DE3443020C2

DE3443020C2 - Vorrichtung zum Abziehen von Wärme in einem regenerativen Ofen

Info

Publication number: DE3443020C2
Application number: DE3443020A
Authority: DE
Inventors: Frederick Justin Swanton Ohio Nelson; Ray Sears Sylvania Ohio Richards
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1984-11-26
Publication date: 1986-09-11
Also published as: NL8403301A; NL189125C; DE3443020A1; IT8449098A1; JPS60137835A; FR2555718A1; MX162574A; FR2555718B1; CA1233812A; US4516934A; IT8449098A0; GB8427601D0; ZA848420B; ES537936A0; JPS6232134B2; ES8600502A1; GB2150677B; AU3464684A; GB2150677A; AU551706B2

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung reiner Heißluft aus einem regenerativen Glasofen beschrieben. Der Ofen, der entweder ein Ofen mit seiten- oder stirnseitiger Öffnung sein kann, ist von konventioneller Bauart, jedoch mit einem Kanal versehen, der die oberen Kammern des Ofens verbindet. Der Kanal ist in der Mitte mit einem Wärmetauscher verbunden; Heißluft strömt durch den Wärmetauscher während des Betriebs des Ofens, wobei eine der beiden Seiten die Heizseite und die gegenüberliegende die Auslaßseite ist. Eine Ventileinrichtung zum Abtrennen des Kanals von der Auslaßseite ist wegen des herrschenden natürlichen Druckgefälles nicht erforderlich.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung dieser Gattung is? aus der US-PS 44 07 669, insbesondere Fig. 10, bekannt. Bei derartigen regenerativen Öfen zum Schmelzen von Glas enthalten die bei der Verbrennung entstehenden Abgase mehr Energie, als zum Vorwärmen der Verbrennungsluft erforderlich ist. Aus diesem Grund wird bei dieser Vorrichtung nicht die gesamte vorgewärmte Luft durch den Brennraum geführt; vielmehr wird ein Teil der vorgewärmten reinen Luft durch die zwischen den beiden Regeneratoren verlaufende Rohrleitung sowie die T-Verbindung einem Verbraucher zugeführt

Da in einem derartigen regenerativen Ofen die Strömungsrichtung periodisch alle dreißig Minuten umgekehrt wird, sind bei der vorbekannten Vorrichtung in der Rohrleitung Umsteuerventile angeordnet, die bei Umkehr des Ofenbetriebes jeweils umgesteuert werden. Da die durch die Rohrleitung geführte vorgewärmte Luft Temperaturen von zirka 538°C bis 1093^eC hat, müssen diese Ventile entsprechend hochtemperaturfest ausgebildet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung konstruktiv und steuerungstechnisch zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der sich gerade auf der Einlaßseite befindende Regenerator ständig unter einem etwas erhöhten statischen Druck befindet, während der im Abgasstrom liegende Regenerator ständig unter einem kleinen statischen Unterdruck liegt. Aufgrund dieser Tatsache kehrt sich die Strömungsrichtung der aus der Rohrleitung abgezogenen vorgewärmten Luft automatisch um, wenn der Ofenbetrieb umgekehrt wird, ohne daß zu diesem Zweck Umsteuerventile in der Rohrleitung erforderlich sind. Die Rohrleitung wird hierbei so bemessen, daß sich an der T-Verbindung ein vorgegebener Druck einstellt, der unterhalb des Drucks auf der Einlaßseite und oberhalb des Drucks auf der Auslaßseite der Regeneratoren liegt

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung führt die von der T-Verbindung abgezweigte weitere Rohrleitung nicht direkt zum Verbraucher, sondefn zu

ίο einem Wärmetauscher, in den die Wärme an ein dem Verbraucher zuzuführendes zweites Strömungsmedium abgegeben wird. Dies erlaubt es, an der T-Verbindung den oben erwähnten vorgegebenen Druck aufrechtzuerhalten.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung keine Ventile erforderlich sind, vereinfachen sich sowohl der konstruktive Aufbau wie auch die Steueranlage des Ofens.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung s:nd in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen regenerativen Glasofen mit an den Seiten vorgesehenen Ein- und Auslaßöffnungen;

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf einen regenerativen Glasofen mit an der Stirnseite vorgesehenen Ein- und Auslaßöffnung^n.

