DE1088994B - Mit Regenerativkammern versehenes, umschaltbares Waermerueckgewinnungs-system fuer Siemens-Martin-OEfen - Google Patents

Mit Regenerativkammern versehenes, umschaltbares Waermerueckgewinnungs-system fuer Siemens-Martin-OEfen

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DE1088994B
DE1088994B DEH27684A DEH0027684A DE1088994B DE 1088994 B DE1088994 B DE 1088994B DE H27684 A DEH27684 A DE H27684A DE H0027684 A DEH0027684 A DE H0027684A DE 1088994 B DE1088994 B DE 1088994B
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Russell Pearce Heuer
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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/26Arrangements of heat-exchange apparatus
    • F27B3/263Regenerators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/02Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles using rigid bodies, e.g. of porous material

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Description

  • Mit Regenerativkammern versehenes, umschaltbares Wärmerückgewinnungssystem für Siemens-Martin-Öfen Die Erfindung bezieht sich auf Siemens-Martin-Öfen zum Stahlschmelzen und betrifft insbesondere Öfen dieses Typs, die zur Gänze aus basischem Material aufgebaut sind.
  • Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines mit Regenerativkammern versehenen, umschaltbaren Wärmerückgewinnungssystems für Siemens-Martin-Ofen zum Stahlschmelzen, durch welches die Ofenbetriebstemperatur in wirtschaftlicher Weise erhöht werden kann.
  • Es ist bereits ein umschaltbares Wärmerückgewinnungssystem für Regenerativschmelzöfen zur Eisen- und Stahlerzeugung bekannt, bei welchem die Abgase aus dem Ofen aus einer Art Hochtemperaturgitterkammer oder ersten Kammer durch einen Kanal in eine Art Niedertemperaturgitterkammer oderzweite Kammer gelangen. Zur Erleichterung des Verständnisses wird im folgenden unterstellt, daß die zweite Kammer oder Niedertemperaturgitterkammer rechts von der ersten Kammer angeordnet ist. Wenn die Gase nun in die zweite Kammer einströmen, prallen sie in starkem Ausmaß auf eine diese Kammer in einen linken und einen rechten Abschnitt teilende Zwischenwand auf. Durch den Aufprall auf die Zwischenwand erfolgt eine Änderung der Strömungsrichtung der Gase bzw. eine Wirbelbildung, und die Gase strömen dann im wesentlichen nur durch die rechte Hälfte des Gitterwerkes des linken Abschnittes der Niedertemperaturgitterkammer, wogegen durch den linken Teil der Gitterung der linken Kammerhälfte nur verhältnismäßig wenig Gase durchtreten. Auf Grund dieses Umstandes werden für eine Wärmespeicherung in dieser zweiten Kammer die Gittersteine nur in einem bestimmten Teil der Gitterung ausgenutzt. Nach Durchströmung des linken Abschnittes der Niedertemperaturgitterkammer gelangen die Abgase nach einer neuerlichen Richtungsänderung von unten in den hinter der Trennwand liegenden rechten Teil der Niedertemperaturgitterkammer, wobei die Eintrittsgeschwindigkeit den Gasstrom auf der rechten Seite dieses Kammerteiles konzentriert. Dies hat zur Folge, daß auch im rechten Kammerteil der zweiten Kammer nur ein Teil der Gitterung von den heißen Abgasen durchströmt wird, wogegen der Durchstrom der Gase durch den näher bei der Trennwand gelegenen Teil der Gitteruug verhältnismäßig gering ist. Wenn der Ofen umgeschaltet wird, dann treten alle diese Schwierigkeiten erneut, jedoch in entgegengesetzter Richtung auf. Dies bedeutet, daß die heißen Abgase durch das Regeneratorsystem auf einem bestimmten Weg strömen, also eine bestimmte Fläche bzw. einen bestimmten Raum der Gittersteine durchströmen, wogegen die nach dem Umschalten des Ofens eingeführte und vorzuwärmende Lufteinen ganz anderen Teil des Regenerators durchströmt. Die Folge davon ist eine nicht ausreichende Leistung des Wärmerückgewinnungssystems.
  • Beim Wärmerückgewinnungssystem gemäß der Erfindung, bei welchem gleichfalls einerseits eine im Strömungsweg der Abgase liegende und dem Siemens-Martin-Ofen verhältnismäßig nahe gelegene Hochtemperaturgitterkammer und andererseits eine im Strömungsweg der Abgase vom Siemens-Ofen entfernter gelegene Niedertemperaturgitterkammer vorliegt, werden nun die oben angeführten Nachteile hinsichtlich der Verteilung der Gase beim Durchströmen der Gitterung dadurch beseitigt, daß die Ouerschnittsfläche der Gitterung vor allem in der mit saurem, feuerfestem Material zugestellten Niedertemperaturgitterkammer gering gehalten wird, dafür aber die Höhe des Gitterwerkes entsprechend erhöht wird. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß sowohl die Abgase als auch die vorzuwärmende Luft praktisch alle Gittersteine beaufschlagen, so daß eine praktisch vollständige Ausnutzung der Gitterung für die Wärmerückgewinnung erfolgt. Der weitere dem oben angeführten Regenerator anhaftende Nachteil einer häufigen Änderung der Strömungsrichtung der Gase wird beim Wärmerückgewinnungssystem gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die beiden Gitterkammern, also die Hochtemperatur- und die Niedertemperaturgitterkammer, in der Horizontalen verhältnismäßig weit entfernt voneinander angeordnet und durch einen im wesentlichen waagerechten Kanal verbunden sind. Durch Anwendung dieser Maßnahmen kann die Größe der Hochtemperaturgitterkammer, die mit nicht saurem Material zugestellt ist, weiter verringert werden und hierdurch eine Kostenersparnis erzielt werden. Ferner kann durch die Anwendung des im wesentlichen waagerechten und verhältnismäßig langen Verbindungskanals die Höhe der Niedertemperaturgitterkammer in sehr großem Umfang gesteigert werden, so daß sich zumindest ihr oberer Teil bis über die Schaffplattenebene des Ofens erheben kann. Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein mit Regenerativkammern versehenes umschaltbares Wärmerückgewinnungssy stem für Siemens-Martin-bferi, insbesondere für Siemens-Martin-Öfen mit basischer Auskleidung, bei welchem abwechselnd das abströmende Gas und Verbrennungsluft durch die Gitterkammern geleitet werden, wobei das System einerseits eine im Strömungsweg der Abgase liegende und dem Siemens-Martin-Ofen verhältnismäßig nahe gelegene Hochtemperaturgitterkammer und andererseits eine im Strömungsweg der Abgase vom Siemens-Martin-Ofen entfernter gelegene Niedertemperaturgitterkammer und ferner einen im wesentlichen waagerechten Kanal aufweist, welcher die Hochtemperaturgitterkammer mit der Niedertemperaturgitterkammer verbindet, wobei dieses Wärmerückgewinnungssystem dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hochtemperaturgitterkammer eine Decke aus nicht sauren, feuerfesten Steinen und eine Gitterung aus nicht sauren, feuerfesten Steinen und die Niedertemperaturgitterkammer eine Auskleidung aus sauren, feuerfesten Steinen und eine Gitterung aus sauren, feuerfesten Steinen aufweist, wobei die beiden Gitterkammern in der Horizontalen verhältnismäßig weit entfernt voneinander angeordnet sind, und die Niedertemperaturgitterkammer hoch und schmal gebaut ist und eine Höhe aufweist, die ein Mehrfaches ihrer Breite beträgt, so daß zumindest ihr oberer Teil sich bis über die Schaffplattenehenedes Ofens erhebt. Aus Gründen der Vollständigkeit kann an dieser Stelle erwähnt werden, daß es bekannt ist, im Falle von ganzbasichen Oberöfen auch andere Teile des Ofens, wie die Schächte und ferner die Seitenwände und Gewölbe der Schlackenkammern, basisch auszukleiden, da eine basische Auskleidung einer Auskleidung aus z. B. Schamotte überlegen ist.
