DEP0051654DA - Verfahren zum Betreiben von Regenerativ-Wärmeaustauschern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben von Regenerativ-Wärmeaustauschern. Sie soll in erster Linie in den zu den Hochofenanlagen gehörenden Winderhitzern Verwendung finden, in denen der für den Hochofenbetrieb zur Koksverbrennung notwendige und in den Hochofen einzublasende Wind erhitzt wird.

Neben der Maßnahme, die wärmeabgebenden Rauchgase mit hoher Geschwindigkeit durch den freien Querschnitt der Gitterung zu treiben und hierdurch die Wärmeabgabe auf hohe Werte zu bringen, haben Gitterungen, bei denen die Rauchgasgeschwindigkeit im Einklang mit den sich zonenweise in Strömungsrichtung zum kälteren Teil des Gitters hin verengenden Strömungsquerschnitten gesteigert wird, besonders günstige Ergebnisse in Bezug auf die sogenannte Wärmedurchgangszahl und somit auch auf den gesamten Wärmeaustausch zur Folge. Erzielt werden diese Strömungsverhältnisse durch Verwendung einer Gitterung mit durchgehenden Kanälen, in die in Strömungsrichtung der Rauchgase den Durchströmungsquerschnitt verkleinernde Einsätze (Füller) mit sich zonenweise ändernden Querschnittsgestaltungen eingesetzt sind. Damit wird durch zonenweise gesteigerte Rauchgasgeschwindigkeit dem Bestreben Genüge getan, die Wärmeabgabe an die kälteren Zonen der Gitterung auf Ausmaße zu bringen, die einen genügend grossen Wärmespeicher in diesen kälteren Gitterzonen für den anschliessenden Wärmeübergang an das aufzuheizende Mittel bereithalten, um den Wirkungsgrad der Anlage möglichst günstig zu gestalten.

Diesem wärmewirtschaftlich an und für sich schon günstigen Aufheiz- und Entspeicherungsbetrieb eine weitere Steigerung zu geben, stellt die Ausgangsüberlegung zu der vorstehenden Erfindung dar. Diese ist darauf gerichtet, die Konvektionswirkung, die bei der oben genannten und allen bisherigen Gitterungen noch relativ gering ist, weiter zu erhöhen. Erreicht wird dies dadurch, dass die Ströme auf ihrem Weg durch das Gitter in verschiedenen, z.B. durch die Höhe der Gitterwerkskörper bestimmten Zonen in Hintereinanderfolge in drehversetzten Ebenen gespalten werden. Diese gespaltenen Ströme lösen (jeweils in den Strömen selbst) konvektionsverstärkende Bewegungsvorgänge aus, die infolge stets neugebildeter Anlaufstrecken eine gesteigerte Wärmeabgabe durch Konvektion an die Heizflächen und die zur Herbeiführung dieser Stromspaltung angewendeten Spaltkörper auslösen. In der drehversetzten Anordnung dieser zonenweise innerhalb der einzelnen Gitterzonen vorgesehenen Spaltkörper wird die Anordnung der Gitterung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung gesehen. Dabei ist es gleichgültig, ob die Spaltkörper als Sonderstücke eingesetzt oder Festteile, d.h. eingeformte Teile der Gitterkörper sind.

Bei Wahl von Füllern, d.h. bei Wahl von gesondert hergestellten und in die Kanäle der Gitterung einzusetzenden, die Stromspaltung herbeiführenden Körpern empfiehlt die Erfindung die Bildung von zungenartigen Einsätzen, die frei aufeinandergesetzt sind und von denen der jeweils untere, also tragende Einsatz, auf konsolartigen Vorsprüngen an den in Frage kommenden Gitterwerkskörpern ruht. Für die entsprechenden Einsätze in den durch die Aussenflächen der Gitterwerkskörper gebildeten Kanäle sind die erwähnten Vorsprünge nach aussen gerichtet.

