DE2258245B2

DE2258245B2 - Tunnelofen

Info

Publication number: DE2258245B2
Application number: DE19722258245
Authority: DE
Inventors: George Bickley Huntingdon Valley Pa.; McFadden Charles A Birchwood Lakes Medford N.J.; Remmey (V.SLA.)
Original assignee: Bickley Furnaces, Inc, Philadelphia, Pa. (VStA.)
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DE2258245A1; JPS4864537A; DE2258245C3; US3744965A; GB1371718A

Description

Die Erfindung betrifft einen Tunnelofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist bereits ein Tunnelofen bekannt, dessen Ofeninnenraum in Laufrichtung des zu behandelnden Gutes hintereinander eine Vorwärmzone mit Rauchgasabzug, eine Brennzone, in der eine Vielzahl von Brennern quer zur Laufrichtung des Gutes angeordnet ist, und eine Kühlzone aufweist. Im Deckenbereich dieses Tunnelofens ist ein nach oben gewölbter Längskanal angeordnet, der sich über die ganze Ofenlänge erstreckt. Weitere Ofenlängskanäle sind im Bereich des Ofenbodens auf beiden Seiten des Ofeninnenraums in dem keramischen Material angeordnet. In diesen Ofenlängskanälen wird Luft geführt, die im Wärmeaustausch in einem ummantelten Kanal an der Außenseite der Kühlzone vorgewärmt wird. Diese Luft wird in den Ofenlängskanälen im Gegenstrom zu dem Gut zu Stichkanälen geführt, die sich in der Vorwärmzone befinden. Ein Teil dieser Luft kann durch Stichkanäle auch dem Flammenraum der Brenner zugeführt werden. Der Ofen ist in der Brennzone sehr dick gemauert. Verglichen mit der Dicke der Mauerung ist die Breite des Ofeninnenraums sehr klein (DT-PS 4 35 849).

Es ist davon auszugehen, daß dieser bekannte Tunnelofen, der bereits seit den zwanziger Jahren zum Stand der Technik gehört, bei üblichen Brenntemperaturen betrieben wird, die gewöhnlich 1400⁰C nicht überschreiten. Würde man diesen bekannten Ofen für Brennvorgänge einsetzen, die in der Brennisone Temperaturen in der Größenordnung von bis zu «twa 1950° C erfordern, was beispielsweise für die Herstellung von feuerfesten Spezialmaterialien zur Verwendung bei der Stahlveredelung erforderlich ist, so würde der Ofen nur bei sehr geringen Spannweiten in der Größenordnung von etwa einem Meter funktionsfähig bleiben. Bei Überschreitung dieser Spannweite würde sich im Laufe der Zeit die Decke ihre nach oben gekrümmte Form verlieren und schließlich herabfallen.

Bei Tunnelofen moderner Konstruktion mit größeren Spannweiten zum Brennen von Materialien, die die genannten hohen Temperaturen erfordern, hat es sich gezeigt, daß die Gewölbedecken nur über kurze Betriebszeit ?n funktionsfähig bleiben. Die Ursache

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u Γ hohen Temperaturen zu kriechen bzw. zu meßen beginnen, wodurch die Formstabilität der Steine rn Srnluß der im Gewölbe herrschenden Kräfte Z cÄlten werden kann so daß nach relativ Euraei Betriebsdauer die Gewölbeform verloren geht Jnd die Decke schließlich einbricht

Die der Erfindung zugrunde hegende Aufgabe

,o besteht deshalb darin, den Tunnelofen gemäß dem

Oberbegriff des Patentanspruchs so auszub.lden daß er

uo ζ d?r zur Wärmebehandlung des Gute· erfordert,.

chen Sr hohen Temperaturen in der Größenordnung

von bis zu etwa 1950°C mit relativ genngen

,5 Gewölbewandstärken und einer sehr großen Gewolbe-

sDannweite gebaut werden kann.

^PDie Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennze,-

chen des Patentanspruchs zusammengefaßt

Es ist zwar bereits bekannt, einen Ofenlangskanal .m Deckenbereich der Kühlzone vorzusehen. Die dabei in dem Ofenlängskanal im Gegenstrom zum Gut geführte Kühlluft wird jedoch nur zur Steuerung der aus der Kühlzone abzuführenden Wärme verwendet und zur Ausnutzung der abgeführten Enthalpie mit denι Brennern in die Brennzone eingeführt (D.e Ziegelmdustne. Hefte, 1966.S. 198,199). ,..„..., ..

Es ist weiterhin übliche Ansicht, daß die Vorwärmung der durch einen Kanal im Deckengewölbe e.nes Ofens geführten Verbrennungsluft im Hinbhck auf die Wärmebilanz des Ofens nicht vorteilhaft ist, da dem Ofenraum Wärme entzogen wird, was gleichbedeutend mit einem ungewöhnlich großen Wandverlust durch das Sengewölbe ist (J. H. Brunklaus Industrieofenbau, 3. Auflage, Vulkan-Verlag Dr. W. Classen, Essen,

Diese² Ansicht ist für die für das Brennen von Ziegeln eingesetzten Tunnelofen zutreffend, bei denen die ?2nS?Sin in den Brennzonen HOO=C nicht überschreiten. Erfindungsgemäß ist jedoch die Warme-

bilanz des Ofens zunächst nicht wesentlich vielmehr muß zunächst dafür gesorgt werden, daß in der Decke ein Temperaturgradient erreicht wird, der es ermöglicht daß die in dem vom Ofeninnenraum abgelegenen Bereichen der Decke Temperaturen vorhanden sind, die

die Formstabilität der Steine unter Belastung des Gewölbes gewährleisten, so daß die gesamte Statik des Gewölbes während der gesamten Standzeit des Ofens gewährleistet ist. Gleichzeitig muß dafür gesorgt werden daß dieser Temperaturgradient nicht so hoch

so ist daß auf der dem Ofeninnenraum gegenüberliegenden Seite der inneren Gewölbewand eine Temperatur vorhanden ist, die zu thermischen Verspannungen im Gewölbe führen könnte. Aus diesen Gründen wird durch die im Gewölbe ausgebildete Kammer trotz der in

der zuletzt genannten Literaturstelle gemachten Vorhalte dies nicht zu tun, aus dem Ofeninnenraum in der Kühlzone vorerhitzte Luft geführt, die beispielsweise eine Temperatur von 500 bis 600⁰C hat, so daß die kammerseitige Wand des Ofenraumgewölbebogens eine Temperatur von beispielsweise 1000° C hat, wodurch die Formstabilität des Gewölbes noch gewährleistet ist. Dabei ist es wesentlich, daß sich die Kammer von Seitenwand zu Seitenwand des Tunnelofens, also quer über die ganze Tunnelbreite, und über der gesamten Länge der Brennzone erstreckt.

Der erfindungsgemäße Tunnelofen hat den Vorteil, daß die Lebensdauer der Decke in der Brennzone der des gesamten Ofenaufbaus aus keramischem Material

eitspricht, daß relative billige feuerfeste Materialien für den Ofenbau verwendet werden können und daß sehr große Spannweiten, also große Ofenbreilen möglich sind, was eine besonders wirtschaftlicne Nutzung des Ofens ermöglicht. Schließlich erweist sich auch der gesamte Wärmehaushalt des Ofens als sehr günstig, da die Enthalpie der zur Kühlung des Deckengewölbes verwendeten Luft durch die Zuführung dieser vorerhitzten Luft zu den Brennern als Verbrennungsluft nicht verlorengeht.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform eines Tunnelofens;

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1.

Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte Tunnelofen hat eine Vorwärmezone 12 mit einem Rauchgasabzugsgebläse 38 und eine Kühlzone 14 mit Kühlluftzuführungsgebläsen 40 und 42 und Kühlluftführungsleitungen, deren Anschlüsse an der Kühlzone mit 44 und 46 bezeichnet sind. Die Vorwärmzone 12 und die Kühlzone 14 haben eine flache, in üblicher Weise aufgehängte Decke. Die Wände und die Decke des Tunnelofens sind aus feuerfestem Material hergestellt, das entsprechend den im Betrieb im Ofen herrschenden Temperaturen ausgewählt wird. Das zu behandelnde Gut Wwird durch den Ofeninnenraum 10 auf Wagen 22 transportiert, die auf Schienen 24 laufen. Das Gut wird in die Vorwärmzone 12 eingeführt und tritt nach dem Brennen und Abkühlen am Ende der Kühlzone 14 aus dem Tunnelofen aus.

In der Brennzone hat der Ofen als Decke ein Doppelgewölbe 58 mit einer inneren Wand 92 und einer äußeren Wand 94 wobei zwischen diesen Wänden eine den Ofenlängskanal im Bereich der Brennzone 16 y, bildende Kammer % vorgesehen ist, die sich über die gesamte Breite des Ofens von der Seitenwand 54 zur Seitenwand 56 und über die gesamte Länge der Brennzone 16 erstreckt. Am Übergang der Brennzone 16 in die Kühlzone 14 wird über eine Leitung 106 und 104 mittels eines Gebläses 100 aus dem Ofeninnenraum 10 im Bereich der Kühlzone vorerhitzte Luft abgezogen und über ein Rohr 102 in die Kammer 96 eingeführt. Der Luftdurchsatz wird mittels eines Schiebers 108 gesteuert. Die Steuerung des Schiebers 108 erfolgt abhängig von der Druckdifferenz zwischen der Kamme-% und dem Ofeninnenraum 10. In der Kammer 96 wird der Druck mittels einer Druckmeßsonde 126 und im Ofeninnenraum 10 mittels einer Druckmeßsonde 128 gemessen. In einer Steuereinrichtung 120 wird der gemessene Differenzdruck in einem Wandler 124 in ein Signal umgesetzt, das dem Regler 122 für den Schieber 108 zugeführt wird.

Mit der Kammer % sind in den Seitenwänden 54 und 56 vorgesehene Stichkanäle 110 bzw. 112 verbunden. In diese Stichkanäle münden die in den Seitenwänden 54 und 56 in dafür vorgesehenen öffnungen angeordneten Brenner 50 bzw. 52, die mit einem brennbaren Gemisch, beispielsweise aus Gas und Luft, gespeist werden. Die in die Stichkanäle 110 und 112 aus der Kammer 96 gelangende vorerhitzte Luft steht mit der aus dem Brenner austretenden Flamme in Verbindung und wird durch die ofenseitige Wandöffnung mit in den Ofeninnenraum 10 geführt, wobei sie zur Verbrennung beiträgt. Zur Steuerung des Luftstroms in den Stichkanälen 110 und 112 sind Schieber 114 vorgesehen.

Im Betrieb des Tunnelofens wird aus dem Ofeninnenraum 10 im Bereich seiner Kühlzone 14 über die Leitungen 106 und 104 mittels des Gebläses 100 vorerhitzte Luft abgezogen und über die Leitung 102 in die Kammer 96 eingeführt, wobei der Luftdurchsatz über den Schieber 108 so gesteuert wird, daß zwischen der Kammer % und dem Ofeninnenraum 10 eine positive Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Die Luft strömt durch die Kammer 96, wo sie durch den Kontakt mit der kammerseitigen Oberfläche der Wand 92 des Doppelgewölbes 58 steht und die durch Wärmeleitung durch die Wand 92 aus dem Ofeninnenraum 10 transportierte Wärme abführt, wodurch im Bereich der kammerseitigen Oberfläche der Wand 92 Wandtemperaturen erhalten werden, die die Stabilität des Gewölbes in diesen Bereichen gewährleisten, so daß ein »Einsakken« des Gewölbes zum Ofenraum 10 hin nicht auftritt. Die in der Kammer 96 aufgeheizte Luft wird über die Stichkanäle 110 und 112 durch die Schieber 114 geregelt den aus den Brennern 50 und 52 austretenden Brenngasen zur Verbrennung beitragend in den Ofeninnenraum 10 eingeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

daß die Deckensteine aus

Tunnelofen, dessen Ofeninnenraum ^;" Laufrichtung des zu behandelnden Gutes hinter^ .ader eine Vorwärmzone mit Rauchgasabzug, eine Brennzone, in der eine Vielzahl von Brennern quer zur Laufrichtung des Gutes angeordnet ist, und eine Kühlzone aufweist, wobei ein Ofenlängskanal in nach oben gewölbter Form im Deckenbereich vorgesehen ist, der über Stichkanäle mit dom Flammenraum der Brenner verbunden ist und in welchem Luft aus der Kühlzone im Gegenstrom zum Gut geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der mit direkt aus dem Ofeninnenraum (10) entnommener vorerhitzter Luft beschickte Ofenlängskanal (96) nur im Brennzonenabschnitt (16) des Tunnelofens vorgesehen ist und daß der Ofenlängskanal (96) eine von einem Doppeigewölbe (58) gebildete Kammer ist, die sich quer über den ganzen Ofen erstreckt.