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Verfahren und Einrichtung zur Beheizung von Ofenanlagen mit außenbeheizten
Gefäßen großer Längenausdehnung durch gasförmige oder flüssige Brennstoffe auf niedriger
Temperaturstufe Die Beheizung von Ofenanlagen mit außenbeheizten Gefäßen großer
Längenausdehnung, beispielsweise von Schweltrommeln, auf niedriger Temperaturstufe
ist wegen der Temperaturregelung schwierig. Eine entsprechend dem Wärmebedarf eingestellte
Heizgaszufuhr zu verteilt angeordneten Brennern ergibt Temperaturspitzen und Ungleichmäßigkeiten
in der Beheizung, auch ist der Wärmeübergang an das Gefäß, der bei niedriger Temperatur
vorwiegend durch Konvektion erfolgt, wegen der geringen Gasgeschwindigkeit verhältnismäßig
schlecht. Die Herabsetzung der Flammentemperatur durch großen Luftüberschuß erschwert
die Zündung des Gases, zu der eine bestimmte Mindesttemperatur erforderlich ist.
Man hat deshalb bei der Beheizung solcher Anlagen, beispielsweise bei der Beheizung
von Schwelöfen, einen Teil des Abgases im Umlauf gehalten und den Flammengasen nach
der Verbrennung wieder beigemischt.
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Diese Art der Herabsetzung der Temperatur der Flammengase läßt sich
jedoch nur unter bestimmten Voraussetzungen anwenden, nämlich dann,.wenn an die
Zugverhältnisse im Ofen keine besonderen Anforderungen gestellt werden. Insbesondere
ist es bei einer Vielzahl von Gaszuführungsstellen schwierig, die gleichmäßige Rauchgasbeimischung
zu beherrschen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt die Beheizung von Ofenanlagen mit außenbeheizten
Gefäßen großer Längenausdehnung durch gasförmige Brennstoffe, wie Generatorgas,
Schwelgas, Kohlendestillationsgas, Naturgas o. dgl., oder durch flüssige Brennstoffe,
wie Gasöl, Benzol usw., auf niedriger Temperaturstufe dadurch, daß bei einer Anlage
mit über das zu beheizende Gefäß verteilten Brennern mit voneinander getrennten
Brennkanälen, die in einen ihnen gemeinsamen und dem Heizraum vorgeschalteten Mischraum
münden, Brennergruppen sich abwechselnd in regelmäßig wiederkehrenden Zeitabständen
ganz oder teilweise abgestellt werden, wobei durch die Brennkanäle der abgestellten
Brenner Luft, Rauchgase oder andere Gase in den Mischraum, in den die Brennkanäle
münden, eingeleitet werden. Die Art der Verteilung der Brenner erfolgt je nach der
örtlich erforderlichen Wärmezufuhr, und es können daher die Brenner räumlich gleichmäßig
oder ungleichmäßig über den Heizraum verteilt sein.
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Um die Temperatur der Bremskanäle nicht zu sehr herabzusetzen und
eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Heizraum zu
erzielen,
wird von dem jeweiligen Drosseln bzw. Abstellen des Heizmittels jeweils eine andere
Gruppe der Brenner betroffen. Beispielsweise werden- zunächst die geradzahligen
Brenner, alsdann die ungeradzahligen, dann wieder die geradzahligen Brenner abgestellt
usw. Die Zeitdauer des Abstellens richtet sich j e nach der gewünschten Temperatur.
