DE3637793A1 - Verfahren zur herstellung von ziegeln aus tonformlingen sowie anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ziegeln aus Tonformlingen, die ausbrennbare Stoffe enthalten, in einem eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufweisenden Tunnelofen, wobei an dem einen Ende des Tunnelofens Frischluft in die Kühlzone eingeführt, im Gegenstrom zu den den Tunnelofen durchwandernden, die Formlinge tragenden Herdwagen durch die Kühlzone, Brennzone und Vorwärmzone geführt und dann am anderen Ende des Tunnelofens als Abgas abgezogen wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Ziegelherstellung werden dem Ziegelton oftmals organische Begleitstoffe, beispielsweise Sägemehl, Papierschlamm etc. zugefügt, die beim Aufheizen der Tonformlinge im Tunnelofen pyrolytisch zerlegt werden. Hierdurch bilden sich in den Tonformlingen Hohlräume, die zur Verbesserung der Wärmedämmung der Ziegel beitragen. Das dabei entstehende Schwelgas, das beispielsweise organische Verbindungen aus der Benzolreihe, Formaldehyd, Kohlenwasserstoffe und andere Bestandteile enthält, stellt, sofern es unverbrannt dem Tunnelofen entweicht, eine große Belastung für die Umwelt dar.

Oftmals werden dem Ziegelton billige ausbrennbare Stoffe zugemischt, um beim Brennen mit geringeren Brennstoffmengen, wie Erdgas, Öl oder Kohle, auszukommen. Auch hierbei kommt es beim Vorwärmen der Tonformlinge zur Schwelgasbildung. Manche Ziegeltone enthalten von Natur aus einen bestimmten Anteil an ausbrennbaren Stoffen, die ebenfalls zur Umweltbelastung führen.

Da das Abgas in sehr großen Mengen anfällt, ist eine Nachverbrennung des Abgases außerhalb des Ofens äußerst kostspielig; man muß für eine solche Nachverbrennung mehr Energie aufwenden als zum Brennen der Tonformlinge.

Zur Verminderung der Belastung der Umwelt durch Schwelgas ist es bekannt (DE-A 26 41 674), in der Vorwärmzone eines Tunnelofens eine eigene Entgasungskammer, die indirekt beheizt wird, vorzusehen und das hierbei entstehende Schwelgas der Brennzone als Heizmittel zuzuführen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß der kontinuierliche Ofendurchfluß durch zwei zusätzlich anzuordnende und den Ofenraum unterteilende Hubtore unterbrochen wird und die Vorwärmzone in drei voneinander unabhängige Abschnitte unterteilt ist. Abgesehen von den beträchtlichen Investitionskosten ist es oft nicht möglich, in bereits bestehende Tunnelöfen solche zusätzliche Hubtore einzubauen.

Weiters bedingen die Hubtore eine Störung des im Gegenstrom zu den Herdwagen durch den Ofenraum strömenden Gases, so daß es notwendig ist, den zwischen den Hubtoren liegenden Abschnitt der Vorwärmzone mittels eigens anzuordnender Wärmetauscher zu beheizen, um das Erreichen des Temperaturbereiches, bei dem das Schwelgas entsteht, sicherzustellen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß bei jedem Heben und Senken der Hubtore zwecks Durchtritts eines Herdwagens beträchtliche Schwelgasmengen aus der durch die Hubtore separierten Zone in die benachbarten Zonen eindringen, wodurch wiederum eine Belastung der Umwelt gegeben ist.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche das Brennen von Tonformlingen mit ausbrennbaren Stoffen ohne zusätzliche Belastung der Umwelt durch Schwelgas ermöglichen, bei denen kein zusatzlicher Energieaufwand erforderlich und die in dem Schwelgas innewohnende Energie gewinnbar ist. Insbesondere soll das Verfahren für bereits bestehende Tunnelöfen anwendbar sein, ohne große Umbauten an den Tunnelöfen zu erfordern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abgasstrom in zwei Teilströme geteilt, der erste Teilstrom zur Kühlzone rückgeführt und wieder in die Kühlzone eingeleitet wird, und der zweite Teilstrom, vorzugsweise nach einer Reinigung, in einer in der Kühlzone des Tunnelofens angeordneten Wärmeaustauscheinrichtung nachverbrannt wird, worauf das nachverbrannte Abgas, gegebenenfalls nach Passieren von Wärmeaustauschern zur Gewinnung des Wärmeinhaltes des Abgases für die Trocknung von Tonformlingen, abgeführt wird.

