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Schwenkbare Abzugshaube zum Ableiten der Verbrennungsgase intermittierend arbeitender Hüttenöfen, insbesondere von Konvertern
Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Abzugshaube zum Ableiten der Verbrennungsgase intermittierend arbeitender Hüttenöfen, insbesondere von sauerstoffgeblasenen Konvertern, in einen Absaugschacht, Kühlkamin oder Abhitzekessel.
Für die Abführung von Verbrennungsgasen intermittierend arbeitender hüttenmännischer Prozesse, wie z. B. von Verbrennungsgasen aus Stahlkonvertern, sind entsprechende Abzugsschächte oder Abzugskanäle üblich. Die Verbrennungsgase werden hiezu von einer über der Austrittsöffnung des hüttenmännischen Ofens angeordneten Abzugshaube erfasst und durch diese in den Abzugsschacht oder Kamin geleitet. Man ist im allgemeinen bestrebt, diese Abzugshaube möglichst eng um die genannte Öffnung auszubilden, damit die Verbrennungsgase nicht die Möglichkeit haben, durch den Spalt zwischen Haube und Ofenmündung (Konvertermündung) zu entweichen.
Da die Verbrennungsgase bei ihrem Austritt aus dem hüttenmännischen Ofen in den meisten Fällen relativ hohe Temperaturen haben, wie z. B. bei sauerstoffgeblasenen Konvertern eine Temperatur von 1600 bis ISOOOC, und da diese Gase relativ hohe Prozentsätze fester Schwebeteilchen mit sich führen und vor ihrem Austritt in die Atmosphäre gereinigt werden müssen, ist eine vorherige Kühlung der Gase unerlässlich. Hiezu kann man sich in bekannter Weise eines Kühlkamins oder eines Abhitzekessels bedienen, welcher zwischen Ofenmündung und Entstaubungsanlage angeordnet wird. Die eingangs genannte Abzugshaube hat dann die Aufgabe, die Verbrennungsgase in diesen Kühlkamin oder Abhitzekessel zu leiten.
Es ist bekannt, dass bei Stahlwerkskonvertern die Konvertermündung, aus welcher die Gase austreten, gleichzeitig auch als Beschickungs- und Abstichöffnung dient. In den Prozesspausen und während des Chargierens muss diese Öffnung daher möglichst gut zugänglich sein. Ferner muss durch diese Öffnung die Ausmauerung des Konverters in periodischen Zeitabständen erneuert werden. Hiezu kommt noch, dass unmittelbar an der Konvertermündung mit den Verbrennungsgasen grössere Mengen von Schlacke ausgestossen werden und sich vorwiegend an den Wandungen der Gasabzugshaube ansetzen. Aus diesem Grund muss auch die Haube zur periodischen Reinigung möglichst gut zugänglich gemacht werden.
Zur Erfüllung dieser Forderungen wurde bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht, die im wesentlichen darin bestehen, dass die Haube während der Blaspausen gegenüber dem Konverter einerseits und dem Kühlkamin oder Abhitzekessel anderseits derart verschoben werden kann, dass sowohl der Konverter als auch das Innere der Haube leicht zugänglich werden. Zu diesem Zweck muss zwischen dem Kühlkamin oder Abhitzekessel und der Haube eine entsprechende Dichtfläche vorgesehen werden. Es sind auch Anordnungen vorgeschlagen worden, bei welchen die Konverterhaube knieförmig ausgebildet ist und um die vertikale Achse des Kühlkamins oder Abhitzekessels schwenkbar angeordnet ist. Auch in diesem Fall ist eine entsprechende Dichtung zwischen der knieförmigen Haube und dem Kamin oder dem Kessel erforderlich.
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Es sind selbstverständlich auch Anlagen bekannt, bei welchen der Konverter ohne besondere Abzugshaube unmittelbar und möglichst dicht an den Abzugsschacht für die Gase anschliesst.
Bei der Verwendung von Abhitzedampfkesseln zur Kühlung von Konverterabgasen ergibt sich zwecks Verwertung des Dampfes in Turbinenanlagen die Notwendigkeit, eine möglichst gleichmässige Dampferzeugung, auch während der Prozesspausen, zu gewährleisten. Aus diesem Grunde werden derartige Abhitzekessel vielfach mit Zusatzfeuerungseinrichtungen ausgerüstet, welche während der Prozesspausen in Betrieb sind.
Diese Zusatzfeuerungen können nur dann mit einem guten Wirkungsgrad arbeiten, wenn der Kessel in dieser Zeit gegen den Eintritt von Falschluft möglichst dicht abgeschlossen wird. Bei Anwendung einer verschiebbaren oder verdrehbaren Abzugshaube, wie sie zuvor geschildert wurde, bleibt jedoch der untere Schachtquerschnitt für den Eintritt von Falschluft völlig offen. Man hat versucht, diesem Mangel dadurch abzuhelfen, dass man im untersten Teil des Abhitzekessels Klappen angeordnet hat, mit welchen dieser freie Querschnitt während des Betriebes der Zusatzfeuerung geschlossen wird.
Die Erfindung hat zum Ziel, die Konstruktion der Konverterabzugshaube zu vereinfachen und betriebssicherer zu gestalten und deren Funktion mit der Funktion der erwähnten Abschlussklappen des Abhitzekessels zu kombinieren.
Gemäss der Erfindung ist die schwenkbare Abzugshaube dadurch gekennzeichnet, dass die einen geschlossenen Kanal umfassende Haube eine um eine horizontale Achse kreiszylindrische Form und die Anschlussstelle des Kühlkamins oder Abhitzekessels an die Haube eine um dieselbe Achse im wesentlichen kreiszylindrische Form aufweisen und die Haube um diese Achse schwenkbar gelagert ist, so dass die zylindrische Wandung der Haube nach Schwenken derselben um ihre Achse als Abschlussorgan für den Kühlkamin oder Abhitzekessel gegen die Atmosphäre dient, wobei der Ofenmund (Konvertermund) frei zugänglich ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die kreiszylindrische Aussenwandung der Haube als gekühlter Doppelmantel ausgebildet.
Ein weiteres erfindungsgemässen Kennzeichen besteht darin, dass die kreiszylindrische Aussenwandung der Haube durch zwei sektorförmige Seitenwandungen mit der Schwenkachse verbunden ist.
Gemäss weiteren Merkmalen der Erfindung ist entweder der Abzugskanal für die Verbrennungsgase in den Kühlkamin oder Abhitzekessel durch die kreiszylindrische Aussenwandung, die zwei sektorenförmigen Seitenwände und eine schräg angeordnete vierte Wand gebildet, wobei auch die sektorenförmigen Seitenwände und die schräge vierte Wand gekühlt sind, oder es ist zur Führung der Gase ein geschlossener, vorzugsweise gekühlter Kanal im Inneren der Haube vorgesehen.
Andere Erfindungsmerkmale sind darin zu sehen, dass der geschlossene Kanal im Inneren der Haube aus eng aneinanderliegenden Rohren gebildet ist, welche von einem Kühlmedium durchflossen sind, und dass der Kanal im Inneren der Haube über der Konvertermündung eine im wesentlichen runde Form aufweist, welche über einen annähernd elliptischen Querschnitt in einen rechteckigen Querschnitt an der Anschlussstelle der Haube an den Kühlkamin oder Abhitzekessel übergeht. Die Vorteile der erfindungsgemässen Haube liegen vor allem in der ausgezeichneten Zugänglichkeit der Konvertermündung und des Abgasabzugskanals in der Haube und im luftdichten Abschluss des Abhitzekessels während der Blaspause.
