DE1162031B

DE1162031B - With a smelting furnace or the like

Info

Publication number: DE1162031B
Application number: DEE15451A
Authority: DE
Inventors: Hans Escher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-04-12
Filing date: 1958-03-01
Publication date: 1964-01-30

Description

Mit einem Schmelzofen od. dgl. zusammenwirkender Winderhitzer Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einem Schmelzofen zusammenwirkenden Winderhitzer, welcher einen Kanal mit einer zylindrischen Wandung, ein Eintrittsende für den Kanal zur Aufnahme von aus dem Ofen ausströmenden Ofengasen, ein mit der Außenluft oder einem Absaugesystem in Verbindung stehendes Austrittsende für den Kanal, ferner einen die zylindrische Wandung des Kanals dicht umgebenden und mit dieser einen Durchlaß für die zu erhitzende Luft bildenden Mantel und ein das Ende des Durchlasses umschließendes Lufteinlaßgehäuse sowie ein das andere Ende des Durchlasses umschließendes Luftauslaßgehäuse enthält, wobei die Gehäuse mit Eimaß- bzw. Auslaßstutzen versehen sind.With a melting furnace or the like. Co-operating blast heater Die The invention relates to a blast heater cooperating with a melting furnace, which has a channel with a cylindrical wall, an entry end for the channel for receiving furnace gases flowing out of the furnace, with the outside air or an outlet end for the duct communicating with a suction system, further one tightly surrounding the cylindrical wall of the channel and with this one Passage for the jacket to be heated and the end of the passage enclosing air inlet housing and one enclosing the other end of the passage Contains air outlet housing, the housing being provided with measuring or outlet nozzles are.

In dieser Weise ausgebildete Winderhitzer sind nicht neu. So ist z. B. ein mit einem Kupolofen vereinigter, im Gleichstromverfahren arbeitender Rekuperator bekannt, der eine innen von den Heizgasen durchströmte zylindrische Wandung und einen diese Wandung umgebenden zylindrischen Mantel aufweist, so daß dabei ein im Querschnitt kreisringsförmiger Durchlaß für die aufzuheizende Luft vorhanden ist. Dieser bekannte Rekuperator ist für Temperaturen bis etwa 400° C bestimmt.Cookers designed in this way are not new. So is z. B. a combined with a cupola, working in the direct current recuperator known, the inside of a cylindrical wall through which the heating gases flowed and has a cylindrical jacket surrounding this wall, so that an im Cross-section of a circular passage for the air to be heated is available. This well-known recuperator is intended for temperatures up to around 400 ° C.

Durch die Erfindung soll nun ein Winderhitzer geschaffen werden, der gegenüber bisherigen Ausführungen eine bessere Ausnutzung der Abgaswärme gestattet und der auch einen Betrieb bei hohen Temperaturen ermöglicht.The invention is to create a heater that compared to previous versions, a better utilization of the exhaust gas heat is permitted and which also enables operation at high temperatures.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Winderhitzer der eingangs genannten Art eine Mehrzahl hohler Längsrippen vorgesehen, die in den von den Ofengasen durchströmten Kanal hineinragen und mit dessen Wandung Hohlräume bilden. Jede der hohlen Rippen steht dabei an ihren Enden mit dem ringförmigen Durchlaß für die zu erhitzende Luft in Verbindung, während die Basis jeder der hohlen Rippen ein Teil der zylindrischen Kanalwandung ist.According to the invention, the type mentioned at the beginning is used in a wind heater Kind of a plurality of hollow longitudinal ribs provided through which the furnace gases flowed Channel protrude and form cavities with its wall. Each of the hollow ribs stands at its ends with the annular passage for the air to be heated in connection, while the base of each of the hollow ribs is part of the cylindrical Canal wall is.

