DE2748576C3

DE2748576C3 - Regenerativerhitzer

Info

Publication number: DE2748576C3
Application number: DE19772748576
Authority: DE
Inventors: Gennadij P. Moskva Kandakov; Viktor J. Moskva Miller; Lev A. Moskva Sorokin; Aleksandr E. Moskva Suchorukov
Original assignee: CENTRALNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT STROITELNYCH METALLOKONSTRUKCIJ CNIIPROEKTSTALKONSTRUKCIJA; GOSUDARSTVENNYJ SOJUZNYJ INSTITUT PO PROEKTIROVANIJU METALLURGICESKICH ZAVODOV MOSKVA SU
Current assignee: CENTRALNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I PROEKTNYJ INSTITUT STROITELNYCH METALLOKONSTRUKCIJ CNIIPROEKTSTALKONSTRUKCIJA; GOSUDARSTVENNYJ SOJUZNYJ INSTITUT PO PROEKTIROVANIJU METALLURGICESKICH ZAVODOV MOSKVA SU
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE2748576A1; DE2748576B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Regenerativerhitzer, in dem das in einem Ma. tel eingeschlossene Mauerwerk der Wände und der Gitterung aus feuerfesten Stoffen mit verschiedenen linearen Ausdehnungskoeffizienten ausgeführt und in der Höhe durch horizontale Sektionen gebildet ist, die der Verteilung der inneren Betriebstemperatur des Erhitzers entsprechen, von denen jede aus homogenem feuerfestem Stoff besteht.

Regenerativerhitzer, die zum Wärmeaustausch dienen, indem wechselweise beispielsweise durch Verbrennung erhitztes und zu erhitzendes Gas in sie eingeleitet werden, dienen insbesondere zur Erwärmung des Windes im Hochofenbetrieb.

Diese Erhitzer sind unter der Bezeichnung Hochtemperaturwinderhitzer für Hochöfen im Hochofenbetrieb bekannt. Sie enthalten in einem Mantel eingeschlossenes Mauerwerk in Wänden und Gitterung, das aus feuerfesten Stoffen mit verschiedenen l.ängenausdehnungszahlen ausgeführt und in der Höhe durch horizontale Sektionen gebildet ist. die der Verteilung der inneren Betriebstemperatur des Erhitzers entsprechen und von denen jede aus homogenem feuerfestem Stoff besteht.

Die Gitterung der bekannten Regenerativerhitzer ist aus /.legelsteinen so ausgemauert, daß in ihrer Gesamthöhe vertikale Kanäle zum Durchlassen von Gasen gebildet werden.

Der Zyklus der Erwärmung des Windes in den Regenerativerhitzern besteht aus zwei Stufen. In der ersten Stufe des Zyklus wird ein Gemisch aus Gas und Luft in der Verbrennungskammer verbrannt, und die heißen Verbrennungsproduktc werden durch die Kammer der Gitterung geleilet, wobei diese auf eine

hohe Temperatur gebracht wird. In der zweiten Stufe wird die Luft durch das erhitzte Mauerwerk der Gitterung geleitet und auf diese Weise auf die erforderliche Temperatur erhitzt.

In den modernen Regenerativerhitzern erreicht die Temperatur unter der Kuppel 1600° C, während das Temperaturgefälle bei der Winderhitzung etwa 150°C in den oberen und etwa 300⁰C in den unteren Zonen erreicht. Entsprechend der Verteilung der inneren Betriebstemperatur nach Zonen wird das Mauerwerk der Wände und der Gitterung in bekannten Erhitzern aus verschiedenen feuerfesten Stoffen wie, beispielsweise, aus Dinas, hochtonerdehaltigen und Schamottenstoffen ausgeführt. So wird das Mauerwerk in der Hochtemperaturzone aus hochgebrannteni, festem Dinas ausgeführt, und in den niedriger liegenden Zonen mit verhältnismäßig niedriger Temperatur werden entsprechend Kaolin-, hochtonerdehaltige und Schamottefeuerfeststoffe angewandt. In jeder Terwperaturzone. die sich durch einen bestimmten Temperaturbereich auszeichnet, wird somit eine horizontale Sektion aus feuerfestem Siofi ausgemauert der nach seinen Festigkeitswerten für die Betriebsbedingungen in der gegebenen Zone geeignet ist.

