DD265958A1

DD265958A1 - Sensoranordnung zur raeumlichen abgrenzung der atmosphaeren in kontinuierlich betriebenen industrieoefen

Info

Publication number: DD265958A1
Application number: DD30883387A
Authority: DD
Inventors: Lothar Kloeber; Rolf Steinhardt; Uwe Rothe; Juergen Zuschke
Original assignee: Freiberg Bergakademie
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1989-03-15
Also published as: DE3836998A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur raeumlichen Abgrenzung der Atmosphaeren in kontinuierlich betriebenen Industrieoefen, vorzugsweise in Tunnel- oder Durchlaufoefen der Keramischen Industrie. Das Ziel der Erfindung ist es, die Qualitaet keramischer Erzeugnisse durch gezielte Beeinflussung der Brennprozessfuehrung mit einfachen Mitteln zu verbessern. Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sensoranordnung zur raeumlichen Abgrenzung der Atmosphaeren in kontinuierlich betriebenen Industrieoefen der Keramischen Industrie zu entwickeln, die unabhaengig von stroemungstechnisch durch die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufenen Aenderungen der Atmosphaeren eine fuer die qualitaetsgerechte Prozessfuehrung notwendige raeumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphaere unter Beibehaltung der notwendigen Prozesstemperatur durch gezielte Beeinflussung der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Traegergases garantiert. Erfindungsgemaess wird die technische Aufgabe dadurch geloest, dass bekannte Feststoffsensoren in zwei den Uebergangsbereich zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphaere raeumlich begrenzenden Querschnitten angeordnet sind. Die Querschnitte sind dabei vorzugsweise im Bereich der Brennzone angeordnet.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

β Anwendungsgebiet der Erfindung

Öle Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur räumlichen Abgrenzung der Atmosphären in kontinuierlich betriebenen Industrieöfen, vorzugsweise Tunnel- oder Durchlaufofen. Die Erfindung findet in der Keramischen Industrie Anwendung,

Charakteristik da« bekannten Stande· dar Technik Zur Gewährleistung einer hohen Qualität keramischer Erzeugnisse ist die Einhaltung einer definierten Prozeßführung

notwendig. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Prozeßführung ist neben den erforderlichen Temperaturen auch die räumliche

Abgrenzung von oxidierenden und reduzierenden Atmosphären über die gesamte Länge des kontinuierlich betriebenen Industrieofens. Für die räumliche Abgrenzung der beschriebenen. Mmosphären ist es notwendig, Ölhaltiges Trägergas gezielt in den Ofenraum

einzubringen. Dazu sind in der DD-PS 131291 und der DE-PS 3025301 Lösungen beschrieben worden, bei chnen Düsen über die gesamte Ofenlänge bzw. Ober bestimmte Bereiche des Ofens verteilt angeordnet sind, durch die das Ölhaltige Trägergas gesteuert eingeblasen wird.

Des weiteren wird in der DD-PS 220692 eine Lönung dargestellt, in der das Oj-haltige Trägergas, zwar ebenfalls über Düsün. die

jedoch zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre angeordnet sind, eingeblasen wird.

Alle diese Lösungen haben den Nachteil, daß keine Kopplung zwischen bestehender Ofenatmosphäre und eingeblasenom Oj-haltigen Trägergas vorhanden ist, wodurch strömungstechnisch durch die Verbrennung und den jeweiligen Wagenbosatz

hervorgerufen keine definierte räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre erzielt werden kann. Die unkontrollierte Verlagerung der oxidierenden bzw. reduzierenden Atmosphäre führt zu Brennfehlern in den keramischen Erzeugnissen.

Um den Sauerstoffgehalt in beliebigen Atmosphären bestimmen zu können, sind aus dem Stand der Technik verschiedene ' Peststoffsensoren bekannt (DJ PS 218469 oder DD-PS 248437). Mittels derartiger Feststoffsensoren wäre eine Steuerung, Regelung oder Einstellung von oxidierenden oder reduzierenden Atmosphären durch Meesung des Sauerstoffgehaltes und

nachfolgender Beeinflussung der Einstromparameter eines sauerstoffhaltigen Trägergases möglich.

Trotz dieser Erkenntnis ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, unabhängig von der Verbrennung und dem Wagenbesatz die

sich ttrömungstechnisch einstellende Veränderung der räumlichen Abgrenzung von oxidierender und reduzierender

Atmosphäre zu erfassen und nachfolgend auszuregeln, zu steuern oder einzustellen. Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die Qualität keramischer Erzeugnisse durch gezielte Beeinflussung der Brennprozeßführung mit einfachen Mitteln zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die technische Aufgabe, eine Sensoi anordnung zur räumlichen Abgrenzung der Atmosphären in kontinuierlich betriebenen Industrieofen der Keramischen Industrie zu entwickeln, die unabhängig von strömungstechnisch dur.ii die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufenen Änderungen der Ofenatmosphäre eine für die qualitätsgerechte Prozeßführung notwendige räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre unter Beibehaltung der notwendigen Prozeßtemperatur durch gezielte Beeinflussung der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Trägergases garantiert. Unter Verwendung bekannter Feststoffsen«oren wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Fettstoffsensoren in mindestens zwei Querschnitten des Industrieofens angeordnet sind, wobei die Querschnitte den Übergangsbereich zwischen der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre räumlich begrenzen.

Für die Einhaltung der räumlichen Abgrenzung der oxidierenden von der reduzierenden Atmosphäre wird die theoretisch angestrebte Grenzfläche, die unter Berücksichtigung der technologisch bedingten Temperatur für eine exakte Prozeßführung erforderlich Ist, auf einen durch die Anordnung der Feststoffsensoren determinierten Übergangsbereich erweitert, der sich naturgemäß beim Übergang von Oxidation zu Reduktion einstellt. Durch diesen Übergang von der Grenzfläche zu einem Übergangsbereich und der erfindungsgemäßen Anordnung der Feststoffsensoren wird es erst möglich, eine räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre innerhalb des Ofenraumes stabil über die Zufuhr von sauersioffhaltigem Trägergas einzustellen, ohne daß strömungstechnisch durch die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufene Inhomogenitäten eine Abweichung de: technologisch bedingten Lage der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre innerhalb des Ofenraumes, die zu einer Qualitätsminderung der Brennprodukte führen würde, erfolgt. Dib Feststoffeensoren sind über eine bekannte Regel- oder Steuereinheit oder durch Handeinstellung mit der Zuführung für das sauerstoffhaltige Trägergas verbunden.

In dem Querschnitt, der der oxidierenden Atmosphäre zugeordnet ist, wird über die in diesem Querschnitt angeordneten Feststoffsonsoren dafür gesorgt, daß an dieser Stelle eine Atmosphäre herrscht, deren Luftverhältnis gleich oder größer 1 ist. Entsprechend wird Im Querschnitt, der der reduzierenden Atmosphäre zugeordnet ist, ein Luftverhältnis von kleiner 1 aufi echterhalten. Über die Steuer- bzw. Regeleinheit wird ein Algorithmus für die Bestimmung des Istwertes des Sauerstoffgehaltes umgesetzt, mit dem vor der Bildung des Mittelwertes denjenigen Meßp'jnkten, die eine reduzierende Atmosphäre ausweisen, d. h. die ein Luftverhältnis von kleiner 1 besitzen, die höchste PrIc rität zugeordnet wird. Eine Mittelwertbildung erfolgt erst dann, wenn an allen festgelegten Meßorten reduzierende Atmosphäre vorhanden ist. Ein gleichartiger Algorithmus wird auch für oxidierende bzw. neutrale Atmosphären realisiert.

Die Lage der ücrschnltte, in denen die Feststoffsensoren angeordnet sind und die den Übergangsbereich zwischen der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre räumlich begrenzen, ist so gewählt, daß sie sich in der Brennzone befinden, wobei der jeweils technologisch vorgegebene Temperaturbereich in bekannter Weise geregelt wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit der Einhaltung der technologisch vorgegebenen Temperaturparameter wird die Einhaltung der technologischen Führungsweise des Brennprozesses gesichert und so die Qualität der keramischen Erzeugnisse garantiert.

Ausfuhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsboi. vieles näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung ist dazu in Fig. 1 ein Teil eines Durchlauf ofens mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung dargestellt.

Ausgehend von den technologischen Anforderungen und ofentechnischen Besonderheiten,wird eine geon etrisch abgegrenzte Zone β festgelegt, die durch die Querschnitte 4 und b räumlich begrenzt wird. An vorgegebenen Meßorten, d. h. In den Querschnitten 4 und 5, sind rechts und links und/oder oben Feststoffsensoren 1 zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes angeordnet. Des wetteren sind die Temperaturmeßfühler 2 rechts und links und/oder oben Im Bereich der Zone 6 angeordnet, daß sie einen repräsentativen Meßwert für die Prozeßführung liefern. Die Messung des Sauerstoffgehaltes mit den Feststoff sensoren 1 an Ίοη Meßorten Im Querschnitt 4 und 5 sowie die Temperaturmessung mit den Temperaturmeßfühlern 2 in der Zone β erfolgt über getrennte Algorithmen In den festgelegten Meßorten. Der Algorithmus für die Bestimmung des Istwertes des Sauerstoffgehaltes beinhaltet, daß vor der Bildung des Mittelwertes denjenigen Meßpunkten, die eine reduzierende Atmosphäre ausweisen die höchste Priorität zugeordnet wird. Die Mittelwertbildung erfolgt erst dann, wenn an allen festgelegten Meßorten neutrale oder oxidierende oder reduzierende Atmosphäre vorhanden Ist. Im geregelten Zustand des Ofens 3 muß im Querschnitt 4 das Luftverhältnis gleich oder größer 1, im Querschnitt 5 kleiner als 1 sein und die Temperatur in der Zone β beispielsweise im Bereich von 1050⁰C bis 1100°C liegen. Wird im Querschnitt 4 ein kleineres Luftverhältnis als gefordert festgestellt, dann wird durch bekannte apparative Anordnung der Volumenstrom des sauerstoffhaltlgen Trägergases erhöht. Wird im Querschnitt 5 ein größeres Luftverhältnis als gefordert festgestellt, so wird der Volumenstrom des sauerstoffhaltigen Träger? ases vermindert. Gleichzeitig erfolgt in der Zone 6 die Temperaturüberwachung. Bei Verlassen des vorgegebenen Temperaturbereiches wird der Brenngasvolumenstrom der Zone β mit bekannten Mitteln entsprechend der Temperaturabweichung vergrößert bzw. verkleinert. Diese Korrektur dor Temperatur durch Veränderung des Brenngasvolumenstromes beeinflußt die Lage der Grenzflächen 4 und 5 innerhalb der Zone 6, die ihrerseits dann wieder über die Sensoranordnung mit nachfolgender Steuer- oder Regeleinrichtung oder von Hand im vorgegebenen Bereich fixiert werden kann. Die Erfindung ermöglicht es, unabhängig von strömungstechnisch durch die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufenen Änderungen der Atmosphären eine für die qualitätsgerechte Prozeßführung notwendige räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre unter Beibehaltung der erforderlichen Prozeßtemperaiur durch gezielte Beeinflussung der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Trägergases zu garantieren. Darüber hinaus ist eine energetisch günstigere Betriebsweise des Ofens möglich.

Claims

1. Sensoranordnung zur räumlichen Abgrenzung der Atmosphären in kontinuierlich betriebenen Industrieöfen, vorzugsweise in Tunnel- und Durchlauföfen der Keramischen Industrie, unter Verwendung von Feststoffsensoren, gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere Feststoffsensoren (1) in zwei den Übergangsbereich zwischen der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre räumlich begrenzenden Querschnitten (4) und (5) angeordnet sind.

2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnitte (4) und (5) in der Brennzone angeordnet sind.