EP0247100B1 - Vorrichtung und verfahren zur wärmebehandlung von formkörpern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur wärmebehandlung von formkörpern Download PDF

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EP0247100B1
EP0247100B1 EP86906765A EP86906765A EP0247100B1 EP 0247100 B1 EP0247100 B1 EP 0247100B1 EP 86906765 A EP86906765 A EP 86906765A EP 86906765 A EP86906765 A EP 86906765A EP 0247100 B1 EP0247100 B1 EP 0247100B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
kiln
channel
channels
tunnel
chamber
Prior art date
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Expired
Application number
EP86906765A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0247100A1 (de
Inventor
Gernot ALBERSDÖRFER
Reiner Swoboda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riedhammer GmbH and Co KG
Original Assignee
Riedhammer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Riedhammer GmbH and Co KG filed Critical Riedhammer GmbH and Co KG
Priority to AT86906765T priority Critical patent/ATE45805T1/de
Publication of EP0247100A1 publication Critical patent/EP0247100A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0247100B1 publication Critical patent/EP0247100B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B7/00Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
    • C10B7/14Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven with trucks, containers, or trays
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/02Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/3005Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types arrangements for circulating gases
    • F27B9/3011Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types arrangements for circulating gases arrangements for circulating gases transversally

Definitions

  • the invention relates to a device for the heat treatment of moldings with two mutually parallel furnace channels, through which the material to be burned is guided in opposite directions, each with at least one heating zone, combustion zone and cooling zone, and a corresponding method for heat treatment.
  • a device of the type mentioned is known from DE-OS-3 042 708.
  • the heat removed from one zone of one kiln channel can be used in a zone of the other kiln channel, for which purpose ventilation means are provided which carry out gas transport in countercurrent to the product streams.
  • the known ovens are intended for firing porcelain (DE-OS-3 042 708) or blast furnace coke (DE-PS-3 023 228).
  • the known systems are unsuitable for the heat treatment of materials containing a large amount of pyrolyzable substances, in particular moldings, since the pyrolyzable substances released during the heat treatment are only conducted in a cycle and thus increase the pollutant load in the furnace atmosphere.
  • Substances are known which in some cases release considerable amounts of such pyrolyzable substances during the fire.
  • carbon electrodes that are impregnated with tar or pitch and / or mixed with crushed coke, graphite or soot under vacuum release significant amounts of pyrolyzable substances (e.g. tar and / or pitch vapors) during the fire, which represent a considerable burden on the furnace atmosphere .
  • the pyrolysis products are often not in thermal equilibrium, so that, for example, secondary fission products, such as retort coke and especially soot, are formed on the hot furnace walls, which increasingly lead to a cross-sectional taper.
  • a correspondingly set up furnace or the corresponding method have significantly reduced the risk of explosion, but the method as such is not easy to master, so that new possibilities are sought to optimize the pyroprocess. It is also important to be able to carry out a complete fire with the least possible energy and with a high safety standard, and to enable continuous heat treatment in a continuous furnace.
  • the invention is based on the knowledge that an optimization of the pyroprocess can be achieved in that the flue gases loaded with the pyrolyzable substances are withdrawn from the furnace channel of a continuous furnace, burned in a separate room with energy generation without ongoing burner support, and the burnt flue gases cleaned in this way then be returned to the furnace channel at another location.
  • the invention is further based on the knowledge that it prevents adherence or build-up, for example on the furnace walls, and that utilization of the heat generated during the combustion of the flue gases can be optimized by the fact that the flammable gases emerging from the fuel and from the flue gas are recorded, fed to the shortest possible route to combustion and then returned to the furnace duct as useful heat in the same short way. It has been shown that the entire furnace without a burner can only be heated by "self-combustion" of the flue gases with an appropriate supply of oxygen.
  • the flue gases have a significant proportion of combustible constituents (binding agents) in a combustible material such as carbon electrodes, which can not only be made harmless by burning, but is sufficient to provide the energy necessary for the heat treatment of the material itself.
  • the invention proposes a tunnel kiln with the features of claim 1 and a method for the heat treatment of moldings containing pyrolyzable substances with the features of claim 21.
  • Preferred embodiments are disclosed in dependent claims 2 to 20 and 22.
  • a tunnel kiln is known from DE-OS-2 001 148, in which kiln gases are drawn off and also burned in a combustion chamber located outside the kiln channel.
  • the "external" combustion takes place there, however, by means of a fuel-fed burner and only serves to avoid direct contact of the burner flame with the sensitive material (pottery).
  • combustion of the pyrolyzable substances is simple Tem ways outside the furnace channel can be achieved, on the other hand, the heat gained as useful heat can be supplied in an equally short way to the furnace channel, from which the gases have been removed, and / or the adjacent furnace channel.
  • the control of the pyroprocess in the individual furnace channels is made significantly easier by excluding any risk of explosion, in addition to the considerable energy savings.
  • An auxiliary burner is only required to ignite when starting the furnace. Then the flue gas, to which oxygen is added, burns itself. The external energy requirement is practically zero.
  • Appropriate regulation / control of the supply devices (oxygen, flue gas) enables optimal combustion and supply of the useful heat to be carried out in individual furnace sections.
  • the guidance of the flue gases is facilitated in that at least one blower and / or at least one suction device are provided in the area of the extraction device and / or feed device. Under certain circumstances, however, the injector effect of the combustion chamber, for example, is also sufficient to achieve a gas flow.
  • the space for the combustion of the flue gases is designed as an enlarged duct.
  • the extraction device and / or feed device can open into the channel from the ceiling area of an oven duct, as proposed by a further embodiment of the invention.
  • the object on which the invention is based is solved particularly advantageously in all its parts when the feed device (s) opens into the furnace channel at a short distance from the extraction device in order to keep the distances as short as possible.
  • the invention proposes in an advantageous embodiment to lead the fresh air supply line at least partially inside the walls or the ceiling of the oven according to the invention, which are inevitably very hot, in particular in the area of the combustion zone, and preheating the fresh air supplied from the outside enable.
  • fans can be provided to support the air flow.
  • the extraction and feed devices are preferably arranged within the respective firing zones of the two furnace channels, and preferably here at least at the beginning, since particularly large quantities of the combustible substances mentioned are released and can be used in this area.
  • combustion chamber is arranged parallel to and between the two furnace channels, which further shortens the transport distances.
  • a further generation of energy can be achieved by providing an additional fresh air supply line which runs along at least a partial section of the walls / ceiling of one or both furnace ducts and opens into the area of the preheating zone of a furnace duct.
  • the storage heat present in the furnace masonry is also used here to enable air to preheat the material without its own heating units / burners.
  • the fresh air supply device can be guided, for example, around the cooling zone of one furnace duct and open into the preheating zone of the other furnace duct adjacent to the cooling zone.
  • An advantageous embodiment of the invention proposes that an extraction device opens from the preheating zone of one and / or 'other furnace duct into a space separate from the furnace ducts, preferably a duct, in which at least one heating device, preferably a burner, is arranged.
  • the flue gases introduced here which contain only a small proportion of combustible substances, can be subjected to a combustion before they are discharged from the room / duct into a chimney via an exhaust device.
  • This additional combustion chamber also serves for the post-combustion of the flue gases which circulate in the combustion zone of the two furnace channels through the device described above. It is clear that the extraction, combustion and recirculation of the flue gases described above cannot always be recirculated in the combustion zone, rather a relief device must be provided in order to be able to discharge a partial gas stream from the furnace channel or channels.
  • Adherent embodiment of the invention is provided so that a relief line from the zone of the furnace, in which the inventive device described above is arranged, opens into this additional (afterburning) chamber in the area of the preheating zone, so that the gases burn there again and then can be discharged to the outside via the chimney.
  • the arrangement according to the invention of a fume cupboard / combustion chamber / recirculation device can also be provided in a conventional continuous kiln with one kiln channel, in which case several such devices may then be arranged one behind the other
  • the longitudinal direction of the furnace must be arranged in order to achieve an optimization, while according to the invention the burned flue gases can be supplied to the furnace channels lying next to one another over short distances.
  • the tunnel furnace according to the invention shown in Figure 1 shows two mutually parallel furnace channels 10, 12; which are separated by a wall 14 running between them. As particularly shown in Figures 2 to 4, the furnace channels 10, 12 are otherwise closed by side walls 16, 18 or a common ceiling 20 and the floor 22.
  • FIG. 1 shows pairs of rails 24 on the outside, on which, for example, tunnel kiln cars 26 are guided for transport through the kiln channels 10, 12. While the direction of transport of the wagons 26 and thus of the material 28 to be burned takes place from left to right in the direction of arrow A in the top furnace duct 10 as viewed in FIG. 1, the direction of transport of the wagons 26 through the furnace duct 12 is exactly the opposite (arrow B) 1, the furnace duct 10 is divided from left to right into a preheating zone 30, an adjoining combustion zone 32 and two adjoining cooling zone sections 34, 35, while the furnace duct 12 shows a corresponding structure in the opposite direction (preheating zone 36 , Combustion zone 38, cooling zone sections 40, 41)
  • a fresh air supply line 42 runs from the outside through the side wall 18 over the ceiling area 20 and the wall 14 around the furnace channel 12, which after a short section is slightly above the floor 22 in the area of the wall 14 runs upwards again, to open there after a kink 44 in the ceiling area 20 of the furnace duct 10.
  • a fan 46 is provided at the entrance to the wall 18, which ensures that the fresh air is transported through the line 42 into the furnace duct 10, the air heating up along the path inside the walls / ceiling.
  • This arrangement is arranged approximately in the middle (seen in the transport direction) of the preheating zone 30 or the cooling zone 41.
  • the two zones 30, 41 are otherwise separated from the subsequent combustion zone 32 or upstream cooling zone 40 by locks 48 known from the prior art.
  • the locks 48 (shown only schematically by arrows in FIG. 1) can, for example, be slides which can be moved into the furnace duct 10, 12 and which allow the cross section of the furnace duct 10, 12 to be tapered in accordance with the size of the furnace carriage 26 carried out in each case.
  • Such locks 48 are also arranged on the input and output sides and between the combustion zone 32 and the cooling zone 34 and the two cooling zones 34, 35. The same also applies to the locks 48 in the region of the furnace duct 12.
  • the sectional view A - B (FIG. 2) shows the design of the tunnel oven according to the invention directly behind the lock 48 between the preheating zone 30 and the combustion zone 32 of the furnace duct 10 or directly in front of the lock 48 between the cooling zone 40 and the cooling zone 41 of the furnace duct 12.
  • a suction line 50 extends from the ceiling area 20 of the combustion zone 32 of the furnace duct 10, in the course of which a fan 52 (suction device) is arranged.
  • the suction line 50 opens into a combustion chamber 54 via a duct piece 50 running parallel to and in the furnace wall 14, which, as can also be seen in FIG. 1, is designed as an enlarged duct in the region of the wall 14 between the furnace ducts 10, 12 in the ceiling region 20 .
  • the combustion chamber 54 extends from the mouth area of the suction line 50 to the locks 48 '.
  • a fresh air supply line 56 opens out, which, as can be seen in particular in FIG. 1, from there in the direction of the wall 18 and then after an angle of 90 ° parallel to the furnace channels 10, 12 runs and approximately in Area of line C - D leads upwards from ceiling 20 into the open.
  • a supply line 55 extends from the end of the combustion chamber 54 (at 48 ′) and transports previously burned flue gases in the direction of the opposite end of the furnace. This transport can in turn be supported by fans.
  • Branches 62, 63, 64, 65 run at a distance from one another in the area of the ceiling 20 from the supply line 55, which branches open into the furnace duct 10 (branches 63, 65) or the furnace duct 12 (branches 62, 64).
  • flue gas which contains combustible components and is extracted from the furnace duct 10 via the suction line 50, is conveyed into the combustion chamber 54, where, without a burner, the flue gases containing the combustible components self-combust, while the hot gases thus burned then subsequently pass through the line 55 and the branches 62, 63, 64, 65 are returned to the firing zones 32, 38 cleaned at the same time.
  • the suction device at the beginning of the firing zone (viewed in the direction of transport) of a furnace duct, since in this area in particular large amounts of pyrolyzable substances are released when carbon moldings are burned (for example electrodes impregnated with pitch), and here the proportion of combustible materials is particularly high, namely - as it turned out in the development of the invention - is so high that combustion is possible without any burner support.
  • the flue gas initially ignited via a start (auxiliary) burner (not shown), while only a sufficient amount of oxygen has to be provided via line 56 for further combustion.
  • the oxygen supply can preferably be regulated as a function of the atmosphere and the desired temperature, for example via throttle valves (not shown).
  • a relief line 66 is provided in this embodiment, which at the end of the combustion zone 38 of the furnace duct 12 ensures that the flue gases are discharged from the furnace duct and, after a distance, essentially parallel to the combustion chamber 54, opens into an afterburning chamber 68, which is largely aligned in front of the combustion chamber 54 (viewed in the transport direction of the furnace duct 10).
  • the afterburning chamber 68 runs as a duct until just before the end face of the wall 14 in the region of the entrance of the furnace duct 10 or the outlet of the furnace duct 12.
  • a line 70 opens at the end diagonally opposite the inlet of the relief line 66, the other end of which line ends in the surface of the ceiling 20 of the furnace channel 10 opens.
  • a fan arranged along the line 70 ensures that the exhaust air drawn off from the preheating zone 30 is led into the afterburning chamber 68, where a heating device, preferably a burner (not shown), is arranged, which ensures afterburning of the exhaust gases.
  • the flue gas cleaned in this way can be discharged to the outside via a chimney 74 emerging from the afterburning chamber 68 (FIG. 4)
  • Circulation fans 76 are also arranged along the furnace channels 10, 12 at a distance from one another in the ceiling area, which ensure that the flue gases in the furnace channels 10, 12 are evened out.
  • Figure 3 shows the corresponding arrangement.
  • This figure also shows once again the feed line 55, along which the cleaned flue gases are guided after their combustion, and the branch 65, via which the cleaned flue gas reaches a section of the combustion zone 32 of the furnace duct 10.
  • FIG. 1 shows that the arrangement described above is reversed in a mirror-inverted manner in the right half of the tunnel furnace according to the invention in FIG. 1, that is to say that the afterburning chamber 78 runs in front of the combustion chamber 80 or the feed line 81, which ends at a distance from the feed line 55. Due to the arrangement according to the invention, it is not necessary to guide the burned flue gases along the entire combustion zone in order to then guide them through the corresponding branches into the combustion chamber; rather, the embodiment shown depicts a split in order to shorten the transport routes of the flue gas and thus to make the facility more effective overall.
