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Flammofenfeuerung Die Erfindung bezieht sich auf eine Flammofenfeuerung,
insbesondere für SM-Ofen, bei der vorgewärmte Luft der unter einem geringen Winkel
gegen den Einsatz bzw. das Bad gerichteten Brennstoffflamme zugeführt wird. Es ist
bekannt, daß bei derartigen Feuerungen die Wärmeübertragung von der Flamme auf den
Einsatz nur zum geringen Teil durch Wärmeleitung, im wesentlich größeren Ausmaß
aber durch Wärmestrahlung erfolgt, weshalb man nicht selbstleuchtende Flammen zu
karburieren pflegt. Auch ist bekannt, daß eine vollständigere Verbrennung des Brennstoffes
erzielbar ist, wenn statt mit Luft mit Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter
Luft verbrannt wird. Dennoch hat sich die Verbrennung des Brennstoffes mit Sauerstoff
nicht durchsetzen können, weil die erhöhte Temperatur und die verstärkte Strahlung
zwar den Einsatz niederschmelzen, gleichzeitig aber auch die Ausmauerung, insbesondere
des Ofengewölbes, viel stärker beanspruchen.
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Bekannt ist auch, die Form der Brennstoffflamme von Flammofenfeuerungen
durch seitlich auf die Flamme wirkende Sekundärluftstrahlen zu beeinflussen, wie
es auch bekannt ist, im Brenner zusätzliche Luftzuführungskanäle anzuordnen, um
durch Regelung der insgesamt zugeführten Verbrennungsluftmenge und -temperatur der
mitunter schwankenden Zusammensetzung des Brenngases Rechnung zu tragen.
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Die Erfindung will eine Flammofenfeuerung schaffen, bei der die Flammentemperatur
und -strahlung örtlich gesteigert sind, schädliche Rückwirkungen auf die Ausmauerung
bzw. das Ofengewölbe aber weitgehend verhindert sind. Die erfindungsgemäße Flammofenfeuerung
zeichnet sich dadurch aus, daß eine zusätzliche Zufuhr von Sauerstoff in Form eines
gerichteten Strahles großer Geschwindigkeit, der mittels einer hinsichtlich ihrer
Blasrichtung verstellbaren Düse unterhalb: der Brennstoffflamme und von dieser nach
oben abgeschirmt in den Ofen eintritt, vorgesehen ist. Die auf diese Weise örtlich
erhöhte Temperatur und Strahlung wirken auf den Einsatz bzw. das Bad voll ein, werden
aber nach oben und gegebenenfalls seitlich durch die diese Zone bogenartig umhüllende
trübe Flamme des bereits teilweise mit Luft verbrannten Brennstoffstrahles abgeschirmt.
Es wird also der heißeste Teil der Flamme durch die Flamme selbst gegen die Ofenwand
und das Ofengewölbe abgedeckt. Die besondere Art der sauerstoffzuführenden Düse
ermöglicht es, die Flamme insgesamt so einzustellen, daß sie ihre günstigste Wirkung
z. B. unter Berücksichtigung der Beschickungsverhältnisse des Ofens an einer vorbestimmten
Stelle entfaltet. Die Strahlung des heißesten Ofenteiles trägt zu einer Temperaturerhöhung
der umhüllenden Flamme bei, so daß der gesamte Brennstoffstrahl kürzer und vollkommener
verbrennt, als dies ohne zusätzliche Sauerstoffzufuhr der Fall wäre, jedoch ohne
daß eine erhöhte und verstärkte Strahlung die Ofenwand bzw. das Ofengewölbe trifft.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Feuerung ist darin zu erblicken, daß
das Zerstäuben des Brennstoffes (Öl, Teer usw.) mit Preßluft oder mit Dampf
nicht so exakt wie bisher durchgeführt werden muß, da zufolge der zusätzlichen Sauerstoffzufuhr
ein bedingtes Nachbrennen durch eine schlechtere Mischung des Brennstoffes mit der
Luft und dadurch eine unvollständige Verbrennung nicht auftritt.
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In einem Siemens-Martin-Ofen werden ferner die aus dem Bad während
der Kochperiode aufsteigenden CO-Mengen bei Anwendung der erfindungsgemäßen Feuerung
noch im Ofen verbrannt, es kommt daher zu keinen Nachverbrennungen in den Regeneratorkammern
und dadurch zu keinen übermäßigen Temperaturerhöhungen in diesen. Versuche in einem
Siemens-Martin-Ofen mit einer erfindungsgemäßen Feuerung haben ergeben, daß die
Niederschmelzzeit für den gleichen Einsatz im Vergleich mit einer Schmelze ohne
zusätzliche Sauerstoffzufuhr um 15 bis 20 % verkürzt wird, wobei die Haltbarkeit
des Ofengewölbes bzw. der Ofenausmauerung keine Verringerung erfährt. Durch die
Abkürzung des ganzen Prozeßverlaufes kann beispielsweise bei einem 200-t-Siemens-Martin-Ofen
ohne weiteres eine Zeiteinsparung von 2 Stunden pro Schmelze und damit eine bedeutende
Leistungssteigerung erzielt werden.
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Da in einem Siemens-Martin-Ofen für das Einschmelzen eine kurze heiße
Flamme bei großem Brennstoffangebot
und für das Fertigmachen eine
lange Flamme bei geringem Brennstoffangebot wünschenswert ist, ist in weiterer Ausbildung
der Erfindung die Sauerstoffzufuhr in an sich bekannter Weise regelbar, so daß z.
B. beim Fertigmachen der Schmelze die Sauerstoffzufuhr gedrosselt bzw. überhaupt
abgesperrt werden kann.
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Im Extremfall kann der Sauerstoffstrahl so gerichtet werden, daß der
über das Bad streichende Sauerstoff die aus dem Bad aufsteigenden CO-Gase verbrennt.
Bei einer weiteren Richtungsveränderung des Sauerstoffstrahles könnte dadurch sogar
eine Frischmöglichkeit des Bades erzielt werden. Die Bildung des Sauerstoffstrahles
erfolgt mit Hilfe einer mit ihrer Austrittsöffnung unterhalb der Eintrittsstelle
des Brennstoffstrahles angeordneten, verstellbaren Sauerstoffdüse mit Wasserkühlung.
Besitzt der Ofen zwei oder mehrere Brennstoffdüsen nebeneinander, so wird die Sauerstoffdüse
zweckmäßig mittig etwas unterhalb der von den Brennstoffdüsen bestimmten Ebene angeordnet.
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Durch das rasche Niederschmelzen mittels der erfindungsgemäßen Feuerung
treten selbst bei sperrigem Schrott keine Einsatzverzögerungen auf, da Wartezeiten
infolge zu vollen Ofens wegfallen. Es hat sich gezeigt, daß die bei der üblichen
Zufuhr von Sauerstoff in das Bad zum Zwecke des F rischens auftretenden Fe,03-Dämpfe
bei der erfindungsgemäßen Feuerung nicht vorkommen. Ebenso konnte ein Infiltrieren
basischer Ausmauerungssteine und dadurch ihr übermäßiger Verschleiß nicht beobachtet
werden.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise schematisch
dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 einen Simens-Martin-Ofen mit Gasfeuerung im
Längsschnitt und Fig. 2 und 3 einen solchen Ofen mit Ölfeuerung im Längs- und Querschnitt.
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Dem Ofen 1 mit dem Gewölbe 2 werden durch den Schacht 3 der gasförmige
Brennstoff und durch den Schacht 4 vorgewärmte Luft zugeführt. Der Brennstoffstrahl
ist unter einem geringen Winkel gegen den Einsatz bzw. das Bad 5 gerichtet und erhält
von oben die Luftzufuhr. Durch eine wassergekühlte Düse 6 wird in den unteren Teil
des Brennstoffstrahles Sauerstoff eingeblasen, so daß unmittelbar über dem Bad 5
eine besonders heiße und strahlende Flammenzone 7 entsteht, die gegen die Ofenwand
und das Ofengewölbe durch eine sie gewölbeartig umhüllende, trübe Flammenzone 8,
die von dem bereits teilweise mit Luft verbrannten Teil des Brennstoffstrahles herrührt,
abgeschirmt wird.
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Gemäß Fig. 2 und 3 ist ein mit zwei Öldüsen 9 ausgestatteter Brennerkopf
vorgesehen, wobei die wassergekühlte Sauerstoffdüse 6 in der Mitte zwischen den
beiden Öldüsen unterhalb der von diesen bestimmten Ebene angeordnet ist. Die Sauerstoffdüse
ist derartig verstellbar, daß der Einfallswinkel des Sauerstoffstrahles in den Brennstoffstrahl
je nach Bedarf verändert werden kann. Ebenso ist es möglich, die Sauerstoffzufuhr
zu regeln.
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Die erfindungsgemäße Ofenfeuerung ist selbstverständlich nicht nur
bei Siemens-Martin-Öfen, sondern auch bei allen sonstigen Industrieöfen anwendbar,
die nach dem Flammofenprinzip arbeiten.