Beim Erhitzen erfolgen an den Anschlußstellen der horizontalen Sektionen relative radiale Verschiebungen des Mauerwerkes infolge des Unterschieds der linearen Ausdehnun^skoeffii.enten der feuerfesten Stoffe. Der lineare Ausdehnungskoeffizient bcirägt beispielsweise für Dinas im Durchschnitt 12.10 ⁶ l/Grad und für kaolinische Feuerfeststoffe 6.10 ^h l/Grad. Bei dem Erhitzen .uif 1000'C und einem Halbmesser des Mauerwerkes von 500 cm resultiert daraus eine relative Verschiebung der angeschlossenen horizontalen Sektionen vonAR = XtTK- \₂ίΉ.
worin bedeuten:

λ- — den linearen Ausdehnungskoeffizienten von Dinas:

*? — den linearen Ausdehnungskoeffizienten von feuerfesten Kaolinstof.'en:

T — die Temperatur an der Anschlußstelle der horizontalen Sektionen;

R — den durchschnittlichen Halbmesser des Mauerwerkes, W,is 20 bis JO mm am Halbmesser ausmacht

Infolge einer solchen Verschiebung werden die penpheren Kanäle mit 40 mm Durchmesser im Mauerwerk der Gitterung in der Anschlußebene der horizontalen Sektinnen um 50 bis 75% und über den Querschnitt des Mauerwerkes im Mittel um 30 bis 40% überdeckt, was einen entsprechenden Verlust an der Leistung des Regenerativerhitzers und folglich auch des Hochofens /ur Folge hat.

Die relative Verschiebung des Mauerwerkes an den Anschlußstellen der horizontalen Sektionen steigt direkt proportional zur Vergrößerung des Mauerwerk durchmesser und der Erhitzungstentperatur.

Der heutige Stand des Hochofenbaus ist durch eine beträchtliche Vergrößerung des Volumens der Hochöfen (bis 5000 in¹] und eine Steigerung der Windtemperatur auf über 140O⁰C gekennzeichnet, tntsprechend steigen auch die Maße des Erhitzers im Durchmesser bis 14 m und in der Höhe bis 50 m. wobei sich die Erhitzungstemperatur der Kuppeln bis auf 1600"C erhöht. All das führt zur Notwendigkeit der Anwendung neuer Werkstoffe, die eine höhere Feuerfestigkeit aufweisen und deren linearer Ausdehnungskoeffizient

sich von dem der übl.chen weitgehend verwendeten Feuerfeststoffe beträchtlich unterscheidet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regenerativerhitzer iiit einer solchen konstruktiven Gestaltung des Mauerwerkes der Wände und der i Gitterung zu schaffen, die eine beträchtliche Verringerung der Größe der radialen Verschiebung zwischen den angrenzenden horizontalen Sektionen gewährleistet.

Dies wird Dei einem Regenerativerhitzer der ίο eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen den horizontalen Sektionen Übergangssektionen angeordnet sind, von denen jede mindestens von einer horizontalen Reihe Mauerwerk gebildet ist, das aus den feuerfesten Stoffen der :i benachbarten Sektionen mit gleichmäßiger Verteilung eines Stoffes im anderen besteht.

Eine derartige Konstruktion des Regenerativerhitzers ist erheblich kleineren radialen Verschiebungen zwischen den aneinander angrenzenden horizontalen Sektionen unterworfen, wodurch sich der Durchgangsquerschniit der vertikalen Kanäle entsprechend »fii ger ändert, was wiederum es gestattet, die Leistung der Erhitzer und folglich der von diesen bedienten öfen zu steigern. Ferner gewährleistet das gleichmäßige Vertei- :> len von Feuerfeststoffen zweier benachbarter horizontaler Sektionen eine gleichmäßige Verteilung der Verformungen über die ganze Fläche des Querschnitts der Übergangssektion und eine kleinere spezifische Verschiebung. Die Verringerung der Verschiebung zwischen den horizontalen Sektionen erhöht auch die Sicherheit des Mauerwerkes, der Wände und der Gitterung, da die Feuerfeststoffe eine längere Reise aushalten und sich der gespannte Zustand des Mantels des Regenerativerhitzers an den Anschlußstellen der 3> horizontalen Sektionen verbessert.

