DE60014665T2 - Device for the indirect heating of passing goods with fossil fuels, in particular tapes - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum indirekten Heizen durch Strahlung von durchlaufenden Produkten durch Verbrennung von gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen fossilen Ursprungs.The The present invention relates to a device for indirect heating by radiation from passing products by combustion of gaseous or liquid Fuels of fossil origin.
Die vorliegende Erfindung ist spezieller für Öfen für die Wärmebehandlung bestimmt, in denen die Produkte (wie insbesondere Stangen, Rohre, Bänder, Einzelstücke) im Durchlauf aufgeheizt werden, in einer Umgebung, die vorzugsweise von bestimmten gasförmigen Komponenten frei sein muss, die bei der Verbrennung entstehen. Die Erfindung kann insbesondere für die Beheizung von Stahlbändern verwendet werden, die in Öfen für die Wärmebehandlung durchlaufen, welche mit fossilem Brennstoff beheizt werden und in denen die Bänder unter Schutzatmosphäre gehalten werden.The The present invention is more particularly intended for furnaces for heat treatment, in in which the products (in particular rods, tubes, bands, individual pieces) in Passage be heated in an environment that preferably of certain gaseous Components must be free, which arise during combustion. The Invention may in particular for the heating of steel strips used in ovens for the heat treatment go through, which are heated with fossil fuel and in which the tapes under protective atmosphere being held.
Beim
aktuellen Stand der Technik wird die indirekte Beheizung mit fossilen
Brennstoffen von durchlaufenden Produkten in einer Schutzatmosphäre im Allgemeinen
mithilfe von Strahlrohren verwirklicht. In der
Dieses Ausführungsbeispiel von Strahlrohren zeichnet sich durch ein kleines Volumen aus, in dem sich die Verbrennung abspielt, was den Nachteil der Bildung von Stickoxiden (NOx) in großer Menge und einer beträchtlichen thermischen Belastung des Brennrohrs wegen der bedeutenden Änderung der Temperatur über dessen Länge hat.This embodiment of radiant tubes is characterized by a small volume in which the combustion takes place, which has the disadvantage of the formation of nitrogen oxides (NO x ) in large quantities and a considerable thermal load of the combustion tube because of the significant change in temperature over its length ,
In Industrieanlagen, die die Anwendung von bedeutenden Heizleistungen erfordern, kann diese Lösung nicht aufgegriffen werden angesichts dessen, dass die benötigte Anzahl von Handschuhfinger-Strahlrohren und ihrer zugeordneten Brenner sehr hoch und ihre Kosten übermäßig wären.In Industrial equipment, the application of significant heating may require this solution not be taken up given that the required number from glove finger jet pipes and their associated burners very high and their costs would be excessive.
Dies
ist der Grund, aus dem für
Anlagen mit hoher Kapazität
Strahlrohre mit mehrfachen (2 bis 4) Strängen verwendet werden. In der
Der
Brenner ist in dem Strahlrohr in dessen Eingangsstrang angeordnet,
und der Wärmetauscher
oder Wärme-Rückgewinner
ist in dem Strang des Austritts der Verbrennungsprodukte angeordnet.
Die Verbrennung läuft
in einem größeren Querschnitt
und Volumen ab als im Fall eines Handschuhfinger-Strahlrohrs wie
in
Die Differenzen der Oberflächentemperaturen des Rohrs über seine gesamte Länge bringen generell Differenzen der Beheizung über die Breite des zu beheizenden Produktes, insbesondere eines Bandes, mit sich, insbesondere zwischen seiner (Längs-)Mitte und seinen Kanten, was Probleme bei der Einstellung der Spannung über die Breite eines solchen Bandes bereiten kann.The Differences in surface temperatures of the pipe over his entire length generally bring differences in heating across the width of the heated Product, in particular a band, with, in particular between its (longitudinal) middle and its edges, causing problems in adjusting the voltage over the Width of such a band can prepare.
