-
Anordnung zum Betriebe eines rekuperativen Preßlufterhitzers, welcher
in den Abgasstrom hinter einen rekuperativen Lufterhitzer geschaltet ist Die Erfindung
betrifft eine Anordnung -zum Betriebe eines rekuperativen Preßlufterhitzers,welcher
in den Abgasstrom hinter einen rekuperativen Lufterhitzer geschaltet ist, unter
selbsttätiger, durch Thermostate bedingter Regelung der Beaufschlagung der Wärmeaustauscher
entsprechend dem Wärmeangebot bzw. der Wärmenachfrage.
-
Beispielsweise in solchen. Fällen, in denen die Abgase eines Industrieofens
nacheinander in einem Lufterhitzer zur Vorwärmung der Verbrennungsluft des Ofens,
darauf folgend in einem Preßlufterhitzer, beispielsweise zur Vorwärmung von Preßluft
für Schmiedehämmer, und schließlich in einem Economiser zur Vorwärmung von Wasser,
beispielsweise für Gebrauchszwecke, ausgenutzt werden sollen, treten insbesondere
bei stärker schwefelhaltigen Gasen verschiedene Nachteile und Schwierigkeiten auf.
Beim Sinken der Abgastemperaturen unter qoo° C besteht die Gefahr der Schwefelausscheidung
und der Bildung schwefliger Säure, was gegebenenfalls zur frühzeitigen Zerstörung
der Wärmeaustauscher führen kann. Da außerdem Preßluft nicht ständig benötigt wird,
muß der Preßlufterhitzer aus dem Abgasstrom ausschaltbar sein, weil sonst die Luft
in den Elementen des Preßlufterhitzers ruht und zu hoch erhitzt würde,
wodurch
die Gefahr einer Explosion des Preßlufterhitzers gegeben wäre, da Preßluft im allgemeinen
nicht völlig ölfrei ist. Infolgedessen ist es erforderlich, daß einerseits die Abgastemperaturen
im Preßlufterhitzer nicht zu tief sinken und daß andererseits die Temperatur der
Preßluft selbst nicht zu hoch ansteigt.
-
Um in diesen und ähnlichen Fällen nun einen jegliche Gefahrenquelle
ausschaltenden, sich selbsttätig steuernden Betrieb der Anlage zu ermöglichen, wird
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der den Preßlufterhitzer verlassende Heizgasstrom
mittels eines in ihm angeordneten Thermostaten od. dgl. die Temperatur des in den
Preßlufterhitzer eintretenden Heizgasstromes selbsttätig dadurch regelt, daß durch
luftseitige ganze oder teilweise Ein- oder Abschaltung einer oder mehrerer Gruppen
der Elemente des vorgeschalteten Lufterhitzers dessen luftseitige Beaufschlagung
selbsttätig geregelt wird, während gleichzeitig die den Preßlufterhitzer verlassende
erhitzte Preßluft mittels eines in ihr angeordneten Thermostaten od. dgl. die Menge
des in den Preßlufterhitzer eintretenden Heizgasstromes selbsttätig dadurch regelt,
daß durch an sich bekannte heizgasseitige ganze oder teilweise Ein- oder Abschaltung
des Preßlufterhitzers dessen heizgasseitige Beaufschlagung unter Verwendung eines
vor dem Preßlufterhitzer in gleichfalls an sich bekannter Weise vom Heizkanal abzweigenden,
ganz oder teilweise ab- oder einschaltbaren Hilfskanals, welcher hinter dem Preßlufterhitzer
und vor einem hier gegebenenfalls noch angeordneten dritten, beispielsweise zur
Vorwärmung von Wasser dienenden Wärmeaustauscher wieder in den Heizgaskanal mündet,
selbsttätig geregelt wird.
-
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung noch darauf, daß durch den
hinter dem Preßlüfterhitzer im Heizgasstrom angeordneten Thermostaten beim Absinken
der Temperatur durch selbsttätige Verminderung der luftseitigen Beaufschlagung des
vorgeschalteten Lufterhitzers gegebenenfalls bis zur völligen Abschaltung einer
oder mehrerer Gruppen dieses Wärmeaustauschers die Heizgastemperatur des in den
Preßlufterhitzer eintretenden Heizgasstromes -erhöht wird, während beim Steigen
der Temperatur durch selbsttätige Verstärkung der luftseitigen Beaufschlagung des
Lufterhitzers gegebenenfalls bis zur völligen Einschaltung aller Gruppen dieses
Wärmeaustauschers die Heizgastemperatur des in den Preßlufterhitzer eintretenden
Heizgasstromes vermindert wird, wobei gleichzeitig durch den im Strome der den Preßlufterhitzer
verlassenden erhitzten Preßluft angeordneten Thermostaten beim Steigen der Temperatur
die den Preßlufterhitzer durchströmende H.eizgasmenge selbsttätig - gegebenenfalls
bis zur völligen Abschaltung - gedrosselt wird und die Abgase selbsttätig in steigendem
Maße bzw. völlig durch den Hilfskanal dem Endteil des Heizgaskanals und dem in diesem
gegebenenfalls angeordneten dritten, beispielsweise zur Vorwärmung von Wasser dienenden
Wärmeaustauscher unter teilweiser oder völliger Umgehung des Preßlufterhitzers zugeführt
werden, während beim Fallen der Temperatur die den Preßlufterhitzer durchströmende
Heizgasmenge selbsttätig - gegebenenfalls bis zur vollen Beaufschlagung - verstärkt
wird, wobei gleichzeitig selbsttätig der Hilfskanal mehr und mehr bis völlig geschlossen
wird und die Heizgase über den Preßlufterhitzer zum Endteil des Heizgaskanals und
dem hier gegebenenfalls angeordneten dritten Wärmeaustauscher gelangen.
-
Bei der Anordnung gemäß der Erfindung zweigt von der die zu erwärmenden
Luft zum ersten Wärmeaustauscher zuführenden Eintrittsleitung eine Umgehungsleitung
ab, welche zu einer später durchströmten Elementgruppe dieses Wärmeaustauschers
führt, und in diesen beiden Leitungen sind Drosselklappen angeordnet, welche von
einer von dem Thermostaten im Abgaskanal hinter dem Preßlufterhitzer betätigten
selbsttätigen Regelvorrichtung derart gesteuert werden, daß sich die Drosselklappen
in diesen beiden Leitungen gegenläufig zueinander bewegen. .
-
Weiterhin.sind im Abgaskanal hinter dem Abzweig des Hilfskanals und
vor dem Preßlufterhitzer und im Hilfskanal Drosselklappen angeordnet, welche von
einer von dem Thermostaten in der Leitung der erhitzten Preßluft betätigten selbsttätigen
Regelvorrichtung derart gesteuert werden, daß sich die Drosselklappen in diesen
beiden Kanälen gegenläufig zueinander bewegen.
-
Zur Erläuterung der Anordnung sind in der Zeichnung zwei Schnitte
durch eine ein AusfÜhrungsbeispiel der Erfindung veranschaulichende Anlage dargestellt,
und zwar zeigt Abb. r einen Schnitt nach der Linie I-I in Abb. 2 und Abb. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-II in Abb. r.
-
Normalerweise durchströmen die Abgase nacheinander den für die Erhitzung
von Verbrennungsluft vorgesehenen Lufterhitzer z, den, für die Erhitzung von Preßluft
vorgesehenen Preßluft-,erhitzer 2 und endlich den beispielsweise außerdem noch für
die Erwärmung von Gebrauchswasser vorgesehenen Economiser 3. Die Luft strömt im
Lufterhitzer z im Kreuz-Gegenstrom zu den Abgasen und- im Preßlufterhitzer 2 im
Kreuz-Gleichstrom, desgleichen das Wasser im Economiser 3 im Kreuz-Gleichstrom,
um nicht im Bereich der bereits abgekühlten Heizgase zu niedrige WandtemperatuTen
und ein Schwitzender Elemente zu bekommen, wie es beim Gegenstromprinzip der Fall
sein würde. Der Lufterhitzer r liegt immer in so hohen Temperaturen, daß Gegenstromschaltung
möglich ist. Hinter dem Preßlufterhitzer 2 ist im Abgaskanal ein Thermostat 4. eingebaut,
der eine automatische Regelvorrichtung 5 in Betrieb setzt, die auf zwei miteinander
gekuppelte Drehklappen 6, von denen die eine im Kaltluftstutzen 7 und die andere
in einer Umgehungsleitung 8 angeordnet ist, arbeitet. Sinkt beispielsweise die Abgastemperatur
hinter dem Preßlufterhitzer 2 unter 40o° C, dann spricht der Thermostat 4 an und
arbeitet über die Regelvorrichtung
5 auf die aufeinander gekuppelten
Klappen 6. Während sich die Klappe im Kaltluftstutzen 7 teilweise schließt, öffnet
sich die Klappe in der Umgehungsleitung 8, und ein Teil der Kaltluft geht unmittelbar
in den untersten Teil des beispielsweise aus drei Gruppen bestehenden Lufterhitzers
i. Die Regelung kann zur völligen Schließung der Klappe in der Kaltluftleitung 7
bei gleichzeitiger voller Öffnung der Klappe der Umgehungsleitung 8 führen. Durch
diese Maßnahme wird erreicht, daß der Lufterb.itzer i luftseitig nicht voll beaufschlagtwird.
Dadurch wird den Abgasen im Lufterhitzer i weniger Wärme entzogen, und die Abgastemperatur
hinter dem Lufterhitzer i bzw. hinter dem Preßlufterhitzer 2 wird erhöht, so daß
die Gefahr der Schwefelausscheidung vermieden oder zumindest verringert ist. Steigt
die Abgastemperatur wieder über 4oo° C an, verläuft der Regelvorgang umgekehrt.
-
Im Austrittssammelrohr 9 des Preßlufter'hitzers 2 ist ein weiterer
Thermostat To angeordnet, der anspricht, wenn z. B. die Preßlufttemperatur den Bereich
von i8o bis 2oo° C übersteigt oder unterschreitet. Der Thermostat To wirkt auf eine
Regelvorrichtung i i, die die miteinander gekuppelten Klappen 12 und 13 öffnet bzw.
schließt. Die drei kleineren Klappen 13 sind unter sich gekuppelt und mit der größeren
Klappe 12 verbunden. Wird nun die Preßlufttemperatur von 200° C erreicht, dann bewirken
Ther most2t i o und Regeleinrichtung i i, daß d'ie Klappe i2 teilweise geöffnet
und, die Klappen 13 im gleichen Maße geschlossen werden. Die Abgase strömen dann
nur zum Teil durch den Preßlufterhitzer 2 und gehen zum Teil direkt unter Umgehung
des Pneßlufterhitzers 2 zu dem Economiser 3. Auch hier kann die Regelung zur völligen
Schließung der Klappen 13 bei gleichzeitiger voller Öffnung der in einem Hilfskanal
angeordneten Klappe 12 führen. Sinkt die Preßlufttemperatur z. B. unter iSo° C,
spricht der Thermostat erneut- an, und der Vorgang verläuft umgekehrt. Im übrigen
kann auf den Economiser 3 auch gegebenenfalls verzichtet werden. An seine Stelle
tritt dann ein Leerkanal.
-
Der Gegenstand der Erfindung bietet beispielsweise für den Fall des
beschriebenen Ausführungsbeispiels folgende beachtliche Vorteile: i. Bei weitgehender
Ausnutzung der Abgase in einer in an sich bekannter Weise aus einem Verbrennungslufterhitzer
und einem Preßlufterhitzer bestehenden Rekuperatoranlage wird die Einhaltung einer
gewissen Abgastemperatur hinter dem Preßlufterhitzer durch selbsttätige Regelung
der luftseitigen Beaufschlagung des vorgeschalteten Verbrennungslufterhitzers erreicht.
-
2. Dadurch kann die Anlage auch bei stark schwefelhaltigen Abgasen
Verwendung finden, da die Abgastemperatur hinter dem Preßlufterhitzer immer selbsttätig
so hoch gehalten werden kann (durch entsprechende Einstellung des Thermostaten),
daß die Gefahr der Schwefelausscheidung und damit eine frühzeitige Zerstörung des
Wärmeaustauschers vermieden wird. Bei stark wechselndem Ofengang ist auch die Abgastemperatur
sehr verschieden. Bei schwachem Betrieb und niedrigen Abgastemperaturen braucht
der Rekuperator nicht ausgeschaltet zu werden.
-
3. Die selbsttätige Regelung der Preßlufttemperatur durch Einstellung
des Thermostaten auf einen oberen und unteren Temperatur-Fixpunkt ermöglicht das
völlig sichere Arbeiten mit den an sich bekannten Preßlufterhitzer und vermeidet
die Gefahr einer Überhitzung der nicht ganz ölfreien Luft und damit einer möglichen
Explosion.
-
An sich ist die Ausschaltbarkeit des Preßlufterhitzers aus dem Rauchgasstrom.
wohl bekannt, was im Hinblick beispielsweise auf den stark schwankenden Hammerbetrieb
erforderlich ist. Bisher erfolgte aber die Ausschaltung ganz, wodurch meist die
Preßlufttemperatur zu tief sank, oder die Klappenstellung wurde von Hand vorgenommen,
was die Gefahr einer Überhitzung bei Stillstand des Hammers nie ganz ausschaltete
und andererseits eine ständige Beobachtung erforderte, während beim Erfindungsgegenstand
eine Beobachtung nicht erforderlich ist und die Regelung selbsttätig so erfolgt,
daß die Preßlufttemperatur nur in dem eingestellten gewünschten Bereich schwankt.
-
Im übrigen kann ohne weiteres auch noch eine weitere Sicherung gegen
einetwaiges Ausfallen der Regeleinrichtung dadurch geschaffen werden, d.aß Signallampen
oder Warnhupen so mit der Regeleinrichtung geschaltet werden, daß diese Signale
bei Ausfall der selbsttätigen Regelung in Tätigkeit treten.