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"Vorrichtung zum Kühlen von Ofenelementen" Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Kühlen von Ofenelementen, vorzugsweise von Brennern an Kalkschachtöfen0
Die bisher bekannten Kalkschachtöfen sind so ausgebildet, daß oben in dem Ofen zwei
Brenner angeordnet sind, welche die für den Betrieb erforderliche Wärmeenergie liefern.
Die Anordnung dieser Brenner im oberen Teil des Ofens ist an sich für den eigentlichen
Brennvorgang nachteilig, so daß das Bestreben dahingeht, die Brenner möglichst im
mittleren Teil des Ofens vorzusehen, und zwar diesen rundum mit einer Vielzahl von
Brennern zu bestücken. Dies setzt jedoch voraus, daß die Brenner gekühlt werden,
da anderenfalls die in diesem Ofenteil herrschende hohe Temperatur die Brenner zerstören
wurde.
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Die Erfindung hat daher ein Kühlsystem für eine Vielzahl von Brennern
zum Gegenstand, welches es gestattet, bei Undichtwerden des Kühlraunes eines brenners
das Eindringen von Kühlwasser in den Brennvaus des Ofens weitgehend zu verhindern
und sofort den
defekten Brenner ausfindig zu machen.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Druck im Kühlraum
eines jeden Brenners niedriger ist als der im Ofen und jeder Brennerkühlraum über
eine FaLl- und Steigleitung nach den Naturumlaufprinzip mit einem Audampfgefäß verbunden
ist, welche zwischen eine Kondensator und Dampfringleitung eingeschaltet sind, zwischen
denen außerdem eine mit den Ausdampfgefäßen dampfse.itig und kondensatseitig kouunizierend
verbundene Steuerflasche angeordnet ist, wobei die DampfLeitung an einen Kondensatbehälter
sowie an einen Kondensator angesehlossen ist, und der Ausgang des Kondensators mit
freiem Gefälle einmal mit der Kondensatringleitung und zum anderen mit dem Kondensatbehälter
verbunden ist, welch letzterer außerdem mit freiem Gefälle an die Steuerflasche
angeschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, genau den Brenner zu ermitteln,
an welchem eine kleinere oder größere Leckage entstanden ist, wobei die Menge des
Kühlwassers, die maximal durch die defekte Stelle in den Ofenraum gelangen kann,
vergleichsweise gering ist, Weitere flerkiale der Erfindung sind an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, welches in der Zeichnung in Form eines Schaltplans dargestellt
ist.
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Mit 1 sind die Brenner bezeichnet, die in einen nicht weiter dargestellten
Ofenraum hineinragen. In den Kühlräumen der Brenner 1 herrscht Unterdruck. Jeder
Kühlraum eines Brenners 1 ist über eine Falleitung 2 und eine Steigleitung 3 nach
dem Naturumlaufprinzip mit einem Ausdampfgefäß 4 verbunden. Die Ausdampfgefäße 4
sind zwischen die Kondensatringleitung 5 und die Dampfringleitung 6 eingeschaltet.
Zwischen diesen beiden Leitungen 5, 6 befindet sich außerdem die Steuerflasche 7,
welche mit den Ausdampfgefäßen 4 dampfseitig und kondensatseitig kommunizierend
verbunden ist. Die Dampfringleitung 6 ist an den Kondensatbehälter 8 und den Kondensator
9 angeschlossen. Der Ausgang 10 des Kondensators 9 steht einmal mit freiem Gefälle
mit der Kondensatringleitung 5 über die Leitung 11 und zum anderen mit dem
8 über die Leitung 12 in Verbindung. Der Kondensatbehälter 8 ist außerdem über die
Leitung 13 und das Regelventil 14 mit der Steuerflasehe 7 verbunden. Das Regelventil
14 wird in Abhängigkeit vom Wasserstand in der Steuerflasche 7 über die Regelglieder
15, 16 geregelt. Die Regelglieder 17, 18 dienen der Regelung des Druckes im gesamten
System in Verbindung mit den Druckschaltern 19 der Ventilatoren 20, welche Kühlluft
durch den Kondensator 9 fördern.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt: Bei Normalbetrieb herrscht
auf den Wasserständen in den Ausdampfgefäßen 4, in der Steuerflasche 7 und im Kondensatbehälter
8 sowie
im Kondensator 9 ein Dampfdruck von ca. 0,7 ata (30 % Vakuum).
Jeder Brenner 1 ist z0B. ca. 2 in unterhalb des Wasserstandes des zugehörigen Ausdampfgefäßes
4 angebracht. Durch die Wassersäule in der Falleitung 2 herrscht somit in jedem
Brenner 1 ein Druck von cas 0,9 ata. An der zu kühlenden Außenfläche eines Brenners
herrscht ein innerer Ofendruck von ca. 1,25 ata (0,25 atü).
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Nach dem Prinzip des Naturumlaufes strömt über die Falleitungen 2
heißes Wasser mit einer Temperatur von ca. 900 von den Ausdampfgefäßen 4 in die
Brenner 1. Diese Kühlwasser wird in den Brennern 1 um ca. 6° C erwärmt, und zum
Teil verdampft. Das Dampf-Wasser-Gemisch strömt über die Steigleitungen 3 zurück
in die Dampfräume der Ausdampfgefäße 4. Hier wird der Dampf vom Wasser getrennt;
das Wasser steht für den weiteren Kreislauf wieder zur Verfügung und der erzeugte
Dampf strömt über das Dreiwegeventil 21 und die Dampfringleitung 6 zum Kondensator
9. Durch eine geregelte Kühlluftme-nge wird in dem Kondensator 9 der Dampf bei gleichbleibender
Temperatur kondensiert und das Kondensat fließt mit freiem Gefälle über die Zeitung
11 in die Kondensatringleitung 5 und von da aus über die Zuleitungen 22 zu den Ausdampfgefäßen
4 zurück. In den Zuleitungen 22 befinden sich die Absperrventile 23.
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Die Steuerflasche 7 ist mit allen Ausdampfgefäßen dampf seitig und
wasserseitig derart kommunizierend verbunden, daß in all diesen
Gefäßen
4, 7 der gleiche Wasserstand herrscht. Auf der Wasseroberfläche und an der Dampfraumseitigen
Wand des gondensatbehälters 8 wird bei Normalbetrieb eine gewisse Dampfmenge kondensiert.
Dieses anfallende Kondensat und evtl. Leckverluste des Systems werden dem unteren
Systemteil wieder zugeführt. Dies geschieht über ein kontinuierlich oder stoßweise
abeitendes Regelventil 14, das vom Wasserstand in der Steuerflasche 7 gesteuert
wird.
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In dem Kondensatbehälter 8 ist eine Heieschlage eingebaut, um das
dort befindliche Wasservolumen ständig auf Temperatur zu halten.
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Dies ist wichtig, um Zirkulationsstbrungen zu vermeiden, durch das
Einströmen von kaltem Wasser in den unteren Systemteil. Das in der Heizschlange
24 anfallende Kondensat fließt ebenfalls mit freiem Gefälle über die Leitung 25
direkt zur Kondensatringleitung 5 zurück Durch diese zusätzliche Einrichtung wird
außerdem die zu installierende Kondensatorleistung vermindert.
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Der Druck im System wird durch die durch den Kondensator 9 strömende
Kühlluftmenge geregelt. Von beispielsweise drei Ventilatoren 20 können die Flügel
des Ventilators I während des Laufes derart verstellt werden, daß der Druck von
0,7 ata konstant bleibt. Ist dieser Ventilator I ausgesteuert, so wird der Ventilator
II oder III über Druckschalter 19 ein- oder abgeschaltet, 3nachdem, ob der Druck
etwas über oder unter 0,7 ata liegt.
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An einer zentralen Uberwachungsstelle 26 wird durch die Anzeige der
Wasserstände und des Systemdruckes ein Abweichen vom Normalbetrieb sofort erkennbar.
Ein evtl. Störungsanfall wird durch Alarm direkt signalisiert.
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Bei einem schadhaften Brenner sind grundsätzlich zwei Arten von Schäden
zu unterscheiden, und zwar einmal eine kleinere Leckage und zum anderen eine größer
Leckage.
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Bei einer kleineren Leckage werden durch das Druckgefälle zwischen
Ofenraum und Kühlraum des Brenners 1 ständig geringe Ofengase in den Brenner gedrückt
und gelangen in die Dampfräume des Systems, Auch im Kondensator 9 werden sich diese
Ofengase mehr und mehr ansammeln und damit die Wirksamkeit des Kondensators 9 allmählich
absenken. Bei sonst gleichem Ofenbetrieb wird daher die erforderliche Kühlluftienge
größer, was bereits als Vorwarnung für eine kleine Leckage gedeutet werden kann.
Wird dies nicht frühzeitig erkannt, so wird der Systemdruck nach einer gewissen
Zeit trotz maximaler Leistung der Ventilatoren 20 ansteigen und Alarm auslösen.
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In einem solchen Falle sind die Zulaufventile 23 in den Leitungen
22 zwischen der Kondensatorringleitung 5 und den Ausdampfgefäßen 4 zu schließen,
die oberhalb der Ausdampfgefäße 4 liegenden Dreiwegeventile 21 auf freien Austritt
umzuschalten und der Ofendruck abzusenden. Ein schadhafter Brenner 1 kann nun durch
den Abfall des
Wasserstandes ii zugehörigen Ausdampfgefäß 4 erkannt
werden. Sollte dies wegen einer evtl. nur sehr kleinen Leckage nicht möglich sein,
so kann durch eine Schnelldruckprobe eine kleinere Leckage lokalisiert werden. Hiersu
steht der freie Austritt des Dreiwegeventils 21 zur Verfügung, und zwar wird an
diesen Preßluft oder ein Sichterheitsventil angeschlossXen.
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Bei einer größeren Leckage wird sich der innere Ofendruck sehr schnell
im gesamten System aufbauen. Dieser Druckanstieg wird sofort signalisiert. Auch
in die sei Falle sind sowohl die Zulaufventile 23 sofort zu schließen, als auch
die Dreiwegeventile 21 auf Atmosphäre umzuschalten. Sollte ein schadhafter Brenner
1 nicht zu indentifizieren sind durch die am Dreiwegeventil 21 optisch erkennbaren
austretenden Ofengase (Rauch), so ist der Ofendruck abzusenken0 Die Wasserstandsanzeige
der Ausdampfgefäße 4 dienen dann ebenfalls zum Auffinden des schadhaften Brenners
10 Möglicherweise ist auch bereits beim DruckanstJEg das zu dem schadhaften Brenner
1 gehörige Ausdampfgefäß 4 bis zum Anschluß der Falleitung 2 leergelaufen, wodurch
sich alle oben beschriebenen Maßnahmen erübrigen.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind folgende: a) Vollkommen
geschlossenes System und daher kein Wasserverbrauch für die Kühlung der Brenner,
b)
keine Leckverluste durch undichte Pumpen-Stopfbüchsen, c) keine laufenden Energiekosten
für Eühlwasserpumpen, d) nur Engergiekosten für Yentilatoren, welche Jedoch vergleichsweise
sehr gering sind, e) sichere Feststellung eines undichten Brenners, f) geringster
Wassereinbruch in den Ofen bei einem undichten Brenner, g) günstige Notlaufeigenschaften,
da bei Ausfall der Ventilatoren (Stromausfall) der Dampf über Dach abgeblasen werden
kann, wobei in Kondensatbehälter genügend Wasser vorhanden ist, um die Kühlung der
Brenner über Stunden aufrecht zu erhalten.
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Vorteilhaft sind an den Ausgangsgefäßen im unteren Teil Reiniwngsöffnungen
28 vorgesehen, so daß von Zeit zu Zeit eine Reinigung durch-geführt werden kann
um etwaige Teile der Ofenfüllung zu entnehmen, welche unter Umstanden vom Brenner
über die Steigleitung in die Ausdampfgefäße gelangen können.
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Die Erfindung ist auf die dargestellte und beschriebene Anwendungsmöglichkeit
nicht beschränkt, sondern überall da mit Vorteil einzusetzen, wo an Ofen Elemente
gekühlt werden müssen, wie z.B. auch bei Kühlkästen an Schachtöfen0