Durch diese Maßnahme wird eine erhebliche Verbesserung in der Wirkung erzielt, da sich hierdurch im Vergleich zu bisherigen Bauarten die je Längeneinheit des Winderhitzers stattfindende oder erreichbare Wärmeübertragung wesentlich erhöhen läßt. In den hohlen Rippen, die nach innen in den Heizgaskanal hineinragende und an ihren Enden in Verbindung mit dem ringförmigen Raum des Winderhitzers stehende Durchgangskanäle für die zu erhitzende Luft bilden, findet ein wesentlicher Teil des Aufheizvorganges statt. Außer der dadurch gegebenen Erhöhung des Wirkungsgrades hat die erfindungsgemäße Ausbildung auch den Vorteil einer großen Steifigkeit und Belastungsfähigkeit des Winderhitzers, so daß sie auch für hohe Drücke verwendbar ist. Dadurch, daß ein wesentlicher Teil der von den Rippen gebildeten Durchgangskanäle von der zylindrischen Kanalwand selbst gebildet ist, wird verhindert, daß an diesen Durchgangskanälen zu hohe Temperaturen auftreten. Die durch die Kanalwand geschaffenen Verbindungen über den Grund der Rippen gewährleisten einen Temperaturausgleich, und es wird so ein Betrieb mit Ofengasen von sehr hoher Temperatur ermöglicht. Der erfindungsgemäße Winderhitzer ist von besonderem Nutzen bei Hochtemperaturöfen, wie sie zum Erschmelzen von Metallen, zum Verhütten von Erzen und zur Glas-, Eisen- und Stahlerzeugung benutzt werden.This measure results in a considerable improvement in the effect Achieved, as compared to previous designs, the per unit of length significantly increase the heat transfer that takes place or that can be achieved in the heater leaves. In the hollow ribs that protrude inward into the heating gas duct and standing at their ends in communication with the annular space of the heater Forming passageways for the air to be heated is an essential part the heating process takes place. Apart from the resulting increase in efficiency the inventive training also has the advantage of great rigidity and Resilience of the heater, so that it can also be used for high pressures is. Because a substantial part of the through channels formed by the ribs is formed by the cylindrical channel wall itself, is prevented from this Through ducts too high temperatures occur. The ones created by the canal wall Connections across the bottom of the ribs ensure temperature equalization, and so operation with furnace gases of very high temperature is made possible. Of the Wind heater according to the invention is of particular use in high temperature furnaces, how they are used for smelting metals, for smelting ores and for glass, iron and steelmaking.

