DE3037950A1 - Einrichtung zur verbesserung des stroemungsverlaufes in den ueberfuehrungskanaelen, die zwischen den regeneratoren bzw. rekuperatoren und den verbrennungsraeumen von technischen gasfeuerungen, insbesondere von koksoefen, angeordnet sind - Google Patents

Einrichtung zur verbesserung des stroemungsverlaufes in den ueberfuehrungskanaelen, die zwischen den regeneratoren bzw. rekuperatoren und den verbrennungsraeumen von technischen gasfeuerungen, insbesondere von koksoefen, angeordnet sind

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Description

Einrichtung zur Verbesserung des Strömungsverlaufes in den Überführungskanälen, die zwischen den Regeneratoren bzw. Rekuperatoren und den Verbrennungsräumen von technischen Gasfeuerungen, insbesondere von Koksöfen, angeordnet sind
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbesserung des Strömungsverlaufes in den Überführungskanälen, die zwischen den Regeneratoren bzw. Rekuperatoren und den Verbrennungsräumen von technischen Gasfeuerungen mit regene-' 5 rativer oder rekuperativer Wärmerückgewinnung aus den Verbrennungsabgasen, insbesondere von Koksöfen, angeordnet sind und über die vorgewärmte Verbrennungsmedien, wie Luft bei Btarkgasfeuerung bzw. Luft und Schwachgas bei Schwachgasbetrieb vom Austritt der Wärmetauscher in die Heizzüge eingeleitet wird.
Bei technischen Gasfeuerungen mit regenerativer oder rekuperativer Wärmerückgewinnung aus den Verbrennungsabgasen ergeben sich, insbesondere wenn mit Starkgas gefahren wird, für die räumliche Gestaltung der Überführungskanäle, über die die vorgewärmten Verbrennungsmedien vom Regenerator- bzw. Rekuperatoraustritt in die Verbrennungsräume geleitet werden, konstruktive Zwänge, die den gleichmäßigen Verbrennungsablauf mit einer gleichförmigen, langgestreckten Flamme stören. Beispielsweise bilden die Überführungskanäle in Koksofenbatterien infolge der bautechnisch notwendigen Anordnung der Regeneratorzellen je nach dem angewandten Beheizungssystem mit der Horizontalen einen mehr oder weniger spitzen Winkel und münden über einen verhältnismäßig kurzen senkrechten Abschnitt in die Heizzüge. In der Regel reicht die Länge dieses senkrechten Abschnittes der Überführungskanäle nicht aus, um das Strömungsprofil zu vergleichmäßigen und die Strömungsrichtung bei Eintritt in die Heizzüge senkrecht gleichzurichten. Modellversuche haben vielmehr bestätigt, daß die vorgewärmte Verbrennungsluft mit einer mehr oder weniger .
stark von der Senkrechten abweichenden Drift am Boden der
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0^" '■' " 5 O
Heizzüge eintritt. Dadurch kommt es "in den unteren Bereichen der Heizzüge zu starken Turbulenzen, die durch die waagerechte Geschwindigkeitskomponente infolge der plötzlichen Querschnittserweiterung "beim Eintritt in die Heizzüge verstärkt werden und zu einer intensiven und spontanen Durchmischung von Brenngas und Luft und damit zu örtlich überhöhten Flammentemperaturen führen. Derart überhöhte Flammentemperaturen sind, auch wenn sie örtlich begrenzt sind, bei vielen technischen Gasfeuerungen die Ursache für eine vermehrte NO -Bildung. Die an Strömungsmodellen durchgeführten Versuche'haben ferner ergeben, daß sich die Drift der einströmenden Verbrennungsluft bis in höherliegende Bereiche der Heizzüge fortsetzt und .damit einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in vertikaler Richtung entgegenwirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und.die Strömung der aus den Regeneratoren zugeführten Medien bei bzw. vor ihrem Eintritt in die Heizzüge bzw. Brennkammern gleichzurichten und ihnen einen senkrechten Strömungsverlauf zu geben, um auf diese Weise ein homogenes Einströmprofil und insgesamt einen gleichförmigen Strömungsverlauf aller in den Brennraum einströmenden gasförmigen Heaktanten zu erreichen, und zwar unter Beibehaltung der bisherigen räumlichen Konstruktion und unter weitgehender Vermeidung von Druckverlusten.
Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung darin, daß in den senkrechten in die Heizzugsohle eintretenden und mit einem entsprechend erweiterten Durchmesser ausgeführten Abschnitt jedes Überführungskanals ein mit wenigstens einer schräg verlaufenden Fläche versehener keilförmiger Stein aus geeignetem · feuerfestem Material mit senkrecht verlaufenden, vorzugsweise zylindrischen Bohrungen eingesetzt wird, wobei die
senkrecht verlaufenden Seitenflächen des im. Querschnitt rechteckigen Steins an den Innenwandungen des Uberführungskanals anliegen und die untere, schräg verlaufende Fläche in Eichtung der Mündung des schräg nach oben ansteigenden Abschnittes des Uberführungskanals liegt und daß die Summe der Flächenquerschnitte der zylindrischen Bohrungen das 0,75 t>is 1,5-fache, vorzugsweise das 0,9 bis 1,15-^fache des Strömungsquerschnittes des Überführungskanals in.seinem schräg nach oben ansteigenden Abschnitt beträgt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 8.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin-■ dung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Heizzug eines Horizontalkammer-Koksofens mit den in die Heizzugsohle eintretenden Überführungskanälen, die den Heizzug mit den darunter liegenden Regeneratoren verbinden,
Figuren
2a u. 2b Längsschnitte durch einen keilförmigen Einsatzstein, wobei Figur 2a ein Schnitt gemäß der Linie A-A der Figur 2b ist, ■
Figur 2c eine Draufsicht auf diesen Einsatzstein,
Figuren
. : 3a u. 3"b Längsschnitte durch einen Einsatzstein gemäß
einer anderen Ausführungsform, wobei Figur 3a
ein Schnitt nach der Linie B-B der Figur 3"b ist und
Figur 3c eine Draufsicht auf den Einsatzstein gemäß der zweiten Ausführungsform.
In Figur 1 ist mit 1 der Heizzug eines Koksofens bezeichnet, in dessen Sohle 4 die Überführungsleitungen 2 münden, die die unterhalb der Heizzüge angeordneten Regeneratoren 3 mit den einzelnen Heizzügen verbinden. In üblicher Weise bestehen die Überführungskanäle 2 aus einem schräg nach oben ansteigenden Abschnitt 2b und einem senkrecht verlaufenden Abschnitt 2a, der durch die Regeneratorabdeckung geführt ist und an der Sohle des Heizzuges mündet.
Zur Verbesserung des Strömungsverlaufes in den 'Überführungskanälen 2 sieht die Erfindung vor, den senkrecht verlaufenden Abschnitt 2a jedes Überführungskanals mit einem entsprechend erweiterten Durchmesser auszuführen und in diesen Abschnitt einen keilförmigen Stein aus geeignetem feuerfestem Material einzusetzen. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die auf den Figuren 2a bis 2c dargestellt ist, wird der im Querschnitt rechteckige Stein keilförmig ausgebildet, d.h. mit einer unteren, schräg. verlaufenden Fläche 6, sowie einer Anzahl von senkrechten zylindrischen Bohrungen 7 versehen. Die senkrecht, verlaufenden Seitenflächen des keilförmigen Steins liegen an den Innenwandungen des Überführungskanals an, wobei die schräg verlaufende Fläche 6 in Richtung der Mündung des schräg ansteigenden Abschnittes 2b des Überführungskanals liegt. Wie sich aus Figur 2b ergibt, setzt die Spitze des keilförmigen Steins am Übergang des schräg ansteigenden Teils 2b in den senkrechten Abschnitt 2a des Überführungskanals an.
