Boden für Wirbelschichtöfen

Abstract

 Aus porösen, gasdurchlässigen Keramiksteinen (5) bestehende Böden für Wirbelschichtöfen weisen bei stark variieren­den Temperaturen der sie durchströmenden Gase nur kurze Standzeiten auf. Um die Standzeiten erheblich zu erhöhen werden von der Ofenkonstruktion getragene schmale, sich quer zur Längsachse des Ofens erstreckende geschlossene, mit einem Anschluß zur Zuführung von Gasen vorgesehene Gaskammern vorgesehen, deren Oberseite in regelmäßiger Teilung Ausnehmungen (3) aufweist, sowie durch jeweils auf eine Ausnehmung gestellte, metallummantelte poröse Keramiksteine (5), bei denen die Böden der Mäntel (4) je eine den Ausnehmungen (3) entsprechende und mit diesem kommuni­zierende Öffnung (6) aufweisen, und bei denen der Mantel (4) auf einen übergestülpten, den Mantel (4) mit abgekanteten Randstreifen umgebenden und mindestens eine Öffnung (9) auf­weisenden Deckrahmen (8) geschlossen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen porösen, gasdurchlässigen Boden für einen Wirbelschichtofen, bei dem parallel nebeneinander und quer zur Längsrichtung des Ofens angeordnete, einen rechteckigen Grundriß aufweisende gasdurchlässige Keramik­steine auf die Bodenkonstruktion des Ofens aufgebracht sind.

[0002] Es hat sich jedoch gezeigt, daß üblicherweise solche Böden, insbesondere wenn sie mit höheren Temperaturen beansprucht werden, eine nur geringe Standzeit aufweisen. Insbesondere hat sich bemerkbar gemacht, daß bei der Inbetriebnahme eines solchen Wirbelschichtofens, auch als Fließbettofen bezeich­net, die Bodensteine, ausgehend von der üblichen Außentempe­ratur, auf Temperaturen von 5 bis 700^oC aufzuheizen sind. Im Interesse der Erzielung sowohl hoher Temperaturen als auch eines hohen Wirkungsgrades wird nämlich die den Bodensteinen zugeführte Luft bzw. das Gas-Luft-Gemisch durch Wärmeaustau­scher auf Temperaturen bis bspw. 600^o aufgeheizt. Das be­deutet, daß während der gesamten Anheizphase die ursprüng­lich mit der Außentemperatur zugeführte Luft zwar relativ langsam, aber stetig aufgeheizt wird, so daß zu Beginn der Aufheizphase noch Luft mit der Außentemperatur zur Verfügung steht, während gegen Ende der Aufheizphase die Luft zwi­schenzeitlich mit Temperaturen von über 600^o die Keramik­steine durchsetzt. Diese hohe Differenz zwischen Ausgangs-und Betriebstemperatur bedingt erhebliche Span­nungen innerhalb des spröden Keramikgefüges, die zu Sprün­gen, Rissen und dergleichen führen und die Keramiksteine vorzeitig zerstören.

[0003] Die Neuerung geht von der Aufgabe aus, einen gasdurchlässi­gen Boden für Wirbelschichtöfen zu schaffen, der auch bei hohen und oft auftretenden Temperaturdifferenzen und damit mechanischen Spannungen eine lange Standzeit aufweist, und gleichzeitig soll für den Fall des Ausfalls von Bodensteinen die Möglichkeit eines relativ schnell durchzuführenden Er­satzes bestehen.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch von der Ofenkonstruktion getragene schmale, sich quer zur Längsachse des Ofens er­streckende geschlossene, mit einem Anschluß zur Zuführung von Gasen vorgesehene Gaskammern, deren Oberseiten in regel­mäßiger Teilung Ausnehmungen aufweisen, sowie durch jeweils auf eine Ausnehmung gestellte, metallummantelte poröse Kera­miksteine, bei denen die Böden der Mäntel je eine den Aus­nehmungen entsprechende Öffnung aufweisen, und bei dem die Mäntel durch jeweils einen übergestülpten, den Mantel mit abgekanteten Randstreifen umgreifenden und mindestens eine Öffnung aufweisenden Deckrahmen geschlossen ist. Hierbei ist die Keramik des Bodens nicht nur in Längsrichtung des Ofens, sondern zusätzlich auch noch in Querrichtung unterteilt, so daß bereits aus diesem Grunde die auftretenden Spannungen abgebaut sind. Des weiteren aber sind die Keramiksteine jeweils metallummantelt, so daß zumindest äußere Beanspru­chungen von ihnen weitgehend ferngehalten werden und selbst im Falle des Auftretens von Sprüngen ein Zusammenhalt der Keramik zunächst gesichert bleibt. Die einzelnen Steine lassen sich auch im Bedarfsfalle relativ leicht auswechseln und gegen vorbereitete, ebenfalls ummantelte austauschen, so daß eine eventuell erforderlich werdende Reparatur sich relativ schnell durchführen läßt. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß zwischen den einzelnen Mänteln verbleibende, relativ schmale Fugen auf die Funktion des Wirbelschicht­ofens praktisch ohne Einfluß bleiben, so bspw. beim Regene­rieren von Gießerei-Altsanden nach der DE-OS 36 36 479.

[0005] Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Neuerung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0006] Im einzelnen sind die Merkmale der Neuerung anhand der Be­schreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei

Figur 1 einen vertikalen Halbschnitt durch die neuerungs­gemäße Bodenkonstruktion, und

Figur 2 die Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1.

[0007] In den Figuren ist eine quaderförmige Gaskammer 1 darge­stellt, der Gas bzw. ein Gas-Luft-Gemisch über den Anschluß­stutzen 2 zugeführt werden. Diese Gaskammer ist im wesent­lichen quaderförmig ausgeführt und wird quer zur Längsrich­tung des Ofens in dessen Boden eingsetzt. Um den Gesamtboden zu bestücken, sind eine Anzahl solcher Gaskammern in Längs­richtung des Ofens hintereinander angeordnet. Die Ausführung aus bspw. Stahlblech erlaubt einen ausreichend stabilen Aufbau bei noch erträglichem Gewicht.

[0008] Die obere Wandung der Gaskammer ist, wie Fig. 1 zeigt, in regelmäßiger Teilung mit Ausnehmungen 3 versehen, die zweck­mäßig quadratisch ausgeführt sind. Auf diese Ausnehmungen sind jeweils in einem metallenen Mantel 4 vorgesehene poröse Keramiksteine 5 gestellt. Um eine ausreichende Abdichtung zu erreichen, sind zweckmäßig die Randbereiche der Ausnehmungen 3 mit hitzebeständigen Dichtungen, bspw. aus Asbest oder dergleichen, versehen, die dann durch das Gewicht der Kera­miksteine 5 belastet und abgedichtet werden. Die Mäntel 4 weisen jeweils Durchbrechungen 6 auf, die mit den Ausnehmun­gen 3 koinzidieren, so daß eine durchgehende Öffnung zwi­schen der Gaskammer und dem jeweiligen porösen Keramikstein 5 besteht.

[0009] Um die Keramiksteine 5 eindeutig zu halten, sind diese nicht nur eng ummantelt, sondern auch noch innerhalb der Mäntel 4 formschlüssig, bspw. durch nach innen vom Mantel her auskra­gende Laschen oder Zapfen 7 gehalten. Von oben her sind die Steine durch Deckrahmen 8 geschützt, die mit abgekanteten Randstreifen obere Bereiche der Mäntel 4 umgreifen, und deren Grundflächen mit Öffnungen 9 ausgestattet sind, so daß von der Gaskammer 1 her den porösen Keramiksteinen 5 zuge­führte Gas-Luft-Gemische von der Gaskammer in den Keramik­stein und über diesen in den Herdraum des Ofens eintreten können.

[0010] Die Keramiksteine 5 sind so dicht aufgestellt bzw. in so enger Teilung aufgestellt, daß zwischen den abgekanteten Randstreifen ihrer Deckrahmen 8 nur noch ein geringer Ab­stand 10 verbleibt, und zwischen den Mänteln ein etwas größerer Abstand. In Querrichtung des Ofens geht dies aus den Fig. 1 und 2 hervor. In Längsrichtung des Ofens sind die querstehenden Gaskammern derart dicht angeordnet, daß auch in Längsrichtung zwischen Deckrahmen 8 von Keramiksteinen 5 bzw. deren Mänteln 4 nur entsprechend geringe Abstände be­stehen.

