DE10023702A1 - Furnace for firing ceramics has a connection provided between the combustion chamber and a further chamber containing fluorine-absorbing material to directly introduce furnace gases - Google Patents
Furnace for firing ceramics has a connection provided between the combustion chamber and a further chamber containing fluorine-absorbing material to directly introduce furnace gasesInfo
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Abstract
Description
Beim Brand keramischer Produkte mit silikatischen Rohstoffen wird bei Temperaturen über 800°C in großen Mengen gasförmiges Fluor freigesetzt. Es gelangt mit dem Luftstrom, der beim Betrieb von Brennanlagen mit fossilen Brennstoffen entsteht, in die Abluft, aus der es durch Fluor-Absorptionsanlagen mit Kalkschüttungen, Kalkwäscher, Wabenkörpertauscher o. ä. weitgehend entzogen werden muß. Derartige Reinigungsvorrichtungen erfordern ständigen Wartungsaufwand verbunden mit hohen Kosten vor allem für Entsorgung und Ersatz der Filterfüllung.When firing ceramic products with silicate raw materials, Temperatures above 800 ° C in large quantities of gaseous fluorine released. It arrives with the airflow that occurs during the operation of Combustion plants with fossil fuels are created in the exhaust air from which it through fluorine absorption systems with lime fillings, lime scrubbers, Honeycomb body exchanger or the like must be largely removed. Such Cleaning devices require constant maintenance associated with high costs especially for disposal and replacement of the Filter filling.
In der Industrie werden zum Brand von Zierkeramik überwiegend diskontinuierlich arbeitende Brennöfen eingesetzt. Im Gegensatz zu kontinuierlichen Öfen, zum Beispiel Tunnelöfen, lassen sie sich flexibler betreiben und damit dem tatsächlichen Bedarf anpassen, insbesondere schwankendem Durchsatz oder stark unterschiedlichen oder häufig wechselden Brennprogrammen. Nachteilig wirkt sich bei ihnen der erhöhte Energiebedarf zum Anheizen und hohe Energieverlust während der Haltezeit und beim Abheizen der Brennkammern aus.In the industry, fires for decorative ceramics are predominant discontinuous kilns used. In contrast to continuous ovens, for example tunnel ovens, can be operate more flexibly and thus adapt to actual needs, in particular fluctuating throughput or very different or frequently changing burning programs. Adversely affects the increased energy requirement for heating and high energy loss during the holding time and when the combustion chambers are heating down.
Es ist bekannt, den Energiebedarf für die Trocknung zu reduzieren, indem die Wärmeenergie der Ofengase aus dem Brennraum über einen Wärmetauscher einem Trockner zugeführt wird, bevor das Ofengas über Rauchreinigungsanlagen an die Umwelt abgegeben wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Ofengas aus dem Brennraum sofort einem Trockner zuzuleiten. Beiden Möglichkeiten ist der Ansatz gemeinsam, dem heißen Ofengas die Wärme zu entziehen. Nachteilig wirkt sich bei diesem Verfahren der Fluorgehalt des heißen Ofengases aus, wenn sich über Kondensation an kalten Flächen aggressive Flußsäure bildet, die vor allem metallische Anlagenteile schädigt. Daher muß ein nicht unerheblicher Aufwand betrieben werden, um Kondensatbildung zu vermeiden.It is known to reduce the energy required for drying by the thermal energy of the furnace gases from the combustion chamber via one Heat exchanger is fed to a dryer before the furnace gas over Smoke cleaning systems is released to the environment. Another One possibility is to get the furnace gas out of the combustion chamber immediately Feed dryer. The approach is common to both possibilities, extract the heat from the hot furnace gas. Adversely affects this process the fluorine content of the hot furnace gas from if forms aggressive hydrofluoric acid via condensation on cold surfaces especially damage to metallic plant components. So you don't have to insignificant effort to operate to form condensate avoid.
