DE3234707A1

DE3234707A1 - Luftduesen fuer regeneratoren von glasschmelzoefen

Info

Publication number: DE3234707A1
Application number: DE19823234707
Authority: DE
Inventors: Yih Wan 15238 Pittsburgh Pa. Tsai
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1981-09-24
Filing date: 1982-09-18
Publication date: 1983-04-07
Also published as: US4375236A; IT8222541A0; FR2513366B1; ES8400367A1; JPS5864227A; JPS6047211B2; ES514153A0; AU534389B2; BR8205171A; GB2106227B; CA1171660A; BE894472A; KR840001523A; IT1152294B; GB2106227A; AU8858482A; FR2513366A1; DE3234707C2; KR850001930B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein regenerativ befeuerter Schmelzofen und ein Verfahren zu seinem Betreiben, insbesondere ein Regenerativ-Schmelzofen, der üblicherweise zur Herstellung von Flachglas verwendet wird. Die Regeneratoren für derartige Schmelzöfen enthalten üblicherweise ein gasdurchlässiges Bett aus feuerfestem Material, das aus Gittersteinen aufgebaut ist. Durch dieses Regeneratorbett werden in der Heißwindphase des Feuerzyklus die heißen Abgase geleitet, um Wärme auf das Bett zu übertragen. Während der alternierenden Phase des Feuerzyklus wird der Strom umgekehrt und die gespeicherte Hitze des Bettes verwendet, um die Verbrennungsluft ,vorzuheizen, während sie durch den Regenerator strömt. Diese Regeneratoren werden im allgemeinen paarweise verwendet, Je einer auf jeder Seite der Verbrennungskammer des Schmelzofens. Während ein Generator Hitze aus dem Abgas aufnimmt, heizt der andere die einströmende Verbrennungsluft auf.

Übliche Glasschmelzöfen weisen eine relativ große Zahl von Brenneröffnungen (üblicherweise etwa 4-8 auf Jeder Seite) auf, die hintereinander in Abstand von einigen Metern voneinander in einer Reihe über die gesamte Länge des Regeneratorbettes angeordnet sind. Der Regenerator ist im allgemeinen um ein Vielfaches länger als er hoch oder breit ist. Infolge dieser konstruktiven Gegebenheiten strömt die Hauptmenge des Gases bei jedem Regenerator überwiegend durch ein Ende. Die Bauweise hat ferner den Nachteil, daß sie es Teilen des Gasstromes ermöglicht, längs des Bettes und nicht durch dieses zu strömen. Die heißen Abgase haben die Neigung, in größerer Menge durch den Teil der Packung zu strömen, der dem Kaminende benachbart ist, so daß dieser Teil der Packung heißer wird als das übrige Bett. Dieses Ungleichgewicht wird dadurch verstärkt, daß der Strom der kalten eintretenden

Verbrennungsluft während der Feuerphase hauptsächlich durch den dem Kaminende abgewandten Teil des Bettes strömt. Dies bedingt, daß der dem Kamin zugewandte Teil des Bettes schneller die maximale Temperatur erreicht und auch während des gesamten Zyklus stets heißer bleibt. Wegen der höheren Temperatur dieses Teiles verschleißt das Bett stärker, so daß sich die Lebensdauer des Regenerators verringert und eine häufigere Wiederaufarbeitung erforderlich ist. Durch die Konzentration der gespeicherten Wärme auf einen Teil der Packung ist die effektive Wirkung der Aufheizung der Verbrennungsluft geringer und die gesamte Ausnutzung der Wärme des Schmelzofens schlechter.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese nachteilhafte Energiebilanz zu verbessern.

