DD237771A3 - LARGE-FORMED RADIATION ELEMENT FOR INDUSTRIAL OVEN - Google Patents
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Abstract
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft ein großformatiges Strahlungselementfürden Einsatz in Industrieöfen oder anderen Wärmeaggregaten.The invention relates to a large-sized radiation element for use in industrial furnaces or other heat units.
In Industrieöfen und ähnlichen Wärmeaggregaten kommen in zunehmendem Maße scheitrechte Decken in Verbindung mit Strahkingsbrennern zur Anwendung. Der Grund dafür ist die besonders effektive Möglichkeit der Wärmeübertragung durch Strahlung. Bekannt sind gegenwärtig Rippendeckenplatten mit Aussparungen für Strahlungsbrenner nach DD-PS 145190, Oberofenelemente aus bewehrtem Feuerbeton nach DD-PS 140165, Fertigteile aus bewehrtem Feuerbeton für die Zustellung von Hängedecken nach DD-PS 143311 und Wandelemente nach DD-PS 200921.In industrial furnaces and similar heat generators, false ceilings are increasingly being used in conjunction with radiant burners. The reason for this is the particularly effective possibility of heat transfer by radiation. Currently known are ribbed ceiling panels with recesses for radiant burner according to DD-PS 145190, furnace elements of reinforced concrete fire after DD-PS 140165, prefabricated reinforced concrete for the delivery of suspended ceilings according to DD-PS 143311 and wall elements according to DD-PS 200921.
Die vorstehend genannten Ofenelemente und Wandelemente werden gegenwärtig mit Strahlungsbrennern nach DD-PS 144950 oder DD-PS 69659 komplettiert.The aforementioned furnace elements and wall elements are currently completed with radiant burners according to DD-PS 144950 or DD-PS 69659.
Diese in der Praxis verwendeten Lösungen bzw. Kombinationen von Ofenbauteilen und Strahlungsbrennern weisen in ihrer Gesamtheit folgende Nachteile auf:These solutions or combinations of furnace components and radiant burners used in practice have the following disadvantages in their entirety:
1. Die erforderlichen großen Aussparungen für die Aufnahme der Strahlungsbrenner führen zu erheblichen Querschnittsminderungen und damit zu erhöhter Riß- und Bruchgefahr für die Decken- und Wandsysteme.1. The required large recesses for receiving the radiant burner lead to significant cross-sectional reductions and thus to increased risk of cracking and fracture for the ceiling and wall systems.
2. Infolge der getrennten Bauweise von Decken- und Wandelementen einerseits, sowie Brennersystemen mit eingehängten Brennersteinen andererseits, treten oft unter Betriebsbedingungen Lageveränderungen zwischen beiden Systemen ein, wodurch die Strahlungsbrenner ihre definitive Eigenschaft zur Bildung einer Flachflamme verlieren.2. Due to the separate construction of ceiling and wall elements on the one hand, and burner systems with hinged burner bricks on the other hand, often occur under operating conditions changes in position between the two systems, whereby the radiant burner lose their definitive property to form a flat flame.
3. Durch den konstruktiv bedingten Ringspalt zwischen Decke und Brennermaterial strömt heißes Abgas aus dem Ofeninnenraum, was eine thermische Überbeanspruchung der Stahlarmierung im Deckensystem, am Brennermantel, ander Tragkonstruktion des Ofens und nicht zuletzt eine Belastung der Umwelt und der damit verbundenen Energieverluste zur Folge hat.3. Due to the design-related annular gap between the ceiling and the burner hot exhaust gas flows from the furnace interior, which has a thermal overloading of steel reinforcement in the ceiling system, the burner jacket, other support structure of the furnace and not least a burden on the environment and the associated energy losses.
4. Die Brennersteinhalterungen und -mantel müssen aus hochlegierten Stahlmarken bestehen, da sie sonst während des Betriebes stark verzundern und wegbrennen.4. The burner block supports and mantle must be made of high-alloy steel grades, otherwise they will scale up and burn away during operation.
5. Das relativ hohe Eigengewicht der Brennersysteme, bedingt durch den montierten Brennerstein, erfordert beim Neubau oder bei Reparaturmaßnahmen entsprechende Hebezeuge.5. The relatively high weight of the burner systems, due to the mounted burner stone, requires the new construction or repair measures appropriate hoists.
6. Der Wechsel von kompletten Brennern bzw. von Verschleißteilen ist nur an außer Betrieb gesetzten Industrieöfen oder anderen Wärmeaggregaten möglich.6. The replacement of complete burners or wear parts is only possible on decommissioned industrial ovens or other heat aggregates.
7. Konstruktiver Aufbau und erforderliche Verwendung von hochlegierten Stählen führen zu hohem Fertigungsaufwand bisheriger Strahlungsbrenner.7. Constructive design and required use of high-alloy steels lead to high production costs of previous radiant burner.
Ziel der Erfindung ist es, den Fertigungsaufwand für ein großformatiges Strahlungselement zu verringern, die thermische Effektivität und die Verfügungszeit eines großformatigen Strahlungselementes zu erhöhen, hochlegierten Stahl einzusparen, Stillstandszeiten der Industrieofenanlage zu verringern und die Montage-, Reparatur- und Instandhaltungsbedingungen zu verbessern.The aim of the invention is to reduce the manufacturing cost of a large-scale radiation element to increase the thermal efficiency and the availability of a large-sized radiation element, save high-alloy steel, reduce downtime of the industrial furnace system and improve the assembly, repair and maintenance conditions.
Aufgabe der Erfindung, ist es, die Haltbarkeit eines aroßformatiafin Strahltinnsplprnpnts«?!! orhnhon Hio AncWiHunn ο;πωγThe object of the invention, is the durability of an aroßformatiafin Strahltinnsplprnpnts "? orhnhon Hio AncWiHunn ο ; πωγ
Das erfindungsgemäße großformatige Strahlungselement für Industrieöfen weist ein großformatiges Industrieofenbauteil aus hitzebeständigem Stahlbeton auf. Dieses Industrieofenbauteil kann als scheitrechtes, selbsttragendes Deckenelement, als scheitrechtes Decken-Wand-Element in Zwei- oder Dreigelenkausführung oder als gewölbtes Deckenelement ausgebildet sein.The large-format radiation element according to the invention for industrial furnaces has a large-scale industrial furnace component made of heat-resistant reinforced concrete. This industrial furnace component can be designed as a right-angled, self-supporting ceiling element, as a right-angled ceiling-wall element in a two- or three-pivot design or as a curved ceiling element.
In dem großformatigen Industrieofenbauteil befinden sich eine oder mehrere Öffnungen, welche die inneren Konturen eines Brennersteines aufweisen. Bis zu einer bestimmten Tiefe korrespondiert die innere Kontur jeder Öffnung mit der äußeren Kontur einer Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung eines an sich bekannten Strahlungsbrenners. In Richtung zum Ofenraum hin ist die Öffnung als sich erweiternder Verbrennungskanal ausgebildet, so wie es ansonsten bei einem Brennerstein eines Strahlungsbrenners der Fall ist.In the large-sized industrial furnace component are one or more openings, which have the inner contours of a burner block. Up to a certain depth, the inner contour of each opening corresponds to the outer contour of a fuel-air mixing device of a known radiation burner. Toward the furnace chamber, the opening is formed as an expanding combustion channel, as is otherwise the case with a burner brick of a radiant burner.
Bis zu jeder Öffnung hin besteht das großformatige Industrieofenbauteil homogen aus hitzebeständigem Beton. Das heißt, ein gesonderter Brennerstein ist nicht mehr erforderlich, da dieser körperlich und materialmäßig homogen in das großformatige Industrieofenbauteil eingeht. Dadurch werden der sonst, das heißt bei Verwendung eines Brennersteines, vorhandene Ringspalt zwischen Brenne'rstein und Aufnahmeöffnung und die häufig auftretende Absatz- bzw. Versatzbildung beseitigt, und die Ausbildung einer nahezu idealen Flachflamme wird gewährleistet. In jede der Öffnungen ist dann jeweils nur die Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung eines an sich bekannten Strahlungsbrenners spaltfrei zum Ofenraum hin eingesetzt. Die Ausmaße dieser Öffnungen sind im Vergleich zu den bisherigen Öffnungen für die Aufnahme eines Brennersteines wesentlich geringer. Außerdem erfolgt im Bereich der Öffnung eine rekuperative Vorwärmung der zugeführten Verbrennungsluft bei gleichzeitiger Kühlung der Öffnungsumgebung einschließlich der Bewehrung. Diese Tatsachen wirken sich vorteilhaft auf die Haltbarkeit der erfindungsgemäßen Strahlungselemente aus.The large-size industrial furnace component is homogeneously made of heat-resistant concrete up to every opening. That is, a separate burner stone is no longer necessary, as it enters physically and materially homogeneous in the large-scale industrial furnace component. As a result, the otherwise, ie when using a burner block, existing annular gap between Brenne'rstein and receiving opening and the frequently occurring sales or offset formation are eliminated, and the formation of a nearly ideal flat flame is guaranteed. In each of the openings then only the fuel-air mixing device of a known radiation burner is then used without gaps to the furnace chamber. The dimensions of these openings are much smaller compared to the previous openings for receiving a burner block. In addition, a recuperative preheating of the supplied combustion air takes place in the region of the opening, with simultaneous cooling of the opening environment including the reinforcement. These facts have an advantageous effect on the durability of the radiation elements according to the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung, wobei das konzentrische Luftzuführungsrohr der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung im Bereich der Öffnung entfällt und von der Öffnungswand ersetzt wird, kann der Effekt der Luftvorwärmung und Kühlung der Öffnungsumgebung noch erhöht werden.According to an advantageous embodiment, wherein the concentric air supply pipe of the fuel-air mixing device is omitted in the region of the opening and is replaced by the opening wall, the effect of the air preheating and cooling of the opening environment can be further increased.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausgestaltung sind in dem großformatigen Industrieofenbauteil in der Nähe der Bewehrung Kanäle für die Zuführung von Verbrennungsluft ausgebildet, die in die Aufnahmeöffnungen für die Brennstoff-Luft-Mischeinrichtungen einmünden. Es ist auch möglich, anstelle der Bewehrung Stahlrohre als Kanäle für die Zuführung der Verbrennungsluft anzuordnen, die in die Öffnungen einmünden und außerdem tragende Funktion übernehmen. Dadurch wird zusätzlich eine Kühlung im Bereich der Bewehrung bewirkt, was sich wiederum vorteilhaft auf die Haltbarkeit des großformatigen Strahlungselementes auswirkt.According to a further particular embodiment, channels for the supply of combustion air are formed in the large-sized industrial furnace component in the vicinity of the reinforcement, which open into the receiving openings for the fuel-air mixing devices. It is also possible, instead of the reinforcement steel tubes as channels for the supply of combustion air to be arranged, which open into the openings and also assume a supporting function. This additionally causes cooling in the area of the reinforcement, which in turn has an advantageous effect on the durability of the large-format radiation element.
Zur Befestigung der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtungen können Halterungen direkt an der Bewehrung des großformatigen Industrieofenbauteils angebracht und an die kalte Außenseite herausgeführt sein.For attachment of the fuel-air mixing devices brackets can be mounted directly on the reinforcement of the large-scale industrial furnace component and led out to the cold outside.
Beim Bau eines Industrieofens oder eines anderen Wärmeaggregates wird die erforderliche Anzahl großformatiger Strahlungselemente an den vorbestimmten Stellen eingebaut. Sie sind die Begrenzung des Ofenraumes und übernehmen tragende Funktion, die Funktion der Wärmeerzeugung durch Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches in Form einer annähernd ideal ausgebildeten, rotierenden Flachflamme und die Funktion derWärmeübertragung, insbesondere durch Festkörperstrahlung.In the construction of an industrial furnace or other heat aggregate, the required number of large-sized radiation elements is installed at the predetermined locations. They are the boundary of the furnace chamber and take over supporting function, the function of heat generation by combustion of a fuel-air mixture in the form of an approximately ideally trained, rotating flat flame and the function of heat transfer, in particular by solid state radiation.
An Hand von drei Beispielen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenWith reference to three examples, the invention will be explained in more detail below. In the accompanying drawings show
Figur 1: einen schematisierten Ausschnitt einer Oberofenkonstruktion mittels großformatigem Strahlungselement, Figur 2: eine Ausgestaltung eines großformatigen Strahlungseiementes, wobei die Öffnungswand ein Teil des Luftzuführungsrohres ersetzt,1 shows a schematic section of an upper furnace construction by means of a large-format radiation element, FIG. 2 shows an embodiment of a large-format radiation element, wherein the opening wall replaces a part of the air supply pipe,
Figur 3: ein großformatiges Strahlungselement mit eingelagertem Luftzuführungskanal. Beispiel 1Figure 3: a large-sized radiation element with embedded air supply duct. example 1
Ein großformatiges Strahlungselement wird von einem großformatigen Industrieofenbauteil 1 und einer zugehörigen Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 gebildet. Das großformatige Industrieofenbauteil 1 besteht aus hitzebeständigem Beton mit einer Bewehrung 3 aus Stahl. Es ist auf die Seitenwände 4 eines Industrieofens aufgesetzt und wird somit als selbsttragendes, scheitrechtes Deckenstrahlungselement eingesetzt. An vorbestimmten Stellen besitzt das großformatige, selbsttragende, scheitrechte Industrieofenbauteil 1 zwei Öffnungen 5, welche die inneren Konturen eines Brennersteines eines bekannten Strahlungsbrenners aufweisen. Bis zu diesen Öffnungen 5 hin besteht das großformatige Industrieofenbauteil 1 aus hitzebeständigem Beton. In jede dieser Öffnungen 5 ist jeweils nur eine Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 eines Strahlungsbrenners, d. h. ohne Brennerstein, Brennermantel und Brennersteinhalterungen, mit dem entsprechenden Teil ihres konzentrischen Luftzuführungsrohres 6 spaltfrei zum Ofeninnenraum hin eingesetzt. In Figur 1 ist zur besseren Veranschaulichung nur eine Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 dargestellt. Zur Befestigung der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 sind Halterungen 7 an der Bewehrung 3 befestigt und an die kalte Außenseite des Strahlungselementes herausgeführt. Die Befestigung selbst erfolgt in an sich bekannter Weise mittels Flansch 8 und Dichtungsring 9. Zum Betreiben eines großformatigen Strahlungselementes werden der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 über entsprechende Anschlüsse Brennstoff 10 und Verbrennungsluft 11 zugeführt und im Mischkopf 12 zu einem geeigneten Brennstoff-Luftgemisch zusammengeführt. Das Brennstoff-Luftgemisch wird durch die Wirkung des Mischkopfes 12 außerdem verdrallt. Die zugeführte Verbrennungsluft 11 wird im Bereich der Öffnung 5 rekuperativ vorgewärmt, wobei gleichzeitig eine Kühlung des großformatigen Industrieofenbauteiles 1 einschließlich der Bewehrung 3 in der Umgebung der Öffnung 5 erfolgt. Das Brennstoff-Luftgemisch durchströmt den sich erweiternden Verbrennungskanal 13 und bildet durch seine Verbrennung eine '- ^ l;- :*—ι—(!».»Hiin^niomiintocannoionto rntitarpnHp Flanhflamme. DieA large-sized radiating element is formed by a large-sized industrial furnace component 1 and an associated fuel-air mixing device 2. The large-sized industrial furnace component 1 is made of heat-resistant concrete with a reinforcement 3 made of steel. It is placed on the side walls 4 of an industrial furnace and is thus used as a self-supporting, right-angle ceiling radiation element. At predetermined locations, the large-sized, self-supporting, vertical industrial furnace component 1 has two openings 5, which have the inner contours of a burner block of a known radiant burner. Up to these openings 5, the large-sized industrial furnace component 1 is made of heat-resistant concrete. In each of these openings 5 is only one fuel-air mixing device 2 of a radiant burner, ie without burner stone, burner jacket and burner stone mounts, with the corresponding part of their concentric air supply pipe 6 is used without gaps to the furnace interior. In Figure 1, only a fuel-air mixing device 2 is shown for better illustration. For attachment of the fuel-air mixing device 2 brackets 7 are attached to the reinforcement 3 and led out to the cold outside of the radiation element. The attachment itself is carried out in a conventional manner by means of flange 8 and sealing ring 9. To operate a large-sized radiation element of the fuel-air mixing device 2 are supplied via appropriate connections fuel 10 and combustion air 11 and merged in the mixing head 12 to form a suitable fuel-air mixture. The fuel-air mixture is also twisted by the action of the mixing head 12. The supplied combustion air 11 is recuperatively preheated in the region of the opening 5, wherein at the same time a cooling of the large-scale industrial furnace component 1 including the reinforcement 3 in the vicinity of the opening 5 takes place. The fuel-air mixture flows through the expanding combustion channel 13 and forms by its combustion a '- ^ l; - : - - - - (! »." Hiin ^ niomiintocannoionto rntitarpnHp Flanhflamme
In diesem Ausführungsbeispiel, das in Figur 2 dargestellt ist, reicht das konzentrische Luftzuführungsrohr 6 nur bis an die Außenfläche des großformatigen Industrieofenbauteiles 1 heran und geht dort in einen Flansch 8 über. Diese Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 ist mittels Flansch 8 und Dichtungsring 9 an den Halterungen 7 befestigt. Dadurch wird im Bereich der Öffnung 5 das Luftzuführungsrohr 6 durch die Innenwand der Öffnung 5 ersetzt.In this embodiment, which is shown in Figure 2, the concentric air supply pipe 6 extends only to the outer surface of the large-scale industrial furnace component 1 and goes there in a flange 8 on. This fuel-air mixing device 2 is secured by means of flange 8 and sealing ring 9 to the brackets 7. As a result, the air supply pipe 6 is replaced by the inner wall of the opening 5 in the region of the opening 5.
Die Funktion dieses großformatigen Strahlungselementes stimmt mit der des Beispieles 1 überein. Sie ist lediglich durch eine erhöhte rekuperative Luftvorwärmung und damit durch eine erhöhte Kühlwirkung in der Umgebung der Öffnung 5 gekennzeichnet.The function of this large-format radiation element is identical to that of Example 1. It is characterized only by an increased recuperative air preheating and thus by an increased cooling effect in the vicinity of the opening 5.
Dieses Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 dargestellt. In der Nähe der Bewehrung 3 ist in dem großformatigen Industrieofenbauteil 1 ein Kanal 14 vorgesehen, der in die Öffnung 5 einmündet. In die Öffnung 5 ist nur noch das zentrische Brennstoffzuführungsrohr 15 mit Mischkopf 12 eingesetzt und mittels Flansch 8, der die Öffnung 5 verschließt, und Dichtungsring 9 an den Halterungen 7 befestigt. Das konzentrische Luftzuführungsrohr 6 wird von der Innenwand der Öffnung 5 gebildet. Die Funktion dieses großformatigen Strahlungselementes ist im wesentlichen wieder die gleiche wie im Beispiel 1 oder 2. Auf Grund der Zuführung der Verbrennungsluft 11 durch den Kanal 14 wird eine weitere Steigerung des Effektes der rekuperativen Luftvorwärmung erreicht. Gleichzeitig erfolgt eine Kühlung des großformatigen Industrieofenbauteiles 1, insbesondere in der Umgebung der Bewehrung 3, wodurch eine weitere vorteilhafte Wirkung bezüglich der Haltbarkeit des großformatigen Strahlungselementes erzielbar ist.This embodiment is shown in FIG. In the vicinity of the reinforcement 3, a channel 14 is provided in the large-scale industrial furnace component 1, which opens into the opening 5. In the opening 5, only the central fuel supply pipe 15 is used with mixing head 12 and by means of flange 8, which closes the opening 5, and sealing ring 9 attached to the brackets 7. The concentric air supply pipe 6 is formed by the inner wall of the opening 5. The function of this large-format radiation element is essentially the same again as in Example 1 or 2. Due to the supply of combustion air 11 through the channel 14, a further increase in the effect of recuperative air preheating is achieved. At the same time there is a cooling of the large-scale industrial furnace component 1, in particular in the vicinity of the reinforcement 3, whereby a further advantageous effect with respect to the durability of the large-sized radiation element is achieved.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EPAE | Change in the person, name or address of the patentee | ||
| UW | Conversion of economic patent into exclusive patent | ||
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |