DE1583439C3 - Kühlelement für die Kühlzone eines Brennofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines in Form eines Doppelrohres ausgebildeten Lufterhitzers als Kühlelement für die Kühlzone eines insbesondere in der Ton- und Ziegelindustrie einsetzbaren Brennofens, wobei das Doppelrohr durch die Ofenwandung eingeführt ist und über je ein Rohrverteilungssystem mit einem Frischluftventilator bzw. mit Wärmebedarfstellen des Ofens verbunden ist.

In der Ton- und Ziegelindustrie ist es bekannt, die Brennöfen mit indirekter Kühlung zu versehen. Diese bezweckt einmal eine Feinregelung des Abkühlvorganges über die Länge der Abkühlzone oder eines Teiles derselben und zum anderen, eine möglichst weitgehende Wiedergewinnung der dem zu kühlenden Gut entzogenen Wärmemengen zwecks anderweitiger Verwendung.

Zu diesem Zwecke ist es durch die DT-PS 9 75 458 bekannt, als indirekte Kühlung von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel durchströmte Kühlregister zu verwenden, die unmittelbar im Ofenkanal unterhalb des Gewölbes und/oder vor den Seitenwandungen desselben angeordnet sind. Die einzelnen Register sind von schlangenförmigen Schleifen gebildet, die über Drei-Wege-Hähne oder Ventile an eine gemeinsame Zu- und Ableitung angeschlossen sind. Diese bekannten Anordnungen sind jedoch mit wesentlichen Nachteilen behaftet, und zwar ergeben sich diese aus den Belastungen durch die hohen Temperaturen, denen diese Kühlregister ausgesetzt sind. In den Bereichen, die unmittelbar an die Brennzone anschließen, treten z. B. beim Brennen von Sintergut oder feuerfestem Material Temperaturen auf, welche erheblich über 1000 Grad Celsius liegen können. Durch diese hohen Temperaturen werden sowohl an die Temperaturbeständigkeit als auch an die Temperaturwechselbeständigkeit, insbesondere der Absperrglieder, hohe Anforderungen gestellt, die einen

ίο vergleichsweise schnellen Verschleiß dieser Absperrelemente zur Folge haben.

Außerdem bedingt die Anordnung der Regelglieder auf sie tragenden oder sie führenden Konstruktionsteile, daß Zwischenräume zwischen den einzelnen Kühlregistern vorhanden sein müssen, in welchen sich die Regelglieder in ihrer die Register mehr oder weniger freigebenden Stellung befinden. Diese Zwischenräume wirken sich in unerwünschten Ungleichmäßigkeiten des Verlaufes der Kühlkurve aus. Außerdem ermöglichen es die Regelglieder nicht, wie dieses z. B. oftmals erwünscht ist, die Kühlwirkung der Register örtlich völlig auszuschalten. Die Möglichkeit, diese Forderung durch Abschaltung von Bereichen der Kühlregister selbst zu verwirklichen, scheidet deshalb aus, weil in diesem Fall die Kühlregister durch die Einwirkung der hohen Temperaturen schnell zerstört werden würden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es zum Anschluß der Kühlregister an die Sammelleitung besonderer Durchbrüche in den Ofenwandungen bedarf.

Durch die DT-AS 11 96 563 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von keramischem Gut in Tunnelofen durch indirekte Kühlung bekannt geworden, bei welcher das Kühlsystem in voneinander unabhängige, in Längsrichtung des Ofenkanals verschiebbare, plattenförmige Register unterteilt ist, so daß der Kühlvorgang durch Verschieben der Register regelbar ist. Die einzelnen Registerplatten sind zum Zwecke der Verschiebbarkeit über sich durch Schlitze in der Wandung des Ofenkanals oder im Gewölbe erstreckende Tragvorrichtungen an Laufkatzen aufgehängt. Außer dem Nachteil eines vergleichsweise großen Aufwandes zur Herstellung der Schlitze in dem Ofengewölbe und/oder der Ofenwandung sowie zur Ausbildung der aufwändigen Aufhän gung zur Erzielung einer leichten Verfahrbarkeit isi auch die Regelgenauigkeit durch Verschieben der Kühlregister sehr problematisch.

Weiterhin müssen, falls die Kühlregister in Bereicher mit höherer Temperatur angeordnet sind, die Brennwagen an beiden Seiten mit weniger Brenngut besetz!

werden, was den Durchsatz verringert. Durch mögliche seitliche Verschiebungen innerhalb der Gutstapel infolge überhöhter Brenntemperatur, beispielsweise verursacht durch den Ausfall der betreffenden Steuerrungs mittel oder mangelhafter Beschaffenheit des Rohstof fes der Brennware usw., besteht die Gefahr der Zerstö rung der Registerplatten und damit weiterer Schadet an den Brennwagen und dem Besatz.

Durch die DT-PS 4 32 656 ist eine indirekte Kühlein richtung für Tunnelofen aus einem Rohrleitungssystem bekannt geworden, dessen Abkühlschenkel in einer Warmluftkanal des Mauerwerks des Ofens eingebaui sind. Abgesehen von dem für die Montage erfordern chen Aufwand ergibt diese bekannte Ausführung auch nicht die Möglichkeit der Feineinstellung einer ge wünschten Abkühlkurve, die aber Voraussetzung für eine einwandfreie, möglichst schnelle Herunterkühlun^ des Brenngutes und damit auch eine möglichst kurzi Bemessung der Kühlzone ist. Außerdem berücksichtig

liese Ausführungsform nicht, daß der regelbare Entzug ler Warme am vorteilhaftesten nicht ausschließlich iber die Seitenwandungen des Ofenkanals, sondern lort erfolgt, wo sich die größte Wärmemenge ansamnelt, nämlich am Gewölbe.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung /orerwähnter Mängel mit einer Anordnung der ein- ;angs genannten Art, die im Ofenmauerwerk und im Jrennwagenbesatz von hoch erhitzten Zonen gespeiherten Wärmemengen zu erfassen, also den Wärmevirtschaftsgrad des Ofens zu verbessern und über eine ndirekte Abkühlung im Inneren des Ofenmauerwerks jei Ausnutzung der Konvektionswärme aus dem gebrannten Gut, eine beschleunigte und schonende Ab- '5 kühlung des Brenngutes herbeizuführen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, laß die Doppelrohr-Lufterhitzer in regelbarer Tauchtiefe über die gesamte Ofenbreite und -länge des Ofens ■insetzbar sind.

Vorteilhaft sind die Zu- und Ableitungen aus Rohreilstücken und Kupplungen zusammensetzbar. Die beiien Schenkel der Doppelrohre weisen quadratischen )der rechteckigen Querschnitt auf und sind an ihren •Ansteckenden durch einen Rohrbogen gleichen Quer-.chnitts miteinander verbunden. Die so gestalteten Lufterhitzer können in vorhandene Schutt- und Brennöcher der Ofendecke und/oder andere öffnungen sovvie der Ofenwände eingeführt werden, wobei ihre Tauchtiefe nicht bis zum Ofenkanal reicht und der obee Teil der öffnungen gegen das Austreten erhitzter iase durch eine wärmeisolierte Verschlußkappe abgelichtet ist.

Der quadratische oder rechteckige Querschnitt der Rohrschenkel der Doppelrohre geht oberhalb der Ofendecke in eine Rundform mit je einem befestigten Steckrohr über. Die Rohrschenkel der Doppelrohre >ind durch übereinander angeordnete Distanzstücke in Form von zwischen den Rohrschenkeln befestigten Rohrstücken in Abstand zueinander gehalten und in ihrer Höhe einstellbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand .ler Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Grundriß eines Tunnelofenteiles hinter Jer Feuerzone mit Ofendeckenöffnungen bzw. Schutt- oder Brennlöchern,

F i g. 2 einen dazugehörigen Aufriß,

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt in Querrichtung Jes Ofens,

F i g. 4 einen Grundriß einer Anordnung eines Rohrsystems, wobei die Frischluft direkt in einen Rohrschenkel der Lufterhitzer angesaugt und als erhitzte Luft dem Ventilator zur Weiterleitung zugeführt wird,

F i g. 5 einen dazugehörigen senkrechten Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 4,

F i g. 6 einen Grundriß einer Vorwärmkammer mit eingefahrenem Ofenwagen und einem Rohrleitungsystem für die Zuführung der erwärmten Frischluft,

F i g. 7 einen dazugehörigen Aufriß,

F i g. 8 einen Vertikalschnitt eines in eine Deckenöffnung eingesetzten Lufterhitzers,

F i g. 9 einen um 90° gedrehten Schnitt des Lufterhitzers nach der Linie IX-IX der F i g. 8,

Fig. 10 einen waagerechten Schnitt nach der Linie K-X der F i g. 8.

Die Lufterhitzer 1 (Fig.8, 9, 10) bestehen aus zwei Rohrschenkeln 2, 3, die parallel zueinander angeordnet ^ind und den dazugehörenden U-förmigen Rohrbogen 4, sowie den in Abständen übereinander angebrachten Distanzstücken 5, die beide Rohrschenkel in einen, den Erfordernissen entsprechenden Abstand voneinander halten. Der Querschnitt der Lufterhitzer 1 ist den lichten Weiten der öffnungen in Ofendecken und/oder Wänden anpaßbar. Um an den Rohrwandungen der Lufterhitzer allseitig einen optimalen Wärmeübergang herbeizuführen, ist der Querschnitt der Rohrschenkel 2, 3 quadratisch oder rechteckförmig. Bei geringen lichten Weiten der Decken- bzw. Wajidöffnungen, beispielsweise an (freien) Schutt- oder Brennlöchern, sind die Rohrschenkel 2, 3 mit einem kleinen Zwischenraum zueinander angeordnet, wobei der Rohrbogen 4 einen Innenradius aufweist, der auf den Querschnitt der Distanzstücke 5 abgestimmt ist.

An den außerhalb der öffnungen an Ofendecken und/oder Wänden überstehenden Enden der Lufterhitzer 1 gehen die Vierkant-Rohrschenkel 2, 3 in Rundrohre 6 (F i g. 8,9) über, in welche je ein Aufsteckrohr 7 befestigt ist. Diese dienen zum Einsetzen und Abnehmen der axial schwenkbaren Knierohre 8,8'.

Das Knierohr 8 ist mit dem von einem Ventilator kommenden Druckrohr 9 (F i g. 1, 3) für die Zuführung der Frischluft verbunden, während das Knierohr 8' mit einem Heißlufthauptrohr 10 (F i g. 1,2,3) verbunden ist, welches zu der Wärmebedarfsstelle bzw. einer Vorwärmzone an Brennofen, insbesondere einer Vorwärmkammer an Tunnelofen führt.

Die Lufterhitzer 1 werden mit ihren unteren Enden (Rohrbogen 4) in je eine von der Ofendecke 12, 12' (F i g. 1, 2, 3) bis zum Ofenkanal 13' (F i g. 3) reichende und/oder durch die Ofenwände 13 gehende öffnung gesteckt, wozu auch freie Brenn- oder Schüttlöcher dienen können. Die öffnungen 11 sind in der Regel mit Schamotterohren 14 (F i g. 8, 9) od. dgl. ausgekleidet, an deren oberen Enden je eine Verschlußkappe für den luftdichten Abschluß der öffnungen befestigt ist.

Die Verschlußkappen (F i g. 8, 9) bestehen aus einem Unterteil 15, der in seinem oberen Teil eine zylindrische Wandung 16 bildet, die durch die Ofenabdeckung 12' hindurchgeht. Auf dem oberen, zugeschärften Rand 17 der zylindrischen Wandung 16 sitzt der Verschlußkappenoberteil 18 mit einer Kreisringfläche 19 dichtend auf. Durch den, den Oberteil 18 abschließenden Deckel 20 gehen die Rohrschenkel 2 und 3 des Lufterhitzers 1 durch eine passende rechteckförmige öffnung 21 hindurch.

In dem Oberteil 18 ist ein Zwischenboden 22 vorgesehen, der ebenfalls einen rechteckförmigen Ausschnitt 23 aufweist, welcher dem Ausschnitt 21 des Deckels 20 entspricht. Dank der Führung der beiden Rohrschenkel 2 und 3 in den Ausschnitten 21, 23 (vgl. F i g.8, 9, 10) werden die Lufterhitzer in ihrer senkrechten Stellung ausgerichtet und gegen Pendeln gesichert.

Die zylindrische Wandung des Oberteils 18 bildet mit dem Lufterhitzer 1 einen leeren Zwischenraum 18', der mit Wärmeisoliermitteln ausgefüllt wird. Die Lufterhitzer sind so angeordnet, daß sie tief genug in die öffnungen eintauchen, um die Speicherwärme des Mauerwerkes und die Konvektionswärme der heißen Gase ausreichend aufnehmen zu können, jedoch nicht so tief, daß sie in den glühenden Ofenkanal 13' (F i g. 3) hineinragen und einem vorzeitigen Verschleiß ausgesetzt sind.

Um die Lufterhitzer 1 in die richtige Tauchtiefe einstellen zu können, ist durch eines der Distanzstücke 5 ein Querbolzen 24 eingesteckt, welcher sich mit seinen Enden (vgl. F i g. 9,10) auf dem Deckel 20 abstützt. Vor

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dem Druckrohr 9 (Fi g. 1, 2) ist ein Ventilator 25 angeordnet, welcher auf der einen Seite über ein Ansaugrohr 26 mit oder ohne Saugteilrohren 27 mit an deren Enden angebrachte Saugöffnungen 28 (Fig. 1) Frischluft ansaugt. In dem Ansaugrohr 26 ist ein Filter 29, der das Einziehen von Staub und Fremdkörpern in das Leitungssystem verhindert, vorgesehen.

Von dem oberhalb der Ofendecke 12' angeordneten Druckrohr 9 (F i g. 1, 2, 3) gehen Frischluftzweigrohre 30 (Verteilerrohre) aus, welche im Grundriß der F i g. 1 zwischen je zwei benachbarten Querreihen von öffnungen 11 erscheinen, und durch die Anschlußrohre 31 (vgl. 3) an die oberen Enden der Rohrschenkel 3 der in den öffnungen 11 eingesetzten Lufterhitzer 1 angeschlossen sind, so daß die von dem Ventilator 25 in die "5 Rohrschenkel 3 einzublasende Frischluft auch durch den Rohrschenkel 2 geführt wird und sich die Wärme der stark erhitzten Wandungen der Rohrschenkel 2 und 3 auf die hindurchgehende Frischluft überträgt. Die heiße Luft gelangt aus den oberen Enden der Rohrschenkel 2 der Lufterhitzer über Heißluftanschlußrohre 32 (vgl. F i g. 8) in Heißluftabzweigrohre 33 (Sammelrohre) und davon über ein Verbindungsrohr 33' in das Heißlufthauptrohr 10 (Fig. 1, 2, 3). Die Heißluftsammeirohre 33 können, wie F i g. 2 und 3 zeigen, oberhalb der Frischluftverteilerrohre 30 angeordnet sein. Letztere werden in der F i g. 1 durch die Heißluftsammelrohre 33, 33' bzw. Anschlußleitungen 32 verdeckt und sind daher teilweise abgebrochen dargestellt.

Das Heißlufthauptrohr 10 teilt sich in der Nähe der Vorwärmkammer 34 (F i g. 6, 7) in die beiden, durch das Rohr 35' verbundenen Heißluftleitungen 35, die längs und/oder außerhalb der beiden Wände 37 der Vorwärmkammer 34 und oberhalb der Decke 12' des Ofens verlaufen. Von diesem zweigen in zweckentsprechenden Abständen Einblasrohre 36 ab, welche durch die Seitenwände 37 der Vorwärmkammer geführt und in die zwischen den Brenngutstapeln 38 angeordneten Befeuerungsräume 39 sowie auf Setzschlitze 40 innerhalb der einzelnen Gutstapel sowie auf den Wagenaufsatz 41 (vgl. F i g. 3) gerichtet sind.

Da die Einblasrohre 36 von beiden Seiten der Vorwärmkammer wirken, prallen die eingeblasenen Heißluftmengen etwa in der Mitte der Vorwärmkammer aufeinander, so daß sich die Warmluft gleichmäßig über den ganzen Innenraum der Kammer und auf die Gutstapel verteilt, wobei eine gleichmäßige Vorwärmung bzw. Trocknung des Einsatzgutes sowie des Brennwagenaufsatzes herbeigeführt wird. Die Abluft wird in einen Abzug abgeleitet oder gegebenenfalls zur nochmaligen Verwendung einer anderen Stelle zugeführt.

An Tunnelofen befindet sich häufig zwischen dem Einfahrtor 42 (F ig. 6, 7) und einem Schieber 43 eine Einfahrschleuse 44. Dieser nachgeordnet ist die Vorwärmkammer 34, welche mehrere Ofenwagen 46 (F i g. 7), vgl. auch F i g. 3, aufnimmt und vor der Aufheizzone durch einen Schieber 45 abgeschlossen ist.

Derart abgeteilte Vorwärmkammern dienen dem Zweck, die Brennwagen mit Einsatzgut durch Warmluft vorzuwärmen, und eine Nachtrocknung des Einsatzgutes zu erreichen. Dieses Verfahren ist besonders dann notwendig, wenn die Ofenwagen in Werkshallen abgestellt, stark abgekühlt und mit Feuchtigkeit angereichert sind. Wenn die Verteilung der Heißluft in der Vorwärmkammer nicht ausreichend gleichmäßig erfolgt, kann die Warmluft, wie bekannt, durch einen Ventilator umgewälzt und in den Abzug abgeführt werden.

Das beschriebene, für Tunnelofen bestimmte Ausführungsbeispiel ist bei der Anwendung auf Öfen mit wandernder Brennzone in verschiedenen Teileinrichtungen sinngemäß abzuwandeln.

