HU202795B

HU202795B - Apparatus for producing drying and/or heating medium, particularly for drying heating refractory materials with ceramic bond and devices made therefrom

Info

Publication number: HU202795B
Application number: HU269085A
Authority: HU
Inventors: Jozsef Csont; Bela Erdelyi; Lajos Godo
Original assignee: Pannonglas Ipari Rt
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1985-07-12
Publication date: 1991-04-29
Also published as: HUT50736A

Abstract

The equipment is a heating media with low steam content, controlled temperature, gaseous drying and firing. The heat output is between 8 x 10 power 5 - 2,4 x 10 power 7 kJ/6, temp. can be controlled to 160 deg.C. It consists of two firing tubes, one with a continuously controlled burner and the other with a row of burners creating a multizone equipment. The burner nozzles are adjustable. It is made of steel with ceramic lining. USE - Industrial and agricultural, drying, firing, prepn. of ceramic fireproof materials, etc.

Description

A találmány alacsony páratartalmú, nagy tömegű, gázhalmazállapotú, szabályozott hőmérsékletű szárító- illetve fűtő-közeget előállító berendezésre vonatkozik.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to low humidity, high mass, gaseous, controlled temperature drying or heating media.

Az ipar, építőipar, a mezőgazdaság sok területe 5 igényel ilyen közeget szárításra vagy különféle kemencék fűtésére. Gyakran olyan technológiát kell kiszolgálni, amelyben egy viszonylag alacsony hőmérsékletű szárítási szakaszt emelkedő hőmérsékletű felfűtési, majd állandó hőmérsékletű hőntartá- 10 si, pl. kiégetési fázis követ. Ilyenkor valamilyen időprogram szerint szabályozott hőteljesítményt kell az adott technológiának megfelelő hőfokgörbe szerint változó hőmérsékleten a technológiai berendezésbe, pl. a kemencébe bevinni. 15Industry, construction, many areas of agriculture 5 require such media for drying or heating of various furnaces. Often, a technology that requires a relatively low temperature drying section to be heated to a rising temperature and then to a constant temperature, e.g. followed by a firing phase. In this case, a thermal program controlled by a time program, at a temperature varying according to the temperature curve of the given technology, is required in the technological equipment, e.g. into the oven. 15

A berendezés igen előnyösen alkalmazható kerámiai tűzállóanyagok és ezekből készített szerkezetek szárítására és fűtésére, speciálisan üvegipari kemencék esetében is. A berendezés segítségével a begyújtás előtti felfűtés illetve kiégetés előírt hőmér- 20 sékletgörbe szerint, fokozatmentesen, folyamatosan biztosítható. Jól szabályozottan az üzemi tüzelőberendezés (égők) begyújtásáig, illetve a 12001600 ’C kiégetési illetve üzemi hőmérséklet eléréséig biztosítja az előírt, kívánt felfűtési sebességet. 25The apparatus is very advantageous for drying and heating ceramic refractory materials and structures made therefrom, especially for glass furnaces. The device can be used to continuously provide pre-ignition pre-ignition heating or firing at a specified temperature curve. Provides a well-controlled desired heating rate until well fired in the operating firing unit (s) or when reaching 12001600 'C firing or operating temperature. 25

A felfűtési folyamat első szakasza, a szárítás, az ismert égőkonstrukciókkal nehézkesen oldható meg, minthogy az alacsony kezdeti hőmérsékleteken — ahol az égőkő hőmérséklete alig haladja meg a fűtőanyag—levegő keverék gyulladási hőmérsék- 30 letét — többlet levegő bevitelére kevés lehetőség van, mivel a gyulladási hőmérséklet alá hűlne az égőkő.The first stage of the heating process, drying, is difficult to accomplish with known burner constructions, since at low initial temperatures, where the temperature of the burner-barrel is slightly above the ignition temperature of the fuel / air mixture, the burner would cool below temperature.

