DE2229656C3

DE2229656C3 - Keramischer Besatzstein für Wärmetauscher

Info

Publication number: DE2229656C3
Application number: DE2229656A
Authority: DE
Inventors: Pierre Juvisy-Sur-Orge Blanchet; Jacques Vedene Duchenoy; Joseph Sorgues Recasens
Original assignee: L'ELECTRO-REFRACTAIRE PARIS
Current assignee: L'ELECTRO-REFRACTAIRE PARIS
Priority date: 1971-06-22
Filing date: 1972-06-19
Publication date: 1974-08-22
Also published as: DE2229656A1; GB1374643A; FR2248748A6; FR2142624B1; DE2229656B2; CA966656A; FR2142624A1; US3777805A

Description

Prange, die

era»n können, sehr gering wird, und daß man "aß dazu gezwungen ist, den Steinen eine

Sase in den äußeren Bereichen entstehen. Außernase in u _{Dicke der Steme fur}

JTsSbSi £ Einbauen nützlich- Aus der deutschen Pa entschritt 672 106 sind übliche keram,sche Besäte ne bekannt, deren Dicken m Abhängigkeit

dericweiliaen Temperatur gewählt werden, und ^w ar IL «He Dicke er Steine desto kiemer, je niedriger

Je Temperatur des Heises wird_; Die Besatz^inc können η der Nähe der Austnttsoftnungen fur d.e He" ease Dicken von weniger als M) mm !..hen.

DeV Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kera-

mische Besatzsteine für Industrieofen nachgcschal-™c Unerativ oder rekuperativ besehene Wärmeaustauscher hohen Wirkungsgrades zu schaffen die Se «erinucr Wandstärke eine genugende Festigkeit

Die Erfindung betrifft einen keramischen Besatz-Stein für Industrieöfen nachgeschaltete regenerativ oder rekuperativ betriebene Wärmeaustauscher, dsfen Steinstärken 50 Millimeter und kleiner betragen. Diese Wärmetauscher werden in Anlagen verwendet, die große Industrieöfen enthalten, wie Glasofen, Siemens-Martin-Öfen usw., um die in den Abgasen dieser Öfen enthaltene Wärme zurückzugesvinnen.

Solche Wärmetauscher, die Einbauten aus Steinen nus hochschmelzendem Material aufweisen, zwischen denen Durchlaßkanäle für Gas oder Luft angeordnet sind, arbeiten nach einem sich periodisch wiederholenden Zyklus, der aus sich abwechselnden Phasen besteht, wobei während einer Phase Rauchgase oder andere heiße Abgase zur Aufheizung der Steine die Kanäle durchströmen und während einer anderen Phase Verbrennungsluft oder Brennstoff die Kanäle durchströmt, um dieses Fluid durch die in den Steinen gespeicherte Wärme aufzuheizen.

Die bisher verwendeten Steine sind Preßlinge aus hochschmelzenden Oxiden, z. B. aus Magnesiumoxid, Mischungen aus Chromoxid und Magnesiumoxid, Mischungen aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid und Siliziumoxyd alleine.

Beim Studium der Betriebsbedingungen solcher Wärmetauscher hat die Anmelderin festgestellt, daß ihr thermischer Wirkungsgrad, d. h. das Verhältnis der zurückgewonnenen Wärmemenge in der aufgeheizten Luft zu der in den Abgasen enthaltenen Wärmemenge, nicht so günstig ist, wie er sein könnte, und daß diese Tatsache insbesondere der Dicke der ver-₃„ _tJ1Cse Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst daß die^ Besatzsteine aus einem im Schmelzfluß gegossenen oxvdischen Material bestehen.

Fine «eeianetc Form der Besatzste.ne ist eine Form die mehrerer, parallelepipedform.gen Elemcnten entspricht, die durch das Gießen zu einem monolithischen Teil vereinigt sind, wobei dieses Teil strahlenförmig angeordnete Arme aufweist. ' Geeignete hochschmelzend M-iterialien sind unter anderem Siiiziumoxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid. Magnesiumoxid, Chromoxid usw. wobei d.ese Oxide für sich allein oder in Form von Mischungen verwendet werden können. Die Auswahl der Oxide oder die Zusammensetzung der Mischungen wird durch die Natur der Abgase oder Rauchgase bestimmt, d.e mit den Einbauten im Regenerator in Berührung kommen, wobei insbesondere deren aggressive Eigenschaften zu berücksichtigen sind.

Zusätzlich zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades gestattet die Erfindung eine Verkle.ncrung der Volumina der Wärmetauscher dank der geringeren Dicke der Bauelemente bei einem gegebenen Durchströmungsquerschnitt und eine Ver angerune der Lebensdauer dank einer größeren Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion, einer geeringeren Empfindlichkeit gegen Zusetzen der Gasdurchlaßkanäle und einer größeren Stabilität der Einbauten. Außerdem können die Zeit für die Aufheizung der Einbauten durch die Abgase und die Zeit fur die Aufheizune der Verbrennungsluft oder des Brennstoffes reduziert werden dank der besseren thermischen Leitfähigkeit von elektrisch erschmolzenen Oxiden. Auf Grund dieser Talsache kann das Wechselspiel zwischen zwei Generatoren, die im allgemeinen einem Ofen zugeordnet sind, wesentlich schneller sein als bei bekannten Anlagen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig.! eine perspektivische Ansicht eines Stapelelementes gemäß der Erfindung, das als sternförmiges Gußstück mit vier Armen ausgebildet ist,

F i g. 2 eine Draufsicht auf Stapelelement.:, die als Sterne mit drei Armen ausgebildet sind und

Fig.3 eine Draufsicht auf Stapeleiemente, die eine größere Zahl von strahlenförmig verlaufenden Armen aufweisen.

