DE4433154A1 - Feuerfester Wandstein für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens - Google Patents
Feuerfester Wandstein für einen Heizkanal eines offenen RingkammerofensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen quaderförmigen feuerfesten
Wandstein für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens
mit zwei horizontal verlaufenden Setzflächen, zwei vertikal
verlaufenden Setzflächen und zwei Frontflächen.
Ringkammeröfen, auch Sektionsringöfen oder Kassettenring-
Tieföfen genannt, zählen in geschlossener und offener
Bauform zum Stand der Technik.
Beide Ofentypen arbeiten nach dem Ringofenprinzip, wobei
innerhalb der umlaufenden Feuer Vorwärm-, Brenn- und Kühl
zonen ausgebildet werden.
Ein Ringkammerofen der geschlossenen Bauart ist beispiels
weise in der WO 92/22780 und der EP 0 328 371 B1 beschrieben.
Ein solcher Ofen dient insbesondere dem Brennen von
Kohlenstoff-haltigen Formteilen, beispielsweise Kohle- oder
Graphitelektroden. Solche Öfen kommen auch als Anodenbrenn
öfen zum Einsatz.
Die Ofenanlage besteht aus einer Vielzahl von Kammern, die
hintereinander und nebeneinander so angeordnet sind, daß sie
- zusammenhängend betrachtet - eine angenäherte Ringform
ergeben. Jede Kammer ist wiederum in sogenannte Kassetten
unterteilt, was durch Anordnung entsprechender Zwischenwände
erfolgt.
Die einzelnen Kammern sind untereinander derart verbunden,
daß die Rauchgase von einer Kammer zur nächsten geführt
werden können. Üblicherweise geschieht dies dadurch, daß die
Kassettenwände durchgehende Rauchgaskanäle aufweisen, durch
die die Rauchgase von unten nach oben beziehungsweise von
oben nach unten hindurchströmen. Um diese sinus- oder
mäanderförmige Gasströmung zu ermöglichen, sind die einzel
nen Kammern mit Deckeln verschlossen, wobei zwischen jedem
Kammerdeckel und den oberen Enden der Kassettenwände ein
Hohlraum besteht, der ebenso eine Gasströmung ermöglicht wie
der unterhalb der Kassettenböden ausgebildete Hohlraum.
Während des Pyroprozesses kommt es bereits in der Vorwärm
zone zum Ausgasen bindemittelhaltiger Dämpfe, sogenannter
Pyrolysegase, die unterhalb des Deckels gesammelt und mit
dem Rauchgas weggeführt werden.
Ringkammeröfen der offenen Bauart unterscheiden sich von den
vorgenannten Ringkammeröfen dadurch, daß sie keinen Kammer
deckel aufweisen. Die Aufgabe der Abdichtung (nach oben) muß
hier das über dem Brenngut aufgehäufte Füllpulver (zum Bei
spiel Koksgrus) übernehmen. Die Luftdurchlässigkeit dieser
Abdeckung hängt weitgehend von Körnung und Schüttdichte des
Füllpulvers ab.
Der Ofen selbst besteht aus in Längsrichtung parallel ver
laufenden Heizkanälen (auch Heizzüge oder Muffelzüge genannt),
zwischen denen die Kassetten mit dem Brenngut und dem Füll
pulver liegen. Die Rauchgase werden durch die Heizkanäle
gesaugt und erwärmen das Brenngut von zwei Seiten. Durch
Einbauten innerhalb der Heizkanäle wird ein Auf- und Ab
strömen des Rauchgases erzwungen, um eine Temperaturgleich
mäßigkeit zu erreichen. Die Wände der genannten Heizkanäle
sind "porös" gemauert, damit die ausgasenden Bindemittel in
die Heizkanäle geführt und dort mit dem Rauchgas weggeführt
werden können. Aus der Praxis ist es in diesem Zusammenhang
bekannt, die Wände des Heizkanals aus quaderförmigen Wand
steinen (Ziegeln) aufzubauen, die grundsätzlich nach Art von
Mauerziegeln untereinander vermörtelt werden, jedoch mit der
Maßgabe, daß eine vom jeweils vorliegenden Anwendungsfall
abhängige Anzahl von vertikalen Fugen zwischen benachbarten
Wandsteinen frei von Mörtel bleibt, so daß durch die ent
sprechenden Schlitze die ausgasenden Bindemittelbestandteile
in den Heizkanal gesaugt werden können, wo ein Unterdruck
herrscht.
Dieser Aufbau der Heizkanäle ist in mehrfacher Hinsicht
nachteilig: Üblicherweise werden die Heizkanäle bei
Reparaturen extern gemauert und als komplette Wände in den
Ringkammerofen eingesetzt. Die genannten offenen Mörtelfugen
führen zwangsweise zu einer Instabilität der Heizkanal-Wand,
wodurch das Einsetzen der Wände erschwert wird. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß sich die genannten offenen Fugen
bereiche im Laufe der Zeit verändern. Durch thermische
Dehnungen und Kontraktionen bewegen sich die Wandsteine
gegeneinander und öffnen beziehungsweise schließen die
genannten Fugenbereiche. Werden die Spalten (Fugenbereiche)
größer, so führt dies dazu, daß die abgezogenen Pyrolysegase
zum Teil schon innerhalb der Spalten verbrennen, wodurch es
zu lokalen Überhitzungen und zu einer Ansatzbildung in der
Fuge kommen kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß
sich größere Spalten mit Füllpulver zusetzen. Sie verlieren
dann entweder ihre Funktion oder es ist ein erhöhter
Reinigungsaufwand zwischen den Brennzyklen notwendig.
Aus der Praxis ist es in diesem Zusammenhang bekannt, die
genannten offenen Fugenbereiche dadurch konstant zu halten,
daß Wandsteine eingesetzt werden, die über Nut-/Federver
bindungen gegeneinander fixiert werden. Auch hier ergibt
sich aber aufgrund der zum Teil hohen thermischen Belastun
gen, daß eine Maßhaltigkeit praktisch nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mög
lichkeit aufzuzeigen, wie die Wände von Heizkanälen für
einen offenen Ringkammerofen konstruktiv so gestaltet werden
können, daß auch über viele Brennzyklen hinweg definierte
Durchlässe im Wandbereich bereitgestellt werden, über die
die Pyrolysegase in den Heizkanal gesaugt werden können.
Die Erfindung bietet hierzu einen quaderförmigen feuerfesten
Wandstein der gattungsgemäßen Art in zwei alternativen Aus
führungsformen an. Nach einer ersten Ausführungsform besitzt
der Wandstein mindestens eine sickenartige Vertiefung im
Bereich mindestens einer Setzfläche, wobei die Vertiefung
sich von einer Frontfläche zur gegenüberliegenden Front
fläche erstreckt.
Bei dieser Ausführungsform können die einzelnen Wandsteine
sowohl entlang ihrer vertikalen wie horizontalen Setzflächen
untereinander vermörtelt werden. Gleichwohl ergibt sich für
die fertig gesetzte (gemauerte) Wand, daß durch die genann
ten Vertiefungen im Bereich der Setzflächen durchgehende,
offene Kanäle zwischen den Frontflächen verbleiben, über die
die Pyrolysegase von der Brennkammer in den Heizkanal abge
zogen werden können.
Der Aufbau einer Heizkanal-Wand mit den genannten
Wandsteinen ist danach sehr viel stabiler als im Stand der
Technik, weil keine offenen Fugenbereiche verbleiben, viel
mehr wird eine definierte, kanalartige Vertiefung im Rand
bereich der Wandsteine zur Verfügung gestellt, die unab
hängig von thermischen Einflüssen während der Brennzyklen
mit definierter Querschnittsfläche erhalten bleibt.
Dies gilt analog auch für die alternative zweite Ausführungs
form, bei der der Wandstein mindestens eine kanalartige
Öffnung aufweist, die sich von einer Frontfläche zur gegen
überliegenden Frontfläche erstreckt.
In diesem Fall wird der Weg für die Pyrolysegase also nicht
im Randbereich der Setzflächen ausgebildet, sondern durch
eine Öffnung mitten im Stein, der im übrigen entlang seiner
vier Setzflächen vollflächig vermörtelt werden kann.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sowohl die sicken
artigen Vertiefungen im Bereich der Setzflächen als auch die
genannten Öffnungen zwischen den Frontflächen hinsichtlich
ihrer Querschnittsfläche an den jeweiligen Anwendungsbereich
angepaßt werden können. Die Querschnittsfläche wird danach
so gewählt, daß die Pyrolysegase sicher von der Brennkammer
in den Heizkanal strömen können. Ihr Querschnitt wird
gleichzeitig so begrenzt, daß eine Verbrennung der Pyrolyse
gase im Bereich der Vertiefungen/Öffnungen weitestgehend
ausgeschlossen wird.
Auch die Querschnittsform der Vertiefungen/Öffnungen unter
liegt keinen Beschränkungen. Aus herstellungstechnischen
Gründen wird die Querschnittsfläche beispielsweise recht
eckig sein. Für die randseitigen Vertiefungen kann ebenso
ein halbkreisförmiger Querschnitt eingestellt werden, wäh
rend für die mittigen Öffnungen ein Kreisquerschnitt vor
teilhaft ist.
Aus nachstehend noch im einzelnen aufgeführten Gründen sieht
eine Ausführungsform der Erfindung vor, die Vertiefungen im
Bereich der vertikalen Setzflächen auszubilden, also im
Bereich der Setzflächen, die im Stand der Technik ohne
Mörtel beabstandet zueinander angeordnet wurden.
Wird bei dieser Ausführungsform zum Beispiel zwischen den
vertikalen Setzflächen benachbarter Wandsteine kein Mörtel
aufgebracht, die Steine also "knirsch" gesetzt, so ergibt
sich dann unmittelbar, daß sich bei gleicher Bauform benach
barter Wandsteine die jeweiligen Vertiefungen zu einer Ver
tiefung mit doppelter Querschnittsfläche ergänzen.
Diese Ausführungsform hat den weiteren Vorteil, daß die Ver
tiefungen geneigt zu den horizontalen Setzflächen ausge
bildet werden können. Diese Ausführungsform ist unabhängig
davon, ob im Bereich der vertikalen Setzflächen eine Mörtel
fuge angebracht wird oder die Steine knirsch gesetzt werden.
Die Vertiefungen verlaufen dann vorzugsweise so, daß sie im
vermauerten Zustand von der der Brennkammer zugewandten
Frontfläche zu der dem Heizkanal zugewandten Frontfläche
ansteigend sind. Auf diese Weise wird verhindert, daß das in
der Brennkammer vorhandene Füllpulver die Vertiefungen ver
stopfen kann. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, daß nach
dem Brennprozeß Füllpulver, welches in die Vertiefungen ein
gedrungen sein sollte, aufgrund der Schrägstellung selbstän
dig wieder herausfällt.
Eine entsprechende geneigte Ausbildung bietet sich auch für
einen Wandstein an, der mittige Öffnungen zwischen den
Frontflächen aufweist.
Selbstverständlich ist es möglich, die genannten Wandsteine
mit konventionellen Wandsteinen innerhalb einer Heizkanal-
Wand zu kombinieren, zumal es in der Regel nicht notwendig
ist, in jedem Fall zwischen benachbarten Wandsteinen einen
Durchlaßbereich für die Pyrolysegase auszubilden.
Um das exakte Ausrichten der Wandsteine beim Setzen zu
erleichtern, wird schließlich auch vorgeschlagen, die hori
zontalen und/oder vertikalen Setzflächen des Wandsteins mit
einem parallel zur Wandfläche verlaufenden Nut-/Federprofil
auszubilden, wie dies anhand des nachstehenden Ausführungs
beispieles noch näher erläutert wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merk
malen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungs
unterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs
beispieles näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur - in perspektivischer Ansicht -
einen erfindungsgemäßen quaderförmigen feuerfesten Wandstein
für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens.
Der Wandstein, der insgesamt das Bezugszeichen 10 trägt,
besitzt zwei horizontal verlaufende Setzflächen 12a, 12b,
zwei vertikal verlaufende Setzflächen 14a, 14b und zwei
Frontflächen 16a, 16b.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die Setzfläche
12b die untere Setzfläche, die Setzfläche 14b die linke
Setzfläche, während die Frontfläche 16a später (nach Aus
bildung einer kompletten Heizkanal-Wand) einer Brennkammer
eines Ringkammerofens zugeordnet ist und die hintere Setz
fläche 16b einen zugehörigen Heizkanal wandseitig begrenzt.
Die Figur zeigt, daß im Bereich der bodenseitigen Setzfläche
12b eine in Längsrichtung verlaufende nutartige Vertiefung
18 angeordnet ist, während auf der oberen Setzfläche 12a
eine korrespondierende federartige Erhebung 20 ausgebildet
ist, die beim Mauern einer Heizkanal-Wand das Setzen (Aus
richten) der Wandsteine 10 untereinander erleichtern soll.
Der dargestellte Wandstein zeichnet sich erfindungsgemäß
durch zwei sickenartige Vertiefungen 22a, 22b im Bereich der
vertikalen Setzflächen 14a, 14b aus, die sich kanalartig
zwischen der vorderen Frontfläche 16a und der hinteren
Frontfläche 16b erstrecken.
Die Vertiefungen 22a, 22b sind baugleich und jeweils mit
rechteckigem Querschnitt ausgebildet.
Der Figur läßt sich entnehmen, daß der Verlauf der Ver
tiefungen 22a, 22b von der Frontfläche 16a zur Frontfläche
16b ansteigend ausgebildet ist.
Wandsteine 10 der dargestellten Art werden zunächst auf
konventionelle Weise zum Aufbau einer Heizkanal-Wand mitein
ander vermörtelt, hier also im Bereich der oberen und
unteren Setzflächen 12a, 12b sowie der seitlichen Setz
flächen 14a, 14b, selbstverständlich mit Ausnahme des
Bereichs der Vertiefungen 22a, 22b.
Daraus folgt, daß in der fertig gemauerten Wand Durchlaß
kanäle 22a, 22b zwischen den Frontflächen 16a, 16b ausgebil
det werden, entlang der Pyrolysegase, die insbesondere im
Bereich der Vorwärmzone freigesetzt werden, von der Brenn
kammer in den Heizkanal gesaugt und dort verbrannt bezie
hungsweise weggeführt werden können.
Der besondere Vorteil der geneigten Anordnung der Ver
tiefungen 22a, 22b liegt darin, daß sicher verhindert werden
kann, daß Füllpulver, welches sich in den Brennkammern be
findet, die Vertiefungen 22a, 22b verstopft. Aus diesem
Grunde soll der Neigungswinkel Alpha der Vertiefungen 22a,
22b vorzugsweise größer sein als der korrespondierende
Schüttwinkel des Füllpulvers.
Soweit Füllpulver gleichwohl in die Vertiefungen 22a, 22b
(teilweise) eingedrungen sein sollte, rutscht dieses auf
grund der geneigten Anordnung automatisch wieder aus den
Vertiefungen 22a, 22b heraus, sobald das Füllpulver aus den
Brennkammern entnommen wird.
In der Figur ist auch die alternative Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Wandsteins schematisch angedeutet, die
sich dadurch auszeichnet, daß zwischen den Frontflächen 16a,
16b eine mittige Durchgangsöffnung 24 besteht. Dabei können
beide Ausführungsformen alternativ oder kumulativ realisiert
werden. Die Funktion der Öffnung 24 entspricht der der Ver
tiefungen 22a, 22b. Auch die Öffnung 24 ist vorzugsweise in
derselben Weise wie die Vertiefungen 22a, 22b geneigt ange
ordnet.
Claims (9)
1. Quaderförmiger feuerfester Wandstein für einen Heizkanal
eines offenen Ringkammerofens mit zwei horizontal ver
laufenden Setzflächen (12a, 12b), zwei vertikal ver
laufenden Setzflächen (14a, 14b) und zwei Frontflächen
(16a, 16b), gekennzeichnet durch mindestens eine sicken
artige Vertiefung (22a, 22b) im Bereich mindestens einer
Setzfläche (14a, 14b), wobei die Vertiefung (22a, 22b)
sich von einer Frontfläche (16a) zur gegenüberliegenden
Frontfläche (16b) erstreckt.
2. Quaderförmiger feuerfester Wandstein für einen Heizkanal
eines offenen Ringkammerofens mit zwei horizontal ver
laufenden Setzflächen (12a, 12b), zwei vertikal ver
laufenden Setzflächen (14a, 14b) und zwei Frontflächen
(16a, 16b), gekennzeichnet durch mindestens eine kanal
artige Öffnung (24), die sich von einer Frontfläche
(16a) zur gegenüberliegenden Frontfläche (16b)
erstreckt.
3. Wandstein nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ver
tiefung(en) (22a, 22b) oder Öffnung(en) einen recht
eckigen Querschnitt aufweist (aufweisen).
4. Wandstein nach Anspruch 1, bei dem die Vertiefung(en)
einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist (aufweisen).
5. Wandstein nach Anspruch 2, bei dem die Öffnung(en) (24)
einen Kreisquerschnitt aufweist (aufweisen).
6. Wandstein nach Anspruch 1, 3 oder 4, bei dem die Ver
tiefung(en) (22a, 22b) im Bereich der vertikalen Setz
flächen (14a, 14b) ausgebildet ist (sind).
7. Wandstein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die
Vertiefung(en) (22a, 22b) und/oder Öffnung(en) (24)
geneigt zu den horizontalen Setzflächen (12a, 12b)
verläuft (verlaufen).
8. Wandstein nach Anspruch 7, bei dem die Vertiefung(en)
(22a, 22b) und/oder Öffnung(en) (24) relativ zu der im
vermauerten Zustand des Wandsteins (10) unteren hori
zontalen Setzfläche (12b) zwischen der dem Brenngut
zugewandten Frontfläche (16a) und der dem Heizkanal
zugewandten Frontfläche (16b) ansteigend verläuft
(verlaufen).
9. Wandstein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine
der horizontal verlaufenden Setzflächen (12b) eine in
Längsrichtung des Wandsteins (10) verlaufende nutartige
Vertiefung (18) und die andere horizontal verlaufende
Setzfläche (12a) in Längsrichtung des Wandsteins (10)
eine korrespondierende federartige Erhebung (20) auf
weist.
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