FI90284B - Modernisoitu esilämmitin ilman esilämmittämiseksi esim. masuunilaitoksessa - Google Patents

Description

90284

MODERNISOITU ESILÄMMITIN ILMAN ESILÄMMITTÄMISEKSI ESIM. MASUUNI LAITOKSESSA

MODERNISERAD FÖRVÄRMARE FÖR FÖRVÄRMNING AV LUFT I T.EX. MAS-UGNSANLÄGGNING

Esillä oleva keksintö kohdistuu modernisoidun ma suuni laitoksen tai muun vastaavanlaisen kuuman prosessin regeneratiivi-seen esilämmittimeen, joita esilämmittimiä käytetään kahta tai useampaa jaksoittain prosessia kohti prosessiin 5 syötettävän masuuni-ilman tai muun vastaavan kaasun esilämmittämiseksi kuumennuskaasuilla ja joka esilämmitin käsittää - kaksi vuorattuun vaippaan sovitettua toisiinsa yhteydessä olevaa pystysuoraa kuilua; 10 - ensimmäiseen kuiluun eli polttokuiluun sovitetun poistoyh- teen kuumennetun masuuni-ilman tai muun vastaavan esilämmit-timessä kuumennetun kaasun poistamiseksi kuilusta ja tuloyh-teen masuunista tulevan masuunikaasun tai muun kuumennuskaa-sun muodostavan kaasun johtamiseksi kuiluun; ja 15 - toiseen kuiluun eli lämmönvarauskuiluun sovitetun kerroksen lämmönvarausmassaa, jota vuoroin lämmitetään kuumennuskaasuilla ja vuoroin saatetaan luovuttamaan lämpöä masuuni-ilmaan tai muuhun vastaavaan esilämmittimessä kuumennettavaan kaasuun; sekä 20 - lämmönvarauskuiluun sovitetun tuloyhteen kylmän masuuni- ilman tai muun vastaavan kaasun johtamiseksi kuiluun ja poistoyhteen jäähtyneiden kuumennuskaasujen poistamiseksi kuilusta.

Esilämmittimiä käytetään mm. teollisuuden kuumien savu-25 kaasujen tai polttoaineeksi kelpaavien poistokaasujen lämmön talteenotossa ja tuloilman esilämmittämisessä haluttuihin korkeisiin lämpötiloihin. Näissä korkeissa lämpötiloissa eivät tavanomaiset teräksiset lämmönvaihtimet tule kysymykseen, vaan on käytettävä muita ratkaisuja. Yleisesti yli 30 1000°Cs n lämpötiloissa käytetään lämpöä varaavia eli regeneroitavia lämmönvaihtimia, joissa lämmönvaraajana 2 90284 yleensä toimii tulenkestävistä tiilistä muodostettu täytekerros.

Lämpöä varaavia lämmönvaihtimia ovat esim. nk. Cowperit, joita käytetään masuunilaitoksilla puhallusilman eli 5 masuuni-ilman esilämmittämiseksi . Cowperit ovat tyypillisesti korkeudeltaan 30 - 40 -metrisiä ja halkaisijaltaan jopa 10-metrisiä torneja. Cowpereissa on kaksi vierekkäistä pystysuoraa kuilua, jotka on sovitettu samaan tai kahteen vierekkäiseen erilliseen vaipparakenteeseen. Kuilut ovat 10 yläpäästään yhteydessä toisiinsa kuilukupolin välityksellä. Kuumennusvaiheessa kapeammassa, nk. polttokuilussa poltetaan kuilussa ylöspäin virtaavaa masuunikaasua kuumennuskaasun muodostamiseksi. Polttokuilun yläosasta näin muodostuneet kuumennuskaasut johdetaan kuilukupolin kautta alaspäin 15 lämmönvarauskuiluun, jonka läpi kulkiessaan kaasut luovuttavat lämpöä kuilun täytteenä olevaan tiilikerrokseen. Tiiliä kuilussa voi olla satoja, jopa tuhansia tonneja.

Cowper-lämmittimissä käytetään täytteenä yleisesti muototii-liä, kuten hexagonaalisia tiiliä, joissa on tiilien läpi 20 kulkevia kanavia ja uria. Tiilet on tällöin ladottu lämmönvarauskuilun pohjan muodostavan arinan päälle siten, että ne sallivat kaasuvirtauksen sekä tiilien läpi että vierekkäisten tiilien välistä.

