DD131291B1 - Beheizungssystem fuer industrieoefen, insbesondere tunneloefen der feinkeramischen industrie - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Beheizungssystem für Industrieofen, insbesondere Tunnelöfen der feinkeramisehen Industrie

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar für Industrieöfen, insbesondere für kontinuierlich betriebene Ofen, in denen das Wärm- oder Brenngut nach, genau vorgegebener Temperatur-Zeit-Xurve zu behandeln ist sowie gegebenenfalls außerdem hohe Anforderungen an die Einhaltung bestimmter Of enrausat Biosphären gestellt "werden. Speziell ist die Erfindung in Glattbrandtunnelöfen der feinkeramischen Industrie und der Sanitärkeramikindustrie anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Vergieichmäßigung des TemperaturfeIdea über den Tunnelofenquerschnitt in der Vorwarmzone ist es bekannt, annähernd über die gesamte Länge der Vorwärmzone stufenweise das Abgas in den Fuchs zu saugen. Bekannt ist außerdem, Ofengase aus dsm heißeren Gberte.il mittels Gebläse abzusaugen und - über Rohrleitungen verteilt an der Ofensohle wieder zuzuführen. Teilweise wird auch umgekehrt verfahren (DE-AS 2 110 603)*

Sa wird auch Warmluft aus der K-Xblsoise des Ofens mittels Gebläse über Rohrleitungen in die 'Vorwärmzone eingeblasen, um das Volumen der die Vorwärmzone durchströmenden Gase zu vergrößern und die Temperatur- und Strömungsverhältnisse über den Querschnitt zn vergleichmäßigen bzw, durch Erzeugung eines StrÖsnungswiderstandes an der Decke

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die LängsStrömung der heißen Abgase nach unten abzulenken. Ähnliche Wirkungen werden durch das in der OS 2 122 082 angeführte Einblasen von Luft- oder Heißgasstrahlen in die freien Räume zwischen den Besatzstapeln erreicht.

Ferner werden bei direkt mit Gas bzw. öl befeuerten Tunnelöfen zum gleichen Zweck Hochgeschwindigkeitsbrenner im Bereich der Vorwärmzone eingesetzt, deren mit hohem Impuls in den Ofenraum strömende Gase^die Ofenatmosphäre umwälzen (Keram. Z. 24 (1972) 11, S. 633.. .636).

Außerdem ist bekannt, daß durch z. B. im Fuchs rhythmisch betätigte Drosselorgane die gleichförmige Strömung der Ofenattnosphäre gestört und so ein Yermischungs effekt erzielt werden kann (DD-PS 100 800). Ferner ist bekannt, einen Mischungseffekt durch eine oder mehrere der Längs-» oder Hauptströmung überlagerte pulsierende oder in der Richtung wechselnde Zusatzströmungen zu erzielen, die mittels außen liegender Gebläse erzeugt werden (Sprechsaal 105 (1972), 3, 115).

Die für den Glattbrandprozeß benötigten hohen Temperaturen können durch direkte Beheizung der Tunnelöfen mittels Gas oder Öl erreicht werden.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck Brenner zu verwenden, deren Brennkammer in die Ofenwand eingebaut wird, aus der die Abgase über'eine oder mehrere öffnungen in den Tunnel gelangen. Es ist auch bekannt, Plammenbrenner zu verwenden, die als Verbrennungsraum das zwischen Tunnelofenwagenplateau und Brenngutstapel ausgesparte sogenannte Hohlpodium nutzen. Ferner ist bekannt, die gesamte Brennzone mit den bereits o. a. Hochgeschwindigkeit sbrennern zu bestücken (DD-PS 109 439). Aus der Metallurgie ist der Einsatz von Strahlungsbrenner^ für Erwärmungsproseззe zur Intensivierung des Wärmeüberganges bekannt. Für den Betrieb der Kühlzone von

Tunnelöfen ist bekannt, zur Verbesserung des Kühleffektes und zur Vermeidung der Abströmung von Verbrennungsabgasen aus der Brenn- in die Kühisone an der Ofenausfahrt sogenannt"; Sciiisbeiuft einzublasen. Außerdem ist bekannt, eventuell in die Kühlzone übertretende Verbrennungsabgase über sogenannte Dunstoder Sntschwefelungsкamine abzuleiten.