Die Summe der Flächenquerschnitte der einzelnen zylindrischen Bohrungen soll erfindungsgemaB das 0,75 bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,9 bis 1,15-fache des Strömungsquerschnittes des Uberführungskanals in seinem schräg nach
ORlGINAIl IRSPECTED
O U C I OJU
oben, ansteigenden Abschnitt betragen. Das Verhältnis der Querschnittsfläche der Oberseite des keilförmigen Steins im Bereich der Eegeneratorabdeckung bzw. am Eintritt in die Heizzugsohle zum Querschnitt einer einzelnen zylindrisehen Bohrung beträgt 20 bis 200, vorzugsweise 30 bis 60. Der Durchmesser der zylindrischen Bohrung liegt zwischen 10 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 50 mm.
Das Verhältnis des spitzen Winkels β (Figur 2b), den die schräg verlaufende Fläche mit der Senkrechten bildet, zu dem Winkel oC, den der schräg ansteigende Abschnitt 2b des Uberführungskanals mit der Waagerechten bildet, beträgt 0,3 bis 1,5» vorzugsweise 0,4 bis 0,7·
Auf den Figuren 3a bis 3c ist eine zweite Ausführungsform eines Einsatzsteines gemäß vorliegender Erfindung dargestellt, bei dem außer der unteren schräg verlaufenden Fläche 6, die der Mündung des schräg nach oben ansteigenden Abschnittes 2b des Überführungskanals gegenüberliegt, auch die obere Fläche 8 schräg, und zwar parallel zu der unteren Schrägfläche 6 verläuft. Das obere Ende der Schrägfläche endet dabei kurz unterhalb des Eintrittes in den.Brennraum des Heizzuges. Wie sich aus Figur 3b ergibt, hat der so ausgebildete Einsatzstein die Form eines .Rhomboids. l>er Einbau erfolgt in der Weise, daß die Verlängerung der Mittelachse 9 des schräg ansteigenden Abschnittes 2b des Überführungskanals mit der unteren schräg verlaufenden Fläche 6 des Einsatzsteins einen rechten Winkel bildet und daß der Schnittpunkt S in der Mittelachse 10 des senkrechten Abschnittes '2a des Überführung skanal ε liegt (Figur 3b).
Bei dieser Ausführungεform der Erfindung gelten für das Verhältnis der Querschnittsfläche zum Querschnitt einer einzelnen zylindrischen Bohrung, sowie den Durchmesser der zylindrischen Bohrungen die gleichen Bedingungen
wie bei der ersten Ausführungsform, wobei an die Stelle der Querschnittsfläche der Oberseite des keilförmigen Steins die aus Figur 2c ersichtliche Projektion auf eine waagerechte Ebene tritt.
Das Verhältnis des Winkels ρ zum Winkel oC (Figur 3b) beträgt bei dieser Ausführungsform 0,5 "bis 1,5» vorzugsweise 0,8 bis 1,2. Ferner soll die an der Seitenwand des senkrechten Abschnittes 2a des Überführungskanals anliegende Einbaufläche eine Höhe L haben, deren Wert das 5 bis 10-fache des Durchmessers einer der senkrechten zylindrischen Bohrungen beträgt.
