eingeleitet wird. Als dritter Zustrom wird Brenngas, beispielsweise Propangas in eine turbulente Mischzone zugeleitet. Das entstandene Brenngasgemisch wird gezündet, wobei in Strömungsrichtung im weiteren Verlauf eine Verlangsamung des Gasstroms beispielsweise durch eine Querschnittserweiterung im Flammrohr erfolgt. Das entstehende Abgas wird durch ein Auslassrohr aus einem Kessel ausgeleitet und teils dem Drehkörperwärmetauscher und teils dem Flammrohr zugeführt. Vom Drehkörperwärmetauscher gelangt das Abgas anschließend zu einem Schornstein bzw. wird ein Teilstrom abgezweigt und dem Flammrohr zugeleitet.
Letztendlich erzeugt die Strahlverdichtermischdüse die notwendige Druckdifferenz im System zur Bewegung der Gase. Ein weiterer Antrieb ist nicht notwendig. Prinzipiell entsteht ein Unterdruck, der bis zum Ausgang des Drehkörperwärmetauscher reicht.
Die Druckluft kann grundsätzlich auch auf 1 bis 5 bar vorverdichtet sein. Sie bewirkt einen Unterdruck im System, wodurch die weiteren zuströmenden Gase angesaugt werden.
Das der Strahlverdichtermischdüse zugeführte Abgas bewirkt eine Kapselung der Flamme und eine vorteilhafte Kühlung der Wandungen der Strahlverdichtermischdüse.
Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet die Verfahrensschritte:

- Übertragen von Wärmeenergie von Abgas mit Hilfe eines Drehkörperwärmetauschers mit einem axial durchströmten rotationssymetrischen Drehkörper auf Frischluft,
- Einleiten der vorgeheizten Frischluft zusammen mit Druckluft in eine erste Düse einer Strahlverdichtermischdüse, die in eine zweite Düse der Strahlverdichtermischdüse mündet, zur Erzeugung eines Luftgemischs,
- Einleiten von Brenngas in die zweite Düse und somit in das Luftgemisch zur Erzeugung eines Brenngasgemisches,
- Einleiten von Abgas in das Flammrohr,
- Zünden des Brenngasgemischs in einem Flammrohr,
- Reduzieren der Strömungsgeschwindigkeit von im Flammrohr gebildetem Abgas,
- Zuleiten des entstehenden Abgases zum Drehkörperwärmetauscher.

Der erfindungsgemäße Hochtemperaturofen und das erfindungsgemäße Verfahren bewirken eine deutliche Reduzierung der Primärenergie in Form von Brenngas. Durch die Nutzung von Druckluft und die Strahlverdichtermischdüse werden ausgesprochen wenig bewegte und damit verschleißanfällige Teile benötigt. Die Strahlverdichtermischdüse wirkt als Antrieb für die bereits vorerhitzte Luft und ggfs. für den Teilstrom des Abgases, der ebenfalls der Strahlverdichtermischdüse zugeführt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Flamme über den zugeführten Teilstrom des Abgases sozusagen isoliert ist. Vorteilhaft ist auch, dass das Komprimieren der Luft im Gegensatz zum Stand der Technik im Heißen erfolgt.
Vorzugsweise kann ein Regler zur Aufrechterhaltung der gewünschten Mischverhältnisse verwendet werden. Auch eine Flammenüberwachung ist vorteilhaft, die den Brenngasstrom unterbricht, wenn keine Flamme vorhanden ist.
Die Zündung des Brenngases erfolgt über übliche Zündmechanismen, ggfs. auch durch Selbstzündung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der stark vereinfachten Prinzipskizze näher erläutert. Diese zeigt eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Hochtemperaturofens.
Gezeigt ist ein Kessel 20 mit einem Abgasauslass 24 und einer vorgeschalteten Strahlverdichtermischdüse 28. Die Strahlverdichtermischdüse 28 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als zweistufige Düse ausgeführt. Eine erste Düse 30 mündet in eine zweite Düse 32.
Ein Brenngaseinlass 21 mündet in einen Endbereich der zweiten Düse 32. Die Zuführung kann punktuell, also durch eine einzige Öffnung bzw. einen einzigen Brenngaseinlass 21 erfolgen, vorteilhafterweise können aber auch mehrere Öffnungen bzw. Brenngaseinlässe 21 vorgesehen sein, die über den Außenumfang des Endbereichs der zweiten Düse 32 ringförmig angeordnet sind. In einem Flammrohr 44 entsteht die Flamme 26.
In die erste Düse 30 werden in einen Heißlufteinlass 60 vorerhitzte Frischluft 34 und Druckluft 36 aus einem Druckluftvorrat 37 eingeleitet, in die zweite Düse 32 wird ebenfalls vorerhitzte Frischluft 34 in einen Heißlufteinlass 60 geleitet. Das sich daraus ergebende Luftgemisch 38 wird anschließend mit Brenngas 40 aus einem Brenngasvorrat 41 zu einem Brenngasgemisch 42 vermischt. Dabei stellt sich eine turbulente Strömung ein, die gezündet wird, so dass die Flamme 26 entsteht.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel mündet die zweite Düse 32 in das Flammrohr 44 und trifft auf abgezweigtes heißes Abgas 46. Das Abgas 46 kapselt einerseits die im Flammrohr 44 entstehende Flamme 26, andererseits kühlt es die Wandungen des Flammrohrs 44. Das Abgas 46 wird durch entstehenden Unterdruck am Eingang des Flammrohrs 44 angesaugt. Erkennbar ist weiterhin, dass sich der Querschnitt des Flammrohrs 44 in Strömungsrichtung des Abgases 46 erweitert und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit wieder absenkt.
Das aus dem Abgasauslass 24 ausströmende Abgas 46 wird, wie oben bereits erläutert, zum Teil in das Flammrohr 44 und zum Teil in einen Drehkörperwärmetauscher 50 geleitet. In den Drehkörperwärmetauscher 50 wird weiterhin Frischluft 52 eingeleitet, die sich darin erhitzt und in vorerhitzte Frischluft 34 überführt wird. Die vorerhitzte Frischluft 34 wird jeweils über einen der Heisslufteinlässe 60 der ersten Düse 30 und der zweiten Düse 32 zugeführt. Das aus dem Drehkörperwärmetauscher 50 ausströmende abgekühlte Abgas 46 wird in die Umwelt geleitet, beispielsweise über einen Schornstein.
Rohrführungen zur Durchleitung der heißen Gase (vorerhitzte Frischluft 34 und Abgas 46) sind vorzugsweise hochtemperaturfest isoliert und insbesondere aus Keramik gefertigt.

Claims

Hochtemperaturofen mit Wärmerückgewinnung, aufweisend - eine Flamme (26) in einem Flammrohr (44), - einen Abgasauslass (24), - einen Brenngaseinlass (21), - Frischlufteinlass (52), dadurch gekennzeichnet, dass - ein Drehkörperwärmetauscher (50) mit einem axial durchströmten rotationssymetrischen Drehkörper zur Übertragung von Wärme des durch den Abgasauslass (24) ausströmenden Abgases (46) an Frischluft zur Erzeugung erhitzter Frischluft (34) vorgesehen ist, - eine in Strömungsrichtung hinter dem Drehkörperwärmetauscher (50) und vor dem Flammrohr (44) angeordnete Strahlverdichtermischdüse mit einer ersten Düse (30), die in eine zweite Düse (32) mündet, vorgesehen ist, wobei - die erste Düse einen Heißlufteinlass (60) zur Einleitung der erhitzten Frischluft (34) und einen Einlass für Druckluft (36) aufweist, - die zweite Düse (32) in das Flammrohr (44) mündet, einen weiteren Heißlufteinlass (60) zur Einleitung der erhitzten Frischluft (34) und einem Brenngaseinlass (21) zur Einleitung von Brenngas (40) aufweist, wobei der Brenngaseinlass (21) in einen Endbereich der zweiten Düse (32) mündet, - das Flammrohr (44) am Eingang einen Einlass für Abgas (46) aufweist, - sich das Flammrohr (44) in Strömungsrichtung im Querschnitt erweitert.
Hochtemperaturofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Regulierung der Gasvolumina vorgesehen sind.
Hochtemperaturofen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeübertragenden Bauteile des Drehkörperwärmetauschers (50) aus Keramik gefertigt sind.
Verfahren zum Betreiben eines Hochtemperaturofens, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte - Übertragen von Wärmeenergie von Abgas (46) mit Hilfe eines Drehkörperwärmetauschers (50) mit einem axial durchströmten rotationssymetrischen Drehkörper auf Frischluft (34), - Einleiten der vorgeheizten Frischluft (34) zusammen mit Druckluft (36) in eine erste Düse (30) einer Strahlverdichtermischdüse (28), die in eine zweite Düse (32) der Strahlverdichtermischdüse (28) mündet, zur Erzeugung eines Luftgemischs (38), - Einleiten von Brenngas (40) in die zweite Düse (32) und somit in das Luftgemisch (38) zur Erzeugung eines Brenngasgemisches (42), - Einleiten von Abgas (46) in das Flammrohr (44), - Zünden des Brenngasgemischs (42) in einem Flammrohr (44), - Reduzieren der Strömungsgeschwindigkeit von im Flammrohr gebildetem Abgas, - Zuleiten des entstehenden Abgases (46) zum Drehkörperwärmetauscher (50).