DE2259639A1

DE2259639A1 - Nachwaermofen oder vorrichtung mit vorerhitzung

Info

Publication number: DE2259639A1
Application number: DE19722259639
Authority: DE
Inventors: Hiroo Fujii; Ryuzo Okuno
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1971-12-06
Filing date: 1972-12-06
Publication date: 1973-06-20
Also published as: GB1393440A; DE2259639C3; IT973930B; DE2259639B2; FR2162511A1; FR2162511B1

Description

4ο 12.1972 IG/Rö KAWaSAKI JUKOGYO KABUSHIEI

No. 2-14,- Higashikawasaki-cho, Ikuta-ku, Kobe-shi, Hyogo,Japan Nachwärmofen oder Vorrichtung mit Vorerhitzung

Die Erfindung betrifft einen Nachwärmofen oder eine Vorrichtung mit einer Vorerhitzung, "insbesondere für Rohmetalle wie Stahlrohblöcke, Luppen, Walzstahl und dergleichen.

Es sind bereits Industrieöfen bekannt, bei der die 'in Abgasen gespeicherte Wärmeenergie durch Vorerhitzung der Verbrennungsluft ausgewertet wird, unter Verwendung von Wärmetauschern, um den spezifischen Wärmeverbrauch des Ofens herabzusetzen, d. h. der notwendigen Wärmemenge in kcal pro Tonne des behandelten Gutes wie Walzstahl. Hierbei ist jedoch die Temperatur des Abgases im Ausgang des Wärmetauschers etwa 700 - 800° G. Deshalb geht eine große Wärmemenge verloren. Wenn z. B. ein Kachwärmeofen mit 5 Bereichen für kontinuierlichen Betrieb, auch Stoßofen genannt, verwendet wird, der eine Heizkapazität von 170 Tonnen pro Stunde hat, so ist der spezifische Wärmeverbrauch hierfür mit 430 kcal/kg bekannt, und es ist ferner allgemein bekannt, daß b,ei Einsatz von Öfen nach Art von Laufträgern, die in jüngster Zeit schnell weiterentwickelt worden sind, die gleiche Einheit,, etwa 500 kcal/kg beträgt (aufgrund des großen Kühlwasser-

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— 2 —
Verlustes, verglichen mit Stoßofen).

Unter Bezugnahme auf die handelsüblichen imchwurmöfen,
einschließlich solcher nach Art der Laufträger, wird der
spezifische Y/ärmeverbrauch nachfolgender Gleichung angegeben:

gz = 2 £ - Qn + (j)w + Qs + gabs . (1 ),
wobei die Bezeichnungen folgendes bedeuten:

Oz - gesamte Wärmemenge, erforderlich für den Ofen,

kcal/h.

Qn. - Nettowärmemenge, um Stahlgut zu erhitzen, in kcal/h. Qw - Wärmemenge, die durch die Wand etc. hindurch frei

wird (Verlust an Heizmenge in kcal).
Qs - Wärmemenge, die durch Klappen etc. entweicht

(Wärmeverlust) kcal/h.
ök - Wärmeverluste aufgrund der Verschiebungen bei der Wasserkühlung etc. kcal/h.

Oabs - Wärmemenge, die durch Abgase verlorengeht in kcal/h, Wenn die Kapazität des Ofens D kg/h ist, wird der spezifische Wärmeverbrauch Ws des Ofens wio folgt dargestellt:

Ws = l£/D kcal/kg (2)

Somit gibt das Vorstehende einen Verhältniswert der pro kg Stahlgut benötigten Wärmemenge relativ zur gesamten Wärmemenge.

Andererseits kann der Bedarf an Heizöl Bf wie folgt dargestellt werden:

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Bf ^Q/hu -

In der obigen Gleichung stellt Uta den Ofenwirkungsgraä'^/ dar und hat folgenden Viert ι

Ή/

(4)

Hu

In dieser- Gloichun,, bedeutet Vg die Abgasmenge

!brennstoff odor (.:..·-■:) und ig ist aie Enthalpie aes Abgases, ■λ

kcal/Lni .

Ein Beisxuiel für die Durchrechnung des Heizwertes wird nachfolgend für einen Stoßofen mit Leistung 170 ΐ/h und 5 Bereichen dargestellt. ₍

Notwendige Kettowärmemenge Qn.= 34,9 x 10. kcal/h 47 %

6 Wärmewandverluste etc. Qw = 2,8 χ 10 kcal/h 3,5 γ>

Wasserkühlverluste (Verschie- _fi

bungen) Qk = 10,6 χ 1(7 kcal/h 14,5 °/Ό

Abgasverlust (nach Wärmeaus- r

tausch) Qaby = 25 V9 x 10 kcal/h 35 1< >

Q,= Q.Z = 74,0 χ 10 kcal/h 100 <fo

Wirkungsgrad des Ofens

W = Wert in Kalorien (Hu) plus Wert der vorerhitzten Luft minus Abgasverlust (am Ofenausgang) = 1 - 0,35 = O_s65

Spezifischer Wärmeverbrauch V/s - Qz/D = 74,0 χ 10 = 435 kcal

.1,7 x 1O^

D: behandelter Wert 170.-000 kg/h
Brennstoffverbrauchswert (Schweröl) Hu = 98,00 kcal/kg

Bf = Qz/Hu = 74,0 χ 10⁶ = Y.000 kg/h

9.800

■ :■) Ü \i 8 2 B7 0 8 0 '/

Somit ist die benötigte Schwerölmenge pro Stunde 7.600 kg/h. In diesem Fall beträgt der Abgasverlust 35 Ί» der gesamten Wärmemenge. Dies hat eine große Bedeutung hinsichtlich der Wirkung auf die Menge des spezifischen WärmeVerbrauches.

Wie aus obigen Gleichungen verständlich, ist es, um den spezifischen Wärmeverbrauch und die Brennstoffmenge herabzusetzen, notwendig, die Menge des aus dem Kachwärmeofen ausgestoßenen Abgases zu verringern. Dieser Wert hängt von der Art des verwendeten Ofens ab und betragt im allgemeinen 35 bis 40 #.

Es ist ferner bekannt, das Behandlungsgut dadurch rasch aufzuheizen, daß grobe Brennstoffmengen in die Vorwärmezone eingeführt werden, um derart die Ofenkapazität zu. erhöhen. Die Abgastemperatur wird jedoch hierbei sehr hoch, z. B. 1.200 C₁ und somit vergrößert sich der Verlust an Abgas·

Ferner ist es bekannt, die Wiedergewinnung an Wärme durch Einsatz eines Wärmetauschers im Gasstrom der Abgase zu er-

/ zielen, um eine Gegenmaßnahme für obige Nachteile zu schaffen, Hierbei ist jedoch die Höchstemperatur begrenzt and abhängig von der Werkstoffqualitat des Wärmetausohers, and deshalb sind Überlegungen angestellt, eine Art verdünnte Luft zu verwenden, um ihn zu schützen.

Der Erfindung liegt einmal die Aufgabe zugrunde, den un-

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wirtschaftlichen Betrieb der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und zu verhindern, daß große Wärmemengen im Abgas nutzlos verlorengehen.

Hierbei ist es ein wesentlicher Zweck der Erfindung, die hohe Energiemenge, die in hocherhitzten Flüssigkeiten vor-" handen ist, dem Behandlungsgut zuzuführen und ihre Temperatur zu erhöhen, wobei diese Flüssigkeit hoher Temperatur unter hoher Geschwindigkeit aus Düsen aufgespritzt wird und hierbei der hohe Wärmegradient für die Wärmeübertragung auf der Oberfläche des Gutes ausgenutzt wird. Weiter bezweckt die Erfindung die Vorerhitzung des Gutes, das in einen Hachwärmofen eingeführt wird, unter Einsatz des Abgases, das üblicherweise bei Industrieöfen sonst verlorengeht, zur Gewinnung der hocherhitzten Flüssigkeit entweder direkt oder durdi einen Wärmetauscher. Ferner bezweckt die Erfindung, den Wärmegehalt im Abgas, das sonst aus Nachwärmeöfen bekannter Art mit entsprechenden" ■Wachteilen ausgestoßen wird, herabzusetzen, indem die Wirksamkeit des Wärmeüberganges oder der Wärmegradient des Wärmeüberganges in einer Konvektions- oder Vorheizzone erhöht

"V

wird, welche Zone an den Abgasauslaß anschließt.

Im einzelnen nutzt die Erfindung die Erkenntnis aus, daß bei Heizöfen ein hoher Wärmegradient für den Wärmeübergang auf der Oberfläche eines plattenförmigen Bauteils erzielt werden kann, auf welches Strahlen aus Düsen oder dergleichen aufprallen bzw. überstreichen. ,_;._r . _;.,. f--..,,,.,>... ■ .

'3 Λ Q ß $ S / ft ^ f! ^Q)' ■ ■

y y β @ ß B t ö @ ö ε ., ^: , '■

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß in der Vorrichtung, in der Wärmeübergang zwischen dem zu behandelnden Gut wie Rohstahlblöcken, Walzstahl oder dergleichen, erfolgt, eine Vorheizstrecke oder ein Gerät zur Vorerhitzung vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Düsen aufweist, aus welchen Strahlen hoher Geschwindigkeit heraussprühen und hierbei der hohe Wärmegradient des Wärmetausches an der Oberfläche des Gutes, das auf diese Düsenströme mit zurückgeht, ausgenutzt wird.

Hinsichtlich des Gradienten des Wärmetausches auf der von Düsenstrahlen getroffenen Platte ist festgestellt worden durch verschiedene Versuche, daß hier der Wärmeübergang an der Oberfläche sehr hoch ist, auch durch Düsenstrahlversuche nach Cardon, Oobonpue, etc.

Wärmegradient (bzw. Koeffizient) des Wärmetausches einer durch Düsenstrahlen getroffenen Platte:

Der Durchschnittskoeffizient des Wärmetausches (hm) auf der Plattenoberfläche, auf welche Düsenstrahlen von vertikal angeordneten Düsen herabrieseln, ist wie folgt:

_Wnni hmx _n _0Ά(- uax⁰'⁶²⁵ axm. = —j— = 0,28b —yS»

hm wird definiert in bezug auf die Differenz zwischen Lufttemperatur vor Einfließen in die Düsen und der Plattentemperatur.

ua ist die Flußgeschwindigkeit in der Mitte des Düsenstrahls in der'Stellung der Platte, χ ist der Abstand zwischen den jeweiligen Düsen, /t ist die Wärmeleitfähigkeit und

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der Koeffizient der kinematischen Viskosität.

Die weitere Aasgestaltang der Erfindang besteht aacii im Heizverfahren für das G-ut wie Rohstahlblöcke, Walzstahl, Lappen oder dergleichen mit HiIIJ e eines kontinuierlich arbeitenden industriellen Kachwärmeofens. Der Ofen ist in einem Brennbereich mit einer Mehrzahl von Düsen versehen, die am oberen and anteren Teil des Ofens mit einem Abstand zam Behandlangsgut angeordnet sind, wobei Verbrennungsgas hoher Temperatur ondmittelbar von einer anderen Brennzone diesen Düsen zugeführt wird und dann mit hoher Geschwindigkeit in den Düsenbereich-hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird, wobei das Behandlungsgut durch die auf Düsen bzw. Düsenstrahlen zurückgehende hohe Temperatur and darüber hinaus auf Düsenstrahlen hoher Temperatur selbst zurückgehen«

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Ofen in Verbindung mit einer VorW&rmstrecke für Behandlungsgut wie Rohstahlblöcke und dergleichen vor, wobei dieser Ofen in einem seiner Brennbereiche eine Mehrzahl von Düsen aufweist, die in diesem Bereich oben, oder oben und unten, mit Abstand zum Behandlungsgut, angeordnet sind₉ wobei ein Verbrennungsgas hoher Temperatur aus einem anderen Brennbereich unmittelbar mit Hilfe einer den Druck erhöhenden Vorrichtung den Düsen zugeführt wird. Durch diese Vorrichtung wird der Druck des Verbrennungsgases hoher Temperatur erhöht, und dient also dazu, dieses Gas anzusaugen, zumin-

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deat einen Düsenstrahl aas bei niedriger Temperatur liegendem Abgas zu gewinnen bzw. abzugeben.

Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Ausführungaformen der Erfindung ergeben sich aus folgendem: Bei dem erfindungsgemäßen Hachwärmofen Terwendet man eine Mehrzahl von Düsen, die im oberen Teil und im unteren Teil des Brennbereiches, d. h. des Torwärmbereiches angeordnet sind, wobei das zu behandelnde Gut zwischen den oberen und unteren Düsen durchgeführt wird. Verbrennungsgas hoher Temperatur, das von einem anderen Verbrennungebereich zugeführt wurde, wird durch die jeweiligen Düsen ausgestoßen, so daß ein hochwirksamer Wärmetausch zwischen dem Gut und dem Gas stattfindet.

In vorteilhafter Weise wird durch die Anordnung der Düsen in dem Brennbereich erreicht, daß ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen dem zu behandelnden Gut und dem Verbrennungsgas hoher Temperatur in diesem Bereich (nachfolgend als Düsenbereich bezeichnet) stattfindet und auf diese Weise die Temperatur des Abgases außerordentlich herabgesetzt wird. Hieraus ergeben sich große Vorteile, z. B· die Verringerung dea spezifischen Warmeverbrauch.ee des Ofens, Verringerung des Heizölverbrauches usw.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor» daß Abgase niedriger Temperatur, die aus dem Ofen mit Hilfe eines

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Gebläses aasgestoßen werden» strahlenförmig und mit hoher Geschwindigkeit in eine Leitung für Verbrennungsgas hoher Temperatur gelangen, um Verbrennungsgas hoher Temperatur von einem anderen Brennbereich den. Düsen zuzuführen. Hierbei wird in einfacher Weise der Druck des Mischgases herabgesetzt, das aus Abgasen dieser niedrigen Temperatur und dem Gas hoher Temperatur aus einem anderen !Brennbereich besteht. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung, um Abgase niedriger Temperatur jedoch hoher Geschwindigkeit zu befördern, als Vorrichtung bezeichnet, welche den Druck des Brenngases hoher Temperatur herabsetzt.

