DE102007016018A1

DE102007016018A1 - Brenneranordnung

Info

Publication number: DE102007016018A1
Application number: DE102007016018A
Authority: DE
Inventors: Martin Assmann; Udo Falkenreck; Hans-Jürgen HECKEN; Jochen SCHLÜTER; Walter Dr. Weischedel
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-09
Also published as: KR101109455B1; US20100035194A1; CN101688665A; WO2008119419A1; EP2142852A1; KR20090099080A; CA2679744A1; JP2010523335A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung (1) insbesondere zur Beheizung oder Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen einer Stranggießanlage mit einem insbesondere ein Schattenrohr oder ein Tauchrohr aufnehmbaren Behältnis (5) mit einem Boden (6) und einem Deckel (7), wobei die Wandung (8) des Behältnisses (5) durch zumindest einen Porenbrenner gebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung zur Beheizung oder zur Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen insbesondere einer Stranggießanlage.
Stand der Technik
In Schmelzbetrieben, wie beispielsweise in Stahlwerken mit Stranggießanlagen wird das geschmolzene flüssige Metall in der Regel mittels einer Pfanne an den Gießstand einer Stranggießanlage gebracht. Dabei strömt das geschmolzene Metall durch einen Gießstrahlschutz, wie beispielsweise ein Schattenrohr, aus der Pfanne in einen Verteiler. Aus dem Verteiler strömt das Metall durch einen Tauchausguss, wie beispielsweise ein Tauchrohr, in die Kokille der Stranggießanlage. Tauchrohr und eventuell Schattenrohr werden vor Gießstart vorgeheizt, im Gießbetrieb normalerweise nicht. Zur Beheizung wird dabei ein Brenner mit fossilen Brennstoffen, wie mit Erdgas, und mit Sauerstoffträgern, wie beispielsweise mit Luft, betrieben. Dabei werden üblicher Weise im Handel erhältliche Brenner verwendet, die einen Behälter heizen, in welchem das Tauchrohr oder das Schattenrohr angeordnet ist. Bei einem weiteren bekannten Beispiel wird ein Brenner verwendet, welcher das Schattenrohr oder das Tauchrohr direkt und ohne Zwischenschaltung eines Behälters mit der Flamme beheizt.
Durch die Verwendung von handelsüblichen Brennern mit Flammenerzeugung wird ein sich schnell bewegendes Abgas erzeugt, das beim Erwärmen oder Heizen der Tauch- oder Schattenrohre eine Strähnenbildung verursacht und insgesamt einen geringen Anteil an Strahlungsenergie aufweist. Durch die Flamme wird das zu heizende Schattenrohr oder Tauchrohr nur punktuell aufgeheizt, was zu einer lokalen Überhitzung führen kann, wo die Flamme direkt auf das Rohr trifft und wobei andere Bereiche wiederum eher zu schwach erhitzt werden, wo die Flamme weit entfernt ist. Dadurch werden Spannungen im Tauchrohr oder im Schattenrohr verursacht, was zu Rissbildung und somit zum Ausfall der gesamten Anlage führen kann. Weiterhin ist durch die Erwärmung mit der Flamme der handelsüblichen Brenner der Energieverbrauch sehr hoch und der Ausstoß an CO₂ ist ebenfalls sehr hoch. Dadurch sind die Kosten für die Energiebereitstellung hoch, was die Anlage unwirtschaftlich macht und darüber hinaus ist der Ausstoß der Verbrennungsabgase sehr hoch und insgesamt relativ weniger umweltfreundlich, was in der letzten Zeit im Rahmen der Diskussion um den Treibhauseffekt als besonders nachteilig empfunden wird.
Solche Brenner sind beispielsweise durch die JP 61262455 A , die EP 0 775 543 B1 , die EP 0 495 764 B1 und die KR 1020050114398 A bekannt geworden.
Darüber hinaus ist die elektrische Beheizung durch die JP 10118746 und die DE 196 51 533 C2 bekannt geworden. Die elektrische Beheizung hat jedoch den Nachteil, dass der Wirkungsgrad besonders ungünstig ist, so dass der Primärenergiebedarf relativ hoch ist und somit das Verfahren auch nicht sehr wirtschaftlich ist.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brenneranordnung zur Beheizung oder zur Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen insbesondere einer Stranggießanlage zu schaffen, die eine verbesserte Ausnutzung der eingesetzten Energie, eine Reduktion des Ausstoßes von CO₂ und eine hohe Verfügbarkeit der Anlage erreicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum vorteilhaften Steuern einer Brenneranordnung zu schaffen.
Die Aufgabe bezüglich der Brenneranordnung wird erreicht mit einer Brenneranordnung insbesondere zur Beheizung oder Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen einer Stranggießanlage mit einem insbesondere ein Schattenrohr oder ein Tauchrohr aufnehmbaren Behältnis, wobei die Wandung des Behältnisses zumindest teilweise durch zumindest einen Porenbrenner gebildet ist.
Erfindungsgemäß ist es dabei vorteilhaft, wenn der Porenbrenner bevorzugt eine Mehrzahl von Porenbrennersegmenten aufweist. Diese sind dann miteinander zu dem Porenbrenner verbunden oder einteilig oder einstückig ausgebildet.
Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Porenbrennersegmente des Porenbrenners in axialer Richtung betrachtet Ringe und/oder Reihen bilden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Porenbrenner aus Porenbrennersegmenten besteht, wobei eine Mehrzahl von Segmenten in Umfangsrichtung betrachtet Ringe oder Reihen bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Porenbrennersegmente des Porenbrenners in Umfangsrichtung betrachtet hexagonal oder oktagonal angeordnet sind.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Behältnis einen Boden und/oder einen Deckel aufweist, welche aus einer bodenseitigen und/oder deckelseitigen Platte bestehen.
Für die Gestaltung der Brenneranordnung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Porenbrennersegmente jeweils mittels Zuleitungen, insbesondere von radial außen, mit Brennstoff versorgt werden. Dazu können die Zuleitungen von den Segmenten nach radial außen geführt werden und eventuell in einem weiteren Zuleitungsabschnitt axial verlaufen.
Für eine Brennstoffversorgung ist es vorteilhaft, wenn zumindest einzelne der Zuleitungen über eine gemeinsame Versorgungsleitung mit Brennstoff versorgt werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Versorgungsleitung bzw. die Versorgungsleitungen im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und mit Zuleitungen in Verbindung steht. Dabei muss der Ring nicht ganz geschlossen sein, wobei der Ring auch vorteilhaft geschlossen sein kann.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zum Steuern einer Brenneranordnung wird dadurch gelöst, dass in Abhängigkeit der gewünschten Heizungsintensität bzw. Heizleistung Porenbrennersegmente zugeschaltet oder abgeschaltet werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Segmente zu- oder abgeschaltet werden, die zumindest abwechselnd am Unfang des Porenbrenners verteilt sind.
Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass betriebene und abgeschaltete Segmente gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Auch ist es zweckmäßig, wenn Segmente zu- oder abgeschaltet werden, die in axialer Richtung des Porenbrenners betrachtet in jeweils benachbarten oder weiter entfernten anderen Ringen oder Reihen von Porenbrennersegmenten angeordnet sind. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass betriebene und abgeschaltete Segmente gleichmäßig über die axiale Länge der Brenneranordnung verteilt sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung in vertikaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs,
2 eine Schnittdarstellung in horizontaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs,
3 eine Schnittdarstellung in vertikaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs, und
4 eine Schnittdarstellung in horizontaler Richtung einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung eines Tauchrohrs.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Brenneranordnung 1 insbesondere zur Beheizung oder zur Warmhaltung von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen insbesondere von einer Stranggießanlage. Die Brenneranordnung 1 sieht dabei einen um ein Tauchrohr 2 angeordneten Brenner 3 vor, der erfindungsgemäß als Porenbrenner ausgebildet ist. Der Porenbrenner weist dabei die vorteilhafte Eigenschaft auf, dass er als Gasbrenner eine Verbrennung eines Gas-Luft-Gemischs in einer porösen Struktur oder Zelle erlaubt, die quasi oder völlig ohne die Ausbildung einer offenen Flamme auskommt. Als Resultat wird eine flammenlose, volumetrische Verbrennung des Gas-Luft-Gemischs erreicht. Dabei wird somit eine Verbrennung in der porösen Struktur erreicht, so dass nach dem Einleiten des Gas-Luft-Gemischs als Reaktionsprodukt ein Abgasstrom ausgangsseitig erzeugt wird.
Der in 1 dargestellte Porenbrenner 3 ist aus mehreren Segmenten zusammengesetzt. Die einzelnen Segmente 3a, 3b, 3c, 3d sind in axialer Richtung des Tauchrohrs betrachtet angeordnet und weise jeweils eine eigene Zuleitung 4 des Brennstoffs, des Sauerstoffträgers oder des Brennstoff-Luft-Gemischs auf, oder sie weisen jeweils je eine Zuleitung für den Brennstoff und für einen Sauerstoffträger, wie Luft, auf. Auch kann die Luft oder der Sauerstoff über ein Gebläse in die Porenbrenner eingebracht bzw. eingeblasen werden.
Das Tauchrohr ist weiterhin in einem vorteilhaft thermisch isolierten Behältnis 5 angeordnet, welches vorteilhaft durch die beiden bodenseitigen und deckelseitigen Platten 6, 7 gebildet wird und an seinem Außenumfang die Wandung 8 durch die Segmente 3a, 3b, 3c, 3d des Porenbrenners 3 gebildet wird. Die Segmente sind dazu mit geringem Fugenabstand nebeneinander angeordnet, so dass eine im Schnitt mehrreihige Anordnung der Porenbrenner gebildet ist.
Wie die 2 zeigt, sind die Segmente 3a, 3b, 3c, 3d des Porenbrennens 3 im Wesentlichen ringförmig oder hexagonal oder oktagonal um das Tauchrohr 2 angeordnet. Dadurch entsteht quasi eine röhrenförmige Anordnung der Porenbrennersegmente um das Tauchrohr.
Der Porenbrenner 3 erzeugt einen heißen Abgasstrom 9 und Wärmestrahlung 10, welche auf das Tauchrohr gerichtet werden, um dieses zu heizen, zu erwärmen oder auf der Temperatur zu temperieren. Dabei tritt das heiße Abgas in den Heizraum des inneren des Behältnisses 5 mit relativ geringer Geschwindigkeit ein, was eine homogene Temperaturverteilung im inneren des Behältnisses 5 bewirkt und somit einer Strähnenbildung entgegenwirkt. Dadurch, dass aber auch ein hoher Anteil der Energie in Strahlung umgesetzt wird, kann das Tauchrohr ebenfalls sehr gut beheizt werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Porenbrenners als im Wesentlichen ring- oder röhrenförmige Anordnung, wobei die Anordnung aus einzelnen Segmenten von Porenbrennern zusammengesetzt ist. Dadurch kann vorteilhaft gesteuert vorgegangen werden, dass einzelne Segmente oder Reihen oder Ringe von Segmenten unabhängig von einander zu- oder abgeschaltet werden oder einzelne Segmente unabhängig voneinander zu- oder abgeschaltet werden.
Dabei können je nach vorzunehmender Heizungsintensität bzw. Heizleistung alle Porenbrennersegmente zugeschaltet sein oder einzelne der Segmente abgeschaltet werden. Vorteilhaft kann es sein, wenn Segmente zu- oder abgeschaltet werden, die zumindest abwechselnd am Unfang verteilt sind. Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die in axialer Richtung des Tauchrohrs betrachteten ringförmig angeordneten Segmente abwechselnd zu- oder abgeschaltet werden.
Die 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, in welchem ein Schattenrohr 20 mit einer erfindungsgemäßen Brenneranordnung 21 versehen ist.

1: Brenneranordnung
2: Tauchrohr
3: Brenner
3a: Segment
3b: Segment
3c: Segment
3d: Segment
4: Zuleitung
5: Behältnis
6: Boden, bodenseitige Platte
7: Deckel, deckelseitige Platte
8: Wandung
9: Abgasstrom
10: Wärmestrahlung
20: Schattenrohr
21: Brenneranordnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 61262455 A [0004]
- EP 0775543 B1 [0004]
- EP 0495764 B1 [0004]
- KR 1020050114398 A [0004]
- JP 10118746 [0005]
- DE 1965153302 [0005]

Claims

Brenneranordnung (1) insbesondere zur Beheizung oder Warmhaltung insbesondere von Gießstrahlschutz- und/oder Tauchausgusseinrichtungen einer Stranggießanlage mit einem insbesondere ein Schattenrohr oder ein Tauchrohr aufnehmbaren Behältnis (5), wobei die Wandung (8) des Behältnisses (5) zumindest teilweise durch zumindest einen Porenbrenner (3) gebildet ist oder einen Porenbrenner (3) aufweist.
Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbrenner Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) aufweist.
Brenneranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) des Porenbrenners in axialer Richtung betrachtet Ringe und/oder Reihen bilden.
Brenneranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbrenner aus Porenbrennersegmenten (3a, 3b, 3c, 3d) besteht, wobei eine Mehrzahl von Segmenten in Umfangsrichtung betrachtet Ringe oder Reihen bilden.
Brenneranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) des Porenbrenners in Umfangsrichtung betrachtet hexagonal oder oktagonal angeordnet sind.
Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (5) einen Boden (6) und einen Deckel (7) aufweist, wobei der Boden (6) und/oder der Deckel (7) vorzugsweise aus einer bodenseitigen und/oder deckelseitigen Platte besteht.
Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (5), vorzugsweise der Deckel (7), eine Öffnung aufweist zum Abführen von Abgas.
Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) jeweils mittels Zuleitungen (4), insbesondere von radial außen, mit Brennstoff versorgt werden.
Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Zuleitungen (4) über eine gemeinsame Versorgungsleitung mit Brennstoff versorgt werden.
Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung ringförmig ausgebildet ist und mit Zuleitungen in Verbindung steht.
Verfahren zum Steuern einer Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit der gewünschten Heizungsintensität bzw. Heizleistung Porenbrennersegmente (3a, 3b, 3c, 3d) zugeschaltet oder abgeschaltet werden.
Verfahren zum Steuern einer Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Segmente (3a, 3b, 3c, 3d) zu- oder abgeschaltet werden, die zumindest abwechselnd am Unfang des Porenbrenners verteilt sind.
Verfahren zum Steuern einer Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Segmente (3a, 3b, 3c, 3d) zu- oder abgeschaltet werden, die in axialer Richtung des Porenbrenners betrachtet in jeweils benachbarten oder weiter entfernten anderen Ringen oder Reihen von Porenbrennersegmenten angeordnet sind.