EP0314820B1 - Vorrichtung zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in Tunnelöfen - Google Patents

Vorrichtung zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in Tunnelöfen Download PDF

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EP0314820B1 EP87116103A EP87116103A EP0314820B1 EP 0314820 B1 EP0314820 B1 EP 0314820B1 EP 87116103 A EP87116103 A EP 87116103A EP 87116103 A EP87116103 A EP 87116103A EP 0314820 B1 EP0314820 B1 EP 0314820B1
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kiln
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trucks
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14—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
    • F27B9/20—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
    • F27B9/26—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 on or in trucks, sleds, or containers
    • 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 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 device for cooling the undercarriage of kiln cars in tunnel kilns, with an undercarriage channel through which the cooling medium flows, which is formed by the foundation and the side walls of the tunnel kiln and by the bottom of the kiln car and which is at least largely sealed off from the combustion channel formed above the kiln car.
  • a closed wagon train is usually moved through the tunnel kiln, the steel structures of the kiln cars being protected against the combustion channel by a structure made of refractory and insulating materials.
  • the tunnel kilns of modern plants are built with channel widths of up to 10 meters, and the sealing of the kiln cars requires greater precision than is possible with simple means. This leads to leaks between the combustion channel above the kiln car and the undercarriage channel. As a result, hot gases from the combustion zone enter the cooling duct (undercarriage duct) and endanger the steel structure there, but especially the kiln car wheels and bearings. On the other hand, uncontrolled cooling air from the cooling duct under the kiln car enters the combustion channel through the kiln car, which leads to damage to the fired material.
  • the invention is therefore based on the object to ensure the cooling of the steel structure of the kiln cars and their wheels and bearings in a structurally simple manner and at the same time to avoid that the combustible material can be damaged by uncontrolled cooling air entering the combustion duct and to rule out that even with large pressure differences A gas exchange takes place between the combustion channel and the cooling channel.
  • This object is essentially achieved in that at least one closed cooling air duct running in the longitudinal direction of the tunnel furnace is arranged in the undercarriage duct, through which cooling air can flow, which fills the undercarriage duct as far as possible and which is only slightly spaced from the underside of the kiln car.
  • Cooling air is guided through this airtight cooling air duct and keeps the sheathing of the cooling air duct, which is preferably made of sheet metal, approximately at ambient temperature. Due to the proximity of this cooled sheet metal jacket to the steel parts of the kiln cars, the heat of these steel parts.
  • the kiln car train 4 which consists of individual kiln cars 8, is moved on rails 6.
  • Each kiln car 8 comprises a steel structure 10, on which the kiln car wheels 12 are mounted via bearings, not shown.
  • the steel structure 10 carries a fireclay structure 14 on which the stack of bricks 16 are deposited.
  • the undercarriage duct 22 to be cooled is defined between the side walls 18 of the tunnel furnace 2, the foundation 20 of the tunnel furnace 2 and the underside of the steel structure 10 of the furnace cars 8.
  • the combustion duct 26 is defined between the fireclay structure 14 of the furnace carriage 8, the side walls 18 and the furnace combustion duct ceiling 24 of the tunnel furnace.
  • cooling air ducts 28, 30, 32 running in the longitudinal direction of the tunnel furnace 2, each of which has a rectangular cross section, rest on or rest on the foundation 20 or the side walls 18 of the tunnel furnace 2 and only from the underside of the steel structure 10 marginally, d. H. at a distance of less than 2 mm.
  • the cooling air channels 28 to 32 are preferably made of sheet metal.
  • a space is defined between the cooling air channels 28, 30 and 30, 32, in which the kiln car wheels 12 can run.
  • the rails 6 are arranged on the underside of this space.
  • sealing tongues 34 are welded to the underside of the steel structure 10 of the kiln car 8, these sealing tongues preferably being provided at the front and rear ends of each kiln car 8 .
  • the distance between the lateral edges of these sealing tongues 34 from the side surfaces of the closed cooling air ducts 28, 30 and 32 is also very small and is preferably less than 2 mm.
  • cooling air is passed through the cooling air channels 28, 30, 32, as a result of which the sheet metal shells of the cooling air channels are cooled, which in turn results in cooling of the steel structure 10 of the kiln car 8 and the kiln car wheels 12 including their bearings.
  • the cooling air ducts 28, 30, 32 practically completely fill the undercarriage duct 22 and, moreover, the sealing tongues 34 provide sealing of the spaces between the cooling air ducts, a longitudinal flow inside the undercarriage duct 22 outside the area of the cooling air ducts 28 to 32 can practically not occur.