Im einzelnen, in der Vorrichtung mit der Vorwärmstrecke werden 700 - 800° 0 Temperatur aufweisenden Abgase, die den Wärmetauscher verlassen haben, durch ein Heizgasgebläse erwärmt und dann Düsen zugeführt, die rund um das Behandlungsgut herum angeordnet sind und in der Vorwärmstrecke sich befinden. Abgase hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur werden aus den Düsen strahlartig ausgestoßen, und es findet .ein direkter Wärmetausch an der Oberfläche des Gutes statt, in dem der hohe Koeffizient bzw, Gradient des Wärmetausches (150 - 200 kcal/m hc) an dieser Oberfläche vorliegt, was auf die Wirkung der Düsenströme zurückgeht, wobei die ' Temperatur- des Gutes auf etwa 500° C erhöht wirä» In diesem Pail verringert sich die Temperatur der Abgase auf weniger als 400° C nach Wärmetäusch.' Beträgt die Temperatur des Abgases 400° 0, liegt folgender lifarmeWirkungsgrad des Ofens vor:

W = .1 - 0,35 - 0,17 = 0,82

Somit ist der spezifische Wärmeverbrauch hiervon (Wa) in diesem Falle wie folgt:

Ws = 435 x 0,65 = 345 kcal/kg

Dies zeigt, daß die Herabsetzung der Einheitswerte um etwa 26 i> hinsichtlich bekannter Öfen erfolgt. Was den Heizölverbrauch betrifft, so ergibt sich ein Wert wie folgt:

Bf = 7.600 χ 0,65 = 6.000 kg/h

Dies heißt, daß 1.600 kg des Brennstoffs pro Stunde eingespart werden. Falls der Betrieb auf die Durchschnittsdauer von 6.000 Stunden pro Jahr festgelegt wird und der Preis je Schweröleinheit 7 Yen pro kg.ist, wird an Heizöl folgendes eingespart:

6.000 χ 1.600 χ 7 = 67.200.000 Yen/Jahr

Die erfindungsgemäßen Vorteile, bei Einsatz der Vorrichtung zum erhöhen des Druckes des Brenngases hoher Temperatur, das dem Düsenbereich im Ofen zugeführt wird, besteht noch im folgenden: Das zu behandelnde Gut kann wirksam in der Düsenzone hoher Geschwindigkeit vorerhitzt werden, indem ein hochwirksamer Wärmetausch in diesem Bereich zwischen dem Gut und den Gasströmen aus den Düsen, die hohe Temperatur und hohe Geschwindigkeit haben, erfolgt. Ferner kann die gespeicherte Wärmemenge des Brenngases hoher Temperatur wirksam ausgenutzt werden und folglich werden die Verluste an Abgasen wesentlich herabgesetzt. Hieraus folgt vorteilhaft,

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daß der spezifische V/ärmeverbrauch des Ofens und die Kosten an Heizöl wesentlich herabgesetzt werden.

Andererseits ist bisher noch nicht vorgeschlagen worden, mit Hilfe eines Gebläses direkt ein strömendes Medium hoher Temperatur von mehr als 800° G z. B, für den Zweck in Bewegung zu versetzen, ein Verbrennungsgas von hoher Temperatur dem Diisenbereich zuzuführen. Zwar ist es bekannt, ein mit 400 - 500° 0 arbeitendes Sauggebläse in einem Kamin-anzuordnen, um aus einer anderen Brennzone als Abgas anfallendes Gas hoher Temperatur durch Düsen in diesen Kamin zu treiben· Hier ist es jedoch schwierig, eine gleichmäßige Verteilung des Gases zu den Düsen zu gewährleisten, die Abdichtung des Gases zum anderen Brennbereich und zum Düsenbereich hoher Geschwindigkeit ist schwierig, und man muß bei der bekannten Ausführung zwangsweise eine Herabsetzung des Wirkungsgrades des Wärmetausches in Kauf nehmen, sogar dann, wenn einzeln an sich bekannte Düsen eingesetzt werden.

Mit Hilfe der den Druck erhöhenden Vorrichtung werden vorstehende Nachteile wirksam vermieden. Im einzelnen ist es möglich, hierdurch den Druck des Brenngases hoher Temperatur zu erhöhen und dieses G-as dann dem Düsenbereich des Ofens zuzuführen, was bisher als unmöglich angesehen wurde. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird insoweit jeder Abfall der Ofenleistung vermieden, was bisher auch bei Einsatz von Sauggebläsen als unvermeidbar angesehen

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wurde, somit wird die Wirkung erhöht und man erreicht verbesserte Ergebnisae bei Industrieöfen, wenn ein Düsenbereich

hoher Geschwindigkeit vorgesehen wird.

Eine Auaführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Sa zeigen:

Pig. 1 eine Seitenansicht teilweise als Ausschnitt einer Vorrichtung mit Vorwärmstrecke.

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-A der Pig. 1.

Pig. 3 einen Schnitt nach Linie B-B der Pig. 1.

Pig. 4 eine Seitenansicht, teilweise ausgeschnitten, einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung mit der Vorwärmstrecke.

Pig. 5 einen Schnitt bei einem bekannten Wachwärmofen in Form eines kontinuierlichen Stoßofens mit 5 Bereichen.

Fig. 6 einen Schnitt eines Nachwärmofens, der Düsen in der Vorwärmstrecke aufweist.

Pig. 7 einen Schnitt bei einem Ofen mit Laufträgern und erfindungsgemäßen Düsen.

Fig. 8 einen Schnitt, vergrößert, von Düsenteilen.

Pig. 9 einen Schnitt durch einen Industrieofen, mit einem Düsenbereich hoher Geschwindigkeit in seiner Konvektionszone, mit einer Druckerhöhangsvorriehtung für das Brenngas hoher Temperatur, unter Verwendung von bei niedriger Temperatur liegenden Düsenstrahlen zur Forderung dieses Gases.

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Pig. 10 dient zur Erläuterung des Prinzips der Vorrichtung, um den Druck des Brenngases hoher Temperatur zu erhöhen.

Fig. 11 ist ein Schnitt durch die. Vorrichtung mit der Vorwärmstrecke, wobei der Düsenbereich hoher Geschwindigkeit abgetrennt bzw. unabhängig vom, Körper des Industrieofen angeordnet ist.

Aus Mg. 2 und 3 ist ersichtlich, daß das vorzuerwärmende Gut 1, das sich auf festen Trägern 4 befindet, nacheinander in die Vorrichtung eingeführt wird, und hierzu dient die nach oben und unten als auch nach vorne und rückwärts gerichtete Bewegung der Laufträger 3, d. h. ihre rechteokförmige Bewegung, mit Hilfe der auf geneigten Schienen 7 aufgesetzten Räder 8'.

Säulen der laufträger 3 sind mit einem antreibenden im unteren Teil der Vorrichtung befindlichen Träger verbunden, und durchdringen den unteren Teil eines Gehäuses 10. In dem durchdringenden Teil sind das Gas abdichtende Kasten oder dergleichen $ und Dichtplatten 18 vorhanden, um das Ablenken des Gases aus der" Vorrichtung zu verhindern.

'Jede der Säulen 2 und der Laufträger 3 ist mit plattenförmigen Hitzeschildern 5 versehen, da diese Bauteile 2 und 3 dem Gas hoher Temperatur ausgesetzt sind. Sowohl auf der dem festen Träger als auch dem Laufträger zugekehrten Seite

-H-

sind auf den Trägern Wurfschienen bzw. Gußschienen (3¹) vorhanden, am auf Oxydation zurückgehende Erosion za verhindern.

