DE3444536A1

DE3444536A1 - Verfahren und vorrichtung zum brennen von grob- und feinkeramischen materialien

Info

Publication number: DE3444536A1
Application number: DE19843444536
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 3000 Hannover Loscha; Manfred Dipl.-Ing. Dr. 8000 München Roßmann; Peter Dipl.-Min. Dr. Vocke
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1986-06-12
Also published as: EP0184175A2; DE3585431D1; EP0184175A3; EP0184175B1

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

(G 184) G 84/121

Hm/fl 5.12.1984

Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von grob- und feinkeramischen Materialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von grob- und feinkeramischen Materialien in einem Ofen, wobei ein Gas zwischen wenigstens zwei der mit Abstand zueinander angeordneten Materialien geleitet wird.

Ton- und Keramikwaren werden häufig in Tunnelöfen gebrannt. Die Waren werden üblicherweise zu quaderförmigen Stapeln zusammengesetzt und auf einem Wagen z.B. zwei Stapel angeordnet. Mit Hilfe der Wagen werden die Stapel in einer Reihe oft taktweise durch den Tunnelofen bewegt. Die Stapel sind in der Regel auf den Wagen so angeordnet, daß die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Stapeln konstant sind. Um das Ofenvolumen optimal zu nutzen, sind die Querschnittsformen der Stapel und des Ofens ähnlich. Die Querschnittsfläche der Stapel muß natürlich deutlich kleiner als die des Ofens sein, so daß zwischen den Ofenwänden und den den Ofenwänden zugewandten Seitenflächen der Stapel, die üblicherweise parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel durch den Ofen orientiert sind, Freiräume , sogenannte Längsgassen bestehen.

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Beim Brennen von Ton- oder Keramikwaren werden deren organische Bestandteile oxidiert. Zu diesem Zweck werden die Waren zunächst von Umgebungstemperatur auf Temperaturen zwischen ca. 870 K und 1170 K erhitzt, wobei der Kohlenstoff der Waren durch Sauerstoff im Ofen oxidiert wird. Anschließend werden die Waren in einer Brennerzone weiter erhitzt. Die Wärme wird mittels Brenner in den Ofen eingebracht. Anschließend werden die Waren in einer Kühlzone abgekühlt. Die Oxidationsgeschwindigkeit und damit die Brennzeit hängen von der Menge an Sauerstoff in der Ofenatmosphäre ab. Es ist bekannt, daß zur Verkürzung der Brennzeit die Ofenatmosphäre mit Sauerstoff angereichert werden kann. Dazu wird Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft z.B. über Düsen oder Lanzen in die Vorwärmzone eingeführt. Bei einem bestimmten Ofendurchsatz ist eine bestimmte Mindestkonzentration an Sauerstoff im Ofen erforderlich, um eine vollständige Oxidation der Ton- oder Keramikwaren zu erzielen. Soll eine bestimmte Mindestkonzentration an Sauerstoff bzw. allgemein eine bestimmte Konzentration des Gases, das in den Ofen eingeleitet wird, aufrechterhalten werden, so muß dem Ofen eine relativ große Gasmenge zugeführt werden, wodurch entsprechend hohe Kosten entstehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. in der Materialien auf möglichst wirtschaftliche Weise gebrannt werden können, ohne daß die Qualität des gebrannten Materials beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Dichtflächen an zwei aufeinanderfolgende Materialien seitlich herangeführt werden und ein von den einander zugewandten Seitenflächen der Materialien und den Dichtflächen umgrenzter Zwischenraum gebildet und das Gas in den Zwischenraum geleitet wird.

Bei bekannten Verfahren wird das Gas in den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln eingeführt. Der erfindungsgemäße Vorschlag beruht nun auf der Erkenntnis, daß nur ein Teil des in den Zwischenraum eingeblasenen Gases die benachbarten Stapel der zu brennenden Ware durchströmt. Ein relativ großer Anteil des eingeleiteten Gases strömt aus dem Zwischenraum in die beiden Längsgassen und direkt in Richtung zum Kamin. Dieser Teil des Gases verläßt folglich den Ofen ungenutzt. Erfindungsgemäß wird nun der Gasaustausch zwischen dem Zwischenraum und den Längsgassen erheblich reduziert oder fast vollständig unterbunden. Durch den Einbau von Dichtflächen in der erfindungsgemäßen Weise wird im Bereich der Gaszufuhr ein Raum gebildet, der durch die Rückseite des vorderen Stapels, durch die Vorderseite des nachfolgenden Stapels und durch zwei Dichtflächen an den Seiten der beiden Stapel begrenzt ist. Das Volumen dieses Raumes stimmt mit dem des Zwischenraumes zwischen den beiden Stapeln im wesentlichen überein. Wird nun Gas in diesen Raum eingeleitet, so wird eine intensivere Durchgasung der Stapel erzwungen. Zusätzlich kann die erforderliche Gasmenge reduziert werden. Die Qualität des Brenngutes, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden ist, gleicht wenigstens der Qualität von nach herkömmlichen Verfahren behandeltem Brenngut. Da jedoch die erforderliche Gasmenge beträchtlich reduziert werden kann, ist das Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der geringeren Kosten wesentlich wirtschaftlicher durchzuführen als in einem konventionellen Ofen. Zu Materialien, die oxidierbare Bestandteile enthalten, werden erfindungsgemäß nicht nur grob- und feinkeramische Materialien wie Ziegel, Klinker, Dachpfannen, Spalt- und Fußbodenplatten, Fliesen, Blumenschalen, Kacheln usw. gerechnet, sondern auch Feuerfestmaterialien, Steinzeug, Sic-Platten und dergleichen.

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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Dichtflächen an die Materialien herangeführt, bis sie an den Seitenflächen anliegen, die unmittelbar an die einander zugewandten Seitenflächen angrenzen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Materialien in einer Reihe in Form von mit Abstand zueinander angeordneten quaderförmigen Stapeln gleicher Querschnittsfläche durch den Ofen transportiert werden, wobei die Dichtflächen an die parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel orientierten Seitenflächen angelegt werden.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, Feuerfestmatten als Dichtflächen zu verwenden.

Zum·Oxidieren der organischen Bestandteile von Keramikwaren ist die Anwesenheit von O₂ im Ofen erforderlich. Daher wird in einer Ausgestaltung der Erfindung als Gas Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherte Luft in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Zwischenraum eingeleitet.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich ein Tunnelofen bewährt, in dem die Materialien in Form von Stapeln zusammengefaßt sind, die mit Abstand zueinander und unter Ausbildung je einer Längsgasse mit Abstand zu den Ofenseitenwänden angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Gases in wenigstens einen Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln. Erfindungsgemäß ist bei einem derartigen Tunnelofen innerhalb jeder Längsgasse im Bereich der Einrichtung zum Einleiten eines Gases eine Feuerfestmatte angeordnet, durch die der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Stapeln gegenüber der jeweiligen Längsgasse abgetrennt wird. Der Gasaustausch zwischen den Längsgassen und dem Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln ist umso geringer, je näher sich die Feuerfestmatten an den

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Seitenflächen der Stapel befinden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegen daher die Feuerfestmatten an den Seitenflächen aufeinanderfolgender Stapel an. Dieses Merkmal läßt sich jedoch nur dann verwirklichen, wenn alle Stapel gleich breit sind und denselben Abstand zu den Ofenwänden haben.

Eine besonders geringe Gasmenge ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erforderlich, wenn sich die Feuerfestmatten vom Boden, auf dem die Stapel ruhen, bis wenigstens zur Stapeloberkante, vorzugsweise bis zur Ofendecke erstrecken.

Mit Vorteil wird die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die Wärmebehandlung von oxidierbares Material enthaltenden Keramik- oder Tonwaren angewendet, wobei als Gas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft in den Ofen geleitet wird. Aufgrund der Kosten für Sauerstoff und der großen Sauerstoffmengen, die beim Brennen von Ton- oder Keramikwaren in der Vorwärmzone zugeführt werden müssen, sind die Einsparungen bei derartigen Wärmebehandlungen beträchtlich. Es wurde festgestellt, daß die erforderliche Sauerstoffmenge um 30 bis 50% reduziert werden kann.

Im folgenden soll anhand schematischer Skizzen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 einen horizontalen Schnitt durch einen Teil

eines Tunnelofens,

Figur 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Tunnelofen.
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BAD ORIGINAL

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Im Ausführungsbeispiel sollen Keramik- oder Tonwaren in einem Tunnelofen gebrannt werden, wobei in den Bereich des Ofens, in dem die Oxidation des oxidierbaren Materials erfolgt, Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft eingeleitet wird.

Vom Tunnelofen sind schematisch die beiden Seitenwände 1, 2 und die Decke 3 dargestellt. Die zu brennenden Keramikbzw. Tonwaren werden in Form von Stapeln 5 auf Wagen 4 taktweise durch den Tunnelofen bewegt. Die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Stapeln 5 sowie die seitlichen Abstände der Stapel 5 zu den Ofenwänden 1,2 sind im wesentlichen gleich. In der Ofendecke befinden sich mehrere nicht näher dargestellte Einlaßvorrichtungen 6 für Sauerstoff, beispielsweise Lanzen oder Röhren. Die Wagen 4 und damit die Stapel 5 werden nun so durch den Ofen bewegt, daß sich der Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 5 nach einer Vorschubbewegung genau unterhalb der Einlaßvorrichtungen 6 befindet. In dieser Position werden die Stapel während eines bestimmten Zeitintervalls gehalten, ehe die Stapel erneut um z.B. eine halbe Wagenlänge weiterbewegt werden.

Erfindungsgemäß sind im Bereich der Einlaßvorrichtungen zwei Feuerfestmatten 7 angeordnet. Diese Matten sind zum Beispiel an der Ofendecke befestigt und im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel 5 im Ofen ausgerichtet. Die Feuerfestmatten 7 sind so angeordnet, daß sie von der Ofendecke 3 bis zum Wagenboden, auf dem die Stapel 5 aufliegen, reicht. Der Abstand zwischen den beiden Feuerfestmatten 7 gleicht der Breite eines Stapels 5, so daß die Stapel 5 während der Vorwärtsbewegung zwischen den Feuerfestmatten 7 hindurchgleiten. Die Feuerfestmatten 7 besitzen eine Breite, die größer als der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 5 ist.

Befindet sich daher ein Zwischenraum zwischen zwei Stapeln 5 unterhalb der Einlaßvorrichtungen 6, so liegt jede Feuerfestmatte 7 am vorderen und am hinteren Stapel an (siehe Figur 1). In dieser Position wird nun Sauerstoff oder sauerangereicherte Luft in den von den Feuerfestmatten 7 und den beiden aufeinanderfolgenden Stapeln gebildeten Raum eingeleitet.

Nach herkömmlichen Verfahren, bei den dieser Raum nicht durch Feuerfestmatten 7 abgedichtet wurde,.strömte nur ein Teil des eingeleiteten Sauerstoffs bzw. der sauerstoffangereicherten Luft durch die Stapel 5, während ein relativ großer Teil direkt in die mit Bezugszeichen 8 bezeichneten Längsgassen des Ofens, das heißt, in den freien Raum zwisehen den Ofenwänden 1, 2 und den seitlichen Stapelwänden, gelangt und damit ungenutzt direkt zum nichtdargestellten Kamin strömte.

Durch die erfindungsgemäßen Feuerfestmatten 7 wird nun der direkte Weg des Sauerstoffs bzw. der sauerstoffangereicherten Luft zum Kamin erschwert und eine intensivere Durchgasung der Stapel 5 erzwungen. Gleichzeitig kann die erforderliche Sauerstoffmenge um bis zu 50% reduziert werden.
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Claims

34U536 (G 184) G 84/121 Hm/fl 5.12.1984 Patentansprüche

1. Verfahren zum Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien in einem Ofen, wobei ein Gas zwischen wenigstens zwei der mit Abstand zueinander angeordneten Materialien geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dichtflächen an zwei aufeinanderfolgende Materialien seitlich herangeführt werden und ein von den einander zugewandten Seitenflächen der Materialien und den Dichtflächen umgrenzter Zwischenraum gebildet und das Gas in den Zwischenraum geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dichtflächen an die Materialien herangeführt werden, bis sie an den Seitenflächen anliegen, die unmittelbar an die einander zugewandten Seitenflächen der Materialien angrenzen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien in einer Reihe in Form von mit Abstand zueinander angeordneten quaderförmigen Stapeln gleicher Querschnittsfläche durch

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den Ofen transportiert werden, wobei die Dichtflächen an die parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel orientierten Seitenflächen angelegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Dichtflächen Feuerfestmatten verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, daß als Gas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft verwendet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem

Tunnelofen/ der Ansprüche 1 bis 5 mit einem in dem die Materialien in Form von Stapeln zusammengefaßt sind, die mit Abstand zueinander und unter Ausbildung je einer Längsgasse mit Abstand zu den Ofenseitenwänden angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Gases in wenigstens einen Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Längsgasse (8) im Bereich der Einricht ng (6) zum Einleiten eines Gases eine Feuerfestmatte (7) angeordnet ist, durch die der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Stapeln (5) gegenüber der jeweiligen Längsgasse

'25 (8) abgetrennt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerfestmatten (7) an den Seitenflächen aufeinander Stapel anliegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch

gekennzeichnet, daß sich die Feuerfestmatte vom Boden, auf dem die Stapel ruhen, bis wenigstens zur Stapeloberkante, vorzugsweise bis zur Ofendecke erstrecken.