DE3544552A1

DE3544552A1 - Process for lowering the energy consumption in indirect combustion processes

Info

Publication number: DE3544552A1
Application number: DE19853544552
Authority: DE
Inventors: Helmut Busch; Steffen DDR 5300 Weimar Haferburg; Wolfgang DDR 5320 Apolda Hanke; Peter Krieg; Volker Lippold; Fred Rotter; Paul Stelzer
Original assignee: HALLE ZIEGELWERKE
Current assignee: HALLE ZIEGELWERKE
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1986-07-10
Also published as: DD232690A1; NL8503577A; ATA371085A; HUT43016A; AT384608B

Abstract

The invention relates to a process for utilising opening materials (constituents which can be burnt out) in indirectly heated firing furnaces in structural ceramics and ordinary ceramics. In addition to utilising opening materials (constituents which can be burnt out), the object of the invention is to lower the emission of uncombusted hydrocarbons substantially and to increase the porosity of the products. This object is achieved by maintaining the content of combustible gas constituents at the lower explosive limit by controlled addition of air and thus creating a firing atmosphere of predominantly reducing character.

Description

a) Titel der Erfindung Verfahren zur Senkung des Energieverbrauches bei indirekten Brennverfahren b) Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nutzung ausbrennbarer Bestandteile bei indirekt beheizten Brennöfen in Zweigen der Keramik. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Technologien der Bau- und Grobkeramik und der Feuerfestindustrie. bei denen Arbeitsmassen zur Anwendung gebracht werden. die bereits aus der Lagerstätte mit kohlenstoffhaltigen Bestandteilen versehen sind und/oder die mit kohlenstoffhaltigen Zusätzen, vorrangig Abfallstoffe, wie z.B.a) Title of the invention Process for reducing energy consumption in indirect combustion processes b) Field of application of the invention The invention relates on a method of using burn-out components in the case of indirectly heated Kilns in branches of pottery. Technologies are the preferred area of application the building and heavy ceramics and the refractory industry. where working masses to Can be applied. those already from the deposit with carbonaceous Components are provided and / or those with carbonaceous additives, with priority Waste materials such as

Asche, Sägemehl, Zellulose- und Plasteabfälle oder Rohbraunkohle, Braunkohlenbrikettabfall u.a., versehen werden und die unter indirekten Bedingungen gebrannt werden. Ash, sawdust, cellulose and plastic waste or raw lignite, Lignite briquette waste, etc., and which are provided under indirect conditions to be burned.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen An bekannten Anlagen zur indirekten Aufheizung von keramischen Massen wird der Energiegehalt ausbrennbarer Bestandteile nicht genutzt. Die beim thermischen Prozeß aus den ausbrennbaren Bestandteilen entstehenden brennbaren Gase (CO, H2, CH4) werden aus dem Ofen abgeführt und über den Schornstein in die Atmosphäre abgeleitet. Der Wärmeinhalt der brennbaren Gase wird nicht ausgenutzt.c) Characteristics of the known technical solutions Equipment for indirect heating of ceramic mass is the energy content burn-out components not used. The ones that are burned out during the thermal process Flammable gases (CO, H2, CH4) produced by components are discharged from the furnace and discharged into the atmosphere via the chimney. The heat content of the combustible Gas is not used.

Die brennbaren Gase entstehen im wesentlichen aus den organischen Bestandteilen der Rohstoffe und aus den Entgasungsprodukten der Rohstoffbestandteile nach folgenden Reaktionsmechanismen: (1) C + H20 CO + H2 H = + 118 MJ/kmol (2) C + CO2 2 CO H = + 161 MJ/kmol (3) 2 C + °2 CO H=- 246 MJ/kmol (4) C + 2 H2 CH4 H = - 88 MJ/kmol 4 Die Reaktion 3 kann nur solange ablaufen, bis im freien Ofenraum der freie Sauerstoffanteil verbraucht ist.The combustible gases arise mainly from the organic ones Components of the raw materials and from the degassing products of the raw material components according to the following reaction mechanisms: (1) C + H20 CO + H2 H = + 118 MJ / kmol (2) C + CO2 2 CO H = + 161 MJ / kmol (3) 2 C + ° 2 CO H = - 246 MJ / kmol (4) C + 2 H2 CH4 H = - 88 MJ / kmol 4 Reaction 3 can only take place until in the free furnace space the free oxygen content is used up.

