DE1808236B2 - Strahlungsheizofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Strahlungsheizofen, bei welchem die Zusammensetzung der die zu erhitzende Substanz umgebenden Atmosphäre regelbar ist. bestehend aus einer Heizzone mit einer oxydierenden Flamme von hoher Temperatur und einer benachbarten Behandlungszone mit regulierbarer Atmo-Sphäre.

Bei dem erfind ungsgemäßen Ofen kann die mit der zu erhitzenden Substanz in Berührung stehende Atmosphäre leicht geregelt werden, so daß man wahlweise eine reduzierende, neutrale öder oxydicrende Atmosphäre bei nur geringem Wärmeverlust und mit sehr gutem Wirkungsgrad herstellen kann.

Bei den bekannten Heizöfen wurde die darin befindliche Substanz mit einer oxydierenden Flamme von hoher Temperatur erhitzt. In diesem Fall ist die in Berührung mit der Substanz befindliche Atmosphäre zwangläufig oxydierend, so daß der so erhitzte Körper gegebenenfalls selbst oxydiert wird. Andererseits gibt es verschiedene Verfahren, bei welchen das Erhitzen mit einer reduzierenden Flamme unter gleichzeitiger Reduktion des zu erhitzenden Körpers, wie- beim Verfahren der Steel Company of Gmada-Lurge, ausgeführt wird. Dieses Verfahren arbeitet mit einem schwach geneigten Doppelschachtofen, bei welchem der Außenzylinder als Heizzone mit einer oxydierenden Flamme von hoher Temperatur beheizt Wird und das zu erhitzende Material in einem inneren Zylinder von oben nach unten wandert und durch im Gegenstrom eingebettetes Reduktionsgas in der Hitze reduziert wird. Bei anderen Verfahren werden ein elektrischer Ofen, ein Strahlungsröhren-Raffinierofen, ein Muffelofen oder ähnliche Vorrichtungen angewendet.

Falls eine Substanz in oxydierender Atmosphäre erhitzt werden soll, so bietet dies bei Anwendung einer oxydierenden Flamme von hoher Temperatur keine Schwierigkeiten. Falls jedoch eine Substanz in neutraler oder reduzierender Atmosphäre erhitzt werden soll, ist die Regulierung der Atmosphäre schwierig. Wenn das Erhitzen in reduzierender Atmosphäre ausgeführt werden soll, muß man beispielsweise eine reduzierende Flamme von niedriger Temperatur anwenden F.s ist unrt öglich. tine Substanz in einem Doppelschachtofen, einem Strahlungsröhren-Hcizofen oder einem Muffelofen od. JgI. auf sehr hohe Temperatur zu erhitzen, da das Erhitzen hierbei durch die Ofenwände oder die inneren Röhren hindurch erfolgen muß. Der thermische Wirkungsgrad wird al-,ο herabgesetzt.

In der aeutschen Patentschrift 513 45S ist ein Verfahren zum Betrieb mittelbar beheizter keramiNeher Tunnelofen beschrieben. Wie sich aus Fig. 1 und 2 dieser Patentschrift ergibt, wird das von einem Brenner |/>i erzeugte Verbrennungsgas in die Leitung u 1 überführt und durch die Abgiisöffiiunj!: in ausgetragen Die zu erhitzenden Substanzen werden in gegenläufiger Richtung zur Strömungsriehtung des Gases mit Hilfe von Radern 1 bis 14 bewegt, wobei sie von einer regulierten Gasatmosphäre bedeckt sind und indirekt durch die Trennungswand (1/) erhitzt werden, vvclche keine Löcher od. dgl. aufweist. Im Gegensatz hierzu weist die Trennungswand gemäß der Erfindung Löcher auf. um die direkte Erhitzung der Substanzen zu erleichtern.

In der deutschen Patentschrift IKI 575 ist ein Ausglühofen beschrieben. Die Trennwand dieses Ausglühofens weist keine Löcher auf. durch welche das Gas hindurchzugehen vermag. Dieser Ausglühofen unterscheidet sich daher grundsätzlich von der Erfindung.