In USr-PSn 1 836 412 und 2 813 708 ist eine Veränderung der Strömungsverhältnisse in den Regeneratoren beschrieben. In Beiden Patentschriften sind dafür feste Leitflächen vorgesehen, um den Luftstrom während der Feuerphase durch die Gittersteinpackung zu vergleichmäßigen. Es ist nicht zu erkennen, wie solche Einbauten die Strömungsverhältnisse bei entgegengesetzter Strömungsrichtung während der Heißwindphase durch das Packungsbett wesentlich beeinflussen können, um eine Wärmekonzentration an dem dem Kamin zugewandten Ende der Packung zu vermeiden. Das Anbringen von Leitflächen kann das Strömungsprofil im Raum in der Nähe der Packung während der Heißwindphase verändern, so daß ein Querstrom von Verbrennungsgasen oberhalb der Packung zum Kaminende hin und dann erst durch die Packung entsteht.

Anordnungen mit einer Vielzahl von Kaminen zur besseren Gasverteilung durch Regeneratoren sind in den US-PSn

4 174 948, 4 256 173 und 4 257 476 beschrieben. Jede dieser Anordnungen erfordert einen wesentlichen Umbau der Regeneratoren und ist für bestehende Schmelzöfen nicht praktikabel und auch ungeeignet, weil die öfen im allgemeinen kontinuierlich betrieben werden. Außerdem ist es erwünscht, eine bessere Strömungsverteilung zu erreichen, ohne wesentliche zusätzliche Einbauten, wie sie in diesen Patentschriften beschrieben sind. In Us-PSn 4 047 560 und 4 088 180 sind bewegbare Leitbleche zum Verändern des Luftstromes während der Feuerphase des Regenerators beschrieben. Bewegliche Teile sollen jedoch möglichst vermieden werden, insbesondere in einer so korrosiven Umgebung, weil die Standfestigkeit zu einem Problem werden kann.

Es ist ferner bekannt, Regeneratoren in Teile so aufzuteilen, daß jede Brenneröffnung mit einem korrespondierenden getrennten Regeneratorpackungsbett in Verbindung steht, Eine solche konstruktive Gestaltung kann zwar eine geeignete Steuerung der Strömungsverteilung ermöglichen, hat jedoch den Nachteil, wenn eine der Generatorpackungssektionen sich verstopft oder infolge Verschleißes kollabiert, daß diese Brenneröffnung außer Betrieb genommen werden muß und dadurch die Wirkungsweise des Schmelzofens negativ beeinflußt wird. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, ein einheitliches ungeteiltes Packungsbett zu haben, das in Verbindung mit einer Vielzahl von Brenneröffnungen steht.

Die bereits genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das ungleichmäßige Strömungsprofil durch das Regeneratorbett während des gesamten Heizzyklus zu vermeiden, wird gelöst durch die konstruktive Gestaltung und Betriebsweise gemäß den Patentansprüchen.

Erfindungsgemäß wird der Gasstrom durch den Regenerator vergleichmäßigt durch Verwendung von Gasdüsen oder ähnlichen Einrichtungen, mit der ein Längsstrom im Gasverteilungsraum erzeugt wird, der sich mit der Strömung durch das Packungsbett vereinigt. Eine Gasdüse wird in der Nähe des dem Kaminende gegenüberliegenden Endes der Packung im Gasverteilerraum angeordnet. Der damit erzeugte Gasstrom verläuft im wesentlichen parallel zum Packungsbett. Luft oder anderes relativ kaltes Gas strömt aus der Düse aus, entgegengerichtet dem unerwünschten Längsstrom, durch den Verteilungsraum während der Feuerphase, so daß der Längsstrom der Verbrennungsluft gebremst ist und gleichmäßiger durch das Packungsbett in den Hauptraum eintritt. Während der Heißwindphase saugt die durch die Düse eingebrachte Luft Abgas durch den dem Kaminende abgewandten Teil der Packung, weil durch den Luftstrom ein Unterdruck in diesem Teil des Gasverteilerraumes erzeugt wird. Dadurch wird die Längsströmung im Hauptraum zum Kaminende hin verringert.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steuereinrichtungen für die Strömung besteht darin, daß sie leicht in bestehende und betriebene Schmelzofen eingebaut werden können, ohne daß eine Betriebsunterbrechung erforderlieh ist. Außerdem entstehen relativ geringe Kosten. Die Betriebskosten der Gas düsen sind gering im Vergleich zur verbesserten Energieausbeute und der verlängerten Lebensdauer des Regenerators. Außerdem wird durch die Verwendung von relativ kühler Luft aus den Düsen das Überhitzen der die Bettpackung tragenden Teile vermieden und die Temperatur im GasVerteilerraum erniedrigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Betriebsweise wird nun anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch die Breite eines beidseitig befeuerten Regenerativglasschmelzofens mit der erfindungsgemäßen Gasdüse zur Steuerung des Strömungsprofils.

Fig. 2 ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Regenerator entlang der Linie x-x von Fig. 1 und zeigt das typische Strömungsprofil während der Heißwindphase des Regenerators ohne die erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Veränderung des Profils.

Fig. 3 ist ein senkrechter Längsschnitt durch den gleichen Generator entlang der Linie x-x von Fig. 1 und zeigt das Strömungsprofil während der Feuerphase ohne die erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Steuerung des Strömungsprofils.

Fig. 4 ist der gleiche Blick auf den Regenerator wie Fig. 2, jedoch mit dem Strömungsprofil in der Heißwindphase, das durch die betriebene Gasdüse erfindungsgemäß vergleichmäßigt ist.

Fig. 5 ist die gleiche Sicht des Regenerators wie Fig. 3 mit dem während der Feuerphase durch die erfindungsgemäße Gasdüse erzeugten gleichmäßigeren Strömungsprofil.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung der bevorzugten konstruktiven Gestaltung der Gasdüse, wie sie erfindungsgemäß eingesetzt werden soll.

Fig. 7 ist ein Querschnitt durch die Gasdüse entlang der Linie 7-7 von Fig. 6.

Der Regenerativ-Schmelzofen in den Zeichnungen ist ein üblicher Schmelzofen, wie er zur Herstellung von Flachglas industriell verwendet wird. Die Erfindung wird an-

hand dieses Ofens beispielhaft beschrieben, kann jedoch auf andere Regenerativ-Schmelzöfen übertragen werden.

Abbildung 1 zeigt das Bad aus geschmolzenem und partiell geschmolzenem Glas 10 innerhalb des Schmelzofens 11. Das Innere ist die Hauptverbrennungskammer des Ofens. Der Schmelzofen weist ebenso ein Paar von Regeneratoren 12 und 13 seitlich des Schmelzofens auf, die über eine Vielzahl von Brenneröffnungen 14, 15 mit dem Schmelzofen in Verbindung stehen. Brennstoff für die Verbrennung wird durch die Brennstoffleitungen 16 und 17 zugeführt, Jeweils Jedem einzelnen Brenner an der jeweiligen öffnung. Fig. 1 zeigt den Regenerator 12 in der Abkühlphase eines Feuerzyklus und den Regenerator 13 in der Heizphase des Feuerungszyklus. Verbrennungsluft steigt nach oben durch den Regenerator 13» wo sie aufgeheizt wird durch Überleiten über die zuvor erhitzten Ziegelgittersteine 20 aus feuerfestem Material und tritt dann durch die öffnung 15» wo die Zufuhr von Brennstoff aus der Leitung 17 erfolgt, durch die Feuerungsöffnung in den Schmelzofen. Die Flammen weisen einen geeigneten Abstand von der Innenwand des Schmelzofens 11 auf und die heißen Verbrennungsgase gelangen durch die öffnungen 14 in den gegenüberliegenden Regenerator, wo sie zum Aufheizen der Ziegelwerkpackung 21 dienen. Während dieses Feuerungszyklus wird über die Brennstoffleitung 16 kein Material gefördert. Nach einigen Minuten Betriebszeit werden die Ströme umgedreht und Brennstoff durch die Leitungen 16 gefördert und die Leitungen 17 geschlossen. Während dieser zweiten Phase des Feuerungszyklus dient der Regenerator 12 zum Aufheizen der eintretenden Verbrennungsluft und der Regenerator 13 nimmt die Abwärme aus den Verbrennungsgasen beim Durchleiten auf. Nach weiteren Minuten Betriebszeit wird die Strömungsrichtung erneut umgekehrt und der Ofen in weiterem Wechsel entsprechend betrieben. Die konstruktive Gestaltung der Regeneratoren 12 und 13 kann im wesentlichen spiegelbild-

lieh sein, so daß deshalb die Beschreibung der konstruktiven Gestaltung des Regenerators 12 auch für den Regenerator 13 gleichermaßen gilt. Typisch für die Regeneratoren von Glasschmelzöfen ist die geometrische Gestaltung der Breite des Packungsbettes, wie in Fig. 1 wiedergegeben. Die Breite ist geringer als die Länge, wie sie in den Figuren 2-5 wiedergegeben ist. Daraus ergibt sich, daß 3eder der Regeneratoren in Verbindung steht mit einer hintereinanderliegenden Reihe von öffnungen, üblicherweise k - 8 Feuerungsöffnungen auf Jeder Seite des Ofens. Oberhalb der Packung 21 ist ein verlängerter Raum 22, über den jede der öffnungen 14 in Verbindung mit der Packung 21 steht. Auf der gegenüberliegenden Seite der Packung ist ein Gasverteilungsraum 23 angeordnet, der, wie Fig. 2-5 zeigen, an einem Ende in den Kamin übergeht. Die Packung wird getragen durch eine Reihe von Bögen Fig. 2-5 zeigen schematisch die Zuführeinrichtungen zum Schmelzofen 11. Dies sind ein Einlaßstutzen 30 des Schmelzofens, Glas-batch-Zuführeinrichtungen 31 und eine Einlaßöffnung 32.

Abbildung 2 zeigt annäherungsweise das Strömungsmuster während der Heißwindphase des Feuerungszyklus ohne die erfindungsgemäße Verbesserung. Ein Teil der Verbrennungsgase neigt dazu, Verbindungsraum 22 zu dem Kaminende des Regenerators zu strömen und dann in der Nähe des Kaminendes durch die Packung durchzutreten. Die größere Menge an Verbrennungsgasen, die durch das dem Kamin zugewandte Ende der Packung strömt, hat zur Folge, daß dieser Teil der Packung und' die darunterliegenden Bögen 25 heißer werden als der übrige Regenerator. Wenn die Strömung umgekehrt wird in der Feuerphase, wie es in Fig. 3 gezeigt wird, bewirkt die eintretende Luft eine Kühlung, die am entgegengesetzten Ende der Packung stärker ist. Dies hat wiederum zur Folge, daß

die Packung in der Nähe des Kamins im allgemeinen ständig eine höhere Temperatur hat als der Re.st der Packung. Dieser Teil der Packung ist in der Wirkung ineffizient. Zeitweise ist die nachteilige Konzentration der Wärme nicht konkret und hängt insbesondere von der speziellen Bauweise des Regenerators ab, es kann jedoch im allgemeinen davon ausgegangen werden, daß die Hitzekonzentration im ersten Drittel der Packung vom Kamin aus gesehen vorhanden ist. Spezielle Daten, die beispielsweise das thermische Ungleichgewicht dieses Typs von Regeneratoren beschreiben, sind in US-PS 4 047 560 enthalten. Auf diese Druckschrift wird hiermit Bezug genommen.

In Fig. 4 ist ein Luftströmungssteuerdüsenrohr 35 innerhalb des Verteilungsraumes 23 des Regenerators 12 angeordnet. Diese Ausbildung entspricht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4 zeigt annähernd die Wirkung der Strömungssteuergasdüse auf das Strömungsverhalten der Abgase durch die Packung 21 während der Abkühlphase. Dieses Muster sollte mit dem von Fig.

