-
Rekuperator Die Erfindung bezieht sich auf einen Rekuperator, insbesondere
zur Gewinnung des Wärmeinhalts der Abgase von Hochtemperaturöfen, beispielsweise
Glassehmelzöfen od. dgl., bestehend aus einem mit feuerfestem Material ausgekleideten
Schacht, in dem ein gegen die Abgase geschütztes Rohrsystem eingehängt ist, das
an einem Ende mit einer, die zu erwärmenden Gase zuführenden Ringleitung und am
anderen Ende mit einer die erwärmten Gase abführenden Ringleitung verbunden ist.
-
Seit langem besteht in der Hochtemperaturöfen betreibenden Industrie,
insbesondere auch der Glasindustrie, der Wunsch, die Vorwärmung der Luft auf rekuperativem
Wege statt auf regenerativem Wege vorzunehmen. Die Vorteile der rekuperativen Luftvorwärmung
liegen auf der Hand, da diese eine gleichmäßigere Flammentemperatur und Flammenrichtung
gewährleistet und außerdem der bei der regenerativen Luftvorwärmung erforderliche
Wechsel in Wegfall kommt.
-
Man hat bereits versucht, solche Rekuperatoren aus Steinen aufzubauen,
mußte aber davon wieder abgehen, da derartige Rekuperatoren sehr leicht Undichtigkeiten
zwischen der Abgas- und Luftseite aufweisen und darüber hinaus schwer zu reinigen
sind.
-
In jüngerer Zeit hat man aus Stahl aufgebaute Rekuperatoren entwickelt,
die gegenüber den Steinrekuperatoren wesentliche Vorteile aufweisen.
-
Insbesondere die Entwicklung der sogenannten Strahlungsrekuperatoren
versprach einen großen Erfolg. Bei diesen Rekuperatoren werden die Abgase durch
einen umfangreichen, mit feuerfestem Material ausgekleideten Schacht gezogen, in
dem ein Rohrsystem in der Schachtwandung aufgehängt ist, das an einem Ende mit einer
die zu erwärmenden Gase zuführenden Ringleitung und am anderen Ende mit einer die
erwärmten Gase abführenden Rin-leitunverbunden ist. Diese Rekuperatoren zeichnen
sich insbesondere durch auf ein Minimum herabgesetzte Zugverluste aus und weisen
hohe Wirkungsgrade auf.
-
Eine Abart dieses Rekuperatoren stellt der sogenannte Spaltrekuperator
dar, der aus einem ebenfalls -roß dimensionierten Rohr mit feuerfester Auskleidung
besteht, in dem ein Blechrohr eingesetzt ist. Durch das Blechrohr strömen die Abaase
und durch den Spalt zwischen Rohr und feuerfester Auskleidung wird die vorzuwärmende
Verbrennungsluft geführt.
-
Diese Strahlungsrekuperatoren haben jedoch einen gemeinsamen großen
Nachteil, der bei der Verwendung von ölen als Heizmaterial in Erscheinung tritt.
Es ist bekannt, daß jedes Heizöl je nach seiner Herkunft einen Vanadiumgehalt
von 5 bis 300g pro Tonne enthält. Beim Verbrennen dieser öle bildet sich
ein Vanadium-Pentoxyd, welches sich aus den Abgasen auf den Stahlrohren des Rekuperators
absetzt und mit dem Stahl bei einer Temperatur von etwa 600' C ein leicht
flüssiges Eutektikum bildet, so daß die Rohre in kürzester Zeit zerstört sind. Wiederholte
Bemühungen, diese Nachteile zu beseitigen, sind fehlgeschlagen. Nach spätestens
einigen Monaten Betriebsdauer je nach dem verwendeten Heizöl, waren die Rohre
des Rekuperators an so vielen Stellen zerstört, daß dieser ausgebaut und verworfen
werden mußte.
-
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und schlägt bei einem Rekuperator,
insbesondere zur Gewinnung des Wärineinhalts der Abgase von Hochtemperaturöfen,
bestehend aus einem mit feuerfestem Material ausgekleideten Schacht, in dem ein
gegen die Abgase geschütztes Rohrsystem eingehängt ist, das an einem Ende mit einer
die zu erwärmenden Gase zuführenden Ringleitung und am anderen Ende mit einer die
erwärmten Gase abführenden Ringleitung verbunden ist, vor, daß innerhalb des Rohrsystems
eine Schutzwandung aus feuerfestem, gut wärineleitendem Material angeordnet ist.
-
Besonders vorteilhaft ist es, für diese Wandung aus feuerfestem, gut
wärmeleitendem Material Magnesitsteine zu verwenden, da es sich zeigt, daß sich
an solchen Steinen kaum Flugasche und ähnliche Verunreinigungen ablagern.