Der Ventilator ist hierbei auf einem Fahrgestell untergebracht. Die Rohrleitungen bestehen aus mit Kupplungen versehenen Teil-Rohrstücken und werden einschließlich des Ventilators im Rhythmus des fortschreitenden Feuers vorgefahren bzw. verlegt. Gleichzeitig werden die Lufterhitzer aus der hinteren Brennlochreihe in jeweils die vom Brennfeuer freigewordene Brennlochreihe eingesetzt und an das Leitungssystem angeschlossen. Die erhitzte Luft wird in Einblasrohre geleitet, die in Schutt- oder Brennlöcher einer vorderen, im Einsatzbereich befindlichen, mit Formungen besetzten und mit Papierschiebern abgeteilten Ofenkammer geleitet. Die Abluft gelangt über ein Rauchgasventil in den Schornstein. Alle zu dieser Einrichtung gehörenden Teile mit Ausnahme der Lufterhitzer und Einblaserohre sind oberhalb der Ofendecke untergebracht. Vorhandene Leitungen können benutzt werden.

Alle Teile der beiden Rohrsysteme befinden sich außerhalb des Ofens, so daß sie ohne Beeinträchtigung durch die Ofenhitze in der beschriebenen Weise versetzt oder ausgewechselt werden können und irgendwelchen korrodierenden Einflüssen durch die heißen Ofengase nicht ausgesetzt sind. Sämtliche Heißluft führenden Teile des Rohrsystems sind wärmeisoliert.

Statt der beschriebenen Einleitung der Frischluft in die Lufterhitzer unter Druck, kann diese auch unmittelbar vom Ventilator durch die eingesetzten Lufterhitzer hindurchgesaugt werden.

Zu diesem Zweck ist das Heißluftsammeirohr 33 (F ig. 4, 5) an das Ansaugrohr 26 des Ventilators 25 anzuschließen, und durch Anschlußrohre 32 mit den oberen Enden der Rohrschenkel 2 der Lufterhitzer zu verbinden.

Bei Ingangsetzung des Ventilators wird auf die Rohre 26, 33, 32, 2 eine Saugwirkung im Sinne der eingezeichneten Pfeile ausgelöst, so daß durch die offengelassenen Enden der Rohrschenkel 3 der Lufterhitzer Frischluft durch alle eingesetzten Lufterhitzer hindurchgesaugt wird und erhitzt durch den Ventilator hindurchgeht und in die auf der anderen Seite des Ventilators angeschlossene Heißluftleitung 10 unter Druck eintritt und nach der Vorwärmkammer weitergeleitet wird.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt des Tunnelofens, bei dem auf der linken Seite eine ebene Ofeninnendecke 12 und auf der rechten Seite eine gewölbte Ofeninnendekke 12 benutzt ist.

In dieser Figur ist eine Querreihe von öffnungen 11 dargestellt, in welche Lufterhitzer 1 eingesetzt sind. Von dem Druckrohr 9 zweigt das Frischluftverteilerrohr 30 ab und von diesem die Anschlußrohre 31, die zu den Knierohren 8 (vgl. Fig.8) führen, die mit den Rohrschenkeln 3 Verbindung haben, in die Frischluft unter Druck eingeblasen wird. Die erhitzte Luft wird aus den Rohrschenkeln 2 über die Knierohre 8' (vgl. F i g. 8) in die Anschlußrohre 32 zu dem Heißluftsammeirohr 33,33' und von diesem in die Heißlufthauptleitung 10 geleitet, die zu den Verwendungsstellen führt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung eines in Form eines Doppelrohres ausgebildeten Lufterhitzers als Kühlelement für die Kühlzone eines insbesondere in der Ton- und Ziegelindustrie einsetzbaren Brennofens, wobei das Doppelrohr durch die Ofenwandung eingeführt ist und über je ein Rohrverteilungssystem mit einem Frischluftventilator bzw. mit Wärmebedarfsstellen des Ofens verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelrohr-Lufterhitzer (1) in regelbarer Tauchtiefe über die gesamte Ofenbreite und -länge des Ofens einsetzbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- (9) und Ableitung (10) aus Rohrteilstücken und Kupplungen zusammensetzbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (2,3) der Doppelrohre (1) quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen und an ihren Einsteckenden durch einen Rohrbogen (4) gleichen Querschnitts miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der quadratische oder rechtekkige Querschnitt der Rohrschenkel (2, 3) der Doppelrohre (1) oberhalb der Ofendecke (12') in eine Rundform (6) mit je einem befestigten Steckrohr (7) übergeht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschenkel (2, 3) der Doppelrohre (1) durch übereinander angeordnete Distanzstücke (5) in Form von zwischen den Rohrschenkeln (2,3) befestigten Rohrstücken in Abstand zueinander gehalten und in ihrer Höhe einstellbar sind.