Die Vorwärmatrecke ist in der Mitte in zwei Teile geteilt, und in dem Teil hoher Temperatur ist eine Düsenzone a, wobei eine Anzahl von Düsen im oberen und unteren Teil vorhanden sind. Die Düsenzone a ist ein Hauptteil der erfindungsgemäßen Vorwärmstrecke und befindet sich im kastenförmigen Gehäuse. Die Außenoberfläche des kastenförmigen Gehäuses ist mit wärmeisolierendem Werkstoff 19 verkleidet, während das Innere des Kastens aus gegen Hitze widerstandsfähigen Stahlplatten besteht, an welche Düsen 9 befestigt sind. Der andere Teil der Vorrichtung ist der Konvektionsstrombereich b. Die dem Düsenbereich a zugeführten Abgase werden danach dem Bereich b zugeführt, wodurch eine Wärmezufuhr durch den Konvektionsstrom des Gases erfolgt. Somit dient dieser Bereich b dazu, eine zusätzliche Wärmezufuhr in ihr zu bewerkstelligen. Da die Temperatur im Innenteil des Bereiches b relativ hoch z. B. bei 500° C liegt, ist die Oberfläche innen in diesem Teil des Kastens mit isolierendem Werkstoff 11 verkleidet, um so viel wie möglich die auf Oxydation zurückgehende Erosion dea Kastens und Wärmeverluate durch die Wand hindurch zu verhindern. An einem Ende des Bereiches b ist ein Auslaß 13 füf Abgase vorhanden, aus dem Abgase herausgestoßen und einem Schornstein zugeführt werden.

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In-jedem Einlaß als auch Auslaß in der Vorrichtung ist eine Düse 17 vorhanden, und hierbei wird ein aus Luft oder Gas hoher Temperatur gebildeter Düsenfilm bereitgestellt, und durch diesen Düsenfilm wird das Gas im Inneren der Vorrichtung abgedichtet. Das vorzuerwärmende Gut wird mit Hilfe einer Förderstrecke bzw. Rollganges 15 der Stirnseite der Vorrichtung zugeführt und wird dann in die Vorrichtung mit Hilfe der laufträger 3 transportiert.

Im Bereich des Auslasses wird das vorerwärmte Gut mit Hilfe eines Greifers 16 oder dergleichen herausgezogen. Darüber hinaus kann ein Ausstoßer für die zuführenden und transportierenden Bauteile vorgesehen werden. .

Bei der Abwandlung der Vorwärmstrecke gemäß Pig. 4 sind der Düsenbereich a und der Konvektionsstrombereich b voneinander vollständig abgetrennt. Der Druck des aus dem Düsenbereich a ausgestoßenen Gases hoher Temperatur wird ferner mit Hilfe eines Heißgasgebläses erhöht, und dieses Gas wird Düsen zugeführt, die in den jeweiligen Teilen des Konvektionsstrombereiches b vorhanden sind. In· diesem Bereich b rieseln bzw. strömen Düsenstrahlen hoher Temperatur also aus den Düsen heraus und führen Hitze dem Gut zu. In diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist der Düsenbereich a in zwei Stufen bzw. Unterbereiche ausgebildet, mit dem Zweck, die Wirksamkeit der Wärmegewinnung zu erhöhen und die kompakte Struktur der ganzen Vorrichtung

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zu verbessern.

Hieraus ergibt sich, daß die Leistung des Ofens verbessert und sein spezifischer Wärmeverbrauch herabgesetzt wird. Erfindungsgemäß wird auch die Temperatur der Abgase tiberlicherweise nach außen abgestoßen werden, herabgesetzt, und deshalb an Kosten hinsichtlich Hilfseinrichtungen hierfür gespart. Außer diesen Vorteilen kann die Erfindung bei allen Vorrichtungen verwendet werden, wo mit Hilfe von Dü/senstrahlen hoher Geschwindigkeit das Gut vorzuerwärmen oder zu kühlen ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung durch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Nachwärmofens. Dies wird zunächst auch anhand der Fig. 5 erläutert, die einen bekannten Ofen darstellt. Ea ist ein Stoßofen mit einer Durchweichungsgrube am Auslaß und hat in allen oberen und unteren Teilen 5 Brennbereiche. Hierbei ist die Durchweichungsgru|>e a', der Heizbereich b' und die Vorwärmstrecke c', oben· Das zu behandelnde Gut 1' wird von der Seite der Vorwärm-Btrecke her mit Hilfe eines Stößels in den Ofen gestoßen und zwecke Herausziehena dem Auslaß zugeführt und gleitet auf einem Gleitrohr 2', das über rohrförmige Säulen 3' abgestützt ist, und hierbei nacheinander erwärmt wird. Die Temperatur jeder Brennzone ist unterschiedlich und hängt von der Qualität des Gutes ab und ist, bei Normaletählen, in der Regel wie folgt: für a^f - 1.250 ~ 1.300° Cj für b¹ und c¹ 1.300 - 1350° C. Die Höhe jeder Zone ist so bemeeetn, um

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- 17 wirksam Strahlungshitze absorbieren zu können.

Im Ausführungsbeispiel ist die Temperatur der Abgase im Auslaß des Ofens ab 1.000° O bis
bei ist die Ofenleistung etwa 60

Auslaß des Ofens ab 1.000° O bis höchstens 1.200° G. Hier-

Fig. 6 zeigt eine Anzahl von Düsen 4a, die aus feuerfestem Material bestehen und im oberen und unteren Teil der Yorwärmstrecke c angeordnet sind, wobei jede Düse einen vorbestimmten Abstand zum "Gut hat. Die Durchbildung des Düsenquerschnittes ist im einzelnen vergrößert in· Fig. 8 dargestellt.

Der Düsenbereich ist ein Bereich nach Art einer hängenden Decke und besteht, aus dem einzeln an sich bekannten Körper 5a aus feuerfestem Werkstoff und als Anker dienenden' Ziegeln 6a. In den Körper 5 a sind Düsen 4 a eingesetzt.

An den Hauptbalken 10a grosser Abmessungen der Decke iat ein kleiner Balken 8a mit Hilfe von hängenden Metallpaß stücken 7a befestigt, während Ankerziegel 6a mit Hilfe von zum Aufhängen von Ziegeln dienenden Metallpaßstücken 7a befestigt sind, um hierdurch den Körper 5a als feuerfestes Material zu stützen. Andrerseits sind die Düsen 4a, die durch Metallpaßstücke 13a des Körpers 5a abgestützt sind, über eine gemeinsame Leitung 5a an einen Kamin 11a für die Portleitung des Brenngases hoher Temperatur befestigt, wobei der Kamin innen mit feuerfestem Material verkleidet ist.

In Bezug auf den Ofen der Pig. 6 sind die Bau teile für . Zuführung und Unterstützung des Gutes 1 diejenigen wie in Pig. 5.

Hinsichtlich der Durchbildung des Ofens kann der Heizbereich b und Düsenbereich c vollkommen getrennt voneinander ausgebildet sein. Zusätzlich kann vorgesehen werden, wie die Ausführungsform der Erfindung zeigt, zwei Bereiche zusammenzufassen, die dann durch eine Trennwand in der Mitte abgetrennt sind. Insofern kann man beide Bereiche als unabhängig im Hinblick auf den filmförmigen,von der Düse 15a abgegebenen Düsenstrahl ansehen.