[0011] Es hat sich herausgestellt, daß der übliche Betrieb dieser Öfen durch die verbleibenden geringen Abstände nicht gestört wird. Selbst bei dem Regenerieren von Gießerei-Altsand nach der DE-OS 36 36 479 treten hierbei keine Störungen auf. Andererseits sorgt die relativ feine Unterteilung des Kera­mikbodens in einzelne poröse Keramiksteine 5, daß auch beim Anfahren des Ofens, d.h. beim Erwärmen von Umgebungstempe­ratur auf bspw. 600^o, keine wesentlichen Spannungen auftre­ten können, welche die Keramiksteine gefährden. Die feste Ummantelung sorgt weiterhin dafür, daß im langen Betrieb und beim oft wiederholten Anfahren doch auftretende Sprünge die Festigkeit nicht beeinträchtigen, da die Ummantelung die Keramiksteine zusammenhält und ein Zerfallen derselben prak­tisch unmöglich macht, zumal sie von von außen aufgezwunge­nen Belastungen praktisch frei sind. Sollten aber doch einer oder mehrere der Keramiksteine ersetzt werden, so ist dies relativ einfach, da diese mit ihrer Ummantelung bevorratet werden können, so daß eine solche Instandsetzung als ein­facher Austausch sich relativ schnell durchführen läßt.

[0012] Die der Neuerung vorausgestellte Aufgabe jedenfalls ist eindeutig und hervorragend gelöst, die den Boden eines Wir­belschichtofens bildende empfindliche Keramik gegen die Auswirkungen hoher Temperaturgradienten zu schützen, und die Lösung bietet gleichzeitig einen erheblichen Schutz gegen mechanische Beanspruchungen, so daß die Standzeit derartiger gasdurchlässiger Keramikböden für Wirbelschichtöfen erheb­lich verlängert und damit der Betrieb derselben wesentlich wirtschaftlicher gestaltet wird, als dieses bisher möglich war.

Ansprüche

1. Poröser, gasdurchlässiger Boden für einen Wirbelschicht­ofen, bei dem parallel nebeneinander und quer zur Längs­richtung des Ofens angeordnete, einen rechteckigen Grund­riß aufweisende gasdurchlässige Keramiksteine auf die Bodenkonstruktion des Ofens aufgebracht sind,
gekennzeichnet durch
von der Ofenkonstruktion getragene schmale, sich quer zur Längsachse des Ofens erstreckende geschlossene, mit einem Anschluß (Anschlußstutzen 2) zur Zuführung von Gasen vorgesehene Gaskammern (1), deren Oberseite in regelmäßi­ger Teilung Ausnehmungen (3) aufweist,
sowie durch jeweils auf eine Ausnehmung gestellte, me­tallummantelte (Mantel 4) poröse Keramiksteine (5), bei denen die Böden der Mäntel (4) je eine den Ausnehmungen (3) entsprechende und mit diesen kommunizierende Öffnung (6) aufweisen,
und bei denen der Mantel (4) auf einen übergestülpten, den Mantel mit abgekanteten Randstreifen umgreifenden und mindestens eine Öffnung (9) aufweisenden Deckrahmen (8) geschlossen ist.

2. Boden nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandungen der Mäntel (4) der porösen Keramik­steine (5) sich jeweils in geringem Abstande (10) einan­der gegenüberstehen.

3. Boden nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Randbereichen der Ausnehmungen (3) und den Grundflächen der Mäntel (4) Dichtungen vorgesehen sind.

4. Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mäntel (4) nach innen auskragende formschlüssige Elemente (Zapfen 7) aufweisen.

5. Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sitz der Mäntel (4) auf den Deckflächen der Gas­kammern (1) durch formschlüssig ineinandergreifende Ele­mente wie Löcher und in diese eingreifende Zapfen gesi­chert ist.

Zeichnung