DE102012017066A1 - Shaft furnace i.e. cupola furnace, for melting e.g. raw material, has outlet for combustion gases and arranged above feeding aperture, and oxygen supply and ignition device arranged below aperture during functional alignment of furnace - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schachtofen und ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens. Zur Nachverbrennung von im Schacht befindlichem Kohlenmonoxid wird dabei an einer Position zwischen der Beschickungsöffnung des Schachtofens und oberhalb einer maximalen oder aktuellen Füllhöhe Sauerstoff zugeführt und gezündet.The invention relates to a shaft furnace and a method for operating a shaft furnace. For the afterburning of coal monoxide located in the shaft, oxygen is supplied and ignited at a position between the feed opening of the shaft furnace and above a maximum or actual filling level.
Schachtöfen, insbesondere Kupolöfen, werden dazu verwendet, Einsatzgut wie beispielsweise Roheisen, Gussbruch, Stahlschrott oder sonstige Legierungen zu schmelzen. Zumeist wird dabei im Herd eines Schachtes des jeweiligen Schachtofens zunächst der Koks gezündet; beispielsweise kann dazu der Koks mit Hilfe eines Gasbrenners zum Glühen gebracht werden. Anschließend kann durch eine am oberen Ende des Schachtes befindliche Beschickungsöffnung das Schmelzgut zusammen mit Koks und Zuschlagsstoffen in den Schacht auf die brennende Glut eingebracht werden. Dabei wird Luft, die vorzugsweise zuvor mit Sauerstoff angereichert wurde, über Winddüsen oberhalb des Herdes in den Schacht zugeführt (in die Schmelzzone zugeführt). Aus der
Bei der Verbrennung der Brennstoffe entstehen Verbrennungsgase, die auch als ”Gichtgase” bezeichnet werden und die insbesondere giftiges Kohlenmonoxid enthalten. Damit möglichst wenig dieser Gase in die Umwelt gelangt, werden die Gichtgase abgezogen und gereinigt. Bei der sogenannten ”Untergichtabsaugung” werden die Gichtgase unterhalb, bei der ”Obergichtabsaugung” oberhalb der Beschickungsöffnung des Schachtofens abgezogen. Auch Kombinationen beider Technologien sind bekannt.Combustion of fuels produces combustion gases, also referred to as "gassing gases," which in particular contain toxic carbon monoxide. So that as little as possible of these gases gets into the environment, the gassing gases are withdrawn and cleaned. In the so-called "lower-gas extraction", the top gases are taken off below, and in the "top-gas extraction" above the feed opening of the shaft furnace. Also combinations of both technologies are known.
Die Druckschrift
Bei einer derartigen Gichtgasrückführung wird auch ein Teil der Verbrennungsluft aus dem Windsystem des Ofens angesogen. Durch den erhöhten technischen Sauerstoffanteil bei dieser Ofenfahrweise kann auf einen erheblichen Anteil des Ofenwindes verzichtet werden, somit verringert sich die Gichtgasmenge insgesamt und der Kohlenmonoxidanteil im Gichtgas steigt an (geringere Gasmenge, höhere Kohlenmonoxid-Konzentration).With such a top gas recirculation, a part of the combustion air from the wind system of the furnace is sucked. Due to the increased technical oxygen content in this Ofenfahrweise can be dispensed with a significant proportion of furnace wind, thus reducing the total amount of blast furnace gas and the carbon monoxide in the top gas increases (lower gas volume, higher carbon monoxide concentration).
Bei Untergichtabsaugung wird ein Teil der hochenergetischen Gichtgase durch neu entwickelte Systeme (Top-Gas-Brenner) an Einsatzmaterial geführt. Somit kann ein Teil der eingesetzten Primärenergie reduziert werden, in den meisten Fällen der eingesetzte Giessereikoks.In the case of undergassing, part of the high-energy storm gases are fed to newly-developed systems (top gas burners). Thus, part of the primary energy used can be reduced, in most cases the foundry coke used.
Der Teil der Gichtgase, der nicht über eine Obergicht abgesaugt wird, gelangt über die sogenannte Untergichtabsaugung zu diversen Gasreinigungssystemen, zur Gichtgasnachverbrennung und kann in den meisten Fällen als Energienutzung für diverse Wärme(Energie-)-rückgewinnungen genutzt werden. Das kann in Form der Nutzung für die Erwärmung des Heißwindes oder für interne oder externe Heißzwecke verwendet werden (Brauchwasser, Verstromung).The part of the top gas, which is not extracted by a top layer, passes through the so - called bottom suction to various gas purification systems, to the top gas afterburning and can be used in most cases as energy for various heat (energy) - recoveries. This can be used in the form of use for heating the hot blast or for internal or external hot purposes (industrial water, electricity).