2 verglichen werden. Die Injektionsdüse 35 für Luft oder Gas ist im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Verteilerraums zum Kaminende hin angeordnet. Die Injektionsdüse ist vorzugsweise angeordnet in der dem Kaminanschluß abgewandten Hälfte 23, am günstigsten im entferntesten Drittel. Die aus den Düsen des Rohres 35 austretende Luft wirkt auf die umgebenden Gase ein und erzeugt eine Unterdruckzone in der Nähe dieses Teils der Packung. Der Bereich der Niederdruckzone bewirkt wieder, daß größere Strömungsmengen des heißen Gases durch die Packung an dem dem Kamin entgegengesetzten Ende hindurchgelangen. Dies bewirkt eine Verringerung der Tendenz des Abgasstromes, längs des Verteilerraumes 22 zum Kaminende hinzuströmen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

In Fig. 5 ist die Wirkung der Steuerdüse auf die Gasverteilung der eintretenden Verbrennungsluft, die durch den Regenerator geführt wird, während der Feuerungsphase wiedergegeben. Dieses Profil ist zu vergleichen mit dem Strömungsprofil von Fig. 3. Die Neigung der vom Kaminende 24 kommenden eintretenden Verbrennungsluft, ungleichmäßig zum entgegengesetzten Ende des Verteilerraumes 23 zu strömen, ist unterbrochen durch die Luft, die aus der Düse 35 austritt und der eintretenden Verbrennungsluft entgegengesetzt durch die Verteilungskammer strömt. Der Strömungswiderstand, den die aus der Düse austretende Luft erzeugt, hat zur Folge, daß größere Anteile von Verbrennungsluft durch die Teile der Packung an dem dem Kamin zugewandten Ende des Regenerators hindurchströmen, so daß letztlich eine gleichmäßigere Verteilung der Luft auf alle Teile der Packung erreicht wird und die Temperaturdifferenz zwischen dem dem Kamin zugewandten Ende und dem entgegengesetzten Ende des Regenerators ist verringert. Die Gasdüsen haben zweierlei Wirkung, sie vermeiden einen übermäßigen Strom von Abgas durch das dem Kaminende zugewandte Teil der Packung und erzeugen einen größeren Strom an kühlender eintretender Luft durch das dem Kamin zugewandte Ende der Packung. Beides bewirkt eine Verringerung der Überhitzungsneigung der Packung in dem dem Kamin zugewandten Teil. Außerdem wird durch das Hindurchführen einer größeren Menge von eintretender Luft durch die heißeren Teile der Packung der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnung des Regenerators verbessert. Diese zweifache Wirkung der Gasdüsen während des gesamten oder im wesentlichen des gesamten Feuerungszyklus ist bevorzugt. Die vorteilhafte Wirkung bei der Abkühlphase und der Feuerungsphase sind jedoch nicht voneinander abhängig und, falls es erwünscht ist, können die Gasdüsen auch nur bei einer der Phasen betrieben werden.

Es wird ebenso angenommen, daß die Strömungssteuereinrichtungen eine direkte Wirkung auf die die Packung tragenden Bögen 25 und die damit verbundenen Bauteile hat. Diese Wirkung kann darin bestehen, daß der aus den Gasdüsen austretende Luftstrom die Bögen kühlt und sich dadurch ihre Lebensdauer verlängert.

In den meisten Fällen ist es bevorzugt, eine zweite . Steuerdüse 36 im anderen Regenerator vorzusehen, aber das ist nicht wesentlich für die Erfindung, daß beide Regeneratoren derartige Düsen aufweisen. Anstelle einer einzelnen Gasdüse im Verteilerraum 23 ist es in einigen Fällen auch bevorzugt, zwei oder mehrere Düsen anzuordnen, um die Wirkung der Gegenströmung über einen größeren Bereich zu verteilen. Ein oder mehrere Düsenöffnungen können an jedem Rohr vorgesehen sein. Beispielsweise 3 öffnungen sind bei der bevorzugten speziellen Ausführungsform ausreichend für eine zufriedenstellende Verteilung der Luft über einen breiten Bereich des Verteilerraumes. Es hat sich herausgestellt, daß es günstig ist, die Gasdüsen annähernd in der Mitte zwischen den Trägerbögen 25 und dem Boden des Verteilerraumes anzuordnen. In Längsrichtung des Verteilerraumes sollte die Anordnung der Gasdüsen an dem dem Kamin abgewandten Ende erfolgen innerhalb der am weitesten abgelegenen Hälfte des Verteilerraumes, vorzugsweise im letzten Drittel. Beispielsweise bei einem Regenerator mit 6 Feuerungsöffnungen, wie er in den Zeichnungen wiedergegeben ist, sollte die Gasdüse vorteilhafterweise in der Nähe der letzten zwei öffnungen angeordnet werden.

