DE3923887A1

DE3923887A1 - Tunnelofen

Info

Publication number: DE3923887A1
Application number: DE3923887A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr In Leisenberg
Original assignee: MANFRED LEISENBERG KG
Current assignee: MANFRED LEISENBERG KG
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-01-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tunnelofen zum Brennen von brennstoffhaltigen keramischen Formlingen, der vor der Brennzone eine Anwärmzone aufweist und in dessen Rauchgas leitung ein Wärmetauscher eingesetzt ist, mittels dem die einer einen Teil der Anwärmzone bildenden Schwelzone ent nommenen und in diese rückführbaren Schwelgase aufheizbar sind, sowie Verfahren zum Betrieb und zur Steuerung eines derartigen Tunnelofens.

Durch die DE-AS 30 14 905 ist ein solcher Tunnelofen bekannt, mittels dem die im Verlauf des Wärmeprozesses, den die brennstoffhaltigen Keramikprodukte durchlaufen, ent stehenden Schadstoffe beseitigt werden können. Die Anwärm zone ist bei diesem Tunnelofen dazu in eine Schwelzone und eine Hauptentgasungszone unterteilt, durch die Rauch gas aus der Brennzone hindurchgeführt wird, um aus den Formlingen austretende Vergasungsprodukte zu verbrennen.

Damit die heißen Rauchgase nicht in die Schwelzone gelangen, ist hierbei zwischen dieser und der Hauptentgasungszone ein Tor vorgesehen, das somit Temperaturen um 500°C ausge setzt ist. Sowohl die Abdichtung derartiger Tore gegenüber der äußeren Atmosphäre als auch deren praktischer Betrieb sind, bedingt durch die hohe Wärmebelastung, mit Schwierig keiten verbunden. Des weiteren ist der Investitionsaufwand, um einen Tunnelofen gemäß dem Verfahren nach der DE-AS 30 14 905 zu betreiben, erheblich, vor allem aber ist von Nachteil, daß dieser Tunnelofen, obwohl durch die Aufheizung der Schwelgase dessen Wärmeanfall gemindert und die Wirt schaftlichkeit verbessert werden, nicht ohne weiteres auf nicht brennstoffhaltige Ware umrüstbar ist, und daß die Temperatur in der Hauptentgasungszone nur durch Zugabe von Schwelgas oder abgekühltem Rauchgas an wechselnden Besatz angepaßt werden kann. Eine zufriedenstellende Verbrennung der ausgasenden Schadstoffe ist somit vielfach nicht gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Tunnelofen der vorgenannten Gattung zu schaffen und diesen in der Weise zu betreiben, daß nicht nur durch Ausnutzung der in dem ab strömenden Rauchgas enthaltenden Wärmeenergie ein wirt schaftlicher Betrieb gegeben ist, sondern daß auch, und zwar in zufriedenstellender Weise, die aus den keramischen Formlingen ausgasenden Schadstoffe vollständig verbrannt werden können, und ohne daß nicht auf ein entsprechendes Temperaturniveau aufgeheizte Schwelgase in den Bereich der Rauchgasentnahme und damit in die Atmosphäre gelangen können. Die Aufheizung der Schwelgase zur Beseitigung der Schadstoffe soll problemlos vorzunehmen und zu steuern sein, ferner soll auf einfache Weise eine Anpassung an unter schiedlichen Besatz sowie eine Umstellung auf nicht brenn stoffhaltige Formlinge leicht bewerkstelligt werden können. Auch soll der Investitionsaufwand, um dies zu ermöglichen, gering gehalten werden und in Betrieb befindliche Tunnel öfen sollen ohne Schwierigkeiten umzurüsten sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen der Schwelzone und der Brennzone des Tunnel ofens eine Aufheizzone vorgesehen ist, aus der die Rauch gase vorzugsweise unmittelbar vor der Schwelzone entnehm bar und dem Wärmetauscher zuführbar sind, und daß die Schwelzone im Bereich vor der Aufheizzone eine Über hitzungszone aufweist.

Die Überhitzungszone ist hierbei in wirtschaftlicher Weise mit einer gesonderten Befeuerung zu versehen, die durch steuerbare Hochgeschwindigkeitsbrenner gebildet werden kann.

Zweckmäßig ist es ferner, in dem verbleibenden Bereich der Schwelzone eine oder mehrere Hochgeschwindigkeits brenner zur Erhöhung der Turbulenz anzuordnen. Die mittels des in der Rauchgasleitung eingesetzten Wärmetauschers erwärmten Schwelgase sollten unmittelbar vor der Über hitzungszone in die Schwelzone eingebracht werden, auch kann dem der Schwelzone entnommenen Schwelgas über an die Rauchgasleitung und/oder die Atmosphäre anschließbare Leitungen vorzugsweise gesteuert Rauchgas und/oder Frisch luft zugeführt werden, wobei die Zuführung von Rauchgas und/oder Frischluft in die Schwelgasleitung vor deren Einmündung in den Wärmetauscher erfolgen sollte.

Des weiteren kann die Schwelgasleitung vorzugsweise zwischen dem Anschluß an die Schwelzone des Tunnelofens und dem in die Rauchgasleitung eingesetzten Wärmetauscher über eine Zweigleitung mit dieser in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher, beispielsweise mittels einer in die Zweigleitung eingesetzten Klappe wahlweise oder die Rauchgasleitung über eine an diese in Strömungsrichtung hinter dem in dieser eingesetzten Wärmetauscher angeschlos senen Zweigleitung wahlweise an die Schwelgasleitung ange schlossen werden.

Angebracht ist es ferner, das Rauchgas nach dem Durch strömen des Wärmetauschers einem Vorwärmer oder einem ähnlichen Aggregat des Tunnelofens zuzuführen und/oder in die Rauchgasleitung in Strömungsrichtung hinter dem dem Schwelgas zugeordneten Wärmetauscher einen weiteren Wärmetauscher einzusetzen, mittels dem ein einem Vorwärmer, einem Trockner oder einem ähnlichen Aggregat des Tunnel ofens zuführbarer Luftstrom aufheizbar ist.

Die Temperatur der Überhitzungszone kann in Abhängigkeit von der Konzentration und der Zusammensetzung des Schwel gases gesteuert werden.

Das Verfahren zum Brennen von brennstoffhaltigen kera mischen Formlingen in einem Tunnelofen, der vor der Brennzone eine Anwärmzone aufweist und in dessen Rauch gasleitung ein Wärmetauscher eingesetzt ist, mittels dem die einer einen Teil der Anwärmzone bildenden Schwelzone entnommene und in diese rückführbaren Schwelgase aufheizbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß einer zwischen der Schwelzone und der Brennzone des Tunnelofens vorgesehenen Aufheizzone Rauchgas vorzugsweise unmittelbar vor der Schwelzone entnommen und dem Wärmetauscher zugeführt wird und daß die Schwelzone in dem Bereich vor der Aufheizzone mittels einer gesonderten, beispielsweise durch Hochge schwindigkeitsbrenner gebildeten Befeuerung auf eine Temperatur von über 550°C aufgeheizt wird.

Vorteilhaft ist es hierbei, die Schwelgase im vorderen Bereich der Schwelzone mittels in dieser angeordneter Hochgeschwindigkeitsbrenner durchzuwirbeln und das mittels des von dem Rauchgas beaufschlagten Wärmetauscher er wärmte Schwelgas unmittelbar vor der Überhitzung der Schwelgase in die Schwelzone einzuführen.

Dem der Schwelzone entnommenen Schwelgas kann zweck mäßigerweise vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher über an die Rauchgasleitung und/oder an die Atmosphäre anschließbare Leitungen vorzugsweise gesteuert heißes oder abgekühltes Rauchgas und/oder Frischluft beigegeben werden. Auch kann im Normalbetrieb des Tunnelofens Rauch gas über eine die Schwelgasleitung mit der Rauchgasleitung verbindende Zweigleitung abgeführt werden.

Das Verfahren zur Steuerung der Temperatur der Über hitzungszone des vorschlagsgemäß ausgebildeten und be triebenen Tunnelofens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang der Zusammensetzung des Schwelgases mit einer Führungsgröße, beispielsweise der Konzentration des Gesamtkohlenstoffes im Schwelgas, und in Abhängigkeit der Zusammensetzung des Schwelgases von der Temperatur der Überhitzungszone empirisch ermittelt und für unter schiedliche Produkte und Betriebszustände des Tunnelofens in Form eines Kennlinienfeldes in einem Rechner gespei chert werden und daß daraus die Sollwerte in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Tunnelofens für die Über hitzungszone ermittelt werden.

