DD299917A7

DD299917A7 - Koksloser, gasgefeuerter kupolofen

Info

Publication number: DD299917A7
Application number: DD31468788A
Authority: DD
Inventors: Joachim De Mallon; Michael De Schaaf; Klaus De Schimmangk; Joachim De Kuhla; Manfred De Brandt; Waldemar De Neumann
Original assignee: Ingitec-Buerogemeinschaft Fuer Giessereitechnik,De; Spezialbau-Kombinat Wasserbau,De
Priority date: 1988-04-13
Filing date: 1988-04-13
Publication date: 1992-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen kokslosen, gasgefeuerten Kupolofen mit vollstaendiger Nachverbrennung der waehrend des Schmelz- und UEberhitzungsprozesses von Eisenmetallen und deren Legierungen, insbesondere von Guszeisen, entstehenden und unverbrannte Bestandteile enthaltenden Gichtgase. Erfindungsgemaesz hat die ueber dem wassergekuehlten Rost liegende Schuettsaeule eine Hoehe bis zu 2 000 mm und der den gleichmaeszig ueber den Ofenumfang verteilten Luftduesen angrenzende Ofenschacht ist eine zylindrische Brennkammer mit Temperaturmeszstelle und Beschickungsoeffnung sowie ein Rekuperator mit Temperaturmeszstelle. Dies hat die Vorteile, dasz eine optimale Durchmischung von Gichtgas und Verbrennungsluft und somit ein vollstaendiges Ausbrennen des Gichtgas-Luftgemisches, unabhaengig von der Groesze des Anteiles unverbrannter Bestandteile im Gichtgas, erreicht sowie ein Gichtgasaustritt durch die Beschickungsoeffnung sicher verhindert werden.{koksloser, gasgefeuerter Kupolofen; Gichtgasnachverbrennung; Schuettsaeule; Brennkammer; Rekuperator; Temperaturmeszstelle}

Description

Darlegung dee Wesen« der Erfindung

Die Aufgabe dor Erfindung besteht darin, einen kokslosen, gasgefeuerten Kupolofen zu schaffen, der mit einfachen technischen und regelungstechnischen Mitteln und geringen konstruktiven Änderungen immer ein vollständiges Ausbrennen des Gichtgases, unabhängig vom Anteil seiner unverbranntun Bestandteile, garantiert, die Zufuhr von Falschluft in den Ofenschacht minimiert und bei der Nachverbrennung berücksichtigt. Erfindungsgemäß hat die über dem wassergekühlten Rost liegende Schüttsäule eine Höhe bis zu 2000mm und der den gleichmaßig über den Ofenumfang verteilten Luftdüsen angrenzende Ofenschacht ist eine zylindrische Brennkammer mit Temperaturmeßstelle und Beschl jkungsöffnung sowie ein Rekuperator mit Temperaturmeßstelle. Kennzeichnend ist ebenfalls, daß die zylindrische Brennkammer einen Innendurchmesser von 1300mm und eine Höhe von 2000mm hat. Dadurch unterschreiten die die Schüttsäule verlassenden Gichtgase nicht die Selbstzündtemperatur. Zur effektiven Verbrennung wird Verbrennungsluft mit honor Geschwindigkeit durch d^;o gleichmaßig über den Ofenumfang verteilten Luftdüsen quer zur vertikalen Strömungsrichtung der aufsteigenden Gichtgase in die zylindrische Brennkammer eingeblasen. Zur Minimierung von Falschluftzufuhr durch die Beschickungsöffnung in den Ofenschacht ist in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen der Temperaturmeßstelle der Brennkammer und der Temperaturmeßstelle am Rekuperator die Menge der von einem Saugzug durch den Rekuperator gesaugten Abgase ais Summe des ausgebrannten Gichtgases und der Falschluft zu regeln. Die Temperaturdifferenz sollte mindestens 10% der Brennkammerausgangstemperatur betragen.

Dies hat die Vorteile, daß eine optimale Durchmiichung von Gichtgas und Verbrennungsluft und somit ein vollständiges Ausbrennen des Gichtgasluftgemisches, unaohängig von der Größe des Anteiles unverbrannter Bestandteile im Gichtgas, erreicht, ein Gichtgasaustritt durch die Beschickungsöffnung sicher verhindert und Umweltbelastungen vermieden werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soil an einem mit Erdgas gefeuerten Kupolofen zum Erschmelzen von Gußeisen näher erläutert werden. Hierzu zeigt die zugehörige Zeichnung den kokslosen, gasgefeuerten Kupolofen. Es ist dargestellt, daß die über dem wassergekühlten Rost 3 liegende Schüttsäule 1 eine Höhe von 1800mm hat und der den gleichmäßig über den Ofenumfang verteilten Luftdüsen 4 angrenzende Ofenschacht 2 eine zylindrische Brennkammer 5 mit Temperaturmeßstelle 9, beispielsweise einem Thermoelement, und Beschickungsöffnung 6 sowie ein Rekuperator 7 mit Thermoelement 8 ist. Die zylindrische Brennkammer 5 hat einen Innendurchmesser von 1300mm und eine Höhe von 2000mm. 500mm oberhalb des mittleren Schüttungsendes 10 führen vier gleichmäßig über den Ofenumfang verteilte Luftdüsen 4 mit einem Durchmesser mit 60mm waagerecht in die Brennkammer 5. Die Temperatur der in die Brennkammer 5 eintretenden Gichtgase beträgt 600⁰C und hat an dieser Stelle einen Anteil von unverbrannten Bestandteilen von 2 Vol.-% CO und 1,7 Vol.-% H₂ bei einer Gesamtgichtgasmenge von 60U0 ni³/h i. N. Durch die vier Luftdüsen 4 werden gleichmäßig vorteilt 700 m³/h i. N. Verbrennungsluft der Brennkammer 5 zugeführt, wodurch ein gut durchgemischtes Gichtgas-Luftgemisch entsteht. Die mit dem Thermoelement 9 gemessene Abgastemperatur beträgt 875°C und am Thermoelement 8, unmittelbar vor Eintritt in den Rekuperator 7, ist eine Abgastemperatur von 780°C feststellbar. Dadurch sind Gehalte an CO und H₂ unterhalb der gaschromatographischen Nachweisgrenze realisierbar. Der Oj-Gehalt ist bis zu 1,5 Vol.-%. Der Gichtgasaustritt durch die Beschickungsöffnung 6 wird verhindert, indem die über der Beschickungsöffnung angesaugte Menge der Falschluft über die Veränderung der Absaugmenge des dem Rekuperator 7 nachgeschalteten Saugzuges in Abhängigkeit der Differenz zwischen den von den Thermoelementen 8; 9 gemessenen Temperaturen eingestellt wird.

Claims

1. Koksloser, gasgefeuerter Kupolofen mit vollständiger Nachverbrennung der während des Schmelz- und Überhitzungsprozesses von Eisenmetallen und deren Legierungen, insbesondere von Gußeisen, entstehenden und unverbrannte Bestandteile enthaltenden Gichtgase, bestehend aus einem wassergekühlten Rost, θϊρτ Schüttsäule, einem Ofenschacht mit technischen und regelungstechnischen Elementen, wie einem oder mehreren Stützbrennern, Drosselklappen, Luft- und Wassereinspritzdüsen, gekennzeichnet dadurch, daß die über dem wassergekühlten Rost (3) liegende Schüttsäule (1) eine Höhe bis zu 2000mm hat und der den gleichmäßig über den Ofenumfang verteilten Luftdüsen (4) angrenzenden Ofenschacht (2) eine zylindrische Brennkammer (5) mit Temperaturmeßstelle (9) und Beschickungsöffnung (6) sowie ein Rekuperator (7) mit Temperaturmeßstelle (8) ist.

2. Koksloser, gasgefeuerter Kupolofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die zylindrische Brennkammer (5) einen Innendurchmesser von 1300 mm und eine Höhe von 2000 mm hat.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen kokslosen, gasgefeuerten Kupolofen mit vollständiger Nachverbrennung, der während des Schmelü- und Überhitzungsprozesses von Eisenmetallen und deren Legierungen, insbesondere von Gußeisen, entstehenden und unverbrannte Bestandteile enthaltenden Gichtgase in metallurgischen Betrieben.

Charakteristik dt β bekannten Standes der Technik

Bekannt ist es, daß beim Schachtofen eine Nachverbrennung der Gichtgase im oberhalb der Beschickungsöffnung vorhandenen Ofenschachtteil erfolgt, wobei der Anteil von unverbrannten Bestandteilen im Gichtgas die Art der zusätzlich notwendigen Ausrüstungen bestimmt. Bei hinreichend hohen unverbrannten Bestandteilen im Gichtgas wird die Volumenzündgrenze überschritten und eine Zündung dieses Gichtgases ist nur durch die Anordnung eines geeigneten Zündpotentiales, beispielsweise einer elektrischen Zündeinrichtung, im Ofenschachtteil möglich. Hingegon wird bei einer Unterschreitung der Volumenzündgrenze, also niedrigem Anteil von unverbrannten Gichtgasbestandteilen, eine Zwangsnachverbesserung der Gichtgase mit sogenannten Stützbrennern realisiert. Bei den bekannten gasgefeuerten Kupolöfen ist die Volumenzündgrenze nur durch eine Fahrweise mit Gasüberschuß erreichbar, wodurch sich aber der energetische Wirkungsgrad des Ofens verschlechtert. Des weiteren führt der hohe latente Energieanteil der Gichtgase bei einer Nachverbrennung, beispielsweise mit Stützbrennern, zu sehr hohen Flammentomperaturen. Das Abgas muß zwangsgekühlt werden, um die Rekuperatoren nicht zu überlasten. Bekannt ist auch durch DE-AS 2843676 ein heizöl- oder gasbeheizter Schachtofen zum Erschmelzen und Überhitzen von Metall, speziell von Gußeisen, der zur Gichtgasnachverbrennung mehrere zwischen Schmelzzone und Gicht angeordnete regelbare Luftdüsen hat. Dadurch sollen eine stufenweise Nachverbrennung des Ofengases und gleichzeitig eine maximale Nutzung der latenten Energie des O'engases für eine ScruiUsäulenvorwärmung erreichbar sein. Hierzu müssen die über die einzelnen Düsenreihen zugeführten Luftmengen in Abhängigkeit von den vorhandenen Begichtungsguttemperaturen an den Düsen so dosiert werden, daß eine Vergasung des Kokses, der eine Ergänzung des Bettmateriales im Begichtungsgut sein soll, unterbunden wird und sich die Ofengase bis zum Erreichen der anschließenden Nachverbrennungsstufe nicht unter die Zündtemperatur abkühlen. Ferner sind unterhalb der Beschickungsöffnung Wassereinspritzdüsen zur Regelung der Rauchgastemperatur angeordnet. Nachteilig ist, daß die im Bereich der Schüttsäule zusätzlich zugeführte Verbrennungsluft keine innige Durchmischung des Ofengases mit der Verbrennungsluft garantiert und dementsprechend auch kein vollständiges Ausbrennen des Gichtgases bei der Nachverbrennung erfolgt, somit Umweltbelastungen eintreten, sowie ein hoher regelungstechnischer Aufwand sich dafür erforderlich macht. Eine bessere Gichtgasnachverbrennung, ohne zusätzlichen Energieaufwand und unabhängig vom CO-Gehalt, soll durch den in DE-AS 2904855 dargestellten koksgefeuerten Kupolofen, der mit bekannten Regelungselementen ausgerüstet ist, realisiert werden können, wobei ein Teil der Ofengase unmittelbar über den Luftdüsen abgesaugt und einem oberhalb der Beschickungsöffnung angeordneten Stützbrenner zugeführt wird. Die Temperatur der Ofengase muß über der CO-Selbstzündtemperatur liegen. Der Nachteil dieses Kupolofens besteht im hohen technischen Aufwand, da zur Funktion der Gichtgasnachverbrennung nur gereinigte Ofengase mit mindestens 600°C dem Zündbrenner zugeführt werden dürfen. Alle bekannten gasgefeuerten Kupolöfen haben weiterhin den Nachteil, daß die durch die Beschickungsöffnung in derr Ofenschacht einströmende Falschluft nicht bei der Nachverbrennung des Gichtgases berücksichtigt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand zur Nachverbrennung der Gichtgase, insbesondere den technischen und regelungstechnischen Aufwand, zu senken ι nd Umweltbelastungen zu vermeiden.