Kuumennusvaiheessa tiilet kuumennetaan polttokuilussa 25 kuumennetuilla kuumennuskaasuilla n. 1000 - 1500°C:seen. Kuumennusvaiheen jälkeen masuunikaasujen johtaminen poltto-kuiluun lopetetaan sulkemalla masuunin ja Cowperin välinen venttiili. Seuraavassa, nk. esilämmitys- tai käyttövaiheessa avataan Cowperin ilmantuloventtiili ja puhaltimesta 30 johdetaan kylmää puhallusilmaa eli masuuni-ilmaa ylöspäin tiilikerroksen läpi eli päinvastaiseen suuntaan edellisen vaiheen kuumennuskaasujen virtaukseen nähden. Tiilet luovuttavat lämpöä ilmaan, joka kuumenee. Kuumennettu ilma virtaa lämmönvarauskuilusta polttokuilun kautta edelleen 11 3 90284 masuunin hormeihin. Cowperissa puhallus.ilmaa kuumennetaan n. 950 - 1300°C:seen.

Masuunilaitoksissa käytetään yleensä 2-4 Cowperia masuunia kohti. Cowperit toimivat jaksollisesti siten, että osa on 5 kuumennusvaiheessa ja osa ilman esilämmitys- eli käyttövaiheessa. Usein käytetään kolmea Cowperia, jolloin samaan aikaan kaksi on kuumennusvaiheessa ja yksi esilämmitysvai-heessa. Kuumennusvaihe kestää n. 1-2 tuntia ja ilman esilämmitys eli tiilikerroksen jäähdytysvaihe n. 1/2 - 1 10 tuntia. Prosessin kannalta olisi edullista lyhentää eri vaiheiden kestoaikaa, mutta tätä mahdollisuutta rajoittaa vaiheiden väliin jäävä, lämmönsiirron kannalta tehoton hukka-aika, joka voi olla 2-8 minuuttia, jopa 10 minuuttia, oleellisesti riippumatta käyttöajan pituudesta.

15 Kaasuvirtojen suunnan muutos korkeassa tiilikerroksessa vie suhteellisen pitkän ajan koska vaihdon on tapahduttava niin, että vältetään painevaihteluita masuunilla. Puhallusilma on paineistettava sopivaan paineeseen ennen masuuniin johtamista . Koska Cowperin kaasutila erikoisesti lämmönvarauskuilus- 20 sa on suuri, sen paineistaminen kuten myös sen paineesta päästäminen vie suhteellisen pitkän ajan, jopa 4-5 minuuttia. Aikaa kuluu myös venttiilien avaamiseen ja sulkemiseen.

Cowperit ovat rakenteeltaan suuria, kalliita laitoksia.

25 Niiden suuri koko johtuu niiden suhteellisen pienestä tehollisesta lämmönsiirtopinta-alasta kokonaistilavuuteen verrattuna. Cowpereissa päästään yleensä vain n. 30-40 m2/m^ lämmönsiirtopinta-alaan tiilikerroksen kokonaistilavuuteen verrattuna.

30 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada edellä esitettyä parempi laite kaasujen esilämmittämiseksi.

4 90284

Keksinnön tarkoituksena on erikoisesti aikaansaada jo olemassa oleviin Cowper-esilämmittimiin parannus, joka vähentää niiden käytössä hukka-aikaa kuumennus- ja esilämmi-tysvaiheiden välillä ja mahdollistaa tiheämpien jaksojen 5 käytön.

Tarkoituksena on lisäksi aikaansaada parannus jo olemassa oleviin Cowper-esilammittimiin siten, että se on tehokkaampi regeneratiivisessa käytössä.

Edellä esitettyjen tarkoitusperien saavuttamiseksi on esillä 10 oleva, keksinnön mukainen modernisoitu kahden kuilun esilämmitin tunnettu siitä, että - polttokuilun ja lämmönvarauskuilun erottaa toisistaan ensimmäinen pystysuora väliseinä, johon on muodostettu aukkoja, joiden kautta kuilut ovat yhteydessä toisiinsa; 15 - lämmönvarauskuiluun on sovitettu toinen ensimmäisen väliseinän kanssa samansuuntainen pystysuora väliseinä, johon on muodostettu aukkoja ja joka jakaa lämmönvarauskuilun kahteen pystysuoraan osaan; ja että - lämmönvarausmassa on muodostettu raemaisesta tai kappale-20 maisesta aineesta ja sovitettu lämmönvarauspatjaksi lämmönvarauskuiluun ensimmäisen ja toisen väliseinän väliin.

Keksinnön mukaisessa modernisoidussa esilämmittimessä on siten luovuttu aikaisemmin käytössä olleesta tiilikerros-täytteestä, jonka tehollinen lämmönsiirtopinta-ala kokonais-25 tilavuuteen nähden on pieni ja joka siksi vie paljon tilaa ja vaatii suuren kaasutilan. Keksinnön mukaan lämmönva-rausmassana käytetään rakeisesta aineesta tai suhteellisen pienimuotoisista kappaleista muodostettua lämmönsiirtopat-jaa. Rakeisen tai kappalemaisen aineen hyvistä lämmönsiirto-30 ominaisuuksista johtuen sitä tarvitaan huomattavasti vähemmän kuin aikaisemmin käytettyä tiilitäytettä. Näin ollen lämmönvarausmassan vaatima tila on pieni ja tarvitta- 5 9 n 2 9 4 van lämmönvarauskuilun koko on huomattavasti pienempi kuin vastaava tila tavanomaisissa Cowpereissa.

Kokonaiskaasutila esilämmittimessä pienenee näin huomattavasti, mikä johtaa lyhyempiin hukka-aikoihin eri vaiheiden 5 välillä ja siten joustavampaan ja edullisempaan esilämmityk-seen.

Huomattava energiansäästöetu tavanomaiseen Cowperiin verrattuna saadaan myös siinä, että kokonaispaine-ero esilämmittimen yli pienenee ratkaisevasti matalasta, suuren 10 poikkipinta-alan omaavasta lämmönvarauspatjasta johtuen.

Keksinnön mukainen esilämmitin soveltuu hyvin sovitettavaksi vanhan modernisoitavan Cowper-tyyppisen esilämmittimen ulkokuoreen. Myös vanhan esilämmittimen kantavia rakenteita voidaan käyttää hyväksi kuten myös kaasun tulo- ja poistoyh-15 teitä ja mahdollisesti poltinrakenteita.

Joissakin keksinnön sovellutuksissa on jopa mahdollista käyttää hyväksi vanhan polttokuilun ja lämmönvarauskuilun välistä vanhaa väliseinää, johon tällöin muodostetaan kaasuaukkoja yhteyden muodostamiseksi kuilujen välille.

20 Keksinnön mukaan voidaan vanha Cowper-esilämmitin yksinkertaisesti modernisoida siten, että siinä lämmönvarausmassana toimiva tiilikerros poistetaan lämmönvarauskuilusta pääasiallisesti kokonaan ja esilämmittimen yläosa eristetään kaasutiiviisti sen alaosasta vaakasuoralla kaasutiivillä 25 välikatolla. Poltto- ja lämmönvarauskuilujen alaosien väliseen vanhaan väliseinään muodostetaan aukkoja, joiden kautta kuilujen välille muodostuu kaasuyhteys. Aukkojen on oltava tarpeeksi pienet estämään lämmönvarausmassaa kulkeutumasta polttokuiluun. Lämmönvarauskuiluun sovitetaan 30 edellä mainitun ensimmäisen väliseinän kanssa samansuuntai nen toinen pystysuora aukollinen väliseinä sellaisen välimatkan päähän ensimmäisestä väliseinästä, että välisei- 6 90284 nien väliin muodostuvaan tilaan voidaan järjestää esilämmit-timen toiminnan kannalta sopiva määrä lämmönvarausmassaa. Lämmönvarausmassa muodostaa väliseinien rajoittamassa tilassa lämmönvarauspatjän, jonka läpi vuoroin virtaa 5 kuumennuskaasua, joka jäähtyy, vuoroin ilmaa, joka kuumenee. Toinen väliseinä voidaan näin ollen valmistaa esim. teräksestä, koska sen läpi virtaavat kaasut ovat joko kylmää sisääntulevaa ilmaa tai jäähtyneitä kuumennuskaasuja.