Der Gegenstand der Erfindung ist in den Fig. 1 - 5 beispielsweise dargestellt. Hievon zeigt Fig. 1 eine schwenkbare Haube in Blasstellung im Schnitt, welche aus einem gekühlten, kreiszylindrischen Doppelmantel, sektorförmigen Aussenwänden und einer schrägen vierten Wand besteht. Fig. 2 zeigt eine schwenkbare Haube in Blasstellung im Schnitt, in welcher die Konvertergase durch einen inneren Rohrkanal geführt werden. In Fig. 3 ist die gleiche Haube in geschwenkter Position während der Blaspause dargestellt. Fig. 4 und 5 zeigen Möglichkeiten einer Regulierung der Luftmenge, u. zw. Fig. 4 derart, dass die Haube selbst kleine Schwenkbewegungen ausführt, Fig. 5 derart, dass ein verschiebbarer manschettenförmiger Ring angeordnet ist.
In Fig. 1 wird der Konverter 1 während des Blasprozesses von einer schwenkbaren Haube 2 umfasst. Diese besteht aus einem um die Achse 3 kreiszylindrischen Aussenmantel 4, zwei sektorförmigen Seitenwänden 5 und einer schrägen vierten Wand 6. Mit Rücksicht auf die hohen Temperaturen der Konvertergase sind sämtliche vier Wände als Doppelwandungen ausgeführt, in welchen das Kühlmittel strömen kann. Um den Konvertermund 7 ist ein Sammelkanal 8 für das Kühlmittel angeordnet, während am oberen Ende der zylindrischen Wandung ein Sammelkanal 9 vorgesehen ist.
Die Verbindung der Haube 2 mit der Schwenkachse 3 erfolgt durch die sektorförmigen Seitenwände 5. Die gesamte Haube ist in Lagern 10 schwenkbar gelagert. Zu- und Abfuhr des Kühlmittels können beispielsweise durch den Hohlraum 11 in der Schwenkachse 3 und über die Rohrleitungen 12 und 13 zu den Doppelwandungen erfolgen. Der über dem Konvertermund 7 angeordnete
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Abhitzekessel 14 trägt an seinem unteren Ende eine ebenfalls kreiszylindrische Dichtungsfläche 15, deren geometrische Achse mit der Schwenkachse 3 der Haube 2 zusammenfällt. Die Kühlrohre 16 des Abhitzekessels münden in einen unteren Sammelkanal 17. Der Kessel ist durch Isolierung und Ausmauerung 18 von aussen verkleidet. An ihrem oberen Ende besitzt die Haube 2 eine Öffnung 19, deren Grösse dem Schachtquerschnitt des Abhitzekessels 14 entspricht.
Ferner besitzt die Haube an ihrem kreiszylindrischen Aussenmantel 4 über der Mitte des Konvertermundes 7 eine weitere Öffnung 20 zum Einführen einer Sauerstoffblaslanze 21. Während des Blasprozesses wird diese Öffnung durch eine kragenförmige Manschette 22 abgedichtet, welche beispielsweise durch Federn 23 nach unten gedrückt wird. Während der Prozesspause wird die Haube 2 um ihre Achse 3 derart verschwenkt, dass mit ihrem zylindrischen Aussenmantel die untere Schachtöffnung des Abhitzekessels 14 vollkommen abgedichtet wird.
Fig. 2 zeigt eine andere Variante der erfindungsgemässen Haube während des Blasprozesses. Die Haube 2 umschliesst wieder den Mund 7 des Konverters 1. Sie besteht im wesentlichen ebenfalls aus einem kreiszylindrischen Aussenmantel 4, welcher um die Achse 3 schwenkbar ist. Dieser Aussenmantel ist wie in Fig. 1 als Doppelmantel ausgeführt und wird von einem Kühlmittel durchströmt. Die Führung der heissen Konvertergase aus dem Konvertermund 7 in den Abhitzekessel 14 erfolgt beispielsweise durch einen Kanal 24, welcher aus nebeneinander angeordneten Kühlrohren 25 gebildet wird. Diese Rohre. münden unten in den Kühlmittelringraum 8 und oben in einen Kühlmittelringraum 26. Die Zu- und Abfuhr des Kühlmittels erfolgt wieder über den Hohlraum 11 in der Schwenkachse 3 und die Rohrleitungen 12 und 13. Eine Isolierung 27 umgibt den Abgaskanal 24 in der Haube.
