DE3014905B1 - Verfahren und Tunnelofen zum Brennen brennstoffhaltiger,keramischer Formlinge - Google Patents

Description

• Der hohe Wärmewert der Abgase, die eine Temperatur von ca. 600 bis 1000°C haben, kann kaum ausgenutzt werden, da entsprechende Verbraucher, z. B.
• für hochgespannten Dampf, in der Regel nicht zur Verfügung stehen.
• Da die Abgase aus dem Bereich hoher Temperatur abgezogen werden, ergeben sich in dem in Produkt-Fördrrichtung hinter dem zweiten Abzug gelegenen Teil des Tunnelofens höhere Strömungsgeschwindigkeiten und damit ein schnellerer Temperaturanstieg als im vorderen Teil des Tunnelofens. Bei einem optimalen Temperaturverlauf soll aber einem starken Temperaturanstieg zu Anfang eine langsamere Erwärmung im Vorfeuer folgen, damit vor der Sinterung alle verbrennbaren Substanzen aus den Formlingen entweichen können.
• Nachteilig ist auch, daß - um vor dem Abgasabiug genügend Wärme auf die Formlinge in der Anwärmzone übertragen zu können - hinter dem zweiten Abzug eine entsprechend höhere Luft-Rauchgasmenge erforderlich ist, die nicht unterschritten werden darf, da sonst die Formlinge in der Anwärmzone nicht genügend erwärmt werden. Darum muß mehr Luft zugeführt werden. Dies bewirkt jedoch eine relativ hohe Sauerstoffkonzentration der Rauchgase, die mit dieser Sauerstoffkonzentration in die Anwärmzone eintreten.
• Dadurch ist eine Verbrennung der aus den Formlingen austretenden verbrennbaren Vergasungsprodukte möglich. Das Fahren einer produktgemäßen Brennkurve wird dadurch unmöglich, und es besteht die Gefahr, daß auf Grund der hohen Sauerstoffkonzentration im Rauchgas die Verbrennung der ausgasenden verbrennbaren Vergasungsprodukte aus der Brennzone heraus immer weiter in die Anwärmzone vorrückt.
• Der Erfindung liegt d;e Aufgabe zugrunde, ein Verfahren. und einen zu dessen Durchführung geeigneten Tunnelofen zum Brennen brennstoffhaltiger keramischer Formlinge zu schaffen, mit dem es möglich ist, den Wärmebedarf zu senken sowie den Wärmeinhalt der Abgase in den Tunnelofen zurückzuführen. Außerdem soll der Temperaturverlauf in der Anwärmzone entsprechend der Brennkurve regelbar sein.
• Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 bis 6 aufgeführten Verfahrensschritte gelöst.
• Die gestellte Aufgabe wird ferner durch einen Tunnelofen zur Durchführung des Verfahrens mit den in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 7 bis 8 auFgeführten Merkmale gelöst.
• Es wird nur ein kleiner Teilstrom des mit verbrennbaren Vergasungsprodukten angereicherten Schwelgasstromes in die Brennzone zurückgeführt, so daß nur eine geringe Ventilatorleistung und ein geringer Wärmebedarf zum Aufheizen der zurückgeführten Rauchgase auf Brenntemperatur erforderlich Ist.
• Da der aus der Hauptentgasungszone abgeführte Abgasstrom durch einen Wärmetausc-her geführt wird und dieser den zurückgeführten Schwelgasstrom aufheizt, wird der Wärrneinhalt des Abgasstromes wieder in den Tunnelofen zurückgeführt und muß nicht durch andere Verbraucher genutzt werden.
• Durch die Aufteilung der Anwärmzone in einc Schwelgaszone und eine Hauptentgasungszone und durch die Anordnung einer Trennungstür wird ein Vorlaufen des Feuers über die zulässigen Grenzen hinaus verhindert. Die Luft-Rauchgasmenge hinter dem Abzug der Abgase ist nicht mehr von der Wärmeübertragung vor dem Abgasabzug abhängig, sondern läßt sich zur Steuerung des Temperaturverlaufs variieren. Es kann also nach einer dem Material entsprechenden Brennkurve gefahren werden, zumal eine Verbrennung der aus den Formlingen austretenden verbrennbaren Vergasungsprodukte im tieferen Temperaturbereich der Anwärmzone nicht mehr erfolgen kann.
