DE3533240C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftkühlbare Feuerraumwand für Verbrennungsöfen, insbesondere für Müllverbrennungsanlagen, bestehend aus mindestens einem Mauerwerk mit Zwischenraum für die Führung von Kühlluft an einer von der Feuerraumseite abgewandten Wandseite entlang, wobei das Mauerwerk Hohlblocksteine enthält, deren Wandungen jeweils mindestens einen mit entsprechenden Luftkanälen benachbarter Hohlblocksteine in Strömungsverbindung stehenden Luftkanal umschließen.

Es sind Feuerraumwände dieser Art aus der Fachzeitschrift "Die Wärme" 1933, Nr. 24, Seite 385, bekannt, bei welchen zwei verschiedene Hohlziegel, und zwar allseitig offene Hohlblocksteine und diese ergänzende Halbsteine, in wechselnden Lagen hochgezogen und auf der Feuerraumseite verkachelt sind. Die dem Feuerraum zugewandten Kachelplatten erhalten bei dieser Konstruktion relativ wenig Kühlung, weil sie nicht gezielt von vorbeiströmender Kühlluft beaufschlagt werden können und es bei einer nur außenluftkühlbaren Feuerraumwand grundsätzlich am ausreichenden Wärmeaustausch mangelt, sofern der Ofen mit relativ hohen Temperaturen gefahren wird. Hierbei bilden sich an den feuerraumseitigen Kachelwänden erhebliche Schlackenanbackungen, die bei besserer Kühlung vermeidbar wären. Diese Schlackenanbackungen führen zu Unterbrechungen des Ofeneinsatzes mit aufwendigen Reinigungsarbeiten und Beschädigungen an der Feuerraumwand.

Diesem Nachteil wird teilweise abgeholfen durch einen zweiten Vorschlag im gleichen Artikel der genannten Fachzeitschrift "Die Wärme". Hierbei ist jedoch die Feuerraumwand nur mit U-förmigen Halbsteinen an einem Stahlgerüst hochgezogen, und zwar so zueinander versetzt, daß sie einen kanalartigen Innenraum bilden, durch den die Kühlluft strömt. Bei den vielen, weit in den Strömungskanal einzeln rippenartig vorstehenden Zwischenwänden, die von den jeweils aneinanderliegenden Seitenwänden der Halbsteine gebildet werden, muß mit ziemlich hohem Luftdruck gearbeitet werden, schon um die Entstehung toter Räume hinter den Zwischenwänden infolge der strömungstechnisch unvermeidlichen Kontraktionen und Ablösung durch Verwirbelung der Luftströmung weitgehend zu mindern. Der Aufbau und das Kühlsystem dieser bekannten Feuerraumwand sind daher sehr aufwendig, ohne jedoch eine ausreichende Wärmeableitung zur Vermeidung von Schlackenanbackungen an der feuerraumseitigen Wandfläche zu erreichen. Auch sind derartige Stahlgerüste auf eine maximale Anwendungstemperatur von ca. 600°C begrenzt. Sie haben einen großen Luftmengenbereich für die Kühlung und sind außerordentlich kostenaufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Feuerraumwand der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche mit geringerem Kostenaufwand eine ausreichend stabile und durch Absenkung der Kontakttemperatur zwischen Hohlblocksteinen und Schlacke wirksamere Wandkonstruktion ergibt, mit der die unerwünschten Schlackenanbackungen mindestens weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die den jeweiligen Luftkanälen zugewandten Innenflächen der Hohlblocksteine flächenvergrößernde Oberflächenstrukturen aufweisen, so daß die jeweiligen Innenflächen größer als die zugehörigen, dem Feuerraum zugewandten Außenflächen der Hohlblocksteine sind.

