DE2226976C3 - Industrieofen insbesondere Verzinkungskessel - Google Patents

Description

Es ist bekannt, in Industrieöfen als Heizquelle eine Strahlwand zu verwenden. Strahlwände gewährleisten — positiv formuliert — eine gleichmäßige Beheizung großer Flächen von Industrieöfen und vermeiden — negativ formuliert — örtliche Überhitzungen und damit vorzeitige Zerstörungen der Industrieöfen. Zwei Arten von Strahlwänden sind bekannt: Bei der einen Ausführung (vgl. Zeitschriften »Bänder, Bleche, Rohre« 1965, Nr. 5 S. 260/262 und »Stahl und Eisen« 1972, Nr. 10 S. 440/445) wird in Flächenbrenneirn, von denen mehrere in einer Wandung des Industrieofens im Abstand voneinander vorgesehen sind, unter Luftzufuhr Brennstoff verbrannt. Durch die trompetenförmige Öffnung des Flächenbrennerendes wird das Brennstoff-Luft-Gemisch so geführt, daß sich mit der Brennerachse als Mittelpunkt Scheiben von brennenden Gasen ausgebildet, die an der Wandung anliegen. Diese Flächenbrenner geben einmal durch Strahlung der Flamme Wärme an den Industrieofen ab, zum anderen wird die Wandung aufgeheizt und strahlt ihrerseits auf den Industrieofen. Bei diesen Strahilwänden ist die Wärmeabgabe im Bereich der Flächenbrenner größer als im Bereich zwischen den Flächenbrennern, so daß die gewünschte Wirkung der Vergleichmäßigung der Wärmeabgabe nur bedingt erreicht wird. Bei der anderen Ausführung (vgl. DE-PSn 1128 942 und 12 22 612) wird eine gelochte oder poröse Steinwand verwendet, die die der zu beheizenden Fläche des Industrieofens zugekehrte Wand einer im übrigen gasdicht abgeschlossenen Kammer bildet. Ein in die Kammer eingeführtes Gas-Luft-Gemisch kann nur durch die gelochte oder poröse Wand entweichen. Nach Zündung des entweichenden Gemisches brennt dieses über die gesamte Strahlwand. Auch h'er wird einmal durch Flammenstrahlung Wanne an den Industrieofen abgegeben, zum anderen die gelochte oder poröse Wand aufgeheizt, die ihrerseits auf den Industrieofen strahlt. Die zuletzt genannten Strahlwände sind schwer und teuer; sie sind außerdem nur bis zu bestimmten Tomneratiiren einzusetzen, weil die Doröse oder gelochte Wand ein guter Wärmeleiter ist, die über ihre gesamte Dicke erwärmt wird, wodurch die Gefahr von Rückzündungen in die Kammer hinein besteht. Schließlich ist ein Strahlungsbrenner bekannt (vgl. Zeitschrift »gas wärme international«, April 1968 S. 116/121), bei dem der Strahlungskörper aus zwei Vliesschichten aus Quarzwolle oder Quarzglaswolle besteht, die sich flächig berühren und ein Gemischgehäuse überdecken. Mit diesem Strahlungsbrenner soll ein Betriebszustand

ίο mit hohen, die Selbstzündungsgrenze der üblichen Brenngase weit überschreitenden Temperaturen erreicht werden, wobei die Gemischtemperatur im inneren Vlies unter der Selbstzündungsgrenze bleibt. Abgesehen davon, daß es sich bei der bekannten Vorrichtung um einen einzelnen Strahlungsbrenner, nicht um eine Strahlungswand handelt, sind zwei Vliesschichten notwendig, um die Rückzündung zu vermeiden.

Der durch den Patentanspruch 1 gekennzeichenten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Industrieofen mit Strahlwandbeheizung zu schaffen, der eine gasdurchlässige Strahlwand aus einer Schicht aufweist, die ohne Gefahr von Rückzündungen auch bei hohen Temperaturen arbeitet, und bei dem gleichzeitg auf die übliche Wärmeisolation verzichtet werden kann.

