DE4414210A1 - Vorrichtung zur Wärmenutzung einer Abgasfackel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärme­ nutzung einer Abgasfackel, insbesondere der Schutzgasfackel indirekt beheizter Härte- oder Glühöfen, mit Hilfe eines die Wärme der Fackel eines Abfackelbrenners nutzenden Wär­ metauschers.

Bei unter Schutzgas (meist Ar, N₂, H₂, CO+CO₂) arbei­ tenden Glüh- oder Härteanlagen fallen im Behandlungsraum brennbare Gase an, die, weil sie nicht unverbrannt entwei­ chen dürfen, ständig am Ofen abgefackelt werden, womit wertvolle Energie vergeudet wird.

Aus der DE 37 21 104 A1 ist eine Nitrirhärteanlage be­ kannt, an deren Abgaskamin eine Rekuperationsleitung ange­ schlossen ist, die über Wärmetauscher zu einem Gassauger führt. Mit Hilfe dieser Einrichtung läßt sich ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie z. B. zu Heizzwecken nut­ zen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher umrisse­ nen Art zur Verfügung zu stellen, die bei relativ einfachem Aufbau die in der Fackel enthaltene Wärmeenergie mit großem Wirkungsgrad nutzt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Danach beaufschlagt die Flamme des Abfackelbrenners unmit­ telbar einen Wärmetauscher, der Bestandteil eines Heizkes­ sels ist. Dieser Heizkessel läßt sich auf einen Glüh- und Härtebehandlungsofen aufsetzen, so daß die Vorrichtung auch für Nachrüstzwecke gut geeignet ist. Ein weiterer wesentli­ cher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß unter Verzicht auf den bisher erforderlichen Gassauger ein wesentlich höherer Anteil der in der Fackel enthaltenen Wärmeenergie genutzt werden kann, da die Fackel den Wärmetauscher voll beaufschlagt und nicht nur ein Teil- Abgasstrom aus dem Abgaskamin zu Heizzwecken abgezweigt wird.

Zur optimalen Steuerung der Heizung ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß der Ab­ fackelbrenner zwischen der den Wärmetauscher unmittelbar beaufschlagenden Stellung (Heizstellung) und einer Stellung (Bypassstellung) schwenkbar angeordnet ist, in der die Fackel in eine den Wärmetauscher umgehenden sowie in den Abgaskamin hinter dem Wärmetauscher einmündenden Bypass-Ab­ gaskanal gerichtet ist, wobei mit dem Abfackelbrenner ein Schirm bewegungsgekuppelt sein kann, der in der Heizstel­ lung des Abfackelbrenners den Bypass-Abgaskanal verschließt und außerdem eine von der Kesseltemperatur thermostatge­ steuerte Schwenkeinrichtung für den Abfackelbrenner vorge­ sehen sein kann.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den sonstigen Un­ teransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der Er­ findung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Aus­ führungsbeispiels. Die Zeichnung veranschaulicht im Teil­ schnitt sowie in schematischer Darstellung eine als vorge­ fertigte Aufsatzheizung ausgebildete Vorrichtung mit den entsprechenden Fluidkreisläufen.

Die Vorrichtung umfaßt ein z. B. aus Profileisen zusam­ mengeschweißtes Grundgestell 10, auf dem sich ein Heizkes­ sel 11 befindet. Im Kesselraum 12 des Heizkessels 11 ist ein Wärmetauscher 13 enthalten, zum Beispiel in der Bauart eines Rippenrohr-Gußwärmetauschers. Die Oberseite des Kes­ selraums 12 ist über einen Abgaskrümmer 14 mit dem Abgaska­ min 15 verbunden.

Innerhalb des Grundgestells 10 ist ein Abfackelbrenner 12 angeordnet, der über eine flexible Schlauch- oder Rohr­ leitung 17 und eine geeignete Anschlußarmatur 18 an den Gasaustrittsstutzen eines nicht dargestellten Härte- oder Glühofens angeschlossen wird. Die von der Flamme des Ab­ fackelbrenners 16 im Wärmetauscher 13 erzeugte Temperatur wird von einem Thermostaten 19 überwacht, der auf einen An­ trieb 20 zum Verschwenken des Abfackelbrenners 16 um eine horizontale Achse 21 einwirkt, wenn die ermittelte vorein­ gestellte Temperatur einen bestimmten Sollwert erreicht hat.

Die Schwenkeinrichtung 20 umfaßt einen Pneumatikzylin­ der 22, der am Maschinengestell 10 angelenkt ist und dessen Kolbenstange auf eine Schwinge 23 einwirkt, die Bestandteil einer verschwenkbaren Halterung 24 ist. An ihr ist der Ab­ fackelbrenner 16 befestigt und ein mit 25 bezeichneter Schirm.

In der in der Zeichnung mit ausgezogenen Linien darge­ stellten Heizstellung des Abfackelbrenners 16, in der die Fackel den Wärmetauscher 13 unmittelbar beaufschlagt, ver­ sperrt der Schirm 25 einen seitlich neben dem Kessel 11 vertikal angeordneten Bypass-Abgaskanal 26. Beim Übergang in die andere Stellung, die mit strichpunktierten Linien angedeutet ist und in der der Abfackelbrenner 16 etwa senk­ recht steht, schwenkt der Schirm 25 mit dem Abfackelbrenner 16 nach außen und gibt den Bypass-Abgaskanal 26 für die Fackel frei. Dies ist diejenige Betriebsstellung, die auf­ grund der thermostatischen Umsteuerung eingenommen wird, solange der Heizkreislauf keinen Wärmebedarf aufweist.

