DE1451477C - Rekuperativvorwarmer fur Verbrennungs luft fur eine Rekuperativfeuerung - Google Patents

Description

sich nach oben verjüngende, der Aufnahme elastischer keramischer Dichtungen dienende Fugen bilden. Dadurch ist die einwandfreie Wirksamkeit der Dichtungen bei Verschiebungen der einzelnen Abschlußteile gewährleistet. Außerdem können die Abschlußteile der Außenrohre einen quadratischen Umriß aufweisen und auf vier keramischen Pfeilern ruhen, die jeweils die vier Ecken aneinandergrenzender Abschlußteile tragen. Dadurch werden abrupte Lageänderungen von Abschlußteilen vermieden. Ferner können die in die Abschlußteile ragenden Enden der Innenrohre und die zugeordneten Sitzflächen der Abschlußteile kegelstumpfförmig ausgebildet sein.

Schließlich kann die Belastungseinrichtung aus mehreren mit Durchlässen versehenen keramischen Belastungsteilen oder aus vertikal angeordneten, federbelasteten Stützen bestehen.

Die Zeichnung stellt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen nach dem Gegenstromprinzip arbeitenden Rekuperativvorwärmer,

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Teil des Vorwärmers längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 3 in perspektivischer Einzelansicht das Abschlußteil eines Außenrohres und dessen Abstützung auf dem unteren Rohrboden der Innenrohre und

F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen nach dem Parallelstromprinzip arbeitenden Rekuperativvorwärmer.

Bei dem Rekuperativvorwärmer 1 gemäß F i g. 1, der mit einer Schamottestein-Auskleidung 2 versehen ist, die von einer Isolierung 6 und einem Stahlmantelgehäuse 4 umgeben ist und im Bereich einer Abgaseinlaßkammer 5 ein Beobachtungsfenster 8 aufweist, und an dessen Decke 10 eine Isolierung 12 vorgesehen ist, werden die vom Brennraum der Rekuperativfeuerung kommenden Abgase (wellenförmige Pfeile) durch einen Abgaseinlaß 3 in die Abgaseinlaßkammer 5 geführt. Die Abgase verlassen den Vorwärmer 1 über eine Sammelkammer 26 durch einen in die Atmosphäre führenden Auslaß 27.

Die im Gegenstrom eingeführte Verbrennungsluft strömt durch den Einlaß 13 und die Lufteinlaßkammer 31 in den Vorwärmer 1 und verläßt ihn durch einen Kanal 14 mit einer Auskleidung 16, der zum Brennraum der Rekuperativfeuerung führt.

Die mit wärmetauschenden Bauteilen ausgerüstete Kammer 15 des Vorwärmers 1 weist im Bereich der Abgaseinlaßkammer 5 bzw. der Lufteinlaßkammer 31 aus einzelnen Abschlußteilen 11 zusammengesetzte bewegliche Rohrboden 17 bzw. 19 auf. Zwischen den quadratischen Abschlußteilen 11, die aus Ton oder anderem feuerfesten Werkstoff mit hohem Wärmewiderstand bestehen, befinden sich nach oben verjüngende Fugen 18, die zur Aufnahme von Dichtungen 20 aus feuerfesten Tonerde-Kieselsäure-Fasern mit einer Schmelztemperatur von mehr als 1760⁰C dienen. Diese Dichtungen 20, die ihre Elastizität auch bei sehr hohen Temperaturen beibehalten, sind in den Fugen 18 mit einer vorgegebenen Dichte zusammengepreßt und schaffen eine elastische Verbindung zwischen den Abschlußteilen 11, wodurch eine individuelle Beweglichkeit der einzelnen Abschlußteile 11 ermöglicht ist.

Der Rohrboden 19 stützt sich auf einzelnen Pfeilern 21 ab, die an den vier Ecken jedes Abschlußteiles 11 angeordnet sind (F i g. 3) und die Eckteile von vier benachbarten Abschlußteilen 11 aufnehmen.

Zwischen dem Rohrboden 17, der mit Durchlässe 7 aufweisenden Belastungsteilen 9 versehen ist, und einem zwischen der Lufteinlaßkammer 31 und dem Auslaß 27 vorgesehenen, ebenfalls beweglichen Rohrboden 40 verlaufen eine Anzahl von Innenrohren 22

ίο aus einer Siliziumkarbidverbindung. Ihre Enden sind abgeschrägt oder kugelförmig ausgebildet und liegen an komplementären abgeschrägten Sitzflächen 23 der Abschlußteile 11 infolge der Belastungsteile 9 dicht an. Durch diese Innenrohre 22, die Temperaturen bis über 1400° C standhalten und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, strömen in Richtung der wellenförmig gezeichneten Pfeile die Abgase.

