EP0355569B1 - Tunnelofen zum Brennen von verbrennbare Stoffe enthaltendem Brenngut - Google Patents

Tunnelofen zum Brennen von verbrennbare Stoffe enthaltendem Brenngut Download PDF

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EP0355569B1
EP0355569B1 EP89114624A EP89114624A EP0355569B1 EP 0355569 B1 EP0355569 B1 EP 0355569B1 EP 89114624 A EP89114624 A EP 89114624A EP 89114624 A EP89114624 A EP 89114624A EP 0355569 B1 EP0355569 B1 EP 0355569B1
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EP
European Patent Office
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furnace
zone
tunnel kiln
charge
cross
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EP89114624A
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EP0355569A2 (de
EP0355569A3 (en
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Andreas Hässler
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Publication of EP0355569A3 publication Critical patent/EP0355569A3/de
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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
    • F27B9/02—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • 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
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/3005—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types arrangements for circulating gases

Definitions

  • the invention relates to a tunnel kiln for burning combustible material in which the kiln gas is guided over part of the length of the kiln in the opposite direction to the conveying direction of the kiln and has a heating zone at the furnace entrance, a subsequent heating zone and a subsequent firing zone, and also a subsequent cooling zone extending to the furnace exit.
  • the invention further relates to a method for firing in such a tunnel kiln.
  • the invention is based on the object of designing a tunnel kiln and a method for firing the type which is known as being known in such a way that good exhaust gas quality, in particular with regard to organic substances, can be achieved without extensive outside installations being required to achieve this good exhaust gas quality. Furthermore, the invention has for its object to use the fuel contained in the stock in the furnace economically well.
  • the firing process control should be easier than before, without interfering with the countercurrent heat exchange ratio between the cooling and firing zones.
  • the furnace pressure should be able to be reduced significantly, so that long combustion channels can also be implemented without the need for expensive means such as pressure compensation, water channel sealing or the like.
  • the high free internal cross section typical of the invention in the heating zone results in favorable furnace gas conditions with low flow rates and correspondingly low delivery resistances through the furnace.
  • the furnace according to the invention therefore requires only little draft and can therefore be built longer than conventional tunnel furnaces. Because of the large internal cross-sectional areas according to the invention, the force required to convey furnace gas is also low. There are also enlarged convection areas.
  • the furnace Since all process-related heat transport takes place within the furnace jacket, the furnace operates with lower fuel requirements than known systems. In addition, the exhaust gas volume, which is no longer dependent on the counterflow ratio in the heating zone, is reduced.
  • the amount of exhaust gas can be controlled with the new tunnel furnace and the new method, preferably based on the oxygen content of the exhaust gas stream.
  • two flow paths are always present in the heating zone, namely one in cocurrent with the firing material, which gives or has given off the heat to the heating zone and another in countercurrent, which supplies the heating zone with heat from combustion processes from the firing zone .
  • the marginal gaps between the inner lining of the furnace and the trimmings in the tunnel furnace i.e. the free internal cross-sectional areas
  • the invention proposes to make the free inner cross-sectional area of the tunnel furnace in the area of the heating zone and possibly the heating zone and possibly part of the firing zone substantially larger than the inner cross-sectional area in the area of the cooling zone which has remained unchanged from the prevailing teaching in the adjoining area of the firing zone.
  • the large free internal cross-sectional areas provided according to the invention can be used to convey large amounts of gas in the longitudinal direction of the furnace. The furnace gas can thus be conveyed within the combustion channel and does not have to be accomplished, as in the case of known special constructions, via external corrosion-prone pipelines.
  • the heating zone is designated A, the heating zone B, the firing zone C and the cooling zone D.
  • large free internal cross-sectional areas are provided within the furnace between the inner wall of the furnace and the facing. These free inner cross-sectional areas, which extend through the entire heating zone to the beginning of the firing zone, can be provided at different locations.
  • the free inner cross-sectional areas or transfer cross-sections are each provided on the side next to the trimmings 2.
  • the free inner cross-sectional area is provided above the trim, that is, between the furnace top and the upper edge of the trim.
  • Another free cross-sectional area is formed in the embodiment according to FIG. 4 by a continuous longitudinal channel provided in the trim.
  • furnace gas flow is effected with gas delivery devices.
