DE2015927A1 - Standing furnace recuperator with easily removed components - Google Patents

Standing furnace recuperator with easily removed components

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DE2015927A1 DE19702015927 DE2015927A DE2015927A1 DE 2015927 A1 DE2015927 A1 DE 2015927A1 DE 19702015927 DE19702015927 DE 19702015927 DE 2015927 A DE2015927 A DE 2015927A DE 2015927 A1 DE2015927 A1 DE 2015927A1
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Abstract

Standing recuperator, esp. large unit up to 3 m. dia. and 40-60 m. high, comprises a load-bearing tower with open-work outer wall, and panels fitting into the wall openings. Each panel consists of heat-exchange surfaces, inlet and outlet headers and insulating external wall. System permits removal of panels from any level for repair.

Description

Melanchthonstr. 5 " Stehender Rekuperator ". Melanchthonstr. 5 "Standing recuperator".

Die Erfindung bezieht sich auf einen stehenden Rekuperator mit von einem Isoliermantel umgebenen Austauscherflächen aus senkrecht angeordneten Rohren, deren Enden in Sammel-und Verteilerkästen münden.The invention relates to a standing recuperator with from Exchanger surfaces surrounded by an insulating jacket made of vertically arranged pipes, the ends of which open into collecting and distribution boxes.

Bei großen Industrieöfen mit hohen Abgastemperaturen wurden bisher Doppelmantelstrahlungsrekuperatoren mit Durchmessern bis zu 3 m und Höhen von 40 bis 60 m eingebaut. Solche Rekuperatoren können nicht als eine Einheit gebaut werden. Der am höchsten beanspruchte untere Teil wird nur ca. 6 bis 10 m hoch gewählt, den restlichen Oberteil baut man in einem Stücke Für den Unterteil ist eine Montage-und Demontagemöglichkeit über eine Ausfahrvorrichtung gegeben. Der Ein-und Ausbau des oberen Rekuperatorteils ist wesentlich schwieriger. Dabei müssen die einzelnen Zylinderschüsse getrennt und innerhalb des Stützgerüstes abgesenkt werden. Alle unterhalb des beschädigten Teiles liegenden Schüsse müssen ebenfalls demontiert werden. Wegen der großen Abmessungen und Gewichte ist dies jedoch mit grossen Schwierigkeiten, entsprechendem Produktionsausfall und hohen Kosten verbunden.In large industrial furnaces with high exhaust gas temperatures were previously Double jacket radiation recuperators with diameters up to 3 m and heights of 40 built in up to 60 m. Such recuperators cannot be built as a unit. The lower part, which is subjected to the highest loads, is only selected to be approx. 6 to 10 m high, the The rest of the upper part is built in one piece. For the lower part there is an assembly and Disassembly is possible via an extension device. The installation and removal of the upper part of the recuperator is much more difficult. The individual cylinder sections must separated and lowered within the support structure. All below the damaged one Part of the horizontal sections must also be dismantled. Because of the large dimensions and weights this is however with great difficulty, corresponding loss of production and associated high costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rekuperator der eingangs genannten Gattung, insbesondere eines Rekuperators, dessen Größe 30 m übersteigt, zu schaffen, und hierbei die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden.The invention is based on the object of a recuperator of the initially named type, in particular a recuperator whose size exceeds 30 m, to create, and to avoid the disadvantages shown.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Rekuperator der eingangs genannten Gattung vor, der durch ein sich über die Höhe des Rekuperators erstreckendes rundes oder mehreckiges Wabengerüst gekennzeichnet ist, in dessen Ausnehmungen Wandelemente aus Austauscherflächenelementen, einem Sammel-und einem Verteilerkasten und einer Isolierwand unter Bildung einer geschlossenen Austauschfläche und einer geschlossenen Isolierwand einsetzbar sind.To solve this problem, the invention provides a recuperator type mentioned at the beginning, by a about the height the recuperator extending round or polygonal honeycomb structure marked is, in the recesses of wall elements made of exchanger surface elements, a Collection and a distribution box and an insulating wall forming a closed Exchange surface and a closed insulating wall can be used.