Im
speziellen Fall eines Ofen für
die vertikale Behandlung eines Bandes, wie in
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Vorrichtung zum indirekten Heizen durch Strahlung zu schaffen, die nicht die Nachteile der hiervor überprüften Lösungen nach dem früheren Stand der Technik hat. Diese Vorrichtung wurde so konzipiert, dass sie zugleich die verschiedenen hiernach genannten technischen Probleme löst:
- – Reduzierung der Stickoxid-Emissionen;
- – Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Temperatur der zu den zu beheizenden Produkten abstrahlenden Oberfläche;
- – Erhalt eines optimalen Form-Faktors für die Strahlungsheizung auf die zu beheizenden Produkte.
- - reduction of nitrogen oxide emissions;
- Improving the uniformity of the temperature of the surface radiating from the products to be heated;
- - Preservation of an optimal form factor for radiant heating on the products to be heated.
Folglich betrifft diese Erfindung eine Vorrichtung zum indirekten Beheizen von durchlaufenden Produkten, wie insbesondere Stangen, Rohren, Bändern, Stücken, die unter einer Schutzatmosphäre gehalten werden, durch von der Verbrennung gasförmiger oder flüssiger fossiler Brennstoffe ausgehende Strahlung, dadurch ge kennzeichnet, dass sie in Form eines strahlenden Brennkastens ausgeführt wird, der eine im wesentlichen parallelepipedische Form aufweist, mit einer strahlenden durchgehenden Oberfläche, deren Querschnitt quer zur Achse des besagten Brennkastens durch eine durchgehende Linie begrenzt wird, die ein Rechteck mit einem Höhen-Breiten-Verhältnis größer als 1,5 umschreibt, wobei der besagte strahlende Brennkasten einen Verbrennungstunnel mit einem im Innenraum des besagten Brennkastens angeordneten Brenner umfasst, und dass der Brenner mindestens zwei Injektoren für Brennstoff fossilen Ursprungs umfasst, die parallel zur Ebene der Hauptseite des Brennkastens derart angeordnet sind, dass eine Ausbreitung der Flamme parallel zu besagter Seite erreicht wird, wodurch eine homogene Verteilung der Flammentemperatur parallel zu besagter Ebene hergestellt wird.consequently This invention relates to a device for indirect heating of continuous products, in particular rods, pipes, bands pieces under a protective atmosphere held by the combustion of gaseous or liquid fossil Fuels outgoing radiation, characterized in that they is executed in the form of a radiant fuel box, which is a substantially has a parallelepipedic shape, with a radiating continuous Surface, whose cross-section transverse to the axis of said combustion box a continuous line is bounded, which is a rectangle with a Altitude to width ratio greater than 1.5, wherein said radiant fuel box is a combustion tunnel with a burner arranged in the interior of said combustion box includes, and that the burner has at least two injectors for fuel fossil origin, which is parallel to the plane of the main page of the fuel box are arranged such that a spread of the Flame is achieved parallel to said side, creating a homogeneous Distribution of the flame temperature made parallel to said plane becomes.
Nach anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der besagte Brennkasten so konzipiert werden, dass er nach dem Prinzip von so genannten Handschuhfinger-Strahlrohren und von U-, W- oder E-Strahlrohren arbeitet.To other embodiments According to the invention, said fuel box can be designed so that he according to the principle of so-called glove finger jet pipes and works from U, W or E-beam tubes.
Gemäß der Erfindung kann die Vorrichtung mit einem Wärmetauscher auf mindestens zwei Seiten des Brennkastens ausgestattet werden und auf einem Teil der Länge dieser Seiten, wobei dieser Wärmetauscher vom Rohr- oder Flügeltyp sein kann und zum Vorheizen des Brennstoffs oder des Sauerstoffträgers verwendet werden kann.According to the invention The device can be equipped with a heat exchanger be equipped on at least two sides of the fuel box and on a part of the length these pages, this heat exchanger from Pipe or wing type and can be used to preheat the fuel or oxygen carrier can.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich aus der hiernach gegebenen Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ergeben, die verschiedene Ausführungsbeispiele davon ohne einschränkenden Charakter darstellen.Other Features and advantages of the present invention will become apparent the description given hereinafter with reference to the accompanying drawings give the different embodiments of it without limitation Characterize.
