DE10160898A1

DE10160898A1 - Das Futter von Industrieöfen

Info

Publication number: DE10160898A1
Application number: DE2001160898
Authority: DE
Inventors: Jouri Pinaev; Gennadij Berner; Mikhail Lekakh
Original assignee: Individual
Current assignee: LEKAKH, MIKHAIL, 40223 DUESSELDORF, DE; PINAEV, JOURI, 40589 DUESSELDORF, DE
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Die Erfindung zielt darauf ab, die Energieressourcen bei der Funktionierung des Ofens zu sparen und die Materialienaufwendung zur Einrichtung seines Futters zu verringern. DOLLAR A Die gestellte Aufgabe ist durch die Steigerung von wärmeisolierenden Eigenschaften des Ofenfutters durch die Veränderung seiner Konstruktion durch die Einfügung einer zusätzlichen thermoisolierenden Schicht gelöst. DOLLAR A Im Ergebnis wird Folgendes erzielt: DOLLAR A - Der Aufwand an Energieressourcen wird um 5-8% verringert; DOLLAR A - der Aufwand an Ofenfutterstoffen wird um 15-20% verringert; DOLLAR A - die Energie für die Evakuation von Rauchgasen aus dem Ofen wird gespart; DOLLAR A - die Sanitärbedingungen der Produktion werden verbessert; DOLLAR A - die ökologische Lage in der Produktionsregion wird verbessert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die konstruktiven Elemente von Industrieöfen, die in der metallurgischen und keramischen Industrie, bei der Produktion von Baustoffen, in den Wärmeversorgungssystemen, in der Nahrungsmittelindustrie, in den Laboranlagen (Öfen) verschiedener Bestimmung sowie in anderen Branchen verwendet werden.
Bekannt ist die Einrichtung des Futters von Industrieöfen (N. Yu. Taits. Die Berechnung von Erhitzungsöfen. Kiev. 1969), in welcher das feuerbeständige und wärmeisolierende Stoffe enthaltende Futter (1) um den Ofenarbeitsbereich (2) untergebracht ist und sich auf ein Fundament (4) stützt (siehe Fig. 1, Prototyp). Die Bestimmung des Futters ist, die vorgesehene Temperatur im Ofenarbeitsbereich durch Verhinderung der Wärmeausströmung durch das Mauerwerk aufrechtzuerhalten.
Die Temperatursenkung innerhalb des Futters (1) des Prototyps erfolgt laut der Graphik, die den Abschnitt a-c darstellt (siehe Fig. 2, Prototyp), wo:

- an der Abszissenachse der Wert der Ofenfutterdicke (OFD) bezeichnet wird;
- Toab - Wert des Temperaturniveaus im Ofenarbeitsbereich (Punkt a);
- Täof - Wert des Temperaturniveaus auf der äußeren Oberfläche (3) des Futters (Punkt c);
- Tu jd - Wert des jahresdurchschnittlichen Temperaturniveaus der Umwelt für die angegebene Region;
- Tu max - der Wert des maximalen Temperaturniveaus der Umwelt für die angegebene Region während der warmen Saison;
- Tu min - der Wert des minimalen Temperaturniveaus der Umwelt für die angegebene Region während der kalten Saison;

Die Industrieöfen werden unter verschiedenen Klimabedingungen in Betrieb genommen, wobei die Schwankungen der Tagestemperaturen der Umwelt 20°C und mehr und die der Saisontemperaturen bis zu 70°C betragen können. Bekanntlich beeinflusst die Temperatur der Umwelt unmittelbar das Durchdringen der Wärme durch das Mauerwerk. Also wenn die Tu jd höher als die Täof ist, soll es keine Wärmeausströmung durch das Mauerwerk geben, und das Verhältnis, bei dem die Täof höher als die Tu jd ist, ist als Kennzeichen des Wärmeverlustes zu betrachten. Der Wärmeverlust kann nur durch die Zunahme der Futterdicke beseitigt werden, was eines bedeutenden Aufwandes an den Stoffen für das Futter (1) bedarf und damit auch der Verstärkung des Ofengerüstes, der Vergrößerung des Umgrenzprofils, des Gewichtes und des Wertes von Öfen.
Darum wird solche Ofenfutterdicke ausgewählt, damit bei der Jahresdurchschnittstemperatur der Umwelt in der angegebenen Region die Wärmeverluste durch das Mauerwerk minimal sind (Tu jd ungefähr gleich so hoch wie Täof).
Auf der Fig. 2 wird ein Beispiel für die Wahl der Ofenfutterdicke für eine Region, die z. B. auf dem mittleren geographischen Durchschnittsbreitengrad liegt, wo Tud und Tu max mehr als 0°C betragen und Tu min weniger als 0°C. In diesem Fall muss die Dicke des Ofenfutters (3) optimal sein, wenn dessen Außenwand (3) entsprechend dem Punkt c der Graphik angelegt ist, wo Täof ungefähr gleich so hoch wie Tu jd ist, und der Wärmeverlust wird in einer gewissen Spanne der Tu um die Tu jd minimal sein.
Beim Sinken der Tu bis zur Tu min (kalte Saison) entstehen Wärmeverluste, was der Graphik vom Punkt c bis zum Punkt d entspricht (Fig. 2). Die Wärmeverluste können in diesem Fall durch die Vergrößerung der Futterdicke bis zum Wert (5) beseitigt werden.
Während der warmen Saison steigt die Tu auf die Tu max (vom Punkt c bis zum Punkt b der Graphik). Die Wärmeverluste bleiben aus, das Futtervolumen zwischen den Positionen (3) und (6) erweist sich dennoch als überschüssig.
Die Aufgaben der Erfindung sind, die Energievorräte bei der Funktionierung des Ofens zu sparen und die Stoffaufwendung für die Einrichtung von dessen Futter zu verringern.
Die gestellten Aufgaben werden durch die Veränderung der Futterkonstruktion von Industrieöfen mit den charakteristischen Merkmalen, welche den jeweiligen Ansprüchen entsprechen, gelöst.
Die Verbesserung von wärmeisolierenden Eigenschaften des Futters wird durch die Einfügung der zusätzlichen wärmeisolierenden Schicht (Fig. 3), ausgeführt als ein hohler hermetischer Ofenmantel (7), in seine Zusammensetzung sowie durch das Schaffen des Vakuums in dem letzteren mit dem Luftdruck, der 0,001 at nicht übersteigt, erzielt. Bei solchem Druck wird im Volumen des Ofenmantels die Anzahl der Luftmolekülen, welche die Wärme zwischen dessen Wänden übertragen, wesentlich verringert; folglich wird die Temperatur von dessen Außenwand (9) immer den Temperaturwert der Umwelt ausmachen, unabhängig von der Temperatur seiner Innenwand (8). Deswegen je näher der wärmeisolierende Ofenmantel (7) an die Arbeitszone des Ofens (2) angebracht ist, desto größer wird die Menge der gesparten Ofenfutterstoffe (10), die zwischen der Außenwand des wärmeisolierenden Ofenmantels (9) und der Außenkontur des Ofenfutters (3) des Prototyps untergebracht ist. Die erhöhten wärmedämmenden Eigenschaften des Ofenmantels (7) ermöglichen eine sichere Isolierung des Ofenfutters von der Umwelt.
Ofenfutterdicke (1), Umgrenzungsprofil und Stelle, wo der Ofenmantel (7) angebracht wird, werden konstruktiv gewählt. Die zulässige Dicke des Ofenfutters (1) wird durch die folgenden Erwägungen bestimmt: in der Dicke des Ofenfutters (1) gibt es eine Schicht (11) (siehe Fig. 3), deren Temperatur (Tkr) den Ofenmantel (7) zerstören, d. h. zur temperaturbedingten Deformation seines Stoffes und zum Vakuumverlust zwischen seinen Wänden (8) und (9) führen kann. Deswegen muss die Innenwand (8) des Ofenmantels (7) vom Ofenarbeitsbereich (2) nicht näher angebracht werden als die Schicht (11), deren Temperatur die Temperatur der kritischen Wärmedeformation ist. An welcher Stelle innerhalb des Ofenfutters die Schicht anzubringen ist, hängt von der Temperatur des Ofenarbeitsbereiches (2) (Toab), von den thermischen Charakteristiken des Futters (1) und von den Merkmalen der Wärmebeständigkeit des Ofenmantelstoffes (7) ab.
Aus der Temperaturgraphik (siehe Fig. 3) eines Ofens, der das Futter mit einer zusätzlichen thermoisolierenden Schicht, als einheitlicher hohler hermetischer Ofenmantel (7) ausgeführt, besitzt, ist es ersichtlich, dass die Temperatur innerhalb des Futters (1) von dem Wert des Temperaturniveaus des Ofenarbeitsbereiches (Toab) (Punkt a) bis zum Temperaturniveau der Innenwand (Tiw) des Ofenmantels (7) (Punkt e) sinkt, und danach bis zur Temperatur der Außenwand (Taw) des Ofenmantels, die folgende Werte annehmen kann:

- Punkt f der Graphik, bei Tu gleich Tu max,
- Punkt g der Graphik, bei Tu gleich Tu jd;
- Punkt h der Graphik, bei Tu gleich Tu min.

Die Ausführungsbeispiele werden auf Zeichnungen dargestellt und weiterhin wird deren ausführlichere Beschreibung angeführt.
Dargestellt werden:
Fig. 1 Konstruktion des Futters eines Industrieofens. (Querschnitt. Prototyp).
Fig. 2 Temperaturgraphik des Futters eines Industrieofens (Fragment des Querschnittes. Prototyp).
Fig. 3 Konstruktion des wärmeisolierenden Ofenmantels, der das Ofenfutter völlig umschließt (Querschnitt).
Fig. 4 Temperaturgraphik des Industrieofenfutters mit Verwendung des wärmeisolierenden Ofenmantels (Querschnitt).
Fig. 5 Konstruktion des wärmeisolierenden Ofenmantels, der das Ofenfutter teilweise umschließt (Querschnitt).
Fig. 6 Konstruktion des wärmeisolierenden Ofenmantels, der nur das Futter des Ofenarbeitsbereiches umschließt (Tunnelbrennofen, Längsschnitt, Sicht von oben).
Fig. 7 die Sektionskonstruktion des wärmeisolierenden Ofenmantels für einen Rechteckquerschnittofen.
Fig. 8 die Sektionskonstruktion des wärmeisolierenden Ofenmantels für einen Ringofen
Die Erfindung kann in mehreren Varianten ausgeführt werden.
In den neugebauten Öfen (siehe Fig. 3 und 4) wird das Futter (1) völlig durch den wärmeisolierenden Mantel (7), befestigt auf dem Fundament (4), umschlossen.
Bei der Rekonstruktion von schon bestehenden Öfen ist teilweises Umschließen des Ofenfutters zweckmäßig (siehe Fig. 5). Dabei umschließt der wärmeisolierende Ofenmantel (7) nur die obere Fläche und die Seitenflächen des Ofenfutters (1). Die Dicke der Ofenfutterschicht (1) von Wänden und Gewölbe wird bis zu dem Wert verringert, der den Schutz des Ofenmantelstoffes vor der Temperaturdeformation sichert. Die Dicke des Ofenfutters (1) zwischen dem Baden des Ofenarbeitsbereiches (2) und dem Ofenfundament (4) bleibt unveränderlich.
In den Öfen, in welchen die Temperatur im Ofenarbeitsbereich (2) ungleichmäßig verteilt ist, z. B. in den Tunnelöfen der keramischen oder der Brennproduktion (siehe Fig. 6). in denen das zu brennende Erzeugnis aufeinanderfolgend (wie von Pfeilen angezeigt) die Erhitzungs- (11), Brenn- (12) und Abkühlungszonen (13) passiert, umschließt die wärmeisolierende Schicht, ausgeführt als Ofenmantel (7), nur die Brennzone (12) des Ofens (siehe auch Fig. 4 und 5).
Bei den Rechteckquerschnittöfen von großem Umgrenzungsprofil (siehe Fig. 7) kann der wärmeisolierende Ofenmantel (7) aus einzelnen Typenvakuumsektionen (15) zur vollständigen Überdeckung des Ofenfutters nach dessen Breite sowie aus einzelnen Vakuumsektionen (16) zur vollständigen Überdeckung des Ofenfutters nach dessen Höhe bestehen.
Analogisch können die Ringöfen von großem Umgrenzungsprofil (siehe Fig. 8) aus den einzelnen Typenvakuumsektionen bestehen.
Derartig können auch die wärmeisolierenden Ofenmäntel für Öfen mit komplizierter Konfiguration ausgeführt werden.
Die Verwendung des wärmeisolierenden Ofenmantels schließt die Anwendung von spezieller Metallverkleidung des Ofens aus, und wenn nötig, können die Ofenmantelsektionen operativ ersetzt werden.
Die Verwendung des wärmeisolierenden Ofenmantels ermöglicht es:

- die Verausgabung von Energieressourcen um 5-8% zu verringern;
- die Verausgabung von Ofenfutterstoffen um 15-20% zu senken;
- den Energieaufwand für die Evakuation von Rauchgasen aus dem Ofen zu verringern;
- die Sanitärbedingungen der Produktion zu verbessern;
- die ökologischen Verhältnisse in der Produktionsregion zu verbessern.

Claims

1. Das feuerbeständige und wärmeisolierende Stoffe enthaltende Futter (1) von Industrieöfen, welches den Ofenarbeitsbereich (2) umschließt und sich auf das Fundament (4) stützt, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer zusätzlichen wärmeisolierenden Schicht versehen ist, die als einheitlicher hohler hermetischer Vakuumofenmantel (6) ausgeführt ist, der von außen das Futter (1) umschließt, indem dessen Innenwand (7) nicht näher vom Ofenarbeitsbereich (2) untergebracht ist als die Schicht (10), deren Temperatur die Temperatur der kritischen Wärmedeformation für der Ofenmantelstoff darstellt.

2. Das Futter von Industrieöfen nach P.1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenluftdruck der zusätzlichen Wärmeisolationsschicht, als einheitlicher hohler hermetischer Ofenmantel (6) ausgeführt, nicht höher als 0,001 at ist.

3. Das Futter von Industrieöfen nach P.1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Isolationsschicht, ausgeführt als einheitlicher hohler hermetischer Ofenmantel, die Ofenfutterstoffe (1) ganz oder teilweise schließt.

4. Das Futter von Industrieöfen nach P.1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofenmantel für Öfen vor großem Außenmaß aus einzelnen Vakuumsektionen (14) und (15) oder Ringsektionen (16) besteht, die miteinander ohne Spalten befestigt sind.