Bei Gestaltung der Gitterung gemäß Erfindung sollen zwischen den Stromspaltern kurze Freistrecken vorgesehen werden. Dadurch werden vor jeder Stromspaltung die oben erwähnten Anlaufstrecken für die strömenden Mittel geschaffen, die eine die angestrebte Konvektionssteigerung herbeiführende innere Unruhe in den Strömungsmitteln aufrecht erhalten.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiel der Gitterung gemäß Erfindung, die zur Durchführung des neuen Verfahrens dienen, dargestellt.

Abb. 1 zeigt schematisch einen Winderhitzer mit einer Zonenunterteilung der Gitterung.

Abb. 2 zeigt in der Draufsicht die eine Gitterung, wozu

Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie A-B der Abb. 2 erkennen lässt. In

Abb. 4 ist eine besondere Form der Gitterwerkskörper dargestellt, die ebenfalls zur Herrichtung einer Gitterung zur Durchführung des neuen Verfahrens dient.

In Abb. 1 ist mit 1 der Winderhitzer und mit 2 die aus Steinen gebildete Gitterung bezeichnet. Der Rauchgasdurchfluss durch die in Abb. 1 angedeuteten Kanäle erfolgt von oben nach unten, während der Winddurchgang durch die Gitterung in umgekehrter Richtung erfolgt.

Wie aus den Abb. 2 und 4 zu ersehen ist, setzt sich die Gitterung in bekannter Weise aus neben- und aufeinandergesetzten Steinen 3 zusammen, die in Abb. 2 als Hohlsteine dargestellt sind und in Abb. 4 Sternform haben. Abb. 2 lässt die diagonal eingesetzten Zungen erkennen, die (vgl. Abb. 3) aus aufeinandergesetzten Teilen 4 bestehen. Der untere Ein- satzteil dieser zungenförmigen Einsätze trägt die darüberliegenden und ruht auf konsolartigen Vorsprüngen 5 an den mit 6 bezeichneten Hohlsteinen. In den in Abb. 2 gezeichneten Draufsichten (vgl. die in vollen und in punktierten Linien gehaltenen Einzeichnungen) und auch in Abb. 3 sind die diagonal angeordneten Zungen 4 der drehversetzten Anordnung erkennbar.

Die beim Eintreten in die Gitterung 2 den vollen Querschnitt der Kanäle ausfüllenden Rauchgasströme erfahren anschliessend eine die oben erläuterte Wirkung auslösende Spaltung, um dann nach Wiedervereinigung im Bereich des Freiquerschnittes 7 zwischen den Zungeneinsätzen 4 erneut, jedoch in einer um 90° versetzten Ebene, gespalten zu werden. In dieser Wechselfolge wiederholen sich die geschilderten Vorgänge bis zum Austritt der Ströme aus dem Winderhitzer.

Claims (5)

1) Verfahren zum Betreiben eines mit einer Regenerativ-Gitterung ausgerüsteten Wärmeaustauschers (z.B. eines Cowpers), bei dem der Besatz ein Bündel lotrecht gerichteter Kanäle bildet, durch die in Wechselfolge und in wechselnder Richtung wärmeab- bzw. wärmeaufnehmende Mittel strömen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Ströme auf ihrem Weg durch das Gitter in verschiedenen, z.B. durch die Höhe der Gitterwerkskörper bestimmten Zonen in Hintereinanderfolge in drehversetzten Ebenen gespalten werden.

2) Gitter für Wärmeaustauscher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Durchflusskanälen in Hintereinanderanordnung Spaltkörper befinden, die die Durchflusskanäle längs aufteilen und die zonenweise gegeneinander drehversetzt sind.

3) Gitter nach Anspruch 2), dadurch gekennzeichnet, dass bei vieleckiger Querschnittsform der Strömungskanäle die Drehversetzung der Spaltkörper zueinander durch die Anzahl der Ecken des Vielecks bestimmt wird.

4) Gitter nach den Ansprüchen 2) und 3), dadurch gekennzeichnet, dass die aus aufeinandergesetzten Gitterwerkskörpern gebildeten Spaltkörper auf vorspringenden Stützkonsolen ruhen.

5) Gitter nach den Ansprüchen 2) und 3), dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle mit den Spaltkörpern durch versetztes Zusammenfügen von im Querschnitt sternförmig gestalteten Gitterwerkskörpern gebildet werden.