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Die Erfindung betrifft Winderhitzer mit getrenntem Brennschacht und
zugeordnetem Verbindungsrohr.
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Neben den Winderhitzern, bei denen ein Brennschacht und ein Regenerator,
nämlich das Gitterwerk des Winderhitzers, im gleichen Mantel des Winderhitzers untergebracht
sind, sind auch solche bekannt, bei denen der Brennschacht und der Regenerator getrennt
voneinander angeordnet und durch ein Verbindungsrohr verbunden sind, wobei jeweils
einem Brennschacht ein Regenerator zugeordnet ist. Abgesehen von dem erheblichen
Raumbedarf und den hohen Anlagekosten dieser bekannten Anordnungen ist bei der intermittierenden
Arbeitsweise der fär einen Hochofen erforderlichen Winderhitzer ein beträchtlicher
Zeitaufwand und eine Reihe von Bedienungsvorgängen für das Umschalten von der Aufheizperiode
mittels Heizgas zur Blasperiode mittels Kaltwind unumgänglich, womit eine Verminderung
der Heizzeit und damit eine Verringerung des Wirkungsgrades der Winderhitzer verbunden
ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Winderhitzeranlage
für einen Hochofen so auszubilden, daß die Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer
unabhängig von der Blasperiode mit Kaltwind in den einzelnen Regeneratoren kontinuierlich
aufrechterhalten werden kann, die für das Umschalten der einzelnen Ventile erforderlichen
Bedienungsvorgänge und damit die Umschaltzeiten erheblich reduziert werden können
und somit der Wärmewirkungsgrad der Winderhitzer verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem gemeinsamen
Brennschacht mehrere Regeneratoren zugeordnet sind, wobei jeder Regenerator durch
je ein mit einem Umschaltventil versehenen Verbindungsrohr mit dem Brennschacht
verbunden ist.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt
eines Regenerativ-Winderhitzers mit einem gemeinsamen Brennschacht und den dazugehörenden
Einrichtungen, F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Anordnung mit drei Regeneratoren
und einem gemeinsamen Brennschacht und einen Schnitt längs der Linie A-A, einen
Schnitt längs der Linie B-B und einen Schnitt längs der Linie C-C der F i g. 1.
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Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein Brennschacht I getrennt
von den Regeneratoren 1I, III und IV angeordnet und jeder der Regeneratoren enthält
innen einen mit Boden versehenen ZyIindermanteI 1, bzw. eine Gitterwerkskammer 4
mit im Querschnitt runder Form, wobei die einzelnen Gitterwerkssteine 3 kleine Öffnungen
2 aufweisen, die als Führung für das Brenngas oder den Kaltwind dienen. Weiter ist
eine Wand 5 vorgesehen, die aus feuerfestem Material und einem überzug aus wärmeisolierendem
Material hergestellt ist, um den Wärmeverlust auf Grund von Strahlungswärme zu vermindern.
Weiterhin ist ein Boden 6 vorhanden, der aus feuerfesten Materialien oder wärmebeständigem
Ferrozement besteht. Der untere Teil der Kammer 4 ist mit Stempeln 8 zur Unterstützung
der Gitterwerkssteine 3 versehen. Sowohl oberhalb wie unterhalb der Kammer 4 ist
genügend Raum 9 und 10 vorhanden, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Brenngases
oder des Kaltwindes auf die kleinen Löcher 2 im Gitterwerk möglich wird. Am unteren
Teil des Zylindermantels 1 jedes Regenerators ist ein Abgasauslaß 12, der mit einem
Fuchs 11 für das Brenngas in Verbindung steht, vorgesehen, weiterhin ein Windeinlaß
14 zum Einführen von Kaltwind aus dem Gebläse in den Regenerator durch ein Rohr
13 und eine Auslaßöffnung 15, durch die der Restwind im Regenerator in den
Fuchs 11 ausgetragen wird, wenn von der Blasperiode auf die Heizperiode umgeschaltet
ist. Das Oberteil des Zylindermantels 1 jedes Regenerators besteht aus einer Haube
17, die mit dem Zylindermantel 1 über eine ringförmige Platte 16 verbunden ist und
die pilzartig gewölbt ist, so daß sie fest aufsitzt, ohne von der Längung der Wand
5 auf Grund der Wärmeexpansion beeinflußt zu werden. Die Innenseite der Haube besteht
aus einer Wand 18, die aus feuerfestem und wärmeisolierendem Material hergestellt
ist.