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Technologie bereitzustellen, schädliche Schachtofenemissionen zu verringern, die über die Obergicht abgesaugt werden, insbesondere die des Kohlenmonoxides und u. a. die des Benzoles. Damit soll insbesondere eine Geruchsreduzierung im Anlagenumfeld erreicht werden.The present invention has an object to provide a technology to reduce harmful shaft furnace emissions, which are sucked through the top layer, in particular those of carbon monoxide and u. a. those of benzene. This is intended in particular to achieve an odor reduction in the plant environment.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Schachtofen und ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgeschlagen.According to the invention, a shaft furnace and a method for operating a shaft furnace according to the independent patent claims are proposed.
Der erfindungsgemäße Schachtofen umfasst einen Schacht, in dem metallisches Material geschmolzen werden kann. Der Schachtofen umfasst eine Beschickungsöffnung (auch Begichtungs- oder Chargieröffnung genannt), durch die das Material bei funktionsgemäßer Ausrichtung von oben in den Schacht eingebracht werden kann. In der genannten Ausrichtung weist der Schachtofen oberhalb der Beschickungsöffnung mindestens einen Abzug für Verbrennungsgase (insbesondere Gichtgas) auf. Der erfindungsgemäße Schachtofen umfasst ferner eine bei funktionsgemäßer Schachtofenausrichtung unterhalb der Beschickungsöffnung angeordnete Vorrichtung zur Zufuhr von (vorzugsweise technischem) Sauerstoff und zum Zünden. Letztere ist vorteilhafterweise dazu eingerichtet, mit dem zugeführten Sauerstoff angereichertes Gichtgas zu entzünden. Die Vorrichtung kann zusätzlich auch einen Öl- oder Gasbrenner oder einen Sauerstoff-Brenner aufweisen.The shaft furnace according to the invention comprises a shaft in which metallic material can be melted. The shaft furnace comprises a feed opening (also called the charging or charging opening), through which the material can be introduced from the top into the shaft when it is properly aligned. In the stated orientation, the shaft furnace above the feed opening at least one outlet for combustion gases (in particular blast furnace gas). The shaft furnace according to the invention further comprises a device for supplying (preferably technical) oxygen and for ignition, which is arranged below the feed opening when the shaft furnace is in the proper position. The latter is advantageously designed to ignite with the supplied oxygen enriched blast furnace gas. The device may additionally comprise an oil or gas burner or an oxygen burner.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens umfasst ein Schmelzen von Einsatzgut in dem Schachtofen. Der Schachtofen weist dabei eine Beschickungsöffnung sowie oberhalb der Beschickungsöffnung mindestens einen Abzug für Verbrennungsgase auf. Unterhalb der Beschickungsöffnung wird erfindungsgemäß Gichtgas im Schachtofen durch Zuführen von (vorzugsweise technischem) Sauerstoff angereichert und entzündet.The method according to the invention for operating a shaft furnace comprises melting feedstock in the shaft furnace. The shaft furnace has a feed opening and above the feed opening at least one trigger for combustion gases. Below the feed opening, top gas is enriched in the shaft furnace by supplying (preferably technical) oxygen and ignited according to the invention.
Durch die erfindungsgemäße Zufuhr von Sauerstoff oberhalb der Materialsäule und unterhalb der Beschickungsöffnung kann mittels einer Zündquelle das hochenergetische Gichtgas gezündet und sodann der Anteil u. a. von Kohlenmonoxid fast vollständig nachverbrannt werden. Die heißen aufsteigenden Abgase werden an der Beschickungsöffnung mit der eintretenden Falschluft vermischt und abgekühlt und gelangen so über den Abgaskühler und den Filter zum Kamin. Die CO-Konzentration am Abgaskamin von Anlagen mit u. a. Obergichtabsaugungen kann so um ein Vielfaches reduziert werden.By supplying oxygen according to the invention above the column of material and below the feed opening, the high-energy blast furnace gas can be ignited by means of an ignition source and then the proportion u. a. almost completely burned by carbon monoxide. The hot rising exhaust gases are mixed at the feed opening with the incoming secondary air and cooled and thus pass through the exhaust gas cooler and the filter to the chimney. The CO concentration at the exhaust stack of systems with u. a. Obergichtabsaugungen can be reduced so many times.
Die Tatsache, dass der Sauerstoff unterhalb der Beschickungsöffnung zur Zündung des Gichtgases zugeführt wird, führt zu einer ”natürlichen” Nachverbrennung der brennbaren Bestandteile des Gichtgases. Eine Verbrennung der Gichtgase nach der Vermischung mit Falschluft hinter der Begichtungsöffnung wäre aufgrund des Verdünnungseffektes nicht mehr möglich.The fact that the oxygen is supplied below the feed opening for igniting the top gas leads to a "natural" afterburning of the combustible constituents of the top gas. Combustion of the gassing gases after mixing with false air behind the discharge opening would no longer be possible due to the dilution effect.
Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie der Zeichnung offenbart.Preferred embodiments are disclosed in the subclaims, the present description and the drawing.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf alle Arten von Schachtöfen, ist aber besonders für Kupolöfen geeignet. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Schachtofen für ein Schmelzen von Gusseisen, Mineralwolle, Kupfer, Blei und/oder Aluminium eingerichtet.The present invention relates to all types of shaft furnaces, but is particularly suitable for cupola furnaces. The shaft furnace according to the invention is preferably designed for melting cast iron, mineral wool, copper, lead and / or aluminum.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Sauerstoffzufuhr und zum Zünden einen Gasbrenner (z. B. einen Propan- oder Erdgasbrenner) oder einen Gas-Brenner oder Gas-Sauerstoff-Brenner. Vorzugsweise ist der Brenner eingerichtet, während eines Schmelzvorgangs in regelmäßigen Zeitabständen zu zünden oder kontinuierlich zu brennen.In a preferred embodiment, the device for supplying oxygen and for igniting comprises a gas burner (eg a propane or natural gas burner) or a gas burner or gas-oxygen burner. Preferably, the burner is arranged to ignite during a melting process at regular intervals or to burn continuously.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Entzünden des angereicherten Gichtgases durch einen entsprechenden Brenner.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the ignition of the enriched top gas is ignited by a corresponding burner.
Ein derartiger Brenner erlaubt eine einfache Steuerung der Zündung und/oder Verbrennung, beispielsweise durch Steuerung einer Brenngaszufuhr für den Brenner. Der Brenner dient vorzugsweise lediglich zum Anstoßen der Verbrennungsreaktion. Dies kann durch ein kontinuierliches Verbrennen oder durch ein wiederholtes, vorzugsweise periodisches Zünden von separat zugeführtem Brenngas erfolgen, beispielsweise in unmittelbarer Nähe der Position, an der der Sauerstoff dem Schacht zugeführt wird. Nach dem Entzünden des Gichtgases mittels Sauerstoff brennt das Gichtgas mit dem Kohlenmonoxid also vorzugsweise allein, d. h. ohne zusätzliche Energiezufuhr weiter. Das Zündgas des Brenners kann seinerseits Sauerstoff sein.Such a burner allows a simple control of the ignition and / or combustion, for example by controlling a fuel gas supply to the burner. The burner is preferably used only to initiate the combustion reaction. This can be done by a continuous burning or by a repeated, preferably periodic ignition of separately supplied fuel gas, for example in the immediate vicinity of the position at which the oxygen is supplied to the shaft. After igniting the top gas by means of oxygen, the top gas burns with the carbon monoxide so preferably alone, d. H. without additional energy supply. The ignition gas of the burner can in turn be oxygen.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Schachtofens, bei der die Vorrichtung zur Sauerstoffzufuhr und zum Zünden bei der funktionsgemäßen Ausrichtung des Schachtofens in der oberen Hälfte, im oberen Drittel oder im oberen Viertel des Schachtes oder oberhalb einer für einen Schmelzbetrieb vorgesehenen maximalen Füllhöhe des Schachtes angeordnet ist. Eine maximale Füllhöhe kann insbesondere durch einen Hersteller des Schachtofens vorgegeben sein und/oder eine Höhe des Schachtes markieren, bis zu der dieser bei einem Schmelzprozess (sinnvollerweise, d. h. ohne Beeinträchtigung des Schmelzprozesses oder Gefährdung der Schachtofenumgebung) beschickt werden kann. Insbesondere kann eine maximale Füllhöhe durch die Gesamthöhe und/oder Form des Schachtes und/oder (z. B. resultierende) Luft- oder Materialströmungen im Schacht bestimmt sein.Particularly preferred is an embodiment of the shaft furnace, wherein the device for oxygen supply and ignition in the proper orientation of the shaft furnace in the upper half, in the upper third or in the upper quarter of the shaft or above a provided for a melting operation maximum filling height of the shaft is arranged , A maximum filling height can be specified in particular by a manufacturer of the shaft furnace and / or mark a height of the shaft, up to which it can be charged during a melting process (meaningfully, that is without impairing the melting process or endangering the shaft furnace environment). In particular, a maximum fill level may be determined by the overall height and / or shape of the shaft and / or (eg, resulting) air or material flows in the shaft.