Beispielsweise kann die Zufuhr des Heizmittels zu den geradzahligen Brelmern Minuten
lang gedrosselt oder abgestellt werden, worauf in den nächsten 5 Minuten sämtliche
Brenner brennen. Während der darauffolgenden Zeit von 5 Minuten wird die Zufuhr
des Heizmittels zu den ungeradzahligen Brennern gedrosselt oder abgestellt, worauf
während der darauffolgenden Minuten wieder sämtliche Brenner brennen usf. Es kann
auch jeweils jeder dritte Brenner abgestellt oder gedrosselt werden, so daß zunächst
die Brenner i, 4, 7, 10.... dann die Brenner 2, 5, 8, i i . . . , die Brenner
3, 6, g, 12 ...
und .alsdann wieder die Brenner i, 4, 7, io ...
gedrosselt
werden. Die Dauer des Abstellens der einzelnen Brennergruppen und die Zeitdauer,
die jeweils zwischen dem Abstellen der einzelnen Brennergruppen liegt, wird dem
Bedarf entsprechend gewählt. In dem allen Brennerntgemeinsamen Mischraum, der.dem
Heizraum vorgeschaltet ist, werden die Heizgase der in Betrieb befindlichen Brenner
durch die Luft oder durch die Rauchgase, die durch die abgestellten: bzw. gedrosselten
Brenner hindurchströmen, abgekühlt. Der Mischräum ist zweckmäßig mit feuerfesten
Füllkörpern, beispielsweise Gittersteinen, ausgefüllt.
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Diesexvorgeschaltete Wärmespeicher gleicht Temperaturschwankungen
der Heizgase aus und bewirkt eine gute Durchmisehung der von den verschiedenen Brennern
kommenden Gase. Die Wirkung des Speichers als Wärmepuffer ist besonders wesentlich,
wenn die Zeitzwischenräume zwischen dem Drosseln bzw, dem Abstellen der einzelnen
Brennergruppen groß ist.
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Es ist bekannt, bei mit Gichtgas beheizten Wärmeöfien u. dgl. Temperaturschwankungen,
die beispielsweise infolge von Druckänderungen des Gichtgases auftreten, durch Anstellen
von Hilfsbrennern auszugleichen. Hierbei wird .jedoch nur insofern eine Temperaturregelung
erreicht, als bei ungenügender Wärmezufuhr durch die normalen Brenner Hilfsbrenner
eingeschaltet werden, die die fehlende- Wärmemenge ergänzen.
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Das erfindungsgemäße Heizverfahren ermöglicht demgegenüber'die Aufrechterhaltung
einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur in gleichmäßiger bzw. in gewünschter.
Verteilung über ein außenbeheiztes Gefäß. großer Längenerstreckung bei seiner Beheizung
mit Gas oder mit flüssigen Brennstoffen, die allgemein als Intensitätsbeheizung
angesprochen werden kann, ohne daß dabei örtliche Temperaturspitzen auftreten.]
Dabei ist anzustreben, daß die Verbrennung des Heizmittels. vor dem Eintritt in
den Mischraum vollständig beendet ist. Zu diesem Zweck werden bei der Verwendung
gasförmiger Heizstoffe als Brennstoff an sich bekannte Gasbrenner mit Ansaugung
von Erst- und Zweitluft durch das Gas zwecks Erzielung einer kurzen entleuchteten
Flamme verwendet.
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Die Anwendung dieses Heizverfahrens ist besonders vorteilhaft bei
der Beheizung von Trommeln, in denen Kohle bei niedrigen Temperaturen abgeschwelt
wird. Da diese Schweltrommeln meist eine große Längenausdehnung besitzen, ist ihre
gleichmäßige Erhitzung über ihre ganze Länge besonders wesentlich.
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In der Zeichnung ist eine Schwelanlage mit einer langgestneckben Trommel
dargestellt, , bei der der Erfindungsgegenstand zur Anwendung gekommen ist.
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Fig. i zeigt einen Querschnitt durch die Anlage, während Fig.2 teils
eine Seitenansicht, teils einen Längsschnitt des Ofens darstellt.
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Die horizontale Trommel io dient zur Verschmelzung des Brennstoffes
bei Temperaturen von etwa 5oo°, nachdem die Kohle in der darüber angeordneten Trommel
i i mit Luft zwecks Oxydation und ganzer oder teilweiser Zerstörung der Backfähigkeit
behandelt worden ist.