Feuerfeste Filze haben als Grundlage eine keramische Faser. Sie sind für Arbeitstemperaturen bis zu etwa 1250° C einzusetzen, haben eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, eine hohe Wärmedämmung sowie ein extrem niedriges Gewicht — im Vergleich zu herkömmlichem Feuerfestmaterial etwa 1 : 10 niedriger —. Feuerfeste Filze werden daher im Ofenbau als feuerseitige Auskleidung von Warmbehandlungsöfen verwendet. Mit der Erfindung wird den feuerfesten Filzen ein neues Anwendungsgebiet erschlossen. Das in die Kammer eintretende brennbare Gas-Luft-Gemisch entweicht durch die aus feuerfestem Filz bestehende Strahlwand. Durch kurze Zündung mittels eines außerhalb der Kammer angeordneten, einen Teil des feuerfesten Filzes bestreichenden Zündbrenners wird das brennbare Gas-Luft-Gemisch gezündet. Dia Flamme verteilt sich rasch über die gesamte Fläche des Filzes, der gleichmäßig das Gas-Luft-Gemisch durchläßt und dazu führt, daß ein Flächenbrand in Form ungezählter kleiner ineinander übergehender Flammen entsteht. Die Strahlwirkung der Strahlwand nach der Erfindung ist besser als bei herkömmlichen Strahlwänden, da eine völlig gleichmäßige Flammenverteilung über die gesamte Strahlwand eintritt und die Temperatur der einzelnen Flamme höher gewählt werden kann. Die erreichbaren Temperaturen liegen nämlich wegen der Hitzebeständigkeit des feuerfesten Filzes bis zu 1250° C wesentlich über den Temperaturen, die mit herkömmlichen Strahlwänden erreichbar sind. Die Temperaturen sind über den Druck des Gas-Luft-Gemisches, der vorzugsweise zwischen 50 und 200 mmWS liegt, sowie die Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches steuerbar. Verwendbar sind sowohl Erdgas-Luft-Gemische als auch Stadtgas-Luft-Geniische, und zwar sowohl mit Gas- als auch mit Luftüberschuß in dem Geniisch. Der feuerfeste Filz isoliert wesentlich besser und ist leichter zu handhaben als die Steine herkömmlicher Strahlwände. Ein Auswechseln des feuerfesten Filzes ist bei abgestelltem Industrieofen praktisch sofort möglich, da der feuerfeste Filz nach einigen Sekunden erkaltet ist. Da feuerfeste Filze eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweisen, kann auf eine weitere Wärmeisolation des Ofens verzichtet werden. Vielmehr können die Kam-

mern zugleich die Außenwände des Ofens bilden. Bei Versuchen zeigte sich nämlich, daß die dem feuerfesten Filz gegenüberliegende Wand der Kammer, die aus einer Stahlplatte bestand, nur handwarm wurde. Dies gilt auch, weil die geringe Wärmemenge, welche durch den Filz tritt, direkt zur Vorwärmung des Gas-Luft-Gemisches dient. Besonders kleinere Verzinkungsöfen können dann, wenn der Verzinkungskessel lediglich schrankartig durch jeweüs eine Strahtwand aus feuerfestem Filz enthaltene Kammern umstellt wird, extrem leicht und billig gebaut werden.

Der feuerfeste Filz kann auf beliebige Weise als Wand mit dem übrigen Teil der Kammer verbunden werden. Es empfiehlt sich jedoch in Ausgestaltung der Erfindung die Ränder des feuerfesten Filzes in einen Rahmen aus hitzebeständigem Stahl zu spannen, oder — wenn die Strahlwand für eine Filztafel und ihre Halterung zu groß sein sollte bzw. bei der freistehenden Wand aus feuerfestem Filz ein Ausuauchen zu befürchten ist — den feuerfesten Filz fensterartig in einen mehrere öffnungen aufweisenden Rahmen aus hitzebeständigen Stahl zu spannen. In beiden Fällen ist der Ein- und Ausbau des feuerfesten Filzes leicht durch Einspannen in den Rahmen oder Lösen aus dem Rahmen möglich. Zur Stabilisierung größerer Wände i'it es auch vorteilhaft, ,in Gitter aus feuerfestem Material an mindestens einer Fläche des feuerfester Filzes anzubringen.

Der als Ausführungsbeispiel gewählte VerzinkungsofenweisteinFundament 1 mit Aufsetzsockeln 2 auf. In Längsrichtung des Verzinkungsofens sind mehrere gleich ausgebildete Aufsetzsockel 2 vorgesehen. Auf die Aufsetzsockel 2 ist ein Verzinkungskessel 3 aufgesetzt, der im wesentlichen die Form eines Quaders aufweist. Der Verzinkungskessel enthält ein flüssiges Zinkbad, in das die zu verzinkenden Gegenstände eingebracht werden.

