DE3017434C2

DE3017434C2 - Verfahren und Einrichtung zum Beheizen eines Tunnelofens der keramischen Industrie mit aus festen Brennstoffen erzeugtem Schwachgas

Info

Publication number: DE3017434C2
Application number: DE19803017434
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 4532 Mettingen Lindemann; Dieter Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4530 Ibbenbüren Stahl
Original assignee: Keller Ofenbau 4530 Ibbenbueren De GmbH
Current assignee: Keller Ofenbau 4530 Ibbenbueren De GmbH
Priority date: 1980-05-07
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1984-08-30
Also published as: DE3017434A1

Description

a) das Schwachgas wird, bevor es in die Brenner gelangt, unter dem im Gaserzeuger erzeugten geringen Druck Treibstrahlinjektoren zugeführt,

b) das Schwachgas wird in den Treibstrahlinjekloren mit Hilfe von aus dem Tunnelofen stammenden, komprimiertem Treibgas auf einen höheren Druck gebracht und dort mit dem Treibgas vermischt,

c) das aus Schwachgas und Treibgas bestehende Gasgemisch wird in die Brenner geleitet, wo das Druckpotential in Strömungsenergie verwandelt und damit eine hohe Austrittsgeschwindigkeit bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch innerhalb der Brenner gezündet und verbrannt wird, so daß durch die Verbrennung im Brenner die Austrittsgeschwindigkeit wesentlich erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß HeIDi₁Jn aus jer Kühizone oder aus der Deckenabsaugung des "unnelofens als Treibgas verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Rauchgas aus der Anwärmzone des Tunnelofens als Treibgas verwendet wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, die aus einem im Bereich des Tunnelofens angeordneten und Schwachgas erzeugten Gaserzeuger und an bzw. auf -jem Tunnelofen angeordneten und mit dem Gaserzeuger in Verbindung stehenrfen Brennern besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) vor den Brennern bzw. Brennergruppen (19,22, 21) sind in der mit dem Gaserzeuger (3) bestehenden Verbindungs-Leitungen (7, 8, 9, 10) Treibstrahlinjektoren (11,12.13) angeordnet,

b) Treibgas-Leitungen (14,15,16) sind angeordnet, die den Tunnelofen (1) mit den Treibstrahlinjektoren (11,12,14) verbinden,

c) in der Treibgas-Leitung (14) ist ein Gebläse (18)

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner zu Brennergruppen (19, 20, 21) zusammengefaßt sind und daß einer jeden Brennergruppe (19,20,21) jeweils ein Treibstrahlihjektor(il, 12,13)zugeordnet ist.

uie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines Tunnelofens der keramischen Industrie mit aus festen Brennstoffen erzeugtem Schwachgas, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufgeführten Verfahrensschritten. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der letzten Zeit ist der Verwendung von festen Brennstoffen (Steinkohle, Braunkohle, Sägemehl) zum Beheizen von Tunnelöfen in der keramischen Industrie wegen der Energieknappheit immer mehr Beachtung geschenkt worden. So wurden in den vergangenen jahren Beheizungssysteme bzw. -vorrichtungen entwickelt (z. B. DE-OS 28 !5 486 und DE-AS 28 21 632), die den Tunnelofen durch Einstreuen oder Einblasen von Feinbzw. Staubkohle beheizen. Nachteilig ist jedoch hierbei, daß durch das Einb-ingen der Kohle in den Brennraum Tunnelofen, Ofenwagen und Brenngut durch Asche und unverbrannter Kohle verschmutzt werden. An den Seitenwänden des Tunnelofens, auf den Ofenwagen und am Brenngut bilden sich durch die unverbrannte Kohle Verkruslungeri. Außerdem nraS die verwendeie Kohle hohen Anforderungen bezüglich Ascheschmelzpunkt Aschegehait Korngröße und Feuchtigkeit genügen. Das verursacht hohe Brennstoff- und Aufbereitungskosten. Eine anders Möglichkeit, die die aufgeführten Nachteile nicht hat ist feste Brennstoffe, und zwar Koh-Ie, zu Schwachgas zu vergasen und dieses in den Tunnelofen einzuführen und hier zu verbrennen.