  • the cooling air is completely inside the closed cooling air ducts 28 to 32 is included, an exchange between cooling air and hot air from the combustion channel 26 is not possible, so that special sealing measures are unnecessary.
  • a simple, additional seal between the undercarriage channel 22 and the combustion channel 26 results from lateral, continuous sealing strips 36 projecting from the steel structure 10 of the kiln cars 8 into the side walls 18.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in Tunnelöfen, mit einem vom Kühlmedium durchströmten Unterwagenkanal, der durch das Fundament und die Seitenwände des Tunnelofens und durch die Ofenwagenunterseiten gebildet ist und der gegenüber dem oberhalb der Ofenwagen gebildeten Brennkanal zumindest weitestgehend abgedichtet ist.
  • Bei Tunnelöfen wird üblicherweise ein geschlossener Wagenzug durch den Tunnelofen bewegt, wobei die Stahlkonstruktionen der Ofenwagen gegen den Brennkanal hin durch einen Aufbau aus feuerfesten und isolierenden Materialien geschützt wird.
  • Da im Brennkanal aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen und Zugverhältnisse große Druckunterschiede herrschen, muß der unterhalb der Ofenwagen angeordnete Unterwagenkanal zum Schutz der Stahlteile abgedichtet werden.
  • Zur Abdichtung des sich unter den Ofenwagen befindlichen Unterwagenkanals gegenüber dem Brennkanal werden beim Stand der Technik seitlich an den Ofenwagen Sandrinnen geführt, in welche die seitlich an den Stahlkonstruktionen der Ofenwagen befestigten, durchgehenden Blechplatten als Dichtschürzen eintauchen. An den aneinanderstoßenden Wagenenden werden labyrinthartige Dichtungen mit feuerfesten Dichtschnüren angebracht.
  • Diese bekannten Abdichtungen sind jedoch ungenügend. Da durch den Unterwagenkanal Kühlluft zum Kühlen der Stahlkonstruktion einschließlich Ofenwagenrädern mit Lagern bewegt werden muß, herrschen im Unterwagenkanal andere Zug- und Druckverhältnisse als im oberhalb der Ofenwagen befindlichen Brennkanal.
  • Die Tunnelöfen moderner Werke werden mit Kanalbreiten bis zu 10 Metern gebaut, und die Abdichtungen der Ofenwagen erfordern höhere Präzision, als dies mit einfachen Mitteln möglich ist. Dadurch kommt es zu undichten Stellen zwischen dem Brennkanal oberhalb der Ofenwagen und dem Unterwagenkanal. In der Folge gelangen heiße Gase aus der Brennzone in den Kühlkanal (Unterwagenkanal) und gefährden dort die Stahlkonstruktion, insbesondere aber die Ofenwagenräder und Lager. Andererseits gelangt unkontrolliert Kühlluft aus dem Kühlkanal unter den Ofenwagen in den Brennkanal über den Ofenwagen, was zu einer Schädigung des Brenngutes führt.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung 0 227 927 ist es bekannt, den Unterwagenkanal in einzelne kurze Kammern zu teilen, durch die von außen Kühlrohre geführt werden, welche die Luft in diesen Kammern kühlen sollen. Diese Kühlrohre befinden sich in einem Abstand von ca. 0,5 m von der zu kühlenden Stahlkonstruktion der Tunnelofenwagen entfernt unterhalb der Ofenwagen. Da sich die zu kühlende Ofenwagenkonstruktion an der höchsten Stelle der Kühlkammern befindet, ist dort auch der Raum und damit die Luft am heißesten.
  • Es erscheint daher wenig sinnvoll, im Abstand von ca. 0,5 m unterhalb der Ofenwagenunterseiten die Luft zu kühlen, da die heiße Luft infolge des geringeren spezifischen Gewichtes nach oben steigt und es nicht in ausreichendem Maße zu der gewünschten natürlichen Umwälzung kommen kann. Es müßten künstliche Umwälzeinrichtungen eingebaut werden, was bei bis zu 100 Ofenwagen pro Tunnelofen und 2 Kammern pro Ofenwagen unwirtschaftlich wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in konstruktiv einfacher Weise die Kühlung der Stahlkonstruktion der Ofenwagen sowie deren Räder und Lager sicherzustellen und gleichzeitig zu vermeiden, daß das Brenngut durch unkontrolliert in den Brennkanal gelangende Kühlluft geschädigt werden kann sowie auszuschließen, daß selbst bei großen Druckunterschieden zwischen dem Brennkanal und Kühlkanal ein Gasaustausch stattfindet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß im Unterwagenkanal mindestens ein in Längsrichtung des Tunnelofens verlaufender, geschlossener Kühlluftkanal angeordnet ist, der von Kühlluft durchströmbar ist, der den Unterwagenkanal weitestmöglich ausfüllt und der von den Ofenwagenunterseiten nur geringfügig beabstandet ist.
  • Durch diesen luftdichten Kühlluftkanal wird Kühlluft geführt, welche die vorzugsweise aus Metallblech bestehende Ummantelung des Kühlluftkanals in etwa auf Umgebungstemperatur hält. Durch die Nähe dieser gekühlten Blechummantelung an den Stahlteilen der Ofenwagen wird die Wärme dieser Stahlteile abgeführt.
  • Aufgrund des sehr geringen Abstands des geschlossenen Kühlluftkanals von der Unterseite der Stahlkonstruktion der Ofenwagen von weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm, kann es innerhalb des Unterwagenkanals außerhalb des Bereichs des Kühlluftkanals praktisch zu keinem Fließen von Gasströmen kommen. Hierdurch ist eine Längsströmung von Luft zwischen den Stahlkonstruktionen des Ofenwagens und der Blechummantelung des Kühlluftkanals praktisch ausgeschlossen. Gleichzeitig ist ausgeschlossen, daß heiße Luft vom Brennkanal in den Raum unterhalb der Ofenwagen oder Kaltluft vom Unterwagenkanal in den Brennkanal gelangen kann. Im Falle der vorliegenden Erfindung entfällt somit die Notwendigkeit, die Tunnelofenwagen luftdicht zwischen Brennkanal und Unterwagenkanal abzudichten, was einen entscheidenden Vorteil der Erfindung darstellt.
  • In der Praxis werden mehrere parallele Kühlluftkanäle vorzusehen sein, von denen jeweils einer zwischen den Rädern der Ofenwagen bzw. zwischen den Rädern der Ofenwagen und der diesen benachbarten Seitenwand des Tunnelofens angeordnet ist. In der Regel sind, falls die Räder der Ofenwagen nicht ganz am seitlichen Ende der Ofenwagen angeordnet sind, drei Kühlluftkanäle vorzusehen, und zwar ein mittlerer Kühlluftkanal, welcher sich zwischen den linken und rechten Rädern erstreckt, ein linker Kühlluftkanal, welcher sich zwischen den linken Rädern und der linken Tunnelofen-Seitenwand und ein rechter Kühlluftkanal, welcher sich zwischen den rechten Rädern und der rechten Tunnelofen-Seitenwand erstreckt.
  • Zwischen den parallel verlaufenden Kühlluftkanälen befinden sich somit Räume, in denen die Räder der Ofenwagen laufen können. Um eine in Längsrichtung des Tunnelofens verlaufende Luftströmung durch diese Räume hindurch zu verhindern, ist in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß an den Ofenwagen vertikale, quer zur Transportrichtung verlaufende Dichtzungen angeordnet sind, die sich in den zwischen benachbarten Kühlluftkanälen definierten Raum erstrecken und von den Kühlluftkanälen bzw. den zur Führung der Ofenwagen vorgesehenen Schienen nur geringfügig beabstandet sind, d.h. einen Abstand kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm, haben.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen in halbschematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch einen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Unterwagenkühlung ausgerüsteten Tunnelofen, und>
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch den Tunnelofen gemäß Fig. 1.
  • Durch den in den Fig. 1 und 2 skizzierten Tunnelofen 2 wird auf Schienen 6 der Ofenwagenzug 4 bewegt, welcher aus einzelnen Ofenwagen 8 besteht. Jeder Ofenwagen 8 umfaßt eine Stahlkonstruktion 10 ,an der über nicht näher dargestellte Lager die Ofenwagenräder 12 gelagert sind. Die Stahlkonstruktion 10 trägt einen Schamotteaufbau 14, auf dem Ziegelstapel 16 abgesetzt sind. Zwischen den Seitenwänden 18 des Tunnelofens 2, dem Fundament 20 des Tunnelofens 2 und der Unterseite der Stahlkonstruktion 10 der Ofenwagen 8 ist der zu kühlende Unterwagenkanal 22 definiert. Oberhalb des Unterwagenkanals 22 ist zwischen dem Schamotteaufbau 14 der Ofenwagen 8, den Seitenwänden 18 und der Ofenbrennkanaldecke 24 des Tunnelofens der Brennkanal 26 definiert.