F i g. I zeigt einen regenerativen Glasofen, bei dem die Luft mit Umgebungstemperatur bei 10 in die Unterseite eines Regenerators 11 eintritt Bei einem typischen Glasofen hat die Luft an diesem Eintrittspunkt einen statischen Unterdruck von ungefähr 0,007 kg/cm². Die Verbrennungsluft fließt nach oben in eine obere längliche Kammer 12, die entlang der Seite eines Schmelzofens 13 verläuft Der Schmelzofen 13 hat die Form einer abgedeckten rechteckigen Kammer, die mit der oberen Kammer 12 des Regenerators 11 durch eine Reihe von Heizöffnungen 14 in Verbindung steht. Die Heizöffnungen 14 sind in Abständen erlang der Seite des Schmelzofens 13 angeordnet, und mit Gas oder einem anderen Brennstoff vermischte Verbrennungsluft wird durch diese öffnungen in den Schmelzofen eingeführt.
Die Verbrennungsprodukte gelangen aus dem

Schmelzofen 13 durch eine Reihe von öffnungen 15 auf der gegenüberliegenden Seite des Schmelzofens 13. Die öffnungen 15 münden in eine Kammer 16, die im wesentlichen entlang der ganzen Länge des Schmelzofens 13 verläuft und den oberen Teil des Regeneators 17 auf

der rechten Seite bildet. Der überdruck im Schmelzofen 13 beträgt normalerweise ungefähr +0,0035 kg/ m², während der statische Druck im oberen rechten Teil des Regenerators 17 bei Benutzung als Auslaßseite ungefähr 0 kg/cm² beträgt. Das in die Kammer 16 gelangende Abgas bewegt sich nach unten durch den rechten . Regenerator 17 und Wärme in dem Abgas wird von dem den rechten Regenerator 17 bildenden Mauerwerk absorbiert. Nachdem sich das Abgas durch den Regenerator nach unten bewegt hat, tritt es an der Unterseite bei 18 aus, wo der statische Unterdruck bei normalem Betrieb ungefähr 0,035 kg/cm² beträgt.

Bei Umkehrung des Schmelzofens, d. h. wenn der Auslaß 18 der Lufteinlaß und der Einlaß 10 der Auslaß ist und die Einlaßluft erwärmt wird, indem sie sich durch den rechten Regenerator 17 nach oben bewegt, und die öffnungen 15 dann die Heizöffnungen sind, ist der für die verschiedenen Positionen am Ofen angegebene Druck genau umgekehrt.

An mehreren Punkten 19 der oberen Kammer 12 sind Rohre 20 angebracht, deren äußere Enden durch ein Sammelrohr 21 miteinander verbunden sind. Das Sammelrohr 21 ist mit einem Verbindungsrohr 22 und dieses mit einem dem Sammelrohr 21 gleichenden Sammelrohr 23 auf der rechten Seiie verbunden. Das rechte Sammelrohr 23 ist über Verbindungsrohre 24 mit der Kammer 16 verbunden, die am oberen Ende des rechten Regenerators 17 vorgesehen ist. In der Mitte der Länge des Rohrs 22 befindet sich eine T-Verbindung 25, die zu einem Wärmetauscher 26 verläuft Der Wärmetauscher 26 hat eine Auslaßöffnung 27, der mit einem Sauggebläse 28 verbunden ist Der Wärmetauscher 26 weist auch einen zweiten Strömungsmitteleinlaß 29 und einen Auslaß 30 auf, der zu einem Wärmeverbraucher fuhrt

Bei Betrieb der gezeigten Vorrichtung zur Bereitstellung einer Quelle reiner im Wärmetauscher 26 verwendbarer Warmluft beträgt der Druck am Einlaß des Wärmetauschers 26 ungefähr 0,0 kg/cm², während am Einlaß des Sauggebläses 28 oder am Auslaß 27 des Wärmetauschers 26 ein etwas unter Atmosphärendruck liegender Druck anliegt Während des Betriebs des regenerativen Ofens befindet sich somit der Oberteil des Regenerators auf der Verbrennungsluftseite immer unter einem geringen statischen Oberdruck, während der Oberteil des Regenerators auf der Auslaßseite sich immer auf einem statischen Null-Druck befindet; das Rohr 22, das die Sammelrohre 21 und 23 verbindet, bildet somit unter normalen Bedingungen eine Umleitung für die Warmluft auf der Verbrennungsluftseite zu der Seite niedereren Drucks, wo sich die Luft im wesentlichen auf einem statischen Null-Druck befindet. Der Einlaß zum Wärmetauscher 26 an der »T«-Verbindung 25 wird ebenfalls auf einem statischen Null-Druck gehalten, und zwar durch das Gebläse 28. Die vorgewärmte Luft, die durch die Verbindungsrohre 20 in das Sameiröhr 21 austritt, strömt somit durch das Verbindungsrohr 22 nach unten in die T-Verbindung 25 und dann durch den Wärmetauscher 26, wobei der Wärmetauscher 26 eine beträchtliche Wärmemenge aus dem Warmluitstrom abzieht.