Ein solches Mauerwerk ist einfach und preisgünstig zu errichten und ergibt eine stabile Konstruktion. Infolge der gegenüber den feuerraumseitigen Flächen größeren Kühlflächen ergibt sich schon bei verhältnismäßig geringem Luftmengenbedarf eine so ausreichend wirksame Verringerung der Kontakttemperatur zwischen Hohlblocksteinen und Schlacke, daß schon dadurch die feuerraumseitigen Schlackenanbackungen mindestens weitgehend vermieden werden. Hinzu kommt, daß größere Isolierungen vermieden werden können, da die in den Luftkanälen der Hohlblocksteine geführte Luft als wirksamer Isolator dient, sowie auch der Aufbau der Feuerraumwand eine teure Stahlkonstruktion entbehrlich macht. Zusammenfassend ergibt sich, daß hierdurch mit nur geringem Kostenaufwand eine besonders wirksame Feuerraumwand erreicht wird, ohne daß dabei die Stabilität des Mauerwerks leidet.

Zur Verbesserung der Stabilität der Feuerraumwand und gleichzeitig Unterstützung der Innenflächenvergrößerung ist zweckmäßig die dem dem Feuerraum zugewandte Außenwandung eines Hohlblocksteins stärker als dessen Seitenwandung.

Die flächenvergrößernde Oberflächenstruktur kann beispielsweise durch nutartige Aussparungen gebildet sein, welche zweckmäßig in Kanallängsrichtung verlaufen, so daß bei Vermeidung unnötiger Verwirbelungen und Strömungswiderstände für die in den Kanälen strömende Luft die Oberflächenwirksamkeit nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Derartige nutartige Aussparungen lassen sich auf einfache Weise herstellen.

Bei hoher Feuerraumbelastung infolge besonders hoher Verbrennungstemperaturen, z. B. 1000-1500°C, kann der Luftkanal jedes Hohlblocksteines weiterhin durch die Luftströmungsrichtung verlaufende Unterteilungswände zwei- oder mehrzugig ausgebildet sein. Dadurch kann der Wärmeaustausch mit der Kühlluft noch weiter verbessert werden, da zweckmäßig auch die Oberflächen der Unterteilungswände in gleicher Weise eine flächenvergrößernde Oberflächenstruktur aufweisen.

Es ist auch möglich, in den Luftkanälen bzw. -zügen zusätzliche oberflächenvergrößernde Einsatzstrukturen anzuordnen, die beispielsweise aus bierkantigen säulenförmigen Gittersteinen aus Schamotte, gegebenenfalls noch mit Längsdurchbohrungen, bestehen können.

Um eine gleichmäßige Wärmeabfuhr durch Druckausgleich zwischen den einzelnen Luftkanälen zu gewährleisten, bestehen bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung zwischen den Luftkanälen benachbarter Hohblocksteine und/oder den Zügen ein und desselben Hohlblocksteines Verbindungskanäle.

Ferner bestehen zweckmäßig auch zwischen den Luftkanälen und dem Feuerraum selbst Luftzufuhrkanäle. Hierdurch kann die Kühlluft in den Feuerraum eintreten, um als Sekundärluft für die Nachverbrennung der Rauchgase zu Verfügung zu stehen. Da die Sekundärluft in den Luftkanälen bereits aufgewärmt ist, erfolgt eine gute Durchmischung der Rauchgase und eine weitere Absenkung der Wandtemperatur des Feuerraums, was zu einer unterstützenden Wirkung für die Verhinderung des Anbackens von Schlacke führt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Verbindungskanäle und/oder die Luftzufuhrkanäle auf einfache Weise durch nutartige Einformungen in den Stirnflächen der Hohlblocksteine gebildet, welche gegebenenfalls mit entsprechenden nutartigen Einformungen der jeweils darüber- bzw. darunterliegenden Hohlblocksteine zu Kanälen mit größerem Querschnitt ergänzen.