A hagyományos égőkkel úgy oldják meg a problémát, hogy az égő kilépő nyílásához levegő csator- 35 nát falaznak Ez a részmegoldás azonban csak állandó helyre telepített berendezéseknél hozza meg a kívánt eredményt, másrészt alacsony impulzussal lép ki a szárításra illetve fűtésre használt füstgáz, s így rossz hőátadást eredményez. 40Conventional burners solve the problem by mashing an air duct to the burner outlet. This partial solution, however, only produces the desired results with permanently installed units and, on the other hand, low-pulse output of drying and heating flue gas results in heat transfer. 40

Ismeretes az 1560 827. lajstromszámú angol szabadalmi leírásból az a megoldás, amelyet általában gázturbina üzemeltetésére használnak. Egy hengeralakú égőtér palástja mentén kialakított nyíláson meghatározott szög alatt — esetleg tangenciálisan 45 — léptetik be az égéslevegőt az elégető térbe. A fűtőanyag befúvásának iránya a henger tengelyével azonos irányú; a belépés a lezárt hátsó falnál történik, s a kúppal szűkített kilépő nyílás a haladás iránya. Ennek a megoldásnak a hibája, hogy a fűtő- 50 anyag belépésének környezetében az égés levegőhiányos állapotban történik, ami szélső esetben lángleszakadáshoz, üzemzavarhoz vezet. Ugyanez a hibája a 176 420. lajstromszámú magyar szabadalomban leírt égőkamra megoldásnak is. 55It is known from British Patent Specification No. 1560 827 that is commonly used to operate a gas turbine. The combustion air is introduced into the combustion space at a defined angle, possibly tangentially 45, through an opening along the circumference of a cylindrical combustion chamber. The direction of fuel injection is in the same direction as the cylinder axis; entry is by the closed rear wall and the exit tapered by the cone is the direction of travel. The disadvantage of this solution is that in the vicinity of the entry of the fuel 50 the combustion takes place in an air deficient state, which in the extreme case leads to a flame burst or malfunction. The same problem is with the burner solution described in Hungarian Patent No. 176,420. 55

Az ismertetett berendezéseket — alkalmanként pótszerelvényekkel ellátva — úgy teszik szárításra alkalmassá, hogy a hengeres (kúpos) füstgáz kilépőnyíláshoz szekunder levegő bevezetésére alkalmas körgyűrűtagot szerelnek, az ezen át bevitt szekun- 60 dér levegő lehűti a forró füstgázt a kívánt hőmérsékletre. Az így előkészített üzemi hőmérséklet 1200 °C, amit magasabb hőmérsékletre csak úgy lehet emelni, ha a fűtést megszakítva leszerelik a körgyűrűtagot; ez a lépés a legtöbb szárítási-felfűtési 65 technológiában nem engedhető azonban meg a tüzállóanyagok komolyabb károsodása nélkül.The apparatus described, sometimes provided with additional fittings, is made suitable for drying by providing a circular annular member for supplying secondary air to the cylindrical (conical) flue outlet, the secondary air introduced thereby cooling the hot flue gas to the desired temperature. The operating temperature so prepared is 1200 ° C, which can only be raised by disconnecting the ring member by interrupting the heating; however, this step cannot be tolerated in most drying-heating technologies without serious damage to the refractories.

A találmány célja egy olyan berendezés kialakítása, amely a technológiai igényeknek megfelelően, a legkisebb szárítási hőmérsékletektől a legmagasabb technológiai illetve égetési hőmérsékletekig az előírt hőmérsékletet fokozatmentesen biztosítja és ezzel kiküszöböli a kerámiai kötésű tűzállóanyagok számára igen veszélyes folyamatosságot megszakító beavatkozásokat, mint pl. a fúvóka cseréket, az előtéttárcsa cseréket stb.It is an object of the present invention to provide a device which continuously achieves the required temperature from the lowest drying temperatures to the highest technological or firing temperatures, thereby eliminating interruptions to the continuity of ceramic-bonded refractories, such as a continuous flow. nozzle replacements, camshaft replacements, etc.