Die Reaktion 4 läuft nur bei niedrigen Temperaturen in die angegebene Richtung ab. Mit steigenden Temperaturen wird das Gleichgewicht auf die linke Seite der Reaktionsgleichung (4) verschoben.The reaction 4 runs only at low temperatures in the specified Direction off. With increasing temperatures, the equilibrium turns to the left the reaction equation (4) shifted.

Die ablaufenden Gasbildungsreaktionen werden im wesentlichen beschrieben durch die Reaktionsgleichungen (1) und (2).The gas formation reactions that take place are essentially described by the reaction equations (1) and (2).

Beide Reaktionen laufen mit positiver Wärmetönung ab, d. h. bei Vorhandensein bzw. Zusatz von kohlenstoffhaltigen Bestandteilen werden im Gegensetz zur direkten, oxidierenden Brandführung die Energieaufwendungen bei jedem indirekten Brennverfahren ansteigen.Both reactions proceed with a positive exothermicity, i. H. if present or the addition of carbonaceous components are in contrast to the direct, oxidizing firing reduces the energy expenditure in every indirect combustion process increase.

Als weiterer Nachteil der bekannten Lösung indirekter Brennverfahren ist die Nichtbeherrschung der sicherheitstechnischen Probleme bei der Verwendung kohlenstoffhaltiger Versätze mit einem C-Gehalt von > 1 % bekannt. Die unter diesen Bedingungen entstehende Konzentration der Komponenten (CO + H2 + OH4) erreicht erfahrungsgemäß die untere Explosionsgrenze. Beim Zusammentreffen des Prozeßabgases mit tuft im Ofen oder in den dem Ofen nachgeschalteten Rohrleitungssystemen kommt es zu Überhitung der Konstruktionselemente durch spontane Nachverbrennung der brennbaren Prozeßgasbestandteile. Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird bestimmt durch die Gastemperatur und kann sich bis zum explosionsartigen Verbrennungsablauf steigern.Another disadvantage of the known indirect combustion method is the failure to master the safety-related problems during use carbon-containing offsets with a C content of> 1% are known. The under The concentration of the components (CO + H2 + OH4) resulting from these conditions is reached experience has shown that it is the lower explosion limit. When the process exhaust gas meets comes with tuft in the furnace or in the piping systems downstream of the furnace structural elements overheat due to spontaneous afterburning of combustible ones Process gas components. The rate of combustion is determined by the gas temperature and can increase to an explosive combustion process.

Die Auswirkungen sind: - Gefährdung der sich im Explosionsbereich befindlichen Menschen - Gefährdung des Ofenbestandes - Gefährdung der dem Ofen nachgeschalteten Rohrleitungssysteme Als weitere Nachteile der bekannten technischen Lösung beim Einsatz kohlenstoffhaltiger Massen oder Versätze bei indirekten Brennverfahren sind zu nennen: - Die dem Ofen nachgeschalteten Anlagen werden während der Kühlphase des Ofens durch nachgasende unverbrannte Bestandteile des Brenngutes verunreinigt.The effects are: - Danger to yourself in the explosion area people located - endangerment of the furnace - endangerment of those downstream of the furnace Pipeline systems As further disadvantages of the known technical solution in Use of carbonaceous masses or offsets in indirect combustion processes are to mention: - The systems downstream of the furnace are switched on during the cooling phase of the furnace contaminated by post-gassing unburned components of the material to be burned.

- Anstieg der Ofentemperatur bei Beginn der Ofenkühlung durch Nachverbrennung der während der Brennphase nicht verbrannten Bestandteile des Brenngutes; als Auswirkung dieser Ubertemperatur kann es am Ofen Schäden und am Brenngut Brennfehler verursachen.- Increase in furnace temperature at the start of furnace cooling due to post-combustion the components of the material not burned during the burning phase; as an impact This excess temperature can damage the furnace and cause firing defects to the material to be fired.

