DE3238546A1

DE3238546A1 - Verfahren zum heizen eines ofens

Info

Publication number: DE3238546A1
Application number: DE19823238546
Authority: DE
Inventors: Kenji Hiroshima Okamoto
Original assignee: Sanken Sangyo Co Ltd
Current assignee: Sanken Sangyo Co Ltd
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1982-10-18
Publication date: 1983-06-23
Also published as: FR2519739B1; DE3238546C2; GB2113368A; FR2519739A1; GB2113368B; US4480992A

Description

Sanken Sangyo Kabushiki Kaisha, 1-72, Higashi sendaroachi 1-chome, Naka-ku, Hiroshima-shi 730/ Japan

Verfahren zum Heizen eines Ofens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heizen eines Ofens mit einer Vielzahl von an Längswänden gelagerten, mit Abstand angeordneten und in einer Ofenkammer gerichteten Brennern, wobei die Brenner zur Verbrennung von Brennmaterial mit konstantem Luft zu Brennstoffverhältnis befähigt sind, weiterhin ein Verfahren zum Heizen eines Ofens mit einer Vielzahl von mit Abstand an Längsseitenwänden angebrachten Brennern, wobei die Brenner an den·Seitenwänden in eine Brennkammer gerichtet sind und dazu befähigt sind, Brennstoff .mit einem konstanten Luft zu Brennstoffverhältnis zu verbrennen und ein Verfahren

88

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BAD ORIGINAL'

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zum Heizen eines Ofens mit einer Vielzahl von an Längsseitenwänden angebrachten, mit Abstand angeordneten Brennern und einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten, an einer Decke angebrachten Brennern, wobei die Brenner an den Seiten-' wänden und der Decke in die Brennkammer gerichtet sind und dazu befähigt sind, Brennstoff mit einem konstanten Luftzu Brennstoffverhältnis verbrennen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren zum Erhitzen eines Ofens zum wirksamen thermischen Behandeln von Eisen, Stahl oder ähnlichem bei V&xgleichmäßig der Temperatur im Ofen, während schädliche Verunreinigungen im ausgestoßenen Abgas des Ofens reduziert werden, öfen zum Erhitzen einer Materialcharge, wie Eisen-.oder Stahlprodukte in denselben_fsind bekannt. Ein derartiger diskontinuierlicher Wärmebehandlungsofen besitzt Brenner, um das Material mit einer Maximalgeschwindigkeit während eines Anfangsschrittes zu erhitzen, wobei eine große Menge Abgase im Ofen zirkuliert. Die anfängliche Aufheizstufe wird von einer schrittweisen Abnahme der Verbrennungsmenge der Brenner gefolgt. Gleichmäßiges Aufheizen des Ofens benötigt lediglich 1/10 bis 1/100 der Menge thermische Energie , die während der anfänglichen Stufe verbraucht wird.. Dieser Typ Ofenheizung mit abnehmender thermischer Energie wurde konventionell durch eine Einrichtung ausgeführt, in welcher sowohl zugeführte. Luft als auch Treibstoff bei konstantem Luft zu Treibstoffverhältnis gedrosselt werden. Obwohl die bekannte Einrichtung eine verbesserte thermische Wirkung besitzt, ist sie insofern nachteilig, als das Material nicht auf eine gleichmäßige Temperatur erhitzt wird, da örtliche Hochtemperaturbereiche des Materials in der Nachbarschaft der Brenner konzentriert sind.

BOEHMERT

Es ist auch ein Verbrennungssystem mit konstanter Luftzufuhr bekannt, wobei die Menge zugeführter Luft bis zur maximalen Verbrennung während des Betriebes gleichbleibt und Treibstoff in abnehmender Menge während der fortlaufenden Verbrennung zugeführt wird. Diese Einrichtung besitzt eine schlechte thermische Wirksamkeit aufgrund eines gleichmäßigen Heizzeitraums.

Bei einer weiteren Einrichtung, welche als sogenanntes Impulsverbrennungssystem bekannt ist, werden alle Brenner gleichzeitig zur gepulsten Verbrennung an- und abgestellt. Beim Impulsverbrennungssystem bleiben die Brenner lange während der Stufe gleichmäßigen.Heizens abgestellt, wobei das Gas nicht im Ofen zirkuliert, während die Brenner abgestellt sind. Aus diesem Grunde kann die Temperatur im Ofen nicht vergleichmäßigt - werden.

