DE3807495A1

DE3807495A1 - Process for the rapid heating and cooling of material being fired in periodically and continuously operated ceramic furnaces (kilns)

Info

Publication number: DE3807495A1
Application number: DE19883807495
Authority: DE
Inventors: Andreas Ing Grad Haessler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-08
Filing date: 1988-03-08
Publication date: 1989-09-21

Abstract

Published without abstract.

Description

Bei der Herstellung von keramischen Erzeugnissen auf wirt schaftliche Weise ist das schnelle Durchführen des Brennab laufs von wesentlicher Bedeutung. Insbesondere der Abwärm- und Kühlprozeß erfolgt bislang noch unter Zeitverschwendung wenn es sich um gestapelte Brennbesätze handelt, die nur schwer zu durchströmen sind. Da aber in diesen Temperatur bereichen die Konvektion gegenüber der Strahlung die dominie rende Wärmeübertragungsgröße ausmacht, ist umso mehr eine beschleunigte Ofenatmosphärenbewegung erwünscht, wenn mög lich in ungleichförmiger, turbulenter Weise. Es ist ferner dabei zu beachten, daß in die jeweils betreffende Ofenzone kein störendes Fremdgas eintritt, was unter Umständen zu einer unerwünschten Oxidation oder Reduktion am Brenngut führt. In the manufacture of ceramic products on hosts The quick way of carrying out the burning process is economical run essential. In particular the waste heat and cooling process is still wasted time when it comes to stacked firing trimmings that only are difficult to flow through. But since in this temperature convection areas dominate over radiation heat transfer size is all the more one accelerated furnace atmosphere movement desirable if possible in a non-uniform, turbulent manner. It is further Please note that in the relevant zone no interfering foreign gas occurs, which may result in undesired oxidation or reduction on the kiln leads.

Vorschläge zur Verbesserung der Konvektionsleistung in sol chen Öfen sind reichlich gemacht worden, z. B. mittels lokale Gebläseumwälzeinrichtungen in verschiedener Ausführung und Wirkung.Suggestions to improve convection performance in sol Chen ovens have been made plentiful, e.g. B. by means of local Blower circulation devices in various designs and Effect.

Der Nachteil ist dabei der große Leitungsaufwand und Isola tionsverlust durch das Herausführen und Wiedereinführen von Ofengas in den Ofen. Die Dichtungsprobleme sind dabei oft nicht einwandfrei zu lösen wegen unterschiedlicher anzuschlie ßender Materialien mit ihren verschiedenen Dehnungsverhalten.The disadvantage is the large amount of cable and Isola loss of performance through the removal and reintroduction of Furnace gas in the furnace. The sealing problems are common not easy to solve due to different connections materials with their different elongation behavior.

Ein älteres Verfahren nach DBP 12 88 752 zielte bereits auf eine rhythmische Gaslängsbewegung in Tunnelöfen und hat sich soweit bewährt, allerdings auch nicht mehr bei längeren Öfen oder dichteren Besätzen wegen des größeren Luftwiderstandes der Brennbesätze. Ferner erfaßte die hierbei hervorgerufene turbulente Gasbewegung alle Zonen des Ofens gleichermaßen, obgleich dies wegen des meist unterschiedlichen Brennverhal tens des Brenngutes in den verschiedenen Temperaturbereichen oft nicht erforderlich war.An older procedure according to DBP 12 88 752 was already aimed at a rhythmic longitudinal gas movement in tunnel kilns and has as far as proven, but no longer with longer ovens or denser trimmings because of the greater air resistance of the burning trimmings. Furthermore, the one created here turbulent gas movement all zones of the furnace equally, although this is because of the mostly different burning behavior least of the firing material in the different temperature ranges was often not necessary.

Die Problematik liegt ferner in dem Mißverhältnis von möglichem zeitlichen Luft- bzw. Gasdurchsatz durch einen stationären oder kontinuierlichen Brennofen und zu einem solchen zum schnelleren Anwärmen bzw. Kühlen erforderlichen.The problem also lies in the disproportion of what is possible temporal air or gas flow through a stationary or continuous kiln and to such a faster heating or cooling required.

Ein solches Mißverhältnis entsteht auch wenn wie nach dem Stand der Technik in der Anwärmzone von Tunnelöfen zur Gas umwälzung Gashochgeschwindigkeitsbrenner eingesetzt werden sollen, obwohl infolge exothermen Brenngutes kaum Heizleistung erforderlich ist. Auch schon verwendete Luftinjektoren, welche in Heizlöcher von Tunnelöfen stationär eingesetzt wurden, hatten nur geringe Wirkung. Das Förderverhältnis Treibluft zu Förderluft ist dazu ohnehin zu ungünstig. Such an imbalance arises even if after State of the art in the heating zone from tunnel kilns to gas circulation gas high-speed burners can be used are said to have hardly any heating output, as a result of exothermic firing material is required. Also used air injectors, which were used stationary in the heating holes of tunnel kilns, had little effect. The conveying ratio of propellant air for conveying air is too unfavorable anyway.