Die Erfindung geht von dem grundsätzlichen Gedanken aus, daß bei dem erfindungsgemäßen Rekuperator die Austauschfläche sowohl am Umfang wie auch in der Höhe des Rekuperators in einzelne, möglichst gleiche Elemente unterteilt ist, die von aussen leicht montierbar und demontierbar sind.The invention is based on the basic idea that in the Recuperator according to the invention, the exchange surface both on the circumference as well as in the The height of the recuperator is divided into individual elements that are as similar as possible are easy to assemble and dismantle from the outside.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Wabengerüst aus Hohlprofilteilen, die von dem wärmeaufnehmenden Medium durchströmt werden. Hierdurch können zusätzliche Luftleitungen eingespart werden.In a further embodiment of the invention, the honeycomb structure consists of Hollow profile parts through which the heat-absorbing medium flows. Through this additional air lines can be saved.

Vorzugsweise münden die Hohlprofilteile des Wabengerüstes am oberen und unteren Ende des Rekuperators in Sammel-und Verteilerkästen, die mit Verteilerkästen der lustauscherflächen verbunden sind.The hollow profile parts of the honeycomb structure preferably open out at the top and lower end of the recuperator in collecting and distribution boxes with distribution boxes the heat exchanger surfaces are connected.

In weiterer Ausbildung der ErSindung sind die sich über einen Bruchteil der Höhe des Rekuperators erstreckenden Ausnehmungen an ihrem oberen Ende von hohlen Querstreben des Wabengerüstes begrenzt, In diesen Querstreben des Nabengerustes strömt das wärmeaufnehmende Medium von einer Längsstrebe zu der benachbarten Längsstrebe in treppenförmig versetzter Strömungsweise.In the further development of the invention they are about a fraction the height of the recuperator extending recesses at their upper end of hollow Cross struts of the honeycomb structure limited, In these cross struts of the hub structure the heat-absorbing medium flows from one longitudinal strut to the adjacent longitudinal strut in a stepped staggered flow.

Hierzu sind die Längs-bzw. die Querstreben des Wabengerüstes mit das wärmeaufnehmende Medium in die Quer-bzw. in die Längsstreben des Gerustes ableitende Einbauten versehen.For this purpose, the longitudinal or. the cross struts of the honeycomb structure with the heat-absorbing medium in the transverse or. dissipating into the longitudinal struts of the framework Built-in provided.

Weiterhin sieht der erfindungsgemäße Rekuperator vor, daß die Austauscherflächen aus einer parallel zur Rekuperatorlängsachse gelegenen Rohrreihe mit weiter Rohrteilung und einer darüberliegenden Rohrwand bestehen, deren Rohre entweder derart dicht aneinandergefügt und an ihren Berührungsstellen verschweißt oder mit seitlichen sich überdeckenden Rippen oder Flossen versehen sind, so daß durch die Rohre bzw. die Rohre und die Rippen oder Flossen eine geschlossene Wand vor der Isolierwand des Wandelementes gebildet wird.Furthermore, the recuperator according to the invention provides that the exchanger surfaces from a row of pipes parallel to the longitudinal axis of the recuperator with a wide pipe division and an overlying pipe wall exist whose pipes either in such a way tight joined together and welded at their points of contact or with lateral ones overlapping ribs or fins are provided so that the tubes or the tubes and the fins or fins form a closed wall in front of the insulating wall of the wall element is formed.

Die Wandelemente des Rekuperators können geradwandig oder aber gekrümmt, je nach der Form des Rekuperators, ausgebildet sein, Der Querschnitt der Längsstreben des Wabengerüstes ist entsprechend gewählt. Bei sechseckiger Ausführung des Rekuperators besitzen die Längsstreben des Wabengerüstes 3,4 oder 5-eckige Ausbildung mit geraden Wandern, die den Wandelementen benachbart sind.The wall elements of the recuperator can be straight-walled or curved, depending on the shape of the recuperator, the cross-section of the longitudinal struts the honeycomb structure is selected accordingly. With the hexagonal design of the recuperator have the longitudinal struts of the honeycomb structure 3, 4 or 5-sided training with straight Hikes that are adjacent to the wall elements.