  • gas delivery devices 7 are preferably suction jet nozzles or ring jacket nozzles, which have proven to be particularly suitable.
  • the furnace gas flows in a first direction, designated 3. It comes from the firing zone C, flows through the lateral cross-sectional enlargement 1a, passes through the firing material 2 transversely and flows back through the lateral cross-sectional enlargement 1b in the direction of the firing zone C.
  • a first direction designated 3.
  • the furnace gas flows in a first direction, designated 3. It comes from the firing zone C, flows through the lateral cross-sectional enlargement 1a, passes through the firing material 2 transversely and flows back through the lateral cross-sectional enlargement 1b in the direction of the firing zone C.
  • an opposite flow direction 3a is also possible, which is symbolized by dashed arrows.
  • a periodic change between the different flow directions is also possible. More furnace gas should flow in the heating zone than normally flows there in a normal counterflow tunnel furnace. The higher amount of furnace gas serves to supply the stock at this point with the exothermic energy released from combustion processes in combustion zone C.
  • the furnace gas is removed in a high-temperature zone, where experience has shown that there are no longer any smoldering gases, i.e. at a temperature of approx. 700 to 900 ° C.
  • a plurality of exhaust gas extraction points 4 can be provided, which can be distributed over the entire heating zone and into the combustion zone. These tapping points can have corresponding shut-off devices so that the desired exhaust gas temperature and exhaust gas composition can be achieved.
  • FIG. 3 shows a cross section through the heating zone.
  • the furnace area with the enlarged free inner cross-sectional area is designed as an arched sheet steel shell construction 5 in an airtight manner.
  • Ceramic fiber mats 6 are provided as insulating mats on the inside of the sheet steel shell construction. The design in ceramic fiber construction is possible without difficulty because the distance between the trimmings and the inner surface of the furnace is so large that no damage can occur due to falling or protruding firing material on the inside of the furnace wall.
  • the gas flow 3c takes place above the facing 2 in the heating zone B and the backflow 3d takes place through the facing 2, preferably through longitudinal channels, which can also be arranged offset to one another.
  • the embodiment according to FIG. 4 does not require any lateral broadening of the furnace, but merely an increase in the furnace roof in the heating area.
  • FIG. 4 the same parts have the same reference numerals as in FIG. 1.
  • Gas delivery devices 7, which are preferably designed as ring nozzles, are arranged below the furnace ceiling 105. With 8 the chimney is designated and with 9 a fresh air socket for reducing the exhaust gas temperature when used directly for preheating the moldings.
  • FIG. 3 schematically shows the arrangement of lattice walls or perforated walls 10 in the areas with an enlarged free inner cross-sectional area. This can then be provided if a shielding of the trimmings 2 from the gas streams 3 and 3a conveyed in the transfer cross sections 1a and 1b appears advisable.
  • the combustion zone of the tunnel furnace serves as a thermal afterburning section.
  • the hot furnace gas is withdrawn from the firing zone of the furnace and fed to the heating zone for heating the colder stock.
  • the smoldering gases thus formed in the heating zone are transported into the combustion zone or a zone whose temperature is sufficient to bring the smoldering gases to the furnace for ignition, combustion and thus heating.
  • the resulting combustion and heating effect in a zone of high temperature permits the thermal cleaning of the carbonization gases there and the removal of exhaust gases from this zone.
  • the cleaned exhaust gases removed here when hot can be transported again into the heating zone for heat dissipation.
  • This basic principle is in all embodiments the same.
  • the exhaust gas is not removed directly from the kiln at the extraction point at high temperature, but via lines which run inside the kiln and which pass through the entire heating zone and exit the kiln at the beginning thereof.
  • the diagram according to FIG. 5 illustrates the course of the different gas flows.
  • the tunnel kiln designated 11, has three opposing gas flues or gas flow paths within the kiln jacket in the heating zone area.
  • Two throttle cables, 12 and 13 run in opposite directions to each other and are in direct contact with the firing material.
  • Another of a total of three streams, namely stream 14, runs inside the furnace in a line counter to the direction of the firing material.
  • This gas stream 14 can deliver its heat content via the line and through the heat exchanger 17 through which it flows to the heating zone.