Ein optimaler Luft- und Abgasdurchsatz ergibt sich, wenn der Abgasstrom in zwei etwa gleich große Teilströme geteilt wird.

Zur Erzielung einer hohen Temperatur beim Nachverbrennen wird zweckmäßig der zweite Teilstrom innerhalb der Wärmetauscheinrichtung im Gegenstrom zur Förderrichtung der Herdwagen geführt.

Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem eine Vorwärmzone, eine Brennzone und eine Kühlzone aufweisenden Tunnelofen, einer Mehrzahl durch den Ofenraum des Tunnelofens führbarer Herdwagen, einer Zuführung für Frischluft am Ende der Kühlzone und einer Ableitung für Abgas am Beginn der Vorwärmzone, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung für das Abgas zwei Zweigleitungen umfaßt, von denen eine erste Zweigleitung beim Ende der Kühlzone in die Kühlzone einmündet und leitungsmäßig mit dem Ofenraum in Verbindung steht und die zweite Zweigleitung in eine in der Kühlzone angeordnete Wärmetauscheinrichtung einmündet, deren Austrittsöffnung über eine Verbindungsleitung mit einem Abgaskamin leitungsmäßig verbunden ist.

Zur Verwertung des Wärmeinhaltes der nachverbrannten Abgase ist zweckmäßig in der Verbindungsleitung zwischen dem Austrittsende der Wärmetauscheinrichtung und dem Abgaskamin mindestens ein Wärmetauscher zur Gewinnung des Wärmeinhaltes des Abgases vorgesehen.

Um ein Verlegen des Wärmetauschers mit Staub, Ölrückständen, Teer etc. zu vermeiden, ist vorzugsweise in der zweiten Zweigleitung eine Abgasreinigungseinrichtung vorgesehen.

Eine besonders einfach gebaute und in bestehende Tunnelöfen leicht nachträglich einzubauende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscheinrichtung von an der Decke der Kühlzone angeordneten Rohren, die sich in Durchlaufrichtung des Tunnelofens erstrecken, gebildet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mündet in die Wärmetauscheinrichtung zwischen ihrer Eintritts- und der Austrittsöffnung mindestens ein Zweigrohr, das unter Zwischenschaltung eines Absperrorganes in die in den Abgaskamin mündende Verbindungsleitung einmündet. Hierdurch ist es möglich, einen für die Nachverbrennung optimalen Temperaturbereich zu wählen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Tunnelofen und den Gasdurchtritt durch den Tunnelofen sowie das Temperaturprofil des Tunnelofens zeigt. Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Tunnelofen, Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.

In dem mit 1 bezeichneten Tunnelofen ist eine Anzahl von Herdwagen 2 mit jeweils einem Fahrwerk 3 auf Schienen 4 in einem geschlossenen Zug hintereinander geführt. Die Herdwagen 2 haben einen gasdichten Boden 5, auf welchem die Tonformlinge zu Stapeln 6 aufgeschlichtet sind. Zur Trennung des Ofenraumes 7 vom Raum unter dem Boden 5 der Herdwagen 2 sind seitlich der Herdwagen und in Längsrichtung des Ofens angeordnete Sandtassendichtungen 8 vorgesehen.

