DE3429938A1

DE3429938A1 - Ziegel-gitterwerk fuer einen waermeregenerator

Info

Publication number: DE3429938A1
Application number: DE3429938A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1983-08-15
Filing date: 1984-08-14
Publication date: 1985-02-28
Also published as: ES8604349A1; FR2550854A1; IT8467817A0; GB8321932D0; ES535175A0; BE900360A; LU85503A1; JPS6071896A; IT8453736V0; GB8420636D0; GB2145213A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft~eih Ziegel-Gitterwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Ziegel-Gitterwerk, durch das bei einem Zyklus heiße Gase zur Erhitzung des Gitterwerks geleitetT~werden Tcönnen, während bei einem nachfolgenden Zyklus Luft oder ein anderes Gas durch das Gitterwerk erhitzt wird.

Wärmeregeneratoren dieser Bauart haben für gewöhnlich ein aus feuerfesten Ziegeln gebildetes Gitterwerk. Diese Ziegel werden auf verschiedene Arten angeordnet. Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung nach dem Stand der Technik zur Bildung einer glatten, nicht unterbrochenen Packung aus Ziegeln. Das Gitterwerk ist so angeordnet, daß es eine Vielzahl von sich durch das Gitterwerk erstreckenden Gaskanälen bildet, die sich senkrecht oder waagerecht erstrecken können. Zusätzlich zur glatten Packungsanordnung von Fig. 2 wurden verschiedene Ziegelwerkanordnungen mit gestaffelten Anordnungen aus Ziegeln und auch mit würfelartiger Packung verwendet. Bei einigen Anordnungen sind die Ziegel von den angrenzenden Ziegeln in ihrer Längsrichtung beabstandet, um eine Ausdehnung zu ermöglichen.

Jedoch entstehen bei der Verwendung von Gitterwerk-Ziegelstrukturen in Wärmeregeneratoren Probleme. Wenn zum Beispiel derartige Wärmeregeneratoren in Verbindung mit Glasschmelzbehältern verwendet werden, kann das Ziegelwerk mit Staubniederschlägen überzogen werden, die durch das zur Bildung von Glas verwendete Chargenmaterial oder die verwendeten Brennstoffe bedingt sind. Diese Gase und Niederschläge können mit den feuerfesten Ziegeln der Gitterwerkstruktur reagieren, was eine Verformung oder ein Zusammenbrechen des Gitterwerks verursachen kann. Auch kann eine Kondensation von Alkalisalzen innerhalb der Gitterwerkkanäle Verstopfungen ergeben, die

COPY

ü&-

den Regeneratorwirkungsgrad und die Ofenlebensdauer verringern. Beim Betrieb derartiger Gitterwerkstrukturen kann ein regelmäßiges Reinigen erforderlich werden, was ein Blasen von Druckluft durch die Kanäle, ein Erhitzen des Regenerators oder gelegentlich ein mechanisches.Abkratzen umfassen kann.

Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Gitterwerkstruktur aus feuerfesten Ziegeln, insbesondere einer solchen Struktur, bei der gleichartige Ziegel zur Erzielung einer höheren Stabilität der Gitterwerkstruktur verwendet werden können. Diese Verbesserungen ermöglichen zusätzlich die Verwendung von Ziegeln von geringerer Dicke, was Brennstoffeinsparungen ohne Beeinträchtigung der Stabilität oder Lebensdauer des Gitterwerks ergibt. Das Gitterwerk kann ferner so angeordnet sein, daß es Gaskanäle mit einer verringerten Wahrscheinlichkeit der Staubansammlung bildet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.

Die Flächen an den Enden des Körpers können unter einem Winkel Φ gegenüber einer angrenzenden Fläche eines überstehenden Fortsatzes geneigt sein, wobei der Winkel Φ größer als 9 0° ist.

Durch Vorsehen eines Gitterwerks in der oben angegebenen Weise können die Ziegel sich gegenseitig verblocken oder ineinandergreifen und dem Gitterwerk eine verbesserte Stabilität geben. Dies kann eine erhöhte Lebensdauer des Wärmeregenerators dadurch ergeben, daß die Wahrscheinlichkeit verringert wird, daß sich die Ziegel durch Verdrehen oder im extremen Fall Herausfallen aus ihrer Stellung aus dem ausgefluchteten Zustand herausbewegen, so daß die Packung zusammenfällt. Durch Ver-

EPO COPY

bessern der Stabilität können Ziegel von verringerter Dicke sicher verwendet werden, was den Wirkungsgrad des Wärmeregenerators verbessert~Tind~den Brennstoffverbrauch verringert.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnittr~dTirch eine Bauart eines mit einem Glasschmelzbehälter verbundenen Wärmeregenerators?

Fig. 2 eine typische Ziegel-Gitterwerkstruktur für einen Wärmeregenerator nach dem Stand der Technik;

Fig. 3 und 3A Schrägansichten von Gitterwerkstrukturen nach der Erfindung;

Fig. 4 eine Schrägansicht eines feuerfesten Ziegels für ein Gitterwerk nach der Erfindung;

Fig. 5 eine Schrägansicht des Ziegels von Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht von vier Schnittstellen von Ziegeln, die in einer waagerechten Anordnung in einem Gitterwerk nach der Erfindung angeordnet sind.

In der Anordnung von Fig. 1 ist ein Glasschmelze 12 enthaltender Glasschmelzbehälter 11 über eine Vielzahl von verbindenden Kanälen 14 mit einem Wärmeregenerator 13 verbunden. Die Kanäle 14 sind in der Längserstreckung des Glasschmelzbehälters verteilt und verbinden den oberen Bereich 15 des Wärmeregenerators mit öffnungen 16 in der Seitenwand des Glasschmelzbehälters. Angrenzend an die öffnungen 16 sind Brenner 17 für Brennstoff angeordnet. Der Wärmeregenerator 13 enthält eine Anordnung von feuerfesten Ziegeln, die ein Gitterwerk 18 bilden, das sich durch einen wesentlichen Teil der Höhe des Wärmeregenerators 13 über Einlaß- und Auslaßkanaälen 19 am Unterteil

COPY

des Wärmeregenerators und unter einem Raum 15 am oberen Ende --des Wärmeregenerators erstreckt. Im Betrieb wird der Gasstrom durch den Wärmeregenerator zyklisch umgekehrt. Während eines Zyklus werden heiße Abgase aus dem Glasschmelzbehälter 11 durch den Kanal 14 in da;? Oberteil des Wärmeregenerators 13 geleitet. Das heiße Gas wird durch das Gitterwerk 18 nach unten geleitet, heizt die feuerfesten Ziegel auf und wird dann durch die Kanäle ~Τ9~am Unterteil des Wärmeregenerators ausgeblasen. In einem nachfolgenden Zyklus kann die Luft durch die öffnungen 19 in den Wärmeregenerator so eindringen, daß sie durch das Gitterwerk 18 aufwärtsströmt, wo sie durch das heiße Ziegelwerk vorerhitzt wird. Die Luft strömt dann aus dem Raum 15 durch die öffnungen 16, wo sie zur Verbrennung mit durch die Brenner 17 geliefertem Brennstoff derart verwendet wird, daß sie den Inhalt des Glasschmelzbehälters erhitzt.

Die Erfindung befaßt sich mit den feuerfesten Ziegeln und dem Gitterwerk im Wärmeregenerator 13.

Bisher wurden in Wärmeregeneratoren verschiedene Packungsanordnungen aus feuerfesten Ziegeln verwendet. Fig. 2 zeigt als Beispiel für eine Anordnung nach dem Stand der Technik eine glatte, nicht unterbrochene Packungsanoräung, in der sich c Ziegel in Reihen in drei zueinander senkrechten Richtungen erstrecken. Die Ziegel in jeder Reihe sind mit den übrigen Ziegeln dieser Reihe so ausgefluchtet, daß gerade Gaskanäle gebildet werden, die sich durch das Gitterwerk erstrecken. Diese Gaskanäle sind durch glatte Ziegelflächen begrenzt. Das Gitterwerk 18 und die für die Erfindung verwendeten Ziegel 20 sind im einzelnen in Fig. 3, 3A, 4, 5 und 6 dargestellt. In diesem Gitterwerk 18 sind die Ziegel in geraden Reihen angeordnet, die sich in drei zueinander senkrechten Richtungen erstrecken. Gemäß Fig. 3 ist die Anordnung so getroffen, daß gerade senkrechte Gaskanäle gebildet werden, die sich durch das Gitterwerk erstrecken. Alle Ziegel haben

glatte und nicht unterbrochene Flächen, welche die durch das Gitterwerk verlaufenden Gaskanäle begrenzen. Alle feuerfesten Ziegel des Gitterwerks haben dieselbe Form und Größe, vgl. Fig. 4 und 5. Jeder Ziegel 20 hat einen rechteckigen Körper 21 mit nach außen überstehenden Fortsätzen 22 und 23, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt haben und an den beiden entgegengesetzten Enden des Ziegels angeordnet sind. Die Form jedes Ziegels ist an beiden Enden symmetrisch. Diese Fortsätze dienen zur Verblockung oder das Ineinandergreifen mit angrenzenden Ziegeln im Gitterwerk, was im folgenden beschrieben wird. Gemäß Fig. 4 ist die Gesamtlänge des Ziegels zwischen den Enden der Fortsätze 22 und 23 mit a bezeichnet. Die Breite des Ziegels zwischen den anderen beiden Seiten, die keine Fortsätze tragen, ist mit b bezeichnet. Die Dicke des Ziegels ist mit c bezeichnet. Die Länge des Überstands jedes der Fortsätze in Richtung der Abmessung a ist mit d bezeichnet. Die Abmessung jedes Fortsatzes 22, 23 in Richtung der Breite b ist mit e bezeichnet. Jeder Fortsatz 22 und 23 befindet sich in einem Abstand f von der Seite 24 des Ziegels. In diesem Fall ist jeder der Fortsätze 22 und 23 bündig mit der Seite 25 des Ziegels, so daß dieser T-förmig ist. Der Winkel Φ zwischen der Endfläche des Ziegels und der angrenzenden Fläche des Fortsatzes beträgt gemäß Fig. 4 90°, kann aber zur Erzeugung -von Formen vergrößert werden, die leichter zu einem Gitterwerk gebaut werden können, vgl. Fig. 3A. In diesem Fall kann jeder Fortsatz eine rechteckige Form beibehalten, während die Enden des Körpers 21 in Richtung zur Seite 24 des Ziegels einwärts geneigt sind.

Solche Ziegel 20 sind einfach herzustellen aus basischem Hochtonerde- und schamottehaltigem feuerfestem Material. Ferner sind die Ziegel schnell und leicht in einem ineinandergreifenden Muster gemäß Fig. 3 zu verlegen, das eine weitaus bessere Stabilität der Gitterwerkstruktur bietet. Dies kann die Lebensdauer von Wärmeregeneratoren dadurch erhöhen, daß es das Verdrehen der Ziegel vermeidet und die Gefahr ihres Herausbewegens aus der Ausfluchtung und möglichen Herausfallens aus der

EPO COPY

Einbaulage vermeidet. Eine längere Lebensdauer des Wärme-. regenerators 13 kann eine längere Lebensdauer des Glasschmelzbehälters 11 ergeben ohne das Erfordernis, diesen stillzulegen. Diese verbesserte Stabilität ermöglicht ferner die Verwendung von schmäleren Ziegeln mit dem Nutzen verringerter Kosten und eines geringeren Brennstoffverbrauchs·.

Die ineinandergreifende—Anordnung ist in Fig. 3, 3A und 6 am besten dargestellt. Die Ziegel sind so angeordnet, daß ihre Länge längs der Abmessung a sich in einer Anzahl von beabstandeten waagerechten Reihen 26 erstreckt, die sich mit anderen waagerechten und zu den Reihen 26 senkrechten Reihen schneiden. Jeder Ziegel ist so ausgerichtet, daß die Fortsätze 22 und 23 längs der waagerechten Reihen überstehen. Gemäß Fig. 3 sind die waagerechten Reihen 26 so angeordnet, daß die Fortsätze die obere Hälfte jeder Schnittstelle einnehmen, während die Ziegel in den anderen waagerechten Reihen 27 so angeordnet sind, daß ihre Fortsätze die untere Hälfte jeder Schnittstelle bilden. Der Fortsatz jedes Ziegels an der Schnittstelle erstreckt sich in die Dicke des Ziegels, den er schneidet. Auf diese Weise stoßen die Fortsätze angrenzender Ziegel in derselben Reihe 26 oder 27 endseitig aneinander an. Jede Schnittstelle umfaßt somit eine endseitige Anordnung von vier die Schnittstelle bildenden Ziegeln, und zwar zwei von einer Reihe 26 und zwei von einer Reihe 27. Dies bildet eine verblockte oder ineinandergreifende Anordnung, in der die oberen und unteren Flächen der Ziegel in der Reihe 26 bündig und coplanar mit den jeweiligen oberen und unteren Flächen der Ziegel in den Reihen 27 liegen. Hierdurch wird eine ebene nicht unterteilte Fläche auf jeder ebenen Anordnung von sich schneidenden Reihen gebildet (vgl. Fig. 3), auf der eine weitere Anordnung -ron Ziegeln angeordnet werden kann. Diese Anordnungen werden nach Bedarf wiederholt zur Bildung eines senkrechten Stapels mit der gewünschten Höhe des Wärmeregenerators 13. Gemäß Fig. 3 und 6 bildet eine solche Anordnung glatte rechtwinkelige Gaskanäle 29 mit quadratischem Quer-

COPY

schnitt. Diese Gaskanäle sind auf der ganzen Höhe des Stapels durchgehend von glatten Ziegelflächen begrenzt, wobei die Querschnittsfläche des Gaskanals gemäß Fig. 6 g«g ist. Solche glatte und durchgehend begrenzte Gaskanäle verringern die Möglichkeit von waagerechten Flächen, auf denen sich Staub im Wärmeregenerator ansammeln kann.

Zur Erzielung der Stapelanordnung von Fig. 3 sollte die Länge des Überstands d jedes Fortsatzes 22 und 23 vorzugsweise die halbe Dicke c des Ziegels 20 nicht übersteigen. Ferner sollte der Abstand f zwischen jedem Fortsatz 22 und 23 und der Seite 24 des Ziegels 20 wenigstens so groß wie die Abmessung e jedes Fortsatzes 22, 23 sein. Bei der bevorzugten Konstruktion von Fig. 4 ist der Überstand d jedes Fortsatzes 22, 23 im wesentlichen gleich der halben Dicke c des Ziegels 20. Ferner ist der Abstand f gleich der Abmessung e jedes Fortsatzes 22,23. Somit sind in Fig. 4 beide Maße e und f gleich der Hälfte von b.

Es sei hervorgehoben, daß in der oben beschriebenen Anordnung alle Ziegel 20, die zur Bildung des Gitterwerks ineinandergreifen, dieselbe Form und Größe haben. Der Wärmegenerator kann selbstverständlich andere Ziegeln enthalten, die nicht Teil des Gitterwerks nach der Erfindung sind.

Es ist ersichtlich, daß die oben beschriebenen Ziegel grundsätzlich aus einem rechtwinkeligen Körper mit nicht unterbrochenen ebenen Seiten bestehen,wobei entgegengesetzte Seiten zueinander parallel sind. Jeder Ziegel hat an jedem Ende im wesentlichen rechtwinkelige weggeschnittene Teile, die nur an eine Seite des Ziegels .angrenzen. Die weggeschnittenen Teile erstrecken sich durch die ganze Dicke des Ziegels. Diese weggeschnittenen Teile bilden hierdurch überstehende Fortsätze für das Ineinandergreifen von benachbarten Ziegeln im Gitterwerk. Die weggeschnittenen Teile können rechtwinkelig sein oder einen Winkel von über 90° haben und verjüngte Fortsätze bilden,

EPOCOPY

die beim Zusammenbauen benachbarter Ziegel zu einer ineinandergreifenden Anordnung unterstützend wirken. Das Gitterwerk besteht aus einer oder-mehreren ebenen Anordnungen von Ziegeln. Jede ebene Anordnung besteht aus Reihen von ineinandergreifenden Ziegeln, die sich in zwei zueinander senkrechten Richtungen erstrecken. Alle Ziegel in jeder der Reihen haben dieselbe Form und bilden ineinandergreifende Verbindungsstellen mit benachbarten Ziegeln -in—derselben Reihe wie auch mit benachbarten Ziegeln in der schneidenden hierzu senkrechten Reihe. Alle Ziegel in den schneidenden Reihen einer ebenen Anordnung liegen in derselben Ebene und sind nicht senkrecht zur Ebene versetzt, so daß alle Ziegel in der ebenen Anordnung ebene coplanare Flächen bilden, auf denen eine angrenzende Anordnung angeordnet werden kann. -

Al

Leerseite -

EPO COPY

Claims

Patentanwälte : --> " T :: : :. _; BEETZ & PARTNER - - Steinsdorfstr, 10..8-0.0P.München 22 o78_36 .578P(36 .579H) 14. Aug. 1984 PILKINGTON BROTHERS P.L.C. St Helens, Mersey side ,-- Großbri tannien Ziegel-Gitterwerk für einen Wärmeregenerator Ansprüche

1. Ziegel-Gitterwerk für einen Wärmeregenerator,

- mit einer Vielzahl von Reihen aus ineinandergreifenden Ziegeln, die einen sich waagerecht und senkrecht erstreckenden Stapel bilden, der eine Vielzahl von ebenen Anordnungen aus Ziegeln aufweist, von denen jede sich senkrecht zueinander schneidende Reihen aus Ziegeln aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Ziegel (20) jeder Reihe (26, 27) ähnlich sind, endseitig aneinanderliegen, mit anderen Ziegeln (20) dieser Reihe (26; 27) geradlinig fluchten und hiermit dieselbe Ausrichtung haben,

- daß jeder der Ziegel (20) an entgegengesetzten Enden überstehende Fortsätze (22, 23) hat,

- daß die Ziegel (20) einer Reihe (26; 27) ineinandergreifende Verbindungsstellen mit zusammenpassenden Fortsätzen (22, 23) von Ziegeln (20) einer schneidenden Reihe bilden,

- daß die Ziegel (20) der schneidenden Reihen einer ebenen

078-55 679

55-738 gpO _cOpY

3429939

Anordnung coplanar sind und

daß die Ziegel (20) aller Reihen (26, 27) einer Anordnung eine e bene Fläche bilden und die angrenzende Anordnung berühren.

2. Ziegel-Gitterwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- - daß eine Vielzahl von ebenen Anordnungen aus Ziegeln (20) aufeinander gestapelt ist,

- daß die Reihen (26, 27) einer Anordnung mit den Reihen (26, 27) der nächsten Anordnung fluchten,

- daß die ebene Fläche einer Anordnung an einer ebenen Fläche einer angrenzenden Anordnung anliegt,

- daß eine Vielzahl von geraden Gaskanälen (29) mit rechteckigem Querschnitt sich durch den Stapel» hindurcherstreckt und

- daß jeder Gaskanal (29) auf seiner ganzen Länge durch Ziegel (20) aufeinanderfolgenderAnordnungen durchgehend begrenzt ist.

3. Ziegel-Gitterwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Vielzahl von Ziegeln (20) vorgesehen ist, von denen jeder einen Körper (21) hat mit nach außen überstehenden Fortsätzen (22, 23) an entgegengesetzten Enden des Ziegels (2 0) zum Ineinandergreifen mit angrenzenden Ziegeln (20) in einem Ziegel-Gitterwerk,

- daß der Körper (21) eine zwischen zwei Seiten (24, 25) gelegene Breite (b) und eine Dicke (c) hat,

- daß die Länge der überstands (d) jedes der Fortsätze

(22, 23) zwischen 1/4 und 3/4 der Dicke (c) des Körpers (21) beträgt und

- daß jeder der Fortsätze (22, 23) von einer (24) der Seiten (24, 25) des Körpers (21) um eine Strecke (f) beabstandet ist, die wenigstens so groß wie die Abmessung (e) eines Fortsatzes (22; 23) in Richtung der Breite (b) ist.

copy

342993a

4. Ziegel-Gitterwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Fortsätze (22, 23) an eine (25) der Seiten (24, 25) des Körpers—(21) angrenzen und

- daß die Ziegel (2 0) im allgemeinen T-förmig sind.

5. Ziegel-Gitterwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß beide Fortsätze-(22, 23) dieselbe Form und Größe und jeweils dieselbe Dicke (c) wie der Körper (21) haben.

6. Ziegel-Gitterwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß der überstand (d) jedes Fortsatzes^ (22, 23) gleich der halben Dicke (c) der Körpers (21) ist.

7. Ziegel-Gitterwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Abmessung (e) jedes Fortsatzes (22, 23) in Richtung der Breite (b) im wesentlichen gleich der halben Breite (b) zwischen den beiden Seiten (24, 25) des Körpers (21) ist.

8. Ziegel-Gitterwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Ziegel (20) nicht unterbrochene ebene Flächen hat.

9. Ziegel-Gitterwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- daß die beiden Seiten (24, 25) und die beiden Enden des Körpers (21) zueinander parallel sind und

- daß der Körper (21) eine rechteckige Form hat.

10. Ziegel-Gitterwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Körper (21) an den Enden einwärts geneigte Flächen hat und

EPO COPY

3429939

- daß die an die Fortsätze (22, 23) angrenzende Länge des Körpers (21) größer als die Länge des Körpers (21) ist, die längs der von den Fortsätzen (22, 23) entfernt gelegenen Seite (25) verläuft.

11. Ziegel-Gitterwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß sich die Fortsätze (22, 23) waagerecht erstrecken und

- daß die waagerechten Reihen (26, 27) aus Ziegeln (20) derart angeordnet sind, daß an jeder Schnittstelle zwischen waagerechten Reihen (26/ 27) die Fortsätze (22, 23) der Ziegel (20) einer Reihe die untere Hälfte der Schnittstellen bilden, während die Fortsätze (22, 23) der Ziegel (20) der schneidenden Reihe die obere Hälfte der Schnittstellen bilden.

12. Ziegel-Gitterwerk nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder Ziegel (20) an jedem Ende symmetrisch ausgebildet ist.

epo copy