In der deutschen Patentschrift 319 440 ist ein Tunnelofen beschrieben. Bei diesem bekannten Ofen sind die einzelnen öfen durch Röhren miteinander verbunden, um die Wärme wirksam auszunutzen

In der deutschen Patentschrift 931 725 ist en )urchlatifofen zur Wärmebehandlung von Glas-, t naille-, Keramik- oder Metallgegenständen beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift werden die zu erhitzenden Substanzen von oben und unten erhitzt, wobei jedoch die Trennwand keine Löcher für den Gasdurchlaß aufweist.

In der USA.-Patenischrift I 911 089 ist ein Tunnelofen beschrieben. Gemäß F i g, I und 2 dieser Patentschrift wird das Verbrennungsgas durch zwei Kanäle liindurchgeleitet, zwischen welchen jedoch keine Löcher rum Mindurchleiten von Gas vorhanden sind.

1 800^36

In der USA.-Pfvte.'ntschnn- I 965 832 ist ein Tunnelofen beschrieben, welcher mit einer Verbrennnngsrane im Mittelteil versehen ist, wobei Flächen für die zu erhitzenden Substanzen an beiden Seiten der Verbrennungszone vorhanden sind, sowie Stauplauen zum Trennen der beiden Flächen. Die Wärme aus der Verbrennungszone wird durch Strahlung auf die zu erhitzenden Substanzen übertragen. Die Stauplatten weisen jedoch keine Löcher zum Hindurchströmen yon Gas auf.

Erfindungsgemäß gelang es, den Wirkungsgrad eines Strahiungsheizofens wesentlich zu verbessern. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Struhlungsheizofens besteht darin, daß die Heizzone und die Behandlungszone durch ein netzförmiges Glied oder eine gasdurchlässige hitzebeständige Platte voneinander getrennt sind und daß die Behandlungszone mit einer Vorrichtung zum Zuführen eines die Atmosphäre regelnden Gases versehen ist.

E.-> bestand also ein Bedarf nach einem Ölen, bei welchem eine Substanz leicht auf hohe Temperatur erhitzt werden kann und gleichzeitig eine Regulierung der Atmosphäre möglich wird. Durch die Trennung des Verbrennungsraumes und des Raums für die einstellbare oder regulierbare Atmosphäre durch ein nei/fbrmiges Glied oder eine gasdurchlässige hitzebeNtandige Platte kann das zu erhitzende Material auf hohe Temperatur gebracht und gleichzeitig die umgebende Atmosphäre leicht in gewünschter Richtung reguliert werden.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen naher erläutert werden. Es bedeutet

F i g. i eine Seitenansicht eines erfindungsgemüßen. kontinuierlich arbeitenden Heizofens, teilweise im Schnitt.

F ι g 2 eine Teilansicht eines Heizofens für eine reduzierende Atmosphäre.

1 ι g. 3A und 3 B eine Schnittansicht und eine Vorderansicht eines als Versuchsbeispiel verwendeten Ofens und

i^; ι g 4 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt einer anderen Ausführungsform eines kontinuierlichen Heizofens.

F i g. 1 stellt ein Beispiel für einen kontinuierlichen Heizofen dar. Im oberen Teil des Ofens sind eine entsprechende Anzahl Brenner 1 angebracht und bilden eine Verbrennungszone 2. in welcher eine oxvdierende F'lamme von hoher Temperatur erzeugt wird. Die zu erhitzende Substanz wird kontinuierlich auf einer Fördervorrichtung 4 vom Typ eines Förderbands fortbewegt. Eine Regulierzone 5 für die Atmosphäre befindet sich über der zu erhitzenden Substanz, und das für diese Atmosphäre erforderliche Gas wird langsam aus einem regulierbaren Ciaseinlaß 6 zugeführt. Zwischen der oxydierenden Flamme und dem die Atmosphäre regelnden Gas, also zwischen der Yerbrennungszone 2 und der Regelzone 5 für die Atmosphäre, befindet sich eine Trennwand ans einem

"5 netzförmigen Glied 7 oder einer durchlässigen oder halbdurchlässigen hitzebeständigen Platte, Für dieses netzförmige Glied kann ein Drahtgewebe aus Nickelchromdraht, Kanthaldraht oder Wolframdraht verwendet werden; für dje hitzebeständige Platte icann

ίο ein hitzefestes Glas, wie Quarzglas, verwendet werden, 8 bedeutet einen Wärmeaustauscher zwischen dem Öfen und einem mit einer Drosselklappe 9 versehenem Auslaßteil, in welchem das wärmeabgebende Material zum Vorerhitzen der Verbrennungsluft verwendet

!5 wird. Durch die oben beschriebene Anwendung des netzförmigen Glieds od, dgl. kann die oxydierende Flamme und die Strahlungswärme der Innenwand des Ofens wirksam zum Erhitzen eil .-: Substanz ausgenutzt werden, ohne daß eine Absorp'ion durch die

Wand erfolgt. Falls gasförmiges CO₂ als reduzierende Atmosphäre verwendet wird, verbrennt Kohlenmonoxid an den Metallmaschen auf Grund einer beschleunigender: Wirkung des netzförmigen Glieds, falls der Druck in dem Ofen entsprechend eingestellt wird: das die Atmosphäre regelnde Gas kann wirksam zum Erhitzen des kalten Materials verwendet werden. F i g. 2 gibt die reduzierende Atmosphäre 10 wieder, welche über der zu erhitzenden Substanz 3 aufrechterhalten wird und an dem netzförmigen Glied 7 brennt. Eine katalytisch wirkende Substanz kann ebenfalls zum Beschleunigen der Verbrennung an dem netzförmigen Glied 7 angewendet werden.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ofen wurde ein Bunsenbrenner 11 an der einen Ofenseite angebracht und mit Koksgas betrieben und so die obe~e Verbrennungszone 2 beheizt. In die untere Zone unter dem netzförmigen Glied 7 wurde Koksgas der in Tabelle 1 aufgeführten Zusammensetzung als Gas 12 zum Regulieren der Atmosphäre eingeblasen. Proben des Gases 12 wurden aus der unteren Zone für Analysenzweckc über ein zur Entnahme von Proben bestimmtes Rohr 13 abgezogen. Die Ergebnisse der Analyse sind in Tabelle 2 aufgeführt. 14 bedeutet ein zweites Luftzuführungsrohr und 15 einen Kamin oder ein Auslaßrohr.

Tabelle

C'o. ! o.

Zusammensetzung. '

(O

2.4 0.2 1 5.9

CH₁

32.5 53.6 ; 1.6

kohlenwasserstoff

3.8

Nr. 1

Nr. 2

Bei dieser '
Ofen nicht u
Gases nicht α

rfli Au« iliis

.ihelle 2

r, "·■

-Ii IM Λ Ui! ι let I)IH K

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,_tii .Tiühi

I.«f Λ 22,50
24,40

52,65
50,05

1,30
1,80

C₁H₆ u. a.

1.52
1,60

ft.s man cine reduzierende Atmosphäre in der unteren Zone unter dem netzförmigen Glied ohne weiteres durch Einblasen eines reduzierenden Gases aufrechterhalten kann. Sehr bemerkenswert ist bei diesem

Beispiel^ daß der Wassersloffgchalt des in den Öfen eingebiasenen Koksgases beträchtlich abnimmt. Ein Element mit höher VerbfennUngsgeschwiridigkeitj Wie Wasserstoff scheint äri einem netzförmigen Glied öder in' der Verbrennüngszone leicht zu brennen, so daß die Zusammensetzling des die Atmosphäre regelnden Gases'äicii von der Zusammensetzung des eihgebiäsehen Gases etwas unterscheidet. Aus diesem Grund unterscheidet sich die Atmosphäre mehr oder weniger von derjenigen eines Ofens mit geregelter Atmosphäre, in welchem Trennwäde oder Strahlungsröhren verwendet werden; der beabsichtigte Zweck der Erfindung wird jedoch trotzdem erreicht.

F i g. 4 gibt eine andere Ausführungsform wieder, bei welcher das Verfahren gemäß der Erfindung bei einem Heizöfen für kontinuierlichen Betrieb oder einem Wärmebchandlungsofen eines anderen Typs angewandt wird. Ein zylindrisches, netzförmiges Glied 7 ist im Zentralteil des zylindrischen Ofenkörpers angebracht. Zwischen der Ofenwand und dem netzförmigen Glied befindet sich die Verbrennungszone 2, und die zu erhitzende Substanz 3 kann von außen durch die Zone 5 mit geregelter Atmosphäre im Innern des netzförmigen Glieds 7 bewegt werden.

Bei der Erfindung erfolgt die Beheizung in oben beschriebener Weise mit einer oxydierenden Flamme von hoher Temperatur. Da die Atmosphäre, in welcher die Substanz erhitzt werden soll, leicht auf einen bestimmten Weft eingestellt werden kann; kann man tile Strahlungswärme der Ofenwand Und der Flamme ohne einen bei der Zuführung auftretenden Wärme-Verlust Wirksam ausnützen Und die zu erhitzende Substanz glejchzäitig feduziererij neutral halten öder oxydieren. Auf diese Weise kann ein wirksames Erhitzen bei höherer Temperatur ausgeführt werden, ohne daß eine teure Anlage erforderlich ist.

Die Erfindung kann bei vielen Heizöfen angewandt werden, wie bei Reduzieröfen für kontinuierlichen Betrieb, Raffinier und Glühofen für Erze, Koks und stückige Kontaktkörper; Heiz- oder Wärmöfen für Stahl oder Knüppd, oder Schmelzofen für Metalle usw. Vor dem Auslaß sind vorzugsweise Wärmeaustauscher angebracht.

Die Kombination von Auslaß und Wärmeaustauscher ermöglicht eine Regelung der in den Ofen eingezogenen äu(3cren Atmosphäre durch Druckregelung innerhalb des Ofens und ermöglicht ferner eine wirksame Ausnutzung der ausgestoßenen Wärme.

Die Erfindung kann auch bei verschiedenen atmosphärischer» öfen,, wie Heiz- oder Schmelzofen für diskontinuierlichen Betrieb, waagrechte Wärmebehandlungsöfen, Heizöfen vom Rotationsherd typ vertikale Heiz- oder Schmelzöfen, Heiz- oder Schmelzöfen mit Trennwänden usw., angewandt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   --;. L, Strahlungsheizofen, be} welchem d|'e Zusammensetzung der die zu erhitzende Substanz um-

   ι gebenden Atmosphäre regelbar ist, bestehend aus einer Heizzone mit einer oxydierenden Flamme von hoher Temperatur und einer benachbarten Behandlungszone mit regulierbarer Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die το Heizzone (2) und die Behandlungszone (5) durch ein netzförmiges Glied oder eine gasdurchlässige hitzebeständige Platte [T) voneinander getrennt sind und daß die Behsndlungszone mit einer Vorrichtung (6) zum Zuführen eines die Atmo-Sphäre regelnden Gases versehen ist.
2. 2. Ofen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein katalytisches Material auf dem netzförmigen Giied (7) vorhanden ist, welches die Verbrennung des zum Regeln der Behandlungsatmosphäre verwendeten Gases beschleunigt.
3. 3. Ofen nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckregelvorrichtung am Auslaß der Heizzone (2) vorgesehen ist.
4. 4 Ofen nach den Ansprüchen I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeaustauscher (8) zwischen der Heizzone (2) und dem Auslaß Tür die Atmosphäre vorgesehen ist.
5. 5. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das netzformige Glied (7) aus Draht besteht
6. 6. Ofen nach den Ansprüchen ' bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige hitzebeständige Platte (7) aus einem hitzebeständigen Glas besteht.
7. ^Ί. Ofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Atmosphäre in der Behandlungszone (5) regelnde Gas aus Kok«gas besteht.
8. 8 Ofen nach den Ansprüchen 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das die Atmosphäre in der Behandlungszone (5| regelnde Gas aus Kohlenmonoxid besteht.