ORIGINAL INSPECTED
-AO-
Leerseite
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Claims (8)

Radt, Finkener, Ernesti Patentanwälte Heinrich-König-Straße X 119 Bochum Fernsprecher (02S4) 47727/ 28 Telegrammadresse. Radtpätent Bodiutn 38/80 EEF/US Patentansprüche
1. Einrichtung zur Verbesserung des Strömungsverlaufes in den Überführungskanälen, die zwischen den Regeneratoren bzw. Rekuperatoren und den Verbrennungsräumen von technischen Gasfeuerungen mit regenerativer oder rekuperativer Wärmerückgewinnung aus den Verbrennungsabgasen, insbesondere von Koksöfen, angeordnet sind und über die vorgewärmte Verbrennungsmedien, wie Luft bei Starkgasfeuerung bzw. Luft und Schwachgas bei Schwachgasbetrieb vom Austritt der Wärmetauscher in die Heizzüge eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß in den senkrechten in die Heizzugsohle eintretenden und mit einem entsprechend erweiterten Durchmesser ausgeführten Abschnitt (2a) jedes Überführungskanals (2) ein mit wenigstens einer schräg verlaufenden Fläche (6) ver-
"15 sehener keilförmiger Stein (5) aus geeignetem feuerfestem Material mit senkrecht verlaufenden, vorzugsweise zylindrischen Bohrungen (7) eingesetzt wird, wobei die senkrecht verlaufenden Seitenflächen des im Querschnitt rechteckigen Steins (5) an den Innenwandungen des Überführungskanals anliegen und die untere, schräg verlaufende Fläche (6) in Richtung der Mündung des schräg nach oben ansteigenden Abschnittes (2b) des Überführungskanals (?) liegt und daß die Summe der Flächenquerschnitte der zylindrischen Bohrungen (7) das 0,75 "bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,9 bis 1,15-fache desStrömungsquerschnittes des Überführungskanals in seinem schräg nach oben ansteigenden Abschnitt (2b) beträgt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
ORIGINAL INSPECTED
όU O /3JU
daß das Verhältnis der Querschnittsfläche der Oberseite des keilförmigen Steins (5)» die mit der Heizzugsohle in einer Ebene liegt, zum Querschnitt einer einzelnen zylindrischen Bohrung (7) 20 bis 200, vorzugsweise 30 bis 60 beträgt.
3· Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zylindrischen Bohrungen (7) zwischen 10 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 50 mm liegt.
4-. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des spitzen Winkels β , den die schräg verlaufende Fläche (6) mit der Senkrechten bildet, zu dem Winkel oT, den der schräg ansteigende Abschnitt (2b) des Uberführungskanals mit der Waagerechten bildet, 0,3 bis 1,5» vorzugsweise 0,4- bis 0,7 beträgt.
5- Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis~3i dadurch gekennzeichnet, daß außer der unteren, der Mündung des. schräg ansteigenden Abschnittes (2b) des Überführungskanals zugewandten Fläche (6) auch die obere, in Richtung der Mündung des Überführungskanals (2) in den Heizzug (1) liegende Fläche (8) des Einsatζsteines (5) schräg und parallel zu der unteren Schrägfläche (6) verläuft, wobei das obere Ende der Schrägfläche kurz unterhalb des Eintritts in den Brennraum des Heizzuges endet und der so ausgebildete Einbaustein die Form eines Rhomboids hat.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung der Mittelachse (9) des schräg ansteigenden Abschnittes (2b) des Überführungskanals mit der unteren Schrägfläche (6) des Einbausteins einen rechten Winkel bildet und daß der Schnittpunkt S in der Mittelachse (10) des senkrechten Abschnittes (2a) des Überführung skanals liegt.
ORIGINAL INSPECTED
7· Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Seitenwand des senkrechten Abschnittes (2a) des Überführungskanals anliegende Einbaufläche eine Höhe L hat, deren Wert das 5 bis 10-fache des Durchmessers einer der senkrechten zylindrischen Bohrungen beträgt.
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des spitzen Winkels ρ , den die schräg verlaufende Fläche (6) mit der Senkrechten bildet, zu dem Winkel ü/\ den der schräg ansteigende Abschnitt (2b) des Überführungskanals mit der Waagerechten bildet, 0,5 bis 1,5> vorzugsweise 0,8 bis 1,2 beträgt.
ORIGINAL INSPECTED
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