Es sind Ofenkonstruktionen bekannt, so Kupolöfen od. dgl., bei denen zur Erhitzung des Blaswinkels dienende Rohre im Ofenraum selbst vorgesehen sind. Die Rohre, die rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen, sind dabei direkt an der Ofenauskleidung angeordnet bzw. in diese eingelassen. Sie haben keine Verbindung mit der Ofenwand, sondern sind durch die Auskleidung des Ofens von ihr isoliert. Eine solche Anordnung von Rohren in einem Ofenraum ist jedoch nicht mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Winderhitzers zu vergleichen, bei dem die den Verbrennungsgasen zugekehrte Heizfläche aus einer festen oder massiven Wand und aus hohlen Teilen besteht, so da.ß ein vollständiger Körper gebildet wird, bei, welchem sich ein Wärrneaustausch durch Wärmeleitung von einem zum anderen Teil vollziehen kann.There are furnace designs known, so od cupolas. Like. In which tubes serving to heat the blowing angle are provided in the furnace chamber itself. The tubes, which have a rectangular or circular cross-section, are included arranged directly on the furnace lining or embedded in it. they have no Connection to the furnace wall but are through the lining of the furnace from it isolated. However, such an arrangement of tubes in a furnace chamber is not included to compare the inventive design of a heater, in which the The heating surface facing the combustion gases made of a solid or solid wall and consists of hollow parts, so that a complete body is formed, which is a heat exchange by conduction from one to the can perform the other part.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist nun innerhalb des Kanals für die Heizgase an dessen Auslaßende ein Leitrohr vorgesehen, welches an seinem Auslaßende ein mit dem Hauptauslaßventil des Winderhitzers verstellbares Ventil aufweist. Das Heizgas läßt sich durch das Leitrohr in zwei Ströme aufteilen, von denen der eine seinen Weg durch das Leitrohr nimmt und der andere durch den ringförmigen Durchlaß zwischen dem Leitrohr und der Kanalwandung strömt. Durch Schließen des Leitrohres können ferner die Verbrennungsgase auch ganz durch den ringförmigen Durchlaß geführt werden. Es lassen sich also mittels eines solchen Leitrohres die Verbrennungsgase zur innigen Berührung mit der Wandung des Winderhitzers bringen, und es bestehen vorteilhafte Möglichkeiten zur Regelung und zur Anpassung an die jeweils vorhandenen Gegebenheiten, insbesondere an den Betriebszustand eines mit dem Winderhitzer zusammenwirkenden Ofens.According to a further feature of the invention is now within the channel a guide tube is provided for the heating gases at its outlet end, which at his Outlet end of a valve adjustable with the main outlet valve of the heater having. The heating gas can be divided into two streams through the draft tube, from which one takes its way through the guide scope and the other through the ring-shaped one Passage flows between the guide tube and the duct wall. By closing the The guide tube can also pass the combustion gases all the way through the annular passage be guided. The combustion gases can therefore be removed by means of such a guide tube bring it to intimate contact with the wall of the heater, and insist advantageous options for regulating and adapting to the existing ones Conditions, in particular the operating state of one that interacts with the heater Furnace.

Zweckmäßig weist das Ventil für das Leitrohr einen zylindrischen und einen kegelförmigen Teil auf. Hierdurch ist eine Regelung des Gasdurchlasses entsprechend dem jeweiligen Bedarfsfall auf sehr einfache Weise möglich.The valve for the guide tube expediently has a cylindrical and a conical part. In this way, the gas passage is regulated accordingly possible in a very simple way, depending on the need.

Das Hauptauslaßventil des Winderhitzers und das Ventil für das Leitrohr können von Hand betätigt werden oder aber auch selbsttätig einstellbar sein, so z. B. in Abhängigkeit von der Temperatur der Ofengase.The heater's main outlet valve and the draft tube valve can be operated by hand or can also be set automatically, see above z. B. depending on the temperature of the furnace gases.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Winderhitzers besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Kanal für die Verbrennungsgase eine Strahlungszone mit im wesentlichen freiem Querschnitt und eine oder mehrere, hohle Rippen aufweisende Zonen enthält. Dadurch wird in besonders wirksamer Weise der Wärmeübergang durch Strahlung in einer Hochtemperaturzone und durch Konvektion in einer Niedertemperaturzone ausgenutzt, wobei ein im wesentlichen ungehinderter Durchgang für die Verbrennungsgase vorhanden ist.According to the invention, there is an advantageous embodiment of the heater in that the channel for the combustion gases has a radiation zone with essentially contains free cross-section and one or more, hollow ribs having zones. As a result, the heat transfer by radiation in a particularly effective way High temperature zone and exploited by convection in a low temperature zone, there being a substantially unobstructed passage for the combustion gases is.

Gemäß der Erfindung kann dabei die Ausführung so sein, daß zwei zusätzliche, mit hohlen Rippen ausgestattete Zonen vorhanden sind, wobei die benachbarten Enden der hohlen Rippen der beiden Zonen zu einer gemeinsamen Mischkammer führende Öffnungen aufweisen.According to the invention, the design can be such that two additional, Zones equipped with hollow ribs are present, with the adjacent ends the hollow ribs of the two zones leading to a common mixing chamber exhibit.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The drawing illustrates an embodiment of the invention.