Der erfindungsgemäße Brennofen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber neben dem Wärmegewinn beim Betrieb einer diskontinuierlichen Anlage den Vorteil einer deutlichen Reduktion der Fluoremission und damit die weitgehende Entlastung der Rauchgasreinigungsanlage, verbunden mit einer deutlichen Kostensenkung beim Betrieb der Gesamtanlage. Er erreicht dies, indem er den Fluoranteil im heißen Ofengas im Ofen selbst vor Austritt aus dem Ofen reduziert, und gleichzeitig die Wärmeenergie des Ofengases weiterverwendet.The kiln according to the invention with the characteristic features the main claim, in contrast to the heat gain in Operation of a discontinuous system has the advantage of a clear one Reduction of the fluorine emission and thus the extensive relief of the Flue gas cleaning system, combined with a clear Cost reduction in the operation of the entire system. He does this by the amount of fluorine in the hot furnace gas in the furnace itself before it leaves the furnace, and at the same time the thermal energy of the furnace gas further used.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Ofengase aus der Brennkammer nach Durchleitung durch eine weitere Kammer in eine dritte Kammer geführt, die ebenfalls mit fluorabsorbierendem Material bestückt ist. Dadurch wird eine weitere Reinigung der Ofengase von Fluorgas erreicht.According to an advantageous embodiment of the invention Furnace gases from the combustion chamber after passing through another Chamber led into a third chamber, which also with fluorine-absorbent material. This will make another one Purification of the furnace gases from fluorine gas achieved.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen die zu brennenden keramischen Rohlinge als fluorabsorbierendes Material. Der Vorteil diese Fahrweise liegt darin, daß die keramischen Rohlinge nach jedem Brand ausgetauscht werden und somit die fluoraufnehmende Eigenschaft nicht verloren geht.According to a further advantageous embodiment of the invention the ceramic blanks to be fired as fluorine-absorbing Material. The advantage of this mode of operation is that the ceramic Blanks can be replaced after every fire and thus the fluorine-absorbing property is not lost.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die mit der Brennkammer verbundene weitere Kammer als Trocknungskammer, die dritte Kammer demzufolge als Vortrocknungskammer für Rohlinge verwendet. Damit wird energetisch vorteilhaft das Trocknen der Rohlinge mit der Reinigung des Ofengases von Fluor verbunden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the further chamber connected to the combustion chamber as Drying chamber, the third chamber accordingly as Predrying chamber used for blanks. It becomes energetic advantageously drying the blanks with cleaning the furnace gas linked by fluorine.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die vorher beschriebene Trocknungskammer als weitere Brennkammer dient. Damit wird der Arbeitsschritt des Entladens der Trocknungskammer und Beladens der Brennkammer eingespart.Another advantageous embodiment of the invention provides that the drying chamber previously described serves as another combustion chamber. This is the step of unloading the drying chamber and Loading the combustion chamber saved.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzen zwei sowohl zum Trocknen als auch zum Brennen verwendbare und nebeneinander liegende Kammern in ihrer gemeinsamen Trennwand eine verschließbare Öffnung. Durch sie kann das Ofengas der zum Brennen verwendeten Kammer in die benachbarte Trocknungskammer gelangen.According to a further advantageous embodiment of the invention two usable both for drying and for burning and adjacent chambers in their common partition one lockable opening. Through them the furnace gas can be used to burn used chamber get into the adjacent drying chamber.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind alle Kammern miteinander steuerbar verbunden. Dadurch kann der Trocknungs- oder Vortrocknungsprozeß nach Bedarf durch Zuleitung von Ofengas aus der Brennkammer beeinflußt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, all are Chambers controllably connected to each other. This allows the Drying or predrying process as required by supplying Furnace gas from the combustion chamber can be influenced.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden
vier Brennkammern für einen Brennzyklus verwendet. Dieser besteht aus
folgenden vier Schritten:
According to a further advantageous embodiment of the invention, four combustion chambers are used for one combustion cycle. This consists of the following four steps:
- - Abkühlen der Brennkammer, Entladen der gebrannten Keramik und Neubeladen mit Rohlingen- Cooling the combustion chamber, unloading the fired ceramic and Reload with blanks
- - Vortrocknen von Rohlingen, im wesentlichen mit dem Ofengas aus der Trocknungskammer- Predrying blanks, essentially with the furnace gas the drying chamber
- - Trocknen von Rohlingen, im wesentlichen mit dem Ofengas aus der Brennkammer- drying blanks, essentially with the furnace gas from the Combustion chamber
- - Brennen der Keramik.- firing the ceramics.