Das in F i g. 1 dargestellte Teil hat die Form eines Kreuzes mit vier Armen 1, die etwa vier quaderförmigen Preßsteinen entsprechen, die an einer langen Seite miteinander verbunden sind, jedoch insgesamt dank der Herstellung durch Gießen monolithisch sind. Die Dicke e jedes strahlenförmig verlaufenden Armes ist kleinei oder höchstens gleich 50 mm. Gute Ergebnisse wurden mit einer Dicke von 40 mm erhalten. In der Mitte kann die Dicke etwas größer sein wegen der Abrundungen 2, die zwecks einer guten Verbindung der Arme untereinander vorgesehen sind. Die radiale Abmessung r der Arme kann belie- =0 big "-ein, ebenso ihre Hohe/i. Gute Resultate wurden mit einer radialen Abmessung r von ungefähr 165 mm und einer Höhe/i von ungefähr 250 mm erhalten. Wenn man solche Elemente nebeneinandersetzt und aufeinanderstapelt, erhält man eine Vielzahl von vertikalen Kaminen 3 mit quadratischem Querschnitt, die als Gaskanäle dienen. Die Elemente haben angegossene Vorsprünge 4 oben und unten ar. ihren zentralen Teilen, die die bequeme Herstellung eines Stapels erleichtert. Bei der Herstellung eines Stapels greift jeder Vorsprung 4 zwischen die Arme von vier Elementen der nächst oberen und nächst unteren Etage ein. An den Seiten da. Stapels, die dem aus irgendeinem geeigneten Material bestehenden Wärmetauschermantel benachbart sind, können die Elemente nur drei Arme aufweisen. Die Arme der Elemente oder wenigstens einige dieser Arme können außcdem an einem Ende, z. B. oben, einen kleinen kegelstumpfförmigen Noppen 6 aufweisen, der angegossen ist und der einem Hohlraum 7 von entsprechender Form am anderen Ende derart entspricht daß bei der Stapelung das Eingreifen der Noppen der Elemente einer Etage in die Ausnehmungen der EIe-Se der nächst oberen Etage die korrekte relative La"e der Elemente zueinander gewährleistet Diese Anordnung* erleichtert die Montage außerordentlich und verbessert die Stabilität des Stapels

In Fiß 2 ist eine Variante dargestellt, bei der die Elemente in Form eines Sternes gegossen sind, der de. Arme» aufweist, die unter einem Winkel von PO ^einander versetzt sind. Die Stapelung kann in de- gleichen Weise wie zuvor beschrieben durchaefühit Wvirden.

DiefeFcrm der Elemente gestattet es, fur den Durchgang der Gase Kanäle mit sechseckigem Querschnitt hen ustellen, die weniger der Gefahr emer Verstopfuni' ausgesetzt sind.

M J kaiin sich natürlich auch andereAusfuhrungsformeii vorstellen. Fig.3 zeigt ζ.Β Elemente, von denen jedes sechs Arms aufweist von denen vier 'urne 9 kreuzförmig angeordnet sind, wahrend «ve, andere Ame 10, die eine größere radvale Abmessung haben, sich in zwei Zwischenräumen zwischen den Kreuzarmeu erstrecken.

Eine solche Ausbildung der Elemente bringt, wie leicht zu sehen ist. eine Vergrößerung der Heizfläche jed3ch eine Verminderung der Kanalouerschnitte De relativ engen Kanäle können sich eich- tcr zusetzen. Man wird deshalb diese Anordnung dann verwenden, wenn die Beschaffenheit der Gase nur eine geringe Verstopfungsgefahr tür die Kanäle

mit sich brinsit. . .

Bei diesL-r'Ausführungsform können, wie auch bei den vorhersehenden Ausführungsformen, die Elemente ciner-Etage gegenüber den Elementen der anderen Etaae derart versetzt sein, daß die Arme 9 der Elemente einer Etage auf den Armen 9 von vier Elementen der nächst unteren Etage aufruhen_

Alle dipse Formen sind leicht durch Gießen herstellbar, wobei als Gußmasse eine Charge aus zuvor erschmolzenen Oxiden mit hochliegendem Schmelzpunkt verwendet wird. Man kann insbesondere die Gießvorrichtung verwenden, die in der deutschen Offenlegungsschrift 2 125 242 beschrieben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Keramischer Besatzstein für Industrieöfen nachgeschaltete regenerativ oder rekuperativ betriebene Wärmeaustauscher, deren Steinstärken 50 Millimeter und kleiner betragen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem im Schmelzfluß gegossenen oxidischen Material besteht.

2. Keramischer Besatzstein nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß sein Querschnitt eine Form aufweist, die der Form mehrerer paraltelepipedförmiger Elemente entspricht.

3. Keramischer Besatzstein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form seines Querschnittes strahlenförmig angeordnete Arme (1,8; 9: 10) aufweist.

4. Keramik-:her Besuizstein nach einem der \orhereehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein mittlerer Teil unten und oben einen Vorsprung (4) aufweist.

5. Keramischer Besalzstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er an einem Ende einen oder mehrere exzentrische Noppen (6) und am anderen Ende eine oder mehrere entsprechend angeordnete Ausnehmungen (7) aufweist, um ein Ineinandergreifen zwischen zwei übereinander angeordneten Elementen zu erzielen.

_manchmal selbst b*i 160 mm-