EP1602889A1 - Industrieofen - Google Patents

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EP1602889A1
EP1602889A1 EP04013331A EP04013331A EP1602889A1 EP 1602889 A1 EP1602889 A1 EP 1602889A1 EP 04013331 A EP04013331 A EP 04013331A EP 04013331 A EP04013331 A EP 04013331A EP 1602889 A1 EP1602889 A1 EP 1602889A1
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EP
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oven according
layer
wall
expansion joint
concrete
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Andreas Loebner
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Maerz Ofenbau AG
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Maerz Ofenbau AG
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
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    • F27B1/14—Arrangements of linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
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    • F27D1/0006—Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/14—Supports for linings

Definitions

  • the invention relates to an industrial furnace with a circumferentially curved, multi-layered inner wall, at least its convexly curved lining layer interlocking with each other, having refractory shaped stones.
  • the damage can reach a level that is an early renewal of at least the convex outer layer of the inner wall required power.
  • concave lining layer of the inner wall lead the Thermal expansions to a stabilizing tension of the structure.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages mentioned and thus a To find industrial furnace, which increased durability of its refractory lining and so that has improved reliability.
  • the solution of this task is carried out according to the invention in that the convex lining layer formed by shaped blocks is in Circumferential direction formed by at least one of refractory concrete elements, a Expansion joint having compensating area is interrupted, wherein the refractory concrete elements are molded to the adjacent shaped stones, so that they in their tooth profile engage and anchored by concrete anchors to an inner layer of the inner wall.
  • the hanging arrangement of the inner wall 4 shown as an exemplary embodiment has a metallic, inner carrier layer 5 with air-flow cooling channels 6. At its lower end goes they are in a holder 7 for a lower, cast from refractory concrete support ring 8 via.
  • the inner carrier layer 5 is protected on both sides by insulating layers 9,10.
  • the Lining layer 11 interrupted by at least one compensation area 15-18, of which in the embodiment according to the representation in Fig. 2 in the circumferential direction uniformly four are provided.
  • Each equalization area 15 to 18 has two as shown in Figs. 4 and 5 between an expansion joint 19 enclosing concrete elements 20,21, in the circumferential direction are positively connected with the waisted formed adjacent form stones 11 and which are further characterized by several, e.g. bifurcated concrete anchors 22,23 on the metallic support layer 5 are attached. They have a flat cross section, so they only in one direction are compliant and rigid in the vertical direction so that they are the concrete elements 20,21 in its vertical position.
  • waisted shaped blocks 11 hold the concrete elements 20,21 of the four compensation areas 15 to 18 thus the one running between them in an arc of 90 °, convex or arcuate lining sectors 24 to 27 in the manner of a yielding Abutment on the inner, metallic carrier layer 5, so that detachments and local Overloading of the lining can be prevented.
  • the size of the compliance of the compensation areas 15 to 18 is determined by the width of the expansion joint 19 determined.
  • this width of the expansion joints 19 is designed so that they are at Reaching the operating temperature of the furnace at least completely close or beyond allow in the lining sectors 24 to 27 a pressure build-up, so that when cooling First, this pressure is dissipated before shrinking and relative movements in the furnace Structure of the molded blocks 11 are possible.
  • the concrete elements 20, 21 and 30, 31, respectively of the compensation area 15 the same radial width as the refractory shaped bricks 11 of convex lining layer 13, so that their concrete anchors 22,23 by the inwardly adjacent Insulate layer extend and thus perform in this unimpeded bending movement can.
  • the concrete elements 32, 33 extend with one a part of the concrete anchors 22,23 including web 34,35 to the metallic support layer 5 on and thus enclose a space filled with insulating material space 34th für these webs 34,35 are the concrete anchors 22,23 stiffened, so that in the lining sectors 24 to 27 with closed expansion joint 19 can form greater compressive stresses than at the embodiments of Figure 5 and Fig. 6.

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Abstract

Der beispielsweise als Maerz-Regenerativofen ausgeführte Industrieofen hat eine von Heissgas umströmte, umlaufend gekrümmte, mehrschichtig ausgeführte Innenwand (4). Zumindest ihre konvex gekrümmte äussere Auskleidungsschicht (11) besteht aus miteinander verzahnten, feuerfesten Formsteinen (11) aufweist. Zur Vermeidung von beim Aufheizen des Ofens auftretenden schädlichen Wärmespannungen in der konvexen Auskleidungsschicht (13) ist diese in Umfangsrichtung durch mindestens einen Ausgleichsbereich (15) unterbrochen. Dieser besteht aus zwei feuerfesten, an angrenzende Formsteine (11) angegossenen Betonelementen (20,21), die zwischen sich eine Dehnfuge (19) einschliessen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Industrieofen mit einer umlaufend gekrümmten, mehrschichtigen Innenwand, wobei zumindest ihre konvex gekrümmte Auskleidungsschicht miteinander verzahnte, feuerfeste Formsteine aufweist.
Verschiedene Ofenkonstruktionen, z.B. Ringschachtöfen oder Parallelschacht-Regenerativöfen der Bauweise nach Maerz, weisen ringförmige Ofenbereiche auf, die nach innen durch eine nach unten abgestützte oder hängend angeordnete Innenwand begrenzt sind. Bei der Erwärmung im Kontakt mit Brenngasen vergrössert sich die ringförmig umlaufende, konvexe Aussenschicht, so dass die äusseren Formsteine sich gegenseitig stützend nach aussen schieben. Da dies nicht gleichmässig erfolgt, treten Spannungen auf, durch die sich das Gefüge der Formsteine lockert, bis zum möglichen Bruch einiger Formsteine. Beim Abkühlen infolge eines Betriebsunterbruchs entstehen durch die Schrumpfung hingegen Spalte, die sich anschliessend durch Staub füllen, so dass beim späteren Wiederanheizen des Ofens die genannten Wirkungen in noch stärkerem Masse auftreten und sich die Schäden im Formsteingefüge entsprechend vergrössern. Auf diese Weise können nach wenigen Aufheiz- und Abkühlvorgängen die Schäden ein Ausmass erreichen, die eine baldige Erneuerung zumindest der konvexen Aussenschicht der Innenwand erforderlich macht. An der inneren, konkaven Auskleidungsschicht der Innenwand hingegen führen die Wärmedehnungen zu einer stabilisierenden Verspannung des Gefüges.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und somit einen Industrieofen zu finden, der eine erhöhte Beständigkeit seiner feuerfesten Auskleidung und damit eine verbesserte Betriebssicherheit aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die durch Formsteine gebildete konvexe Auskleidungsschicht in Umfangsrichtung durch mindestens einen aus feuerfesten Betonelementen gebildeten, eine Dehnfuge aufweisenden Ausgleichsbereich unterbrochen ist, wobei die feuerfesten Betonelemente an die angrenzenden Formsteine angegossen sind, so dass sie in deren Verzahnungsprofil eingreifen und durch Betonanker an einer Innenschicht der Innenwand verankert sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt:
  • Fig.1 einen Axialschnitt durch einen eine zylindrische Innenwand aufweisenden Bereich eines Regenerativ-Parallelschachtofens, ,
  • Fig.2 einen Radialschnitt durch die zylindrische Innenwand des Ofenbereichs entlang der Linie II-II der Fig.1,
  • Fig.3 einen vergrösserten Ausschnitt des Ofenbereichs nach Fig.1,
  • Fig.4 eine Seitenansicht eines Bereichs der Innenwand in Richtung des Pfeiles IV der Fig.3,
  • Fig.5 einen Teilquerschnitt durch die Innenwand entlang der Linie V-V der Fig.3 und
  • Fig.6 und Fig.7 Radialschnitte entsprechend Fig.5 mit zwei weiteren Ausführungsbeispielen eines Ausgleichsbereiches.
    • Wie durch in der Literatur vielfach beschriebene Schachtöfen der Bauweise nach Maerz bekannt, haben zwei oder mehrere zueinander parallele Ofenschächte 1 jeweils einen Ringkanal 2, in den die Brenngase in Richtung der Pfeile 3 einströmen, um in einen regenerativ betriebenen zweiten, nicht dargestellten Ofenschacht überzuströmen. Folglich wird die den Ringkanal 2 nach innen begrenzende zylindrische Innenwand 4 von Heissgasen umströmt, deren Temperaturen beim Brennen von Kalk ca. 1000°C betragen.
    Die als Ausführungsbeispiel gezeigte hängende Anordnung der Innenwand 4 hat eine metallische, innere Trägerschicht 5 mit luftdurchströmten Kühlkanälen 6. An ihrem unteren Ende geht sie in eine Halterung 7 für einen unteren, aus feuerfestem Beton gegossenen Stützring 8 über. Die innere Trägerschicht 5 ist beidseitig durch Isolierschichten 9,10 geschützt. Den äusseren Abschluss der Innenwand 4 bildet jeweils ein Verschleissfutter aus feuerfesten Formsteinen 11,12, die somit eine äussere konvexe und eine innere konkave Auskleidungsschicht 13,14 bilden.
    Eine solche hängende Ausführung der Innenwand 4 wurde bisher selten angewandt, da aufgrund ihrer herkömmlichen Bauweise die Gefahr bestand, dass durch eine schadhafte konvexe Auskleidungsschicht 13 Heissgase bis an die metallische Trägerschicht 5 gelangen, so dass diese zerstört wird. Aufgrund vorliegender Erfindung kann jedoch die gegenüber einer von unten abgestützten Bauweise vorteilhaftere hängende Ausführung ohne diese Gefahr realisiert werden.
    Bei Inbetriebnahme des Ofens bewirkt die zunehmende Aufheizung Wärmedehnungen, die an der inneren, konkaven Auskleidungsschicht 14 zu einer stabilisierenden Kompression der dort vorgesehenen feuerfesten Formsteine 12 führen, während sie in der konvexen Auskleidungsschicht 13 eine Ausdehnung bewirken, die ohne die im Folgenden beschriebene, erfindungsgemässen Massnahmen zu den eingangs beschriebenen Lockerungen im Gefüge der feuerfesten Formsteine 11 führen würden.
    Um zu verhindern, dass die beim Aufheizen des Ofens in der äusseren, konvexen Auskleidungsschicht 11 erfolgenden Ausdehnungen zu Beschädigungen im Formsteingefüge führen, ist die Auskleidungsschicht 11 durch mindestens einen Ausgleichsbereich 15-18 unterbrochen, von denen im Ausführungsbeispiel entsprechend der Darstellung in Fig. 2 in Umfangsrichtung gleichmässig verteilt vier vorgesehen sind.
    Jeder Ausgleichsbereich 15 bis 18 hat entsprechend der Darstellungen in Fig. 4 und 5 zwei zwischen sich eine Dehnfuge 19 einschliessende Betonelemente 20,21, die in Umfangsrichtung formschlüssig mit den tailliert ausgebildeten, benachbarten Formsteinen 11 verbunden sind und die ausserdem durch mehrere, z.B. gegabelte Betonanker 22,23 an der metallischen Trägerschicht 5 befestigt sind. Sie haben einen flachen Querschnitt, so dass sie nur in einer Richtung nachgiebig sind und in der dazu vertikaler Richtung starr sind, so dass sie die Betonelemente 20,21 in ihrer vertikalen Position blockieren. Durch ihre auch formschlüssige Verbindung mit den zahnartig ineinander greifenden, taillierten Formsteinen 11 halten die Betonelemente 20,21 der vier Ausgleichsbereiche 15 bis 18 somit die zwischen ihnen in einem Bogen von 90° verlaufenden, konvexen bzw. bogenförmigen Auskleidungssektoren 24 bis 27 nach Art eines nachgiebigen Widerlagers an der inneren, metallischen Trägerschicht 5, so dass Ablösungen und örtliche Überlastungen der Auskleidung verhindert werden.
    Die Grösse der Nachgiebigkeit der Ausgleichsbereiche 15 bis 18 wird durch die Breite der Dehnfuge 19 bestimmt. Vorzugsweise ist diese Breite der Dehnfugen 19 so ausgelegt, dass sie sich bei Erreichen der Betriebstemperatur des Ofens zumindest vollständig schliessen oder darüber hinaus in den Auskleidungssektoren 24 bis 27 einen Druckaufbau ermöglichen, so dass beim Abkühlen des Ofens zuerst dieser Druck abgebaut wird, bevor Schrumpfungen und Relativbewegungen im Gefüge der Formsteine 11 möglich sind.
    Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 sind in Umfangsrichtung versetzt zwei Dehnfugen 28,29 vorgesehen, sodass die beiden Betonelemente 30,31 miteinander verzahnt ineinander greifen und sich ein labyrinthartiger Verlauf der Dehnfuge ergibt.
    Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 und Fig. 6 haben die Betonelemente 20,21 bzw. 30,31 des Ausgleichsbereiches 15 die gleiche radiale Breite wie die feuerfesten Formsteine 11 der konvexen Auskleidungsschicht 13, so dass sich ihre Betonanker 22,23 durch die nach innen angrenzende Isolierschicht erstrecken und folglich in dieser eine ungehinderte Biegebewegung ausführen können. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.7 reichen die Betonelemente 32,33 mit einem einen Teil der Betonanker 22,23 einschliessenden Steg 34,35 bis an die metallische Trägerschicht 5 heran und umschliessen somit einen durch Isoliermaterial gefüllten Zwischenraum 34. Durch diese Stege 34,35 werden die Betonanker 22,23 versteift, so dass sich in den Auskleidungssektoren 24 bis 27 bei geschlossener Dehnfuge 19 grössere Druckspannungen ausbilden können als bei den Ausführungsbeispielen nach Fig.5 und Fig. 6.

    Claims (10)

    1. Industrieofen mit einer umlaufend gekrümmten, mehrschichtigen Innenwand (4), wobei zumindest ihre konvex gekrümmte Auskleidungsschicht (13) miteinander verzahnte, feuerfeste Formsteine (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Formsteine (11) gebildete konvexe Auskleidungsschicht (13) in Umfangsrichtung durch mindestens einen aus feuerfesten Betonelementen (20,21; 30,31) gebildeten, eine Dehnfuge (19; 28,29) aufweisenden Ausgleichsbereich (15) unterbrochen ist, wobei die feuerfesten Betonelemente (20,21; 30,31) an die angrenzenden Formsteine (11) angegossen sind, so dass sie in deren Verzahnungsprofil eingreifen und durch Betonanker (22,23) an einer Innenschicht (5) der Innenwand (4) verankert sind.
    2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnfuge (28,29) labyrinthförmig verläuft.
    3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnfuge (19; 28,29) bei kaltem Ofen eine Breite hat, die derart dimensioniert ist, dass sie bei Betriebstemperatur des Ofens geschlossen ist.
    4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnfuge (19; 28,29) derart dimensioniert ist, dass sie bei Betriebstemperatur des Ofens geschlossen ist und die Formsteine (9) der konvexen Aussenschicht (11) unter einer Druckspannung stehen, die in Umfangsrichtung dieser Aussenschicht verläuft.
    5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dehnfuge (19; 28,29) ein kompressibles Isoliermaterial angeordnet ist.
    6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Trägerschicht (5) der Innenwand (4) aus Metall besteht und in den die Dehnfuge (19; 28,29) einschliessenden, angegossenen Betonelementen (20,21; 30,31) Betonanker (22,23) eingeschlossen sind, die an der metallischen Trägerschicht (5) befestigt sind. senden, angegossenen Betonelementen (20,21; 30,31) Betonanker (22,23) eingeschlossen sind, die an der metallischen Trägerschicht (5) befestigt sind.
    7. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (4) im Ofen hängend angeordnet ist, wobei die metallische Trägerschicht (5) durch eine untere Halterung (7) als Wandträger profiliert ist.
    8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Breite der Betonelemente (20,21) des mindestens einen Ausgleichsbereiches derjenigen der Formsteine (11) der konvexen Auskleidungsschicht (13) entspricht.
    9. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonelemente (32,33) einen nach innen gerichteten, mindestens einen Betonanker (22,23) umschliessenden Steg (34,35) aufweisen, mit dem sie bis an die metallische Trägerschicht (5) heranreichen.
    10. Ofen nach einem der 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonanker zumindest an einem an die metallische Trägerschicht (5) angrenzenden Bereich in Umfangsrichtung der Innenwand (4) biegsam oder gelenkig ausgeführt sind während sie in vertikaler Richtung starr sind.
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