Das Verbrennungsgas hoher Temperatur wird in einem Druckkessel odgl. 16a am Kopfende des Heizbereiches gesammelt und dem Kamin 11a zur Portleitung mit Hilfe des Heissgasgebläses der Vorrichtung zur Druckerhöhung, hinzugeführt.

In Pig. 7 , wo eine Verbindung des Stössels und laufträgers für den Ofen verv/endet wird, kann, gt,-.iäss weiterer Aus gestaltung eier

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Erfindung, ein sich über die ganze Länge des Ofens erstreckender Lauf träger verwendet v/erden » . ' ■

Weitere Ausführungsfornen von Hachwärmöfen genäss Erfindung sind nachfolgend erläutert.

Die geschnittene Ansicht gemäss Pig. 9 zeigt einen kontinuierlich arbeitenden Heizofen mit fünf Bereichen, -wobei die erfindungsgeraässe Vorrichtung zur Erhöhung des Druckes in dem Konvektionsbereich eingebaut ist, Es ist ein Stossofen mit einer Durchweichungsgrube beim Auslass und hat in seinem oberen und unteren Ceil fünf Brennbereiche. '

Hierbei bezeichnet aa den Durchweichungsbereieh, b den Heizbereich, c die Vorwärms.treeke, d die Düsenzone hoher G-e schwind igkeit, der dem Konvektionsbereich üblicher Öfen entspricht.

Das zu behandelnde Gut 1 wird von der Seite der Düsenzone her in den Ofen gestossen, unter Einsatz eines Stössels, und bewegt sich in Richtung des Auslassteiles hin und kann hierbei auf einem Gleitrohr 2a gleiten, das durch säulenförmige Rohre 3a gestützt ist, und hierbei wird das Gut nacheinander erhitzt.

ßoi der Ausführungsform der Erfindung gemäss Pig· 9 wird eine Mehrzahl von aus feuerfestem Werkstoff bestehenden Düsen 4b in oberen und unteren Teilen des Düsenbereiches d hoher Geschwindigkeit angeordnet. Jede Düse hat einen vorbestimmten Abstand zum Gut. Jedoch kann die Verteilung der Düsen frei bestimmt werden, sowohl oben als auch unten, in Abhängigkeit von der !Temperatur-' Verteilung in dem zu behandelnden Gut. Die Anordnung kann eine Zickzack-, eine quadratische Anordnung oder eine andere optische

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Anordnung sein, mit vorbestimmten Abständen zwischen jeweiligen Düsen, Hinsichtlich ihres Winkels der Befestigung ist es nöglich, die Düsen in vertikaler Richtung zum Gut anzuordnen, oder auch geneigt zum Gut. Was die Gestalt oder Form der Düsen betrifft, so wird diese je nach Einzelfall gewählt, in einem Falle mit kreisförmigem Querschnitt, mit elliptischem Querschnitt, mit rechteckigem Querschnitt udgl.

Die Düsenzone hoher Geschv/indigkeit besteht aus einem Gehäuse bzw. Kasten, dessen Innenseite eine Verkleidung aua feuerfestem oder isolierendem Werkstoff aufweist. Die Düsen 4a durchdringen das Gehäuse bis in den inneren Bereich. Die Höhe des Bereiches ist hinreichend gross gewählt, um ausreichende Menge an Gae zuführen zu können, das aus den Düsen zum Auslaas ausgestoßen wird und durch den unteren und oberen Teil des Bereiches schiesst, ohne dass es den Düsenstrahlen entgegenwirkt. Die obere Seite der Düsen 4a ist an die Unterseite einer Leitung 5a zum Brenngas verbunden, die durch einen grossdimensionierten Balken der Decke abgestützt ist.

Brenngasleitung 5a¹ist über einen Druckkessel mit einer Leitung 6a'für Brenngas hoher Temperatur verbunden, das von einem anderen Brennbereich des Ofens abgezogen ist, im Ausführungsbeiepiel aus dem mittleren Teil zwischen Heizbereich und Torwärmstrecke· Das Innere der Leitung 6a'ist mit feuerfestem Werkaioff 7a¹ verkleidet, in die ist eine Einspritzdüse 8a*eingesetzt, während das andere Ende der Düse 8a'mit einem Gebläse 9a*durch ein Plügelventil 10a¹in Verbindung steht. Der andere Auslass dee Gebläses 9*. ist über ein Teilungsventil 11a'mit einer Zweigleitung 12nver-

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bunden, welche strömenden Stoff niedriger !Temperatur einer Strahldüse 13*'zuführt, durch welche ein filmartiger Strahl zur Abdichtung des Gases zwischen der Vorwärmstrecke c und dem Düsenbereich hoher Geschwindigkeit d gebildet wird. Der Einlass des Gebläses 9«! ist in einem Kamin e eingesetzt, in dem das Gas niedriger Temperatur durch das Gebläse abgesaugt wird.

Der Druck im Inneren des Ofens wird durch eine Regeldrossel überwacht, die an der Vorderseite der zum Herabsetzen des Gasdrucks dienenden Vorrichtung vorhanden ist.

Um diesen Ofen wirksam betreiben zu können, ist eine Versorgungsvorrichtung zum Zuführen von Verbrennungsgas hoher Temperatur in die Düsenzone hoher Temperatur erforderlich. Bis jetzt wurde ein Gebläse als solche Versorgungsvorrichtung benutzt.

Im erfindungsgemässen Fall jedoch, wo Verbrennungsgas hoher Temperatur von etwa 1300⁰C zugeführt werden soll, kann keines der bekannten Gebläse verwendet werden, weil die Widerstandsfähigkeit eines Gebläses bei dermassen hoher Temperatur leidet.

Deshalb liegt der Erfindung die, Erkenntnis zugrunde, dass durch entgegengesetzte Benutzung einer Einspritzeinrichtung, welche ' durch den Düsenstrahl von der-Düse einen Vakuumbereich ausbildet, der Druck einer grossen Menge von Brenngas hoher Temperatur durch eine kleine Menge von lufthohen Druckes, oder eine · niedrige Temperatur aufweisenden Abgasen hohen Druckes, erhöht werden kann. Somit ist in der vorliegenden VörricMüng die Düse 8a in eine leitung 6a für Brenngas hoher Temperatur'eingesetzt, und ein Teil

der auf niedriger Temperatur befindlichen Abgase in Kamin e wird durch das Gebläse 9a abgesaugt, welches z.B. widerstandsfähig gegen eine Temperatur von 50O⁰C ist. Das abgesaug-fe Gas wird etwa strahlenförmig unter hoher Geschwindigkeit aus der Düse 8a ausgestossen.

Im Ausführungsbeispiel werden Abgase niedriger Temperatur anstatt von Luft verwendet, um den Wirkungsgrad der Vorrichtung so weit wie möglich zu erhöhen.

Fig. 10 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgeinässen· Vorrichtung zur Erhöhung des Druckes.

Abgase niedriger Temperatur, deren Druck um ein gev/isses Mass durch ein Gebläse erhöht wurde, werden durch die in Pig. 10 gezeigte Düse ausgestossen. Verbrennungsgas hoher Temperatur wird mit Hilfe von Abgasströmen niedriger Temperatur, die strahlartig unter hoher Geschwindigkeit im Bereich nach Schnitt I-I der Pig. 10 und im Bereich des Schnittes II-II abgesaugt v/erden, mit diesen Abgasen niedriger Temperatur vermischt, und das vermischte Gas fliesst heraus, und die Mischung hat an Ende einen erhöhten Druck.

