EP0394679A2 - Floor for a fluidized bed furnace - Google Patents
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- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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- F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
- F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
Definitions
- the invention relates to a porous, gas-permeable base for a fluidized bed furnace, in which gas-permeable ceramic stones arranged parallel to one another and transversely to the longitudinal direction of the furnace and having a rectangular plan are applied to the base structure of the furnace.
- the innovation is based on the task of creating a gas-permeable floor for fluidized bed furnaces that has a long service life even at high and often occurring temperature differences and thus mechanical stresses, and at the same time the possibility of a relatively quick replacement in the event of floor stone failure consist.
- This object is achieved by narrow gas chambers supported by the furnace construction and extending transversely to the longitudinal axis of the furnace and provided with a connection for supplying gases, the upper sides of which have recesses at regular intervals, and by metal-clad porous ceramic stones each placed on a recess, in which the bottoms of the jackets each have an opening corresponding to the recesses, and in which the jackets are each closed by a cover frame which is slipped over and which surrounds the jacket with folded edge strips and has at least one opening.
- the ceramic of the floor is not only divided in the longitudinal direction of the furnace, but also also in the transverse direction, so that the stresses that occur are reduced for this reason alone.
- the ceramic stones are each metal-coated, so that at least external stresses are largely kept away from them and even in the event of cracks, the cohesion of the ceramic initially remains secured.
- the individual stones can also be exchanged relatively easily if necessary and can be exchanged for prepared, also coated ones that a possibly necessary repair can be carried out relatively quickly. It has also been shown that relatively narrow joints remaining between the individual jackets have practically no influence on the function of the fluidized bed furnace, for example when regenerating used foundry sands according to DE-OS 36 36 479.
- a cuboid gas chamber 1 is shown, the gas or a gas-air mixture are supplied via the connecting piece 2.
- This gas chamber is essentially cuboid and is inserted transversely to the longitudinal direction of the furnace in its bottom. In order to populate the entire floor, a number of such gas chambers are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the furnace.
- the version made of sheet steel, for example, allows a sufficiently stable construction with an even tolerable weight.
- the upper wall of the gas chamber is, as shown in Fig. 1, provided in regular division with recesses 3, which are expediently square. These recesses are each provided in a metallic shell 4 porous Ceramic stones 5 put. In order to achieve a sufficient seal, the edge areas of the recesses 3 are expediently provided with heat-resistant seals, for example made of asbestos or the like, which are then loaded and sealed by the weight of the ceramic stones 5.
- the jackets 4 each have openings 6 which coincide with the recesses 3, so that there is a continuous opening between the gas chamber and the respective porous ceramic stone 5.
- the ceramic stones 5 are not only closely encased, but are also held in a form-fitting manner within the cladding 4, for example by tabs or pins 7 projecting inwards from the cladding. From above, the stones are protected by cover frames 8, which encompass upper regions of the jackets 4 with folded edge strips, and whose base surfaces are equipped with openings 9, so that gas-air mixtures supplied to the porous ceramic stones 5 from the gas chamber 1 Gas chamber can enter the ceramic stone and through this in the stove space of the furnace.
- the ceramic stones 5 are set up so densely or set up in such a narrow pitch that only a small distance 10 remains between the folded edge strips of their cover frames 8, and a somewhat larger distance between the jackets. This can be seen in FIGS. 1 and 2 in the transverse direction of the furnace. In the longitudinal direction of the furnace, the transverse gas chambers are arranged so tightly that there are only correspondingly small distances in the longitudinal direction between the cover frame 8 of ceramic stones 5 or their jackets 4.
