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Regenerativ beheizter Tunnelofen zum Brennen von feuerfesten Erzeugnissen
Die Erfindung bezieht sich auf regenerativ beheizte Tunnelöfen zum Brennen von feuerfesten
Erzeugnissen und bezweckt, bei= sehr einfacher -und übersichtlicher Bauweise die
Beheizungsstärkeinnerhalb der Brennzone in bisher unerreichtem Maße regeln zu können.
Bekanntlich unterscheidet man bei jedem Tunnelofen drei -Zonen, die Vorwärme-, Brenn-
und Kühlzone, die von den mit dem zu brennenden Gut beladenen Brennwagen in dieser
Reihenfolge durchwandert werden. Um eine verschiedenartige Beaufschlagung ,dieser
Zonen zu erzielen, hat man schon die Anordnung der Brenner hei Tunnelöfen so getroffen,
daß die Flammen .in derjenigen Zone, in der die größte Temperatur herrschen soll,
quer zur Längsrichtung des Tunnels, .also auf eine kurze Strecke, brennen, die Gase
in der Vorw ärmezone dagegen in der Längsrichtung des Tunnels, und zwar entgegen
der Vor schubrichtung des zu brennenden Gutes, geführt werden. Um eine gleichmäßige
Erwärmung des Gutes in der Brennzone zu erhalten, hat man auch Tunnelöfen vorgeschlagen,
bei denen die Feuergase im Grundriß abwechselnd in Richtung der beiden Diagonalen
durch die Brennzone geführt werden.
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Für das Brennen einer bestimmten Masse kann es nun beispielsweise
am vorteilhaftesten sein, wenn diese bei sehr hoher Temperatur verhältnismäßig kurze
Zeit gebrannt wird, während für eine andere Masse das Brennen auf möglichst lange
Zeit bei mittlerer Temperatur die besten Ergebnisse zeitigt. Da sehr häufig mit
ein und demselben Tunnelofen verschiedenartige Erzeugnisse gebrannt werden müssen,
ergibt sich daraus die Notwendigkeit, je nach der Art des Brenngutes und
der Vorschubgeschwind:igkeit der Brennwagen sowohl die Temperatur in der gesamten
Brennzone zu ändern als auch die Zone höchster Temperaturentfaltung bald in den
vorderen oder hinteren Teil der Brennzone zu verlegen oder auch die Brennzone auf
ihre gesamte Länge hin gleichmäßig zu beheizen.
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Die bekannte Einstellung der Gas- und Luftzufuhr an den in der Längs-
und Höhenrichtung des Tunnels verteilten Brennern genügt hierfür nicht. Die Erfüllung
:der benannten Forderung ist Gegenstand der- vorliegenden Erfindung, gemäß .der
-=bei einem Tunnelofen zum Brennen von feuerfesten Erzetignissen vier Regeneratorkammerpaare
angewendet werden und diese mit den zugzhöriäen Zuleitungskanälen zum Ofen derart
verbunden und :angeordnet sind, daß die Flammenführung,in der Brennzone wahlweise
quer zur Längsrichtung des Ofens oder in dieser Richtung erfolgen kann. Während
sich bei der ersten Beheizungsart eine verhältnismäßig kurze Brennzone mit sehr
hoher Temperatur ergibt, .ist bei der zweiten Art eine längere Brennzone mit geringerer
Temperatur vorhanden. Durch den Wechsel dieser Belreizungsarten sind, wie keiner
weiteren Erläuterung bedarf, die vorstehend angegebenen Forderungen der Regelung
der Beheizungsstärke in einfachster Weise zu erfüllen.
Die Feinregelung
der Behei:zungsstärke erfolgt dabei durch die im folgenden näher beschriebenen Regelglieder.
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In der Zeichnung .ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem
Tunnelofen mit gleichzeitiger Vorwärmung von Luft und Gas veranschaulicht, .und
zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt und Abb.2 die entsprechende Draufsicht
des Ofens und in größerem Maßstabe Abb.3 @eiinen senkrechten Querschnitt durch einzelne
Ofenteile nach Linie III-III der Abb. i und Abb.4einen wagerechten Schnitt nach
Linie IV-IV der Abb. 3.