Es geht also darum, im Ofenraum mehr an Volumen in unter schiedliche Zonen und/oder zu unterschiedlichen Zeiten zu bewegen als zum Anwärmen bzw. Kühlen erforderlich ist.So it's about getting more volume in under in the furnace room different zones and / or at different times move than is necessary for heating or cooling.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, vorstehende Nachteile weitgehend zu vermeiden und ein sowohl Zonen- bzw. Behand lungszeitunabhängiges Verfahren anzugeben mittels dem ein schnelleres und gleichmäßigeres Anwärmen und/oder Kühlen von Brenngut erreicht wird. Insbesondere sollen Ofengase nicht aus dem Ofenraum zwecks Rezirkulation dabei herausgeführt wer den, so daß externe Wärmeverluste durch Leitungen und Undich tigkeiten am Ofenkörper vermieden werden. Die Aufgabe soll ferner vorzugsweise durch instationäre Ofenströmungen bewirkt werden, so daß Turbulenz der Ofenatmosphäre aufgezwungen wird von jeweils erforderlicher und möglicher Stärke. Auf die Ofen atmosphäre soll dabei, erforderlichenfalls durch Einsatz von Schutzgas, Rücksicht genommen werden. Auch soll der seitherige Nachteil, daß mit externen Umwälzeinrichtungen große Ofen querschnitte nicht mehr ausreichend und gleichmäßig stark be lüftet werden können beseitigt werden, so daß auch große Ofen querschnitte zu hoher Konvektions- und Ofenleistung gebracht werden.The object of the invention is therefore the above disadvantages largely to avoid and a both zone or treatment to specify the procedure independent of the delivery time by means of the faster and more even heating and / or cooling of Firing material is reached. In particular, furnace gases should not who is led out of the furnace for the purpose of recirculation the, so that external heat losses through pipes and leaks activities on the furnace body can be avoided. The task is supposed to further preferably caused by unsteady furnace flows be so that turbulence of the furnace atmosphere is forced of required and possible strength. On the stove atmosphere should, if necessary by using Shielding gas, be considered. Since then, too Disadvantage that large furnace with external circulation devices cross-sections no longer sufficient and uniformly strong can be ventilated, so that even large oven cross sections brought to high convection and oven performance will.

Zur erfindungsgemäßen Lösung des Problems wird von an sich bekannten Strahldüsen (Ringmanteldüsen) ausgegangen, welche bekanntermaßen ein günstiges Verhältnis von Förderluft zu Treibluft aufweisen. Solche Düsen werden im Ofenraum stationär placiert oder beweglich angeordnet, so daß sie die Ofenatmos phäre ansaugen und mit hoher Geschwindigkeit wieder ausblasen ohne diese aus dem Ofen herauszuführen. Somit muß nur das Düsentreibmittel, z. B. Luft, Ofengas oder Schutzgas in den Ofen zum Betrieb der dort angeordneten Düsen eingeführt wer den. Das Verhältnis ist dabei etwa 1 : 20 bis 1 : 40, hinzu kommt noch die mit dem Treibstahlsog umgewälzte Ofenatmosphäre, die sich nach den Luftquerschnitten und Ofeninnenkonfiguration richtet. To solve the problem according to the invention is by itself known jet nozzles (ring jacket nozzles), which as is known, a favorable ratio of conveying air to Have propellant air. Such nozzles become stationary in the furnace chamber placed or arranged so that they move the oven atmosphere suck in and blow out again at high speed without taking them out of the oven. So only that Nozzle propellants, e.g. B. air, furnace gas or protective gas in the Furnace introduced to operate the nozzles arranged there the. The ratio is about 1:20 to 1:40 comes the furnace atmosphere circulated with the driving steel suction, according to the air cross-sections and furnace interior configuration judges.

Eine vorteilhafte Betriebsweise ist der intermittierende, se quente Betrieb von einer Reihe solcher Impulsstrahldüsen, wo durch sich eine hohe Turbulenz im Kühl- bzw. Aufheizraum eines Brennofens ergibt.An advantageous mode of operation is the intermittent, se quente operation of a number of such pulse jet nozzles where due to a high level of turbulence in the cooling or heating room Kiln results.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorge sehen, Impulsstrahldüsen heb-, senk-, dreh- und schwenkbar im Ofenraum anzuordnen und mit an sich bekannten mechanischen Mitteln zu bewegen.In a further embodiment of the inventive concept is pre see, pulse jet nozzles can be raised, lowered, rotated and swiveled in the Arrange furnace space and with known mechanical Means to move.