Vorteilhaft ist jede Übergangssektion durch mehrere übereinander derart angeordnete Reihen gebildet, daß der Gehalt an dem Stoff einer der anliegenden Sektionen sich allmählich von Reihe zu Reihe in Richtung zui anderen anliegenden Sektion vermindert.

Vorzugsweise hat jede Übergangssektion eine Hohe, die 0.15 bis 5% der gesamten Höhe der Erhitzers betragt.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung « eines Ausfiihrungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; in diesen zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Regenerativerhitzer,

F i g. 2 ein Fragment des Mauerwerkes der Wände w und der Gitterung nach Fig. 1. im vergrößerten Maßstab, im Zustand vor dem Erhitzen.

F 1 g. 3 Gas Fragment, wie in F i g. 2 im erwärmten Zustand,

F 1 g. 4 ein Fragment eines Radialschnittes nach der Linie IV-IV in F ig. I.

Fig. 5 ein Fragment eines Radialschnittes nach der Linie V-V in Fig. 1.

Wie in F 1 g. 1 gezeigt ist. enthält der Regenerativer hit/er einen Mantel 1. der einen Stahlzylinder mit einer Kuppel im oberen Teil darstellt. Im Inneren des Mantels I ist das Mauerwerk der Wände 2 und der Gitterung 3 eingeschlossen, das aus feuerfesten Stoffen mit verschiedenen linearen Ausdehnungskoeffizienten ausgeführt und in der Höhe durch horizontale Sektionen gebildet h'> wird, die der Verteilung der inneren Betriebstemperatur des Erhitzers entsprechen, wobei jede der horizontalen Sektionen aus homogen in feuerfestem Stoff besteht.

Das Mauerwerk der Wände und der Gitteiung ist aus einer Vielzahl von aufeinander gelegten horizontalen Reihen vcn Ziegels» einen ausgeführt, dabei sind in de" Gitterung 2 in F i g. 2 und 3 gezeigte vertikale Kanäle 4 zum Durchlassen der Gase gebildet.

Entsprechend der Verteilung der inneren Betriebs temperatur des Erhitzers bilden einige der aufeinander gelegten Reihen der Ziegelsteine aus homogenem Stoff horizontale Sektionen 5, 6, 7, 8. Die obere Sektion 5 ist beispielsweise aus Dinas, die nächstfolgende Sektion aus hochtonerdehaltigen Feuerfeststoffen und weiter aus Schamotte gemauert.

Zwischen den aneinander angrenzenden horizontalen Sektionen sind erfindungsgemäß Übergangssektionen 9 angeordnet, die mindestens von einer horizontalen Reihe Mauerwerk gebildet ist. das aus feuerfesten Stoffen der benachbarten horizontalen Sektionen mn gleichmäßiger Verteilung eines Stoffes im anderen besteht.

In F 1 g. 2 ist ein Fragment des Mauerwerks cki Wände und der Gitterung des R c-neratAerhit/ers Iiacil F 1 g. ΐ MJi uciii Bclii>-r>Nl>t:g:iiii ^Lvingi. !.>><.■ vertikalen Kanäle 4 der Gitlerung 3 haben ein geradliniges Profil in ihrer ganzen Hohe in dt.i horizontalen Sektionen und den Ühcrgungssekiionen.

Jede Übergdngssektion 9 enthält tremäÜ einer bevor/ugten Variante der Erfindung wie in I ig 2 dargestellt ist. einigt horizontale Reihen Mauerwerk die aus Ziegelsteinen der daran anliegenden hon/;,Pia len Sektionen best..-hen.