A találmány berendezés nagy tömegű, gázhalmazállapotú szárító- és/vagy fűtőközeg előállítására, különösen kerámia kötésű tűzálló-anyagok és ezekből készült szerkezetek szárítására és fűtésére, melynek húteljesítménye és a belőle kilépő közeg hőmérséklete tág határok között fokozatmentesen szabályozható és a tüzelőrendszere két tüzelőkörből áll, amely egyikét üzem közben állandóan működő és folyamatosan szabályozható gyújtó-támasztó égő (6) képezi, a másik égősorokból összetett többzónás tüzelés, melynek egy-egy égősort magábafoglaló, külön szabályozható vagy kikapcsolható zónái (a, b, c, d, e, f) és a zónák égősorait alkotó fűtőanyag fúvókák (7) kifúvási iránya a berendezés hossztengelyére merőleges sugárral 40-70’, célszerűen 60’os, a hossztengellyel pedig zónánként eltérő, 6090’-os szöget zár be úgy, hogy az utóbbi szög a berendezés kilépő oldala felé csökken.The invention relates to an apparatus for producing a large mass of gaseous drier and / or heating medium, in particular for drying and heating ceramic-bonded refractory materials and structures thereof, the power of which and the temperature of the fluid leaving it can be infinitely controlled and one of which consists of a continuously operating and continuously adjustable ignition-support burner (6), the other one consisting of a series of multi-zone firing having separately adjustable or deactivated zones (a, b, c, d, e, f) comprising a single burner line; the direction of discharge of the fuel nozzles (7) forming the burner lines of the zones with a radius of 40 to 70 ', preferably 60', with a radius perpendicular to the longitudinal axis of the unit, such that the latter angle side.

A csatolt 1. ábra a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakját szemlélteti hossztengely menti metszetben, részben nézetben.1 is a cross-sectional view, partly in section, of an embodiment of the apparatus of the invention.

Az 1. ábrán látható berendezés egy nagyobb és egy kisebb hengerből, e kettőt összekötő csonkakúpból összetett testből, a benne elhelyezett égőkből, csatlakozó csővezetékekből és tartószerkezetből tevődik össze.The apparatus shown in Figure 1 consists of a larger and a smaller cylinder, a composite body connecting the two, the burners, the connecting tubing and the support structure.

