EP0184175A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von gross- und feinkeramischen Materialien - Google Patents
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- EP0184175A2 EP0184175A2 EP85115267A EP85115267A EP0184175A2 EP 0184175 A2 EP0184175 A2 EP 0184175A2 EP 85115267 A EP85115267 A EP 85115267A EP 85115267 A EP85115267 A EP 85115267A EP 0184175 A2 EP0184175 A2 EP 0184175A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
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- F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/02—Supplying steam, vapour, gases, or liquids
Definitions
- the invention relates to a method for firing coarse and fine ceramic materials in an oven, wherein a gas is passed between at least two of the spaced-apart materials.
- Pottery and ceramics are often fired in tunnel kilns.
- the goods are usually assembled into cuboid stacks and placed on a trolley, e.g. two stacks arranged. With the help of the trolleys, the stacks are often moved in a row through the tunnel oven in cycles.
- the stacks are usually arranged on the trolley so that the distances between successive stacks are constant.
- the cross-sectional shapes of the stacks and the furnace are similar.
- the cross-sectional area of the stack must of course be significantly smaller than that of the furnace, so that there are free spaces, so-called longitudinal aisles, between the furnace walls and the side surfaces of the stack facing the furnace walls, which are usually oriented parallel to the direction of movement of the stack through the furnace.
- the goods are first heated from ambient temperature to temperatures between approx. 870 K and 1170 K, the carbon of the goods being oxidized by oxygen in the furnace.
- the goods are then further heated in a burner zone.
- the heat is brought into the furnace by means of a burner.
- the goods are then cooled in a cooling zone.
- the rate of oxidation and thus the burning time depend on the amount of oxygen in the furnace atmosphere. It is known that the furnace atmosphere can be enriched with oxygen to shorten the burning time. To do this, oxygen or oxygen-enriched air is e.g. introduced into the preheating zone via nozzles or lances.
- a certain minimum concentration of oxygen in the furnace is required in order to achieve a complete oxidation of the clay or ceramic goods. If a certain minimum concentration of oxygen or generally a certain concentration of the gas which is introduced into the furnace is to be maintained, the furnace must be supplied with a relatively large amount of gas, which results in correspondingly high costs.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method of the type described at the outset and an apparatus with which or in which materials can be fired in the most economical manner possible without the quality of the fired material being impaired.
- This object is achieved in that two sealing surfaces are brought laterally to two successive materials and an intermediate space is defined by the facing side surfaces of the materials and the sealing surfaces and the gas is passed into the intermediate space.
- the gas is introduced into the space between two successive stacks.
- the proposal according to the invention is now based on the knowledge that only a part of the gas blown into the intermediate space flows through the adjacent stacks of the goods to be burned. A relatively large proportion of the gas introduced flows out of the intermediate space into the two longitudinal streets and directly towards the chimney. This part of the gas consequently leaves the furnace unused.
- the gas exchange between the intermediate space and the longitudinal sections is now considerably reduced or almost completely prevented.
- the volume of this space is essentially the same as that of the space between the two stacks. If gas is now introduced into this space, more intensive gas flow through the stack is forced. In addition, the amount of gas required can be reduced.
- the quality of the firing material which has been treated by the method according to the invention is at least equal to the quality of firing material treated by conventional methods. However, since the amount of gas required can be considerably reduced, the firing of materials containing oxidizable constituents can be carried out much more economically than in a conventional furnace by the process according to the invention due to the lower costs.
- materials which contain oxidizable constituents include not only coarse and fine ceramic materials such as bricks, clinker, roof tiles, split and floor tiles, tiles, flower bowls, tiles, etc., but also refractory materials, stoneware, she tiles and the like.
- the sealing surfaces are brought into contact with the materials until they abut the side surfaces which directly adjoin the side surfaces facing the emander.
- the materials are transported through the furnace in a row in the form of cuboid-shaped stacks of the same cross-sectional area spaced apart from one another, the sealing surfaces being applied to the side faces oriented parallel to the direction of movement of the stack.
- refractory mats as sealing surfaces.
