EP0184749A2 - Verfahren zum Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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- F27B9/30—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
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- F27B13/06—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of this type
- F27B13/12—Arrangements of heating devices
Definitions
- the invention relates to a method for burning materials containing oxidizable constituents in a furnace, a solid fuel being burned in the furnace.
- Solid fuels of this type are, for example, sawdust, coke breeze or coal dust.
- To fire a furnace with coal dust coal is ground and the coal dust obtained is blown into the combustion chamber and burned.
- An important property of coal dust, which affects the economy of a dust burner system, is the fineness of grinding of the coal dust.
- a high grinding fineness requires high energy costs and leads to high mill wear.
- a coarse grinding leads to the fact that not all of the coal dust is burned, but a portion remains unburned, even if the combustion takes place not with air but with oxygen-enriched air.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method of the type described at the outset which enables the production of high quality products when firing materials containing oxidizable constituents.
- This object is achieved in that the unburned fuel occurring in the furnace interior is swirled with an oxygen-containing gas and afterburned.
- this unburned residual material is whirled up and afterburned with the help of an oxygen-containing gas. Since the unburned material usually glows, the afterburning takes place automatically. According to the invention, the oxygen-containing gas can only be directed specifically to the unburned material. Afterburning takes place particularly quickly and completely if the unburned mate rial is whirled up.
- the method according to the invention has decisive advantages over the conventional method.
- the previously occurring temperature difference between the area of the furnace ceiling and the region of the furnace sole is eliminated by the method according to the invention, so that heat is supplied to all fuel at the same temperature level.
- this effect advantageously leads to a temperature increase in the pre-fire zone.
- materials to be burned can be heated up more quickly to the desired temperature level. Since the pre-firing zone is shorter than with conventional methods, the workpieces reach the firing zone more quickly. This advantage can either increase the furnace throughput or improve the quality.
- the process according to the invention results in a uniform temperature distribution over the height of the furnace and an increase in temperature can be achieved in the pre-fire zone, which increases the quality of the fired goods.
- a particularly rapid and effective post-combustion is achieved in a preferred embodiment of the invention when oxygen is used as the oxygen-containing gas.
- the oxygen-containing gas in the form of jets onto the areas on which unburned fuel collects. In this way it is ensured that all unburned components are whirled up and fed to an afterburning.
- clinker or other coarse and fine ceramic material for example, these materials are often treated in a tunnel furnace into which heat can be introduced by burning solid fuels such as coal dust.
- the pottery and ceramics are grouped into stacks that are built on trolleys. The cars are led in a row through the tunnel kiln. As a rule, the stacks on the trolleys are arranged in such a way that the distances between the successive stacks are always constant.
- the pottery or ceramics first pass through a preheating zone in which their organic substances are oxidized. Subsequently, the goods pass through a firing zone, in which the pottery or ceramics reach the highest temperature, and then through a cooling zone.
- the stacks are now fed through the furnace in cycles.
- the stacks are usually positioned after a feed phase and during a break so that there is just a space between two in the firing zone Stacking is located under the ceiling area in which the dust burners are arranged. If, for example, coal dust is now burned, only a part of the coal dust is burned immediately, while a part (as a rule, preferably the dust fraction with a low fineness) remains unburned. This portion of unburned, smoldering coal dust sinks to the bottom of the car, which is not covered by the stacks, and to the earthenware or ceramics to be burned.
- supply devices for oxygen are now arranged, for example, in the ceiling area of the combustion zone in such a way that oxygen which is supplied to these supply devices under pressure, emerges in the form of jets and unburned coal dust is whirled up and afterburned on the soleplate or the material to be burned.
- the oxygen supply devices are arranged in such a way that escaping oxygen does not take part in the combustion taking place at the solid fuel burner.
- the oxygen supply devices can nevertheless be arranged in the area of the burners, but also in the direction of movement of the carriages after this area.
- the application of the method according to the invention to the firing of pottery and ceramics in a tunnel kiln is particularly advantageous.
- the method according to the invention is not restricted to this case. It is also suitable for the production of e.g. Refractory, stoneware, SiC plates and the like.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien in einem Ofen, wobei ein fester Brennstoff im Ofen verbrannt wird. Um beim Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien die Herstellung von Produkten hoher Qualität zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, im Ofeninnenraum anfallenden unverbrannten Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas zu verwirbeln und nachzuverbrennen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien in einem Ofen, wobei ein fester Brennstoff im Ofen verbrannt wird..
- Bei derartigen Verfahren,beispielsweise beim Brennen von Ziegeln, Klinker und sonstigem grob- und feinkeramischen Material, ist es bekannt, anstelle eines gasförmigen oder flüssigen Heizmediums einen festen Brennstoff als Heizmedium zu verwenden. Derartige feste Brennstoffe sind z.B. Sägespäne, Koksgrus oder Kohlenstaub. Zur Feuerung eines Ofens mittels Kohlenstaub wird Kohle gemahlen und der erhaltene Kohlenstaub über einen Brenner in den Brennraum eingeblasen und verbrannt. Eine wesentliche Eigenschaft des Kohlenstaubes, die die Wirtschaftlichkeit einer Staubbrenner-Anlage beeinflußt, ist die Mahlfeinheit des Kohlenstaubes. Eine hohe Mahlfeinheit erfordert hohe Energiekosten und führt zu hohem Mühlenverschleiß. Eine grobe Ausmahlung führt dazu, daß nicht der gesamte Kohlenstaub verbrannt wird, sondern ein Anteil unverbrannt bleibt, selbst wenn die Verbrennung nicht mit Luft, sondern mit sauerstoff-angereicherter Luft erfolgt.
- In der Regel fällt daher bei der Verwendung fester Brennstoffe eine gewisse Menge an unverbranntem Brennstoff an. Beim Brennen von Tonware, insbesondere bei der Oxidation von Stoffkomponenten ist es von Nachteil, wenn sich auf der Tonware und/oder auf dem Ofenboden unverbranntes Restmaterial ansammelt. Dabei ist z.B. festzustellen, daß sich zwischen der Ofendecke und der Ofensohle, eine Temperaturdifferenz von bis zu 100 K einstellt. Das Material im Bereich der Ofendecke ist daher einer höheren Temperatur ausgesetzt als die im unteren Bereich des Ofens. Dieser Effekt wirkt sich auf die Qualität des zu brennenden Gutes negativ aus.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das die Herstellung von Produkten hoher Qualität beim Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltendeτMaterialien ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Ofeninnenraum anfallender unverbrannter Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas verwirbelt und nachverbrannt wird.
- Wird ein Ofen mit festen Brennstoffen beheizt und verbrennt ein Teil des Brennstoffes nicht unmittelbar hinter dem Brennerkopf, so sinkt dieser Anteil und lagert sich auf der Ofensohle, auf dem zu brennenden Material oder auf der Wagensohle ab. Erfindungsgemäß wird dieses unverbrannte Restmaterial mit Hilfe eines sauerstoffhaltigen Gases aufgewirbelt und nachverbrannt. Da das unverbrannte Material in der Regel glimmt, läuft die Nachverbrennung selbsttätig ab. Erfindungsgemäß ist das sauerstoffhaltige Gas lediglich gezielt auf das unverbrannt gebliebene Material zu leiten. Die Nachverbrennung läuft dabei besonders rasch und vollständig ab, wenn das unverbrannt gebliebene Material aufgewirbelt wird.
- Gegenüber dem herkömmlichen Verfahren besitzt das erfindungsgemäße Verfahren entscheidende Vorteile. So wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die bisher sich einstellende Temperaturdifferenz zwischen dem Bereich der Ofendecke und dem Bereich der Ofensohle aufgehoben, so daß allem Brenngut Wärme auf demselben Temperaturniveau zugeführt wird. In einem Tunnelofen, in dem Werkstücke zunächst eine Vorfeuerzone, dann die eigentliche Brennzone und nachfolgend eine Kühlzone durchlaufen, führt dieser Effekt vorteilhafterweise zu einer Temperaturerhöhung in der Vorfeuerzone. Auf diese Weise können zu brennende Materialien schneller auf das gewünschte Temperaturniveau aufgeheizt werden. Da die Vorfeuerzone somit kürzer als bei herkömmlichen Verfahren ist, gelangen die Werkstücke rascher in die Brennzone. Durch diesen Vorteil kann entweder der Ofendurchsatz erhöht oder die Qualität verbessert werden. Ein weiterer Nachteil, der sich bisher bei der Oxidation von organischen Komponenten enthaltender Materialien einstellte, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt: Setzt sich glimmender, unverbrannter Brennstoff auf der Oberfläche derartiger Werkstücke ab, so liegt an der Werkstückoberfläche ein Reduktionspotential vor. Eine Oxidation der organischen Komponenten wird daher solange verhindert, bis eine vollständige Verbrennung erfolgt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun ein derartiges Reduktionspotential aufgehoben. Zudem entsteht im Bereich der Werkstücke eine heiße, oxidierend wirkende Atmosphäre, so daß vorteilhafterweise eine Oxidation der organischen Komponenten beschleunigt wird.
- Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Höhe des Ofens sowie eine Temperaturerhöhung in der Vorfeuerzone erzielt werden kann, wodurch die Qualität der gebrannten Ware steigt.
- Eine besonders rasche und wirkungsvolle Nachverbrennung wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erzielt, wenn Sauerstoff als sauerstoffhaltiges Gas verwendet wird.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, das sauerstoffhaltige Gas in Form von Strahlen auf die Flächen zu richten, auf denen sich unverbrannter Brennstoff ansammelt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß alle unverbrannten Bestandteile aufgewirbelt und einer Nachverbrennung zugeführt werden.
- Zum Brennen von beispielsweise Ziegeln, Klinker oder sonstigem grob- und feinkeramischem Material werden diese Materialien häufig in einem Tunnelofen, in den Wärme durch Verbrennung von festen Brennstoffen wie Kohlenstaub eingebracht werden kann, behandelt. Die Ton- und Keramikwaren werden zu Stapeln zusammengefaßt, die auf Wagen errichtet werden. Die Wagen werden in einer Reihe durch den Tunnelofen geleitet. In der Regel sind die Stapel auf den Wagen so angeordnet, daß die Abstände der aufeinanderfolgenden Stapel stets konstant sind. Im Tunnelofen durchlaufen die Ton- oder Keramikwaren zunächst eine Vorheizzone, in der ihre organischen Substanzen oxidiert werden. Nach-folgend durchlaufen die Waren eine Brennzone, in der die Ton- oder Keramikwaren die höchste Temperatur annehmen, und anschließend eine Kühlzone.
- Die Stapel werden nun taktweise durch den Ofen geleitet. Dabei werden die Stapel in der Regel nach einer Vorschubphase und während einer Ruhepause so positioniert, daß sich in der Brennzone gerade ein Zwischenraum zwischen zwei Stapeln unter jenem Deckenbereich befindet, in dem die Staubbrenner angeordnet sind. Wird nun z.B. Kohlenstaub verbrannt, so wird nur ein Teil des Kohlenstaubes sofort verbrannt, wahrend ein Teil (in der Regel bevorzugt der Staubanteil geringer Mahlfeinheit) unverbrannt bleibt. Dieser Teil an unverbranntem, glimmendem Kohlenstaub sinkt auf die Wagensohle, die nicht von den Stapeln abgedeckt wird, sowie auf die zu brennenden Ton- oder Keramikwaren. Erfindungsgemäß sind nun z.B. im Deckenbereich der Brennzone Zufuhrvorrichtungen für Sauerstoff derart angeordnet, daß Sauerstoff der diesen Zufuhrvorrichtungen unter Druck zugeführt wird, in Form von Strahlen austritt und unverbrannten Kohlenstaub auf der Wagensohle oder dem zu brennenden Gut aufgewirbelt und nachverbrannt wird. Die Sauerstoffzufuhrvorrichtungen sind so angeordnet, daß austretender Sauerstoff an der am Feststoffbrenner ablaufenden Verbrennung nicht teilnimmt. Die Sauerstoffzufuhrvorrichtungen können dennoch im Bereich der Brenner, jedoch auch in Bewegungsrichtung der Wagen nach diesem Bereich angeordnet sein.
- Wird in einen derartigen Tunnelofen ein sauerstoffhaltiges Gas zur Nachverbrennung von unverbranntem Kohlenstaub in der erfindungsgemäßen Weise eingeleitet, so bewirkt diese Maßnahme
- - daß das Reduktionspotential an den Ton-/Keramikwaren aufgehoben wird,
- - daß die Brenntemperatur auf der Wagensohle erhöht wird,
- - daß ein heißes, oxidierendes Potential zur Beschleunigung der Oxidation der organischen Substanzen in den Ton- bzw. in den Keramikwaren geschaffen wird und
- - daß die Temperatur in der Vorfeuerzone erhöht wird, wodurch der Prozeß des Ausbrennens der organischen Substanzen ebenfalls begünstigt wird.
- Aus diesen Gründen ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das Brennen von Ton- und Keramikwaren in einem Tunnelofen besonders vorteilhaft. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf diesen Fall eingeschränkt. Es eignet sich auch zur Herstellung von z.B. Feuerfestmaterial, Steinzeug, SiC-Platten und dergleichen.
Claims (4)
1. Verfahren zum Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien in einem Ofen, wobei ein fester Brennstoff im Ofen verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofeninnenraum anfallender unverbrannter Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas verwirbelt und nachverbrannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff als sauerstoffhaltiges Gas verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas in Form von Strahlen auf die Flächen gerichtet wird, auf denen sich unverbrannter Brennstoff ansammelt.
4. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf das Brennen von Ton- oder Keramikwaren in einem Tunnelofen.
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| US6183246B1 (en) | 1998-11-10 | 2001-02-06 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method of heating a continuously charged furnace particularly for steel-making products, and continuously charged heating furnace |
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