EP0237791B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in einem Tunnelofen - Google Patents

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EP0237791B1 EP87102005A EP87102005A EP0237791B1 EP 0237791 B1 EP0237791 B1 EP 0237791B1 EP 87102005 A EP87102005 A EP 87102005A EP 87102005 A EP87102005 A EP 87102005A EP 0237791 B1 EP0237791 B1 EP 0237791B1
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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
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    • F27B9/262—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace on or in trucks, sleds, or containers on or in trucks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling undercarriage of kiln cars in a tunnel kiln according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method with a combustion channel formed by the kiln car running closely on the tunnel side walls above the kiln car and one below the kiln car Undercarriage channel and with aprons arranged on the kiln car, protruding towards the foundation of the kiln.
  • the undercarriage channel formed by the kiln cars, the foundation floor and the side walls of the tunnel kiln must be cooled in order to dissipate the heat flowing through the car forming the sole of the combustion channel, in order to prevent the kiln cars from overheating.
  • the undercarriage duct is usually cooled with air that is drawn through the undercarriage duct from the exit side to the entry side of the furnace.
  • the combustion tunnel's combustion duct is flushed with gases in the same direction, so that a pressure drop arises in both ducts from the exit to the entry side, but this is different due to different resistances, so that false air can flow between the ducts, which can be prevented by suitable sealing measures is.
  • the temperature rise of the undercarriage duct runs in such a way that the highest temperature is only reached towards the end of the firing zone, and in the case of stoves which pass very quickly, even towards the end of the cooling zone. Undercarriage cooling in the heating zone of the tunnel oven is not necessary.
  • the usual form of tunnel kiln construction in the ceramic industry to seal the wagon train is to provide aprons on the long sides of the wagons, which plunge into sand channels in the base of the side walls of the kiln, so that closed barriers along the length of the kiln formed by the sand arise, which should prevent pressure equalization between the undercarriage duct and the combustion duct.
  • the car joints are sealed with cords made of elastic material (see Lingl brochure sheet F 045 / 3.7.82).
  • the disadvantage here is that the sand skirts can only have a relatively small immersion depth for structural and cost reasons, but that the sand, which - in order not to be pulled away - must be relatively coarse, is gas-permeable, so that the seal is only defective.
  • cooling air is drawn in the undercarriage duct from the exit to the entry side of the furnace, i.e. also through the heating zone.
  • a kiln car sealing system in which the kiln cars are designed as a downwardly open box with all-round sheet metal aprons, the car train running in a liquid bath, so that a continuous hydraulic seal is created under the kiln car train, whereby the liquid is circulated for cooling.
  • a disadvantage of this system are the branching and lifting devices required at the furnace entrance and exit in order to lower or lift the furnace wagons into the tub filled with liquid.
  • Another disadvantage is the lack of gradation of the cooling capacity of the liquid in the continuous trough, so that e.g. in the heating zone of the furnace, where undercarriage cooling is neither necessary nor practical, heat is also removed from the combustion duct.
  • the invention has for its object to provide an undercarriage cooling of kiln cars in a tunnel kiln, which allows targeted cooling of the undercarriage parts with the least possible false air for the combustion channel in the heating zone.
  • a useful device for performing the method according to claim 1 is contained in claims 3 to 10.
  • the advantages that can be achieved with the invention are that, in particular in the heating zone, a pressure drop between the combustion duct and the undercarriage duct is reduced, so that there is largely avoided false air. They also consist in intensive undercarriage cooling in the area of high temperatures.
  • the cooling air flows in the longitudinal direction of the tunnel oven.
  • the recessed undercarriage channel When the recessed undercarriage channel is divided into sections, different cooling of the sections is possible to the extent dependent on the temperature.
  • the subdivision of the undercarriage duct avoids a flow in the longitudinal direction, but allows pressure equalization between the combustion duct and the undercarriage duct, so that the cooling of the undercarriage parts by means of convection flow of the air is established by means of the cooling pipes.
  • the cooling can be controlled by measuring the amount of coolant in the pipes.
  • the kiln cars can be transported on the same level inside and outside the tunnel kiln be tiert so that the car circulation can be designed with conventional means and existing systems can be converted according to the invention.
  • the wagon train 2 consisting of kiln cars 1 is tightly closed and track-bound, pushed through the tunnel oven and forms the lower end of the combustion duct 4, which is separated by the wagon train 2 from the undercarriage duct 5.
  • the furnace cars 1 are provided with aprons on their end faces, which seal against the furnace walls 7.
  • the furnace foundation 8 is formed as a trough in a region of the furnace 3 which begins at most from the middle of the firing zone and extends over the cooling zone, the base of the foundation 8 being lowered to such an extent that a continuous recessed undercarriage duct 5 'is formed below the aprons 6.
  • a fan 16 is arranged at the end of the cooling zone III in the recessed undercarriage duct 5 ', with which cooling air is blown into the recessed undercarriage duct 5', which can be discharged through an opening 17 in the area of the combustion zone 11.
  • the opening 17 can be closed by means of a flap 18, which can be controlled manually or via the temperature in the recessed undercarriage channel 5 '.
  • the output of the fan 16 is controlled via the pressure difference between the recessed undercarriage duct 5 'and the combustion duct 4 in the region of the combustion zone 11, the pressure difference being kept as constant as possible.
  • the recessed undercarriage channel 5 ' is divided by partitions 9 at a distance A from one another which corresponds to the kiln car feed or multiples of the car feed in the intermittently charged oven, the partitions 9 being raised to the level of the track head, so that at most a small one Distance between apron 6 and partition 9 is created.
  • the kiln car tracks 10 are supported with brackets 11 for bridging the resulting chambers 12, in which cooling tubes 13 are arranged directly below the brackets 11 in such a way that a natural circulation of the air in the chambers 12 occurs, which in sections is in chamber length or a multiple thereof their intensity and thus cooling effect.
  • Air is neither supplied nor discharged in the undercarriage duct.
  • the possibly remaining small gap between the aprons 6 and the furnace walls 7 or partitions 9 does not allow a significant longitudinal flow.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in einem Tunnelofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem durch die eng an den Tunnelseitenwänden laufenden Ofenwagen oberhalb der Ofenwagen gebildeten Brennkanal und einem unterhalb der Ofenwagen liegenden Unterwagenkanal sowie mit an den Ofenwagen angeordneten, in Richtung des Fundamentes des Ofens ragenden Schürzen.
  • Der durch die Ofenwagen, den Fundamentboden und die Seitenwände des Tunnelofens gebildete Unterwagenkanal muß gekühlt werden, um die die Sohle des Brennkanals bildenden Wagen durchströmende Wärme abzuführen, damit ein Überhitzen der Ofenwagen verhindet wird. Das Kühlen des Unterwagenkanals erfolgt in der Regel mit Luft, die von der Ausfahrtseite zur Einfahrtseite des Ofens hin durch den Unterwagenkanal gezogen wird. Der Brennnkanal des Tunnelofens wird in gleicher Richtung von Gasen durchspült, so daß in beiden Kanälen von der Ausfahrt- zur Einfahrtseite ein Druckgefälle entsteht, das jedoch wegen unterschiedlicher Widerstände unterschiedlich ist, so daß zwischen den Kanälen Falschluft strömen kann, was durch geeignete Abdichtungsmaßnahmen zu verhindern ist.
  • Undichtigkeiten zwischen Unterwagenkanal und Brennkanal würden sich insbesondere in der Aufheizzone, wo im Brennkanal Unterdruck herrscht, nachteilig auswirken, weil einerseits durch Falschluft aus dem Unterwagenkanal Brenngut gekühlt wird und die Aufheizung relativ spät und dann zu steil in der Brennzone erfolgt, andererseits durch Falschluft der Gasmassestrom vergroßert wird, ohne daß das Wärmeangebot vergrößert wird, so daß der Wärmebedarf des Ofens entsprechend ansteigt.
  • In der Brennzone ist in der Regel Falschluft aus dem Unterwagenkanal nicht zu befürchten, weil die Brennzone druckneutral durchfahren wird. In der Kühlzone des Tunnelofens ist Falschluft aus dem Unterwagenkanal keinesfalls nachteilig.
