EP0348603A2 - Regelsystem für einen im Gegenstrom betriebenen Tunnelofen - Google Patents

Regelsystem für einen im Gegenstrom betriebenen Tunnelofen Download PDF

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EP0348603A2 EP89105526A EP89105526A EP0348603A2 EP 0348603 A2 EP0348603 A2 EP 0348603A2 EP 89105526 A EP89105526 A EP 89105526A EP 89105526 A EP89105526 A EP 89105526A EP 0348603 A2 EP0348603 A2 EP 0348603A2
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    • F27D2019/0031—Regulation through control of the flow of the exhaust gases

Definitions

  • the invention relates to a control system for a tunnel kiln operated in countercurrent, preferably in the ceramic industry, according to the preamble of claim 1.
  • the heating curve can be adapted relatively easily to the fluctuations in the mass flow of the firing material; however, it is difficult to optimally set the cooling curve at the same time. It was therefore necessary to develop a control system to optimize the cooling curve.
  • Tunnel stoves are operated in countercurrent and consist of a heating zone with a flue gas outlet at the beginning and burners at the end, a combustion zone with differently divided burner groups as required, and also a cooling zone, usually with rapid cooling at the beginning, with the cold air is fed directly into the furnace in order to bring about a faster drop in temperature, subsequently - as a rule - with one or more direct extraction systems, with which air is extracted from the cooling zone, in order to control the shape of the cooling curve by changing the mass flow, and from a supply air fan on the exit side of the cooling zone, with which the differential mass resulting from the air mass balance of the furnace is fed into the furnace.
  • the amount of smoke gas to be extracted in older ovens is usually via the negative pressure in the heating zone certainly.
  • the amount of flue gas to be extracted in the heating zone of the furnace is usually regulated via the temperature at a point in the heating zone of the furnace, which is established there by the ratio of the heat capacity flows of fuel and air, or via the flue gas temperature.
  • the temperature curve in the heating zone is kept constant despite different mass flows of firing material.
  • this has the consequence that the mass flow in the cooling zone changes continuously and, at least in the region up to the first direct extraction in the direction of advance of the combustion material, cannot be influenced by the known means.
  • An increase in the performance of the rapid cooling would only lead to the fact that the temperature curve in this area flattens or even rises again in this area due to the associated reduction in the amount of cooling air, which can lead to considerable disadvantages for the quality of the ceramic product to be cooled .
  • With the subsequent direct extraction only the cooling section behind it can be influenced, but not the critical area between rapid cooling and the first direct extraction.
  • This control system which depends on the maximum and minimum temperature gradients in the heating zone an optimization of the temperature gradient in the critical area of the cooling zone enables, at the same time, a better recuperation of the heat capacity of the fuel mass flow in the cooling zone and thus a lower heat requirement of the furnace.
  • Another advantage of the invention is that a noticeable energy saving can be achieved.
  • the firing material 2 is pushed from the entrance 3 to the exit 4 while the furnace gases are drawn in counterflow from the exit side 4 of the furnace to the flue gas extractor 5, near the entrance 3.
  • the output of the flue gas fan 6 is constantly regulated via the negative pressure which is measured at any point in the heating zone A.
  • maximum / minimum temperature limit values detected by thermocouples are provided at any point in the heating zone A or in the flue gas outlet 5, which serve as reference variables when the temperature limit values are reached.
  • the burners 7 in the combustion zone B and the rapid cooling 8 at the beginning of the cooling zone C are regulated in a known manner depending on the temperature.
  • the performance of the first direct suction 9 and a further direct suction 10 is also known Constantly controlled via a temperature in the direction of the firing material mass flow after the direct suction units 9, 10.
  • the output of the supply air fan 11 is constantly regulated via the pressure at any point in the cooling zone, which can be, for example, between the rapid cooling 8 and the first direct extraction 9.
  • maximum-minimum temperature limit values detected by thermocouples are provided as a further controlled variable at a point between rapid cooling 8 and first direct suction 9. If the upper temperature limit is exceeded, this triggers an incremental increase in the pressure setpoint of the supply air fan 11 by an adjustable size. If the temperature falls below the lower limit, this gradually lowers the pressure setpoint of the supply air fan by an adjustable amount. Maximum and minimum pressure are limited.
  • the pressure drop in the furnace is increased or decreased and thus adapted to the mass flow in the critical area of the cooling zone so that the cooling curve in this area does not exceed a certain temperature gradient. or falls below.
  • the pressure control in the heating zone A will attempt to compensate for the higher pressure drop by increasing the speed of the flue gas fan 6, so that, as desired, the air mass flow is increased until the upper temperature limit in the heating zone is reached, which thus limits the entire adaptation process upwards; the same - vice versa - is the case when the pressure level in the cooling zone is reduced.

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Abstract

Regelsystem für einen im Gegenstrom betriebenen Tunnelofen mit Rauchgasregelung über Unterdruck in der Aufheizzone und mit einer oberen und unteren Temperaturbegrenzung, welche die Regelung der Rauchgasleitung übernimmt, ferner mit einer temperaturabhängig geregelter Brennzone, mit einer temperaturabhängig geregelten Schnellkühlung am Anfang der Kühlzone, sowie mit temperaturabhängig geregelten Direktabsaugungen und mit einem druckabhängig geregelten Zuluftventilator am Ende der Kühlzone, wobei erfindungsgemäß der Drucksollwert des Zuluftventilators (11) bei Erreichen eines oberen bzw. unteren Grenzwertes der Temperatur an einer Stelle der Kühlzone zwischen Schnellkühlung (8) und erster Direktabsaugung (9) nach oben oder unten verstellt wird und so eine Veränderung des Druckgefälles im Ofen bewirkt, mit dem die Regelung des Rauchgasventilators beieinflußt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für einen im Gegenstrom betriebenen Tunnelofen, vorzugsweise in der keramischen Industrie, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­spruches 1.
  • Große Schwankungen des Brenngutmassenstromes im Ofen wirken sich auf die Aufheiz- und Kühlkurve des Ofens und damit auf die Qualität des Brandes aus. Die Aufheizkurve kann relativ leicht an die Schwankungen des Brenngutmassen­stromes angepaßt werden; schwierig ist jedoch, die Kühlkurve gleichzeitig optimal einzustellen. Ein Regelsystem zur Optimierung der Kühlkurve galt es deshalb zu entwickeln.
  • Tunnenöfen werden im Gegenstrom betrieben und bestehen aus einer Aufheizzone mit einem Rauchgasabzug an deren Anfang und Brennern an deren Ende, aus einer Brennzone mit je nach Erfordernis verschiedenartig aufgeteilten Brennergruppen, ferner aus einer Kühlzone, meistens mit einer Schnellkühlung an deren Anfang, mit der kalte Luft direkt in den Ofen eingespeist wird, um einen schnel­leren Temperaturabfall zu bewirken, nachfolgend - in der Regel - mit einer oder mehreren Direktabsaugungen, mit der Luft aus der Kühlzone abgesaugt wird, um so durch die Veränderung des Massenstromes die Form der Kühlkurve zu steuern, sowie aus einem Zuluftventilator an der Ausfahrseite der Kühlzone, mit dem die sich aus der Luftmassenbilanz des Ofens ergebende Differenzmasse in den Ofen eingespeist wird.
  • Die abzusaugende Rauchgasmenge wird bei älteren Öfen üblicherweise über den Unterdruck in der Aufheizzone bestimmt. In moderneren, mit elektronischen Regelanlagen ausgerüsteten Öfen wird die abzusaugende Rauchgasmenge in der Aufheizzone des Ofens meist über die Temperatur an einer Stelle der Aufheizzone des Ofens geregelt, die sich dort durch das Verhältnis der Wärmekapazitätsströme von Brenngut und Luft einstellt, oder über die Rauchgas­temperatur.
  • Auf diese Weise und durch die Regelung konstanter Tempera­turen in den Brennzonen wird die Temperaturkurve in der Aufheizzone trotz unterschiedlicher Brenngutmassenströme konstant gehalten. Dies hat jedoch zur Folge, daß sich der Massenstrom in der Kühlzone ständig verändert und, zumindest im Bereich bis zur in Vorschubrichtung des Brenngutes ersten Direktabsaugung, mit den bekannten Mitteln nicht beeinflußt werden kann. Eine Erhöhung der Leistung der Schnellkühlung würde wegen der damit verbundenen Verringerung der Kühlluftmenge in der nachfol­genden Kühlzone nur dazu führen, daß die Temperaturkurve in diesem Bereich zu weit abflacht oder sogar wieder ansteigt, was für die Qualität des zu kühlenden keramischen Produkts zu erheblichen Nachteilen führen kann. Mit den nachfolgenden Direktabsaugungen kann nur der dahinter­liegende Kühlabschnitt beeinflußt werden, nicht aber der kritische Bereich zwischen Schnellkühlung und erster Direktabsaugung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Regelung zu schaffen, die es ermöglicht, den Massenstrom im Ofen so zu beeinflussen, daß der Temperaturgradient in für die Brennqualität erforderlichen Grenzen gehalten wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­den Teil des Patentanspruches 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.
  • Dieses Regelsystem, das abhängig zwar vom maximalen und minimalen Temperaturgradienten in der Aufheizzone eine Optimierung des Temperaturgradienten im kritischen Bereich der Kühlzone ermöglicht, bewirkt gleichzeitig eine bessere Rekuperation der Wärmekapazität des Brenngut­massenstromes in der Kühlzone und damit einen niederen Wärmebedarf des Ofens.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß damit eine merkbare Energieersparnis erzielt werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Patent­zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie­ben. Es zeigen:
    • Figur 1 einen schematischen Schnitt durch den Ofen;
    • Figur 2 die dazugehörige Brennkurve.
  • Durch den Tunnelofen 1 mit Aufheizzone A, Brennzone B sowie Kühlzone C wird das Brenngut 2 von der Einfahrt 3 zur Ausfahrt 4 geschoben während die Ofengase im Gegenstrom von der Ausfahrtseite 4 des Ofens zum Rauchgasabzug 5, nahe der Einfahrt 3, gezogen werden. Die Leistung des Rauchgasventilators 6 wird über den Unterdruck, der an einer beliebigen Stelle der Aufheizzone A gemessen wird, konstant geregelt. Außerdem sind durch Thermoelemente erfaßte Maximal/Minimal-Temperaturgrenzwerte an einer beliebigen Stelle der Aufheizzone A oder im Rauchgasabzug 5 vorgesehen, die als Führungsgrößen dienen, wenn die Temperaturgrenzwerte erreicht werden.
  • Die Brenner 7 in der Brennzone B sowie die Schnellkühlung 8 am Anfang der Kühlzone C werden in bekannter Weise tempera­turabhängig geregelt.
  • Die Leistung der ersten Direktabsaugung 9 sowie einer weiteren Direktabsaugung 10 wird ebenso in bekannter Weise über eine Temperatur in Richtung des Brenngutmassen­stromes nach den Direktabsaugungen 9, 10 konstant geregelt.
  • Die Leistung des Zuluftventilators 11 wird über den Druck an einer beliebigen Stelle der Kühlzone, die zum Beispiel zwischen der Schnellkühlung 8 und der ersten Direktabsaugung 9 liegen kann, konstant geregelt. Außerdem sind durch Thermoelemente erfaßte Maximal-Minimal-Tempera­turgrenzwerte an einer Stelle zwischen Schnellkühlung 8 und erster Direktabsaugung 9 als weitere Regelgröße vorgesehen. Wird der obere Temperaturgrenzwert überschrit­ten, löst dies schrittweise eine Erhöhung des Drucksoll­wertes des Zuluftventilators 11 um eine einstellbare Größe aus. Wird der untere Temperaturgrenzwert unterschrit­ten, löst dies schrittweise eine Absenkung des Drucksoll­wertes des Zuluftventilators um eine einstellbare Größe aus. Maximal- und Minimaldruck sind begrenzt.
  • Durch die schrittweise Erhöhung bzw. Absenkung des mit dem Zuluftventilator 11 erzeugten Drucks am Ausfahrtende des Ofens wird das Druckgefälle im Ofen erhöht oder vermindert und damit dem Massenstrom im kritischen Bereich der Kühlzone so angepaßt, daß die Kühlkurve in diesem Bereich einen bestimmten Temperaturgradienten nicht über- oder unterschreitet.
  • Die Druckregelung in der Aufheizzone A wird durch Drehzahl­erhöhung des Rauchgasventilators 6 das höhere Druckgefälle auszugleichen versuchen, so daß, wie gewünscht, der Luftmassenstrom solange vergrößert wird, bis der obere Temperaturgrenzwert in der Aufheizzone erreicht wird, der somit den gesamten Anpassungsprozeß nach oben begrenzt; das gleiche - umgekehrt - ist der Fall bei Absenkung des Druckniveaus in der Kühlzone.

Claims (1)

  1. Regelsystem für einen im Gegenstrom betriebenen Tunnelofen, vorzugsweise in der keramischen Industrie, mit einer Rauchgasregelung über den Unterdruck in der Aufheizzone des Ofens und mit einer oberen und unteren Temperaturbegrenzung, die die Regelung der Rauchgasleistung bei Erreichen dieser Temperaturgrenzen übernimmt, mit temperaturabhängig geregelter Brennzone und einer tempera­turabhängig geregelten Schnellkühlung am Eingang der Kühlzone in Richtung des Brenngutstromes, sowie mit temperaturabhängig geregelten Direktabsaugungen und mit einem druckabhängig geregelten Zuluftventilator am Ende der Kühlzone, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksollwert des Zuluftventilators (11) bei Erreichen eines oberen bzw. unteren Grenzwertes der Temperatur an einer Stelle der Kühlzone zwischen Schnellkühlung (8) und erster Direktabsaugung (9) stufenweise nach oben oder unten verstellt wird und so eine Veränderung des Druckgefälles im Ofen bewirkt, mit dem die Regelung des Rauchgasventilators beeinflußt wird.
EP89105526A 1988-06-29 1989-03-29 Regelsystem für einen im Gegenstrom betriebenen Tunnelofen Expired - Lifetime EP0348603B1 (de)

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