CH628972A5

CH628972A5 - Tunnel furnace with direct firing

Info

Publication number: CH628972A5
Application number: CH1158377A
Authority: CH
Inventors: Andreas Haessler; Wilhelm Jun Morgante
Original assignee: Andreas Haessler
Priority date: 1976-09-27
Filing date: 1977-09-22
Publication date: 1982-03-31
Also published as: DE2643406C3; AT384101B; NO147533B; DE2643406A1; DK151596C; FR2365766B1; NO773289L; FR2365766A1; DK425677A; DE2643406B2; NO147533C; DK151596B; ATA690077A; NL7710546A

Description

Die Erfindung betrifft einen Tunnelofen mit Direktbefeuerung und in Ofenlängsrichtung strömendem Ofengas, zum Brennen keramischer, insbesondere verbrennbare oder vergasbare Substanzen enthaltender Erzeugnisse, der einen ersten Abgang zur Entnahme von Ofengas mit hoher Temperatur aufweist.

Bei einem bekannten Tunnelofen dieser Art (GB-PS 8 55 322) wird das Abgas im wesentlichen am Ofeneingang abgesaugt und in den Kamin geführt. Der Abgasstrom wird bei dem bekannten Tunnelofen auf dem Weg von der Feuerungszone bis zum Kamin, in der sogenannten Anwärmzone, mit Schadstoffen durch die Vergasung von Polystyrol, Sägemehl, Kohlenstoff oder anderen Stoffen angereichert. Bei dem bekannten Tunnelofen gelangt das so angereicherte und Schadstoffe sowie unverbrannte aber noch verbrennbare Bestandteile enthaltende Abgas in den Kamin und von dort in die Luft. Die mit diesen vergasten Bestandteilen beladenen Abgase gelangen in die Atmosphäre. Hierdurch entsteht nicht nur eine erhebliche Umweltbelastung, sondern es ergeben sich bei dem bekannten Tunnelofen auch grosse Wärmeverluste, weil grosse Mengen brennbarer Gase unverbrannt in die Atmosphäre entweichen.

Es ist ferner ein Brennverfahren bekannt («Ziegelindustrie» Heft 11,1972, Seite 521) bei dem ein Teil des Ofengases der Anwärmzone entnommen und in der Kühlzone wieder in den Tunnelofen eingespeist wird. Die endgültige Abfuhr des Rauchgases erfolgt bei dem bekannten Verfahren am Ende des Ofens, also an der Einlaufstelle des Brennguts. Die Temperatur des endgültig in die Atmosphäre abgeführten Ofengases soll bei dem bekannten Verfahren entsprechend den bisher herrschenden Vorstellungen der Fachwelt möglichst niedrig sein.

Auch bei einem Tunnelofen, der nach diesem bekannten Verfahren arbeitet, sind die Rauchgase stets mit Schwelgasen und brennbaren Bestandteilen beladen, da das gesamte Rauchgas am Ofenende in die Atmosphäre abgeführt wird. Da nur ein Bruchteil des Ofengases in der Anwärmzone entnommen und wieder in die Kühlzone eingesetzt wird, aber das gesamte Ofengas auf der Strecke zwischen der Hauptbrennzone und dem Ofenausgang mit vergasbaren Substanzen beladen wird, enthält das Rauchgas einen erheblichen Anteil von unverbrannten Schadstoffen.

Es ist ferner ein Tunnelofen bekannt (DE-PS 12 02 706), der Umwälzkanäle zur Entnahme und Umwälzung von noch brennbaren gasförmigen Zersetzungsprodukten der organischen Stoffe aufweist, über die das entnommene Gas den Brennern zugeführt wird. Auch bei diesem Tunnelofen ist das am Ofenausgang abgezogene Rauchgas stets noch mit Schadstoffen beladen.

Schliesslich ist aus einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag (DE-OS 25 51 811) ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Waren bekannt, bei der eine Strömung des Ofengases in Ofenlängsrichtung entfallen soll. Zu diesem Zweck werden die Verbrennungsluft in der Brennzone zugeführt und die Rauchgase in der Brennzone abgezogen. Ferner wird in der Aufheizzone und in der Kühlzone eine in Kanallängsrichtung im wesentlichen stationäre Atmosphäre eingestellt, welche abschnittsweise quer zur Kanallängsrichtung zwischen einem Abschnitt der Kühlzone und einem entsprechenden Abschnitt der Aufheizzone umgewälzt wird. Der Tunnelofen gemäss diesem älteren Vorschlag verlangt das Vorsehen von Ringleitungen, mit denen die unerwünschten Ofengasbewegungen in Ofenlängsrichtung vermieden werden sollen. Das Verfahren gemäss dem vorerwähnten älteren Vorschlag unterscheidet sich bereits im Ansatz vom anmeldungsgemässen Verfahren, bei dem eine Bewegung der Ofengase in Ofenlängsrichtung unerlässlich und erwünscht ist.

Ausgehend von dem aufgezeigten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Tunnelofen der eingangs erwähnten Art die Abgasqualität so zu verbessern, dass sie den kritischen Bestimmungen zur Reinhaltung der Luft standhält, wobei eine wirtschaftliche Betriebsweise der Gesamtofenanlage gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass bei einem Tunnelofen der eingangs erwähnten Art mindestens ein weiterer zweiter Abgang zur Entnahme von Ofengas vorgesehen ist, der in Produktförderrichtung vor dem ersten Abgang liegt, und dass das am zweiten Abgang entnommene Ofengas hinter oder im Hochtemperaturbereich wieder eingespeist wird, wobei der erste Abgang zum Abführen des Ofengases in die Aussenluft ausgebildet ist.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren zum Betreiben von Tunnelöfen wird das Rauchgas nicht mehr mit möglichst niedriger Temperatur aus dem Tunnelofen entnommen. Die Entnahme von Rauchgas mit niedriger Temperatur bedeutet, dass eine wirtschaftliche Wärmerückgewinnung aus dem Rauchgas nicht möglich ist. Die Wärmerückgewinnung aus Rauchgas mit niedrigen Temperaturen erfors

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dert aufwendige und teuere Wärmeaustauscher, die nicht rentabel arbeiten und zudem starker Korrosion ausgesetzt sind. Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemässen Tunnelofen das Rauchgas mit hoher Temperatur entnommen.

Dieses Rauchgas enthält praktisch keine vergasbaren oder brennbaren Substanzen mehr. Es besitzt also bereits eine chemische Zusammensetzung, welche den kritischen Bestimmungen zur Reinhaltung der Luft standhält. Darüberhinaus besitzt das Rauchgas ein Temperaturniveau, welches eine wirtschaftliche Rückgewinnung der Abwärme ermöglicht.

Vorzugsweise wird ferner vorgeschlagen, dass hinter dem ersten Abgang ein Wärmetauscher zum Abkühlen des Abgases angeordnet ist.

Ferner hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass der erste Abgang an der Stelle des Tunnelofens angeordnet ist, an der die Temperatur des Ofengases höher liegt als die Vergasungstemperatur der in den Formlingen enthaltenen, verbrennbaren oder vergasbaren Substanzen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch einen nach einem üblichen Verfahren betriebenen Tunnelofen,

Fig. 2 ein Temperaturdiagramm zu dem erfindungsgemässen Tunnelofen,

Fig. 3 eine mit Fig. 2 korrespondierende Schemazeichnung des erfindungsgemässen Tunnelofens.

Zunächst zu Fig. 1: Im Tunnelofen 1 strömt das gestrichelt symbolisierte Rauchgas 6 in Richtung des Pfeils 6a im Gegenstrom zu den Förderwagen 7, deren Förderrichtung durch den Pfeil 7a symbolisiert ist. Das Rauchgas verlässt den Ofen bei 2 vor dem Absperrschieber 3 und wird mittels eines Ventilators 4 zum Kamin 5 gefördert. Der dargestellte bekannte Tunnelofen besitzt eine Deckenfeuerung.

Nun zu Fig. 2 und 3, die miteinander korrespondieren: Auch bei dem erfindungsgemässen Tunnelofen laufen die Brennwagen 7 in Richtung des Pfeils 7a von links nach rechts durch den Tunnelofen. Das Rauchgas wird durch den Kamin 5 abgeführt. Die Frischluftzufuhr kann dabei durch einen zwischen der Kühlzone E und der Endkühlzone angeordneten Schieber 19 reguliert werden.

Die Bewegung der Brennwagen mit den keramischen Formlingen erfolgt im Gegenstrom zur Hauptgasströmung, welche mit dem Pfeil 10 symbolisiert ist.

Im Prinzip lässt sich der erfindungsgemässe Tunnelofen in die Zonen A bis F unterteilen. Die Zone A stellt die indifferente Anwärmzone mit Temperaturen bis unterhalb 200°C dar. In der Zone A finden keine Vergasungs vorgänge statt. Es schliesst sich Zone B mit einem Temperaturbereich von ca. 200° bis 700°C an, in der brennbare Stoffe aus den keramischen Formlingen entgasen. Innerhalb der weiter anschliessenden Zone C ist das Brenngut entgast und wird weiter aufgeheizt, zum Beispiel von 700°C bis 1200°C. Es schliesst sich die Hauptbrennzone D an. Hier wird dem Tunnelofen der Hauptteil des erforderlichen Brennstoffs zugeführt. In der anschliessenden Kühlzone E wird das Brenngut bis etwa 850°C gekühlt und in der daran anschliessenden Endkühlzone F erfolgt die Abkühlung bis auf diejenige Temperatur, mit der das Brenngut den Tunnelofen verlässt.

Während in bekannten Tunnelöfen die Rauchgase aus der Zone A oder teilweise aus der Zone B abgeführt werden, erfolgt beim gezeichneten Tunnelofen dort keine Rauchgasabfuhr. Stattdessen wird das zum Verlassen des Tunnelofens vorgesehene Rauchgas aus der Feuerzone oder Hauptbrennzone D bei 14 abgeführt bzw. aus dazu benachbarten Zonen, wobei das Rauchgas hohe Temperatur aufweist. Es kann beispielsweise teilweise mit hoher Temperatur aus der Kühlzone E entnommen werden.

Der Hauptgasstrom 10 wird im Brennkanal des Tunnelofens durch die Zonen B und A geführt, dort durch den doppelten zweiten Abgang 110 entnommen, über Umgehungsleitungen 11, in denen Gebläse 12 sitzen, zurückgeführt und in der Kühlzone oder in der Hauptbrennzone wieder in den Ofen eingespeist. Dabei können mehrere parallelgeschaltete Umgehungsleitungen vorgesehen sein. Der Hauptgasstrom kann an mehreren Stellen der Anwärmzone entnommen und an mehreren Stellen der Kühlzone sowie teilweise in der Feuerzone wieder eingespeist werden.

Der Abgasstrom 13, welcher kleiner als der Hauptgasstrom 10 ist, wird dem Tunnelofen im Hochtemperaturbereich, bei etwa 600°C bis 1200°C Rauchgastemperatur entnommen. Das Abgas kann auch an mehreren Stellen des Hochtemperaturbereichs bis hin zur Kühlzone entnommen werden. Die Temperatur an der Entnahmestelle oder den Entnahmestellen soll höher sein, als die Vergasungstemperatur der brennbaren Stoffe in den Formlingen in der als Entgasungszone dienenden Anwärmzone B, damit kein unverbranntes Schwelgas in den Abgaskamin gelangt. Somit gelangen das gesamte Schwelgas sowie flüchtige Schadstoffe über die Umgehungsleitungen 11 durch die Feuerzone des Ofens und verbrennen dort bei Höchsttemperatur restlos.

Der Abgasstrom oder Rauchgasstrom von hoher Temperatur (ca. 600°C bis 1000°C) kann für Heizzwecke verwendet werden. Es können mit dem beim ersten Abgang 14 entnommenen Rauchgasstrom zum Beispiel Wärmetauscher 15 zur Heisslufterzeugung oder Dampferzeugung betrieben werden. Das abgekühlte Rauchgas wird von einem Gebläse 16 in den Kamin 5 gefördert.

In der Fig. 3 ist mit 17 ein Heissluftstrom bezeichnet, der durch den Wärmeaustauscher 15 hindurchströmt und für Trockenzwecke dient.

Die Beheizung des Tunnelofens erfolgt über seitliche oder obere Heizlöcher 18 mit sonst üblichen Brennstoffen unter Verbrennungsluftzugabe in bekannter Weise. Da beim erfindungsgemässen Tunnelofen eine vollständige Abkühlung des Brenngutes in der Kühlzone E infolge Kühlung mit dem Hauptgasstrom 10 nicht erfolgt, ist am Ende des Tunnelofens noch eine Endkühlzone F vorgesehen, die durch den Schieber

19 vom Ofenraum getrennt ist und von einem Kühlluftstrom

20 zur Restkühlung des Brennguts beaufschlagt wird.

Der Abgasstrom bzw. das Rauchgas weist einen höheren C02-Gehalt auf als das Rauchgas von Tunnelöfen, die nach den bisher bekannten Verfahren betrieben werden. Bereits daraus ergibt sich eine wesentliche Verbesserung des Wärmewirkungsgrades. Durch die Abführung des Gasstromes unmittelbar nach dem Durchlaufen der Hochtemperaturzone werden alle Schadstoffe restlos verbrannt, ebenso alle brennbaren Stoffe. Die erforderliche Luftzufuhr im Gesamtsystem ist nicht auf die Brennzone beschränkt, sondern kann in allen Zonen, je nach den gestellten Anforderungen, erfolgen.

Es kann in der den zweiten Abgang mit der Einspeisung verbindenden Leitung ein Reversierstromgebläse vorgesehen sein, mit dessen Hilfe der Hauptgasstrom im Brennkanal des Tunnelofens im Pilgerschritt pulsierend förderbar ist.

Ferner kann dem Wärmetauscher ein Reversierstromgebläse nachgeschaltet sein.

Dabei kann es zweckmässig sein, wenn die Reversierstromgebläse für den Hauptgasstrom und für den Abgasstrom synchron geschaltet sind. Die beiden Gasströme also aufeinander abgestimmt sind.

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1. Tunnelofen mit Direktbefeuerung, zum Brennen keramischer Erzeugnisse, der einen ersten Abgang zur Entnahme von Ofengas mit hoher Temperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer zweiter Abgang (110) zur Entnahme von Ofengas vorgesehen ist, der in Produktförderrichtung vor dem ersten Abgang (14) liegt, und dass das am zweiten Abgang (110) entnommene Ofengas hinter oder in dem Hochtemperaturbereich wieder eingespeist wird, wobei der erste Abgang (14) zum Abführen des Ofengases in die Aussenluft ausgebildet ist.

2. Tunnelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Gasabfuhrrichtung hinter dem ersten Abgang (14) ein Wärmetauscher (15) zum Abkühlen des Abgases angeordnet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Tunnelofen nach Anspruch 1 oder 2, zum Brennen keramischer Erzeugnisse, die bestimmte verbrennbare oder vergasbare Substanzen enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abgang ( 14) an der Stelle des Tunnelofens angeordnet ist, an der die Temperatur des Ofengases höher liegt als die Vergasungstemperatur der in den Formlingen enthaltenen, verbrennbaren oder vergasbaren Substanzen.

4. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgänge und Einspeisungen jeweils mehrfach vorgesehen sind.

5. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlzone (E) eine durch ein Absperrorgan (19) von dem Ofenraum abgetrennte Nach-kühlzone (F) nachgeschaltet ist, in der das Brenngut mit Frischluft beaufschlagt ist.

6. Tunnelofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der den zweiten Abgang (110) mit der Einspeisung verbindenden Leitung (11) ein Reversierstrom-gebläse (12) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe der Hauptgasstrom im Brennkanal im Pilgerschritt pulsierend förderbar ist.

7. Tunnelofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wärmetauscher (15) ein Reversierstromgebläse (16) nachgeschaltet ist.

8. Tunnelofen nach Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reversierstromgebläse (12 und 16) für den Hauptgasstrom (10) und für den Abgasstrom (13) synchron geschaltet sind.