A nagyobbik henger terét két koncentrikus belső hengerpalást osztja meg: egy központi hengeres és ezt körülvevő belső és külső, körgyűrű keresztmetszetű térrészt kialakítva. A belső hengeres 1 elégetőteret egyik végén a 3 végfal zárja le, másik végéhez a duplafalú 4 kúpos előtéttag csatlakozik, amely a hozzá kapcsolódó 5 hengeres előtéttaggal együtt a készülék kivezetését alkotja. Az 1 elégetőtér 3 végfalán nyúlik a térbe az első tüzelőkört szolgáló 6 gyújtó-támasztó égő. Az elégetőtér 2 palástján helyezkednek el a második — az ábrázolt kivitelnél hatzónás — tüzelőkor 7 fűtőanyag fúvókéi és 8 levegő-fúvókái, a későbbiekben meghatározott térbeli elrendezésben. A második tüzelőkor tüzelési a, b, c, d, e, és f zónáinak fűtőanyag-fúvókáit a tüzelőanyag 9 főelosztójáról zónánként külön, az ai-fi hozzávezetések táplálják. A 9 főelosztóról kapja a tüzelőanyagellátást a 6 gyújtó-támasztó égő is. Az 1 elégetőtér 2 palástját a 10 közbülső köpeny vesz körül. Az egytengelyű hengerpalástok közötti teret a 11 elválasztó falak, egyúttal merevítő bordák osztják a zónák számával egyező részre. A 10 közbülső köpenyt a 12külső köpeny veszi körül. Azutóbbihoz csatlakozik a 13 levegővezeték, három egymástól 120 ’C-ra elhelyezkedő, ovális 14 belépő nyílással az égési levegő szárzára. A 13 levegővezetélaiek leágazása van a 4 kúpos előtéttaghoz is, amely a kilépő hőmérsékletet beállító hűtő vagy hígító levegő beve-2HU 202795Β zetésére szolgál. A 4 kúpos előtét tagba vezetett levegő az előtéttag kettős fala között áramlik, a belső falat hűtve és a körgyűrű alakú 15 résen lép az 5 hengeres előtét tag terébe, ahol a 4 kúpos előtéttagból kiáramló nagyobb hőmérsékletű füstgázzal keveredik. A levegő mennyiségének szabályozására a 16 pillangószelepek szolgálnak. A 14 belépő nyílásokon bevezetett égési levegő a 10 közbülső köpeny köralakú nyílásain jut a tüzelőtér 2 paláston elhelyezkedő 8 levegőfúvókákhoz és ezeken át az égőtér egyes zónáiba. A 2 palást és 12 külső köpeny közt áramló levegő hűtőhatása teszi egyrészről lehetővé az acél szerkezeti anyag alkalmazását a berendezés belső elememéi, amit másrészről a fúvókák állásszöge biztosít. A hűtést végző levegő felmelegedése, mint égési levegő előmelegítés, a tüzelés hatásfokát javítja.The larger cylinder divides the space into two concentric inner cylindrical sheaths: a central cylindrical and surrounding inner and outer annular annular space. The inner cylindrical combustion chamber 1 is closed at one end by the end wall 3, and at the other end by a double-walled conical member 4, which together with the associated cylindrical member 5 forms the outlet of the device. At the end wall 3 of the combustion chamber 1, an ignition-support burner 6 for the first firing circuit extends into the space. The fuel nozzles 7 and the air nozzles 8 are located on the periphery 2 of the combustion chamber for the second fuel, six-zone in the embodiment shown, in the spatial arrangement defined below. The fuel nozzles of the fuel zones of a, b, c, d, e, and f of the second fuel are fed separately from each of the main fuel distributor 9 by the ai-fi inlets. The main distributor 9 also receives fuel supply from the ignition-support burner 6. The mantle 2 of the combustion chamber 1 is surrounded by an intermediate jacket 10. The space between the uniaxial cylindrical shells is divided by the partition walls 11, at the same time as the reinforcing ribs, in the same number of zones. The intermediate jacket 10 is surrounded by the outer jacket 12. The latter is connected to the combustion air shaft 13 with three oval inlets 14 spaced 120 'C apart. The air guide edges 13 also have a branch for the tapered bore 4, which is used to supply cooling or dilution air that adjusts the outlet temperature. The air introduced into the conical ball member 4 flows between the double wall of the ball member, cooling the inner wall and entering into the annular slot 15 into the space of the cylindrical ball member 5, where it is mixed with the higher temperature flue gas flowing out of the balloon member. The butterfly valves 16 serve to control the amount of air. The combustion air introduced through the inlet openings 14 passes through the circular openings of the intermediate jacket 10 to the air nozzles 8 on the mantle 2 and through these to certain zones of the combustion chamber. The cooling effect of the air flowing between the mantle 2 and the outer jacket 12 allows the steel structural material to be used on the inside of the apparatus, on the one hand, and the angle of the nozzles, on the other hand. Heating the cooling air, such as preheating the combustion air, improves the efficiency of the combustion.

A 3 végfalon, a már említett 6 támasztó-gyújtó égő mellett van a tüzelés biztonságát szolgáló automatikus 17 lángérzékelő felszerelve. A18 láb- illetve állványszerkezet a szüárd felállítást szolgálja, kivitelében a mindenkori helyi adottságokhoz alkalmazkodik.On the end wall 3, beside the aforesaid support-ignition burner 6, an automatic flame detector 17 for fire safety is mounted. The 18 foot and scaffold structure is designed for solid erection and is adapted to the local conditions.

A második tüzelőkör három vagy több, előnyösen hat zónából áll, A zónák egyenként rendelkeznek a fűtőanyag bevitelére szolgáló 7 fűtőanyag fúvókákkal és az égéslevegő bevezető furatokkal. Az égetőtér zónáinak 7 fűtőanyag fúvókái különleges állásúak. A hat sorban, zónánként elhelyezkedő fúvókák kilépő furatának tengelye a henger sugarával minden esetben 60’-os szöget, az égéstér hossztengelyével ugyanakkor — a végfal felől haladva — az első zónában 90’-os, a másodikban 75‘-os, a többi zónában 60’-os szöget zár be.The second firing circuit comprises three or more zones, preferably six zones, each having fuel nozzles 7 for supplying fuel and combustion air inlet holes. The 7 fuel jets in the combustion zone are in a special position. The axis of the outlet of the nozzles located in six rows per zone is at all angles of 60 'to the radius of the cylinder, but 90' in the first zone, 75 'in the second zone and 60' in the other zones. '.

Az 1 elégetőtér 3 végfalán található külön 6 gyújtó-támasztó égő a láng begyújtására szolgál. Teljesítménye az égőtér zónáinak teljesítményéhez viszonyítva 3,5-2,2:1 lehet. Az ábrázol berendezés alapjában véve hét tüzelőegységet tartalmaz. A zónák begyújtása a végfal felől egyenként haladva csak a gyújtóláng begyújtása után lehetséges. A zónánkénti bekapcsolás egyeben a berendezés hőteljesítményének a fokozását is jelenti. A gázfúvókák indításával párhuzamosan az égéslevegő mennyiségét és a bekevert hűtő, hígító levegőt is szabályozni kell a kívánt hőfok függvényében.A separate ignition-support burner 6 on the end wall 3 of the combustion chamber 1 serves to ignite the flame. Its power may be in the range of 3.5-2.2: 1 relative to the power of the combustion zone. The apparatus depicted consists essentially of seven firing units. The zones can be ignited one at a time from the end wall only after the flame has been lit. Switching on per zone also means increasing the heat output of the unit. When starting the gas nozzles, the amount of combustion air and the mixing coolant and dilution air must be controlled as a function of the desired temperature.

Az 1 elégetőtér foglal helyet a berendezés középpontjában, az ezt határoló 2 paláston kívül még két szerelhető palást, illetve köpeny van a berendezésben. A 10 közbülső köpeny köralakú furatain (25 db) áramlik át az égéslevegő. A közbülső köpeny és az égetőtér között helyezkedik el a zónák gyűrűs fűtőanyag vezetéke a zónánkénti ai,bi,ci,di,ei,fi hozzávezetésekkel, amelyek az egymástól független indítást teszik lehetővé. A 10 közbülső köpeny védelmét szolgálja a 12 külső-köpeny. Az optimális égéslevegő eloszlás érdekében a 12 külső köpeny az égéslevegő 120’-onként elhelyezett ovális 14 belépő nyílásokon áramlik be. Tehát az égéslevegő betáplálása három irányból történik. A betáplálás! pontoktól az égéstéri beömlésig történik az égéslevegő előmelegítése; üzemi állapotban ez 200-400 ’C. Az egyes égéstér zónákban az égés előfeltétele, hogy a gyújtó-támasztó láng üzemeljen, és legyen égéslevegő nyomás. A zónák fúvókéit maximális teljesít4 ménnyel kell üzemeltetni. Ez azért szükséges, mert a 7 fűtőanyag fúvókák méretezése olyan, hogy a láng a tűztér palástjától teljes üzemben tartható távol, így a 2 palást állaga hosszú időn át megóvható.The combustion chamber 1 is located in the center of the apparatus, and in addition to the abutment 2 defining it, there are two mounting mantles or sheaths. Circular bore holes (25) in the intermediate jacket 10 flow through the combustion air. Between the intermediate jacket and the combustion chamber, the annular fuel conduits of the zones are provided, with zone-specific inlets ai, bi, ci, di, ei, fi, allowing independent actuation. The outer jacket 12 serves to protect the intermediate jacket 10. For optimum combustion air distribution, the outer jacket 12 flows through the oval inlets 14 located at 120 'of combustion air. Thus, the combustion air is supplied from three directions. The feed! preheating the combustion air from points to the combustion chamber inlet; in operating condition it is 200-400 'C. The prerequisite for combustion in each combustion zone is that the ignition-support flame is operating and the combustion air pressure is present. The nozzles of the zones must be operated at maximum power. This is necessary because the fuel nozzles 7 are dimensioned such that the flame can be kept completely out of the mantle of the furnace so that the consistency of the mantle 2 can be protected for a long time.