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Der Brennschacht 20 weist innerhalb des Zylindermantels 19 einen Brennraum
mit im Querschnitt runder Form auf, eine Kammerwand 12, die aus feuerfesten, wärmeisolierenden
Materialien hergestellt ist, und einen Boden 22 aus feuerfesten Materialien. Der
untere Teil des Brennschachtes besitzt eine Vielzahl von Brenneröffnungen 23, durch
die Brennstoff und Verbrennungsluft in den Brennschacht eingeblasen werden, und
der Oberteil hiervon ist mit einer halbkugelförmigen Haube 25 versehen, der luftdicht
mit dem Zylindermantel 19 über eine ringförmige Platte 24 ebenso wie beim
Regenerator verbunden ist. Wie bei den Regeneratoren II, III und IV ist auch die
Innenseite des Mantels mit einer Wand 26 ausgekleidet, die aus feuerfesten und wärmeisolierenden
Materialien besteht. Die Öffnung am Oberteil des Brennschachtes und die jeweilige
Öffnung der Regeneratoren sind durch Verbindungsrohre 28, 29, 33 und 31 verbunden.
Diese sind mit einer Auskleidung 27 aus feuerfesten, wärmeisolierenden Materialien
versehen. Ein wassergekühltes Brenngasventil 32, mit dem die Verbindung zwischen
Brennschacht und Regenerator unterbrochen wird, ist im Verbindungsrohr 28 eingebaut,
außerdem ein wassergekühltes Heißwindventil 34, mit dem die Verbindung zwischen
dem Regenerator und einer zum Hochofen führenden Blasleitung 33 unterbrochen wird.
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An den Regeneratoren 1I, HI und IV werden ein Fuchsventil
35 am Abgasauslaß, ein Windventil 36
am Windeinlaß 14 und ein Auslaßventil
37 an der Auslaßöffnung 15 vorgesehen. Auch der Brennschacht 20 besitzt ein Gasventil
39 und ein Ventil 40 zum Regeln des Brennstoffstroms, das innerhalb der Brennstoffzuführleitung
38 angeordnet ist, und ein Gebläse 41, mit dem Verbrennungsluft unter Druck zugeführt
wird, sowie ein Regulierventil 42 für den Luftstrom, das innerhalb der Verbrennungsluftleitung
46 angeordnet ist. Die Brennstofförderleitung 38 und die Verbrennungluftleitung
46 sind mit einer Vielzahl von Brennern 45 durch Ringrohre 43 oder 44 jeweils verbunden.
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Der Betrieb des erfindungsgemäßen Winderhitzers mit einem Brennschacht
und mehreren, beispielsweise drei Regeneratoren, wird im folgenden erläutert.
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Aus Einfachheitsgründen wird angenommen, daß eine Stunde für eine
Heizperiode und eine Stunde für die Blasperiode bei jedem Regenerator erforderlich
ist. Die Lieferung von heißem Gas aus dem
Brennschacht in einen
Regenerator wird z. B. vom Regenerator 1I aus eingeleitet. Nach einer Stunde wird
der Regenerator 1I von der Heizperiode auf die Blasperiode umgeschaltet und gleichzeitig
wird der Regenerator III mit Heizgas beschickt. Nach einer Stunde wird der Regenerator
III von der Heizperiode auf die Blasperiode umgeschaltet und gleichzeitig werden
die Regeneratoren II und IV mit Heizgas beschickt. Nach einer weiteren Stunde wird
der Regenerator IV von der Heizperiode auf die Blasperiode umgeschaltet. Gleichzeitig
wird der Regenerator III von der Blasperiode auf die Heizperiode umgeschaltet und
der Regenerator 1I setzt die Heizperiode fort usw.
