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Beschreibung zu der Patentanmeldung
betroffend VERFAHREN UND KUPOLOFEN ZUR VERWENDUNG VON ZUSATZBRENNSTOFFEN AUF KOHLENWASSERSTOFFBASIS
(Priorität: 29. November 1963 - Ungarn - TA-995) Die Erfindung ist ein Verfahren
und ein Kupolofen zur Verwendung von Zusatzbrennstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis.
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Bei den Zusatzfeuerungen von Kupolöfen bekannter Konstruktionen werden
bei einzelnen Ausftlhrungen Gase, bei anderen flüssige Zusatzbrennstoffe in der
Weise verwendet, daß ihre Verbrennung im Ofenkörper erfolgt. So trat bei diesen
Kupolöfen auch der Vorteil dieser verfahren in Brsoheinung, Jedoch nur in der Hinsioht,
daß ein kleinerer
Teil des Koksmaterials durch billigere und günstigere
Verbrennungseigensohaften aufweisende Brennstoffe ersetzt wurde. Die Nachteile dieser
herkömmlichen Verfahren und Einriohtungen bestehen darin, daß sie nur die Verwendung
von Zusstzbrennstoffen eines Aggregatzustandes ermdgliohen und daß sie im Gegensatz
zu der während der Zeitdauer der Feuerung ansteigenden Gasmenge die gleiohe GasatPömungsgesohwindigkeit
als optimale Bedingung der Feuerung nioht gewährleisten, d.h. den Wirkungsgrad der
Verwendung von Zusatzbrennstoffen beeinträohtigen. Ebenfalls nachteilhafte feuerungstechnische
Begebenheiten bedeuten auch die Konstruktionsmängel, die infolge der herkömmliohen
inneren Konstruktion (Ausbildung), keine ideale Anordnung der Düsen und Hilfsbrenner
ermöglichen und demzufolge die Voraussetzungen des Wärmeaustausches zwischen dem
Einsatzgut und dem Gasmedium ebenfalls nicht gewährleisten, so daß keine Möglichkeit
zur Sicherung eines gleichmäßigen Einsatz- und Gasdruokes gegeben ist, Ziel der
Erfindung ist die Entwioklung eines Kupolofens, der mit Zusatzbrennstoffen auf Kohlenwasserstoffbasis
betrieben werden kalt.
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Die Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zur Verwendung von Zusatzbrennstoffen
auf Kohlenwaseerstofibasis in Kupolöfen.
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Das wesentliche der Erfindung besteht darin, daß eine um 40 - 60
Gew.%-e verminderte Schmelzkoksmenge in den Kupolofen geftihrt wird, und daß dann
im Verlaufe des Sohmelzens oberhalb der Formebene in einem Abstand von
0,8
- - 1,2 des unteren d.h. des Herddurohmessers des Kupolofens Temperaturen von 1700
bis 1800 cc aufweisende und bei dem vollständigen Verbrennen von Kohlenwasserstoffen,
vorteilhafterweise von Öl oder Brdgas entstehende Rauchgase zugeftihrt werden.
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Die Erfindung stellt gleichzeitig auoh einen Kupolofen dar, der einen
Herd, einen Schacht und einen zwischen diesen beiden ausgebildeten Übergangsteil
sowie eine im Herd angeordnete Formebene besitzt.
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Das wesentliche der Erfindung besteht hier darin, daß der Ofen eine
zur Verbrennung der Kohlenwasserstoffe dienende Verbrennungskammer sowie mindestens
eine mit dem Ausgang der Verbrennungskammer verbundene und die Yerbrennungsprodukte
der Kammer oberhalb der Formebene in den Kupolofen führende Rauchgaseintrittsöffnung
besitzt.
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Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn der Herd des Kupolofens
Konstruktionsproportionen von d/D = 0,6-0,95, der Schacht solche von d/F = 3,5-7,
der Übergangsteil d/H =0,8-1,2, die Eintrittsöffnung der Zusatzfeuerung - o,6-2
aufweisen, wobei d der Durchmesser des Herdes, D der Durohmesser des Schachtes,
P der Durchmesser der Eintrittsöffnung, H der gegenseitige Abstand der Formebene
und der Mittellinie der Eintrittsöffnung und L die Höhe des Übergangsteiles sind.
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Schließlich ist es auoh vorteilhaft, wenn die Achslinie der Rsuohgaseintrittsöffnungen
einen Winkel von ( = 5-30° mit der Waagerechten einschließend ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu dessen
Verwirklichung
dienende Einrichtung beseitigen die aufgezählten Nachteile der bekannten Kupolöfen
mit Wasserstoffzusatzfeuerung durch ein Verfahren, bei dem während der Feuerung
die stöchiometrische Verbrennung eines oder mehrerer verschiedener Zusatzbrennstoffe
verwirklicht und bei dem der Zusatzbrennstoff bereits vollständig verbrannt in den
Ofen geführt wird.
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Gemäß der Erfindung werden an Stelle von 40-60 % des Schmelzkokses
aus der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen gewonnene Rauchgase mit Temperaturen
von 1700-1800°C oberhalb der Formebene in den Ofen geführt. Dieser Umstand verändert
die im Ofen ablaufenden Vorgänge in folgender Weise. Durch Einftihrurig der Rauchgase
mit Temperaturen von 170s bis 18000C erweitert sich die normalerweise ueber der
Formebene entstehende Schmelzzone nach oben, wodurch das Schmelzen in einem gröberen
Raum des Ofens gleichzeitig erfolgt und so die Schmelzleistung erhöht wird. In dieser
Weise kann man die obere Schmelzleistungsgrenze überschreiten, die in Kupolofen
ohne Zusatzfeuerung ohne Verminderung der Temperatur des geschmolzenen Eigens nooh
erreicht werden kann. Diese durch Zusatzfeuerung erreichbare weitere Leistungserhöhung
ist jedoch nur in dem Fall mit dem maximalen Wärmeausnutzungsgrad verbunden, Nenn
die Beziehung d/H = 0,8-1,2 besteht. In den Verbrennungseinrichtungen ist die Zusatzbrennstoffmenge
zu verbrennen, bei der an Stelle von Je 3 kg dem Einsatz entnommenem Koks 1 kg öl
bzw. bei einer Erdgasfeuerung an Stelle von Je 2 kg Koks lNm 3 Erdgas verwendet
wird. Die erste und die drei letzten Chargen der Schmelze sind so in den Ofen einzusetzen,
als
eb kleine Zusatzfeuerung vorgesehen wäre, und während des erschmelzens dieser Chargen
ist die Zusatzfeuerung zu unterbrechen. Das Zünden der Verbrennungsanlagen und die
Kontrolle ihres Betriebes erfolgt mit Hilfe einer mit Hilfsbrennern und Flammenwächtern
aufgebauten Automatik. Zur Formebene und zu den Verbrennungseinrichtungen ist die
Verbrennungsluft so zuzuführen, daß zu den Blasformen jeweils die zur Verbrennung
der leistungsabhängigen Soksmenge erforderliche, zu den Verbrennungseinrichtungen
die zur Verbrennung der Zusatzbrennstoffmenge erforderliche Luftmenge gelangt. I)ie
so verteilten Luftmngen gelangen zu den einzelnen Blasformen bzw. Verbrennungseinrichtungen
in gleicher Weise verteilt. Zu den Verbrennungseinrichtungen wird die Luft mit einem
mindestens um lo mm WS kleineren Druck als zu den Blasformen geführt.
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Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren können bei dem üblichen
Luftdruck und der üblichen Grundkoksmenge folgende Vorteile gesichert werden.
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Bezogen auf eine Einheitsmenge des Metalleinsatzes ist eine um 15-22
% geringere Wärmemenge als bei einem mit reinem Koks erforderlichen Scirnelzen erforderlich.
Berechnet für G@ßeisen mit einer Abstichtemperatur von 1460-1500°C erhöht sich die
Schmelzleistung mit der erfindungsgemäßen Einrichtung um 40-60 %.
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Der spezifisohe Kalksteinverbrauoh vermindert sioh »n 40-60 % ulld
der spezifische Verbrauoh an Reparaturwerkstoffen um 30-40%. Die spezifische Sohlackenbildung
liegt um 35-40% niedriger als bei den Kupolöfen ohne Zusatzfeuerung.
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Die spezlfische Gichtgasmenge sowie die Temperatur und der phydikalische
Wärmegehalt des entweichenden gichtgases wemindern sich. Im Verhältnis des Anstieges
der Sohmelzleistung vermindern sich auoh die Elektroenergie- und Arbeitskosten.
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Die Erfindung wird detailliert auf Grund einer beispiesweisen Ausftlhrungsform
eines erfindungsgemäßen Kupolofens mit Kchlenwasserstoffzusatzfeuerung fttr den
Fall einer Ölzusatzfeuerung darstellt.
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Wie dies aus der Zeichnung hervorgeht, ist der erfindungsgemäße Kupolofen
mit Kohlenwasserstoffzusatzfeuerung mit den Verbrennungseinrichtungen 1 versehen.
Die Achslinien der Eintrittskanäle der Verbrennungseinrichtungen 1 und das innere
Profil des Ofens sohneiden sioh in den Punkten 2, die die waagerechte sog. Brennerebene
bestimmen.
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In ähnlichem Sinne bestimmen die Punkt 3 die ebenfalls waagerechte
Formebene. Die ßohslinien der Verbrennungseinrichtungen schließen mit der Waagerechten
einen Winkel ein.
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Das Öl gelangt aus der Ölleitung 4 Uber die Abzweigung 5 zu den Zerstäubern
6.
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Die Zerstäuberugsluft gelangt aus der Druckluft -ringleitung 7 durch
die Abzweigungen 8 in die Zerstäuber 6.
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Aus der Verbrennungsluftringleitung 9 gelangt die Ölverbrennungsluft
Uber die Abzweigungen lo zu den Verbrennungseinrichtungen lt Die Blasformen 11 erhalten
die zum Verbrennen des Kokses erforderliche Luft Ueber die Abzweigungen 13 aus der
Verbrennungsluftringleitung 12. Das Zilnden des Öles erfolgt mit Hilfe der Hilfsbrenner
14, die aus der Ringleitung 15
über die Abzweigungen 16 16 das Propanbutangas
und über die Abzweigungen 17 die als Verbrennungsluft dienende Drookluft erhalten.
Der Innenraum das Ofens gliedert sich in drei Teile, den Herd 18, den kegeligen
Übergangsteil 19 und den Schacht 20.
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Der Einsatz wird mit der um 40-60 % verminderten Koksmenge durch
die am Schacht 20 vorgesehene BeschickungstUr in den Ofen befördert. Die aufgegebene
Koksmenge verbrennt mit der duroh die Blasformen 11 eingeblasenen Luit, und unter
Einwirkung der siob so bildenden Wärmemenge sowie der aus den Verbrennungse inrichtungeu
1 einströmenden heißen Rauchgase wird der Metalleinsatz im Schacht 20 vorgewärmt
und dann in den unteren Teilen des Ofens ersohmolzen und überhitzt. Das Entfernen
des flüssigen Eisens und der Sohlaoke erfolgt durch die im Herd 18 ausgebildete
Abstichöffnung in der Ueblichen Weise.
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Im vorstehenden wurde die erfindung verbunden mit einer Ölzusatzfeuerung
beschrieben. Es ist Jedoch ofiensiohtlioh, daß die erfindungsgemäße Einrichtung
mit Jedem beliebigen anderen Kohlenwasserstoff-Zusatzbrennstoff betrieben werden
kann, da dadurch weder die Einrichtung nooh das Verfahren eine Anderung erfahren.