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Mit i ist das Mauerwerk des Ofens bezeichnet, in dem :der Durchfahrtskanal
2 für die Brennwagen 3 ausgespart ist, die in der üblichen Weise auf an der Kanalsohle
4 angeordneten Schienen 5 laufen. Das Mauerwerk i, in dem in regelmäßigen Abständen
auf beiden Seiten des Tunnels :2 verschließbare Schauöffnungen 6 (ebb, 4) angeordnet
sind, wird :durch Ankerständer 7 (ebb. 3) zusammengehalten. Oberhalb des Tunnels
2 sind die sich in Längsrichtung des Ofens erstreckenden Regeneratoren angeordnet,
und zwar zwei Gruppen von je vier nebeneinanderliegenden Regeneratoren in der Längsrichtung
des Ofens- gerechnet hintereinander.. Im folgenden sind zur besseren Unterschaidung
die Regeneratoren der hinteren Gruppe (im Sinne der Bewegung der Brennwagen gerechnet)
einschließlich,der zugehörigen Zu-und Abführungen mit dem gleichen Bezugszeichen
wie altre entsprechenden der vorderen Gruppe unter Anhängung des Buchstabens a bezeichnet.
Von jeder Gruppe dienen die beiden äußeren Regeneratoren 8 @8a) sm Zug-
wechsel
zur G_asvorwärmung oder Abbitzeaufnahme und die beiden inneren Regenera-_ toren
9 (9a) entsprechend zur Luftvorwärmung oder Abhitzeaufnahme. Die Trennwand i d zwischen
den Luftregeneratoren 9 (9a) ist in an sich bekannter Weise besonders' gasdicht
ausgeführt und enthält einen Längsschlitz i i, :der mit einem Dichtungsstoff, beispielsweise
Quarzsand, durch Öffnungen 12 von oben herangefüllt werden kann (ebb. 3). Die einander
zugekehrten Enden der vorderen Regeneratorgsuppe 8 °und 9 einerseits :und der hinteren
Gruppe 8a und 9a andererseits laufen in sich gleichfalls in Längsrichtung des Ofens
erstreckende Verteilkanäle 13 Und -14 (13a und i4a) aus, von denen zu den einzelnen
Brennstellen der Brennzone führende Verbindungskanäle 15 bzw. 16 abzweigen. Die
einander zugekehrten Vertenlkanäle 13 und 13" (14 und i 4A) sind entsprechend
der abnehmenden Menge der Gase nach ihren in der Mitte der Brennzone zusammenstoßenden
Enden hin verjüngt ausgeführt (siehe Abb. i). In jedem Verbindungskanal 15 und 16
ist ein Schieberstein 17 (ebb. 3) angeordnet, der durch eine durch einen Pflock
18 verschließbare Öffnung i9 von ,außen verstellt werden kann. Jeder Kanal
15 und 16 besitzt ferner zwei über.einanderli.egende, in die Brennzone des Ofens
mündende öffnungen 2o und 21, deren freie Querschnitte durch Drosselsteine 22 geregelt
werden können. Die Drosselsteine 22 können durch mit Pflöcken 23 versehene Öffnungen
24 von außen her verstellt werden (ebb. 3 und 4). Im Sinne der Gaswege .gerechnet
hinter den Drosselsteinen 22 sind die Öffnungen 2o und 2i jedes Paares von Verteilkanälen
15 und 16 zu einer gemeinsamen Eintrittsstelle 25 der #Verbren-.3 ernungsmättel
vereinigt. Wie aus Abb sichtlich.ist, sind zur Erzielung der größeren Beheizungsstärke
im unteren Teil des Tunnels 2 die oberen üffnungen 2o vollkommen mit Drosselsteinen
ausgesetzt. Es bedarf keiner weiteren Erläuterung, daß, je nachdem jeweilig.die
oberen oder unteren Öffnungen 2o bzw. 2i in .ihrem freien Querschnitt durch entsprechendes
Einsetzen von Steinen 22 verengt werden, die größere Heizwirkung sich in einfachster
Meise in den Unteren oder oberen Teil des Tunnels :2 verlegten läßt. Wie aus; Abb.
i und 2 ersichtlich ist, ist jeder Gasregenerator 8 (8a) an :eine Gaszuführungsleitung
26 (26a) angeschlossen. Die Leitungen 26 (26a) stehen durch Rohre 27 und: 28 (27a
und 28a) mit der Gashauptleitung 29 in Verbindung. In entsprechender Weise erfolgt
die Luftzuführung zu den Regenerätoren 9 (9a) durch Leitungen 30 (30a), die durch
Rohre 31 :und 32 (31a und 32a) mit der HauPtluftleitung 33 verbunden sind. Die zum
jeweiligen Absperren der. Gaszuführungsleitungen 26 (26a) und der Luftzuführungsleitungen
30 (30a) dienenden Ventile sind mit 34, 35. 36 und 37 (34a, 35a 3611 und 37a) bezeichnet.