Entsprechend einer weiteren Einrichtung werden speziell ausgelegte Brenner eingesetzt, welche durch eine Kombination der Verbrennungseinrichtung mit konstanter Luftzufuhr und der Einrichtung mit konstantem Luft zu Treibstoff verhältnis gesteuert werden. Eine derartige kombinierte Einrichtung ist insofern nachteilig, da sie komplexer Bauweise ist und einen schlechten thermischen Wirkungsgrad aufweist, wenn der Brennstoff mit niedriger Geschwindigkeit verbrannt wird.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Beheizen eines Ofens unter Vermeidung der beschriebenen konventionellen Schwierigkeiten zu liefern.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum effizienten Beheizen eines Ofens mit gleichmäßiger

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Temperafurverteilung zu liefern,_:ohne unnötigen überschüssigen Treibstoffverbrauch und unerwünschte schädliche Abgas-Verunreinigungen hervorzurufen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der gattungsgemäßen Art durch folgende Schritte gelöst; ·

Messen der Temperatur in der Ofe'nkammer an unterschiedlichen Orten, um eines einer Vielzahl von vorherbestimmten Temperaturverteilungsmustern auszuwählen; und

Betreiben ausgewählter Brenner in unterschiedlichen Kombinationen in aufeinanderfolgenden Stufen eines einer Vielzahl von vorherbestimmten Verbrennungssteuerungsmustern, welches demjenigen des vorherbestimmten Temperaturverteilungsmuster entspricht.

Weitere erfindungsgemäße Verfahren·sind durch folgende Schritte gekennzeichnet %

Betreiben ausgewählter Brenner i.n sequentiell variablen Kombinationen in aufeinanderfolgenden Stufen eines vorherbestimmten Verbrennungsmusters? und

Alternierendes An- und Abstellen mindestens eines der ausgewählten Brenner in Einheitszeitintervallen, in jedem der aufeinanderfolgenden Stufen.

Dabei werden die ausgewählten■Brenner selektiv alternierend an- und abgestellt und bei aufeinanderfolgenden Stufen angestellt gehalten. Die Temperaturen im Ofen werden in vorderen, Mitte-und Endpositionen im Ofen entlang einer Längsachse gemessen. Bei der Durchführung des Verfahrens, welches für eine Ofenkammer mit Decken-Brennern ausgelegt ist, besitzen

BOEHMERT'&

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die Brenner an den Seitenwänden bevorzugt eine Brennstoff Verbrennungskapazität, die halb so klein wie diejenige der Brenner an der Decke ist, wobei die Brenner an der Decke in den ersten aufeinanderfolgenden Stufen unbeaufschlagt bleiben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung erläutert ist.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen"

Wärmebehandlungsofen, welcher mit Brennern ausgerüstet ist, die durch ein Verfahren nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung steuerbar sind;

Fig. 2 ein Diagramm, welches eine Vielzahl von

unterschiedlichen Mustern örtlicher Ofentemperatureri zeigt;

Fig. 3 Ofentemperaturmuster und eine Vielzahl

von unterschiedlichen Verbrennungssteuerungsschemata, wobei der Ofen abhängig von den Ofentemperaturmustern geheizt wird;

Fig. 4 eine Ansicht eines vertikalen Querschnitts eines Ofens, welcher durch ein Verfahren nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch steuerbare Brenner beheizt werden kann;

Fig. 5 eine Ansicht eines waagerechten Querschnittes durch den in Fig. 4 gezeigten Ofen;

Fig. 6-10 Darstellungen, welche Muster zeigen,

nach denen die Brenner im Ofen der Fig. und 5 in der ersten bis fünften Steuerstufe betätigt werden;

Fig. 11 eine Darstellung eines Verhältnisses

zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit

BÄD ORIGINAi

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und den Steuerstufen;

Fig» 12 eine Draufsicht auf einen senkrechten Querschnitt durch einen Ofen, welcher durch Brenner erhitzbar.ist, die nach einem Ver-. fahren nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuerbar sind;

Fig. 13 eine Draufsicht auf. einen waagerechten Querschnitt des in Fig. 12 gezeigten Ofens;

Fig. 14 - 19.Darstellungen, welche Muster zeigen,

nach denen die Brenner im Ofen, der Fig. 12 und 13 durch erste bis fünfte Steuerstufen betätigt werden; und

Fig. 20 eine Darstellung eines Verhältnisses zwischen der Verbrennungsgeschwindigkeit und den Steuerstufen„

