EP0717830B1 - Durchlaufofen - Google Patents

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EP0717830B1
EP0717830B1 EP95921694A EP95921694A EP0717830B1 EP 0717830 B1 EP0717830 B1 EP 0717830B1 EP 95921694 A EP95921694 A EP 95921694A EP 95921694 A EP95921694 A EP 95921694A EP 0717830 B1 EP0717830 B1 EP 0717830B1
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furnace
heating zone
continuous furnace
accordance
air ducts
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Bernd Kölln
Henning Richter
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Riedhammer GmbH
Riedhammer GmbH and Co KG
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Riedhammer GmbH
Riedhammer GmbH and Co KG
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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
    • F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • 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
    • F27B9/12—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity with special arrangements for preheating or cooling the charge
    • 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 specially adapted for furnaces of these types
    • F27B9/36—Arrangements of heating devices

Definitions

  • the invention relates to a continuous furnace for burning ceramic moldings.
  • continuous furnace stands for all types of continuous ovens, for example Tunnel kilns with kiln cars or roller kilns.
  • ceramic molded parts basically includes all Types of ceramic moldings, such as porcelain, sanitary ware etc. But there are also special ceramic products, such as ferrites, for example soft ferrites.
  • Such soft ferrites are characterized in that they produced using a binder / pressing aid and processed into molded parts.
  • These additives usually consist of organic substances, such as Polyvinyl alcohol.
  • the soft ferrites mentioned show compared to conventional ones ceramic products a special behavior during the Burning process. When heating in the oven, i.e. in the heating zone, burn out these additives so that it becomes a Contamination of the furnace atmosphere with organic components is coming.
  • DE 36 32 918 C2 describes a method for heating the Heating zone of a tunnel oven described in the area the warming zone was supplied with hot furnace gas Branch line is arranged from the above Conveyors the heating zone is heated and furnace gas the heating zone in the opposite direction into the bypass line for thermal post-cleaning.
  • DE 32 32 294 C1 describes a method for sintering Soft ferrites in a chamber furnace, i.e. one discontinuous working furnace, described in which the furnace atmosphere during the so-called “binder phase” additionally is heated outside the furnace chamber, namely in that the volatilize during the binder phase Binder in the circulation circuit outside the furnace chamber be burned continuously and the resulting Combustion gases remain in the circulation circuit and only the excess gas quantities are removed.
  • the gas supplied to the furnace chamber be practically “inert". In this way, however Do not control / regulate the furnace atmosphere in the desired way.
  • the known method is discontinuous Oven limited.
  • the invention has for its object a continuous furnace specify that meets the following criteria: it should the energetically effective ones present in the flue gas of the furnace Components, in particular those that outgas in the heating zone Binder proportions can be used for thermal purposes.
  • a defined furnace atmosphere should above all be adjustable in the heating zone. After all, the Pyroprocess overall to be optimized energetically.
  • Such a continuous furnace has the following advantages:
  • the heating zone becomes hot air at one or more points deducted, for example with gaseous binder components is loaded during the heating phase of the ceramic Degas molded parts from these.
  • the combustion gases then become one Combustion chamber fed, burned there, so that one largely cleaned hot air then to the heating zone can be traced back.
  • the combustion chamber can in the oven, but separate from the oven duct, for example below of the furnace duct or externally.
  • the recirculated hot air has a temperature, for example from 600 to 1,000 ° C and is therefore significantly above the temperature required in the heating zone.
  • the temperature in the heating zone - in Direction of transport of the firing material considered - different (increasing). In any case, however, is usually the maximum temperature of the furnace atmosphere in the heating zone well below the aforementioned 1,000 ° C, namely for example at 600 ° C.
  • An embodiment of the invention provides that Warm air pipes - viewed in the transport direction of the goods - to be arranged one behind the other along the heating zone, preferably to homogenize the furnace atmosphere warm air is supplied from both sides.
  • warm air pipes led vertically one above the other into the heating zone to be even over the height of the furnace duct Ensure warm air supply.
  • One embodiment of the invention provides that the amount of cold air supplied from the cold air lines or their temperature can be regulated or controlled accordingly a preselectable temperature / atmosphere profile for the continuous furnace.
  • the regulation or control can, for example for a corresponding valve in the connection area of the cold air lines to the respective hot air pipe.
  • the external combustion chamber can be in a suitable location are arranged and is for example with an or equipped with several own burners. Any excess air can be led away via a chimney.
  • the continuous furnace itself can be done in a conventional manner Be energetically supplied, for example with gas or electric heating elements.
  • a tunnel kiln is shown with the reference number 10 an oven entrance 12, a heating zone 14, a firing zone 16 and has a cooling zone 18 and an oven exit 20.
  • the transport route of the fired material passed through the furnace 10 is represented by the arrow T.
  • a flue gas line 22 runs from the heating zone into one Combustion chamber 24, which is fired with a burner 26 becomes.
  • a hot air line runs from the combustion chamber 24 28 back towards the heating zone 14. Before entering The hot air line 28 branches into the heating zone 14 however, here in six sub-lines (warm air lines called) and marked with the reference numeral 30.
  • the Warm air lines 30 each open in pairs from the left and right through the furnace wall into the furnace duct and are open each furnace side in the transport direction T arranged one behind the other.
  • a cold air line 32 leads to each warm air line 30, a control valve 34 being arranged in each case in the transition region is set so that the amount of cold air supplied can be.
  • the temperature is of course also the same of the cold air supplied to the individual hot air lines 30 individually adjustable.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zum Brennen von keramischen Formteilen.
Der Begriff "Durchlaufofen" steht dabei stellvertretend für alle Arten von kontinuierlich arbeitenden Öfen, also beispielsweise Tunnelöfen mit Ofenwagen oder Rollenöfen.
Diese Durchlauföfen sind in der Regel wie folgt aufgebaut (in Transportrichtung des Gutes betrachtet): über einen Eingang durchläuft das Brenngut zunächst eine Aufheizzone, dann eine Brennzone und zum Schluß eine Abkühlzone, bevor es am Ofenausgang entnommen wird.
Der Begriff "keramische Formteile" umfaßt grundsätzlich alle Arten keramischer Formkörper, wie Porzellan, Sanitärkeramik etc. Es werden aber ausdrücklich auch sonderkeramische Produkte, wie Ferrite, beispielsweise Weichferrite, erfaßt.
Derartige Weichferrite zeichnen sich dadurch aus, daß sie unter Verwendung eines Bindemittels/Preßhilfmittels hergestellt und zu Formteilen verarbeitet wurden. Diese Zusatzmittel bestehen in der Regel aus organischen Substanzen, wie Polyvinylalkohol.
Die genannten Weichferrite zeigen gegenüber konventionellen keramischen Produkten ein besonderes Verhalten während des Brennprozesses. Bei der Erwärmung im Ofen, also in der Aufheizzone, brennen diese Zusatzmittel aus, so daß es zu einer Belastung der Ofenatmosphäre mit organischen Bestandteilen kommt.
Insoweit muß dafür Sorge getragen werden, daß die Ofenatmosphäre in der Aufheizzone sich nicht mit Bindemitteldämpfen aufkonzentriert; im Gegenteil: es ist stets dafür Sorge zu tragen, daß gleichbleibende Atmosphärenbedingungen herrschen, um eine gleichbleibend hohe Produktqualität sicherzustellen.
In der DE 2 001 148 A ist vorgeschlagen worden, zur gleichmäßigen Erwärmung von Brenngut die Ofenluft aus einem Tunnelofen in einen Zwischenraum zu führen, von dort aus einer Brennkammer zuzuführen und anschließend an anderer Stelle wieder in den Ofen zurückzuleiten.
In der DE 36 32 918 C2 wird ein Verfahren zur Beheizung der Anwärmzone eines Tunnelofens beschrieben, bei dem im Bereich der Anwärmzone eine mit heißem Ofengas versorgte Nebenstromleitung angeordnet wird, aus der über Fördereinrichtungen die Anwärmzone beheizt wird und Ofengas aus der Anwärmzone in umgekehrter Richtung in die Nebenstromleitung zur thermischen Nachreinigung geführt wird.
Bei diesem Verfahren lassen sich weder die im Rauchgas des Ofens vorhandenen energetisch wirksamen Bestandteile, insbesondere die in der Aufheizzone ausgasenden Bindemittelanteile, wärmetechnisch nutzen, noch lassen sich die Verbrennungsgrößen der Nebenstromleitung unabhängig vom Ofenbetrieb einstellen.
In der DE 32 32 294 C1 wird ein Verfahren zum Sintern von Weichferriten in einem Kammerofen, also einem diskontinuierlich arbeitenden Ofen, beschrieben, bei dem die Ofenatmosphäre während der sogenannten "Bindemittelphase" zusätzlich außerhalb der Ofenkammer erwärmt wird, und zwar dadurch, daß die sich während der Bindemittelphase verflüchtigenden Bindemittel im Umwälzkreislauf außerhalb der Ofenkammer kontinuierlich verbrannt werden und die dabei entstehenden Verbrennungsgase im Umwälzkreislauf verbleiben und nur die überschüssigen Gasmengen abgeführt werden.
Auf diese Weise soll das der Ofenkammer zugeführte Gas praktisch "inert" sein. Auf diese Weise läßt sich jedoch die Ofenatmosphäre nicht in der gewünschten Weise steuern/regeln. Darüber hinaus ist das bekannte Verfahren auf einen diskontinuierlichen Ofen beschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlaufofen anzugeben, der folgende Merkmale erfüllt: es sollen die, im Rauchgas des Ofens vorhandenen energetisch wirksamen Bestandteile, insbesondere die in der Aufheizzone ausgasenden Bindemittelanteile, wärmetechnisch genutzt werden. Darüber hinaus soll eine definierte Ofenatmosphäre vor allem in der Aufheizzone einstellbar sein. Schließlich soll der Pyroprozeß insgesamt energetisch optimiert werden.
Dieses Ziel wird durch einen Durchlaufofen zum Brennen von keramischen Formteilen mit folgenden Merkmalen erreicht:
  • Der Ofen weist eine Aufheiz-, eine Brenn- und eine Abkühlzone auf,
  • von der Aufheizzone verläuft mindestens eine Rauchgasleitung in eine Verbrennungskammer,
  • von der Verbrennungskammer führt mindestens eine Heißluftleitung zurück zur Aufheizzone,
  • die Heißluftleitung verzweigt sich vor der Aufheizzone in mehrere Warmluftleitungen, die beabstandet zueinander in die Aufheizzone einmünden,
  • in die Heißluftleitung und/oder die Warmluftleitungen münden Kaltluftleitungen ein.
Ein solcher Durchlaufofen weist folgende Vorteile auf: aus der Aufheizzone wird an einer oder mehreren Stellen Heißluft abgezogen, die zum Beispiel mit gasförmigen Bindemittelanteilen beladen ist, die während der Aufheizphase der keramischen Formteile aus diesen ausgasen.
Die Verbrennungsgase werden anschließend einer Verbrennungskammer zugeleitet, dort verbrannt, so daß eine weitestgehend gereinigte Heißluft anschließend zur Aufheizzone zurückgeführt werden kann. Die Verbrennungskammer kann im Ofen, jedoch getrennt vom Ofenkanal, zum Beispiel unterhalb des Ofenkanals oder extern angeordnet werden.
Die zurückgeführte Heißluft hat beispielsweise eine Temperatur von 600 bis 1.000° C und liegt damit deutlich oberhalb der Temperatur, die in der Aufheizzone benötigt wird.
Es kommt hinzu, daß die Temperatur in der Aufheizzone - in Transportrichtung des Brenngutes betrachtet - unterschiedlich (ansteigend) ist. In jedem Fall liegt aber üblicherweise die maximale Temperatur der Ofenatmosphäre in der Aufheizzone deutlich unterhalb der genannten 1.000° C, nämlich beispielsweise bei 600° C.
Insoweit kommt dem Merkmal einer Kaltluftzufuhr in die Heißluftleitung beziehungsweise in die Warmluftleitungen eine besondere Bedeutung zu.
Über die Temperatur und Menge und Art der zugeführten Kaltluft (Gas) kann nun einerseits die Temperatur der in die Aufheizzone zurückgeführten Luft eingestellt werden und andererseits ist gleichzeitig auch eine Beeinflussung der gewünschten Atmosphärenart (beispielsweise des Sauerstoffgehaltes der zugeführten Luft) über die Kaltluft möglich.
Im Stand der Technik (DE 32 32 294 C1) wurde vorgeschlagen, praktisch inerte Heißluft in den Ofen zurückzuführen. Diese, unmittelbar aus einer Verbrennung stammende Heißluft ist jedoch - wie dargestellt - einerseits zu heiß und entspricht in ihrer Zusammensetzung vor allem nicht der gewünschten Ofenatmosphäre.
Diese Mängel werden durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden.
Insbesondere die Tatsache, daß mehrere Warmluftleitungen beabstandet zueinander in die Aufheizzone zurückgeführt werden, ermöglicht es, ein dem jeweiligen Ofen angepaßtes Temperatur- und Atmosphärenprofil in der Aufheizzone einzustellen.
Dabei sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, die Warmluftleitungen - in Transportrichtung des Gutes betrachtet - hintereinander entlang der Aufheizzone anzuordnen, wobei zur Vergleichmäßigung der Ofenatmosphäre vorzugsweise eine beidseitige Warmluftzufuhr erfolgt. Selbstverständlich können alternativ oder ergänzend auch mehrere Warmluftleitungen vertikal übereinander in die Aufheizzone geführt werden, um über die Höhe des Ofenkanals eine gleichmäßige Warmluftzufuhr sicherzustellen.
In den Fällen, in denen jeder Warmluftleitung eine eigene Kaltluftleitung zugeordnet wird, lassen sich die Temperatur und Atmosphäre der zurückgeführten Warmluft jeweils individuell einstellen.
Dabei sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß die aus den Kaltluftleitungen zugeführte Kaltluftmenge beziehungsweise ihre Temperatur regel- oder steuerbar ist, entsprechend einem vorwählbaren Temperatur-/Atmosphärenprofil für den Durchlaufofen.
Die Regelung beziehungsweise Steuerung kann beispielsweise für ein entsprechendes Ventil im Anschlußbereich der Kaltluftleitungen zu der jeweiligen Warmluftleitung erfolgen.
Die externe Verbrennungskammer kann an geeigneter Stelle angeordnet werden und ist beispielsweise mit einem oder mehreren eigenen Brennern ausgerüstet. Etwaige Überschußluft kann über einen Schornstein weggeführt werden.
Der Durchlaufofen selbst kann auf konventionelle Art und Weise energetisch versorgt werden, beispielsweise mit Gas oder elektrischen Heizelementen.
Aufgrund des beschriebenen Kreislaufes und der Nachverbrennung energiehaltiger Rauchgase kann die Beheizung der Aufheizzone praktisch ohne Primärenergie erfolgen, so daß Brenner oder eine elektrische Beheizung in diesem Bereich nicht unbedingt notwendig sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Da der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Durchlaufofens, beispielsweise seine feuerfeste Ausmauerung, ohne weiteres nach dem Stand der Technik erfolgen kann, zeigt die einzige Figur lediglich schematisch das Prinzip einer erfindungsgemäßen Ofenkonstruktion.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Tunnelofen dargestellt, der einen Ofeneingang 12, eine Aufheizzone 14, eine Brennzone 16 und eine Abkühlzone 18 sowie einen Ofenausgang 20 aufweist. Der Transportweg des durch den Ofen 10 geführten Brenngutes ist durch den Pfeil T dargestellt.
Von der Aufheizzone verläuft eine Rauchgasleitung 22 in eine Verbrennungskammer 24, die mit einem Brenner 26 befeuert wird.
Von der Verbrennungskammer 24 verläuft eine Heißluftleitung 28 zurück in Richtung auf die Aufheizzone 14. Vor Eintritt in die Aufheizzone 14 verzweigt sich die Heißluftleitung 28 jedoch in hier sechs Teilleitungen (Warmluftleitungen genannt) und mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet. Die Warmluftleitungen 30 münden jeweils paarweise von links und rechts durch die Ofenwand in den Ofenkanal ein und sind auf jeder Ofenseite in Transportrichtung T hintereinander angeordnet.
Zu jeder Warmluftleitung 30 führt eine Kaltluftleitung 32, wobei im Übergangsbereich jeweils ein Regelventil 34 angeordnet ist, so daß die Menge der zugeführten Kaltluft eingestellt werden kann. Ebenso ist natürlich auch die Temperatur der den einzelnen Warmluftleitungen 30 zugeführten Kaltluft individuell einstellbar.
Auf diese Weise kann entlang der Aufheizzone 14 (in Transportrichtung T betrachtet) nicht nur sichergestellt werden, daß an der jeweiligen Ofenstelle Warmluft einer vorwählbaren Temperatur zugeführt wird, sondern gleichzeitig kann auch beispielsweise der Sauerstoffgehalt der so zugeführten Luft über die jeweilige Kaltluftmenge geregelt oder gesteuert werden. Dies ist gerade beim Brennen von sonderkeramischen Werkstoffen wie Weichferriten, die äußerst empfindlich auf Atmosphärenschwankungen reagieren, wichtig.
Um auch eine möglichst gleichmäßige Warmluftzufuhr über die Höhe des Ofenkanals zu erreichen, ist es selbstverständlich möglich, an einzelnen Stellen auch mehrere Warmluftleitungen 30 übereinander anzuordnen.

Claims (10)

  1. Durchlaufofen zum Brennen von keramischen Formteilen mit folgenden Merkmalen:
    1.1 einer Aufheiz- (14), einer Brenn- (16) und einer Abkühlzone (18),
    1.2 von der Aufheizzone (14) verläuft mindestens eine Rauchgasleitung (22) in eine Verbrennungskammer (24),
    1.3 von der Verbrennungskammer (24) führt mindestens eine Heißluftleitung (28) zurück zur Aufheizzone (14),
    1.4 die Heißluftleitung (28) verzweigt sich vor der Aufheizzone (14) in mehrere Warmluftleitungen (30), die beabstandet zueinander in die Aufheizzone (14) einmünden,
    1.5 in die Heißluftleitung (28) und/oder die Warmluftleitungen (30) münden Kaltluftleitungen (32) ein.
  2. Durchlaufofen nach Anspruch 1, bei dem jeder Warmluftleitung (30) eine eigene Kaltluftleitung (32) zugeordnet ist.
  3. Durchlaufofen nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die aus den Kaltluftleitungen (32) zugeführte Kaltluftmenge regeloder steuerbar ist.
  4. Durchlaufofen nach Anspruch 3, bei dem im Anschlußbereich der Kaltluftleitungen (32) zu den jeweiligen Warmluftleitungen (30) ein Regel- oder Steuerventil (34) angeordnet ist.
  5. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Verbrennungskammer (24) mit Brennern (26) ausgebildet ist.
  6. Durchlaufofen nch einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Aufheizzone (14) frei von Brennern oder elektrischen Heizeinrichtungen ist.
  7. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Warmluftleitungen (30) in beide Wandflächen des Ofens einmünden.
  8. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Warmluftleitungen (30), in Transportrichtung (T) der keramischen Formteile betrachtet, hintereinander angeordnet sind.
  9. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Warmluftleitungen (30) mit unterschiedlichem Abstand zum Boden des Ofens in die Aufheizzone (14) einmünden.
  10. Durchlaufofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Verbrennungskammer unterhalb des Bodens des Ofenkanals angeordnet ist.
EP95921694A 1994-06-10 1995-06-09 Durchlaufofen Expired - Lifetime EP0717830B1 (de)

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