Ferner besteht ein weiteres Erfindungsmerkmal darin, daß benachbarte Hohlblocksteine miteinander verzahnt sind. Die Verzahnung kann sowohl an den Seitenwand-Außenflächen zwischen in einer Steinlage benachbarten Hohlblocksteinen als auch zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen der Steine benachbarter Lagen erfolgen, um eine hohe Stabilität der Wandkonstruktion zu erzielen.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn zwischen oder auf den Hohlblocksteinen luftkanal-freie Blocksteine für die Aufnahme von Verankerungselementen und/oder für den Abschluß der Luftkanäle angeordnet sind. Auf diese Weise ist ohne großen Konstruktionsaufwand eine Halterung der Feuerraumwand an irgendeiner rückwärtigen Bauwerkskonstruktion, beispielsweise Stahlkonstruktion möglich. Außerdem dienen die Blocksteine zum Abschluß der Luftkanäle am oberen und am unteren Ende als Deckel und/oder als Boden.

Zweckmäßig sind auch die luftkanalfreien Blocksteine mit den Hohlblocksteinen in der zuvor geschilderten Art verzahnt, so daß sie ohne besondere Maßnahmen in die Wandkonstruktion einfügbar sind.

Die Verzahnung der Hohlkblocksteine und/oder der Blocksteine kann verhältnismäßig einfach durch Nut- und Federanordnungen in den Seitenwandungs-Außenflächen und/oder Stirnflächen der Hohlblocksteine und/oder der Blocksteine gebildet sein.

Sowohl die Hohlblocksteine als auch die Blocksteine haben vorzugsweise eine Höhe, eine Tiefe und eine Breite, die sich (in dieser Reihenfolge) auf 64 mm, 125 mm und 250 mm oder ein Vielfaches davon ergänzen. Hierdurch passen die erfindungsgemäßen Hohlblocksteine und Blocksteine in ein Raster von Normalformat- (Ziegelsteinformat-)Steinen, so daß sie ohne weiteres mit Beimauerungen und dergleichen im gleichen Raster ergänzt werden können.

Bevorzugt bestehen die Hohlblocksteine und Blocksteine aus Siliziumcarbid (SiC), einem Feuerfestmaterial, welches sich für Feuerraumwände bewährt hat. Um eine ausgleichende Wärmeleitung zu erhalten, wird ferner vorgeschlagen, die Hohlblocksteine und Blocksteine auch mittels SiC-haltigem Feuchtkitt zu vermauern.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser Zeichnung zeigt

Fig. 1 in Schrägansicht, teilweise weggebrochen, einen Ausschnitt aus einer die Erfindung aufweisenden Feuerraumwand mit drei verschiedenen Ausführungsformen des Hohlblocksteines und einer Ausführungsform für einen Blockstein, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Feuerraumwand aus Hohlblocksteinen gleicher Ausführungsform.

In Fig. 1 sind in einem Mauerwerk drei verschiedene Ausführungsformen eines Hohlblocksteines 1 und einer Ausführungsform eines Blocksteines 10 allein der Anschauung wegen dargestellt. Die Hohlblocksteine 1 unterscheiden sich lediglich in der Anzahl der Luftkanäle 3, indem sie nach einem ersten Ausführungsbeispiel einzugig und nach weiteren Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Unterteilungswänden 6 zwei- oder dreizugig ausgebildet sind.

Gemäß Fig. 2 ist die luftkühlbare Feuerraumwand aus einem Mauerwerk aus Hohlblocksteinen 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut, deren Wandungen 2 jeweils mindestens einen parallel zur Wandungsebene verlaufenden Luftkanal 3 umschließen, so daß mit den darüber und darunter angeordneten gleichartigen Steinen 1 jeweils ein durchgängiger Kanal entsteht. Dabei sind Maßnahmen getroffen, daß die feuerraumseitige Außenfläche 13 der Wandung 2 jedes Hohlblocksteines 1 kleiner ist als dessen gegenüberliegende, dem Luftkanal 3 zugewandte Innenfläche 14 der gleichen Wandung 2, die hierfür flächenverteilt nutartige Aussparungen aufweist. Aber nicht nur diese Innenfläche 14, sondern auch die übrigen, dem jeweiligen Luftkanal 3 zugewandten Wandungsflächen 4 weisen eine flächenvergrößernde Oberflächenstruktur 5 auf, welche durch die gleichen nutartigen Aussparungen gebildet ist. Diese nutartigen Aussparungen verlaufen parallel zueinander in Kanallängsrichtung, also in Luftströmungsrichtung, und vermeiden hierdurch unnötige Turbulenzen.