  • the pyro process can be guided independently of burners fired with oil, gas or coal. Apart from the minimum energies during the initial ignition, the furnace is only heated with the energy obtained from the flue gases.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Formkörpern mit zwei zueinander parallelen Ofenkanälen, durch die das zu brennende Gut in entgegengesetzten Richtungen geführt wird, mit jeweils mindestens einer Aufheizzone, Brennzone und Kühlzone sowie ein entsprechendes Verfahren zur Wärmebehandlung.
  • Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS-3 042 708 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Tunnelofen kann die einer Zone eines Ofenkanals entnommene Wärme in einer Zone des anderen Ofenkanals nutzbar gemacht werden, wozu Ventilationsmittel vorgesehen sind, welche im Gegenstrom zu den Produktströmen einen Gastransport vornehmen.
  • Eine ähnliche Anordnung ist auch aus der DE-OS-3 023 228 bekannt, wobei das in zwei einander entgegengesetzten Richtungen durch den Ofenraum bewegte Gut durch einen kreisenden Querstrom der Ofengase beaufschlagt und durchströmt wird, um einen Wärmeaustausch zwischen den Gutströmen zu bewerkstelligen.
  • Die bekannten Öfen sind zum Brennen von Porzellan (DE-OS-3 042 708) beziehungsweise Hochofenkoks (DE-PS-3 023 228) vorgesehen.
  • Die bekannten Anlagen sind ungeeignet zur Wärmebehandlung von eine größere Menge pyrolisierbare Stoffe enthaltenden Materialien, insbesondere Formkörpern, da die bei der Wärmebehandlung freigesetzten pyrolisierbaren Stoffe nur im Kreislauf geführt werden und so die Schadstoffbelastung der Ofenatmosphäre vergrößern.
  • Es sind Stoffe bekannt, die zum Teil erhebliche Mengen derartiger pyrolisierbarer Stoffe beim Brand freisetzen. Zum Beispiel Kohleelektroden die unter Vakuum mit Teer oder Pech imprägniert und/oder mit zerkleinertem Koks, Graphit oder Ruß gemischt werden, setzen beim Brand erhebliche Mengen pyrolisierbarer Stoffe (zum Beispiel Teer- und/oder Pechdämpfe) frei, die eine erhebliche Belastung der Ofenatmosphäre darstellen.
  • Die Pyrolyseprodukte sind häufig nicht in thermischem Gleichgewicht, so daß zum Beispiel an den heißen Ofenwänden sekundäre Spaltprodukte, wie Retortenkoks und vor allem Ruß gebildet werden, die immer mehr zu einer Querschnittsverjüngung führen.
  • Es ist bekannt, die Ablagerung und den Niederschlag kohlenstoffhaltiger Stoffe durch Verbrennen der flüchtigen Pyrolyseprodukte zu vermeiden.
  • Seitens der Anmelderin wurde dabei für einen Pyroprozeß in einem Kammerofen bereits vorgeschlagen, dem umgewälzten Rauchgas Sauerstoff zuzuführen, und zwar derart, daß unterhalb einer Kammertemperatur von 600°C der Brennstoff durch Zuführung einer stöchiometrischen Luftmenge verbrannt und oberhalb einer Kammertemperatur von 600° C durch besondere Düsen eine zusätzliche Luftmenge in die Kammer eingeblasen wird.
  • Ein entsprechend eingerichteter Ofen beziehungsweise das korrespondierende Verfahren haben zwar die Explosionsgefahr deutlich herabgesetzt, jedoch ist das Verfahren als solches nicht leicht zu beherrschen, so daß nach neuen Möglichkeiten gesucht wird, den Pyroprozeß zu optimieren. Weiterhin ist es ein Anliegen, einen vollständigen Brand möglichst energiegünstig und mit hohem Sicherheitsstandard durchführen zu können, sowie eine kontinuierliche Wärmebehandlung in einem Durchlaufofen zu ermöglichen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Optimierung des Pyroprozesses dadurch erreicht werden kann, daß die mit den pyrolisierbaren Stoffen beladenen Rauchgase im Ofenkanal eines Durchlaufofens aus diesem abgezogen, in einem separaten Raum unter Energiegewinnung ohne laufende Brennerunterstützung verbrannt und die so gereinigten, verbrannten Rauchgase anschließend wieder dem Ofenkanal an einer anderen Stelle zugeführt werden.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, daß ein Anhaften oder eine Ansatzbildung zum Beispiel an den Ofenwänden dadurch verhindert sowie eine Nutzbarmachung der bei der Verbrennung der Rauchgase entstehenden Wärme dadurch optimiert werden kann, daß die brennbaren Gase, die aus dem Brenngut austreten und vom Rauchgas aufgenommen werden, auf dem kürzesten Wege einer Verbrennung zugeführt und auf ebenso kurzem Wege dem Ofenkanal anschließend wieder als Nutzwärme zugeführt werden. Dabei hat sich gezeigt, daß der gesamte Ofen ohne Brenner lediglich durch "Selbstverbrennung" der Rauchgase bei entsprechender Sauerstoffzufuhr beheizt werden kann. Die Rauchgase weisen nämlich bei einem Brenngut wie Kohleelektroden einen erheblichen Anteil verbrennbarer Bestandteile (Bindemittel) auf, der durch Verbrennen nicht nur unschädlich gemacht werden kann, sondern ausreicht, die zur Wärmebehandlung des Gutes notwendige Energie selbst aufzubringen.
  • Die Erfindung schlägt dazu einen Tunnelofen mit den Merkmalen des Anspruches 1 vor sowie ein Verfahren zur Wärmebehandlung von pyrolisierbare Stoffe enthaltenden Formkörpern mit den Merkmalen des Anspruchs 21 vor. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 20 und 22 offenbart.
  • Aus der DE-OS-2 001 148 ist ein Tunnelofen bekannt, bei dem Ofengase abgesaugt und in einer außerhalb des Ofenkanals liegenden Brennkammer mit verbrannt werden. Die "externe" Verbrennung erfolgt dort allerdings zwangsweise mittels brennstoffgespeister Brenner und dient lediglich dazu, einen unmittelbaren Kontakt der Brennerflamme auf das empfindliche Brenngut (Tonwaren) zu vermeiden.
  • Mit der Erfindung kann einerseits eine Verbrennung der pyrolisierbaren Stoffe auf einfachstem Wege außerhalb des Ofenkanals erreicht werden, andererseits kann die dabei gewonnene Wärme als Nutzwärme auf ebenso kurzem Wege dem Ofenkanal, dem die Gase zuvor entnommen worden sind, und/oder dem danebenliegenden Ofenkanal zugeführt werden. Hierdurch wird auch die Führung des Pyroprozesses in den einzelnen Ofenkanälen durch Ausschluß jeder Explosionsgefahr deutlich erleichtert, neben der erheblichen Energieeinsparung. Es ist nur noch beim Anfahren des Ofens ein Hilfsbrenner zum Entzünden notwendig. Anschließend verbrennt das Rauchgas, dem dosiert Sauerstoff zugemischt wird, von selbst. Der externe Energiebedarf ist damit praktisch gleich Null. Durch eine entsprechende Regelung/Steuerung der Zuführeinrichtungen (Sauerstoff, Rauchgas) kann eine optimale Verbrennung und Zuführung der Nutzwärme in einzelne Ofenabschnitte vorgenommen werden.
  • Die Führung der Rauchgase wird dadurch erleichtert, daß im Bereich der Abzugseinrichtung und/oder Zuführeinrichtung mindestens ein Gebläse und/oder mindestens eine Saugeinrichtung vorgesehen sind. Unter Umständen genügt aber auch zum Beispiel die Injektorwirkung der Brennkammer, um eine Gasströmung zu erzielen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, den Raum zur Verbrennung der Rauchgase als erweiterten Kanal auszubilden. Dabei kann die Abzugseinrichtung und/oder Zuführeinrichtung vom Deckenbereich eines Ofenkanals aus in den Kanal einmünden, wie es eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorschlägt.
  • Wie schon erwähnt, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in all ihren Teilen dann besonders vorteilhaft gelöst, wenn die Zuführeinrichtung(en) in geringem Abstand zur Abzugseinrichtung in den Ofenkanal mündet (münden) um die Strecken möglichst kurz zu halten.
  • Vorteilhaft ist es, die Frischluft unmittelbar neben der Stelle in die Brennkammer einzuführen, wo auch die Rauchgase einmünden. Die Selbstentzündung funktioniert dann am besten.
  • Aus Gründen einer weiteren Verbrennungsoptimierung schlägt die Erfindung in einer vorteilhaften Ausgestaltung vor, die Frischluft-Zufuhrleitung zumindest teilweise innerhalb der Wände oder der Decke des erfindungsgemäßen Ofens zu führen, die zwangsläufig insbesondere im Bereich der Brennzone sehr heiß sind und eine Vorwärmung der von außen zugeführten Frischluft ermöglichen. Auch hier können wieder Ventilatoren zur Unterstützung der Luftströmung vorgesehen werden.
  • Vorzugsweise werden die Abzugs- und Zuführeinrichtungen innerhalb der jeweiligen Brennzonen der beiden Ofenkanäle angeordnet, und hier vorzugsweise jeweils zumindest am Anfang, da in diesem Bereich besonders große Mengen der genannten verbrennbaren Stoffe freigesetzt werden und nutzbar gemacht werden können.
  • Eine weitere Optimierung kann dadurch erreicht werden, daß die Brennkammer parallel zu und zwischen den beiden Ofenkanälen angeordnet ist, was die Transportstrecken weiter verkürzt.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Tunnelofen mit zwei zueinander parallelen, aber gegenläufig betriebenen Ofenkanälen ist es nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung möglich, insbesondere zwei, im wesentlichen umgekehrt spiegelbildlich zueinander angeordnete Einrichtungen der vorstehend genannten Art in Längsrichtung des Tunnelofens hintereinander anzuordnen, wobei einmal die Abzugseinrichtung in dem einen Ofenkanal, im zweiten Fall die Abzugseinrichtung im anderen Ofenkanal vorgesehen wird.
  • Es wird so über die gesamte Erstreckung der Brennzonen beider Ofenkanäle eine Absaugung der verbrennbaren Gase sowie eine Rückführung der bei der Verbrennung gewonnenen Nutzwärme ermöglicht, wie nachstehend anhand des Ausführungsbeispieles noch näher erläutert wird.
  • Eine weitere Energiegewinnung kann dadurch erreicht werden daß eine zusätzliche Frischluft-Zuführleitung vorgesehen wird, die entlang mindestens eines Teilabschnittes der Wände /Decke eines oder beider Ofenkanäle verläuft und in den Bereich der Vorwärmzone eines Ofenkanals in diesen einmündet. Ähnlich wie vorstehend anhand der Frischluft-Zuführleitung zur Brennkammer beschrieben, wird auch hier die beispielsweise im Ofenmauerwerk vorhandene Speicherwärme genutzt, um damit Luft zur Vorwärmung des Gutes ohne eigene Heizaggregate/Brenner zu ermöglichen. Dabei kann die Frischluft-Zuführeinrichtung zum Beispiel um die Kühlzone eines Ofenkanals geführt sein und in die der Kühlzone benachbarte Vorwärmzone des anderen Ofenkanals einmünden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung schlägt vor, daß von der Vorwärmzone des einen und/oder' anderen Ofenkanals eine Abzugseinrichtung in einen von den Ofenkanälen getrennten Raum, vorzugsweise einen Kanal, einmündet, in dem mindestens eine Heizeinrichtung vorzugsweise ein Brenner, angeordnet ist. Die hier eingeleiteten, nur einen geringen Anteil verbrennbare Stoffe enthaltenden Rauchgase können einer Verbrennung unterzogen werden, bevor sie über eine Abzugseinrichtung von dem Raum/Kanal in einen Schornstein nach außen abgeführt werden.
  • Dabei dient dieser zusätzliche Verbrennungsraum auch zur Nachverbrennung der Rauchgase, die durch die zuvor beschriebene Einrichtung in der Brennzone der beiden Ofenkanäle zirkulieren. Es ist klar, daß die vorstehend beschriebene Absaugung, Verbrennung und Rückführung der Rauchgase in der Brennzone nicht immer wieder im Kreislauf geführt werden kann, vielmehr muß eine Entlastungseinrichtung vorgesehen sein, um einen Teilgasstrom aus dem oder den Ofenkanälen abführen zu können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dazu vorgesehen, daß eine Entlastungsleitung aus der Zone des Ofens, in der die eingangs beschriebene erfindungsgemäße Einrichtung angeordnet ist, in diese zusätzliche (Nachbrenn-) Kammer im Bereich der Vorwärmzone einmündet, damit die Gase dort noch einmal nachverbrannt und dann über den Schornstein nach außen gereinigt abgeführt werden können.
  • Zur Vergleichmäßigung der Ofenatmosphäre über den Querschnitt wird schließlich auch noch vorgeschlagen, vorzugsweise im Deckenbereich der Ofenkanäle Umwälzventilatoren anzuordnen.
  • Wenngleich die Erfindung vorstehend anhand eines Tunnelofens mit zwei parallel zueinander angeordneten, gegenläufig betriebenen Ofenkanälen beschrieben worden ist, so kann die erfindungsgemäße Anordnung einer Abzugseinrichtung/Verbrennungskammer/Rückführeinrichtung auch bei einem konventionellen Durchlaufofen mit einem Ofenkanal vorgesehen werden, wobei dann gegebenenfalls mehrere derartige Einrichtungen hintereinander in Längsrichtung des Ofens angeordnet werden müssen, um eine Optimierung zu erreichen, während erfindungsgemäß die verbrannten Rauchgase über kurze Strecken den nebeneinanderliegenden Ofenkanälen zugeführt werden können.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei in
    • Figur 1: eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Tunnelofen mit zwei zueinander parallelen Ofenkanälen
    • Figur 2: einen Querschnitt entlang der Linie A - B
    • Figur 3: einen Querschnitt entlang der Linie C - D
    • Figur 4: einen Querschnitt entlang der Linie E - F
  • Der in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Tunnelofen zeigt zwei zueinander parallele Ofenkanäle 10, 12; die durch eine zwischen ihnen verlaufende Wand 14 getrennt sind. Wie im übrigen besonders die Figuren 2 bis 4 zeigen, sind die Ofenkanäle 10, 12 ansonsten durch Seitenwände 16, 18 beziehungsweise eine gemeinsame Decke 20 sowie den Boden 22 geschlossen.
  • In Figur 1 sind außenseitig Schienenpaare 24 dargestellt, auf denen zum Beispiel Tunnelofenwagen 26 zum Transport durch die Ofenkanäle 10, 12 geführt werden. Während die Transportrichtung der Wagen 26 und damit des zu brennenden Gutes 28 bei dem in der Aufsicht gemäß Figur 1 oberen Ofenkanal 10 von links nach rechts in Pfeilrichtung A erfolgt, ist die Transportrichtung der Wagen 26 durch den Ofenkanal 12 genau umgekehrt (Pfeil B) Entsprechend ist der Ofenkanal 10 in der Darstellung gemäß Figur 1 von links nach rechts in eine Vorwärmzone 30, eine sich daran anschließende Brennzone 32 sowie zwei sich daran anschließende Kühlzonenabschnitte 34, 35 unterteilt, während der Ofenkanal 12 in umgekehrter Richtung einen entsprechenden Aufbau zeigt (Vorwärmzone 36, Brennzone 38, Kühlzonenabschnitte 40,41)
  • Wie insbesondere der Schnittdarstellung gemäß Figur 4 zu entnehmen ist, verläuft von außen durch die Seitenwand 18 über den Deckenbereich 20 und die Wand 14 um den Ofenkanal 12 eine Frischluft-Zuführleitung 42, die nach einem kurzen Abschnitt etwas oberhalb des Bodens 22 im Bereich der Wand 14 wieder nach oben verläuft, um dort nach einer Abknickung 44 in den Deckenbereich 20 des Ofenkanals 10 einzumünden. Außenseitig ist am Eingang in die Wand 18 ein Ventilator 46 vorgesehen, der für einen Transport der Frischluft durch die Leitung 42 in den Ofenkanal 10 sorgt, wobei sich die Luft entlang des Weges innerhalb der Wände/Decke erwärmt.
  • Diese Anordnung ist etwa in der Mitte (in Transportrichtung gesehen) der Vorwärmzone 30 beziehungsweise der Kühlzone 41 angeordnet. Die beiden Zonen 30, 41 sind im übrigen gegenüber der sich anschließenden Brennzone 32 beziehungsweise vorgeordneten Kühlzone 40 durch aus dem Stand der Technik bekannte Schleusen 48 getrennt. Die Schleusen 48 (in Figur 1 lediglich schematisch durch Pfeile dargestellt) können zum Beispiel in den Ofenkanal 10, 12 verfahrbare Schieber sein, die eine Verjüngung des Querschnittes des Ofenkanals 10, 12 entsprechend der Größe des jeweils durchgeführten Ofenwagens 26 ermöglichen. Derartige Schleusen 48 sind auch eingangs- und ausgangsseitig sowie zwischen Brennzone 32 und Kühlzone 34 sowie den beiden Kühlzonen 34, 35 angeordnet. Gleiches gilt auch für die Schleusen 48 im Bereich des Ofenkanals 12.
  • Die Schnittdarstellung A - B (Figur 2) zeigt die Ausbildung des erfindungsgemäßen Tunnelofens unmittelbar hinter der Schleuse 48 zwischen Vorwärmzone 30 und Brennzone 32 des Ofenkanals 10 beziehungsweise unmittelbar vor der Schleuse 48 zwischen Kühlzone 40 und Kühlzone 41 des Ofenkanals 12.
  • Dabei erstreckt sich vom Deckenbereich 20 der Brennzone 32 des Ofenkanals 10 eine Absaugleitung 50, in deren Verlauf ein Ventilator 52 (Saugeinrichtung) angeordnet ist. Die Absaugleitung 50 mündet über ein parallel zur und in der Ofenwand 14 verlaufendes Kanalstück 50 in eine Brennkammer 54, die, wie auch Figur 1 zu entnehmen ist, als erweiterter Kanal im Bereich der Wand 14 zwischen den Ofenkanälen 10, 12 im Deckenbereich 20 ausgebildet ist. Vom Mündungsbereich der Absaugleitung 50 verläuft die Brennkammer 54 bis zu den Schleusen 48'.
  • In unmittelbarer Nachbarschaft zur Einmündung der Absaugleitung 50 in die Brennkammer 54 mündet eine Frischluft-Zuführleitung 56 ein, die, wie insbesondere Figur 1 zu entnehmen ist, von dort in Richtung auf die Wand 18 und dann nach einer Abwinklung um 90° parallel zu den Ofenkanälen 10, 12 verläuft und etwa im Bereich der Linie C - D nach oben aus der Decke 20 ins Freie führt.
  • Von dort kann Frischluft angesaugt werden, die entlang des Weges durch die (heiße) Ofendecke erwärmt und durch einen im Bereich der Abwinklung 58 angeordneten Ventilator 60 in den Verbrennungsraum 54 transportiert wird. So wird Sauerstoff in den Verbrennungsraum 54 geführt. Vom Ende der Brennkammer 54 (bei 48') verläuft in deren Verlängerung eine Zuführleitung 55, die zuvor verbrannte Rauchgase in Richtung auf das gegenüberliegende Ofenende transportiert. Dieser Transport kann wiederum durch Ventilatoren unterstützt werden. Im Abstand zueinander verlaufen von der Zuführleitung 55 Abzweige 62, 63, 64, 65 im Bereich der Decke 20, die in den Ofenkanal 10 (Abzweige 63, 65) beziehungweise den Ofenkanal 12 (Abzweige 62, 64) einmünden.
  • Auf diese Art und Weise wird aus dem Ofenkanal 10 über die Absaugleitung 50 abgesaugtes Rauchgas, das verbrennbare Bestandteile enthält, in die Brennkammer 54 gefördert, wo ohne Brenner eine Selbstverbrennung der die verbrennbaren Bestandteile enthaltenen Rauchgase stattfindet, während die so verbrannten Heißgase anschließend über die Leitung 55 und die Abzweige 62, 63, 64, 65 in die Brennzonen 32, 38 gleichzeitig gereinigt zurückgeführt werden.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Absaugeinrichtung am Anfang der Brennzone (in Transportrichtung gesehen) eines Ofenkanals anzuordnen, da insbesondere in diesem Bereich hohe Mengen an pyrolisierbaren Stoffen beim Brand von Kohlenstofformlingen (zum Beispiel mit Pech imprägnierten Elektroden) freigesetzt werden, und hier der Anteil an verbrennbaren Stoffen besonders hoch ist, und zwar - wie sich bei der Entwicklung der Erfindung herausgestellt hat - so hoch ist, daß eine Verbrennung ohne jede Brennerunterstützung möglich ist. Lediglich beim "Anfahren" des Ofens wird das Rauchgas über einen (nicht dargestellten) Start-(Stütz)-brenner anfänglich entzündet, während zur weiteren Verbrennung lediglich eine ausreichende Sauerstoffmenge über die Leitung 56 zur Verfügung gestellt werden muß. Die Sauerstoffzufuhr ist dabei vorzugsweise in Abhängigkeit von der Atmosphäre und der gewünschten Temperatur zum Beispiel über (nicht dargestellte) Drosselventile regelbar. Im Bereich des Abzweiges 62 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Entlastungsleitung 66 vorgesehen, die am Ende der Brennzone 38 des Ofenkanals 12 für eine Ableitung der Rauchgase aus dem Ofenkanal sorgt und nach einer Wegstrecke, im wesentlichen parallel zur Brennkammer 54, in eine Nachbrennkammer 68 einmündet, die weitestgehend fluchtend vor der Brennkammer 54 (in Transportrichtung des Ofenkanals 10 gesehen) angeordnet ist. Die Nachbrennkammer 68 verläuft als Kanal bis kurz vor die Stirnfläche der Wand 14 im Bereich des Eingangs des Ofenkanals 10 beziehungsweise des Ausgangs des Ofenkanals 12. An dem dem Eingang der Entlastungsleitung 66 diagonal gegenüberliegenden Ende mündet eine Leitung 70 ein, die mit ihrem anderen Ende in die Fläche der Decke 20 des Ofenkanals 10 mündet.
  • Ein entlang der Leitung 70 angeordneter Ventilator sorgt dafür, daß die aus der Vorwärmzone 30 abgezogene Abluft in die Nachbrennkammer 68 geführt wird, wo eine Heizeinrichtung, vorzugsweise ein (nicht dargestellter) Brenner angeordnet ist, der für eine Nachverbrennung der Abgase sorgt. Über einen nach oben aus der Nachbrennkammer 68 austretenden Kamin 74 kann das so gereinigte Rauchgas nach außen abgeführt werden (Figur 4)
  • Entlang der Ofenkanäle 10, 12 sind im Abstand zueinander im Deckenbereich weiterhin Umwälzventilatoren 76 angeordnet, die für eine Vergleichmäßigung der Rauchgase in den Ofenkanälen 10, 12 sorgen. Insbesondere Figur 3 ist die entsprechende Anordnung zu entnehmen. Diese Figur zeigt auch noch, einmal die Zuführleitung 55, entlang der die gereinigten Rauchgase nach ihrer Verbrennung geführt werden, und den Abzweig 65, über den das gereinigte Rauchgas in einen Abschnitt der Brennzone 32 des Ofenkanals 10 gelangt.
  • Figur 1 zeigt, daß sich die vorstehend beschriebene Anordnung umgekehrt spiegelbildlich in der in Figur 1 rechten Hälfte des erfindungsgemäßen Tunnelofens wiederholt, das heißt, hier verläuft die Nachbrennkammer 78 vor der Brennkammer 80 beziehungsweise der Zuführleitung 81, die im Abstand zur Zuführleitung 55 endet. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es nicht notwendig, die verbrannten Rauchgase entlang der gesamten Brennzone zu führen, um sie dann über die entsprechenden Abzweige in den Brennraum zu leiten, vielmehr wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Zweiteilung vorgenommen, um die Transportwege des Rauchgases zu verkürzen und damit die Einrichtung insgesamt effektiver zu machen.
  • Auch eine andere Aufteilung über die Ofenlänge ist möglich.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Tunnelofen ist eine unabhängig von mit Öl, Gas oder Kohle gefeuerten Brennern autarke Führung des Pyroprozesses möglich. Abgesehen von den Minimalenergien beim anfanglichen Entzünden wird der Ofen nur mit der aus den Rauchgasen gewonnenen Energie beheizt.
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