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Mauerwerk für Wärmeaustauscher Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeaustauscher
oder Rekuperatoren für Industrieanlagen und betrifft im besonderen das für Wärmeaustauscher
bestimmte Mauerwerk, dessen aus feuerfestem Ton oder ähnlichen Stoffen gegossene
oder geformte Teile zusammengesetzt und durch lufthärtenden Zement verputzt werden,
um einen monolithischen Aufbau mit einer Anzahl senkrechter Zugkanäle herzustellen,
die sich durch auf Abstand voneinander stehende waagerechte Zwischenwände hindurcherstrecken.
Diese Zwischenwände bilden um die senkrechten Zugkanäle herum unabhängige waagerechte
Züge. Mauerwerk dieser an sich bekannten Art für Wärmeaustauscher wird innerhalb
eines isolierten mehrwandigen Verbrennungsraumes aufgebaut, um den Austausch von
Wärme zwischen den durch die senkrechten Zugkanäle strömenden heißen Gasen und der
durch die waagerechten Züge strömenden Luft oder anderen Gasen niedrigerer Temperatur
zu bewirken oder umgekehrt. Am günstigsten werden solche Wärmeaustauscher in der
Weise betrieben, daß die heißen Gase durch die senkrechten Zugkanäle abwärts strömen
und die zu erwärmende Luft oder die Gase am Fuße des Mauerwerks eintreten, so daß
die Luft oder die Gase aufwärts durch die verschiedenen waagerechten Züge allmählich
nach der Decke des Aufbaues zu strömen.
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Es ist bekannt, daß bei diesen Wärmeaustauschern Staub- und Rußteilchen,
die von den aus einer Feuerung in den Wärmeaustauscher übertretenden Abgasen mitgeführt
werden, insbesondere wenn es sich um Abgase von Glühöfen von Stahlwalzwerken handelt,
sich auf der ebenen
Oberfläche der oberen Abdeckschicht des Mauerwerks
zwischen den Öffnungen der senkrechten Zugkanäle absetzen, wo sie dann eine Kruste
bilden und schließlich über den oberen Öffnungen der senkrechten Zugkanäle hängen
und diese Öffnungen verstopfen. Diese Ansammlungen haften fest an dem Mauerwerk
an und können ohne Zerbrechen oder anderweitiges Beschädigen des ganzen Mauerwerks
nicht entfernt werden. Es hat sich auch herausgestellt, daß der obere Teil des monolithischen
Mauerwerks infolge zufälliger ungewöhnlich hoher Temperatur oder aus anderen Ursachen
bröcklig wird oder reißt, so daß der Wärmeaustauscher nicht mehr arbeitsfähig ist.
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Die Erfindung bezweckt daher insbesondere, die erwähnten Fremdstoffe,
die sich oberhalb der Deckenschicht des Wärmeaustauschers anhäufen, zurückzuhalten
und ihr leichtes Entfernen zu ermöglichen, ohne daß der Aufbau des Wärmeaustauschers
gefährdet oder zerstört wird.
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Weiterhin bezweckt die Erfindung, eine leichtere Erneuerung einzelner
Mauerwerkschichten ohne Zerstörung oder Beschädigen Barunterliegender Schichten
zu ermöglichen.
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Dies wird erfindungsgemäß bei einem Mauerwerk, das aus kanalförmigen
Hohlsteinen und profilierten Flachsteinen zusammengesetzt ist, die in mehreren waagerechten
Schichten übereinanderliegen und mehrere parallel zueinander gerichtete Kanäle zum
senkrechten Hindurchleiten des wärmeabgebenden Gases bilden, während das wärmeaufnehmende
Gas in den Zwischenräumen zwischen diesen Kanälen mittels senkrecht zu diesen liegender,
aus Flachsteinen gebildeter Leitwände in zickzackförmiger Bahn geführt wird, und
bei welchem die Fugen zwischen den Auflageflächen der Steine durch Verputz abgedichtet
sind, dadurch erreicht, daß eine oder mehrere der Leitwände, insbesondere die von
den heißen Abgasen zuerst angeströmte Leitwand, -aus zwei aufeinanderliegenden Steinverbänden
besteht, von denen der obenliegende ohne Störung des Barunterliegenden ausbaubar
ist.
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Vorzugsweise enthält der auf der obersten Leitwand lose aufliegende
Steinverband über seine Oberfläche hinausragende den Abgaskanälen zugehörige Rohrstutzen.
Auf diese Weise werden Sammelräume zur Aufnahme von Staub und Schlacke gebildet
werden. Sobald diese Sammelräume gefüllt sind, kann die ganze Schicht aus Steinen
und Rohren zusammen mit dem angesammelten Material leicht entfernt und ersetzt werden.
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Zusätzlich zu den obenerwähnten Vorzügen hat eine oberhalb des den
Wärmeaustauscher bildenden Mauerwerks liegende trennbare und thermisch von diesem
Mauerwerk isolierte Schicht den weiteren Vorteil, daß sie das übrige Mauerwerk bei
außergewöhnlich hohen Wärmebeanspruchungen abschirmt.
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Es können also gemäß der Erfindung sowohl die Deckenschicht als auch
mehrere, namentlich obere Schichten des Wärmeaustauschers ohne Zerstören oder Beschädigen
der Barunterliegenden waagerechten Schichten entfernt und erneuert werden. So kann
eine getrennte Schicht von unverputzten Zugkanalsteinen an irgendeiner ausgewählten
Stelle eingebaut sein, so daß es möglich ist, diese getrennt liegende Schicht und
das ganze Barüberliegende Mauerwerk zu entfernen, ohne daß das Barunterliegende
Mauerwerk gestört wird oder ersetzt werden muß. Die Erfindung ermöglicht auch die
Ausbesserung des Mauerwerks eines Wärmeaustauschers, indem die obere Fläche einer
ausgewählten waagerechten Schicht, die unterhalb der zerstörten Schicht liegt, geglättet
und auf diese Schicht eine zusätzliche waagerechte Schicht aufgebaut wird, ohne
diese Schicht an der geglätteten Schicht durch Zement zu befestigen. In der Zeichnung
ist Fig. i ein senkrechter Schnitt des in eine feuerfeste Kammer eingebauten erfindungsgemäßen
Mauerwerks für einen Wärmeaustauscher, Fig. 2 eine vergrößerte schaubildliche Darstellung
eines Zugkanalsteines, der in der waagerechten Schicht des Mauerwerks verwendet
wird, Fig. 3 eine vergrößerte schaubildliche Darstellung eines Mittelsteines oder
Füllsteines, der in der waagerechten Schicht des Mauerwerks verwendet wird; Fig.
q. eine vergrößerte schaubildliche Darstellung eines Kantensteines, der in der waagerechten
Schicht des Mauerwerks verwendet wird, Fig. 5 eine vergrößerte schaubildliche Darstellung
eines eine Ecke ausfüllenden Füllsteines oder Eckensteines, der in der waagerechten
Schicht des Mauerwerks verwendet wird, und Fig. 6 ist ein vergrößerter senkrechter
Schnitt einer besonderen waagerechten Schicht mit aufwärts stehenden Zugrohren,
die auf einer waagerechten Schicht des Mauerwerks aufgesetzt sind, wobei Teile weggebrochen
wurden.
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Alle zum Aufbäu des Mauerwerks für den Wärmeaustauscher bestehenden
Steine bestehen aus feuerfestem Material, das der Abgaswärme und den großen Wärmestößen
zu widerstehen vermag. Das- Mauerwerk des Wärmeaustauschers liegt innerhalb der
Wärmeaustauschkammer i, die durch feuerfeste wärmeisolierende Wände 2 und 3 und
das Gewölbe q. geschlossen ist, durch dessen Durchlaß 5 die Abgase von der Ofenkammer
her gesaugt werden.
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Der Boden der Wärmeaustauschkammer i ist mit einer Brücke 6 ausgerüstet,
die das innerhalb der Kammer i liegende Mauerwerk des Wärmeaustauschers trägt und
eineAnzahlÜffnungen7 besitzt, die in Ausrichtung mit den senkrechten Zugkanälen
des Wärmeaustauschers liegen, um die Abgase aus dem Wärmeaustauscher durch den Durchlaß
8 zu weiteren Wärmeaustauschern oder zu dem Schornstein zu leiten.
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Die waagerechten Schichten des Mauerwerks bestehen aus vierverschiedenen
Arten von Steinen. Diese Steine, nämlich die Zugkanalsteine io (Fig. 2), die Mittelsteine
ii (Fig. 3), die Kantensteine 12 (Fig. q:) und die Eckensteine 13 (Fig. 5)
sind
vorgeformte Ziegelsteine, die großer Wärme widerstehen können.
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Die achteckigen Zugkanalsteine io besitzen eine obere Vertiefung 14
und eine untere Vertiefung 15, zwischen denen ein einwärts gerichteter Flansch 16
liegt, der die durch die Steine hindurchgehende Öffnung begrenzt. Jede der acht
Außenflächen des Steines weist eine Kehle 17 auf, die einen ergänzend ausgebildeten
Flansch der an den Stein angrenzenden Steine oder Zement aufnimmt, der den Stein
mit den nebenliegenden Zugkanalsteinen verbindet.
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Alle anderen Steine, d. h. der Mittelstein i i, der Kantenstein 12
und der Eckenstein 13, sind mit vorspringenden Flanschen 18 ausgerüstet, die den
Umrissen ihrer Steine folgen und in die Kehlen 17 der Zugkanalsteine io passen.
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Bei der Herstellung des Mauerwerks in der Kammer i, die für gewöhnlich
quadratischen oder senkrechten Querschnitt hat, werden die Eckensteine 13 in ihre
zugehörigen Ecken gesetzt, und die Zugkanalsteine io werden zusammen mit den Mittelsteinen
i i und den Kantensteinen 12 verzahnt und zusammengekittet, um ein gleichförmiges
Muster der waagerechten Schicht 2o auf dem Boden 6 am Fuß der Wärmeaustauschkammer
herzustellen, wobei die Öffnung jedes Zugkanalsteines mit den in dem Boden 6 befindlichen
Öffnungen ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird jeder Stein mit seinem nebenliegenden
Stein in Eingriff gebracht, um die waagerechte Schicht 2o zu bilden. Die Steine
werden untereinander, jedoch nicht mit der Wand der Kammer i verbunden, da das Mauerwerk
des Wärmeaustauschers in der Lage sein muß, sich innerhalb der Kammer i auszudehnen
und zusammenzuziehen. Nachdem die erste waagerechte Schicht fertiggestellt ist,
werden die Kanalrohre 21 in ihre in jedem Zugkanalstein io befindlichen Einstecklager
14 einzementiert. Die Kanalrohre 21 sind so hoch, daß der ganze aus dem Einlaßkanal
oder den Einlaßkanälen 22 kommende und am Boden des Wärmeaustauschers eintretende
Strom aus Luft oder aus einem Gemisch von Luft und Gasen aufgenommen wird.
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Die zweite waagerechte Schicht 23 und die anschließenden waagerechten
Schichten 2q. und 25 werden dann ihrerseits auf jede der Gruppe aus senkrechten
Kanalrohren aufgelegt, bis die waagerechte Schicht 26 erreicht ist, an der eine
besondere waagerechte Schicht 27 eingebaut werden kann, in der jeder Stein lediglich
auf die Oberseite des entsprechenden Steines der waagerechten Schicht 26 aufgelegt
wird, ohne daß die obere Schicht 27 an die untere Schicht 26 zementiert wurde. Das
Mauerwerk wird dann nach aufwärts durch die Schichten 28, 30 und 31 ergänzt,
um das in der Kammer i liegende Mauerwerk fertigzustellen, das durch die Schicht
29 von Abschlußsteinen abgedeckt wird, deren Öffnungen mit den Zugkanalsteinen in
Ausrichtung liegen. Die Schicht 29 weist auch einen ringförmigen Sandabschluß 32
auf, der sich in die Wärmeaustauscherwandung hineinerstreckt. An der Decke des Mauerwerks
ist eine zusätzliche oder besondere waagerechte Schicht 36 auf die Oberseite der
waagerechten Abschlußschicht 29 aufgelegt, ohne mit dieser Schicht 29 verbunden
zu werden. Eine weitere Gruppe von Rohren ist in die entsprechenden Einstecklager
der in der waagerechten Schicht 36 befindlichen Zugkanalsteine eingesetzt. Diese
Rohre 33 erstrecken sich nach aufwärts in die Kammer i hinein. Sie sind in der Regel
kürzer als die Rohre 21, brauchen es aber nicht zu sein.
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Bestimmte Mittelsteine i i in den waagerechten Schichten werden, wie
bei 3¢ ersichtlich, herausgenommen, um einen Kanal für die zu erwärmende Luft oder
das Gas bei seinem Hinundherströmen durch die waagerechten Züge des Mauerwerks vom
Fuß zum Kopf des Wärmeaustauschers zu bilden, von wo die Luft oder das Gas durch
den Kanal 35 hindurch und von dort zur Ofenkammer geleitet wird.
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Ein größerer Teil des Materials, das durch den Zugkanal 5 in die Kammer
i hineingeführt wird, fällt neben die Rohre 33 und sammelt sich an, bis es die Oberkante
dieser Rohre erreicht und die Neigung zeigt, die Bohrungen dieser Kanalrohre zu
verstopfen und zu verschließen. An diesem Zeitpunkt ist es notwendig, in den Kopf
des Wärmeaustauschers einzusteigen und dieses angehäufte Material zusammen mit der
aus den Steinew36 und den Rohren 33 bestehenden ganzen Schicht herauszunehmen, ohne
die waagerechten Schichten 29 und 31 zu beschädigen oder anderweitig zu zerstören.
Für diese besondere obere Schicht 36 und die Rohre 33 können dann neue Teile eingesetzt
werden, so daß der Wärmeaustauscher ohne weitere Verzögerung wieder in Betrieb genommen
werden kann.
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Ebenso können die ausgewählten waagerechten Schichten des Wärmeaustauscheraufbaues,
die oberhalb einer nicht verkitteten Übergangsstelle, beispielsweise der Übergangsstelle
zwischen den Schichten 26 und 27, liegen, herausgenommen und ersetzt werden, ohne
den unterhalb einer solchen Übergangsstelle liegenden Aufbau zu zerstören.
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Die Zugkanalsteine iö , die als Deck- oder Bodenschicht eines Abschnittes
oder als Abschlußschicht 36 benutzt werden sollen, brauchen nur eine Kehle 17 zu
haben, wie Fig. 6 erkennen läßt.
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Zur Erläuterung sind zwar bestimmte Ausführungen der Erfindung dargestellt
worden, jedoch kann die Erfindung viele Abwandlungen erfahren, und es können in
dem Aufbau und der Anordnung Abänderungen vorgenommen sowie bestimmte Teile ohne
gleichzeitige Benutzung anderer Teile verwendet werden, ohne den Bereich und den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.