DE3117533A1

DE3117533A1 - Rekuperator, vorzugsweise fuer industrieoefen

Info

Publication number: DE3117533A1
Application number: DE19813117533
Authority: DE
Inventors: Atilla Dipl.-Ing. Budapest Biró
Original assignee: KOHASZATI GYAREPITOE VALLALAT
Current assignee: KOHASZATI GYAREPITOE VALLALAT
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1981-05-04
Publication date: 1982-03-25
Also published as: HU180581B; US4410037A; ATA200781A; AT388236B

Description

Rekuperator, vorzugsweise für Industrieöfen

Die Erfindung bezieht sich auf vorzugsweise für Industrieöfen vorgesehene Rekuperatoren, in denen der Wärmeinhalt des Rauchgases ausgenutzt wird und die mit hintereinander angeordneten Strahlungs- und Konvektions-Wärmetauschern versehen sind.

Die zu einer Gruppe der bekannten Rekuperatoren gehörenden Wärmetauscher verfügen entweder über einen Strahlungswärmetauscher oder einen konvektiven Wärmetauscher. Solche Rekuperatoren von konvektiver Art sind aus den Fig. 44 und 95, sowie die mit Wärmestrahlung aus Fig. 121 im Buch "Rekuperator dia promislennich petschej" von B.L.Tjebenkow (Metallurgija, Moskau 1969) ersichtlich.

Der gemeinsame Nachteil der bekannten Rekuperatoren besteht darin, daß sie nur mit geringer Wirksamkeit zur Wärmeausnutzung anwendbar sind. Wenn nämlich im Falle der Strahlungswärmerekuperatoren das Rauchgas kälter ist als 1000⁰K, hat der Wärmeaustausch durch Strahlung einen sehr mäßigen Wirkungsgrad. Bei konvektiven Rekuperatoren ist die Effektivität wegen der kleinen Schichtdicke des Gases geringer.

Die andere Gruppe der bekannten Wärmetauscher besteht aus hintereinander angeordneten Strahlungs- und Konvektions-Wärmetauschern. Solche Wärmetauscher sind aus den Fig. 139 und 140 in dem oben genannten Buch ersichtlich. Diese Wärmetauscher sind bereits zur Ausnutzung des Wärmeinhaltes der Rauchgase mit höherer Temperatur (1500⁰K) mit gutem Wirkungsgrad geeignet, jedoch be-

steht ein Nachteil darin, daß der Wärmeübertragungskoeffizient des konvektiven Wärmetauschers klein ist; infolgedessen werden die Wärmetauscher groß und kostenaufwendig und ihre Anordnung auf dem Ofen ist umständlich.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, einen solchen Rekuperator zu schaffen, der sowohl zum Strahlungs-, als auch zum Konvektions-Wärmeaustausch geeignet ist, wobei die Wirksamkeit des konvektiven Wärmeaustausches verglichen mit den bekannten Wärmetauschern besser ist, der Widerstand auf der Rauchgasseite gering ist und die Größe und das Gewicht des Rekuperators vermindert werden können, wodurch die Anwendung des Rekuperators die billige und wirksame Ausnutzung des Wärmeinhaltes des Rauchgases mit besserem Wirkungsgrad ermöglicht.

Die Erfindung betrifft einen Rekuperator der oben genannten Art, vorzugsweise für Industrieöfen, wobei die Weiterentwicklung, d.h. die Erfindung selbst insbesondere darin besteht, daß der konvektive Wärmetauscher mit einem zentralen Wärmeaustauschorgan und mindestens mit einem Luft auf dessen geschlossenen Boden blasenden Rohr versehen ist.

Die gestellte Aufgabe wird mit diesen Maßnahmen dadurch gelöst, daß der Wärmeinhalt des Rauchgases hoher Temperatur in einem zylindrischen, zum Strahlungswärmeaustausch geeigneten Raum auf 1000⁰K herabgesetzt wird, dieses Rauchgas am Ende des zylindrischen Raumes stirnseitig gegen den Boden des zentralen Wärmeaustauschorgans geführt wird und danach während der überführung vom zentralen zum äußeren konvektiven Wärmetauscher sein Wärmeinhalt ausgenutzt wird, wobei der luftseitige

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Wärmeaustausch durch gasstromstoßende Kühlung des zentralen Wärmetauschers gefördert wird.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Rekuperators näher erläutert, der aus der Zeichnung im Längsschnitt ersichtlich ist.

Das den Brennraum des Ofens veranlassende heiße Rauchgas strömt in einen Strahlungswärmetauscher 3 des Rekuperators und gibt einen Teil seines Wärmeinhaltes an eine den zylindrischen Raum des Strahlungswärmetauschers 3 umgrenzende Umfangswand 9 und an die den Strahlungsraum stirnseitig begrenzende Begrenzungswand eines in Verlängerung des Wärmetauschers 3 koaxial mit diesem angeordneten zentralen Wärmeaustauschorgans 7 ab, dessen Boden von dieser Begrenzungswand gebildet ist, an der das Rauchgas in den ringförmigen an der radial inneren Seite von der zylindrischen umfangswand 10 äes zentralen Wärmeaustauschorganes 7, und.an der radial äußeren Seite von der Verlängerung der umfangswand 9 des Strahlungsraumes des Wärmetauschers 3 begrenzten Kaum eines konvektiven Wärmetauschers 4 umgelenkt wird, wo es einen weiteren Teil seines Wärmeinhaltes an die Wände 9 und 10 konvektiv abgibt. Die konvektiv abgegebene Wärme läßt sich durch Einbau einer ünterteilungswand 5 zwischen den Wänden 9 und 10 vermehren, die vom Rauchgas durch ümströmung erwärmt wird und die die aufgenommene Wärme an die parallel zu ihr verlaufenden Wände 9 und 10 durch Strahlung abgibt,

Die vorzuwärmende Verbrennungsluft strömt an dem dem Strahlungsraum 3 abgewendeten Ende des Rekuperators in das zentrale Wärmeaustauschorgan 7 durah ein zentral

in diesem angeordnetes Rohr 8 ein, das im Abstand von dem Boden des Wärmetauschorganes vor dem Boden endet und aus dem sie mit einer hohen Geschwindigkeit (ca 80 m/s) austritt. Der Austrittsstrom prallt dabei gegen den Boden des zentralen Wärmeaustauschorganes 7 und wird an diesem in den Ringraum zwischen dem Rohr 8 und der Umfangswand 10 umgelenkt, so daß sie in diesem Ringraum im Gleichstrom mit dem an der anderen Seite der Umfangswand 10 strömenden Rauchgas strömt. Nach dem Durchströmen dieses Ringraumes wird die Luft mittels der Krümmer 6 in den äußeren Wärmeaustauscher 11 geführt, in welchem sie entlang der umfangswand 9 im Gegenstrom zu dem an deren Innenseite strömenden Rauchgas strömt. Sie verläßt den Rekuperator aus einem an dessen vorderen Ende ausgebildeten Sammelraum 12 durch einen Stutzen 13. Der äußere Wärmeverlust des Rekuperators wird durch eine seinen Außenmantel bildende Isolation 14 herabgesetzt.

Die Trennwände 9 des Rekuperators lassen sich aus wärmebeständigem Stahl, die Hilfsunterteilungswand 5 aus säurebeständigem Stahl und die übrigen Teile aus Kesselblech herstellen.

Der erfindungsgemäße Rekuperator hat über die gestellte Aufgabe hinaus weitere Vorteile. Infolge des Wärmeaustausches mit Gasstromstoß verlängert sich die Lebensdauer des zentralen konvektiven Wärmeaustauschorganes, durch das Aufrauhen der Hilfswärmetauschflache 5 und der Umgrenzungswand 10 (z.B. durch deren Verrippung) läßt sich die Wirksamkeit des konvektiven Wärmeaustausches erhöhen, und infolge der strukturellen Ausgestaltung des vorderen Teiles des Strahlungswärmeaus-

tauschraumes läßt sich der Rekuperator an einen Brenner unmittelbar anschließen, der eine tellerförmige Flamme erzeugt. Vor die ringförmige Stirnfläche seiner Umfangswand läßt sich ein aus feuerbeständigem Material gefertigter Schutz anbringen, der dem Wärmetauscher auch im Falle einer Rauchgastemperatur über 1500⁰K eine lange Lebensdauer sicherstellt.

Leerseite

Claims

zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Dipl.-Ing. Hans-Martin Viering · Dipl.-Ing. Rolf Jentschura · Steinsdorf straße 6 · D-8000 München

Änwaltsakte 3801 4. Mai 1981

Kohäszati Gyärepitö Vällalat, Budapest/Ungarn

Rekuperator, vorzugsweise für Industrieöfen

ANSPRÜCHE

/ij) Rekuperator, vorzugsweise für Industrieöfen, der hintereinander angeordnete Strahlungs- und Konvektions-Wärmetauscher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß äer Konvektions-Wärmetauscher (4) mit einem zentralen Wärmeaustauschergan {7) und mit zumindest einem auf dessen geschlossenen Boden Luft blasenden Rohr (8) versehen ist.
2. Rekuperator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Hilfswärmetauschflache (5) versehen 1st, die zwischen einer Äbgrenzungswand ΠOi des zentralen Wärraeaustaus^horganes 17) und einer Trennwand (9) eines äußeren komrektiven Wärraeaustauschorganes (11) angeordnet ist.

I/w -2-

Stolnsdorfstrsße 6 Telex: 621233S jepa d PosSsciisck München 30S7 26-001

D-8000 Münshen 22 Telegramm: Steinpat München BciyortecSia Varolnsbank München 567

Tetefon: (0 89) 23 M 1S Teletopieröi: (0 89) 222 06S Raiffoisenbank München 032 18 13

(0 89) 29 3414 (Siemen» OCiTT Norm Gfcppe 2) Deutsche Bank München 2 711 637
3. Rekuperator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Strahlungswärmetauscher (3) ein Gasbrenner zur Erzeugung einer tellerförmigen Flamme angeordnet ist und in seiner Achse eine Öffnung zur Zufuhr des Rauchgases in einen Strahlungswärmeaustauschraum des Rekuperators ausgebildet ist.