-
Zum Stande der Technik gehört auch bereits ein konvektiver Rekuperator,
bei dem jedes einzeln-Metallrohr mit einem keramischen Material ummantelt ist. Eine
solche Anordnung ist jedoch teuer und aufwendig und bringt dem erfindungsgemäßen
Rekuperator gegenüber auch im Hinblick auf den Wärmeübergang keinen Vorteil, der
seine Mängel
hinsichtlich der Erstellungskosten und der Konstruktion
aufwiegen würde.
-
Man hat auch bereits einzelne Keramikrohre innen mit Metall verkleidet.
Auch hier handelt es sich allenfalls um eine Einzelverkleidung einzelner Rohre,
wenn man davon absieht, daß die Metallauskleidung der Keramikrohre an sich nur als
Schutz dieser Keramikrohre gegen hohe Innendrücke gedacht ist.
-
Trotzdem man also in Übereinstimmung mit den allgemeinen Kenntnissen
im Ofenbau wußte, daß Teile, die besonders stark korroierenden Medien ausgesetzt
sind, durch ein Material geschützt werden müssen, das der korroierenden Wirkung
dieser Medien besser widerstehen kann, hat man die Verwirklichung dieses Schutzes
nur durch einzelne, weitgehende Ummantelung jedes einzelnen Rohres für möglich gehalten.
Dies nicht zuletzt auch deshalb, weil bei einfachem Einhängen einer die Rohre nur
abdeckenden Schutzwand zu befürchten stand, daß die Rohre von korroierenden Medien
doch erreicht und schließlich, wenn auch etwas später, angegriffen und zerstört
werden.
-
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung hat sich jedoch überraschenderweise
gezeigt, daß die korroierenden Gase weitgehendst innerhalb der Schutzwandung strömen,
also das Rohrsystem kaum berühren, der Wärmeübergang von den Gasen auf das Rohrsystem
auf die Schutzwand aber nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Es wird also mit einfachsten
Mitteln ein wirksamer Schutz ohne wesentliche Beeinträchtigung der Leistung des
Rekuperators geschaffen.
-
Die Erfindung soll im folgenden an Hand einer Zeichnung näher erläutert
werden.
-
In der einzigen Figur ist mit 1 der mit feuerfestem Material
ausgekleidete Schacht bezeichnet. In diesen Schacht ist ein Rohrsystem eingehängt,
das aus einer Reihe von innerhalb der Innenwandung des Schachtes 1 angeordneten
Rohren 2 besteht, die oben in eine Ringleitung 3 und unten in eine Ringleitung
4 ausmünden. Die Ringleitungen 3, 4 sind an Zu- bzw. Abführungsleitungen
für die zu erwärmenden Gase an-eschlossen. Bei solchen Rekuperatoren zeigt sich
nun in den von den Abgasen beaufschlagten Rohren 2, 3 und 4 nach kürzester
Zeit die eingangs ge-
schilderte sogenannte Vanadiumkorrosion. Um diesem übelstand
abzuhelfen, wird gemäß der Erfindung das Rohrsystem gegen die den Schacht durchströmenden
Abgase durch eine Wandung 5 aus feuerfestem, gut wärmeleitenden Materials
abgeschlossen. Es zeigte sich bei den mit dieser Anordnung durchgeführten Versuchen,
daß der Wärmeübergang auf die in den Rohren 2, 3 und 4 strömenden Gase ausgezeichnet
ist, so daß erhebliche Mengen des Wärmeinhalts der Abgase für die Vorwärmung der
Verbrennungsluft bei Hochtemperaturöfen gewonnen werden kann. Das Problem der Vanadiumkorrosion
ist vollständig gelöst. Die die Wandung 5 in Richtung des Pfeiles
A durchströmenden Gase erhitzen diese Wandung, welche die von ihr aufgenommene
Wärme als Wärmestrahlung an die Rohre 2 und damit an die diese Rohre durchströmenden
Gase abgibt.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das in der Zeichnung
dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt sich in ihrem Grundprinzip
auf jede Art von Strahlungsrekuperatoren überall dort mit Vorteil zur Anwendung
bringen, wo durch Verwenduna vanadiumhaltiger öle als Brennstoff die Gefahr der
Vanadiumkorrosion für die den Hochtemperaturöfen zugeordnete Rekuperatoren besteht.
-
Die Zeichnung zeigt selbstverständlich ebenfalls nur einen Teilausschnitt
der entsprechenden Schacht-und Wandungsteile, die entsprechend den jeweiligen baulichen
Gegebenheiten des verwendeten Hochtemperaturofens zu ergänzen sind.