DE1953775B2 - Schrottvorwaermer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen brennstoffbeheizten Schrottvorwärmer, der aus einem wärmeisolierten Behälter mit einem Injektorbrenner besteht i.D.d als Chargiergefäß für einen Schmelzofen dient.

Es ist bereits bekannt, beliebiges Gut in einem Ofen vorzuwärmen und in einem anderen Ofen weiter zu erhitzen bzw. einzuschmelzen.

In Eisengießereien wird der anfallende Stahlbzw. Gußeisenschrott in geeigneten Behältern mit offenen Brennern direkt durch die Flamme oder durch heiße Rauchgase erwärmt. Hierbei werden die Rauchgase beispielsweise von unten oder vou oben durch den im Behälter befindlichen Schrott geblasen.

Durch die deiche Auslegeschrift 1266 331 ist ein Verfahren zum Vorerhitzen von Schrottmetall zur Verarbeitung in elektrischen öfen bekanntgeworder, nachdem der Schrott in einen mit einer feuerfesten Auskleidung versehenen Behälter eingebracht wird, in dem die Erhitzung des Schrottes durch im Oberteil des Behälters angeordnete Brenner erfolgt. Die Führung der Abgase bzw. Rauchgase erfolgt im Kreislauf durch die Brenner, wodurch die Flammentempemiur herabgesetzt wird und die Gase nichtoxydierend bleiben.

Der deutschen Auslegeschrift 1 216 901 ist zu entnehmen, daß Einrichtungen zum Vorwärmen von Schrott bekannt sind, bei denen der vorgewärmte Schrott durch Kippen des Vorwärmofens wieder in den Chargierkorb gebracht und mittels desselben in den Elektroofen entleert wird. Wenn der Vorwärmer dagegen nicht ortsfest ausgebildet ist, kann er mittels Kran zum Schmelzofen transportiert und der vorgewärmte Schrou in den Schmelzofen gekippt werden.

Gemäß der USA.-Patentschrift 2 805 143 wird empfohlen, einen mit Schrott beschickten Behälter zur Vorwärmung des Behandlungsgutes, das nachher in einem Lichtbogenofen erschmolzen werden soll, vom Deckel des Behälters mit heißen, nach unten strömenden Verbrennungsgasen zu erwärmen. Ein Teil dieser Verbrennungsgase wirr¹ durch die flexible Leitung 16 über das Drosselventil 17 α dem Deckelraum des Behälters als Hilfsgasversorgung zugeführt. Diese flexible Leitung befindet sich außerhalb des Behälters, wodurch nachteilige Wirmeverluste entstehen.

Die vorstehenden Verfahren weisen, soweit sie Luft zum Kühlen der Verbrennungsgas^· verwenden, den Nachteil auf, daß ihr feuerungstechnischer Wirkungsgrad unbefriedigend ist. Ferner tritt häufig eine starke Verzunderung des Behandlungsgutes durch den hohen Luftüberschuß und eventuell teilweises Aufschmelzen desselben ein.

Soweit die Abgase zum Kühlen der Verbrennungsgase Verwendung finden, werden die Verbrennungsgase über außerhalb des Schrottvorwärmers angeordnete Leitungen von der Austrittsstelle der Abgase aus dem Schrottbehälter mit Hilfe einer Pumpvorrichtung in den Brenner zurückgeführt, wo die Mischung mit den frischen Verbrennungsgasen stattfindet. Besondere nachteilig hierbei ist, daß sich die in den Abgasen vorhandenen festen Verunreinigungen, die aus Verbrennungsprodukt von Verschmutzungen im Schrott herrühren, an den beweglichen Teilen der Pumpvorrichtung festsetzen. Dadurch entstehende Unwuchten erfordern häufiges Reinigen der Pumpvorrichtung, um diese betriebsfähig zu erhalten.

Die Aufgabe gemäß der Erfindung erstrebt eine beachtliche Verbesserung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades und der Betriebssicherheit des brennstoffbeheizten SchiOttvorwärmers.

Die Erfindung bet) if ft somit einen brennstoffbe-

heizten Schrottvorwärmer mit einem Injektorbrenner und einem wärmeisolierten, als Chargiergefäß für einen nachgeschaltelen Schmelzofen dienenden Behälter und mit Kühlung der Verbrennungsgase durch rückgeführte Abgase. Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe steht gemäß der Erfindung der Schrottbehälter über ^:n seinem unteren Teil vorgesehene Abgasöffnungen mit zu dem Injektorbrenner führenden Ringkanälen in Verbindung, die zwischen dem Schrottbehälter uud dem diesen umgebenden warmeisolierenden Mantel angeordnet sind.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind im unteren Teil des Schrottbehälters zusätzliche Abgasöffnungen vorgesehen, über welche der SchroUbehälter mit einem Abgaskamin in Verbindung steht, in dem ein Rekuperator vorgesehen ist, der zur Vorwärmung der dem Injektorbrenner zuzuführenden Frischluft dient.

Außerdem kann ein weiterer Abga^rkanal vorgesehen sein, der über die zusätzlichen Abgasöffnungen mit dem unteren Teil des Schrottbehälters in Verbindung steht.

Nach einer Weiteibildung der Erfindung sind Regelmittel vorgesehen, zur Änderung des Verhältnisses zwischen dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehälter zurück in die Brennerflamme geführt wird und dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehälter über den Rekuperator durch den Abgaskamin strömt. Dabei kann als Regelmittel eine im Abgaskamin angeordnete Drosselklappe vorgesehen sein.

Die genannte Drosselklappe kann dabei durch ein Stellglied über einen Regler betätigt werden, der in Abhängigkeit von der am Schrottbehälter durch ein Thermoelement gemessenen Temperatur arbeitet.

SchlieP'ich kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Regelung der Zufuhr von Brenngas und Luft mittels eines an der Außenwand des Schrottbehälters angeordneten Thermoelements erfolgen, das über einen Regler und einen Stellmotor die Betätigung der Ventile für Gas und Luft bewirkt. Statt dessen oder zusätzlich kann die Regelung der Zufuhr von Brenngas und Luft mittels eines Gasanalysators vorg nommen werden, der über einen Regler und einen Stellmotor die Betätigung der Ventile für Gas und Luft bewirkt.

An Hand der Zeichnung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben:

Der doppe! ,vandige Schrottbehälter besteht aus 5" dem zylinderförmigen metallischen Schrottbehälter 1, dem wärmeisolierien Außenmantel 2, dem Injektorbrenner 6 und ruht auf der Bodenplatte 3. Im unteren Teil des zylinderförmigen Schrottbehälters 1 sind Öffnungen 5 a, und im Boden 4 sind ebenfalls Öffnungen 5 b angeordnet.

Über dem Schrottbehälter 1 ist ein — an sich bekannter — Injektorbrenner 6 vorgesehen, der aus einem sich konisch verengenden, feuerfesten Rohr besteht, an das sich in Achsrichtung zum Schrottbehälter 1 die Injektor- und Mischstrecke 7 und der Diffusor 8 anschließt. An den Injektorbr^- w.r6 sind Rohrleitungen für die Zufuhr von Gas und Luft angeschlossen, wobei Hie Zufuhr dieser Medien durch Betätigen der Ventile 9 und 10 geregelt wird. Der Schrottbehälter 1 wird nach Bedarf unter den Injektorbrenner 6 gefahren.

Im Abgaskamin 11, der durch die Öffnungen Sb mit dem Innenraum des Schrottbehälters 1 in Verbindung steht, ist eine Drosselklappe 12, die durch ein Stellglied 13 betätigt wird, angeordnet sowie ein Rekuperator 14 mit dem Luftzufuhrkanal 15. Der Abgaskanal 16, durch den die überschüssigen Brenngase entweichen, steht ebenfalls mit dem Innenraum des Schrottbehälters 1 durch die Öffnungen 5 b in Verbindung.

Das außerhalb des Schrottbehälters 1 angeordnete Entnahmerohr 17 für die Abgasanalyse steht durch die im Boden 4 des Schrottbehälters 1 angeordneten Öffnungen 5 b mit dem Analysator 18 in Verbindung, der über den Stellmotor 19 mit den Ventilen für Gas 9 und für Luft 10 ebenfalls verbunden ist, während das an der Außenwand des Schrottbehälters 1 angeordnete Thermoelement 20 durch eine Leitung 21 mit dem Regler 22 und dem Stellmotor 19 elektrisch verbunden ist.

Der so aufgebaute und mit Jen genannten Einrichtungen versehene Schrottvorw ärmer wird beispielsweise mittels eines Elektromagnet: mit Eisenoder Stahlschrott beschickt, der Injektorbrenner 6 aut den Schrottvorwärmer aufgesetzt, die zwischen dem Injektorbrenner 6 und dem wärmeisolierten Mantel 2 vorhandenen Fugen abgedichtet, um Wärmeverluste zu vermeiden und c'ann der Erwärmungsvorgang des Behandlungsgutes eingeleitet.

Die heißen Brenngase, die durch die Injektorstrecke? und den Duffusor8 eintreten, treuen mit hoher Geschwindigkeit auf das darunter im Schrottbehälter 1 lagernde Gut auf, dringen durch seine Zwischenräume hindurch und verlassen mit relativ hohen Temperaturen den Schrottbehälter 1 durch die Öffnungen 5 α und 5 b.

Die Öffnungen 5 b weisen einen rdativ geringen Durchmesser auf, damit der größte Teil der durch das Behandlungsgut geströmten Brenngase in die zwischen dem Schrottbehälter 1 und dem wärmeisolierten Mantel 2 vorgesehenen Rinpkanäle 23. 24 eintritt, wo sie von dem Sog der die Injektorstrecke 7 durcheilenden Brenngase erfaßt und erneut der Flamme zugeführt werden. Dadurch, daß die Rückführung der heißen Brenngase durch Ringkanäle 23. 24 erfolgt, die einerseits durch die heiße Außenwand des Schrottbehälters 1, andererseits durch den wärmedammend^n Mantel 2 gebildet werden, finden keine nennenswerten Wärmeverluste statt. Somit ist die durch die Erfindung angestrebte Verbesserung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades des Schrottvorwärmers weitgehend erreicht.

Durch das mehrmalige Umwal; en der Verbrennungsgase vor Verlassen des Schrottvorwärmers wird die Wärmeübertragung auf den zu erwärmenden Schrott verbessert, was ebenfalls zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades beiträgt.

Ein Teil der durch die Öffnungen 5 b entweichenden Abgase wird durch den Abgaskamin 11 dem Rekuperator 14 zugeführt, in dem die. dem Injektorbrenner 6 neu zuzuführende Frischluft, die durch den Zufuhrkanal 15 einströmt, in dem gewünschten Maße vorgewärmt wird. Die Höhe der Wärmetemperatur wird mittels der durch das Stellglied 13 betätigten Drosselklappe 12 geregelt. Der Rest der Abgase entweicht durch den Kamin 16.

Das Stellglied 13 ist dem Regler 25 zugeord;:jt. der über eine Leitung 21. mit dem an der Außenwand des Schrottbehälters 1 angeordneten Thermoelement 20 elektrisch verbunden ist. Die vorbeschriebene er-

findungögemäße Anordnung ermöglicht es in vorteilhafter Weise die Temperatur der Injektorflamme so zu regeln, daß diese nicht zu heiß, also unbeabsichtigtes Niederschmelzen des Schrottes vermieden wird, wobei die Brenngase auf das Behandlungsgut nichtoxydierend wirken.

Mittels der Drosselklappe 12 kann auch die Umwälzmenge und Umwälzgeschwindigkeit der auf das Behandlungsgut thermisch und chemisch einwirkenden Brenngase beeinflußt werden, was dann von be- ίο sonderer Bedeutung ist, wenn Chargen verschiedener Konsistenz vorgewärmt werden sollen.

Schließlich kann gemäß der Erfindung die Zufuhr der Gas- und Luftmenge zu dem Injektorbrenner 6 durch Messung der Temperatur am Schrottbehälter 1 mittels des Thermoelements 20 geregelt werden; dieses Thermoelement ist durch die Leitung 21 mit dem Regler 22 verbunden und betätigt über den Stellmotor 19 die Ventile für die Gaszufuhr 9 und für die Luftzufuhr 10.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel ermöglichen eine gute Anpassung des Schrottvorwärmers an die jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen, die je nach Art des zu behandelnden Gutes »Stahlschrott oder Messingschrott« oder je nach Form und Größe des Schrottmaterials verschieden sein können.

Bei Eintritt betrieblicher Störungen, beispielsweise durch Ausfall des Stellgliedes 13, das über den Regler 25 die Drosselklappe 12 betätigt, oder bei Ausfall des Thermoelements 20, das über den Stellmotor 19 die Ventile für die Gas- und Luftzufuhr 9 und 10 betätigt, kann gemäß der Erfindung die Zufuhr der Gas- und Luftmenge zu dem Injektorbrenner 6 durch die Analyse der Abgase erfolgen, die durch die Öffnungen 5 b aus dem Schrottbehälter 1 entweichen und durch das Entnahmerohr 17 dem Analysator 18 zuströmen. Dieser dient dem Zwecke, den Kohlendioxydgehalt der Abgase zu messen, worauf z.B. ein — nicht dargestelltes — Relais gasvolumetrisch betätigt wird, das den Stellmotor 19, der die Ventile für die Gaszufuhr 9 und für die Luftzufuhr 10 regelt, in Gang setzt.

Schließlich kann der mit vorgewärmtem Behandlungsgut versehene Schrottbchälter als Chargiergefäß eingesetzt werden, wobei eine Reihe von gefüllten Schrottbehältern in einer bestimmten Taktfolge unter den Injektorbrenner gefahren, nach der Erwärmung des Behandlungsgutes zu der Schmelzanlage gebracht und in diese entleert werden.

Weitere Vorteile eines Schrottvorwärmers gemäß der Erfindung sind darin zu erblicken, daß zur Kühlung der Verbrennungsgase die Abgase verwendet werden, wobei eine Zumischung von 200 bis 300 ° n Abgase zu den Verbrennungsgasen in einer Mischstrecke bzw. Injektorstrecke 7 des Brenners 6 erfolgt. Dadurch wird eine sauerstofffreie Atmosphäre für die Aufheizung des Schrottes erzeugt und die Versinterung auf ein Minimum begrenzt; außerdem wird der verbrennungstechnischc Wirkungsgrad hoch gehalten. Zur Rückführung der Abgase wird kein bewegtes, also störanfälliges Bauelement verwendet, sondern die Saugwirkung der mit hoher Geschwindigkeit die Injcktorstrcckc 7 durcheilenden Brenngase ausgenutzt.

Mit den erläuterten Maßnahmen zur Vorwärmung von Schrott ist auch eine beachtliche Senkung dei Kosten für die elektrische Energie verbunden, die der nachfolgende Schmelzofen benötigt; darüber hinaus ist eine Erhöhung des Durchsatzes bei gleichei Größe der Schmelzanlage gewährleistet.

Hierzu 1 Blati Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Brennstoffbeheizter Schrottvorwärmer mit einem Injektorbrenner und einem wärmeisolierten, als Chargiergefäß für einen nachgeschalteten Schmelzofen dienenden Behälter und mit Kühlung der Verbirennungsgase durch rückgeführte Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrottbehälter (1) über in seinem unteren Teil vorgesehene Abgasöffnungen (5 a) mit zu dem Injektorbrenner (6) führenden Ringkanälen (23, 24) in Verbindung steht, die zwischen dem Schrottbehälter (1) und dem diesen umgebenden wärmeisolierenden Mantel (2) angeordnet sind.

2. Schrottvorwärmer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im unteren Teil des Schrottbehälters (1) vc-.gesehene Abgasöffnungen (5 b), über welche der Schrottbehälter mit einem Abgaskamin (11) in Verbindung steht, in dem ein Rekuperator (14) vorgesehen ist, der zur Vorwärmung der mit dem Injektorbrenner (6) zuzuführenden Frischluft dient.

3. Schrottvorwärmer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Abgaskanal (16). der über die öffnungen (5 b) mit dem unteren Teil des Schrottbehälteis (1) in Verbindung steht.

4. Schrottvorwärmer nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Regelmittel zur Änderung des Verhältnisses zwischen dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehäiter (1) zurück in die Brennerflamme geführt wird und dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehälter (1) über den Rekuperator (14) durch den Abgaskamin (11) strömt.

5. Schrottvorwärmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelmittel eine im Abgaskamin (11) angeordnete Diosselklappe (12) vorgesehen ist.

6. Schrottvorwärmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (12) durch ein Stellglied (13) über einen Regler (25) betätigt wird, der in Abhängigkeit von der am Schrottbehälter (1) durch ein Thermoelement (20) gemessenen Temperatur arbeitet.

7. Schrottvorwärmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regelung der Zufuhr von Brenngas und Luft mittels eines an der Außenwand des Schrottbehälters (1) aniijordneten Thermoelements (20), das über einen Regler (22) und einen Stellmotor (19) die Betätigung der Ventile für Gas (9) und für Luft (10) bewirkt.

8. Schrottvorwärmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regelung der Zufuhr von Brenngas und Luft mittels eines Gasanalysators (18), der über einen Regler (22) und einen Stellmotor (19) die Betätigung der Ventile für Gas (9) und Luft (10) bewirkt.