DD299917A7

DD299917A7 - COCONUT, GAS FIRED COUPLING OVEN

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}The invention relates to a coke-free, gas-fired cupola with complete afterburning of the during the melting and overheating process of ferrous metals and their alloys, in particular of cast iron, resulting and unburned constituents containing blast furnace gases. According to the invention, the Schuettaeule above the water-cooled grate has a height of up to 2,000 mm and the kiln shaft adjoining the air ducts uniformly distributed over the kiln circumference is a cylindrical combustion chamber with temperature measuring point and charging opening and a recuperator with temperature measuring point. This has the advantages that optimum mixing of blast furnace gas and combustion air and thus complete burnout of the blast furnace gas-air mixture, regardless of the amount of unburned components in the blast furnace gas, achieved and a blast furnace gas through the feed opening are reliably prevented {coke-free, gas-fired cupola ; Gichtgasnachverbrennung; Schuettsaeule; combustion chamber; recuperator; Temperaturmeszstelle}

Description

Explanation of the essence of the invention

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.The object of the invention is to provide a coke-free, gas-fired cupola, which always guarantees a complete burnout of the blast furnace gas, regardless of the proportion of unburned constituents, with simple technical and control engineering means and small design changes, minimizes the supply of false air into the furnace shaft and considered in the afterburning. According to the invention, the overlying the water-cooled grate column has a height up to 2000mm and the evenly distributed over the furnace circumference air nozzles adjacent furnace shaft is a cylindrical combustion chamber with temperature measuring and Besch jkungsöffnung and a recuperator with Temperaturmeßstelle. It is also characteristic that the cylindrical combustion chamber has an inner diameter of 1300 mm and a height of 2000 mm. As a result, the gassing gases leaving the pouring column do not fall below the autoignition temperature. For effective combustion is combustion air with honor speed by d ^; o uniformly distributed over the furnace circumference air nozzles transversely to the vertical flow direction of the rising top gases blown into the cylindrical combustion chamber. To minimize false air supply through the feed opening in the furnace shaft is dependent on the temperature difference between the temperature measuring of the combustion chamber and the temperature measuring at the recuperator to regulate the amount of exhaust gases sucked by the recuperator exhaust gases ais sum of the burned top gas and the false air. The temperature difference should be at least 10% of the combustion chamber outlet temperature.

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.This has the advantages that an optimal Durchmiichung of blast furnace gas and combustion air and thus a complete burnout of Gichtgasluftgemisches, regardless of the size of the proportion of unburned components in top gas, achieved a Gichtgasaustritt safely prevented by the feed opening and environmental pollution can be avoided.

Ausführungsbeispielembodiment

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.The invention will be explained in more detail on a natural gas-fired cupola for melting cast iron. The accompanying drawing shows the cokeless, gas-fired cupola. It is shown that the overlying the water-cooled grate 3 Schüttsäule 1 has a height of 1800mm and the evenly distributed over the furnace circumference air nozzles 4 adjacent furnace shaft 2 a cylindrical combustion chamber 5 with temperature measuring 9, for example, a thermocouple, and feed opening 6 and a recuperator 7 with thermocouple 8 is. The cylindrical combustion chamber 5 has an inner diameter of 1300 mm and a height of 2000 mm. 500 mm above the central bed end 10 lead four evenly distributed over the furnace circumference air nozzles 4 with a diameter of 60 mm horizontally in the combustion chamber 5. The temperature of the entering into the combustion chamber 5 Gichtgase is 600 ⁰ C and has at this point a proportion of unburned components of 2 vol .-% CO and 1.7 vol .-% H ₂ at a total gas flow rate of 60U0 ni ³ / h i. N. Through the four air nozzles 4 evenly advantageous 700 m ³ / h i. N. combustion air supplied to the combustion chamber 5, whereby a well-mixed blast furnace gas mixture is formed. The measured with the thermocouple 9 exhaust gas temperature is 875 ° C and the thermocouple 8, immediately before entering the recuperator 7, an exhaust gas temperature of 780 ° C can be determined. As a result, contents of CO and H ₂ below the gas chromatographic detection limit can be realized. The Oj content is up to 1.5% by volume. The top gas outlet through the feed opening 6 is prevented by the suctioned over the feed opening amount of false air on the change in the suction amount of the recuperator 7 downstream induced draft as a function of the difference between the thermocouples 8; 9 measured temperatures is set.

Claims

1. Coke-free, gas-fired cupola with complete afterburning of the during the melting and overheating process of ferrous metals and their alloys, especially cast iron, resulting and unburned constituents containing blast furnace gases, consisting of a water-cooled grate, θϊρτ pouring column, a furnace shaft with technical and control elements, as one or more support burners, throttle valves, air and water injection nozzles, characterized in that the overlying the water-cooled grate (3) Schüttsäule (1) has a height up to 2000mm and the evenly distributed over the furnace circumference air nozzles (4) adjacent furnace shaft (2) a cylindrical combustion chamber (5) with Temperaturmeßstelle (9) and feed opening (6) and a recuperator (7) with Temperaturmeßstelle (8).

2. Koksloser gas-fired cupola according to claim 1, characterized in that the cylindrical combustion chamber (5) has an inner diameter of 1300 mm and a height of 2000 mm.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The invention relates to a coke-free, gas-fired cupola with complete afterburning, the during the melting and overheating process of ferrous metals and their alloys, especially of cast iron, resulting and unburned constituents containing gassing gases in metallurgical operations.

Characteristic dt β known prior art

It is known that in the shaft furnace afterburning of the top gases takes place in existing above the feed opening shaft shaft part, wherein the proportion of unburned components in the top gas determines the type of additional equipment required. At sufficiently high unburned components in the blast furnace Volumenzündgrenze exceeded and ignition of this blast furnace gas is possible only by the arrangement of a suitable ignition potential, such as an electric ignition device in the furnace shaft part. Hingegon is realized with a falling below the volume ignition limit, ie low proportion of unburned Gichtgasbestandteilen, a forced Nachverbesserung the gassing gases with so-called support burners. In the known gas-fired cupolas, the volumetric ignition limit can only be achieved by driving with excess gas, which, however, worsens the energy efficiency of the furnace. Furthermore, the high latent energy content of the top gases in a post-combustion, for example, with support burners, leads to very high Flammentomperaturen. The exhaust gas must be forced cooled so as not to overload the recuperators. Also known from DE-AS 2843676 a heating oil or gas-fired shaft furnace for melting and overheating of metal, especially of cast iron, which has several controllable air nozzles arranged between melting zone and Gicht for Gichtgasnachverbrennung. This should be a stepwise afterburning of the furnace gas and at the same time a maximum use of the latent energy of the O'engases for ScruiUsäulenvorwärmung be reached. For this purpose, the amounts of air supplied via the individual rows of nozzles must be metered as a function of the existing Geichtungsguttemperaturen the nozzles so that a gasification of coke, which should be a supplement of the bed material in the Belichtungsgut is prevented and the furnace gases until reaching the subsequent Nachverbrennungsstufe do not cool below the ignition temperature. Further, below the feed opening water injection nozzles for controlling the flue gas temperature are arranged. The disadvantage is that in addition to the combustion column supplied combustion air no intimate mixing of the furnace gas with the combustion air guaranteed and, accordingly, no complete burnout of the top gas in the afterburning, thus environmental pollution occur, as well as a high regulatory effort required. A better Gichtgasnachverbrennung, without additional energy and regardless of CO content, should be realized by the coke-fired cupola shown in DE-AS 2904855, which is equipped with known control elements, wherein a portion of the furnace gases sucked directly above the air nozzles and above the feed opening arranged support burner is supplied. The temperature of the furnace gases must be above the CO autoignition temperature. The disadvantage of this cupola is the high technical complexity, since the function of Gichtgasnachverbrennung only purified furnace gases with at least 600 ° C may be supplied to the pilot burner. All known gas-fired cupolas have the further disadvantage that the incoming through the feed opening in derr shaft false air is not taken into account in the afterburning of the top gas.

Object of the invention

The aim of the invention is to reduce the cost of afterburning the Gichtgase, in particular the technical and control technical effort, and to avoid environmental pollution.