DE102007003684B4

DE102007003684B4 - Durchlaufofen mit Rekuperator-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007003684B4
Application number: DE200710003684
Authority: DE
Inventors: Andreas Haesler
Original assignee: Hassler Andreas Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Hassler Andreas Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: DE102007003684A1

Abstract

Durchlaufofen (200) zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen mit mindestens einer Anwärmzone (110) und einer Brennzone (140) und mit einer Rekuperator-Vorrichtung mit mindestens einer gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers (120) verbundenen beheizbaren Brennkammer (130) zum Verbrennen von Schwelgasen (150), die bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone (140) als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe entstehen und unverbrannt aus diesen flüchten, wobei der Gegenstrom-Wärmetauscher (120) eine erste Rohrleitung aufweist, durch die die Schwelgase (150) in Richtung auf die Brennkammer (130) zu einleitbar sind, und eine zweite Rohrleitung aufweist, durch die die Abgase der Brennkammer (130) aus dem Gegenstrom-Wärmetauscher (120) ausleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (130) im Bereich der Brennzone (140) in dem Durchlaufofen (200) angeordnet ist, dass ein Rekuperator (100) rechteckig ausgebildet ist und dass eine Seitenwand (160) des Durchlaufofens (200) im Bereich eines Rekuperators (100) so weit nach außen versetzt angeordnet ist, dass eine...

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen mit mindestens einer Anwärmzone und einer Brennzone und mit einer Rekuperator-Vorrichtung mit mindestens einer gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers verbundenen beheizbaren Brennkammer zum Verbrennen von Schwelgasen, die bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe entstehen und unverbrannt aus diesen flüchten, wobei der Gegenstrom-Wärmetauscher eine erste Rohrleitung aufweist, durch die die Schwelgase in Richtung auf die Brennkammer zu einleitbar sind, und eine zweite Rohrleitung aufweist, durch die die Abgase der Brennkammer aus dem Gegenstrom-Wärmetauscher ausleitbar sind.
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.
Aus DE 297 16 759 U1 ist eine Rekuperator-Vorrichtung für einen eine Anwärmzone und eine Brennzone aufweisenden Durchlaufofen zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen bekannt, wobei eine gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers verbundene beheizbare Brennkammer 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.
Aus DE 40 21 442 A1 ist ein Tunnelofen zum Brennen von verbrennbaren Substanzen enthaltendem Brenngut mit einer Anwärm-, Brenn- und Kühlzone bekannt, wobei innerhalb eines verbreiterten Ofenmantels im Bereich der Brennzone beheizbare Brennkammern mit Gasaustrittsöffnungen und Gaseintrittsöffnungen vorgesehen sind, in die kältere Gase enthaltendes Ofengas einleitbar ist, welches aus dem Ofeneingangsbereich durch innerhalb des verbreiterten Ofenmantels verlaufenden Leitungen herbeigeführt wird.
Aus EP 1 770 250 A2 ist ein Wärmetauscher für Abgasleitungen bekannt.
Aus DE 2 157 348 ist eine Abgas-Sammelleitung für Verbrennungskraftmaschinen bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Effektivität eines vorbekannten Durchlaufofens zu steigern, und vorzugsweise auch eine genauere Temperaturregelung im Inneren eines derartigen Ofens zu ermöglichen.
Für einen Durchlaufofen der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Brennkammer im Bereich der Brennzone in dem Durchlaufofen angeordnet ist, dass ein Rekuperator rechteckig ausgebildet ist und dass 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, und dass ein Gebläse mit einer Drehzahlregelung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase änderbar ist, um die Temperatur in der Brennzone auf einen vorgegebenen Wert oder entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf zu regeln.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Durchlaufofen wird durch die Merkmalskombination, dass die Brennkammer im Bereich der Brennzone in dem Durchlaufofen angeordnet ist, dass ein Rekuperator rechteckig ausgebildet ist und dass 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, und dass ein Gebläse mit einer Drehzahlregelung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase änderbar ist, um die Temperatur in der Brennzone auf einen vorgegebenen Wert oder entsprechend einem vorgegebnen zeitlichen Verlauf zu regeln, 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 des erfindungsgemäßen Durchlaufofens ist vorgesehen, dass die Brennkammer der Rekuperator-Vorrichtung 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 des erfindungsgemäßen Durchlaufofens 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.
Der erfindungsgemäße Durchlaufofen enthält vorzugsweise zwei mutuell parallele Seitenwände, wobei im Bereich der Brennzone in der Nachbarschaft jeder Seitenwand eine Rekuperator-Vorrichtung vorgesehen ist.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchlaufofens ist vorgesehen, dass die Schwelgase mit Hilfe des Gebläses in die Brennkammer der Rekuperator-Vorrichtung 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.
Der erfindungsgemäße Durchlaufofen wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigt:
1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchlaufofens mit eingebauter Rekuperator-Vorrichtung in einer Ansicht von oben.
Der in 1 dargestellte erfindungsgemäße Durchlaufofen 200 mit mindestens einer Anwärmzone 110 und einer Brennzone 140 zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen, weist eine Rekuperator-Vorrichtung mit mindestens einer gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers 120 verbundenen beheizbaren Brennkammer 130 auf, 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 sind 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.

Claims

Durchlaufofen (200) zum Brennen keramischer Baustoffe mit Hilfe von Festbrennstoffen mit mindestens einer Anwärmzone (110) und einer Brennzone (140) und mit einer Rekuperator-Vorrichtung mit mindestens einer gaskommunikativ mit den beiden Rohrleitungen eines Gegenstrom-Wärmetauschers (120) verbundenen beheizbaren Brennkammer (130) zum Verbrennen von Schwelgasen (150), die bei einem normalen Brennvorgang in der Brennzone (140) als gasförmige Bestandteile der Festbrennstoffe entstehen und unverbrannt aus diesen flüchten, wobei der Gegenstrom-Wärmetauscher (120) eine erste Rohrleitung aufweist, durch die die Schwelgase (150) in Richtung auf die Brennkammer (130) zu einleitbar sind, und eine zweite Rohrleitung aufweist, durch die die Abgase der Brennkammer (130) aus dem Gegenstrom-Wärmetauscher (120) ausleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (130) im Bereich der Brennzone (140) in dem Durchlaufofen (200) angeordnet ist, dass ein Rekuperator (100) rechteckig ausgebildet ist und dass 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, und dass ein Gebläse mit einer Drehzahlregelung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Fließgeschwindigkeit der Schwelgase änderbar ist, um die Temperatur in der Brennzone (140) auf einen vorgegebenen Wert oder entsprechend einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf zu regeln.
Durchlaufofen 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.
Durchlaufofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Rohrleitung durch eine gemeinsame Trennwand voneinander getrennt sind.
Durchlaufofen 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.
Durchlaufofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung ondulierend innerhalb der zweiten Rohrleitung geführt ist.
Durchlaufofen 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) des Gegenstrom-Wärmetauschers (120) 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) des Gegenstrom-Wärmetauschers (120) die Brennkammer (130) des Rekuperators (100) vorgesehen ist.
Durchlaufofen 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 des 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.