- the task presupposed by the innovation is clearly and excellently solved to protect the sensitive ceramics forming the bottom of a fluidized bed furnace against the effects of high temperature gradients, and at the same time the solution offers considerable protection against mechanical stresses, so that the service life of such gas-permeable ceramic floors for fluidized bed furnaces is considerable extended and thus the operation of the same is made much more economical than was previously possible.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen porösen, gasdurchlässigen Boden für einen Wirbelschichtofen, bei dem parallel nebeneinander und quer zur Längsrichtung des Ofens angeordnete, einen rechteckigen Grundriß aufweisende gasdurchlässige Keramiksteine auf die Bodenkonstruktion des Ofens aufgebracht sind.The invention relates to a porous, gas-permeable base for a fluidized bed furnace, in which gas-permeable ceramic stones arranged parallel to one another and transversely to the longitudinal direction of the furnace and having a rectangular plan are applied to the base structure of the furnace.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß üblicherweise solche Böden, insbesondere wenn sie mit höheren Temperaturen beansprucht werden, eine nur geringe Standzeit aufweisen. Insbesondere hat sich bemerkbar gemacht, daß bei der Inbetriebnahme eines solchen Wirbelschichtofens, auch als Fließbettofen bezeichnet, die Bodensteine, ausgehend von der üblichen Außentemperatur, auf Temperaturen von 5 bis 700oC aufzuheizen sind. Im Interesse der Erzielung sowohl hoher Temperaturen als auch eines hohen Wirkungsgrades wird nämlich die den Bodensteinen zugeführte Luft bzw. das Gas-Luft-Gemisch durch Wärmeaustauscher auf Temperaturen bis bspw. 600o aufgeheizt. Das bedeutet, daß während der gesamten Anheizphase die ursprünglich mit der Außentemperatur zugeführte Luft zwar relativ langsam, aber stetig aufgeheizt wird, so daß zu Beginn der Aufheizphase noch Luft mit der Außentemperatur zur Verfügung steht, während gegen Ende der Aufheizphase die Luft zwischenzeitlich mit Temperaturen von über 600o die Keramiksteine durchsetzt. Diese hohe Differenz zwischen Ausgangs-und Betriebstemperatur bedingt erhebliche Spannungen innerhalb des spröden Keramikgefüges, die zu Sprüngen, Rissen und dergleichen führen und die Keramiksteine vorzeitig zerstören.However, it has been shown that such floors usually have only a short service life, especially when they are subjected to higher temperatures. In particular, it has become noticeable that when starting up such a fluidized bed furnace, also referred to as a fluidized bed furnace, the base stones are to be heated to temperatures of 5 to 700 ° C., starting from the usual outside temperature. In the interest of achieving both high temperatures and high efficiency, the air supplied to the floor stones or the gas-air mixture is heated to temperatures up to, for example, 600 ° C. by heat exchangers. This means that during the entire heating-up phase, the air originally supplied with the outside temperature is heated up relatively slowly but steadily, so that air with the outside temperature is still available at the beginning of the heating-up phase, while towards the end of the heating-up phase the air is temporarily at temperatures of over 600 o penetrated the ceramic stones. This high difference between The initial and operating temperature cause considerable tensions within the brittle ceramic structure, which lead to cracks, cracks and the like and destroy the ceramic stones prematurely.
