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Verfahren zum Warmbehandeln von massigen Gütern, insbesondere Konverterböden,
in Einzelöfen sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens Es ist seit langem bekannt,
in der keramischen Industrie Kammerringöfen verschiedenster Konstruktionen zu benutzen,
bei denen die Abgase der im Brennprozeß befindlichen Kammern zum Vorwärmen der nachfolgenden
Kammern verwandt werden. Bei allen diesen bekannten Öfen treten die Abgase in die
vorzuwärmende Kammer durch Öffnungen auf der einen Kammerseite ein und ziehen entweder
durch Öffnungen in der gegenüberliegenden Wand oder durch Öffnungen im Boden ab.
Die Bewegung der Heizgase bei allen diesen Öfen geschieht immer in derselben gleichbleibenden
Richtung. Da in der keramischen Industrie diese Öfen mit Kleingut durch Öffnungen
in den Seitenwänden beschickt werden und übrigens zu einem geschlossenen Block zusammengefaßt
sind, wirkt sich die Feuerführung in gleichbleibender Richtung für das Einsatzgut
nicht nachteilig aus. Außerdem hat der Ofenblock eine sehr hohe Speicherwärme, was
zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in der Ofenkammer beiträgt. Der Haupteinfluß
aber auf die gleichmäßige Temperaturverteilung in der Kammer liegt darin, daß der
zur Verfügung stehende Raum vollkommen ausgenutzt wird, so daß sich die Abgase in
den kleinen Zwischenräumen zwischen dem Einsatzgut verteilen und gleichmäßig zu
den Abzügen der gegenüberliegenden Wand strömen. Beim Beschicken der Kammern mit
großen massiven Gütern, wie Konverterböden oder größeren Formen und Formkästen,
läßt sich aber eine
gleichmäßige Feuerführung bei dieser- Anordnung
nicht mehr gewährleisten, weil die Abgase stets den kürzesten Weg wählen werden
und außerdem das Einsatzgut an der Eintrittsseite stärker erwärmen als an der Abgangsseite.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt nun darin, die Feuerführung der
im Brennprozeß befindlichen Kammer bzw. der in der Vorwärmung befindlichen Kammern
so zu gestalten, daß die heißesten Gase einmal von der einen Seite (im erfindungsgemäßen
Falle von oben) in die Kammer eintreten und auf der entgegengesetzten Seite (erfindungsgemäß
nach unten) abziehen, sobald sich aber größere Unterschiede an dem eingesetzten
Warmgut auf der Abzugsseite der Kammer zeigen, dann den Feuergasen den entgegengesetzten
Weg zu geben und diese nicht von oben nach unten; sondern von unten nach oben durchziehen
zu lassen. Durch die abwechselnde Führung der Abgase in der Kammer läßt sich die
Temperatur des Einsatzgutes auf beiden Seiten gleichhalten.
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Bei der vorgesehenen Kanal- und Zugführung ist es aber auch möglich,
die Heizgase in den verschiedenen Kammern parallel oder entgegengesetzt zueinander
zu führen, d. h. daß diese in der einen Kammer von unten nach oben strömen, aber
bei Bedarf in der nachfolgenden Kammer von oben nach unten strömen können und auch
umgekehrt. Dadurch wird eine einseitige ungleichmäßige Erwärmung des Einsatzgutes
vermieden. Diese Feuerführung ist bei den bisherigen Kammeröfen nicht möglich. Bei
den bisherigen massiven Kammeröfen wird die große Speicherwärme für die Vorwärmung
von Gas und Luft dadurch benutzt, daß man nach dem Brand durch die Kammern Gas und
Luft hindurchzieht und beide vorwärmt. Beim Brennen der Konverterböden z. B. ist
dieses unerwünscht, da der Boden nach dem Brennen vor jedem Luftzug geschützt werden
muß, und die Kammer bis zu seinem Abkühlen vollkommen geschlossen bleibt, so daß
keine Kaltluft eindringen kann.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht somit darin, daß die Abgase
eines oder mehrerer der zu einer Ofenbatterie zusammengeschalteten Ofen vor ihrem
Eintritt in den Fuchs einem oder mehreren nachfolgenden Ofen zum Vorwärmen ihrer
Einsätze in der Weise zugeleitet werden, daß die Abgase jedes einzelnen Ofens wahlweise
von oben nach untern oder umgekehrt oder abwechselnd von oben nach unten und umgekehrt
durchströmen.
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Zur Durchführung dieses Verfahrens dient erfindungsgemäß eine Anlage,
bei welcher jeder Ofen der Ofenbatterie mit oberen und unteren Brenner-Sätzen sowie
mit voneinander getrennten oberen und unteren Abgaskanälen ausgerüstet ist, welche
sowohl als Abzüge als auch als Einlässe arbeiten können und- bei welcher ferner
diese Kanäle beliebig auf den Fuchs oder auf Kanäle des folgenden Ofens umschaltbar
sind.
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Der Aufbau der erfindungsgemäßen Kammern wird in leichter Bauweise
aus Schamotte-Leichtniaterial hergestellt, so daß mit verhältnismäßig dünnen Wandstärken
die Brennkammer gut isoliert ist, keine großen Abstrahlungsverluste eintreten und
der Boden langsam erkalten kann. Die Kammerwände selbst nehmen bei dieser freistehenden
Bauweise der einzelnen Kammern verhältnismäßig wenig Speicherwärme auf, so daß die
bei der Befeuerung zugeführte Wärmemenge fast ausschließlich dem Brenngut zugute
kommt und bis auf eine ziemlich niedrige Abgastemperatur ausgenutzt wird. Außer
dem Vorteil in technischer Hinsicht kommt bei den Kammern gemäß der Anmeldung der
Vorteil der billigeren Bauweise gegenüber den alten Kammeröfen noch hinzu.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen am Beispiel einer Ofenanlage
zum Brennen von Konverterböden dargestellt, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. r eine schematische Draufsicht auf die
Ofenbatterie einer Anlage gemäß der Erfindung, Fig. 2 bis 5 je einen senkrechten
Teilschnitt nach den Linien II-II, III-III, IV-IV und V-V von Fig. i.
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Gemäß der Zeichnung besteht die Anlage z. B. aus acht Einzelöfen i
bis B. Jeder Einzelofen hat je einen oberen und unteren Brennersatz.
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In den Fig. 2 und 3 sind die oberen Brennersätze schematisch durch
je einen Brenner 9 in einer entsprechenden Nische der Ofenwand angedeutet. Die Brenner
sind tangential zum Ofeninneren gerichtet. Auf den Umfang sind z. B. vier Brenner
gleichmäßig verteilt.
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In den Fig. q. und 5 sind die unteren Brennersätze durch je einen
Brenner io angedeutet. Auch diese Brenner liegen in Nischen der inneren Ofenwand,
sind jedoch zweckmäßig um 9o° gegen den oberen: Brennersatz versetzt. Auch sie sind
tangential zum Ofengrundriß angeordnet.
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Jeder Ofen hat ferner voneinander getrennte obere und untere Abzugskanäle.
Diese Abzugskanäle sind für alle Ofen gleichartig ausgebildet und angeordnet, so
daß es genügt, sie bei einem Ofen zu beschreiben, z. B. dem Ofen i (Fig. i und 2).
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Unter der Ofensohle befindet sich ein mittlerer Rauchgasabzugskanal
i i, welcher mit dem Ofen durch einen Kanal 12- in Verbindung steht. Der Kanal 12
mündet von unten in die Mitte des Ofengrundrisses.
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Ferner befindet sich neben dem Kanal ii unter dem Ofen ein weiterer
Abzugskanal 13, welcher durch Kanäle 14 mit dem Oberteil des Ofeninneren in Verbindung
steht. Die Kanäle 14 liegen an den vier Ecken des Ofens und sind untereinander durch
eine horizontale Kanalanordnung (nicht dargestellt) verbünden. Die Kanäle 14 haben
Auslaßkanäle 15, welche tangential in das Ofeninnere münden.
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Vor bzw. zwischen den Ofen sind die Kanäle i i und 13 miteinander
verbunden, und zwar durch Schieber 16 bzw. 17. Die Schieber 17 sind über die Schieber
18 an den Hauptabzugskanal ig (Fuchs) angeschlossen; die Schieber 16 sind über die
Schieber 2o an den Hauptabzugskanal i9 angeschlossen, welcher in den Kamin 21 mündet.
Die
verschiedenen Schaltmöglichkeiten der Abzugskanäle jedes Ofens sind in den Fig.
2 bis 5 schematisch dargestellt.
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Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 wird der Ofen durch den oberen Brennersatz
9 beheizt. Die Abgase werden durch den mittleren Kanal 12 abgeführt, durchströmen
den Hauptkanal i i und gelangen durch den mittleren Kanal i2 des Ofens 2 von unten
in diesen Ofen, wo sie den Einsatz von unten vorwärmen. Die Abgase werden dann an
der Oberseite abgeführt, und zwar durch die Kanäle 15, 14, welche in den Kanal 13
münden. Ist der Schieber 17 hinter dem Ofen 2 entsprechend eingestellt, so können
die Abgase nunmehr über den Schieber 18 und die Leitung i9 zum Kamin 21 gelangen.
Haben diese Abgase noch genügend Wärmeinhalt, so können sie statt dessen auch dem
Ofen 3 von unten oder oben zugeführt werden, ehe sie hinter dem Ofen 3 in den Hauptabzugskanal
gelangen.
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Bei der Schaltung gemäß Fig. 3 wird der Ofen ebenfalls vom oberen
Brennersatz 9 beheizt. Die Abgase verlassen den Ofen 3 in der Mitte unten und treten
in den Ofen 4 von oben durch die Kanäle 14, 15 ein, wodurch sie den Einsatz von
oben erwärmen und den Ofen in der Mitte unten zum Kanal 13 verlassen, worauf sie
wahlweise entweder bereits dem mittleren Abzugskanal i9 oder auch von oben oder
unten dem Ofen 5 zugeführt werden können.
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Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 wird der Ofen 5 durch den Brennersatz
io von unten beheizt. Die Abgase verlassen den Ofen oben durch die Kanäle 15, 14
und gelangen durch den Kanal i i über den Schieber 17 in den Kanal 13 und von unten
in den Ofen 6, wo sie den Einsatz von unten erwärmen und den Ofen oben durch die
Kanäle 15, 14 verlassen. Aus dem Kanal 13 können die Abgase dann entweder über die
Hauptabgasleitung i9 abgeführt oder dem Ofen 7 beliebig von oben oder unten zugeführt
werden.
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Die Schaltung gemäß Fig. 5 entspricht einer Ofenbeheizung mit dem
unteren Brennersatz io, worauf die Abgase den Ofen 7 oben verlassen und in den nächsten
Ofen 8 wieder von oben eintreten und den Einsatz damit von oben erwärmen. Sie verlassen
den Ofen in der Mitte unten und gelangen von dort entweder zum Kamin oder beliebig
von oben oder unten in den nächsten Ofen i.
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Im praktischen Betrieb arbeitet die Anlage wie folgt: Zunächst werden
sämtliche acht Ofen mit Einsatzgut beschickt. Dann werden z. B. zwei Ofen in Brand
gesetzt, und zwar je nach Wahl mit dem oberen oder unteren Brennersatz 9 bzw. io,
z. B. die Ofen i und 2. Durch die heißen Abgase werden die Einsätze der Ofen 3 und
4, gegebenenfalls auch 5, wahlweise von oben oder von unten oder abwechselnd vorgewärmt.
Wenn die Verbrennung in den Ofen i und 2 oben zu stark wird und unten zurückbleibt,
kann man die Brenner umschalten und mit der unteren Brennergruppe weiterfahren und
oben abziehen lassen.
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Ferner kann man, wenn durch die Ofentemperatur die Teerverbrennung
der Konverterbödenbindemittel einsetzt, die Brenner ganz oder teilweise abschalten
und die Vorwärmung der anschließenden Ofen mit den Verbrennungsgasen der Teerbindemittel
der Konverterböden betreiben. Im Gegensatz zu sonstigen Rekuperativeinrichtungen
tritt hierbei als ein wesentlicher Vorteil der Erfindung keine Verschmutzung, welche
sich betriebsstörend auswirken könnte, ein, weil die anschließenden, vorläufig nur
vorgewärmten Ofen im nächsten Betriebsstadium selbst in Brand gesetzt werden und
dadurch dise Rückstände restlos verbrennen. Dies setzt sich- im Kreislauf durch
die Ofenanlage fort.
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Wenn das Einsatzgut in den Ofen i und 2 fertig gebrannt ist, so werden
die folgenden, bisher vorgewärmten Ofen in Brand gesetzt, während die bisher brennenden,
jetzt gelöschten Ofen anfangen abzukühlen. Vor Beendigung des Betriebskreislaufs
durch die ganze Ofenanlage sind die zuerst in Brand gesetzten Ofen so weit abgekühlt,
daß das Einsatzgut aus ihnen entfernt werden kann und sie neu beschickt werden und
an die Vorwärmung durch die vorangehenden, nunmehr brennenden Ofen angeschlossen
werden können.
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Bei den üblichen Kanal- oder Einzelöfen erfolgt die Befeuerung meistens
nur von oben oder unten, so daß die gegenüberliegende Seite des Einsatzgutes, z.
B. des Konverterbodens, in der Temperatur zurückbleibt.
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Die Anordnung gemäß der Erfindung bringt in dieser Beziehung den wesentlichen
Vorteil, daß das Zurückbleiben der Temperatur auf einer Seite des Einsatzgutes sowohl
durch Umschaltung der Brenner als auch durch beliebige Umschaltung der Vorwärmung
verhindert werden kann und stets eine angeglichene Temperatursteuerung des Einsatzgutes
gewährleistet ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform, insbesondere
einer Ofenanlage, beschränkt, sondern kann in ihren Einzelheiten den jeweiligen
Bedürfnissen des Einzelfalles weitgehend angepaßt werden, ohne vom Grundgedanken
der Erfindung abzuweichen. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren, ebenso
wie die erfindungsgemäße Anlage, auch für die Warmbehandlung von anderen massigen
Gütern als Konverterböden anwendbar, also auch für solche Güter, welche nicht, wie
bei Konverterböden, durch ein teerhaltiges Bindemittel infolge des Abbrennens desselben
an der Temperaturerzeugung teilnehmen, sondern ausschließlich auf von außen zugeführte
Wärme angewiesen sind.