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Bei jeder Periode durchlaufen daher zwei Regeneratoren eine Heizperiode
und einer davon eine Blasperiode; und vom einzelnen Regenerator aus gesehen, durchläuft
dieser zwei Heizperioden und eine Blasperiode. Damit kann die Verbrennung im Brennschacht
ununterbrochen aufrechterhalten werden. Um eine gleichmäßige Verteilung der Brenngase
auf zwei Regeneratoren zu erhalten, wird ein Abgasstromregelventil im Abgasauslaß
12 angeordnet, wobei dieses Ventil den öffnungsgrad, abhängig von den durch ein
Thermometer 47 angezeigten Temperaturen ändert, welches in der haubenartigen
Wand 18 jedes Regenerators eingebaut ist und über ein Thermometer 48, das
im Abgasauslaß 12 angeordnet ist.
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Da der Brennschacht 20 ununterbrochen in Betrieb ist, werden die Umschaltvorgänge,
die sich auf die Verbrennungsvorrichtung beziehen, vollkommen umgangen, so daß sich
Periodenumschaltvorgänge insgesamt erheblich vereinfachen, verglichen mit denen
bei den bekannten Anordnungen.
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Bei Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden lediglich 11
Schaltvorgänge insgesamt gegen 19 Vorgänge bei der bekannten Anordnung erforderlich.
Dies bedeutet eine erhebliche Verbesserung der Leistung beim Betrieb des Winderhitzers.
Die Verkürzung der für die Umschaltvorgänge erforderlichen Zeit deutet auf eine
andere Möglichkeit zur Verbesserung des Wärmewirkungsgrades und des Betriebswirkungsgrades
hin, da die Frequenzen der Umschaltperioden hierdurch erhöht werden. Außerdem können
wirtschaftliche Vorteile bezüglich der Kosten der Zusatzgeräte erreicht werden,
da alle Geräte voll in Benutzung stehen, im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen,
bei denen der Brennschacht und die Verbrennungsvorrichtung, die relativ viel Raum
einnehmen, während der Blasperiode außer Betrieb sind. Schließlich ist darauf hinzuweisen,
daß sich folgende Vorteile durch den kontinuierlichen Betrieb des Brennschachtes
ergeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen keine Schwierigkeiten
hinsichtlich der Zündung und Löschung der Flamme, die bei üblichem Betrieb alle
drei Stunden bei Winderhitzern wiederholt werden müssen und weiterhin besteht keine
Gasexplosionsgefahr auf Grund einer ungenügenden Zündung oder einer falschen Umschaltung
bei der Verbrennungsvorrichtung, die bei den bekannten Anordnungen auftreten kann.
Ein anderer Vorteil, der auf die kontinuierliche Verbrennung im Brennschacht zurückzuführen
ist, besteht in der Tatsache, daß eine extreme Stabilität in den mechanischen Eigenschaften
der feuerfesten Materialien während der Heißwindperiode erreicht werden kann, da
die Gase immer auf einer festgelegten Temperatur und niedrigem Druck gehalten werden,
wodurch die Verbrennungseinrichtungen fast dauernd ihre Leistung zur Erzeugung von
Heißgasen bei einer Temperatur von 1200° C aufrechterhalten können, wohingegen bei
den bekannten Anordnungen die feuerfesten Materialien, aus denen die Brennkammer
besteht, die ja höchste Temperatur des Ofens auszuhalten hat, auf Grund der mechanischen
Spannungen im Hinblick auf die Temperatur-und Druckänderungen beschädigt werden,
da die Heiz- und Blasperioden abwechselnd aufeinanderfolgen. Das gleiche gilt für
die Verbrennungsvorrichtung an der Brennkammer; d. h. die Brennerventile und Leitungen
werden leicht einer Deformation unterworfen, wodurch ein Bruch oder eine Leckage
auftreten kann. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können solche Fehler nicht auftreten.