Die Neuerung geht von der Aufgabe aus, einen gasdurchlässigen Boden für Wirbelschichtöfen zu schaffen, der auch bei hohen und oft auftretenden Temperaturdifferenzen und damit mechanischen Spannungen eine lange Standzeit aufweist, und gleichzeitig soll für den Fall des Ausfalls von Bodensteinen die Möglichkeit eines relativ schnell durchzuführenden Ersatzes bestehen.The innovation is based on the task of creating a gas-permeable floor for fluidized bed furnaces that has a long service life even at high and often occurring temperature differences and thus mechanical stresses, and at the same time the possibility of a relatively quick replacement in the event of floor stone failure consist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch von der Ofenkonstruktion getragene schmale, sich quer zur Längsachse des Ofens erstreckende geschlossene, mit einem Anschluß zur Zuführung von Gasen vorgesehene Gaskammern, deren Oberseiten in regelmäßiger Teilung Ausnehmungen aufweisen, sowie durch jeweils auf eine Ausnehmung gestellte, metallummantelte poröse Keramiksteine, bei denen die Böden der Mäntel je eine den Ausnehmungen entsprechende Öffnung aufweisen, und bei dem die Mäntel durch jeweils einen übergestülpten, den Mantel mit abgekanteten Randstreifen umgreifenden und mindestens eine Öffnung aufweisenden Deckrahmen geschlossen ist. Hierbei ist die Keramik des Bodens nicht nur in Längsrichtung des Ofens, sondern zusätzlich auch noch in Querrichtung unterteilt, so daß bereits aus diesem Grunde die auftretenden Spannungen abgebaut sind. Des weiteren aber sind die Keramiksteine jeweils metallummantelt, so daß zumindest äußere Beanspruchungen von ihnen weitgehend ferngehalten werden und selbst im Falle des Auftretens von Sprüngen ein Zusammenhalt der Keramik zunächst gesichert bleibt. Die einzelnen Steine lassen sich auch im Bedarfsfalle relativ leicht auswechseln und gegen vorbereitete, ebenfalls ummantelte austauschen, so daß eine eventuell erforderlich werdende Reparatur sich relativ schnell durchführen läßt. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß zwischen den einzelnen Mänteln verbleibende, relativ schmale Fugen auf die Funktion des Wirbelschichtofens praktisch ohne Einfluß bleiben, so bspw. beim Regenerieren von Gießerei-Altsanden nach der DE-OS 36 36 479.This object is achieved by narrow gas chambers supported by the furnace construction and extending transversely to the longitudinal axis of the furnace and provided with a connection for supplying gases, the upper sides of which have recesses at regular intervals, and by metal-clad porous ceramic stones each placed on a recess, in which the bottoms of the jackets each have an opening corresponding to the recesses, and in which the jackets are each closed by a cover frame which is slipped over and which surrounds the jacket with folded edge strips and has at least one opening. Here, the ceramic of the floor is not only divided in the longitudinal direction of the furnace, but also also in the transverse direction, so that the stresses that occur are reduced for this reason alone. In addition, however, the ceramic stones are each metal-coated, so that at least external stresses are largely kept away from them and even in the event of cracks, the cohesion of the ceramic initially remains secured. The individual stones can also be exchanged relatively easily if necessary and can be exchanged for prepared, also coated ones that a possibly necessary repair can be carried out relatively quickly. It has also been shown that relatively narrow joints remaining between the individual jackets have practically no influence on the function of the fluidized bed furnace, for example when regenerating used foundry sands according to DE-OS 36 36 479.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Neuerung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous and expedient further developments of the innovation can be found in the subclaims.
Im einzelnen sind die Merkmale der Neuerung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei
Figur 1 einen vertikalen Halbschnitt durch die neuerungsgemäße Bodenkonstruktion, undFigur 2 die Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1.
- 1 shows a vertical half section through the floor construction according to the innovation, and
- 2 shows the supervision of the arrangement according to FIG. 1.
In den Figuren ist eine quaderförmige Gaskammer 1 dargestellt, der Gas bzw. ein Gas-Luft-Gemisch über den Anschlußstutzen 2 zugeführt werden. Diese Gaskammer ist im wesentlichen quaderförmig ausgeführt und wird quer zur Längsrichtung des Ofens in dessen Boden eingsetzt. Um den Gesamtboden zu bestücken, sind eine Anzahl solcher Gaskammern in Längsrichtung des Ofens hintereinander angeordnet. Die Ausführung aus bspw. Stahlblech erlaubt einen ausreichend stabilen Aufbau bei noch erträglichem Gewicht.In the figures, a
