BIG SIZE RADIANT UNIT FOR INDUSTRIAL FURNACES

Abstract: 1. Large-sized radiation unit for industrial furnaces with large-sized industrial furnace component (1) of heatproof reinforced concrete and with at least one fuel-air mixing device (2) of a radiant burner, a through-opening (5) being provided in the industrial furnace component (1) for the fuel-air mixing device (2), characterised in that the heatproof reinforced concrete of the industrial furnace component (1) extends up to the through-opening (5) and forms the latter's boundary surfaces, and that only the fuel-air mixing device (2) is inserted in the through opening (5), which has the internal contour of a burner firing block.

Description: Titel der Erfindung: Grossformatiges Strahlungselement für Industrieöfen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft grossformatige Strahlungselemente für den Einsatz in Industrieöfen und anderen Wärmeaggre- gaten. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen In Industrieöfen und ähnlichen Wärmeaggregaten kommen in zunehmenden Masse scheitrechte Decken in Verbindung mit Strahlungsbrennern zur Anwendung. Der Grund dafür ist die besonders effektive Möglichkeit der Wärmeübertragung durch Strahlung. Bekannt sind gegenwärtig Rippendeckenplatten mit Aussparungen für Strahlungsbrenner nach DD-PS 145 190, Oberofenelemente aus bewehrtem Feuerbeton nach DD-PS 140 165. Es wurde ausserdem versucht, Fertigteile aus bewehrtem Feuerbeton für die Zustellung von Hängedecken und Wandelemente zu verwenden. Die vorstehend genannten Ofenelemente und Wandelemente werden gegenwärtig mit Strahlungsbrennern nach DD-PS 144 950 oder in 69 659 komplettiert. Diese in der Praxis verwendeten Lösungen bzw. Kombinationen von Ofenbauteilen und Strahlungsbrennern weisen in ihrer Gesamtheit folgende Iiachteile auf: 1. Die erforderlichen grossen Aussparungen für die Aufnahme der Strahlunsbrenner führen zu erheblichen Querscbnitts minderungen und damit zu erhöhter Riss- und Bruchgefahr der Decken- und Wandsysteme. 2. Infolge der getrennten Bauweise von Decken- und VJand- .elementen einerseits, sowie Brennersystemen mit einge hängten Brennersteinen andererseits, treten oft unter Betriebsbedingungen Lageveränderungen zwischen beiden Systemen ein, wodurch die Strahlungsbrenner ihre defi nitive Eigenschaft zur Bildung einer Flachflamme ver lieren. 3. Durch den konstruktiv bedingten Ringspalt zwischen Decke und Brennermantel strömt heisses Abgas aus dem Ofeninnen raum, was eine thermische Überbeanspruchung der Stahlar mierung im Deckensystem, am Brennermantel, an der UrRg- konstruktion des Ofens und nicht zuletzt eine Belastung der Umwelt und der damit verbundenen Energieverluste zur Folge hat. 4. Die Brennersteinhalterungen und -mäntel müssen aus hoch legierten Stahlmarken bestehen, da sie sonst während des Betriebes stark verzundern und wegbrennen. 5. Das relativ hohe Eigengewicht der Brennersysteme, be dingt durch den montierten Brennerstein, erfordert beim Neubau oder Reparaturmassnahmen entsprechende Hebezeuge. 6. Der Wechsel von kompletten Brennern bzw. von Verschleiss teilen ist nur an ausser Betrieb genommenen Industrieöfen oder anderen Wärmeaggregaten möglich. 7. Konstruktiver Aufbau und erforderliche Verwendung von hochlegierten Stählen führen zu hohem Fertigungsaufwand bisheriger Strahlungsbrenner. Ziel der Erfindung Der Aufvand für die Fertigung der grossformatigen Strahlungselemente mit entsprechender Brennstoff-Luft-Misch- einrichtung wird wesentlich verringert, hochlegierter Stabil wird eingespart, die Riss- und Bruchgefahr herabgesetzt. Die Anwendung der Erfindung führt zur Einsparung von Wärmeenergie, zur Verringerung der Hitzebelastung von Umwelt und Tragkonstruktion der Industrie öfen und damit zur Erhöhung der Standzeit. Die Idontage-, Reparatur- und Instandhaltungsbedingungen werden verbessert, wodurch die Stillstandszeiten der In dustrie ofenanlagen verringert werden. Darlegung des Wesens der Erfindung Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Herstellbarkeit der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung und des grossformatigen Strahlung selementes wesentlich zu vereinfachen. Weiterhin ist der Ringspalt zwischen Brennerstein und Öffnung im Decken- bzw. Wandelement zu beseitigen. Zwischen Austrittsöffnung des Brennersteines und der Innenseite des Decken- bzw. Wandelementes muss ein gleichmässiger, einheitlicher und stufenloser uebergang geschaffen werden. Die Grösse der bisherigen Öffnungen im Decken- bzw. Wandsystem ist zu reduzieren. Eine thermische Überbeanspruchung an der erforderlichen Bewehrung in der Nähe der Öffnung ist zu verhindern. Die erforderliche Verbrennungsluft ist durch geeignete Zuführung rekuperativ vorzuwärmen. Merkmale der Erfindung Zur Lösung der Aufgabe werden eine oder mehrere Öffnungen in einem grossformatigen Industrieofenbauteil aus bewehrtem Feuerbeton in ihrer form und Grösse so ausgebildet, dass sie gleichermassen Brennermund als auch Aufnahme einer Brenn stoffLuft-Mischeinrichtung darstellen. In cht Richtung des Ofenraumes ist dazu in das grossformatige Industrieofenbau- teil aus bewehrtem Feuerbeton ein sich erweiternder Verbrennungskanal eingearbeitet, der stufen- und fugenlos in die sich anschliessende Ofeninnensei te übergeht. Die Funktion des Brennersteines wird somit auf das grossformatige Industrieofenbauteil übertragen. Dadurch entfällt der sonst notwendige gesonderte Brennerstein mit Brennersteinmantel und entsprechenden Halterungen. Die Öffnung zur Aufnahme der Brennstoff Luft-Mischeinrichtung ist wesentlich kleiner als eine Öffnung zur Aufnahme eines Brenners mit Brennerstein. Die Mischein- richtung ist spaltfrei in die Öffnung eingesetzt. Durch die sich parabelförmig, treppenartig oder trichterför- mig erweiternde Öffnung bei stufenlosem Übergang zum Industrieofenbauteil werden ofeninnenseitig wirkende Kerbspan- nungen an der Öffnung stark herabgesetzt. Der direkte Einbau der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung in das grossformatige Industrie ofenbauteil gestattet eine rekuperati ve Luftvorwär- mung bei gleichzeitiger kühlung der Innenseite der Öffnung, wodurch die thermische Belastung der Stahlbewehrung herabgesetzt wird. Der Effekt der rekuperativen Luftvorwärmung bei gleichzeitiger Kühlung im Bereich der Stahlbewehrung lässt sich noch erhöhen, wenn die erforderliche Verbrennungsluft durch ein entsprechendes Rohrsystem innerhalb des Industrie ofenbauteiles zugeführt wird. Die Möglichkeit des Einbaues einer Öllanze, Zünd- oder Uberwachungseinrichtung in die Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung bleibt dabei in vollem Umfang erhalten. Durch die erfindungsgemasse Ubernahme der Funktion des Brennersteines als auch der Funktion der Aufnahme der Brennstoff Luft-Mischeinrichtung bildet das gro@formatige Industrie- ofenbauteil somit ein grossformatiges Industrieofenstrahlungselement. Ausführungsbeispiele An Hand von vier Beispielen wird die Erfindung näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Grundausführung eines grossformatigen Strahlungselementes nach Beispiel 1, Fig. 2 die Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung mit eilige- stecktem Luftzuführungsrohr als Ausschnitt aus Fig. 1, Fig. 3 ein Strahlungselement mit Brennstoff-Luft-Mischein richtung ohne eingestecktes Luftzuführungsrohr nach Beispiel 2, Fig. 4 ein Strahlungselement mit isoliertem Luftzuführungsrohr nach beispiel 3, Fig. 5 ein Strahlungselement mit getrennter Gas- und Luftzu rührung nach Beispiel 4. Beispiel 1 In diesem 3eispiel wird eine Grundausführung eines grossforma- tigen Strahlungselementes beschrieben. Ein grossformatiges Strahlungselement wird von einem grossformatigen Industrieofenbauteil 1 und einer zugehörigen Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 gebildet. Das grossformatige Industrieofenbauteil 1 besteht aus Feuerbeton mit Bewehrung 3 und ist mit einer Öffnung 4 zur Aufnahme eines teiles der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 auf der dem Ofeninnenraum abgewandten Seite versehen. Diese Öffnung 4 reicht bis in eine entsprechende tiefe des Industrieofenbauteiles 1. Die Form und Grösse dieser Öffnung korrespondieren weitgehend mit der Form und Grösse des entsprechenden Luftzuführungsrohres 6 einschliesslich seiner Austrittsöffnung. Von dieser Stelle an ist in das grossformatige Industrieofenbauteil 1 der sich trichterförmig, treppenartig oder parabelförmig erweiternde Verbrennungskanal 5 eingearbeitet, der nach der Drilndung stufenlos zur Feuerraum- seite des Strahlungselementes Ubereht. Die Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 wird als äusscre Begrenzung von einem Luftzuführungsrohr 6 gebildet, in das auf der dem Industrie ofen abgewandten Seite ein Luft- anschlussflansch 7 seitlich einmündet. Im Luftzuführungsrohr 6 sind koaxial ein Gaszuführungsrohr 8 und im Gaszuführungsrohr 8 eine Öllanze oder eine Zünd- und Überwa- chungseinrichtung 9 angeordnet. Das Gaszuführungsrohr 8 wird feuerraumseitig von einem auswechselbaren Düsenblech abgeschlossen, durch das die Öllanze oder die Zünd- und Überwachungseinrichtung 9 hindurchreicht. Ausserdem ist das Gaszuführungsrohr 8 in Richtung Ofeninnenraum axial verschiebbar in einen Ijraschkopf 10 mit Luftverdrallungs- schlitzen eingesteckt. Der Mischkopf 10 wird vom Luftzu- führungsrohr 6 fest umschlossen und weist die Austritts- öffnung für das Brennstoff-'luft-Gemisch auf. Die gesamte Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung 2 ist einfach mit dem entsprechenden Teil seines Luftzuführungsrohres 6 spaltfrei in die Öffnung 4 des grossformatigen Industrieofenbauteiles 1 eingesetzt. Dabei entfallen der Brennerstein, der Brennersteinmantel und Brennersteinhalterungen. Beim Bau eines Industrie ofens oder einss anderen Wärme- aggregates werden an den entsprechenden Stellen erfindungsgemässe grossformatige Strahlungselemente eingebaut. Über das Gaszuführungsrohr 8 oder die lanze 9 wird Brennstoff 17 und durch das Luftzuführungsrohr 6 die Verbrennungsluft 11 über die Verdrallungsschlitze dem Mischkopf 10 zugeführt. Der Brennstoff 17 wird mit der Verbrennungsluft 11 im Mischkopf 10 innig vermischt, und das Gemisch wird in be kannter Weise verdrallt. Die sich im Verbrennungskanal 5 bildende Flamme f folgt der Wandung des Verbrennungskanals 5 mit entsprechender Kontur und bildet im Ofeninnenraum eine scheibenartige Flachflamme. Je nach der durch den Industrieofen, durch den Einbauort oder durch den technologischen Prozess erforderlichen Bren- nerleistung ist das Gaszuführungsrohr 8 mit entsprechend ausgebildetem Gasdüsenblech unterschiedlich tief in den Mischkopf 10 eingesteckt. Beispiel 2 Die Ausführung nach Fig. 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung 4 im grossformatigen Industrieofenbauteil 1 bis zum Beginn des Verbrennungskanales 5 das Luftzuführungs rorff 6 ersetzt. Das Luftzuführungsrohr 6 aus Stahl endet über der Oberfläche des grossformatigen Industrieofenbautei loo 1 in einem Flansch 12. Mittels des Flansches 12, eines Dichtungsringes 13 und auf der Bewehrung 3 verankerten @al- terungen 14 wird das Luftzuführungsrohr 6 mit dem grossformatigen Industrieofenbauteil 1 verbunden. Das Gaszuführungsrohr 6 und die Öllanze bzw. Zünd- und Überwachungseinrichtung 9 ragen in die Öffnung 4 hinein, und der Mischkopf 10 ist unmittelbar vor dem Verbrennungskanal 5 angeordnet. Die Funktion dieser Ausführung stimmt mit der Funktion der Grundausführung gemäss Beispiel 1 überein. Durch den Ersatz eines Teiles des Luftzuführungsrohres 6 unmittelbar durch die Wandung der Öffnung 4 wird durch den direkten Kontakt der Verbrennungsluft mit der Wandung der Öffnung 4 die Luftvorwärmung erhöht, der energetische Wirkungsgrad verbessert, die Fertigung und das Gewicht weiter vermindert. Beispiel 3 Die Ausführung nach Fig. 4 ist für Einsatzfällge vorgesehen, wo eine zusätzliche Luftvorwärmung nicht erwünscht ist. Diese Ausführung unterscheidet sich von der Grundausführung gemäss Beispiel 1 dadurch, da@ die Öffnung 4 bezogen auf das Luftzuführungsrohr 6 erweitert ist und der dadurch entstehende Raum zusätzlich mit Wärmedä@material 15 ausgefüllt ist. Alle anderen Merkmale bleiben unverändert. Die Funktion dieses Strahlungselementes stimmt mit der Funktion der Grundausführung gemäss Beispiel 1 überein. Durch das Wärmedämmaterial 15, welches das in das Starhlungselement eingesetzte Luftzuführungsrohr 6 umgibt, wird eine zusätzliche Aufhelzung oder Abkühlung bereits vorgewärmter Verbrennungsluft 11 vermieden. Beispiel 4 Die Ausführung nach Fig. 5 ist für die Anwendungsfälle vorgesehen, wo eine maximale Luftvorwärmung erreicht werden soll, verbunden mit der gleichzeitigen Kühlung des Strahlungselementes. Diese Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass das im Beispiel 2 verwendete Luftzuführungsrohr 6, das bis auf die Oberseite des grossformatigen Industrieofenbauteiles 1 reicht und die Öffnung 4 verschliesst, entfällt. Die entstehende Öffnung 4 wird mit einen' Flansch 12, Dichtungsring 13 und auf der Bewehrung 3 angebrachter Halterungen 1 4 verschlossen. Die Verbrennungsluft wird dafür über im Feuerbeton angeordnete Kanäle 16 tangential 's .. radial dem Mischkopf 10 zuGeführt, Dabei können Teile der Luftzuführung die Bewehrung 3 des Strahlungselementes teilweise oder ganz ersetzen. Die Funktion dieser Ausführung stimmt mit der Funktion der Grundausführung gemäss Beispiel 1 überein. Durch die Verlegung der Luftzuführung in das Strahlungselement selbst wird die Möglichkeit einer maximalen Luftvorwärmung und somit einer weiteren Verbesserung der brenntechnischen Kennwerte erreicht.

Claims: Patentansprüche 1. Grossformatiges Strahlungselement für Industrieöfen, bestehend aus einem stahlbewehrten feuerfesten Ofenbau teil in Form einer Decke oder and und einer Brenn stoff-Luft-llischeinrichumng mit einem Mischkopf, die den Einbau einer Öllanze oder einer Zünd- und Über- wachung seinrichtung gestattet, deren Gaszuführungsrohr unterschiedlich tief in die Brennstoff-Luft-Mischein- richtung einschiebbar ist, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h, dass in einem grossformatigen Industrie ofenbauteil (1) aus Feuerbeton mit Bewehrung (3) eine oder mehrere Öffnungen (4) angeordnet sind, deren Form und Grösse bis zu einer entsprechenden Tiefe weitgehend mit der Kontur der Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung (2) und der Kontur des Mischkopfes (10) korrespondieren, dass die Öffnungen (4) anschliessend als sich erweiternde Verbrennungskanäle (5) ausgebildet sind, dass in jede Öffnung (4) unter Wegfall eines Brennersteines, eines Brennermantels und Brennersteinhalterungen eine Brenn stoff-Luft-Mischeinrichtung (2) spaltfrei zum Ofeninnen- raum in das grossformatige Industrieofenbauteil (1) ein gesetzt ist, dass die Luftzuführung zur rekuperativen Luft vorwärmung derart gestaltet ist, dass das Luftzuführungs- rohr (6) zum Teil in die Öffnung (4) eingesteckt ist oder dass der eingesteckte meil des Luftzuführungsrohres (6) entfällt und durch die Innenwand der Öffnung (4) ersetzt v/ird und dass das Gaszuführungsrohr (8) mit dem Misch- kopf (10) in die Öffnung (4) eingesetzt ist, wobei ein Flansch (12) die Öffnung (4) verschliesst, oder im gross formatigen Industrieofenbauteil (1) ein oder mehrere tangential oder radial in die Öffnung (4) einmündende Luftzuführungskanäle (16) angeordnet bzw. ausgebildet sind0 2. Grossformatiges Strahlungselement für Industrieöfen nach Anspruch 1, o e k e n n z e 1 c h n e t d a - d u r c h, dass die Verbrennungskanäle (5) sich trichterförmig oder treppenförmig oder parabelför mig erweiternd ausgebildet sind. 3. Grossformatiges Strahlungselement nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c r n e t d a d n r c h , dass die Öffnung (4) für die Brennstoff-Luft-Mischeinrichtung im ofenbauteil (1) erweitert ist und dieser zusätzliche Raum mit Wärmedämmaterial (15) ausgefüllt ist. 4. Grossformatiges Strahlungselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, : e k e n n z e l c h la e t d a d u r c ' da auf dem Bewehrungskorb des grossformatigen Ofenbauteiles (1) Halterungen (14) für die Brennstoff-Luft-Mischein richtungen (2) angebracht und an die kalte Aussenseite des grossformatigen Ofenbauteiles (1) herangeführt sind. 5. Grossformatiges Strahlungselement nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, g e k e n n z e i c h n e t d a d u r c h, dass das Ofenbauteil als scheitrechtes, selbsttragendes, strahlbewehrtes Strahlungsdeckenelement oder als scheit rechtes, stahlbewehrtes Strahlungshängedeckenelement, oder als stahlbewehrtes Strahlungswandelement, oder als scheitrechtes strahlbewehrtes Strahlungsdecken-Strahlungs wandelement in Drei- oder Zweigelenkausführung oder als gewölbtes, stahlbewehrtes Strahlungselement ausgebildet ist. Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Inventors: BAGER, WERNER, BORRMANN, FRANK, DIPL.-ING., MIETH, PETER, SCHEIDLING, GUNTER, SCHEIDLING, MATTHIAS, DIPL.-ING., Bäger, Werner
Applicants: VEB ROHRKOMBINAT STAHL- UND WALZWERK RIESA
Application year: 1984
Main classification: F27B13
IPC codes: C03B5, F27B9, F23M5, F27D23, F27B13