  • the third flue gas duct or flue gas flow 14 is formed by the flue gas extraction points 15, the flue gas lines 16a and 16b and by the heat exchangers 17, which in the exemplary embodiment shown are arranged within the furnace jacket, specifically in the areas 1a and 1b. After it has cooled in the heat exchangers 17 in the furnace, the exhaust gas leaves the tunnel furnace via lines 18 after it has given off the sensible heat to the firing stock. The exhaust gas then reaches the ambient air via the chimney 19.
  • the delivery volume of the gas flues 12 and 13 can be regulated and can be larger or smaller than the exhaust gas delivery flow 14 which is guided within the lines 16a and 16b.
  • FIG. 6 shows the temperature curve for the furnace according to FIG. 5.
  • Figure 7 shows an operating diagram with three successive throttle cables.
  • FIG. 8 shows an exemplary cross section with an arrangement of the exhaust pipes 16a and 16b within the furnace jacket 20 with its inner lining 21.
  • the exhaust pipes 16a and 16b serve, up to the heat exchangers 17, for indirect, convective heat dissipation to the furnace trimmings 2.
  • the exhaust gas is removed from there cooled to approx. 700 ° C. It is therefore possible to apply a lower temperature to the heat exchangers and therefore also to produce them in a metallic design.
  • the amount of exhaust gas through line 18 is regulated by means of a fan 23.
  • the indirect exhaust gas duct 14 is thus kept under negative pressure. Circulation means known per se are used between heat exchangers 17 and burner trolley trim 2 in order to transfer the heat from the heat exchangers to the combustion trolley trim and to cool the exhaust gas stream.
  • the tunnel kiln can also be used to clean pollutants that come from the fuels used or the fuel itself. These are essentially halogens and sulfur oxides, which are very reactive at elevated temperatures. For such temperatures of around 500 ° C to 900 ° C, there is enough space in the tunnel furnace for exhaust gas cleaning to take place inside the furnace.
  • a solid matter filter 24 is therefore provided within the furnace jacket in the enlarged furnace cross-sectional area 1 a.
  • the in Halogens released at a higher temperature range are reacted by the circulating streams 12 and 13 in the colder part of the heating zone with lime or calcareous blanks.
  • the circulation flow 12, 13 can be varied according to the direction and amount, if necessary also periodically reversed. In order to achieve a higher degree of purification, the circulation quantity of the circulation flow can be increased considerably compared to the exhaust gas flow that is removed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tunnelofen zum Brennen von verbrennbare Stoffe enthaltendem Brenngut, bei dem das Ofengas über einen Teil der Ofenlänge in zur Förderrichtung des Brennguts entgegengesetzter Richtung geführt ist und eine Anwärmzone am Ofeneingang, eine sich anschließende Aufheizzone sowie eine danach folgende Brennzone aufweist, ferner eine sich anschließende, bis zum Ofenausgang erstreckende Kühlzone. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Brennen in einem derartigen Tunnelofen.
  • Bei brennstoffhaltigen Formlingen, zum Beispiel porosierten Ziegeln, kohlehaltigen oder bituminösen Formlingen, Kohleelektroden, brennstoffhaltigen Besätzen und dergleichen bestehen verschiedene Probleme. Einerseits ist es problematisch, eine gute Abgasqualität zu erreichen, andererseits ist eine gute wärmewirtschaftliche Ausnutzung des im Besatz enthaltenden Problems schwierig. Dieses Problem besteht besonders, wenn die Formlinge aus kohlenwasserstoffhaltigen oder ölhaltigen Böden und Bindeton oder Plastifizierungsmitteln hergestellt und geformt wurden. Besonders problematisch ist es, Formlinge mit einem besonders hohen Anteil an verbrennbaren Substanzen zu brennen. Es kann dabei der Fall auftreten, daß ein höherer Brennstoffanteil im Besatz vorhanden ist, als er zur Führung des Brennprozesses überhaupt erforderlich ist.