Vanha Cowper voidaan myös modernisoida siten, että myös 10 polttokuilun ja lämmönvarauskuilun välinen väliseinä poistetaan oleellisesti kokonaan ja Cowperin vuorattuun vaippaan muodostetaan uusi polttokuilu, joka edullisesti on samankeskinen vaipan kanssa. Polttokuiluun rajoittuva väliseinä on muodostettava tulenkestävästä aineesta, kuten 15 tulenkestävistä tiilestä, keraamisesta aineesta tai esim.

muurauksella suojatusta teräksestä. Näin muodostetun uuden polttokuilun ympärille muodostetaan edullisesti rengasmainen tila sovittamalla polttokuilun ympärille toinen väliseinä, joka on samankeskinen polttokuilun kanssa. Toinen väliseinä 20 voidaan valmistaa esim. teräksestä. Rengasmaiseen tilaan järjestetään lämmönvarauspatja. Lämmönvarausmassalla täytetyn rengasmaisen tilan ja Cowperin vaipan väliin muodostuu rengasmainen kaasutila, jonka kautta kuumennus-kaasua johdetaan polttimelta toisen väliseinän läpi 25 kosketukseen lämmönvarausmassan kanssa.

Keksinnön mukaisissa ratkaisuissa, joissa lämmönvarausmassa-na käytetään raemaista ainetta tai pienikokoisia täytekappa-leita, kooltaan esim. 1-50 mm, tarvitaan huomattavasti pienempi lämmönvarauskuilu kuin mitä alkuperäisessä 30 Cowperissa on käytetty. Uusi väliseinillä muodostettu lämmönvarauskuilu muodostetaankin edullisesti Cowperin alaosaan siten, että sen korkeus on tyypillisesti vain 20 -60 % aikaisemmasta lämmönvarauskuilusta.

7 9 n 2 8 4

Kun uudet arinat, joiden väliin muodostetaan tiilitäyteker-rosta huomattavasti ohuempi kerros eli pienempi määrä uutta lämmönvarausmassaa, sovitetaan vanhan Cowperin vaipan alaosaan, voidaan vaipan ylempi puolikas täysin sulkea pois 5 käytöstä. Tämä vähentää huomattavasti haitallista tyhjää kaasutilaa käytössä olevassa lämmönvarauskuiluosassa . Modernisoiduissa Cowpereissa, joissa uudesta lämmönsiirtomassasta johtuen päästään lyhyempiin lämmönsiirtosykleihin, tulisi haitallisen hukka-ajan suhteellinen osuus kasvamaan, ellei 10 tyhjää kaasutilaa voitaisi eliminoida sovittamalla lämmön-siirtopatja mahdollisimman pieneen tilaan vanhan lämmön-siirtokuilun alaosaan ja eristämällä sen yläpuolelle jäävä tila käytössä olevasta kaasutilasta. Rakenne, jolla Cowperin yläosa eristetään sen alaosasta voidaan tarvittaessa käyttää 15 hyödyksi tukemaan uusia väliseiniä niiden yläosasta.

Sovittamalla lämmönvarausmassa rengasmaiseen tilaan poltto-kuilun ympärille saadaan lämmönvarauspat ja, jonka poikkipinta-ala on suuri ja kerrospaksuus suhteellisen pieni. Pienellä kerrospaksuudella pystytään pitämään painehäviö 20 patjan läpi suhteellisen pienenä. Patjan suurella poikkipinta-alalla toisaalta varmistetaan tehokas lämmönsiirto kaasusta lämmönvarausmassaan ja päinvastoin pienestä kerrospaksuudesta huolimatta.

Lämmönsiirtopatjän paksuus riippuu siinä käytettyjen 25 täytekappaleiden tai rakeiden koosta ja muodosta. Uuden lämmönsiirtopatjän paksuus on tyypillisesti 5 - 40 % aikaisemman tiilikerroksen korkeudesta. Lämmönsiirtomassana voidaan esim. käyttää klinkkerikuulia tai kuulia, jotka on valmistettu tulenkestävien tiilien valmistukseen käytettä-30 västä raaka-aineesta. Lämmönsiirtopatjalla, joka on muodostettu 10 mm:n kuulista saadaan n. 360 m2/m^ lämmön-siirtopinta-ala/kokonaistilavuussuhde. 5 mm:n kuulilla edellä mainittu suhde on n. 720 m2/m^. Lämmönsiirtomateriaa-lin pieni koko mahdollistaa tehokkaan lämmönsiirron 35 matalassakin lämmönsiirtopatjassa.

8 9 Π 2 8 4

Raemaisesta aineesta tai irrallisesta kappaletavarasta muodostettu lämmönvarauspatja aiheuttaa yleensä suuremman virtausvastuksen kuin esim. tiilistä ladottu samankorkuinen lämmönvaraajakerros. Suurempi virtausvastus vältetään 5 keksinnön mukaisessa laitteessa kuitenkin helposti sillä, että lämmönsiirron väliaineena toimiva peti, tehokkaan lämmönsiirtonsa vuoksi, muodostetaan huomattavasti pienemmällä korkeus/halkaisija-suhteella kuin vastaavan tehokkuuden omaava tiilikerros, jolloin virtausvastus vastaavasti 10 pienenee. Keksinnön mukaisessa laitteessa saavutetaan siis pienemmällä lämmönvarausmassalla yhtä suuri lämmönsiirto-pinta-ala kuin suurella tiilimassalla tavanomaisessa Cowperissa.

Paine-ero muodostuu keksinnön mukaisella lämmönvarauspat-15 jalla helposti jopa pienemmäksi kuin paine-ero tavanomaisissa, tiilikerroksella varustetuissa lämmönvaraajissa. Paine-eron pieneneminen 5 kPa:lla merkitsee 100 000 Nm^/h:n kaasuvirralle, sähkön hinnasta riippuen, useiden tuhansien markkojen säästöä vuodessa.

20 Keksinnön mukaisella modernisoidulla Cowperilla, jossa pieni peti tarjoaa likimain yhtä paljon lämmönsiirtopinta-alaa tietyn tehon siirtämiseksi kuin tavanomainen massiivinen tiilikerros, voidaan varsinaisten kuumennus- ja esilämmitys-vaiheiden kestoa ratkaisevasti aikaisempaan verrattuna 25 lyhentää. Lisäksi lyhyemmillä kuumennus- ja esilämmi-tysajoilla laite toimii entistä pienemmällä lämmönvaraa jalla, mikä vielä lisää etua. Koska myös hukka-ajat keksinnön mukaisella laitteella ovat pienemmät kuin tavanomaisella Cowperilla, pystytään tästäkin syystä kuumen-30 nus- ja esilämmitysvaihe lyhentämään, mikä edelleen parantaa lämmitysprosessin hyötysuhdetta.

Keksinnön mukaisella modernisoidulla laitteella saavutetaan suuresta lämmönsiirtokertoimesta johtuen myös se etu, että päästään pienempiin lämpötilaeroihin kaasujen ja lämmönva- I: 9 90284 raajamateriaalin välillä. Laitteella lämmönvarausmassaa voidaan kuumentaa hyvin lähelle kuumien kaasujen lämpötilaa ja vastaavasti lämmittää esilämmitettävät kaasut korkeampaan lämpötilaan kuin tavanomaisella Cowperilla samalla poltto-5 ainemäärällä ja - koostumuksella. Esilämmitettävät kaasut voidaan toisaalta lämmönvarausmassan hyvästä lämmönsiirto-kertoimesta johtuen lämmittää hyvin lähelle kuumennus-kaasujen tulolämpötilaa. Esilämmitettävät kaasut voidaan lämmittää jopa vain muutaman kymmenen, esim. 10 - 20°C:een 10 päähän kuumennetun lämmönsiirtomassan lämpötilasta.

Käytössä olevissa Cowper esilämmittimissä joudutaan tiilikerros aika ajoin uusimaan siihen kerääntyneiden epäpuhtauksien poistamiseksi . Epäpuhtaudet vähentävät kaasun läpäisevyyttä ja kasvattavat painehäviötä. Vaihdon yhteydes-15 sä voidaan Cowper suhteellisen pienin rakenteellisin muutoksin modernisoida, poistamalla vanha tiilikerros ja modifioimalla rakennetta keksinnön mukaisella ratkaisulla.

Keksinnön mukainen esilämmitin mahdollistaa edullisen tavan modernisoida vanha Cowper pienellä ja helposti puhdistetta-20 valla lämmönvarauspatjalla. Järjestämällä esim. neljä modernisoitua esilämmitintä masuunia kohti voidaan masuuni-laitosta ajaa jatkuvasti täydellä teholla kolmella esiläm-mittimellä yhden esilämmittimen ollessa huollossa.