Aus der Druckschrift »FUEL FOR THE FUTURE... ... NOW« der Fi:ma Gas Generation Associates aus dem Jahre 1978 ist ein zentraler Gaserzeuger bekannt an welchem alle Wärmeverbraucher in der Ziegelei angeschlossen sind. Im Gaserzeuger wird Kohle unter Zugabe von Außenluft zu Schwachgas, welches noch die brennbaren Bestandteile besitzt, vergast und mit einem im Gaserzeuger erzeugten leichten Überdruck nach einer groben Reinigung in Leitungen auf die Wärmeverbraucher verteilt und gelangt über Brenner in den Tunnelofen und wird hier verbrannt, wobei sich an den Brennern eine flache Flamme entwickelt Nachteilig ist hier jedoch der geringe Gasdruck, mit dem das Schwachgas aus den Brennern mstritt und die durch Leitungen zu überbrückende Entfernung zwischen Gaserzeuger und Tunnelofen. Aufgrund des geringen Gasdruckes bildet sich an den Brennern nur eine flfiche Flamme, die keine gleichmäßige Temperaturverteilung im Tunnelofen bewirkt. Infolge dieser flachen Flamme findet auch keine genügende Umwälzung der Rauchgase statt. Gleichmäßige Garbrandternperaturen können allenfalls nur bei kleinen Brervnkanalbreiten erreicht werden. Außerdem bestellt in den langen Schwachgas-Leitungen zwischen Gaserzeuger und Tunnelofen die Gefahr der Teerkondensation.

Um die Gefahr der Teerkondensation zu bannen, ist man dazu übergegangen, das den Gaserzeuger verlassende Schwachgas fast vollständig von Staub und Teer zu befreien, wozu es einer Reinigungsanlage zugeführt ΐήτ',Γιι. ι liCr ~vVit\j uäS kjCiivväCiigaa aut ι W L/19 uv \_ äuge* kühlt, wobei der Teer kondensiert und aus dem Schwachgas entfernt wird. Das gereinigte Gas wird mit einem Gebläse verdichtet und auf die Verbraucher verteilt. Dieses Verfahren hat zum Nachteil, daß durch Reinigung und Kühlung des Schwachgases ein beträchtliicher Teil an latenter und fühlbarer Wärme verloren geht Der wärmetechnische Wirkungsgrad ist niedrig. Außerdem ist der Aufwand hoch, da für die Kühlung

b^r> und Reinigung des Schwachgases zusätzliche Anlagen erforderlich sind.

Die DE-PS 4 2Ö 149 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von gasförmigem Brennstoff, wobei in einem Kalk-

ofen Generatorgas verbrannt und die Kalkofcnabgasc durch den glühenden Brennstoff des Generators geführt werden, wodurch die Reduktion des Kohlcndioxyds zu Kohlenmonoxyd bewirkt wird. Dabei werden zwei Generatoren benutzt, von welchen jeder abwechselnd das Generatorgas erzeugt und das Kohlendioxyd reduziert. Da die Reduktion Wärme verbraucht, kühlt sich der reduzierende Generator schnell ab. Die schnelle Abkühlung des reduzierenden Schachtes wird dadurch verhindert, daß man von dem in den Kalkofen eingeführten Generatorgas im Kalkofen selbst nur einen Teil verbrennt und den Rest erst in dem den glühenden Brennstoff enthaltenden Reduktionsschacht.

Aus der DF-AS 25 26 201 ist ein Wännebehandlungsofen, insbesondere für Grobbleche bekann' d<*r Brenneranordnungen und Um\välzgasventilato:_s.n in den Ofenseitenwänden und/oder in den Ofensümwänden sowie Umwälzgasverteilerkanäle besitzt. Die Brenneranordnungen weisen unterhalb ur i ^Derhalb einer Auflage- und Transporteinrichtung ^f■-. dos Einsatzgut angeordnete Frischgasbrenner ·.,.· jeweils einem Frischgasbrennerstein auf, wobei weiter nie Umwälzgasventilatoren und die Umwälzgasverteilerkanält unterhalb und oberhalb der Frischgasbrenne/ angeordnet f^:nd und wobei von den Umwälzgasverteilerkanälen zu den Brennkanälen Verbindungskanälen geführt sind. Die Verbindungskanäle münden senkrecht zur Achse der Frischgasbrenner in die Brennkanäle ein und weisen den gleichen Strömungsquerschnitt wie die Brennkanäle auf.

Die DE-OS 24 61 222 beinhaltet einen Brenner für die Befeuerung insbesondere der Vorbrennzone von Tunnelöfen mit gasförmigen Brennstoffen mit einem vor. einem Primärluftzufuhrrohr konzentrisch umgebenen Gaszufuhrrohr, das in eine das Primärluftzufuhrrohr fortsetzende Mischkammer des Primärluftzufuhrrohres erweiternden Mischtrichter einmündet Weiterhin be steht der Brenner aus einem das Primärluftzufuhrrohr und die Mischkammer umgebenden Sekundärluftzufuhrrohr, in das die Mischkammer mit einer trompetenartigen Erweiterung einmündet. Das Sekundärluftzufuhrrohr setzt sich in eine sich erweiternde Brennkammer fort, deren Länge mindestens gleich dem l,5fachen ihres Durchmessers ist und die an ihrem Austrittsende zum Tunnelofen hin eingezogen ist.

Der Erfindung lieg! die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Einrichtung zur Beheizen eines Tunnelefens der keramischen Industrie mit aus festen Brennstoffen erzeugtem Schwachgas zu schaffen, die es ermöglichen, ohne großen Aufwand auch einen Tunnelofen mit größeren Brennkanalbreiten zu betreiben, wobei durch die Verwendung von heißen Oftnpasen der spezifische Energiebedarf ge enkt werden soll.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 bis 4 auf-

Die gestellte Aufgabe wird ferner durch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 5 bis 6 aufgeführten Merkmale gelöst.

Da das Treibgas unter Druck in die Treibstrahlinjektpren eingeführt wird, entsteht hier eine Injektorwirkung mit der Folge, daß das Schwachgas-Treibgas-Gemisch mit Druck in die Brenner eingeführt wird und auch mit Druck aus den Brennern wieder austritt, wobei das Gasgemisch gesundet und verbrannt wird. Es ergibt sich eine lange Flamme, die ein gutes Aufheizen und eine gute Umwälzung der Rauchgase bewirkt, so daß über dem gesamten Tunnclofenquerschniit gleichmäßige Garbrandtemperaturen erreicht werden. Ober den Druck dt» Treibgases kann die Länge der Gasflamme an den Brennern geregelt werden, so daß vor allen Dingen auch Tunnelofen mit größeren Brennkanalbreiten. die bis zu 7,0 m reichen, betrieben werden können.

Von Vorteil ist auch der wesentlich höhere, wärmetechnische Wirkungsgrad, da die V/ärme von Rauchgas- und Kühlluft, die sonst über Dach abgegeben oder anderen Verbrauchern zugeführt werden, in Form von heißem Treibgas in den Tunnelofen zurückgeführt und dort genutzt wird.

Die durch die Aufbereitung von Schwachgas bedingten Wärmeverluste treten nicht mehr auf. da eine Reinigung und eine Kühlung des erzeugten Schwachgases nicht erforderlich ist. Die teerariigen Bestandteile des Schwachgases werden beim Austreten aus dem Brenner bzw. bei der im Brenner stattfindenden Verbrennung verbrannt und somit unschädlich gemacht. Die teerartigen Bestandteile im Schwachgas können nicht vorher kondensieren, da die Temperatur de* Schwachgases und des aus dem Tunnelofen herangeführten Treibgases oberhalb von 350 bis 450''C liegt, die eine kondensation unmöglich machL

Da der Gaserzeuger im Nahbereich des Tunnelofens angeordnet ist, kann er direkt mit dem Tunnelofen gekoppelt siin. Es entfallen dadurch die Kosten für Rohrleitungen und die dafür erforderlichen Isolierungen. Auch Kosten für Abkühl- und Reinigungsanlagen entfallen, da die teerartigen Bestandteile im Schwachgas im Tunnelofen verbrannt werden. Außerdem sind auch die Abkühlungsverluste gering.

An die Beschaffenheit der Kohle werden nur geringe Ansprüche gestellt. Es kann sowohl Steinkohle als auch Braunkohle verwendet werden.

In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung an einem Tunnelofen anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt.