In den Zeichnungen:
- – ist die
4 eine schematische perspektivische Ansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt; - – ist
die
5 eine schematische und perspektivische Teilansicht, die eine Ausführungsvariante der in4 gezeigten Vorrichtung zeigt; - – zeigen
die
6 und7 in axialem vertikalem Schnitt zwei Varianten der Vorrichtung gemäß der Erfindung; - – sind
die
8 und9 ähnliche Ansichten wie6 und7 und zeigen zwei weitere Ausführungsvarianten der Vorrichtung gemäß der Erfindung: die Variante gemäß8 wendet ein Funktionsprinzip an, das demjenigen der W-Strahlrohre nach dem früheren Stand der Technik entspricht, und die Variante gemäß9 wendet ein Funktionsprinzip an, das demjenigen der E-Strahlrohre nach dem früheren Stand der Technik entspricht, und - – die
10 ist eine perspektivische Teilschnitt-Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
- - is the
4 a schematic perspective view showing a first embodiment of the device according to the invention; - - is the
5 a schematic and perspective partial view showing a variant of the in4 shows the device shown; - - show the
6 and7 in axial vertical section two variants of the device according to the invention; - - are the
8th and9 similar views as6 and7 and show two further embodiments of the device according to the invention: the variant according to8th applies a principle of operation, which corresponds to that of the W-beam pipes according to the prior art, and the variant according to9 applies a principle of operation, which corresponds to that of the E-beam tubes according to the prior art, and - - the
10 is a partial perspective sectional view showing another embodiment of the invention.
Zunächst bezieht
man sich auf
Der
Brenner dieses Ausführungsbeispiels
arbeitet mit einem gasförmigen
Brennstoff, der durch eine Zufuhr
Die
Verbrennungsluft wird dem Brenner mithilfe eines Luftverteilers
Die
Gesamtheit der aus den verschiedenen Düsen austretenden Flammen entwickelt
sich im Inneren des Verbrennungstunnels
Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht man Mittel vor, die es erlauben, eine Rückführung eines
Teiles der Rauchgase in den Brennstoff oder den Sauerstoffträger sicherzustellen,
um die Flamme auszubreiten und noch mehr deren Homogenität zu verbessern
und/ oder die Emission von Schadstoffen wie z. B. Stickoxide zu
vermindern. Es ist so, dass in der durch die
Man kann wohlgemerkt zahlreiche Ausführungsvarianten für den Brennkasten vorsehen, ohne insoweit die grundsätzlichen Merkmale der Erfindung zu verändern. So kann dieser Brennkasten abgerundete obere und untere Wände aufweisen, die Seitenwände können mit sinus-, trapez- oder anderen Formen gewellt sein, um deren Oberfläche, die auf das zu beheizende Produkt abstrahlen und den Konvektions-Wärmetausch zu vergrößern. Der Boden dieses Brennkastens kann flach oder gewölbt sein, wobei die Krümmung der Wölbung konkav oder konvex sein kann.you can mind numerous variants for the Provide firebox without the extent of the basic features of the invention to change. So this fuel box can have rounded upper and lower walls, the side walls can be wavy with sinusoidal, trapezoidal or other forms around its surface, the to radiate on the product to be heated and to increase the convection heat exchange. Of the Bottom of this box can be flat or curved, the curvature of the bulge can be concave or convex.
Der
Brenner
Der
Wärmetauscher
Schließlich kann
man zahlreiche Ausführungsformen
der Zufuhr- und Abfuhrmittel von Luft des Wärmetauschers vorsehen, sowie
der Mittel zum Einspeisen von Heiß luft in den Brenner. Die
Man
wird auch bemerken, dass Mittel zum Sammeln und zur Abfuhr der Verbrennungsgase
in eine der Seiten des Strahl-Brennkastens
Wohlgemerkt kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne inneren Wärmetauscher ausgeführt werden, sie kann z. B. an einen äußeren Wärmetauscher angeschlossen werden.Mind you, the device according to the invention can run without an internal heat exchanger who the, she can, for. B. are connected to an external heat exchanger.
Man
bezieht sich nun auf
Die
Die
Die
Gemäß der Erfindung
können
eine oder mehrere Seiten des Strahl-Brennkastens nach dem in
Die hiernach angegebene Tabelle gibt als Orientierung einen Vergleich zwischen den Eigenschaften der nach dem früheren Stand der Technik ausgeführten Strahlrohre und den durch die Verwendung eines Strahl-Brennkastens nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erreichten an. In allen Fällen wurde die gleiche Ofenbreite verwendet: 2 Meter, und derselbe Außendurchmesser der Rohre: 164 mm für die nach dem früheren Stand der Technik ausgeführten Strahlrohre.The The table below gives a comparison for orientation between the properties of the prior art jet pipes and by the use of a jet box after the preferred embodiment of the invention reached. In all cases, the same oven width used: 2 meters, and the same outer diameter of the tubes: 164 mm for the after the former State of the art running Beamlines.
Diese Tabelle zeigt, dass die Leistung pro Kubikmeter des Volumens und die Leistung pro Quadratmeter Durchtrittsquerschnitt der Flamme geringer sind als die der konventionellen Strahlrohre, was eine bessere Entwicklung der Flamme sicherstellt, was es wiederum erlaubt, die Produktion von NOx zu begrenzen und die Homogenität der Temperatur der Flamme, und somit der Strahlwände zu verbessern.This table shows that the power per cubic meter of the volume and the power per square meter of passage cross section of the flame are lower than those of the conventional radiant tubes, which ensures a better flame development, which in turn allows to limit the production of NO x and the homogeneity the temperature of the flame, and thus the beam walls to improve.
Im Vergleich mit der Vorrichtung zum indirekten Heizen durch Strahlung nach der früheren Technik, die Strahlrohre anwendet, leistet die vorliegende Erfindung insbesondere folgende Vorteile:
- – Der Querschnitt des Tunnels, in dem sich die Verbrennung vollzieht, hat beträchtlich zugenommen: dies trägt zugleich zum Reduzieren der NOx-Emissionen und zum Verbessern der Gleichmäßigkeit der Temperatur der zu den zu beheizenden Produkten abstrahlenden Oberfläche bei.
- – Der Faktor der Form für die Strahlung zu den zu beheizenden Produkten ist verbessert: dies erlaubt eine Reduzierung der Ofen-Heizlänge und/oder die Reduzierung der Arbeitstemperatur der Brennkästen im Vergleich mit den Strahlrohren.
- – Die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Temperatur reduziert die Bedeutung der thermischen Spannungen in den Strahlwänden des Brennkastens und somit deren Verformungen.
- – Die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Oberflächen-Temperatur des Strahl-Brennkastens erlaubt die Reduzierung des Temperaturgradienten über die Breite des Bandes, und somit die Einstellung seiner Spannung zu verbessern.
- – Die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Oberflächen-Temperatur des Strahl-Brennkastens erlaubt die Arbeitsweise des besagten Brennkastens bei einer höheren mittleren Temperatur, und folglich eine Reduzierung der Anzahl der Strahl-Brennkästen bei identischem übertragenem Wärmefluss, und dadurch auch eine Reduzierung der Ofenlänge.
- - The cross-section of the tunnel where combustion takes place has increased considerably: at the same time this contributes to reducing NO x emissions and improving the uniformity of the temperature of the surface radiating to the products to be heated.
- - The factor of the form for the radiation to the products to be heated is improved: this allows a reduction of the oven heating length and / or the reduction of the working temperature of the fuel boxes in comparison with the radiant tubes.
- - Improving the uniformity of the temperature reduces the importance of the thermal stresses in the jet walls of the firing box and thus their deformations.
- - Improving the uniformity of the surface temperature of the jet fuel box allows the reduction of the temperature gradient across the width of the belt, and thus to improve the adjustment of its tension.
- The improvement in the uniformity of the surface temperature of the jet fuel box allows the operation of the said fuel box at a higher average temperature, and consequently a reduction in the number of jet fuel boxes with identical transferred heat flow, and thereby also a reduction of the furnace length.
Es bleibt wohlverstanden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die hiervor beschriebenen und/oder erwähnten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass sie alle Varianten davon umfasst.It It is understood that the present invention is not limited to the embodiments described and / or mentioned above are limited, but that it encompasses all variants of it.
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Legal Events
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: FIVES STEIN, RIS ORANGIS, FR |