- Als weitere Auswirkung der unkontrollierten Nachverbrennung unverbrannter Bestandteile des Brenngutes kann es zu einer Verlängerung der Kühlzeit kommen, da die abzuführende Kühlwärme um den Betrag erhöht wird, der bei der Nachverbrennung freiwerdenden Wärme entsteht.- As a further effect of uncontrolled afterburning of unburned Components of the items to be fired can lead to an extension of the cooling time because the cooling heat to be dissipated is increased by the amount that occurs during post-combustion released heat is created.

- Die auch während der Kühlphase nicht völlig ausbrennenden kohlenstoffhaltigen Bestandteile des Brenngutes können die Brennguteigenschaften negativ beeinflussen.- The carbon-containing ones that do not burn out completely even during the cooling phase Components of the items to be fired can negatively affect the properties of the items to be fired.

Die genannten Nachteile. insbesondere die Unmöglichkeit des Einsatzes von ausbrennbaren Bestandteilen in bau- und grobkeramischen Massen beim indirekten Brennverfahren sind seit 1969 bekannt. Seit dieser Zeit besteht ein Bedürfnis, für diese Aufgabe eine technische Lösung vorzuschlagen.The disadvantages mentioned. especially the impossibility of deployment of burn-out components in building and coarse ceramic materials in the case of indirect Combustion processes have been known since 1969. Since that time there has been a need for to propose a technical solution to this task.

d) Ziel der Erfindung Es ist Ziel der Erfindung, die bei indirekten Brennverfahren aus den ausbrennbaren Bestandteilen entstehenden brennbaren Gase zu verwerten. Die Erfindung bezweckt weiterhin, die Verwendung von ausbrennbare Bestandteile enthaltenden keramischen Massen zu ermöglichen.d) Object of the invention It is the object of the invention that in indirect Combustion process Combustible gases arising from the burnable components to utilize. Another object of the invention is the use of burn-out To enable constituents containing ceramic masses.

Desweiteren soll durch die Anwendung des Verfahrens die Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen wesentlich gesenkt und die Porosität der Erzeugnisse erhöht werden. Furthermore, the emission of unburned hydrocarbons and significantly reduced the porosity of the products increase.

e) Darstellung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein erfahren anzugeben, welches es ermöglicht, bei der Herstellung bau- und grobkeramischer und feuerfester Erzeugnisse im indirekten Brennverfahren mit ausbrennbaren Bestandteilen enthaltende keramische Massen einzusetzen und die im thermischen Prozeß freiwerdenden brennbaren Gase zu verwerten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während der Entgasungsphase bzw. der gesamten thermischen Behandlungszeit bis zur Garbrandtemperatur die im Brenngutraum herrschende Atmosphäre überwacht und so geregelt wird, daß durch dosierte Zugabe von Luft.e) Representation of the essence of the invention The object of the invention is based on an experience to indicate, which makes it possible to build construction and coarse ceramic and refractory products in the indirect firing process Use ceramic masses containing burn-out constituents and the im to utilize flammable gases released during the thermal process. The task will according to the invention achieved in that during the degassing phase or the entire thermal treatment time up to the final firing temperature is that prevailing in the firing space The atmosphere is monitored and regulated in such a way that by metered addition of air.

die in ihrer Menge der entstehenden brennbaren Gasmenge adäquat ist, der Gehalt an brennbaren Gasbestandteilen unter der unteren Explosionsgrenze und der Sauerstoffgehalt in minimaler Höhe gehalten wird und eine Brennatmosphäre mit vorwiegend reduzierendem Charakter geschaffen wird. Die im Brenngutraum herrschende Atmosphäre weist zeitweise hohe Gehalte an brennbaren Gasen auf. the amount of which is adequate for the amount of combustible gas produced, the content of combustible gas components below the lower explosion limit and the oxygen content is kept to a minimum and a burning atmosphere with predominantly reducing character is created. The prevailing in the firing chamber The atmosphere has high levels of flammable gases at times.

die aus kohlenstoffhaltigen Massen oder Versätzen durch die z B. those made up of carbonaceous masses or offsets by e.g.

unter (1) bis (4) angegebenen Reaktionen entstanden sind. reactions specified under (1) to (4) have arisen.

Die Menge der Abgase und ihre Zusammensetzung sind das Ergebnis der Konditionierung des Einsatzgutes und der Prozeßführung. The amount of exhaust gases and their composition are the result of the Conditioning of the input material and the process management.

Erfindungsgemäß sollen keine oder nur minimale Anteile an brennbaren Bestandteilen das Aggregat verlassen. Im Aggregat findet durch die Lufteinführung ein gesteuerter Verbrennungsvorgang statt. Auf diese Weise wird durch einen Regelvorgang erreicht, daß der Gehalt an brennbaren Gasen im Ofen gering bzw. auf Null gehalten wird. Als Zündquelle dient vorzugsweise die Beheizungsanlage. Die entstehende Verbrennungswärme verbleibt im Brenngutraum und erhöht die Brenngut-/Brenngutraumtemperatur. According to the invention, no or only minimal proportions of combustible Components leave the unit. In the aggregate takes place through the Air introduction takes place a controlled combustion process. This way is through achieves a control process that the content of flammable gases in the furnace is low or is held at zero. The heating system is preferably used as the ignition source. The resulting heat of combustion remains in the firing goods space and increases the temperature of the firing goods / firing goods space.

Der Anteil an freiwerdender Verbrennungswärme braucht nicht durch die Beheizungsanlage aufgebracht zu werden. Die toxischen, die Umwelt belastenden Gasbestandteile, wie CO. CH4, H2S. liegen verfahrensgemäß in geringeren Konzentrationen vor. Deshalb ist eine Nachverbrennungsanlage nicht erforderlich. The part of the released heat of combustion does not need to go through the heating system to be applied. The toxic ones that pollute the environment Gas components such as CO. CH4, H2S. are in lower concentrations according to the method before. An afterburning system is therefore not required.

f) Ausführungsbeisiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: Die dazugehörige Zeichnung zeigt den Querschnitt eines indirekt beheizten Ofens.f) Exemplary embodiment The invention is intended below using an exemplary embodiment to be explained in more detail: The accompanying drawing shows the cross section of an indirect heated oven.

Das mit Kohle versetzte keramische Einsatzgut 2 wird mit Hilfe des indirekten Beheizungssystems 1 auf Entgasungstemperatur aufgeheizt. Die entstehende Gaszusammensetzung wird mittels Sonde zur Gasanalyse 5 erfaßt und als Regelgröße über die Regelstrecke 4 für die Luftzuführung 3 verwendet. The mixed with carbon ceramic charge 2 is with the help of indirect heating system 1 heated to degassing temperature. The emerging Gas composition is recorded by means of a probe for gas analysis 5 and used as a control variable Used for the air supply 3 via the controlled system 4.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 indirektes Beheizungssystem und Zündquelle 2 Einsatzgut 3 Lurtzuführung 4 Regelstrecke 5 Sonde zur Gasanalyse - Leerseite -List of the reference symbols used 1 indirect heating system and ignition source 2 charge 3 Lurt feed 4 control system 5 probe for gas analysis - Blank page -

Claims

ErSindungsansetzt process to reduce energy consumption indirect firing process for the production of heavy clay products.

z. B. Bricks using carbonaceous coarse ceramic Masses (1 - 30 5o) and / or offsets, e.g. Ash, sawdust cellulose waste and raw lignite. Lignite briquette waste, among other things, to reduce the use of primary energy and porosity of the material to be fired, characterized in that during the degassing phase or the total thermal treatment time up to the cooking firing temperature im The atmosphere prevailing in the firing chamber is monitored and regulated 80 that by metered Addition of air, the amount of which is adequate for the amount of combustible gas produced is the content of combustible gas components below the lower explosion limit and the oxygen content is kept to a minimum, and a burning atmosphere is created with a predominantly reducing character,