Details einer Ausführungsform der Luftdüse 35 sind in den Figuren 6 und 7 wiedergegeben. Wegen der heißen Umgebung in dem Luftverteilungsraum ist es bevorzugt, die Gasdüsen zu kühlen. Diese konstruktive Gestaltung

ist in Fig. 6 land 7 gezeigt. Es handelt sich um eine doppelwandige Ausführung mit Wasserkühlung. Die Vorrichtung weist eine außenliegende zylindrische Leitung 40 auf und ein inneres zylindrisches Rohr 41. Beide enden an der Endplatte 42. Das äußere Rohr 40 ist kürzer als das innere Rohr 41 und das andere Ende des Rohres 40 ist durch den Ring 43 verschlossen. Dadurch entsteht ein Ringraum zwischen den beiden Rohren. Der Ringraum wird in 2 Hälften 44 und 45 durch die Teilungsstücke 46 und 47 aufgeteilt. Die Teilungsstücke 46 und 47 enden am kurzen Ende der Endplatte 42, so daß öffnungen 48 und 49 entstehen, die die ringförmigen Hälften 44 und 45 miteinander in Verbindung bringen. Über die Kupplung 5o kann die eine Hälfte des Ringraumes 44 mit einer Wasserquelle verbunden werden, so daß dieses zunächst längs durch den Raum 44 dann in den Raum 45 durch die öffnungen 48 und 49 strömt und dann abgezogen wird aus dem Raum 45 über die Kupplung 51. Auf diese Weise erzeugt das äußere Rohr 40 eine Wasserhülle, um das Innenrohr 41, das die Druckluft für die Düsen enthält, zu schützen. Bei der gezeigten Ausführungsform erstrecken sich 3 Düsenrohre 52 durch das Außenrohr 40 und stellen eine Verbindung zwischen dem Innenraum des inneren Rohres 41 und der Umgebung her. Druckluft aus dem Innenrohr 41 tritt durch die Verbindungsrohre 52 aus und ergibt den Steuergasstrom der Düsen. Die Gasdüse kann aus karbonisiertem Stahl hergestellt werden, wenn ausreichend Wasser zur Kühlung vorhanden ist, jedoch

■50 sind rostfreie Stähle oder andere wärmebeständige Legierungen bevorzugt. Im letzteren Fall kann anstelle von Wasserkühlung zum Schutz des Metalles eine Beschichtung aus keramischem, isolierendem Material aufgebracht werden. Bei einer alternativen Ausführungsform können

■55 2 konzentrisch zueinander angeordnete Ringräume ausgebildet sein für das Kühlungsmittel, das innen zum einen Ende fließt und dann durch den äußeren Ringraum zurückgeführt wird.