  • Alle bisher bekanntgewordenen Tunnelöfen und Verfahren zum Brennen von brennstoffhaltigen Formlingen fordern einen hohen Installationsaufwand. Dabei sind umfangreiche Gasüberführungsleitungen außerhalb des Ofens vorgesehen. Weiterhin ist es bei den bekannten derartigen Brennverfahren nachteilig, daß man in das Gegenstrom-Wärmeaustausch-Verhältnis zwischen Kühl- und Brennzone eingreift.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tunnelofen und ein Verfahren zum Brennen der als bekannt vorausgesetzten Art so auszubilden, daß eine gute Abgasqualität -insbesondere bezüglich organischer Substanzen- erzielbar ist, ohne daß zum Erreichen dieser guten Abgasqualität umfangreiche Außeninstallationen erforderlich sind. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den im Besatz enthaltenen Brennstoff im Ofenraum wärmewirtschaftlich gut zu nutzen. Die Brennprozeßführung soll einfacher als bisher möglich zu gestalten sein, ohne in das Gegenstrom-Wärmeaustausch-Verhältnis zwischen Kühl- und Brennzone einzugreifen. Darüberhinaus soll mit dem neuen Verfahren und dem neuen Tunnelofen der Ofendruck wesentlich herabgesetzt werden können, damit auch lange Brennkanäle ausführbar sind, ohne daß hierzu aufwendige Mittel wie Druckkompensation, Wasserrinnenabdichtung oder dergleichen erforderlich sind.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. 17.
  • Durch den erfindungstypischen hohen freien Innenquerschnitt in der Aufheizzone ergeben sich günstige Ofengasbedingungen mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten und entsprechend geringen Förderwiderständen durch den Ofen. Der erfindungsgemäße Ofen benötigt deshalb nur geringen Zug und kann demzufolge länger gebaut werden als herkömmliche Tunnelöfen. Wegen der erfindungsgemäß groß ausgebildeten Innenquerschnittsflächen ist auch der Kraftbedarf zur Ofengasförderung gering. Es ergeben sich außerdem vergrößerte Konvektionsflächen.
  • Da alle prozeßbedingten Wärmetransporte innerhalb des Ofenmantels ablaufen, arbeitet der Ofen mit geringerem Brennstoffbedarf als bekannte Systeme. Darüberhinaus wird das Abgasvolumen, das nicht mehr vom Gegenstromverhältnis in der Anwärmzone abhängig ist, reduziert. Die Abgasmenge kann mit dem neuen Tunnelofen und dem neuen Verfahren vorzugsweise nach dem Sauerstoffgehalt des Abgasstroms geregelt werden.
  • In dem erfindungsgemäßen Tunnelofen und Verfahren sind in der Aufheizzone stets zwei Strömungswege vorhanden, nämlich einer im Gleichstrom mit dem Brenngut, welcher die Wärme an die Aufheizzone abgibt bzw. abgegeben hat und ein weiterer im Gegenstrom, welcher der Aufheizzone Wärme aus Verbrennungsvorgängen von der Brennzone zuführt.
  • Es ist leicht möglich, vorhandene Tunnelöfen auf das neue Verfahren umzurüsten. Hierzu genügt ein Austausch der Aufheizzone. Dies läßt sich besonders einfach mit vorgefertigten Tunnelofenelementen bewerkstelligen.
  • Im Bereich der Kühl- und Brennzone muß in den Prozeßverlauf nicht eingegriffen werden. Dies ist vorteilhaft, weil vor allen Dingen diese Zone für die farbliche und qualitative Beschaffenheit des fertigen Brennprodukts bestimmend sind. Das neue Verfahren gewährleistet eine einwandfreie Qualität der Brennprodukte auch bei Ofenumstellungen.
  • Nach herrschender Lehre sind die Randspalten zwischen Ofeninnenfutter und Besatz im Tunnelofen, also die freien Innenquerschnittsflächen, möglichst klein zu halten. Im Gegensatz zu dieser herrschenden Lehre schlägt die Erfindung vor, die freie Innenquerschnittsfläche des Tunnelofens im Bereich der Aufheizzone und ggfs. der Anwärmzone sowie ggfs. einem Teil der Brennzone wesentlich größer zu gestalten als die gegenüber der herrschenden Lehre unverändert gebliebene Innenquerschnittsfläche im Bereich der Kühlzone und im daran anschließenden Bereich der Brennzone. Die erfindungsgemäß vorgesehenen großen freien Innenquerschnittsflächen können zur Förderung großer Gasmengen in Ofenlängsrichtung genutzt werden. Die Ofengasförderung kann also innerhalb des Brennkanals erfolgen und muß nicht wie bei bekannten Sonderkonstruktionen über außenliegende korrosionsanfällige Rohrleitungen bewerkstelligt werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen schematischen horizontalen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tunnelofens,
    Figur 2
    die Temperaturverlaufskurve in dem Tunnelofen gemäß Figur 1,
    Figur 3
    einen Schnitt entlang Ebene III - III in Figur 1,
    Figur 4
    einen vertikalen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Tunnelofens,
    Figur 5
    einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Tunnelofens,
    Figur 6
    eine Temperaturverlaufskurve zum Tunnelofen gemäß Figur 5,
    Figur 7
    einen schematischen Längsschnitt analog Figur 5 durch eine weitere Ausführungsform des Tunnelofens,
    Figur 8
    einen Querschnitt durch den Tunnelofen gemäß Figur 5 entlang Ebene VIII - VIII.