Das Zinkbad ist für die Feuerverzinkung auf einer Temperatur von etwa 450 bis 460° C zu halten. Das geschieht gemäß der Erfindung dur ch Strahlwände, die im Ausführungsbeispiel entlang der gesamten Längsseiten des Verzinkungskessels 3 vorgesehen sind und von denen jede wie folgt aufgebaut ist: Auf der dem Verzinkungskessel 3 zugewandten Seite weist eine im übrigen gasdicht abgeschlossene Kammer 4 einen feuerfesten Filz 5 auf. Der feuerfeste Filz 3 ist gasdurchlässig. Seine Ränder sind in einen Rahmen 6 aus hitzebeständigem Stahl gespannt.

Der feuerfeste Filz 5 kann fensterartig in einen mehrere öffnungen aufweisender. Rahmen aus hitzebeständigem Stahl gespannt sein. Auch ist es möglich, mehrere Kammern 4 sowohl in Horizontalrichtung nebeneinander als auch in Vertikalrichtung übereinander vorzusehen. Im Bedarfsfall können auch an den Stirnseiten des Verzinkungskessels 3 Kammern 4 vorgesehen sein.

Jede Kammer 4 weist außer dem feuerfesten Filz 5 weitere Wände 7 aus herkömmlichem, gasdichten Material auf, z. B. aus Stahlplatten oder Steinen. Da diese weiteren Wände 7 keiner Wärmebelastung ausgesetzt sind, brauchen sie weder besonders dick noch besonders hitzebeständig zu sein. Es ist möglich, insbesondere bei kleineren Verzinkungsöfen, die Kammern 4 schrankartig um den Verzinkungskessel 3 anzuordnen und als einzige Wärmeisolation zu verwenden. Im Ausfü'hrungsbeispiei stehen die Kammern 4 auf einem seinerseits auf dem Fundament 1 aufstehenden Kanal 8 rechteckigen Querschnitts. Es ist möglich, den Kanal zwischen dem feuerfesten Filz 5 und der Wand des Verzinkungskessels 3 in herkömmlicher Weise für die Führung der Abgase zu unterteilen. Dabei können nur der obere Kanal beheizt und die heißen Abgase durch den unteren Kanal geführt sein.

Jede Kammer 4 ist über mindestens einen Einlaß 9. der eine der Wände 7 durchsetzt, mit einem Gas-Luft-Gemisch beschickt, welches durch Pfeile 11 schematisch dargestellt ist. Es entweicht durch den feuerfesten Filz 5 nach außen. Zwischen feuerfestem Filz 5 und Verzinkungskessel 3 ist für jede Kammer 4 mindestens ein Zündbrenner 12 vorgesehen, der bei Inbetriebnahme der Strahlwand gezündet wird und das durch den feuerfesten Filz 5 dringende Gas-Luft-Gemisch zündet, wie es schetnatisch durch unregelmäßige Zackenlinien 13 dargestellt ist. Die Flammenwand breitet sich dann über den gesamten feuerfesten Filz 5 aus, wodurch sich eine optimal gleichmäßig brennende Flammenwand ergibt.

Die Strahlwand nach der Erfindung kann bei allen Industrieöfen eingesetzt werden, bei denen eine gleichmäßige Wärmestrahlung über einen bestimmten Flächenbereich gewünscht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Industrieofen, insbesondere Verzinkungskessel, mit Strahlwandbeheizung, wobei die Strahlwand die der zu beheizenden Fläche benachbarte Wand einer gasdichten, von einem brennbaren Gas-Luft-Gemisch beschickten Kammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlwand aus feuerfestem Filz (5) besteht und daß der Industrieofen im Bereich der zu beheizenden Fläche die von dem feuerfesten Filz (5) mitgebildete Kammer (4) als einzige Wärmeisolation aufweist.

2. Industrieofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder des feuerfesten Filzes (5) in einen Rahmen (6) aus hitzebeständigem Stahl gespannt sind.

3. Indussrieofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feuerfeste Filz (5) fensterartig in einen mehrere Öffnungen aufweisenden Rahmen aus hitzebeständigem Stahl gespannt ist.

4. Industrieofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Fläche des feuerfesten Filzes (5) ein feuerfestes Gitter angebracht ist.