Durchmesser der Gasdüse, Gasdruck, Volumengeschwindigkeit und Geschwindigkeit hängen voneinander ab. Im allgemeinen ist eine hohe Geschwindigkeit wirksamer als große Volumina und deshalb sind bei gegebenem Druck kleinere DUsendurchmesser bevorzugt. Wenn jedoch die Düsendurchmesser zu klein sind, kann die Wirksamkeit der Gasdüse, zurückgehen durch zu starke Verringerung der Volumengeschwindigkeit der Luft. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß Düsen mit einem Innendurchmesser von 9,0 mm bei 14 000 bis 17 500 Newton pro

m Luftdruck keinen ausreichenden Luftstrom mehr erzeugen. In diesem Druckbereich, der für Druckluftleitungen üblicherweise in Fabrikanlagen zur Verfügung steht, sind Düsen mit einem Innendurchmesser von 10 - 25 mm geeignet. Düsen mit einem Innendurchmesser von 12,5 mm sind bevorzugt. Wenn erheblich größere Düsen verwendet werden, ist das Volumen zwar größer, jedoch die Geschwindigkeit verringert, so daß die Wirksamkeit der Luftdüsen geringer ist. Die Geschwindigkeit kann erhöht werden bei großen Düsendurchmessern durch Verwendung größeren Luftdruckes, doch kann das resultierende Luftvolumen, das dann austritt, größer sein als erwünscht. Übermäßig große Volumenmengen werden vorzugsweise vermieden, um Störungen der Gesamtfunktion des Schmelzofens zu vermeiden und außerdem ist es vorteilhaft, nicht zu große Mengen an Preßluft zu benötigen. Es wurde gefunden, daß eine ausreichende Steuerung erreicht werden kann mit einer Luftmenge, die kleiner als 1 % der gesamten Verbrennung sluftmenge ist, die in dem Ofen zur Anwendung gelangt.

in einigen Fällen können bereits 0,2 % Steuerluft ausreichen, Unter Beachtung der vorstehenden Gesichtspunkte beträgt die Geschwindigkeit der Luft beim Austritt aus den Düsen mehr als 30 m pro Sekunde und beträgt vorzugsweise mehr als 90 m pro Sekunde. Um die gewünschte Volumengeschwindigkeit zu erreichen, wird der Luftdruck an den Düsen mittels eines Reduzierventils in der Zuführleitung auf

unter 14 000 Newton pro m (80 psi) verringert. Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 6 und 7 wiedergegeben ist, weist das Rohr drei Düsen auf, jeweils mit einem Innendurchmesser von 12,7 mm. Durch diese fließt Luft in einer Menge von 200 - 230 nr pro Stunde mit einer Geschwindigkeit von annähernd 120 m pro Sekunde. Die Gesamtmenge der durch die drei Düsen zugeführten Luftmenge beträgt etwa 0,5 % der Verbrennungsluft, die für den Ofenbetrieb benötigt wird.

In der nachfolgenden Tabelle sind die Auswirkungen auf die Temperaturverteilung im Regenerator angegeben, die durch den Einbau der erfindungsgemäßen Gasdüsen erreicht werden. In diesem Falle wurde die zuvor beschriebene bevorzugte Ausführungsform verwendet, mit der Ausnahme, daß die Gesamt-Austrittsmenge der Luft aus den Düsen 325 - 370 w? pro Stunde betrug. Der Schmelzofen wies sechs Feuerungsöffnungen auf, wie in den Zeichnungen wiedergegeben und die Temperaturen in der Packung wurden mit Thermoelementen bestimmt, die etwas oberhalb der die Packung tragenden Bögen 25 angeordnet waren. Die Tabelle zeigt die Temperaturen an drei unterschiedlichen Stellen längs der Packung an Stellen, die übereinstimmen mit der zweiten, vierten und sechsten Feuerungsöffnung, vom Kaminende aus gezählt. Die angegebenen Temperaturen sind die mittlere Spitzentemperatur der Ziegelpackung an jeder Stelle vor Einbau der Gasdüsen und eine Stunde zwanzig Minuten nach Inbetriebnahme der Gasdüsen und zwei Stunden fünfzig Minuten nach Inbetriebnahme der Gasdüsen. In diesem Falle wurde die Verwendung der Gasdüsen nach etwa 7 Stunden beendet, weil eine Überkompensation der gewünschten Temperaturverteilung der Regeneratorpackung eintrat.