Die Verbindung des Aussenmantels 4 und des Rohrkanals 24 mit der Schwenkachse 3 erfolgt durch Sektorseitenwände 28, welche jedoch nicht gekühlt werden. Diese Wände können auch durch eine entsprechende andere Tragkonstruktion ersetzt werden.
Die Betätigung der Haube erfolgt nach Fig. 2 und 3 mit Hilfe eines oder mehrerer hydraulischer Zylinder 29, welche an einem Fixpunkt 30 schwenkbar angeordnet sind. Über Kolbenstangen 31 erfolgt die Schwenkung der Haube 2. Die Schwenkbewegung der Haube kann auch durch pneumatische Zylinder, durch Seilzüge oder Motorgetriebe erzielt werden. Ferner sind zur Verlagerung des Schwerpunktes der Haube möglichst nahe an die Schwenkachse 3 heran Hebel 32 mit Gegengewichten 33 vorgesehen. Der Abhitzekessel 14 besteht wieder aus Kühlrohren 16 und besitzt unmittelbar über seiner unteren Schachtöffnung, d. h. unmittelbar über der Anschlussstelle zwischen Haube und Abhitzekessel, Sekundärluftdüsen 34.
Mit diesen wird während des Blasprozesses Sekundärluft in scharfen Strahlen zur Durchwirbelung und wirksamen Vermischung der brennbaren Konvertergase mit der Verbrennungsluft eingeblasen. Es entsteht durch diese Anordnung der Sekundärluftdüsen unmittelbar über der Dichtfläche 15 des Abhitzekessels 14 gegen die Haube 2 aber auch ein Unterdruck, durch welchen ein Austreten der Gase durch die Anschlussstellen zwischen Haube und Abhitzekessel einerseits und zwischen Konverter und Haube anderseits verhindert wird. Die Strömung kann also nur in Richtung von der Aussenluft in das Innere der Haube bzw. des Abhitzekessels erfolgen. Um die einströmende Menge gering zu halten, sind die genannten Anschlussstellen in Form von Spalten vorgesehen, so dass Drosselstellen für eine Gasströmung zwischen Aussenluft und Innerem der Haube bzw. des Abhitzekessels gebildet sind.
Im Abhitzekessel sind ferner Zusatzbrenner 35 vorgesehen, welche beispielsweise als Eckenbrenner angeordnet sind und die Aufgabe haben, während der Blaspause die Dampferzeugung im Abhitzekessel 14 aufrechtzuerhalten. Die Sauerstofflanze 21 ist in eingefahrenem Zustand dargestellt, wobei deren Dichtungsmanschette 22 unter dem Druck der Feder 23 durch die Öffnung 20 im Aussenmantel 4 durchgetreten ist und die Lanzenöffnung 36 in der Isolierung 27 dicht verschliesst. In Fig. 2 ist auch noch ein Kanal 37 zu sehen, in dessen Trichter 38 während der Chargierzeit Zuschlagstoffe in den Konverter 1 eingeschüttet werden können.
Der untere knieförmige Teil 39 dieses Kanals befindet sich während des Blasprozesses in ausgeschwenkter Stellung.
Fig. 3 zeigt die gleiche Haube wie Fig. 2, jedoch in geschwenkter Stellung während der Blaspause. Es gelten die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 2. Mit Hilfe des hydraulischen Zylinders 29 hat die Haube 2 eine Schwenkbewegung ausgeführt, durch welche ihr zylindrischer Aussenmantel 4 den Abhitzekessel 14 an seinem unteren Ende dicht abschliesst und den Eintritt von Falschluft verhindert. Die Zusatzbrenner 35 im Abhitzekessel können daher mit gutem Wirkungsgrad betrieben werden. Der Konverter wird über den Trichter 38 und den Zuschlagkanal 37 sowie über dessen eingeschwenktes Kniestück 39 durch den Konvertermund 7 mit Zuschlagstoffen beschickt. Der durch die Rohre 25 gebildete Gaskanal 24 liegt angenähert horizontal und ist für eine Reinigung von beiden Seiten zugänglich.
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Schliesslich zeigen die Fig. 4 und 5 noch zwei Ausführungsvarianten für die Regelung der Verbrennungsluftmenge. In Fig. 4 wird der Mund 7 des Konverters 1 wieder durch den unteren Teil der schwenkbaren Haube 2 umgeben. Die Verbrennungsluft kann durch den Spalt 40 zwischen dem Konvertermund 7 und dem unteren Ringraum 8 des gekühlten Gaskanals 24 frei eintreten. Die Grösse dieses Spaltes und somit die Verbrennungsluftmenge kann nun erfindungsgemäss dadurch verändert werden, dass die Haube während des Blasprozesses entsprechend dem Kohlenstoffabbrand im Konverter l um kleine Winkel geschwenkt wird. Wird die Haube 2 nach unten geschwenkt, so wird der Spalt 40 und die Verbrennungsluftmenge verkleinert. Wird die Haube nach oben geschwenkt, so werden beide vergrössert. In Fig. 4 sind die Grenzlagen der Haube 41 und 42 strichpunktiert dargestellt.
Die Öffnung 20 im Aussenmantel 4 und die Öffnung 36 in der Isolierung 27 müssen für den Durchtritt der Sauerstofflanze 21 so ausgeführt sein, dass die Haube 2 die kleine Schwenkbewegung zur Luftregulierung ungehindert ausführen kann. Die Öffnung 36 kann beispielsweise durch eine Abdekkung 43 abgedichtet werden. In Fig. 5 umschliesst die untere Öffnung der Haube 2 nicht den Mund 7 des Konverters 1. Der Kühlwasserringraum 8 der Haube 2 und der Konvertermund 7 werden vielmehr von einer ringförmigen Manschette 44 umschlossen, welche mit Rücksicht auf die abgestrahlte Wärme ebenfalls gekühlt wird.
Der zwischen dem Ringraum 8 der Haube 2 und demKonvertermund 7 einerseits und der ringförmigen Manschette 44 anderseits freibleibende Spalt 45 für den Zutritt der Verbrennungsluft zu den Konvertergasen kann durch vertikale Verschiebung der Manschette 44 in Richtung des Pfeiles 46 jeweils vergrössert und verkleinert werden, wodurch die Verbrennungsluftmenge ebenfalls geregelt wird. Die Zuführung des Kühlmittels zur Manschette 44 kann durch strichpunktiert gezeichnete Schlauchleitungen 47 erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwenkbare Abzugshaube zum Ableiten der Verbrennungsgase intermittierend arbeitender Hüttenöfen, insbesondere von sauerstoffgeblasenen Konvertern, in einen Absaugschacht, Kühlkamin oder Abhitzekessel, dadurch gekennzeichnet, dass die einen geschlossenen Kanal umfassende Haube eine um eine horizontale Achse kreiszylindrische Form und die Anschlussstelle des Kühlkamins oder Abhitzekessels an die Haube eine um dieselbe Achse im wesentlichen kreiszylindrische Form aufweisen und die Haube um diese Achse schwenkbar gelagert ist, so dass die zylindrische Wandung der Haube nach Schwenken derselben um ihre Achse als Abschlussorgan für den Kühlkamin oder Abhitzekessel gegen die Atmosphäre dient, wobei der Ofenmund (Konvertermund) frei zugänglich ist.