Masuunipöly voidaan poistaa esilämmittimestä esim. kerran 25 vuodessa, jolloin vuoroitellen yhteen esilämmittimeen vaihdetaan puhdas lämmönvarausmassa. Lämmönvarausmassan likaantuneet kuulat tai rakeet poistetaan laitteesta esim. kuorma-auton lavalle ja viedään puhdistettavaksi. Puhdistetut kuulat tai rakeet vaihdetaan myöhemmin seuraavaan 30 esilämmittimeen sen huollon aikana. Näin taataan tehokas lämmönsiirto ja pieni painehäviö esilämmittimissä.

10 90284

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa esitetään pystysuora leikkaus eräästä keksinnön mukaisesti modernisoidusta esilämmittimes-tä.

5 Kuviossa on esitetty masuunilaitoksen Cowper-tyyppinen modernisoitu ilman esilämmitin 10, joka käsittää tornimaisen teräsvaipparakenteen 12, joka on vuorattu sisäpuolelta muurauksella 14. Esilämmittimestä on purettu siinä aikaisemmin ollut väliseinä ja siitä on poistettu tiilitäytekerros.

10 Tornimainen rakenne on modernisoinnin yhteydessä jaettu vaakasuoralla kaasutiiviillä välipohjalla 16 ylä- 18 ja alaosaan 20. Yläosa on jätetty tyhjäksi. Yläosan seinät voidaan tarvittaessa tukea lisämuurauksella, esim. jollakin ruiskutettavalla massalla.

15 Esilämmittimen alaosaan on muodostettu sylinterinmuotoinen polttokuilu 22 ja sen ympärille lämmönvarauskuilu 24, joka muodostuu kahdesta rengasmaisesta tilasta 26 ja 28. Sisempään rengasmaiseen tilaan on sovitettu raemaisesta aineesta muodostettu lämmönvarauspatja 30.

20 Polttokuilu 22 on pääasiallisesti samankeskinen teräsvaipan 12 kanssa ja sen sylinterimäinen keskiosa rajoittuu pystysuoraan sylinterinvaipan muotoiseen seinään 32, johon on muodostettu aukkoja 34. Seinä muodostaa siten arinaraken-teen. Seinä 32 on muodostettu tulenkestävästä materiaalista, 25 esim. keraamista.

Polttokuilun alaosaan on järjestetty kaasupoltin 36, joka on yhteydessä masuunikaasun tuloyhteeseen 38 ja ilmantuloyh-teeseen 40. Polttokuilun yläosaan on järjestetty esilämmite-tyn ilman poistoyhde 42. Sekä masuunikaasun- ja ilman 30 tuloyhteisiin että esilämmitetyn ilman poistoyhteeseen on sovitettu venttiili yhteiden sulkemiseksi ja avaamiseksi. Venttiileitä ei ole esitetty kuviossa.

II

11 90284 Lämmönvarauskuilun polttokuilua lähimpänä oleva rengasmainen tila rajoittuu seinään 32 ja toiseen seinään 44. Toinen seinä on valmistettu esim. rei'itetystä teräslevystä, vahvasta tiheästä teräsverkosta tai muusta kohtuullisen 5 lämmönkestävästä arinalevyksi sopivasta materiaalista . Reiät 46 teräslevyssä voivat tyypillisesti olla pyöreät tai kapean raon muotoiset, esim. 2 x 200 mm.

Seinistä 32 ja 44 muodostettujen arinoiden väliin on sovitettu lämmönvarauspatja 30, joka on muodostettu raemai-10 sesta aineesta tai esim. pienistä kuulista. Rakeiden koko voi olla jopa vain 0,5 - 5 mm, jolloin tietenkin arinoiden aukot/reiät on mitoitettava sellaisiksi, että lämmönvaraus-massa ei valu niiden läpi. Lämmönvarauspatja voidaan muodostaa toisaalta myös suuremmista kappaleista, esim. 15 teräskuulista, joiden koko voi olla jopa 50 mm.

Lämmönvarauskuilun ulompaan rengasmaiseen tilaan 28 on yhdistetty jäähtyneen masuunikaasun poistoyhde 48 ja kylmän ilman tai esilämmitettävän ilman tuloyhde 50. Myös näihin yhteisiin on sovitettu venttiilit yhteiden avaamiseksi ja 20 sulkemiseksi. Venttiileitä ei ole esitetty kuviossa.

