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Tunnelofen Bei dem Betriebe von Tunnelöfen, wie sie zum Brennen feuerfester
Stoffe benutzt werden, gehen infolge der hohen Temperaturen der Verbrennungsgase
und des Mauerwerkes erhebliche Mengen an Wärme durch Strahlung und Leitung verloren.
Besonders groß sind diese Verluste bei Tunnelmuffelöfen, also solchen Öfen, in denen
das Brenngut mit den Verbrennungsgasen nicht in unmittelbare Berührung kommt. Längs
der Brennzone derartiger Öfen verlaufen von dem Brenngut nur durch eine dünne Wand
getrennte Kanäle, in denen das zugeführte Stark- oder Schwachgas verbrennt. Die
Wärme der verbrannten Gase wird durch die Ofenwände teils durch Leitung, zum großen
Teil durch Strahlung auf das Brenngut übertragen, fließt aber auch nach außen ab;
bisher hat man diese Verluste dadurch in erträglichen Grenzen zu halten versucht,
daß man die Tunnelöfen mit einer starken Isolierschicht gegen die Außenluft abdeckte.
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Das Ziel der Erfindung ist, diese dem äußeren Mauerwerk des Ofens
mitgeteilte Wärme zurückzugewinnen und zum größten Teil dem Brennvorgang dadurch
wieder zuzuführen, daß die die Brennzone des Tunnelofens umgebenden Wandungen als
gasdurchlässiges, von dem Brennraum durch eine gasundurchlässige Wand getrenntes
Mauerwerk ausgebildet sind, in das von der Außenseite her ständig Luft unter Druck
eingeleitet und mittels sich auf der Innenseite anschließender, innerhalb des Ofens
zwischen dem gasdurchlässigen Mauerwerk und der gasundurchlässigen Wand liegender
Kanäle verteilt wird. Die Luft strömt hierbei in einer Richtung, die der des Wärmeflusses
durch die Wandungen entgegengesetzt ist, so daß zwischen der vom Ofeninnern durch
Strahlung und Leitung nach außen abwandernden Wärme und der von der einströmenden
Luft aufgenommenen, nach innen geführten Wärme ein Ausgleich aufrechterhalten wird.
Sorgt man dafür, daß die eingeführte Luftmenge groß genug und die Geschwindigkeit,
mit der sie die Hohlräume durchströmt, gering, ihre Berührungsdauer mit dem gasdurchlässigen
Mauerwerk daher genügend lang ist, so nimmt die Luft auf ihrem Wege eine Temperatur
an, die nicht wesentlich niedriger ist als die im Ofen herrschende. Das Außenmauerwerk
wird auf einer gleichmäßig niedrigen Temperatur gehalten, so daß der Temperaturunterschied
zwischen diesem und der Außenluft gering und daher als Wärmeschutz nach außen nur
eine dünne Isolierschicht nötig ist.
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Man hat in Anwendung dieses Isolierungsv erfahrens bereits bei Schachtöfen
zur Roheisenerzeugung, zum Brennen von Kalk, Zement, Gips u. dgl. den dem Brennraum
zugewandten Teil der Wandungen porös ausgestaltet und durch Kanäle innerhalb des
Mauerwerkes Verbrennungsluft in diesen porösen Wandungen verteilt; auch hat man
bei gasbeheizten
Brenntrommeln mit flammenloser Oberflächenverbrennung
ein Gas-Luft-Gemisch durch die durchlässig ausgebildeten Wandungen eingeführt; ferner
bat man bei Kohlenstaubfeuerungen die zwischen Kühlmantel und Brennraum liegenden
Steine mit feinen Löchern versehen, um Kühlluft einzuführen. Diese Ofenbauarten
konnten sich deswegen nicht bewähren, weil die dem Brennraum zugewandte Oberfläche
des gasdurchlässigen Mauerwerkes durch den von den Verbrennungsmitteln mitgeführten
Staub, wenigstens stellenweise, sich zusetzte oder auch durch Schlacke zugeschmolzen
wurde. Gerade wenn solche Verstopfungen nur teilweise auftreten, wirken sie sich
auf den regelmäßigen Betrieb des Ofens besonders unangenehm aus, wie denn bei dieser
unmittelbaren Zufuhr der Verbrennungsluft überhaupt eine Beherrschung des Verbrennungsvorganges,
insbesondere eine Regelung der den einzelnen Teilen des Brennraumes zugeführten
Luft, nicht ohne weiteres möglich ist.