Der Tunnelofen 1 besteht aus einer Anwärmzone I. einer Brennzone Il und einer Kühlzone III. Der Rauchgasstrom 7 wird entsprechend den Pfeilen A durch den Tunnelofen 1 gezogen. Entgegen der Rauchgasführung durchlaufen Ofenwagen (nicht dargestellt) entsprechend der Pfeile öden Tunnelofen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einem, neben dem Tunnelofen 1 angeordneten Gaserzeuger 3, dem über eine Leitung 4 fester Brennstoff und über eine Leitung 5 Primärluft zur Vergasung des festen Brennstoffes in Schwachgas zugeführt wird. Die dem Gaserzeuger 3 zugeführte Primäriuft kann entweder Außenluft oder der Anwärmzone I entnommenes heißes Rauchgas oder heiße Kühlluft aus der Kühlzone III sein. Fin Gebläse 6 übernimmt den Transport der Primärlutt.

über eine Leitung 7 und Zweigleitungen 8,3 10 wird das im Gaserzeuger 3 hergestellte Schwachgas unter leichtem Überdruck zu Treibstrahlinjektoren 11,12, 13 geführt. Das Schwachgas verläßt den Gaserzeuger 3 mit einer Temperatur (450 bis 500⁰C), die unter dem Zünd-Piinkt der dem Schwachgäsjenthaltehen brennbaren Bestandteile liegt. Eineikonäensaiibn der brennbaren Bestandteile, z. B. Teer, ist bei dieser Temperatur unmöglieh.

Um das Schwachgas auf Druck zu bringen, wird den Treibstrahlinjektoren ί l_T 12', 13 über eine Leitung 14 und über Zweigleitungen 15,16,17 ein durch ein Geblä-

se 18 befördertes Treibgas zugeführt. Das Treibgas wird vom Gebläse 18 auf den erforderlichen Treibdruck gebracht Der in der Leitung 14 und den Zweigleitungen 15,16,17 herrschende Druck kann durch die Regelung des Gebläses 18 variiert werden. Das Treibgas wird aus der Anwärmzone I oder der Kühlzone III entnommen.

Das in dem Treibslrahlinjektoren 11« 12,13 befindliche Gasgemisch aus Schwachgas und Treibgas wird von den Treibstrahlinjektoren 11,12,13 zu einzelne Brenner geleitet, die zu Brennergruppen 19,20,21 zusammengefaßt sind Zu je einer Brennergruppe 19, 20, 21 gehört ein Treibstrahlinjektor 11,12,13. Die Brenner können in den Seitenwänden (nicht dargestellt) oder in der Decke (nicht dargestellt) des Tunnelofens 1 angeordnet sein.

Das unter größerem Druck den Treibstrahlinjektoren 11,12,13 zugeführte Treibgas saugt hier das Schwachgas unter der Injektorwirkung an und vermischt sich in den Treibstrahlinjektoren 11, 12,13 mit dem Schwachgas zu einem Gasgemisch und bringt das Gasgemisch auf einen bestimmten, durch das Gebläse 18 erzeugten Druck. Hinter den Treibstrahlinjektoren 11,12,13 wird das Gasgemisch auf die Brenner der jeweils zu einem Treibstrahlinjektor 11,12,13 gehörenden Brennergruppe 19,20,21 verleih. Der Druck des Gasgemisches bewirkt am Brennerausgang eine entsprechende Austrittsgeschwindigkeit, die für eine große Flammenlänge und eine gute Rauchgasumwälzung sorgt. Über die Regelung des Gebläses 18 kann die Flammenlänge variiert werden.

Des weiteren ist es möglich, das Gasgemisch bereits im Brenner zu zünden und zu verbrennen, um dadurch eine wesentlich höhere Austrittsgeschwindigkeit zu erzielen.

Bemerkt sei noch, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch bei anderen Ofenarten, z. B. einem Kammerofen, angewendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Io

15

20

25

30

35

40

45

50

Claims

30

Patentansprüche:

1- Verfahren zum Beheizen eines Tunnelofens der keramischen Industrie mit aus festen Brennstoffen erzeugtem Schwachgas, bei dem der Brennstoff in einem Gaserzeuger unter Zugabe von sauerstoffhaltigem Gas vergast wird, wonach das erzeugte Schwachgas über Brenner dem Ofen zugeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: