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Einrichtung zum rekuperativen Erhitzen eines im Umlauf befindlichen
wärmeübertragenden Gases mittels frischgasbeheizter Heizrohre Es ist bekannt, zum
rekuperativen Erhitzen von wärmefibertragenden Gasen für Schwelöfen, Holzverkohlungsöfen
und anderen industriellen Öfen frischgasbeheizte - Bußeiserne Heizrohre zu nehmen,
die mit einem Ende an den Verbrennungsofen und mit ihrem anderen Ende an den Schornstein
angeschlossen sind, so daß die Heizgase die Heizrohre in ihrer ganzen Länge durchziehen,
womit jedoch ein Temperaturabfall innerhalb der Heizrohre und damit im Aufheizkanal
verknüpft ist. Die Erhitzung des die Heizrohre umspülenden Wälzgases erfolgt demnach
in der Längsrichtung der Heizrohre ungleichmäßig.
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Es sind auch Rekuperatoren mit U-förmig gestalteten Heizrohren bekannt,
deren beide Schenkel in gleichem Sinne von dem vorzuwärmenden Gas durchströmt werden
und im Gegenstrom dazu von dem Heizgas bestrichen werden, so daß auch ein Temperaturabfall
der Heizgase längs der Heizrohre erfolgt.
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Gemäß der Erfindung sind bei einer Einrichtung zum rekuperativen Erhitzen
eines im Umlauf befindlichen wärmeübertragenden Gases mittels frischgasbeheizter
Heizrohre, die von den Heizgasen durchströmt werden, mehrere U-förmig gestaltete
Heizrohre in dem von dem zu erwärmenden Gas durchströmten Aufheizkanal in dessen
Längsrichtung hintereinander angeordnet, wobei die offenen und mit Brenngas gespeisten
Schenkelenden der Heizrohre an Regeneratoren angeschlossen sind, die zur Vorwärmung
der Verbrennungsluft und gegebenenfalls auch des Brenngases einerseits und zur Speicherung
der Abwärme andererseits dienen. Dabei sind die -Luft-und Abgasleitungen sowie gegebenenfalls
die Brenngasleitungen zwecks Umkehrung der Strömungsrichtung der -Heizgase innerhalb
der U-förmigen Heizrohre umsteuerbar, so daß die frischen Heizgase einmal in den
einen Schenkel und das andere Mal in den anderen Schenkel der U-förmigen Heizrohre
eintreten, während jeweils in dem anderen Schenkel die Heizgase zurückströmen. Hierdurch
wird erreicht, daß die Temperaturen innerhalb der von den einzelnen Heizrohren erwärmten
Abschnitte des Aufheizkanales vergleichmäßigt werden, da jeweils die Temperatur
des durch ein Heizrohr strömenden Heizgases in dem einen Schenkel des Heizrohres
nach einer Richtung hin und in dem anderen Schenkel nach der anderen Richtung hin
abnimmt, so daß auch über die von den einzelnen Heizroteren eingenommenen Abschnitte
des Aufheizkanales eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erfolgt: Da mehrere
für sich erhitzte Heizrohre in der Längsrichtung des Aufheizkanales hintereinander
angeordnet sind, erfolgt auch eine Vergleichmäßigung der Temperatur der ganzen Erhitzereinrichtung
längs des Aufheizkanales. Das im Umlauf befindliche aufzuheizende Gas umspült dabei
die Außenseite der Heizrohre.