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Das Wesen der Erfindung besteht diesen bekannten Einrichtungen gegenüber,
außer der Anwendung des erörterten Isolierverfahrens auf den Tunnelofen, darin,
daß. zwischen dem gasdurchlässigen, zur Vorwärmung der Luft dienenden Mauerwerk
und der Brennzone eine gasundurchlässige Wand eingebaut ist und die vorgewärmte
Luft erst in besonderen Kanälen gesammelt und in diesen, auf solche Weise der Regelung
unterwerfbar, den Brennern oder dem Ofeninnern zugeführt wird.
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Man hat schon, z. B. bei regenerativ beheizten Kesselfeuerungen, die
Regeneratoren zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und zur Aufnahme der Wärme der
Abhitze in das den Brennraum umgebende Mauerwerk verlegt. Diese Bauart wirkt sich
aber nicht im Sinne einer Wärmeisolierung aus, da die Regeneratoren von den hindurchgeleiteten
Gasen in der einen Betriebsperiode, nämlich bei der Vorwärmung, zwar in der zum
Wärmefluß entgegengesetzten -Richtung durchströmt werden, in der anderen Periode
aber, nämlich bei der Aufnahme der Wärme der Abhitze, in der gleichen Richtung.
Ein dauernder Ausgleich der Wärme zwischen dem den Verbrennungsraum begrenzenden
Mauerwerk und den ihm zugeführten Verbrennungsmitteln findet so nicht statt, das
wesentlichste Merkmal des gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangenden Verfahrens
ist also nicht vorbanden.
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Bei Tunnelöfen mit Muffelbeheizung kann die gemäß der Erfindung erhitzte
Luft an verschiedenen Stellen in die Brennzone des Ofens unmittelbar geleitet werden.
Das gasdurchlässige Mauerwerk wird dabei vorzugsweise durch Zwischenwände unterteilt,
und die so gebildeten Teilräume stehen sämtlich oder teilweise mittels Abzweigkanälen
mit dem Innern der Brennzone des Tunnelofens in Verbindung. Die erhitzte Luft umspült
das Brenngut, verteilt dabei die Wärme gleichmäßig auf alle Teile des Ofeninhaltes
und gestattet zugleich durch die Veränderung des Druckes, mit dem sie eingeführt
wird, eine leichte Regelbarkeit der im Ofen herrschenden Druckverhältnisse.
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Die erhitzte Luft kann aber auch insbesondere zur Erzielung einer
stufenweisen Verbrennung bei muffelbeheizten Öfen als Verbrennungsmittel für die
Brenngase verwendet werden. Zu diesem Zwecke münden die im Mauerwerk der Brennzone
angeordneten Hohlräume mittels Abzweigkanälen in die sich längs der Brennzone erstreckenden
Verbrennungskanäle an verschiedenen über die Kanallänge und -breite verteilten Stellen.
Den Verbrennungskanälen wird an einem. Ende Starkgas oder in Regeneratoren vorgewärmtes
Schwachgas und eine zur vollkommenen Verbrennung nicht hinreichende Menge ebenfalls
in Regeneratoren vorerhitzte Luft zugeleitet, während die übrige Verbrennungsluft
von außen durch die Hohlräume zugeführt wird; es findet auf diese Weise in den Verbrennungskanälen
eine stufenweise Verbrennung statt, wobei durch eine Veränderung der an den einzelnen
Stellen zugeführten Luftmenge sowohl die Temperatur in der Brennzone ,absolut geändert
als auch eine beliebige Verteilung der Temperaturen in der Längsrichtung der Kanäle
vorgenommen werden kann.
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Bei Muffelbeheizung kann schließlich ein Teil der erhitzten Luft zur
unmittelbaren Berührung mit dem Brenngüte in die Brennzone geleitet, der übrige
Teil als Verbrennungsluft verwendet und den Verbrennungskanälen zugeführt werden.
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Bei Tunnelöfen mit unmittelbarer Beheizung, also solchen, in denen
die zu brennenden Stoffe mit den Heizgasen in unmittelbare Berührung kommen, wird
die erhitzte Luft mittels Sammelkanälen den in die Brennzone mündenden Brennern
zugeführt. Hierbei werden vorzugsweise Strahlbrenner vorgesehen. Diesen sind Mischkammern
vorgelagert, in die sowohl Gaaszuführungsleitungen als auch Abzweigkanäle münden,
die die im gasdurchlässigen Mauerwerk erhitzte Luft zuführen.
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Die erfindungsgemäße Beheizungsweise vereinigt so unter Anwendung
einfacher Mittel eine günstige Wärmewirtschaft der Ofenanlage mit einer einwandfreien
Beherrschung der Temperatur- und Druckverhältnisse.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt
Fig. i einen waagerechten Längsschnitt
durch die Brennzone eines Tunnelofens mit Muffelbeheizung und Fig. a einen ebensolchen
Schnitt eines unmittelbar beheizten Tunnelofens.
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Der Kanal a, in dem sich das Brenngut in der Richtung des Pfeiles
bewegt, wird bei dem Ofen mit 11-Iuftelbeheizung (Fig. i ) durch eine dünne gasundurchlässige
Wand t von den Verbrennungskanälen h getrennt, in die aus den Regeneratoren c Sch;vachga.s
und den Regeneratoren d Luft strömt. Für die Sta.rkgaszufübrung dienen die Leitungen
e. In dem benachbarten 'Mauerwerk sind mit Füllkörpern ausgefüllte, durch Zwischenwände
ir voneinander getrennte Räume f vorgesehen; in diese durch die Strahlungswärme
erhitzten Räume wird durch die Leitungen Druckluft von außen eingeführt; ein Teil
der Räume f steht durch üffnungen lc mit dem Brennkanal a in Verbindung, die durch
diese Räume geleitete Luft umspült also unmittelbar das Brenngut. Der übrige Teil
der Räume/ steht durch öffnungen i mit den Verbrennungskanälen b in Verbindung:
die durch diese Räume geleitete Luft bewirkt also eine stufenweise Verbrennung des
Brenngases. Die verbrannten Gase gelangen durch die Regeneratoren h und (n
zum Kamin. Das äußere Mauerwerk ist durch eine dünne Isolierschichtu abgedeckt.
Die Decke des Tunnelofens kann entweder mit der gleichen Beheizung ausgestattet
sein, oder sie wird nur mit Luftkanälen versehen. Um eine lange Berührungsdauer
der Luft mit den heißen Füllkörpern zu erhalten, können die Hohlräume -zweckmäßig
schlangenförmig ausgebildet sein.
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Bei den Tunnelöfen mit unmittelbarer Beheizung (Fig. 2) führen durch
das Mauerwerk Leitungen p, die zur Zuführung des Gases zu den Mischkammern q dienen;
die Verbrennungsluft wird unter Druck durch Räume( geführt, die wie in dem ersten
Beispiel mit Gitterwerk oder Steinbrocken ausgefüllt sind, und strömt in die Mischkammern
g durch Kanäle o. Die Verbrennungsgase treten durch Strahlungsgitter s von. beiden
Seiten in den Brennkanal a ein und ziehen dem eintretenden Gut entgegen.