Zur Abführung der A-bhitze .aus den einzelnen Regen(e@ratoren 8 und 9 (8a und 9a)
dienen Krümmer 38 (38a), die durch eine Sammelleitung:39 (39a) mit dem Fuchs 40
in Verbindung stehen. Die in den Krümmern 38 (38a) .angeordneten Abhitzeventile
sind mit 44 42, 43 und'.44 (4ia, 42a. 43' und 44a) bezeichnet. In dem gezeichneten
Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Zuführung der Luft zu den Regeneratoren
9 (9a) unter Druck .erfolgt; wenn die Luft nur unter Atmosphärendruck zugeführt
werden 'soll, können die Luftleitungen 3o, 31, 32 (30a, 31a, 32a) .und 33 fortfallen
und die Ventile 36 und 37 (36a und' 37a) ,durch einfache Luftklappen ersetzt werden.
Zum Zwecke gemeinsamer Reglung :der Gas- und Luftzufuhr zu jeder Regeneratorgruppe
können in der Gasverteilungsleitung
28 (28a) und der Luftverteilungsleitung
32 (32a) Regelorgane angeordnet werden. In der Vorwärmezone des Ofens sind zwei
seitlich in den Tunnel2 mündende A,bhitzekanäle ,45 angeordnet, die an einen gemeinsamen,
zu einem Sauger 4.7 führenden Krümmer .i6 angeschlossen sind. Von dem Sauger .47
kann die abgesaugte Abhitze durch eine nicht gezeichnete Leitung zu denn Fuchs 40
gelangen.
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Es ist ohne weiteres erkennbar, daß durch entsprechende Einstellung
der einzeln regelbaren Ventile für Gas, Luft und Abgas die Beheizung der Tunnelofenbrennzone
sowohl in der Längsrichtung wie quer dazu erfolgen kann. Im ersteren Falle streichen
die Feuergase abwechselnd in Riehtung der den Ofen durchwandernden Brennwagen und
diesen entgegen. Im anderen Falle wird das Gut auf dem Brennwagen abwechselnd von
links und von rechts von .den Flammen b--aufschlagt.
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Die Gas- und Luftzufuhr durch die Leitungen 29 bzw. 33 muß in ihrem
gegenseitigen Verhältnis so geregelt sein, daß unter Berücksichtigung der Menge
der aus der Kühlzone des Ofens ständig zuströmenden Zweitluft eine vollkommene Verbrennung
stattfindet. Um die heißen Feuergase zwecks Erwärmung der noch in der Vorwärmezone
des Ofens befindlichen Brennwagen in diese Zone zu ziehen, wird der Sauger 4.7 angestellt,
der einen bestimmten Teil. der Feuergase ununterbrochen in Leitung 49 und Fuchs
rlo absaugt. Die Menge der von dem Sauger .47 abgesaugten -Feuergase richtet sich
nach dem Verhältnis der regenerativ vorgewärmten Gas- bzw. Luftmenge und der Menge
der Zweitluft sowie nach dem Verhältnis des Rauminhaltes der Feuergase zu dem Rauminhalt
der unverbrannten Mittel, Gas und Luft. Wird bzisp.ielsweise der Ofen m.it einem
Gas beheizt, das zu seiner Verbrennung etwa die doppelte Menge Luft benötigt, ,also
i m3 Heizgas zu 2 m$ Luft, und das nach seiner Verbrennung keine wesentliche Volumenänderung
erfährt, demnach mit der Luft ms Abhetze ergibt, so wird zweckmäßig i m3 Luft regenerativ
vorgewärmt und i m3 Luft aus der Kühlzone des Ofens angesaugt. Von den anfallenden
3 m3 Abgasen werden 2 m3 in die Regen.eratoren .abgeführt und i m3 von denn Sauger
47 abgesaugt. Bei einer derartigen Betriebsweise werden einerseits die Regeneratoren
stets voll beaufschlagt, also der ,günstigste Wirkungsgrad erreicht, andererseits
aber auch jede Überlastung der Regeneratoren, die sich in Gasstauungen und Druckerhöhungen
äußert, mit Sicherheit vermieden. Um diese günstigten. Verhältnisse dauernd zu erhalten,
können- die Mengen der einerseits durch die Regeneratoren, andererseits durch den
Sauger abgeführten Abhitze mittels selbsttätiger Druckregler ständig geregelt werden,
:und zwar derart, daß bei Anwachsen des Druckes in den Abhitxeregeneratoren - ein
Zeichen der Überlastung dieser R Generatoren - die Umdrehungsgeschwindigkeit des
Saugers und damit sein Saugvermögen durch die Druckregler gesteigert wird, bis der
Gleichgewichtszustand wiederhergestellt ist.
