DE1533861B1 - Cowper-Winderhitzer - Google Patents

Claims (5)

1 2 Ende hin ein gleichmäßiges Strömungsverhalten mit Patentansprüche: im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch

1. Cowper-Winderhitzer mit einem Brenn- gelöst, daß die Strömungsbeeinflussenden Mittel aus schacht, einem Gitterwerksraum, einer Trennwand 5 einem Haufen kugelförmiger Körper aus feuerfestem zwischen Brennschacht und Gitterwerksraum, einer Material, dessen Höhe von der Trennwand zur den Brennschacht mit dem Gitterwerksraum ver- Kuppelwandung allmählich zunimmt, mindestens bindenden Kuppel, einer am Boden des Gitter- einer Öffnung in der Kuppel zum Einblasen von Werksraumes angeordneten Vorkammer und strö- Kaltluft, mehreren das Gitterwerk an dessen unterem mungsbeeinflussenden Mitteln für Gas und Luft io Ende tragenden Streben von kreisförmigem Queram oberen Ende des Gitterwerksraumes in der schnitt und einer konkaven Führungsfläche am Boden Kuppel, dadurch gekennzeichnet, daß des Gitterwerksraumes bestehen.

die Strömungsbeeinflussenden Mittel aus einem Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachHaufen kugelförmiger Körper (10) aus feuer- folgend in Verbindung mit der Zeichnung erläutert, festem Material, dessen Höhe von der Trennwand 15 Darin zeigt

zur Kuppelwandung allmählich zunimmt, min- F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs-

destens einer Öffnung (11) in der Kuppel (3) gemäßen Winderhitzer,

zum Einblasen von Kaltluft, mehreren das Gitter- F i g. 2 eine Darstellung des Gasstromes in der

werk an dessen unterem Ende tragenden Streben Besatzzone des Winderhitzers und

(16) von kreisförmigem Querschnitt und einer 20 Fig. 3A und 3B Querschnittsansichten zweier

konkaven Führungsfläche (12) am Boden des Ausführungsformen von tragenden Streben für das

Gitterwerksraumes (4) bestehen. Gitterwerk.

2. Winderhitzer nach Anspruch 1, dadurch In F i g. 1 der Zeichnung ist ein Winderhitzer gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) in der Wand gemäß der Erfindung dargestellt, der einen Brenngasder Kuppel (3) an der dem Gitterwerksraum (4) ₂₅ absperrschieber 1, einen Brennschacht 2, eine Kupentgegengesetzten Seite zur Ausbildung einer pel 3, einen Gitterwerkraum 4, eine untere Vor-Kaltluftschicht zur Verstärkung der Ablenkung kammer 5, einen einen Abgasabsperrschieber 6 aufdes Gasstroms in der Kuppel (3) vorgesehen ist. weisenden Abgaskanal 7, einen Kaltluftabsperrschie-

3. Winderhitzer nach Anspruch 1 oder 2, da- ber8 und einen Heißluftabsperrschieber 9 aufweist, durch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (12) 30 Zur Einleitung des Brenn- und Wärmespeichein der Vorkammer (5) angeordnet ist. rungsbetriebes wird der am unteren Teil des Brenn-

4. Winderhitzer nach einem der Ansprüche 1 Schachtes 2 vorgesehene Brenngasabsperrschieber 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden geöffnet, so daß ein Gemisch aus Brenngas und der Streben (16, 17, 18) in der Vorkammer (5) ange- erforderlichen Verbrennungsluft in den Brennschacht2 ordnet sind. 35 einströmen kann, wo das Gemisch verbrennt. Die

5. Winderhitzer nach einem der Ansprüche 1 Verbrennungsgase strömen an der Kuppel 3 entlang bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu in den Gitterwerksraum 4, wobei die Wärme der den Streben (16) mit kreisförmigem Querschnitt Verbrennungsgase an die in dem Gitterwerksraum 4 auch Streben (17) mit dreieckigem Querschnitt enthaltenen (nicht dargestellten) Besatzsteine ab- und/oder mit Rippen versehene Streben (18) mit 40 gegeben und von diesen gespeichert wird. Nach der kreisförmigem Querschnitt vorgesehen sind. Wärmeabgabe strömt das Gas durch die untere

Vorkammer 5, in der eine Vielzahl von das Gitterwerk tragenden Streben vorgesehen ist, in den Abgas-

kanal 7 aus, wobei sowohl der Kaltluftabsperr-

45 schieber 8 als auch der Heißluftabsperrschieber 9 zu diesem Zeitpunkt natürlich geschlossen sind. Zum Umstellen des Winderhitzerbetriebs auf die Heißluft-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Cowper- abgabe wird der Brenngasabsperrschieber 1 geschlos-Winderhitzer mit einem Brennschacht, einem Gitter- sen, um das Zuströmen von Brenngas und Verbrenwerksraum, einer Trennwand zwischen Brennschacht 50 nungsluft zu beenden, wohingegen der Kaltluft- und Gitterwerksraum, einer den Brennschacht mit absperrschieber 8 geöffnet wird, um die Kaltluft dem Gitterwerksraum verbindenden Kuppel, einer durch die untere Vorkammer 5 in den unteren Teil am Boden des Gitterwerksraumes angeordneten Vor- des Gitterwerksraumes 4 einströmen zu lassen. Die kammer und Strömungsbeeinflussenden Mitteln für Luft wird dann durch die in dem Gitterwerk ge-Gas und Luft am oberen Ende des Gitterwerks- 55 speicherte Wärme aufgeheizt, und die heiße Luft raumes in der Kuppel. wird durch die Kuppel 3, den Brennschacht 2 und

Bei einem bekannten Winderhitzer dieser Art den geöffneten Heißluftabsperrschieber 9 einem Heißbestehen die Strömungsbeeinflussenden Mittel lediglich lufthauptrohr zugeführt.

aus lagenweise kreuz und quer übereinander ange- Gemäß der Erfindung ist eine Vielzahl von kugelordneten Gitterstäben am oberen Ende des Gitter- 60 förmigen oder polyedrischen, aus einem feuerfesten Werksraumes, deren Querschnitt, Länge und Abstand Material bestehenden Körpern 10, die eine hohe voneinander zweckentsprechend gewählt werden sol- Wärmekapazität aufweisen, im oberen Teil des Gitterlen, um die Besatzzone strömungsgünstig zu ge- Werksraumes 4 angeordnet, um die Änderung der stalten. Strömungsrichtung des Gases in der Kuppel 3 zu

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den 65 erleichtern und das Strömungsverhalten des Gases eingangs erwähnten Cowper-Winderhitzer so auszu- zu korrigieren. Außerdem ist in der Kuppelwandung gestalten, daß der Luftstrom im Brennschacht und mindestens eine durchgehende Öffnung 11 vorgeauch im Gitterwerksraum bis zu dessen unterem sehen, um eine Kaltluftschicht auszubilden. Diese

Anordnung verhindert ein seitliches oder einseitiges Durchströmen der aus dem Brennschacht 2 in den Gitterwerksraum überströmenden Verbrennungsgase, und gleichzeitig erfolgt eine Korrektur im Sinne der Herbeiführung eines ausgeglichenen Strömungsverhaltens des Gases. Weiterhin ist in der unteren Vorkammer 5, in der Tragstreben 16 für die Besatzsteine des Gitterwerksraumes angeordnet sind, eine konkav gewölbte Führungsfläche 12 für die zugeführte Luft vorgesehen, wodurch weiterhin ein seitliches oder einseitiges Durchströmen der in den Gitterwerksraum eintretenden Kaltluft verhindert wird.

Mit der dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann eine gleichmäßige Strömungsverteilung des Gases und der Kaltluft erzielt werden, wie dies auch in F i g. 2 gezeigt wird, wobei eine gleichmäßige Wärmespeicherung und ein einwandfreier Wärmeaustausch in dem Gitterwerksraum gewährleistet wird.

Weiterhin dient die durch die in der Seitenwandung der Kuppel 3 vorgesehene durchgehende Öffnung 11 eintretende Luft nicht nur zur Erleichterung der Änderung der Strömungsrichtung der Verbrennungsgase, sondern sie verhindert auch ein Ausglühen der Innenfläche der Kuppel.

Die in der unteren Vorkammer 5 vorgesehene Kaltluftführungsfläche 12 verhindert in wirksamer Weise jedes etwa durch Undichtigkeiten hervorgerufene Überströmen von Gas oder Luft aus dem Brennschacht 2 unmittelbar in die untere Vorkammer», und umgekehrt. In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse von Berechnungen niedergelegt, die auf Versuchen mit Wasserströmungsmodellen beruhen, wobei der bekannte Cowper-Winderhitzer und die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung einander gegenübergestellt wurden.

Bekannter Winderhitzer

Erfindungsgemäßer
Winderhitzer

Anzahl der Einheiten

insgesamt 3, davon jeweils
für Brennbetrieb, 1 für
Heißluftabgabe

insgesamt 3, davon jeweils 2 für Brennbetrieb, 1 für Heißluftabgabe

Zuschaltzeit je Einheit

Brenngasdurchsatz

in Nm³/Std./Einh

Durchsatz an Verbrennungsluft

in Nm³/Std./Einh

Heißluftabgabe in Nm³/Min. ..

Heißlufttemperatur

Kuppeltemperatur

Thermischer Wirkungsgrad ...

45 Minuten 45 Minuten 16 800 16 500 8 270 8100 1380 1380 990° C 1050° C 1250°C 1250° C 75% 85 °/o

Aus der obigen Tabelle geht hervor, daß im Rahmen der Erfindung eine Erhöhung der Heißlufttemperatur um 50 bis 60°C möglich ist und der thermische Wirkungsgrad bei gleicher Kuppeltemperatur um 8 bis 10% verbessert werden kann.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird durch die Erfindung ein neuartiger Winderhitzer für Hochöfen geschaffen, bei dem die Strömungsrichtung der Verbrennungsgase und der Kaltluft nahe der Kuppel am oberen Teil des Winderhitzers sowie in der am Boden des Gitterwerksraumes angeordneten unteren Vorkammer, in der die das Gitterwerk tragenden Streben vorgesehen sind, geändert wird, wobei der thermische Wirkungsgrad des Gitterwerksraumes, der im konstruktiven Aufbau des Winderhitzers einen wesentlichen Raumteil einnimmt, erheblich heraufgesetzt wird. Demzufolge ist es möglich, die Temperatur der abgegebenen Heißluft zu erhöhen, Brennstoff einzusparen und ein vorzeitiges Ausglühen der Kuppel sowie ein durch Undichtigkeiten bewirktes Überströmen von Gas zwischen dem Brennschacht und dem Gitterwerksraum zu verhindern. Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Winderhitzer in seinem Aufbau einfach und nicht aufwendig. Vorhandene Winderhitzer können zur Erhöhung ihrer Leistung leicht entsprechend den Lehren der Erfindung umgebaut werden.

In Fig. 3A und 3B sind zwei mögliche Ausführungen für die Anordnung der tragenden Streben für das Gitterwerk dargestellt. Normalerweise werden tragende Streben 16 mit rundem Querschnitt verwendet, um den Luftstrom in horizontaler Richtung in der Vorkammer auf im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit zu halten. Wenn das mit den runden Streben 16 allein nicht zu erreichen ist, dann können gemäß Fig. 3A und 3B die Streben 16 mit dreieckigen Streben 17 oder mit runden Streben 18 mit Rippen gemischt verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen