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Kupolofenanlage, bei welcher für zwei vorzugsweise wechselweise betriebene
Kupolöfen eine beiden Öfen gemeinsame rekuperative Winderhitzeranlage vorgesehen
ist Für den abwechselnden Betrieb von zwei Kupolöfen ist bereits eine Winderhitzeranordnung
vorgeschlagen, bei welcher die beiden Winderhitzer zu einer Einheit verschmolzen
und zwischen den beiden Kupolöfen aufgestellt sind. Diese bekannte Anlage arbeitet
mit regenerativ betriebenen Winderhitzern, so daß trotz der Verschmelzung derselben
zu einer einzigen zwischen den beiden Kupolöfen @tehellden Anlage immerhin zwei
Winderhitzer erforderlich sind, nämlich einer, welcher sich im aufgeheizten Zustand
befindet und welcher demgemäß die Wärme an den zu erhitzenden Wind abgibt, und einer,
welcher sich in der Aufheizung befindet und durch welchen infolgedessen die heißen
Abgase aus dem Kupolofen hindurchströmen. Abgesehen davon, daß bei dieser Anlage
nur ein wechselweiser Betrieb der beiden Kupolöfen möglich ist, hat sich dieser
Vorschlag wahrscheinlich aus dem Grunde nicht in der Praxis einführen können, weil
der heiße Wind bei dieser Anlage dem Kupolofen lediglich durch einseitig angeordnete
Formen zugeführt wird, während durch die anderer->eits angeordneten Formen in der
gleichen Formebene die zum Aufheizen des einen Winderhitzers dienenden Abgase aus
dem Ofen abgezogen werden. 1ls ist klar, daß bei einer solchen Bau- und Arbeitsweise
- abgesehen von den wahrscheinlich nicht allzu hohen Temperaturen der den Kupolofen
verlassenden, im übrigen höchstwahrscheinlich noch sehr viel unverbrannte Gase enthaltenden
Abgase-kein
einwandfreier und flotter Schmelzbetrieb gewährleistet
sein kann, da die in dem Schacht des Kupolofens niedergehenden Gichten infolge des
Abzuges der Abgase oder eines großen Teiles derselben in der Formebene nur sehr
schlecht vorgewärmt werden und in verhältnismäßig kaltem Zustand in die Schmelzzone
gelangen.
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In späteren Jahren ist man infolgedessen in dem Bestreben, Kupolöfen
mit vorgewärmtem Wind zu betreiben, dazu übergegangen, dem Kupolofen einen rekuperativ
beheizten Winderhitzer zuzuordnen, wobei die diesen rekuperativen Winderhitzer heizgasseitig
beaufschlagenden Abgase entweder aus dem Schacht des Ofens abgezogen wurden und
gegebenenfalls mit in dem rekuperativ beheizten Winderhitzer bereits vorgewärmtem
Wind zur restlosen Verbrennung gebracht wurden oder wobei der rekuperativ arbeitende
Winderhitzer unmittelbar über der Gicht des Kupolofens angeordnet war und wobei
gegebenenfalls zwecks restloser Verbrennung der die Gicht des Kupalofens verlassenden
Gase vorgewärmte Luft in den nach außen abgeschlossenen Raum zwischen Gicht und
Lufterhitzer eingeleitet wird.
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Ein anderer Vorschlag geht bereits dahin, einen rekuperativ arbeitenden
Winderhitzer gemeinsam für zwei Kupolöfen neben der Gicht derselben anzuordnen,
wobei dieser wahlweise von den gesamten Gichtgasen des einen oder des anderen Ofens
beaufschlagt wird, welche ihm durch die um r8o° nach unten abgebogenen Abzugskanäle
zugeführt werden, ohne daß irgendeine :Möglichkeit besteht. die dem Rekuperator
zuzuführende Gichtgasmenge zu regulieren. Infolgedessen kann es, da ja einerseits
das Wärmeangebot und andererseits der Wärmebedarf für den zu erhitzenden Wind während
der Schmelzperiode schwanken, leicht zu einer l berhitzung des Rekuperators kommen,
welche seine Haltbarkeit sehr gefährdet.
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Um die Überhitzungsgefahr bei Luftvorwärmern zu vermeiden und das
Wärmeangebot denn Wärmebedarf anzupassen, ist bereits in dem Buch von G u m z ,
»Die Luftvorwärmung im Dampfkesselbetrieb«, erschienen im Springer-Verlag, 1933,
auf den S. z r i ff.. allgemein die Abführung der überschüssigen Abgase durch LTmführungskanäle
vorgeschlagen worden.
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Dieses Prinzip fand bisher bei Kupolöfen mit neben dein Ofen, z. B.
auf dem Gießereiflur, angeordneten Rekuperatoren derart Anwendung, daß man mit einem
Ventilator die für die Luftvorwärinung benötigte Abgasmenge unter Anwendung absperrbarer
Rohrleitungen absaugte und die nicht benötigte Menge durch den Gichtabzug entweichen
ließ.
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Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf eine Bauweise, bei welcher
der Rekuperator zwischen zwei vorzugsweise wechselweise betriebenen Kupolöfen oberhalb
der Gicht und seitlich zu den Ofenschächten angeordnet ist. Diese Anordnung ist
gegenüber der vorgenannten nicht nur raumsparend, sondern durch Wegfall des mehr
oder weniger umfangreichen Rohrleitungssystems und des Absaugv entilators vorteilhafter
und vermeidet unnötige Wärmeverluste. Andererseits ist ein so angeordneter Rekuperator
insbesondere beim Hernnterblasen des Kupolofens besonders hohen Teinperaturen, der
Strahlungswärme und Stichflammen ausgesetzt, welche gegebenenfalls infolge Überschreitens
der zulässigen Wandungstemperatur zii Überhitzungsschäden Veranlassung geben können,
wobei bei diesem Herun.terblasen ferner noch ein verstärkter Auswurf erhöhte Verschinutzungsgefahr
hervorruft.
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Diese Nachteile werden erfliidungsgeniäl;l überwunden durch die Anordnung
von drei eine F unkenkatnmer bildenden Abzugsschächten für die Gichtgase über und
zwischen den Kupolöfen, in deren mittlerem Abzugsschacht der Rekuperator angeordnet
ist und durch Giclitgas-Regelorgane. insbesondere Klappen, vor dem unteren Ende
des Rekuperators und den oberen Enden der seitlichen Schächte.
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Durch die Gichtgas-Regelorgane können die Gichtgase der vorzugsweise
wechselweise arbeitenden Kupolöfen'entsprecliend dein Wärmebedarf des Winderhitzers
wahlweise ganz oder teilweise durch den den Rekuperator enthaltenden Mittelschacht
oder durch einen oder beide der äußeren Leerschächte geführt werden. Bei entsprechender
Beinessung der Heizfläche des Rekuperators ist es im übrigen auch möglich, mit beiden
Kupolöfen gleichzeitig zu arbeiten.
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Durch die seitliche Lage des Rekuperators zwischen den Ofenschächten
ist derselbe der unmittelbaren Ofenstrahlung entzogen, und er kann beim Herunterblasen
des Ofens heizseitig völlig abgeschaltet werden, wodurch seine Lebensdauer erheblich
verlängert wird.
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Weiterhin werden durch diese seitliche Lage die Gichtgase vor Eintritt
in den Rekuperator zu einer Richtungsänderung gezwungen, wobei ein Teil der Flugasche
noch unterhalb des Rekuperators ausfällt, so daß dieser nicht so starker Verschmutzung
ausgesetzt ist, als wenn er sich unmittelbar über der Gicht des Ofens befände.
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Im ganzen zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch eine
sehr gedrungene und billige Bauweise aus. Sie ermöglicht es in ebenso einfacher
wie wirkungsvoller Weise, das in seiner Höhe schwankende Wärmeangebot der Gichtgase
dem Wärmebedarf des Rekuperators so anzupassen, daß einerseits ein zulässiges. Höchstmaß
der Wärmeausnutzung erzielt wird, andererseits dasselbe mit Rücksicht auf die Haltbarkeit
und Lebensdauer des Rekuperators nicht überschritten wird.
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Im übrigen soll sich der Schutz nur auf die Gesamtkombination der
im Patentanspruch angeführten Merkmale erstrecken, da einzelne Merkmale oder andere
Kombinationen von einzelnen dieser Merkmale bei Kupolofenanlagen vorbekamit waren.
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Für drei in einer Reihe stehende Kupolöfen wird man ferner zweckmäßigerweise
zwei derart angeordnete Rekuperatoren vorsehen, wobei diese und die Abzugs- bzw.
Regeleinrichtungen in einer allen Kupolöfen gemeinsamen Funkenkammer zusaminengefaßt
werden.
In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiel der Erfindung
und gleichzeitig zur Erläuterung weiterer Einzelheiten derselben in den Fig. r und
:2 zwei Schnitte durch eine aus zwei vorzugsweise wechselweise betriebenen Kupolöfen
bestehende, mit einem gemeinsamen, seitlich über der Gicht zwischen den Öfen angeordneten
rekuperativen Lufterhitzer ausgerüstete Kupolofenanlage dargestellt.
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a und b sind die beiden Kupolöfen, c ist der beiden Öfen gemeinsame,
seitlich über der Gicht zwischen den Öfen in einem mittleren Abzugsschacht angeordnete
rekuperative Winderhitzer. Die äußeren Abzugsschächte (Leerschächte), die sich unmittelbar
über der Gicht der Ofen a und b befinden, :ind mit d und e bezeichnet.
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Die drei Abzugsschächte bilden eine gemeinsame Funkenkammer k. In
den oberen Enden der Leerschächte d und e sind Abschlußklappen f, vor dem unteren
Ende des Rekuperators c sind Abschlußklappen ä angeordnet.
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h- ist die von dem Rekuperator c zu den Öfen führende Heißwindleitung,
welche über das Verteilerstück -ii zu den Windkästen m und n. der Kupalöfen
a und b führt.
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i bezeichnet den Abzugskamin, welcher in der Mitte auf der gemeinsamen
Funkenkammer k angeordnet ist. Es können jedoch gegebenenfalls noch weitere Abzugskamine
angeordnet sein, welche eine Fortsetzung der seitlichen Leerschächte d und
e
bilden.
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1 ist ein Aschetrichter unter dem Kamin i bzw. unterhalb des den Rekuperator
c enthaltenden Abzugsschachtes, dessen Wandverlängerungen o als Zwischenmauern zur
Umlenkung der Lichtgase dienen.
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p ist eine an das Verteilerstück u angeschlossene Kaltwindleitung,
q bezeichnet die Beschickungsbühne.
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r ist ein Zusatzbrenner, der von einer Gasleitung t und einer
von der Heißwind@leitung la abzweigenden Leitung s gespeist wird und je nach Bedarf,
z. B. beim Anfahren der Anlage, in Betrieb genommen werden kann. z, sind gleichfalls
von der Heißwindleitung abzweigende Leitungen zwecks 1-inleitens von vorgewärmter
Luft in den Raum zwischen Gicht und Rekuperator c, wo in bekannter `,'eise durch
Nachverbrennung die latente Wärme der Lichtgase frei gemacht werden kann.
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M'enn der Kupolofen a. in Betrieb ist und die Klappen f sowohl im
Leerschacht d als auch im Leerschacht c geschlossen sind, strömen bei geöffneten
Klappen b die Lichtgase durch den Rekuperator c zum Kamin i, wobei durch die Zwischenmauer
o eine verstärkte Richtungsänderung der Gase bewirkt wird. so daß eine direkte Flalnmeneinwirkung
vom Kupolofen her auf den Rekuperator c vermieden und gleichzeitig ein Ausfall der
schweren Ascheteilchen hervorgerufen wird, welche in den Aschetrichter 1. absinken.
Der zuletzt genannte Vorgang wird noch dadurch unterstützt, daß der Strömungsquerschnitt
der Lichtgase durch den Rekuperator c im Sinne einer Verringerung ihrer Strömungsgeschwindigkeit
entsprechend groß bemessen ist.
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Sinngemäß in der gleichen Weise arbeitet die Anlage beim Betrieb des
Kupolofens b.
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Beim Herun.terblasen des Ofens gegen Ende des Ofenbetriebes werden
die Klappen g unter dem Rekuperator c geschlossen und gleichzeitig die Klappen
f der Abzugsschächte d bzw. e geöffnet, so daß die Lichtgase und die
beim Herunterblasen entstehenden Stichflammen durch diese unmittelbar dem Kamin
i zuströmen können.