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Rundofen zum Brennen von keramischen blassen mittels Kohlenstaubfeuerung.
In der keramischen Industrie ist der unmittelbar mit Kohle beheizte Rundofen am
verbreitetsten, während der gasgefeuerte Kammerofen oder der gasgefeuerte Tunnelofen
weit seltener anzutreffen sind. Ein Grund hierfür ist in den hohen Anlagekosten
der gasgefeuerten Öfen zu suchen, die häufig ausschlaggebender sind als die Betriebskosten.
Letztere sind zweifellos beim Rundofen wesentUoh größer, da der Brennstoffverbrauch
desselben
bei gleicher Erzeugung höher ist als bei den Gasöfen und auch. die Löhne für die
Bedienung des ;handgefeuerten Rundofens diejenigen des Gasbetriebes übersteigen.
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Man muß daher danach trachten, die Betriebskosten des mit Kohle beheizten
Rundofens wesentlich zu verringern, ohne daß durch diese Maßnahme bei gleicher Leistung
der Vorteil der billigeren Anlagekosten gegenüber dem Gasbetrieb ganz verschwindet.
Das Mittel .hierzu ist die Kohlemstaubfeuerung, die bei geringeren Bedienungskosten
infolge des mechanisierten Betriebes gleichzeitig einen wesentlich geringeren Kohleverbrauch
ergibt und auch weiterhin durch Verwendung billigerer Kohlensorten die Brennstoffkosten
herabsetzt.
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Es ist bekannt, daß beim Rundofen die Ausnutzung des Brennstoffes
eine sehr schlechte ist und daß die Güte des Brenngutes, z. B. des Porzellans, in
.hohem Maße von der Beschaffenheit der Kohle und der Art der Bedienung abhängig
ist. Die Rauchgasatmosphäre im Innern des Rundofens ist ständigen Schwankungen unterworfen,
indem kurz nach dem Aufwerfen frischer Kohle unverbrannte Gase und Ruß mehr oder
weniger stark auftreten und unausgesetzt durch den Schornstein ins Freie entweichen,
während anderseits bei heruntergebrannten Feuern mit starkem Luftüberschuß gearbeitet
wird, was wiederum einen hohen Abgasverlust bedingt. Auch die Verluste durch Koks
in der Asche, die durch das Schüren und Schlacken der Roste verursacht werden, sowie
die Strahlungsverluste der Feuerkästen verringern die Ausnutzung des Brennstoffes.
Zu dem Pendeln der Rauchgasatmosphäre treten die Schwankungen im Temperaturverlauf,
oft auch bei mangelhafter Bedienung Temperaturrückschiitte, die die Brenndauer verlängern
und dadurch den Kohlenverbrauch vergrößern. Insbesondere macht sich dieser träge
Temperaturfortschritt während des Garbrandes geltend, da gerade Sie höchsten Temperaturstufen.
nur langsam erreicht werden, besonders dann, wenn der Heizwert der Kohle oder die
Bedienung zu wünschen -übriglassen. Eine lange Brennzeit und ein hoher Kohleverbrauch
sind die no.twendige Folge.
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Diese übelstände werden durch eine richtig angeordnete Staubfeuerung
vermieden. Staubfeuerungen für keramische Brennöfen sind an sich bekan:nit. Bei
ihnen liegen jedoch die Verbrennungskanunern nicht zweckmäßig.
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Gemäß der Erfindung wird eine zentrale, zylindrische Verbrennungskammer
mitten im Glatthrandraum des Ofens angeordnet. Der heißeste Wärmekern liegt also
im Innern des Ofens, so daß die Wandstrahlung der Verbrennungskammer in den ringförmigen
Glattbrandraum übergeht, um dort für den Porzellanbrand ausgenutzt zu werden. Nach
außen ofenliegende Strahlflächen, wie bei den Feuerkäs,ten der Rostfeuerungen, sind
überhaupt nicht vorhanden.
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Der Kohlenstaub fällt von oben in diese zyIindrisiche Verbrennungskammer
hinein und verbrennt im freien Fall nach unten, ohne mit den Wänden selbst in Berührung
zu kommen. Die Fallhöhe ist genügend groß, um ein vollständiges Ausbrennen des Staubes
zu gewährleisten. Am Fuße der zylindrischen Verbrennwngskammer befindet sich eine
geräumige trichterförmige Schlackenkammer, in der die Flammengase nach oben umkehren,
um in den ringförmigen Glattbrandraum emporzusteig-e-n. Durch die Flammenumkehr
in Verbindung mit der Herabsetzung der Gasgeschwindigkeit im erweiterten Schlackentrichter
wird ein kräftiges Ausschleudern der Asche aus der Staubflamme .erzielt. Die Asche
selbst kann unten aus dem Trichter in Schlackenwagen abgezogen werden.
