Neues Tunnelofenkonzept zum energieeffizienteren Brennen von Ziegeln
Forschungsstellen
Institut für Ziegelforschung Essen e.V.
RWTH Aachen, Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik
OvGU Magdeburg, Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik
Laufzeit
01.04.2017 – 30.09.2019
Zusammenfassung
Tunnelöfen zum Brennen von Ziegeln arbeiten in der industriellen Praxis grundsätzlich im Gegenstromprinzip. Dabei durchläuft der Ziegelbesatz den Ofen in entgegengesetzter Richtung zu den heißen Verbrennungsgasen, die über Hochgeschwindigkeitsbrenner in der Brennzone eingebracht werden. In der Folge erwärmt sich der Besatz bis auf Sintertemperatur. Anschließend werden die gebrannten Ziegel in der sog. Kühlzone mit eingeblasener Umgebungsluft abgekühlt, bevor sie den Ofen verlassen.
Nachteilig an der aktuellen Verfahrensweise ist, dass die zur Kühlung verwendete Umgebungsluft hinter der Kühlzone aus dem Ofen abgezogen wird und die darin enthaltene Wärmemenge nur teilweise genutzt werden kann. Des Weiteren ist die Durchströmung des Ziegelbesatzes im Ofen nicht optimal, da hier der Strömungswiderstand erheblich höher ist, als in den Spalten zwischen Ofenwand und Besatz. Daher ist die Brennzone möglichst lang gestreckt, um mit den verwendeten Hochgeschwindigkeitsbrennern für eine Durchmischung der Strömung zu sorgen und so eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Besatz zu ermöglichen. Allerdings geht mit einer längeren Brennzone auch ein höherer Energieverbrauch einher.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuen Tunnelofenkonzepts, bei dem eine Verringerung des Energieverbrauchs im Vordergrund steht. Dazu sollen mehrere Ventilatoren im Ofenraum platziert werden, die das Ofengas innerhalb des Brennkanals umwälzen. Die Ventilatoren sollen zum einen eine homogenere Temperaturverteilung im Besatz erzeugen, gleichzeitig aber auch den konvektiven Wärmeübergang erhöhen. Dadurch kann die Länge der Kühl- bzw. Brennzone reduziert werden. Außerdem verbleibt die zur Kühlung verwendete Umgebungsluft im Ofen und wird bei der Aufheizung des Besatzes verwendet. Das gemeinsame Forschungsvorhaben umfasst die experimentelle und numerische Auslegung der Ventilatoren und deren Anordnung, sowie die Bestimmung der resultierenden Wärmeübergänge.
Das IGF-Vorhaben 13 EWBG / 3 der Forschungsgemeinschaft Ziegelindustrie wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Weitere Informationen erhalten Sie über die Forschungsvereinigung Ziegelindustrie e.V., Kochstraße 6–7, 10969 Berlin oder forschungsgemeinschaft@ziegel.de