DEVICE FOR THE RECUPERATIVE PREHEATING OF THE AIR SUPPLIED TO A LIME SHAFT FURNACE OR THE LIKE

Abstract: Device for the recuperative preheating of the cold air, in particular fresh air, supplied to a lime shaft furnace or the like, such as an annular or double inclined furnace, by transmission of the heat from air, in particular outgoing gas, heated in the lime shaft furnace, with a recuperator which has a chamber or the like passed through by a large number of heat exchange tubes or the like, in which the warmer outgoing gas flows through the heat exchange tubes and the cooler fresh air flows through the chamber surrounding these, characterised in that a main recuperator, which has the heat exchange tubes flowed through by the outgoing gas, has connected in front of it a pre-recuperator with a chamber passed through by heat exchange tubes or the like, in which the outgoing gas flows through the chamber and the cold air flows through the heat exchange tubes.

Description: Vorrichtung zum rekuperativen Vorwärmen von einem Kalkschachtofen od. dergl. zugeführter Luft Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum rekuperativen Vorwärmen von einem Kalkschachtofen od. dergl., wie Ringoder Doppelschrägofen, zugeführter Kaltluft, insbesondere Frischluft, durch Ubertragung der Wärme von in dem Kalkschachtofen erwärmter Luft, insbesondere Abgas, mit einem eine von einer Vielzahl von Wärmeaustauschrohren od. dergl. durchsetzte Kammer od. dergl.. aufweisenden Rekuperator, bei dem das wärmere Abgas die Wärmeaustauschrohre und die kältere Frischluft die diese umgebenden Kammer durchströmt. Bei Kalkschachtöfen, insbesondere Ringschachtöfen oder Doppelschrägöfen, finden häufig Rekuperatoren der vorstehend beschriebenen Art Verwendung, bei denen im Ofensehacht erhitztes Gas, in der Regel Abgas, vor dem Abführen in die Atmosphäre, ggf. aber auch vor dem Rezirkulieren in den Ofenprozess, das im Rekuperator vorgesehene Bündel von Wärmeaustauschrohren durchströmt, wobei die die Aussenfläche der Wärmeaustauschrohre umströmende Luft, die erwärmt werden soll, beispielsweise Frischluft,-durch Wärmeübertragung mittels der Abgaswärme aufgeheizt wird. Beim Ringschachtofen bzw. Doppel schrägofen handelt es sich bei dem wärmeabgebenden Gas um Abgas und bei dem wärmeaufnehmenden Gas um Luft, die für die Kalzinierung bzw. für die Verbrennung der Brennstoffe im Ofenschacht benötigt wird, jedoch werden Rekuperatoren der vorstehenden Art, auf die sich die Erfindung bezieht, ebenso wie der Rekuperator nach der Erfindung auch in allgemeinerem Sinn bei Kalkschachtöfen auch zu anderen Zwecken eingesetzt, wobei es sich aber stets darum handelt, die Wärme von die Wärmeaustauschrohre durchströmendem wärmeabgebenden Gas zum Erwärmen von die Aussenfläche der Wärmeaustauschrohre umströmendem wärmeaufnehmenden Gas einzusetzen. Rekuperatoren der vorstehend beschriebenen Art haben sich durchaus bewährt. Eine Schwierigkeit besteht aber darin, dass das die Wärmeaustauschrohre durchströmende wärmeabgebende Gas, im folgenden als Abgas bezeichnet, in Folge des OfenprozeRes, den es vorher durchlaufen hat, in der Regel mehr oder weniger stark mit Staub od. dergl. beladen ist, der sich im Laufe der Zeit im Inneren der notwendigerweise mit verhältnismässig kleinem Querschnitt ausgeführten Wärmeaustauschrohren absetzt. Insbesonderebeim Normalbetrieb von beispielsweise Ringschachtöfen bzw. Doppelschrägöfen können bei Vorhandensein von Alkalien und/oder anderen Verunreinigungen im zu kalzinierenden Kalkstein Schwierigkeiten beim Betrieb des bekannten Rekuperators auftreten. Die sich in den Wärmeaustauschrohren bildenden Ablagerungen aus den Ofengasen sind nur schwer oder überhaupt nicht ohne Beschädigung der Wärmeaustauschrohre zu beseitigen. Bislang müssen die Wärmeaustauschrohre des Rekuperators in den meisten Fällen etwa alle drei bis vier Wochen gereinigt werden, wobei oft mehrere der wärmeübertragenden hoch hitzebeständigen Wärmeaustauschrohre zerstört werden und daher für die weitere Wärme übertragung nicht mehr zur Verfügung stehen. Unterbleibt eine derartige rechtzeitige Reinigung, so gestaltet sich die Reinigungsprozedur besonders zeitaufwendig und ist mit wesentlich höherem Risiko hinsichtlich der Möglichkeit einer mechanischen Zerstörung von Wärmeaustauschrohren während der Reinigung behaftet. Ausserdem führt ein Aufschieben der notwendigen Reinigung zu einer drastischen Beeinträchtigung der effizienten Wärmeübertragung im Rekuperator. Es ist zwar bereits versucht worden, die vorstehend beschriebenen Ablagerungen in den Wärmeaustauschrohren des Rekuperators dadurch zu verringern, dass die Eintrittstemperatur des Abgases in den Rekuperator abgesenkt wird, jedoch führt dies zusätzlich zu der erwünschten Verringerung der Ansatzbildung in den Wärmeaustauschrohren naturgemäR zu einer Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit der Ofenanlage und hat nichtsdestoweniger oft auch keine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer der wärmeaustauschenden Rohre zur Folge. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die er fir,dungsFemässe Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass die mit der Ansatzbildung bzw. Ablagerung von festen Abgasbestandteilen od. dergl. in den Wärmeaustauschrohren verbundenen Probleme reduziert, vorzugsweise vollständig behoben werden. Erfindungsgemäss wird dies bei einer Vorrichtung der gattungsgemässen Art dadurch gelöst, dass einem die abgasdurchströmten Wärmeaustauschrohre aufweisenden Hauptrekuperator ein Vorrekuperator mit einer von Wärmeaustauschrohren od. dergl. durchsetzten Kammer vorgeschaltet ist, bei dem das Abgas die Kammer und die Kaltluft die Wärmeautauschrohre durchströmt. Eine besondere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die wärmeaustauschende Fläche des Vorrekuperators kleiner ist als die wärmeaustauschende Fläche des Hauptrekuperators. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das Verhältnis der wärmeaustauschenden Fläche des Vorrekuperators zu der jenigen des Hauptrekuperators ca. 1:4 beträgt. Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass der Vorrekuperator eine Einrichtung zum bedarfsweisen Reinigen der vom Abgas umströmten Aussenfläche der Wärmeaustauschrohre von Ablagerungen aufweist. Dabei kann so vorgegangen werden, dass die Reinigungseinrichtung automatisch in einstellbaren Zeitintervallen arbeitet. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Reinigungseinrichtung einen Druckbehälter od. dergl. aufweist, aus dem stossartig intervallweise ein gasförmiges Reinigungsfluid, wie Luft, in die Kammer des Vorrekuperators zur Expansion bringbar ist. Auch kann erfindungsgemäss vorgesehen sein, dass der Druckbehälter automatisch geregelt mit unter Druck stehendem Reinigungsfluid nachfüllbar ist. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, dass die Kammer des Vorrekuperators mit einer Schleuse od. dergl. zum Abführen der abgereinigten Ablagerungen versehen ist. Dabei kann schliesslich vorgesehen sein, dass die Schleuseneinrichtung automatisch in einstellbaren Zeitintervallen arbeitet. Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es dadurch, dass der bekannte Rekuperator in einen Vorrekuperator und einen Hauptrekuperator unterteilt wird, bei dem die staub- und alkalibehafteten Abgase im Vorrekuperator um die Wärmeaustauschrohre strömen, im Hauptrekuperator hingegen nach Verlassen des Vorrekuperators wie bisher durch die Wärmeaustauschrohre strömen, gelingt, die Bildung von Staubablagerungen in den Wärmeaustauschrohren vollständig zu vermeiden. Lediglich innerhalb des Vorrekuperators bilden sich nämlich Staubablagerungen, dort aber naturgemäss an der Aussenseite der Wärmeaustauschrohre, wodurch eine leichte und wirkungsvolle Reinigung möglich ist, die während eines ungestörten Ofenbetriebes bei grösstmöglicher Schonung der Wärmeaustauschrohre vorzugsweise automatisch, d. h. ohne Zuhilfenahme von kostenaufwendigem Personal t stattfinden kann. Die autornatische Reinigung des Wärmeaustauschrohrbündels des Vorrekuperators erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines plötzlich in die das Wärmeaustauschrohrbündel umgebende Kammer hineinexpandierenden gasförmigen Mediums, z.B. Luft, das bzw. die aus einem aussen an das Gehäuse des Vorrekuperators angesetzten Vorratsdruckbehälter stammen kann. Aus der vorzugsweise vorgesehenen Schleuseneinrichtung wird der im Vorrekuperator abgereinigte Staub über entsprechende Schleusenauslässe aus dem Gehäuse des Vorrekuperators mittels geeigneter Förderorgane abgeführt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt die aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung ein Flussschema einer Vorrichtung nach der Erfindung. Wie die Zeichnung erkennen lässt, weist die erfindungsgemässe Vorrichtung bei dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel einen Vorrekuperator 10 und einen Hauptrekuperator 12 auf. In den Vorrekuperator 10, der von nicht gezeigten Wärmeaustauschrohren durchsetzt ist, führt ein wärmeabgebendes Abgas heranführender Abgaseintritt 14, der das wärmeabgebende Abgas in die die Wärmeaustauschrohre des Vorrekuperators 10 umgebende Kammer leitet, während ein Kaltlufteintritt 16 wärmeaufnehmendes Gas, welches naturgemäss frei von Staublast etc. ist, in das Wärmeaustauschrohrbündel des Vorrekuperators 10 leitet. Vom Vorrekuperator 10 führt eine mit dem Inneren des Wärmeaustauschrohrbündels des Vorrekuperators 10 verbundene Frischluftleitung 18 zum Hauptrekuperator 12 und steht mit der das dort vorgesehene Wärmeaustauschrohrbündel umgebenden Kammer des Hauptrekuperators 12 in Verbindung. Ein Abgasleitung 20 steht einerseits mit der das Wärmeaustauschrohrbündel des Vorrekuperators 10 umgebenden Kammer und andererseits mit dem Inneren des Wärmeaustauschrohrbündels des Hauptrekuperators 12 in Verbindung. Aus dem Hauptrekuperator 12 führen ein Frischluftaustritt 22 für erwärmte Frischluft, mit der das Wärmeaustauschrohrbündel des Hauptrekuperators 12 umgebenden Kammer in Verbindung stehend, und ein Abgasaustritt 24 fort, der mit den inneren des Wärmeaustauschrohrbündels des Hauptrekuperators 12 verbunden ist. An das Gehäuse des Vorrekuperators 10 ist ein Druckbehälter 26 angeschlossen, der automatisch mit unter Druck stehender Luft nachfüllbar ist. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Aus dem OfenprozeR stammendes heisses Abgas gelangt durch den Abgaseintritt 14 in die das Wärmeaustauschrohrbündel des Vorrekuperators 10 umgebende Kammer, gibt dort einen Teil seiner Wärme an die über den Kaltlufteintritt 16 in das Innere des Wärmeaustauschrohrbündels des Vorrekuperators 10 gelangende und die Wärmeaustauschrohre durchströmende Kaltluft ab, strömt dann weiter durch die Abgasleitung 20 und gelangt schliesslich in das Innere des Wärmeaustauschrohrbündels des Hauptrekuperators 12, wo es seine Restwärme an die die Kammer des Hauptrekuperators 12 durchströmende, diesem über die Frischluftleitung 18 zugeführte, im Vorrekuperator 10 bereits vorerwärmte Frischluft abgibt und den Hauptrekuperator 12 scbliesslich über den Abgasaustritt 24 verlät. Die Kaltbzw. Frischluft, die über den Kaltlufteintritt 16 herangeführt wird, durchströmt das Innere der Wärmeaustauschrohre des Vorrekuperators 10, gelangt darein in bereits erwärmter Form über die Frischluftleitung 18 in die Kammer des Hauptrekuperators 12 und tritt nach endgültiger Erwärmung über den Frischluftaustritt 22 des Hauptrekuperators 12 aus, woraufhin sie in den Ofenprozess in der gewünschten Form eingeführt werden kann. Erfindungswesentlich ist, dass bei der beschriebenen Vorgehensweise die Staublast des über den Abgaseintritt 14 herangeführten Abgases an der Aussenseite der Wärmeaustauschrohre des Vorrekuperators 10 abgelagert wird und von dort leicht automatisch durch stossweises periodisches Expandieren der im Druckbehälter 26 vorhandenen Druckluft mittels geeigneter Schleuseneinrichtungen etc. ausgetragen werden kann. Vorteilhaft ist bei der beschriebenen Arbeitsweise, bei der also in neuartiger Weise dem Hauptrekuperator ein Vorrekuperator vorgeschaltet ist, wobei die Abgase im Vorrekuperator nicht durch die Wärmeaustauschrohre, sondern um die Wärmeaustauschrohre herumgeführt werden, dass staubförmige Stoffe im Abgas schon an der Aussenseite des Wärmeaustauschrohrbündels des Vorrekuperators 10 niedergeschlagen werden, so dass kein Niederschlag mehr innerhalb der empfindlichen Wärmeaustauschrohre des Hauptrekuperators 12 erfolgen kann, die staubförmigen Stoffe, da sie sich ja an den Rohraussenflächen der Wärmeaustauschrohre des Vorrekuperators 10 abscheiden, generell einfach und ohne Gefahr von Rohrbrüchen abgereinigt werden können, und schliesslich die Abreinigung automatisch, wie bereits beschrieben, erfolgen kann, mit dem Vorteil, dass die Rekuperatoranlage niemals ausser Betrieb genommen werden muR, während bislang bei der Reinigung von Rekuperatoren, in denen die wärmeabgebenden Gase sogleich die Wärmeaustauschrohre innen durchströmen, die Anlage für die sich oft über mehrere Stunden hinziehende Reinigung ausser Betrieb genommen werden musste, woraus Produktionsausfall und andere Unannehmlichkeiten resultierten. Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims: 1. An apparatus for the recuperative preheating of cool air, more particularly fresh air, supplied to a shaft kiln for lime or the like such as a ring kiln or a double inclined kiln, by the transfer of heat from air, more particularly waste gas, which has been heated in the kiln, the apparatus having a recuperator having a chamber through which a large number of heat exchange tubes or the like extend, the relatively warm waste gas flowing through the heat exchange tubes and the relatively cool fresh air flowing through the chamber which stands around the tubes, characterised in that pre-recuperator (10) having a chamber through which heat exchange tubes or the like extend precedes a main recuperator (12) having the heat exchange tubes flowed through by the waste gas and in the pre-recuperator (10) the waste gas flows through the chamber and the cool air through the heat exchange tubes. 2. An apparatus according to claim 1, characterised in that the heat exchange area of the pre-recuperator (10) is less than the heat exchange area of the main recuperator (12). 3. An apparatus according to claim 2, characterised in that the ratio of the heat exchange area of the prerecuperator (10) to the heat exchange area of the main recuperator (12) is approximately 1: 4. 4. An apparatus according to any of the previous claims, characterised in that the pre-recuperator (10) has means (26) for as-required cleaning of the waste-gas-contacting outside surface of the heat exchange tubes to remove deposits. 5. An apparatus according to claim 4, characterised in that the cleaning means (26) operate automatically at adjustable time intervals. 6. An apparatus according to claim 4 or 5, characterised in that the cleaning mean have a pressure tank (26) from which a gaseous cleaning fluid such as air can be ejected pulsewise at intervals to the pre-recuperator chanber for expansion. 7. An apparatus according to claim 6, characterised in that the pressure tank (26) can be topped up with pressurized cleaning fluid under automatic control. 8. An apparatus according to any of claims 4 to 7, characterized in that the pre-recuperator chamber (10) has a look or the like for the removal of the cleaned-off deposits. 9. An apparatus according to claim 8, characterised in that the look means operate automatically at adjustable time intervals.

Inventors: WARMESTELLE STEINE UND ERDEN GMBH
Applicants: WAERMESTELLE STEINE UND ERDEN GMBH
Application year: 1987
Main classification: F27B1
IPC codes: C04B2, F27B1