Wird ein Tunnelofen gemäß der Erfindung ausgebildet und gemäß den vorgeschlagenen Verfahren betrieben, so ist es möglich, nicht nur die in den abströmenden Rauchgasen enthaltene Wärmeenergie optimal auszunutzen, so daß der Wärmeanfall des Tunnelofens gemindert und dessen Wirt schaftlichkeit gesteigert wird, sondern durch eine thermische Nachverbrennung werden auch alle aus den Formlingen ausgasende Schadstoffe beseitigt. Der dazu erforderliche Bau- und Investitionsaufwand ist gering, da lediglich insbesondere bei einer Nachrüstung einige Rohr leitungen im Bereich der Schwelzone einzubauen sind, um einen Anschluß an einen meist vorhandenen Wärmetauscher herzustellen und die Überhitzungszone zu schaffen. Und da die Befeuerung der Überhitzungszone mittels leistungs starker Hochgeschwindigkeitsbrenner vorgenommen werden kann, deren Leistung steuerbar ist, ist sichergestellt, daß die zur thermischen Nachverbrennung erforderlichen Gas- und auch Verbrennungstemperaturen in jeder Betriebs phase regelbar sind. Des weiteren kann der Tunnelofen beim Brennen von Erzeugnissen, die keine brennbaren Bestandteile enthalten, ohne Schwierigkeiten durch außer Betrieb setzen der Schwelzone auf Normalbetrieb umgestellt werden. Und da die erforderlichen Maßnahmen elektrisch ausgeführt werden können, ist ein personalunabhängiger Betrieb problemlos durchzuführen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Tunnelofens zum Brennen von brennstoffhaltigen keramischen Formlingen dargestellt und nachfolgend im einzelnen erläutert.

Der mit 1 bezeichnete Tunnelofen dient zum Brennen kera mischer Formlinge 2, insbesondere von Formlingen, die im Ausgangsmaterial ausgasende Substanzen enthalten. Die Formlinge 2 werden dazu mittels Tunnelofenwagen 3 durch die einzelnen Zonen des am Eingang 4 durch ein Tor 5 verschließbaren Tunnelofen 1, nämlich die Anwärmzone A, die Brennzone B sowie die nicht dargestellte Kühlzone transportiert.

Die Wärmezone A ist bei dem Tunnelofen 1 in eine Schwel zone S und eine Aufheizzone H unterteilt, außerdem ist der an der Aufheizzone H angrenzende Bereich der Schwel zone S als Überhitzungszone Ü ausgebildet, um in einer thermischen Nachverbrennung die aus den Formlingen 2 ausgasenden Schadstoffe vollständig verbrennen zu können. Die Rauchgase 11 werden hierbei zu Beginn der Aufheizzone H vor der Überhitzungszone Ü über eine Entnahmeöffnung 12 in einer Rauchgasleitung 13 abgeführt.

Das in der Schwelzone S sich bildende Schwelgas 21 wird mit Hilfe der aus dem Tunnelofen 1 abgeführten Rauchgase 11 erwärmt. Dazu dient ein in die mit einem Ventilator 14 ausgestattete Rauchgasleitung 13 eingesetzter Wärme tauscher 15, der über eine ebenfalls mit einem Ventilator 25 versehene Zuführungsleitung 23 mit einer oder mehreren im Bereich des Eingangs 4 des Tunnelofens 1 vorgesehenen Entnahmeöffnung 22 und über eine Rückführungsleitung 24 an unmittelbar vor der Überhitzungszone Ü vorgesehenen Eintrittsöffnungen 26 angeschlossen ist. Ein Großteil der in den Abgasen 11 enthaltenen Wärmeenergie kann somit mit Hilfe eines Umwälzkreislaufes an das Schwelgas 21 übertragen werden, der Wärmeanfall des Tunnelofens 1 wird dadurch gemindert. Um die Turbulenz in der Schwel zone S zu erhöhen, sind in dieser Hochgeschwindigkeits brenner 17 angeordnet.

Die Überhitzungszone Ü ist mit einer gesonderten Befeue rung versehen, die ebenfalls durch steuerbare Hochge schwindigkeitsbrenner 16 gebildet ist. Die Temperatur in der Überhitzungszone Ü kann somit auf einfache Weise in Abhängigkeit von der Konzentration und der Zusammensetzung des Schwelgases 21 gesteuert werden. Dies kann in der Weise bewerkstelligt werden, daß der Zusammenhang der Zusammensetzung des Schwelgases 21 mit einer Führungs größe, beispielsweise der Konzentration des Gesamtkohlen stoffes im Schwelgas, 21 und in Abhängigkeit der Zusammen setzung des Schwelgases 21 von der Temperatur der Über hitzungszone Ü empirisch ermittelt und für unterschied liche Produkte und Betriebszustände des Tunnelofens in Form eines Kennlinienfeldes in einem Rechner gespeichert werden und daß daraus die Sollwerte in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Tunnelofens 1 für die Überhitzungs zone Ü ermittelt werden.

Das Rauchgas 11 kann, bevor dieses in die Atmosphäre 10 austritt, über einen weiteren Wärmetauscher 20 geleitet werden, mittels dem ein Luftstrom erhitzbar ist. Der auf diese Weise erzeugte Warmluftstrom ist in diesem Fall über eine mit einem Ventilator 34 versehene Leitung 33 einen Vorwärmer oder einem Trockner 35, die dem Tunnelofen 1 zugeordnet sind, zuzuleiten.

Dem Schwelgas 21 kann ferner heißes oder bereits abge kühltes Rauchgas 11 beigemischt werden, auch kann Frisch luft in das Schwelgas 21 eingebracht werden. Dazu sind an die Zuführungsleitung 23 Zweigleitungen 29 bzw. 27 ange schlossen, die über Klappen 30 bzw. 28 und Leitungen 31 mit der Rauchgasleitung 13 vor dem Wärmetauscher 15 bzw. eine Leitung 32 mit der Atmosphäre 10 oder über die Klappe 28 mit der Rauchgasleitung 13 nach dem Wärmetauscher 15 angeschlossen werden kann. Des weiteren kann mit Hilfe einer in die Rauchgasleitung 13 eingesetzten Klappe 18 und einer weiteren Zweigleitung 19 die Schwelgasleitung 23 an die Rauchgasleitung 11 angeschlossen werden, um im Normalbetrieb des Tunnelofens 1 Rauchgas 11 an dessen Eingang 4 abzuführen oder um bei gering ausgasenden Produkten eine Mischung zu bewerkstelligen.

Beim Brennen brennstoffhaltiger keramischer Formlinge 2 wird das Rauchgas 11 somit der Aufheizzone H entnommen und dem Wärmetauscher 15 zugeführt, in dem das Schwelgas 21 aufgeheizt wird. Des weiteren wird mit Hilfe der Hochgeschwindigkeitsbrenner 16 die Überhitzungszone auf ein an die jeweiligen Erfordernisse anpaßbares Tempe raturniveau von über 550°C aufgeheizt, in der Über hitzungszone Ü werden somit die aus den Formlingen 2 ausgasenden Schadstoffe zuverlässig verbrannt. In die Aufheizzone H gelangen demnach keine Schadstoffe, so daß mit dem Rauchgas 11 auch keine Schadstoffe in die Atmos phäre 10 ausgestoßen werden.

Claims

1. Tunnelofen zum Brennen von brennstoffhaltigen kera mischen Formlingen, der vor der Brennzone eine Anwärm zone aufweist und in dessen Rauchgasleitung ein Wärme tauscher eingesetzt ist, mittels dem die einer einen Teil der Anwärmzone bildenden Schwelzone entnommenen und in diese rückführbaren Schwelgase aufheizbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schwelzone (S) und der Brennzone (B) des Tunnelofens (1) eine Aufheizzone (H) vorgesehen ist, aus der die Rauchgase vorzugsweise unmittelbar vor der Schwelzone (S) entnehmbar und dem Wärmetauscher (15) zuführbar sind, und daß die Schwelzone (S) im Bereich vor der Aufheizzone (H) eine Überhitzungszone (Ü) aufweist.

2. Tunnelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhitzungszone (Ü) mit einer gesonderten Befeuerung (Brenner 16) versehen ist.

3. Tunnelofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuerung der Überhitzungszone (Ü) durch steuerbare Hochgeschwindigkeitsbrenner (16) gebildet ist.

4. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem verbleibenden Bereich der Schwelzone (S) eine oder mehrere Hochgeschwindigkeitsbrenner (17) zur Erhöhung der Turbulenz angeordnet sind.

5. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels des in der Rauchgasleitung (13) ein gesetzten Wärmetauschers (15) erwärmten Schwelgase unmittelbar vor der Überhitzungszone (Ü) in die Schwel zone (S) einbringbar sind.

6. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem der Schwelzone (S) entnommenen Schwelgas über an die Rauchgasleitung (13) und/oder die Atmos phäre (10) anschließbare Leitungen (29; 31, 32) vor zugsweise gesteuert Rauchgas und/oder Frischluft zuführ bar ist.

7. Tunnelofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Rauchgas und/oder Frischluft in die Schwelgasleitung (23) vor der Einmündung in den Wärmetauscher (15) erfolgt.

8. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelgasleitung (23) vorzugsweise zwischen dem Anschluß (22) an die Schwelzone (S) des Tunnelofens (1) und dem in die Rauchgasleitung (13) eingesetzten Wärmetauscher (15) über eine Zweigleitung (27) mit dieser in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher (15), beispielsweise mittels einer in die Zweigleitung (27) eingesetzten Klappe (28), wahlweise anschließbar ist.

9. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasleitung (13) über eine an diese in Strömungsrichtung hinter dem in dieser eingesetzten Wärmetauscher (15) angeschlossenen Zweigleitung (19) wahlweise an die Schwelgasleitung (23) anschließbar ist.

10. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas nach dem Durchströmen des Wärme tauschers (15) einem Vorwärmer oder einem ähnlichen Aggregat des Tunnelofens (1) zuführbar ist.

11. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rauchgasleitung (13) in Strömungsrichtung hinter dem dem Schwelgas zugeordneten Wärmetauscher (15) ein weiterer Wärmetauscher (20) eingesetzt ist, mittels dem ein einem Vorwärmer, einem Trockner oder einem ähnlichen Aggregat des Tunnelofens (1) zuführ barer Luftstrom aufheizbar ist.

12. Tunnelofen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Überhitzungszone (Ü) in Ab hängigkeit von der Konzentration und der Zusammen setzung des Schwelgases steuerbar ist.

13. Verfahren zum Brennen von brennstoffhaltigen kera mischen Formlingen in einem Tunnelofen, der vor der Brennzone eine Anwärmzone aufweist und in dessen Rauchgasleitung ein Wärmetauscher eingesetzt ist, mittels dem die einer einen Teil der Anwärmzone bilden den Schwelzone entnommenen und in diese rückführbaren Schwelgase aufheizbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß einer zwischen der Schwelzone (S) und der Brennzone (B) des Tunnelofens (1) vorgesehenen Aufheizzone (H) Rauchgas vorzugsweise unmittelbar vor der Schwelzone (S) entnommen und dem Wärmetauscher (15) zugeführt wird und daß die Schwelzone (S) in dem Bereich vor der Aufheiz zone (H) mittels einer gesonderten, beispielsweise durch Hochgeschwindigkeitsbrenner (16) gebildeten Be feuerung auf eine Temperatur von über 550°C aufgeheizt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß die Schwelgase im vorderen Bereich der Schwelzone (S) mittels in dieser angeordneter Hochgeschwindig keitsbrenner (17) durchgewirbelt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels des von dem Rauchgas beaufschlagten Wärmetauscher (15) erwärmte Schwelgas unmittelbar vor der Überhitzung (Überhitzungszone Ü) der Schwelgase in die Schwelzone (S) eingeführt werden.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem der Schwelzone (S) entnommene Schwelgas über an die Rauchgasleitung (13) und/oder an die Atmosphäre (10) anschließbaren Leitungen (19; 29; 31, 32) vorzugs weise gesteuert heißes oder abgekühltes Rauchgas und/oder Frischluft beigegeben wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas und/oder die Frischluft dem Schwelgas vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher (15) beige geben wird.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Normalbetrieb des Tunnelofens (1) Rauchgas (11) über eine die Schwelgasleitung (23) mit der Rauchgasleitung (13) verbindende Zweigleitung (27) abgeführt wird.

19. Verfahren zur Steuerung der Temperatur der Überhitzungs zone eines gemäß den Ansprüchen 1 bis 12 ausgebildeten Tunnelofens, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammenhang der Zusammensetzung des Schwel gases mit einer Führungsgröße, beispielsweise der Konzentration des Gesamtkohlenstoffes im Schwelgas, und in Abhängigkeit der Zusammensetzung des Schwelgases von der Temperatur der Überhitzungszone (S) empirisch ermittelt und für unterschiedliche Produkte und Be triebszustände des Tunnelofens (1) in Form eines Kenn linienfeldes in einem Rechner gespeichert werden und daß daraus die Sollwerte in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Tunnelofens (1) für die Über hitzungszone (Ü) ermittelt werden.