Fig. 1 zeigt einen Wärmebehandlungsofen, der eine Ofen— kammer 9 mit einer Einlaßtüre 10 besitzt und ein Paar von einander gegenüberliegenden Seitenwänden 11, 11, die sich längs des Ofens erstrecken. Der Wärmebehandlungsofen dient dazu, thermisch Materialien wie Eisen- oder Stahlprodukte zu behandeln, welche auf einem Förderwagen befestigt sind und in die Ofenkammer 9 gebracht sind. Eine erste Gruppe von vier Brennern 1,2, 3 und 4, ist mit bestimmten Abständen an einer der Seitenwände 11 angeordnet und eine zweite Gruppe von vier Brennern 5, 6, 7 und 8, ist mit bestimmten Abständen .an der anderen Seitenwand 11 angebracht worden, wobei die Brenner 1 bis 4 der ersten Gruppe versetzt gegenüber den Brennern 5 bis 8 in der zweiten Gruppe sind.

Die Brenner 1 bis 8 liegen in Form von Hochgeschwindigkeitsbrenndüsen vor, um Brennstoff mit einem konstanten Luft zu Treibstoff Verhältnis während der Anfangs- und übrigen Heizschritte zu verbrennen,, um den Ofen durch sehr schnelle Konvektion zu erhitzen. Die Hochgeschwindigkeits™ brenndüsen verbrennen den Treibstoff voll-

-λΟ-

ständig und stoßen Ströme verbrannten Gases durch die Brennerkeramikauslaßöffnungen mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 m/Sek. aus. Die ausgestoßenen Ströme von Abgasen dienen dazu, eine große Menge von Abgas im Ofen zu vermischen. Die Hochgeschwindigkeitsbrenndüsen sind zur Verwendung in Wärmebehandlungsöfen großer Ausmaße geeignet.

Die Brennkammer 9 besitzt drei Temperatursensoren 12e, 12f und 12g, die entlang einer Längsmittellinie el der Ofenkammer 9 an mit Abstand angeordneten Orten angeordnet sind, nämlich Vorder-, Mittel- und Endpositionen. Der Temperatursensor 12f wird Meistersensor genannt, um als Bezug bei der Auswahl von Wärmebehandlungsprogrammen zu dienen. Die Temperatursensoren 12e,. 12g werden als Knechtsensoren bezeichnet. Zusätzliche Temperatursensoren können an anderen Positionen als an den Vorder-, Mittel- und Endpositionen vorgesehen sein, in denen sich die Sensoren 12e, 12f und 12g befinden.

Die Fig. 2 zeigt Ofenkammertemperaturmuster A, B, C und D, welche vorher erzielt wurden. Das Muster A zeigt, daß die Temperatur der Ofenkammer 9 in deren Mittelteil am niedrigsten ist und höher an ihren Vorder- und Endabschnitten. Entsprechend dem Muster B ist die Temperatur der Ofenkammer 9 am niedrigsten in deren Vorderabschnitt und-wird gegen den hinteren Abschnitt der Ofenkammer progressiv geradlinig höher. Im Muster C besitzt der Mittelabschnitt der Ofenkammer 9 eine höchste Temperatur und die Vorder- und Enabschnitte niedrigere Tempera^ türen. Das Muster D zeigt an, daß die Ofenkammer 9 eine niedrigste Temperatur xm Endabschnitt und gegen die Mittel und Vorderabschnitte gerade ansteigende Temperaturen · besitzt. Die Temperatursensoren 12e,

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12f und 12g dienen dazu, festzustellen, ob die Temperaturverteilung in der Ofenkammer 9 dem Muster A/ B, C oder D entspricht. ^:

Die Betriebsweise der Brenner, um die Temperatur in der Ofenkammer 9 durch Verbrennen von Treibstoff zu bestimmen/ wird durch Erhöhen oder Reduzieren der Anzahl Brenner, die. aktiviert werden, gesteuert. Fig. 3 zeigt Steuermuster, von denen jedes fünf Stufen I bis V besitzt, durch welche die Brenner selektiv an- und ausgestellt werden, um den Treibstoff für die Temperaturmuster A bis D zu verbrennen. .

Im folgenden wird das Verbrennuhgssteuennuster für das Temperatur-, muster A beschrieben. In Fig. 3 bezeichnen die mit einem Kreis umschriebenen Bezugszeichen Brenner, wie in Fig. 1 gezeigt;' die unterstrichenen werden an- und abgestellt, und die nicht unterstrichenen werden, angestellt gelassen, während sie mit Energie versorgt werden. In der Stufe I wird lediglich ein einzelner Brenne* ständig ■ während eines Zyklus durch Anstellen der Brenner 7, 2,6 und alternierend in der durch, die Pfeile, angedeuteten Folge am Brenner} gehalten. Ein derartiger Betriebszyklus wird,wenn gewünscht, wiederholt. In Stufe II bleiben zwei Brenner stets dadurch aktiviert, daß zuerst die Brenner 2,6 in Betrieb gesetzt werden und sodann die Brenner 3 und Die Stufe III findet drei Brenner ständig in Betrieb, wobei die Brenner 2, 3 und 6 zuerst gleichzeitig aktiviert sind, und dann die Brenner 3, 6 und 7 gleichzeitig aktiviert werden. In Stufe IV bleiben die Brenner 1,2, 3, 6 und 7 ständig aktiviert·. In Stufe V werden alle Brenner 1 bis 8 gleichzeitig gezündet und ständig in Betrieb gehalten.

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BOEHMERT

via.

Entsprechend dem Verbrennungssteuermuster für das Temperaturmuster A wird die Verbrennungsgeschwindingkeit progressiv größer, wenn die Verbrennung Stufen I bis zu V durchläuft. Da der Mittelabschnitt der Brennkammer im Temperaturmuster A auf niedrigsten Temperatur ist, werden die Brenner 2, 3,6 und 7 hauptsächlich während der Stufen I bis V betrieben, um die Temperaturverteilung in der Ofenkammer zu vergleichmäßigen. Unerwünschtes überschüssiges lokalisiertes Erhitzen kann durch das Versorgen unterschiedlicher Brenner oder Brennerkombinationen alternierend in den Stufen I bis III vermieden werden. Auf ähnliche Weise werden Brenner selektiv und gleichzeitig in den aufeinanderfolgenden Stufen I bis V entsprechend unterschiedlicher Verbrennungssteuermuster betrieben, um den Temperaturmustern B, C und D zu entsprechen.

Die Brenner 1 bis 8 können durch einen (nicht gezeigten) Rechner gesteuert werden, den Stufen I bis V der Verbrennungssteuermuster entsprechend Signalen von den Temperatursensoren 12e, 12f und T2g zu folgen, welche jedes der Temperaturmuster A, B, C und D anzeigen. Genauer gesagt wird die Temperatlirverteilung in der Ofenkammer 9 durch die Temperatursensoren 12e, 12f und 12g gemessen, um zu bestimm en, welchem Temperaturmuster A, B, C oder D die.Brennkammer 9 unterworfen ist. Eine optimale Verbrennungsgeschwindigkeit wird ebenfalls abhängig von Art und Menge eines thermisch im Ofen zu behandelnden Materials bestimmt. Basierend auf obigen Daten wird . irgendeines der Verbrennungssteuermuster mit Stufen I bis V ausgewählt, um die Brenner 1 bis 8 zu steuern.

Mit dem Brennersteuerverfahren nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Brenner 1 bis

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automatisch auf ausgewählte und sequentielle Betreibsweise in einem ausgewählten Muster, optimal für das gemessene Temperaturverteilungsmuster der Brennkammer, gesteuert, so daß die Temperatur in der Brennkammer zuverlässig vergleichmäßigt werden kann, um den Anforderungen an gleich™ mäßige Temperatur für den Wärraebehandlungsofen zu genügen» Das Brennersteuerverfahren nach der Erfindung ist arbeitssparend, da es es der Betriebsperson' erspart, manuell Treibstoff- und Luftzuführung zu drosseln und die Brenner zu desaktivieren, während die Temperatur innerhalb der Brennkammer beobachtet wird. Das Brennersteuerverfahren ist auch energiesparend, da die Brenner in den vorherbestimmten Mustern gesteuert werden, welche am besten für die Temperaturmuster, wie in der Brennkammer gemessen, geeignet sind. Die. Verwendung der Hochgeschwindigkeitsbrenndüsen, die dazu befähigt sind, Treibstoff mit einem konstanten Luft zu Treibstoff Verhältnis oder mit einer reduzierten Menge überschüssiger Luft zu.verbrennen führt zu einer geringeren Menge abgegebener NO , wodurch die gefährliche Umweltverschmutzung auf einem Minimum gehalten wird.

Ein Verfahren zum Erhitzen eines Wärmebehandlungsofens nach einer zweiten Ausfuhrungsform wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 11 beschrieben werden.

Fig. 4 und 5 zeigen einen Wärmebehandlungsofen 13 mit einer Ofenkammer 14 und einem Paar gegenüberliegender Seitenwände 15, 16, welche erste und zweite Gruppen von mit Abstand angeordneten Hochgeschwindigkeits-■brenndüsen 17^ 18, 19 und 20, 21, 22 tragen, welche gegeneinander in Längsrichtung des Ofens 13 versetzt sind. Der Wärmebehandlungsofen 13 dient dazu, einen Gegenstand,wie ein Eisen- oder Stahlprodukt 23, welches, wie in Fig. 4 gezeigt, in die Ofenkammer 14 gebracht ist, thermisch zu behandeln.

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Die Brenner 17 bis 22 können gesteuert werden, während ihres Betriebes, angestellt zu bleiben oder alternierend an- und abgestellt zu werden. Während sie angestellt sind, verbrennen sie eine maximale Menge von Luft und Treibstoff mit konstantem Luft zu Treibstoff Verhältnis, und während sie abgestellt sind, geben sie überhaupt keine Luft oder Treibstoff ab . Die alternierend an- und abgestellten Brenner können einen kürzeren Zeitraum angestellt und einen längeren Zeitraum abgestellt sein, um eine geringere Menge thermischer Energie, abzugeben, während sie im Betrieb sind. Umgekehrt können Brenner längere Zeiträume angestellt und kürzere Zeiträume abgestellt sein, um eine größere Menge thermische Energie während ihres Betriebes abzugeben. Die Brenner 17 bis 22 werden selektiv angestellt, um die Verbrennungsgeschwindigkeit schrittweise in fünf unterschiedlichen Steuerstufen 1 bis 5 zu steuern. Eine derartige selektive ·Brennersteuerung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 10 beschrieben, in denen die alternativ an- und abgestellten Brenner durch unterbrochene Linien und die angestellt bleibenden durch durchgezogene Linien angedeutet sind.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist während der Steuerstufe 1 lediglich ein Brenner in Betrieb, wobei die Brenner bis 22 alternierend aktiviert werden. Genauer gesagt wird der Brenner 17 zuerst während eines Zeitintervalls T betrieben, anschließend wird der Brenner 17 abgestellt und der Brenner 21 während eines nächsten Zeitintervalles T₂ in Betrieb genommen. Anschließend werden die Brenner 19, 20, 18 und 22 alternierend betrieben. Ein Betriebszyklus wird derart in einem Einheitszeitraum L vervollständigt und kann so lange, wie gewünscht, wiederholt werden. Während der Stufe I wird eine Menge thermische Energie hervorgebracht,, welche sich zwischen 0 bis zu 1/6

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der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit bewegt.

In Stufe II sind stets zwei Brenner in Betrieb. Wie in Fig. 7 gezeigt, sind die Brenner 17 und 21 in Betrieb, während der Brenner 17 in Betrieb' bleibt und der Brenner 21 alternierend während eines ersten Zeitintervalls T.. an- und abgestellt wird. Anschließend wird der Brenner 19 alternierend an- und abgestellt und der Brenner 21 bleibt während eines nächsten Zeitintervalls T₂ in Betrieb. Ähnlich werden nacheinander zwei ausgewählte Brenner in einem Betriebszyklus während eines Zeitraumes L in Betrieb gesetzt. Die Stufe. II liefert eine Menge thermischer Energie im Bereich von zwischen 1/6 bis 2/6 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit. *

Eine Kombination von drei Brennern 17, 19.und 21 wird in einem Zeitintervall T₁ und eine weitere Kombination von drei Brennern 18, 20 und 22 in einem nachfolgenden Zeitintervall T₂ während der Stufe III betrieben, wobei die Intervalle T-, T₂ einen Zeitabschnitt L für einen Betriebszyklus bilden. In Stufe III werden zwei der ausgewählten drei Brenner in Betrieb gehalten und der andere wird alternierend an- und abgestellt.

In Stufe IV besitzt ein Betriebszyklus eine Zeitdauer L, welche aus zwei Zeiteinheitsintervallen T^, T₂ zusammengesetzt ist. Wie in Fig. 9 gezeigt, werden während jedes Einheitszeitintervalls drei Brenner in Betrieb gehalten und zwei Brenner alternierend an- und abgestellt. Die Menge thermischer Energie, die von den ausgewählten Brennern abgegeben wird, bewegt sich zwischen 3/6 und 4/6 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit.

Wie in Fig. 10 gezeigt, werden in der Stufe V die Brenner

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17, 19, 21 und 22 ständig betrieben und die Brenner 18 und 20 alternierend an- und ausgestellt, während eines Zeitintervalls T, welches einem Zeitabschnitt L für einen Betriebszyklus gleich ist. Die Brenner können eine Menge thermische Energie abgeben, die sich zwischen 4/6 bis 6/6 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit bewegt. Die Stufe V kann in zwei Unterstufen zur Abgabe von 4/6 bis 5/6 thermischer Energie und 5/6 bis 6/6 thermischer Energie unterteilt werden.. Fig. 11 zeigt ein Verhältnis zwischen den Stufen I bis V und der Verbrennungsgeschwindigkeit. Die schraffierte Fläche zeigt die Verbrennung durch die Brenner an, die.ständig'betrieben werden und die Fläche, die zwischen der schraffierten Fläche und der gepukteten Linie Liegt, zeigt die Verbrennung durch die Brenner, die alternierend an- und abgestellt werden.

Die Fig. 12 bis 20 zeigen ein Verfahren zum Erhitzen eines Wärmebehandlungsofens nach einer dritten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 12 und 13 zeigen einen Wärmebehandlungsofen 24 mit einer Kammer 25, einem Paar gegenüberliegender Seitenwände 26, 27 und einer Decke 28. Erste und zweite Gruppen von mit Abstand angeordneten Hochgeschwindigkeitsbrenndüsen 29,.30 und 31, 32 sind entsprechend an den Seitenwänden 26, 27 angebracht und dritte und vierte Gruppen mit Abstand angeordneter Hochgeschwindigkeitsbrenndüsen 33, 34 und 35, 36 sind an der Decke 28 befestigt, wobei die Brenner 33, 34 benachbart der Seitenwand 26 und die Brenner 35, 36 benachbart der Seitenwand 27 angeordnet sind. Die Brenner 29 bis 36 sind gegeneinander in Längsrichtung des Ofens 24 versetzt. Der Wärmebehandlungsofen 24 dient dazu, thermisch ein Objekt wie ein Eisen- oder Stahlprodukt 37 zu behandeln, welches in der Ofenkammer 25, wie in Fig. 12

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gezeigt, gelegen ist. , -

Die Brenner 29 bis 32, die an den Seitenwänden 26, befestigt sind, besitzen eine Brennstoffverbrennungskapazität, die halb so klein wie diejenige der Brenner 33 bis 36, die an der Decke 28 befestigt sind, ist. Die Brenner 29 bis "36 können gesteuert werden, ständig ' betrieben zu werden oder während des Betriebszyklus alternierend an- und ausgestellt zu werden. Während sie angestellt sind ', verbrennen sie eine Maximalmenge von Luft und Treibstoff bei konstantem Luft zu Treibstoff Verhältnis, und während sie abgestellt sind, geben sie überhaupt keine Luft und Treibstoff ab. Die Brenner 29 bis 36 .werden selektiv aktiviert., um die Verbrennungsgeschwindigkeit schrittweise in sechs unterschiedlichen Steuerstufen I bis VI zu steuern. Eine derartige selektive Brennersteuerung wird unter Bezugnahme auf die .Fig. 14 bis 19 beschrieben werden, in welchen die Brenner, die alternierend an- und ausgestellt werden, mit den unterbrochenen Linien dargestellt sind und diejenigen, die angestellt bleiben, mit den durchgezogenen Linien dargestellt sind.

In der Stufe I werden die Brenner 29 bis 32 an den Seitenwänden alternierend in der genannten Reihenfolge aktiviert, wobei jeder während eines Einheitszeitintervalls T für einen Zeitraum L, welcher aus vier Einheitszeitintervallen besteht, aktiviert wird. Während des Betriebs werden die Brenner 29 bis 32 alternierend an- und ausgestellt. Die Brenner 29 bis 32 bringen eine Menge thermischer Energie hervor, welche sich zwischen O bis 1/12 der Maximalverbrennungsgeschwindigkeit in Stufe I bewegt.

BOEHMERT &

Fig. 15 zeigt die Stufe II, in welcher zwei der Brenner 29 bis 32 an den Seitenwänden 26, 27 stets während eines.Zeitraumes L in Betrieb sind, welcher sechs Einheitszeitintervalle T besitzt. Einer der ausgewählten zwei Brenner wird angestellt gehalten und der andere wird während ihres Betriebs an- und abgestellt. Die Brenner liefern eine Menge thermischer Energie, die sich zwischen 1/12 und 2/12 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit in Stufe II bewegt.

Wie in Fig. 16 gezeigt, werden in Stufe III alle Brenner 29 bis 32 betätigt.Die Brenner 29, 32 werden angestellt gehalten und die Brenner 30, 3.1 in einem ersten Einheitszeitintervall T.. · alternierend an- und abgestellt. Anschließend werden die Brenner 30, 31 angestellt gehalten und die Brenner 29, 32 alternierend in einem zweiten Einheitszeitintervall T₂ an- und abgestellt. Ein Betriebszylus besitzt einen Zeitabschnitt L/ welcher aus den Einheitszeitintervallen T«, T₂ zusammengesetzt ist. In Stufe III ist die Menge thermischer Energie, die hervorgebra-eh-t wird, im Bereich zwischen 2/12 und 4/12 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit A*-»-^v¹"''^ ""^d -

In Stufe IV, wie in Fig. 17 gezeigt, werden die Brenner 29., 32 an den Seitenwänden 26, 27 alternierend an- und abgestellt und die Brenner 33, 36 an der Decke 28 während eines ersten Einheitszeitintervalls T^ angestellt gehalten.' Während eines nächsten Einheitszeitintervalls T₂ werden die Brenner 30, 31 an den Seitenwänden 26, 27 alternierend an- und ausgestellt und die Brenner 34, 35 an der Decke 28 angestellt gehalten. Ein Betriebszyklus wird derart in einem Zeitraum L vervollständigt, welcher aus den Zeitintervallen T₁., T₂

BAD ORIGINAi.

Λ;

besteht. Die Stufe VI gibt eine Menge thermischer Energie im Bereich zwischen 4/12 bis 6/12 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit ab. '

Die Fig. 18 zeigt die Stufe V;in welcher die Brenner 30/ 31, 33 und 36 angestellt gehalten werden und die Brenner 2.9, 32 während eines ersten Einheitszeitintervalls T₁ an- und abgestellt werden. Anschließend werden die Brenner 29, 32, 34 und 35 angestellt gehalten und die Brenner 30, 31 alternierend während eines zweiten Einheitszeitintervalls T- an- und abgestellt. Ein Betriebszyklus ist demzufolge beendet, welcher ein Zeitintervall L besitzt, welches aus den Einheitszeitintervallen T₁, T- zusammengesetzt ist. Die Menge thermischer Energie, die sich zwischen 6/12 und 8/12 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit bewegt, wird in Stufe V hergestellt. . .

In Stufe VI werden die Brenner 29 bis 32 an den Seitenwänden 26, 27 an- und abgestellt und die Brenner 33 bis 36 an der Decke 28 während eines Einheitszeitintervalls T angestellt gehalten, welches einem Zeitraum L für einen Betriebszyklus, wie in Fig. 19 dargestellt, entspricht. Die Brenner liefern eine Menge thermischer Energie, die sich zwischen 8/12 bis 12/12 der maximalen Verbrennungsgeschwindigkeit während der Stufe VI bewegt. , .

Die Fig. 20 zeigt eine Beziehung zwischen den Stufen I bis VI und der Verbrennungsgeschwindigkeit. Die Brenner werden kontinuierlich in einer schraffierten Fläche angestellt und alternierend in einer durch die schraffierte Fläche und die durchgezogenen Linien bestimmten Fläche an- und abgestellt.

BOEHMERT & BOEHMEflf

- ΥΓ -

Mit dem Brennersteuerverfahren nach den zweiten und dritten Ausführungsformen werden die Brenner kontinuierlich oder alternierend an- und abgestellt, wobei dieses in vorherbestimmten periodisch variablen Kombinationen bei unterschiedlichen Steuerstufen derart erfolgt, so daß die Brennkammer gleichmäßig ohne das Hervorrufen lokalisierter überhitzungen erhitzt wird, um dadurch unnötigen Energieverbrauch und schädliche Abgasverunreinigungen, insbesondere NO ,zu vermindern.

Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

BAD ORIGINAL

BOEHMERT & O^M "

Akte: SXM 2311

B3ZÜG3ZSICHENLI3TS
(LIST OF RSFSRENGE NTJMSRALS)

/j. erste Brenner .	1 -
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Il . ' 3 . ' ■	⁵S
4 " .	4
c zweite Brenner ·	5
6 "	6
7	' ■ ' ■ 7
8 . " · . . - Ζ - · ·. .·-	8
α Ofenkammer . '■-.·'	9
10 Einlaßtüf	10
")1 Seitenwand ' · ' ■	11
^12 e,f ,g Temperatursensor, Ί 2f Meisersensor _f	12e,g Knechtsensor 12
f 3 Wärmebehandlungsofen	13
<\i\ Ofenkammer	14
-T 5 Seitenwand	■" ·. 15
16 Seitenwand · .	16
17 Brenner mit Düse -."·..	17
18 " ■ .	18
19 ' " ■ -.	19
20 Brenner mit Düse	20
21	21
22 ^w ' '	22
23 Eisen-oder Stahl-Produkt	23
24 Wärmebehandlunqsofen	24
25 ■	25
PP, Seitenwand	26
27 Seitenwand	27
28 Decke	28
29 Brenner mit Düse an d. Seitenwand	29
30	30

BÜEHMERT &

3"1- Brenner mit Düse an d. Seitenwand 3I

52_ " 2i.

33 Brenner, an der Decke 28 befestigt '_ 33_

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36 v_ ' 36.

37 Eisen-oder Stahlprodukt 37_

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39 -■··.■· 39

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el - Mittellinie
T₁ -' Zeitintervall
tJ -' Zeitintervall

Claims

BOEHMERT & BOEH'SiERT . · ; · · :"l .' SXM 2-311 Ansprüche

1. Verfahren zum Heizen eines Ofens mit einer Vielzahl von an Längswänden gelagerten, mit Abstand angeordneten und in eine Ofenkammer gerichteten Brennern, wobei die Brenner zur Verbrennung von Brennmaterial mit konstantem Luft zu BrennstoffVerhältnis befähigt sind, dadurch gekennzeichnet,' daß es folgende Schritte aufweist:

Messen der Temperatur in der Ofenkammer an unterschiedlichen Orten, um eines einer Vielzahl von vorherbestimmten Temperaturverteilungsmustern auszuwählen; und

Betreiben ausgewählter Brenner in unterschiedlichen Kombinationen in.aufeinanderfolgenden Stufen eines einer Vielzahl von vorherbestimmten Verbrennungssteuerungsmustern, welches demjenigen des vorherbestimmten Temperaturverteilungsmustef entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Brenner selektiv alternierend an- und abgestellt werden und bei den nachfolgenden Stufen angestellt gehalten·werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen' im Ofen an Vorder-, Mittel- und Endpositionen im Ofen,entlang einer Längsachse desselben, gemessen werden.

BOEHMERT &

4. Verfahren zum Heizen eines Ofens mit einer Vielzahl von mit Abstand an Längsseitenwänden angebrachten Brennern, wobei die Brenner an den Seitenwänden in eine Brennkammer gerichtet sind und dazu befähigt sind, Brennstoff mit einem konstanten Luft zu Brennstoffverhältnis zu verbrennen, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

Betreiben ausgewählter Brenner in sequentiell variablen Kombinationen in aufeinanderfolgenden Stufen eines vorherbestimmten Verbrennungsmusters; und

Alternierendes An- und Abstellen mindestens eines der ausgewählten Brenner in Einheitszeitintervallen in jeder der aufeinanderfolgenden Stufen.

5. Verfahren zum Heizen eines Ofens mit einer Vielzahl von an Längsseitenwänden .angebrachten, mit Abstand angeordneten Brennern und einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten, an einer Decke angebrachten Brennern, wobei die Brenner an den Seitenwänden und der Decke in die Brennkammer gerichtet sind und dazu befähigt sind, Brennstoff mit einem konstanten Luft zu Brennstoffverhältnis verbrennen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist:.

Alternierendes An- und Abstellen mindestens eines der ausgewählten Brenner in Einheitszeitintervallen in jedei der aufeinanderfolgenden Stufen.

BAD ORIGINAU

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,, daß die Brenner an den Seitenwänden eine Treibstoffverbrennungskapazität besitzen, die halb so klein wie diejenige der Brenner an der Decke ist, und die Brenner an der Decke in den ersten, aufeinanderfolgenden Stufen abgestellt bleiben.