Nach Abschluß des ersten Brennzyklus übernimmt jede Brennkammer die Funktion der ihr im letzten Zyklus vorangegangenen Brennkammer. So wird aus der Kammer, die beladen wurde, im nächsten Zyklus die Vortrocknungskammer, aus der Vortrocknungskammer die Trocknungskammer, aus der Trocknungskammer die neue Brennkammer, und die Brennkammer wird abgekühlt, entladen und neu beladen. Dieses Verfahren erspart unnötigen Be- und Entladeaufwand, da für die Vorgänge Vortrocknen, Trocknen und Brennen im Gegensatz zum Stand der Technik nur ein Be- und Entladevorgang notwendig ist.At the end of the first firing cycle, each firing chamber takes over Function of the combustion chamber that preceded it in the last cycle. So the chamber that has been loaded becomes the next cycle Predrying chamber, from the predrying chamber Drying chamber, from the drying chamber the new combustion chamber, and the combustion chamber is cooled, unloaded and reloaded. This The process saves unnecessary loading and unloading efforts, because for the Processes predrying, drying and burning in contrast to the stand the technology requires only one loading and unloading process.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beispielbeschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the invention are the following example description, the drawing and the Removable claims.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the object of the invention is in the Drawing shown and described in more detail below. It shows
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Brennofen mit drei Brennkammern Fig. 1 shows a vertical section through a furnace with three combustion chambers
Die Zeichnung zeigt einen Brennofen mit einer Brennkammer 1, einer weiteren Kammer 2 und einer dritten Kammer 3, wobei die weitere Kammer 2 und die dritte Kammer 3 ebenfalls als Brennkammern ausgebildet sind. Jede dieser Brennkammern besitzt an ihrer Oberseite eine Gasauslaßöffnung 4 bzw. 5 und 6, die mit einem Schieber 7 bzw. 8 und 9 verschlossen werden kann. Ofengas, das durch diese Gasauslaßöffnung 4 bzw. 5 und 6 austritt, gelangt über einen Wärmetauscher 11, einen Ventilator 12 und einen nicht dargestellten Kamin in die Umgbungsluft. Jede Brennkammer verfügt zudem über Brenner 13 und eine durch einen Schieber 14 verschließbare Verbindung 15 zu der neben ihr liegenden Brennkammer. Jede Brennkammer besitzt darüber hinaus eine weitere Gasauslaßöffnung 16 bzw. 17 und 18 im Bodenbereich, die in einen Ofengaskanal 19 mündet. Auch diese Gasauslaßöffnung 16 bzw. 17 und 18 ist verschließbar durch einen Schieber 21 bzw. 22 und 23.The drawing shows a furnace with a combustion chamber 1 , a further chamber 2 and a third chamber 3 , the further chamber 2 and the third chamber 3 also being designed as combustion chambers. Each of these combustion chambers has a gas outlet opening 4 or 5 and 6 on its upper side, which can be closed with a slide 7 or 8 and 9 . Furnace gas, which exits through this gas outlet opening 4 or 5 and 6 , passes into the ambient air via a heat exchanger 11 , a fan 12 and a chimney, not shown. Each combustion chamber also has burners 13 and a connection 15 which can be closed by a slide 14 to the combustion chamber lying next to it. Each combustion chamber also has a further gas outlet opening 16 or 17 and 18 in the bottom area, which opens into a furnace gas channel 19 . This gas outlet opening 16 or 17 and 18 can also be closed by a slide 21 or 22 and 23 .
Um die im heißen Ofengas befindlichen Fluorgase zu absorbieren und gleichzeitig die Wärme weiterzuverwenden, wird heißes Ofengas aus der im Betrieb befindlichen Brennkammer 1 über die Gasauslaßöffnung 16 vorbei am offenen Schieber 21 in den Ofengaskanal 19 und von dort durch den offenen Schieber 22 und die Gasauslaßöffnung 17 in die weitere Kammer 2 geführt, die als Trocknungskammer für die bereits vorgetrockneten keramischen Rohlinge dient. In der weiteren Kammer 2 findet durch die Absorption von Fluor im noch nicht gebrannten keramischen Scherben ein erster Entzug von Fluorgas aus dem Ofengas statt.In order to absorb the fluorine gases in the hot furnace gas and at the same time continue to use the heat, hot furnace gas is passed from the combustion chamber 1 in operation via the gas outlet opening 16 past the open slide valve 21 into the furnace gas channel 19 and from there through the open slide valve 22 and the gas outlet opening 17th led into the further chamber 2 , which serves as a drying chamber for the pre-dried ceramic blanks. In the further chamber 2 , fluorine gas is first extracted from the furnace gas due to the absorption of fluorine in the ceramic body that has not yet been fired.
Von der weiteren Kammer 2 gelangt das inzwischen leicht abgekühlte Ofengas durch die Verbindung 15 zwischen den Kammern 2 und 3 in die weitere Kammer 3, die ebenfalls mit keramischen Rohlingen bestückt ist und somit als Vortrocknungkammer dient. Auch hier wird die fluorabsorbierende Eigenschaft des nicht gebrannten Scherbens genutzt, um Fluorgas aus dem Ofengas zu entziehen; außerdem die im Ofengas vorhandene Wärme, um den nicht gebrannten Scherben zu trocknen. Nach der dritten Kammer 3 verläßt das Ofengas den Ofen durch die Gasauslaßöffnung 6, die durch den Schieber 9 freigegeben wird, durchläuft den Wärmetauscher 11, indem dem Ofengas die verbleibende Restwärme entzogen wird, und gelangt über den Ventilator 12 und eventuell eine Rauchgasreinigungsanlage in die Umgebungsluft.From the further chamber 2 , the now slightly cooled furnace gas passes through the connection 15 between the chambers 2 and 3 into the further chamber 3 , which is also equipped with ceramic blanks and thus serves as a predrying chamber. Here, too, the fluorine-absorbing property of the unburned body is used to extract fluorine gas from the furnace gas; also the heat in the furnace gas to dry the unburned cullet. After the third chamber 3, the furnace gas leaves the furnace through the gas outlet opening 6 , which is released by the slide 9 , passes through the heat exchanger 11 by extracting the residual heat from the furnace gas, and passes through the fan 12 and possibly a flue gas cleaning system into the ambient air .
Nachdem der Brennvorgang in der Brennkammer 1 und damit der erste Brennzyklus abgeschlossen ist, übernimmt nun die weitere Kammer 2 die Funktion des Brennens. Es erweist sich als vorteilhaft, daß sowohl die zu brennenden Rohlinge als auch die weitere Kammer 2 durch den Trocknungprozeß bereits vorgeheizt sind, sodaß weniger Energie erforderlich ist, um die Brenntemperatur zu erreichen. Außerdem kann mit dem Brennvorgang begonnen werden, ohne daß ein zusätzlicher Arbeitsgang zwischengeschaltet werden muß, in dem die auf einen bestimmten Restfeuchtegehalt getrockneten Rohlinge in den Brennraum umgeladen werden müssen.After the firing process in the combustion chamber 1 and thus the first firing cycle is completed, the further chamber 2 now takes over the function of firing. It proves to be advantageous that both the blanks to be burned and the further chamber 2 are already preheated by the drying process, so that less energy is required to reach the firing temperature. In addition, the burning process can be started without having to interpose an additional work step in which the blanks dried to a certain residual moisture content have to be reloaded into the combustion chamber.
Das jetzt in der weiteren Kammer 2 entstehende, fluorhaltige Ofengas gelangt bei geschlossenem Schieber 22 durch die Öffnung 15 in die weitere Kammer 3, die nun als Trocknungskammer dient. Sobald die Brennkammer 1 abgekühlt, entladen und neu beladen ist, wird durch den Schieber 9 die Gasauslaßöffnung 6 der weiteren Kammer 3 geschlossen, um das Ofengas durch die Gaseintrittsöffnung 18 vorbei am geöffneten Schieber 23 durch den Ofengaskanal 19 und die Gaseintrittsöffnung 16 in die Brennkammer 1 zu leiten. Diese dient in diesem Zyklus also als Vortrocknungskammer und gibt das Ofengas durch die Gasauslaßöffnung 4 bei geöffnetem Schieber 7 über den Wärmetauscher 11, den Ventilator 12, eventuell einer Rauchgasreinigungsanlage und einen Kamin in die Umgebungsluft ab.The fluorine-containing furnace gas which now arises in the further chamber 2 passes with the slide 22 closed through the opening 15 into the further chamber 3 , which now serves as a drying chamber. As soon as the combustion chamber 1 has cooled, discharged and reloaded, the gas outlet opening 6 of the further chamber 3 is closed by the slide 9 in order to pass the furnace gas through the gas inlet opening 18 past the opened slide 23 through the furnace gas duct 19 and the gas inlet opening 16 into the combustion chamber 1 to lead. This serves as a pre-drying chamber in this cycle and releases the furnace gas through the gas outlet opening 4 when the slide 7 is open, via the heat exchanger 11 , the fan 12 , possibly a flue gas cleaning system and a chimney into the ambient air.
Sinngemäß wird nach Abschluß des zweiten Brennzyklus verfahren, wenn in einem dritten Brennzyklus die weitere Kammer 3 als Brennkammer dient, die Brennkammer 1 zur Trocknungskammer wird und die weitere Kammer 2 die Vortrocknung übernimmt.The procedure is analogous to the end of the second firing cycle if, in a third firing cycle, the further chamber 3 serves as the firing chamber, the firing chamber 1 becomes the drying chamber and the further chamber 2 takes over the predrying.
Es wird deutlich, daß in der beschriebenen Vorrichtung und bei Verwendung eines derartigen Verfahrens das heiße Ofengas durch seine vorteilhafte Leitung auf günstige Weise zunächst vom Fluorgehalt befreit wird und dadurch seine Wärmeenergie in einfacher Weise gewonnen werden kann. Außerdem lassen sich vereinfachte Arbeitsabläufe für Vorbereitung und Brennen der keramischen Rohlinge erzielen, sodaß die bedarfsorientierte Steuerbarkeit einer diskontinuierlichen Ofenanlage mit einer nahezu kontinuierlichen Verarbeitungsweise der keramischen Produkte verbunden werden kann.It is clear that in the device described and at Using such a method, the hot furnace gas through its advantageous line in a favorable manner first of all from the fluorine content is freed and thereby its thermal energy in a simple manner can be won. It can also be simplified Processes for preparing and firing the ceramic blanks achieve so that the need-based controllability of a discontinuous furnace system with an almost continuous Processing of ceramic products can be combined.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description, the following claims and the Features shown in the drawing can be used both individually and in any combination with each other be essential to the invention.
11
Brennkammer
Combustion chamber
22
weitere Kammer
another chamber
33rd
dritte Kammer
third chamber
44
Gasauslaßöffnung
Gas outlet opening
55
Gasauslaßöffnung
Gas outlet opening
66
Gasauslaßöffnung
Gas outlet opening
77
Schieber für Gasauslaßöffnung Slider for gas outlet opening
44
88th
Schieber für Gasauslaßöffnung Slider for gas outlet opening
55
99
Schieber für Gasauslaßöffnung Slider for gas outlet opening
66
1010th
-
-
1111
Wärmetauscher
Heat exchanger
1212th
Ventilator
fan
1313
Brenner
burner
1414
Verbindungsöffnung zwischen zwei Brennkammern
Connection opening between two combustion chambers
1515
Schieber für Verbindungsöffnung Slider for connection opening
1414
1616
Gaseintrittsöffnung
Gas inlet opening
1717th
Gaseintrittsöffnung
Gas inlet opening
1818th
Gaseintrittsöffnung
Gas inlet opening
1919th
Ofengaskanal
Kiln gas duct
2020th
-
-
2121
Schieber für Gaseintrittsöffnung Slider for gas inlet opening
1616
2222
Schieber für Gaseintrittsöffnung Slider for gas inlet opening
1717th
2323
Schieber für Gaseintrittsöffnung Slider for gas inlet opening
1818th
Claims (12)
mit mindestens einer Brennkammer, die
mit Brennern ausgestattet ist, die
mit fossilen Brennstoffen betrieben werden,
mit jeweils mindestens einer Gasauslaßöffnung pro Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Brennkammer (1) und einer weiteren Kammer (2), die mit fluorabsorbierendem Material besetzt ist, eine Verbindung (19) besteht, sodaß Ofengase aus der Brennkammer (1) direkt und unmittelbar in die weitere Kammer (2) gelangen.1. Kiln for firing ceramics
with at least one combustion chamber, the
is equipped with burners that
run on fossil fuels,
with at least one gas outlet opening per combustion chamber, characterized in that between the combustion chamber ( 1 ) and a further chamber ( 2 ), which is filled with fluorine-absorbing material, there is a connection ( 19 ) so that furnace gases from the combustion chamber ( 1 ) directly and go directly into the further chamber ( 2 ).
- a) Abkühlen, Entladen der gebrannten Keramik und Neubeladen mit Rohlingen
- b) Vortrocknen von Rohlingen im wesentlichen mit dem Ofengas aus der Trocknungskammer
- c) Trocknen von Rohlingen im wesentlichen mit dem Ofengas aus der Brennkammer
- d) Brennen der Keramik
- a) Cooling, unloading the fired ceramic and reloading with blanks
- b) Predrying blanks essentially with the furnace gas from the drying chamber
- c) drying blanks essentially with the furnace gas from the combustion chamber
- d) firing the ceramic
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