DD249750A1 - Mehrbahnen-durchlaufofen mit prozesseigener abwaermenutzung - Google Patents

Abstract

Mehrbahnen-Durchlaufofen mit prozesseigener Abwaermenutzung, vorzugsweise zum Brennen von plattenfoermigem keramischen Material auf Transportrollen mit dem Ziel, die Oekonomie des Verfahrens entscheidend zu verbessern. Dazu soll der Waermbedarf fuer den Brennprozess durch hohe Verbrennungsluftvorwaermung drastisch gesenkt werden, was durch Verwendung erfindungsgemaesser spezieller Hohldielen zur Zufuehrung und Mischung von Brenngas und hocherhitzter Verbrennungsluft moeglich wird. Mit diesen Hohldielen erfolgt einesteils eine getrennte Zufuehrung der zur Flammenbildung notwendigen Medien bis zu den gewuenschten Brennstellen, so dass auch bei geringster Heizleistung die Flammen nicht in das Leitungssystem zurueckschlagen koennen. Andererseits wird eine weitgehende Stromaufteilung vorgenommen, die im Verein mit einer speziellen Ausbildung der Mischstellen die erforderliche gleichmaessige Beheizung der gesamten Brenngutoberflaeche ohne Beruehrung des Brenngutes mit der Flamme gewaehrleistet. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Durchlauföfen mit mehreren Förderebenen zum Brennen von plattenförmigen keramischem Material. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Durchlauföfen mit Transportrollen für den Fliesenbrand.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Durchlauföfen der keramischen Industrie wird das Einsatzgut auf Prozeßtemperatur erhitzt, wobei sich neben dem Aufheizvorgang Reaktionen in der keramischen Substanz mit einem nur untergeordneten Wärmeverbräuch abspielen, die der Verfestigung des Einsatzgutes dienen. Danach wird auf angenähert Umgebungstemperatur abgekühlt. Die eigentliche Nutzwärme beträgt nur wenige Prozent der aufgewendeten Wärme. Aus dieser Situation heraus gibt es vielseitige Bemühungen, die Wärmetechnik und insbesondere die Abwärmenutzung von Durchlauföfen zu verbessern. Am verbreitetsten ist die Abwärmenutzung für Fremdverbraucher, zum Beispiel auf der Basis der Erzeugung von warmer Trocknerluft oder der Warmwasserbereitung. Nachteilig ist, daß der Wärmebedarf bei den Fremdverbrauchern nicht kontinuierlich über das ganze Jahr besteht.

Außerdem gilt generell, daß eine Verwertung der Abwärme im Ofen selbst immer wirtschaftlicher ist als die Nutzung in anderen Verfahrensstufen (K.-J. Schröder: Energieperspektiven und realistische Möglichkeiten zur Energieeinsparung, Keramische Zeitschrift 35 [1983], Seite 175 bis 178). Vorschläge für eine intensive Abwärmenutzung im Durchlaufofen selbst sind verschiedentlich gemacht worden (unter anderem von Hartwig Thiele und Siegfried Jacob: Möglichkeiten zur Verbesserung der Wärmewirtschaft von Durchlauföfen, dargestellt am Beispiel des Einsinkfarbenofens, Silikattechnik 32 [1981] Seite 241 bis 242). Die Anwendung dieser Verfahren zur wirksamen Verbrennungsluftvorwärmung erfordert den Einsatz herkömmlicher Industrieofenbrenner, wie zum Beispiel Hochgeschwindigkeits- oder normaler Flammenbrenner, die aber wiederum für den Fliesenbrand in Durchlauföfen mit Transportrollen und mehreren Förderebenen völlig unbrauchba'r sind, da sie zu Anflammungen, örtlichen Überhitzungen und ungleichmäßigerTemperaturverteilung führen würden.

Der Stand der Beheizungstechnik für Durchlauföfen mit Transportrollen und mehreren Förderebenen wird in DE-OS 2744071 dokumentiert. Dabei wird ein Brenngas-Luft-Gemisch über eine Vielzahl kleiner Brenner in mit Löchern versehenen Kammern verbrannt, die über und unter den Rollenebenen aneinandergereiht angeordnet sind. Die heißen Verbrennungsgase strömen durch die in den Kammern vorgesehenen Löcher aus, die über die gesamte Breite des Tunnels des Durchlaufofens angeordnet sind, und erhitzen über die Tunnelbreite gleichmäßig die auf den Rollen befindlichen Fliesen.

