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Verfahren zur Wärmerückgewinnung beim elektrischen Brennen von Kunstkohlenkörpern
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entweichenden brennbaren Teerdämpfe u. dgl. ebenfalls zur Beheizung des Ofens herangezogen, aber auf andere Weise. Die Dämpfe sammeln sich unter der Gewölbedecke der geschlossenen Ofenkammern, von wo sie durch eine besondere Leitung abgesaugt und der Verbrennung zugeführt werden. Die Ofenkammern müssen also geschlossen sein und es sind besondere Leitungen für die brennbaren Teer-und anderen Dämpfe notwendig. Im Mendheim-Ofen erwärmt sich die Luft ebenfalls im Gegenstrom an den abzukühlenden Kammern, doch ist es bei Gaskammeröfen praktisch nicht möglich, das erfindungsgemässe Verfahren anzuwenden, denn bei solchen Öfen sind die Kanäle heisser als die zu brennenden Kunstkohlen.
Die Temperatur der Kanäle in den Wänden steigt beispielsweise bis auf 1400 0 C, während die Kohlen nur eine Temperatur von 1100 C erreichen. Die Schamotte schmilzt dabei oberflächlich, oder es bildet sich eine Schlackenhaut. Undichtigkeiten im Mauerwerk werden dabei verschlossen. Beim elektrischen Brennen dagegen bleibt die Temperatur der Schamotte unter derjenigen der zu brennenden Kunstkohlen, wenn die Heizung durch Hindurchschicken des elektrischen Stromes durch die zu brennenden Kunstkohlenkörper geschieht. Die Anwendung des erfindunggemässen Verfahrens bei gasbeheizten Öfen ist auch aus einem anderen Grunde praktisch unmöglich : die brennbaren Dämpfe würden in den schwachen Rauchgasstrom eingesaugt, nach- dem dieser die eigentliche Brennzone verlassen hat, also dort, wo die Abkühlung einsetzt.
Dort darf aber der Sauerstoffgehalt des Rauchgases nur noch gering sein, da beim Brennen des Heizgases
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dämpfe würden daher schlecht verbrennen, weil eben zu wenig Sauerstoff vorhanden wäre und es würde sich viel Russ bilden, was zu einer Verstopfung der Kanäle führen würde.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Luftzirkulation für die Wärmerückgewinnung zu bewerkstelligen.
Die Fig. 1 zeigt schematisch im waagrechten Querschnitt und die Fig. 2 im senkrechten Querschnitt längs der Linie A-A von Fig. 1 einen Fünfkammerofen, welcher die Ausführung
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Zwischenwände, in welchen die Kanäle für die Luftzirkulation enthalten sind, mit 6. Wie aus Flg. 2 hervorgeht, sind vier Kanäle übereinander angeordnet ; im folgenden sind mit"Kanal" jeweils die vier übereinander liegenden Kanäle und mit "Kanalstück" jeweils die vier übereinander liegenden Kanalstücke bezeichnet. Im Boden der Kammern kann ein zweites Kanalsystem eingebaut sein ; im nachfolgenden wird jedoch der Einfachheit halber nur die Luftzirkulation in den Seitenwänden erläutert. 7 ist eine Wärmeisolationsschicht.
Die zu backenden Kunstkohlekörper werden in die oben offenen Kammern 1-5 eingesetzt oder eingegossen. Ebenso wie die Stromzuführungen und die metallischen Leiter, welche den Stromkreis um die unter Strom befindliche Kammer schliessen, sind sie der Einfachheit halber nicht abgebildet. Beim Brennen sind sie von einem Füllpulver umgeben, das den elektrischen Strom leitet. Es sei nun angenommen, dass die Kammer 3 soeben mit den zu brennenden Kunstkohlenkörpern beschickt worden ist. Die Kammer 2 ist im Vorwärmen begriffen und die Kammer 1 unter Strom, während sich die Kammern 4 und 5 abkühlen. Das Kanalstück 15 an der oben gezeichneten Stirnseite der kalten Ofenkammer 3 ist durch eine Klappe 16 geschlossen ; die Kanalstücke 10 und 11 sind an derselben Stirnseite der Kammer 3 nach aussen geöffnet, z. B. durch
Entfernen von Verschlusspfropfen.
Das Kanal- stück 10 ist mit der nicht abgebildeten Saug- leitung verbunden. In das Kanalstück 11 tritt nun in Pfeilrichtung frische Luft ein, die nach- einander in den Wänden der in Abkühlung begriffenen Kammern 4 und 5 (Kanalstücke 11,
12 und 13) zirkuliert und sich erwärmt. Vom
Kanalstück 13 gelangt die Zirkulationsluft durch das Kanalstück 14 in das äussere Kanalstück 8 der unter Strom befindlichen Kammer 1, wo sie ihre höchste Temperatur erreicht. Sie streicht dann in den Wänden der vorzuwärmenden Kammer 2 (Kanalstücke 9 und 10) unter Wärmeabgabe an dieser vorbei, gibt auch etwas Wärme an die kalte Kammer 3 ab und entweicht in die Saugleitung. Die Pfeile zeigen die Richtung des Luftstromes an.
Die Steine nun, aus denen die Wände 6 und die Kanäle aufgebaut sind, sind nach dem Innern der Kammern absichtlich undicht zusammengefugt, 10 dem sie beispielsweise nur an ihren unteren und oberen Stirnflächen mit Mörtel belegt sind. Da das Kanalsystem mit einer Saugleitung verbunden ist und die Luftzirkulation infolge Saugwirkung entsteht, herrscht ein leichter
Unterdruck in den Kanälen. Dadurch werden die Gase und die Dämpfe, die sich in den
Kammern 2 und 1 bilden, in die Kanäle durch die Mauerfugen eingesaugt, wo sie mit dem
Sauerstoff der Zirkulationsluft in Berührung kommen und verbrennen, sofern sie brennbar sind.
Durch Gucklöcher kann man in den Kana ! stücken 8, 9 und 10 tatsächlich Flammen erkennen. Die brennbaren Bestandteile der flüchtigen Stoffe, die aus den Kunstkohlenkörpern entvic. ehen, werden praktisch restlos oxydiert, was den Backvorgang in den Kammern 2 und 1 unterstützt. Aus den Kammern 5 und 4 entweichen keine flüchtigen Bestandteile mehr.
Die aus dem Ofen weggesaugte, mit flüchtigen Verbrennungsprodukten vermischte Zirkulationsluft gelangt zweckmässigerweise zunächst in ein Filter, bevor sie in die Atmosphäre abgelassen wird.
Wenn man einen Fünfkammerofen benützt, der beispielsweise 20 m lang ist, aus 1-5 m breiten Kammern mit einer nutzbaren Höhe von 1. 5 m besteht und zum Brennen von Kunstkohlen von einer Abmessung von 70 X 70 x 120 cm unter Verwendung eines Heizstromes von 8000 Amp. und 60-70 Volt betrieben wird, muss eine vorgewärmte Kammer beispielsweise vier Tage lang unter Strom sein bis die Kunstkohlenkörper eine Temperatur von 1200 C erreichen und fertig gebacken sind.
Wenn die Kunstkohlen gemäss Patent Nr. 164013 unmittelbar in den mit Füllpulver versehenen Ofen eingegossen werden, beträgt die Temperatur der als kalt bezeichneten Kammer 3 am ersten
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steigt weiter bis auf 1200 C, wenn sie unter Strom gesetzt wird. Während der ersten vier Tage nach der Beschickung der Kammer 3 werden in dieser Temperaturen von etwa 100 bis 300 Q C gemessen. Während dieser Zeit steigt die Temperatur in der Kammer 2 von 300 auf 7500 und der Kammer 1 von 750 auf 1200" C. In der Kammer 5 sinkt die Temperatur von 1200 auf 500 Ü C und in der Kammer 4 von 500 auf 300 C.
Sobald die Kunstkohlenkörper in der Kammer 1 fertig gebrannt sind, wird der elektrische Strom durch die vorgewärmte Kammer 2 geleitet und die Kammer 4 ausgepackt und neu beschickt.
Ist die Beschickung der Kammer 2 fertig gebrannt, so wird die nunmehr gut vorgewärmte Kammer 3 unter Strom gesetzt und die Kammer 5 ausgepackt.
Selbstverständlich muss während des Brenn- zyklus auch dafür gesorgt werden, dass die Wärme- rückgewinnungsluft den richtigen Weg nimmt.
Wenn die Beschickung der Kammer 1 fertig gebacken ist und der Strom durch die Kammer 2 geleitet wird, wird die Klappe 16 herausgezogen, dafür aber die Klappe 17 eingeschoben. Die Öffnungen am Ende der Kanalstücke 10 und 11 werden geschlossen, dafür die unten gezeichneten
Enden der Kanalstücke 11 und 12 geöffnet. Das offene Ende des Kanalstückes 11 wird nun mit der Saugleitung verbunden und die frische Luft tritt am offenen Ende des Kanals 12 ein.
Sobald die Kammer 3 unter Strom kommt, wird die
Klappe 17 wieder herausgezogen, die offenen
Enden der Kanalstücke 11 und 12 verschlossen, die oben gezeichneten Enden der Kanalstücke 12 und 13 geöffnet und die Klappe 18 eingeschoben.
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D ! t- Anordnung von mehreren Kanälen übereinander ist die Normalausführung, die zustandekommt, wenn man die Kammerwände aus Hohlsteinen aufbaut. Jeder Hohlstein bildet ein ganz kurzes Kanalstück.
Selbstverständlich wird man in der Regel an der Saugstelle mehrere übereinander liegende Kanäle zusammenfassen, damit man nicht für jeden Kanal einen Ventilator braucht.
Es ist möglich, an Stelle eines einzigen Luftkreislaufes deren zwei zu benützen, wovon der eine durch die Wände der Kammern und der andere durch die Böden der Kammern geht.
Die Fig. 3 zeigt schematisch in Draufsicht und die Fig. 4 im Querschnitt längs der Linie B-B von Fig. 3 einen Siebenkammerofen mit einem solchen doppelten Luftkreislauf. Die Kammern sind mit 1-7 bezeichnet. In den Seitenwänden sind drei Kanäle übereinander angeordnet und in den Kammerböden jeweils drei nebeneinander.
Beide Kanalsysteme sind in sich geschlossen. So laufen z. B. die Bodenkanäle vom Boden der Kammer 1 in den Boden der Kammer 2 usw. bis in den Boden der Kammer 7 und von da durch ein Verbindungsstück 8 in den Boden der
Kammer 1 zurück. Es ist auf Fig. 3 ersichtlich, dass auch das System der Wandkanäle in sich geschlossen ist. Sämtliche Kanäle sind von den
Stirnseiten der Kammern aus durch Öffnungen zugänglich, die im allgemeinen durch Deckel verschlossen sind.
Der Betrieb der Wand-und Bodenkanäle geschieht in ähnlicher Weise wie derjenige der
Wandkanäle beim Fünfkammerofen nach Fig. 1 und 2. Es wird angenommen, dass im Beispiel von Fig. 3 die Kammer 3 ausgepackt ist. Das
Wandkanalsystem ist durch den Schieber 9 unterbrochen. Die stirnseitigen Öffnungen 10 sind nach Herausziehen der Verschlussdeckel mit der Saugleitung verbunden worden. In die Öffnungen 11, von denen ebenfalls die Verschluss- deckel herausgezogen worden sind, tritt die frische
Luft ein. Das Bodenkanalsystem ist durch den
Schieber 12 unterbrochen. Die Bodenkanäle stehen durch ihre Öffnungen 13. 14 und 15 mit der Saugleitung in Verbindung und in die Öffnungen 16, 17 und 18 tritt frische Luft ein.
Beide Kanalsysteme können an eine einzige
Saugleitung angeschlossen sein. In diesem Falle empfiehlt sich, in die Verbindungsrohre Klappen einzubauen, die eine Regulierung des Luft- stromes ermöglichen.
Es wäre möglich, die Zirkulationsluft ab- wechslungsweise durch Wand-und durch Boden- kanäle zu leiten. Diese Ausführungsform ist aber nicht vorteilhaft. Es ist besser, die Kanäle immer waagrecht zu verbinden und unverzweigt zu lassen, denn auf diese Weise ist eine gleich- mässige Luftgeschwindigkeit in allen parallel geschalteten Kanälen gewährleistet. Sobald senkrechte Verbindungsstücke vorhanden sind, ist der Zug in den übereinander liegenden Kanälen infolge von Dichteunterschieden der Luft ungleich.
Obwohl das erfindungsgemässe Verfahren u. a. den sehr grossen Vorteil bietet, dass die Ofenkammem nicht gedeckt sein müssen, was eine wesentliche Einsparung an Installationskosten bedeutet und die Bedienung der Öfen vereinfacht und erleichtert, bleibt es selbstverständlich unbenommen, zwecks Herabsetzung der Wärmeverluste die in Vorwärmung und unter Strom befindlichen Kammern mit wärmeisolierenden Deckeln zu versehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Wärmerückgewinnung beim elektrischen Brennen von Kunstkohlenkörpem in Mehrkammeröfen, in denen der elektrische Strom mindestens zum Teil durch die zu brennenden Kunstkohlenkörper geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftstrom durch in den Seitenwänden der Öfen befindliche Kanäle derart durchgesaugt wird, dass er sich in den Wänden der in Abkühlung begriffenen Kanmern erwärmt und die Wärme den aufzuwärmenden Kammern durch die Kanäle in ihren Wänden zuführt, wobei dafür gesorgt wird, dass die beim Brennen der Kunstkohlenkörper im Inneren der
Kammern entstehenden flüchtigen Bestandteile durch in den Seitenwänden vorgesehene enge
Durchgänge in die Luftzirkulationskanäle ein- gesaugt werden und in diesen verbrennen.
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Process for heat recovery from the electrical burning of charcoal bodies
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escaping flammable tar fumes u. Like. Also used to heat the oven, but in a different way. The vapors collect under the vaulted ceiling of the closed furnace chambers, from where they are extracted through a special duct and fed to the combustion. The furnace chambers must therefore be closed and special lines for the combustible tar and other vapors are necessary. In the Mendheim furnace, the air is also heated in countercurrent to the chambers to be cooled, but in gas chamber furnaces it is practically impossible to use the method according to the invention, because in such furnaces the channels are hotter than the charcoal to be burned.
The temperature of the channels in the walls rises, for example, to 1400 ° C., while the coals only reach a temperature of 1100 ° C. The fireclay melts on the surface or a slag skin forms. Leaks in the masonry are closed. In the case of electrical firing, on the other hand, the temperature of the fireclay remains below that of the charcoal to be burned if the heating is done by sending the electric current through the charcoal body to be burned. The use of the method according to the invention in gas-fired ovens is also practically impossible for another reason: the flammable vapors would be sucked into the weak flue gas flow after it has left the actual combustion zone, i.e. where cooling begins.
There, however, the oxygen content of the flue gas may only be low, since the fuel gas is burning
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Vapors would therefore burn badly because there would be too little oxygen and a lot of soot would form, which would block the ducts.
There are a number of ways of providing air circulation for heat recovery.
Fig. 1 shows schematically in horizontal cross section and Fig. 2 in vertical cross section along the line A-A of Fig. 1 a five-chamber furnace, which the embodiment
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Partition walls in which the channels for air circulation are contained with 6. As from Flg. 2 shows four channels are arranged one above the other; In the following, "channel" refers to the four channels lying one above the other and "channel piece" refers to the four channel pieces lying one above the other. A second channel system can be built into the bottom of the chambers; in the following, however, only the air circulation in the side walls is explained for the sake of simplicity. 7 is a heat insulation layer.
The charcoal bodies to be baked are inserted or poured into the chambers 1-5, which are open at the top. Just like the power supply lines and the metallic conductors that close the circuit around the energized chamber, they are not shown for the sake of simplicity. When burning, they are surrounded by a filling powder that conducts the electrical current. It is now assumed that the chamber 3 has just been charged with the charcoal bodies to be burned. Chamber 2 is being preheated and chamber 1 is energized, while chambers 4 and 5 are cooling down. The channel piece 15 on the face of the cold furnace chamber 3 drawn above is closed by a flap 16; the channel pieces 10 and 11 are open to the outside at the same end face of the chamber 3, e.g. B. by
Removal of sealing plugs.
The channel piece 10 is connected to the suction line, not shown. Fresh air now enters the duct section 11 in the direction of the arrow, which flows one after the other in the walls of the chambers 4 and 5 (duct sections 11,
12 and 13) circulates and warms up. From
Channel piece 13, the circulating air passes through the channel piece 14 into the outer channel piece 8 of the energized chamber 1, where it reaches its highest temperature. It then brushes past the walls of the chamber 2 to be preheated (duct pieces 9 and 10), giving off heat, also giving off some heat to the cold chamber 3 and escaping into the suction line. The arrows indicate the direction of the air flow.
The stones from which the walls 6 and the channels are built are deliberately joined together in a leaky manner towards the inside of the chambers, 10 being covered with mortar, for example, only on their lower and upper end faces. Since the duct system is connected to a suction line and the air circulation is created as a result of suction, it is easier
Negative pressure in the ducts. This will remove the gases and vapors that are in the
Form chambers 2 and 1, sucked into the channels through the wall joints, where they with the
Oxygen in the circulation air come into contact and burn if they are combustible.
You can enter the Kana through peepholes! Pieces 8, 9 and 10 actually recognize flames. The combustible constituents of the volatile substances that develop from the carbon bodies. ehen, are almost completely oxidized, which supports the baking process in chambers 2 and 1. No more volatile components escape from chambers 5 and 4.
The circulating air that is sucked out of the furnace and mixed with volatile combustion products expediently first reaches a filter before it is released into the atmosphere.
If you use a five-chamber furnace, which is 20 m long, for example, consists of 1-5 m wide chambers with a usable height of 1.5 m and for burning charcoal with dimensions of 70 X 70 x 120 cm using a heating current of 8000 Amp. And 60-70 Volt is operated, a preheated chamber has to be energized for four days, for example, until the charcoal bodies reach a temperature of 1200 C and are completely baked.
