DD265958A1 - SENSOR ARRANGEMENT FOR REGULARLY LIMITING ATMOSPHERE IN CONTINUOUS INDUSTRIAL OVEN - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur raeumlichen Abgrenzung der Atmosphaeren in kontinuierlich betriebenen Industrieoefen, vorzugsweise in Tunnel- oder Durchlaufoefen der Keramischen Industrie. Das Ziel der Erfindung ist es, die Qualitaet keramischer Erzeugnisse durch gezielte Beeinflussung der Brennprozessfuehrung mit einfachen Mitteln zu verbessern. Die technische Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sensoranordnung zur raeumlichen Abgrenzung der Atmosphaeren in kontinuierlich betriebenen Industrieoefen der Keramischen Industrie zu entwickeln, die unabhaengig von stroemungstechnisch durch die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufenen Aenderungen der Atmosphaeren eine fuer die qualitaetsgerechte Prozessfuehrung notwendige raeumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphaere unter Beibehaltung der notwendigen Prozesstemperatur durch gezielte Beeinflussung der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Traegergases garantiert. Erfindungsgemaess wird die technische Aufgabe dadurch geloest, dass bekannte Feststoffsensoren in zwei den Uebergangsbereich zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphaere raeumlich begrenzenden Querschnitten angeordnet sind. Die Querschnitte sind dabei vorzugsweise im Bereich der Brennzone angeordnet.The invention relates to a sensor arrangement for the spatial delimitation of the atmospheres in continuously operated industrial furnaces, preferably in tunnel or continuous furnaces of the ceramic industry. The aim of the invention is to improve the quality of ceramic products by deliberately influencing the Brennprozessfuehrung with simple means. The technical object of the invention is to develop a sensor arrangement for the spatial delineation of the atmospheres in continuously operated industrial furnaces of the ceramic industry, which are independent of strokes technically caused by the combustion and Wagenbesatz changes in the atmosphere for the quality-appropriate Prozeßfuehrung necessary spatial demarcation between oxidizing and Reducing atmosphere while maintaining the necessary process temperature guaranteed by targeted influence on the supply of the oxygen-containing carrier gas. According to the invention, the technical problem is solved in that known solid-state sensors are arranged in two cross-sections limiting the transitional area between the oxidizing and reducing atmospheres. The cross sections are preferably arranged in the region of the combustion zone.

Description

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β Anwendungsgebiet der Erfindung β Field of application of the invention

Öle Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur räumlichen Abgrenzung der Atmosphären in kontinuierlich betriebenen Industrieöfen, vorzugsweise Tunnel- oder Durchlaufofen. Die Erfindung findet in der Keramischen Industrie Anwendung,Oils invention relates to a sensor arrangement for the spatial delimitation of the atmospheres in continuously operated industrial furnaces, preferably tunnel or continuous furnace. The invention finds application in the ceramic industry,

Charakteristik da« bekannten Stande· dar TechnikCharacteristic of the known state of the art Zur Gewährleistung einer hohen Qualität keramischer Erzeugnisse ist die Einhaltung einer definierten ProzeßführungTo ensure a high quality of ceramic products, compliance with a defined process control

notwendig. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Prozeßführung ist neben den erforderlichen Temperaturen auch die räumlichenecessary. An essential part of this process control is in addition to the required temperatures and the spatial

Abgrenzung von oxidierenden und reduzierenden Atmosphären über die gesamte Länge des kontinuierlich betriebenenDelimitation of oxidizing and reducing atmospheres over the entire length of the continuously operated Industrieofens.Industrial furnace. Für die räumliche Abgrenzung der beschriebenen. Mmosphären ist es notwendig, Ölhaltiges Trägergas gezielt in den OfenraumFor the spatial delineation of the described. Mmosphären it is necessary to target oil-containing carrier gas into the furnace chamber

einzubringen. Dazu sind in der DD-PS 131291 und der DE-PS 3025301 Lösungen beschrieben worden, bei chnen Düsen über die gesamte Ofenlänge bzw. Ober bestimmte Bereiche des Ofens verteilt angeordnet sind, durch die das Ölhaltige Trägergas gesteuert eingeblasen wird.contribute. For this purpose, DD-PS 131291 and DE-PS 3025301 solutions have been described, distributed at chnen nozzles over the entire length of the oven or upper certain areas of the furnace, through which the oil-containing carrier gas is injected controlled.