Eine wirksame prozeßeigene Abwärmenutzung zur Verbrennungsluftvorwärmung ist bei diesem System nicht möglich. Die Temperaturerhöhung der Verbrennungsluft führt zu einer Erhöhung der Zündgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches und damit zur Rückzündneigung. Ein instabiles Brennverhalten des Beheizungssystems wäre die Folge.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Ökonomie von Durchlaufofen mit mehreren Förderebenen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ökonomie der Mehrbahnen-Durchlauföfen durch effektive eigene Abwärmenutzung bei Sicherung eines stabilen Brennverhaltens zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Beheizung der einzelnen Transportebenen spezielle Hohldielen eingesetzt werden, die in sich die Medienzuführung und die Brennerfunktion vereinigen. Nach der Erfindung besitzen die Hohldielen paarweise Hohlräume zur Brenngas- und Verbrennungsluftzuführung, wobei beide Hohlräume über V-förmig angeordnete Austrittskanäle mit einer Mischöffnung auf der Oberfläche der Hohldiele verbunden sind. Die Austrittskanäle, die vom Brenngashohlraum abgehen, schneiden die Oberfläche der Hohldiele senkrecht, während die vom Verbrennungslufthohlraum abzweigenden Austrittskanäle, die senkrecht auf der Achse des Hohlraumes stehen, mit dem zugehörigen Brenngasaustrittskanal einen Winkel von 55° bis 65° bilden. Die Anzahl der Mischöffnungen, die sich entsprechend der Anordnung der Austrittskanäle senkrecht über dem Brenngashohlraum befinden, richtet sich nach den speziellen Anforderungen im Ofen. Der Einbau der Hohldielen erfolgt in der Weise, daß die Verbrennungsluftaustrittskanäle in Richtung Ofeneinfahrt zeigen.

Die oberste Ebene der speziellen Hohldielen, die über der oberen Rollenebene angeordnet ist, hat nur entsprechende nach unten gerichtete Austrittskanäle, die untere Ebene der speziellen Hohldielen hat nur Austrittskanäle nach oben. Die mittleren Ebenen werden jeweils durch zwe direkt übereinander gelegte Schichten der speziellen Hohldielen gebildet, so daß Austrittsöffnungen nach oben und unten vorhanden sind. Die mittleren Eben'en der speziellen Hohldielen können auch von einer Lage Hohldielen gebildet werden, wobei diese hierzu paarweise wechselnde Austrittskanalreihen nach oben und unten aufweisen müssen. Um einen guten Ausbrand an den Brennstellen der Austrittskanäle zu fördern, können geeignete Vorrichtungen, wie zum Beispiel in die Verbrennungsluftaustrittskanäle eingefügte Wirbelkörper, angewendet werden. Es entspricht weiter der Erfindung, daß Brenngas- und Verbrennungsluftaustrittskanal schon vor der Oberfläche der Hohldiele zusammengeführt sind und die Flamme in einer trichterförmigen Brennkammer ausbrennt, die koaxial zum Verbreanungsluftaustrittskanal angeordnet ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgeschlagenen speziellen Hohldielen werden Brenngas und Verbrennungsluft unter Beibehaltung des Vorteils einer über die Tunnelbreite sehr gleichmäßigen Beheizung getrennt am und im Durchlaufofen geführt. Ein Zurückschlagen der Flamme ist auch bei höchster Verbrennungsluftvorwärmung ausgeschlossen, da Brenngas und Verbrennungsluft erst an der gewünschten Brennstelle miteinander vermischt werden. Außerdem ist eine ideale Regelfähigkeit für alle Rollenebenen gesichert, so daß das Brennen unterschiedlicher Sortimente übereinander oder der Leerlauf einer Rollenebene energetisch günstig realisierbar sind. *

Dieses System bietet auch die Möglichkeit, nur einen Teil der erforderlichen Verbrennungsluft über die speziellen Hohldielen in Form von sogenannter Primärluft zuzuführen, den Rest jedoch als hocherhitzte Luft von der Kühlzone direkt im Ofentunnel bis in die Brennzone strömen zu lassen, wo sie als Sekundärluft den Einzelflammen zur Verfügung steht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel eines 3-Bahnen-Rollenofens zum Fliesenbrand beschrieben. Dafür zeigen

Figur 1: Vertikalschnitt durch die Brennzone des Rollenofens,

Figur 2: Keramische Hohldielen für einseitige Beheizung,

Figur 3: Keramische Hohldielen für zweiseitige Beheizung und

Figur 4: Einsatz eines Wirbiers und einer Brennkammer.

Die Erfindung baut auf bekannten Bauschemata von Mehrbahnen-Rollenöfen auf.

Im Ausführungsbeispiel werden mittels Transportrollen 1, die in drei übereinanderliegenden Ebenen angeordnet sind, die zu brennenden Fliesen 2 kontinuierlich durch den Ofen transportiert. Erfindungsgemäß werden spezielle Hohldielen 3 sowohl über als auch unter den Transportebenen so angeordnet, daß sie den Ofenraum in gerade soviel gleichgroße Räume teilen, wie der Ofen Transportebenen besitzt, im Ausführungsbeispiel folglich drei. Für die oberste und die unterste Hohldielenschicht werden Ausführungen nach Figur 2 verwendet, zwischen je zwei Transportebenen liegende Schichten werden mit Ausführungen gemäß Figur 3 gebildet oder entstehen durch Übereinanderlegen von je zwei Dielen gemäß Figur2in der Art, daß sich die ungelochten breiten Flächen berühren.

Die im Ausführungsbeispiel insgesamt vier übereinander angeordneten Hohldielenschichten dienen zur Beheizung des Ofens. Dazu sind die Hohldielen in der in den Figuren 2 und 3 ausreichend skizzierten Form mit vorzugsweise zwei (Figur 2) beziehungsweise 3 (Figur 3) Paar Hohlräume 4 und 5 versehen. Gemäß Figur 2 sind jeweils zwei benachbarte Hohlräume durch V-förmig angeordnete Austrittskanäle 6 und 7 mit auf einer Geraden liegenden Mischöffnungen 8 auf einer Hohldieienbreitseite verbunden, wobei jeder vom Brenngashohlraum 4 ausgehende Brenngasaustrittskanal 6 die Oberfläche senkrecht schneidet und der zugehörige Verbrennungsluftaustrittskanal 7 mit dem Brenngasaustrittskanal einen Winkel von 55—65° bildet und dabei aber senkrecht auf der Achse des Verbrennungslufthohlraumes 5 steht. Im Vergleich zum benachbarten Hohlraumsystem können die Mischöffnungen um den halben Lochabstand versetzt angeordnet sein. Die Hohldielen 3 sind in allen Schichten so angeordnet, daß die schräg zur Oberfläche führenden Verbrennungsluftaustrittskanäle 7 zur Ofeneinfahrt weisen:

Beaufschlagt man die Brenngashohlräume 4 und die Verbrennungslufthohlräume 5 mit den erforderlichen Medien, dann bilden sich vor den Mischöffnungen 8 Flämmchen aus, die in Richtung Ofeneinfahrt geneigt sind und durch die zur Ofeneinfahrt strömende Ofenatmosphäre nahezu in die Horizontale umgelenkt werden, weshalb der Abstand Hohldiele 3—-B renn gut 2 klein sein kann.

Es wurde gefunden, daß stabile Verbrennungsverhältnisse erzielt werden, wenn das Verhältnis der Durchmesser von Brenngaskanal 6, Verbrennungsluftkanal 7, Brenngashohlraum 4 und Verbrennungslufthohlraum 5 1:2:10 beträgt. Auf Grund der bereits beschriebenen besonderen Ausführung beziehungsweise der besonderen Anordnung der Hohldielen 3 zwischen den Transportebenen ist es somit möglich, alles Brenngut sowohl von oben als auch von unten zu beheizen. Mittels der in den Zuführungsleitungen zu den Brenngashohlräumen 4 angeordneten Ventile 9 und der analogen Ventile 10 für die Verbrennungsluft können bei allen drei Transportebenen jeweils die Ober- und die Unterhitze getrennt eingestellt beziehungsweise unter Zuhilfenahme entsprechender Regeleinrichtungen automatisch geregelt werden. Sowohl brenngas- als auch verbrennungsluftseitig können mehrere nebeneinander in einer Ebene befindliche Hohldielen 3 zusammengefaßt sein, wodurch die Zahl der erforderlichen Regelstrecken optimiert werden kann. Durch die besondere Art der Zuführung von Brenngas und Luft ist auch bei Anwendung hocherhitzter Verbrennungsluft selbst bei Kleinststellung der Beheizungseinrichtung eine einwandfreie Verbrennung außerhalb der Hohldielen 3 gewährleistet und ein Zurückschlagen der Flammen auch bei den geringsten Ausströmgeschwindigkeiten unmöglich, da die Gemischbildung außerhalb der Hohldiele 3 erfolgt. Deshalb kann die Verbrennungsluft mit einem (oder zweckmäßig mit pro Regelkreis einen) in die Kühlzone des Ofens integrierten Luftvorwärmer unter Nutzung der im fertig gebrannten Brenngut enthaltenen Wärme vorgewärmt werden, was die Ökonomie des Ofens entscheidend verbessert.

In Abhängigkeit von speziellen Forderungen an die Form der Einzelflämmchen (kurze, straffe Flamme) kann in den Verbrennungsluftaustrittskanal 7 ein Wirbelkörper 11 eingesetzt werden. Es ist weiterhin möglich, Verbrennungsluftaustrittskanal 7 und Brenngasaustrittskanal 6 vor der Oberfläche der Hohldiele 7 zusammenzuführen und eine trichterförmige Brennkammer 12 koaxial zur Achse von Verbrennungsluftaustrittskanal 7 anzuordnen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1. Mehrbahnen-Durchlaufofen mit prozeßeigener Abwärmenutzung, bestehend aus Vorwärm-,

   Brenn- und Kühlzone und mehreren übereinander angeordneten Transportebenen sowie einem oder mehreren Verbrennungsluftvorwärmern in der Kühlzone und gegebenenfalls einem solchen in der Vorwärmzone, dadurch gekennzeichnet, daß unter, zwischen und über den Transportebenen spezielle Hohldielen (3) angeordnet sind, die paarweise mit Brenngashohlräumen (4) und Verbrennungslufthohlräumen (5) versehen und diese Hohlräume (4, 5) über V-förmig angeordnete Austrittskanäle (6,7) mit einer Mischöffnung (8) auf der Oberfläche der Hohldiele (3) verbunden sind, wobei die Brenngasaustritskanäle (6) die Oberfläche senkrecht schneiden und die Verbrennungsluftaustrittskanäle (7) in einem Winkel von 55° bis 65° zu den Brenngasaustrittskanälen (6) und senkrecht auf den Verbrennungslufthohlräumen angeordnetsind und daß die Hohldielen (3) so im Durchlaufofen angeordnet sind, daß die Verbrennungsluftaustrittskanäle (7) in Richtung Ofeneinfahrt zeigen.
2. 2. Mehrbahnen-Durchlaufofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brenngasaustrittskanal (6) und Verbrennungsluftaustrittskanal (7) vor der Oberfläche der Hohldiele zusammengeführt sind und bis zur Oberfläche eine trichterförmige Brennkammer (12) koaxial zum Verbrennungsluftaustrittskanal (7) angeordnet ist.
3. 3. Mehrbahnen-Durchlaufofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbrennungsluftaustrittskanal ein Wirbelkörper (11) eingesetzt ist.
4. 4. Mehrbahnen-Durchlaufofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet/daß das Verhältnis der Durchmesser von Brenngasaustrittskanal (6), Verbrennungsluftaustrittskanal (7), Brenngashohlraum (4) und Verbrennungslufthohlraum (5) 1:2:5:1ο beträgt.
5. 5. Mehrbahnen-Durchlaufofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischöffnungen (8) eines Systems im Vergleich zum benachbarten System um den halben Abstand versetzt sind.