Die Enden der Rohre der Rohrreihe und der Rohrwand sind entweder in Luftsammel-und Verteilerkästen eingeschweißt, wobei die unteren Sammelkästen wegen der unterschiedlichen Wärmedehnung der Rohre geteilt ausgeführt werden können oder die Rohre werden auswärts geführt und unter Verwendung von Dehnungsausgleichern mit den Rohren des darunter oder darüber befindlichen Wandelementes oder mit den Kaltluft-oder Heißluftsammlern verbunden.The ends of the tubes of the tube row and the tube wall are either in Air collecting and distribution boxes welded in, with the lower collecting boxes due the different thermal expansion of the pipes can be carried out divided or the pipes are led outwards and using expansion joints with the tubes of the wall element located below or above or with the Connected to cold air or hot air collectors.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Rekuperators nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Rekuperator, Fig. 2 eine Draufsicht ohne Kamin, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 eine Ausführungsform eines Wandelementes, Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch ein Vandeleinent, Fig. 6 eine schematische Darstellung des Rekuperators im Längsschnitt mit den Strömungsrichtungen der Medien in den zeilen des Rekuperators und Fig. 7 eine schematische Darstellung des in die Zeichnungsebene abgerollten Wabengerüstes.Exemplary embodiments of the recuperator are shown in the drawing of the invention, namely Fig. 1 shows a longitudinal section through the recuperator, Fig. 2 is a plan view without a chimney, Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 1, Fig. 4 an embodiment of a wall element, Fig. 5 a horizontal section by a Vandeleinent, Fig. 6 is a schematic representation of the recuperator in Longitudinal section with the flow directions of the media in the rows of the recuperator and FIG. 7 shows a schematic representation of the unrolled into the plane of the drawing Honeycomb structure.

Das aufzuwärmende Medium strömt in Richtung des Pfeiles A in einen ringförmigen Verteilerkasten 1, der durch ein feuerfestes Mauerwerk 2 vor der direkten Einstrahlung der Wärme geschützt wird. Der Verteilerkasten 1 ist sechseckig ausgebildet und besitzt gerade Xastenabschnitte 3 (Pig. 2), die zusammengefügt den echseckigen Verteilerkasten 1 bilden. Die Kastenabschnitte lassen einen durchgehenden Innenraum entstehen, wobei sie mit Jeweils zwei Xeitungsstützen 5,6 versehen sind, die einen Kompensator 7 tragen.The medium to be heated flows in the direction of arrow A into one annular distribution box 1, which is through a refractory masonry 2 in front of the direct Radiation of heat is protected. The distribution box 1 is hexagonal and has straight Xasten sections 3 (Pig. 2), which joined together the hexagonal Form distribution box 1. The box sections leave a continuous interior arise, whereby they are each provided with two Xeitungsstützen 5,6, the one Wear compensator 7.

Von dem unteren Verteilerkasten 1 aus erstrecken sich bis zum oberen Ende des Rekuperators sechs Längsstreben 8, die als Hohlprofile ausgebildet sind und deren Innenraum 8a mit dem Verteilerkasten 1 derart in Verbindung steht, daß das in dem Verteilerkasten 1 befindliche aufzuwärmende Medium auch in die Innenräume 8a der als Hohlprofil ausgebildeten Längsstreben gelangt.From the lower distribution box 1 extend to the upper one At the end of the recuperator six longitudinal struts 8, which are designed as hollow profiles and its interior 8a is in communication with the junction box 1 in such a way that the medium to be heated in the distribution box 1 also into the interior 8a of the longitudinal struts designed as a hollow profile arrives.

Diese sind in bestimmter Höhe durch Querstreben 9 miteinander sowohl mechanisch als auch strömungstechnisch verbunden. Am tbergang einer jeden Längsstrebe 8 zu einer Querstrebe 9 ist ein Einbauteil 10 vorgesehen, durch den das aufzuwärmende Medium von einer Längsstrebe in die nächste Querstrebe 9 geleitet wird, um von dort an der Oberseite 10a eines weiteren Einbauteils 10 in die nächst höhere und seitlich versetzte Längsstrebe 8 geleitet zu werden. Ein Teil des aufzuwärmenden Mediums strömt somit stufenartig durch die Längs-und Querstreben 8 und 9 des durch diese Streben gebildeten Wabengerüstes W bis zu einem oberen Sammelkasten 11. Die Strömung durch die Längs-und Querstreben 8,9 des Wabengerüstes W ist in Fig. 7 durch die Pfeile S wiedergegeben.These are both at a certain height by cross braces 9 with each other mechanically and fluidically connected. At the transition of each longitudinal strut 8 to a cross strut 9, a built-in part 10 is provided through which the to be heated Medium is passed from a longitudinal strut into the next transverse strut 9 in order to get from there on the top 10a of a further built-in part 10 in the next higher and laterally offset longitudinal strut 8 to be passed. Part of the medium to be heated thus flows in stages through the longitudinal and transverse struts 8 and 9 of the through them Struts formed honeycomb structure W up to an upper collecting tank 11. The flow through the longitudinal and transverse struts 8.9 of the honeycomb structure W is shown in FIG. 7 by the Arrows S reproduced.

Zwischen den Längs-und Querstreben 8,9 des Wabengerüstes W sind Zwischenräume oder Ausnehmungen 12 gebildet, in die Wandelemente 13 einsetzbar sind. Diese bestehen aus unteren Verteilerkästen 14,15 mit Leitungsstutzen 16, einem oberen Sammelkasten 17 mit teitungsstutzen 18 mit Kompensator 19 sowie einer Reihe von Rohren 20 mit weiter Rohrteilung zwischen den Kästen 15 und 17 und einer Rohrwand 21 zwischen den Kästen 14 und 17 sowie einer Isolierwand 22. Die Rohre 20 verlaufen parallel zur Isolierwand 22 und bei eingebautem Wandelement in Längsrichtung des Rekuperators. Sie haben unter Belassung eines Zwischenraumes zu ihren Nachbarrohren einen größeren Abstand voneinander als die Rohre 21, die entweder an ihrem Umfang aneinandergeschweißt oder aber mit Längsflanschen 23 versehen sind. Die Flansche benachbarter Rohre bilden mit diesen eine geschlossene Rohrwand, hinter der die Isolierwand 22 angeordnet ist. Diese wird durch eine Blechverkleidung 24 abgedeckt, mit deren Hilfe die Wandelemente 13 dichtend mit den Längsstreben 8 verbunden werden, so daß nach dem Einsetzen der Wandelemente 13 in die Hohlräume 12 sowohl ein Rohrkorb aus den Rohren 20, eine Rohrwand aus den Rohren 21 und ein geschlossener Isoliermantel gebildet wird. Bei Bedarf können die Wandelemente 13 einzeln beliebig aus den Zwischenräumen 12 herausgenommen werden, ohne daß dies eine nachteilige Wirkung auf die Funktion des Rekuperators oder dessen Montage oder Demontage hat.There are spaces between the longitudinal and transverse struts 8, 9 of the honeycomb framework W or recesses 12 are formed into which wall elements 13 can be inserted. These exist from lower distribution boxes 14, 15 with line socket 16, an upper collecting box 17 with line connector 18 with compensator 19 and a number of Pipes 20 with a wide pipe division between the boxes 15 and 17 and a pipe wall 21 between the boxes 14 and 17 and an insulating wall 22. The pipes 20 run parallel to the insulating wall 22 and when the wall element is installed in the longitudinal direction of the Recuperators. You have to leave a gap to their neighboring pipes a greater distance from each other than the tubes 21, either on their circumference welded to one another or provided with longitudinal flanges 23. The flanges neighboring pipes form a closed pipe wall with these, behind which the Isolating wall 22 is arranged. This is covered by a sheet metal cladding 24, with the help of which the wall elements 13 are sealingly connected to the longitudinal struts 8, so that after the insertion of the wall elements 13 in the cavities 12 both a pipe basket from the tubes 20, a tube wall from the tubes 21 and a closed insulating jacket is formed. If necessary, the wall elements 13 can be individually removed from the spaces 12 can be removed without this having an adverse effect on the function of the recuperator or its assembly or disassembly.

Die Strömungsrichtung des wärmeaufnehmenden Mediums durch die Rohre 20, 21, ist in Fig. 6 und 7 durch die Pfeile F wiedergegeben. Die aufzuwärmende Luft, von der ein Teil durch die Längs-und Querstreben 8,9 geleitet wird, durchströmt zunächst die unteren Rohren 20, 21 nach oben und damit im Gleichstrom zu dem wärmeabgebenden Medium das in Richtung des Pfeiles G durch den Rekuperator strömt.The direction of flow of the heat-absorbing medium through the pipes 20, 21, is shown in FIGS. 6 and 7 by the arrows F. The one to be warmed up Air, part of which is passed through the longitudinal and transverse struts 8, 9, flows through it first the lower tubes 20, 21 upwards and thus in direct current with the heat emitting Medium that flows through the recuperator in the direction of arrow G.