  • Der Temperaturanstieg des Unterwagenkanals verläuft nämlich so, daß erst gegen Ende der Brennzone, bei sehr schnell durchfahrenden Öfen sogar erst gegen Ende der Kühlzone die höchste Temperatur erreicht wird. Eine Unterwagenkühlung in der Aufheizzone des Tunnelofens ist dagegen nicht erforderlich.
  • Die beim Tunnelofenbau in der keramischen Industrie gebräuchliche Form, den Wagenzug zu dichten, ist, an den Längsseiten der Wagen Schürzen vorzusehen, die in Sandrinnen im Fußsockel der Seitenwände des Ofens eintauchen, so daß durch den Sand gebildete, geschlossene Barrieren in der Länge des Ofens entstehen, die den Druckausgleich zwischen Unterwagenkanal und Brennkanal verhindern sollen. Die Wagenstöße werden mit Schnüren aus elastischem Material gedichtet (siehe Lingl-Prospektblatt F 045/3.7.82).
  • Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Sandschürzen aus baulichen und Kostengründen nur eine relativ geringe Eintauchtiefe haben können, daß der Sand aber, der - um nicht fortgezogen zu werden - relativ grob sein muß, gasdurchlässig ist, so daß die Dichtung nur mangelhaft ist. Außerdem wird Kühlluft im Unterwagenkanal von der Ausfahrt- zur Einfahrtseite des Ofens, also auch durch die Aufheizzone, gezogen.
  • Aus der ER-OS 0 086 693 ist ein Ofenwagendichtsystem bekannt, bei dem die Ofenwagen als nach unten offener Kasten mit rundumlaufenden Blechschürzen ausgebildet sind, wobei der Wagenzug in einem Flüssigkeitsbad läuft, so daß eine durchgehende hydraulische Dichtung unter dem Ofenwagenzug entsteht, wobei die Flüssigkeit zur Kühlung umgewälzt wird. Nachteilig bei diesem System sind jedoch die an der Ofenein- und -ausfahrt erforderlichen Niederlaß- und Hubgeräte, um die Ofenwagen in die mit Flüssigkeit gefüllte Wanne abzusenken oder herauszuheben. Nachteilig ist auch die mangelnde Abstufung der Kühlleistung der Flüssigkeit in der durchgehenden Wanne, so daß z.B. in der Aufheizzone des Ofens, wo eine Unterwagenkühlung weder notwendig noch zweckmäßig ist, ebenfalls Wärme aus dem Brennkanal abgeführt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterwagenkühlung von Ofenwagen in einem Tunnelofen zu schaffen, die eine gezielte Kühlung der Unterwagenteile ermöglicht bei geringstmöglicher Falschluft für den Brennkanal in der Aufheizzone.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.
  • Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist in den Ansprüchen 3 bis 10 enthalten.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß insbesondere in der Aufheizzone ein Druckgefälle zwischen Brennkanal und Unterwagenkanal abgebaut wird, so daß dort Falschluft weitestgehend vermieden wird. Sie bestehen weiterhin darin, daß eine intensive Unterwagenkühlung im Bereich hoher Temperaturen erreicht wird.
  • Bei einem unterhalb der Schürzen durchgehend vertieften Unterwagenkanal strömt die Kühlluft in Längsrichtung des Tunnelofens.
  • Es hat sich dabei überraschend gezeigt, daß trotz der Schürzen im Oberteil des vertieften Unterwagenkanals die Kühlluft an die Unterwagenteile gelangt und die erforderliche Kühlung sicherstellt.
  • Bei Unterteilung des vertieften Unterwagenkanals in Abschnitte ist unterschiedliche Kühlung der Abschnitte in dem von der Temperatur abhängigen Maß möglich. Die Unterteilung des Unterwagenkanals vermeidet eine Strömung in Längsrichtung, läßt aber einen Druckausgleich zwischen Brennkanal und Unterwagenkanal zu, so daß sich mittels der Kühlrohre die Kühlung der Unterwagenteile durch Konvektionsströmung der Luft einstellt. Die Kühlung läßt sich durch Bemessung der Kühlmittelmenge in den Rohren steuern.
  • Sandrinnen oder ähnliche Dichtmittel erübrigen sich. Die Ofenwagen können innerhalb und außerhalb des Tunnelofens in gleicher Ebene transportiert werden, so daß der Wagenumlauf mit konventionellen Mitteln gestaltet werden kann und auch bestehende Anlagen im Sinne der Erfindung umrüstbar sind.
  • Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht des Tunnelofens mit Ofenwagen;
    • Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt durch den Tunnelofen mit Ofenwagenzug im Kühlbereich mit unterteiltem Unterwagenkanal;
    • Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch den Tunnelofen mit Aufheiz-, Brenn- und Kühlzone und mit durchgehendem Unterwagenkanal im Kühlbereich des Tunnelofens;
    • Fig. 4 schematisch einen Querschnittsansicht.des Ofens im Kühlbereich mit durchgehend vertieftem Unterwagenkanal.
  • Der aus Ofenwagen 1 bestehende Wagenzug 2 wird dicht geschlossen und gleisgebunden durch den Tunnelofen geschoben und bildet den unteren Abschluß des Brennkanals 4, der durch den Wagenzug 2 zum Unterwagenkanal 5 getrennt ist. Die Ofenwagen 1 sind an ihren Stirnseiten mit Schürzen versehen, die gegen die Ofenwände 7 schleifend dichten. Eine Kragschicht 15 an den Seiten der Ofenwagen 1 aus weichen Isoliersteinen, in geringem Abstand zu einer Kragschicht 14 an den Ofenwänden 7, ist als Strahlungsbarriere vorgesehen. Das Ofenfundament 8 ist in einem höchstens ab Mitte der Brennzone beginnenden und über die Kühlzone sich erstreckenden Bereich des Ofens 3 als Wanne ausgebildet, wobei der Boden des Fundamentes 8 so weit abgesenkt ist, daß ein durchgehender vertiefter Unterwagenkanal 5' unterhalb der Schürzen 6 entsteht.
  • Nach der einen Ausführungsform ist am Ende der Kühlzone III im vertieften Unterwagenkanal 5' ein Ventilator 16 angeordnet, mit dem Kühlluft in den vertieften Unterwagenkanal 5' eingeblasen wird, die im Bereich der Brennzone 11 durch eine Öffnung 17 abführbar ist. Die Öffnung 17 ist mittels einer Klappe 18 verschließbar, die manuell oder über die Temperatur im vertieften Unterwagenkanal 5' steuerbar ist. Die Leistung des Ventilators 16 wird über die Druckdifferenz zwischen dem vertieften Unterwagenkanal 5' und dem Brennkanal 4 im Bereich der Brennzone 11 gesteuert, wobei die Druckdifferenz möglichst gleich zu halten ist.
  • Nach der anderen Ausführungsform ist der vertiefte Unterwagenkanal 5' durch Trennwände 9 in einem Abstand A zueinander unterteilt, der dem Ofenwagenvorschub bzw. dem Vielfachen des Wagenvorschubs beim intermittierend beschickten Ofen entspricht, wobei die Trennwände 9 bis auf Gleiskopfhöhe hochgezogen sind, so daß allenfalls ein geringer Abstand zwischen Schürze 6 und Trennwand 9 entsteht. Die Ofenwagengleise 10 werden mit Trägern 11 zur Überbrückung der so entstandenen Kammern 12 gestützt, in denen Kühlrohre 13 direkt unter den Trägern 11 so angeordnet sind, daß eine natürliche Umwälzung der Luft in den Kammern 12 entsteht, die abschnittsweise in Kammerlänge oder einem Vielfachen derselben in ihrer Intensität und damit Kühlwirkung sich einstellt.
  • Zwischen Unterwagen- und Brennkanal ist zwar eine Strahlungsbarriere aber keine Gasdichtung vorhanden, so daß ein Druckausgleich erfolgen kann.