- oxygen or oxygen-enriched air is introduced as the gas into the intermediate space formed by the method according to the invention.
- a tunnel oven has proven itself, in which the materials are combined in the form of stacks which are arranged at a distance from one another and with a longitudinal alley at a distance from the side walls of the oven, with a device for introducing a gas into at least one Space between two successive stacks.
- a fire-proof mat is arranged within each longitudinal aisle in the area of the device for introducing a gas, through which the space between the successive stacks is separated from the respective longitudinal aisle. The gas exchange between the longitudinal aisles and the space between two successive stacks is less, the closer the refractory mats are to the
- the refractory mats therefore lie on the side faces of successive stacks.
- this feature can only be achieved if all the stacks are of the same width and are at the same distance from the furnace walls.
- a particularly small amount of gas is required if the refractory mats extend from the floor on which the stack rests to at least the top edge of the stack, preferably to the furnace ceiling.
- the device according to the invention is advantageously used for the heat treatment of ceramic or pottery containing oxidizable material, oxygen or oxygen-enriched air being passed into the furnace as the gas. Because of the cost of oxygen and the large amounts of oxygen that must be supplied in the preheating zone when pottery or ceramics are fired, the savings in such heat treatments are substantial. It has been found that the amount of oxygen required can be reduced by 30 to 50%.
- ceramics or pottery are said to have been fired in a tunnel furnace, oxygen or oxygen-enriched air being introduced into the region of the furnace in which the oxidation of the oxidizable material takes place.
- the two side walls 1, 2 and the ceiling 3 of the tunnel kiln are shown schematically.
- the ceramics or pottery to be fired are moved in the form of stacks 5 on trolleys 4 in cycles through the tunnel oven.
- the distances between successive stacks 5 and the lateral distances between the stacks 5 and the furnace walls 1, 2 are essentially the same.
- In the furnace ceiling there are several inlet devices 6, not shown, for oxygen, for example lances or tubes.
- the carriages 4 and thus the stacks 5 are now moved through the furnace in such a way that the space between two successive stacks 5 is exactly below the inlet devices 6 after a feed movement. In this position, the stacks are held for a certain time interval before the stacks are again moved e.g. be moved half a car length.
- two refractory mats 7 are arranged in the area of the inlet devices. These mats are fastened to the furnace ceiling, for example, and are aligned essentially parallel to the direction of movement of the stacks 5 in the furnace.
- the refractory mats 7 are arranged so that they extend from the furnace ceiling 3 to the car floor on which the stacks 5 rest.
- the distance between the two refractory mats 7 is equal to the width of a stack 5, so that the stack 5 slide between the refractory mats 7 during the forward movement.
- the refractory mats 7 have a width which is greater than the distance between two successive stacks 5.
- each refractory mat 7 rests on the front and rear stacks (see FIG. 1). In this position, oxygen or acid-enriched air is now introduced into the space formed by the refractory mats 7 and the two successive stacks.
- the refractory mats 7 according to the invention now make the direct path of the oxygen or the oxygen-enriched air to the chimney difficult and a more intensive gasification of the stacks 5 is forced. At the same time, the required amount of oxygen can be reduced by up to 50%.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von grob- und feinkeramischen Materialien in einem Ofen, wobei ein Gas zwischen wenigstens zwei der mit Abstand zueinander angeordneten Materialien geleitet wird.
- Ton- und Keramikwaren werden häufig in Tunnelöfen gebrannt. Die Waren werden üblicherweise zu quaderförmigen Stapeln zusammengesetzt und auf einem Wagen z.B. zwei Stapel angeordnet. Mit Hilfe der Wagen werden die Stapel in einer Reihe oft taktweise durch den Tunnelofen bewegt. Die Stapel sind in der Regel auf den Wagen so angeordnet, daß die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Stapeln konstant sind. Um das Ofenvolumen optimal zu nutzen, sind die Querschnittsformen der Stapel und des Ofens ähnlich. Die Querschnittsfläche der Stapel muß natürlich deutlich kleiner als die des Ofens sein, so daß zwischen den Ofenwänden und den den Ofenwänden zugewandten Seitenflächen der Stapel, die üblicherweise parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel durch den Ofen orientiert sind, Freiräume , sogenannte Längsgassen bestehen.
