DE1169359B

DE1169359B - Installation on tunnel ovens to reduce the marginal passage of oven gases

Info

Publication number: DE1169359B
Application number: DEJ21745A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Carl Otto Pel Leusden
Original assignee: Inst Ziegelforschung Essen E V
Current assignee: Inst Ziegelforschung Essen E V
Priority date: 1962-05-09
Filing date: 1962-05-09
Publication date: 1964-04-30

Description

Einrichtung an Tunnelöfen zur Milderung der Randgängigkeit der Ofengase Die Erfindung betrifft die konstruktive Gestaltung der Wandungen von Tunnelöfen, insbesondere zum Brennen von Keramik, zur Milderung der Randgängigkeit der Luft bzw. der Rauchgase und zur Vermischung dieser Gase mit den übrigen Gasmengen im Ofen.Installation on tunnel kilns to reduce the pavement of the kiln gases The invention relates to the structural design of the walls of tunnel ovens, especially for firing ceramics, to reduce the marginal penetration of the air or the flue gases and to mix these gases with the other amounts of gas in the Oven.

In Tunnelöfen oder Durchschuböfen muß zur Vermeidung der gegenseitigen Berührung zwischen Brenngut und Ofenmauerwerk ein mehr oder weniger breiter Spalt bleiben. Die durch den Ofen strömende Luft, die mit dem Brenngut im Wärme- und Stoffaustausch steht, wird daher bevorzugt ihren Weg durch diesen Spalt statt durch den Einsatz mit seinem höheren Strömungswiderstand wählen. Dazu kommt noch, daß - bezogen auf den jeweiligen Querschnitt - die im Austausch stehenden Brenngutmengen im Spalt etwa halb so groß sind wie in der Mitte des Einsatzes. Dort sind die Strömungskanäle völlig vom Brenngut umgeben. Im Spalt ist die auf den Strömungsquerschnitt bezogene Brenngutmenge etwa halb so groß, weil die andere Hälfte vom Ofemnauerwerk gestellt wird, die am Wärme- und Stoffaustausch nicht beteiligt ist. Diese Tatsachen haben zur Folge, daß die Brennbedingungen für das Gut in Spaltnähe völlig verschieden von denen der im Einsatz sind. Daher wird die Erzeugung eines gleichmäßigen Produktes durch die ungleichmäßige Luftführung wesentlich erschwert.In tunnel ovens or push-through ovens must be used to avoid mutual Contact between the material to be fired and the kiln masonry is a more or less wide gap stay. The air flowing through the furnace, which exchanges heat and substances with the material to be fired is therefore preferred to make their way through this gap rather than through the insert choose with its higher flow resistance. In addition, based on the respective cross-section - the amount of material to be fired in exchange in the gap are about half the size of the center of the insert. There are the flow channels completely surrounded by the material to be fired. In the gap is the one related to the flow cross-section The amount of material to be fired is about half as large, because the other half is provided by the kiln brickwork that is not involved in heat and mass transfer. Have these facts As a result, the firing conditions for the material in the vicinity of the gap are completely different of which the are in use. Hence the production of a uniform product made considerably more difficult by the uneven air flow.

Seit langem wird auf verschiedenem Wege versucht, die Auswirkung dieser Randgängigkeit der Luft einzuschränken. Als bekannteste Möglichkeit werden Umwälzventilatoren eingesetzt, deren Wirksamkeit örtlich und meist auf die Bereiche niederer Temperatur begrenzt ist.Attempts have long been made in various ways to reduce the effects of this Restrict the margins of the air. Circulation fans are the most popular option used, their effectiveness locally and mostly on the areas of low temperature is limited.

Die weitere Möglichkeit besteht in der Profilierung des Ofenmauerwerks. Man hat sägezahnartige Vorsprünge, sogenannte Störleisten, unter der Decke angebracht, die durch eine Turbulenzverstärkung die Randspaltluft vermindern sollen. Zackentiefe und Zackenteilung stehen dabei in etwa im Verhältnis 1:3. Diese Störleisten stehen senkrecht zur Strömungsrichtung der Ofengase. In vielen Fällen ist es nicht möglich, mit diesen Maßnahmen die Auswirkungen der Randgängigkeit der Luft ausreichend zu beseitigen. Eine weitere Möglichkeit wird in den deutschen Patentschriften 385 216 und 404 995 gezeigt, bei denen die Feuerungseinrichtungen in Nischen untergebracht werden, die durch den Auftrieb der heißen Brenngase eine Luftumwälzung quer zur Längsströmung des Ofens erzeugen sollen.Another possibility is the profiling of the kiln masonry. Sawtooth-like protrusions, so-called spoiler strips, have been attached under the ceiling, which are intended to reduce the marginal gap air by increasing turbulence. Serration depth and pitch are roughly in a ratio of 1: 3. These spoiler bars are perpendicular to the direction of flow of the furnace gases. In many cases it is not possible with these measures, the effects of the marginal accessibility of the air sufficiently increase remove. Another possibility is given in German patent specifications 385 216 and 404 995, in which the combustion equipment is housed in niches which, due to the buoyancy of the hot combustion gases, cause air to circulate across the Should generate longitudinal flow of the furnace.