  • Beim Wärmerückgewinnungssystem gemäß der Erfindung soll die Masse der Gittersteine in der Nied-ertemperaturgitterkammer größer sein als die Masse der Gittersteine in der Hochtemperaturgitterkammer, und vorzugsweise soll die Masse der Gittersteine in der Niedertemperaturgitterkammer etwa zweimal so groß sein wie die Masse der Gittersteine in der Hochtemperaturgitterkammer. Ferner sollen von dem Siemens-Martin-Ofen zu der Hochtemperaturgitterkammer führende Leitungen vorgesehen sein, deren gesamte Ouerschnittsfläche pro Ofenseite kleiner als das O,O5fache Ausmaß der in Schaffplattenhöhe gemessenen Herdfläche ist. Durch Bemessung der vom Ofen zur Hochtemperaturgitterkammer führenden Schächte bzw. Leitungen auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß die abströmenden Gase auf einer hohen Temperatur gehalten werden, im ersten Wärmespeicher eine hohe Betriebstemperatur erzielt und dennoch das Gesamtgewicht der feuerfesten Steine für die Gitterung verringert werden kann.
  • Die nicht sauren Gittersteine der Hochtemperaturgitterkammer können hauptsächlich aus Magnesia und einem Bindemittel bestehen, wobei die Steine vorzugsweise ungebrannt verwendet werden. Vorteilhafterweise können diese Steine Chromerz als Nebenbestandteil enthalten. Für den Aufbau der nicht sauren Gittersteine kann ferner auch Magnesia und Silika in einem Molverhältnis von Magnesiumoxyd zu Silika von etwa 2:1 verwendet werden.
  • Zweckmäßig soll in der Hochtemperaturgitterkammer die Querschnittsfläche der nicht sauren Gitterung kleiner sein als das Quadrat der in der Richtung der Gasströmung in dieser Kammer gemessenen Länge der Gitterung. Vorzugsweise sind die nicht sauren Gittersteine in der Hochtemperaturgitterkammer so angeordnet, daß sie .eine Reihe von durchgehenden lotrechten Kanälen bilden, also eine Glattschachtgitterung vorliegt. Vorteilhafterweise liegen die Leitungen für die Zufuhr und Abfuhr des Gases zu und von der Hochtemperaturgitterkammer im wesentlichen waagerecht, und die rechtwinkelig zur Richtung dieser Leitungen liegende Abmessung des waagerechten Querschnittes dieser Kammer ist größer als die in Richtung der Leitung liegende Abmessung des waagerechten Querschnittes.
  • Nach der Erfindung soll ferner an der Abgasaustrittsstelle der Niedertemperaturgitterkammer ein derartiger Rekuperator angeschlossen sein, daß die Abgase den Rekuperator mit einer Temperatur von weniger als 400° C, vorzugsweise von etwa 300° C, verlassen. Die Verwendung von Rekuperatoren zur Vorwärmung der Verbrennungsluft in Stahlschmelzöfen ist an sich bereits bekannt.
  • In den Zeichnungen ist aus. der großen Zahl der im Rahmen der Erfindung möglichen Ausführungsformen ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das unter den Gesichtspunkten einer deutlichen Darstellung eines zufriedenstellenden Betriebes und einer klaren Erläuterung der Grundzüge der Erfindung ausgewählt worden ist.
  • Fig. 1 ist ein entlang der Mittellinie geführter Vertikalschnitt durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Siemens-Martin-Stahlschmelzofens, dessen andere Hälfte symmetrisch ausgebildet ist, nach der Linie I-I in Fig. 2; Fig. 2 ist ein horizontaler Schnitt nach d-er Linie II-11 in Fig. 1 durch ein Ende eines erfindungsgemäßen Siemens-Martin-Ofens; Fig. 3 zeigt in einem schematischen Vertikalschnittbild nach der Linie III-III von Fig. 2 ein Ende eines Siemens-Martin-Ofens und ein Wärmerückgewinnungssystem nach der Erfindung; Fig. 4 ist ein schematischer Grundriß der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion; Fig. 5 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 durch die Strömungswege; Fig. 6 stellt in größerem Maßstab einen Horizontalschnitt der Gitterwerkssteine eines Teiles der Hochtemperaturgitterkammer und Fig. 7 einen Vertikalschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6 dar.
  • Gemäß der Erfindung weist ein Siemens-Martin-Ofen einen basischen, feuerfesten Herd 20 mit einer Schaffplattenhöhe 21, eine mit Türöffnungen 23 versehene Vorderwand 22, eine Hinterwand 24 und eine Decke 25 auf. Alle feuerfesten Teile bestehen aus basischem oder nicht saurem, feuerfestem Material. Der Ofen besitzt basische, feuerfeste Endteile 26, von denen nur einer dargestellt ist. Es kann vorzugsweise ein Ofen des so genannten Maerz-Typs verwendet werden, der doppelte Schächte 27 in den Ecken der das Ofenende bildenden basischen, feuerfesten Endwand 28 aufweist. Die Decke 30 .des Ofenkopfes, die ebenfalls aus basischem, feuerfestem Material aufgebaut ist, fällt bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Ende hin, vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 10° gegen die Waagerechte geneigt, ab. Auf diese Weise liegt die Decke an einer Stelle oberhalb des Brückenkörpers 31 höher als an der Endwand.
  • Die Decke, die Wände und die Enden des Ofens sind zweckmäßig aus feuerfesten Magnesia- und/oder Chromitsteinen aufgebaut, die einer Temperatur von 1700° C oder mehr standhalten können. Die Schächte 27 führen senkrecht nach unten zu einer ebenfalls aus basischem oder nicht saurem, feuerfestem Material bestehenden Schlackenkammer 32, und anschließend strömen die Abgase über die aus nicht saurem, feuerfestem Material bestehende Regeneratorfeuerbrücke 33 in den Hochtemperaturwärmespeicher 34.
  • Die gesamte Horizontalquerschnittsfläche der Strömungswege der Schächte 27 ist auf höchstens die O,OSfacbe Größe der in Schaffplattenhöhe gemessenen Schmelzherdfläche herabgesetzt. Hierdurch wird die Temperatur der abströmenden Gase erhöht. In der Praxis soll die Schlackenkammer einen Fassungsraum haben, der zur Ansammlung der während der Ofenreise an dieser Stelle auftretenden Abscheidungen ausreicht, doch ist eine übermäßig große Schlackenkammer nicht empfehlenswert.
  • Das ganze feuerfeste Gefüge .der Schächte und des Schlackenkammerabschlusses ist vorzugsweise aus basischem, feuerfestem Material in Stützkonstruktion ausgeführt.
  • Der Hochtemperaturregenerator ist von einem feuerfesten Aufbau umschlossen, der aus einer basischen, feuerfesten Hängedecke 35, basischen oder nicht sauren Seitenwänden 36 und einem basischen Rost oder Unterbau 37 an der Unterseite besteht. Die Gittersteine 38 in dem Hochtemperaturregenerator bestehen aus basischem oder nicht saurem, feuerfestem Material.
  • Die Gittersteine können zweckmäßig aus Magnesia mit einem Bindemittel, wie 1 bis 2 Gewichtsprozent Schwefelsäure, aufgebaut sein. Gegebenenfalls können kleinere Mengen, z. B. 5 bis 10 Gewichtsprozent, an Chromerz zugesetzt werden. Ein anderer sehr gut geeigneter basischer oder nicht saurer Gitterstein kann aus Magnesiumsilikat mit 1 bis 5 Gewichtsprozent an Kaolin oder einem anderen geeigneten Ton als Bindemittel hergestellt sein. Das Magnesiumsilikat soll ein Molverhältnis von Magnesiumoxyd zu Silika von etwa 2:1 aufweisen. Auch nicht saure Gittersteine aus Chromerz mit 1 bis 5 Gewichtsprozent Ton als Bindemittel können verwendet werden. Wenn erwünscht, kann eine kleinere Menge, zweckmäßig 10 bis 35 Gewichtsprozent Magnesia zugesetzt werden. Die nicht sauren Gittersteine werden vorzugsweise ungebrannt verwendet, doch können gegebenenfalls auch gebrannte Steine zur Verwendung kommen. Die in den Fig. 6 und 7 gezeigten nicht sauren Gittersteine sind in lotrechten Säulen 40 mit parallelen Durchgangswegen 41 angeordnet, die sich zwischen den Steinsäulen in lotrechter Richtung erstrecken.
  • Die abströmenden Gase treten zweckmäßig oben in den Hochtemperaturwärmespeicher 34 ein und strömen auf ihrem Weg gegen die Esse durch die lotrechten Gänge nach unten. Die Temperatur der Abgase soll beim Überströmen der Regeneratorbrückenwand 33 und beim Eintritt in den Hochtemperaturregenerator zweckmäßig 1400° C überschreiten: Es ist erwünscht, daß die beim Durchströmender Abgase durch,die lotrechten Gänge 41 des Hochtemperaturregenerators 34 durch die Gittersteine aufgenommene Wärmemenge begrenzt wird, so daß die aus dem Hochtemperaturwärmespeicher bei 51 austretenden Abgase während eines Arbeitszyklus jedesmal eine Temperatur von etwa 1200° C erreichen. Zu diesem Zweck wird die Masse der Gittersteine im Hochtemperaturwärmespeicher kleiner als ein Drittel der Gesamtmasse der insgesamt in einem Hochtemperatur- und einem Niedertemperaturregenerator verwendeten Gittersteine bemessen.
  • Eine typische Menge an Gittersteinen im Hochtemperaturwärmespeicher kann 25 bis 30"/o der gesamten in einem Hochtemperatur- und einem hTiedertemperaturwärmespeicher vorhandenen Steine betragen.
  • Die Dicke der Gittersteine im Hochtemperaturgenerator und die Abmessungen der Öffnungen der Strömungskanäle können durch Standardverfahren festgelegt werden. Der Gitterungseinsatz soll vorzugsweise so tief wie möglich sein, und damit im Zusammenhang soll die horizontale Fläche, welche durch die Gittersteine und durch die Strömungsöffnungen gebildet wird (Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung der Abgase), kleiner sein als der Querschnitt der Tiefe des Gitterungseinsatzes (Querschnitt in der Strömungsrichtung der Abgase) im Hochtemperaturwärmespeicher. Es ist ferner zweckmäßig, daß die Breite 42 des Gitterungseinsatzes größer ist als die Länge 43, weil bei der kleineren Länge die Neigung der abströmenden Gase, die Gänge der Gitterkammer nur entlang der entfernten Wand, `welche der d-er Regeneratorbrückenwand 33 benachbarten Wand gegenüberliegt, zu durchfließen, und im umgekehrten Zyklus die Neigung der Verbrennungsluft, die Gänge nur entlang der gegenüberliegenden Wand zu durchströmen, beseitigt wird. Aus diesem Grunde kann in dem Fall, daß die Breite die Länge übersteigt, eine höhere Vorwärmetemperatur erreicht werden.
  • Die aus dem basisch oder nicht sauer zugestellten Wärmespeicher austretenden Abgase treten in einen geeigneten, mit feuerfestem Material ausgekleideten Kanal 52 ein, der sich horizontal bzw. annähernd horizontal erstreckt und mit dem Boden des mit saurem, feuerfestem Material zugestellten Regenerators 53 verbunden ist: der Regenerator 53 besteht aus sauren, feuerfesten, eine Kammer 55 umschließenden Seitenwänden 54, einem untenliegenden sauren, feuerfesten Rosttragwerk 56 und einer oben angeordneten sauren, feuerfesten Decke 57 sowie aus sauren, feuerfesten Gittersteinen 58, welche, wie bereits beschrieben, parallele lotrechte Gänge bilden. Die sauren, feuerfesten Steine bestehen zweckmäßig aus Schamotte. Durch den sauren, feuerfesten Wärmespeicher 53 können die Abgase durch die Gitterungsschächte nach oben zur Esse strömen. Die Abmessungen der Gittersteine und der Durchgänge entsprechen der üblichen Praxis. Die Masse der sauren Gittersteine 58 soll zwei Drittel der gesamten in den aus einem Hochtemperatur- und einem Niedertemperaturwärmespeicher bestehenden System verwendeten Gittersteine übersteigen und muß auf jeden Fall größer als die Hälfte dieser gesamten Gittersteinmasse sein.
  • Bei der bisher angewandten Praxis war es üblich, die in den Abgasen noch enthaltene Restwärme in einem Abhitzekessel zurückzugewinnen. Bei dem erfindungsgemäßen System ist es nicht zweckmäßig, die Wärmemengen, die üblicherweise in den aus dem Wärmespeicher austretenden Gasen enthalten sind, einem Abhitzekessel zuzuführen, weil dies die Erzie- Jung der höchsten Vorwärmetemperatur der Verbrennungsluft beeinflussen würde. Es kann nämlich auch bei Verwendung eines basischen Wärmespeichers, der befähigt ist, höheren Temperaturen standzuhalten, der volle Vorteil nicht erzielt werden, wenn nicht eine zur Schaffung solcher höherer Temperaturen ausreichende Luftvorwärmung gewährleistet ist.
  • Zur Erklärung dieses Umstandes soll angenommen werden, daß die mittlere Temperatur der in das Wärmerückgewinnungssystem eintretenden Abgase etwa 1600° C und die Temperatur des aus der zweiten Wärmespeichereinheit austretenden Gases etwa bzw. unter 400° C beträgt. Die Temperatur der abströmenden Gase kann, gemessen mit einem in den Gasstrom eingebrachten Saugpyrometer, nach dem Austritt aus der basischen Speichereinheit noch bis etwa 1200° C betragen und liegt auf jeden Fall oberhalb 1075° C. Es ist enschieden vorteilhaft, die Temperatur des feuerfesten Materials in der sauren Wärmespeichereinheit unter 1250° C zu halten, um Beschädigungen durch Schmelzen des sauren, feuerfesten Materials zu verhüten. Die im System abgegeben-- Wärmemenge ist durch das Gewicht der das System durchströmenden Gasmenge, die spezifische Wärme und den Temperaturabfall, der etwa 1200° C beträgt, bestimmt. Unter der Annahme, daß im Regenerator keine Verbrennung stattfindet, ist die für die einströmende Luft zur Verfügung stehende Wärmemenge etwas kleiner als die durch die abströmenden Gase abgegebene Wärmemenge, und zwar um einen Betrag, welcher durch die eingesickerten Mengen an Öl und Luft bedingt ist. Es kann jedoch mit Sicherheit in großer Annäherung ausgesagt werden, daß es bei einem Temperaturabfall der durch das Wärmerückgewinnungssystem abströmenden Gase um 1200° C nicht möglich ist, eine Erhöhung der Temperatur der durch .das System einströmenden Verbrennungsluft um wesentlich mehr als 1200° C zu erzielen. Zur Erreichung einer Temperatur der Verbrennungsluft von über 1250° C muß daher der Temperaturabfall in dem Wärmerückgewinnungssystern 1200° C überschreiten. Dies erfordert, -daß die Temperatur der abströmenden Gase bis auf unter 400° C erniedrigt wird. Zur Erreichung dieses Zieles werden die aus dem basischen Wärmespeicher austretenden Abgase durch einen hohen und schlanken sauren Wärmespeicher 53 geleitet. Gegebenenfalls kann die Höhe des Wärmespeichers 53 vermindert werden, indem ein metallischer oder feuerfester Rekuperator an dem kalten Ende des Systems nachgeschaltet wird.
  • In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein metallischer Rekuperator 59 gezeigt, der lotrechte, an den gegenüberliegenden Enden in Öffnungen von Rohrtragplatten 61 und 62 gehalterte Stahlrohre 60 besitzt, die von den Abgasen durchströmt werden. Die durch die Rohre des Rekuperators strömenden Abgase «erden durch einen Kanal 63 zu einem Gebläse 63' und dann in die Esse 63" geführt. Die eingeführte Luft strömt durch ein Gebläse 64 und anschließend durch die Zwischenräume rund um die Rohre des Rekuperators und tritt schließlich durch einen Gang 66 aus, welcher an eine waagerechte Ouerleitung 67 anschließt, die an den gegenüberliegenden Enden angeordnete Schiebeventile 68 und 70 aufweist und jenseits dieser Ventile mit einer waagerechten Leitung 71 verbunden ist, die ihrerseits durch gegenüberliegende Durchgänge der Schieberventile 68 und 70 führt. Die Leitung 71 ist an ihren beiden Enden bei 72 oben an die Wärmespeicher 53 und bei 73 oben an den Rekuperator 59 angeschlossen. Die Schieberventile 68 und 70 stehen, wie gezeigt, stets in entgegengesetzter Stellung, so daß die Leitung 67 gegen einen Wärmespeicher zur Einführung von Luft offen und gegen den anderen Wärmespeicher verschlossen ist und die Leitung 71 gegen .den anderen Wärmespeicher zur Aufnahme der Abgase offen und gegen den ersten Wärmespeicher geschlossen ist. Die beiden Schieberventile 68 und 70 werden bei der Umschaltung im Arbeitszyklus gleichzeitig abwechselnd in entgegengesetzter Richtung verschoben.
  • .Die Verbrennungsluft strömt, gleichgültig, ob ein Rekuperator verwendet wird oder nicht, durch den sauren Wärmespeicher 63 abwärts und tritt in die nach oben führenden Gänge des basischen Wärmespeichers 36 mit einer Temperatur ein, die normalerweise 875° C überschreiten soll. Die vorgewärmte Luft strömt über die Regeneratorbrückenwand 33 vom basischen Wärmespeicher mit einer Temperatur aus, die im allgemeinen etwa 1075° C überschreiten soll, und bei normalem Betrieb soll die Temperatur der Luft nach ihrem Durchgang durch die Schächte 27 mehr als 1250° C betragen. Bei der bisher üblichen Arbeitsweise kann die vorgewärmte Luft nur auf eine Temperatur gebracht werden, die etwas unter 1150° C liegt.
  • Durch eine Steigerung der Temperatur der vorgewärmten Luft um je 50 bis 60° C kann die Zeit zur Erzielung der Ofenhitze um jeweils etwa 511/o abgekürzt und eine entsprechende Brennstoffmenge eingespart werden.
  • Weiter ergibt eine stärkere Vorerhitzung der Verbrennungsluft eine bessere Wärmeübertragung auf die Ofenbeschickung und ermöglicht eine erhöhte Brennstoffzufuhr, so daß die Erzeugungsleistung eines ganzbasischen Ofens um etwa 2511!o und mehr über die Leistung eines baulich gleichartigen Ofens mit Silikadecke gesteigert werden kann.
  • Die aus einem solchen heiß arbeitenden Ofen abströmenden Gase überschreiten die Temperaturen, die üblicherweise in Ofen mit Silikadecken auftreten; gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, durch die bereits erwähnte Verkleinerung der Ofenschächte und die oben erläuterte Verwendung eines kleinen basischen Hochtemperaturwärmespeichers eine noch höhere Vorwärmung der Verbrennungsluft mit den entsprechenden Vorteilen hinsichtlich der Ofenleistung und eines wirtschaftlichen Brennstoffverbrauches zu erzielen. Bei Verwendung eines großen, vertikalen Wärmespeichers mit saurer Auskleidung iznd Ergänzung durch einen leistungsfähigen Rekuperator ist es möglich, einen größeren Temperaturabfall der durch das System abströmenden Gase zu erzielen, wobei diese erwünschte Vorerhitzung für die Verbrennungsluft wieder ausgenutzt werden kann.
  • Die in der Beschreibung angeführten Luft- und Gastemperaturen sind als die im allgemeinen während der Vergütungsdauer der Ofenhitze vorgesehenen Temperaturen aufzufassen. Alle diese Temperaturen wurden mittels Saugpyrometern gemessen.
  • Die bei der Zusammensetzung des feuerfesten Materials angeführten Prozentsätze sind durchweg in Gewichtsprozenten angegeben.

Claims (11)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Mit Regenerativkammern versehenes, umschaltbares Wärmerückgewinnungssystem für Siemens-Martin-Ofen, inbesondere für Siemens-Martin-Ofen mit basischer Auskleidung, bei welchem abwechselnd das abströmende Gas und Verbrennungsluft durch die Gitterkammern geleitet werden, wobei das System einerseits eine im Strömungsweg der Abgase liegende und dem Siemens-Martin-Ofen verhältnismäßig -nahe gelegene Hochtemperaturgitterkammer und anderseits eine im Strömungsweg der Abgase vom Siemens-Martin-Ofen entfernter gelegene Niedertemperaturgitterkammer und ferner einen im wesentlichen waagerechten Kanal aufweist, welcher die Hochtemperaturgitterkammer mit der Niedertemperaturgitterkamm:er verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochtemperaturgitterkammer eine Decke aus nicht sauren, feuerfesten Steinen und eine Gitterung aus nicht sauren, feuerfesten Steinen und die Niedertemperaturgitterkammer eine Auskleidung aus sauren, feuerfesten Steinen und eine Gitterung aus sauren, feuerfesten Steinen aufweist, wobei die beiden Gitterkammern in der Horizontalen verhältnismäßig weit entfernt voneinander angeordnet sind, und die Niedertemperaturgitterkammer hoch und schmal gebaut ist und eine Höhe aufweist, die ein Mehrfaches ihrer Breite beträgt, so daß zumindest ihr oberer Teil sich bis über die Schaffplattenebene des Ofens erhebt.
  2. 2. Wärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Gittersteine in der Niedertemperaturgitterkammer größer ist als die Masse der Gittersteine in der Hochtiemperaturgitterkammer.
  3. 3. Wärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Gittersteine in der Niedertemperaturgitterkammer etwa zweimal so groß wie die Masse der Gittersteine in der Hochtemperaturgitterkammer ist.
  4. 4. Wärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Siemens-Martin-Ofen zu der Hochtemperaturgitterkammer führende Laitungen vorgesehen sind, deren gesamte Querschnittsfläche pro Ofenseite kleiner als das 0,05fache Ausmaß der in Schaffplattenhöhe gemessenen Herdfläche ist.
  5. 5. Wärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht sauren Gittersteine der Hochtemperaturgitterkammer hauptsächlich aus Magnesia und einem Bindemittel bestehen, wobei die Steine vorzugsweise ungebrannt verwendet werden.
  6. 6. Wärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht sauren Gittersteine der Hochtemperaturgitterkammer Chromerz als Nebenbestandteil enthalten.
  7. 7. Wärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht sauren Gittersteine der Hochtemperaturgitterkammer Magnesia und Silika in einem Molverhältnis von Magnesiumoxyd zu Silika von etwa 2:1 enthalten. B.
  8. Wärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der nicht sauren Gitterung in der Hochtemperaturgitterkammer kleiner ist als das Quadrat der in der Richtung der Gasströmung in dieser Kammer gemessenen Länge der Gitterung.
  9. 9. Wärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht sauren Gittersteine in der' Hochtemperaturgitterkammer so angeordnet sind, daß sie eine Reihe von durchgehenden lotrechten Kanälen bilden.
  10. 10. Wärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen für die Zufuhr und Abfuhr des Gases zu und von der Hochtemperaturgitterkammer im wesentlichen waagerecht liegen und die rechtwinklig zur Richtung dieser Leitungen liegende Abmessung des waagerechten Querschnittes dieser Kammer größer ist als die in Richtung der Leitung liegende Abmessung des waagerechten Querschnittes.
  11. 11. Wärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an die Abgasaustrittsstelle der Niedertemperaturgitterkammer ein derartiger Rekuperator angeschlossen ist, daß die Abgase den Rekuperator mit einer Temperatur von weniger als 400° C, vorzugsweise von etwa 300° C, verlassen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 73 529, 518 609, 740 569; deutsche Patentanmeldung O 1460 VI/ 18 b (bekanntgemacht am 24. 12. 1952) ; »Stahl und Eisen«, 1952, Heft 21, S. 1285 bis 1289; 1940, Heft 37, S. 530 und 820.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE518609C (de) * 1927-07-12 1931-09-19 Hermann Moll Dipl Ing Regenerativschmelzofen mit Gas- und Luftkammern zur Eisen- und Stahlerzeugung
DE740569C (de) * 1939-06-16 1943-10-23 Max Lengersdorff Stahlschmelzofen mit Rekuperator, insbesondere Metallrekuperator, und Verfahren zum Betriebe des Ofens

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE518609C (de) * 1927-07-12 1931-09-19 Hermann Moll Dipl Ing Regenerativschmelzofen mit Gas- und Luftkammern zur Eisen- und Stahlerzeugung
DE740569C (de) * 1939-06-16 1943-10-23 Max Lengersdorff Stahlschmelzofen mit Rekuperator, insbesondere Metallrekuperator, und Verfahren zum Betriebe des Ofens

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