Der Ofen wird mit einer ziemlichen Überschußmenge an vorgewärmter Verbrennungsluft betrieben, und diese vorgewärmte od. Verbrennungsluft strömt durch den Regenator nach oben und hat dort, wo sie abgezogen wird, ihre höchste Temperatur, ehe/Me mit dem natürlichen Gas oder anderem Brennstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung durch die aus den Öffnungen 14 austretenden Flammen vermischt wird. Die Temperatur der Luft, die aus der Kammer 1? des Regenerators 11 austritt, beträgt ungefähr816°C-1093°C.

Der statische Druck ap der T-Verbindung 25 wird durch entsprechende Wahl der Größe der zur Verbindung mit den Regeneratoren 11,17 verwendeten Rohre 19—24 auf Null gehalten. Selbst wenn der Druck an der T-Verbindung 25 etwas höher als der Atmosphärendruck ist, entweicht eine kleine Menge an Heißluft in den oberen Teil des Abgas-Regenerators. Wenn der Druck am »T« etwas unter Atmosphärendruck liegt, könnte eine geringe Menge an Abgas mit dem Heißluft-Strom abgezogen werden. Im extremsten Fall, wenn also der Druck am »T« sehr niedrig ist, d. h. sehr viel niedriger als Atmosphärendruck, enthält der abgezogene Strom ungefähr 50% Luft und 50% Abgas. Wenn die T-Verbindung 25 auf anderer Höhe als die Kammern 12, 16 der Regeneratoien 11, 17 angebracht wird, treten dieselben relativen Wirkungen ein, der tatsächliche statische Druck am »T« wird dann jedoch von der auf die senkrechten Gassäulen in den Rohren wirkende Schwerkraft beeinflußt.

Die obige Beschreibung ist auf einen Glasofen mit seitlichen Öffnungen gerichtet Es gibt jedoch auch Öfen mit stirnseitigen Öffnungen, bei denen die Regeneratoren Seite an Seite angeordnet sind; in diesem Zusammenhang wird auf F i g. 2 verwiesen.

F i g. 2 zeigt einen Ofen 31 mit stirnseitigen Öffnungen, an den nebeneinander angeordnete Regeneratoren 32 und 33 angeschlossen sind. Bei diesem Ofen haben die beiden Regeneratoren normalerweise eine gemeinsame Wand, wobei die Verbrennungsluft bei 34 eintritt und die Abgase bei 35 austreten. Beide Regeneratoren weisen am oberen Ende Kammern auf, die durch eine senkrechte Wand ebenfalls voneinander isoliert sind.

Ein von den oberen Kammern nach außen verlaufendes Rohr 36 steht an seinem Ende mit jedem der oberen Kammern der Regeneratoren 32 und 33 in Verbindung. Ein Abzweigrohr 37 ist in der Mitte des Rohres 36 befestigt Das Bohr 37 verläuft wie in F i g. 1 nach unten zu einem Wärmetauscher 38, wobei ein Aaslaß 39 des Wärmetauschers 38 mit einem Gebläse 40 verbunden ist. Der Wärmetauscher hat einen Einlaß 34 und einen Auslaß 35 für eine Nebenleitung, durch die ein Arbeits-Strömungsmittel fließt, das erwärmt wird, indem es durch den Wärmetauscher 38 strömt. Das Arbeits-Strömungsmittel kann irgendeinen von mehreren Verwendungszwecken haben, wie z. B. Vorwärmen der Posten, Wärmen des Wassers für die Anordnung oder Miterzeugung des elektrischen Stroms.

Des weiteren kann der Auslaß des Gebläses 28 mit der Lufteinlaßseite des Ofens verbunden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abziehen von Wärme aus einem Teil der vorgewärmten Luft mit Temperaturen von zirka 538" C bis 1093⁰C eines umkehrbaren regenerativen Ofens mit zwei Regeneratoren, einer Einrichtung zum Umkehren des Stroms von Verbrennungsluft und Abgasen in regelmäßigen Abständen, einer Rohrleitung zwischen den beiden Seiten der Regeneratoren und einer in der Rohrleitung angeordneten T-Verbindung, von der eine weitere Rohrleitung zur Versorgung eines Verbrauchers abgezweigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (21, 22, 23; 36) ventillos ausgebildet ist und die von der T-Verbindung (25) abgezweigte Rohrleitung (27; 37, 39) zu einem Wärmetauscher (26; 38) führt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an^i?n Auslaß des Wärmetauschers (26; 38) angeschlossenes Gebläse (28) zum Erzeugen eines Heißluftstromes von der T-Verbindung (25) durch den Wärmetauscher.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß des Gebläses (28) mit der Lufteinlaßseite des Ofens oder der Atmosphäre verbunden ist