- Beim Brennen von Ton- oder Keramikwaren werden deren organische Bestandteile oxidiert. Zu diesem Zweck werden die Waren zunächst von Umgebungstemperatur auf Temperaturen zwischen ca. 870 K und 1170 K erhitzt, wobei der Kohlenstoff der Waren durch Sauerstoff im Ofen oxidiert wird. Anschließend werden die Waren in einer Brennerzone weiter erhitzt. Die Wärme wird mittels Brenner in den Ofen eingebracht. Anschließend werden die Waren in einer Kühlzone abgekühlt. Die Oxidationsgeschwindigkeit und damit die Brennzeit hängen von der Menge an Sauerstoff in der Ofenatmosphäre ab. Es ist bekannt, daß zur Verkürzung der Brennzeit die Ofenatmosphäre mit Sauerstoff angereichert werden kann. Dazu wird Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft z.B. über Düsen oder Lanzen in die Vorwärmzone eingeführt. Bei einem bestimmten Ofendurchsatz ist eine bestimmte Mindestkonzentration an Sauerstoff im Ofen erforderlich, um eine vollständige Oxidation der Ton- oder Keramikwaren zu erzielen. Soll eine bestimmte Mindestkonzentration an Sauerstoff bzw. allgemein eine bestimmte Konzentration des Gases, das in den Ofen eingeleitet wird, aufrechterhalten werden, so muß dem Ofen eine relativ große Gasmenge zugeführt werden, wodurch entsprechend hohe Kosten entstehen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. in der Materialien auf möglichst wirtschaftliche Weise gebrannt werden können, ohne daß die Qualität des gebrannten Materials beeinträchtigt wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Dichtflächen an zwei aufeinanderfolgende Materialien seitlich herangeführt werden und ein von den einander zugewandten Seitenflächen der Materialien und den Dichtflächen umgrenzter Zwischenraum gebildet und das Gas in den Zwischenraum geleitet wird.
- Bei bekannten Verfahren wird das Gas in den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln eingeführt. Der erfindungsgemäße Vorschlag beruht nun auf der Ersenntnis, daß nur ein Teil des in den Zwischenraum eingeblasenen Gases die benachbarten Stapel der zu brennenden Ware durchströmt. Ein relativ großer Anteil des eingeleiteten Gases strömt aus dem Zwischenraum in die beiden Längsgassen und direkt in Richtung zum Kamin. Dieser Teil des Gases verläßt folglich den Ofen ungenutzt. Erfindungsgemäß wird nun der Gasaustausch zwischen dem Zwischenraum und den Längsqassen erheblich reduziert oder fast vollständig unterbunden. Durch den Einbau von Dichtflächen in der erfindungsgemäßen Weise wird im Bereich der Gaszufuhr ein Raum gebildet, der durch die Rückseite des vorderen Stapels, durch die Vorderseite des nachfolgenden Stapels und durch zwei Dichtflächen an den Seiten der beiden Stapel begrenzt ist. Das Volumen dieses Raumes stimmt mit dem des Zwischenraumes zwischen den beiden Stapeln im wesentlichen überein. Wird nun Gas in diesen Raum eingeleitet, so wird eine intensivere Durchgasung der Stapel erzwungen. Zusätzlich kann die erforderliche Gasmenge reduziert werden. Die Qualität des Brenngutes, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden ist, gleicht wenigstens der Qualität von nach herkömmlichen Verfahren behandeltem Brenngut. Da jedoch die erforderliche Gasmenge beträchtlich reduziert werden kann, ist das Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der geringeren Kosten wesentlich wirtschaftlicher durchzuführen als in einem konventionellen Ofen. Zu Materialien, die oxidierbare Bestandteile enthalten, werden erfindungsgemäß nicht nur grob- und feinkeramische Materialien wie Ziegel, Klinker, Dachpfannen, Spalt- und Fußbodenplatten, Fliesen, Blumenschalen, Kacheln usw. gerechnet, sondern auch Feuerfestmaterialien, Steinzeug, Sie-Platten und dergleichen.
- Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Dichtflächen an die Materialien herangeführt, bis sie an den Seitenfldchen anliegen,die unmittenlbar an die emander zugewandten beitenflachen angrenzen.
- Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Materialien in einer Reihe in Form von mit Abstand zueinander angeordneten quaderförmigen Stapeln gleicher Querschnittsfläche durch den Ofen transportiert werden, wobei die Dichtflächen an die parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel orientierten Seitenflächen angelegt werden.
- Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, Feuerfestmatten als Dichtflächen zu verwenden.
- Zum Oxidieren der organischen Bestandteile von Keramikwaren ist die Anwesenheit von 02 im Ofen erforderlich. Daher wird in einer Ausgestaltung der Erfindung als Gas Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherte Luft in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Zwischenraum eingeleitet.
- Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich ein Tunnelofen bewährt, in dem die Materialien in Form von Stapeln zusammengefaßt sind, die mit Abstand zueinander und unter Ausbildung je einer Längsgasse mit Abstand zu den Ofenseitenwänden angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Gases in wenigstens einen Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln. Erfindungsgemäß ist bei einem derartigen Tunnelofen innerhalb jeder Längsgasse im Bereich der Einrichtung zum Einleiten eines Gases eine Feuerfestmatte angeordnet, durch die der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Stapeln gegenüber der jeweiligen Längsgasse abgetrennt wird. Der Gasaustausch zwischen den Längsgassen und dem Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln ist umso geringer, je näher sich die Feuerfestmatten an den
- Seitenflächen der Stapel befinden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegen daher die Feuerfestmatten an den Seitenflächen aufeinanderfolgender Stapel an. Dieses Merkmal läßt sich jedoch nur dann verwirklichen, wenn alle Stapel gleich breit sind und denselben Abstand zu den Ofenwänden haben.
- Eine besonders geringe Gasmenge ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erforderlich, wenn sich die Feuerfestmatten vom Boden, auf dem die Stapel ruhen, bis wenigstens zur Stapeloberkante, vorzugsweise bis zur Ofendecke erstrecken.
- Mit Vorteil wird die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die Wärmebehandlung von oxidierbares Material enthaltenden Keramik- oder Tonwaren angewendet, wobei als Gas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft in den Ofen.geleitet wird. Aufgrund der Kosten für Sauerstoff und der großen Sauerstoffmengen, die beim Brennen von Ton- oder Keramikwaren in der Vorwärmzone zugeführt werden müssen, sind die Einsparungen bei derartigen Wärmebehandlungen beträchtlich. Es wurde festgestellt, daß die erforderliche Sauerstoffmenge um 30 bis 50% reduziert werden kann.
- Im folgenden soll anhand schematischer Skizzen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.
- Es zeigen:
- Figur 1 einen horizontalen Schnitt durch einen Teil eines Tunnelofens,
- Figur 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Tunnelofen.
- Im Ausführungsbeispiel sollen Keramik- oder Tonwaren in einem Tunnelofen gebrannt wurden, wobei in den Bereich des Ofens, in dem die Oxidation des oxidierbaren Materials erfolgt, Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft eingeleitet wird.
- Vom Tunnelofen sind schematisch die beiden Seitenwände 1, 2 und die Decke 3 dargestellt. Die zu brennenden Keramik- bzw. Tonwaren werden in Form von Stapeln 5 auf Wagen 4 taktweise durch den Tunnelofen bewegt. Die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Stapeln 5 sowie die seitlichen Abstände der Stapel 5 zu den Ofenwänden 1,2 sind im wesentlichen gleich. In der Ofendecke befinden sich mehrere nicht näher dargestellte Einlaßvorrichtungen 6 für Sauerstoff, beispielsweise Lanzen oder Röhren. Die Wagen 4 und damit die Stapel 5 werden nun so durch den Ofen bewegt, daß sich der Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 5 nach einer Vorschubbewegung genau unterhalb der Einlaßvorrichtungen 6 befindet. In dieser Position werden die Stapel während eines bestimmten Zeitintervalls gehalten, ehe die Stapel erneut um z.B. eine halbe Wagenlänge weiterbewegt werden.