F i g. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Winderhitzer nach der Erfindung; F i g. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1. Der in der Zeichnung dargestellte Winderhitzer ist senkrecht angeordnet und enthält ein weites Kanalrohr 1, dessen Eintrittsende 2 zur Aufnahme heißer Feuerungsgase aus dem Rauchgasauslaß 3 eines Ofens ausgebildet ist und dessen anderes oder oberes Ende 4 über eine bewegliche Ventilklappe 5 in unmittelbarer Verbindung mit der Außenluft steht. Das Kanalrohr 1 ist dicht von einem Mantel 6 umschlossen, der mit dem Kanalrohr 1 einen Lufterhitzungsdurchlaß bildet, durch welchen die zu erhitzende Luft hindurchgeleitet wird. Der Mantel 6 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Kanalrohres 1.F i g. Fig. 1 shows a vertical section through a wind heater according to the invention; F i g. Figure 2 is a section along line 2-2 in Figure 2. 1. The heater shown in the drawing is arranged vertically and contains a wide sewer pipe 1, the inlet end 2 of which is designed to receive hot combustion gases from the flue gas outlet 3 of a furnace and the other or upper end 4 via a movable valve flap 5 in direct connection with the Outside air stands. The sewer pipe 1 is tightly enclosed by a jacket 6 which, together with the sewer pipe 1, forms an air heating passage through which the air to be heated is passed. The jacket 6 extends essentially over the entire length of the sewer pipe 1.

Der Mantel 6 ist an seinem oberen Ende von einem Lufteinlaßgehäuse 7 und an seinem unteren Ende von einem Luftauslaßgehäuse 8 umgeben. Die in die Gehäuse hineinragenden Enden des Mantels 6 können Erweiterungen 9 und 10 aufweisen. Ein Dehnwulst 11 od. dgl. kann an irgendeiner beliebigen Stelle der Mantellänge vorgesehen sein.The jacket 6 is surrounded at its upper end by an air inlet housing 7 and at its lower end by an air outlet housing 8 . The ends of the jacket 6 protruding into the housing can have extensions 9 and 10 . An expansion bead 11 or the like can be provided at any point along the length of the jacket.

Das Kanalrohr ist hinsichtlich der Wirkungsweise in drei Zonen eingeteilt, und zwar eine untere Strah= lungszone 12 mit freiem Querschnitt, eine mittlere Zone 13 und eine obere Zone 14. Die mittlere Zone 13 weist eine Mehrzahl von hohlen Rippen 15 auf, welche in das Innere des Kanalrohres 1 hineinragen und einstückig mit diesem sind. Die unteren Enden der Rippen 15 sind durch Öffnungen 16 mit dem Durchlaß für die zu erhitzende Luft verbunden, während ihre oberen Enden mit diesem durch die öffnungen 17 in Verbindung stehen, und zwar über eine Mischkammer 18. Der äußere Mantel besitzt an der Mischkammer vorzugsweise einen etwas größeren Durchmesser. Die obere Zone 14 ist in gleicher Weise mit hohlen Rippen 19, ähnlich denen in der mittleren Zone versehen, deren untere Enden ebenfalls mit der Mischkammer 18 in Verbindung stehen. Die oberen Enden der in der oberen Zone angeordneten Rippen sind mittels der in dem Kanalrohr vorgesehenen Öffnungen 20 mit dem Lufteinlaßgehäuse 7 am Kopf des Winderhitzers verbunden. So strömt ein Teil der Luft, welche erhitzt werden soll, durch den ringförmigen Durchlaß 21 und ein anderer Teil parallel hierzu durch die Rippen 19 und 15. Die gesamte Einrichtung ist von einer Wärmeisolation 22 umgeben.The sewer pipe is divided into three zones with regard to the mode of operation, namely a lower radiation zone 12 with a free cross-section, a middle zone 13 and an upper zone 14. The middle zone 13 has a plurality of hollow ribs 15 which protrude into the interior of the sewer pipe 1 protrude and are integral with this. The lower ends of the ribs 15 are connected through openings 16 to the passage for the air to be heated, while their upper ends are connected to this through the openings 17 via a mixing chamber 18. The outer jacket preferably has one on the mixing chamber slightly larger diameter. The upper zone 14 is likewise provided with hollow ribs 19, similar to those in the middle zone, the lower ends of which are also in communication with the mixing chamber 18. The upper ends of the ribs arranged in the upper zone are connected to the air inlet housing 7 on the head of the heater by means of the openings 20 provided in the duct pipe. Part of the air that is to be heated thus flows through the annular passage 21 and another part parallel thereto through the ribs 19 and 15. The entire device is surrounded by a thermal insulation 22.