Im Inneren der Innenrohre 22 sind Strahlungseinsätze 24 mit kreuzförmigem Profil in Stapelform beweglich angeordnet und stützen sich auf einem Flansch 25 im Inneren des unteren Abschlußteiles 11 ab. Sie setzen der Strömung der Abgase keinen nennenswerten Widerstand entgegen.

Um die Innenrohre 22 befinden sich aufeinander angeordnete, aus feuerfestem Werkstoff bestehende Konvektionshülsen, welche ein Außenrohr 28 bilden und Innenrippen 29 tragen (F i g. 2). Ein zwischen Innenrohr 22 und Außenrohr 28 befindlicher Ringraum 30 steht mit der Lufteinlaßkammer 31 in Verbindung. Die durch den Ringraum 30 aufwärts strömende Verbrennungsluft fließt im Gegenstrom zu den heißen Abgasen im Innenrohr 22.

Zur Abdichtung der Lufteinlaßkammer 31 gegenüber der Kammer 15 dienen neben den Dichtungen 20 Ausnehmungen 32 in den unteren Abschlußteilen 11, in die die Außenrohre 28 hineinragen. Die Abdichtung der Außenrohre 28 ist durch Veränderung der Aufnahmetiefe ihrer Enden in den Ausnehmungen 32 variabel. Die Aufnahmetiefe sollte jedoch zur Vermeidung von thermischen Beanspruchungen in den Außenrohren 28 infolge unterschiedlicher Massenkonzentrationen in den Außenrohren 28 und den Abschlußteilen 11 nicht wesentlich die Wandstärke der Außenrohre 28 übersteigen.

Die Außenrohre 28 und der Rohrboden 19 stützen sich über die keramischen Pfeiler 21 auf den Abschlußteilen 11 des Rohrbodens 40 ab, der auf einer Stützkonstruktion 33 ruht, die sich wiederum auf einem Fundament 34 abstützt. Zwischen dem Rohrboden 40 und dem Fundament 34 ist die Sammelkammer 26 für die Abgase vorgesehen.

Die Außenrohre 28 dienen im wesentlichen zur Führung des Luftstromes; besondere Abdichtungseinrichtungen zwischen den einzelnen Konvektions- hülsen sind nicht erforderlich. Zur Steigerung des Wärmeüberganges sollten sie jedoch Strahlungsenergie aus den Innenrohren 22 absorbieren.

Der Rekuperativvorwärmer 1 kann bei praktisch gleichem Aufbau auch für eine Wärmeübertragung nach dem Gleichstromprinzip unter Umkehr der Abgasströmungsrichtung verwendet werden, wie aus F i g. 4 hervorgeht.

In diesem Fall wird die Abdichtung der Innenrohre 22 mittels Federn 35 erzielt, die in Gehäusen 36 angeordnet sind und über Stützen 37 auf die Abschlußteile des oberen Rohrbodens wirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 Patentansprüche: . Die Erfindung bezieht sich auf einen Rekupera- tivvorwarmer fur Verbrennungsluft fur eine Rekupe-

1. Rekuperativvorwärmer für Verbrennungs- rativfeuerung mit vertikal ausgerichteten, parallelgeluft für eine Rekuperativfeuerung mit vertikal schalteten, jeweils paarweise mit Abstand koaxial inausgerichteten, parallelgeschalteten, jeweils paar- 5 einander angeordneten Rohren, von denen die Inweise mit Abstand koaxial ineinander angeord- nenrohre und die Außenrohre jeweils der Gesamtheit neten Rohren, von denen die Innenrohre und die der Rohre zugeordnete Kammern für die Zuführung Außenrohre jeweils der Gesamtheit der Rohre und Abführung des Abgases bzw. der Verbrennungszugeordnete Kammern für die Zuführung und luft verbinden, und bei dem die oberen und unteren Abführung des Abgases bzw. der Verbrennungs- io Enden der Innenrohre jeweils in einen zwischen luft verbinden, und bei dem die oberen und un- einer Kammer für Abgas und Verbrennungsluft beteren Enden der Innenrohre jeweils in einen zwi- findlichen Rohrboden und die unteren Enden der sehen einer Kammer für Abgas und Verbren- Außenrohre in einen zwischen den Kammern für die nungsluft befindlichen Rohrboden und die unte- Zuführung und Abführung des einen bzw. des anderen Enden der Außenrohre in einen zwischen 15 ren Gases, oberhalb des unteren Rohrbodens der den Kammern für die Zuführung und Abfüh- Innenrohre angeordneten Rohrboden übergehen,
rung des Abgases bzw. der Verbrennungsluft, Ein derartiger Rekuperativvorwärmer ist aus der oberhalb des unteren Rohrbodens der Innen- USA.-Patentschrift 1782 435 bekannt. Der bekannte rohre angeordneten Rohrboden übergehen, ge- Rekuperativvorwärmer, der aus metallischen Teilen kennzeichnet durch die Kombination fol- 20 aufgebaut ist und massive Rohrboden, in welchen die gender Merkmale: Enden der Innen- und Außenrohre fest eingesetzt

sind, aufweist, ist für den Betrieb bei hohen Tempe-

a) Verwendung keramischen Werkstoffes für die raturen nicht geeignet.

