INSTALLATION AND PROCESS FOR BURNING COARSE AND FINE CERAMIC MATERIALS

Abstract: The invention relates to a process for burning materials comprising oxidisable parts in a furnace. In this connection, a gas is conducted between at least two of the materials arranged at a distance from one another. In order to be able to burn the materials in the most economical manner, without the quality of the burnt material being impaired, it is proposed to bring up laterally to two consecutive materials two sealing surfaces and to form an intermediate space enclosed by the side surfaces of the materials, which are turned towards one another, and the sealing surfaces, and to conduct the gas into the intermediate space. <IMAGE>

Description: Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von grob- und feinkeramischen Materialien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennen von grob- t feinkeramischen Materialien in einem Ofen, wobei ein Gas zwischen wenigstens zwei der mit Abstand zueinander angeordneten Materialien geleitet wird. Ton- und Keramikwaren werden häufig in Tunnelöfen gebrannt. Die Waren werden üblicherweise zu quaderförmigen Stapeln zusammengesetzt und auf einem Wagen z.B. zwei Stapel angeordnet. Mit Hilfe der Wagen werden die Stapel in einer Reihe oft taktweise durch den Tunnelofen bewegt. Die Stapel sind in der Regel auf den Wagen so angeordnet, dass die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Stapeln konstant sind. Um das Ofenvolumen optimal zu nutzen, sind die Querschnittsformen der Stapel und des Ofens ähnlich. Die Querschnittsfläche der Stapel muss natürlich deutlich kleiner als die des Ofens sein, so dass zwischen den Ofenwänden und den den Ofenwänden zugewandten Seitenflächen der Stapel, die üblicherweise parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel durch den Ofen orientiert sind, Freiräume , sogenannte Längsgassen bestehen. Beim Brennen von Ton- oder Keramikwaren werden deren organi- schc Bestandteile oxidiert. Zu diesem Zweck werden dif ren zunächst von Umgebungstemperatur auf Temperaturen 7wifichen ca. 870 K und 1170 K crklitzt, wobei der Kohlenstoff der Wa- ren durch Sauerstoff ins Ofen oxidiert wird. Anschliessend werden die Waren in einer Brennerzone weiter erhitzt. Dic Wärme wird mittels Brenner in den Ofen eingebracht. Anschliessend werden die Waren in einer Kühlzone abgekühlt. Die Oxidationsgeschwindigkeit und damit die Brennzeit hängen von der Menge an Sauerstoff in der Ofenatmosphäre ab. Es ist bekannt, dass zur Verkürzung der Brennzeit die Ofenatmosphäre mit Sauerstoff angereichert werden kann. Dazu wird Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft z.B. über Düsen oder Lanzen in die Vorwärmzone eingeführt. Bei einem bestimmten Ofendurchsatz ist eine bestimmte Mindestkonzentration an Sauerstoff im Ofen erforderlich, um eine vollständige Oxidation der Ton- oder Keramikwaren zu erzielen. Soll eine bestimmte Mindestkonzentration an Sauerstoff bzw. allgemein eine bestimmte Konzentration des Gases, das in den Ofen eingeleitet wird, aufrechterhalten werden, so muss dem Ofen eine relativ grosse Gasmenge zugeführt werden, wodurch entsprechend hohe Kosten entstehen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. in der Materialien auf möglichst wirtschaftliche Weise gebrannt werden können, ohne dass die Qualität des gebrannten Materials beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei Dichtflächen an zwei aufeinanderfolgende Materialien seitlich herangeführt werden und ein von den einander zugewandten Seitenflächen der Materialien und den Dichtflächen umgrenzten Zwischenraum gebildet und das Gas in den Zwischenraum geleitet wird. Bei bekannten Verfahren wird dall Gas in den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfelgenden Stapeln eingeführt. Der erfindungsgemässe Vorschlag tjeruElt nun auf der Erkenntnis, dass nur ein Teil des in den Zwischenraun ein;tIiienen Gases die benachbarten Stapel der zu brennenden Ware durchströmt. Ein relativ grosser Anteil des eingeleiteten Gases strömt aus dem Zwischenraum in die beiden Längsgasse und direkt in Richtung zum Kamin. Dieser Teil des Gases verlässt folglich den Ofen ungenutzt. Erfindungsgemäss wird nun der Gasaustausch zwischen dem Zwischenraum und den Längsqassen erheblich reduziert oder fdst vollständig unterbunden. Durch den Einbau von Dichtflächen in der erfindungsgemässen Weise wird im Bereich der Gaszufuhr ein Raum gebildet, der durch die Rückseite des vorderen Stapels, durch die Vorderseite des nachfolgenden Stapels und durch zwei Dichtflächen an den Seiten der beiden Stapel begrenzt ist. Das Volumen dieses Raumes stimmt mit dem des Zwischenraumes zwischen den beiden Stapeln im wesentlichen überein. Wird nun Gas in diesen Raum eingeleitet, so wird eine intensivere Durchgasung der Stapel erzwungen. Zusätzlich kann die erforderliche Gasmenge reduziert werden. Die Qualität des Brenngutes, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt worden ist, gleicht wenigstens der Qualität von nach herkömmlichen Verfahren behandeltem Brenngut. Da jedoch die erforderliche Gasmenge beträchtlich reduziert werden kann, ist das Brennen von oxidierbare Bestandteile enthaltenden Materialien nach dem erfindungsgemässen Verfahren aufgrund der geringeren Kosten wesentlich wirtschaftlicher durchzuführen als in einem konventionellen Ofen. Zu Materialien, die oxidierbare Bestandteile enthalten, werden erfindungsgemäss nicht nur grob- und feinkeramische Materialien wie Ziegel, Klinker, Dachpfannen, Spalt- und Fussbodenplatten, Fliesen, Blumenschalen, Kacheln usw. gerechnet, sondern auch Feuerfestmaterialien, Steinzeug, Si-Platten und dergleichen. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Dichtflächen an die ;Matcrialicn herangeführt, bis sac nur den Seitenflächen anliegen, die unmittelbar an die e@nander zugewandten be@tenflächen ang@enzen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Materialien in einer Reihe in Form von mit Abstand zueinander angeordneten quaderförmigen Stapeln gleicher Querschnittsfläche durch den Ofen transportiert werden, wobei die Dicht flächen an die parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel orientierten Seitenflächen angelegt werden. Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist es besonders zweckmässig, Feuerfestmatten als Dichtflächen zu verwenden. Zum Oxidieren der organischen Bestandteile von Keramikwaren ist die Anwesenheit von O2 im Ofen erforderlich. Daher wird in einer Ausgestaltung der Erfindung als Gas Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherte Luft in den nach dem erfindungsgemässen Verfahren gebildeten Zwischenraum eingeleitet. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens hat sich ein Tunnelofen bewährt, in dem die Materialien in Form von Stapeln zusammengefasst sind, die mit Abstand zueinander und unter Ausbildung je einer Längsgasse mit Abstand zu den Ofenseitenwänden angeordnet sind, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Gases in wenigstens einen Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln. Erfindungsgemäss ist bei einem derartigen Tunnelofen innerhalb jeder Längsgasse im Bereich der Einrichtung zum Einleiten eines Gases eine Feuerfestmatte angeordnet, durch die der Zwischenraum zwischen den aufeinanderfolgenden Stapeln gegenüber der jeweiligen Längsgasse abgetrennt wird. Der Gasaustausch zwi schen den Längsgassen und dein Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln ist umso geringer, je näher sich die Feuerfestmatten an den Seitenflclchen cltr Stape befinden. In In einer bevorzugten Ausgestaltun( der Erfindung liegen daher die Feuerfestmatten an den Seitenflächen aufeinanderfolgender Stapel an. I)leses Merkmal lässt sich Jedoci) nur dann verwirklichen, wenn alle Stapel gleich breit sind und denselben Abstand zu den Ofenwänden haben. Eine besonders geringe Gasmenge ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erforderlich, wenn sich die Feuerfestmatten vom Boden, auf dem die Stapel ruhen, bis wenigstens zur Stapeloberkante, vorzugsweise bis zur Ofendecke erstrecken. Mit Vorteil wird die erfindungsgemässe Vorrichtung auf die Wärmebehandlung von oxidierbares Material enthaltenden Keramik- oder Tonwaren angewendet, wobei als Gas Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft in den Ofen geleitet wird. Aufgrund der Kosten für Sauerstoff und der grossen Sauerstoffmengen, die beim Brennen von Ton- oder Keramikwaren in der Vorwärmzone zugeführt werden müssen, sind die Einsparungen bei derartigen Wärmebehandlungen beträchtlich. Es wurde festgestellt, dass die erforderliche Sauerstoffmenge um 30 bis 50% reduziert werden kann. Im folgenden soll anhand schematischer Skizzen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 einen horizontalen Schnitt durch einen Teil eines Tunnelofens, Figur 2 einen vertikalen Schnitt durch einen Tunnel ofen. Im Ausführungsbeispiel sollen Keramik- oder Tonwaren in einem Tunnel ofen gebrannt werden, wobei in den L3ereich des Ofens, in dem die Oxidation des oxidierbaren Materials erfolgt, Sauerstoff oder saucrstoffwngerejcherte Luft eingleitet wird. Vom Tunnelofen sind schematisch die beiden Seitenwände 1, 2 und die Decke 3 dargestellt. Die zu brennenden Keramikbzw. Tonwaren werden in Form von Stapeln 5 auf Wagen 9 taktweise durch den Tunnelofen bewegt. Die Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Stapeln 5 sowie die seitlichen Abstände der Stapel 5 zu den Ofenwänden 1,2 sind im wesentlichen gleich. In der Ofendecke befinden sich mehrere nicht näher dargestellte Einlassvorrichtungen 6 für Sauerstoff, beispielsweise Lanzen oder Röhren. Die Wagen 4 und damit die Stapel 5 werden nun so durch den Ofen bewegt, dass sich der Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 5 nach einer Vorschubbewegung genau unterhalb der Einlassvorrichtungen 6 befindet. In dieser Position werden die Stapel während eines bestimmten Zeitintervalls gehalten, ehe die Stapel erneut um z.B. eine halbe Wagenlänge weiterbewegt werden. Erfindungsgemäss sind im Bereich der Einlassvorrichtungen zwei Feuerfestmatten 7 angeordnet. Diese Matten sind zum Beispiel an der Ofendecke befestigt und im wesentlichen parallel zur Bewegungsrichtung der Stapel 5 im Ofen ausgerichtet. Die Feuerfestmatten 7 sind so angeordnet, dass sie von der Ofendecke 3 bis zum Wagenboden, auf dem die Stapel 5 aufliegen, reicht. Der Abstand zwischen den beiden Feuerfestmatten 7 gleicht der Breite eines Stapels 5, so dass die Stapel 5 während der Vorwärtsbewegung zwischen den Feuerfestmatten 7 hindurchgleiten. Die Feuerfestmatten 7 besitzen eine Breite, die grösser als der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stapeln 5 ist. Befindet sich daher ein ZwIschenraum zwischen zwei Stapeln 5 unterhalb der Einlassvorrichtunqei , so liegt jede teuer- festmatte 7 am vorderen und am hinteren Stapel an (siehe Figur 1). In dieser Position wird nun Sauerstoff oder sauer dngereicherte Luft in den von den Feuerfestmatten 7 und den beiden aufeinanderfolgenden Stapeln gebildeten Raum eingeleitet. Nach herkömmlichen Verfahren, bei den dieser Raum nicht durch Feuerfestmatten 7 abgedichtet wurde, strömte nur ein Teil des eingeleiteten Sauerstoffs bzw. der sauerstoffangereicherten Luft durch die Stapel 5, während ein relativ grosser Teil direkt in die mit Bezugszeichen 8 bezeichneten Längsgassen des Ofens, das heisst, in den freien Raum zwischen den Ofenwänden 1, 2 und den seitlichen Stapelwänden, gelangt und damit ungenutzt direkt zum nichtdargestellten Kamin strömte. Durch die erfindungsgemässen Feuerfestmatten 7 wird nun der direkte Weg des Sauerstoffs bzw. der sauerstoffangereicherten Luft zum Kamin erschwert und eine intensivere Durchgasung der Stapel 5 erzwungen. Gleichzeitig kann die erforderliche Sauerstoffmenge um bis zu 50% reduziert werden.

Claims: A method of firing material to be fired in a tunnel furnace, wherein the material to be fired is conveyed in stacks through the furnace, wherein an oxidizing gas is conducted at least between two of the material stacks which are arranged and conveyed at a distance from one another, characterised in that a phased feed movement is executed in such manner that in the rest position at least a distance between two stacks (5) suitable for the introduction of oxidizing gas is set, and that in this position two sealing surfaces (7) are brought laterally towards, and caused to bear against, the space formed by two consecutive stacks of material, or sealing surfaces (7) are already appropriately positioned in the furnace so that in the rest position of the feed they bear against two consecutive stacks, wherein, in this manner, a space is formed which is defined by the sealing surfaces (7) and the side surfaces, which face towards one another, of the stacks and wherein the oxidizing gas which is to be supplied is introduced into this space. A method as claimed in Claim 1, characterised in that the material to be fired is transported through the furnace in the form of parallelepiped shaped stacks of equal cross-sectional surface area arranged at uniform distances from one another, where the sealing surfaces (7) are applied to the side surfaces, which extend in parallel to the direction of transport of the stacks, and wherein the width of the sealing surfaces is somewhat greater than the distance between two consecutive stacks. A method as claimed in Claim 1 or Claim 2, characterised in that oxygen or air enriched with oxygen is used as oxidizing gas. A tunnel furnace for the execution of the method claimed in one of Claims 1 to 3, with conveying devices (4), for example transport wagons, by which the material to be fired can be conveyed in stacks through the furnace, where the stacks are conveyed at a distance from one another and so as to form lateral channels (8) in the furnace, and with devices (6) for supplying oxidizing gas into the interior of the furnace and into the region of the space between two stacks, characterised in that sealing surfaces (7) are arranged in the channels (8), left exposed by the stacks (5) of material to be fired within the furnace in the case of the supply devices (6) for oxidizing gas, in such manner that said sealing surfaces seal the space between two consecutive stacks of material to be fired in specific feed positions in relation to the remainder of the interior of the furnace, thus in relation to the respective channel. A tunnel furnace as claimed in Claim 4, characterised in that the supply devices (6) are arranged in the furnace ceiling and the sealing surfaces (7) are attached to the furnace ceiling next to the supply devices in the direction of the channels (8) and in parallel alignment thereto, where the sealing surfaces extend downwardly to the plane on which the stacks of material to be fired are arranged. A tunnel furnace as claimed in Claim 4 or 5, characterised in that the sealing surfaces (7) are refractory mats.

Inventors: LOSCHA, HUBERT, DIPL.-ING., ROSSMANN, MANFRED, DR.-ING., VOCKE, PETER, DR.-ING.
Applicants: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F27B9
IPC codes: F27D7, F27B9