Bei der Brenngut kühlung -wer der. sur Intensivierung des konvektiven Wärmeüberganges Dieliteunterschiede genutzt zwischen der Luft in den Brenngutstapeln und in den mit Kühlrohren bestückten Hohlräumen der doppelwandig ausgeführten Seitenwände,

Allen bisher bekannten Beheizungssysternen von Tunnelofen haften wesentliche Nachteile an. Zum optimalen Turmelofenbetrieb gehört die möglichst weitgehende Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Abgases, Speziell im .Porzellanglattbrandtunnelofen muß außerdem das Brenngut möglichst gleichmäßig vorgewärmt werden, um die im ,jeweiligen Temperaturbereich zulässigen Temperaturgradienten nicht zu überschreiten, da insbesondere die Brennhilfsmittel (d. h, teilweise bis 90 % des Besatzes) hiergegen sehr empfindlich sind (зіе halten z, T, weniger als 10 Ofenreisen), Die bisherigen Lösungen werden diesen Forderungen nur ungenügend gerecht. Die Dackengängigkeit der Abgase wird nur wenig gemindert; aas Acsiehen heißer Abgase vergrößert den Abgaswärceverluat: die praktisch über die gesamte Vorwärmzone anliegende Säugling in Hohe des Hohlpodiums führt zu starken Falschluft einbrachen. Auch den bisher effektivsten Lösungen, den außenliegenden Gebläsen sowie den Hcchgsschv/indigkeitsbrennern, haften wesentliche lischt eile an. Übliche Heißgasgebläse sind nur bis zu mittleren Temperaturen einsetzbar» Sie, sowie die teuren Spezialanfertigungen für höhere Tecrce-

raturen sind sehr störanfällig und haben nur geringe Laufseiten« Sie verursachen durch das Gebläse selbst und durch die erforderlichen Rohrleitungen zudem trots Isolierung zusätzliche Wärmeverluste» Die in der Vorwärmzone angeordneten Hochgeschwindigkeitsbrenner bringen Wärme in den Ofen hinein, wo die Nutzung der bereits vorhandenen fühlbaren Wärme des Abgases schon Schwierigkeiten bereitet, und verursachen durch die Vergrößerung des Abgasvolumens weitere Abgaswärmeverluste»

Letzteres ist^auch der wesentliche Nachteil des von A, Steiner iTr^S 2122 082 sowohl im Stand der Technik als auch ala Patentanspruch angeführten Einblasens von Luft- oder Heißgasstrahlen in den Tunnelofen. Bei Verwendung von Flammenbrennern, die im Hohlpodium ausbrennen, wird die Wärme an Stellen entbunden, wo sie nur zu einem Teil benötigt wird. Das führt zu starker thermischer Beanspruchung der Tunnelofenwagenplateaus, weswegen deren Haltbarkeit gering und die Wärmeverluste (sowohl in Form von Speicherverlusten im Plateau als auch von Durchgangsνerlusten) groß sind. Gleiches gilt bei Verwendung von Hochgeschwindigkeitsbrennern über die gesamte Brennzone von GlattbrandtunneΙοί en·

Bei Brennern mit in der Wand befindlicher Verbrennungskammer wird die Wärme weitgehend in der Wand entbunden, wodurch ein wesentlicher Teil des Mauerwerkes für die Isolierung unwirksam wird, zur ausreichenden Isolierung also enorme Wanddicken nötig sind.

Mit den in der neutralen und in der Reduktionssone feinkeramischer Glattbrandtunnelofen bisher eingesetzten Brennern ist im Hochtemperaturbereich nur ein verhältnismäßig geringer Wärmeübergang zu erreichen, weswegen nur weit kleinere Aufheizgeschwindigkeitan möglich sind,

als sie von den Materialeigenschaften des Brenngutоз und der Brennhilfsmittel her oberhalb 1100 ⁰C zulässig wären.

Der Einsatz von Strahlungsbrenner?:: im Hochtemperatur-· bereich von Glattbrandtunnelöfen маг bisher nicht möglich, de infolge des fehlenden Strahlimpulses der Flamme die Vergleichmäßigung, der Qferdatmosphäre nicht gewährleistet v/erden konnte.

Zur Abgasabdämmung von der Kühlzone mittels Schiebeluft sind enorme Luftmengen nötig, da ein großer Anteil über Undichtigkeiten (vor allen an den Sandtassen und den 'Jagenstoßen) ungenutzt entweicht und so hohe 7/ärmeverluste verursacht vierden.

Ziel der Erfindung

Siel der Erfindung ist es, die Ofenleistung zu steigern bei gleichzeitiger starker Senkung des spezifischen '.Yarme bedarf es, den Anteil fehlerhaften Brenngutes graduell zu verbessern, die Laufzeit der Brennhilfsmittel und der Tunnelofenwaganplatoaus wesentlich zu vergrößern und die spezifische Ofenaasse zu vermindern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Beheizungssystem eines Tunnelofens mit bekannten Mitteln so zu gestalten, daß über den Besatz-querschnitt eine gleichmäßige Temperatumverteilung gesichert v/ird»

Das neue Beheizungssysteru ist gekennzeichnet dadurch,

- daß in der Torwärmzone mit Hilfe von in der Decke angeordneten Druckluftdüsen m±t^::?ls eines sehr kleinen DruokluftstrabisT_qn_.^a_etura, бпг'/о. ^!~^-^e heißer» Gase aus der oberen Ofenzone beidseitig durch die" Seitenwandspaite'" sowie durch gegebenenfalls zusätzlich in den Seiten-Wänden dafür angeordnete nischenförmige Erweiterungen nach unten transportiert werden (aerodynamische Ab~as-

umwälzung), wodurch die durch den thermischen Auftrieb verursachte Schichtung der Ofengase beseitigt und die Gasgeschwindigkeit relativ zum Brenngut vergrößert wird, damit das Brenngut gleichmäßig erwärmt und die fühlbare Wärme des Abgases v/eitgehend ausgenutzt wird,

daß in der Oxydationszone Hochgeschwindigkeitsbrenner in der Decke beidseitig über den Seitenspalten angeordnet sind, die im mittleren Temperaturbereich eine Vergleichmäßigung der Temperatur und der Zusammensetzung der Ofenatmosphäre über den Ofenquerschnitt bei gleichzeitiger Verbesserung des konvektiven Wärmeüberganges gewährleisten; zur ungehinderten Strahlausbreitung in den Seitenspalten können diese nischenförmig erweitert sein, in Höhe des Hohlpodiums können die !Tischen zum Schutz des Labyrinths vor thermischer Überlastung mit Umlenkvorrichtungen versehen sein,

- daß im 3ereich der neutralen und der Reduktionszone Strahlungsbrenner eingesetzt werden, die von der Decke und/oder von beiden Ofenwänden aus das Brenngut im wesentlichen durch Strahlung erhitzen, wobei die Wärme dort entbunden wird, wo man sie benötigt, und eine unnötige Aufheizung der Ofenwand und des Tuzmelofenwagenplateaus vermieden und ein guter Wärmeübergang und folglich hohe Aufheiageschwindigkeiten realisiert werden können, wobei sie kombiniert werden mit deckenseitig über den Seitenspalten angeordneten Hochgeschwindigkeitsbrennern, damit eine weitgehend homogene Ofenatmosphäre in diesem Bereich gewährleistet wird,

- daß in der Kühlzone oberhalb der mit Kühlluftrohren bestückten Hohlräume der doppelwandig ausgeführten Seitenwände Druckluftdüsen den konvektiven Wärmeaustausch zwischen Brenngut und aufzuwärmender Luft

intensivieren 'and

- daß durch, die mittels vorgenannter Düsen in die Xiihlzone eingebrachte Druckluft und durch bei Bedarf zusätzlich in den Kühlzonenanfang eingeolasene Heißluft das Einströmen von Brennzonenabgas in die Kühlzone verhindert wird.

In der Vor7/ärrasone, der Xuh.l2.cr2e und dem mit Hochgeschmndigkeitsbrennern bestückten Teil der Brennzone wird durch einen beim Pwegalbau und beim Besetzen freizulassenden Mittellangsspa.lt im Besatzstapel die Zirkulation der Ofenatmosphärs (in den Seitenspalten abwärts, im Hchlpodium von beiden Seiten zur Mitte, im Mittelspalt aufwärts und im Deekenspalt in beiden Richtungen nach außen) unterstützt,

A-usf Ohrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung seigen:

Pigur 1 Längsschnitt durch einen Glattbrandtunnelofen l?igur 2 Schnitt A-A der Vcr^ärmsone nach ?igur 1 j'igur 3 Schnitt B-3 der Cxydations- und der Reduktionszone nach Pigur 1 7igur 4 Schnitt C-C der Sühlzone nach Pigur 1

Tn der Ѵогт/ännzone v;ird durch Druckluft düsen 1 , die in der Decke beidseitig über dan Seitenspalten angeordnet sind, mit einem Strahlimpuls im Seitenspalt bzw. dafür im Seitenspalt vergesehenen !Tischen heißes Abgas nach unten geführt und in das Hohlpoäium 2 eingeblasen, um die Temperatur Über den Gfenquerschnitt au vergleichmäSigen, den kemvektiven Wärmeübergang zu verbessern und die fühlbare Wärme des \bgaaes besser zu nutzen. 3twa S m /h Druckluft je Düse v?ercen bsi Umgebungstemperatur eingesetzt» In der Ofendecke der Oxydationszone

sind Hochgeschwindigkeitsbrenner 3 derart angeordnet, daß sie in beiden Seitenspalten bzw. in dafür vorgesehenen Erweiterungen der Seitenapalten abwärts brennen, wobei ihre Abgase aus dem Deckenspalt Abgas ansaugen, sich mit diesem innig vermischen, für eine Nachverbrennung der reduzierenden Komponenten des Abgases aus dem Deckenspalt sorgen und einen intensiven konvektiven Wärmeübergang ermöglichen.

Die Reductions- und die neutrale Zone sind beidseitig mit Strahlungsbrennern 4 ausgerüstet, deren strahlende Flächen oberhalb des Hohlpodiums'angeordnet sind, wobei die Wärmeentbindung dort erfolgt, wo sie benötigt wird. Einander'gegenüberliegende Brenner werden versetzt angeordnet. Deckenseitig über den Seitenspalten sind Hochgeschwindigkeitsbrenner 3 zur Vergleichmäßigung der Ofen atmosphäre eingebaut.

In die Decke der Kühlzone sind oberhalb der mit Kühlluftrohren bestückten Hohlräume der doppelwandig'ausgeführten Seitenwände Druckluftdüsen 1 installiert, die durch ihren Impuls die durch Temperaturunterschiede der als '.Värtneübertragungsmediuni dienenden Luft verursachte Zirkulation und damit den konvektiven 7/ärtneaustausch intensivieren.

Claims (1)

1. Zrfindungsanspruch

   Beheizungssystem für Industrieöfen, insbesondere Tunnelöfen der feinkeramisehen Industrie, bestehend aus Torwärm-, Brenn- und Kühlzone, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Yorwärmzone mit де etwa 6 m /h Druckluft kontinuierlich oder pulsierend betriebene Düsen in der Decke beidseitig direkt über den ceitenspalten bzw, über speziell dafür in den Seitenwänden ausgesparten Nischen, die in Höhe des Hohlpodiums .jeweils eine umlenkvorrichtung aufweisen, angeordnet aind, wobei in der sich anschließenden Brennzone, speziell im Temperaturbereich bis ca, 1250 ⁰C (Ozydationssone) an sich bekannte Kochgeschwindigkeit sbrenner analog den Düsen der Yorwärmzone in der Decke angeordnet sind und in dem sich anschließenden Temperaturbereich der Brennzone (Recuktions- und neutrale Zone) Strahlungsbrenner in der Decke und/oder in beiden Ofenwänden in Kombination mit Hochgeschwindigkeitabrennern angeordnet sind, v^obei die Deckenanordnung der Hochgeschwindigkeitsbrenner analog den Düsen ausgeführt ist, und in der Kühlzone mit Druckluft kontinuierlich oder impulsweise betriebene Düsen in der Decke beidseitig über den luftführenden . Rekuperatorrohren bzw, über den Seitenspalten angeordnet sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung