DE3428962C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Vergangenheit ist es üblich gewesen, bei der Konstruktion von Glasschmelzöfen, insbesondere von Regenerativöfen, aus Mauerwerk bestehende Regenratoren vorzusehen, die sich von einem Punkt unterhalb des Bodens der Glasfabrik bis etwa zur Höhe des Schmelz­ ofens oder geringfügig darüber erstrecken. Jeder dieser Regeneratoren verläuft über die gesamte Länge des Schmelzofens und ist an seiner Außenseite mit Reini­ gungsplatten versehen, wobei normalerweise jeweils eine Platte einer der Brenneröffnungen zugeordnet ist. Die der ersten Brenneröffnung benachbart zum Beschickungs­ ende des Schmelzofens zugeordnete Reinigungsplatte ist dabei normalerweise im Ende des Regenerators vorgesehen, während die anderen Reinigungsplatten üblicherweise den Brenneröffnungen entsprechen, wobei die letzte Brenner­ öffnung ihre Reinigungsplatten in der gegenüberliegenden Endwand des Regenerators aufweist. Wenn der Schmelzofen in Betrieb genommen wird, strömen die Verbrennungspro­ dukte durch die Seitenöffnungen nach unten über den Fach­ verband an der Austrittsseite, erhitzen diesen Fachver­ band und das den Fachverband bildende Mauerwerk, das die Temperatur der Verbrennungsluft annimmt. Beim umge­ kehrten Betriebszyklus wird die eintretende Luft, die die Verbrennung im Schmelzofen unterstützt, nach oben durch den vorstehend erwähnten Fachverband geleitet und somit bei der Einführung in den Schmelzofen vorerhitzt. Die gegenüberliegende Seite wird dabei zur Austrittsseite des Systems. Dieser aus Verbrennung, Luftvorerhitzung und Austritt der Verbrennungsprodukte bestehende Zyklus kehrt sich um und findet in Intervallen von etwa 30 Minu­ ten statt. Während dieser Zeitdauer wird der aus dem Mauerwerk bestehende Fachverband beim Betriebszyklus der Regenerativöfen mit seitlichen Öffnungen bis zu einem bestimmten Ausmaß erhitzt und abgekühlt.

Mit Endöffnungen versehene Öfen, bei denen der Brenn­ vorgang durch im Ende des Ofens vorgesehene Öffnungen stattfindet und auch die Abgase durch das Ende des Ofens abgegeben werden, weisen die gleichen Umkehrvor­ gänge auf. Der Fachverband befindet sich jedoch hierbei üblicherweise am Brennerende des Ofens.

Bei diesen Vorgängen des Erhitzens und Abkühlens, die in den aus dem Mauerwerk bestehenden Fachverbänden stattfinden, findet normalerweise eine beträchtliche Expansion und Kontraktion statt, wodurch Risse und andere mögliche Wege für eine Luftbewegung von der Innenseite oder Außenseite der Regeneratoren in die Atmosphäre oder zur Innenseite derselben erzeugt wer­ den. Dies kann zu einer Infiltration von kalter Luft in den heißen Fachverband an einer Stelle auf der Austrittsseite führen, die sich normalerweise unter einem negativen Druck befindet, oder dazu, daß die vorerhitzte Luft durch die Wand in Bereiche ent­ weicht, in denen sie nicht wünschenswert ist. Im Be­ reich der Reinigungsplatten ist es ein bekanntes Phänomen, daß die Außenluft und die vorerhitzte Luft sich durch die Reinigungsplatten in einem sehr viel größeren Ausmaß bewegen als in den Bereichen, in denen die Wanddicke viel größer ist. Ferner bestehen die Rei­ nigungsplatten aus einer Vielzahl von Löchern, die sich mit einer größeren Dicke des Mauerwerks abwechseln, wo­ bei diese Löcher Zutrittsöffnungen für Luftlanzetten bilden, die zur Reinigung des Innenraumes des Fachver­ bandes und zum Abblasen der angesammelten Staubpartikel in untere Reinigungskanäle verwendet werden. Diese Löcher sind üblicherweise durch abgeschrägte, weiche Ziegelsteine nur schlecht abgedichtet, so daß an diesen Stellen große Undichtigkeiten auftreten.

Um das vorstehend beschriebene Eindringen der kalten Luft durch das durchlässige Mauerwerk bzw. durch ent­ sprechende Risse, die während des Betriebes der Rege­ neratoren auftreten können, zu verhindern, ist es üb­ lich, die Außenseiten der Regeneratoren mit keramischen und zementartigen Überzügen zu versehen. Derartige Über­ züge weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie selbst sehr häufig durchlässig sind und daher einen entsprechenden Lufteintritt nicht verhindern können.

Bereits seit langem ist es bekannt, zur Abdichtung von Mauerwerk von Gebäuden Silikonmaterialien, wie beispielsweise Sili­ konharze bzw. Silikonimprägniermittel, zu verwenden (Römpps Chemielexikon, 1975, S. 3226 und S. 3228). Stets soll jedoch bei diesen bekannten Verfahren er­ reicht werden, daß das entsprechend behandelte Mauer­ werk wasserabweisend ist. Ausdrücklich wird in der vorstehend aufgeführten Veröffentlichung darauf ver­ wiesen, daß derartige Überzüge die Poren nicht ver­ stopfen und die Atmungsfähigkeit des Mauerwerks erhal­ ten bleibt. Mit anderen Worten ist somit das so be­ handelte Mauerwerk zwar wasserabweisend, jedoch nicht luftundurchlässig, so daß hierbei ein ständiger Luft­ durchsatz durch das Mauerwerk stattfindet. Ferner wei­ sen die vorstehend aufgeführten Silikonharze, die zur Flächenabdichtung von Mauerwerken dienen, nur eine Dau­ erwärmebeständigkeit zwischen 180°C und 200°C auf. Zwar sind auch Silokonkautschuke bekannt, deren Wärme­ beständigkeit bis rund 250°C reicht, jedoch besitzen derartige Kautschuke den Nachteil, daß sie aufgrund ihrer Viskosität nur noch eben fließfähig sind und von daher für einen flächigen Auftrag auf entsprechende Mauerabschnitte ausscheiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, durch das eine besonders gute Reduzierung der Luftbewegung durch die Wände eines Regenerators ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Grundge­ danken, nicht, wie beim vorstehend erwähnten Stand der Technik, die entsprechenden Wandabschnite bzw. Wände mit einem anorganischen, keramikartigen bzw. zementar­ tigen, relativ starren oder einem organischen, nicht luftundurchlässigen Überzug, sondern stattdessen mit einem Silikonelastomerenüberzug zu versehen, der in min­ destens einer Schicht aufgebracht wird. Ein derartiger Überzu, der selbstverständlich auch ebensogut aus meh­ reren Schichten bestehen kann, weist den Vorteil auf, daß er in signifikanter Weise die Luftströmung durch die beschichtete Wand herabsetzt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspekivische Ansicht eines typi­ schen Regenerators eines Glasschmelzofens mit Seitenöffnungen; und

Fig. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab entlang Linie 2-2 in Fig. 1.

Wie man aus Fig. 1 ersehen kann, besteht der Regenerator 10 aus einer Seitenwand 11 und einer Endwand 12 aus Mauerwerk. In die Endwand 12 mündet ein unterer Kanal 13, der sich über die Gesamtlänge des Regenerators 10 er­ streckt. Der Kanal 13 bzw. die entsprechende Öffnung verläuft nur unterhalb des Bereiches am Ende des Ofens. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Seitenwand des Regenerators mit einer Reihe von vier Reinigungsplatten 14 versehen. In ähnlicher Weise weist die Endwand 12 eine Reinigungsplatte 15 auf. Unter jeder der Seiten­ wandreinigungsplatten 14 befindet sich ein Reinigungs­ kanal 16 mit entsprechender Größe. Luft aus einem Ge­ bläse (nicht gezeigt) wird von unten durch das Innere des Regenerators 10 nach oben geführt. Bei dem Regene­ rator 10 handelt es sich um eine aus Mauerwerkswänden bestehende Konstruktion, in deren Innerem eine Viel­ zahl von wärmeabsorbierenden Fachverbänden aus Mauer­ werk angeordnet ist, so daß die von unten eingeführte Luft Wärmeenergie aufnimmt und vorerhitzt ist, wenn sie den oberen domförmigen Bereich des Regenerators erreicht. In diesem domförmigen Bereich ist der Regenerator mit einer Sammelkammer (nicht gezeigt) versehen, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die in Bogengängen 17 münden, welche wiederum in das obere Innere des Glas­ schmelzofens 18 an voneinander beabstandeten Brenner­ öffnungen münden.