Keksinnön mukainen modernisoitu masuunilaitoksen esilämmitin toimii siten, että masuunikaasua ja palamisilmaa syötetään yhteillä 38 ja 40 kaasupolttimeen 36, jossa muodostetaan 1200 - 1700°C kuumennuskaasua. Kuumennuskaasua virtaa 25 polttokuiluun 22. Poistoyhteen 42 venttiili on suljettu, jolloin kuumat kaasut virtaavat ensimmäisen väliseinän 32 aukkojen 34 läpi lämmönvarauskuilun 24 rengasmaiseen tilaan 26 luovuttaen lämpöä lämmönvarausmassalle 30. Kaasut virtaavat jäähtyneenä 150 - 400°C:n lämpötilassa toisen 30 väliseinän 44 läpi ulompaan rengasmaiseen tilaan 28 ja siitä edelleen kaasun poistoyhteen 48 kautta savupiippuun. Lämmönvarausmassan tyypillisesti n. 1/2 tunnin jälkeen kuumennuttua lähes kuumennuskaasun lämpötilaan, tyypillisesti 10 - 20 °C alempaan lämpötilaan, suljetaan masuunikaasun 12 90284 ja palamisilman tuloyhteen venttilit sekä myös kaasunpoisto-yhteen venttiili ja avataan venttiili ilman tuloyhteessä, josta annetaan paineistetun n. 550 - 200°C:n syöttöilman 1,5 - 4 barin ylipaineessa virrata esilämmittimen ulompaan 5 osaan. Syöttöilma voi olla happirikastettua ilmaa. Paineen noustua tarpeeksi, tyypillisesti 1 minuutin jälkeen, esilämmittimessä avataan esilämmitetyn ilman poistoyhteen 42 venttiili, jolloin ilmaa alkaa virrata toisen väliseinän 44, lämmönvarauspatjän 30 ja ensimmäisen väliseinän 32 läpi 10 polttokuiluun ja siitä edelleen masuunilaitoksen hormeihin. Ilma lämpenee lämmönvarauspatjän läpi kulkiessaan lähes patjan lämpötilaan. Patjan lämpötilan laskettua alle edeltä asetetun lämpötilan suljetaan ilman tulo- ja poistoyhteet ja avataan uudelleen masuunikaasun ja palamisilman tuloyh-15 teet ja muodostetaan kuumennuskaasua lämmönvarauspatjän uudelleen kuumentamiseksi.

Keksinnön mukainen laite soveltuu myös paineistettavaksi. 1-3 barin ylipaineessa lämmönsiirto masuunikaasusta lämmönvarausmassaan tehostuu huomattavasti . Myös puhallusil-20 man lämmönsiirto tehostuu ilman ollessa paineistettu. Puhallusilman paine voi olla jopa 3-5 baria. Paineistuksen ansiosta sekä kuumennus- että käyttövaihetta voidaan lyhentää. Lisäksi hukka-ajat vähenevät huomattavasti paineistus- ja paineestapäästövaiheiden jäädessä kokonaan 25 pois tai huomattavasti lyhentyessä. Paineistamalla esilämmi-tys vältetään myös paineiskut masuunissa. Paineiskut tavanomaisilla esilämmittimillä ovat yleisiä paineenvaihte-luista johtuen.

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esitettyyn 30 suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Il

Claims (11)

13 9 Π 2 θ 4

1. Modernisoitu masuunilaitoksen tai muun vastaavanlaisen kuuman prosessin regeneratiivinen esilämmitin (10), joita esilämmittimiä käytetään kahta tai useampaa jaksoittain 5 prosessia kohti prosessiin syötettävän masuuni-ilman tai muun vastaavan kaasun esi lämmittämiseksi kuumennuskaasuilla ja joka esilämmitin käsittää - kaksi vuorattuun vaippaan sovitettua toisiinsa yhteydessä olevaa pystysuoraa kuilua (22,24); 10. ensimmäiseen kuiluun eli polttokuiluun (22) sovitetun poistoyhteen (42) kuumennetun masuuni-ilman tai muun vastaavan esilämmittimessä kuumennetun kaasun poistamiseksi kuilusta ja tuloyhteen (38) masuunista tulevan masuunikaasun tai muun kuumennuskaasun muodostavan kaasun johtamiseksi 15 kuiluun; ja - toiseen kuiluun eli lämmönvarauskuiluun (24) sovitetun kerroksen lämmönvarausmassaa (30), jota vuoroin lämmitetään kuumennuskaasuilla ja vuoroin saatetaan luovuttamaan lämpöä masuuni-ilmaan tai muuhun vastaavaan esilämmittimessä 20 kuumennettavaan kaasuun; sekä lämmönvarauskuiluun sovitetun tuloyhteen (50) kylmän masuuni-ilman tai muun vastaavan kaasun johtamiseksi kuiluun ja poistoyhteen (48) jäähtyneiden kuumennuskaasujen poistamiseksi kuilusta; 25 tunnettu siitä, että - polttokuilun (22) ja lämmönvarauskuilun (24) erottaa toisistaan ensimmäinen pystysuora väliseinä (32), johon on muodostettu aukkoja (34), joiden kautta kuilut ovat yhteydessä toisiinsa; 30. lämmönvarauskuiluun (24) on sovitettu toinen ensimmäisen väliseinän kanssa samansuuntainen pystysuora väliseinä (44) , johon on muodostettu aukkoja (46) ja joka jakaa lämmönvarauskuilun kahteen pystysuoraan osaan (26,28); ja että - lämmönvarausmassa (30) on muodostettu raemaisesta tai 35 kappalemaisesta aineesta ja sovitettu lämmönvarauspatjaksi lämmönvarauskuiluun ensimmäisen ja toisen väliseinän väliin. 14 90284

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esilämmitin, tunnettu siitä, että polttokuilu (22) on sovitettu pääasiallisesti vaipan keskiosaan samankeskeisesti vaipan (12) kanssa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen esilämmitin, tunnettu sii-5 tä, että lämmönvarauskuilu muodostaa rengasmaisen tilan (26,28) polttokuilun ympärillä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen esilämmitin, tunnettu siitä , että lämmönvarauspat ja on sovitettu rengasmaiseen tilaan (26) kahden samankeskisen väliseinän (32,44) väliin 10 lämmityskuilussa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen esilämmitin, tunnettu siitä , että lämmönvarausmassan sisältävän rengasmaisen tilan (26) ulkopuolella on rengasmainen kaasutila (28), jossa on tuloyhde (50) esilämmitettävälle ilmalle ja poistoyhde (48) 15 jäähtyneelle kuumennuskaasulle.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esilämmitin, tunnettu siitä , että - esilämmitin on sovitettu vanhan Cowper-tyyppisen esi-lämmittimen vaippaan (12), josta on ainakin osittain pois- 20 tettu tiilestä muodostettu lämmönvarausmassa; - esilämmittimen yläosassa oleva yhteys lämmönvarauskuilun ja polttokuilun välillä on suljettu, - polttokuilun ja lämmönvarauskuilun väliseen väliseinään (32) on muodostettu aukkoja (34) yhteyden muodostamiseksi 25 kuilujen välille ja että - lämmönvarauskuiluun on sovitettu uusi aukollinen väliseinä (44), joka on oleellisesti samansuuntainen kuilujen välisen väliseinän (32) kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen esilämmitin, tunnettu sii-30 tä, että modernisoitu esilämmitin on muodostettu vanhan Cow- per-tyyppisen esilämmittimen alaosaan (20), jolloin li is 90294 - vanhan esiläiranittimen yläosan (18) kaasutila on eristetty vaakasuoralla välipohjalla (16) esiläiranittimen alaosasta (20); lärranönvarausmassa (30) on sovitettu esiläiranittimen 5 alaosassa olevaan lämmönvarauskuilun (24) osaan pystysuorien aukollisten väliseinien (32,44) väliin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen esilämmitin, tunnettu siitä , että esiläiranittimen alaosan (20) korkeus on 20 - 60 % vanhan esiläiranittimen korkeudesta.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esilämmitin, tunnettu sii tä , että ensimmäinen ja/tai toinen pystysuora väliseinä (32,44) on ainakin osittain muodostettu arinasta, joka sallii kaasun virtaamisen seinän läpi mutta estää lämmönvaraus-massaa siirtymästä lämmönvarauskuilusta (24) polttokuiluun 15 (22).

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esilämmitin, tunnettu siitä, että väliseinä(t) (32,44) ovat sylinterinvaipan muotoiset.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen esilämmitin, tunnettu 20 siitä, että ensimmäinen väliseinä (32) on muodostettu tulenkestävästä aineesta, kuten tulenkestävästä tiilestä, keraamisesta aineesta tai muurauksella suojatusta aineesta, ja toinen väliseinä (44) on muodostettu teräksestä. 16 9 Π 2 8 4