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Durch .einfaches Regeln der Gas- und Luftzufuhr in den Leitungen 29
bzw. 33 hat man es in der Hand, die Temperatur in der gesamten Brennzone nach Belieben
ändern zu können, ohne dadurch die Verbrennung oder den Wirkungsgrad der Feuerung
zu verschlechtern, da mit Hilfe der Druckregler das richtige Verhältnis zwischen
den Mengen der durch die Abhitzeregeneratoren bzw. den Sauger ,abgeführten Abhitze
stets gewahrt bleibt. Die Fedneinregelung der Zone höchster Temperaturentfaltung
erfolgt durch entsprechendes Verstellen der Schiebersteiine 17
in den einzelnen
Gasverbindungskanälen 15
bzw. Luftverbindungskanälen 16. Die Regelung der
Beheizungsstärke in senkrechter Richtung erfolgt, wie bereits erwähnt ist, durch
entsprechendes Verstellen der Drosselsteine 22 in (den oberen Öffnungen 2o bzw.
unteren öftnüngen 21 jedes Verbindungskanals i5 bzw. 16.
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In denn ,gezeichneten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die
rechten und linken Verteilungskanäle 15 und 16 mit ihren zugehörigen Öffnungen 25
einander genau gegenüberliegen; sie können natürlich auch zueinander versetzt angeordnet
sein, in -diesem Falle ergeben sich etwas zickzackförmige Flammenwege in der Brennzone,
die aber ihrer Hauptrichtung nach genau -Wie bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel
quer zur Längsrichtung des Ofens verlaufen.
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Beider Behelizung quer zur Längsrichtung des Ofens haben de Feuergase
in der Brennzone nur sehr kurze Wege zurückzulegen, sie verlassen die Br-enuzone
.also noch mit sehr hoher Temperatur, so daß diese Zone entsprechend stärker beheizt
wird als bei der Beheizurng in der Längsrichtung. Durch entsprechendes Verstellen
Ader Regelglieder in den Gas- und Luftverteilungsleitungen 28 und 32 (28a und 32a)
läßt sich ;in einfachster Weise die Gas- und Luftzufuhr zu,der vorderen oder hinteren
Regeneratorgruppe und damit ,auch die Temperaturentwicklung in denn betreffenden
Teil der Brennzone regeln.
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Der beschriebene Ofen eignet sich nuatürlieh in gleichem Maße .auch
für S.tarlr-gasbehaizung. In diesem Falle können: die Trennwände 5o (Abb. 3) zwischen
den Gas- und Luftregeneratoren 8 und 9 (8a und 9a) wegfallen,
so
daß sich *in jeder Gruppe nur zwei voneinander unabhängige Regeneratoren befinden.
Ebenso können die zugehörigen Kanäle vereinigt werden. Die Starkgaszuführung :erfolgt
am zweckmäßigsten seitlich durch die Öffnungen. 2q., .und zwar derart, daß das Starkgas
mit der Verbrennungsluft wie bei der geschilderten Schwachgasbeheizung erst an den
Öffnungen 25 zusammentrifft. Es kann natürlich auch wahlweise Beheizung mit Schwach-
und Starkgas vorgesehen werden, ohne daß dadurch die Bauart wesentlich verwickelter
wird.
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Die geschilderte Anordnung d -er Regen,eratoren weist außer .der Möglichkeit
der wahlweisen Beheizung in dez- Längsrichtung des Ofens oder quer dazu noch eine
Reihe weiterer Vorzüge auf. Zunächst werden die Regeneratoren stets in der wärmetechnisch
richtigen Weise .in ihrer Längsrichtung durchströmt, und zwar von den wärmeaufnehmenden
Mitteln vom kalben Ende her und.von den wärmeabgebenden Abgasen umgekehrt; isodann
liegen die kalten Enden der Regeneratoren auf den einander abgekehrten Stirnseiten
der beiden Gruppen. Durch diese Anordnung wird ein regelmäßiger. Wärmeabfall von
innen nach außen erzielt ohne irgendeine Wärmestauung o. dgl.
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Die Anordnung der Gasregeneratoren als innerhalb jeder Gruppe am-
weitesten außenliegende ist für Tunnelöfen ;bereits vorgeschlagen worden; sie hat
den Vorzug, daß auch bei Zugwechsel -innerhalb der Gruppe die Gas.regeneratoren
nur neben. Luft- und nicht neben Abhitzeregeneratoren zu liegen kommen, wodurch
auch bei Undschbigkeiten die Gefahr von Gasübertritten,in die Abhitze ausgeschlossen
ist. Ferner ist .naturgemäß die Erhitzung der äußeren Regeneratoren infolge der
größeren Wärmestrahlung nicht ganz so hoch wie die der inneren, so daß also auch
eine übermäßige Vorwärmung des Heizgases und damit die Gefahr von Zersetzungserscheinungen
vermieden wird. Die Anordnung der Reaeneratoren oberhalb des Ofenkanals ist bei
Tunnelöfen ebenfalls bekannt; sie bietet den Vorteil, daß irgendwelche wärmeabgebenden
Teile unterhalb der Höhe der Brennwagenplattform nicht vorhanden sind. Der untere
Teil des Ofens kann daher verhältnismäßig kühl gehalten wenden, so daß auch :die
Räder der Brennwagen iim kalten Teil laufen und auch hier Störungen ausgeschlossen
sind. Ferner ergibt diese Anordnung der Regeneratoren zwar .eine vermehrte Wärmestrahlung
von der Ofendecke aus, diese kann aber in vollem Umfange ausgenutzt werden, indem
die zu brennenden Formlinge zunächst auf der Ofendecke durch die strahlende Wärme
vorgetrocknet werden. Außerdem .ist der Ofen infolge dieser @Anor:dnung von allen
Seiten zugänglich, so daß der Betrieb aufs beste überwacht werden kann.
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Selbstverständlich ,ist .die Erfindung nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt, wenn auch bei diesem die meisten Vorzüge vorhanden
sind. So können b-eispielsweise zur Erzielung einer möglichst langen Brennzone die
beiden Regeneratorgruppen unmittelbar hintereinander .angeordnet werden und :die
Verbeilkanäle sich an die .einander abgekehrten Stirnseiten der Regeneratoren anschließen.
Auch bei dieser Anordnung .ist die Gefahr von Gasübertritten in die Abhitze denkbar
.gering, -da die diesbezüglichen Regeneratoren nur reit .einer schmalen Stirnseite
anenna4:d#erstoßen. Wenn man auf die geschilderten Vorzüge der Anordnung der Regeneratoren
oberhalb des Ofenkanals aus baxilichen Rücksichten verzichten muß, können die Regeneratoren
natürlich auch seitlich oder unterhalb .des Ofens angeordnet werden.
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Auch die geschilderten Einrichtungen zur Feineinregelung der Beheizungsstärke
innerhalb :der Brennzone können fortfallen, ohne daß dadurch der Grundgedanke der
Erfindung beeinflußt wird. Das kann beispielsweise dann ohne Nachbeil möglich sein,
wenn dauernd Werkstoffe von gleicher Beschaffenheit :gebrannt werden sollen, so
daß die günstigste Wärmeverteilung ,innerhalb der Brennzane ein für allemal festgelegt
werden kann. Infolge der selbsttätigen Regelung des Saugers 47 ist auch in diesem
Falle eine gleichmäßige Beheizung einerseits und günstigster Wnrktingsgrad der Regenerator.en
andererseits sichergestellt, so daß die gesamten Schieber fortfallen können.