EP2947410A1 - Industrieofen und verfahren zu seinem betrieb - Google Patents

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Publication number
EP2947410A1
EP2947410A1 EP15168763.9A EP15168763A EP2947410A1 EP 2947410 A1 EP2947410 A1 EP 2947410A1 EP 15168763 A EP15168763 A EP 15168763A EP 2947410 A1 EP2947410 A1 EP 2947410A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tunnel
kiln
furnace
temperature
entrance
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15168763.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Horvath
Roland Wurst
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.)
Zbk Zentrum fur Baukeramik GmbH
Original Assignee
Zbk Zentrum fur Baukeramik GmbH
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 Zbk Zentrum fur Baukeramik GmbH filed Critical Zbk Zentrum fur Baukeramik GmbH
Publication of EP2947410A1 publication Critical patent/EP2947410A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F27B9/12Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity with special arrangements for preheating or cooling the charge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004Systems for reclaiming waste heat

Definitions

  • the invention relates to an industrial furnace, in particular a tunnel kiln plant, and a method for operating the same.
  • continuous furnaces are often used to burn the products, especially for energy reasons.
  • the continuous furnaces are usually designed in the form of tunnel or roller furnaces, but other types such as Monker or push-through ovens are known.
  • the material to be fired is placed on kiln cars in a tunnel kiln and passed through the tunnel with these kiln cars.
  • the tunnel kiln cars are usually introduced in abutment at the furnace entrance into the tunnel kiln, the tunnel kiln cars close by appropriate precautions against each other and against the furnace chamber tight.
  • the kiln is continuously passed through the tunnel kiln, wherein the kiln first passes through a preheating zone from the kiln inlet, then passes through a firing zone, then is usually cooled with a so-called camber cooling and then moved out of the tunnel kiln.
  • the cars moved out of the tunnel kiln are then usually left to cool next to the tunnel kiln on a track and then unloaded to be loaded again.
  • Conventional tunnel kilns operate according to a relatively simple countercurrent heat exchanger principle. This means that the combustion air is sucked into the furnace from the kiln outlet and flows to the firing zone, where the intake air is used for the combustion. During the streaming of sucked air from the furnace exit to the combustion zone, this heats up the burned Good and the hot kiln car.
  • the hot fuel gases are directed toward the furnace entrance, wherein in the region of the furnace entrance of the flue gas outlet is located, so that the retracted into the tunnel kiln tunnel kiln car is preheated together with the material thereon on the way to the burning zone of the hot gases.
  • tunnel kilns the means of transport for the goods, ie the kiln cars in tunnel kilns, must be transported back outside the kiln to the kiln inlet.
  • the kiln cars are transported with traversers mounted on parallel to the oven tracks and pushed against the furnace pushing direction to the entrance of the furnace.
  • the kiln cars are allowed to cool on this route, since the kiln cars are usually not fully cooled when leaving the oven, then unloaded and loaded again, the required distance is only a few meters. Since tunnel kilns are usually 60 to over usually 200 meters long, a large part of the hall area in which such facilities are housed, unused.
  • tunnel kilns and also other continuous ovens mentioned above have been used for many years equipped with a so-called fall or rapid cooling zone.
  • This cooling air and the cooling air which is conducted in countercurrent from the furnace outlet into the cooling zone, are usually sucked off and used for drying the goods. In part, this air is also used in the heating zone or for preheating the fuel or the combustion air.
  • This crash cooling zone usually begins in a continuous furnace immediately after the main firing zone, in which, depending on the product type and raw material temperatures of 900 ° C to 1200 ° C, sometimes significantly higher (in the production of refractory materials) prevail.
  • the cooling air By the cooling air, the kiln, the kiln car superstructures and optionally the kiln furniture are theoretically cooled to up to 570 ° C, but usually to about 650 ° C.
  • the extracted after this zone for drying or preheating air may also have such temperatures. However, since only temperatures of maximum 120 ° C are required for drying, this air is mixed with fresh or recirculated air dryer and cooled accordingly. Since the abovementioned continuous combustion units operate in countercurrent mode, the heat energy thus removed is no longer available for the firing process and must be supplied accordingly in the firing zone.
  • a method and a double tunnel kiln for firing ceramic products, in particular bricks are known.
  • the circular movement of the gas streams is to be forced by known mechanical means and maintained in the one or more combustion zones, an overpressure against the prevailing at both furnace ends pressures so that from the combustion zone (s) to the furnace ends there is a spiral gas movement.
  • This document proposes the combination of two measures known per se, namely the use of a double tunnel oven with opposite good movement and the generation of a gas circulation forced by known mechanical means across the two furnace channels and in the direction of the combustion zone to the furnace ends.
  • the structural dimensions of the tunnel kiln can be reduced and the burning process can be better controlled.
  • transverse guidance of the air in contrast to conventional tunnel furnaces, in which longitudinally countercurrently circulated means that cooling air is blown directly into the heating zone of the flow of goods transported in the opposite direction.
  • This has the disadvantage that the cooling and the heating curve are the same, which is impractical.
  • a method and a device for heat treatment of goods are known, wherein the goods are transported along a heat-insulated treatment channel and thereby first a heating zone in which they are heated to about the treatment temperature, then a firing zone in which they are kept at the treatment temperature and then passing through a cooling zone in which they are cooled down again to about their initial temperature, wherein a gas guide in the treatment channel is performed such that the combustion air is supplied in the combustion zone and the flue gases are withdrawn in the combustion zone and that in the heating zone and in the cooling zone, a substantially stationary atmosphere in the channel longitudinal direction is set, which is circulated in sections transverse to the channel longitudinal direction between a portion of the cooling zone and a corresponding portion of the heating zone.
  • the cooling and the heating curve must be the same in these counter-tunnel kilns, which does not tolerate ceramic goods really good, especially since take place in the combustion zone in ceramic articles phase transformations, which must subsequently lead to a specific cooling curve, otherwise mechanical damage to the goods not can be excluded.
  • a tunnel furnace which is to serve the heat treatment of products, which are in the treatment channel between the furnace inlet and the furnace exit a heating zone, a burning zone and a cooling zone and in the trolley with products stacked thereon and the gases involved in the treatment, the treatment channel Go through countercurrent.
  • an external designed as a heat exchanger conduit is provided, are recirculated by the recirculation gases from the heating to the cooling zone in a circuit, wherein the line in a dryer, the products pass through as a blank before they enter the treatment channel, so is arranged, that the recirculation gases run in countercurrent to the blanks.
  • This heat circulation network includes circulating feeders and a circulation return between the combustion unit and the dryer, which is transported with a heat transfer medium, the necessary amount of heat to dry in the dryer and this heat transfer medium after delivery of heat energy to dry the blanks in the cooling zone of the combustion unit via the recirculation cycle to the outside but is returned to the cooling zone of the combustion unit for further cooling and renewed heat absorption.
  • a method could not prevail, because in a nonsensical way this humid air is led into the oven, which leads to corrosion.
  • a lock on a tunnel kiln for firing ceramic products is known, rail-mounted kiln cars are advanced cyclically, the kiln cars are transported by means of a traverser and inserted into the tunnel kiln, a lock temporarily accommodates the transported rolling kiln car, the lock on the traverser mobile is formed and has a closable by a roller shutter opening for the passage of the kiln car.
  • the stove needs this allegedly no own lock, but must with a goal be formed to close the furnace entrance.
  • the kiln car located in the final dryer or preheater to be transported from the dryer to the tunnel kiln in total without loss of heat and without the risk of re-humidification.
  • tunnel furnaces can not be easily extended any longer, since the flow conditions in the individual sections are quite complicated and a tunnel furnace with any length encounters fluidic limits.
  • the object of the invention is to provide a tunnel furnace system, which can be operated energy-saving, with optimized construction conditions, which also allows the realization in existing buildings.
  • the energy for drying in contrast to conventional methods in the prior art is not or only to a very small extent removed from the cooling zone of the furnace and kept both the fuel temperature at the furnace outlet and the exhaust gas temperature at the furnace entrance as low as possible.
  • the prerequisite for this is that the furnace length after the firing zone, i. the cooling zone, is so long that with reduced camber cooling or greatly reduced removal of cooling air, a sufficiently low temperature of the combustible material is achieved at the furnace outlet, otherwise energy losses occur.
  • an extension of the cooling zone for structural reasons is not readily possible.
  • an extended cooling zone is easy to implement, but the unused space and thus the construction costs are much larger.
  • the invention provides, in addition to the tunnel furnace to arrange a structurally separate furnace tunnel through which the kiln cars are pushed against the thrust direction of the furnace.
  • this tunnel In countercurrent to this kiln car, this tunnel is flowed through from its outlet with air, which, as in the tunnel kiln, the principle of a countercurrent heat exchanger is met.
  • the heated air emerging from this second tunnel is blown through pipes or channels to the furnace inlet and blown there.
  • the transport of the kiln car, leaving the oven, via conventional or existing traversers, these traversers can be provided with an insulating structure that reduces heat losses of kiln cars.
  • a tunnel kiln 100 consists of a furnace chamber 101 with a furnace inlet 102 and a furnace outlet 103.
  • the furnace chamber 101 is traversed by a guide track 104, can be passed on the kiln car 105.
  • a parallel track 106 runs parallel to the furnace 101, the tracks 104, 106 being connected at both ends 102, 103 of the furnace 101 by connecting tracks 107 at the furnace entrance 102 and connecting tracks 108 at the furnace exit 103, which run transversely to the tracks 104, 106 ,
  • a storage station 109 and a loading station 110 are arranged.
  • a dryer 111 in which the material can be dried before firing.
  • the dryer is usually (with a few exceptions) separately and is operated with its own dryer car.
  • a flue gas outlet 113 is present in the vicinity of the furnace inlet 102, which sucks the flue gases and blows into a chimney 114.
  • the kiln car 105 reach from the transverse track 107 on the track 104 and are usually introduced in the furnace inlet 102 with a lock in the furnace chamber 101 and moved in the direction of the combustion zone 115.
  • the for the combustion necessary air is sucked at the exit of the furnace 103 and blown at the furnace outlet and flows through the furnace according to the flow direction 116.
  • In the direction of movement 112 of the carriage 105 of the combustion zone 115 downstream of a crash cooling zone 117 is blown in the cooling air into the furnace.
  • the cooling air is withdrawn via a cooling air outlet 118 and made available to the dryer via a line 119.
  • the temperature of the material to be fired is raised up to the firing zone 115 from an initial value 121 with a steady gradient 122 to the firing zone 115, the temperature 123 being maintained in the firing zone 115 and after the firing zone 115 Burning zone 115 drops, being cooled in the area of the crash cooling zone 117 with a large cooling rate 124 and then with a lower cooling rate 125.
  • the strong cooling rate 124 is also caused by the fact that the cooling air, which is injected in the tumble cooling zone 117, is supplied via the suction 118 and 119 to the dryer 111, so that heat is thereby carried out from the oven.
  • the required distances for the loading 110 and unloading 109 of the kiln cars 105 are relatively short, which means that the required distance for loading and unloading is only a few meters. Since the ceramic tunnel ovens are usually over 80 meters long, this leaves a large part of the hall area, in which such facilities are housed, unused. Even with the oven shown with a tumble cooling, which reduces the kiln length something, remains a lot of unused space.
  • the tumble cooling zone 117 begins in the usual continuous furnaces directly following the main combustion zone 115, in depending on the product type and raw material temperatures of about 900 ° C to 1200 ° C prevail.
  • refractory bricks such as magnesia brick
  • significantly higher temperatures may be necessary, which then lead to a further extension of the furnace.
  • the kiln, the kiln car superstructures and possibly also existing kiln furniture to up to 570 ° C, but usually cooled to about 650 ° C.
  • the conversion of ⁇ - to ⁇ -quartz is very critical, because at about 570 ° C it is accompanied by a strong volume change, the so-called quartz crack. This change in volume results in unfavorable cooling curves to cooling cracks and thus break, so the fall cooling must not be led too far in this temperature range.
  • a tunnel kiln or tunnel kiln 1 has the actual tunnel kiln 2, which has a tunnel kiln entrance 3 and a tunnel kiln exit 4. From the tunnel kiln entrance 3 to the tunnel kiln exit 4 corresponding to a direction of movement 5, the kiln with kiln car 6 is guided through the tunnel kiln 2. In the case of a roller furnace or Hubbalkenofens only the kiln is moved. If below only the term kiln car is used, this is technically synonymous synonymous for kiln. The flow direction of the air accordingly runs in the opposite direction. 7
  • the tunnel kiln 2 is also traversed by tracks 8 on which the tunnel kiln cars 6 are movable, wherein at the ends 3, 4 of the tunnel kiln in a conventional manner transverse tracks 9 at the entrance 3 and transverse tracks 10 at the exit 4 are present.
  • These tracks in turn connect the Tunnelofengleise 8 with the parallel track 11th On the parallel track 11, an unloading station 12 for kiln cars and a loading station 13 are provided for kiln car.
  • a dryer 14 may be provided.
  • the furnace according to the invention has a parallel to the tunnel furnace 2 formed parallel furnace tunnel 15 which is arranged on track 11, but need not be arranged there, but may also be arranged in another way parallel to the tunnel kiln 2.
  • the furnace tunnel 15 here has a push-through direction 16 for tunnel kiln cars which runs counter to the direction of movement 5.
  • the furnace tunnel 15 can hereby be arranged procedurally after the end 4 of the tunnel kiln 2 ( Fig. 2 ) or logically procedurally in front of the entrance 3 of the tunnel kiln 2 ( Fig. 3 ).
  • a fan 23 is present, which blows the air heated by the kiln cars 6 via a line 24 in the region of the furnace outlet 4 of the tunnel kiln 2.
  • a further fan 25 may be present. This means that either the blower 23 or the blower 25 or two blowers are present.
  • the combustion exhaust gas present in the region of the inlet 3 of the tunnel kiln 2 and having flowed through the firing zone 18 is taken off with a corresponding fan 26 and forced into the region of the outlet 20 of the kiln tunnel 15 via a pipe 27 and optionally a second fan 28. to flow in the direction of the entrance 19 of the furnace tunnel 15 and to preheat the tunnel kiln cars 6.
  • the corresponding fan either the tunnel oven and / or the furnace tunnel may be present.
  • the traversers 21, 22 may be formed as isolated lockable chambers, which, after they have taken a kiln car 6, are closed and moved to the respective other parallel unit.
  • the flue gas with a flue gas outlet 30 are deducted. If a heat exchanger is interposed, the heat flow can be made available to the dryer 14 via a pipeline 31.
  • the flue gas can be withdrawn with a flue gas outlet 30 at the entrance 19 of the furnace tunnel 15. If a heat exchanger is interposed, the heat flow can be fed via a pipe 31 to a dryer 14.
  • the flue gas is passed through the heat exchanger 32 and cooled strongly, wherein the heat exchanger 32 may also be a capacitor or include such, in which the flue gases and the liquids contained are condensed.
  • the condensation heat is then supplied to the dryer 14 with the heat flow in the line 31, while the condensate, which may be corrosive, must be treated accordingly.
  • the firing curve 35 is considered in the case in which the furnace tunnel 15 is arranged downstream of the tunnel kiln 2, it can be seen that there is no camber cooling, ie the firing material is brought to the firing temperature 37 at a steady heating rate 36 from the ambient temperature or the dryer temperature allowed to cool after the combustion zone 18, wherein the kiln cars are introduced with a relatively high outlet temperature 38 in the traverser 21 and then moved with this high temperature 38 in the furnace tunnel 15, where they on Ambient temperature 39 or almost ambient temperature 39 are cooled.
  • the firing curve 35 starts in the kiln tunnel 15 with the kiln cars 6, which are introduced there at ambient temperature or dryer temperature.
  • these kiln cars are heated at a steady heating rate 40 to an outlet temperature 41, with which they are transferred to the traverser 22.
  • From the traverser 22 enter the kiln cars with the temperature 41 in the tunnel kiln 2, where they are further heated at a heating rate 42 until they have reached the firing temperature 43.
  • the kiln cars or the fired material cool down to the starting temperature 39, which in the ideal case corresponds to the ambient temperature or slightly above it.
  • the waste heat from the production of electrical energy can still be used meaningfully, not only by the supply of heat energy in the heating zone, but also by the waste heat of a combined heat and power plant or a fuel cell is used for the dryer.
  • the heat generated in the electrical energy production from combined heat and power plants or fuel cells can be supplied to both the dryer and the tunnel kiln.
  • the temperature or the firing curve is driven so that in a downstream furnace tunnel, the temperature of the extended kiln car is below 570 ° C, to prevent the conversion of high to low quartz outside of the furnace takes place.
  • the size of the downstream furnace tunnel, which is supplied with ambient air, or the installed fan power can be chosen so that the temperature of the fuel is ideally reduced to near ambient temperature.
  • two furnace tunnels can also be present, which can be operated alternately, these then being connected to corresponding track systems.
  • This also allows a batch operation of the furnace tunnel or the furnace tunnel 15.
  • the two inputs 19 of the furnace tunnel are each provided with lines 24 through which the combustion air can be supplied to the tunnel kiln.
  • the traversers 21, 22 are formed with an insulating wall 22, wherein the insulating wall should be chosen so that a noticeable cooling of the kiln cars does not take place during transport in the traverser.
  • the inner cross section of this construction and thus also the inner structure of the upstream or downstream furnace tunnel the construction or inner cross section of the tunnel furnace 2.
  • a so-called labyrinth 45 on the sides of the kiln car floor 46th provided so that the region of the chassis 47 is separated from the hot region of the combustible 48.
  • the opening side opposite end wall and the gate of the traverser are preferably also formed with corresponding labyrinths, with the front sides of the kiln cars 6 have corresponding labyrinths with which they intervene in labyrinths of the preceding or subsequent kiln car in a conventional manner.
  • furnaces in the kiln outlet have to be operated with overpressure, so that the air moves in the right direction through the kiln to realize the countercurrent principle, furnaces have at the exit a double gate as sluice, which means that a gate rises, the carriage into the Lock is pushed, the gate closes and a second gate opens and the car leaves the oven.
  • a double gate as sluice, which means that a gate rises, the carriage into the Lock is pushed, the gate closes and a second gate opens and the car leaves the oven.
  • a downstream furnace tunnel 15 it must be ensured that there is still an overpressure in the kiln outlet. This can be achieved by creating an overpressure in the furnace tunnel 15, and this pressure is not connected to the furnace.
  • a heat exchanger inlet and outlet lock ( Fig. 6 ).
  • the tunnel kiln 2 has at its tunnel kiln exit 4 a first lock 50 leading to the traverser 21, and the kiln tunnel 15 has an kiln tunnel entry lock 51 and a kiln tunnel exit lock 53.
  • cooling air by means of a fan 52 adjacent to the lock 53 in the Furnace tunnel 15 injected and pressed via a pipe 54 relative to the conveying direction 5 of the kiln car 6 in front of the tunnel kiln exit lock in the tunnel kiln.
  • the fan 52 is arranged on the hot side, ie adjacent to the heat exchanger entrance lock 51, so that there is a negative pressure in the furnace tunnel 15 and the cooling air is sucked in as stream 55 via the furnace tunnel exit 20.
  • a lock it is advantageous that a lock can be saved, but the fan 52 must be able to work at temperatures greater than 500 ° C.
  • the fan can be arranged in the same way, in which case the traverser 21 itself is designed as a lock.
  • the advantage is that retrofitting is possible without moving an existing traverser, so that existing systems (traversers, tracks) can continue to be used. Retrofitting during operation is possible, even in confined spaces can be achieved in batch-operated chambers a flexible spatial arrangement.
  • the invention is advantageous, because compared to a longer oven space requirements, ie the hall area can be reduced.
  • the kiln car circulation (ie the return track 11) parallel to the tunnel kiln is conventionally used only as a storage and has no other meaning. This means that the space requirement for long furnaces is considerably greater than in the variant in which the furnace is quasi-divided and the furnace tunnel 15 is applied against the transport direction 5 in the furnace 2.
  • the cooling curve in the entire area can be controlled very well, a fall cooling is not necessary.
  • the temperature is controlled up to about 500 ° C and only then leave the car the oven and are fed to the downstream furnace tunnel.
  • a heat exchanger can be integrated into the exhaust gas stream.
  • the recovered heat can be used for drying but also for preheating e.g. be used by combustion air or the hot water supply.
  • the resulting condensate can be used in the treatment or shaping as mixing water. Depending on the composition of the condensate, the water can be chemically treated or filtered. It may make sense to adjust the pH by adding lime milk or to precipitate sulfur compounds by the addition of barium carbonate or to render them sparingly soluble.
  • drying energy that is not recovered from the furnace exhaust gas can be generated by cogeneration, for example by a combined heat and power plant and thus to meet the electrical energy needs. It is particularly advantageous to generate the entire electrical energy requirement via combined heat and possibly to use in the drying heat not usable for example for preheating the combustion air.
  • the drying not only relates to shaped bodies, but also to the drying of wet-processed ceramic masses, as described e.g. in spray towers in the production of dry-pressed tiles.
  • the energy saving potential of the method according to the invention is illustrated by two example calculations.
  • a variant is considered with heat recovery from the flue gas and a variant without this heat recovery.
  • Example 1 Assumed values as Example 1, but without condensation of the exhaust gas.
  • the heat energy for drying is not extracted from the exhaust gas, but generated by a combined heat and power plant (CHP).
  • CHP combined heat and power plant
  • greenhouse gas emissions could be reduced by 59% compared to conventional large-scale power plants (data Stadtwerke Aalen).
  • For the generation of the required drying energy about 100 kWh of electrical energy would be generated per ton of dry matter. Since the electrical energy requirement in the manufacture of bricks is about this size, the entire electrical energy requirement could be covered. With a daily production of 200 t, a CHP with an electrical output of 833 kW would be required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tunnelofenanlage zum Brennen von durch einen Tunnelofen hindurchgeführtem Brenngut, wobei der Tunnelofen über eine Tunnelofeneinfahrt und eine Tunnelofenausfahrt verfügt und zudem im Tunnelofen eine Brennzone vorhanden ist, in der das zu brennende Gut auf eine Brenntemperatur erhitzt und auf dieser Brenntemperatur gehalten wird und sich nach der Brennzone eine Kühlzone anschließt, in der das Brenngut abkühlt, wobei neben dem eigentlichen Tunnelofen (2) parallel ein Ofentunnel (15) angeordnet ist, wobei der Ofentunnel (15) derart angeordnet ist, dass die Ofenwagen und/oder durch den Tunnelofen zu führendes Gut durch den Ofentunnel (15) entgegen der Schubrichtung des Ofens bewegbar sind, wobei der Ofentunnel (15) in Schubrichtung der Wagen und/oder des Guts vor dem Tunnelofen (2) oder nach dem Tunnelofen (2) diesen verlänernd ausgebildet ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben derselben.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Industrieofen, insbesondere eine Tunnelofenanlage, und ein Verfahren zum Betreiben derselben.
  • In der keramischen Industrie werden vor allem aus energetischen Gründen häufig kontinuierliche Öfen zum Brennen der Erzeugnisse eingesetzt. Die kontinuierlichen Öfen werden üblicherweise in Form von Tunnel- oder Rollenöfen ausgeführt, jedoch sind auch andere Bauformen wie Monker- oder Durchschuböfen bekannt.
  • Grundsätzlich wird bei einem Tunnelofen das zu brennende Gut auf Ofenwagen aufgesetzt und mit diesen Ofenwagen durch den Tunnel hindurchgeführt. Hierbei werden die Tunnelofenwagen üblicherweise auf Stoß aneinander am Ofeneingang in den Tunnelofen eingeführt, wobei die Tunnelofenwagen durch entsprechende Vorkehrungen gegeneinander und gegen den Ofenraum dicht abschließen. In dieser Weise wird das Brenngut kontinuierlich durch den Tunnelofen geführt, wobei das Brenngut vom Ofeneingang zunächst eine Vorwärmzone durchläuft, anschließend eine Brennzone durchläuft, anschließend üblicherweise mit einer sogenannten Sturzkühlung abgekühlt wird und anschließend aus dem Tunnelofen herausgefahren wird. Die aus dem Tunnelofen herausgefahrenen Wagen werden anschließend üblicherweise neben dem Tunnelofen auf einem Gleis abkühlen gelassen und dann entladen, um wieder beladen zu werden.
  • Herkömmliche Tunnelöfen arbeiten hierbei nach einem relativ einfachen Gegenstromwärmetauscher-Prinzip. Dies bedeutet, dass die Verbrennungsluft vom Ofenausgang her in den Ofen eingesaugt wird und zur Brennzone strömt, wo die angesaugte Luft für die Verbrennung verwendet wird. Während des Strömens der angesaugten Luft vom Ofenausgang zur Brennzone erhitzt sich diese an dem gebrannten Gut und den heißen Ofenwagen.
  • Die heißen Brenngase werden in Richtung zum Ofeneingang gelenkt, wobei im Bereich des Ofeneingangs der Rauchgasabzug befindlich ist, so dass die in den Tunnelofen eingefahrenen Tunnelofenwagen zusammen mit dem darauf befindlichen Gut auf dem Weg zur Brennzone von den heißen Gasen vorgeheizt wird.
  • Dieses Prinzip des Gegenstromwärmetauschers bewirkt, dass diese Öfen energiesparender sind als periodische Öfen. Ein Nachteil ist jedoch, dass diese Öfen sehr lang gebaut werden müssen, was jedoch auch zu strömungstechnischen Nachteilen führen kann. Eine beliebige Verlängerung ist daher nicht möglich.
  • Bei Tunnelöfen müssen die Transportmittel für die Ware, d.h. bei Tunnelöfen die Ofenwagen, außerhalb des Ofens zum Ofeneingang zurücktransportiert werden. Dazu werden z.B. die Ofenwagen mit Schiebebühnen auf parallel zum Ofen installierten Gleisen transportiert und entgegen der Ofenschubrichtung zum Eingang des Ofens geschoben. Die Ofenwagen werden auf dieser Strecke auskühlen gelassen, da die Ofenwagen beim Verlassen des Ofens üblicherweise noch nicht vollständig abgekühlt sind, anschließend entladen und wieder beladen, wobei die dafür erforderliche Strecke nur wenige Meter beträgt. Da Tunnelöfen üblicherweise 60 bis über üblicherweise 200 Meter lang sind, ist ein großer Teil der Hallenfläche, in denen solche Anlagen untergebracht sind, ungenutzt. Unter anderem um diese ungenutzte Hallenfläche und insbesondere um die Baukosten der Tunnelöfen selbst klein zu halten, besteht in der keramischen Industrie und in der Ofenbauindustrie der Trend Tunnelöfen zu bauen, die möglichst kurz sind. Um dies verfahrenstechnisch überhaupt bewerkstelligen zu können, werden seit vielen Jahren Tunnelöfen und auch andere oben erwähnte kontinuierliche Öfen mit einer sogenannten Sturz- oder Schnellkühlzone ausgestattet. In dieser Zone wird zur Kühlung der Ware eine große Menge Luft eingeblasen um zu gewährleisten, dass bei kurzer Ofenbauweise die Temperatur der Ware am Ofenausgang und damit der Energieverlust möglichst gering ist. Diese Kühlluft sowie die Kühlluft, die im Gegenstrom vom Ofenausgang in die Kühlzone geführt wird, werden üblicherweise abgesaugt und für die Trocknung der Ware verwendet. Zum Teil wird diese Luft auch in der Aufheizzone bzw. zur Vorwärmung des Brenngutes oder der Verbrennungsluft genutzt.
  • Diese Sturzkühlzone beginnt in einem kontinuierlichen Ofen üblicherweise direkt im Anschluss an die Hauptbrennzone, in der je nach Produkttyp und Rohstoff Temperaturen von 900°C bis 1.200°C, teilweise auch deutlich darüber (bei der Erzeugung feuerfester Werkstoffe), herrschen. Durch die Kühlluft werden das Brenngut, die Ofenwagenaufbauten und gegebenenfalls die Brennhilfsmittel theoretisch auf bis zu 570°C, üblicherweise jedoch auf ca. 650°C abgekühlt. Die nach dieser Zone für die Trocknung oder Vorwärmung abgesaugte Luft kann ebenfalls solche Temperaturen haben. Da jedoch für die Trocknung nur Temperaturen von maximal 120°C erforderlich sind, wird diese Luft mit Frisch- oder Umluft der Trockner gemischt und entsprechend abgekühlt. Da die oben genannten kontinuierlichen Brennaggregate im Gegenstromprinzip arbeiten, steht die so entnommene Wärmeenergie nicht mehr für den Brennprozess zur Verfügung und muss in der Brennzone entsprechend zugeführt werden.
  • Aus der DE 1 177 541 B sind ein Verfahren und ein Doppeltunnelofen zum Brennen keramischer Erzeugnisse, insbesondere Ziegel, bekannt. Bei diesem Verfahren soll die kreisförmige Bewegung der Gasströme durch bekannte mechanische Mittel erzwungen werden und in der oder den Brennzonen ein Überdruck gegenüber den an beiden Ofenenden herrschenden Drücken aufrecht erhalten werden, so dass sich von der oder den Brennzonen zu den Ofenenden eine spiralförmige Gasbewegung ergibt. Diese Druckschrift schlägt die Kombination zweier an sich bekannter Maßnahmen vor, nämlich die Verwendung eines Doppeltunnelofens mit gegenläufiger Gutbewegung und die Erzeugung eines mittels bekannter mechanischer Mittel erzwungenen Gasumlaufs quer durch die beiden Ofenkanäle und in Richtung von der Brennzone zu den Ofenenden. Hierdurch sollen die baulichen Maße des Tunnelofens reduziert werden können und der Brennvorgang besser beherrschbar sein. Die Querführung der Luft im Gegensatz zu herkömmlichen Tunnelöfen, bei denen längs im Gegenstrom umgewälzt wird, bedeutet, dass Kühlluft direkt in die Aufheizzone des in entgegengesetzter Richtung transportierten Warenstroms geblasen wird. Hierbei ist von Nachteil, dass die Kühl- und die Aufheizkurve gleich sind, was unpraktikabel ist.
  • Aus der DE 25 51 811 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Waren bekannt, wobei die Waren entlang einem wärmeisolierten Behandlungskanal transportiert werden und dabei zunächst eine Aufheizzone, in der sie bis etwa auf die Behandlungstemperatur aufgeheizt werden, dann eine Brennzone, in der sie auf der Behandlungstemperatur gehalten werden, und danach eine Kühlzone, in der sie wieder auf etwa ihre Ausgangstemperatur heruntergekühlt werden, durchlaufen werden, wobei eine Gasführung im Behandlungskanal derart durchgeführt wird, dass die Verbrennungsluft in der Brennzone zugeführt und die Rauchgase in der Brennzone abgezogen werden und dass in der Aufheizzone und in der Kühlzone eine in Kanallängsrichtung im Wesentlichen stationäre Atmosphäre eingestellt wird, welche abschnittsweise quer zur Kanallängsrichtung zwischen einem Abschnitt der Kühlzone und einem entsprechenden Abschnitt der Aufheizzone umgewälzt wird. Auch hier ist es vorgesehen, dass im Behandlungskanal auf mindestens einer Seite der Brennzone zwei einander parallele Transportbahnen für zwei im Gegenstrom geführte Warenströme vorgesehen sind, von denen der eine zur Brennzone hin eine Aufheizzone und der andere von der Brennzone weg eine Kühlzone durchläuft und dass im Behandlungskanal mehrere in Kühlkanallängsrichtung aufeinanderfolgende Ventilatoren angeordnet sind, deren Blasrichtung quer zur Kanallängsrichtung weist. Auch bei dieser Weise einen Tunnelofen zu betreiben und einem solchen Ofen ist von Nachteil, dass die Luft quer umgewälzt wird, was energetisch nicht sinnvoll ist, insbesondere da die heißen Rauchgase direkt aus der Brennzone abgezogen werden. Zudem müssen bei diesen gegenläufigen Tunnelöfen die Kühl- und die Aufheizkurve gleich sein, was keine keramische Ware wirklich gut verträgt, insbesondere da in der Brennzone in keramischen Artikeln Phasenumwandlungen stattfinden, die nachfolgend zu einer spezifischen Abkühlkurve führen müssen, da ansonsten mechanische Schäden des Gutes nicht ausgeschlossen werden können.
  • Aus der DE 39 18 746 A1 ist ein Tunnelofen bekannt, der der Wärmebehandlung von Produkten dienen soll, wobei sich im Behandlungskanal zwischen der Ofeneinfahrt und der Ofenausfahrt eine Aufheizzone, eine Brennzone und eine Kühlzone befinden und bei dem Transportwagen mit darauf gestapelten Produkten und die an der Behandlung beteiligten Gase den Behandlungskanal im Gegenstrom durchlaufen. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten soll eine externe als Wärmetauscher ausgebildete Leitung vorgesehen sein, durch die Umwälzgase aus der Aufheizzone zur Kühlzone in einen Kreislauf rückführbar sind, wobei die Leitung in einem Trockner, den die Produkte als Rohling durchlaufen, bevor sie in den Behandlungskanal eintreten, so angeordnet ist, dass die Umwälzgase im Gegenstrom zu den Rohlingen verlaufen. Hierdurch sollen Abgaswärmeverluste und Wärmeverluste durch die den Behandlungskanal verlassenden Produkte erheblich vermindert werden. Jedoch ist hierbei auch von Nachteil, dass dem Ofen Wärme entzogen wird, die dann für die Trocknung anderweitig verwendet wird.
  • Aus der DE 195 03 128 A1 ist ein Verfahren für einen Wärmeverbund zwischen Trocknen und Brennen bekannt, wobei zum Trocknen von Rohlingen, insbesondere von keramischen Erzeugnissen, die erforderliche Kühlwärme aus dem im Ofen abzukühlenden Brenngut entnommen wird, wobei noch große Luftmengen mit hohem Wärmeinhalt den Trockner verlassen. Diese Wärmeverluste abzubauen soll dadurch gelingen, dass die Abluft der Trockenzone wieder in die Kühlzone zurückgeführt wird, wodurch ein Wärmekreislaufverbund geschaffen werden soll. Dieser Wärmekreislaufverbund umfasst Kreislaufzuführungen und eine Kreislaufrückführung zwischen dem Brennaggregat und dem Trockner, wobei mit einem Wärmeträgermedium die notwendige Wärmemenge zum Trocknen in den Trockner transportiert wird und dieses Wärmeträgermedium nach Abgabe von Wärmeenergie zum Trocknen der Rohlinge in die Kühlzone des Brennaggregats über die Kreislaufrückführung nicht nach außen sondern zur weiteren Kühlung und erneuter Wärmeaufnahme in die Kühlzone des Brennaggregats zurückgeführt wird. Ein solches Verfahren konnte sich nicht durchsetzen, denn in unsinniger Weise wird hierdurch feuchte Luft in den Ofen geführt, was zu Korrosion führt.
  • Aus der DE 34 20 147 C1 ist eine Schleuse an einem Tunnelofen zum Brennen von keramischen Erzeugnissen bekannt, wobei schienengebundene Ofenwagen taktweise vorgeschoben werden, wobei die Ofenwagen mittels einer Schiebebühne herantransportiert und in den Tunnelofen eingeschoben werden, wobei eine Schleuse die herantransportierten Ofenwagen vorübergehend aufnimmt, wobei die Schleuse auf der Schiebebühne fahrbar ausgebildet ist und eine durch ein Rolltor verschließbare Öffnung zur Durchfahrt der Ofenwagen besitzt. Der Ofen benötigt hierbei angeblich keine eigene Schleuse mehr, muss jedoch mit einem Tor ausgebildet sein, um den Ofeneingang zu verschließen. Hierdurch sollen insgesamt die im Endtrockner oder Vorwärmer befindlichen Ofenwagen ohne Wärmeverlust und ohne Gefahr der Wiederauffeuchtung vom Trockner zum Tunnelofen transportiert werden können.
  • Insgesamt besteht bei der gesamten Technik ein Zielkonflikt, denn einerseits sollen die Öfen und Hallen möglichst kurz ausgebildet sein. Andererseits führen kurze Tunnelöfen dazu, dass Energieverluste in Kauf genommen werden müssen.
  • Umgekehrt kann man Tunnelöfen nicht ohne Weiteres länger ausbauen, da die Strömungsverhältnisse in den einzelnen Abschnitten recht kompliziert sind und ein Tunnelofen mit beliebiger Länger an strömungstechnische Grenzen stößt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tunnelofenanlage zu schaffen, der energiesparend betrieben werden kann, bei optimierten Baubedingungen, die auch die Realisierung in Bestandgebäuden ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird mit einer Tunnelofenanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Tunnelofenanlage zu schaffen, welches ein energiesparendes Betreiben eines Tunnelofens ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird die Energie für die Trocknung in Abkehr üblicher Verfahren im Stand der Technik nicht oder nur zu einem ganz geringen Teil aus der Kühlzone des Ofens entnommen und sowohl die Brennguttemperatur am Ofenausgang als auch die Abgastemperatur am Ofeneingang möglichst gering gehalten. Voraussetzung hierfür ist, dass die Ofenlänge nach der Brennzone, d.h. die Kühlzone, so lang ist, dass bei reduzierter Sturzkühlung bzw. stark reduzierter Entnahme von Kühlluft eine hinreichend niedrige Temperatur des Brennguts am Ofenausgang erreicht wird, da sonst Energieverluste auftreten. Bei bestehenden Öfen ist eine Verlängerung der Kühlzone aus baulichen Gegebenheiten nicht ohne Weiteres möglich. Bei neuen Öfen ist eine verlängerte Kühlzone zwar an sich einfach umzusetzen, die ungenutzte Hallenfläche und damit die Baukosten werden jedoch sehr viel größer.
  • Die Erfindung sieht vor, neben dem Tunnelofen einen baulich getrennten Ofentunnel anzuordnen, durch den die Ofenwagen entgegen der Schubrichtung des Ofens geschoben werden. Im Gegenstrom zu diesen Ofenwagen wird dieser Tunnel von seinem Ausgang her mit Luft durchströmt, wobei wie im Tunnelofen das Prinzip eines Gegenstromwärmetauschers erfüllt wird. Die von diesem zweiten Tunnel austretende erwärmte Luft wird über Rohrleitungen oder Kanäle zum Ofeneingang geblasen und dort eingeblasen. Der Transport der Ofenwagen, die den Ofen verlassen, erfolgt über herkömmliche oder bestehende Schiebebühnen, wobei diese Schiebebühnen mit einem isolierenden Aufbau versehen werden können, der Wärmeverluste der Ofenwagen reduziert.
  • Da keine Kühlluft aus dem Tunnelofen abgezogen wird und auch keine Sturzkühlung durchgeführt wird, um heißes trockenes Gas zu erhalten, erreichen die Tunnelofenwagen den Tunnelofenausgang mit einer deutlich höheren Temperatur. Diese heißen Ofenwagen werden mit der verfahrbaren isolierten Schiebebühne in den parallelen Tunnel verfahren und eingeschoben, wobei die Länge des nachgeschalteten Tunnels, der mit Umgebungsluft versorgt wird, bzw. die installierte Ventilatorleitung (Luftmenge für den Gegenstrom) so gewählt wird, dass die Brennguttemperatur idealerweise bis nahe an die Umgebungstemperatur reduziert wird. Hierbei ist von Vorteil, dass die gesamte Wärme im Ofen bleibt, wobei durch die Unterteilung des Ofens in den Hauptofen und den parallel verlaufenden Kühlstreckentunnel der Ofen strömungstechnisch nicht verlängert wird, da die Gase bzw. der Warmluftstrom aus dem parallelen Tunnel mit Druck in den Haupttunnel geführt wird. Dies bedeutet, dass beim Nachschalten bzw. Parallelschalten eines weiteren Tunnels dieser so gestaltet wird, dass immer noch ein Überdruck im Ofenausgang besteht, damit sich die Luft im Ofen in die richtige Richtung bewegt.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:
  • Figur 1:
    einen Tunnelofen nach dem Stand der Technik;
    Figur 2:
    eine erfindungsgemäße Tunnelofenanlage in einer schematischen Draufsicht;
    Figur 3:
    eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tunnelofenanlage;
    Figur 4:
    eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tunnelofenanlage;
    Figur 5:
    der schematische Querschnitt einer Schiebebühne sowie des Tunnelofens und des Ofentunnels;
    Figur 6:
    schematisiert die Anordnung von Schleusen;
    Figur 7:
    eine weitere Ausführungsform der Schleusenanordnung;
    Figur 8:
    eine weitere Ausführungsform der Schleusenanordnung.
  • Ein Tunnelofen 100 nach dem Stand der Technik besteht aus einem Ofenraum 101 mit einem Ofeneingang 102 und einem Ofenausgang 103. Der Ofen bzw. Ofenraum 101 wird von einem Führungsgleis 104 durchzogen, auf dem Ofenwagen 105 hindurchgeführt werden können. Parallel zum Ofen 101 verläuft ein paralleles Gleis 106, wobei die Gleise 104, 106 an beiden Enden 102, 103 des Ofens 101 durch Verbindungsgleise 107 am Ofeneingang 102 und Verbindungsgleise 108 am Ofenausgang 103, die quer zu den Gleisen 104, 106 verlaufen, verbunden sind. Im Bereich des Gleises 106 sind eine Ablagestation 109 und eine Beladestation 110 angeordnet.
  • Zusätzlich ist ein Trockner 111 vorhanden, in dem das Gut vor dem Brennen getrocknet werden kann. Der Trockner ist üblicherweise (mit wenigen Ausnahmen) separat und wird mit eigenen Trocknerwagen betrieben.
  • Entlang der Durchschubrichtung 112 der Wagen 105 ist in der Nähe des Ofeneingangs 102 ein Rauchgasabzug 113 vorhanden, der die Rauchgase absaugt und in eine Kaminanlage 114 einbläst.
  • Die Ofenwagen 105 gelangen von dem quer verlaufenden Gleis 107 auf das Gleis 104 und werden im Bereich des Ofeneingangs 102 üblicherweise mit einer Schleuse in den Ofenraum 101 eingeschleust und in Richtung der Brennzone 115 verfahren. Die für die Verbrennung notwendige Luft wird beim Ofenausgang 103 angesaugt und am Ofenausgang eingeblasen und durchströmt den Ofen entsprechend der Durchströmungsrichtung 116. In Bewegungsrichtung 112 der Wagen 105 ist der Brennzone 115 eine Sturzkühlzone 117 nachgeordnet, in der Kühlluft in den Ofen eingeblasen wird. Die Kühlluft wird über einen Kühlluftabzug 118 abgezogen und über eine Leitung 119 dem Trockner zur Verfügung gestellt.
  • Betrachtet man die Brennkurve 120, erkennt man, dass bis zur Brennzone 115 die Temperatur des zu brennenden Gutes von einem Ausgangswert 121 mit einer stetigen Steigung 122 bis zur Brennzone 115 hin angehoben wird, wobei in der Brennzone 115 die Temperatur 123 gehalten wird und nach der Brennzone 115 abfällt, wobei im Bereich der Sturzkühlzone 117 mit einer großen Abkühlrate 124 und danach mit einer geringeren Abkühlrate 125 abgekühlt wird. Wie bereits ausgeführt, wird die starke Abkühlrate 124 auch dadurch bewirkt, dass die Kühlluft, die in der Sturzkühlzone 117 eingeblasen wird, über die Absaugung 118 und 119 dem Trockner 111 zugeführt wird, so dass hiermit Wärme aus dem Ofen ausgeführt wird.
  • Wie man erkennt, sind die erforderlichen Strecken für das Beladen 110 und Entladen 109 der Ofenwagen 105 relativ kurz, was bedeutet, dass die erforderliche Strecke zum Be- und Entladen nur wenige Meter beträgt. Da die keramischen Tunnelöfen üblicherweise über 80 Meter lang sind, bleibt hierdurch ein großer Teil der Hallenfläche, in denen solche Anlagen untergebracht sind, ungenutzt. Auch bei dem gezeigten Ofen mit einer Sturzkühlung, der die Ofenlänge etwas reduziert, verbleibt viel ungenutzter Raum.
  • Die Sturzkühlzone 117 beginnt bei den üblichen kontinuierlichen Öfen direkt im Anschluss an die Hauptbrennzone 115, in der je nach Produkttyp und Rohstoff Temperaturen von ca. 900°C bis 1.200°C herrschen. Bei der Herstellung von feuerfesten Steinen, z.B. Magnesiastein, können noch erheblich höhere Temperaturen notwendig sein, die dann auch zu einer weiteren Verlängerung des Ofens führen. Durch die Kühlluft werden das Brenngut, die Ofenwagenaufbauten und gegebenenfalls auch vorhandene Brennhilfsmittel auf bis zu 570°C, üblicherweise jedoch auf ca. 650°C abgekühlt. Bei allen keramischen Materialien, die Quarz enthalten, ist die Umwandlung vom β- zum α-Quarz sehr kritisch, weil sie bei ca. 570°C mit einer starken Volumenänderung, dem sogenannten Quarzsprung, einhergeht. Diese Volumenänderung führt bei ungünstigen Kühlkurven zu Kühlrissen und damit zu Bruch, deswegen darf die Sturzkühlung nicht zu weit in diesen Temperaturbereich hineingeführt werden.
  • Ein erfindungsgemäßer Tunnelofen bzw. eine erfindungsgemäße Tunnelofenanlage 1 besitzt den eigentlichen Tunnelofen 2, der einen Tunnelofeneingang 3 und einen Tunnelofenausgang 4 besitzt. Vom Tunnelofeneingang 3 zum Tunnelofenausgang 4 entsprechend einer Bewegungsrichtung 5 wird das Brenngut mit Ofenwagen 6 durch den Tunnelofen 2 geführt. Im Falle eines Rollenofens oder Hubbalkenofens wird hierbei nur das Brenngut bewegt. Wenn nachfolgend nur der Begriff Ofenwagen benutzt wird, steht dieser technisch synonym auch für Brenngut. Die Strömungsrichtung der Luft verläuft dementsprechend in der Gegenrichtung 7.
  • Der Tunnelofen 2 wird ebenfalls von Gleisen 8 durchzogen, auf denen die Tunnelofenwagen 6 verfahrbar sind, wobei an den Enden 3, 4 des Tunnelofens in an sich bekannter Weise quer verlaufende Gleise 9 am Eingang 3 und quer verlaufende Gleise 10 am Ausgang 4 vorhanden sind. Diese Gleise wiederum verbinden die Tunnelofengleise 8 mit dem parallel verlaufenden Gleis 11. Auf dem parallel verlaufenden Gleis 11 sind eine Entladestation 12 für Ofenwagen und eine Beladestation 13 für Ofenwagen vorgesehen.
  • Zudem kann ein Trockner 14 vorgesehen sein.
  • Der erfindungsgemäße Ofen besitzt einen parallel zum Tunnelofen 2 ausgebildeten parallelen Ofentunnel 15, der an Gleis 11 angeordnet ist, aber nicht dort angeordnet sein muss, sondern auch in anderer Weise parallel zum Tunnelofen 2 angeordnet sein kann.
  • Der Ofentunnel 15 besitzt hierbei eine Durchschubrichtung 16 für Tunnelofenwagen die der Bewegungsrichtung 5 entgegen verläuft.
  • Der Ofentunnel 15 kann hierbei verfahrenstechnisch nach dem Ende 4 des Tunnelofens 2 angeordnet sein (Fig. 2) oder logisch verfahrenstechnisch vor dem Eingang 3 des Tunnelofens 2 (Fig. 3).
  • In dem einen Fall (Fig. 2) bedeutet dies, dass die Einfahrt 19 des Ofentunnels 15 dem Tunnelofen 2 bzw. dessen Ausfahrt 4 nachgeschaltet ist und die Ausfahrt 20 die Ausfahrt ist, bei der das Brenngut mit niedriger Temperatur nach dem Brand den Gesamtofen verlässt.
  • In dem anderen Fall (Fig. 3) bedeutet dies, dass die Ausfahrt 20 des Ofentunnels 15 der Einfahrt 3 des Tunnelofens 2 vorgeschaltet ist und die Einfahrt 19 des Ofentunnels 15 diejenigen Ofenwagen 6 aufnimmt, die dem Brand zugeführt werden sollen und noch Trockner- oder Raumtemperatur haben.
  • Im ersten Fall (Fig. 2), in dem der Ofentunnel 15 dem Tunnelofen 2 nachgeordnet ist, muss dafür Sorge getragen werden, dass die heißen Ofenwagen 6, die zur Ausfahrt 4 des Tunnelofens 2 hinausgeführt werden, thermisch isoliert auf einer Schiebebühne 21 auf dem Gleis 10 quer zur Einfahrt 19 des Ofentunnels 15 verfahren und in diesen eingeschleust werden.
  • Im zweiten Fall (Fig. 3) muss dafür Sorge getragen werden, dass die bereits im Ofentunnel 15 vorgewärmten Ofenwagen 6 von der Ausfahrt 20 des Ofentunnels 15 isoliert mit einer Schiebebühne 22 zur Einfahrt 3 des Tunnelofens 2 geführt werden.
  • Um die beiden Bestandteile des Ofens bzw. der Ofenanlage 1 strömungstechnisch miteinander zu verbinden, ist im Fall des nachgeschalteten Ofentunnels 15 (Fig. 2) im Bereich der Einfahrt 19 ein Gebläse 23 vorhanden, das die durch die Ofenwagen 6 erhitzte Luft über eine Leitung 24 in den Bereich des Ofenausgangs 4 des Tunnelofens 2 einbläst. In diesem Bereich kann zudem ein weiteres Gebläse 25 vorhanden sein. Das bedeutet, dass entweder das Gebläse 23 oder das Gebläse 25 oder zwei Gebläse vorhanden sind.
  • Bei der zweiten Variante wird das im Bereich des Eingangs 3 des Tunnelofens 2 vorhandene und durch die Brennzone 18 geströmte Verbrennungsabgas mit einem entsprechenden Lüfter 26 abgezogen und über eine Rohrleitung 27 und gegebenenfalls einem zweiten Lüfter 28 in den Bereich des Ausgangs 20 des Ofentunnels 15 gedrückt, um in Richtung des Eingangs 19 des Ofentunnels 15 zu strömen und die Tunnelofenwagen 6 vorzuheizen.
  • Auch hier kann der entsprechende Lüfter entweder am Tunnelofen und/oder am Ofentunnel vorhanden sein.
  • Die Schiebebühnen 21, 22 können als isolierte abschließbare Kammern ausgebildet sein, welche, nachdem sie einen Ofenwagen 6 aufgenommen haben, verschlossen werden und zu dem jeweiligen anderen parallel verlaufenden Aggregat verfahren werden.
  • Zusätzlich kann im Bereich des Eingangs 3 des Tunnelofens 2 im ersten Fall (Fig. 2) das Rauchgas mit einem Rauchgasabzug 30 abgezogen werden. Wird ein Wärmetauscher zwischengeschaltet, kann der Wärmestrom über eine Rohrleitung 31 dem Trockner 14 zur Verfügung gestellt werden.
  • Im zweiten Fall (Fig. 3) kann das Rauchgas mit einem Rauchgasabzug 30 am Eingang 19 des Ofentunnels 15 abgezogen werden. Wird ein Wärmetauscher zwischengeschaltet, kann der Wärmestrom über eine Rohrleitung 31 einem Trockner 14 zugeführt werden.
  • Das Rauchgas wird über den Wärmetauscher 32 geführt und stark abgekühlt, wobei der Wärmetauscher 32 auch ein Kondensator sein oder einen solchen umfassen kann, in dem die Rauchgase bzw. die enthaltenen Flüssigkeiten kondensiert werden. Die Kondensationswärme wird dann mit dem Wärmestrom in der Leitung 31 dem Trockner 14 zugeführt, während das Kondensat, welches gegebenenfalls korrosiv ist, entsprechend behandelt werden muss.
  • Betrachtet man die Brennkurve 35 in dem Fall, in dem der Ofentunnel 15 dem Tunnelofen 2 nachgeordnet ist, erkennt man, dass keine Sturzkühlung vorhanden ist, d.h. das Brenngut wird mit einer stetigen Aufheizrate 36 von der Umgebungstemperatur oder der Trocknertemperatur auf die Brenntemperatur 37 gebracht und nach der Brennzone 18 abkühlen gelassen, wobei die Ofenwagen mit einer relativ hohen Austrittstemperatur 38 in die Schiebebühne 21 eingebracht werden und mit dieser hohen Temperatur 38 anschließend in den Ofentunnel 15 verfahren werden, wo sie auf Umgebungstemperatur 39 oder fast Umgebungstemperatur 39 abgekühlt werden.
  • In dem Fall, in dem der Ofentunnel 15 dem Tunnelofen 2 vorgeschaltet ist, beginnt die Brennkurve 35 im Ofentunnel 15 mit den Ofenwagen 6, die dort mit Umgebungstemperatur oder Trocknertemperatur eingeführt werden. Im Ofentunnel 15 werden diese Ofenwagen mit einer stetigen Aufheizrate 40 auf eine Auslasstemperatur 41 aufgeheizt, mit der sie in die Schiebebühne 22 überführt werden. Von der Schiebebühne 22 gelangen die Ofenwagen mit der Temperatur 41 in den Tunnelofen 2, in dem sie weiter mit einer Aufheizrate 42 aufgeheizt werden, bis sie die Brenntemperatur 43 erreicht haben. Anschließend kühlen die Ofenwagen bzw. das gebrannte Gut bis auf die Ausgangstemperatur 39 ab, die im Idealfall der Umgebungstemperatur entspricht oder leicht darüber liegt.
  • Bei beiden Brennkurven ist von Vorteil, dass ohne Sturzkühlung eine sehr harmonische und gut führbare Brennkurve erzielt wird, welche in vielerlei Hinsicht positiv ist, da einerseits die Sturzkühlung und der Quarzsprung kein Problem mehr darstellen und andererseits keine Ofenwärme aus dem Ofen ausgebracht wird, so dass dieser Ofen erheblich energieeffizienter ist, ohne in tatsächlicher Weise mehr Bauraum zu beanspruchen.
  • Durch den Wegfall der Sturzkühlung fallen auch die Absaugungen weg, die hinter der Sturzkühlung angeordnet sind und die Kühlluft zum Trockner oder in den Ofeneingang befördern. Hierdurch ändert sich auch der Luftstrom in die Brennzone und wird sich in der Regel erhöhen, da auch mehr Energie aus der Kühl- in die Brennzone geführt wird. Dies bedeutet, dass sich der Energieeintrag in der Brennzone durch Kühlluft erhöht und sich der Rauchgasvolumenstrom in der Brennzone reduziert. Insgesamt kann sich damit der Volumenstrom aus der Brennzone (bestehend aus Rauchgas und Kühlluft) ändern. Sollte sich hieraus ein zu großer Gasvolumenstrom ergeben, kann durch die Nutzung von Abwärme von Blockheizkraftwerken der Gasvolumenstrom in der Aufheizzone reduziert werden, da weniger Energie in der Brennzone zugeführt werden muss und sich damit die Rauchgasmenge reduziert, die in die Aufheizzone geleitet wird.
  • Das heißt, dass zur Erhöhung der Luftmenge in der Aufheizzone erhitzte Abluft einer Kraftwärmekopplung (Blockheizkraftwerk) oder beispielsweise von Brennstoffzellen zugeführt wird. Hierdurch reduziert sich der Energieeintrag und die zugeführte Gasmenge in der Brennzone. Auf diese Weise kann die Gasmenge, die die Brennzone verlässt und durch den erhöhten Luftmengenstrom aus der Kühlzone erhöht wird, wieder reduziert werden.
  • Grundsätzlich kann somit die Abwärme aus der Gewinnung elektrischer Energie noch sinnvoll eingesetzt werden, nicht nur durch die Zuführung von Wärmeenergie in die Aufheizzone, sondern auch indem die Abwärme eines Blockheizkraftwerkes oder einer Brennstoffzelle für den Trockner verwendet wird. Somit kann die bei der elektrischen Energieerzeugung anfallende Wärme aus Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen sowohl dem Trockner als auch dem Tunnelofen zugeführt werden.
  • Darüber hinaus ist von Vorteil, dass durch die Unterteilung des Ofens in den Tunnelofen 2 und den Ofentunnel 15, egal ob der Ofentunnel 15 vor oder hinter dem Tunnelofen 2 angeordnet ist (in Durchschubrichtung der Ofenwagen 6), eine strömungstechnische Unterbrechung erfolgt, die den Nachteil langer Tunnelöfen beseitigt und es ermöglicht, strömungstechnisch quasi innerhalb des Ofens die Strömung durch die Leitungen 24, 27 bzw. die entsprechenden Lüfter 23, 25, 26, 28 zu beeinflussen. Hiermit kann sehr feinfühlig gleichwohl sehr effektiv die Strömung im Ofen geregelt werden.
  • Vorzugsweise wird die Temperatur bzw. die Brennkurve so gefahren, dass bei einem nachgeschalteten Ofentunnel die Temperatur der ausgefahrenen Ofenwagen unterhalb 570°C beträgt, um zu verhindern, dass die Umwandlung von Hoch- zu Tiefquarz außerhalb des Ofens stattfindet.
  • Die Größe des nachgeschalteten Ofentunnels, der mit Umgebungsluft versorgt wird, bzw. die installierte Ventilatorleistung kann so gewählt werden, dass die Brennguttemperatur idealerweise bis nah an die Umgebungstemperatur reduziert wird.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können auch zwei Ofentunnel vorhanden sein, die alternierend betrieben werden können, wobei diese dann mit entsprechenden Gleisanlagen verbunden sind. Dies erlaubt auch einen chargenweisen Betrieb des Ofentunnels bzw. der Ofentunnel 15. In diesem Fall sind die beiden Eingänge 19 der Ofentunnel jeweils mit Leitungen 24 versehen, über die die Brennluft dem Tunnelofen zugeführt werden kann. An der eigentlichen Brennkurve für die Ofenwagen ändert sich hierdurch jedoch nichts.
  • Vorzugsweise sind die Schiebebühnen 21, 22 mit einer isolierenden Wandung 22 ausgebildet, wobei die isolierende Wandung so gewählt sein sollte, dass eine merkliche Auskühlung der Ofenwagen während des Transports in der Schiebebühne nicht stattfindet. Idealerweise gleicht der innere Querschnitt dieses Aufbaus und damit auch der innere Aufbau des vor- oder nachgeschalteten Ofentunnels dem Aufbau bzw. inneren Querschnitt des Tunnelofens 2. In an sich bekannter Weise ist zur thermischen und strömungstechnischen Abdichtung ein sogenanntes Labyrinth 45 an den Seiten des Ofenwagenbodens 46 vorgesehen, so dass der Bereich des Fahrgestells 47 von dem heißen Bereich des Brennguts 48 getrennt ist. Die Ausbildung dieser Labyrinthe ist an sich bekannt, wobei zusätzlich im Bereich des Labyrinths 45 längs verlaufende Sandkästen vorhanden sein können, in denen Abdichtbleche des Ofenwagenbodens 46 im Sand geführt werden und damit auch strömungsdicht geführt werden.
  • Die öffnungsseitig gegenüberliegende Stirnwandung und das Tor der Schiebebühne sind vorzugsweise ebenfalls mit entsprechenden Labyrinthen ausgebildet, wobei auch die Stirnseiten der Ofenwagen 6 über entsprechende Labyrinthe verfügen, mit denen sie in Labyrinthe der vorangegangenen bzw. nachfolgenden Ofenwagen in an sich bekannter Weise eingreifen.
  • Da Öfen im Ofenausgang mit Überdruck betrieben werden müssen, damit sich die Luft in die richtige Richtung durch den Ofen bewegt um damit das Gegenstromprinzip zu verwirklichen, haben Öfen am Ausgang ein Doppeltor als Schleuse, das bedeutet, dass ein Tor aufgeht, der Wagen in die Schleuse geschoben wird, das Tor zugeht und ein zweites Tor aufgeht und der Wagen den Ofen verlässt. Bei einem nachgeschalteten Ofentunnel 15 muss gewährleistet sein, dass immer noch ein Überdruck im Ofenausgang besteht. Das kann dadurch erreicht werden, dass im Ofentunnel 15 ein Überdruck erzeugt wird, und dieser Druck nicht mit dem Ofen verbunden wird. Hierfür benötigt man jedoch zusätzlich zur Ofenausfahrtsschleuse eine Wärmetauscherein- und - ausfahrtsschleuse (Fig. 6). Somit besitzt der Tunnelofen 2 an seiner Tunnelofenausfahrt 4 eine erste Schleuse 50, die zur Schiebebühne 21 führt, und der Ofentunnel 15 besitzt eine Ofentunneleinfahrtsschleuse 51 und eine Ofentunnelausfahrtsschleuse 53. Um den Überdruck zu gewährleisten wird Kühlluft mittels eines Ventilators 52 benachbart zur Schleuse 53 in den Ofentunnel 15 eingeblasen und über eine Rohrleitung 54 bezogen auf die Förderrichtung 5 der Ofenwagen 6 vor der Tunnelofenausfahrtsschleuse in den Tunnelofen eingedrückt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Fig. 7) ist der Ventilator 52 an der Heißseite, d.h. benachbart zur Wärmetauschereinfahrtsschleuse 51 angeordnet, so dass im Ofentunnel 15 ein Unterdruck herrscht und die Kühlluft als Strom 55 über die Ofentunnelausfahrt 20 eingesaugt wird. Bei dieser Variante ist von Vorteil, dass eine Schleuse eingespart werden kann, jedoch muss der Ventilator 52 in der Lage sein bei Temperaturen größer 500°C zu arbeiten.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Fig. 8) kann der Ventilator in gleicher Weise angeordnet werden, wobei hierbei die Schiebebühne 21 selbst als Schleuse ausgebildet wird. Hierbei braucht man an der Ofentunneleinfahrt 19 lediglich Tor 56 und an der Tunnelofenausfahrt ebenfalls nur ein Tor 57, jedoch müsste an der Schiebebühne bzw. dem Schiebebühnentor 58 eine Abdichtung zwischen den Toren 58, 57 bzw. zwischen den Toren 58, 56 vorgesehen werden.
  • Bei der Erfindung ist somit von Vorteil, dass mit einer relativ kompakten Bauweise der Hallenraum optimal genutzt werden kann, was insbesondere die Nachrüstbarkeit von bestehenden Anlagen verbessert. Häufig ist es so, dass Öfen in baulichen Beständen nicht verlängert werden können, z.B. wegen dahinter liegender Grundstücksgrenzen.
  • Von Vorteil ist, dass eine Nachrüstung ohne ein Versetzen einer bestehenden Schiebebühne möglich ist, so dass bestehende Anlagen (Schiebebühnen, Gleise) weiter genutzt werden können. Eine Nachrüstung bei laufendem Betrieb ist möglich, selbst bei beengten Platzverhältnissen kann bei chargenweise betriebenen Kammern eine flexible räumliche Anordnung erreicht werden.
  • Auch bei einem Neubau ist die Erfindung von Vorteil, denn im Vergleich zu einem längeren Ofen kann der Platzbedarf, d.h. die Hallenfläche reduziert werden. Der Ofenwagenumlauf (d.h. das Rücklaufgleis 11) parallel zum Tunnelofen wird herkömmlicherweise nur als Speicher genutzt und hat sonst keinen weiteren Sinn. Das bedeutet, dass der Platzbedarf für lange Öfen erheblich größer ist als bei der Variante, bei der der Ofen quasi geteilt ist und der Ofentunnel 15 entgegen der Transportrichtung 5 im Ofen 2 angewendet wird.
  • Hieraus ergeben sich mit der Erfindung auch strömungstechnische Vorteile. Große bestehende Tunnelöfen haben eine Länge von über 200 Metern. Eine energetisch günstige Verlängerung würde dann zu Öfen von deutlich über 250 Metern führen. Abgesehen von Umwälzungen und der Gaszufuhr in der Brenneranlage wird der Luftstrom, der für das Gegenstromwärmetauscher-Prinzip erforderlich ist, durch einen großen Rauchgasventilator am Ofeneingang und Schiebeluftventilatoren am Ofenausgang erzeugt. Das bedeutet, dass es nach der Erfindung eine deutliche Verbesserung ist, wenn man den Ofen in der Länge strömungstechnisch unterteilt um damit eine genauere Regelung der Druckverhältnisse zu erreichen. Wie bereits ausgeführt ist die Umwandlung von β- zum α-Quarz in der Kühlphase kritisch, da sie mit einer starken Volumenänderung einhergeht. Diese Volumenänderung führt bei ungünstigen Kühlkurven zu Kühlrissen und Bruch im Gut. Mit dem erfindungsgemäß geteilten Ofen in den Tunnelofen und den Ofentunnel, der nach- oder vorgeschaltet ist, kann die Kühlkurve in dem gesamten Bereich sehr gut geregelt werden, eine Sturzkühlung ist nicht notwendig. Im Ofen wird die Temperatur bis ca. 500°C geregelt und erst dann verlassen die Wagen den Ofen und werden dem nachgeschalteten Ofentunnel zugeführt.
  • Insgesamt ist es durch den erfindungsgemäßen nach- bzw. vorgeschalteten Ofentunnel möglich, weniger Energie für die Trocknung aus dem Ofen zu entnehmen oder gar keine Energie für die Trocknung aus dem Ofen zu entnehmen und dadurch den Energieverbrauch des Ofens um einen entsprechenden Betrag zu reduzieren. Damit besteht die Möglichkeit die für die Trocknung erforderliche Energie ganz oder teilweise aus anderen Quellen als der Ofenkühlung bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft ist es, die Trocknerenergie über Kraftwärmekoppelung bzw. durch Wärmerückgewinnung aus den Ofenabgasen zu gewinnen. Dabei kann in den Abgasstrom ein Wärmetauscher integriert werden. Erfindungsgemäß ist es dabei besonders günstig das Abgas soweit abzukühlen, dass der im Rauchgas befindliche Wasserdampf kondensiert und auch die dabei frei werdende Wärmeenergie genutzt wird. Dies kann in einem Abgaskondensator erfolgen. Da die Ofenabgase den Ofen mit einer Temperatur von in der Regel über 120°C verlassen, kann diese Wärmerückgewinnung außerhalb des Ofens erfolgen und damit ausgeschlossen werden, dass durch die Kondensation von Abgasbestandteilen wie Fluor-, Chlor- oder Schwefelverbindungen eine Schädigung des Ofenkörpers bzw. des Brenngutes auftritt. Ein Vorteil dabei ist auch, dass unter Umständen eine Rauchgasreinigung (Fluoradsorber) nicht mehr erforderlich wäre, da der Gehalt an schädlichen Komponenten im Abgas reduziert wird. Die rückgewonnene Wärme kann für die Trocknung aber auch für die Vorwärmung z.B. von Verbrennungsluft oder die Warmwasserversorgung verwendet werden. Das anfallende Kondensat kann in der Aufbereitung bzw. Formgebung als Anmachwasser Verwendung finden. Je nach Zusammensetzung des Kondensats kann das Wasser chemisch behandelt oder gefiltert werden. Sinnvoll kann es dabei sein den pH-Wert durch Zugabe von Kalkmilch einzustellen oder Schwefelverbindungen durch die Zugabe von Bariumkarbonat auszufällen bzw. schwerlöslich zu machen.
  • Erfindungsgemäß ist es ferner vorteilhaft, die TrocknungsEnergie, die nicht aus dem Ofenabgas zurückgewonnen werden kann, durch Kraftwärmekoppelung z.B. durch ein Blockheizkraftwerk zu erzeugen und damit den elektrischen Energiebedarf zu decken. Dabei ist es besonders günstig, den gesamten elektrischen Energiebedarf über Kraftwärmekoppelung zu erzeugen und gegebenenfalls in der Trocknung nicht nutzbare Wärme z.B. zur Vorheizung der Verbrennungsluft zu verwenden.
  • Erfindungsgemäß betrifft die Trocknung nicht nur Formkörper, sondern auch die Trocknung von nass aufbereiteten keramischen Massen, wie dies z.B. in Sprühtürmen bei der Herstellung von trockengepressten Fliesen Anwendung findet.
  • Das Energieeinsparpotential des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an zwei Beispielrechnungen veranschaulicht. Eine Variante wird mit Wärmerückgewinnung aus dem Rauchgas und eine Variante ohne diese Wärmerückgewinnung betrachtet.
  • Beispielrechnung 1:
  • Bei einem angenommenen Gesamtenergiebedarf von 2.000 kJ/kg Brenngut, einem Energiebedarf in der Trocknung von 3.500 kJ/kg Wasser und einem Feuchtegehalt des Trockengutes von 17% würde der erforderliche Energiebedarf der Trocknung 595 kJ/kg Trockenware betragen. Die Reduzierung der Ofen-Abgastemperatur von 150°C auf 50°C würde eine Enthalpie-Differenz von ca. 130 kJ/mn 3 Rauchgas bzw. ca. 66% bewirken. Bei einem bilanzierten Abgasverlust eines Tunnelofens von angenommen 33% würde dies einer Wärmeenergie von 436 kJ/kg Brenngut entsprechen. Bei der Verbrennung von reinem Methan mit einem Heizwert Hi = 36.000 kJ/mn 3 würde zudem bei theoretisch vollständiger Kondensation des Verbrennungswassers eine Kondensationswärme von 3.627 kJ/mn 3 Methan oder 200 kJ/kg Brenngut zur Verfügung stehen. Ohne Berücksichtigung von Wirkungsgraden würde somit aus der Abgaswärmerückgewinnung eine Bruttowärmemenge von 636 kJ/kg Brenngut zur Verfügung stehen. Somit könnte die gesamte bzw. ein erheblicher Energieanteil zur Trocknung aus dem Abgas rückgewonnen werden und eine Absaugung von Kühlluft wäre nicht erforderlich. Im Idealfall würde in diesem Beispiel die Energieeinsparung dem Energiebedarf der Trocknung entsprechen und somit ca. 30% betragen.
  • Beispielrechnung 2:
  • Angenommene Werte wie Beispiel 1, jedoch ohne Kondensation des Abgases. Die Wärmeenergie für die Trocknung wird dabei nicht dem Abgas entzogen, sondern durch ein Blockheizkraftwerk (BHKW) erzeugt. Bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 90% (35% Erzeugung elektrischer Energie und 55% nutzbare Wärmenergie) könnten neben der Einsparung von Energiekosten, die Treibhausgase um 59% gegenüber herkömmlichen Großkraftwerken reduziert werden (Daten Stadtwerke Aalen). Für die Erzeugung der erforderlichen Trocknungsenergie würde dabei pro Tonne Trockengut ca. 100 kWh elektrische Energie erzeugt werden. Da der elektrische Energiebedarf bei der Herstellung von Ziegeln in etwa in dieser Größe liegt, könnte der gesamte elektrische Energiebedarf darüber gedeckt werden. Bei einer Tagesproduktion von 200 t wäre dafür eine BHKW mit einer elektrischen Leistung von 833 kW erforderlich.
  • Bezugszeichenliste:
  • 1
    Tunnelofenanlage
    2
    Tunnelofen
    3
    Tunnelofeneingang
    4
    Tunnelofenausgang
    5
    Bewegungsrichtung
    6
    Ofenwagen
    7
    Gegenrichtung
    8
    Gleis
    9
    Gleis
    10
    Gleis
    11
    Gleis
    12
    Entladestation
    13
    Beladestation
    14
    Trockner
    15
    Ofentunnel
    16
    Durchschubrichtung
    18
    Brennzone
    19
    Einfahrt
    20
    Ausfahrt
    21
    Schiebebühne
    22
    Schiebebühne
    23
    Gebläse
    24
    Leitung
    25
    Gebläse
    26
    Lüfter
    27
    Rohrleitung
    28
    Lüfter
    30
    Rauchgasabzug
    31
    Rohrleitung
    32
    Wärmetauscher
    35
    Brennkurve
    36
    Aufheizrate
    37
    Brenntemperatur
    38
    Austrittstemperatur
    39
    Umgebungstemperatur
    40
    Aufheizrate
    41
    Auslasstemperatur
    42
    Aufheizrate
    43
    Brenntemperatur
    45
    Labyrinth
    46
    Ofenwagenboden
    47
    Fahrgestell
    48
    Brenngut
    50
    Schleuse
    51
    Ofentunneleinfahrtsschleuse
    52
    Ventilator
    53
    Ofentunneleinfahrtsschleuse
    54
    Rohrleitung
    55
    Kühlluftstrom
    56
    Tor
    57
    Tor
    58
    Schiebebühnentor
    100
    Tunnelofen
    101
    Ofenraum
    102
    Ofeneingang
    103
    Ofenausgang
    104
    Führungsgleis
    105
    Ofenwagen
    106
    Gleis
    107
    Verbindungsgleis
    108
    Verbindungsgleis
    109
    Ablagestation
    110
    Beladestation
    111
    Trockner
    112
    Durchschubrichtung
    113
    Rauchgasabzug
    114
    Kaminanlage
    115
    Brennzone
    116
    Durchströmungsrichtung
    117
    Sturzkühlzone
    118
    Kühlluftabzug
    119
    Leitung
    120
    Brennkurve
    121
    Ausgangswert
    122
    Steigung
    123
    Temperatur
    124
    Abkühlrate
    125
    Abkühlrate

Claims (20)

  1. Tunnelofenanlage zum Brennen von durch einen Tunnelofen hindurchgeführtem Brenngut, wobei der Tunnelofen über eine Tunnelofeneinfahrt und eine Tunnelofenausfahrt verfügt und zudem im Tunnelofen eine Brennzone vorhanden ist, in der das zu brennende Gut auf eine Brenntemperatur erhitzt und auf dieser Brenntemperatur gehalten wird und sich nach der Brennzone eine Kühlzone anschließt, in der das Brenngut abkühlt, dadurch gekennzeichnet,
    dass neben dem eigentlichen Tunnelofen (2) parallel ein Ofentunnel (15) angeordnet ist, wobei der Ofentunnel (15) derart angeordnet ist, dass die Ofenwagen und/oder durch den Tunnelofen zu führendes Gut durch den Ofentunnel (15) entgegen der Schubrichtung des Ofens bewegbar sind, wobei der Ofentunnel (15) in Schubrichtung der Wagen und/oder des Guts vor dem Tunnelofen (2) oder nach dem Tunnelofen (2) diesen verlänernd ausgebildet ist.
  2. Tunnelofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einfahrt (19) des Ofentunnels (15) dem Tunnelofen (2) bzw. dessen Ausfahrt (4) nachgeschaltet ist und die Ausfahrt (20) des Ofentunnels (15) die Niedrigtemperaturausfahrt ist, bei der das Brenngut mit niedriger Temperatur nach dem Brand den Gesamtofen verlässt.
  3. Tunnelofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausfahrt (20) des Ofentunnels (15) der Einfahrt (3) des Tunnelofens (2) vorgeschaltet ist und die Einfahrt (19) des Ofentunnels (15) diejenigen Ofenwagen (6) oder das Brenngut aufnimmt, welches dem Brand zugeführt werden soll und Trockner- oder Raumtemperatur besitzt.
  4. Tunnelofenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem dem Tunnelofen (2) nachgeordneten Ofentunnel (15) zwischen der Ausfahrt (4) des Tunnelofens (2) und der Einfahrt (19) des Ofentunnels (15) eine thermisch isolierte Schiebebühne quer zur Durchschubrichtung im Tunnelofen (2) oder dem Ofentunnel (15) angeordnet ist oder bei einem dem Tunnelofen (2) vorgeordneten Ofentunnel (15) eine thermisch isolierte Schiebebühne (22) von der Ausfahrt (20) des Ofentunnels (15) zur Einfahrt (3) des Tunnelofens (2) bezogen auf die Förderrichtung durch den Tunnelofen (2) oder den Ofentunnel (15) quer verschieblich angeordnet ist.
  5. Tunnelofenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur strömungstechnischen und thermischen Verbindung der Bestandteile des Ofens bzw. der Ofenanlage, nämlich des Tunnelofens (2) und des Ofentunnels (15) im Fall des nachgeschalteten Ofentunnels (15) im Bereich der Einfahrt (19) ein Gebläse (23) vorhanden ist, das die durch die Ofenwagen (6) oder das Brenngut erhitzte Luft über eine Leitung (24) in den Bereich des Ofenausgangs (4) des Tunnelofens (2) einblasend ausgebildet ist und/oder ein weiteres Gebläse (25) am Tunnelofen (2) vorhanden ist, welches die Luft aus dem Ofentunnel (15) heraussaugt, oder bei einem dem Tunnelofen (2) vorgeschalteten Ofentunnel (15) das im Bereich des Eingangs (3) des Tunnelofens (2) vorhandene und durch die Brennzone (18) geströmte Verbrennungsabgas mit einem Lüfter (26) abgezogen und über eine Rohrleitung (27) und gegebenenfalls einen zweiten Lüfter (28) in den Bereich des Ausgangs (20) des Ofentunnels (15) führbar ist, um in Richtung des Eingangs (19) des Ofentunnels (15) zu strömen und die Tunnelofenwagen (6) oder das Brenngut vorzuheizen.
  6. Tunnelofenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebebühnen (21, 22) als isolierte abschließbare Kammern ausgebildet sind.
  7. Tunnelofenanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Eingangs (3) des Tunnelofens (2) oder am Eingang (19) des Ofentunnels (15) mit einem Rauchgasabzug (30) Rauchgaswärme abgezogen und über eine Rohrleitung (31) einem Trockner (14) zugeführt wird.
  8. Verfahren zum Betreiben einer kontinuierlichen Ofenanlage, insbesondere Verfahren zum Betreiben einer Tunnelofenanlage, wobei die Tunnelofenanlage (1) einen Tunnelofen (2) und einen parallel dazu angeordneten Ofentunnel (15) besitzt, wobei Ofenwagen (6) oder Brenngut im Ofentunnel (15) entgegen der Schubrichtung des Tunnelofens (2) geschoben werden, wobei der Tunnelofen und der vorgeschaltete oder nachgeschaltete Ofentunnel (15) thermisch und strömungstechnisch über Rohrleitungen verbunden sind und bezüglich der Bewegung von Ofenwagen und/oder Brenngut über Schiebebühnen miteinander verbunden ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenlänge nach der Brennzone, d.h. die Kühlzone, so lang gewählt wird, dass bei reduzierter Sturzkühlung oder stark reduzierter Entnahme von Kühlluft aus der Kühlzone oder ohne Sturzkühlung eine hinreichend niedrige Temperatur des Brennguts am Ofenausgang erreicht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Tunnelofen der baulich getrennte Ofentunnel (15) angeordnet ist, wobei Ofenwagen (6) oder Brenngut entgegen der Schubrichtung des Tunnelofens (2) durch den getrennten Ofentunnel (15) bewegt werden, wobei im Gegenstrom zu den Ofenwagen (6) oder dem Brenngut dieser Ofentunnel mit Luft oder Abgas durchströmt wird, wodurch das Prinzip eines Gegenstromwärmetauschers erfüllt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur thermischen und strömungstechnischen Verbindung des Ofentunnels (15) und des Tunnelofens (2) im Fall des nachgeschalteten Ofentunnels (15) die durch den Ofentunnel (15) strömende Luft im Bereich der Einfahrt (19) des Ofentunnels (15) abgezogen und in den Bereich des Ofenausgangs (4) des Tunnelofens (2) geführt wird oder im Fall des vorgeschalteten Ofentunnels (15) im Bereich des Eingangs (3) des Tunnelofens (2) durch die Brennzone (18) geströmtes Verbrennungsabgas abgezogen und in den Bereich des Ausgangs (20) des Ofentunnels (15) gedrückt wird, um in Richtung des Eingangs (19) des Ofentunnels (15) zu strömen und die Tunnelofenwagen (6) oder Brenngut vorzuheizen.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge der Ofenanlage (1) so ausgebildet ist, dass resultierend aus der Länge des Ofentunnels (15) und des nachgeschalteten Tunnelofens (2) oder des Tunnelofens (2) und des nachgeschalteten Ofentunnels (15) ohne das Vorsehen einer Sturzkühlung Eingangs- und Ausgangstemperaturen des Brenngutes unter 100°C und/oder Ausgangstemperaturen des Rauchgases unter 150°C erzielt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Tunnelofenwagen (6) oder Brenngut zunächst durch den Ofentunnel (15) geführt werden und am Ende des Ofentunnels (15) in eine isolierte Schiebebühne übergeben, zum Eingang des Tunnelofens (2) verschoben und in den Tunnelofen (2) eingebracht werden, wobei der Luftstrom bzw. der Strom der heißen Verbrennungsgase hierzu im Gegenstrom geführt wird.
    oder
    die Ofenwagen (6) oder das Brenngut am Tunnelofeneingang in den Tunnelofen (2) eingeführt wird und durch den Tunnelofen hindurchgeführt oder werden und am Ende des Tunnelofens in eine isolierte Schiebebühne überführt und mit dieser zum Eingang des Ofentunnels (15) verfahren werden und in den Ofentunnel anschließend eingebracht werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Eingangs (3) des Tunnelofens (2) das Rauchgas mit einem Rauchgasabzug (30) abgezogen und die Rauchgaswärme über eine Rohrleitung (31) und gegebenenfalls Reinigungseinrichtungen dem Trockner (14) zugeführt wird,
    oder
    das Rauchgas mit einem Rauchgasabzug (30) am Eingang (19) des Ofentunnels (15) abgezogen wird und über eine Rohrleitung und gegebenenfalls Reinigungseinrichtungen einem Trockner (14) zugeführt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas über einen Wärmetauscher (32) geführt und stark abgekühlt wird, wobei der Wärmetauscher (32) auch ein Kondensator sein kann, in dem die Rauchgase bzw. die enthaltenen Flüssigkeiten kondensiert werden, so dass die Kondensationswärme mit dem Wärmestrom in der Leitung (31) dem Trockner zugeführt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, in dem der Ofentunnel (15) dem Tunnelofen (2) nachgeordnet ist, das Brenngut oder die Ofenwagen (6) mit einer Trocknerausgangstemperatur oder Umgebungstemperatur in den Tunnelofen (2) eingebracht werden und dort mit einer Aufheizrate (36) von der Umgebungstemperatur oder der Trocknertemperatur auf die Brenntemperatur (37) gebracht und nach der Brennzone (18) abkühlen gelassen werden, wobei die Ofenwagen (6) mit einer hohen Austrittstemperatur (38) in die Schiebebühne (21) eingebracht werden und mit dieser hohen Temperatur (38) anschließend in den Ofentunnel (15) verfahren und eingebracht werden, wo sie auf Umgebungstemperatur (39) oder fast Umgebungstemperatur (39) abgekühlt werden, oder in dem Fall, in dem der Ofentunnel (15) dem Tunnelofen (2) vorgeschaltet ist, die Brennkurve (35) im Ofentunnel (15) mit den Ofenwagen (6) beginnt, die dort mit der Umgebungstemperatur oder Trocknertemperatur eingeführt werden, wobei die Ofenwagen (6) oder das Brenngut mit einer stetigen Aufheizrate (40) auf eine Auslasstemperatur (41) aufgeheizt wird, mit der sie in die Schiebebühne (22) überführt werden, wobei die Ofenwagen (6) oder das Brenngut von der Schiebebühne (22) mit der Temperatur (41) in den Tunnelofen (2) eingeführt wird, in dem sie weiter mit einer Aufheizrate (42) aufgeheizt werden, bis sie die Brenntemperatur (43) erreicht haben und anschließend die Ofenwagen bzw. das gebrannte Gut bis auf die Ausgangstemperatur (39) abkühlt, die im Idealfall der Umgebungstemperatur entspricht oder leicht darüber liegt.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Brennguts am Ofenausgang bei nachgeschaltetem Ofentunnel (15) mindestens 150°C und höchstens 550°C beträgt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenabgase aus dem Tunnelofen (2) dem vorgeschalteten Ofentunnel (15) zugeführt werden und im Gegenstrom mit den Ofenwagen (6) oder dem Brenngut auf bis zu 120°C abgekühlt werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Rauchgaskondensator gewonnene Wärme zur Vorwärmung der Verbrennungsluft verwendet wird und/oder anfallendes Kondensat im Aufbereitungs- bzw. Formgebungsprozess als Anmachwasser zugegeben wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei Wegfall oder Reduktion der Sturzkühlung und damit fehlender Entnahme von Kühlluft aus der Kühlzone zur Reduktion der Luftmenge, die aus der Brennzone in die Aufheizzone geblasen wird, in der Aufheizzone erhitzte Abluft einer Kraftwärmekopplung oder Brennstoffzelle zugeführt wird und/oder erhitzte Abluft einer Kraftwärmekopplung und/oder Brennstoffzelle dem Trockner zugeführt wird.
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