Die obere Wandung der Gaskammer ist, wie Fig. 1 zeigt, in regelmäßiger Teilung mit Ausnehmungen 3 versehen, die zweckmäßig quadratisch ausgeführt sind. Auf diese Ausnehmungen sind jeweils in einem metallenen Mantel 4 vorgesehene poröse Keramiksteine 5 gestellt. Um eine ausreichende Abdichtung zu erreichen, sind zweckmäßig die Randbereiche der Ausnehmungen 3 mit hitzebeständigen Dichtungen, bspw. aus Asbest oder dergleichen, versehen, die dann durch das Gewicht der Keramiksteine 5 belastet und abgedichtet werden. Die Mäntel 4 weisen jeweils Durchbrechungen 6 auf, die mit den Ausnehmungen 3 koinzidieren, so daß eine durchgehende Öffnung zwischen der Gaskammer und dem jeweiligen porösen Keramikstein 5 besteht.The upper wall of the gas chamber is, as shown in Fig. 1, provided in regular division with
Um die Keramiksteine 5 eindeutig zu halten, sind diese nicht nur eng ummantelt, sondern auch noch innerhalb der Mäntel 4 formschlüssig, bspw. durch nach innen vom Mantel her auskragende Laschen oder Zapfen 7 gehalten. Von oben her sind die Steine durch Deckrahmen 8 geschützt, die mit abgekanteten Randstreifen obere Bereiche der Mäntel 4 umgreifen, und deren Grundflächen mit Öffnungen 9 ausgestattet sind, so daß von der Gaskammer 1 her den porösen Keramiksteinen 5 zugeführte Gas-Luft-Gemische von der Gaskammer in den Keramikstein und über diesen in den Herdraum des Ofens eintreten können.In order to keep the
Die Keramiksteine 5 sind so dicht aufgestellt bzw. in so enger Teilung aufgestellt, daß zwischen den abgekanteten Randstreifen ihrer Deckrahmen 8 nur noch ein geringer Abstand 10 verbleibt, und zwischen den Mänteln ein etwas größerer Abstand. In Querrichtung des Ofens geht dies aus den Fig. 1 und 2 hervor. In Längsrichtung des Ofens sind die querstehenden Gaskammern derart dicht angeordnet, daß auch in Längsrichtung zwischen Deckrahmen 8 von Keramiksteinen 5 bzw. deren Mänteln 4 nur entsprechend geringe Abstände bestehen.The
Es hat sich herausgestellt, daß der übliche Betrieb dieser Öfen durch die verbleibenden geringen Abstände nicht gestört wird. Selbst bei dem Regenerieren von Gießerei-Altsand nach der DE-OS 36 36 479 treten hierbei keine Störungen auf. Andererseits sorgt die relativ feine Unterteilung des Keramikbodens in einzelne poröse Keramiksteine 5, daß auch beim Anfahren des Ofens, d.h. beim Erwärmen von Umgebungstemperatur auf bspw. 600o, keine wesentlichen Spannungen auftreten können, welche die Keramiksteine gefährden. Die feste Ummantelung sorgt weiterhin dafür, daß im langen Betrieb und beim oft wiederholten Anfahren doch auftretende Sprünge die Festigkeit nicht beeinträchtigen, da die Ummantelung die Keramiksteine zusammenhält und ein Zerfallen derselben praktisch unmöglich macht, zumal sie von von außen aufgezwungenen Belastungen praktisch frei sind. Sollten aber doch einer oder mehrere der Keramiksteine ersetzt werden, so ist dies relativ einfach, da diese mit ihrer Ummantelung bevorratet werden können, so daß eine solche Instandsetzung als einfacher Austausch sich relativ schnell durchführen läßt.It has been found that the normal operation of these furnaces is not disturbed by the remaining short distances. Even when regenerating old foundry sand according to DE-OS 36 36 479, there are no disturbances. On the other hand, the relatively fine subdivision of the ceramic floor into individual porous
Die der Neuerung vorausgestellte Aufgabe jedenfalls ist eindeutig und hervorragend gelöst, die den Boden eines Wirbelschichtofens bildende empfindliche Keramik gegen die Auswirkungen hoher Temperaturgradienten zu schützen, und die Lösung bietet gleichzeitig einen erheblichen Schutz gegen mechanische Beanspruchungen, so daß die Standzeit derartiger gasdurchlässiger Keramikböden für Wirbelschichtöfen erheblich verlängert und damit der Betrieb derselben wesentlich wirtschaftlicher gestaltet wird, als dieses bisher möglich war.In any case, the task presupposed by the innovation is clearly and excellently solved to protect the sensitive ceramics forming the bottom of a fluidized bed furnace against the effects of high temperature gradients, and at the same time the solution offers considerable protection against mechanical stresses, so that the service life of such gas-permeable ceramic floors for fluidized bed furnaces is considerable extended and thus the operation of the same is made much more economical than was previously possible.