Dem Abfackelbrenner 16 ist ein Zündbrenner 27 fest zu­ geordnet und mit ihm also auch schwenkbar verbunden, dessen Flamme gegen Ausblasen geschützt ist und der mittels einer flexiblen Leitung 28 und einer geeigneten Anschlußarmatur 29 an eine nicht dargestellte Zündgasquelle angeschlossen wird.

Mit P ist ein Primärheizkreislauf, mit S ein Sekundär­ heizkreislauf bezeichnet. Mit 30 sind Absperrschieber im Primärheizkreislauf P und mit 31 solche im Sekundärheiz­ kreislauf S angegeben, 32 und 33 sind Umwälzpumpen im Pri­ märheizkreislauf P bzw. im Sekundärheizkreislauf S. Die beiden Heizkreisläufe P und S sind über einen Wärmetauscher 34, z. B. einen Wärmetauscher mit Edelstahlrohrheizbündel und Wärmeisolierung, thermisch gekoppelt. Mit 35 sind Ent­ leerungsschieber im Primär- und im Sekundärheizkreislauf bezeichnet, mit 36 ein Druckausgleichsgefäß.

Im Wärmetauscher 34 wird die vom Abfackelbrenner 16 im Kessel 12 erzeugte Wärme an den Sekundärheizkreislauf abge­ geben, der beispielsweise dazu dient, ein mit 37 bezeichne­ tes Waschbad zu beheizen, in dem die in der das Abfackelgas erzeugenden Härte- oder Glühanlage zu behandelnden Werk­ stücke zuvor gereinigt werden. Alternativ oder auch zusätz­ lich könnte die Heizeinrichtung auch Brauchwasser für an­ dere Zwecke temperieren.

Die dargestellte und beschriebene Schwenkeinrichtung des Abfackelbrenners 16 und der energiesparenden Abschir­ mung 25 ist in besonderer Weise geeignet, dem Umstand Rech­ nung zu tragen, daß in der Regel das abzufackelnde Gas ständig ansteht, also auch dann, wenn ein Wärmebedarf mo­ mentan nicht besteht. In diesen relativ kurzen Betriebspha­ sen - aber nur in diesen - wird dann über die Abgasleitung 26 abgefackelt.

Die Vorrichtung mit Vorrichtungsgestell 10, Fackel­ brenner 12 und Zündbrenner 27, Schirm sowie Ofenkammer 12, Wärmetauscher 13 und den Abgaskanälen 14, 15 und 26 kann vollständig vorgefertigt und in Gestalt einer Aufsatzvor­ richtung als Komplettheizung auf einen Härte- oder Glühofen gestellt werden. Die Leitungen und Armaturen für die Heiz­ kreisläufe P und S sind den individuellen Gegebenheiten entsprechend auszulegen und anzuordnen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Wärmenutzung einer Abgasfackel, insbesondere der Schutzgasfackel indirekt beheizter Härte- oder Glühöfen, mit Hilfe eines die Wärme der Fackel eines Abfackelbrenners nutzenden Wärmetauschers, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher (13) Bestandteil eines Heizkessels (11) und unmittelbar von der Flamme des Ab­ fackelbrenners (16) baufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abfackelbrenner (16) zwischen der den Wärme­ tauscher (13) unmittelbar beaufschlagenden Stellung (Heizstellung) und einer Stellung (Bypassstellung) schwenk­ bar angeordnet ist, in der die Fackel in eine den Wärmetau­ scher (13) umgehenden sowie in den Abgaskamin (15) hinter dem Wärmetauscher (13) einmündenden Bypass-Abgaskanal (26) gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß mit dem Abfackelbrenner (16) ein Schirm (25) bewe­ gungsgekuppelt ist, der in der Heizstellung des Abfackel­ brenners (16) den Bypass-Abgaskanal (26) verschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine von der Kesseltemperatur thermostatgesteuerte Schwenkeinrichtung (20) für den Abfackelbrenner (16).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkeinrichtung (20) einen Druckmit­ telzylinder (22), insbesondere Pneumatikzylinder umfaßt, der verstellend auf eine Halterung (24) einwirkt, die den Abfackelbrenner (16) sowie den Schirm (25) und ggf. einen Zündbrenner (27) lagert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgen­ den, dadurch gekennzeichnet, daß sie als vorgefertigte Auf­ satzheizung für einen Härte- bzw. Glühofen ausgebildet ist, und der Abfackelbrenner (16) sowie ggf. der Zündbrenner (27) über eine biegsame Rohr- bzw. Schlauchleitung (17; 28) an den ofenseitigen Gasaustrittsstutzen bzw. die Zündgas­ quelle anschließbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgen­ den, daß sie weiterhin einen Primär-Heizkreislauf (P) und einen damit über Wärmetauscher (34) verbundenen Sekundär- Heizkreizlauf (S) für einen Wärmespeicher wie Brauchwasser­ reservoir, Waschbad (37) od. dgl. und jeder Kreislauf (P, S) eine Umwälzpumpe (32; 33) aufweist.