DE1526040C3 - Verfahren zur Beheizung von Gefäß- und Warmhalteöfen und Brennereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung von runden oder ellipsoiden Gefäß- und Warmhalteöfen mit zentral im Herd angeordneter Brennereinrichtung für Starkgas und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche sich aus dem betriebsinternen Stand der Technik des Erfinders ergeben. Derartige öfen sind Hafen-, Tiegel- oder Tiefofen zum Warmhalten oder Einschmelzen von Metallen bzw. Glas, in welchen mehrere Häfen bzw. Tiegel untergebracht werden können. Sie besitzen einen runden manchmal auch ellipsoiden Herd mit entsprechend gewölbter Decke, wobei auf den Herd die Häfen, Tiegel oder Blöcke gesetzt werden. Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren dieser Warmhalte- oder Gefäßöfen ist eine über den gesamten Ofenquerschnitt außerordentlich gleichmäßige Temperaturverteilung, also ein möglichst gleichmäßiges Wärmeangebot über die ganze Herdfläche. Hierzu ist Voraussetzung, daß die Wärmeübertragung in erster Linie durch Gasstrahlung und nur in zweiter Linie durch Reflexion des aufgeheizten Gewölbes erfolgt. Bekanntlich ist die Wärmestrahlung von Festkörpern um vieles höher als von Gasen. Es wird allgemein mit leuchtender Flamme gearbeitet, wenn der Wärmeübergang in erster Linie durch die Flamme selbst erfolgen soll. Wird ein Starkgas, insbesondere Ferngas, welches reich an Kohlenwasserstoffen ist, oder auch Erdgas angewandt, so ist meistens eine Karburierung ΐ erforderlich, damit eine leuchtende Flamme erhalten ! wird. Werden jedoch hochwertige Gläser oder Spezial- \ legierungen in dem Hafen bzw. Tiegel eingeschmolzen \ oder warmgehalten, so kann eine Karburierung unzweckmäßig sein, da mit dieser — wenn sie im wesentlichen mit öl oder Koksstaub erfolgt — eine Verunreinigung des Gutes oder eine Aufkohlung der Schmelze eintreten kann.

ίο Aus »Stahl und Eisen», 70 (1950), Nr. 19, S. 844 sind senkrecht beheizte Warmhalteöfen für Blöcke oder Brammen bekannt, bei denen aus dem Unterofen senkrecht gegen die Mitte des Ofendeckels die Flamme aufsteigt, am Deckel umgelenkt wird und die Abgase an zwei gegenüberliegenden Wänden des quadratischen Ofens dicht über der Ofensohle abgesaugt werden. In der Ofenmitte über dem Brenner und zwischen den Blöcken ist dafür ein sehr großer Verbrennungsraum erforderlich. Dies ist unwirtschaftlich, denn der Ofenraum ist nur zu einem geringen Teil mit Blöcken besetzt. Ein weiterer Nachteil dieser Ofenkonstruktion ist, daß die Blockköpfe heißer werden als die Blockfüße und damit keine gleichmäßige Durchwärmung des Gutes ; stattfindet. ■

Aufgabe der Erfindung ist es nun, zur Beheizung von Gefäß- und Warmhalteöfen der eingangs genannten Art ein Verfahren und eine Brennereinrichtung anzugeben, welche unter Verwendung eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases die Bildung einer weichen selbst-karburierenden Flamme ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 enthaltenen Maßnahmen gelöst.

Durch diese Maßnahmen wird eine weiche Flammenführung mit ausreichender Leuchtkraft für die Wärmeübertragung im wesentlichen auf der Basis von Gasstrahlung, einschließlich Strahlung der glühenden Kohlenstoffteilchen, erreicht. Eine im Bereich des Ofengewölbes breit ausgedehnte leuchtende Flamme, die bis zu der Ofenwandung reicht, gewährleistet eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Bei guter Flammenführung findet keine übermäßige Beaufschlagung des Gewölbes und damit kein besonderer Gewölbeverschleiß statt. Die nach der Erfindung betriebenen öfen

zeichnen sich daher durch besonders große Haltbarkeit i der Zustellung, insbesondere auch im Bereich der Decke, aus und haben den Vorteil einer hervorragend gleichmäßigen Erwärmung bzw. Warmhaltung des eingesetzten Gutes. Ihre Abgase sind vollständig ausgebrannt, so daß auch in eventuell nachgeschalteten Rekuperatoren oder Regeneratoren keine Nachverbrennung mehr stattfindet. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennereinrichtung gehen aus den Ansprüchen 3 bis 4 hervor.

Die Brennereinrichtung nach der Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.

Ein Hafenboden, wie er in der Glasindustrie zur Anwendung gelant, weist nach F i g. 1 eine zentrale Zuführung 1 für die Hauptmenge des Starkgases innerhalb eines Schachtes 2 als wärmeübertragende Wand aus mindestens im oberen Teil 2a feuerfestem Material auf. Der Schacht 2 ist von einer Luftkammer 3 umgeben, welche nach außen durch eine Isolierwand 4 begrenzt wird. In die Luftkammer 3 münden Zuführungen 6 für die Teilmenge des Starkgases. Die öffnungen des Schachts 2 und der Luftkammer 3 sind im wesentlichen parallel zueinander gegen das Ofengewölbe gerichtet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform

der Brennereinrichtung sind die in die Luftkammern 3 mündenden Zuführungen für die Teilmenge des Starkgases entweder ein Ringschlitz 12 (Fig.3) oder über einer oder mehreren Kreisleitungen 10, 10' angeordnete Düsen 11, 11' (Fig.2, 2a) in der Isolierwand 4. Es wird eine solche Neigung der Düsen 11, 11' bzw. des Ringschlitzes 12 bevorzugt, daß die Flamme bei der Verbrennung der Starkgas-Teilmenge innerhalb des Stromes der gesamten Verbrennungsluft gegen den wärmeübertragenden Schacht 2 gerichtet ist.

Die Brennereinrichtung ist zentral in einen runden Mehrhafenofen eingebaut, dessen Herd z. B. mit 8 Glashäfen besetzt ist Die Abzugsschächte für Rauchgas und übergelaufenes Glas liegen zwischen den Häfen und der Ofenwand. Dieser Mehrhafenofen soll mit Ferngas, also ein Starkgas mit einem beträchtlichen Anteil an Methan, beheizt werden. Die Verbrennungsluft kann gegebenenfalls vorgewärmt sein und zwar wie üblich entweder in Regeneratoroen oder Rekuperatoren. Der Ofen soll mit möglichst geringem Luftüberschuß gefahren werden.

Die Wirkungsweise der Brennereinrichtung beruht auf drei wesentlichen Punkten, und zwar:

1. Die Teilmenge des Starkgases verbrennt in der aufwärtsströmenden Luft, dabei wird der obere Teil 2a des Schachtes 2 aufgeheizt.

2. Die in dem Schacht 2 aufwärts strömende Hauptmenge an Starkgas wird in Berührung mit dem erhitzten oberen Teil 2a des Schachtes 2 vorgewärmt, die enthaltenen Kohlenwasserstoffe gekrackt und dabei Kohlenstoff ausgeschieden (selbstkarburierend).

3. Die beiden Ströme — also die vorgewärmte und gekrackte Hauptmenge des Starkgases und das Gemisch aus der Verbrennungsluft und einer geringen Menge an Rauchgas aus der Verbrennung der Teilmenge des Starkgases — treten im wesentlichen senkrecht von unten und parallel zueinander durch die Brennöffnungen in den Ofen ein und strömen zur Decke und zwar so, daß keine wesentliche Durchmischung stattfindet.