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Nach Verlasseni oder trichterförmigen Schlakkenkammer steigen die
Flammengase durch den Boden des ringförmigen Glattbrandraumes in diesen hinein.
Die Beheizung der Kapselstöße erfolgt also vom: unten nach oben. Durch die von unten
beheizte Sohlenplatte wird einerseits für eine kräftige Beheizung der unteren Kapselstöße
gesorgt, während anderseits ein Überhitzen der Deckenkapseln. das häufig bei überschlagender
Flamme eintritt, vermieden wird.
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Durch eine zweckentsprechende Verteilung der Durchtrittsöffnungen
vom Schlackentrichter nach dem Glattbrandraum ist dafür gesorgt, daß namentlich
der Umfang des Glattbrandraumes genügend beheizt wird. Ein heißer Flammengürtel
steigt in überall gleichmäßiger Stärke rings am äußeren Umfange des Brennraumes
empor, während im Innern die Wandstrahlung der zylindrischen Verbrennun;gskammer
zur Geltung kommt. Eine gleichmäßige Durchwärmung.des ganzen Ofeninhaltes ist die
natürliche Folge. Durch öffnungen in der Decke des Glattbrandraumes entweichen dann
die Verbrennungsgase in bekannter Weise in den Glühraum und von dort durch den Schornstein
ins Freie.
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Zur Erhöhung der Lebensdauer der zylindrischen Verbrennungskammer
ist ihre Wand hohl ausgebildet. Im Innern befindet sich ein feuerfestes Futter,
das druckentlastet ist, damit vorzeitiges Erweichen desselben vorhinderz wird. Das
Deckengewölbe der Kammer ruht auf dem äußeren Mantel der Verbrennungskammer, der
niedrigere Temperaturen auszuhalten hat als das innere Futter. Zwischen beiden befindet
sich ein ringförmiger , zylindrischer Luftkanal, durch welchen Kühlluft streicht.
Diese Kühlluft tritt von unten
her aus dem Aschenkeller in den Luftkanal
ein. Ihre Menge kann durch Klappen, die sich im Aschenkeller befinden, geregelt
werden. Diese Kühlluft trägt die Mauerwerkswärme, -namentlich die des inneren feuerfesten
Futters, in lebhaftem Strome nach oben, um hier als hocherhitzte Zweitluft für die
Verbrennung des Kohlenstaubluftgemisches nutzbar gemacht zu werden. Zu diesem Zweck
befindet sich zwischen der Oberkante des Futters und der Decke der Verbrennungskammer
ein ringförmiger Spalt, der gleichzeitig ein genügendes Spiel für die Wärmeausdehnung
des inneren Futters nach oben gestattet. Durch diesen ringförmigen Spalt tritt die
vorgewärmte Zweitluft in das Innere der Verbrennungskammer ein und belebt die Verbrennung
des frisch eintretenden Staubes in hohem Maße. Regelbare und durch Steine abdeckbare
Verbindungskanäle vom Luftmantel nach denn Glühraum hin gestatten auch, die Kühlluft
ganz oder teilweise nach dem Glühraum und Schornstein hin zu entlassen.
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Auch die Vorwärmung der dem Brenner zugeführten Luft ist vorgesehen,
indem dieselbe durch Kanäle im Mauerwerk des im Glühraum gelegenen Bedienungsganges
dem Brenner zugeführt wird.
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In dem Maße, -wie die Temperatur des Ofens steigt, erhöht sich auch
die Temperatur der vorgewärmten Erst- und Zweitluft. Hierdurch wird einerseits beim
Anfeuern des Ofens ein langsames Ho.chheizen mit kalter Verbrennungsluft, beim Garbrand
aber ein schneller Temperaturanstieg durch die heiße Verbrennungsluft gewährleistet.
Beim Abkühlen des gargebrannten Ofens endlich tritt überhaupt keine Luft in das
Ofeninnere, da schädliche Einfallöffnungen für kalte Luft wie bei schlecht bedeckten
Rosten nicht vorhanden sind. Ein Abbrand von Kohle wird in der Abkühlzeit gänzlich
vermieden, da die Staubzufuhr vollkommen abgestellt -wird.
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Die Staubfeuerung gestattet also ein sehr sparsames Brennen, da sie
bei guter Durchmischunig von Staub und Luft dauernd., falls erforderlich, mit geringem
Luftübersehuß betrieben -werden kann. Sie gestattet weiterhinein beliebiges Regeln
des Temperaturanstieges, das den Erfordernissen des Brandes Pngepaßr werden kann.
Die Garbrandtemperatur ist schnell zu erreichen, so da.ß die Brennzeit verkürzt
und dadurch der Staubverbrauch vermindert wird. L eerlaufverluste fallen gänzlich
fort. Die Staubfeuerung gestattet -weiterhin in der beschriebenen Anordnung der
Verbrennungskammer eine gleichmäßige Beheizung innen wie außen, an der Decke wie
an der Sohle, so daß die Durchwärmung des ganzen Ofeninhaltes eine sehr gleichmäßige
ist. Die Staubfeuerung gestattet ferner eine bequeme Regelung der Rauchgasatmosphäre;
indem je nach den Erfordernissen des Brandes oxydierend, reduzierend oder neutral
gebrannt werden kann.
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Es sei auch noch darauf hingewiesen, daß der Ofen wesentlich einfacher
zu bedienen ist und keine anstrengende Schür- und Schlackarbeit erfordert. Der Ofenbetrieb
wird somit unabhängiger von der Güte der Bedienung und auch billiger.
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Der Platzbedarf des Ofens ist bei gleichem Rauminhalt bei derStaubfeuerung
kleiner als b-ei der Rostfeuerung, da die außen angeordneten Feuerkästen fortfallen.
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In: der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines derartigen mit
Kohlenstaub beheizten Rundofens wiedergegeben, und zwar stellt Abb. i einen Längsschnitt,
Abb. 2 einen Querschnitt nach Linie A-A der Abb. z und Abb.3 einen Querschnitt nach
Linie B-B der Abb. i dar.
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Der Kohlenstaub tritt mit der Förderluft durch die Leitung
a in den Brenner b, während die Erstluft durch die Leitung c dem Brenner
b zugeführt wird. Diese Erstluft wird in den hohlen Wandungen d des Bedienungsganges
e vorgewärmt, der im Glühraum f angeordnet ist. Das im Brenner b innig durchmischte
Staublu.ftgemenge tritt durch die C)ffnun:g g in die zylindrische Verbrennungskammer
h, um hier zu verbrennen. Diese Verbrennung wird wesentlich durch die durch den
Ringspalt i1 unterhalb der Decke hinzutretende hocherhitzte Zweitluft befördert.
Diese tritt voni Aschenkanal her durch Luftklappen L in` regelbarer Menge in die
Kanäle m und durch diese in den ringförmigen, zylindrischen Luftkanal it. Der Luftkanal
befindet sich zwischen--dem inneren feuerfesten Futter o und dem Außenmäntel p der
zylindrischen Verbrennungskammer h. Die durch den Luftkanal n hindurchstreichende
Zweitluft kühlt den Innenmantel o und den Außenmantel der Verbrennungskammer h,
wobei sie sich selbst hocherhitzt. Die Zuführung dieser hocherhitzten Mantelluft
kann auch wahlweise entweder unterhalb der Decke oder auf halber Höhe der Verbrennungskammer
oder endlich am Fuße derselben erfolgen. Die Zuführung unterhalb der Decke beschleunigt
die Zündung, kann also bei schwer zündbaren Brennstoffen am Platze sein. Die Zuführung
von der Sohle aus belebt die Verbrennung, da durch deal Gegenstrom von fallendem
Staub und aufsteigender Luft infolge der größeren Relativgesch-vindigket beider
immer neue Sauerstoffteile der Luft mit dem Brennstoff in Berührung kommen. Außerdem
wird durch diese Gegenbewegung der Luft die Fallges.ch-vindigkeit des Staubes verringert,
wodurch die zum vollständigen Ausbrennen im freien
Fall zur Verfügung
stehende Brennzeit verlängert wird. Will man; diese hocherhitzte Zweitluft nicht
in dass Innere der Verbrennungskammer h leiten und dort zur Verbrennung des Staubes
nutzbar machen, so kann man sie nach Entfernung der Abdecksteine g unmittelbar durch
die Kanäle r in den Glühraum f und von dort durch den Schornstein s ins Freie leiten.
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Nachdem die Staubflamme unten die Verbrennungskammer h verlassen hat,
tritt sie in die trichterförmige Schlackenkammer t ein, wo sie infolge einer Verringerung
ihrer Geschwindigkeit und infolge der Flammenumkehr nach oben den größten Teil ihrer
Asche ausscheidet, die durch den trichterförmigen Auslauf u in Aschenwagen
v abgelassen werden kann.
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Die Flammengase treten alsdann durch die Öffnungen w in den ringförmigen
Glattbrandraum x, den: sie von unten nach oben durchstreichen. Durch eine zweckentsprechende
Verteilung der Durchtrittsöffnungen w, wie sie beispielsweise in Abb. z zu erkennen
ist, wind vor allen Dingen die Außenwandung y des ringförmigen Glattbrandraumes
x beheizt, während. das Innere desselben Wärme durch den heißen Außenmantel t der
Verbrennungskammer h empfängt. Da gleichzeitig die Sohle des Glattbrandraumes von
der trichterförmigen Schlackenkammer t her stark beheizt wird, ist die Wärmeverteilung
im Glattbrandraum x eine sehr gleichmäßige, außen wie innen, an der Sohle wie unter
der Decke. Durch die 'Kanäle z treten alsdann die Flammengase in den Glühraum t
und von dort durch den Schornstein s ins Freie.