DE4433154C2 - Feuerfeste Wandung für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine feuerfeste Wandung für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens mit quaderförmigen feuerfesten Wandsteinen mit jeweils 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 Wandungen 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 eine Wandung aus quaderförmigen feuerfesten Wandsteinen der gattungsgemäßen Art in zwei alternativen Ausführungsformen an (Ansprüche 1, 2).

Nach einer ersten Ausführungsform sind die Wandsteine, die jeweils mindestens eine sickenartige Vertiefung im Bereich mindestens einer vertikalen Setzfläche aufweisen, wobei die Vertiefung sich von einer Frontfläche zur gegenüberliegenden Frontfläche erstreckte so ausgestaltet, daß die Vertiefung relativ zu der im vermauerten Zustand des Wandsteins unteren horizontalen Setzfläche zwischen der dem Brenngut zugewandten Frontfläche und der dem Heizkanal zugewandten Frontfläche ansteigend verläuft.

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 Ausführungsform, bei der der Wandstein mindestens eine kanalartige Öffnung aufweist, die sich von einer Frontfläche zur gegenüberliegenden Frontfläche erstreckt, wobei die Öffnung(en) relativ zu der im vermauerten Zustand des Wandsteins unteren horizontalen Setzfläche zwischen der dem Brenngut zugewandten Frontfläche und der dem Heizkanal zugewandten Frontfläche ansteigend verläuft (verlaufen).

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.

Wird zwischen den vertikalen Setzflächen benachbarter Wandsteine kein Mörtel aufgebracht, die Steine also "knirsch" gesetzt, so ergänzen sich bei gleicher Bauform benachbarte Steine unter Ausbildung einer Vertiefung mit doppelter Querschnittsfläche.

Bei Verbrennungsöfen an den einzelnen Wandsteinen Vertiefungen im Bereich von Setzflächen auszubilden ist an sich bekannt (DE-PS 35 33 240).

Die Vertiefungen laufen dort zwischen einer Frontfläche und einem mittigen Luftkanal im Bereich der horizontalen Setzflächen. Sie dienen der Luftzuführung.

Nach der Erfindung sind die Vertiefungen geneigt zu den horizontalen Setzflächen ausgebildet. Die Vertiefungen verlaufen so, daß sie im vermauerten Zustand der Wandsteine 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 verstopfen kann. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, daß nach dem Brennprozeß Füllpulver, welches in die Vertiefungen eingedrungen sein sollte, aufgrund der Schrägstellung selbständig wieder herausfällt.

Eine entsprechende geneigte Ausbildung ist auch für die zweite Ausführungsform des Wandsteins vorgesehen, der mittige kanalartige Öffnungen zwischen den Frontflächen aufweist. Wandsteine mit horizontalen Öffnungen sind aus der DE-PS 7 08 662 bekannt.

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 für die beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen vorgeschlagen, die horizontalen Setzflächen des Wandsteins mit einem parallel zur Wandfläche verlaufenden Nut-/Federprofil auszubilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert.

Dabei zeigt die einzige Figur - in perspektivischer Ansicht - einen quaderförmigen feuerfesten Wandstein einer feuerfesten Wandung 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-Wandung) einer Brennkammer eines Ringkammerofens zugeordnet ist und die hintere Setzfläche 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-Wandung das Setzen (Ausrichten) der Wandsteine 10 untereinander erleichtern soll.

Der dargestellte Wandstein weist erfindungsgemäß zwei sickenartige Vertiefungen 22a, 22b im Bereich der vertikalen Setzflächen 14a, 14b auf, 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-Wandung miteinander 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 α 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 (zweite) Ausführungsform eines Wandsteins einer feuerfesten Wandung für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens schematisch angedeutet, die zwischen den Frontflächen 16a, 16b eine mittige Durchgangsöffnung 24 aufweist, die ebenfalls - wie die Vertiefungen 22a, 22b - relativ zu der im vermauerten Zustand des Wandsteins unteren horizontalen Setzfläche 12b zwischen der dem Brenngut zugewandten Frontfläche 16a und der dem Heizkanal zugewandten Frontfläche 16b ansteigend verläuft.

Beide Ausführungsformen können alternativ oder kumulativ realisiert werden. Die Funktion der Öffnung 24 entspricht der der Vertiefungen 22a, 22b.

Claims (7)

1. Feuerfeste Wandung für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens mit quaderförmigen feuerfesten Wandsteinen mit jeweils zwei horizontal verlaufenden Setzflächen (12a, 12b), zwei vertikal verlaufenden Setzflächen (14a, 14b) und zwei Frontflächen (16a, 16b) sowie mindestens einer sickenartigen Vertiefung (22a, 22b) im Bereich mindestens einer vertikalen Setzfläche (14a, 14b), wobei die Vertiefung (22a, 22b) sich von einer Frontfläche (16a) zur gegenüberliegenden Front­ fläche (16b) erstreckt und einen offenen Kanal bildet, durch den Pyrolysegase von einer Brennkammer abgezogen werden können sowie relativ zu der im vermauerten Zu­ stand des Wandsteins (10) unteren horizontalen Setz­ fläche (12b) zwischen der dem Brenngut zugewandten Frontfläche (16a) und der dem Heizkanal zugewandten Frontfläche (16b) ansteigend verläuft.

2. Feuerfeste Wandung für einen Heizkanal eines offenen Ringkammerofens mit quaderförmigen feuerfesten Wand­ steinen mit jeweils zwei horizontal verlaufenden Setz­ flächen (12a, 12b), zwei vertikal verlaufenden Setz­ flächen (14a, 14b) und zwei Frontflächen (16a, 16b) sowie mindestens einer kanalartigen Öffnung (24), die sich mitten im Stein von einer Frontfläche (16a) zur gegenüberliegenden Frontfläche (16b) erstreckt und einen offenen Kanal bildet, durch den Pyrolysegase von einer Brennkammer abgezogen werden können sowie relativ zu der im vermauerten Zustand des Wandsteins (10) unteren horizontalen Setzfläche (12b) zwischen der dem Brenngut zugewandten Frontfläche (16a) und der dem Heiz­ kanal zugewandten Frontfläche (16b) ansteigend verläuft.

3. Feuerfeste Wandung nach Anspruch 1, bei dem die Ver­ tiefung(en) (22a, 22b) einen rechteckigen Querschnitt aufweist (aufweisen).

4. Feuerfeste Wandung nach Anspruch 1, bei dem die Vertiefung(en) (22a, 22b) einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist (aufweisen).

5. Feuerfeste Wandung nach Anspruch 2, bei dem die Öffnung(en) (24) einen Kreisquerschnitt aufweist (aufweisen).

6. Feuerfeste Wandung nach Anspruch 2, bei dem die Öffnung(en) (24) einen rechteckigen Querschnitt aufweist (aufweisen).

7. Feuerfeste Wandung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine der horizontal verlaufenden Setzflächen (12b) eine in Längsrichtung des Wandsteins (10) ver­ laufende nutartige Vertiefung (18) und die andere horizontal verlaufende Setzfläche (12a) in Längs­ richtung des Wandsteins (10) eine korrespondierende federartige Erhebung (20) aufweist.