Bei einer solchen Anwendungsart lassen sich z. B. besonders hohe Kühlgeschwindigkeiten unter hoher Temperaturgleichmäßig keit erzielen, da die Luftförderung fast unmittelbar am Kühl gut zur Wirkung kommt und besonders bei großen Öfen vorteil haft anzuwenden ist. Im Gegensatz zu bisherigen Systemen las sen sich z. B. bei Tunnelöfen mit Querschlitzen die Brennstapel örtlich intensiv in Ofenlängsrichtung belüften. Daraus läßt sich z. B. eine intensive Schnellkühleinrichtung für das Brenn gut gestalten.In such an application, z. B. especially high cooling speeds even at high temperature Achieve speed, because the air delivery almost immediately on the cooling works well and is particularly advantageous for large ovens is to be applied. In contrast to previous systems read z. B. in tunnel kilns with transverse slots, the firing stack Ventilate intensively locally in the longitudinal direction of the furnace. Leaves it z. B. an intensive blast chiller for burning design well.

Bei einem stationären Einbau der Impulsstrahldüsen (1) kann beispielhaft nach Abb. 1 verfahren werden, wo wechselweise solche links und rechts unter die Ofendecke (2) eingebaut sind, frei aus dem Ofenraum (3) ansaugen und unter schrägem Winkel unter Umwälzeffekt auf die Ofensohle (4) impulsweise blasen. Die Treibluft wird über die Leitung (5) zugeführt.In the case of a stationary installation of the pulse-jet nozzle (1) can be exemplified according to Fig. 1 process, where such alternately installed under the furnace roof (2) left and right, aspirate freely from the furnace space (3) and at an oblique angle with Umwälzeffekt on the furnace bottom ( 4 ) blow in pulses. The propellant air is supplied via line ( 5 ).

Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit heb- und senkbaren Impuls strahldüsen (1), welche an einem Huborgan (6) zwischen Brenn- Besatzblöcken auf und ab bewegt werden, womit eine sehr hohe Konvektion bei großen Brennräumen (7) erreicht wird. Fig. 2 shows an arrangement with lifting and lowering impulse jet nozzles ( 1 ), which are moved up and down on a lifting member ( 6 ) between firing blocks, whereby a very high convection in large combustion chambers ( 7 ) is achieved.

Die Impulsstrahldüsen werden vorzugsweise aus hitzebeständigem Stahl oder Keramik hergestellt und können somit auch ohne be wegliche Teile in Temperaturen eingesetzt werden, wo Umwälz gebläse nicht mehr zuverlässig arbeiten würden. The pulse jet nozzles are preferably made of heat-resistant Steel or ceramic and can therefore be without moving parts are used in temperatures where circulation blowers would no longer work reliably.

Zur wirtschaftlichen Treibmittelerzeugung wird außerdem vor geschlagen, nach dem Druckmittelerzeuger periodisch arbeiten de Wärmetauscher nachzuschalten und mit Absperrorganen zu versehen, um die Enddruckstufen des Treibmittels durch eine Druckmittelerwärmung zu erreichen.In addition, the economic propellant generation will be carried out beaten, work periodically after the pressure medium generator de downstream heat exchangers and shut-off devices provided to the final pressure stages of the blowing agent through a To achieve pressure medium heating.

Die Druckmittelerzeugung erfolgt z. B. bis 2 bar mittels Kompressor und von 2 auf ca. 4 bar durch Erwärmung der Druck luft bzw. Ofen oder Schutzgas auf ca. 300 Grad C in geschlos senem Wärmetauscherrohr in periodischer Weise, z. B. aus Ausblaswärme. Ein solches System arbeitet mittels automa tischen Ventilen und Sequenzsteuerung.The pressure medium is generated z. B. up to 2 bar Compressor and from 2 to about 4 bar by heating the pressure air or furnace or protective gas to approx. 300 degrees C in closed senem heat exchanger tube in a periodic manner, e.g. B. from Blow-out heat. Such a system works by means of automa table valves and sequence control.

Claims

1. The method and device for rapid heating or cooling of firing material in periodic and continuous kilns, characterized in that pulse jet nozzles (ring jacket nozzles) are arranged in the furnace chamber and by means of a pressure medium, for. B. air, furnace gas or protective gas are continuously operated for furnace gas circulation.

2. The method and device according to claim 1, characterized records that the pulse jet nozzles intermittently auto are operated mathematically sequence-controlled.

3. The method and device according to claim 1 + 2, characterized records that pulse jet nozzles in or under the furnace ceiling at an oblique angle alternating from left to right are built in blowing.

4. The method and device according to claims 1-3, characterized records that impulse jet nozzles lift, lower, turn and swivel arranged in the oven.

5. The method and device according to claim 1-4, characterized records that use that to operate the pulse jet nozzles pressure medium (air, furnace gas or protective gas) from one pressure is generated by means of heating and heat exchangers is brought to the final operating pressure, which dis operated continuously.