DE1126433B - Vorrichtung zum Aufheizen fester Waermetraeger, die rings um eine zentrale Brennkammer absinken - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger, die rings um eine zentrale Brennkammer absinken Für die Umsetzung gasförmiger Medien hat in immer größerem Umfange ein Verfahren Anwendung gefunden, bei dem feste, in der Regel kugelförmige Wärmeträger mittels gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt und die der Reaktion zu unterwerfenden gasförmigen Medien durch die Säule der festen Wärmeträger geleitet werden, die zunächst durch den Erhitzerraum und dann durch den Reaktionsraum langsam absinken, um von der tiefsten Stelle des Kreislaufes wieder an die höchste Stelle mittels eines Becherwerkes od. dgl. zurückgeführt zu werden. Es hat sich gezeigt, daß die Erhitzung der festen Wärmeträger auf eine möglichst gleiche Temperatur Voraussetzung eines präzisen Reaktionsablaufes ist.
• Es ist bereits eine Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger bekannt, bei der um eine zentrale, irt fallender Richtung beflammte Brennkammer ein Ringraum angeordnet ist, dessen Höhe ein Vielfaches der lichten Weite beträgt. Durchbrüche im Mauerwerk verbinden den unteren Teil der Brennkammer mit dem Ringraum, in den die Verbrennungsprodukte eintreten und beim Aufsteigen die darin absinkenden festen Wärmeträger beaufschlagen. Die Abstrahlungsverluste können bei einer derartigen Vorrichtung verhältnismäßig gering gehalten werden, bei höhen Temperatur- und Druckbelastungen besteht jedoch in den ringförmigen Wänden, die den Ringraum umgeben, die Gefahr von Rissen. Auch ist eine gleichförmige Erhitzung aller Wärmeträger nicht gewährleistet. Ein späterer Ausgleich in der abgezogenen Masse ist nicht vorgesehen.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Erscheinung der Randgängigkeit während des Absinkens der Wärmeträgersäulen bei großen Apparatequerschnitten sich erheblich störender bemerkbar macht als bei kleineren Querschnitten und daß diese auch eine gleichmäßigere Verteilung des im Gegen-. Strom zu den langsam absinkenden Wärmeträgern hindurchströmenden Heizmittels ergeben. Die Erfindung erzielt wesentliche Verbesserungen der vorbekannten Bauart dadurch, daß zum Absinken der Wärmeträger gleichförmig über den Umfang verteilte kreisförmige Schächte dienen, welche aus geschlossenen Ringsteinen aufgebaut und in die zylindrischen Mauerwerkschichten des Blocks eingesetzt sind; sie münden in einen sich nach unten verjüngenden Sammelraum, der einerseits den unteren Auslaß der Brennkammer bildet und an den sich andererseits der Auslauf der festen Wärmeträger anschließt. Dieser Sammelraum hat vorzugsweise mit dem sich an ihn anschließenden Auslauf die Gestalt eines schlanken Kegels, dessen Spitze nach unten gerichtet ist. Der Durchmesser der obenliegenden Grundfläche dieses Kegels entspricht dem Durchmesser des Kreises, der von den Schächten gebildet wird.
• Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung böschen sich die in den einzelnen kreisförmigen Schächten absinkenden Wärmeträger unter der Grundfläche des vom Sammelraum gebildeten Kegels ab und bilden eine große Oberfläche, über die die aus der Brennkammer kommenden Verbrennungsgase in die Masse der Wärmeträger eintreten, was einer gleichmäßigen Verteilung über die einzelnen Schächte förderlich ist. Soweit die in den Sammelraum gelangenden Wärmeträger ungleichmäßig erhitzt sind, ergibt sich durch Vermischung und Wärmeaustausch während des Absinkens im Sammelraum Gelegenheit zum Ausgleich.
• Um die Einzelschächte möglichst druckdicht zu gestalten, greifen die geschlossenen Ringsteine, aus denen die Einzelschächte aufgebaut sind, mit umlaufender Nut und Feder an ihren waagerechten Trennfugen ineinander. In der innerhalb der Erhitzerschächte liegenden Brennkammer kann ein erheblicher Druck angewendet werden, zumal, wenn das gesamte, Brennkammer und Erhitzerschächte umgebende Mauerwerk von einem Metallmantel umgeben ist. Zur weiteren Unterbindung der Gefahr von Gasdurchbrüchen wird der Mauerwerksblock aus mehreren einander unmittelbar umschließenden konzentrischen Ringen feuerfesten Mauerwerks gebildet. Um Gasdurchbrüche auch in den Randschichten des Mauerwerkes zu vermeiden, ordnet man auf der Innenseite des Metallmantels, der das gesamte Mauerwerk umgibt, Winkelbleche an; diese haben die Form geschlossener Ringe und fassen mit ihren äußeren senkrechten, nach unten stehenden Schenkeln in tassenartige Vorsprünge des Metallmantels.
• Vorzugsweise erweitert sich die von mehreren konzentrischen Ringen aus feuerfestem Werkstoff umgebene Brennkammer von ihrem oberen, der Zufuhr der Verbrennungsmittel dienenden Einlaß her nach unten, und in den hier liegenden Teil der Wandung ragt von der oberen Abschlußplatte des Erhitzers her ein zylindrischer Mantel aus hitzebeständigem Metall. Die obere Zuführungsleitung für die Verbrennungsluft kann als zentrales Kühlrohr für die Decke ausgebildet sein.
• In der Zeichnung ist eine Vorrichtung dargestellt, die zum Aufheizen fester Wärmeträger mittels Öl bestimmt ist, und zwar zeigt Abb. 1 einen Achsschnitt durch die Vorrichtung, Abb.2 einen waagerechten Schnitt entsprechend II-II von Abb. 1.
• Wie Abb. 1 und 2 erkennen lassen, wird die Brennkammer 10 von einem Mauerwerkring 11 und dieser von einem weiteren Mauerwerkring 12 umgeben. In der weiter nach außen liegenden Ringschicht 13 befinden sich die Schächte 14, in denen die festen Wärmeträger absinken. Diese Schächte werden von Steinen 15 gebildet, die die Form geschlossener Ringe haben und an ihren waagerechten Trennflächen 16 mit Vor- und Rücksprung ineinandergreifen. Nach außen zu folgt zunächst eine weitere Ringschicht aus festem Mauerwerk 17, alsdann eine Schicht 18 aus wärmeisolierenden Stoffen, um die sich der Metallmantel 19 schließt. Auf der Innenseite des Metallmantels sind in verschiedener Höhe Tassen angebracht, die durch ein ringsumlaufendes Blech 20 gebildet werden, das mit seinem kurzen, waagerechten Schenkel mit dem Mantel 19 beispielsweise durch Schweißen verbunden ist und mit seinem längeren, senkrechten Schenkel nach oben ragt. In die so gebildeten umlaufenden Tassen fassen die nach unten stehenden, senkrechtenSchenkel 21 von Winkelblechen ein, deren waagerechte Schenkel 22 tiefer als die senkrechten in das Mauerwerk hineinragen und den Durchbruch senkrecht im Mauerwerk aufsteigender Gasströme verhindern.
• Die Leitung 24 versorgt den Ölbrenner 23 mit Öl. Durch das Rohr 25 wird dem in der senkrechten Achse der Vorrichtung liegenden Rohr 26 die kalte Luft zugeführt; um den Kopf der Vorrichtung zu kühlen, ragt das Rohr 26 weit in den Brennerschacht hinein und bringt die Luft erst im Brennerraum selbst mit dem Brennmittel zur Vereinigung.
• Im oberen Teil hat die Brennkammer die Form eines Kegelstumpfes 39, der Durchmesser erweitert sich nach unten also erst allmählich auf die aus Abb. 2 ersichtliche Größe. In demjenigen Teil des Mauerwerks, das den oberen Teil der Brennkammer von den Schächten 14 trennt, ist ein zylindrischer Mantel 27 aus hitzebeständigem Metall eingebettet, der das Diffundieren von Rauchgasen verhüten soll. Das obere Ende dieses Mantels ist in die metallene obere Abdeckung 28 der Vorrichtung eingelassen und mit einem Kompensator 29 versehen, der zum Ausgleich von Wärmedehnungen dient.
• An die Schächte 14 schließen sich nach oben Metallrohre 30 an. In diese sind die Zuführungsrohre 31 für die festen Wärmeträger eingesetzt, und seitlich münden in diese die Rohre 32 zum Ableiten der verbrannten Gase in die Ringleitung 33. Die Schächte 14 und die Brennkammer 10 münden in einen gemeinsamen Sammelraum 34, an den sich der Auslauf 35 für die festen Wärmeträger anschließt. Sammelraum und Auslauf haben zusammen die Gestalt eines sich nach unten verjüngenden Kegels, dessen Grundflächendurchmesser dem Durchmesser des von den Schächten 14 gebildeten Kreises entspricht. Diese böschen sich in dem Raum 34 längs einer Fläche auf, die durch die gestrichelte Linie 36 angedeutet ist. Das Mauerwerk der Ringschichten 11 bis 12 wird innerhalb des Raumes 34 durch die Streben 37 abgestützt.
• Während die durch die Rohre 31 zugeführten festen Wärmeträger langsam in den Schächten 14 und darauf in den Räumen 34 und 35 absinken, wird mittels des Brenners 23 das Öl mit erheblichem Druck verbrannt. Die Verbrennungsgase treten über die Schüttfläche 36 in die Schächte 14 ein, wo sie mit großer Geschwindigkeit die Wärmeträger durchströmen, und werden alsdann in die Ringleitung 33 abgezogen. Durch die engen Schachtquerschnitte und die hohe Geschwindigkeit der Rauchgase ergibt sich eine sehr gleichförmige Erwärmung der festen Wärmeträger, die für die anschließende Wärmeübertragung auf das der Reaktion zu unterwerfende Gas von besonderer Bedeutung ist. Die Flammenlänge in der Brennkammer 10 kann gegebenenfalls durch Zusatz von Zweitluft gesteuert werden. Die Rohre 26 und 30 sind mit besonderen Dichtungen 38 versehen, die aus stoffbüchsenartigen Asbestpackungen bestehen; das Festziehen der Dichtungen erfolgt mittels innenliegender Druckringe über außenliegende Druckschrauben

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Als aus zylindrischen Mauerwerksschichten aufgebauter Block ausgebildete Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger mittels eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes, bei der rings um eine zentrale, in absteigender Richtung beflammte, im Querschnitt vorzugsweise kreisförmige Brennkammer der Wärmeträger absinkt und in aufsteigender Richtung von den Verbrennungsprodukten der Brennkammer beaufschlagt wird, worauf er in einen unterhalb der Brennkammer liegenden zentralen Auslauf gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absinken der Wärmeträger gleichförmig über dem Umfang verteilte kreisförmige Schächte (14) dienen, welche aus geschlossenen Ringsteinen (15) aufgebaut und in die zylindrischen Mauerwerksschichten des Blocks eingesetzt sind, und in einen sich nach unten verjüngenden Sammelraum (34) münden, der einerseits den unteren Brennkammerauslaß bildet und an den sich andererseits der Auslauf (35) der festen Wärmeträger anschließt.
2. 2. Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (34) mit dem sich an diesen anschließenden Auslauf (35) die Gestalt eines sich nach unten verjüngenden schlanken Kegels hat, dessen Grundflächendurchmesser dem Durchmesser des von den Schächten (14) gebildeten Kreises entspricht.
3. 3. Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mauerwerksblock aus mehreren einander unmittelbar umschließenden konzentrischen Ringen (11, 12, 13, 17, 18) feuerfesten Mauerwerks gebildet ist.
4. 4. Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennkammer (10, 39) und Schächte (14) bildende Mauerwerk (13, 17, 18) von einem Metallmantel (19) umgeben ist, auf dessen Innenseite Winkelbleche (21, 22) angeordnet sind, die geschlossene Ringe bilden und mit ihren äußeren senkrechten, nach unten stehenden Schenkeln (21) in tassenartige Vorsprünge (20) des Metallmantels (19) fassen.
5. 5. Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (10) von ihrem oberen, der Zufuhr der Verbrennungsmittel dienenden Einlaß (26) nach unten zu sich zunächst erweitert (39) und in diesen oberen Teil der Wandung ein zylindrischer Mantel (27) aus hitzebeständigem Metall hineinragt.
6. 6. Vorrichtung zum Aufheizen fester Wärmeträger nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Zuführungsleitung für die Verbrennungsluft als zentrales Kühlrohr (26) der Decke ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 834112, 803 242.