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Verfahren zum Betrieb von Gas- oder Winderhitzeranlagen und
Anlage zur Durchführung desselben
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von Gas-oder Winderhitzeranlagen mit Regenerativerhitzern, von denen jeweils einer oder mehrere aufgeheizt werden und ein anderer zum Erhitzen des Gases oder Windes dient, und die mit einem von den Abgasen des oder der aufzuheizenden Erhitzer durchströmten Rekuperator verbunden sind.
Insbesondere bei Winderhitzern für Hochofenanlagen wird heute die Forderung gestellt, den Wind mit höheren Temperaturen als bisher üblich dem Hochofen zuzuführen. Während man bisher vorwiegend mit Temperaturen vor dem Hochofen von 800 bis 1000 C arbeitete, sind heute zwecks Koksersparnis und Leistungssteigerung Temperaturen bis 13000C erwünscht.
DieseF orderung lässtsich bei geeigneter feuerfester Auskleidung der Cowper durch Beheizen mit heizwertkräftigen Heizmitteln erfüllen, ohne dass zur Erzielung der erforderlichen hohen Verbrennungstemperaturen eineVorwärmung der Heizmittel erforderlich ist. Beim Hochofenbetrieb fällt Gichtgas als Abfallgas an, was infolge seines relativ niedrigen Preises zur Beheizung der Winderhitzer gern benutzt wird.
Gichtgas ist jedoch ein Schwachgas mit niedrigem Heizwert, mit dem sich nur entsprechend niedrige Verbrennungstemperaturen erzielen lassen. Soll z. B. Wind auf über 13000C erhitzt werden, so sind in der Aufheizperiode Verbrennungstemperaturen im Brennschacht und in der Kuppel der Winderhitzer von zirka 16000C erforderlich, was bei Verwendung von Gichtgas nur möglich ist, wenn Gichtgas und Verbrennungsluft, bevor sie dem Brenner zugeführt werden, auf z. B. zirka 4000C vorgewärmt werden.
Es wäre z. B. möglich, Gichtgas mit Starkgas zu mischen, um die Vorwärmung zu vermeiden. Dies ist jedoch ebenso wie die ausschliessliche Verbrennung von Starkgas aus wirtschaftlichen Gründen meistens unerwünscht, weil der Kalorienpreis des Starkgases meist höher liegt als der des Schwachgases.
Es ist bekannt, die zur Erzielung der erwünschten hohen Verbrennungstemperaturen erforderliche Vorwärmung der Heizmittel bei Schwachgasbeheizung in einem den Cowpern nachgeschalteten Rekuperator vorzunehmen, der von den Abgasen des jeweils aufzuheizenden Cowpers durchströmt wird.
Man hat auch vorgeschlagen, den üblichen Regeneratoren am kalten Ende einen Rekuperator zur Windvorwärmung auf z. B. 5000C vorzuschalten. Bei einem derartigen Verfahren zum Betrieb von Gasoder Winderhitzern kann infolge guter W rmeübertr. agungsverh ltnisse im Rekuperatorteil die Regenerativerhitzerheizfläche relativ klein gehalten werden. Auch lässt sich bei dieser Anordnung ein relativ geringer Temperaturabfall des Heisswindes über die Periode erzielen. Nachteilig dabei ist jedoch, wie bei jedem normalen Regenerativerhitzer, dass bei Anwendung von Schwachgas die neuerdings erwünschten hohen Temperaturen vonz.
B. 1400 bis 16000C in der Aufheizperiode im Brennschacht und in der Kuppel der Winderhitzer nicht erreicht werden können, so dass entweder die zusätzliche Verwendung von Starkgas erforderlich ist oder aber eine Vorwärmung der Heizmittel (Schwachgas und/oder Luft) mit Wärme aus fremden Wärmequellen vorgenommen werden muss.
Bei der Aufheizung eines Winderhitzers steigen die Abgastemperaturen mit zunehmender Aufheizung des Gitterwerks stetig an. Bei Beginn der Aufheizung nimmt das Gitterwerk in der Zeiteinheit grössere Mengen Wärme auf als gegen Ende, so dass die Abgastemperatur am Ende der Aufheizperiode wesentlich
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höher liegt als am Anfang. Infolge dieser Temperaturschwankungen der aus dem Winderhitzer in den Rekuperator eintretenden Abgase werden auch die im Rekuperator vorgewärmten Heizmittel (Gas und Luft) am Anfang der Aufheizperiode weniger stark vorgewärmt als am Ende derselben. Gegen Ende der Aufheizperiode steigen somit die Temperaturen in der Winderhitzerkuppel in unerwünschter Weise an.
Die Erfindung besteht nun darin, den während der Aufheizung aus dem oder den Erhitzern austretenden Abgasen entsprechend den zunehmenden Abgastemperaturen vor Eintritt in den Rekuperator derart abnehmende Wärmemengen zuzuführen, dass die gewünschte Temperatur der vorgewärmten Heizmittel stets erreicht und konstant gehalten wird, unabhängig davon, mit welcher Temperatur das Abgas in den Rekuperator eintritt.
Dadurch wird unter grösstmöglicher Wärmeausnutzung die Temperatur der Verbrennungsmittel auf gleicher Höhe gehalten, u. zw. auf der Höhe, die für die gewünschte Temperatur des Winderhitzers erforderlich ist.
Die Wärmezufuhr zu dem Rauchgas wird gemäss der Erfindung mittels einer oder mehrerer in die Rauchgasleitung einmündender Brenner vorgenommen. Es ist aber auch jede andere Art von Wärmequelle für die Wärmezufuhr möglich.
In der aus dem Rekuperator austretenden Brennstoff- bzw. Luftleitung sind Thermostaten angeordnet, die auf die gewünschteVorwärmtemperaturder aus dem Rekuperator austretenden Verbrennungsmittel eingestellt sind und den oder die in der Abgasleitung zum Rekuperator angeordneten Brenner so durch über die Beheizungsperiode abnehmende Wärmezufuhr regeln, dass die Vorwärmtemperatur auf der gewünschten Höhe konstant gehalten wird.
Die Durchführung der Erfindung ist unabhängig von der Art des für die Aufheizung des Erhitzers verwendeten Brennstoffes. Es ist auch gegebenenfalls möglich, nur die Verbrennungsluft im Rekuperator vorzuwärmen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise schematisch veranschaulicht. Fig. 1 ist eine Sei- tenansicht einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren betriebenen Winderhitzeranlage. Fig. 2 zeigt diese im Grundriss.
Mit 1 und 2 sind die nach dem bekannten Cowpersystem ausgebildeten Regenerativerhitzer bezeichnet, die mit einem Gitterwerk 3 ausgestattet sind und die von einem an die Cowperkuppel angeschlossenen Brennschacht 4 durch eine nicht näher dargestellte Brennereinrichtung 5 aufgeheizt werden. Die das Gitterwerk 3 von oben nach unten durchströmenden heissen Abgase geben ihre Wärme an das Gitterwerk ab und ziehen unten bei 6 ab. Der zu erhitzende Wind wird in der Erhitzungsperiode unten bei 7 zugeführt und durch einen Stutzen 8 des Brennschachtes 4 abgezogen.
Die Erfindung ist in gleicherweise durchführbar bei Erhitzern, bei denen der Brennschacht 4 innerhalb der Erhitzer 1, 2 angeordnet ist.
Die Abgasableitungen 6 der Regenerativerhitzer 1, 2 sind durch eine Leitung 9 miteinanderverbunden und jede durch ein Absperrorgan 10 absperrbar. Die gemeinsame Abgasleitung 9 ist durch eine Leitung 21 mit einem Rekuperator 12 verbunden, in dem das Abgas seine Wärme an die zur Aufheizung der Regenerativerhitzer dienenden Heizmittel abgibt. Das Abgas zieht bei 11 aus dem Rekuperator'12 ab und wird durch einen nicht dargestellten Kamin abgeführt.
Beispielsweise wird Gichtgas durch die Leitung 13 und Verbrennungsluft durch die Leitung 14 durchdenRekuperatorgeführtunddurchdieLeitungen 15,16 aus dem Rekuperator abgezogen. Die Gasoder Luftleitungen 15. 16 sind mit gemeinsamen Leitungen 17,18 verbunden, die zu den Brennern 5 der Brennschächte 4 der beiden Regenerativerhitzer 1, 2 führen und mit Absperrorganen 19, 20 versehen sind.
In der Leitung 21 ist ein Brenner 23 angeordnet. In den aus dem Rekuperator 12 austretenden Gas-und Luftleitungen 15,16 sind ferner Thermostaten 22 eingebaut, die in nicht näher dargestellter Weise die Brennstoff- und Luftzufuhr zum Brenner 23 derart regeln, dass die eingestellte Vorwärm- temperatur von Gas und Luft während der ganzen Aufheizperiode aufrecht erhalten wird. Es erfolgt somit bei Beginn des Aufheizens eine grössere Brennstoffmengenzufuhr zum Brenner 23 als am Ende der Auf- heizperiode.
Die bei 13 und 14 in den Rekuperator 12 eingeführten Verbrennungsmittel Gas und Luft gelangen somit durch die Leitungen 15, 17 und 16, 18 mit stets gleichen Temperaturen zu dem Brennschacht 4 des aufzuheizenden Winderhitzers, so dass bei gleichbleibender Mengenzufuhr der Verbrennungsmittel dem Winderhitzer während der ganzen Aufheizperiode zu jedem Zeitpunkt stets gleichbleibende Wärmemengen zugeführt werden.
Nachdem der Regenerativerhitzer 1 aufgeheizt worden ist, wird durch die Leitung 7 das zu
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Process for the operation of gas or wind heater systems and
Plant to carry out the same
The invention relates to a method for operating gas or wind heater systems with regenerative heaters, one or more of which are heated and another is used to heat the gas or wind, and with a recuperator through which the exhaust gases from the heater (s) to be heated flow are connected.
In particular in the case of wind heaters for blast furnace systems, there is a demand today to supply the wind to the blast furnace at higher temperatures than was previously the case. While temperatures in front of the blast furnace were mainly 800 to 1000 C up to now, temperatures of up to 13000 C are desired today in order to save coke and increase performance.
With a suitable refractory lining of the cowper, this requirement can be met by heating with high-calorific heating means, without the need to preheat the heating means to achieve the required high combustion temperatures. When operating blast furnaces, furnace gas is produced as waste gas, which is often used to heat the blast furnace due to its relatively low price.
However, furnace gas is a lean gas with a low calorific value, with which only correspondingly low combustion temperatures can be achieved. Should z. If, for example, wind is heated to over 13000C, combustion temperatures in the combustion shaft and in the dome of the boiler of around 16000C are required, which is only possible when using furnace gas if furnace gas and combustion air are on before they are fed to the burner z. B. preheated to about 4000C.
It would be B. possible to mix furnace gas with strong gas to avoid preheating. However, like the exclusive combustion of strong gas, this is usually undesirable for economic reasons, because the calorie price of the strong gas is usually higher than that of the lean gas.
It is known to preheat the heating means necessary to achieve the desired high combustion temperatures with lean gas heating in a recuperator connected downstream of the cowpers through which the exhaust gases of the cowper to be heated flow.
It has also been proposed that the usual regenerators at the cold end a recuperator for preheating the wind on z. B. 5000C upstream. With such a method for operating gas or wind heaters, good heat transfer can result. conditions in the recuperator part, the regenerative heater heating surface can be kept relatively small. With this arrangement, a relatively small temperature drop in the hot wind can also be achieved over the period. However, as with any normal regenerative heater, the disadvantage here is that when lean gas is used, the recently desired high temperatures of z.
B. 1400 to 16000C in the heating-up period in the combustion shaft and in the dome of the wind heater cannot be reached, so that either the additional use of high-strength gas is required or the heating medium (lean gas and / or air) is preheated with heat from external heat sources must become.
When a heater is heated up, the exhaust gas temperatures rise steadily as the latticework is heated up. At the beginning of the heating, the latticework absorbs larger amounts of heat per unit of time than towards the end, so that the exhaust gas temperature at the end of the heating period is significant
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higher than at the beginning. As a result of these temperature fluctuations in the exhaust gases entering the recuperator from the heater, the heating means (gas and air) preheated in the recuperator are also preheated less at the beginning of the heating period than at the end of the same. Towards the end of the heating period, the temperatures in the heater dome therefore rise in an undesirable manner.
The invention consists in supplying the exhaust gases exiting from the heater (s) during heating in accordance with the increasing exhaust gas temperatures before entering the recuperator in such a way that the desired temperature of the preheated heating means is always reached and kept constant, regardless of which one Temperature the exhaust gas enters the recuperator.
As a result, the temperature of the combustion agent is kept at the same level with the greatest possible heat utilization, u. between at the level required for the desired temperature of the heater.
The supply of heat to the flue gas is carried out according to the invention by means of one or more burners opening into the flue gas line. However, any other type of heat source for the heat supply is also possible.
Thermostats are arranged in the fuel or air line exiting the recuperator, which are set to the desired preheating temperature of the combustion agent exiting the recuperator and regulate the burner (s) arranged in the exhaust line to the recuperator by reducing the heat supply over the heating period so that the preheating temperature is increased the desired height is kept constant.
The implementation of the invention is independent of the type of fuel used for heating the heater. If necessary, it is also possible to preheat only the combustion air in the recuperator.
The invention is illustrated schematically in the drawing, for example. 1 is a side view of a wind heater system operated according to the method according to the invention. Fig. 2 shows this in plan.
1 and 2 denote the regenerative heaters designed according to the known Cowper system, which are equipped with a latticework 3 and which are heated from a combustion shaft 4 connected to the Cowper dome by a burner device 5 not shown in detail. The hot exhaust gases flowing through the lattice work 3 from top to bottom give off their heat to the lattice work and withdraw from the bottom at 6. The wind to be heated is fed in during the heating period at the bottom at 7 and drawn off through a nozzle 8 of the combustion shaft 4.
The invention can be carried out in the same way with heaters in which the combustion shaft 4 is arranged within the heaters 1, 2.
The exhaust gas discharge lines 6 of the regenerative heaters 1, 2 are connected to one another by a line 9 and each can be shut off by a shut-off device 10. The common exhaust gas line 9 is connected by a line 21 to a recuperator 12, in which the exhaust gas gives off its heat to the heating means used to heat the regenerative heater. The exhaust gas is withdrawn from the recuperator 12 at 11 and is discharged through a chimney, not shown.
For example, furnace gas is passed through the recuperator through line 13 and combustion air is passed through line 14 and withdrawn from the recuperator through lines 15, 16. The gas or air lines 15, 16 are connected to common lines 17, 18, which lead to the burners 5 of the combustion shafts 4 of the two regenerative heaters 1, 2 and are provided with shut-off devices 19, 20.
A burner 23 is arranged in line 21. In the gas and air lines 15, 16 exiting from the recuperator 12, thermostats 22 are also installed, which regulate the fuel and air supply to the burner 23 in a manner not shown in such a way that the set preheating temperature of gas and air throughout Heating period is maintained. A larger amount of fuel is thus supplied to the burner 23 at the start of the heating process than at the end of the heating period.
The combustion agents gas and air introduced into the recuperator 12 at 13 and 14 thus pass through the lines 15, 17 and 16, 18 at the same temperatures to the combustion shaft 4 of the heater to be heated, so that with the same quantity of combustion agent being supplied to the heater during the whole During the heating-up period, constant amounts of heat are supplied at all times.
After the regenerative heater 1 has been heated, the line 7 closes
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