DE2029840A1

DE2029840A1 - Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung

Info

Publication number: DE2029840A1
Application number: DE19702029840
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Chem.Dr.rer. nat 6231 Niederhöchstadt; Rösch Berthold DipL-Ing. 6000 Frankfurt-Schwanheim Krohe
Original assignee: SIGRI ELEKTROGRAPHIT GmbH
Current assignee: SIGRI ELEKTROGRAPHIT GmbH
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1970-06-18
Publication date: 1971-12-23
Also published as: FR2095528A5; DE2029840B2; CH514823A; AT313147B; DE2029840C3; GB1312856A; SE358463B; US3744966A

Description

Einkammerofen mit Rauchqasumwälzunq ' U / 1 I -

Die Erfindung betrifft einen Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung zum Brennen keramischer Körper, insbesondere Kohlenstoff-Formkörper, mit Gas- oder Ölbrennern, Ventilatoren zum Umwälzen von Rauchgasen und keramischen oder metallischen Brennbehältern.

Die Formung keramischer Stoffe ist allgeneLn .nur im plastischen Zustand, der durch Zusätze von Plastifizierungsmitteln oder durch eine geeignete Vorbehandlung eingestellt wird, möglich. Die durch Verpressen, Gießen oder sonstige Formungsverfahren hergestellten Körper sind weich und wenig standfest und müssen zur Erzielung einer hinreichenden Festigkeit auf höhere Temperaturen erhitzt werden, um das Plastifizierungsmittel zu verdampfen oder zu zersetzen. Die Festigkeit wird zudem durch temperaturbedingte Phasenänderungen und Sintervorgänge erhöht.

Ausgangsstoffe für Kohlenstoff-Formkörper sind gemahlene Kokse, Graphite, Ruße, die mit einem zugleich als Plastifizierungsmittel dienenden Bindemittel, wie Steinkohlenteerpech, Teer oder Kunstharz und gegebenenfalls Zusätzen von Ölen, die den Verformungswiderstand verkleinern, gemischt werden. Die plastischen Massen werden auf Strang-, Schnecken- und Gesenkpressen oder auch durch Rütteln und Stampfen geformt und anschließend zur Überführung des Bindemittels in festen Koks auf Temperaturen

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bis etwa 1200⁰C erhitzt. Dabei entstehen durch Abspaltung von flüchtigen Stoffen aus 'den Bindemitteln größere Gasmengen und entsprechend große Drücke in den Formkörpern. Übertrifft der Binnendruck die Körperfestigkeit, so bilden sich Risse, über die das Gas nach außen abgeleitet wird. Die Zerstörung von Formkörpern kann vermieden werden, wenn unterhalb einer kritischen Druckgrenze ein Gleichgewicht zwischen der in der Zeiteinheit neu gebildeten Gasmenge und der durch Diffusion abgeführten Gasmenge besteht.

Die beim Erhitzen der Formkörper entstandenen Kokse sind ebenfalls nicht stabil, sondern unterliegen mit Volumenverringerung verknüpften strukturellen Ordnungsvorgängen, durch die Zugspannungen induziert werden, deren Größe der maximalen Temperaturdifferenz im Körper proportional ist. Auch diese Spannungen sind eine häufige Ursache für kleinere und größere Risse, die eine wirtschaftliche Verwertbarkeit der Formkörper ausschließen können.

Ein ausschußfreies Brennen von Kohlenstoff-Formkörpern ist nur dann möglich, wenn von Qualität und Format abhängige kritische Aufheizgeschwindigkeiten und kritische ψ Temperaturdifferenzen innerhalb der Körper nicht überschritten werden. Diese Voraussetzungen sind in den vorzugsweise zum Brennen von Kohlenstoff-Formkörpern verwendeten Kammerringöfen nur angenähert erfüllt. Bedingt durch die Flammenführung treten größere Temperaturdifferenzen innerhalb einer Kassettenfüllung auf und zudem können Temperatursprünge beim Versetzen der Feuerkammer nicht vermieden werden.

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Eg ist deshalb vorgeschlagen worden, brennempfindliche, vor allem auch großformatige Formkörper in Einkammeröfen mit Rauchgasumwälzung zu brennen, deren Temperatur unabhängig von vor- oder nachgeschalteten Kammern regelbar ist. Die bekannten Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung werden durch in den Längs- oder Stirnwänden der Ofenkammer angeordnete Brenner beheizt und die Rauchgase durch Ventilatoren in der Ofendecke, deren gegenseitiger Abstand etwa 3 m beträgt, oder durch an den seitlichen Ofenwänden angeordnete Ventilatoren umgewälzt. In der Ofenkammer sind Brennbehälter, welche die zu brennenden Formkörper enthalten, aufgestellt.

Bei der üblichen mittleren Aufheizgeschwindigkeit von etwa 60 bis 100 C pro Tag folgen aus der bekannten Anordnung von Brennern und Ventilatoren eine ungleichmäßige Geschwindigkeit der Rauchgase in der Ofenkammer, insbesondere zwischen den Brennbehältern und entsprechend auch unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizienten.

In den Brennbehältern entstehen dadurch Temperaturdifferenzen in vertikaler Richtung von etwa 20 bis 30 C und in horizontaler Richtung von etwa 10 bis 30⁰C und bei größeren Formaten beträgt der Brennausschuß 3 bis 10 %. Ein weiterer Nachteil der bekannten Öfen besteht darin, daß bei einer Anordnung der Ventilatoren in der Ofendecke der Raum unterhalb der Ventilatoren nicht mit Brennbehältern zugestellt werden kann, so daß nur 80 bis 85 % der Bodenfläche nutzbar ist.

Schließlich führt der Ausfall eines der vorhandenen zwei oder drei Ventilatoren zu einer unsymmetrischeren Temperaturverteilung in der Ofenkammer und zu höherem Brennausschuß.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung zu vermeiden und insbesondere eine für das ausschußfreie Brennen von brennempfindlichen Formkörpern notwendige kleine vertikale Temperaturdifferenz in den Brennbehältern während der gesamten Ofenreise und üblichen Aufheizgeschwindigkeiten nicht zu überschreiten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Längswänden der Ofenkammer ±1 einer Ebene Brenner und Einblasöffnungen und in einer anderen-Ebene Ventilatoren, deren gegenseitiger Abstand höchstens 1,5 m beträgt, und zwischen Ventilatoren und Einblasöffnungen vertikale Rauchgasschächte angeordnet sind.

Der Abstand zwischen der Brennerebene und der Ebene der Ansaugöffnungen der Umwälzventilatoren ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung größer als die Höhe der Brennbehälter, wobei die Brennerebene oberhalb der oberen Begrenzungsfläche der Brennbehälter und die Ebene der Ansaugöffnungen der Umwälzventilatoren unterhalb der unteren Begrenzungsebene der Brennbehälter liegt. Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, Brennbehälter mit kreisförmigem Querschnitt in Form eines quadratischen Netzes in der Ofenkammer anzuordnen, so daß zur Umwälzung der Rauchgase etwa 25 % des Bodenquerschnitts verfügbar sind und die Rauchgase durch geometrisch identische Kanäle geführt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es

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vorteilhaft, die von den Ventilatoren ausgehenden vertikalen Rauchgasschächte mit in der Ofendecke eingelassenen Gassammeikanälen zu verbinden. Zur besseren Verteilung des Rauchgasstroms auf die Einblasöffnungen und die Sammelkanäle können geeignete Regelschieber an den Sammelkanälen angeordnet werden.

Die mit dem erfindungsgemäßen Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß beim Brennen großformatiger Formkörper aus brennempfindlichen Qualitäten bei üblicher Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit keine Risse oder sonstige, die Eigenschaften der Formkörper mindernde Fehler entstehen, so daß ein bisher unvermeidbarer Brennausschüß praktisch ausgeschlossen werden kann. Weitere Vorteile des er- ' findungsgemäßen Ofens sind ein guter VJärmewirkungsgrad und die geringe Empfindlichkeit gegen den Ausfall einzelner Umwälzventilatoren und/oder einzelner Brenner«,

Einkammeröfen mit Rauchgasumwälzung werden mit festem Boden und abnehmbarer ein- oder mehrteiliger Ofendecke und mit fester Decke und beweglichem Boden ausgeführt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand eines Herdwagenofens, in dem die Brennbehälter auf einem Viagen-, der durch in den Ofenboden eingelassene Schienen geführt wird, angeordnet sind, in Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben.

Es zeigen . ■

Fig. 1 einen Längsriß eines Herdwagenofens nach der Erfindung, ,

Fig. 2· egLnen Grundriß und
Fig. 3 einen Querriß des gleichen Ofens.

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Fig» 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3, Fig* 5 einen Ausschnitt aus Fig. 1.

1 ist die stirnseitig mit der Hubtür 2 versehene Ofenkammer, 3 ein durch Schienen 4 geführter Wagen, auf dem Brennbehälter 5 aus Stahlblech in Form eines quadratischen Netzes angeordnet sind. Der aus feuerfestem keramischen Material bestehende Wagenboden, der mit Brennbehältern .zugestellt ist, weist eine Vielzahl von Schlitzen 6 (Fig. 5) quer zur Längsachse des Wagens auf. In den Seitenwänden 7 der Ofenkammer 1 sind in zwei Ebenen ölbeheizte Brenner 8, Ventilatoren 9, deren Abstand jeweils 1,3 m beträgt, und in der Brennerebene zwischen je zwei Brennern Einblasöffnungen 10 für das Umwälzgas angeordnet. Die Einblasöffnungen 10 sind durch vertikale Rauchgasschächte 11, die in Sammelkanälen 12 in der Ofendecke 13 münden, mit den Ventilatoren 9 verbunden. Die Sammelkanäle 12 enden in dem Schacht 14, der einen Schieber 15 aufweist, und über den Nachverbrennungsraum 16 zum Kamin 17 führt»

Nach dem Einfahren des mit Brennbehältern zugestellten Wagens und Schließen der Hubtür werden die Brenner gesundet, von denen Rauchgas mit der Temperatur T^ an den Brennbehältern 5 entlang durch die Schlitze 6 im Wagen- / boden zu den Ventilatoren 9 strömt." Die durch die netzartig angeordneten Brennbehälter in eine Vielzahl von Kanälen aufgeteilte senkrecht fallende Strömung der heißen Umwälzgase_? die einen Teil ihres Wärmeinhalts an die Brennbehälter abgeben, sichert zwangsläufig eine homogene Temperaturverteilung in den der Brennerebene parallelen Ebenen. Das abgesaugte Rauchgas wird dann von den Ventilatoren 9 in die Rauchgasschächte 11 ge-

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drückt und von dort zum größeren Teil über die Einblasöffnungen 10 in die Ofenkammer 1. Durch Zumischen von heißem Verbrennungsgas wird die Temperatur des
Umwälzgases auf die gewünschte Temperatur T2 gemäß dem Aufheizprogramm erhitzt* Durch Änderung des Verhältnisses von umgewälzter Gasmenge zu neu zugeführtem
Rauchgas ist die vertikale Temperaturdifferenz in
der Ofenkammer steuerbar und kann insbesondere beliebig klein gemacht werden. ·

Eine dem neuzugeführten Rauchgas entsprechende Gasmenge g wird durch Sammelkanäle 12 abgezogen und gelangt über den Nachverbrennungsraum 16 zum Kamin 17. Eine Nachverbrennung wird dann vorgesehen, wenn die Rauchgase Geruchsstoffe oder sonstige schädliche Verunreinigungen enthalten.

Beim Brennen von zylindrischen Kohle-Formkörpern mit
einem Durchmesser von 0,6 und einer Höhe von 2,5 m in einem Herdwagenofen nach der Erfindung wurden maximale vertikale Temperaturdifferenzen von 10 bis 15°C und
horizontale Temperaturdifferenzen von 5 bis 8 C gemessen. Der Brennausschuß betrug 1 bis 3 %.

6 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

·— ο "*■ Patentansprüche

1. Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung zum Brennen von keramischen Körpern, insbesondere von Kohlen- · stoff-Formkörpern, mit Gas- oder Ölbrennern, Ventilatoren zum Umwälzen von Rauchgasen und keramischen oder metallischen ' Brennbehältern, dadurch gekennzeichnet , daß in den Längswänden der Ofenkammer in einer Ebene Brenner und Einblasöffnungen und in einer anderen Ebene Ventilatoren, deren gegenseitiger Abstand höchstens 1,5 m beträgt, und zwischen Ventilatoren und Ein-, blasöffnungen vertikale Rauchgasschächte angeordnet sind.

2. Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen Brenner- und Ventilatorebene größer ist als die Höhe der Brennbehälter.

3. Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung nach Anspruch und 2 , dadurch gekennzeichnet , daß Brennbehälter mit kreisförmigem Querschnitt ein quadratisches Netz bilden.

4. Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß Brennbehälter auf einem Wagen angeordnet sind.

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5. Einkammerofen mit Rauchgasumwälzüng nach Anspruch 1, dadurch ge k en η ζ e i c h η e t , daß vertikale Rauchgasschächte oberhalb der Ebene der Einblasöffnungen in Sammelkanälen münden.

6. Einkammerofen mit Rauchgasumwälzung nach Anspruch

1 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die vertikalen Rauchgasschächte oberhalb der Ebene der Einblasöffnungen Regelschieber aufweisen.

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