Die Zündung der Hauptmenge des Starkgases erfolgt nicht plötzlich über die gesamte Menge sondern vorerst an der Umhüllenden des Gasstromes, da noch keine wirbelnde Durchmischung des zentralen Gasstromes und des umhüllenden Luftstromes erfolgt. Die eigentliche Durchmischung des Gasstromes mit der Verbrennungsluft erfolgt somit erst nach Umlenkung durch Aufschlagen an der Ofendecke. Die größte Wärmeentwicklung findet praktisch im Bereich über den Häfen statt. Das Gewölbe wird nicht übermäßig beansprucht, da die heißesten Stellen in der Flamme etwas unterhalb des Gewölbes zu liegen kommen und die Strömungsrichtung der Flammengase parallel zum Gewölbe bzw. nach unten wirbelnd ist. Im Gegensatz zu den bisherigen Brennersystemen wird hier nicht für eine intensive Mischung von Brennstoff und Luft gesorgt, sondern durch parallele Führung der beiden Gasströme bis gegen das Ofengewölbe eine vergrößerte, schleppend einsetzende Flamme angestrebt, welche als dicke Gasschicht das ganze Ofengewölbe bestreicht. Die dicke Gasschicht und die glühenden Kohlenstoff-Teilchen ergeben eine stark leuchtende, intensiv strahlende Flamme und damit hohen Wirkungsgrad des Wärmeüberganges bei guter Temperaturverteilung. Das Rauchgas ist bei Eintritt in das Abgassystem praktisch vollständig ausgebrannt.

Der Gaseintritt in den Schacht 2 muß so erfolgen, daß das Gas Gelegenheit hat, vorgewärmt und teilweise gekrackt zu werden. Der Eintritt der Teilmenge des Starkgases in die gesamte Verbrennungsluft muß an einer solchen Stelle erfolgen, daß das heiße Gemisch von Luft und Rauchgas der Gas-Teilmente den Gas-Zuleitungsschacht soweit aufheizen kann, daß das durchgeleitete Gas die erforderliche Temperatur für die teilweise Krackung erreichen kann.

Es kann manchmal zweckmäßig sein, daß der strahlende Teil 2a des Schachtes 2 etwas über die Ofensohle 5 reicht.

Eine Abwandlung des runden Glashafenofens ist ein ellipsoider Tiegelofen. Das Gewölbe bei ellipsoidem Herd ist in entsprechender Weise eine Art Rotationsellipsoid. In einen derartigen Ofen können beispielsweise zwei Gruppen mit drei Tiegeln eingesetzt werden. Zwischen diesen beiden Gruppen befindet sich zentral angeordnet die Brennereinrichtung. Im Falle eines ellipsoiden Ofens wird man zweckmäßigerweise auch die Austrittsöffnungen in der Ofensohle, den Schacht 2 und die Isolierwand 4 und somit auch die Luftkammer 3 mit ellipsoider Form ausführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beheizung von runden oder ellipsoiden Gefäß- und Warmhalteöfen mit zentral im Herd angeordneter Brennereinrichtung für Starkgas, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterofen in den Strom der gesamten Verbrennungsluft eine kleine Teilmenge des Starkgases eingeführt und verbrannt wird und daß das entstandene heiße Gasgemisch an einer wärmeübertragenden Wand vorbei in den Ofenraum geleitet wird, wo es mit der an der anderen Seite der Wand vorgewärmten und teilweise gekrackten Hauptmenge des Starkgases ohne starke Durchmischung zusammentrifft, so daß sich eine lange leuchtende Flamme ausbildet.

2. Brennereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zentrale Zuführung für die Hauptmenge des Starkgases innerhalb eines Schachtes (2) als wärmeübertragende Wand aus mindestens im oberen Teil (2a) feuerfestem Material, der von einer Luftkammer (3) umgeben ist, welche nach außen von einer Isolierwand (4) begrenzt ist und in welche Zuführungen (6, It, 1Γ, 12) für die Teilmenge des Starkgases münden, sowie durch im wesentlichen parallel gegen das Ofengewölbe gerichtete Austrittsöffnungen in der Luftkammer (3) und dem Schacht (2).

3. Brennereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen (It, ti') in der Isolierwand (4) in mindestens einer Ebene kreisförmig angeordnet sind.

4. Brennereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen als ein in der Isolierwand (4) angeordneter Ringschlitz (12) ausgebildet sind.