Des weiteren wird in der DD-PS 220692 eine Lönung dargestellt, in der das Oj-haltige Trägergas, zwar ebenfalls über Düsün. dieFurthermore, in DD-PS 220692 a Lönung is shown, in which the Oj-containing carrier gas, although also about Düsün. the

jedoch zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre angeordnet sind, eingeblasen wird.However, are arranged between oxidizing and reducing atmosphere, is blown.

Alle diese Lösungen haben den Nachteil, daß keine Kopplung zwischen bestehender Ofenatmosphäre und eingeblasenomAll of these solutions have the disadvantage that no coupling between existing furnace atmosphere and blown Oj-haltigen Trägergas vorhanden ist, wodurch strömungstechnisch durch die Verbrennung und den jeweiligen WagenbosatzOj-containing carrier gas is present, which fluidly through the combustion and the respective Wagenbosatz

hervorgerufen keine definierte räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre erzielt werden kann. Die unkontrollierte Verlagerung der oxidierenden bzw. reduzierenden Atmosphäre führt zu Brennfehlern in den keramischen Erzeugnissen.caused no defined spatial delimitation between oxidizing and reducing atmosphere can be achieved. The uncontrolled shift of the oxidizing or reducing atmosphere leads to burn defects in the ceramic products.

Um den Sauerstoffgehalt in beliebigen Atmosphären bestimmen zu können, sind aus dem Stand der Technik verschiedene 'In order to be able to determine the oxygen content in arbitrary atmospheres, different from the prior art Peststoffsensoren bekannt (DJ PS 218469 oder DD-PS 248437). Mittels derartiger Feststoffsensoren wäre eine Steuerung,Peststoffsensoren known (DJ PS 218469 or DD-PS 248437). By means of such solid sensors would be a control, Regelung oder Einstellung von oxidierenden oder reduzierenden Atmosphären durch Meesung des Sauerstoffgehaltes undControl or adjustment of oxidizing or reducing atmospheres by measuring the oxygen content and

nachfolgender Beeinflussung der Einstromparameter eines sauerstoffhaltigen Trägergases möglich.Subsequent influencing the Einstromparameter of an oxygen-containing carrier gas possible.

Trotz dieser Erkenntnis ist es jedoch nicht ohne weiteres möglich, unabhängig von der Verbrennung und dem Wagenbesatz dieDespite this knowledge, however, it is not readily possible, regardless of the combustion and Wagenbesatz the

sich ttrömungstechnisch einstellende Veränderung der räumlichen Abgrenzung von oxidierender und reduzierenderflow-related change in the spatial delimitation of oxidizing and reducing

Atmosphäre zu erfassen und nachfolgend auszuregeln, zu steuern oder einzustellen.Capture and subsequently correct, control or adjust the atmosphere. Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, die Qualität keramischer Erzeugnisse durch gezielte Beeinflussung der Brennprozeßführung mit einfachen Mitteln zu erhöhen.The aim of the invention is to increase the quality of ceramic products by deliberately influencing the combustion process management with simple means.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Erfindung hat die technische Aufgabe, eine Sensoi anordnung zur räumlichen Abgrenzung der Atmosphären in kontinuierlich betriebenen Industrieofen der Keramischen Industrie zu entwickeln, die unabhängig von strömungstechnisch dur.ii die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufenen Änderungen der Ofenatmosphäre eine für die qualitätsgerechte Prozeßführung notwendige räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre unter Beibehaltung der notwendigen Prozeßtemperatur durch gezielte Beeinflussung der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Trägergases garantiert. Unter Verwendung bekannter Feststoffsen«oren wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere Fettstoffsensoren in mindestens zwei Querschnitten des Industrieofens angeordnet sind, wobei die Querschnitte den Übergangsbereich zwischen der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre räumlich begrenzen.The invention has the technical task of developing a Sensoi arrangement for the spatial delineation of the atmospheres in continuously operated industrial furnace of the ceramic industry, regardless of aerodynamic dur.ii the combustion and Wagenbesatz caused changes in the furnace atmosphere necessary for the quality-appropriate process control spatial demarcation between oxidizing and reducing atmosphere while maintaining the necessary process temperature guaranteed by targeted influencing the supply of the oxygen-containing carrier gas. Using known solid particles, the technical object is achieved by arranging one or more fatty substance sensors in at least two cross-sections of the industrial furnace, the cross-sections spatially delimiting the transition region between the oxidizing and reducing atmospheres.

Für die Einhaltung der räumlichen Abgrenzung der oxidierenden von der reduzierenden Atmosphäre wird die theoretisch angestrebte Grenzfläche, die unter Berücksichtigung der technologisch bedingten Temperatur für eine exakte Prozeßführung erforderlich Ist, auf einen durch die Anordnung der Feststoffsensoren determinierten Übergangsbereich erweitert, der sich naturgemäß beim Übergang von Oxidation zu Reduktion einstellt. Durch diesen Übergang von der Grenzfläche zu einem Übergangsbereich und der erfindungsgemäßen Anordnung der Feststoffsensoren wird es erst möglich, eine räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre innerhalb des Ofenraumes stabil über die Zufuhr von sauersioffhaltigem Trägergas einzustellen, ohne daß strömungstechnisch durch die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufene Inhomogenitäten eine Abweichung de: technologisch bedingten Lage der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre innerhalb des Ofenraumes, die zu einer Qualitätsminderung der Brennprodukte führen würde, erfolgt. Dib Feststoffeensoren sind über eine bekannte Regel- oder Steuereinheit oder durch Handeinstellung mit der Zuführung für das sauerstoffhaltige Trägergas verbunden.To comply with the spatial delimitation of the oxidizing from the reducing atmosphere, the theoretically desired interface, which is required for accurate process control, taking into account the technological temperature, extended to a determined by the arrangement of the solid state transition region, which is naturally at the transition from oxidation to reduction. This transition from the interface to a transition region and the arrangement of the solid sensors according to the invention, it is only possible to adjust a spatial boundary between oxidizing and reducing atmosphere within the furnace chamber stably on the supply of sauersioffhaltigem carrier gas, without causing fluidly by the combustion and the Wagenbesatz Inhomogeneities a deviation de: technologically conditioned position of the oxidizing and the reducing atmosphere within the furnace chamber, which would lead to a reduction in the quality of the combustion products takes place. Dib solids sensors are connected via a known control unit or by manual adjustment with the feed for the oxygen-containing carrier gas.

In dem Querschnitt, der der oxidierenden Atmosphäre zugeordnet ist, wird über die in diesem Querschnitt angeordneten Feststoffsonsoren dafür gesorgt, daß an dieser Stelle eine Atmosphäre herrscht, deren Luftverhältnis gleich oder größer 1 ist. Entsprechend wird Im Querschnitt, der der reduzierenden Atmosphäre zugeordnet ist, ein Luftverhältnis von kleiner 1 aufi echterhalten. Über die Steuer- bzw. Regeleinheit wird ein Algorithmus für die Bestimmung des Istwertes des Sauerstoffgehaltes umgesetzt, mit dem vor der Bildung des Mittelwertes denjenigen Meßp'jnkten, die eine reduzierende Atmosphäre ausweisen, d. h. die ein Luftverhältnis von kleiner 1 besitzen, die höchste PrIc rität zugeordnet wird. Eine Mittelwertbildung erfolgt erst dann, wenn an allen festgelegten Meßorten reduzierende Atmosphäre vorhanden ist. Ein gleichartiger Algorithmus wird auch für oxidierende bzw. neutrale Atmosphären realisiert.In the cross-section, which is associated with the oxidizing atmosphere, it is ensured by the arranged in this cross-section solid-state consoles that prevails at this point an atmosphere whose air ratio is equal to or greater than 1. Accordingly, in the cross section associated with the reducing atmosphere, an air ratio of less than 1 is maintained. An algorithm for the determination of the actual value of the oxygen content is implemented via the control or regulating unit, with which, prior to the formation of the mean value, those measuring components which have a reducing atmosphere, ie. H. which have an air ratio of less than 1, the highest priority is assigned. Averaging only takes place when there is a reducing atmosphere at all specified measuring locations. A similar algorithm is also realized for oxidizing or neutral atmospheres.

Die Lage der ücrschnltte, in denen die Feststoffsensoren angeordnet sind und die den Übergangsbereich zwischen der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre räumlich begrenzen, ist so gewählt, daß sie sich in der Brennzone befinden, wobei der jeweils technologisch vorgegebene Temperaturbereich in bekannter Weise geregelt wird. Durch die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit der Einhaltung der technologisch vorgegebenen Temperaturparameter wird die Einhaltung der technologischen Führungsweise des Brennprozesses gesichert und so die Qualität der keramischen Erzeugnisse garantiert.The location of which the solid state sensors are located and which spatially limit the transition area between the oxidizing and reducing atmospheres is selected to be in the firing zone, with the respective technologically predetermined temperature range being controlled in a known manner. By the arrangement according to the invention in connection with the observance of the technologically predetermined temperature parameters, compliance with the technological guidance of the firing process is ensured and thus guarantees the quality of the ceramic products.

AusfuhrungsbelsplelAusfuhrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsboi. vieles näher erläutert werden. Zur Verdeutlichung ist dazu in Fig. 1 ein Teil eines Durchlauf ofens mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung dargestellt.The invention will be described below with reference to an Ausführungsboi. much will be explained in more detail. To illustrate this is shown in Fig. 1, a part of a continuous furnace with the sensor arrangement according to the invention.

Ausgehend von den technologischen Anforderungen und ofentechnischen Besonderheiten,wird eine geon etrisch abgegrenzte Zone β festgelegt, die durch die Querschnitte 4 und b räumlich begrenzt wird. An vorgegebenen Meßorten, d. h. In den Querschnitten 4 und 5, sind rechts und links und/oder oben Feststoffsensoren 1 zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes angeordnet. Des wetteren sind die Temperaturmeßfühler 2 rechts und links und/oder oben Im Bereich der Zone 6 angeordnet, daß sie einen repräsentativen Meßwert für die Prozeßführung liefern. Die Messung des Sauerstoffgehaltes mit den Feststoff sensoren 1 an Ίοη Meßorten Im Querschnitt 4 und 5 sowie die Temperaturmessung mit den Temperaturmeßfühlern 2 in der Zone β erfolgt über getrennte Algorithmen In den festgelegten Meßorten. Der Algorithmus für die Bestimmung des Istwertes des Sauerstoffgehaltes beinhaltet, daß vor der Bildung des Mittelwertes denjenigen Meßpunkten, die eine reduzierende Atmosphäre ausweisen die höchste Priorität zugeordnet wird. Die Mittelwertbildung erfolgt erst dann, wenn an allen festgelegten Meßorten neutrale oder oxidierende oder reduzierende Atmosphäre vorhanden Ist. Im geregelten Zustand des Ofens 3 muß im Querschnitt 4 das Luftverhältnis gleich oder größer 1, im Querschnitt 5 kleiner als 1 sein und die Temperatur in der Zone β beispielsweise im Bereich von 1050⁰C bis 1100°C liegen. Wird im Querschnitt 4 ein kleineres Luftverhältnis als gefordert festgestellt, dann wird durch bekannte apparative Anordnung der Volumenstrom des sauerstoffhaltlgen Trägergases erhöht. Wird im Querschnitt 5 ein größeres Luftverhältnis als gefordert festgestellt, so wird der Volumenstrom des sauerstoffhaltigen Träger? ases vermindert. Gleichzeitig erfolgt in der Zone 6 die Temperaturüberwachung. Bei Verlassen des vorgegebenen Temperaturbereiches wird der Brenngasvolumenstrom der Zone β mit bekannten Mitteln entsprechend der Temperaturabweichung vergrößert bzw. verkleinert. Diese Korrektur dor Temperatur durch Veränderung des Brenngasvolumenstromes beeinflußt die Lage der Grenzflächen 4 und 5 innerhalb der Zone 6, die ihrerseits dann wieder über die Sensoranordnung mit nachfolgender Steuer- oder Regeleinrichtung oder von Hand im vorgegebenen Bereich fixiert werden kann. Die Erfindung ermöglicht es, unabhängig von strömungstechnisch durch die Verbrennung und den Wagenbesatz hervorgerufenen Änderungen der Atmosphären eine für die qualitätsgerechte Prozeßführung notwendige räumliche Abgrenzung zwischen oxidierender und reduzierender Atmosphäre unter Beibehaltung der erforderlichen Prozeßtemperaiur durch gezielte Beeinflussung der Zufuhr des sauerstoffhaltigen Trägergases zu garantieren. Darüber hinaus ist eine energetisch günstigere Betriebsweise des Ofens möglich.Based on the technological requirements and special oven-specific features, a geon etrisch delimited zone β is set, which is limited by the cross-sections 4 and b spatially. At predetermined measuring locations, ie in the cross sections 4 and 5, right and left and / or above solid sensors 1 for determining the oxygen content are arranged. Weathering, the temperature sensors 2 on the right and left and / or above are arranged in the region of the zone 6 so that they provide a representative measured value for the process control. The measurement of the oxygen content with the solid sensors 1 at Meßοη measurement locations in cross section 4 and 5 and the temperature measurement with the temperature sensors 2 in the zone β via separate algorithms In the specified measuring locations. The algorithm for determining the actual value of the oxygen content involves assigning the highest priority to those measuring points which have a reducing atmosphere before forming the mean value. Averaging only takes place when neutral or oxidizing or reducing atmosphere is present at all specified measuring locations. In the controlled state of the furnace 3, the air ratio must be equal to or greater than 1 in cross section 4, less than 1 in cross section 5 and the temperature in the zone β, for example in the range of 1050 ⁰ C to 1100 ° C. If a smaller air ratio than required is determined in cross-section 4, the volume flow of the oxygen-containing carrier gas is increased by known apparatus arrangement. If a greater air ratio than required is determined in cross-section 5, the volume flow of the oxygen-containing carrier is determined. ases diminished. At the same time in zone 6, the temperature monitoring. When leaving the predetermined temperature range of the fuel gas volume flow of the zone β is increased or reduced with known means according to the temperature deviation. This correction dor temperature by changing the fuel gas volume flow affects the position of the interfaces 4 and 5 within the zone 6, which in turn can then be fixed again on the sensor assembly with subsequent control or regulating device or by hand in the specified range. The invention makes it possible to guarantee regardless of fluidic caused by the combustion and the Wagenbesatz changes in the atmospheres necessary for the quality process control spatial delimitation between oxidizing and reducing atmosphere while maintaining the required Prozeßtemperaiur by selectively influencing the supply of the oxygen-containing carrier gas. In addition, an energetically favorable operation of the furnace is possible.

Claims (2)

1. Sensoranordnung zur räumlichen Abgrenzung der Atmosphären in kontinuierlich betriebenen Industrieöfen, vorzugsweise in Tunnel- und Durchlauföfen der Keramischen Industrie, unter Verwendung von Feststoffsensoren, gekennzeichnet dadurch, daß ein oder mehrere Feststoffsensoren (1) in zwei den Übergangsbereich zwischen der oxidierenden und der reduzierenden Atmosphäre räumlich begrenzenden Querschnitten (4) und (5) angeordnet sind.A sensor arrangement for the spatial separation of the atmospheres in continuously operated industrial furnaces, preferably in tunnel and continuous furnaces of the ceramic industry, using solid state sensors, characterized in that one or more solid sensors (1) in two the transition region between the oxidizing and the reducing atmosphere spatially limiting cross-sections (4) and (5) are arranged. 2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnitte (4) und (5) in der Brennzone angeordnet sind.2. Sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the cross sections (4) and (5) are arranged in the combustion zone.