Es wird weiterhin gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, die beiden in verschiedener Richtung von den Gasen durchströmten
Schenkel der Heizrohre an ihren offenen. Enden miteinander durch je einen regelbaren
Kanal zu verbinden, so daß durch diese Verbindungskanäle hindurch jeweils ein regelbarer
Teil der in dem einen Schenkel zurückströmenden Heizgase in den von den frischen
Heizgasen durchströmten Schenkel zurücktreten kann. An sich ist die Beimischung
von Rauchgasen zu den Heizgasen vonFeuerungsanlagen zur Herabsetzung und Regelung
der Flammentemperatur bekannt. Die Herabsetzung der Temperatur der Heizgase in den
Heizrohren ist besonders bedeutungsvoll wegen der begrenzten Temperaturbeständigkeit
der Heizrohrwandungen. Ferner werden dieHeizrohre zweckmäßig innenausgemauert, wobei
die Ausmauerung bei einer Kreisstrombeheizung verhältnismäßig dünn gehalten werden
kann. Die Beheizung'der Heizrohre erfolgt mit einem gasförmigen Brennstoff, der
unterhalb jedes Heizrohres abwechselnd dem einen oder dem anderen Schenkel zugeführt
wird, während die Luft durch den entsprechenden Regeneratör hindurch der Verbrennungsstelle
zugeleitet wird. Zu diesem Zweck sind längs der Außenseite des die Heizrohre einschließenden
Aufheizkanals eine oder zwei Gasleitungen angeordnet, von denen die zu den -Brennstellen
führenden Zuleitungen abgehen. -Es werden jeweils die Zuleitungen abgesperrt, die
zu den von den zurückströmenden Heizgasen beaufschlagten Schenkeln der Heizrohre
führen. Die Zufuhr der Verbrennungsluft erfolgt durch einen der beiden unterhalb
der Heizrohre angeordneten Regeneratoren, während die Abgase .in den danebenliegenden
Regenerator abziehen.
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Es ist jedoch auch möglich, beiden Schenkeln der Heizrohre gleichzeitig
Brenngas zuzuführen, wobei jeweils die eine Flamme in den Seinen Schenkel .des Heizrohres
hinein brennt, während die andere Flamme nach abwärts gegen einen Regenerator gerichtet
ist. Den abwärts brennenden Flammen wirrt die Verbrennungsluft zweckmäßig durch
besondere Kanäle von dem auf Vürwärmung :stehenden Regenerator unmittelbar zugeleitet.
Hierdurch ist es möglich, das Gitterwerk :der Regeneratoren dauernd auf einer genügend
hohen Temperatur zu halten, so daß die Zündung des Brenngases mit Sicherheit erfolgt.
In diesem Falle werden lediglich Luft und 4bgas umgesteuert. Es kann jedoch zweckmäßig
sein, dabei -die Menge des zuzuführenden Brenngases für die Beheizung der Hezrohre
und des Regenerators derart zu ändern, daß stets die Hauptgasmenge zur Behezung
der Heizrohre verwendet wird. Um eine Überhitzung der Heizrohre zu vermeiden, können
gemäß der Erfindung zwischen den offenen Enden der Schenkel der Heizrohre und den
Regeneratoren besondere Verbrennungskammern im Mauerwerk der Anlage zur Erzeugung
der Heizgase angeordnet werden, die dann unmittelbar in die Heizrohre und die Regeneratoren
eintreten.
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Die Heizrohre sind zweckmäßig in einer Vielzahl hintereinander stehend
angeordnet, so daß die Schenkel der Heizrohre quer zur Hauptströmungsrichtungodes
zu erhitzenden Wälzgases bzw. zur Längsrichtung des Aufheizkanales stehen. Unter
den Heizrohren sind zwei zueinander parallel laufende Regeneratoren vorgesehen,
die abwechselnd zur Vorwärmung der Luft und zur Speicherung der in den Abgasen enthaltenen
Wärme dienen. Bei einer Beheizung der Heizrohre mit Schwachgas als Brenngas kann
dieses gleichfalls in Re@generatoren vorgewärmt werden, wobei vier Regeneratoren
angeordnet werden, von .denen zweckmäßig die außenliegenden der Zugänglichkeit wegen
zur Erwärmung des Schwachgases benutzt werden.
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Das durch die Heizrohre aufzuheizende Gas strömt quer zur Längsrichtung
der Heizrohre an diesen vorbei, wobei in an sich bekannter Weise Umlenkwände zwischen
inem oder, mehreren Heizrohren angeo.Tdnet werden können, die abwechselnd vom oberen
und unteren Ende des die Heizrohre enthaltenden Tunnels ihren Ausgang nehmen und
dadurch eine wellenförmige Bewegung des Wälzgases bewirken, um die Umspülung der
Heizrohre in ihrer ganzen Ausdehnung durch das Wälzgas sicherzustellen.
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Als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Abbildung
eine solche Einrichtung dargestellt. In einem durch Mauerwerk gebildeten und als
Aufheizkanal dienenden Tunnel i sinddie U-förmigen Ileizrohre2 hintereinander stehend
angeordnet, die auf ihrer Innenseite eine Ausmauerung 3 tragen. Die unteren Enden
der Heizrohre sind in feuerfestes Mauerwerk 4 eingelassen, in das sich beide Schenkel
der Heizrohre fortsetzen. In dem Mauerwerk4 sind jeweils Verbindungskanäle 5 ' für
die Schenkel- der einzelnen Heizrohre vorgesehen, deren Querschnitte -durch nicht
dargestellte Schieber, die durch Schaukanäle 6 hindurch verstellt werden können,
verändert werden können. Die Schenkel .der Heizrohre 2 stehen durch Verbindungskanäle
7 mit .den Regeneratoren 8 in Verbindung, deren Sohlkanäle g mit Gaswechseleinrichtungenzo
inVerb.indungstehen. Die Gaswechseleinrichtüngen io sind mit flappen ii zur Steuerung
der Einlaßöffnunen für die Verbrennungsluft versehen und stehen durch mittels Ventile
verschließbare
Öffnungen mit dem Abhitzekanal z2 in Verbindung.
Die Luftklappen ii und die Abhitzeventile werden durch die Hebel 13 bewegt.
Das Brenngas wird durch die Sammelleitung 1q. zugeführt und durch Einzelleitungen
15 den Kanälen 7 zugeleitet. Je nach der Anwendung einer der oben geschilderten
Betriebsarten führen die Zuleitungskanäle 15 abwechselnd zu den rechts oder links
liegenden Kanälen 7 oder zu allen Kanälen 7 gleichzeitig Brenngas. Im Falle der
Verwendung von Starkgas als Brenngas kann diesem zwecks Erzielung einer kurzflammigen
Verbrennung Erstluft zugesetzt werden, das durch Düsenwirkung des Starkgases in
den Zuleitungen 15 angesaugt wird. ' Die Verbindungsleitungen zwischen der Gassammelleitung
1q. und den Einzelzuleitungen 15 sind mit Hähnen 16 versehen, die durch Hebel 17
mittels eines gemeinsamen Seilzuges verstellt werden. Zwecks einer gleichmäßigen
Beaufschlagung der Heizrohre sind in den Tunnel i Umlenkwände zwischen den einzelnen
Heizrohren eingebaut, die abwechselnd von der Tunneldecke bis zur Linie 27 und vom
Tunnelboden bis zur Linie 28 reichen.
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Der Tunnel i trägt ein aus Einzelbögen bestehendes Stütz- und Traggewölbe
18, und die Heizrohre 2 können durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Gewölbebögen
hindurch entfernt werden. Oberhalb des Stützgewölbes 18 ist ein herausnehmbares
Montagegewölbe i9 angeordnet, das von der Decke aus zugänglich ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Heizrohre zum
Erhitzen von Wälzgas, das die aufgenommene Wärme bei einer niedrigen Temperaturstufe
an eine Kohlendestillationseinrichtung überträgt, welche gleichfalls in einem Tunnelofen
angeordnet ist. Der Tunnel i steht an seinem Auslaßende durch die Umlaufleitung
2o mit dem Schweltunnel 21 in Verbindung, aus dem die Wälzgase nach ihrem Durchtritt
durch eine Vielzahl von in einzelne Heizzüge 22 aufgelösten Heizräumen durch die
Abgasleitung 23 einer Sammelleitung 2q. zugeführt werden. von der die Abgase mittels
eines Ventilators 25 und einer Leitung 26 dem anderen Ende des Tunnels i zugeführt
werden.
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Es ist auch möglich, die Anlage derart auszubilden, daß die Heizrohre
von dem zu erhitzenden Wälzgas vollkommen im Querstrom beaufschlagt werden, wobei
für jedes Heizrohr bzw. für jede Heizrohrgruppe besondere Regeneratoren vorgesehen
sein können oder durchlaufende Regeneratoren durch Zwischenwände entsprechend unterteilt
sein können. Hierdurch wird in einfacher Weise eine abschnittsweise Regelung der
Temperatur im Aufheizkanal i ermöglicht.