EP1136777B1 - Tunnelbrennofen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Tunnelbrennofen für Hochlochziegel, bei welchem Ziegelrohlinge rasterförmig zueinander beabstandet auf Transportmitteln anordenbar, und mittels dieser durch einen Brennofen bewegbar sind, weiters die Beheizung des Brennofens durch rohrförmige Brenner gebildet wird, deren Längsachsen im wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufen, wobei die Brenner jeweils einen Mündungsbereich, ausgebildet am unteren Ende der Brenner, aufweisen, und im Mündungsbereich Austrittsöffnungen für Verbrennungsgase angeordnet sind.

Solche Brennöfen sind im wesentlichen in zwei Ausführungsformen bekannt: Einerseits ist es bekannt, einige wenige Brenner mit jeweils sehr großer Heizleistung vorzusehen. Diese erzeugen besonders hohe, für das direkte Anströmen der Ziegelrohlinge nicht geeignete Temperaturen, weshalb sie in einigem Abstand von den Ziegelrohlingen angeordnet und so ausgerichtet sind, daß die von ihnen erzeugten heißen Gase nur indirekt auf die Ziegelrohlinge auftreffen können. Eine zweite bekannte Möglichkeit der Brennerausbildung/-anordnung liegt darin, sie als eine Vielzahl von vorzugsweise an der Brennofendecke festgelegten kleinen Brennern mit jeweils nur relativ geringer Wärmeentwicklung auszubilden.

Bei diesen bekannten Ausbildungs- und Anordnungsformen der Brenner sind wohl ausreichende Temperaturen erreichbar, die Effizienz des Brennvorganges ist jedoch aufgrund der jeweils nur relativ schwachen Um- und insbesondere Durchströmungen der Ziegelrohlinge nicht optimal: Bei großen, energiereichen Brennern kann nur ein indirektes, ungelenktes Umströmen der Ziegelrohlinge erfolgen, die Ausbildung einer nennenswerten Durchströmung der Hochlöcher kommt dabei aber nicht zustande. Kleine Brenner erzeugen nur relativ langsame Strömungen, die, auch wenn sie direkt auf die Ziegelrohlinge gerichtet werden, insbesondere großvolumige Ziegelrohlinge nicht vollständig durchströmen.

Die WO 93 25 360 A zeigt das Brennen von Ziegelrohlingen. Nachteilig bei diesen Brennern ist, dass die Längsachsen der Austrittsöffnungen der Verbrennungsgase parallel zur Längsachse der Brenner angeordnet sind, und somit nur eindirektional wirken.

Die DE 44 38 417 A zeigt insbesondere einen Ofen zur Herstellung von grobkeramischen Produkten wie z.B. Vormauerziegeln, bei dem eine direkte Anflammung des in Form von Besatzpaketen in die Brennzone eingebrachten zu brennenden Gutes erfolgt. Nachteil dieser Ausführung ist der schlechte Wirkungsgrand beim Brennen da die Verbrennungsgase nicht ausschließlich auf das Brenngut gerichtet sind.

Die DE 296 14 958 U1 offenbart einen Tunnelbrennofen mit Aufwärmzone, Brennzone und Kühlzone. In der Aufwärmzone und der Kühlzone sind senkrechte Luftrohre vorgesehen, welche zwischen die Brennstapel reichen. Am unteren Ende der senkrechten Luftrohre sind horizontale Blasrohre mit Austrittsöffnungen vorgesehen. Hier zeigt sich der Nachteil, dass aufgrund der Anordnung der Luftrohre, die ausschließlich zum Kühlen oder vorwärmen verwendet werden, das Transportmittel nicht kontinuierlich gefahren werden kann, da die Luftrohre linear zwischen dem Brenngut geführt werden müssen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Tunnelbrennofen der eingangs erläuterten Art anzugeben, bei welchem ein deutlich effizienterer Brennvorgang erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Lochnormalen der Austrittsöffnungen im wesentlichen normal zur Längsachse der Brenner und normal zu einer Bewegungsrichtung des Transportmittels verlaufen.

Aufgrund dieser Ausbildung und Anordnung der Brennermündungen werden die von den Brennern erzeugten Heißgas-Strömungen zum Großteil direkt in die Hochlöcher der Ziegelrohlinge eingeleitet, welche dadurch zwangsweise von den Heißgas-Strömungen intensiv durchsetzt werden. Es werden bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung/Ausgestaltung der Brenner sämtliche Oberflächen, insbesondere auch die bei bisher bekannten Lösungen vernachlässigten Oberflächen der Hochlöcher intensiver Heißgas-Strömungen ausgesetzt. Dies führt zu einem relativ kurze Zeit in Anspruch nehmenden und damit besonders wirtschaftlichen, vollständigen Brennvorgang der Ziegelrohlinge.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in einem Mündungsbereich zwei Gruppen von Austrittsöffnungen vorgesehen sind, welche Gruppen jeweils aus entlang einer Linie angeordneten Austrittsöffnungen gebildet sind und daß diese Gruppen um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.

Damit können mit einem Brenner gleichzeitig zwei Ziegelrohlings-Reihen mit Heißgas-Strömungen beaufschlagt werden, womit - ohne die Effizienz des Brennvorganges zu beeinträchtigen- die Gesamtanzahl der zur Beheizung notwendigen Brenner gering gehalten werden kann.

Weiters kann vorgesehen sein, dass die Hochlöcher sämtlicher Ziegelrohlinge parallel zu den Lochnormalen der Austrittsöffnungen der Brenner anordenbar sind.

Die Brenner brauchen damit nicht entlang ihrer Längsachsen verschiebbar ausgeführt werden, sondern können in technisch einfacher Weise unbeweglich an der Brennkanal-Decke festgelegt werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Brenner als Hochgeschwindigkeitsbrenner ausgeführt sind.

Hochgeschwindigkeitsbrenner erzeugen heiße Gase mit besonders hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Diese reißen Umgebungsluft mit sich, womit das Volumen des vom Brenner hervorgerufenen Gasstromes deutlich erweitert wird. Durch diesen Mitreiß-Effekt ist es möglich, den Brenner auf relativ kleiner Flamme -und damit relativ wenig Energie aufbrauchend- zu fahren, dennoch aber eine intensive Heißgas-Strömung zu erzeugen.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die Brenner eine Kernstrahlgeschwindigkeit von 30 bis 60 m/s, vorzugsweise 40 bis 50 m/s aufweisen.

Bei Geschwindigkeiten in diesen Bereichen weist das Verhältnis von den Brennern zugeführtem Brennstoff und in die Ziegelrohlinge eingebrachter Brennenergie ein Optimum auf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Brenner jeweils ein mit den Austrittsöffnungen versehenes Außenrohr umfassen, dessen im Mündungsbereich befindliches fußseitiges Ende verschlossen ist, in welches Außenrohr ein Innenrohr eingesetzt ist, dessen fußseitiges, oberhalb des Mündungsbereiches liegende Ende mit einer Mischerscheibe verschlossen ist.

Diese Konstruktionsweise hat sich als besonders wenig störungsanfällig erwiesen. Darüber hinaus ist hier sichergestellt, daß die Verbrennungsgase aus sämtlichen Austrittsöffnungen mit denselben Geschwindigkeiten austreten, womit die Ziegel-Rohlinge über ihre gesamte Höhe gleichmäßig gebrannt werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen, besonders bevorzugte Ausführungsformen darstellenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Hochlochziegel-Rohling im Schrägriß;

Fig.2 einen vertikalen, quer zur Bewegungsrichtung der Transportmittel geführten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Tunnelbrennofen;

Fig.3a einen Ausschnitt eines mit Ziegelrohlingen bestückten Tunnelofenwagens, wobei die Hochlöcher quer zur Transportrichtung orientiert sind im Grundriß;

Fig.3b einen Ausschnitt des Tunnelofenwagens gemäß Fig.3a im Aufriß und

Fig.4 eine besonders bevorzugte Brenner-Ausführungsform im Schnitt.

Zur Erklärung der nachstehend verwendeten Terminologie betreffend die in einem erfindungsgemäßen Tunnelbrennofen brennbaren Hochlochziegel-Rohlinge ist in Fig. 1 ein solcher, in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 versehener Ziegelrohling im Schrägriß dargestellt. Die beiden Begrenzungsflächen, in welche die Hochlöcher 10 münden, werden als Stirnseiten 11, sämtliche verbleibende Begrenzungsflächen werden als Seitenflächen 12 bezeichnet.

Aus Fig.2 ist der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen Tunnelbrennofens 2 ersichtlich. Er umfaßt aus wärmedämmendem Material gefertigte Wände 20 und eine auf ihnen festgelegte Decke 21, welche den tunnelförmigen Brennkanal 22 begrenzen. Die zu brennenden Hochlochziegel-Rohlinge 1 sind auf Transportmittel 3 rasterförmig zueinander beabstandet angeordnet, welche Transportmittel 3 normal zur Bildebene weiterbewegt werden. Diese Transportmittel 3 werden in der Regel durch Wägen gebildet, deren Räder 31 entlang eines am Brennraumboden 23 angeordneten Schienensystems 4 laufen. Diese Art von Transportmittel 3 wurde auch in den beigeschlossenen Darstellungen gewählt, was aber nicht als die Erfindung darauf einschränkend zu verstehen ist, es könnten genauso auch andersartige Transportmittel, wie Riemen, Luftkissen, Stäbe od. dgl. eingesetzt werden.

Die Beheizung eines solchen Tunnelbrennofens 2 ist durch rohrförmige Brenner 5 gebildet. Diese sind durch die Brennraumdecke 21 hindurchgeführt und in ihrem außerhalb des Brennraumes 22 liegenden Abschnitt an eine Brenngas- und an eine Luft-Versorgungs-Leitung 8,8' angeschlossen. Die Längsachsen 51 der Brenner 5 verlaufen im wesentlichen in vertikaler Richtung.

Die Ziegelrohlinge 1 liegen jeweils auf einer ihrer Seitenflächen 12 auf, sodaß ihre Stirnseiten 11 lotrecht zur Bewegungsrichtung T des Transportmittels 3 zu liegen kommen. Die Hochlöcher 10 der Ziegelrohlinge 1 verlaufen in eine gemeinsame Richtung, vorzugsweise, so wie in Fig.2 und 3a dargestellt, quer zur Transportrichtung T.

Die Brenner 5 weisen jeweils einen Mündungsbereich 50 auf, der innerhalb eines Abstandes a zwischen Ziegelrohling-Stimseiten 11 angeordnet ist. In diesem Mündungsbereich 50 sind in der Mantelfläche des Brenner-Außenrohres 6 Austrittsöffnungen 52 für vom Brenner erzeugte Verbrennungsgase angeordnet. Die Längsachsen 53 dieser Austrittsöffnungen 52 verlaufen im wesentlichen in Richtung der Hochlöcher 10, also quer zur Transportrichtung T, womit die von jedem Brenner 5 erzeugten Verbrennungsgase unmittelbar in die Hochlöcher 10 eingeleitet werden.

Die Anzahl dieser Austrittsöffnungen 52 pro Brenner 5 ist nicht erfindungswesentlich und kann frei gewählt werden. Der Mündungsbereich 50 muß allerdings sich zumindest über die gesamte Ziegelrohlings-Höhe erstreckend ausgebildet werden, damit die Ziegelrohlinge 1 über ihre gesamte Höhe gleichmäßig gebrannt werden. Wird der Mündungsbereich 50 etwa 340 mm lang ausgebildet, so hat es sich als günstig erwiesen, acht Austrittsöffnungen 52 auf diese Länge verteilt vorzusehen. Die einzelnen Austrittsöffnungen 52 können gleichmäßig oder ungleichmäßig zueinander beabstandet sein.

Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, daß sämtliche Austrittsöffnungen 52 jeden Brenners 5 in einer vertikal verlaufenden Linie angeordnet und auf die Stirnflächen 10 der jeweils links neben den Brennern 2 liegenden Ziegelrohlinge 1 ausgerichtet sind. Jeder Brenner 5 beaufschlagt damit nur eine Ziegelrohlings-Reihe mit Verbrennungsgasen.

Eine andere Ausgestaltungsweise der Mündungsbereiche 50 der Brenner 5 zeigen die Fig.3a,b: Hier sind die Austrittsöffnungen 52 zu zwei Gruppen zusammengefaßt, wobei innerhalb jeder dieser Gruppen die Austrittsöffnungen 52 jeweils entlang einer Linie, die parallel zur Längsachse 51 des Brenners 5 verläuft, angeordnet sind. Diese beiden Gruppen sind um 180° zueinander versetzt im Mantel des Brenner-Außenrohres 6 angeordnet, die Austrittsöffnungen 52 der beiden Gruppen liegen somit einander paarweise gegenüber (vgl. auch Fig.4).

Wie insbesondere aus Fig.3b hervorgeht, kann aufgrund dieser Konstruktionsweise jeder Brenner 5 beide zu ihm benachbart angeordneten Ziegelrohlingsreihen mit Verbrennungsgasen beaufschlagen.

Wie aus Fig.3a hervorgeht, werden die Ziegelrohlinge 1 in mehreren, in Transportrichtung T verlaufenden Reihen angeordnet, welche Reihen zu Zweier-Gruppen zusammengefaßt sind. Die Abstände innerhalb dieser Zweier-Gruppen sind relativ gering gehalten, die Abstände a zwischen zwei Zweier-Gruppen sind jedoch so breit gewählt, daß in erfindungsgemäßer Weise die Mündungen 50 der Brenner 5 innerhalb dieser Abstände a angeordnet werden können.

In jedem der Abstände a sind mehrere erfindungsgemäße Brenner 5 hintereinander angeordnet, sodaß jeder Ziegelrohling 1 während seines Durchlaufes durch den Brennkanal 22 mehrmals mit heißen Verbrennungsgasen beaufschlagt wird.

Die Ziegelrohlinge 1 liegen nicht unmittelbar mit einer ihrer Seitenflächen 12 am Transportmittel 3 auf, sondern vermittels Stäben oder Rohren 9, welche ihrerseits mit Abstand über dem Transportmittel 3 gehalten sind. Dazu dienen die in Fig.3b mit 9' bezeichneten Träger, welche im Querschnitt gesehen L-förmig ausgebildet sind und mit den freien Enden ihrer Schenkel auf das Transportmittel 3 aufgesetzt sind. Damit können sich auch unterhalb der Auflageflächen der Ziegelrohlinge 1 Brenngasströmungen ausbilden, sodaß eine allseitige Umströmung der Ziegelrohlinge 1 gewährleistet ist.

Die Brenner 5 sind vorzugsweise als Hochgeschwindigkeitsbrenner ausgeführt, die von ihnen produzierten Verbrennungsgase treten also mit besonders hoher Kernstrahlgeschwindigkeit aus den Austrittsöffnungen 52 aus. Der genaue Betrag dieser Geschwindigkeit kann grundsätzlich beliebig gewählt werden, bevorzugt werden allerdings Kernstrahlgeschwindigkeiten von 30 bis 60 m/s, vorzugsweise 40 bis 50 m/s, eingesetzt.

Die von Hochgeschwindigkeitsbrennern erzeugte Heißgas-Strömung umfaßt zunächst die direkt vom Hochgeschwindigkeitsbrenner 5 in dessen Kernstrahl erzeugten Verbrennungsgase, welche Geschwindigkeiten in den eben angeführten Bereichen aufweisen können. Innerhalb der an den kegelförmigen Kernstahl angrenzenden Mischungzone induzieren die Verbrennungsgase eine zusätzliche Brennraumluft-Strömung, reißen also Brennraumluft mit, wodurch das Volumen der Gesamtströmung durch die Ziegelrohlinge 1 ganz wesentlich erhöht wird. Durch diese, ein Spezifikum von Hochgeschwindigkeitsbrennern darstellende Strömungsinduktion kann mit relativ geringer Verbrennungsenergie eine sehr intensive Heißgas-Strömung erzeugt werden.

Aus Fig.4 geht ein bevorzugt eingesetzter konstruktiver Aufbau eines Brenners 5 hervor:

Der Brenner 5 umfaßt hier zwei koaxial ineinander gesteckte Rohre, wobei das Außenrohr mit 6 und das Innenrohr mit 7 bezeichnet ist. Das fußseitige Ende des Außenrohres 6 bildet den Mündungsbereich 50, weshalb in diesem Bereich des Mantels des Außenrohres 6 die Austrittsöffnungen 52 eingebracht sind. Unterhalb dieser Austrittsöffnungen 52 ist das fußseitige Ende des Außenrohres 6 verschlossen, vorzugsweise mittels einer massiven Metallscheibe 14.

Das fußseitige Ende des Innenrohres 7 liegt oberhalb des Mündungsbereiches 50 und ist mit einer Mischerscheibe 13 verschlossen.

Die Zufuhrung von Brenngas, das bereits mit etwas Frischluft vermischt sein kann, zur Mischerscheibe 13 erfolgt über die im Bereich der Längsachse 51 des Brenners 5 verlaufende Leitung 16. Über den am Innenrohr 7 festgelegten Stutzen 15 und das Innenrohr 7 selbst gelangt Frischluft zur Mischerscheibe 13, welcher Bauteil eine intensive Vermischung von Brenngas und Frischluft durchführt.

Die Mischerscheibe 13 in Richtung Mündungsbereich 50 überragend ist eine Zündelektrode 17 angeordnet, die über die durch das Innenrohr 7 ins Freie geführte Leitung 18 mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist. Zwischen der Elektrode 17 und der Mischerscheibe 13 wird ein Lichtbogen 19 ausgebildet, welcher das Brenngas-FrischluftGemisch entzündet. Dieses Gemisch verbrennt zum Großteil im Inneren des Außenrohres 6 auf Höhe des Mündungsbereiches 50, bevor es aus den Austrittsöffnungen 52 austritt. Noch unverbrannte Teile des Gemisches werden außerhalb des Außenrohres 6 verbrannt.

Die Erfindung ist nicht auf in dieser Weise aufgebaute Brenner 5 eingeschränkt, diese können vielmehr -mit Ausnahme der Austrittsöffnungen 52 mit in Richtung der Hochlöcher 10 verlaufenden Längsachsen- beliebig ausgeführt sein.

Claims (6)

1. Tunnelbrennofen für Hochlochziegel, bei welchem Ziegelrohlinge (1) rasterförmig zueinander beabstandet auf Transportmitteln (3) anordenbar, und mittels dieser durch einen Brennofen (2) bewegbar sind, weiters die Beheizung des Brennofens (2) durch rohrförmige Brenner (5) gebildet wird, deren Längsachsen (51) im wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufen, wobei die Brenner (5) jeweils einen Mündungsbereich (50), ausgebildet am unteren Ende der Brenner (5), aufweisen, und im Mündungsbereich (50) Austrittsöffnungen (52) für Verbrennungsgase angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochnormalen (53) der Austrittsöffnungen (52) im Wesentlichen normal zur Längsachse (51) der Brenner (5) und normal zu einer Bewegungsrichtung (T) des Transportmittels (3) verlaufen.
2. Tunnelbrennofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Mündungsbereich (50) zwei Gruppen von Austrittsöffnungen (52) vorgesehen sind, welche Gruppen jeweils aus entlang einer Linie angeordneten Austrittsöffnungen (52) gebildet sind und daß diese Gruppen um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.
3. Tunnelbrennofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochlöcher (10) sämtlicher Ziegelrohlinge (1) parallel zu den Lochnormalen (53) der Austrittsöffnungen (52) der Brenner (5) anordenbar sind.
4. Tunnelbrennofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (5) als Hochgeschwindigkeitsbrenner ausgeführt sind.
5. Tunnelbrennofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (5) eine Kernstrahlgeschwindigkeit von 30 bis 60 m/s, vorzugsweise 40 bis 50 m/s aufweisen.
6. Tunnelbrennofen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (5) jeweils ein mit den Austrittsöffnungen (52) versehenes Außenrohr (6) umfassen, dessen im Mündungsbereich (50) befindliches fußseitiges Ende verschlossen ist, in welches Außenrohr (6) ein Innenrohr (7) eingesetzt ist, dessen fußseitiges, oberhalb des Mündungsbereiches (50) liegende Ende mit einer Mischerscheibe (13) verschlossen ist.

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