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Verfahren zum Schmelzen von schmelzbarem Gut und Schachtofen zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie einen Schachtofen zum Schmelzen von schmelzbarem Gut, unter welchem im weitesten Sinne Erze, Metalle, Mineralien od. dgl. zu verstehen sind. Die Erfindung bezweckt, das Schmelzen unter besserer Ausnützung der zugeführten Wärmemengen auszuführen, als dies bisher der Fall war, wobei ein aus mindestens zwei Schächten bestehender Ofen zur Verwendung gelangt. Das in beide Schächte eingesetzte Schmelzgut wird zunächst vorgewärmt und sodann der unmittelbaren Einwirkung eines Brennstoffes ausgesetzt. Für das erfindungsgemässe Verfahren ist es nun wesentlich, dass frische Luft bzw.
Brennstoff während einer ersten Brennperiode mindestens einen Schacht von oben nach unten im Gleichstrom durchsetzen und über eine Verbindung, z. B. über eine den Schächten gemeinsame Schmelzwanne, zu wenigstens einem andern Schacht geführt werden und diesen als Abgas nach oben im Gegenstrom verlassen, worauf in den folgenden Brennperioden die Schächte im Zyklus vertauscht werden.
Das Verfahren ist nicht an eine bestimmte Anzahl von Schächten gebunden. Beispielsweise können drei Schächte vorgesehen sein, die vorzugsweise durch eine gemeinsame Schmelzwanne verbunden sind.
Für diesen Fall wird während der ersten Brennperiode der erste Schacht von Luft und der zweite Schacht von einem brennbaren Gas von oben nach unten durchsetzt, wobei gleichzeitig die entstandenen Abgase den Ofen durch den dritten Schacht von unten nach oben verlassen. In den darauffolgenden Brennperioden werden die von Luft bzw. Brenngas oder Abgas durchsetzten Schächte im Zyklus vertauscht. Dieses spezielle Verfahren nach der Erfindung eignet sich insbesondere für die Verwendung von minderwertigem Brenngas, z. B. von Gichtgas.
In der nachstehenden Beschreibung soll nun die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. In Fig. l ist ein Doppel-Schachtschmelzofen für hochwertige Brennstoffe schematisch dargestellt.
Fig. 2 zeigt dagegen einen Schmelzofen mit drei Schächten für minderwertige, gasförmige Brennstoffe, z. B. Gichtgas.
Der Ofen gemäss Fig. l besteht aus nebeneinander angeordneten Schächten I und II, die übereine ge- meinsame Schmelzwanne W miteinander verbunden sind. Es ist aber ohne weiteres denkbar, dass jeder Schacht auf einer ihm zugehörigen Schmelzwanne ruht und zwischen den Schächten ein Verbindungskanal angeordnet ist.
Beide Schächte I, II haben oben einen Einlass bl bzw. b für die Zufuhr von Luft und Material bzw. für die Abführung der Abgase und etwa in ihrem unteren Drittel einen Einlass cl bzw. c für den Brennstoff, der staubförmig, flüssig oder auch gasförmig sein kann. Demnach kann die Zone zwischen den Ein- lässen für Luft und Material b.,b und den Brennstoffeinlässen cl, c2 als Vorwärmzone V und die Zone unterhalb der Brennstoffeinlässe c.,c als Schmelzzone bezeichnet werden.
Die Funktion des erfindungsgemässen Ofens ist die folgende :
Während einer ersten Brennperiode strömt Frischluft durch den Einlass b. in den ersten Ofenschacht I und erwärmt sich ändern vorhandenen, in der vorhergehenden Periode durch die Abgase erhitzten Schmelzgut angenähert bis zur Schmelztemperatur. Auf der Strecke zwischen den Stellen cl und c2, also noch in den Schächten oder auch erst in der Schmelzwanne W, können Brenner an beliebigen Stellen angeordnet sein, die das Schmelzen des eingesetzten Gutes unter Verwendung der vorerhitzten Luft herbeiführen.
Die Abgase kühlen sich im Schacht II bis auf dieSchmelztemperatur desSchmelzgutes ab und wärmen im Bereich zwischen den Stellen c, und b das dort eingesetzte Gut für die nächste Periode vor. Damit wird im Material der Vorwärmzone II soviel Wärme gespeichert, dass das auf nahezu Schmelztemperatur gebrachte
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Gut die in der folgenden zweiten Brennperiode eingeführte Frischluft vorwärmt, die dann am Einlass b2 in den Schacht II eindringt. In dieser zweiten Brennperiode verläuft der Schmelzprozess in gleicher Weise, nur dass die Abgase den Schacht 1 über die Öffnung b. verlassen.
Das geschmolzene Gut wird bei a abgezogen. Das Umschalten von der einen Periode auf die andere erfolgt immer dann, sobald die austretenden Abgase eine gewisse Temperatur zu überschreiten beginnen.
Es ist zweckmässig, in möglichst kurzen Zeitintervallen umzuschalten, soweit dies der Schmelzprozess ermöglicht. Wie leicht zu erkennen ist, führt die Aufspeicherung der Wärme in der Vorwärmzone und das darauffolgende Nutzbarmachen durch das Vorwärmen der Frischluft zu einer wärmetechnisch günstigen Ausnützung der zugeführten Wärmemengen.
In Fig. 2 ist ein dreiteiliger Schachtofen schematisch dargestellt, der die Verwertung eines minderwertigen, gasförmigen Brennstoffes, z. B. Gichtgas, ermöglicht. Bei solchen Öfen ist es zur Erzielung der
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notwendig, sowohl die zugeführte Luft als auchbetrachtet : Grundsätzlich wird Luft und Brenngas im Zyklus in die einzelnen Schächte I - III zugeführt, die auf einer gemeinsamen Schmelzwanne ruhen. Während also die kalte Luft bei b. in den Schacht I und das ebenfalls kalte Brenngas bei b in den Schacht II eintritt und sich in diesen beiden Schächten an dem noch warmen Gut erwärmen, verlassen die Abgase in dieser Brennperiode den Ofen durch den Schacht III bei bs'wobei sie das dort frisch eingesetzte Gut bis nahezu auf die Schmelztemperatur vorwärmen.
Wäh- rend der nächsten Periode dringt die Luft durch den Schacht II, das Brenngas durch den Schacht III ein, wobei beide sich beim Durchsetzen des Schachtinhaltes erhitzen, weil vorausgehend das Gichtgas in der
Vorwärmezone des Schachtes II dem dort befindlichen vorgewärmten Gut nicht die ganze Wärme entzo- gen hatte. Das Brennen erfolgt also im Bereich der Schmelzwanne und im unteren Bereich des dritten
Schachtes, im vorliegenden Beispiel im Schacht I, dessen frisch eingesetzter Inhalt durch die nach oben streichenden heissen Abgase nunmehr bis nahezu auf die Schmelztemperatur vorgewärmt wird.
Es ist ersichtlich, dass prinzipiell auch mehr als drei Schächte gegebenenfalls auf einer gemeinsamen Schmelzwanne angeordnet werden können.
In der dritten Brennperiode setzt sich der Schmelzprozess fort, nur dass nunmehr der Schacht II es ist, durch den die Abgase den Ofen verlassen, wobei auch frisches Brenngut zugeführt wird.
Bei Anordnung von drei Schächten auf einer gemeinsamen Wanne werden die Schächte zweckmässig symmetrisch im Dreieck angeordnet, so dass die Bedingungen des Brennens während aller Brennperioden angenähert gleich sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Schmelzen von schmelzbarem Gut, wie Erz, Metall, Mineralien od. dgl., in einem aus mindestens zwei Schächten bestehenden Ofen, wobei das Schmelzgut eines jeden Schachtes vorgewärmt und sodann der unmittelbaren Einwirkung eines Brennstoffes ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Luft bzw. Brennstoff während einer ersten Brennperiode mindestens einen Schacht von oben nach unten im Gleichstrom durchsetzen und über eine Verbindung, z. B. über eine den Schächten gemeinsame Schmelzwanne, zu wenigstens einem andern Schacht geführt werden und diesen als Abgas von unten nach oben im Gegenstrom verlassen, worauf in den folgenden Brennperioden die Schächte im Zyklus vertauscht werden.
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Process for melting fusible material and shaft furnace for carrying out this process
The invention relates to a method and a shaft furnace for melting meltable material, which in the broadest sense means ores, metals, minerals or the like. The aim of the invention is to carry out the melting with better utilization of the amounts of heat supplied than was previously the case, a furnace consisting of at least two shafts being used. The molten material used in both shafts is first preheated and then exposed to the direct action of a fuel. For the method according to the invention, it is now essential that fresh air or
Fuel during a first combustion period through at least one shaft from top to bottom in direct current and via a connection, for. B. via a melting tank common to the shafts, to at least one other shaft and leave it as exhaust gas upwards in countercurrent, whereupon the shafts are interchanged in the cycle in the following combustion periods.
The process is not tied to a specific number of shafts. For example, three shafts can be provided, which are preferably connected by a common melting tank.
In this case, the first shaft is penetrated by air and the second shaft by a flammable gas from top to bottom during the first burning period, with the resulting exhaust gases leaving the furnace through the third shaft from bottom to top. In the subsequent combustion periods, the shafts penetrated by air or fuel gas or exhaust gas are interchanged in the cycle. This particular method according to the invention is particularly suitable for the use of inferior fuel gas, e.g. B. of furnace gas.
In the following description, the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. In Fig. 1, a double-shaft melting furnace for high-quality fuels is shown schematically.
Fig. 2, however, shows a melting furnace with three shafts for inferior, gaseous fuels, e.g. B. furnace gas.
The furnace according to FIG. 1 consists of shafts I and II which are arranged next to one another and which are connected to one another via a common melting tank W. However, it is readily conceivable that each shaft rests on a melting tank belonging to it and that a connecting channel is arranged between the shafts.
Both shafts I, II have at the top an inlet bl or b for the supply of air and material or for the discharge of the exhaust gases and approximately in their lower third an inlet cl or c for the fuel, which is dusty, liquid or even gaseous can be. Accordingly, the zone between the inlets for air and material b., B and the fuel inlets cl, c2 can be referred to as the preheating zone V and the zone below the fuel inlets c., C as the melting zone.
The function of the furnace according to the invention is as follows:
During a first combustion period, fresh air flows through inlet b. into the first furnace shaft I and heats up the existing melt material, which has been heated by the exhaust gases in the previous period, approximately to the melting temperature. On the route between points c1 and c2, that is to say still in the shafts or even only in the melting tank W, burners can be arranged at any point, which bring about the melting of the material used using the preheated air.
The exhaust gases cool down in shaft II to the melting temperature of the material to be melted and preheat the material used there in the area between points c and b for the next period. So much heat is stored in the material of the preheating zone II that it is brought to almost the melting temperature
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Well preheats the fresh air introduced in the following second combustion period, which then penetrates into shaft II at inlet b2. In this second combustion period, the melting process proceeds in the same way, except that the exhaust gases enter the shaft 1 via the opening b. leave.
The melted material is withdrawn at a. Switching from one period to the other always takes place as soon as the exiting exhaust gases begin to exceed a certain temperature.
It is advisable to switch over in the shortest possible time intervals, provided the melting process allows this. As can easily be seen, the storage of the heat in the preheating zone and the subsequent utilization by preheating the fresh air leads to a thermally favorable utilization of the heat quantities supplied.
In Fig. 2 a three-part shaft furnace is shown schematically, the recovery of an inferior, gaseous fuel, z. B. furnace gas, allows. In such ovens it is necessary to achieve the
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necessary, both the supplied air and considered: Basically, air and fuel gas are fed in a cycle into the individual shafts I - III, which rest on a common melting tank. So while the cold air at b. In the shaft I and the likewise cold fuel gas at b in the shaft II and warm up in these two shafts on the still warm material, the exhaust gases leave the furnace through the shaft III at bs'when they are freshly used there Preheat well to almost the melting temperature.
During the next period, the air penetrates through the shaft II and the fuel gas through the shaft III, both of which heat up when the shaft contents are penetrated because the furnace gas in the first
The preheating zone of shaft II had not removed all of the heat from the preheated material located there. The firing takes place in the area of the melting tank and in the lower area of the third
Shaft, in the present example in shaft I, the freshly inserted content of which is now preheated to almost the melting temperature by the hot exhaust gases sweeping upwards.
It can be seen that, in principle, more than three shafts can optionally be arranged on a common melting tank.
The melting process continues in the third firing period, except that it is now through shaft II through which the exhaust gases leave the furnace, with fresh material to be fired as well.
When arranging three shafts on a common tank, the shafts are expediently arranged symmetrically in a triangle so that the conditions of the burning are approximately the same during all burning periods.
PATENT CLAIMS:
1. A method for melting fusible material such as ore, metal, minerals or the like. In a furnace consisting of at least two shafts, the melting material of each shaft being preheated and then exposed to the direct action of a fuel, characterized in that Air or fuel pass through at least one shaft from top to bottom in direct current during a first combustion period and via a connection, e.g. B. via a melting tank common to the shafts, to at least one other shaft and leave it as exhaust gas from bottom to top in countercurrent, whereupon the shafts are interchanged in the cycle in the following burning periods.