A 6 gyújtó-támasztó égő teljesítménye a fűtőanyag mennyiségével szabályozható, így a második tüzelőkor egyes zónáinak teljes terheléssel való bekapcsolásával előállító lépcsős szabályozása mellett is lehetséges, a gyújtó-támasztó égő megfelelő visszaszabályozásával, fokozatmentes teljesítményszabályozással üzemeltetni a berendezést és elkerülhető, hogy lépcsőzetes legyen a hőteljesítmény az első zóna beindítása után.The power of the igniter-support burner 6 can be controlled by the amount of fuel, so it is possible to operate the unit with proper re-regulation of the ignition-support burner, stepless power control and after the first zone is triggered.

A találmány lényege — amint az a fentiekből is kitűnik—az, hogy egyetlen berendezésben egyesíti a fokozatmentes felfűtéshez szükséges eszközöket úgy, hogy két, különböző szabályozási jellegű tüzelőkört társít, nevezetesen egy folyamatos szabályozású alapkört és egy lépcsőkben szabályozható többzónás tüzelőkört, melyben a szabályozási lépcsők száma a zónák számával egyezik meg, és amelyben a tüzelőanyag fúvókák kilépő furatának térbeli állása zónánként szigorúan meghatározott.The essence of the invention, as will be seen from the foregoing, is to combine in a single device the stepless heating means by combining two different control circuits, namely a continuous controlled basic circuit and a step controlled multi-zone circuit with the number of control steps is equal to the number of zones and in which the spatial position of the fuel nozzle outlet is strictly defined per zone.

Ebből következően is lehet a találmány szerinti berendezésnek a felhasználási célhoz igazodó, többféle kivitele, amelyek akár a tüzelési zónák számában, akár az egyes szerkezeti részek alakjában vagy megoldásában is különbözhetnek a rajzon és az előbbi leírásban bemutatott kiviteltől anélkül, hogy a találmány lényegétől eltávolodnának és oltalmi körén kívül esnének.Consequently, there may be various embodiments of the apparatus of the invention, which may differ from the embodiment shown in the drawing and in the above description, either in the number of firing zones or in the shape or arrangement of the individual components without departing from the spirit and scope of the invention. outside of their circle.

Claims

Apparatus for producing high mass gaseous desiccant and / or heating media, in particular for drying and heating ceramic-bonded refractory materials and structures therefor, the thermal power of which and the temperature of the fluid leaving it can be infinitely controlled, characterized by two firing systems. consisting of one continuously operating and continuously adjustable ignition-support burner (6), the other consisting of a plurality of zones of combustion lines, individually controlled or deactivated (a, b, c, d, e, f) ) and the direction of discharge of the fuel nozzles (7) forming the burner rows of the zones with a radius of 40 to 70 °, preferably 60 ', with a radius perpendicular to the longitudinal axis of 60 to 90'. the latter angle ab decreases toward the exit side of the stack.

Apparatus according to Claim 1, characterized in that the combustion chamber (1) is a cylindrical body, the periphery (10) and the outer jacket (12) of which is perpendicular to the mantle (2), the cylindrical body of (3) closes, and on the opposite side of the latter, a section consisting of a conical (4) and a cylindrical (5) as the outlet of the apparatus which forms the continuation of the combustion chamber (1) and the combustion rows of the combustion chamber (1) 2) and in the space between the intermediate jacket (10)

-3GB 202795Β zones (a, b, c, d, e,

f) are provided, while the ignition-support burner (6), together with the sensors of the fire safety devices, in particular the flame detector (17), is located on the end wall (3), three for distribution of combustion air or a plurality of inlet apertures (14) for further guiding the apertures in the intermediate jacket (10) and air nozzles (8) located on the mantle (2) of the combustion chamber (1).

Apparatus according to Claim 2, characterized in that the periphery of the conical bevel member (4) is double-walled and the dilution air inlet opens into the space between the two walls.

4. Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the regulating elements of the air ducts are butterfly valves (16).

5. Apparatus according to one of claims 1 to 3, characterized in that its combustion chamber (l) without a ceramic lining, with heat-resistant steel limiting elements

10 are made.