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Beide oder eine von beiden Trommeln io und ii können im Innern mit
Einrichtungen zum Fortbewegen des Brennstoffes, wie S'chn:eclaen, Riegeleinbauten
o. dgl., versehen werden. Zur Beheizung der Trommeln fo und z i wird Koksofengas
verwandt, das durch die Sammelleitung 12, zugeführt wird. Von dieser Sammelleitung
zweigen zwei senkrechte Verbindungsleitungen 13 ab, die zu zwei getrennten
horizontalen Gasverteilungsleitungen i4 und 15 führen. Die Zuführungsleitungen i-3
sind mit Absperrventilen 16 versehen, die mittels Hebeln 17
mechanisch und
gegebenenfalls automatisch verstellt- werden.
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Von den Gasverteilungsleitungen 14 und 15
zweigen Leitungen
z8 und i9 für die Heizgaszuführung zu den einzelnen Brennern 2o ab. Die Heizgaszuführungsleitungen
18 und i9 sind mit Düsenei versehen, die in Rohrleitungen 22 ausmünden. Durch
Düsenwirkung saugt sich das Heizgas beim Austritt aus ,den Düsen 2 1 die zur Entleuchtung
der Flamme .erforderliche Erstluft ähnlich wie
beim Bunsenbrenner
an. Die Eintrittsöffnung für die Erstluft ist jedenfalls durch eine auf der Düse
2z verschiebbare Platte 23 regelbar. Die Rohre 22 führen das Gas-Luft-Gemisch den
Brennkanälen 24. zu. Diese Brennkanäle stehen an ihren äußeren Enden jeweils durch
eine Öffnung mit der Außenluft in Verbindung, durch welche die zur Verbrennung des
Heizgases erforderliche Zweitluft angesaugt wird. Die Ansaugung der Zweitluft erfolgt
durch -den Kaminzug. Die Eintrittsöffnungen für die Zweitluft sind durch auf den
Rohren 22 verschiebbar angeordnete Platten 25 ganz oder teilweise verschließbar,
wodurch die Menge der Zweitluft geregelt werden kann.
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In den Brennkanälen 24 verbrennt das zugeführte Heizgas vollständig.
Die Brennkanäle 24 sind unterhalb des Heizraumes 26 der Trommel zo angeordnet. Das
die Brennkanäle 24 und den Heizraum 26 umschließende feuerfeste Mauerwerk 27 ist
auf einem Sockel 36 aufgebaut. Die Brennkanäle 24 münden in einen dem Heizraum 26
vorgeschalteten Mischraum, der mit einem feuerfesten Gitterwerk 28 ausgefüllt ist,
in dem sich die von den einzelnen Brennern 2o kommenden Gase mischen, wobei gleichzeitig
ein guter Temperaturausgleich zwischen diesen Gasen eintritt.
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Die Heizgase gelangen nunmehr in den Heizraum 26 der Trommel 1o und
umspülen diese Trommel zo in Pfeilrichtung. Ein Teil des Abgases befindet sich in
dauerndem Kreislauf, während der Rest des Abgases durch die senkrechten Kanäle 29
zu dem Heizraum 3o der Trommel z z geleitet wird. Die senkrechten Kanäle 29 stehen
ferner durch Leitungen 31 mit der Abgassammelleitung 32 in Verbindung, so
daß die Abgase aus den Kanälen 29 wahlweise durch die Rohrleitungen 31 in den Abgassammelkanal
32 oder durch den Heizraum 3o, die Kanäle 33 und die Leitungen 34 an der anderen
Seite der Trommel r z in den zweiten Abgassammelkanal 35 abgesaugt werden können.
Die Verteilung des Abgases auf die Rauchgassammelkanäle 32 und 35 erfolgt durch
entsprechendes Einstellen des Zuges in den Kanälen 32 und 35, die, wie auch die
Zuführungsleitungen 31: und 34, zweckmäßig ausgemauert sind. Das verschiedene Einstellen
des Zuges kann durch geeignete, nicht gezeichnete Schieber erfolgen. Durch diese
Art -der Verteilung des Abgases ist es mÖglicb, in dem Heizraum 3o die jewtils ge-%viinschte
Temperatur zu halten.