Zur weiteren Vergrößerung der mit Kühlluft in Berührung kommenden Innenflächen der Hohlblocksteine 1 können nach den zwei weiteren Ausführungsbeispielen in den vorbeschriebenen Kanalraum 3 eine oder zwei in der Luftströmungsrichtung verlaufende Unterteilungswände 6 vorgesehen sein, so daß, wie in Fig. 1 dargestellt ist, zweizügige bzw. dreizügige Kanäle 3 entstehen. Auch die Wandungsflächen 4 dieser Unterteilungswände 6 sind mittels flächenvergrößernden Oberflächenstrukturen 5, also auch durch in Strömungsrichtung verlaufende nutartige Aussparungen, zur Intensivierung der Wärmeabstrahlung und mithin zur Verbesserung des Wärmeübergangs auf die Kühlluftströme versehen.

Zwischen den einzelnen Luftkanälen 3 benachbarter Hohlblocksteine 1 sind Verbindungskanäle 7 dadurch gebildet, daß in den Stirnflächen 9 der Hohlblocksteine 1 nutartige Einformungen vorgesehen sind, welche sich mit entsprechenden nutartigen Einformungen der stirnseitig angrenzenden Hohlblocksteine 1 zu je einem vollen Kanal ergänzen und in entsprechende Verbindungskanäle 7 seitlich in einer Steinlage benachbarter Hohlblocksteine 1 übergehen.

Ferner sind zwischen den Luftkanälen 3 und dem Feuerraum Luftzuführungskanäle 8 vorgesehen, welche in gleicher Weise durch stirnseitige nutartige Einformungen in jeden der Hohlblocksteine 1 gebildet sind, welche miteinander korrespondieren und sich zu vollen Kanälen ergänzen. Die Hohlblocksteine 1 sind zur Herstellung einer guten Stabilität der Wandungskonstruktion im Verband, also von Lage zu Lage, versetzt angeordnet. Die jeweils benachbarten Hohlblocksteine 1 sind miteinander verzahnt, indem diese mittels Nut- und Federanordnungen 11 in den Seitenwandungs-Außenflächen 12 eineinandergreifen. Die Nut- und Federanordnungen 11 verlaufen ebenfalls im wesentlichen in Strömungslängsrichtung, um ein Verschieben der Steine 1 gegeneinander senkrecht zur Wandungshauptebene zu verhindern. Zusätzlich oder stattdessen können auch in den Stirnflächen 9 der Hohlblocksteine 1 parallel zur Wandhauptebene verlaufende Nut- und Federanordnungen 11 vorgesehen sein, so daß nicht nur das gegenseitige Verrücken der Hohlblocksteine 1 in einer Lage, sondern auch in gegenseitiges Verrücken dieser Steine 1 von Lage zu Lage verhindert ist.

Gemäß Fig. 1 sind in die Feuerraumwand zwischen oder als Abschluß auf den mit den Kanälen 3 versehenen Hohlblocksteinen 1 vereinzelt luftkanalfreie Blocksteine 10 angeordnet. Diese Blocksteine 10 dienen einer sicheren Aufnahme von Verankerungselementen oder für die Befestigung der Mauerkonstruktion an einer zusätzlichen Stütz- oder Haltekonstruktion oder auch zum stirnseitigen Verschließen der Kanäle 3. Die Blocksteine 10 sind ebenso wie die Hohlblocksteine 1, wie bereits erwähnt, untereinander mit den benachbarten Hohlblocksteinen 1 verzahnt. Sowohl die Hohlblocksteine 1 wie auch die Blocksteine 10 haben vorzugsweise eine Höhe von 64 mm, eine Tiefe von 125 mm und eine Breite von 250 mm. Sie können aber auch eine andere Höhe, Tiefe und Breite haben, welche sich zu diesen Normmaßen oder einem Vielfachen davon ergänzen. Wesentlich ist, daß sie auf einfache Weise mit Beimauerwerk aus sogenannten Normalformaten in gleichem Raster verbaut werden können. Die Hohlblocksteine 1 und auch die Blocksteine 10 bestehen vorzugsweise aus Siliziumcarbid (SiC) und werden zweckmäßig mit SiC-haltigem Feuerkitt vermauert.