  • Bei den verschiedenen Ausführungsformen ist die Anwärmzone mit A bezeichnet, die Aufheizzone mit B, die Brennzone mit C und die Kühlzone mit D.
  • Bei allen Ausführungsformen werden innerhalb des Ofens zwischen Ofeninnenwand und Besatz große freie Innenquerschnittsflächen vorgesehen. Diese freien Innenquerschnittsflächen, die sich durch die gesamte Aufheizzone bis zum Beginn der Brennzone erstrecken, können an verschiedenen Stellen vorgesehen sein. Bei den Ausführungsformen gemäß Figuren 1, 5 und 7 sind die freien Innenquerschnittsflächen oder Überführungsquerschnitte jeweils seitlich neben dem Besatz 2 vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist die freie Innenquerschnittsfläche oberhalb des Besatzes, also zwischen Ofendecke und Oberkante des Besatzes vorgesehen. Eine weitere freie Querschnittsfläche ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 durch einen im Besatz vorgesehenen durchgehenden Längskanal gebildet. Das Vorsehen der großen freien Innenquerschnittsflächen erlaubt es, daß entlang der Aufheizzone genügend Ofengas aus der Brennzone C zur Aufheizzone B und wieder zurück zur Brennzone C transportiert werden kann, um durch konvektive Wärmeübertragung auf diese Weise den Besatz in der Aufheizzone zu erwärmen. Die Ofengasströmung wird mit Gasfördereinrichtungen bewirkt. Derartige Gasfördereinrichtungen 7 sind vorzugsweise Saugstrahldüsen oder Ringmanteldüsen, die sich als besonders gut geeignet erwiesen haben.
  • Aus der Darstellung gemäß Figur 1 ist ersichtlich, daß das Ofengas in einer ersten, mit 3 bezeichneten Richtung strömt. Es kommt aus der Brennzone C, strömt durch die seitliche Querschnittsvergrößerung 1a, durchtritt das Brenngut 2 quer und strömt durch die seitliche Querschnittsvergrößerung 1b in Richtung auf die Brennzone C zurück. Statt dieser mit durchgehenden Pfeilen charakterisierten Strömungsrichtung ist auch eine entgegengesetzte Strömungsrichtung 3a möglich, die mit gestrichelten Pfeilen symbolisiert ist. Es ist auch ein periodischer Wechsel zwischen den unterschiedlichen Strömungsrichtungen möglich. In der Aufheizzone soll mehr Ofengas strömen, als üblicherweise in einem normalen Gegenstromtunnelofen dort strömt. Die höhere Ofengasmenge dient dazu, um den Besatz an dieser Stelle mit der frei werdenden exothermen Energie aus Verbrennungsvorgängen der Brennzone C zu versorgen.
  • Die Abfuhr des Ofengases erfolgt in einer Zone hoher Temperatur, und zwar dort dort, wo erfahrungsgemäß keine Schwelgase mehr vorhanden sind, also bei einer Temperatur von ca. 700 bis 900°C. Es können mehrere Abgasentnahmestellen 4 vorgesehen sein, welche sich über die gesamte Aufheizzone und bis in die Brennzone verteilen können. Diese Entnahmestellen können entsprechende Absperrorgane aufweisen, so daß damit die gewünschte Abgastemperatur und Abgaszusammensetzung erzielbar ist.
  • Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch die Aufheizzone. Dort und aus Figur 1 ist ersichtlich, daß der Ofenbereich mit der vergrößerten freien Innenquerschnittsfläche als gewölbte Stahlblechschalenkonstruktion 5 luftdicht ausgeführt ist. Auf der Innenseite der Stahlblechschalenkonstruktion sind Keramikfasermatten 6 als Isolierstoffmatten vorgesehen. Die Ausführung in Keramikfaserkonstruktion ist ohne Schwierigkeiten deshalb möglich, weil der Abstand zwischen Besatz und Ofeninnenfläche so groß ist, daß keine Beschädigungen durch herabfallendes oder überstehendes Brenngut an der Innenseite der Ofenwand entstehen können.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 erfolgt in der Aufheizzone B die Gasströmung 3c oberhalb des Besatzes 2 und die Rückströmung 3d erfolgt durch den Besatz 2, vorzugsweise durch Längskanäle, die auch versetzt zueinander angeordnet sein können. Die Ausführungsform gemäß Figur 4 erfordert keine seitliche Ofenverbreiterung sondern lediglich eine Erhöhung der Ofendecke im Aufheizbereich.
  • In Figur 4 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet. Unterhalb der Ofendecke 105 sind Gasfördereinrichtungen 7 angeordnet, welche vorzugsweise als Ringdüsen ausgebildet sind. Mit 8 ist der Kamin bezeichnet und mit 9 ein Frischluftstutzen zur Herabminderung der Abgastemperatur bei direkter Verwendung zur Vorwärmung der Formlinge.
  • Figur 3 zeigt schematisch das Anordnen von Gitterwänden oder durchbrochenen Wänden 10 in den Bereichen mit vergrößerter freier Innenquerschnittsfläche. Diese können dann vorgesehen sein, wenn eine Abschirmung des Besatzes 2 von den in den Überführungsquerschnitten 1a und 1b geförderten Gasströmen 3 und 3a ratsam erscheint.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient die Brennzone des Tunnelofens als thermische Nachverbrennungsstrecke. In einem ersten Schritt wird das heiße Ofengas aus der Brennzone des Ofens abgezogen und zur Erwärumg des kälteren Besatzes der Aufheizzone zugeführt. Die hierdurch in der Anwärmzone sich bildenden Schwelgase werden in die Brennzone oder eine solche Zone transportiert, deren Temperatur ausreicht, um die Schwelgase dort zur Zündung, Verbrennung und damit zum Heizen in Ofen zu bringen. Die hierdurch bewirkte Verbrennung und Heizwirkung in einer Zone hoher Temperatur erlaubt die thermische Reinigung der Schwelgase dort sowie die Entnahme von Abgasen aus dieser Zone. Es können die in heißem Zustand hier entnommenen gereinigten Abgase erneut in die Aufheizzone zur Wärmeabgabe transportiert werden. Dieses grundsätzliche Prinzip ist bei allen Ausführungsbeispielen gleich. Bei den Ausführungsformen der Tunnelöfen gemäß Figuren 5 bis 7 wird das Abgas an der Entnahmestelle mit hoher Temperatur nicht unmittelbar aus dem Ofen abgeführt sondern über innerhalb des Ofens geführte Leitungen, die die gesamte Aufheizzone durchsetzen und an deren Beginn aus dem Ofen austreten.
  • Das Schema gemäß Figur 5 veranschaulicht den Verlauf der verschiedenen Gasströme. Der mit 11 bezeichnete Tunnelofen weist drei jeweils gegenläufige Gaszüge oder Gasströmungswege innerhalb des Ofenmantels im Aufheizzonenbereich auf. Dabei verlaufen zwei Gaszüge, nämlich 12 und 13 gegenläufig zueinander und stehen in direkter Berührung mit dem Brenngut. Ein weiterer von insgesamt drei Strömen, nämlich der Strom 14 verläuft innerhalb des Ofens in einer Leitung entgegen der Brenngutdurchlaufrichtung. Dieser Gasstrom 14 kann seinen Wärmeinhalt über die Leitung und über die durchströmten Wärmetauscher 17 an die Aufheizzone abgeben. Der dritte Abgaszug oder Abgasstrom 14 wird durch die Abgasentnahmestellen 15, die Abgasleitungen 16a und 16b sowie durch die Wärmetauscher 17 gebildet, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb des Ofenmantels und zwar in den Bereichen 1a und 1b angeordnet sind. Nach seiner Abkühlung in den im Ofen liegenden Wärmetauschern 17 verläßt das Abgas den Tunnelofen über Leitungen 18, nachdem es die fühlbare Wärme an den Brennbesatz abgegeben hat. Das Abgas gelangt dann über den Kamin 19 in die Umgebungsluft.
