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Verfahren zur Verminderung des spezifisehen Brennstoffverbrauches und Regelung der Temperatur in metallurgischen Öfen aller Art.
Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Verminderung des spezifischen Brennstoffverbrauches und Regelung der Temperatur in metallurgischen Öfen aller Art kohlensäurereiche Abgase in die Öfen einzuführen, die aus Feuerungen stammen, wie z. B. Winderhitzer, Röstöfen, Kesselfeuerungen u. dgl., ferner auch aus Gasmaschinen. Gemäss vorliegender Erfindung werden die einzuführenden Gase durch Verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen im Windleitungssystem, im Winderhitzer oder in vor diese geschalteten Leitungen oder Feuerungen erzeugt. So ist es insbesondere möglich, z. B. Gichtgas in die Heisswindleitung einzuführen, wo es noch vor Eintritt in den Ofen verbrennt.
Statt Gichtgas kann auch Koksofen-oder Generatorgas Verwendung finden. Diese Stoffe verbrennen z. B. beim Eintritt in eine Hochofenwindleitung oder werden in unmittelbar vor diese geschalteten Leitungen oder Feuerungen verbrannt, wobei die Verbrennungsprodukte gleichfalls in den Hochofenwind gelangen. Die Verbrennung findet unter den denkbar günstigsten Bedingungen statt ; sie erfolgt sehr vollkommen und bei bestem Wirkungsgrad, da ein grosser Luftüberschuss und hohe Windtemperatur eingehalten werden können und keine Abgasverluste sowie stark verminderte Leitungs-und Strahlungs- verluste auftreten. Die Fbertragung der durch diese Verbrennung dem Winde mitgeteilten Wärme ist sonach bedeutend wirtschaftlicher als bei den heute üblichen Winderhitzern.
Die Zuführung der Brennstoffe ist aber auch in oder vor den Düsen möglich, jedoch immer so, dass die Stoffe vor Eintritt in den Ofen zur Verbrennung gelangen. In diesem Falle sind auch die Abstrahlungsverluste auf ein Minimum reduziert. Die Zuführung der Brennstoffe ist natürlich auch in den Winderhitzern oder an irgendeiner Stelle der Kaltwindleitung möglich. Als günstigste Stelle ist jedoch das Stück der Heisswindleitung anzusehen, welches zwischen dem dem Hochofen zunächst an die Windleitung angeschlossenen Winderhitzer und der zur Temperaturregelung angeschlossenen Kaltwindleitung (Mischleitung) liegt. Bei einer andern Ausführungsform werden Feuerräume, z.
B. für Kohlenstaub, Koksklein oder Gas, Teer und andere Brennstoffe mit geringem Aschengehalt, vor der Ringleitung oder vor den Düsen angeordnet, wobei es günstig ist, diese Brennstoffe vorzuwärmen. Zweckmässig ist es auch, den Brennstoffzubringer durch ein Organ zwangläufig noch vor dem Abstellen oder Drosseln des Windes zu schliessen und erst nach vollem Blasen wieder zu öffnen. Auch die Regelung der Gasmenge nach der verfügbaren Windmenge oder nach dem beabsichtigten Verbrennungsverhältnis ist möglich.
Durch die Zuführung der Brennstoffe in die Heisswindleitung erfährt der Wind eine Temperatursteigerung. Die in den Ofen so miteingeblasenen Verbrennungsprodukte verursachen aber im Ofen einen Wärmeausfall. Die durch Verbrennung von Brennstoffen im Wind freiwerdende Wärme reicht jedoch nicht aus, um diesen voll zu ersetzen. Es muss noch immer ein Anteil der fehlenden Wärme durch höhere Winderhitzung aufgebracht werden ; allerdings ist der Wärmeabgang infolge des besseren Wirkungsgrades ein weitaus geringerer als bei der mittelbaren Erhitzung des Windes in einem Winderhitzer. Die zuzuführende Wärmemenge ist auch um so geringer, je weniger Ballaststoffe der Brennstoff enthält.
Die Industriegase haben im allgemeinen einen beträchtlichen Stickstoffgehalt ; dagegen geben reiche Gase, ferner flüssige und feste Brennstoffe bei der Verbrennung wenig oder fast keine Ballaststoffe ab, weshalb nur geringe Wärmemengen zusätzlich aufzubringen sind, um die Verbrennungsgase auf die erforderliche Temperatur zu bringen und um den Wärmeausfall im Ofen zu decken. Der Wärmeausfall entsteht durch die Zerlegung der im zugeführten Gas vorhandenen Kohlensäure und des in diesem
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vorhandenen Wassers und dadurch, dass der eingeführte Stoff nicht die Arbeitstemperatur des Ofens besitzt. Da dieser Wärmeausfall durch Wärmezufuhr zu diesem Stoff oder zum Wind gedeckt wird, wird jene Kohlenstoffmenge, die der eingeführte Stoff mitbringt, im Ofen an Koks od. dgl. erspart.
Da der Stoff selbst und der zur Winderhitzung nötige Brennstoff minderen Wert als der Koks haben, ist die Ersparnis um so höher, je mehr Kohlenstoff in gebundener oder freier Form durch den Stoff in den Ofen bzw. in die Windleitung eingebracht werden kann. Je geringer die Menge des vom Verbrennungsstoff mitgebrachten Ballastes, z. B. Stickstoff, ist, desto höhere Temperatur wird der in den Ofen eingeblasene Wind haben können und um so höhere Anteile an Kohlensäure oder Wasserdampf werden zerlegt werden können. Daher ist es klar, dass auch die Sauerstoffanreicherung im Wind, die ebenfalls erniedrigend auf den Ballastgehalt wirkt, die Verwendung höherer Kohlensäure-bzw. Wasserdampfmengen ermöglicht.
Die in vorgeschalteten Feuerungen erzeugten kohlensäurereichen Gase werden, eventuell mit Wasserdampf, am zweckmässigsten in die Kaltwindleitung eingeblasen, u. zw. vor der Abzweigung zu dem vom Hochofen am weitesten abliegenden Winderhitzer und nach dem die Kaltwindleitung absperrenden Schieber od. dgl. Bei dieser Anordnung wird es möglich, die Gase oder den Dampf während der Drosselung des Windes durch das Auslassventil in das Freie auszulassen.
Werden mit einer gegebenen, in der Zeiteinheit in den Ofen eingeblasenen Windmenge noch zusätzliche Mengen von Kohlensäure oder Wasserdampf dem Ofen zugeführt, so wird je Zeiteinheit eine grössere Menge von Kohlenoxyd und Wasserstoff entstehen, als bei Verwendung reinen Windes, und es wird daher auch eine grössere Konzentration an CO und H auftreten, welche die Produktion erhöht. Durch dieses Verfahren wird sonach nicht nur eine Ersparnis an spezifischem Brennstoffverbrauch, sondern infolge Produktionssteigerung an sich eine Senkung des spezifischen Brennstoffverbrauches erzielt, die zur Deckung des Wärmeausfalles herangezogen werden kann, wenn man auf die Produktionssteigerung mehr Wert legt und die Arbeitstemperatur gleichmässig erhalten will.
Auch bei Generatoren ist das Einblasen von kohlensäurereichen Gasen oder das Einführen von Stoffen, die in der Windleitung verbrennen, möglich. Der hiebei auftretende Wärmeausfall im Generator kann dann durch höhere Windtemperatur oder durch geringeren Dampfzusatz zum Winde behoben werden. Das Einführen von Wasserdampf mit dem Winde ist bei Generatoren allgemein üblich, ebenso ist das Einführen von Abgas oder von brennbarem Gas in dieselben bekannt, nicht aber ein Verfahren, nach welchem gleichzeitig der Wind erwärmt wird, damit der durch das Einbringen der Abgase oder des Wasserdampfes entstehende Wärmeausfall gedeckt wird, wodurch es möglich wird, die Gasausbeute und den Heizwert des Generatorgases, also den Wirkungsgrad des Generators, zu erhöhen. Der Wind, der in den Generator eingeblasen wird, kann z.
B. in einem der bekannten Lufterhitzer durch Abfallwärme erhitzt werden, während das einzuführende Gas aus Feuerungen, z. B. aus Martinöfen, Kesseln, Wärm- öfen und andere, oder von der Verbrennung von Brennstoffen (Gas, Kohle, Teer und andere) in der Windleitung oder in vor diese geschalteten Leitungen oder Feuerungen stammen kann.