DE3139749C2 - Vorrichtung mit einer Hochtemperatur-Verbrennungszone und mit einer Anzahl von Speicher-Wärmetauschern - Google Patents

Abstract

Eine Wärmetauschervorrichtung weist eine feuerfeste Wand der Verbrennungskammer auf, wobei diese Wand eine Anzahl von Wandbereichen aufweist, die feuerfeste Blöcke mit allgemein horizontalen sich von vorne nach hinten erstreckenden Kanälen einschließen, und diese Bereiche sind abwechselnd zu einer Anzahl von Bereichen angeordnet, die nicht-perforierte feuerfeste Blöcke (30, 31, 32) einschließen. Auf der Außenseite jedes Bereiches mit perforierten Blöcken ist ein Wärmetauscherabschnitt angeordnet, wobei der Bereich mit perforierten Blöcken zum Festhalten der Wärme tauscherelemente in diesem Wärmetauscherabschnitt und zur Aufnahme des beträchtlichen seitlichen Schubes dieser Wärmetauscherelemente dient. Gleichzeitig sind die perforierten Bereiche mit den nicht-perforierten Bereichen integriert, um eine kontinuierliche kreisförmige Wand von verbesserter Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber erhöhten Temperaturen sowie chemischen Angriffen zu bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einer Hochtemperatur-Verbrennungszone und mit einer Anzahl von Speicher-Wärmetauschern, die am Außenumfang der Verbrennungszone angeordnet sind und die über mit Durchbrechungen versehene Abtrennungen mit der Verbrennungszone in Verbindung stehen und jeweils eine Vielzahl von Speicherelementen aufweisen, wobei die Speicher-Wärmetauscher Einrichtungen zum Zuführen und Ableiten von ungereinigten bzw. gereinigten Strömungsmedien aufweisen.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 95 918) sind die Durchbrechungen durch jalousieartige Anordnungen gebildet, die sehr massiv ausgebildet sein müssen, da sie einerseits den Verbrennungsgasen ausgesetzt sind und andererseits dem Druck der hinter ihnen in den Speicher-Wärmetauschern gestapelten Speicher-Elemente standhalten müssen. Da diese in den Speicher-Wärmetauschern lose angeordneten Speicherelemente einen erheblichen Druck auf die mit Durchbrechungen versehenen Abtrennungen ausüben, war es erforderlich, eine große Anzahl von Zugankem oder dergleichen für die allgemein ebenen jaiousieartigen Anordnungen vorzusehen. Hierdurch ergeben sich erhebliche Kosten und die jalousieartigen Anordnungen mußten relativ häufig ausgewechselt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs J genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau ohne zusätzliche Maßnahmen den hohen Druck der lose gestapelten Speicherelemente aufnehmen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs ί angegebenen Merkmale geloft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ist es möglich, feuerfeste Blöcke an den mit Durchbrechungen versehenen Abtrennungen zu verwenden, so daß sich ein wesentlich vereinfachter Aufbau mit großer Haltbarkeit ergibt Durch die gekrümmte Ausgestaltung der Abtrennungen stützen sich die in diesen Bereichen befindlichen Blöcke gegen die übrigen Wandbereiche ab, so daß sie hohen Lasten widerstehen können, die von den Speicherelementen ausgeübt werden.

Die Verwendung feuerfester Blöcke ist zwar bereits bekannt (US-PS 35 49 136), doch werden diese feuerfesten Blöcke nicht in einer Wärmetauschervorrichtung verwendet, sondern in Winderhitzern, wobei die einzelnen Blöcke in ebenen Schichten quer zur Strömungsrichtung der Gase angeordnet sind. Eine derartige Anordnung von gestapelten Blöcken könnte dem Druck von Speicherelementen nicht standhalten.

Durch die Verwendung der feuerfesten Blöcke bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich verglichen mit den bekannten jalousieartigen Anordnungen eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber chemisehen Angriffen und es wird weiterhin eine verbesserte Wärmetauscherwirkung erzielt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

« F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung mit fünf Speicher-Wärmetauschern,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht gesehen von der Verbrennungskammer aus mit einer Abtrennung aus perforierten Blöcken,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Abtrennung und einen Wärmetauscher,

F i g. 4 eine Seitenansicht entlang der Linie 4-4 nach Fig. 3.
In Fig. 1 ist eine nach dem Regenerativverfahren arbeitende Vorrichtung 10 dargestellt Diese Vorrichtung schließt eine in der Mitte angeordnete gewölbte Hochtemperatur-Verbrennungszone 11 ein, in die Brenner 21 vorspringen. Um die Verbrennungszone 11 herum ist unter gleichen Abständen eine Vielzahl von Speicher-Wärmetauschern 12 angeordnet, die jeweils eine perforierte äußere Haltewand 23 und von dieser aus nach innen ein Wärmetauscherbett 13 einschließen, in dem eine große Anzahl von feuerfesten Speicherelementen 24 angeordnet ist. Industrielle Abgase werden über einen Einlaßkanal 17 einem allgemein kreisringförmigen Einlaßring 16 zugeführt, der über einen Speisekanal 9 (F i g. 2) mit den Räumen 20 außerhalb der äußeren Haltewand 23 verbunden ist Ein Einlaßventil 14 ist in jedem

Speisekanal 9 angeordnet, um Betriebszyklus-Änderungen zu ermöglichen. Ein weiterer Kanal 26 mit einem Ventil 26a tritt in den Raum 20 durch die obere Wand 25 ein, die jeden Wärmetauscherabschnitt abdeckt, so daß das Einführen eines »Reinigungs«-Gases möglich ist, wenn dies erwünscht ist. Weiterhin ist an jedem Speicher-Wärmetauscher 12 ein Auslaßkanal 8 mit einem darin angeordneten Auslaßventil 19 angeordnet Die Auslaßkanäle 8 stehen mit den Räumen 20 und mit einem kreisringförmigen Auslaßring 15 in Verbindung, mit dem ein Auslaßkanal 18 gekoppelt ist Der Auslaßkanal 18 kann mit einem Auslaßgebläse und einem Kamin verbunden sein.

Wie dies in den F i g. 2 und 3 zu erkennen ist werden die Speicherelemente 24 nach außen hin durch eine die is Haltewand 23 bildende perforierte Metallplatte und in Richtung auf den Mittelpunkt durch eine gekrümmte mit Durchbrechungen versehene Abtrennung festgehalten, die allgemein mit der Bezugsziffer 27 (F i g. 2) bezeichnet ist Die Abtrennung 27 ist durch eine Vielzahl von perforierten feuerfesten Blöcken 23 gebildet die in gekrümmten Reihen gemäß den F i g. 2 und 3 verlegt sind. Diese gekrümmten Abtrennungen 27 sind zwischen anderen gekrümmten kreisförmigen Wandteilen 27b angeordnet die aus Anordnungen von nicht-perforierten Blöcken 30 bestehen, um eine durchgehende gekrümmte (zylindrische) Auskleidung für die Verbrennungszone 11 zu bilden.

Hinter den nicht-perforierten Blöcken 30, 31 und 32 befindet sich eine äußere Wand 34, die aus einem Hochtemperatur-Isoliermaterial besteht. Die feuerfesten Blöcke 30,31 und 32 werden von einer Metallumhüllung 35 umgeben und gehaltert, die außerdem jeden Speicher-Wärmetauscher 12 umgibt.

Wie dies am besten aus den F i g. 2, 3 und 4 zu erkennen ist, weist jeder feuerfeste Block 28 eine Anzahl von axialen Kanälen 286 auf, durch die die Abgase in die Verbrennungszone 11 einströmen oder diese verlassen können. Die speziellen dargestellten feuerfesten Blöcke 28 weisen Kanäle 286 auf, die ein Drittel des vertikalen Querschnittes des Blockes umfassen. Es wurde festgestellt, daß bei diesem Verhältnis ein guter thermischer Wirkungsgrad erreicht wird, weil kein unnötig hoher Druckabfall entsteht.

Jeder Block 28 weist bei der dargestellten Ausführungsform weiterhin einen vertikalen Wulst 28a auf, der an einer Seite angeordnet ist und der mit einer entsprechenden Nut 28c zusammenpaßt, die auf der entgegengesetzten Seite des benachbarten Blockes angeordnet ist. Jeder Block weist eine Krümmung auf, wie in F i g. 2, 3 und 4 gezeigt, so daß eine bogenförmige Abtrennung 27a herstellbar ist und die gesamte Wand 27 eine hohe Verbundfestigkeit aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit einer Hochtemperatur-Verbrennungszone und mit einer Anzahl von Speicher-Wärmetauschern, die am Außenumfang der Verbrennungszor.e angeordnet sind und die über mit Durchbrechungen versehene Abtrennungen mit der Verbrennungszone in Verbindung stehen und jeweils eine Vielzahl von Speicherelementen aufweisen, wobei die Speicher-Wärmetauscher Einrichtungen zum Zuführen und Ableiten von ungereinigten bzw. gereinigten Strömungsmedien aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennungen durch perforierte feuerfeste Blöcke (28) gebildet sind und daß die durch die perforierten Blöcke (28) gebildeten Abtrennungen {27a) gekrümmt sind, wobei die konvexe Seite auf die Speicher-Elemente (24) gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen der Blöcke (28) durch eine Vielzahl von Kanälen gebildet sind, die sich von der Vorderseite zur Rückseite eines derartigen Blockes (28) erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle jedes Blockes (28) ungefähr 30—40% des Volumens des Blockes einnehmen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder perforierte Block (28) einen Wulst (28a^ auf einer Seite und eine Nut (28c) auf der anderen Seite aufweist, so daß benachbarte Blöcke (28) ineinandergreifen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den perforierten Blöcken (28) undt chlässige Blöcke (30, 31) angeordnet sind, die eine kreisrunde Wand (27) mit im wesentlichen gleichförmiger Stärke bilden, wobei die Abtrennungen die Dicke eines einzigen Blockes (28) haben und die Wand (27) zwischen den Abtrennungen durch zumindestens zwei horizontal versetzte, aneinander anstoßende Lagen von feuerfesten Ziegeln gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Blöcke und der Speicher-Wärmetauscher (12) von einer Metallumhüllung (35) umgeben ist.