- Erfindungsgemäß sind im Bereich der Einlaßvorrichtungen zwei Feuerfestmatten 7 angeordnet. Diese Matten sind zum Beispiel an der Ofendecke befestigt und im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel 5 im Ofen ausgerichtet. Die Feuerfestmatten 7 sind so angeordnet, daß sie von der Ofendecke 3 bis zum Wagenboden, auf dem die Stapel 5 aufliegen, reicht. Der Abstand zwischen den beiden Feuerfestmatten 7 gleicht der Breite eines Stapels 5, so daß die Stapel 5 während der Vorwärtsbewegung zwischen den Feuerfestmatten 7 hindurchgleiten. Die Feuerfestmatten 7 besitzen eine Breite, die größer als der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 5 ist. Befindet sich daher ein Zwischcnraum zwischen zwei Stapeln 5 unterhalb der Einlaßvorrichtungen G, so liegt jede Feuerfestmatte 7 am vorderen und am hinteren Stapel an (siehe Figur 1). In dieser Position wird nun Sauerstoff oder sauerangereicherte Luft in den von den Feuerfestmatten 7 und den beiden aufeinanderfolgenden Stapeln gebildeten Raum eingeleitet.
- Nach herkömmlichen Verfahren, bei den dieser Raum nicht durch Feuerfestmatten 7 abgedichtet wurde, strömte nur ein Teil des eingeleiteten Sauerstoffs bzw. der sauerstoffangereicherten Luft durch die Stapel 5, während ein relativ großer Teil direkt in die mit Bezugszeichen 8 bezeichneten Längsgassen des Ofens, das heißt, in den freien Raum zwischen den Ofenwänden 1, 2 und den seitlichen Stapelwänden, gelangt und damit ungenutzt direkt zum nichtdargestellten Kamin strömte.
- Durch die erfindungsgemäßen Feuerfestmatten 7 wird nun der direkte Weg des Sauerstoffs bzw. der sauerstoffangereicherten Luft zum Kamin erschwert und eine intensivere Durchgasung der Stapel 5 erzwungen. Gleichzeitig kann die erforderliche Sauerstoffmenge um bis zu 50% reduziert werden.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
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DE19843444536 DE3444536A1 (de) | 1984-12-06 | 1984-12-06 | Verfahren und vorrichtung zum brennen von grob- und feinkeramischen materialien |
DE3444536 | 1984-12-06 |
Publications (3)
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EP0184175A3 EP0184175A3 (en) | 1989-05-03 |
EP0184175B1 EP0184175B1 (de) | 1992-02-26 |
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EP85115267A Expired - Lifetime EP0184175B1 (de) | 1984-12-06 | 1985-12-02 | Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von gross- und feinkeramischen Materialien |
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---|---|
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DE (2) | DE3444536A1 (de) |
Cited By (1)
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EP1083397A1 (de) * | 1999-09-08 | 2001-03-14 | Praxair Technology, Inc. | Methode zur Verringerung von Mängeln bei der Produktion keramischer Fliesen |
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- 1984-12-06 DE DE19843444536 patent/DE3444536A1/de not_active Withdrawn
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- 1985-12-02 EP EP85115267A patent/EP0184175B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-02 DE DE8585115267T patent/DE3585431D1/de not_active Expired - Fee Related
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SPRECHSAAL, Band 112, Nr. 1, Januar 1979, Seiten 26-30; H. GATZKE: "Die Beheizungsmöglichkeiten für Tunnelöfen" * |
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Also Published As
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DE3585431D1 (de) | 1992-04-02 |
EP0184175A3 (en) | 1989-05-03 |
EP0184175B1 (de) | 1992-02-26 |
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