Die Größe der Wärmeübertragung kann durch Vorsehen eines Leitrohres 23 erhöht werden, welches sich innerhalb des Kanalrohres befindet und sich über die Länge der oberen Zone erstreckt. Der Durchmesser dieses Leitrohres ist etwas geringer als der Abstand zwischen den einander zugekehrten Kanten sich diametral gegenüberliegender Rippen 19. An seinem oberen und unteren Ende kann das Leitrohr sich verengen. Sein oberes Ende läßt sich mittels eines Ventils verschließen, welches einen zylindrischen, dicht in die Mündung des Leitrohres eingreifenden Teil 24 und einen kegelförmigen Teil 25 unterhalb des zylindrischen Teils aufweist. Das obere Ende des zylindrischen Teils ist an der beweglichen Ventilklappe 5 für den Hauptauslaß befestigt, so daß beide Ventile zusammen betätigt werden.The amount of heat transfer can be increased by providing a draft tube 23 which is located within the sewer pipe and extends the length of the upper zone. The diameter of this guide tube is somewhat smaller than the distance between the mutually facing edges of diametrically opposite ribs 19. The guide tube can narrow at its upper and lower ends. Its upper end can be closed by means of a valve which has a cylindrical part 24 which engages tightly into the mouth of the guide tube and a conical part 25 below the cylindrical part. The upper end of the cylindrical part is attached to the movable valve flap 5 for the main outlet, so that both valves are operated together.

Wenn bei Teillast die Ofengase eine verhältnismäßig geringe Temperatur aufweisen, kann eine wirksamere Wärmeübertragung zwischen ihnen und den Rippen der oberen Zone durch Schließen des Ventils für das Leitrohr erzielt werden, so daß die Ofengase mit hoher Geschwindigkeit durch den Raum zwischen Leitrohr 23, Rippen 19 und Kanalrohr 1 hindurchgeführt werden. Unter der Bedingung größten Durchflusses wird dieses Ventil neben dem Hauptauslaßventil geöffnet, um hierdurch eine zusätzliche Fläche für die Ofengase in der oberen Zone zu schaffen. Am Einlaß des Leitrohres können Wirbelschaufeln 26 angeordnet sein, um den Gasen eine Drehbewegung zu erteilen und dadurch den Wärmeübergang zu dem Leitrohr zu erhöhen, welches die Wärme auf die Rippen und den inneren Mantel durch Strahlung überträgt.When at part load the furnace gases have a relatively low temperature may have more efficient heat transfer between them and the fins of the upper zone can be achieved by closing the valve for the draft tube, so that the furnace gases at high velocity through the space between guide tube 23, fins 19 and sewer pipe 1 are passed through. Under the condition of the greatest flow If this valve is opened next to the main exhaust valve, thereby an additional To create space for the furnace gases in the upper zone. At the inlet of the guide scope For example, vortex blades 26 may be arranged to impart rotary motion to the gases and thereby to increase the heat transfer to the guide tube, which the heat on the ribs and inner mantle transmits by radiation.

Die Ventile 5 und 24 können durch ein Seil 27 od. dgl. von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit von der Temperatur der Ofengase betätigt werden. Die zum Zwecke einer klaren Beschreibung vorgenommene Einteilung des Winderhitzers in drei Zonen, von denen die eine als Strahlungszone bezeichnet wird, bedeutet selbstverständlich nicht, daß nur in dieser Zone eine Wärmeübertragung durch Strahlung erfolgt. Vielmehr kann eine Wärmeübertragung durch Strahlung in jeder der Zonen stattfinden, sie ist jedoch von wesentlich geringerer Wirkung, je mehr sich die Gase abkühlen, wenn sie von der unteren Zone zu der mittleren und oberen Zone strömen, und in den letzteren beiden Zonen erfolgt die Wärmeübertragung hauptsächlich durch Konvektion.The valves 5 and 24 can od by a rope 27. The like. By hand or are operated automatically depending on the temperature of the furnace gases. the For the purpose of a clear description, the heater is divided into three zones, one of which is called the radiation zone will, does not mean, of course, that only in this zone a heat transfer occurs through radiation. Rather, heat can be transferred by radiation in each of the zones take place; however, it is of much less effect ever the more the gases cool down as they move from the lower zone to the middle and flow in the upper zone, and the heat transfer takes place in the latter two zones mainly by convection.

Da bei der Wärmeübertragung von den Feuerungsgasen zu den Heizflächen in der Strahlungszone praktisch kein Reibungsverlust auftritt, steht ein großer Teil des durch den Auftrieb der Ofengase hervorgerufenen Kaminzuges zur Überwindung von Reibungsarbeit in dem oberen Konvektionsteil zur Verfügung. Durch stromlinienförmige Ausbildung lassen sich verhältnismäßig große Strömungsgeschwindigkeiten erzielen, welche einen wirksamen Wärmeübergang durch Konvektion gewährleisten und nur eine vernachlässigbare Staubablagerung auf den geraden und senkrechten Heizflächen der Rippen zur Folge haben.As with the heat transfer from the combustion gases to the heating surfaces there is practically no friction loss in the radiation zone, there is a large one Part of the chimney draft caused by the buoyancy of the furnace gases to overcome of frictional work available in the upper convection part. Through streamlined Training can achieve relatively high flow velocities, which ensure an effective heat transfer by convection and only one Negligible dust deposits on the straight and vertical heating surfaces of the Result in ribs.

Claims

Claims: 1. With a melting furnace or the like. Cooperating Winderheater, which has a duct with a cylindrical wall, an inlet end for the channel for receiving furnace gases flowing out of the furnace, one with the Outside air or an extraction system in connection with the outlet end for the Channel, also a tightly surrounding the cylindrical wall of the channel and with this one passage for the air to be heated jacket and one End of the passage enclosing air inlet housing and the other end of the passage enclosing air outlet housing, the housing with Inlet and outlet nozzles are provided, characterized by a plurality hollow longitudinal ribs (15, 19) which protrude into the channel and with its wall (1) Form cavities, each of the hollow ribs (15, 19) at their ends with the annular passage for the air to be heated in communication and wherein the Base of each of the hollow ribs (15, 19) a part of the cylindrical duct wall (1) is.

2. Wind heater according to claim 1, characterized in that within the Channel at the outlet end of a guide tube (23) is provided, which at his Outlet end a valve that can be adjusted with the main outlet valve (5) of the heater (24).

3. Wind heater according to claim 2, characterized in that the Valve for the guide tube (23) has a cylindrical part (24) and a conical part Has part (25).

4. Wind heater according to claim 2, characterized in that the valves are automatically adjustable.

5. Wind heater according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the channel has a radiation zone (12) with essentially free cross-section and one or more, hollow ribs (15, 19) having zones (13, 14) contains.

6. Wind heater according to claim 5, characterized in that two additional zones (13 and 14) are present, the adjacent ends of the hollow ribs (15, 19) in the two zones (13, 14) to form a common mixing chamber (18) have leading openings. Documents considered: French Patent No. 1129 054; U.S. Patent Nos. 1970 221, 2104 393.