If the charcoal according to patent no. 164013 is poured directly into the furnace provided with filling powder, the temperature of the chamber 3, designated as cold, is the first
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continues to rise to 1200 C when it is energized. During the first four days after the loading of the chamber 3, temperatures of about 100 to 300 ° C. are measured in it. During this time the temperature in chamber 2 rises from 300 to 7500 and in chamber 1 from 750 to 1200 "C. In chamber 5 the temperature drops from 1200 to 500 ° C. and in chamber 4 from 500 to 300 C.
As soon as the charcoal bodies are completely burned in the chamber 1, the electric current is passed through the preheated chamber 2 and the chamber 4 is unpacked and reloaded.
When the loading of the chamber 2 is completely burned, the now well preheated chamber 3 is energized and the chamber 5 is unpacked.
Of course, it must also be ensured during the firing cycle that the heat recovery air takes the correct route.
When the loading of the chamber 1 is completely baked and the current is passed through the chamber 2, the flap 16 is pulled out, but the flap 17 is pushed in. The openings at the end of the channel pieces 10 and 11 are closed, but those shown below
Ends of the channel pieces 11 and 12 open. The open end of the channel piece 11 is now connected to the suction line and the fresh air enters at the open end of the channel 12.
As soon as the chamber 3 comes under power, the
Flap 17 pulled out again, the open ones
Ends of the channel pieces 11 and 12 closed, the ends of the channel pieces 12 and 13 drawn above opened and the flap 18 pushed in.
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D! t-arrangement of several channels on top of one another is the normal design that comes about when the chamber walls are built from hollow stones. Each hollow stone forms a very short piece of channel.
Of course, you will usually combine several superimposed ducts at the suction point so that you do not need a fan for each duct.
Instead of a single air circuit, it is possible to use two of these, one of which goes through the walls of the chambers and the other through the floors of the chambers.
FIG. 3 shows a schematic plan view and FIG. 4 shows a cross section along the line B-B of FIG. 3, a seven-chamber furnace with such a double air circuit. The chambers are labeled 1-7. Three channels are arranged one above the other in the side walls and three next to one another in the chamber floors.
Both canal systems are self-contained. So run z. B. the bottom channels from the bottom of the chamber 1 in the bottom of the chamber 2, etc. to the bottom of the chamber 7 and from there through a connector 8 in the bottom of the
Chamber 1 back. It can be seen on FIG. 3 that the system of wall ducts is also self-contained. All channels are from the
The end faces of the chambers are accessible through openings which are generally closed by covers.
The operation of the wall and floor ducts is done in a similar manner to that of the
Wall channels in the five-chamber furnace according to FIGS. 1 and 2. It is assumed that in the example of FIG. 3 the chamber 3 is unpacked. The
The wall duct system is interrupted by the slide 9. The end openings 10 have been connected to the suction line after pulling out the closure cover. The fresh one enters the openings 11, from which the closure lids have also been pulled out
Air in. The floor duct system is through the
Slide 12 interrupted. The floor ducts are connected to the suction line through their openings 13, 14 and 15, and fresh air enters the openings 16, 17 and 18.
Both duct systems can be connected to a single one
Suction line must be connected. In this case, it is advisable to install flaps in the connecting pipes that allow the air flow to be regulated.
It would be possible to route the circulation air alternately through wall and floor ducts. However, this embodiment is not advantageous. It is better to always connect the ducts horizontally and to leave them unbranched, because in this way an even air speed is guaranteed in all ducts connected in parallel. As soon as there are vertical connectors, the tension in the superimposed ducts is unequal due to differences in density in the air.
Although the inventive method u. a. The very big advantage is that the furnace chambers do not have to be covered, which means a significant saving in installation costs and simplifies and facilitates the operation of the furnace, it goes without saying that, in order to reduce heat losses, the chambers that are preheated and energized with heat-insulating lids remain unaffected to provide.
PATENT CLAIMS:
1. A method for heat recovery during the electrical burning of charcoal bodies in multi-chamber furnaces, in which the electric current is at least partially passed through the charcoal bodies to be burned, characterized in that an air flow is sucked through channels located in the side walls of the furnace in such a way that it is heated in the walls of the Kanmern being cooled and the heat is supplied to the chambers to be heated through the channels in their walls, whereby it is ensured that the burning of the charcoal inside the
Volatile constituents produced by chambers due to narrow areas provided in the side walls
Passages are sucked into the air circulation channels and burn in them.