Es wird nunmehr angenommen, dass ein Verbrennungsgas hoher Temperatur mit einer Geschwindigkeit von Wo uim Inneren der leitung fliesst, die einen gleichmässigen Querschnitt P₂ hat, dass der statische Druck in der Leitung P_Q ist, und die absolute Temperatur in ihr ist T . Zusätzlich hierzu, Abgase niedriger Temperatur mit einem Druck von P. und einer absoluten Temperatur T₁ werden aus einer Düse mit einem Querschnitt P₁ unter einer Geschwindigkeit W,, strahlförmig ausgestossen. In diesem Pail int die Summe

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der Momente in Richtung des Flusses und der Druck ist gleich in jedem Querschnitt, und es ergibt sich folgende Gleichung, wobei ' g die Schwerlo:aftbeschleunigung, R die Gaskonstante, Op die spezifische Wärme und A das Wärmeäquivalent der Arbeit und ^_? das spezifische Gewicht des Mischgases ist.

+ _F ρ ₊ _. +(F- IJP_n

F₉W₉ P₉

+ PpFp (5)

■2

gRT,
Aus einer kontinuierlichen Formel:

F₂W₂P₂

Als Energiegleichung:

(CP₁T₁ + A ) + "■ - ' ■■ X(OP_nT +A

¹¹ 2g ■ ■ Si« 2g

»2²

(OP T₂ + A ) (7)

T₂ "2g

Nach Einsetzen der jeweiligen Werte, um diese drei Formeln zu erfüllen, erhält man die Geschwindigkeit W₂, den statischen Druck P₂ und die absolute Temperatur T₂ längs dee Schnittes gemäß Linie II-II.

Folglich beträgt der Gesamidruk nach Mischen der Gase, wenn der,

dynamische Druck τλ « — ist, P₉=P₉ +Vo

« 2 _2g ,. 2 2 δ 2 _2g

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Wenn nun der Wirkungsgrad des Ofens bei einem Maehwärmofen, mit Leistung 170 t/h, als 0,8 angenommen v/ird, ist die Verbrennungsgasmenge Vgo, die der Ofen abgibt, 77.ooo Nnr/h und die Temperatur To ist 135O⁰C. Andererseits, wenn Abgase eine Temperatur von etwa 45O⁰C im Ofenauslass haben,' diese abgesaugt und aus* einer Düse bei einem Druck von 850 mmAg und einer Geschwindigkeit von W₁ = 170 m/s, ausgestoßen wird, beträgt die ausfestoßene Gasmenge V₁ 11.000'Nm /h, wobei die Temperatur Tp des Mischgases als 125O⁰C angenommen wird. Löst man die obi^;e Gleichung mit P₂ZP₁ = 19 und P-j/Pq = 1,06, beträgt die Geschwindigkeit des Mischgases W₂ 116 m/s, P₂ = 10340 kg/m · Der gesamte Druck ergibt sich aus der Formel (8) wie folgt:

1*2 W
P=P₊ 4 2— _ _{1O54O + 158} _ ₁₀49₈ icg/_m ²

2g

Dieser Druck entspricht etwa 160 mmAg. Andererseits, wenn die Geschwindigkeit WN¹ aua den Düsen im Düsenbereich hoher Geschwindigkeit mit 110 m/s angenommen wird und der Koeffizient des Widerstandes 2. 1,0 ist, ist der Druckverlust Ap wie folgt:

WN² 110

τξ = 1,0 χ 0,22 χ = 136 mmAg

^ 19,6

Es ist erkennbar, daß man einen hinreichend hohen Druck erhält, um Verbrennungsgas hoher Temperatur den Strahldüsen hoher Geschwindigkeit zuzuführen und aus diesen herauessustoßen, sogar dann, wenn der Widerstand in der Leitung bzw. einem Kamin zu dem Druckverlust hinzugezählt wird.

Die Vorteile bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ivm den Druck herabzusetzen, bestehen noch im folgenden:

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» 25 -

¥sns Sogar die Ofenkapazität auf ein Mass toil 1/2 "bis 1/3 e,er Gesamtleistung absinkt ₉ wenn die Strahleigensehaften dei? den Brück erhöhenden Vorrichtung proportional, zum. Abfall der Gesamtbelastimg gehalten Tsrerden, dann ist im IHUe eines Belasfcungsverlustes von 1/3 die Menge an Yerbrenntragsgas_? das den Msen hoher Geschwindigkeit zugeführt ifird_s iss 40 i> er-* höht (Tj, = 7?₅000/3 + 1T₅OOO Km³/h_? 2g² 1000^ö0). Somit wird die Strahlgeschwindigkeit voa den DCissB dtsreä diesen Anteil erhöht und es ergibt SiCh₅ daß der ifiEMegraciieat für den Wärmeübergang erhöht -uiicl Si© !leistung cles öfeiis ebesfall erhöht wird« Mit anderen ¥ortesi_?- Sie partielXe Se charakteristik des Ofens wird

Ferner ist es elieafsiis möglich_s "bei einer "saäe^en, g

des Ofens die. BUsengone hoher Ge-sch^'/indigkoit Tollstäadig Tom Öfenkörper zu trennen» ■ " " - -

Biese Ausbildiing ist in ligv 11 gegeilt _o , ; ,■·

%*"ä_mf Abgase, die vom .Ofen als Gase-hoher fenperatur ausge«· stoßen werden» werden imsiittelbai? oder üh&$\.eines Wärmetausclier abgezogen, ixäa dann wird:clas"im des' Ofext eläge£@brte Cfut dureli Terwendtmg ütuses Abgas©;"vorarhitst^ Bei- dieses-■ form ist ©iii"tinebhangiges;Sransport1)and ö%1& --11 um das Gut in Sen Ofen ro fHbrea_s .vaaä qb lt@gt getresmtr >om /Ofen* Im, Einzelfall, kann, mani/statt dee-Srassportfesdes 5 - öa^ -

Gut mit Hilfe eiiies Stößels '04er "eines 2raiipp©^tl?asides auf des¹ Basie Ton Isaijfträgern befördern_β Bas Gut wird fesitmhXea hoher @£Bsh%i£Mi^keii· amggesetz-tgdis TGni-Tt-r-fer-eisriisigsgas hoher

Si 1* Ii a .^ % β η ζ; r: ^

BAD ORIGINAL

werden, die sowohl im oberen und unteren Teil-des Bereiche::! vorhanden sind. Das .Gut wird durch diese Strahlungshitze aufgeheizt, hierbei wird die Temperatur des G-utes während der Beförderung erhöht· Bann wird das Gut herausgezogen. Was die Hilfsausrüstung anbetrifft» so ist diese die gleiche wie im obigen vereinigten EaIl gemäß Fig. 9 und deshalb entfällt ihre Beschreibung hier. Durch die Verwendung einer solchen unabhängigen Apparatur werden verschiedene Torteile erreicht, z.B. eine Erhöhung des Wirkungsgrades des Ofens, ohne daß ein handelsüblicher Ofen wesentlich umgebraucht werden müsste» und es ist leicht, die Ofenkapazität zu erhöhen etc»

Der Erfindungsgegenstand bringt auch folgende Vorteile: dies wird an einem kontinuierlich arbeitendem Ofen mit 170 t/h Leistung veranschaulicht: in'.diesem Ofen, mit 5 Arbeitsbereichen ist ein Bereich eine Durchweichungsgrube, und es sind zwti Vorwärastrecken sowie Heizbereiche im oberen und unteren Teil vorhanden und zusätzlich dazu ein Düsenbereich hoher Geschwindigkeit gemäß Erfindung· Eine Durchrechnung der Wärmemenge hiervon ergibt folgendes. Einmal diejenige für dem bekannten Ofen:

Qn	χ 34	»9	χ	10⁶	Kcal/1*
QWs	s 2	»8	χ	10⁶	·, η
QK	« 10	,6	χ	10⁶
Iq ■	β QZ		S	48,3	χ 10⁶ *

Wirkungsgrad des Ofens as 0,65*

Lufttemperatur 400⁰C. lenroeratur der Abgase 110O⁰C.

*⁶

48,3

Msiseinheit· WS = —■—^; = 435 Kcal/kg

0,635 x M- ..0OO

BAD ORJG(NAL

Brennstoffmenge Bf = ^zl8,3 χ 1o „ _c

oM χ 93Öo - ⁷'⁶°°

( In der obigen Rechnung wird als Brennstoff ein C- Schweröl verwendet und HU = 9 86o Kcal/kg).

Wird jedoch der Düsenbereich hoher Geschwindigkeit gemäss Erfindung auf den bekannten Ofen angewandt, ergibt sich folgendes: Ist die Temperatur des Gases, das dim Düsenbereich hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, 125o C und ist d'ie Düs ens tranige schwindigkeit 11o m/sec, ist der durchschnittliche Wärmeübertragungsfcoefficieiit an der Oberfläche des behandelten Gutes:

C?( = 13o Kcal/m²h

In diesem Falle, wenn die durchschnittliche Temperaturdifferenz ( Zjtm\ 75o C ist und die Wärmeübertragungsfläche 235 «i beträgt- ( Summe aus oberen und unteren Flächen )_f so ^ergibt sich die absolvierte Wärmemenge des behandelten Gutes im Düsenbereich wie folgt ( Gesamtverlust des Wasserkühlverlustes etc,; Q* = 5»1 x 1o Kcal/h ): -

Qg = AaÄtm + Q« = 23»ο s. 1o + 5,1 χ 1o = 23,1 χ 1o

Kcal/h

Die notwendige Wärmemenge Qh im Bereich der Durehweichungsgrube bzw» Durchweichungszone und der Wärmezone wird bestimmt als Qbt- Qj.

Qh =(^8»3 - 28,1\x 1o a 2o.2 χ 1o Kcal/h Die Temperatur der Abgase let 135o°C wie oben angegeben,und so ergibt sich eine Ofenwirksamkeit TPi an dieser Stelle als o Deshalb beträgt die notwendige Brennstoffmenge Bf in der Durchweichuiiijszone und in der Ileizzones

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„„ 2o_t 2 χ 1 ο _r ι Bf = * = booo Kg/h

9,86ο χ ο,^

Ferner ist die Wärmemenge des Brenngases in den Düsenbereich ( 7^.5oo χ 52o + 11.000X 156 ) = ^o,5 χ 1o Kcal/h, und die notwendige, hier einzusetzende Wärmemenge ist 28,1 χ Io Kcal/h, und somit beträgt die Temperatur der endgültig ausgestossenen Abgase, nachdem sie in den Düsenbereich eingestrahlt waren und dort der Wärmeübergang mit dem Behandlungsgut stattgefunden hatte, etwa k2o°G. DieEnthalpie der Abgase ist wie folgt:

4o,5 x 1o⁶ - 28.1 χ 1o⁶ 12,** x 1o⁶

74500 + ΙΙ000 85,500

■ 1^5 Kcal/N«»³

Folglich zeigt der erfindungsgemasee Ofen folgende Vorteilet 1) Wirkungsgrad des Ofens

·, _ . , . _O|182 . _Of8i8

9860

Spezifischer Wärmeverbrauoh

Ws = U35 x ¹ ■ 3^5 Koal/kg

Brennstoffmenge

Bf «r 7,600 χ * 6ooo Kg/ h Nm³/h

OyOlO

Wie aus vorstehendem ersiohtlioh, wird der spezifisch· Wärme* verbrauch des Ofens auf 3h6 Koal/kg von U35 Koal/kg ( handelsüblicher Ofen ) herabgesetzt, und dl· Brennstoffmenge wird um etwa 1.600 Kg/h herabgesetzt. Deshalb werden die Kosten etwa üb 2o $ oder mehr gesenkt*

2) Alle in der Vorwärmetreeke handelsüblicher öfen verwendete Brenner können beim erfindungsgeaMvsen Ofen entfallen.

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3) Temperatur der Abgase ist etwa 42o°C, deshalb entfallen Wärmetauscher nach Art der¹ Rekuperatoren, .wie Erhitzer und Vorwärmer,

h) Sogar bei Teilbelastung ist der Wirkungsgrad des Ofens wesentlich häher.

Zusammenfassend ergibt sich, dass einmal eine Einrichtung zur Vorerhitzung oder eine Vorwärmstrecke für das Behandlungsgut wie Stahlrohblöcke, Luppen unter Einsatz von Düsenstrahlen hoher Geschwindigkeit angegeben wird, wobei die Vorwärmstrecke aus zwei Teilen besteht; hierbei ist ein Teil die Düsenzone hoher Geschwindigkeit für ein heisses, strömendes Medium relativ hoher Temperatur, während der andere Bereich,der Konvektionsbereich /bzw., im Einzelfall, auch ein Düsenbereich hoher Geschwindigkeit) ist und der Konvektionsbereich mit dem zuerst genannten Düsenbereich in Verbindung steht; es ist eine Transporteinrichtung, ein Transportband odgl, vorgesehen, welche bzw. welches das zu behandelte Gut nacheinander in die Gehäuse bzw. kastenförmige Vorlaufstrecke einführt, als auch dazu dient, das Gut aus diesem Gehäuse odgl, herauszuziehen, und dass der Wärmeaustausch an der Oberfläche des Behandlungsgutes erfolgt und hierbei der hohe Wärmek oefficient bzw. Wärmegradient des Wärmeüberganges an diesel· Oberfläche, unter Mitwirkung heisser Düsenstrahlen, ausgenutzt wird. Andererseits wird erfinäungsgemäss ein Nachwärmeofen für industrielle Zwecke vorgeschlagen, dessen ein Teil ein mit einer Mehrzahl von Düsen versehener Brennbereich ist, die .oben und unten in diesem Bereich angeordnet sind (Düsenzone hoher Geschwindigkeit) , wobei jede Düse einen vorbestimmten Abs band zum Hut hat; in diesem Bereich wird ein Verbrennungsgas hoher

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Temperatur, das von einem anderen Brennbereich zugeführt worden ist, strahlenförmig aus den Düsen als auch unter hoher Geschwindigkeit in diese Düsenzone hoher Geschwindigkeit ausgestossen, wobei ein Wärmeübergang mit hoher Wirksamkeit zwischen den Gasstrahlen und den Gasstrahlen und dem Behandlungsgut stattfindet und der hohe Wärmecoefficient bzw, hohe Wärmegradient des Wärmeübergangs an der Oberfläche, unter Mitwirkung der Gasströrne hoher Geschwindigkeit, ausgenutzt wird.