Claims (5)
gekennzeichnet durch
von der Ofenkonstruktion getragene schmale, sich quer zur Längsachse des Ofens erstreckende geschlossene, mit einem Anschluß (Anschlußstutzen 2) zur Zuführung von Gasen vorgesehene Gaskammern (1), deren Oberseite in regelmäßiger Teilung Ausnehmungen (3) aufweist,
sowie durch jeweils auf eine Ausnehmung gestellte, metallummantelte (Mantel 4) poröse Keramiksteine (5), bei denen die Böden der Mäntel (4) je eine den Ausnehmungen (3) entsprechende und mit diesen kommunizierende Öffnung (6) aufweisen,
und bei denen der Mantel (4) auf einen übergestülpten, den Mantel mit abgekanteten Randstreifen umgreifenden und mindestens eine Öffnung (9) aufweisenden Deckrahmen (8) geschlossen ist.1. Porous, gas-permeable base for a fluidized bed furnace, in which gas-permeable ceramic stones arranged parallel to one another and transversely to the longitudinal direction of the furnace and having a rectangular plan are applied to the base structure of the furnace,
marked by
narrow gas chambers (1) carried by the furnace structure and extending transversely to the longitudinal axis of the furnace and provided with a connection (connecting piece 2) for supplying gases, the top side of which has recesses (3) in regular division,
and by porous ceramic stones (5), each of which is placed on a recess and has metal-coated (jacket 4), in which the bottoms of the jackets (4) each have an opening (6) corresponding to the recesses (3) and communicating with them
and in which the jacket (4) is closed on a cover frame (8) which is slipped over and which surrounds the jacket with folded edge strips and has at least one opening (9).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandungen der Mäntel (4) der porösen Keramiksteine (5) sich jeweils in geringem Abstande (10) einander gegenüberstehen.2. Floor according to claim 1,
characterized,
that the walls of the jackets (4) of the porous ceramic stones (5) face each other at a short distance (10).
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Randbereichen der Ausnehmungen (3) und den Grundflächen der Mäntel (4) Dichtungen vorgesehen sind.3. Floor according to claim 1 or 2,
characterized,
that seals are provided between the edge regions of the recesses (3) and the base surfaces of the jackets (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mäntel (4) nach innen auskragende formschlüssige Elemente (Zapfen 7) aufweisen.4. Floor according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the jackets (4) have inwardly projecting positive elements (pin 7).
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sitz der Mäntel (4) auf den Deckflächen der Gaskammern (1) durch formschlüssig ineinandergreifende Elemente wie Löcher und in diese eingreifende Zapfen gesichert ist.5. Floor according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that the seat of the jackets (4) on the top surfaces of the gas chambers (1) is secured by form-fitting interlocking elements such as holes and pins engaging in them.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8904520U | 1989-04-11 | ||
DE8904520U DE8904520U1 (en) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | Floor for fluidized bed furnaces |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0394679A2 true EP0394679A2 (en) | 1990-10-31 |
EP0394679A3 EP0394679A3 (en) | 1991-05-15 |
Family
ID=6838158
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
EP19900105642 Ceased EP0394679A3 (en) | 1989-04-11 | 1990-03-24 | Floor for a fluidized bed furnace |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0394679A3 (en) |
DE (1) | DE8904520U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100504165C (en) * | 2004-05-21 | 2009-06-24 | 中国科学院工程热物理研究所 | Blast cap with a mosaic porous section |
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1989
- 1989-04-11 DE DE8904520U patent/DE8904520U1/en not_active Expired
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1990
- 1990-03-24 EP EP19900105642 patent/EP0394679A3/en not_active Ceased
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Also Published As
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EP0394679A3 (en) | 1991-05-15 |
DE8904520U1 (en) | 1989-06-01 |
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