• In der Zeichnung ist ein Tunnelofen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt den Tunnelofen in Längsschnitt.
• Der Tunnelofen 1 besteht aus einer Anwärmzone 1, einer Brennzone II und einer Kühlzone III. Die Anwärmzone I ist in eine Schwelgaszone la und eine Hauptentgasungszone lb unterteilt. Die beiden Zonen la und lb können durch geeignete Maßnahmen, z. B. Tor 2 oder Luftvorhang, voneinander getrennt werden. -Der Rauchgasstrom 3 wird entsprechend der Pfeile A durch den Tunnelofen 1 gezogen, während die Ofenwagen 4 entsprechend der Pfeile B entgegen der Rauchgasrichtüng die einzelnen Zonen des Tunnelofens 1 nacheinander durchlaufen. Die Rauchgase des Rauchgasstromes 3 werden am Anfang der Hauptentgasungszone Ib durch Öffnungen 5,- S;-5a mittels eines Ventilators 6 aus dem Tunnelofen abgesaugt- und als Abgasstrom 3a durch einen Wärmetauscher 7 geführt und dort infolge der Wärmeabgabe abgekühlt.
• Da in der Schwelgaszone Ja eine Temperatur von ca.
• 200-250"C herrscht, vergasen hier die in den Formlingen befindlichen verbrennbaren Substanzen und treten als Vergasusngsprodukte aus den Formlingen aus. Es bildet sich ein Schwelgasstrom 8 aus eir:em Gemisch aus Rauchgasen und Vergasungsprodukten.
• Dieser Schwelgasstrom 8 wird am Anfang der Schwelgaszone la als Schwelgasstrom 8a durch Löcher 9 mittels eines Ventilators 10 aus derSchwdgaszone la mit der dort herrschenden Temperatur von 200 - 250" C entnommen und als Schwelgasstrom 8b durch den Wärmetauscher 7 geführt, dort auf etwa 350" C erwärmt und am Ende der Schwelgaszone Ja durch Löcher 11 wieder in den Tunnelofen 1 eingeführt. Der Wärmeinhalt des aus der Hauptentgasungszone lb abgesaugten Abgasstromes 3a, der eine Temperatur von 450 - 500" C besitzt, wird wieder infolge der Aufheizung des Schwelgasstromes 8b im Wärmetauscher 7 in den Tunnelofen 1 zurückgeführt und muß nicht - wie bisher durch andere Verbraucher genutzt werden. Der im Kreis geführte Schwelgasstrom 8, 8a, 8b heizt die Formlinge in der Schwelgaszone Ja auf und reichert sich mit weiteren, aus den Formlingen austretenden verbrennbaren Vergasungsprodukten an.
• Aus dem Schwelgasstrom 8a wird ein kleiner Teilstrom 12 aus mit Vergasungsprodukten angereicherten Schwelgasen abgeleitet und als Unterströme 12a, 12b, 12c. 12d entweder in die Brennzone II bzw.
• Hauptentgasungszone lb eingespeist oder anderweitig genutzt. Der Rauchgasstrom 3 nimmt die durch die Unterströme 12a - 12d zugeführten verbrennbaren Vergasungsprodukte auf und führt diese durch die Brennzone II bzw. durch die Hauptentgasungszone lb.
• Da in der Brennzone 11 und auch in der Hauptentgasungszone lb die Temperaturen oberhalb der Zündtemperatur der Vergasungsprodukte liegen, verbrennen alle in nem Rauchgasstrom 3 enthaltenen schädUchen Vergasungsprodukte, so daß der abgesaugte Abgasstrom 3a frei von unverbrannten organischen Schadstoffen ist Aus dem durch deD Wärmetauscher 7 geführten Abgasstrom 3a wird ein Teilstrom 13 abgeleitet und in den Schwelgasstrom 8b eingeführt, um hier den abgeleiteten Teilstrom 12 zu ersetzen und den Schwelgasstrom 8b wieder auf die volle Menge des Schwelgasstromes Sa zu bringen. Da der Teilstrom 13 frei von unverbrannten organischen Schadstoffen ist, verdünnt er den Schwelgasstrom 8b und damit auch den Schwelgasstrom 8, der dann die aus den Formlingen austretenden Vergasungsprodukte aufnehmen kann.
• Die Temperatur und die Zusammensetzung des Schwelgasstromes 8 in der Schwelgaszone la lassen sich über die Fördermenge des Ventilators 6 und das Verhältnis des ausgeschleusten Teilstroms 12 zu dem Schweigasstrom 8a steuern. Außerdem kann die zu übertragende Wärmemenge im Wärmetauscher 7 durch die Öffnung eines Bypasses 7a verringert werden.
• Der aus der Hauptentgasungszone Ib abgesaugte Abgasstrom 3a verläßt den Tun-nelofen 1 mit 450-500"C. Dadurch ist gewährleistet, daß die in der Hauptentgasungszone lb sich bildenden Vergasungsprodukte sofort oxydieren und den Abgasstrom 3a nicht mehr belasten. Im Gegensatz dazu bleiben die Vergasungsprodukte in der Schwelgaszone la unverbrannt und können in der Brennzone II genutzt werden.
• Der durch die Verbrennung der Vergasungsprodukte erhöhte Wärmeanfall in der Hauptentgasungszone Ib läßt sich durch Zufuhr von abgekühlten Abgasen aus dem Abgasstrom 3a mittels der Teilströme 14, 14a und/oder durch die Absaugung von Rauchgas mittels des Teilstromes 15 so verteilen, daß eine optimale Aufheizkurve für die Formlinge gewährleistet ist.
• Die Aufteilung der Anwärmzone 1 in zwei voneinander getrennten Zonen la und Ib bewirkt eine Verbesserung der Brennkurve. Durch eine Erhöhung der Umwälzrate in der Schwelgaszone la wird eine Erhöhung des Wärmeübergangs und damit ein schnellerer Temperaturanstieg erreicht, während gleichzeitig in der Hauptentgasungszone Ib eine geringere Aufheizgeschwindigkeit möglich ist. Die Luft-Rauchgasmenge in der Hauptentgasungszone lb ist nicht von der Wärmeübertragung in der Schwelgaszone la abhängig, sondern läßt sich zur Steuerung des Temperaturverlaufs variieren. Durch die Aufteilung wird außerdem ein Vorlaufen des Fcuers über die zulässigen Grenzen hinaus verhindert.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Brennen brennstoffhaltiger.

   keramischer Formlinge in einem Tunnelofen mit einer Anwärmzone, einer Brennzone und einer Kühlzone, bei welchem der durch die Brennzone geflossene Rauchgasstrom abgeführt wird und der durch Ausgasen der den Formlingen beigegebenen, verbrennbaren Stoffe mit Kohlenwasserstoff angereicherte Schwelgasstrom in der Nähe der Ofeneinfahrt abgesaugt und in den Tunnelofen wieder eingeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Anwärmzone wird in eine Schwelgaszone, die eine Temperatur von 20o-35o0C hat, und eine Hauptentgasungszone, in der eine Temperatur ab 450"C herrscht, aufgeteilt, wobei die Schwelgase in der Schwelgaszone größtenteils unverbrannt bleiben, während die in der Hauptentgasungszone aus den Formlingen austretenden Vergasungsprodukte unmittelbar und vollkommen verbrennen, b) der größte Teil des abgesaugten Schwelgasstromes wird in einem Wärmetauscher erwärmt und in die Schwelgaszone wieder eingeführt, c) der kleinere Teil des abgesaugten Schwe;gasstromes wird zwecks Verbrennung der mitgeführten verbrennbaren Stoffe in die Brennzone oder jn die Hauptentgasungszone eingeführt, d) der Rauchgasstrom durchfließt die Brennzone und die Hauptentgasungszone und wird im unteren Temperaturbereich der Hauptentgasungszone abgesaugt und durch Wärmetauscher hindurchgeführt, e) aus dem abgesaugten Rauchgasstrom wird ein dem kieineren Teil des abgesaugten Schwelgasstromes entsprechender Teilstrom abgezweigt und in den umgewälzten Schwelgasstrom eingeführt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelgasstrom am Anfang der Schwelgaszone nahe der Ofeneinfahrt abgesaugt und der größte Teil des abgesaugten Schwelgasstromes am Ende der Schwelgaszone in diese wieder eingeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Brennzone und die Hauptentgasungszone durchströmende Rauchgas am Anfang der Hauptentgasungszone nahe der Schwelgaszone abgesaugt und durch den den zurückgeführten Schwelgasstrom erwärmenden Wärmetauscher geführt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Wärme zur Erhaltung der Temperatur in der Schwelgaszone durch die im Wärmetauscher dem zurückgeführten Schwelgasstrom übertragene Wärme zugeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturregelung des zurückgeführten Schwelgasstromes eine mehr- oder mindergroße Rauchgasmenge im Bypass vor dem Wärmetauscher aus dem Abgasstrom entnommen und hinter dem Wärmetauscher in den Abgasstrom wieder eingeführt wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturregelung der Brennzone Frischluft oder abgekühlte Abgase, die durch den Wärmetauscher hindurchgegangen sind, in die Brennzone eingeblasen und/oder Rauchgase der Brennzone entnommen werden.
7. 7. Tunnelofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Schwelgaszone (la) und die Hauptentgasungszone (Ib) sind durch eine Tür (2) voneinander getrennt, b) im Bereich der Schwelgaszone (la) sind Öffnungen (9, 11) für den Kreislauf des Schwelgasstromes (8a, 8b) angeordnet, c) der Schwelgasstrom (8) ist in zwei Teilströme (8b und 12) aufteilbar, d) nahe des Tores (2) sind in der Hauptentgasungszone (lb) Öffnungen (5, 5a) zum Abzug der Abgase angeordnet, e) im Abgasstrom (3a) ist ein Wärmetauscher (7) zur Erwärmung des Schwelgasstromes (8b) angeordnet, f) der Abgasstrom (3a) ist mit dem Schwelgasstrom (8b) durch einen Teilstrom (13) verbunden.
8. 8. Tunnelofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturregelung des zurückgeführten Schwelgasstromes (8b) im Be eich des Wärmetauschers (7) ein Bypass (7a) angeordnet ist.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen brennstoffhaltiger keramischer Formlinge, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Verfahrensschritten. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Tunnelofen zur Durchführung dieses Ve. fahrens.

   Aus der DE-AS 2ei 43 406 ist ein Tunnelofen mit direkter Befeuerung zum Brennen keramischer, insbesondere verbrennbare oder vergasbare Substanzen enthaltender Erzeugnisse bekannt. Bei diesem Tunnelofen wird der die Brennzone des Tunnelofens durchlaufende Rauchgass'rom in der Nähe der Ofeneinfahrt abgesaugt und vollständig in die Brenn- oder Kühlzone des Tunnelofens zurückgeführt und nochmals durch die Brennzone geleitet. Damit wird er auf die Brenntemperatur aufgeheizt, wodurch alle noch in dem zurückgeführten Rauchgasstrom enthaltenen unverbrannten Bestandteile verbrennen. Der abzuführende Abgasstrom wird dem Tunnelofen bei sehr hoher Temperatur von 600-1000"C entnommen und über einen Wärmetauscher in den Kamin gegeben.

   Durch diese Rauchgasführung enthält das Abgas zwar kaum noch brennbare Schadstoffe, doch weist der bekannte Tunnelofen einige schwerwiegende Nachteile auf.

   Durch die vollständige Rauchgasrückführung müssen erhebliche Gasmengen transportiert und in der Brennzone erwärmt werden. Dazu ist eine hohe Ventilatorleistung und ein höherer Wärmebedarf zum Aufheizen der rückgeführten Rauchgase auf Brenntemperatur erforderlich. Die Energiekosten sind hierbei ziemlich hoch.