  • Das Fördervolumen der Gaszüge 12 und 13 kann geregelt werden und größer oder kleiner als der Abgasförderstrom 14 werden, welcher innerhalb der Leitungen 16a und 16b geführt ist.
  • Figur 6 zeigt die Temperaturverlaufskurve zum Ofen gemäß Figur 5.
  • Figur 7 zeigt ein Betriebsschema mit drei aufeinanderfolgenden Gaszügen.
  • Figur 8 zeigt einen beispielhaften Querschnitt mit einer Anordnung der Abgasleitungen 16a und 16b innerhalb des Ofenmantels 20 mit dessen Innenfutter 21. Die Abgasleitungen 16a und 16b dienen bis zu den Wärmetauschern 17 der indirekten, konvektiven Wärmeabgabe an den Brennwagenbesatz 2. Damit wird das Abgas dort von ca. 900°C auf ca. 700°C abgekühlt. Es können deshalb die Wärmetauscher mit geringerer Temperatur beaufschlagt und demnach auch in metallischer Ausführung hergestellt werden. Die Abgasmenge durch die Leitung 18 wird mittels eines Ventilators 23 geregelt. Damit wird der indirekte Abgaszug 14 unter Unterdruck gehalten. Zwischen Wärmetauschern 17 und Brennwagenbesatz 2 werden an sich bekannte Umwälzmittel eingesetzt, um die Wärme von den Wärmetauschern auf den Brennwagenbesatz zu übertragen und den Abgasstrom abzukühlen.
  • Der Tunnelofen kann auch zur Reinigung von Schadstoffen herangezogen werden, die aus den eingesetzten Brennstoffen oder dem Brenngut selbst stammen. Es handelt sich hier im wesentlichen um Halogene sowie Schwefeloxyde, die bei erhöhten Temperaturen sehr reaktionswillig sind. Für solche Temperaturen von etwa 500°C bis 900°C steht im Tunnelofen genügend Raum für eine innerhalb des Ofens erfolgende Abgasreinigung zur Verfügung. Bei einer Ausführungsform (Fig.5) ist deshalb ein Feststoffilter 24 innerhalb des Ofenmantels in dem vergrößerten Ofenquerschnittsbereich 1a vorgesehen. Die im höheren Temperaturbereich freigesetzten Halogene werden durch die zirkulierenden Ströme 12 und 13 im kälteren Teil der Aufheizzone mit Kalk oder kalkhaltigen Rohlingen zur Reaktion gebracht. Die Zirkulationsströmung 12, 13 kann nach Richtung und Menge variiert werden, ggfs. auch periodisch umgekehrt werden. Zur Erreichung eines höheren Reinigungsgrades kann die Umlaufmenge der Zirkulationsströmung gegenüber dem abgeführten Abgasstrom erheblich gesteigert werden.

Claims (18)

  1. Tunnelofen zum Brennen von verbrennbare Stoffe enthaltendem Brenngut, bei dem das Ofengas über einen Teil der Ofenlänge in zur Förderrichtung des Brennguts entgegengesetzter Richtung geführt ist und eine Anwärmzone am Ofeneingang, eine sich anschließende Aufheizzone sowie eine danach folgende Brennzone aufweist, ferner eine sich anschließende, bis zum Ofenausgang erstreckende Kühlzone,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die freie Innenquerschnittsfläche des Tunnelofens im Bereich der Aufheizzone (B) gegenüber der freien Innenquerschnittsfläche des Tunnelofens in mindestens einem Teil der Brennzone (C) und der Kühlzone (D) wesentlich vergrößert und daß im Bereich der vergrößerten Innenquerschnittsfläche (1a; 1b; 1c) das Ofengas (3) entlang einer Längsfläche des Besatzes (2) im Gegenstrom und entlang einer anderen Längsfläche des Besatzes (2) im Gleichstrom zum Brenngut geführt ist, wobei das Ofengas beim Übergang vom Gegenstrom in den Gleichstrom den Besatz (2) quer durchströmt und das Ofengas am in Brenngutförderrichtung gesehen hinteren Ende der Aufheizzone (B) und/oder vorderen Ende der Brennzone (C) dem Ofenkanal entnommen wird.
  2. Tunnelofen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine vergrößerte freie Querschnittsfläche (1a; 1b) an einer Längsseite des Tunnelofens vorgesehen ist.
  3. Tunnelofen nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine vergrößerte freie Querschnittsfläche (1c) zwischen Ofendecke (105) und Besatz (2) vorgesehen ist.
  4. Tunnelofen nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vergrößerte Querschnittsflächen (1a und 1b) auf einander gegenüberliegenden Längsseiten des Tunnelofens vorgesehen sind.
  5. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß innerhalb des Ofenbesatzes (2) ein in Ofenlängsrichtung verlaufender Strömungskanal für das Ofengas vorgesehen ist.
  6. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Ofenraum angeordnete Gas-Fördereinrichtungen (7) für die Förderung des Ofengases vorgesehen sind.
  7. Tunnelofen nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gasfördereinrichtungen (7) Saugstrahldüsen (Ringmanteldüsen) sind.
  8. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das dem Ofenkanal entnommene Ofengas in einer innerhalb des freien Querschnitts (1a; 1b) längs durch die Aufheizzone verlaufenden Leitung (16; 16a; 16b) bis zum Austritt aus dem Ofen geführt ist.
  9. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Abgasleitung (16a; 16b; 16) ein Wärmetauscher (17) innerhalb des Ofenraums vorgesehen ist.
  10. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß innerhalb des vergrößerten freien Ofenquerschnitts (1a; 1b) ein Feststoffilter (24) zur Ofengasreinigung vorgesehen ist.
  11. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Feststoffilter (24) zum Entfernen von SO₂ ausgebildet ist.
  12. Tunnelofen nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Feststoffilter zum Entfernen von F₂ ausgebildet ist.
  13. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Ofengas innerhalb der Ofenstrecke mit vergrößertem freien Querschnittsbereich (1a; 1b; 1c) vom hinteren Ende der Aufheizzone (B) und/oder vorderen Ende der Brennzone (C) aus der Gleichstromrichtung wieder in Gegenstromrichtung umgeleitet und im Gegenstrom durch den Ofenbereich mit vergrößertem freien Ofenquerschnitt (1a; 1b; 1c) bis zum Austritt aus dem Ofen geführt wird.
  14. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strömungsrichtungen des Ofengases (3; 3a) innerhalb des vergrößerten freien Querschnittsbereichs (1a; 1b; 1c) umkehrbar sind, und zwar gegebenenfalls periodisch.
  15. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mindestens im vergrößerten Querschnittsbereich der Tunnelofen als Stahlblechschalenkonstruktion mit innerer Isolierstoffschicht ausgebildet ist.
  16. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß seitlich neben dem Besatz (2) innerhalb des vergrößerten freien Querschnittsbereichs (1a; 1b) parallel sich zum Besatz (2) erstreckende durchbrochene Wände (10) vorgesehen sind.
  17. Verfahren zum Brennen von verbrennbare Stoffe enthaltendem Brenngut, bei dem das Ofengas über einen Teil der Ofenlänge in zur Förderrichtung des Brennguts entgegengesetzter Richtung geführt ist und eine Anwärmzone am Ofeneingang, eine sich anschließende Aufheizzone sowie eine danach folgende Brennzone aufweist, ferner eine sich anschließende, bis zum Ofenausgang sich erstreckende Kühlzone,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die freie Innenquerschnittsfläche des Tunnelofens im Bereich der Aufheizzone (B) gegenüber der freien Innenquerschnittsfläche des Tunnelofens in mindestens einem Teil der Brennzone (C) und der Kühlzone (D) wesentlich vergrößert und daß im Bereich der vergrößerten Innenquerschnittsfläche (1a; 1b; 1c) das Ofengas (3) entlang einer Längsfläche des Besatzes (2) im Gegenstrom und entlang einer anderen Längsfläche des Besatzes (2) im Gleichstrom zum Brenngut geführt ist, wobei das Ofengas beim Übergang vom Gegenstrom in den Gleichstrom den Besatz (2) quer durchströmt und das Ofengas am in Brenngutförderrichtung gesehen hinteren Ende der Aufheizzone (B) und/oder vorderen Ende der Brennzone (C) dem Ofenkanal entnommen wird.
  18. Verfahren zum Brennen nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird.
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