191002. lajstromszámú szabadalom • Előmelegítő kamra ipari kemencékhez, elsősorban Siemens-martin kemencékhez
1 2 A találmány tárgya előmelegítő kamra ipari kemencékhez, elsősorban Siemens-Martin kemencékhez, amelyekben levegő vagy más gázok hevíthetők. Az ipari előmelegítő kamrák kialakítása során alapvető szempont, hogy az ipari kemencék fajlagos hőfogyasztását döntően befolyásolja az előmelegítés hatásfoka. Az előmelegítő kamrákban a füstgázokból lehetőleg a maximális hőmennyiséget kell elvonni és az előmelegítendő közegnek átadni. A kamraméretek és a futófelületek számításához a szükséges adatok kézikönyvekből nyerhetők, a lehető legjobb hőtechnikai hatásfok meghatározásához. Az előmelegítő kamrák méretezésekor fontos tényező még a nagy áramlási sebesség biztosítása és az egyenletes terhelés. . Az előmelegítő kamrákban kialakított tűzálló rácsozatok kialakítása során az áramlási sebesség növelésére kétféle megoldás volt ismeretes. Az egyik szerint mély és keskeny egyhuzamú kamrákat alakítanak ki, a megfelelő méretek és a fűtőfelületek kívánt jellemező értékeinek elérésére, a másik megoldás szerint ugyanakkor kéthuzamú kamrákat alakítanak ki, különböző változatokban. A mély és keskeny egyhuzamú kamrák építése esetén általában új alapozás és a talajvíz lesüllyesztése szükséges, ami meglehetősen költséges. További nehézségeket jelent a későbbi javítások elvégzésének bonyolultsága, időigényessége, valamint a rácsozat készítésekor fellépő fokozott anyagigény. A kéthuzamú kamrák alkalmazása esetén elsősorban az üzemelésben mutatkoznak a hátrányok. A fokozott huzat, ami a kamraellenállás legyőzéséhez szükséges, a működés szempontjából hátrányos. Ezen túlmenően az áramlási irány gyakori megváltozása következtében az előmelegítő kamrában viszonylag sok holt tér alakul ki. Ezek elsősorban a részleges terheléssel történő üzemeltetés során jelentkeznek és hatásuk igen hátrányos. Az utóbbi évtizedekben végzett modellkísérletek és méréstechnikai vizsgálatok azt mutatták, hogy az előmelegítő kamrák geometriai méretei nem biztosít{'ák az áramló közegek egyenletes eloszlását. Jóllétét, Hansen szerinti ("Stal- und Eisen", 1978., 904. oldal) a tűzhíd, illetve a rácsozat alatti térnek a szabad rácsozat keresztmetszethez viszonyított aránya adott, és ez a beömlő gázmennyiséget bizonyos határok között befolyásolja, az adott előmelegítő kamra sajátosságai, valamint méretviszonyai a lejátszódó folyamatot oly mértékben befolyásolják, hogy a helyes keresztmetszeti arányok meghatározása rendkívül nehéz. Ha az átömlő mennyiség fokozását ismert módon jelentős áramlási és nyomásveszteségek árán javítjuk, szűk aknákat kell alkalmazni. Ezek a szűk aknák viszont jelentős egyéb hátrányokkal járnak: többek között igen gyorsan feltöltődnek, így a nagyobb huzatigény az üzemelési költségek növelését eredményezi. Az 1 225 677 sz. NSZK közrebocsátási iratban olyan megoldást javasolnak, ahol a gázbeömlés javítása érdekében a rácsozat bizonyos részeit lefedik. Ennek viszont az a hátránya, hogy a levegő- és füstgáz áram a rendelkezésre álló hőmennyiség függvényében nem befolyásolható. Ezen túlmenően ennél a megoldásnál az anayagfelhasználás is növekszik, minthogy a rácsozat egy része állandóan használaton kívül van. Növekszik továbbá a kieső idő .mennyisége és a javítási költségek is fokozódnak. A 43 56.7 íz. szovjet szabadalmi leírás olyan előmelegítő kamrát ismertet Martin kemencékhez, amellyel a levegő illetve gáz mennyisége szabályozható. Ahhoz azonban, hogy az előmelegítő kamrában a szabályzott felmelegedést biztosítani lehessen, legalább egy, az áramlás iránya mentén elhelyezett válaszfal szükséges, amelyek az előmelegítő kamra fenekétől külön csatornákkal vannak összekapcsolva és a csatornák tolózárral, illetve szeleppel vannak ellátva a bevezetett levegő, illetve gáz mennyiségének szabályozására. Az ilyen egyedi berendezésekbe a gázbevezetés csak a friss levegő vagy friss gáz oldaláról történhet, a füstgáz felőli oldalon az előmelegítő kamra nem szabályozható. így az egyes kamrarészekben a gázbevezetés a füstgáz felőli oldalon teljesen szabályozatlan. Ezért a friss levegő vagy a friss gáz felmelegítésére szolgáló hőenergia lényegében kárba vész. Részleges terheléssel történő üzemeltetés gazdaságosan egyáltalán nem valósítható meg, mivel a füstgáz áram mindenkor a legkisebb ellenállás mentén halad és így mindenkor csak az előmelegítő kamra keresztmetszetének egy részébe áramlik be. A jobb hőkihasználás érdekében egyéb megoldások is ismertek. A tűzálló rácsozat felső részét bizonyos esetekben különleges alakú téglákból készítik, más megoldásoknál a felső és az elsó rész lépcsőzetes kialakítású. Ezek az intézkedések azonban nem biztosítanak megfelelő eredményt, minthogy a megfelelő gázbevezetést nem tudják biztosítani. Ennek megfelelően főképpen részleges terhelés esetén az áramlási sebesség viszonylag kicsi, akár a friss levegőt, akár a füstgázt tekintjük. Megállapítható, hogy az ismert előmelegítő kamrák csak bizonyos üzemi körülmények esetén elégítik ki a velük szemben támasztott követelményeket a gázbevezetés vonatkozásában oly módon, hogy a tűzálló rácsozaton megfelelően nagy áramlási sebesség is biztosítva legyen. A gazdaságos üzemelés ennek megfelelően csak egy viszonylag szűk tartományon belül lehetséges. A jelen találmánnyal ezért olyan megoldás kialakítása a célunk, amellyel növelhető az ipari kemencék előmelegítő kamráinak hatásfoka, azaz az egész kemence hatásfoka, függetlenül a terhelés mértékétől. A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy a válaszfallal két kamrarészre osztott előmelegítő kamrában, ahol a válaszfal a gáz áramlási irányával párhuzamos és az alsó, rácsozat alatti tértől a rácsozat felső részéig terjed és ahol a kamrarészek váltócsatomával vannak összekötve, a találmány szerint a kamrarészek az áramlási irányra merőleges és azzal párhuzamos rácsfalakkal vannak felosztva, a váltócsatomában választólap van koaxiálisán elrendezve és a váltócsatoma kettős szeleppel, valamint tolózárral van ellátva oly módon, hogy a váltócsatoma az osztott tolózár és a kamrarészek között két egymástól elkülönített teret tartalmaz. A rácsfalak magassága célszerűen a tűzálló rácsozat magasságának 80%-a. A rácsfalak hossz- és keresztirányú méreteinek aránya előnyösen 0,33 és 3 között van, ha az előmelegítő kamra hossz- és keresztirányú méreteinek aránya 0,5-2. Az így kialakított előmelegítő kamrákban igen kedvezd áramlási feltételek létesülnek, aminek következtében a tűzálló rácsozat élettartama meghosszabbodik, a fajlagos anyagfelhasználás csökken és így a hagyományos előmelegítő kamrákhoz képest az üze-191.002 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