Entsprechend ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, bei dem die Sauerstoffzufuhr und die Zündung des Gichtgases mittels des Sauerstoffs oberhalb eines Füllstandes im Schacht erfolgt. Der Füllstand ist dabei die aktuelle Füllhöhe des Schachtes mit Einsatz- und/oder Brennmaterial; sie liegt vorzugsweise höchstens bei drei Vierteln der Gesamthöhe des Schachtes, oder höchstens bei zwei Dritteln oder höchstens bei der Hälfte der Gesamthöhe des Schachtes, oder bei einer vorgegebenen maximalen Füllhöhe des Schachtes, bis zu der der Schacht befüllt werden kann, ohne dass Nachteile beim Betreiben des Schachtofens zu erwarten sind.Accordingly, an embodiment of the method according to the invention is advantageous in which the oxygen supply and the ignition of the top gas is effected by means of the oxygen above a level in the shaft. The level is the current level of the shaft with feed and / or fuel; it is preferably at most three quarters of the total height of the shaft, or at most two thirds or at most half the total height of the shaft, or at a given maximum filling height of the shaft, to which the shaft can be filled, without any disadvantages in operation of the shaft furnace are to be expected.
Da die Zufuhr von Sauerstoff bei diesen Ausführungsformen oberhalb des Füllstandes des Schachtofens erfolgt, wird durch die Verbrennung keine metallurgische Arbeit geleistet, so dass sich die metallurgischen Eigenschaften des Schachtofeneinsatzes nicht verändern.Since the supply of oxygen in these embodiments takes place above the filling level of the shaft furnace, no metallurgical work is performed by the combustion, so that the metallurgical properties of the shaft furnace insert do not change.
Kurze FigurenbeschreibungShort description of the figures
Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
In
Der dargestellte Schachtofen
Oberhalb der Beschickungsöffnung
Ein Teil des durch den Abzug
Der gezeigte Schachtofen
Zwischen der maximalen Füllhöhe
In
In
Zwischen der maximalen Füllhöhe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1'1, 1 '
- Schachtofenshaft furnace
- 1010
- Schachtshaft
- 1111
- maximale Füllhöhemaximum filling height
- 1212
- Beschickungsöffnungloading port
- 1313
- ObergichtabzugUpper gout deduction
- 1414
- Vorrichtung zur Sauerstoffzufuhr und zum ZündenApparatus for supplying oxygen and for igniting
- 1515
- Windsystemwind system
- 1616
- Treibdüsen-InjektionsvorrichtungPropellant jet injection device
- 1717
- Zuleitung zu VentilatorSupply to fan
- 1818
- Düse zum Eintragen eines Teilstroms der VerbrennungsluftNozzle for introducing a partial flow of the combustion air
- 1919
- UntergichtabzugFrom gout deduction
- 2020
- Gichtgas-RückführungsleitungBlast furnace gas recirculation line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0762068 A1 [0002] EP 0762068 A1 [0002]
- DE 102008048779 A1 [0002, 0004] DE 102008048779 A1 [0002, 0004]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201210017066 DE102012017066A1 (en) | 2012-08-28 | 2012-08-28 | Shaft furnace i.e. cupola furnace, for melting e.g. raw material, has outlet for combustion gases and arranged above feeding aperture, and oxygen supply and ignition device arranged below aperture during functional alignment of furnace |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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---|---|
DE102012017066A1 true DE102012017066A1 (en) | 2014-03-06 |
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ID=50098059
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE201210017066 Ceased DE102012017066A1 (en) | 2012-08-28 | 2012-08-28 | Shaft furnace i.e. cupola furnace, for melting e.g. raw material, has outlet for combustion gases and arranged above feeding aperture, and oxygen supply and ignition device arranged below aperture during functional alignment of furnace |
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DE (1) | DE102012017066A1 (en) |
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CN106766901A (en) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 郑州釜鼎热能技术有限公司 | A kind of aluminium melting furnace of utilization smoke backflow low-oxygen high-temperature combustion |
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-
2012
- 2012-08-28 DE DE201210017066 patent/DE102012017066A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |