DE102007003684A1

DE102007003684A1 - Rekuperator-Vorrichtung für einen Durchlaufofen

Info

Publication number: DE102007003684A1
Application number: DE200710003684
Authority: DE
Inventors: Andreas Haesler
Original assignee: Hassler Andreas Ing(grad)
Current assignee: Hassler Andreas Ing(grad)
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: DE102007003684B4

Abstract

Eine die Energiebilanz verbessernde Rekuperator-Vorrichtung (100) eines mindestens eine Anwärmzone (110) und eine Brennzone (140) aufweisenden Durchlaufofens (200) zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen enthält mindestens eine gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers (120) verbundene beheizbare Brennkammer (130), die im Bereich der Brennzone des Durchlaufofens zum Verbrennen von Schwelgasen (150) vorgesehen ist, die bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone (140) als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe entstehen und unverbrannt aus diesen flüchten, wobei die Schwelgase (150) durch eine erste Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers (120) in Richtung auf die Brennkammer (130) zu einleitbar sind und die Abgase der Brennkammer (130) durch eine zweite Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers (120) aus dem Gegenstrom-Wärmetauscher (120) ausleitbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rekuperator-Vorrichtung für einen mindestens eine Anwärmzone und eine Brennzone aufweisenden Durchlaufofen zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen. Als brennbare Feststoffe können dabei in der Regel Kohlearten wie Magerkohle, Koks oder Anthrazit oder auch gepresste kohlekohlenstoffhaltige organischen Substanzen aus der Land- und/oder Forstwirtschaft Verwendung finden.
Durchlauföfen zum Brennen keramischer Baustoffe sind beispielsweise aus EP 0 059 986 B1 bekannt. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine genauere Temperaturregelung in ihrem Inneren nicht ermöglicht ist. Zudem ist die Energiebilanz der herkömmlichen Durchlauföfen noch unbefriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Steigern der Effektivität von Durchlauföfen zu schaffen, mittels derer vorzugsweise auch eine genauere Temperaturregelung im Inneren eines derartigen Ofens ermöglicht ist.
Für eine Rekuperator-Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gelöst durch mindestens eine gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers verbundene beheizbare Brennkammer, die im Bereich der Brennzone des Durchlaufofens zum Verbrennen von Schwelgasen vorgesehen ist, die bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe entstehen und unverbrannt aus diesen flüchten, wobei die Schwelgase durch eine erste Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers in Richtung auf die Brennkammer zu einleitbar sind und die Abgase der Brennkammer durch eine zweite Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers aus dem Gegenstrom-Wärmetauschers ausleitbar sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass mindestens eine gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers verbundene beheizbare Brennkammer im Bereich der Brennzone des Durchlaufofens zum Verbrennen von Schwelgasen vorgesehen ist, die bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe entstehen und unverbrannt aus diesen flüchten, wobei die Schwelgase durch eine erste Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers in Richtung auf die Brennkammer zu einleitbar sind und die Abgase der Brennkammer durch eine zweite Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers aus dem Gegenstrom-Wärmetauschers ausleitbar sind, erreicht, dass die Temperatur im Inneren des Durchlaufofens unter Nutzung des Brennwertes der im Stand der Technik ungenutzten Schwelgase gegenüber den herkömmlichen Durchlauföfen höher einstellbar ist.
Der Grund für die in den Schwelgasen enthaltene Restenergie liegt darin, dass die brennbaren Feststoffe aus Kohle oder Koks oder den in der Regel kohlenstoffhaltigen organischen Substanzen aus der Land- und/oder Forstwirtschaft bei einem normalen Brennvorgang in eine feste und eine gasförmige Phase zerfallen, wobei die feste Phase als Abbrand erhalten bleibt und die gasförmige Phase als Schmutz- oder Schwelgase entweicht. Die Schwelgase enthalten dabei immer noch brennbare Bestandteile wie CO, CH4, C2H2 oder generell CnHn, die regelmäßig erst bei einer Temperatur oberhalb der bei einem normalen Brennvorgang gegebenen Temperaturen zünden und daher in einem herkömmlichen Durchlaufofen ungenutzt bleiben. Durch das Verbrennen der Schwelgase in der Brennkammer der erfindungsgemäßen Rekuperator-Vorrichtung ergibt sich die gegenüber den herkömmlichen Durchlauföfen verbesserte Energie- und Wärmebilanz.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Brennkammer so ausgelegt und so beheizbar ist, dass in ihrem Inneren Temperaturen von 500°C bis 800°C vorgebbar sind.
Die erste und die zweite Rohrleitung sind dabei vorzugsweise durch eine gemeinsame Trennwand voneinander getrennt. Die erste Rohrleitung ist darüber hinaus vorzugsweise länger als die zweite Rohrleitung ausgeführt und kann dabei beispielsweise ondulierend um die zweite Rohrleitung herumgeführt sein oder ondulierend innerhalb der zweiten Rohrleitung geführt sein.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Gegenstrom-Wärmetauscher eines Rekuperators parallel zu einer Seitenwand des Durchlaufofens angeordnet ist, wobei im Bereich einer ersten Stirnfläche sowohl eine Eintrittsöffnung zum Einleiten der Schwelgase als auch eine Austrittsöffnung zum Ausleiten der Abgase vorgesehen ist, und im Bereich einer zweiten Stirnfläche die Brennkammer des Rekuperators vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass ein Rekuperator rechteckig ausgebildet ist und eine Seitenwand des Durchlaufofens im Bereich eines Rekuperators so weit nach außen versetzt angeordnet ist, dass eine Innenwandfläche des Rekuperators fluchtend mit der Fläche einer Seitenwand des Durchlaufofens verläuft.
Ein im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Rekuperator-Vorrichtung verwendeter Durchlaufofen enthält vorzugsweise zwei mutuell parallele Seitenwände, wobei im Bereich der Brennzone in der Nachbarschaft jeder Seitenwand eine erfindungsgemäße Rekuperator-Vorrichtung vorgesehen ist.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Schwelgase mit Hilfe eines Gebläses in die Brennkammer einleitbar sind, wobei die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase in der ersten Rohrleitung bemessen ist, um eine Verweildauer der Schwelgase von 1 Sekunde bis 4 Sekunden in der Brennkammer sicherzustellen. Die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase ist dabei vorzugsweise mit Hilfe einer Drehzahlregelung des Gebläses änderbar, um die Temperatur in der Brennzone auf einen vorgegebenen konstanten Wert zu regeln, oder um die Temperatur in der Brennzone entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf zu regeln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigt:
1 eine bevorzugte Ausführungsform der in einen Durchlaufofen eingebauten erfindungsgemäßen Rekuperator-Vorrichtung in einer Ansicht von oben.
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Rekuperator-Vorrichtung 100 für einen mindestens eine Anwärmzone 110 und eine Brennzone 140 aufweisenden Durchlaufofen 200 zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen, enthält mindestens eine gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers 120 verbundene beheizbare Brennkammer 130, die im Bereich der Brennzone 140 des Durchlaufofens 200 zum Verbrennen von Schwelgasen 150 vorgesehen ist. Die Schwelgase 150 entstehen bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone 140 als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe und flüchten mehrheitlich unverbrannt aus den Festbrennstoffen, wobei diese Schwelgase 150 durch eine erste Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers 120 in Richtung auf die Brennkammer 130 zu einleitbar sind und die Abgase der Brennkammer 130 durch eine zweite Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers 120 aus dem Gegenstrom-Wärmetauschers 120 ausleitbar sind.
Die Brennkammer 130 ist so ausgelegt und so beheizbar, dass in ihrem Inneren Temperaturen von 500°C bis 800°C vorgebbar sind.
Die erste und die zweite Rohrleitung durch eine gemeinsame Trennwand voneinander getrennt, wobei die erste Rohrleitung länger als die zweite Rohrleitung ausgeführt ist und ondulierend um die zweite Rohrleitung herumgeführt ist.
Der Gegenstrom-Wärmetauscher 120 eines Rekuperators 100 ist parallel zu einer Seitenwand 160 des Durchlaufofens 200 angeordnet, wobei im Bereich einer ersten Stirnfläche 121 sowohl eine Eintrittsöffnung zum Einleiten der Schwelgase 150 als auch eine Austrittsöffnung zum Ausleiten der Abgase vorgesehen ist, und im Bereich einer zweiten Stirnfläche 122 die Brennkammer 130 des Rekuperators 100 vorgesehen ist.
Ein Rekuperator 100 ist rechteckig ausgebildet. Eine Seitenwand 160 des Durchlaufofens 200 ist dabei im Bereich eines Rekuperators 100 so weit nach außen versetzt angeordnet, dass eine Innenwandfläche des Rekuperators 100 fluchtend mit der Fläche einer Seitenwand 160 des Durchlaufofens 200 verläuft. Der dargestellte Durchlaufofen 200 enthält zwei mutuell parallele Seitenwände 160, wobei im Bereich der Brennzone 140 in der Nachbarschaft jeder Seitenwand 160 ein Rekuperator 100 vorgesehen ist.
Die Schwelgase 150 sind mit Hilfe eines Gebläses in die Brennkammer 130 einleitbar, wobei die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase 150 in der ersten Rohrleitung bemessen ist, um eine Verweildauer der Schwelgase von 1 Sekunde bis 4 Sekunden in der Brennkammer 130 sicherzustellen. Die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase 150 ist dabei mit Hilfe einer Drehzahlregelung des Gebläses zum einen änderbar, um die Temperatur in der Brennzone 140 auf einen vorgegebenen konstanten Wert zu regeln, und alternativ zum anderen, um die Temperatur in der Brennzone 140 entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf zu regeln.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0059986 B1 [0002]

Claims

Rekuperator-Vorrichtung (100) für einen mindestens eine Anwärmzone (110) und eine Brennzone (140) aufweisenden Durchlaufofen (200) zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen, gekennzeichnet durch mindestens eine gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers (120) verbundene beheizbare Brennkammer (130), die im Bereich der Brennzone (140) des Durchlaufofens (200) zum Verbrennen von Schwelgasen (150) vorgesehen ist, die bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone (140) als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe entstehen und unverbrannt aus diesen flüchten, wobei die Schwelgase (150) durch eine erste Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers (120) in Richtung auf die Brennkammer (130) zu einleitbar sind und die Abgase der Brennkammer (130) durch eine zweite Rohrleitung des Gegenstrom-Wärmetauschers (120) aus dem Gegenstrom-Wärmetauschers (120) ausleitbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (130) so ausgelegt und so beheizbar ist, dass in ihrem Inneren Temperaturen von 500°C bis 800°C vorgebbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Rohrleitung durch eines gemeinsame Trennwand voneinander getrennt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung länger als die zweite Rohrleitung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung ondulierend um die zweite Rohrleitung herumgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung ondulierend innerhalb der zweiten Rohrleitung geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstrom-Wärmetauscher (120) eines Rekuperators (100) parallel zu einer Seitenwand (160) des Durchlaufofens (200) angeordnet ist, wobei im Bereich einer ersten Stirnfläche (121) sowohl eine Eintrittsöffnung zum Einleiten der Schwelgase (150) als auch eine Austrittsöffnung zum Ausleiten der Abgase vorgesehen ist, und im Bereich einer zweiten Stirnfläche (122) die Brennkammer (130) des Rekuperators (100) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rekuperator (100) rechteckig ausgebildet ist und eine Seitenwand (160) des Durchlaufofens (200) im Bereich eines Rekuperators (100) so weit nach außen versetzt angeordnet ist, dass eine Innenwandfläche des Rekuperators (100) fluchtend mit der Fläche einer Seitenwand (160) des Durchlaufofens (200) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufofen (200) zwei mutuell parallele Seitenwände (160) aufweist, wobei im Bereich der Brennzone (140) in der Nachbarschaft jeder Seitenwand (160) ein Rekuperator (100) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwelgase (150) mit Hilfe eines Gebläses in die Brennkammer (130) einleitbar sind, wobei die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase (150) in der ersten Rohrleitung bemessen ist, um eine Verweildauer der Schwelgase von 1 Sekunde bis 4 Sekunden in der Brennkammer (130) sicherzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase (150) mit Hilfe einer Drehzahlregelung des Gebläses änderbar ist, um die Temperatur in der Brennzone (140) auf einen vorgegebenen konstanten Wert zu regeln.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase (150) mit Hilfe einer Drehzahlregelung des Gebläses änderbar ist, um die Temperatur in der Brennzone (140) entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf zu regeln.