Die Ziegelstein.· sind in jeder horizontalen R.'ihe gleichmäßig über Jic- ganze Fläche des Radialschnims des Mauerwerkes (F ig.4 um¹ 5) so verteilt, daß die Menge der Ziegelsteine aus dem Stoff Λ/ PeispieKue.v. der horizontalen Sektion 5 von Reihe zu Reihe '.in Richtung zur horizontalen Sektion 6 allmahhui vermindert, während die Menge der Ziegelsteine üu* dem Stoff /Vd.r anliegende:·, horizontalen Sektion 6 si«.h entsprechend vergrößert. Dabei ist die Gesamticnjrc der ZiegelMeine in jeder horizontalen Reihe konstar,·, nur das Verhältnis der Menge der Ziegelsteine aus der Su if der anliegenden Sektionen verändert sich v.'-j vorstehend angegeben

Während des Betriebes des Wimlerhi'zers erfahrt das Mauerwerk der Wände 2 unJ der Gitierung 2 Verformungen mit Ausdehnung und Kuizung. wodurch eine Verschiebung jeder horizontalen Reihe \ο·~, Ziegelsteinen stattfindet Bei einer Zahl von K Reihen vol. Ziegelsteinen bctr.u-i die horizontale Verschiebung jcdci Reihe ein K-tel im Vergleich /Ί der bekannter Konstruktiven Gestallung des Müiic-wcrks. und folglich ist das Überdecken der vertikalen Kanäle 4 bei eine Verschiebung der Reihen um das K-fache gerr.g· Durch Vergrößerung vor, K kan'i -J,e I 'herde.kuni: *,:\ auf eine Große herabgesetzt werden, bei der nur cmc gewisse Verkrünrrung der vertikalen Kanaie ohne Verminderung des Durchgangsqucrvn.ntts der letzte ren im Bereich der Übergangs■-«•ki.'ineii 9 (F ig 5) vorkommt, wodurch die rechnet ische Leistung des Regenerativerhit/ .rs gewährleistet wird.

Die Hohe jeder I Ibergangsscktion 9 wird mit Rücksicht auf die projektierte Leistung der Re<»enerativerhitzer, ihn- thermischen Kennwe.Ie und die konstruktiven Besonderheilen gewählt und beträgt 0.15 bis 5% der gesamten Höhe des Erhitzers, d. h. sie ist eine Größe, die von der Ziegelsuinhöhe und der Anzahl der horizontalen Reihen in jeder Übergangssektion abhängig ist.

Dank den (Jbergangssektionen /wischen den homo müßigt c!;is Mauerwerk, indem es sich stetig krümmt, gen ausgeführten Sektionen erfolgt somit eine stetige den gespannten Zustand des Mantels an den Anschluß-Krümmung der vertikalen Kanäle ohne Verminderung stellen der horizontalen Sektionen, wodurch das ihres Durchgangsquerschnittes, wodurch nicht nur die Entstehen von großen Rissen im Mauerwerk ausgcrcchnerische Leistung des Erhitzers gewährleistet. schlossen und dementsprechend die Betriebssicherheit sondern auch die Sicherheit des Mauerwerks erhöht und des Regenerativerhit/ers erhöht wird,
seine Lebensdauer verlängert werden. Dabei vergleich-

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regenerativerhitzer·, in dem das in einem Mantel eingeschlossene Mauerwerk der Wände und der Gitterung aus feuerfesten Stoffen mit verschiedenen linearen Ausdehnungskoeffizienten ausgeführt und in der Höhe durch horizontale Sektionen gebildet ist. die der Verteilung der inneren Betriebstemperatur des Erhitzers entsprechen, von denen jede aus homogenem feuerfestem Stoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den horizontalen Sektionen (5, 6, 7, 8) Übergangssektionen (9) angeordnet sind, von denen jede mindestens von einer horizontalen Reihe Mauerwerk gebildet ist, das aus den feuerfesten Stoffen (M und N) der benachbarten Sektionen mit gleichmäßiger Verteilung eines Stoffes im anderen besteht.

2. Regenerativerhitzer nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß jede Übergangssekiion (9) durch mehrere übereinander derart angeordnete Reihen gebildet ist, und daß der Gehalt an dem Stoff einer der anliegenden Sektionen (5 bis 8) sich allmählich von Reihe zu Reihe in Richtung zur anderen anliegenden Sektion vermindert.

3. Regenerativerhitzer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jede Übergangssektion (9) eine Höhe hat. die 0.15 bis 5% der gesamten Höhe des Frhitzers beträgt.