  • Innerhalb des Unterwagenkanals 22 sind drei in Längsrichtung des Tunnelofens 2 verlaufende Kühlluftkanäle 28, 30, 32 vorgesehen, welche jeweils rechteckigen Querschnitt haben, am Fundament 20 bzw. den Seitenwänden 18 des Tunnelofens 2 auf- bzw. anliegen und von der Unterseite der Stahlkonstruktion 10 nur geringfügig, d. h. unter einem Abstand von weniger als 2 mm, beabstandet sind. Die Kühlluftkanäle 28 bis 32 bestehen vorzugsweise aus Metallblech. Zwischen den Kühlluftkanälen 28, 30 und 30, 32 ist jeweils ein Raum definiert, in welchem die Ofenwagenräder 12 laufen können. An der Unterseite dieses Raums sind die Schienen 6 angeordnet.
  • Zur Abdichtung des vorgenannten Raumes zwischen den Blech-Kühlluftkanälen 28, 30 und 30, 32 sind vertikal verlaufende Dichtzungen 34 an der Unterseite der Stahlkonstruktion 10 der Ofenwagen 8 angeschweißt, wobei diese Dichtzungen vorzugsweise jeweils an den vorderen und hinteren Enden eines jeden Ofenwagens 8 vorgesehen sind. Der Abstand der seitlichen Ränder dieser Dichtzungen 34 von den Seitenflächen der geschlossenen Kühlluftkanäle 28, 30 bzw. 32 ist ebenfalls sehr gering bemessen und ist vorzugsweise kleiner als 2 mm.
  • Während des Betriebes wird Kühlluft durch die Kühlluftkanäle 28, 30, 32 geleitet, wodurch die Blechmäntel der Kühlluftkanäle gekühlt werden, was wiederum eine Kühlung der Stahlkonstruktion 10 der Ofenwagen 8 bzw. der Ofenwagenräder 12 einschließlich deren Lager zur Folge hat. Nachdem die Kühlluftkanäle 28, 30, 32 den Unterwagenkanal 22 praktisch vollständig ausfüllen, und im übrigen die Dichtzungen 34 für eine Abdichtung der Räume zwischen den Kühlluftkanälen sorgen, kann eine Längsströmung innerhalb des Unterwagenkanals 22 außerhalb des Bereichs der Kühlluftkanäle 28 bis 32 praktisch nicht auftreten. Nachdem die Kühlluft vollständig innerhalb der geschlossenen Kühlluftkanäle 28 bis 32 eingeschlossen ist, ist ein Austausch zwischen Kühlluft und heißer Luft aus dem Brennkanal 26 nicht möglich, so daß sich spezielle Abdichtmaßnahmen erübrigen.
  • Eine einfache, zusätzliche Abdichtung zwischen dem Unterwagenkanal 22 und dem Brennkanal 26 ergibt sich durch seitliche, von der Stahlkonstruktion 10 der Ofenwagen 8 in die Seitenwände 18 ragende, durchgehende horizontale Dichtleisten 36.

Claims (6)

  1. Vorrichtung zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen (8) in Tunnelofen (2), mit einem vom Kühlmedium durchströmten Unterwagenkanal (22), der durch das Fundament (20) und die Seitenwände (18) des Tunnelofens (2) und durch die Ofenwagenunterseiten gebildet ist und der gegenüber dem oberhalb der Ofenwagen (8) gebildeten Brennkanal (26) zumindest weitestgehend abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterwagenkanal (22) mindestens ein in Längsrichtung des Tunnelofens (2) verlaufender, geschlossener Kühlluftkanal (28, 30, 32) angeordnet ist, der von Kühlluft durchströmbar ist, der den Unterwagenkanal (22) weitestmöglich ausfüllt und der von den Ofenwagen-Unterseiten nur geringfügig beabstandet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallele Kühlluftkanäle (28, 30, 32) vorgesehen sind, von denen jeweils einer zwischen den Rädern (12) der Ofenwagen (8) bzw. zwischen den Rädern (12) der Ofenwagen (8) und der diesen benachbarten Seitenwand (18) des Tunnelofens (2) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ofenwagen (8) vertikale, quer zur Transportrichtung verlaufende Dichtzungen (34) angeordnet sind, die sich in den zwischen benachbarten Kühlluftkanälen (28, 30 bzw. 30, 32) definierten Raum erstrecken und von den Kühlluftkanälen bzw. den zur Führung der Ofenwagen (8) vorgesehenen Schienen (6) nur geringfügig beabstandet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtzungen (34) zumindest an beiden Enden eines jeden Ofenwagens (8) vorgesehen sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftkanäle (28, 30, 32) aus Metallblech bestehen.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kühlkanäle (28, 30, 32) von der Ofenwagenunterseite bzw. von den Dichtzungen (34) kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm ist.
EP87116103A 1987-11-02 1987-11-02 Vorrichtung zur Unterwagenkühlung von Ofenwagen in Tunnelöfen Expired - Lifetime EP0314820B1 (de)

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