Nach der vorliegenden Erfindung soll die Aufrauhung des Ofenmauerwerks auch auf den Seiten so gestaltet werden, da.ß mit der Luftabbremsung eine möglichst große Vermischung der Randspaltluft mit der übrigen Luft im Einsatz stattfindet, d. h., ein möglichst großer Anteil der erhöhten Strömungsenergie der Randspaltluft soll für die mischende Querumwälzung zur Verfügung gestellt werden. Zur Verwirklichung dieses Ziels gibt es folgende Möglichkeiten: I. Die Luft kann im Randspalt abwechselnd durch die Querschnittsänderungen der Profilierung verzögert und beschleunigt werden. Damit folgt die Luft einem wechselnden steileren und flacheren Druckgefälle. Da der Gesamtdruckverlust der Strömung im Brenngut und im Randspalt der gleiche sein muß, pendelt der Druck im Randspalt - ähnlich einer Sinuskurve - um den mittleren Druckabfall des ganzen Ofens. Dabei entsteht zwischen dem Druckniveau im Spalt und dem im Einsatz ein Druckgefälle senkrecht zur Hauptströmungsrichtung mit einem entsprechenden Zustrom von Luft aus dem Ofen zum Randspalt und zurück.According to the present invention, the roughening of the furnace masonry can also be designed on the sides in such a way that the air braking is as effective as possible there is great mixing of the edge gap air with the rest of the air in use, d. That is, as large a proportion as possible of the increased flow energy of the marginal gap air is to be made available for the mixing cross circulation. To make it happen There are the following possibilities for this aim: I. The air can alternate in the edge gap be delayed and accelerated by the changes in the cross-section of the profile. The air thus follows an alternating steeper and flatter pressure gradient. There the total pressure loss of the flow in the material to be fired and in the edge gap must be the same must, the pressure in the edge gap - similar to a sinusoid - oscillates around the middle one Pressure drop across the furnace. This arises between the pressure level in the gap and which, in use, has a pressure gradient perpendicular to the main flow direction with a corresponding one Inflow of air from the furnace to the edge gap and back.

Zur Erzeugung möglichst kräftiger Druckgefälle senkrecht zur Hauptströmungsrichtung soll die Profilierung des Ofenmauerwerks so gestaltet werden, daß an der Stelle, wo die Störleisten aus dem Mauerwerk hervortreten, die Luft erheblich beschleunigt wird. Diese Beschleunigung tritt aber nur dann ein, wenn der Gasstrahl aus der vorhergehenden Verengung des Schaltes nicht durch dicke Wirbel, die sich zwischen enggesetzten Störleisten ausbilden, auf den eigentlichen Spalt zwischen. Brenngut und Störleisten beschränkt bleibt. Der Strahl muß sich auf jeden Fall hinter der Verengung auf die ungestörte Spaltweite wieder ausbreiten können. Der kräftigste Querstrom kann dann erwartet werden, wenn auf der Zustromseite zur Störleiste das Druckgefälle durch die verschiedensten Maßnahmen besonders kräftig ausgebildet wird (s. Skizze 1). Das Druckgefälle wird durch folgende Kombination von Einzelmaßnahmen besonders verstärkt: 1. Durch die Beschleunigung der Strömung durch die Verengung des Spaltes.To generate the strongest possible pressure gradient perpendicular to the main flow direction the profiling of the kiln masonry should be designed so that at the point where the spoiler strips protrude from the masonry, the air accelerates considerably will. This acceleration only occurs when the gas jet from the previous one Narrowing of the switch is not due to thick eddies, which are sandwiched between Form disturbance strips on the actual gap between. Firing material and spoiler bars remains limited. The beam must definitely be behind the narrowing on the can spread undisturbed gap width again. The strongest cross flow can be expected if there is a pressure gradient on the inflow side to the spoiler is developed particularly vigorously through a wide variety of measures (see sketch 1). The pressure gradient is made special by the following combination of individual measures reinforced: 1. By accelerating the flow through the narrowing of the gap.

2. Durch Strahleinschnürung bei der Umlenkung der Luft um scharfe Kanten.2. By constricting the beam when deflecting the air around sharp ones Edge.

3. Durch erhöhte Reibung im Gebiet großer Strömungsgeschwindigkeit. 4. Durch Wirbelbildung in einspringenden Ecken und hinter vorstehenden Kanten.3. Due to increased friction in the area of high flow velocity. 4. Through vortex formation in re-entrant corners and behind protruding edges.

Ein entgegengesetzt gerichtetes Druckgefälle senkrecht zur Hauptströmungsrichtung wird auf der Leeseite der Störleiste dadurch erzeugt, daß dort der Spalt diffusorähnlich erweitert wird, so daß auf der Abströmseite der Druckrückgewinn möglichst groß ist. Reibung, Turbulenz und Strahlausbreitung sollen möglichst verlustlos geschehen, was durch eine glatte Ausbildung des Ofenmauerwerks gewährleistet ist. 1I. In weiterer Ausbildung der Erfindung können diese Querströmungen dadurch verstärkt werden, daß auf der gegenüberliegenden Ofenwandung die Luftansaugung der Störleisten gerade dort liegt, wo auf der Ofenwand der Druckrückgewinn erzielt wird, so daß sich das gegenüberliegende Mauerwerk in seiner mischenden Wirksamkeit unterstützt. IR. Die an und für sich senkrecht zur Strömung stehenden und aus dem Ofenmauerwerk heraustretenden Störleisten werden schräg zur Strömungsrichtung gestellt (Skizze 1), so daß ein Teil der Spaltluft in den Kanälen zwischen den Störleisten von der Hauptströmungsrichtung abgelenkt wird und, je nach dessen Neigung, nach oben oder unten strömt. Am Boden bzw. unter der Decke durchbricht am Ende dieser Kanäle die Luft den Spaltluftstrom und bläst in den Brennguteinsatz hinein. Aus Kontinuitätsgründen muß eine dafür entsprechende Luftmenge aus dem Einsatz in den Randspalt zurückströmen. Auf diese Weise erreicht man eine allmähliche Querumwälzung der gesamten Ofenluft und damit eine entsprechende Vermischung. Auch hier können sich die Ofenwände dadurch gegenseitig unterstützen, daß die schräggestellten Vorsprünge oder Störleisten der beiden Ofenwände eine entgegengesetzte Neigung aufweisen, so daß z. B. die rechte Ofenwand die Luftmassen im Randspalt nach oben, während die linke Ofenwand ihre Luftmassen nach unten abführt (s. S k i z z e 2). Die Schrägstellung der Leisten hat zudem den konstruktiven Vorzug, daß der Mauerwerksverband in den bisherigen Ausführungen erhalten bleiben kann, während. senkrechte Störleisten auch senkrecht durchgehende Fugen im Mauerwerk bedingen würden. IV. Alle drei Maßnahmen können auch als Kombination angewandt werden, da sich die einzelnen Maßnahmen unterstützen und damit den Gesamtmischeffekt über die Summe der Einzelmischeffekte erhöhen.An oppositely directed pressure gradient perpendicular to the main flow direction is generated on the leeward side of the spoiler by widening the gap there in a diffuser-like manner, so that the pressure recovery is as great as possible on the downstream side. Friction, turbulence and jet propagation should occur with as little loss as possible, which is ensured by a smooth design of the kiln masonry. 1I. In a further embodiment of the invention, these cross-currents can be intensified by the fact that the air intake of the spoiler strips lies on the opposite furnace wall exactly where the pressure recovery is achieved on the furnace wall, so that the opposite masonry supports its mixing effectiveness. IR. The sturgeon strips, which are essentially perpendicular to the flow and emerge from the furnace masonry, are placed at an angle to the direction of flow (sketch 1), so that part of the gap air in the channels between the sturgeon strips is deflected from the main flow direction and, depending on its inclination, towards flows up or down. On the floor or under the ceiling, the air breaks through the gap air flow at the end of these channels and blows into the firing tray. For reasons of continuity, a corresponding amount of air must flow back from the insert into the edge gap. In this way one achieves a gradual transverse circulation of the entire furnace air and thus a corresponding mixing. Here, too, the furnace walls can mutually support each other in that the inclined projections or spoiler strips of the two furnace walls have an opposite inclination, so that, for. B. the right furnace wall the air masses in the edge gap upwards, while the left furnace wall dissipates its air masses downwards (see S sketch 2). The inclination of the strips also has the structural advantage that the masonry association can be retained in the previous versions while. vertical disruptive strips would also require vertical joints in the masonry. IV. All three measures can also be used in combination, since the individual measures support each other and thus increase the overall mixed effect over the sum of the individual mixed effects.

Mit diesen Maßnahmen ist es möglich, selbst in hohen Temperaturbereichen eine kräftige Quermischung der Ofengase zu erzeugen und zugleich die Randgängigkeit dieser Gase einzuschränken. Damit können wesentliche Voraussetzungen für einen Schnellbrand zur Erzeugung eines gleichmäßigen Endproduktes erzielt werden.With these measures it is possible even in high temperature ranges to create a strong cross-mixing of the furnace gases and at the same time the edge accessibility to restrict these gases. This can be the essential prerequisites for a rapid fire to produce a uniform end product.

Claims

Claims: 1. Device on tunnel ovens, especially those for firing ceramics, to reduce the permeability of the furnace gases, consisting of from protrusions from the furnace masonry or; and the furnace roof in the gap between Oven masonry and stack of goods protrude, denoted by the fact that the projections are designed so that they are on the upstream side of the gases in order to increase the Flow resistance and the formation of eddies are strong and seamless in the gas flow protruding surfaces that are beveled sharply, while in the direction the outflowing gases gradually approaching the masonry diffuser-like Areas are provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the projections run obliquely from bottom to top in the direction of flow of the gases are arranged.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the projections on the opposing furnace walls in the furnace longitudinal direction are arranged offset to one another.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wall projections on opposite sides Furnace walls have different inclinations. Considered publications: German patent specifications No. 385 216, 404 995.