DE3428962C2 - - Google Patents
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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.
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