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Die Rauchgase werden aus den Sammelkanälen 32 und 35 durch den Kaminzug
oder mittels Ventilatoren, Ejektoren o. dgl. abgesaugt. Je nach der gewünschten
Temperatur in dem Heizraum 26 können die Rauchgase auch während der Heizpausen durch
die abgestellten Brenner hindurch in diesen zurückgeführt werden. Sie können auch
in an sich bekannter Weise in Rekuperaforen zur Vorwärmung der Zweitluft oder der
Oxydationsluft oder zur Trocknung des Brennstoffes verwandt werden.
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Es ist auch möglich, den Ofen unter den gleichen Betriebsbedingungen
mit flüssigen Brennstoffen zu betreiben, wobei die Brennstoffzuführungsleitungen
und Düsen entsprechend ausgebildet werden müssen.
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Falls in der Trommellängsrichtung ein Temperaturabfall erwünscht ist,
werden die Brenner derart angeordnet, daß die Abstände zwischen ihnen in Richtung
des gewünschten Temperaturabfalls allmählich zunehmen.
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Der Ofen wird auf folgende Weise betrieben Nachdem der Ofen angeheizt
ist, findet zunächst, um ihn auf die Betriebstemperatur zu erhitzen, eine Zufuhr
des Heizmittels durch sämtliche Zuführungsrohre 22 statt. Alsdann wird, um eine
unzulässige Temperatursteigerung zu vermeiden, die Heizgaszufuhr beispielsweise
zu dem Rohr 14 durch Schließen des Absperrventils 16 in der zugehörigen Leitung
13 mittels des Hebels 17 für kurze Zeit abgesperrt. Während dieser Heizpause wird
durch den Zug durch die Öffnungen 2o der abgestellten Brenner lediglich Luft angesaugt,
die sich in dem Gitterwerk 28 mit den von den in Betrieb befindlichen Brennern,
die durch die Rohrleitung 15 mit Brenngas gespeist werden, kommenden Abgasen vermischt.
Im Gitterwerk 28 findet ein Temperaturausgleich zwischen den heißen Heizgasen und
der Luft statt, so daß die Trommel zu auf der gewünschten niedrigen Temperatur gehalten
wird. Die Länge der Heizpause richtet sich nach der Höhe der gewünschten Temperatur.
Darauf wird die Zufuhr des Heizgases zu sämtlichen Brennern nach Öffnen des bisher
geschlossenen Absperrventils 16 mittels des Hebels 17 freigegeben, worauf nach einiger
Zeit die Heizgaszufuhr zu dem Gasverteilungsrohr 15 durch Schließen des anderen
Absperrventils 16 mittels des Hebels 17 abgestellt wird. Nach Ablauf der erforderlichen
Heizpause wird wieder die Zufuhr des Heizgases zu sämtlichen Brennern freigegeben,
worauf 'sich der Vorgang von neuem wiederholt.
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Die abwechselnde Verstellung der beiden Absperrventile 16 mittels
der Hebel 17 kann von Hand oder durch Zugglieder von einer gemeinsamen Wechselwinde
aus erfolgen, die beispielsweise automatisch von einer Uhr aus mittels elektrischer
Kontakte o. dgl. in
Tätigkeit gesetzt wird. Dabei wird durch den
Kaminzug selbsttätig durch die abgestellten Brenner hindurch Außenluft angesaugt.
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Die abwechselnde Außerbetriebnahme der einzelnen Brennstellen ergibt
den Vorteil, daß die Temperatur in den Kanälen 24 nie unter die für die Zündung
erforderliche Temperatur sinken kann. Hiervon hängt die Dauer der Abstellzeit der
verschiedenen Brennergruppen ab, und es wird dadurch, daß die Wechselperioden in
entsprechend kurzen Zeiträumen erfolgen, eine unzulässige Abkühlung der Brennkanäle
24 vermieden.