Innenrohre (22) und Außenrohre (28), Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift

b) Aufbau jedes Rohrbodens (17, 19, 40) aus 25 493 632 ein für hohe Betriebstemperaturen vorgeseheaneinandergrenzenden, Rohrverschiebungen ner Rekuperativvorwärmer bekannt, der eine aus in Längsrichtung und quer dazu ermög- keramischen, übergreifend angeordneten Rohrablichenden keramischen Abschlußteilen (11) schnitten bestehende Abgasleitung aufweist, die köder Innenrohre (22) bzw. Außenrohre (28), axial innerhalb einer von einer keramischen Wand

c) Abstützung der Abschlußteile (11) der 30 umgebenen Luftzuführung angeordnet ist. Die Rohr-Außenrohre (28) auf dem unteren Rohr- abschnitte neigen im Bereich ihrer übergreifenden boden (40) der Innenrohre (22) und Auf- Teile zu temperaturbedingter Rißbildung und geliegen dieses Rohrbodens (40) auf einer währleisten keine einwandfreie Abdichtung.
Stützkonstruktion (33), Schließlich sind aus der deutschen Auslegeschrift

d) Ausbildung einer Belastungseinrichtung, mit 35 1 064 538 gegossene Wärmeaustauscherrohre bederen Hilfe Abschlußteile (11) auf die obe- kannt, deren aneinandergrenzende, Rohrverschieren Enden der Innenrohre (22) gedrückt bungen in Längsrichtung und quer dazu ermögwerden. lichende, kompensatorartig ausgebildete Abschlußteile zu einem Rohrboden zusammengeschweißt sind.

2. Rekuperativvorwärmer nach Anspruch 1, 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander- Rekuperativvorwärmer der eingangs genannten Art grenzenden Abschlußteile (11) zwischen ihren zu entwickeln, der einen Betrieb bei hohen Tempeseitlichen Begrenzungen keilförmig sich nach raturen unter Aufrechterhaltung einer einwandfreien oben verjüngende, der Aufnahme elastischer ke- Abdichtung zwischen der wärmeabgebenden und ramischer Dichtungen (20) dienende Fugen (18) 45 wärmeaufnehmendeh Seite ermöglicht.

bilden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

3. Rekuperativvorwärmer nach Anspruch 1 Kombination folgender Merkmale erreicht, nämlich oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- durch die Verwendung keramischen Werkstoffes für schlußteile (11) der Außenrohre (28) einen qua- die Innenrohre und Außenrohre, durch den Aufbau dratischen Umriß aufweisen und auf vier kera- 50 jedes Rohrbodens aus aneinandergrenzenden, Rohrmischen Pfeilern (21) ruhen, die jeweils die vier verschiebungen in Längsrichtung und quer dazu erEcken aneinandergrenzender Abschlußteile (11) ■ möglichenden keramischen Abschlußteilen der Innentragen, rohre bzw. Außenrohre, durch die Abstützung der

4. Rekuperativyorwärmer nach Anspruch 1, Abschlußteile der Außenrohre auf dem unteren dadurch gekennzeichnet, daß die in die Abschluß- 55 Rohrboden der Innenrohre und .das Aufliegen dieses teile (11) ragenden Enden der Innenrohre (22) Rohrbodens auf einer Stützkonstruktion und durch und die zugeordneten Sitzflächen (23) der Ab- die Ausbildung einer Belastungseinrichtung, mit schlußteile (11) kegelstumpfförmig ausgebildet deren Hilfe Abschlußteile auf die oberen Enden der sind. Innenrohre gedrückt werden. Der durch eine der-

5. Rekuperativvorwärmer nach Anspruch 1, 60 artige Ausbildung erzielbare technische Fortschritt dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsein- besteht darin, daß bei den keramischen Innen- und richtung aus mehreren mit Durchlässen (7) ver- Außenrohren jeweils gesondert temperaturbedingte sehenen keramischen Belastungsteilen (9) besteht. Längen- und Lageänderungen der Rohre durch die

6. Rekuperativvorwärmer nach Anspruch 1, gegeneinander beweglichen, die Rohrböden bildenden dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsein- 65 Abschlußteile unter Vermeidung von Undichtigkeiten richtung aus vertikal angeordneten, federbelaste- und Beschädigungen ausgeglichen werden.

ten Stützen (37) besteht. Die aneinandergrenzenden Abschlußteile können zwischen ihren seitlichen Begrenzungen keilförmig