Feuerungsverfahren für Flammöfen und Flammofen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Feuerungsverfahren für Flammöfen, wie beispielsweise Schmelz-, Härte-, Glüh-, Roll-, Stoss-, Siemens-Martin-Öfen, bei denen eine durch Verbrennung von Heizgas und Luft gebildete Flamme vorhanden ist. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Flammofen.
Das beanspruchte Feuerungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Heizgas- Lutf-Gemisch vor Eintritt in den Flammen raum des Ofens durch eine glühende Schicht von entgastem festen Brennstoff geleitet wird, die unmittelbar vor dem Flammenraum liegt und deren strahlende Wärme dem Flam menraum zugute kommt.
Es sind Feuerungsverfahren bekannt, bei denen ein Reizgas-Luft-Gemisch in einer Schicht feuerfesten Materials oder in be sonders ausgebildeten Strahlsteinen zur so genannten flammenlosen Oberflächenverbren nung gelangt, wobei die strahlende Wärme dieses feuerfesten Materials für die Be- heizung des Ofenraumes ausgenutzt und die- ser nur von Abgasen durchstrichen wird.
Gegenüber diesen bekannten Verfahren bietet das beanspruchte Verfahren den wesentlichen Vorteil, dass ein grosser Teil der zur Be- heizung erforderlichen Wärme durch Ver brennung des entgasten glühenden Brenn stoffes selbst aufgebracht wird. Da bekannt lich die Wärmeeinheiten in Gasform erheb lich teurer sind als in Form von festem Brennstoff, tritt hierdurch bei gleicher Tem peraturentfaltung eine wesentliche Erspar nis ein. Ferner kann das Verfahren derart durchgeführt werden, dass man durch Än derung der Luftzufuhr nach Belieben eine oxydierende, neutrale oder reduzierende Flamme erzeugen kann; selbstverständlich muss hierbei die Verbrennung des entgasten festen Brennstoffes berücksichtigt werden.
Ein weiterer Vorteil des beanspruchten Ver fahrens liegt auch darin, dass durch die Ver brennung des festen Brennstoffes gleichfalls Hitze erzeugt wird, dass also sofort nach Glühendwerden des festen Brennstoffes eine Wärmestrahlung in den Flammenraum statt findet, während bei den bekannten Verfah ren das feuerfeste Material bis zum Glühend werden dauernd Wärme aufspeichert, selbst aber keine Wärme erzeugt. Auf diese Weise wird die Anheizdauer des Ofens ganz we sentlich herabgesetzt.
Das Feuerungsverfahren kann ferner derart ausgebildet werden, däss die den Flammenraum des Oifens verlassenden Ab. gase durch eine Schicht von feuerfestem Material oder entgastem festen Brennstoff durchgeführt werden und hier einen grossen Teil ihrer Wärme abgeben, die durch Strah lung in den Flammenraum zurückgeführt wird. Dadurch wird eine äusserst gleich mässige Beheizung des Flammenraumes er.. zielt, was insbesondere für Härteöfen von grossem Vorteil ist.
Die Abgase jeder Feuerung enthalten bekanntlich eine gewisse Menge Verbren nungswasser, das bisher nutzlos verloren ging. Durch Anordnung einer glühenden Schicht feuerfesten Materials oder entgasten Brennstoffes unmittelbar hinter dem Flam menraum des Ofens wird nun der in den Ab gasen enthaltene Wasserdampf zum grössten Teil aufgespalten, und es bildet sich Wasser gas. Durch Zuführung einer entsprechenden Menge Verbrennungsluft kann dieses Was sergas verbrannt werden, und die hierbei entwickelte Wärme wird durch Strahlung ebenfalls wieder in den Flammenraum zu rückgeführt.
Natürlich ist es auch ohne weiteres möglich, die Wärme der Abgase noch weiterhin auszunutzen, beispielsweise durch Anordnung von Regeneratoren oder Rekuperatoren zur Vorwärmung der Ver brennungsluft.
In der Zeichnung sind drei Ausführungs beispiele von Flammöfen dargestellt, die zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens dienen, und zwar zeigt: Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch das erste, Fig. 2 einen entsprechenden Schnitt durch das zweite und Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel.
Im folgenden ist zunächst das erste Aus führungsbeispiel beschrieben.
Der Ofenkörper 1 ist in der üblichen Weise aus feuerfestem Mauerwerk herge stellt und enthält einen als Flammenraum dienenden Herdraum 2 mit einer verschliess baren Öffnung 3 für das zu erhitzende Ma terial. Auf der einen Seite des Herdraumes \? befindet sich ein Feuerungsschacht 4, in den von oben her durch A,bschlussdeckel 5 fester Brennstoff eingeführt werden kann. Durch einen Ring 6 kann fernerhin Ver brennungsluft, vorzugsweise unter einem ge wissen Überdruck, in den Schacht 4 von oben her eingeführt werden. Am untern Ende des Schachtes 4 ist ein Rost 7 an geordnet und unter diesem eine gleichfalls zur Zuführung von Verbrennungsluft die nende Leitung B.
Unter dem Rost 7 befindet sich ein Aschensammelraum 9, aus dem die Asche in üblicher Weise entfernt werden kann. Etwa in Höhe des Herdraumes 2 mün det in den Schacht 4 eine Leitung 10, durch die ebenfalls Luft in den Schacht eingeführt werden kann. Wie aus der Zeichnung er sichtlich ist, ist der Schacht 4 ständig mit festem Brennstoff angefüllt. Auf der an dern Seite des Herdraumes 2 befindet sich ein Abzugsschacht 11 für die Abgase, der mit einem abnehmbaren Abschlussdeckel 12 versehen und ganz oder bis zu einer gewissen Höhe mit feuerfestem Material oder ent gastem festem Brennstoff angefüllt ist.
Zum Abziehen dieses Füllmaterials dient eine durch das Ofenmauerwerk 1 nach unten hin durchgeführte Öffnung 13, die mit Deckel 1.4 abgeschlossen werden kann. An den Ab zugsschacht 11 ist ein wagrechter Kanal 15 angeschlossen, durch den die Abgase aus dem Schacht 11 in den Rekuperator 16 und von diesem aus in den Kamin 17 treten kön nen. Ferner mündet in den Schacht 11 eine Luftzuführungsleitung 18, die zweckmässig etwa in gleicher Höhe wie der Kanal 15 an geordnet ist.
Wenn der Schacht 11 nicht gänzlich mit Füllmaterial angefüllt werden soll, ist es zweckmässig, ihn nur so weit zu füllen, dass die Leitung 18 und der Kanal 15, wie aus der Figur ersichtlich ist, ober halb des Füllmaterials liegen Der Rekupe- rator- 16 steht durch nicht gezeichnete Ver bindungsleitungen mit den einzelnen Luft zuführungsleitungen 5, 8, 10 und 18 in ab sperrbarer Verbindung. Ferner kann die Ein richtung auch so getroffen sein, dass den Leitungen 5 und 8 ausser oder an Stelle von Luft flüssiger oder gasförmiger Brennstoff in regelbarer Menge zugeführt werden kann.
Beim Betriebe des Ofens bilden sich nun in dem Feuerungsschacht 4 drei Zonen Z,, ZZ und Z3. Die oberste Zone Z, dient zur Entgasung des Brennstoffes, wenn Brenn stoff mit flüchtigen Bestandteilen verwendet wird, sonst lediglich zur Vorerhitzung des Brennstoffes. Die entstehenden Gase gelan gen zusammen mit der durch Leitung 5 zu geführten Luft in die darunter befindliche Zone Z", die eine weissglühende Schicht ist und ihre strahlende Wärme unmittelbar in den Herdraum 2 abgeben kann. Die Verbren nung des Brennstoffes in dieser Zone wird nötigenfalls noch durch Zufuhr von Sekun därluft aus Leitung 10 unterstützt.
Der in Zone Z-" nicht verbrannte Brennstoff sinkt in die unterste Zone Z3 und wird hier über dein Rost 7 mit Hilfe der aus Leitung 9 zugeführtem Luft restlos vergast. Die ent stehenden Gase treten nach oben in die Zone Z-- und durch diese in den Herdraum 2. Die gesamten bei der Ent- und Vergasung des Brennstoffes in dem Feuerungsschacht 4 entstehenden Gase werden also zusammen mit der Verbrennungsluft durch die Zone Z., eine Schicht weissglühenden entgasten Brenn stoffes, geleitet und gelangen von dieser un mittelbar in den Herdraum 2.
Wie bereits eingangs erwähnt ist, kann man durch entsprechende Bemessung der durch Leitungen 5, 8 und 10 zugeführten Luftmenge eine oxydierende, neutrale oder reduzierende Flamme erhalten, ohne dass da durch die Verbrennung des Brennstoffes im Schacht 4 irgendwie unvollkommen gestaltet wird. Zweckmässig wird man durch Leitung 8 stets nur so viel Luft zuführen, als zur restlosen Vergasung des Brennstoffes in Zone Z3 erforderlich ist, wobei man mit nahezu theoretischer Luftmenge rechnen kann.
Zur Erzielung einer oxydierenden Flamme wird durch Leitungen 5 und 10 so viel Luft eingeführt, dass ein Luftüber- schuss vorhanden ist, umgekehrt zur Er zielung einer reduzierenden Flamme weniger Luft, als zur Verbrennung in Zone Z2 er forderlich ist.
Die den Herdraum 2 verlassenden Abgase strömen durch den Schacht 11 und erhitzen das in ihm befindliche Füllmaterial, das zum grössten Teil seine strahlende Wärme wieder an den Herdraum 2 abgibt. Der in den Abgasen enthaltene Wasserdampf, das sogenannte Verbrennungswasser, wird in folge der Berührung mit dem glühenden Füllmaterial, besonders wenn dieses aus glü hendem Koks besteht, weitgehend aufgespal ten und Wassergas erzeugt. Das Wasser gas wird dann mit Hilfe der aus Leitung 1,8 zugeführten Luft verbrannt und die ent stehende Wärme in dem R.ekuperator 16 zur Luftvorwärmung ausgenutzt.
Der in Fig. 2 dargestellte Flammofen ist ein Regenerativofen, der mit wechseln der Flammenrichtung im Herdraum 2 ar beitet. Bei dieser Bauart, die sich besonders für kleine Schmelz-, Härte- und Glühöfen eignet, wird das Ofenmauerwerk 1 von einem Gestell 20 getragen, so dass der Ofen von allen Seiten zugänglich ist und leicht trans portiert werden kann. Wie die Zeichnung zeigt, befindet sich auf jeder Seite des Herd raumes 2 ein Füllschacht 11 mit Abschluss- deckel 12 und unterer Abschlussöffnung 13 mit Deckel 14.
Oberhalb der aus entgastem festen Brennstoff, vorzugsweise Steinkohlen- koks, bestehenden Füllung ist an jeden Füll schacht ein Kanal 15 angeschlossen, der mit einem Regenerator 21 in Verbindung steht. Jeder Regenerator 21 steht durch eine Ver- bindungsleitung 22 mit dem Kamin 17 in absperrbarer Verbindung, wobei durch ein nicht gezeichnetes Umstellventil jede Leitung 22 wechselweise mit dem Kamin oder. mit der Aussenluft in Verbindung gebracht wer den kann.
Ausser den oberhalb der Füllung in jeden Schacht 11 mündenden Leitungen 18 sind etwa in Höhe des Herdraumes 2 Lei tungen 23 vorgesehen, die unmittelbar in die Koksfüllungen der Schächte 11 münden. Durch die Leitungen 18 und 23 kann Sekun därluft oder auch flüssiger oder gasförmiger Brennstoff oder ein Gemisch dieser Stoffe eingeführt werden, Der Betrieb des Ofens gestaltet sich wie folgt: Die Verbrennungsluft tritt aus Leitung 22 in den (in der Figur rechts gelegenen) Re generator 21, wird dort vorgewärmt, strömt durch Kanal 15 in den Füllschacht 11 und tritt in die Koksschicht ein. Aus Leitung 23 wird Heizgas ebenfalls in die .Koksschicht eingeführt, das hier mit der Luft verbrennt und die Koksschicht unter gleichzeitiger Verbrennung bis auf Weissglut erhitzt.
Die strahlende Wärme der weissglühenden Schicht wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, zum grössten Teil dem Herdraum 2 zuge führt. Die Abgase durchstreichen die auf der andern Seite des Herdraumes 2 befind liche, ebenfalls glühende Koksschicht und treten durch Kanäle 15 in den links gelege nen Regenerator 21 und von diesem durch Leitung 22 in den Kamin 17. Nach gewisser Zeit wird umgestellt; die Luftströmung und damit die Flammenrichtung im Herdraum 2 erfolgt in umgekehrter Richtung, also von links nach rechts. Die auf -der Abhitzeseite befindliche Leitung 23 ist abgesperrt.
Da auch bei dieser Bauart durch Auf spaltung des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes eine Wassergasbildung ein tritt, kann man durch Luftzuführung mit- telst Leitung 18 auf der Abhitzeseite des Ofens eine Nachverbrennung des Wasser gases erreichen und so- den Abhitzeregene- rator 21 entsprechend höher aufheizen.
Die auf der andern Seite des Ofens be findliche Leitung 18 kann entweder abge sperrt werden oder es kann während dieser Brennperiode auch flüssiger oder gasförmiger Brennstoff zugeführt werden. Dias in Fig. 3 dargestellte dritte Aus führungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten im wesentlichen nur durch eine etwas andere bauliche Anordnung der Re generatoren 21. Bei dieser Bauart, die sich für grössere Öfen eignet, sind die R_egenera- toren unterhalb des Herdraumes 2 angeord net und stehen mit den Füllschächten 11 durch Kanäle 2.4 in Verbindung, die am obern Ende der Füllschächte 11 in diese münden.
Zum Abzug der Asche aus dem Ofen dienen Aschenräume 25, in denen eine nicht gezeichnete Fördervorrichtung -ange ordnet ist.
Der Betrieb des Ofens ist der gleiche wie der des zweiten Ausführungsbeispiels.