DE4414210C2 - Vorrichtung zur Wärmenutzung einer Abgasfackel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmenut­ zung einer Abgasfackel, insbesondere der Schutzgasfackel indirekt beheizter Härte- oder Glühöfen, nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

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 Nitrierhärteanlage bekannt, an deren Abgaskamin eine Rekuperationsleitung an­ geschlossen 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.

Aus CH-PS 496220, DE 31 18 549 A1, DE 31 05 598 C2 sind weitere Wärmenutzungs- bzw. -austauschvorrichtungen mit Hilfe von Wärmetauschern bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher umrisse­ nen Art zur Verfügung zu stellen, die in besonderer Weise zur Nutzung des Wärmeinhalts brennbarer, bislang vollstän­ dig abgefackelter Gase, wie sie beispielsweise an Glüh- oder Härteöfen anfallen, geeignet ist, und die einfach zu steuern bzw. zu regeln ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Danach ist der Abfackelbrenner zwischen der den Wärmetau­ scher unmittelbar beaufschlagenden Stellung (Heizstellung) und einer ihn nicht beaufschlagenden Stellung (Bypassstellung) schwenkbar angeordnet, in welcher die Fackel in eine den Wärmetauscher umgehenden sowie in den Abgaskamin hinter dem Wärmetauscher einmündenden Bypass-Ab­ gaskanal gerichtet ist. Eine solche Vorrichtung ist mit einfachen technischen Mitteln 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 noch über die Abgas­ leitung abgefackelt.

Ein solcher Heizkessel läßt sich auf einen Glüh- und Härtebehandlungsofen aufsetzen, so daß die Vorrichtung auch für Nachrüstzwecke gut geeignet ist, wobei mit dem Ab­ fackelbrenner ein Schirm bewegungsgekuppelt sein kann, der in der Heizstellung des Abfackelbrenners den Bypass-Abgas­ kanal verschließt und außerdem eine von der Kesseltempera­ tur thermostatgesteuerte Schwenkeinrichtung für den Ab­ fackelbrenner vorgesehen 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 16 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, der Bestandteil eines Heizkessels und unmittelbar von der Flamme des Ab­ fackelbrenners beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfackelbrenner (16) zwischen der den Wärmetauscher (13) unmittelbar beaufschlagenden Stellung (Heizstellung) und einer ihn nicht beaufschlagenden Stellung (Bypassstellung) schwenkbar angeordnet ist, in welcher die Fackel in eine den Wärmetauscher (13) umgehenden sowie in den Abgaskamin (15) hinter dem Wärmetauscher (13) einmün­ denden Bypass-Abgaskanal (26) gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, 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.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine über die Kesseltemperatur thermostatgesteuerte Schwenkeinrichtung (20) für den Abfackelbrenner (16).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schwenkeinrichtung (20) einen Druckmittelzy­ linder (22), insbesondere Pneumatikzylinder umfaßt, der verstellend auf eine Halterung (24) einwirkt, die den Ab­ fackelbrenner (16) sowie den Schirm (25) lagert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Halterung (24) zusätzlich einen Zündbrenner (27) lagert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgen­ den, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin einen Pri­ mär-Heizkreislauf (P) und einen damit über Wärmetauscher (34) verbundenen Sekundär-Heizkreislauf (S) für einen Wär­ mespeicher wie Brauchwasserreservoir, Waschbad (37) und je­ der Kreislauf (P, S) eine Umwälzpumpe (32; 33) aufweist.

7. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder ei­ nem der folgenden als vorgefertigte Aufsatzheizung für einen Härte- oder Glühofen, wobei der Abfackelbrenner (16) über eine flexible Rohr- oder Schlauchleitung (17) an den ofenseitigen Gasaustrittsstutzen anschließbar ist und der Zündbrenner (27), der zusätzlich vorhanden sein kann, über eine flexible Rohr- oder Schlauchleitung (28) an die ofen­ seitige Zündgasquelle anschließbar ist.