DE822428C - Kupolofen mit Vorwaermung des Windes durch Abgaswaerme - Google Patents

Description

• Kupolofen mit Vorwärmung des Windes durch Abgaswärme Es sind bereits Kupolöfen bekannt. bei welchen der Gebläsewind unter Ausnutzung der Abgaswärme der den Kupolofenschacht verlassenden Gichtgase in einem Winderhitzer vorgewärmt wird. Bei einem bekannten Ofen dieser Art ist etwas oberhalb der Schmelzzone eine Reihe von Ausströmdüsen angeordnet, welche die Abgase durch kleine Winderhitzer zum oberen Teil des Schachtes leiten.
• Bei einem anderen Ofen dieser Art werden die Abgase durch Schlitze in einen ringförmigen Kanal kurz oberhalb der Schmelzzone abgeleitet, die darin enthaltenen CO-Gase in einem kleinen Abzugschacht unter Zusetzen von Heißwind nachverbrannt und die Wärme in einem Winderhitzer ausgenutzt. Bei wieder einem anderen bekannten Verfahren zur Abgaswärmeverwertung bei Schachtöfen wird vorgewärmte Luft in einen nach außen abgeschlossenen Raum zwischen Gicht- und Lufterhitzer eingeleitet, wo die Gichtgase gegebenenfalls mit Hilfe zusätzlicher Verbrennungswärme nachverbrannt werden. Die Verfahren mit diesen verschiedenen bekannten Schmelzeinrichtungen haben gezeigt, daß beim Schmelzen mit vorgewärmtem Wind unter Verwertung der Abgaswärme auch bei einer Nachverbrennung der Gichtgase eine Herabsetzung des Satzkoksanteiles unter ein bestimmtes Maß, beispielsweise etwa roo/o des Einsatzes, nicht möglich ist, weil dann der CO-Gehalt der Abgase so gering ist, daß bei der Nachverbrennung keine Zündung mehr erfolgt und der Wärmeinhalt der Abgase allein nicht mehr ausreicht, um eine genügende Heißwindtemperatur zu gewährleisten. Durch die oben erwähnten Abgasdüsen kann ferner nur ein geringer Teil der Gase entnommen werden, ganz abgesehen davon, daß die richtige Höhenlage dieser Düsen oberhalb der Schmelzzone nur schwer festzustellen ist. Auch verschlacken die Düsen in der Regel sehr bald und erfordern häufige Reparaturen.
• Die Erfindung betrifft einen Kupolofen und ein Verfahren zum Betrieb von Kupolöfen mit durch die Abgase vorgewärmtem Wind, bei welchem die Nachteile der bekannten Einrichtungen und Verfahren vermieden sind. Erfindungsgemäß werden die Verbrennungsgase durch einen unmittelbar über der Verbrennungszone einmündenden Kanal ganz oder teilweise abgezogen, ehe sie ihre Wärme zu einem großen Teil zur Vorwärmung des Beschickungsgutes abgegeben haben und ehe durch eine Reduktion der vorhandenen Kohlensäure zu Kohlenoxyd wieder eine Verschlechterung des Verbrennungsverhältnisses eingetreten ist. Damit aber eine Verstopfung des Abgaskanals durch Schmelzgut oder mitgerissene Schlacken und Koksteilchen und dadurch bedingte Störungen mit Sicherheit vermieden werden, werden die Abgase durch eine möglichst große Öffnung abgezogen, also nicht wie üblich durch verschiedene über den ganzen Ofenumfang verteilte kleine Öffnungen und einen von diesen gespeisten Ringkanal, wobei der Durchgangsquerschnitt des Abzugskanals und des Winderhitzers so groß bemessen sind, daß die Verbrennungsgase ohne zusätzliche Absaugung ihren Weg durch den Kanal und die Winderhitzer nehmen. An Stelle einer einzigen großen Öffnung können erforderlichenfalls auch mehrere etwas kleinere Öffnungen treten, deren Gesamtquerschnitt etwa '/s des Ofenquerschnitts beträgt. Den gleichen Durchgangsquerschnitt weist auch der zum Winderhitzer führende Abgaskanal auf.
• Der beim Schmelzen im Ofenschacht herrschende Druck stellt sich in der Windleitung bzw. im Windmantel ein und wird normalerweise auch dort gemessen. Dieser Druck, oder mit anderen Worten der Widerstand, der sich dem Gebläsewind und später den Verbrennungsgasen entgegensetzt, ist beim Schmelzen außer von der Art des Schmelzgutes abhängig von der Höhe der Beschickungssäule bzw. von dem Querschnitt der freien Lücken zwischen dem Schmelzgut. So ergab sich beispielsweise an einem normal betriebenen Kupolofen mit 6oo mm 1. W. ein Druck von etwa 5oo mm Wassersäule, gemessen im Windmantel, wenn der Ofenschacht normal bis zur Gichtöffnung mit den einzelnen Sätzen gefüllt war. Wenn der Ofenschacht weniger hoch gefüllt wird, z. B. nur bis zur Zweidrittelhöhe, so sinkt der Druck in der Windleitung auf etwa ,4oo mm oder auf etwa 300 mm, wenn der Ofen bis nur noch knapp über die Verbrennungszone über den Düsen gefüllt wird.
• Wenn nun die Verbrennungsgase aus diesem Ofen bei normal gefülltem Schacht durch einen in der oben beschriebenen Weise angebrachten Abzugskanal abgezogen werden, so sinkt der Druck im Windmantel auf etwa 250 bis 300 mm Wassersäule, und je nach dem Druckverhältnis nehmen deshalb mehr oder weniger große Mengen der Verbrennungsgase ihren Weg ohne zusätzliche Absaugung durch einen Ventilator unmittelbar durch den Abgaskanal und den Winderhitzer und nicht durch den Ofenschacht, auch wenn dieser nicht durch einen Gichtverschluß verschlossen ist. Da diese Gase eine sehr große Wärmemenge mit sich führen, kann der Gebläsewind auf jede gewünschte Temperatur vor-

  gewärmt werden. Dabei kann auf verschiedenem

  Wege eine Regelung erfolgen. llcispiels\weise kann

  die Menge der durch den _Lbl;asl;anal gehenden Ab-

  gase dadurch beeinflußt ,werden, daß die Besehik-

  kungssäule im Ofenschacht Höher oder niedriger ge-

  halten wird, weil ja, wie oben angegeben, der

  Widerstand im Ofenschacht von der flöhe der Be-

  schickungssäule abhängig ist. Je niedriger die Be-

  schickungssäule ist, desto mehr Gase gehen durch

  den Ofenschacht und desto werüger Gase durch den

  Abgaskanal zum \\'inderliitzer. Dies wirkt sich

  u. a. ganz besonders beim Ilerunterblasen des

  Ofens beim Schluß des Schmelzens günstig aus,

  weil mit sinkender Beschickungssä ule die heißer

  werdenden Abgase durch den Ofenschacht abziehen

  und dadurch der Winderhitzer selbstfindig vor einer

  Überhitzung geschützt bleibt.

  Weitere Möglichkeiten der Regelung der Abgas-

  menge können durch einen Schieber im Abgaskanal

  oder bzw. und durch einen einstellbaren Gicht-

  verschluß auf dem Ofenschacht gegeben sein. Wird

  der Schieber irn Abgaskanal ganz geschlossen, so

  tritt natürlich wieder der \orrnalzustand ein, es

  geht überhaupt kein Verbreririringsgas mehr durch

  den Vorwärmen, und der Druck im Windmantel

  steigt in dem angeführten Beispiel auf 5oo mm.

  Durch mehr oder weniger weites Öffnen des Schie-

  bers ist es möglich, dein Druck im Windmantel

  innerhalb der angegebenen Grenzern zwischen 300

  und 5oo min \r\'assersäule zu ändern und damit

  mehr oder weniger Abgase durch deii Winderhitzer

  zu leiten.

  Während bei geöffnetem Giclitwei-scliluß immer

  ein Teil der Verbrennungsgase seihen Weg durch

  die Beschickungssäule irn Ofenschacht nimmt, ist

  es andererseits möglich, durch \-erschließen der

  Gichtöffnung alle Abgase zu zwingen, durch den

  Abgaskanal und anschließend durch denn Wind-

  erhitzer zu ziehen. Dies kommt u. a. darin in Frage,

  wenn die Abgaswärme stets in vollem Umfange

  ausgenutzt werden soll, insbesondere nicht nur für

  die V orwärmung des Gel>läsewindes, sondern auch

  für weitere Zwecke.

  Ist der Wärmeinhalt der zum \\-inderhitzer strö-

  menden Abgase zu groll, so daß letzterer zu hohen

  Temperaturen ausgesetzt oder die I-leißwindtem-

  peratur zu hoch werden würde, so kann durch Ein-

  blasen zusätzlicher Kaltluft vor dem Winderhitzer

  die Temperatur geregelt werden.

  Die Erfahrungen der Erfinder Haben gezeigt,

  daß das mit einem Ofen nach der Erfindung ge-

  schmolzene Eisen ungewöhnlich liolie Temperaturen

  aufweist, obwohl mit Kokssätzen von nur 7 bis 8%

  des Eisensatzes geschmolzen wird und obwohl keine

  nennenswerte Vorwärmung des Schmelzgutes durch

  die abziehenden Gase im oberen Teil des Schachtes

  erfolgt, vielmehr die Gicht praktisch kalt bleibt.

  Entgegen der bisher herrschenden Anschauung ist

  also eine Vorwärmung der Beschickung im Schacht

  nicht erforderlich.

  Ein Ausführungsbeispiel eines Kupolofens nach

  der Erfindung ist in der Zeichnung in rein schema-

  tischer Form dargestellt.

  Zugrunde gelegt ist eine Ofenanlage, die aus zwei Kupolöfen i und einem für beide Ofen gemeinsamen Winderhitzer 2 bestellt. In beiden Ofen sind auf den einander zugekehrten Ofenseiten unmittelbar oberhalb der \Terbretmungszone A Abzugsöffnttugen 3 vorgesehen, deren Querschnitt etwa gleich einem Drittel des Schachtquerschnitts ist. An diese Öffnungen schließen sich Abzugskanäle 4, deren Sohlen 5 zunächst unter einem steilen Winkel zur Ofenachse verlaufen. Sie leiten dann in einen gemeinsamen Abzugsraum 6 über, aus welchem die Gase zum Winderhitzer 2 und von hier nach Abgabe ihrer Wärme zum Abzug 7 strömen (vgl. die in die Figuren eingezeichneten Pfeile). Durch die starke Neigung der Kanalsohle 5 wird erreicht, daß etwa in den Kanal mitgerissene Teile der Beschickung von selbst wieder in den Verbrennungsraum zurückfallen. Damit auch ein Hängenbleiben der absinkenden Beschickungssäule an der Übergangsstelle vom Schacht in den Abgangskanal mit Sicherlieit vermieden wird, ist das Ofenfutter 8 an der Stelle unterhalb des Kanals entsprechend zurückgesetzt und so gestaltet, daß ein allmählicher Übergang von der senkrechten Schachtwandung in die schräge Kanalsohle erfolgt.
• In jeder der beiden Abgasleitungen befindet sich ein Abgasschieber 9, der nach Bedarf mehr oder weniger weit geöffnet werden kann, wodurch der nach (lern Winderhitzer strömende Abgasstrom geregelt werden kann. Ferner können die beiden Ofetischäclite durch als bewegliche Deckel io ausgebildete Gichtverschlüsse mehr oder weniger weit geöffnet werden. Man kann auf diese Weise die Gesatntaügasmenge zwingen, ihren Weg durch den Winderhitzer zu nehmen, uni ihre Wärme vollständig auszunutzen, oder umgekehrt den Druck im Ofenschacht oberhalb der Verbrennungszone beeinflussen.
• Durch eine Zusatzleitung i t, die in den gemeinsamen Abgaskanal 6 der beiden Ofen mündet, kann nach Bedarf Kühlluft eingeblasen und dadurch die "Temperatur im Winderhitzer geregelt werden.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: t. Ktipolofen tnit Vorwärmung des Windes in einem durch kurz oberhalb der Schmelzzone austretende :11)gase beheizten Winderhitzer, dadurch gel:etitizeiclinet, daß sich unmittelbar über der Verbrennungszone (A) des Ofens (i) ein Kanal (:4) befindet, der alle oder einen Teil der Verbrennungsgase nach dem Winderhitzer (2) leitet, und daß die Durchgangsquerschnitte des Kanals (4, 6) und des Winderhitzers so groß bemessen sind, daß die Verbrennungsgase ohne zusätzliche Absaugung ihren Weg. durch den Kanal und den Winderhitzer -nehmen.
2. 2. Kupolofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur auf einer Seite des Kupolofens (i) eine oder mehrere entsprechend große Abzugsöffnungen (3) vorgesehen sind.
3. 3. Kupolofen nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Abzugsöffnungen (3) und der Querschnitt des Abzugskanals (4) je etwa '/s des Schachtquerschnitts beträgt.
4. 4. Kupolofen nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Sohle (5) des Abzugskanals (4) stark geneigt zu der Ofenachse verläuft.
5. 5. Kupolofen nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (8) des Ofenschachtes unterhalb des Abzugskanals (4) etwas zurückgesetzt ist und so in die Sohle (5) des Abzugskanals übergeht, daß die Beschickung an dieser Stelle nicht hängenbleiben kann.
6. 6. Kupolofen nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenschächte (i) und Abzugskanäle (4) mit einstellbaren Verschlüssen (9, io) ausgestattet sind, durch welche die Druckverhältnisse geregelt werden können.
7. 7. Kupolofen nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Abgaskanal (6) zwischen Ofen (i) und Winderhitzer (2) eine Kühl luftleitutig (ii) angeschlossen ist. B.
8. Verfahren zum Betriebe von Kupolöfen nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Abgaskanal (4, 6) strömende Gasmenge durch die Höhe der Beschickungssäule und den sich dadurch im Ofen einstellenden Druck geregelt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Abgaskanal strömende Gasmenge durch Einstellung des Gichtverschlusses (io) und bzw. oder des Abgasschiebers (9) und gegebenenfalls durch die Höhe der Beschickungssäule geregelt wird.