  • Im Unterwagenkanal wird Luft weder zu- noch abgeführt. Der allenfalls verbleibende geringe Spalt zwischen Schürzen 6 und Ofenwänden 7 bzw. Trennwänden 9 läßt also eine nennenswerte Längsströmung nicht zu.

Claims (10)

1. Verfahren zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in einem einen Brennkanal (4) oberhalb der Ofenwagen (1) und einen durch Fundament (8), Ofenwände (7) und Unterwagenteile gebildeten Unterwagenkanal (5) unterhalb der Ofenwagen (1) aufweisenden Tunnelofen mit Hilfe einer Luftströmung im Unterwagenkanal (5), wobei die Luftströmung in einem mindestens ab Mitte der Brennzone (11) und über die Kühlzone (111) sich erstreckenden Kühlbereich des Ofens die Unterwagenteile kühlt, deren Intensität und damit Kühlwirkung steuerbar ist und die Luftströmung im Unterwagenkanal in der Aufheizzone (1) und höchstens bis zur Mitte der Brennzone (11) verhindert ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem, eine Aufheizzone (I), eine Brennzone (11) und eine Kühlzone (111) aufweisenden Tunnelofen, welcher mit einem Brennkanal (4) oberhalb von Ofenwagen (1) und einem durch Fundament (8), Ofenwände (7) und Unterseite der Ofenwagen (1) gebildeten Unterwagenkanal, sowie mit an den Ofenwagen angeordneten, in Richtung des Fundaments (8) ragenden Schürzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schürzen (6) nur an der Stirnseite mindestens eines der benachbarten Ofenwagen (1) gegen die Ofenwände (7) schleifend und mit allenfalls geringem Abstand zum Boden des Fundamentes (8) des Ofens (3) herabreichend angebracht sind und Abschnitte des Unterwagenkanals (5) in Ofenwagenlänge bilden und daß im Kühlbereich des Ofens (3) der Fundamentboden, einen vertieften Unterwagenkanal (5') in Form einer Wanne unterhalb des Bereichs der Schürzen (6) bildend, abgesenkt ist und in dem vertieften Unterwagenkanal eine die Unterseiten der Ofenwagen beaufschlagende Kühleinrichtung (13 bzw. 16) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühleinrichtung ein Ventilator (16) am Ausgang der Kühlzone (111) vorgesehen ist, durch den Luft in den durchgehend vertieften Unterwagenkanal (5') geblasen wird, die durch eine verschließbare Öffnung (17) am Eingang des vertieften Unterwagenkanals (5') abgeführt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (17) durch eine Klappe (18), manuell oder über eine bestimmte Temperatur im vertieften Unterwagenkanal (5') automatisch gesteuert, verschließbar ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Ventilators (16) über eine möglichst auf Null zu haltende Druckdifferenz zwischen dem vertieften Unterwagenkanal (5') und dem Brennkanal (4) im Bereich der Brennzone (11) regelbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in Form einer Wanne ausgebildeten, vertieften Unterwagenkanal (5') als Kühleinrichtung einen Wärmeaustauscher bildende Kühlrohre (13) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in Form einer Wanne vertiefte Unterwagenkanal (5') durch Trennwände (9) in einem Abstand (A), der dem Wagenvorschub bzw. dem Vielfachen des Wagenvorschubes beim intermittierend beschickten Ofen (3) entspricht, in Einzelwannen (12) unterteilt ist, wobei in den Einzelwannen Kühlrohre (13) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (9) bis auf Gleiskopfhöhe hochgezogen sind und die Schürzen (6) an die Trennwände (9) eng anstoßen.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Längsseiten der Ofenwagen (1) und den Ofenwänden (7) eine Druckausgleich zwischen Brennkanal (4) und Unterwagenkanal (5, 5') zulassende Strahlungsbarriere (14, 15) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsbarriere aus wenigstens einer Kragschicht (15) aus weichen Isoliersteinen an den Längsseiten der Ofenwagen (1) und aus wenigstens einer ebensolchen Kragschicht (14) an den Ofenwänden (7) besteht, wobei beide Kragschichten (14, 15) einen geringen Abstand zueinander haben.
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