NL1017448C2 - Ovenregeling voor warmtebehandeling van producten. - Google Patents

Description

Ovenregeling voor warmtebehandeling van produkten

De uitvinding heeft betrekking op een ovenregeling voor warmtebehandeling van produkten zoals metalen, glas of keramiek, in het bijzonder dakpannen, omvattende instelorga-nen voor gas- en luchthoeveelheid en een regelorgaan voor de 5 gas/lucht-verhouding.

Een dergelijke ovenregeling wordt in de praktijk toegepast voor tal van produkten. Ter toelichting van de uitvinding zal in het navolgende echter slechts de toepassing voor dakpannen, teneinde deze vanuit hun groene stadium in 10 gerede staat te brengen, worden toegelicht. De uitvinding is echter nadrukkelijk niet tot deze toepassing beperkt.

Voor het vervaardigen van gerede dakpannen is nodig dat de aanwezige overmaat vocht uit de groene klei waaruit de dakpannen zijn gevormd wordt gestookt, dat in de klei aanwe-15 zige humus wordt uitgebrand en dat een sintering van de klei wordt gerealiseerd, zodat het product in een gerede keramische vorm wordt gebracht. In alle stookfasen is daarbij van belang het proces zo optimaal mogelijk te laten verlopen.

Voor de daartoe benodigde instellingen is uit de stand van de 20 techniek bekend om instelorganen voor het aan de oven toe te voeren gas en lucht toe te passen, alsmede een regelorgaan voor de instelling van de verhouding tussen de hoeveelheden gas en lucht die in de oven worden ingebracht.

Het is een doelstelling van de uitvinding een oven-25 regeling van de in de aanhef bedoelde soort te verschaffen die op automatische wijze in alle stadia van het stookproces kan beantwoorden aan de dan wenselijke optimale procescondities .

De ovenregeling volgens de uitvinding is er daartoe 30 door gekenmerkt, dat deze ovenregeling een tijd-temperatuur-traject heeft, waarbij in een voorafbepaalde eerste fase de regeling de gas/luchtverhouding stuurt en de regeling in een voorafbepaalde tweede fase gas en lucht in elkaar opeenvolgende tijdframes gedurende een pulstijd openstuurt en gedu-35 rende een pauzetijd in hoofdzaak of geheel dichtstuurt, waarbij de pulstijd en de pauzetijd telkens samen één tijdframe 1 011 448 2 opleveren. Dit tijdframe kan in duur constant zijn of variabel .

Dit biedt de mogelijkheid dat in de opstookcurve van het stooktraject met een overmaat lucht wordt gewerkt, 5 zodat naar verhouding veel rookgassen ontstaan. De daardoor veroorzaakte turbulentie leidt tot een effectieve warmteoverdracht ten gevolge waarvan het uitstoken van restvocht en humus vlot kan verlopen. De doorwarmfase die volgt op de opstookcurve verloopt bij voorkeur zó dat de gas/lucht-10 verhouding in hoofdzaak constant op stochiometrische verbranding wordt gehouden. De daarbij gerealiseerde energetisch optimale procescondities zijn zeer gewenst voor het sinteren van de kleimoleculen welke inmiddels goeddeels vrij van restvocht en humus zijn.

15 Het is de uitvinders gebleken dat met de ovenrege ling volgens de uitvinding tot circa 25% energiebesparing mogelijk is ten opzichte van de uit de stand van de techniek bekende ovenregeling voor keramiek.

Het is op zichzelf mogelijk dat de ovenregeling zo 20 wordt uitgevoerd dat een voorafbepaald en gecalculeerd tempe-ratuurtrajeet wordt gerealiseerd door middel van het sturen van de gas/luchtverhouding op basis van voorafbepaalde modelberekeningen, en tevens dat de verhouding tussen de pulstijd en de pauzetijd eveneens op basis van dergelijke modelbereke-25 ningen wordt uitgevoerd.

Het heeft echter de voorkeur dat de regeling in de tweede fase de pulstijd en de pauzetijd stuurt in afhankelijkheid van een temperatuur in de oven.

Een eerste uitvoeringsvorm van de regeling volgens 30 de uitvinding is er door gekenmerkt dat de eerste fase en de tweede fase op elkaar aansluiten, en dat de regeling in de eerste fase de gas/lucht-verhouding stuurt in afhankelijkheid van een temperatuur in de oven. Daarbij is dan wenselijk dat in de tweede fase de gas/luchtverhouding op stochiometrische 35 verbranding is ingesteld.

Een meer de voorkeur genietende tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding is er door gekenmerkt, dat de eerste fase en de tweede fase met elkaar samenvallen zodat de rege-

01 7 4 4 S

3 ling voor de gas/luchtverhouding en de regeling van de puls-tijd en pauzetijd tegelijkertijd actief zijn, en dat de regeling van de gas/lucht-verhouding stuurt naar een gewenste luchtovermaat die tenminste op stochiometrische verbranding 5 is ingesteld.

In deze uitvoeringsvorm zijn derhalve de gas/lucht-verhoudingsregeling en de puls-/pauzetijdregeling, gelijktijdig werkzaam. Afhankelijk van het type proces kan daarbij, overeenkomstig de regeling volgens de eerste uitvoeringsvorm, 10 gedurende de opstookcurve de gewenste luchtovermaat worden ingesteld op een oxiderende atmosfeer (grote overmaat lucht), terwijl gedurende de doorwarmfase de gewenste luchtovermaat op stochiometrische verbranding kan worden ingesteld. De puls-/pauzetijdregeling is daarbij afhankelijk van een tempe-15 ratuur in de oven.

De uitvinding zal nu nader wordt toegelicht aan de hand van het navolgende niet beperkende uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar de tekening.

In de tekening toont figuur 1 een gebruikelijk tijd-20 temperatuurtrajeet dat behoort bij een oven voor keramiek, in het bijzonder dakpannen.

Fig. 2 toont schematisch een oven met daarbij horende gasluchtkanalen en branders, en een regeling volgens een eerste uitvoeringsvorm.

25 Fig. 3 toont schematisch een oven met daarbij horen de gasluchtkanalen en branders, en een regeling volgens een tweede uitvoeringsvorm.

Verwijzend nu eerst naar fig. 1 wordt een typisch tijd-temperatuurtrajeet getoond, welke toepasselijk is voor 30 het vervaardigen van gerede dakpannen vanuit hun groene stadium. In het begin van het stookproces dat duurt tot de oven een temperatuur van ca. 200°C heeft bereikt wordt restvocht uit de klei verwijderd, en tot daarna te bereiken temperaturen van ca. 600°C wordt ook chemisch gebonden water uit de 35 klei gestookt. In een tussentrajeet van circa 600-850°C vindt vervolgens uitbranding van humus plaats, waarna temperaturen boven 850°C tot circa 1100°C dienen voor het sinteren van de klei, zodat zich de gerede dakpannen kunnen vormen. Nadat het '1 Ό 1 4 sinteren heeft plaatsgevonden vindt een gecontroleerd afkoel-traject plaats, zoals schematisch in figuur 1 getoond. Het sintertraject gelegen tussen de tijdstippen ti en t2 wordt hierna aangeduid als de doorwarmfase. De periode welke voor-5 afgaat aan het tijdstip tx wordt hierna aangeduid met de op-stookfase.

In figuur 2 is schematisch en slechts ter toelichting van de functionaliteit van een eerste uitvoeringsvorm van de ovenregeling volgens de uitvinding een oven 1 aange-10 duid, welke is voorzien van aanvoerleidingen 2 voor lucht en 3 voor gas. Op deze aanvoerleidingen 2 en 3 zijn in de oven 1 branders 4 aangesloten. De luchtaanvoerleiding 2 heeft een instelorgaan 5 voor het instellen van de hoeveelheid lucht.

De gastoevoerleiding 3 heeft een instelorgaan 6 voor het in-15 stellen van de hoeveelheid gas. Beide instelorganen 5 en 6 worden gestuurd door een ovenregeling 7 bijvoorbeeld gerealiseerd door middel van een procescomputer. In een eerste uitvoeringsvorm van de ovenregeling 7 volgens de uitvinding kent deze twee typen temperatuurregeling, namelijk A en B. De keu-20 ze tussen deze twee typen is afhankelijk van de fase van het tijd-temperatuurtrajeet (getoond in Fig. 1), waarin zich de oven 1 bevindt. Dit tijd-temperatuurtrajeet is eveneens in de ovenregeling 7 verwerkt en opgenomen in het blok dat is aangeduid met verwijzingsteken C. Het tijd-temperatuurtrajeet C 25 bepaalt de keuze tussen de regeling van de gas/luchtverhouding aangeduid met A en de regeling met de besturing van de pulstijd en pauzetijd aangeduid met B. Schematisch is dit in de figuur met gekoppelde schakelaars aangeduid .

30 De regeling volgens de eerste uitvoeringsvorm werkt zo dat in de hiervoor aangeduide opstookfase de regeling de gas/lucht-verhouding A stuurt en dat de regeling in de hiervoor aangeduide doorwarmfase, gas en lucht in elkaar opeenvolgende tijdframes gedurende een pulstijd openstuurt en ge-35 durende een pauzetijd dichtstuurt, waarbij deze pulstijd en pauzetijd te samen telkens één tijdframe opleveren. De op elkaar naadloos aansluitende tijdframes hebben in de regel alle een gelijke duur. Ook is mogelijk om de tijdframes in duur te \ Q'\ ί *4 ^ 5 variëren .

Teneinde een gecontroleerde afloop van het proces mogelijk te maken is de ovenregeling 7 bij voorkeur uitgerust met een sensororgaan 8 voor het meten van een voor het proces 5 relevante temperatuur in de oven 1. Deze temperatuur dient ter bepaling van de actuele positie die ingenomen wordt in het tijd-temperatuurtraject volgens figuur 1, dat wil zeggen of de oven 1 zich in de opstookfase danwel de doorwarmfase bevindt. De gemeten temperatuur dient verder als terugkoppel-10 grootheid ter voeding van de regeling van de gas/luchtver-houding A respectievelijk de verhouding van de pulstijd en pauzetijd volgens regeling B. Opgemerkt wordt dat bij actief zijn van de gas/luchtverhoudingregeling A de ratio wordt gestuurd van de mate waarin de instelorganen 5 en 6 van respec-15 tievelijk de luchtleiding 2 en gasleiding 3 zijn opengestuurd. Bij actief zijn van de pulstijd-, pauzetijdregeling B is de verhouding tussen de opensturing van de instelorganen 5 en 6 constant ingesteld zodanig dat in hoofdzaak stochiome-trische verbranding van het gas kan plaatsvinden. De regeling 20 B verloopt dan zo dat gedurende een pulstijd de instelorganen 5 en 6 onder handhaving van hun onderlinge gelijkblijvende verhouding zijn opengestuurd, terwijl gedurende een pauzetijd de instelorganen 5 en 6 zijn dichtgestuurd.

Overigens kan worden opgemerkt dat voor het geduren-25 de de pauzetijd afsluiten van de luchtleiding 2 en gasleiding 3 ook afzonderlijke afsluiters kunnen worden toegepast. Dit biedt dan het voordeel dat de instelorganen 5 en 6 in hun vaste onderlinge verhouding kunnen blijven staan opengestuurd.

30 Verwijzend nu naar figuur 3, wordt een tweede voor keursuitvoeringsvorm van de ovenregeling volgens de uitvinding schematisch getoond. De in figuur 3 getoonde oven 1 bezit tevens branders 4 die gevoed worden met een luchtleiding 2 en een gasleiding 3. In de luchtleiding 2 zijn regelkleppen 35 5 en 9 opgenomen, terwijl in de gasleiding 3 regelkleppen 6 en 10 aanwezig zijn. De regelkleppen 5 en 6 worden bediend door een in de procescomputer 7 opgenomen regeling A voor het besturen van de gewenste luchtovermaat. Deze regeling stelt 1 0 1 7 *·. t ° 6 derhalve de ratio in van de regelkleppen 5 en 6, teneinde een bepaalde gewenste lucht/gasverhouding te realiseren. Gedurende het verloop van het tijdtemperatuurtraject, zoals dat in figuur 1 is afgebeeld, kan deze gewenste luchtovermaat varië-5 ren tussen een sterk oxiderende atmosfeer, namelijk gedurende de opstookfase voorafgaand aan het tijdstip tlf en een nagenoeg stochiometrische verbranding in de doorwarmfase tussen de tijdstippen t2 en t2. Dit is in de figuur gesymboliseerd met het functieblok C, waarin het tijdtemperatuurtraject is 10 opgenomen, dat een setpoint afgeeft voor het functieblok A, waarin de luchtgasverhoudingsregeling is opgenomen. Simultaan met de luchtgasverhoudingsregeling A is een pulstijd-/pauzetijdregeling B werkzaam die afsluitkleppen 9 en 10 in respectievelijk de luchtleiding 2, en gasleiding 3 bedient.

15 De verhouding tussen de pulstijd en de pauzetijd zoals deze door de regeling B wordt ingesteld, wordt afgeleid van een gemeten temperatuur in de oven zoals bijvoorbeeld bepaald met de sensor 8.

1 01 7 4 4 δ

Claims (6)

1. Ovenregeling voor warmtebehandeling van produkten zoals metalen, glas of keramiek, in het bijzonder dakpannen, omvattende instelorganen voor gas- en luchthoeveelheid en een regelorgaan voor de gas/luchtverhouding, met het kenmerk, dat 5 deze ovenregeling een tijd-temperatuurtrajeet heeft, waarbij in een voorafbepaalde eerste fase de regeling de gas/lucht-verhouding stuurt en de regeling in een voorafbepaalde tweede fase gas en lucht in elkaar opeenvolgende tijdframes gedurende een pulstijd openstuurt en gedurende een pauzetijd in 10 hoofdzaak of geheel dichtstuurt, waarbij de pulstijd en de pauzetijd telkens samen één tijdframe opleveren.

2. Ovenregeling volgens conclusie 1, met het kenmerk/ dat de regeling in de tweede fase de pulstijd en de pauzetijd stuurt in afhankelijkheid van een temperatuur in de 15 oven.

3. Ovenregeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de eerste fase en de tweede fase op elkaar aansluiten, en dat de regeling in de eerste fase de gas/lucht-verhouding stuurt in afhankelijkheid van een temperatuur in 20 de oven.

4. Ovenregeling volgens conclusies 3, met het kenmerk/ dat in de tweede fase de gas/luchtverhouding op stochi-ometrische verbranding is ingesteld.

5. Ovenregeling volgens één der voorgaande conclu- 25 sies, met het kenmerk/ dat de eerste fase samenvalt met een opstooktraject en/of afkoeltrajeet van de oven, en de tweede fase samenvalt met een tussen het opstooktraject en het af-koeltraject gelegen sintertrajeet van de oven.

6. Ovenregeling volgens conclusie 1 of 2, met het 30 kenmerk, dat de eerste fase en de tweede fase met elkaar samenvallen zodat de regeling voor de gas/luchtverhouding en de regeling van de pulstijd en pauzetijd tegelijkertijd actief zijn, en dat de regeling van de gas/lucht-verhouding stuurt naar een gewenste luchtovermaat die tenminste op stochiome- 35 trische verbranding is ingesteld. t 0 f ^ 4 4 β