• Bezugszeichenliste  1 Hohlblocksteine
   2 Wandungen
   3 Luftkanal
   4 Wandungsfläche
   5 Oberflächenstruktur
   6 Unterteilungswände
   7 Verbindungskanäle
   8 Luftzufuhrkanäle
   9 Stirnflächen
  10 Blockstein
  11 Nut- und Federanordnung
  12 Seitenwandungs-Außenfläche
  13 feuerraumseitige Außenfläche
  14 Innenfläche

Claims (13)

1. Luftkühlbare Feuerraumwand für Verbrennungsöfen, insbesondere für Müllverbrennungsanlagen, bestehend aus mindestens einem Mauerwerk mit Zwischenraum für die Führung von Kühlluft an einer von der Feuerraumseite abgewandten Wandseite entlang, wobei das Mauerwerk Hohlblocksteine enthält, deren Wandungen jeweils mindestens einen mit entsprechenden Luftkanälen benachbarter Hohblocksteine in Strömungsverbindung stehenden Luftkanal umschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die den jeweiligen Luftkanäle (3) zugewandten Innenflächen (4, 14) der Hohlblocksteine (1) flächenvergrößernde Oberflächenstrukturen (5) aufweisen, so daß die jeweiligen Innenflächen (4, 14) größer als die zugehörigen, dem Feuerraum zugewandten Außenflächen (13) der Hohlblocksteine (1) sind.

2. Feuerraumwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Feuerraum zugewandte Außenwandung (2/13) eines Hohlblocksteins (1) stärker als dessen Seitenwandung (2/12) ist.

3. Feuerraumwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenvergrößernde Oberflächenstruktur (5) durch nutenartige Aussparungen gebildet ist.

4. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (3) eines jeden Hohlblocksteines (1) durch in Luftströmungsrichtung verlaufende Unterteilungswände (6) zwei- oder mehrzugig ausgebildet ist.

5. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Luftkanälen (3) oberflächenvergrößernde Einsatzstrukturen angeordnet sind.

6. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Luftkanälen (3) benachbarter Hohlblocksteine (1) und/oder den Zügen ein und desselben Hohlblocksteins (1) Verbindungskanäle (7) bestehen.

7. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Luftkanälen (3) und dem Feuerraum Luftzufuhrkanäle (8) bestehen.

8. Feuerraum nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (7) und/oder die Luftzufuhrkanäle (8) durch nutartige Einformungen in den Stirnflächen (9) der Hohlblocksteine (1) gebildet sind, welche gegebenenfalls Kanäle bilden.

9. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Hohlblocksteine (1) miteinander verzahnt sind.

10. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen oder auf dem Hohlblocksteinen (1) luftkanalfreie Blocksteine (10) für die Aufnahme von Verankerungselementen und/oder den Abschluß der Luftkanäle (3) angeordnet sind.

11. Feuerraumwand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Blocksteine (10) mit den Hohlblocksteinen (1) verzahnt sind.

12. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung der Hohlblocksteine (1) und/oder der Blocksteine (10) durch Nut- und Federanordnungen (11) in den Seitenwandungsaußenflächen (12) und/oder Stirnflächen (9) der Steine gebildet ist.

13. Feuerraumwand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß sich Höhe, Tiefe und Breite der Hohlbocksteine (1) und/oder der Blocksteine (10) auf 64 mm, 125 mm und 250 mm oder ein Vielfaches davon ergänzen.