Obwohl in Fig. 1 nur ein einziger Regenerator 10 dar­ gestellt ist, befindet sich ein im wesentlichen iden­ tischer Regenerator auf der gegenüberliegenden Seite des Ofens 18. Wenn die eindringende Luft den Regenerator 10 passiert und durch diesen vorerhitzt wird, werden heiße Verbrennungsgase durch die Brenneröffnungen auf der gegenüberliegenden Seite des Ofens in einen Regene­ rator auf dieser gegenüberliegenden Seite abgegeben. Im umgkehrten Zyklus empfängt der Regenerator 10 die heißen Abgase vom Schmelzofen 18 über die Bogengänge 17 in sein oberes Ende, und die heißen Abgase durch­ laufen dann den Regenerator über die in diesem ange­ ordneten Fachverbände nach unten und treten aus der Unterseite des Regenerators über einen Kanal aus, der an ein Reversierventil angeschlossen ist. Das Reversier­ ventil steht über einen Tunnel mit einem Schacht in Verbindung. Wie im einzelnen in Fig. 2 gezeigt ist, ist jeder Reinigungsplatte 14 oder 15 eine Öffnung zugeordnet, die sich durch die Regeneratorwand er­ streckt. Das innere Ende der Öffnung 19 mündet in das Innere 21 des Regenerators, bei dem es sich um den Fach­ verbandsbereich im Regenerator 10 handelt. Das gegen­ überliegende Ende der Öffnung 19 ist durch einen ange­ schrägten Block 22 verschlossen. Der Block ist in der Öffnung über Mörtel abgedichtet, besteht jedoch nor­ malerweise aus einem durchlässigen feuerfesten Ziegel­ stein. Auch der Wandabschnitt, der den Block umgibt, ist durchlässig. In der Praxis besitzen diese Blocks an der Außenseite etwa einen Querschnittsbereich von 11,4 cm² und sind dann nach innen abgeschrägt, wobei sie an der Innenseite etwas geringere Abmessungen aufweisen. Diese Blocks 22 können typischerweise 12,7 cm lang sein. Jeder der Öffnungen 19 bilden eine Reinigungs­ öffnung, und die Blocks 22 können entweder einzeln oder als Gruppe entfernt werden. Wenn die Blocks entfernt sind, werden Luftlanzetten durch die Öffnungen 19 ein­ gesetzt, und Druckluft wird in das Innere der Fachver­ bände eingeblasen, um die in diesen Fachverbänden ange­ sammelten Partikel zu lösen und herabzuschütteln, so daß sie sich am Boden der Bereiche unter den Reinigungs­ platten ansammeln können. Dieser Reinigungsvorgang wird eine Reihe von Malen wiederholt, bis es augenschein­ lich wird, daß ein beträchtlicher Teil der Fachverbände mit Verbrennungspartikeln und Partikeln der Charge ge­ füllt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Regenerator zur Durchführung eines größeren Reinigungsvorganges außer Betrieb gesetzt. Während dieser Reinigungsphase kann man in die unteren Kammern 13 und 16 eindringen und den angesammelten Schutt, der in diese Bereiche gefallen ist, entfernen. Die Öffnungen 19 bilden ferner Sicht­ öffnungen auf Abschnitte der inneren Fachverbände, so daß der Zustand derselben beobachtet werden kann und strukturelle Fehler wahrgenommen werden können, die im Inneren dieser Fachverbände auftreten. Da der Regenerator darüber hinaus aus einer Konstruktion aus keramischem Mauerwerk besteht, die abwechselnd Heiz- und Kühlzyklen ausgesetzt ist, typischerweise in Intervallen von 20 bis 30 Minuten, können sich in den Wänden dieser Konstruktion aufgrund der durch den Temperaturzyklus verursachten Expansion und Kontraktion Risse bilden. Ferner kann beim Austritts­ zyklus der Verbrennungsgase ein Druckabfall zwischen der Außenseite und der Innenseite der Fachverbände auftreten, der die Bewegung der heißen Gase aus den Fachverbänden heraus stoppt und zu einem Lecken von kalter Luft in den Regenerator führt. Diese Vermischung der Abgase mit kälterer Luft senkt die Temperatur der Abgase ab und führt somit zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades des Regenerators. Bei dem umge­ kehrten Zyklus erreicht die in den Fachverbänden vor­ zuerhitzende Umgebungsluft eine besonders hohe Tem­ peratur. Darüber hinaus dringt beim Vorhandensein von Rissen in den Wandungen durch diese Druckdifferenz die Umgebungsluft in das Innere der Fachverbände ein. Diese Luftinfiltration und Luftbewegung durch die Wände des Regenerators in die Fachverbände hinein beeinflußt in störender Weise das normale Wärmegleich­ gewicht des Schmelzofens. Es wurde fest­ gestellt, daß durch die Anordnung eines äußeren Dich­ tungsüberzuges über die gesamte Außenfläche des Re­ generators, insbesondere eines kontinuierlichen Über­ zuges über die Außenfläche der Reinigungsplatten, eine beträchtliche Herabsetzung des Durchströmens von Luft durch die Wände des Regenerators erreicht werden kann.

Beispielsweise wurden an einem Regenerator des in Fig. 1 dargestellten Typs Messungen der Luftströmung durch die Wand der Endreinigungsplatte an der Stelle 23, die zur Reinigungsplatte 15 gehört, durchgeführt. An diesem Punkt betrug der Luftdurchsatz durch die Wand der Reinigungsplatte 11,75 m³ pro Stunde pro 0,09 m² mit einem Innendruck von 0,89 cm Wassersäule. Danach wurde die Stelle 23 und der Bereich um diese Stelle einmal mit einer Schicht aus dem Silikonelastomeren versehen, und es wurde festgestellt, daß der Durchsatz auf 6,8 m³ pro Stunde pro 0,09 m² gefallen war. Nach einer zweiten Aufbringung der Silikonschicht konnte der Durchsatz auf 3,3 m³ pro Stunde pro 0,09 m² abge­ senkt werden. Eine dritte Schicht wurde aufgebracht und führte zu einer Reduzierung des Durchsatzes auf 2,1 m³ pro Stunde pro 0,09 m². An einer Stelle 24 der Platte 14 wurde festgestellt, daß ein Durchsatz von über 13,7 m³ pro Stunde pro 0,09 m² existierte. Nach der Aufbringung einer ersten Schicht des Silikon­ elastomeren konnte der Durchsatz auf 6,8 m³ pro Stunde pro 0,09 m² gesenkt werden. Durch eine zweite aufgebrachte Schicht wurde der Durchsatz auf 3,1 m³ pro Stunde pro 0,09 m² abgesenkt. Nach einer dritten Schicht betrug der Durchsatz 1,1 m³ pro Stunde pro 0,09 m². Diese Ergebnisse wurden bei einem Innendruck von minus 0,78 cm Wassersäule erhalten. Es wurden ferner diverse Stellen gemessen, bei­ spielsweise die Stelle 25 zwischen der ersten Seiten­ reinigungsplatte und dem Ende des Regenerators. Es wurde festgestellt, daß dies ein Bereich mit einer hohen Druckdifferenz war. Augenscheinlich war jedoch kein Luftleck vorhanden. Ein ähnliches Ergebnis wurde an der Stelle 26 zwischen der letzten Platte 14 in der Seiten­ wand und der anderen Endwand des Regenerators festgestellt. Die Stelle 27 im oberen Abschnitt der zweiten Reinigungs­ platte wies eine extrem niedrige Druckdifferenz von weniger als 0,025 cm Wassersäule und einen Durchsatz von 0,085 m³ pro Stunde pro 0,09 m² auf.

An der Stelle 28 zwischen den Stellen 24 und 26 wurde ein Durchsatz von 0,142 m³ pro Stunde pro 0,09 m² gemessen. Nachdem eine Schicht des Silikonelastomeren aufgebracht worden war, war kein Leck mehr vorhanden. Bereiche mit einem hohen Durchsatz wurden in den Zonen der Reinigungs­ platten festgestellt und wiesen hohe Druckdifferenzen auf.

Als die beschichteten Bereiche nach einem Monat des Ofenbetriebes wieder getestet wurden, wurde festge­ stellt, daß die Ergebnisse der Messungen an den Stellen 24 und 27 nur geringfügige Änderungen aufwiesen.

Dem Verfahren zur Aufbringung des Silikonelastomeren muß insofern Beachtung geschenkt werden, als daß die feuerfesten Wände des Regenerators zu heiß sind, um eine direkte Beschichtung zu gestatten. Daher wurde ein Wasser­ nebel auf die gereinigten und ausgebesserten Wände aufge­ bracht, unmittelbar bevor das Silikonelastomere mit einer Bürste oder einer Spritzpistole aufgebracht wurde. Dieser Vor­ gang wurde für jede weitere Beschichtung wiederholt.

Durch die Verwendung eines Wassernebels zum Kühlen des Mauerwerks kann der Überzug das Mauerwerk benetzen, so daß eine zusammenhängende Beschichtung gebildet wird. Die Fähigkeit des Silikonelastomeren, Risse zu über­ brücken und eine einstückige Haut aufrecht zu erhalten, ist von der Zugfestgkeit und der Dicke abhängig. Da die Elastizität ziemlich hoch ist, besitzt das Silikonelastomere die Fähigkeit, kleine Risse zu überbrücken, jedoch nur in Abhängigkeit von der Dicke des Überzuges. Somit wird durch die Anordnung von einigen Überzügen die Abdeck­ fähigkeit verbessert, da der resultierende dickere Überzug aufgrund seiner größeren Elastizität eine viel größere Überbrückungsfähigkeit besitzt.

Wenn größere Risse im Bereich von 0,16 cm oder größer vorhanden sind, ist es von Vorteil, diese Risse mit einem Überbrückungsmaterial abzudecken, beispielsweise einem hochtemperaturfesten Zement. Wie vorher erläu­ tert, sind diese hochtemperaturfesten Zemente durchlässig, wenn es zu einer Luftinfiltration kommt. Daher stellt der Überzug mit dem Silikonelastomer, das Temperaturen bis zu 260°C bei kontinuierlichem Betrieb aushalten kann, ein Dichtungsmaterial dar, das für die heißeren Bereiche geeignet ist, während weniger teure Elastomere auf den kühleren Oberflächen eingesetzt werden können.

Es ist bekannt, daß Risse an beliebigen Punkten der Oberfläche auftreten können und daß sich Mikrorisse mit zunehmender Zeit weiter öffnen. Die modernen Öfen sind sehr stark isoliert, so daß daher ein großer Teil der abzudichtenden Oberflächen eine Temperatur von unter 175°C besitzt.

Durch die Verwendung eines Silikonelastomers können die Bereiche der Glasschmelzöfen-Fachverbände luftdicht abgedichtet werden, was zu beträchtlichen Einsparungen an Brennstoffkosten führt. Die Öfen bestehen aus feuerfestem Mauerwerk und Mörtel, die in mehreren Schichten ange­ ordnet sind und von der Innenseite zur Außenseite nie­ drigere Temperaturen aufweisen, was eine Art der Isolierung darstellt. Wenn der Ofenzyklus umgekehrt wird oder bei Beschickungsänderungen, die über einen längeren Zeitraum ablaufen, ziehen sich die Schichten zusammen und expan­ dieren in einem unterschiedlichen Maß, je nach den Ma­ terialien und den Temperaturen. Aus diesen Bewegungen resultieren Mikro- und Makrorisse, die abgedichtet werden müssen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Abdichtung der feuerfesten Wände eines Regenerators eines Glasschmelzofens, bei dem man zur Verhinderung eines unerwünschten Luftdurchtritts auf die äußeren Wandabschnitte, durch die die Luft in den Regenerator ein- bzw. aus diesem austritt, einen Überzug aufbringt, dadurch gekennzeichnet, daß man als Überzug mindestens eine Schicht aus einem Silikonelastomeren aufbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Überzug mindestens eine Schicht aus einem Silikonelastomeren auf Wasserbasis aufbringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die gesamte Wandaußenfläche mit dem Überzug versieht.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen aus zwei bis vier Schichten aufgebauten Überzug aufbringt.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man vor Aufbringung des Überzuges die Wandabschnitte mit einem Wassernebel benetzt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wandabschnitte, an denen Druckdifferenzen zwischen der Wandinnenseite und der Wandaußenseite auftreten, mit einem aus einer Schicht aufgebauten Überzug und die Wandabschnitte, an denen die größten Druckdifferenzen vorhanden sind, mit einem aus mehr als einer Schicht aufgebauten Überzug versieht.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Abdichtung von Regeneratorwänden, die Reinigungsplatten mit daran vorgesehenen Reinigungsöffnungen aufweisen, die durch Stopfen zu verschließen sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Stopfen in den Reinigungsöffnun­ gen mit einem feuerfesten Zement abdichtet und danach auf die Stopfen und die diese umgebende Außenwand des Regenerators den Überzug aufbringt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen aus mehr als einer Schicht aufgebauten Überzug auf die Wandabschnitte aufbringt, die die Rei­ nigungsplatten und -öffnungen überlagern.