Maximale Packungstemperaturen

	ohne Düse	1 h 20· Düse	2 h 50' Düse
Feuerungs öffnung 2	1068°C	1038⁰C	1010⁰C
Feuerungs öffnung 4	949⁰C	946⁰C	932°C
Feuerungs öffnung 6	829⁰C	854°C	877°C
Temperatur differenz zwischen Feu erungsöffnung 2 und 6	239°C	184⁰C	133°C

Claims

Dr. H.-G. Sternagel
Patentanwälte
Marburger Straße 38
Gießen

PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA

LUFTDÜSEN FÜR REGENERATOREN VON GLASSCHMELZÖFEN

Priorität : 24. September 1981 / USA / Ser. No. 305,242

Patentansprüche :

[Λ/ Verfahren zum Betreiben eines Regenerators mit einem gasdurchlässigen Bett aus feuerfestem Material, der einen in Verbindung mit dem Bett stehenden Gasverteilungsraum auf der einen Seite aufweist, dessen eines Ende an den Kamin anschließt und einen Hauptraum auf der anderen Seite des Bettes mit einer Vielzahl von hintereinander längs des Raumes angeordneten öffnungen zum Brennraum des Schmelzofens ,

durch periodischen Wechsel des Feuerzyklus, wobei in der Heißwindphase die heißen Verbrennungsgase vom Brennraum durch die öffnungen in den Hauptraum und dann durch das Regeneratorbett in den Gasverteilungsraum und von dort aus

in den Kamin gelangen und in der Feuerphase die einströmende Verbrennungsluft vom Kamin in den Gasverteilungsraum, durch das Bett in den Hauptraum und dann durch die öffnungen in den Brennraum gelangt,

dadurch gekennzeichnet, daß man im Gasverteilungsraum mittels Düsen einen Gasstrom in Richtung auf das dem Kamin zugewandte Ende des Gasverteilungsraumes erzeugt und dadurch eine gleichmäßigere Verteilung der Strömung durch das Regeneratorbett bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß man die Düsen während der Heißwindphase betreibt und einen dem heißen Verbrennungsgas gleichgerichteten Luftstrom im Gasverteilungsraum erzeugt, der Verbrennungsgase durch das dem Kamin abgewandte Endteil des Regeneratorbettes saugt.
3. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeich η e t, daß man die Düsen während der Feuerphase betreibt und einen der Verbrennungsluft entgegengesetzten Gasstrom im Gasverteilungsraum erzeugt, der den Luftdurchgang durch das dem Kamin abgewandte Endteil des Regeneratorbettes bremst.

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4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß man die Düsen zusätzlich auch während der Heißwindphase "betreibt und einen dem heißen Verbrennungsgas gleichgerichteten Gasstrom im Gasverteilerraum erzeugt, der die Verbrennungsgase durch das dem Kamin abgewandte Endteil des Regeneratorbettes saugt.
5. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom mit einer Düse erzeugt, die in der dem Kaminende abgewandten Hälfte des Gasverteilungsraumes angeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom mit einer Düse erzeugt, die in dem dem Kaminende abgewandten ersten Drittel des Gasraumes angeordnet ist.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Gasstromes aus den Düsen nicht mehr als 1 % des Gesamtvolumens der Verbrennungsluft für den Schmelzofen beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß man als Steuergas Luft verwendet.
9. Verfahren nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Gasstromes aus den Düsen 0,2 - 0,7 des Gesamtvolumens der Verbrennungsluft des Schmelzofens beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß man eine Vielzahl von Düsen im Gasverteilerraum zum Erzeugen des Steuergasstromes verwendet.
11. Verfahren nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Gasstromes aus den Düsen nicht mehr als 1 % des Gesamtvolumens der Verbrennungsluft des Schmelzofens beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Gasstromes aus den Düsen 0,2 - 0,7 % des Gesamtvolumens der Verbrennungs· luft des Schmelzofens beträgt.
13. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Düsen verwendet mit einem Innendurchmesser von 10-25 mm.
14. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Steuergasstromes 30 m/Sek. beträgt.