Ferner betrifft die Erfindung einen Ofen für Industriezwecke mit einer Einrichtung, um den Druck des in den Ofen zug.eführten Verbrennungsgases herabzusetzen, wobei dieser Ofen in einem Teil seiner Verbrennungszone eine Mehrzahl von Düsen hat, die im oberen und unteren Bereich der Verbrennungszone angeordnet sind ( Düsenbereich hoher Geschwindigkeit ), wobei jede Düse einen vorbestimmten Abstand zum Gut hat, und das Verbrennungsgas hoher Temperatur, das von einem anderen Brennbereich abgezogen wurde, aus den Düsen unter hoher Geschwindigkeit in diesen Düsenbereich hoher Geschwindigkeit, ausgestoßen wird, wobei ein wirksamer Wärmeübergang zwischen den Gasstrahlen und dem Behandlungsgut erfolgt, und der hohe Wärmek oefficient des Wärmeübergangs auf der Oberfläche des Gutes, unter Mitwirkung dieser Gasstrahlen hoher Geschwindigkeit,auegenutzt wird. Hierbei ist für die Erfindung auch wesentlich, dass die zum Herabsetzen des Gasdruckes verwendete Einrichtung im Inneren einer Zuführleitung angeordnet wird, welcher Verbrennungsgas hoher Temperatur zugeführt ist, wobei das Verbrennungsgas aus einer anderen Verbren nungszone abgezogen mrde j gleichzeitig wird eine kleine Henge von Luft hohen Druckes oder von Abgasen niedriger Temperatur,

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ebenfalls hohen Druckes, in einen Kamin gestossen. Die Abgase sind Abzugsprodukt eines Industrieofens. Diese kleine Luft- bzw. Gasmenge wird düsenförmig einer Ztiführleitung der Vorrichtung zugeführt» Hierfür wird eine Einspritzdüse verwendet, die Einspritzung -erfolgt unter hoher Geschwindigkeit und der Druck des Verbrennungsgases hoher Temperatur wird erhöht.

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Claims

4.12.1972 IG/vg

EAWASAKI JUKOGYO KABUSHIKI KAISHA

Patentansprüche

1. Nachw'Irmofen für industrielle Zwecke, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Hehrzahl von Strahläüsen (9) im oberen und unteren Teil des Brennbereiches(a, aa) mit vorbestimmtem Abstand zum Behandlungsgut (1) aufweist, wobei ein Verbrennungsgas hoher Temperatur, das von einem anderen Brennbereich (b) des Ofens abgezogen worden ist, aus diesen Düsen (9) mit hoher Geschwindigkeit in diesem Verbrennungsbereich hineingespritzt oder eingestrahlt wird, derart, dass ein erhöhter Wärmeübergang zwischen den Gasstrahlen und dem Gut (1) auf Grund des zwischen ihnen vorhandenen erhöhten Wärmekoeffizienten bzw. Wärmegradienten stattfindet.

2. Ofen nach Anspruch 1, der mit einer Vorrichtung zur Erhöhung des in letzteren eingeführten Verbrennungsgases versehen ist, und dass diese Einrichtung in einem Teil des bzw. ihres Verbrennungsbereiches eine Anzahl von vorstehenden Düsen aufweist, die im oberen und unteren Teil dieses Verbrennungsbereiches bzw. DUsenbereiches hoher Geschwindigkeit, vorhanden und jeweils einen vorbestimmten Abstand zu dem Behandlungsgut wie Rohstahlblöcken, Walz stahl oder Luppen hat, das ferner von einem anderen Verbrennungsbereich abgezogene Verbrennungsgas hoher Temperatur mit hoher Geschwindigkeit in dem Düsenbereich hoher Geschwindigkeit eingespritzt oder herausgestossen wird, derart, dass ein erhöhter

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Wärmeübergang zwischen diesen Gasstrahlen sowie dem Behandlungs*- gut auf Grund des hohen Wärmekoeffizienten bzw. Wärmegradienten an der Oberfläche des Gutes ., unter Mitwirkung der Gasstrahlen hoher Geschwindigkeit stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Erhöhung des Gasdruckes im Inneren eines Zuführung skanales, einer Leitung oder eines Zuführkamins angeordnet ist, dass dieser Leitung odgl. das Verbrennungsgas hoher Temperatur zugeführt ist, wobei dieses Verbrennungsgas von einem anderen Verbrennungsbereich abgezogen ist, und . eine, hierzu relativ kleine . Menge an hochkomprimierter Luft oder Abgasen niedriger Temperatur, die aus einem Industrieofen ausgestossen sind, in einem kaminartigen Bauteil vorhanden und strahlenförmig in die Zuführungsleitung mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt bzw. eingeblasen v/erden, derart, dass der Druck des auf hoher Temperatur befindlichen Verbrennungsgases erhöht wird.

3. Vorrichtung zur Vorerwärmung von durchlaufendem Gut, in Verbindung mit Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich, z.B. der Oberseite eines das Gut umschliessendes Gehäuses hocherhitzte flüssigkeit, Gas odgl. mit relativ hoher Geschwindigkeit in Porm von Strahlen über Düsen odgl. in Richtung des Gutes eingespritzt bzw. eingeblasen ist, ein anderer dem

Bereich
ersten/anschliessender Bereich jedoch zur Übertragung der Konvektionswärme bzw. auch als Düseneinspritzbereich vorgesehen bzw. ausgebildet ist, wobei eine Transporteinrichtung zur Beförderung des Gutes nacheinander ins Gehäuse und aus ihm heraus vorhanden ist, derart, dass für den Wärmeaustausch"an der Oberfläche des Gutes (1) ein hoher Wärmegradient bzw. ein hohes

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Wärmegefälle zu den eingespritzten bzw. eingeblasenen heissen Strahlen, gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hocherhitzte Gas im Kopfbereich der Heizzone in einem Bauteil wie einem Druckkessel (16a) gesammelt und der verbindenden Gasleitung (11a) über ein Gebläse zugeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (4b) aus feuerfestem Werkstoff bestehen, und dass ihre Strahlachsea senkrecht zun Behandlungsgut (1) und/oder geneigt hierzu ausgerichtet sind, dass die Düsen (4a) in das Innere des Bereiches vorstehen, und dass der andere Verbrennungsbereich in der Mitte zwischen der Heizzone und der Vorwärmstrecke liegt.

6. Bachwärmofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Leitung (6a) für das Verbrennungsgas hoher Temperatur eine Einspritzdüse odgl. (Ba) und an anderen Ende dieser Düse (Ba') ein Gebläse (9a¹) vorhanden ist.

7. flachwärmofen mit einer Einrichtung zur Druckerhöhung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass eines Gebläses (SkJ) mit einem Teilungsventil (11q) an eine Zweigleitung (13$) gelegt ist, welche Flüssigkeit niedriger Temperatur einer anderen Düse (134 zuführt, durch mindestens ein filmartiger Abdichtungsstrahl zwischen Vorwärmstrecke(c)und dem Düsenbereich (d) hoher Geschwindigkeit gebildet wird, und dass der Druck im Ofeninneren vorzugsweise durch ein Regelventil (

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gesteuert ist, ν/eichen, die Vorrichtung zur Druckverminderung nachgeschaltet ist.

80 Fachwärmofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verbrennungsgas hoher Temperatur durch aus Düsen ausgeblasene Gasstrahlen niedriger Temperatur der Abgase (Pig. 10) angesaugt ist.

BAD

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