Durch die oberen Rohre 20a, 21a und 20b und 21b wird das durch den Sammelkasten 11 und den Verteilerkasten 25 strömende bereits in den Streben 8,9 erwärmte Medium geleitet, das zu einer Ringkammer 26 gelangt, von wo es in Richtung des Pfeiles B gemeinsam mit dem aus den unteren Rohren 20,21 stammenden erwärmten Medium abgezogen werden kann.Through the upper tubes 20a, 21a and 20b and 21b that is through the Collection box 11 and the distribution box 25 already flowing into the struts 8.9 heated medium passed, which arrives at an annular chamber 26, from where it is directed towards of the arrow B together with the heated one originating from the lower tubes 20, 21 Medium can be withdrawn.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist statt der beiden Verteilerkästen eine einzige Verteilerkammer 27 vorgesehen.In the embodiment according to FIG. 4, instead of the two distribution boxes a single distribution chamber 27 is provided.

Claims (1)

Patentansprüche: Patent claims: 9 stehender Rekuperator mit von einem Isoliermantel umgebenen Austauscherflächen aus senkrecht angeordneten Rohren, deren Enden in Sammel-und Verteilerkästen münden, gekennzeichnet durch ein sich über die Höhe des Rekuperators erstreckendes rundes oder mehreckiges Wabengerüst (w), in dessen Ausnehmungen (12) Wandelemente (13) aus Austauscherflächenelementen, einem Sammel- (17) und einem Verteilerkasten (14,15,27) und einer Isolierwand (22) unter Bildung einer geschlossenen Austauschfläche und einer geschlossenen Isolierwand einsetzbar sind.9 vertical recuperator with exchanger surfaces surrounded by an insulating jacket from vertically arranged pipes, the ends of which open into collecting and distribution boxes, characterized by a round one extending over the height of the recuperator or polygonal honeycomb structure (w), in whose recesses (12) wall elements (13) consisting of exchanger surface elements, a collecting box (17) and a distribution box (14,15,27) and an insulating wall (22) forming a closed exchange surface and a closed insulating wall can be used. 2o Rekuperator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wabengerüst (W) aus Hohlprofilteilen besteht (8,9), die von dem wärmeaufnehmenden Medium durchströmt sind.2o recuperator according to claim 1, characterized in that the honeycomb structure (W) consists of hollow profile parts (8, 9) through which the heat-absorbing medium flows are. 3. Rekuperator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofilteile des Wabengerüstes am oberen und unteren -Ende des Rekuperators in die Sammel-und Verteilerkästen münden, die mit Verteilerkästen der Austauscherflächen verbunden sind.3. Recuperator according to claim 1 and 2, characterized in that the hollow profile parts of the honeycomb structure at the upper and lower end of the recuperator Open into the collecting and distribution boxes, which are connected to the distribution boxes of the exchanger surfaces are connected. 4. Rekuperator nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (12) und die Zwischenstücke (13) des Waben-=gerüstes (8) sich über einen Bruchteil der Höhe des Rekuperators erstrecken und an ihrem oberen Ende von hohlen Querstreben (9) des Wabengerüstes begrenzt werden.4. Recuperator according to claims 1-3, characterized in that the Recesses (12) and the intermediate pieces (13) of the honeycomb framework (8) extend over extend a fraction of the height of the recuperator and at its upper end of hollow cross struts (9) of the honeycomb structure are limited. 5. Rekuperator nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsstreben (8) des Walzengerüstes (W) mit das wärmeaufnehmende Medium in die Querstreben des Gerüstes und umgekehrt ableitenden Einbauten (10) versehen sind0 6. Rekuperator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austauscherflächen aus einer parallel zur Rekuperatorlängsachse gelegenen Rohrreihe mit weiter Rohrteilung und einer dahinterliegenden Rohrwand bestehen, deren Rohre (21) aneinanderliegen oder mit sich überdeckenden Rippen oder Plossen (23) versehen sind.5. recuperator according to claim 1-4, characterized in that the Longitudinal struts (8) of the roll stand (W) with the heat-absorbing medium in the cross struts of the framework and vice versa dissipative internals (10) are provided 0 6th Recuperator according to Claim 5, characterized in that the exchanger surfaces from a row of pipes parallel to the longitudinal axis of the recuperator with a wide pipe division and a pipe wall behind it, the pipes (21) of which lie against one another or are provided with overlapping ribs or pontoons (23). L e e r s e i t eL e r s e i t e
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