Der Ofenraum 7 wird von drei in Förderrichtung 9 der Herdwagen 2 hintereinanderliegenden Zonen gebildet, u.zw. einer Vorwärmzone 10, in der die Tonformlinge von etwa Raumtemperatur bis auf etwa 1050°C aufgewärmt werden, einer daran anschließenden Brennzone 11, bei der die Temperatur auf etwa 1050°C gehalten wird, und einer Kühlzone 12, in der die gebrannten Formlinge auf etwa 50°C abgekühlt werden. In der Decke 13 der Brennzone sind in üblicher Weise Brenner 14 angeordnet.

Am Austrittsende 15 des Ofens tritt Frischluft 16 in den Ofenraum ein, die den Ofenraum im Gegenstrom zur Förderrichtung 9 der Herdwagen 2 durchsetzt. Nahe dem vorderen Eintrittsende 17, welches mittels eines Tores 18 geschlossen ist, wird das von der Frischluft 16 gebildete Abgas 19 mittels eines Ventilators 20 bzw. 20′ abgesaugt.

Der Abgasstrom 19 wird in zwei Teilströme 21, 22 geteilt. Der erste Teilstrom 21 wird über eine Zweigleitung 23, die beim Ende 15 der Kühlzone 12 in die Kühlzone einmündet, wiederum der Kühlzone 12 zugeführt. Der zweite Teilstrom 22 des Abgases 19 wird über eine zweite Zweigleitung 24, in der eine Rauchgasreinigungsvorrichtung 25 vorgesehen ist, einem an der Decke 26 der Kühlzone 12 angeordneten Wärmetauscher 27 zugeführt. Dieser Wärmetauscher 27 ist von mehreren in Längsrichtung des Ofens angeordneten und parallel nebeneinander liegenden Rohren 28 gebildet, die an ihren Enden über Sammler 29 leitungsmäßig in Verbindung stehen.

Zwischen der Eintritts- 30 und Austrittsöffnung 31 des Wärmetauschers 27 mündet gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in jedes Rohr 28 ein Zweigrohr 32. Die Zweigrohre 32 sind ebenfalls durch einen Sammler 33 miteinander verbunden. Der an der Austrittsöffnung 31 vorgesehene Sammler 29 und der Sammler 33 des Wärmetauschers münden in eine Verbindungsleitung 34, welche das aus dem Wärmetauscher austretende nachverbrannte Abgas 35 einem Abgaskamin 36 zuführt. In dieser Verbindungsleitung 34 sind zwecks Gewinnung des Wärmeinhaltes der heißen Abgase 35 Wärmetauscher 37 vorgesehen, beispielsweise zur Versorgung einer Trocknungseinrichtung 38 für die Tonformlinge, die an einen eigenen Naßluftkamin 39 angeschlossen ist. In der Verbindungsleitung kann weiters ein Entgasungsreaktor 40 zum Aufarbeiten von wasserhaltigen organischen Rückstandsmassen, wie Klärschlämmen, vorgesehen sein.

Die Funktion des Tunnelofens ist folgende:

Die am Austrittsende 15 des Tunnelofens 1 eintretende Frischluft 16 kühlt die gebrannten Formlinge auf etwa 50°C ab. Da diese Luft, die am Eintrittsende 17 des Tunnelofens 1 als Abluft 19 abgesaugt wird, zur Hälfte über die erste Zweigleitung 21 wiederum der Kühlzone 12 zugeführt wird, benötigt man nur mehr die halbe Menge an Frischluft 16 gegenüber bisherigen Tunnelöfen. Dementsprechend entweicht dem Tunnelofen nur etwa die halbe Menge an Abgas 35, wodurch sich geringe Abgasverluste und ein wesentlich geringerer Brennstoffbedarf ergeben.

In der Vorwärmzone 10 fällt die gesamte Wärme für die Aufheizung der Tonformlinge bei der Abgaskühlung an, ohne eine eigene Brenn- oder Heizanlage zu erfordern. Der zweite Teilstrom 22, der dem Wärmetauscher 27 zugeführt wird, wird in der Abgasreinigungseinrichtung 25 von Ruß, Teerrückständen, S02, SOi3, HF, Cl und Staub befreit und im Wärmetauscher 27 vollständig nachverbrannt, so daß er nach Austritt aus dem Wärmetauscher keinerlei die Umwelt schädigende Bestandteile enthält.

Die Nachverbrennung kann je nach den Erfordernissen bei unterschiedlichen Temperaturen stattfinden, indem der zweite Teilstrom 22 wahlweise den gesamten Wärmetauscher 27 von der Eintrittsöffnung 30 bis zur Austrittsöffnung 31 durchsetzt oder nur bis zu den Zweigrohren 32, was mit Hilfe von in der Verbindungsleitung 34 zum Rauchgaskamin vorgesehenen Absperrorganen 41 steuerbar ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Ziegeln aus Tonformlingen, die ausbrennbare Stoffe enthalten, in einem eine Vorwärmzone (10), eine Brennzone (11) und eine Kühlzone (12) aufweisenden Tunnelofen (1), wobei an dem einen Ende (15) des Tunnelofens Frischluft (16) in die Kühlzone (12) eingeführt, im Gegenstrom zu den den Tunnelofen (1) durchwandernden, die Formlinge tragenden Herdwagen (2) durch die Kühlzone (12), Brennzone (11) und Vorwärmzone (10) geführt und dann am anderen Ende (17) des Tunnelofens als Abgas (19) abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom (19) in zwei Teilströme (21, 22) geteilt, der erste Teilstrom (21) zur Kühlzone (12) rückgeführt und wieder in die Kühlzone (12) eingeleitet wird, und der zweite Teilstrom (22), vorzugsweise nach einer Reinigung, in einer in der Kühlzone (12) des Tunnelofens angeordneten Wärmeaustauscheinrichtung (27) nachverbrannt wird, worauf das nachverbrannte Abgas (35), gegebenenfalls nach Passieren von Wärmeaustauschern (37, 40) zur Gewinnung des Wärmeinhaltes des Abgases (35) für die Trocknung von Tonformlingen, abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom (19) in zwei etwa gleich große Teilströme (21, 22) geteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teilstrom (22) innerhalb der Wärmetauscheinrichtung (27) im Gegenstrom zur Förderrichtung (9) der Herdwagen (2) geführt wird.

4. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einem eine Vorwärmzone (10), eine Brennzone (11) und eine Kühlzone (12) aufweisenden Tunnelofen (1), einer Mehrzahl durch den Ofenraum (7) des Tunnelofens (1) führbarer Herdwagen (2), einer Zuführung für Frischluft (16) am Ende (15) der Kühlzone (12) und einer Ableitung für Abgas (19) am Beginn der Vorwärmzone (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung für das Abgas (19) zwei Zweigleitungen (23, 24) umfaßt, von denen eine erste Zweigleitung (23) beim Ende (15) der Kühlzone (12) in die Kühlzone (12) einmündet und leitungsmäßig mit dem Ofenraum (7) in Verbindung steht und die zweite Zweigleitung (24) in eine in der Kühlzone (12) angeordnete Wärmetauscheinrichtung (27) einmündet, deren Austrittsöffnung (31) über eine Verbindungsleitung (34) mit einem Abgaskamin (36) leitungsmäßig verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (34) zwischen dem Austrittsende (31) der Wärmetauscheinrichtung (27) und dem Abgaskamin (36) mindestens ein Wärmetauscher (37, 40) zur Gewinnung des Wärmeinhaltes des Abgases vorgesehen ist.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Zweigleitung (24) eine Abgasreinigungseinrichtung (25) vorgesehen ist.

7. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscheinrichtung (27) von an der Decke (26) der Kühlzone (12) angeordneten Rohren (28), die sich in Durchlaufrichtung des Tunnelofens (1) erstrecken, gebildet ist.

8. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wärmetauscheinrichtung (27) zwischen ihrer Eintritts- (30) und der Austrittsöffnung (31) mindestens ein Zweigrohr (32) mündet, das unter Zwischenschaltung eines Absperrorganes (41) in die in den Abgaskamin (36) mündende Verbindungsleitung (34) einmündet.