DE1162391B - Method for utilizing the waste heat from shock or Waermoefen, Siemens-Martin-OEfen or the like. - Google Patents
Method for utilizing the waste heat from shock or Waermoefen, Siemens-Martin-OEfen or the like.Info
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Description
Verfahren zur Ausnutzung der Abwärme von Stoß- oder Wärmöfen, Siemens-Martin-Öfen od. dgl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnutzung der Abwärme von Stoß- oder Wärmöfen, Siemens-Martin-Öfen od. dgl., bei denen eine Kühlung von durch Wärme hochbelasteten Bauteilen durch ein umlaufendes Kühlmittel erfolgt und eine Vorwärmung des Brenngases oder -öles und der Verbrennungsluft in besonderen Wärmeaustauschern vorgesehen ist.Process for utilizing the waste heat from impact or heating furnaces, Siemens-Martin furnaces od. The like. The invention relates to a method for utilizing the waste heat from impact Or heating ovens, Siemens-Martin ovens or the like, in which cooling by means of heat Highly stressed components are carried out by a circulating coolant and preheating of the fuel gas or oil and the combustion air in special heat exchangers is provided.
Zur Ausnutzung der Abwärme metallurgischer Öfen ist eine Reihe von Maßnahmen bekannt. So wird die Abgaswärme von Stoß- und Wärmöfen - deren Gleitschienen durch Kühlmittel gekühlt werden - für den Betrieb jener Öfen dadurch ausgenutzt, daß durch die abströmenden Abgase Wärmeaustauscher beaufschlagt werden, die teils der Verbrennungsluftvorwärmung, teils der Brenngasvorwärmung dienen.To utilize the waste heat from metallurgical furnaces, a number of Measures known. This is how the exhaust gas heat from impact and heating furnaces - their slide rails are cooled by coolant - used for the operation of those ovens that heat exchangers are acted upon by the exhaust gases flowing out, some of which serve to preheat the combustion air and partly to preheat the fuel gas.
Auch wird die an ein Kühlmedium, z. B. Luft, das die Gleitschienen von Stoßöfen durchströmt hat, übergegangene Wärme in einem solchen Ofen dadurch ausgenutzt, daß diese Luft als Verbrennungsluft Verwendung findet. Ferner ist es bekannt, neben der Verwertung der an das luftförmige Kühlmittel übergegangenen Wärme in den Ofenbrennern auch eine entsprechende Ausnutzung bei in gleicher Weise vorgewärmtem Brenngas vorzusehen.Also, the to a cooling medium, such. B. Air that the slide rails has flowed through pusher ovens, transferred heat in such an oven as a result exploited the fact that this air is used as combustion air. Furthermore it is known, in addition to the utilization of the heat transferred to the air-like coolant in the furnace burners also a corresponding utilization when preheated in the same way Provide fuel gas.
Des weiteren ist es bekannt, die Abgase, welche aus Wärmeaustauschern, die vielfach metallurgischen Öfen - z. B. zwecks Vorwärmung der in solchen Öfen benötigten Verbrennungsluft - nachgeschaltet sind, austreten, gegebenenfalls noch Abhitzekesseln zuzuführen.It is also known to reduce the exhaust gases from heat exchangers, the often metallurgical furnaces - z. B. for the purpose of preheating in such ovens required combustion air - are downstream, escape, possibly still To feed waste heat boilers.
Zum Bekannten gehört außerdem eine Vorrichtung zum Kühlen hoch wärmebeanspruchter Ofenteile, die mittels eines Wasserkreislaufes gekühlt werden und bei der die von dem Wasser aufgenommene Wärme über einen Wärmeaustauscher auf andere Wärmeverbraucher übertragen wird.The known also includes a device for cooling highly heat stressed Furnace parts that are cooled by means of a water cycle and in which the Heat absorbed from the water via a heat exchanger to other heat consumers is transmitted.
Aus einem bekannten Vorschlag ist weiter eine Anlage zur Erzeugung von Heißwind für einen Schachtofenbetrieb und Heißwasser bzw. Dampf für andere Wärmeverbraucher zur Verwertung der in den Schachtofenabgasen enthaltenen Wärme bekanntgeworden. Hierbei wird ein geregelter Teilstrom des Ofenabgases, das vorher Heizflächen einer mit wasserdurchflossenen Kühlteilen ausgestatteten Brennkammer beaufschlagt hat, einen Rekuperator zur entsprechenden Endäufheizung des Ofenwindes zugeführt, der vorher zum Zwecke seiner ersten Vorwärmung über einen Luftvorwärmer geführt wird, welch letzterer vermittels eines. Wärmespeichers beheizt wird, in den das über die Heizflächen der Brennkammer erhitzte Kühlwasser ausdampft.A system for generating is also from a known proposal of hot blast for a shaft furnace operation and hot water or steam for other heat consumers became known for the recovery of the heat contained in the shaft furnace exhaust gases. Here, a regulated partial flow of the furnace exhaust gas, which was previously a heating surface has acted upon a combustion chamber equipped with cooling parts through which water flows, a recuperator is supplied to the corresponding final heating of the furnace wind, the is previously passed through an air preheater for the purpose of its first preheating, what the latter by means of one. Heat storage is heated, in which the Heated cooling water evaporates from the heating surfaces of the combustion chamber.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Wärmeinhalt der abziehenden Ofengase nur so weit für die erforderliche Vorwärmung der Betriebsmedien für die'afenbrenner mit heranzuziehen, daß der verbleibende Wärmeinhalt derselben auf einer solchen Höhe gehalten wird, die es ohne weiteres gestattet, in einem durch das Ofenabgas beheizten, normal ausgebildeten Abhitzekessel einen Nutzdampf höheren Druckes in ausreichender Menge zu erzeugen.The object of the invention is the heat content of the withdrawing Furnace gases only to the extent necessary to preheat the operating media for the furnace burner to take into account that the remaining heat content of the same on such Height is maintained that easily allows in one through the furnace exhaust heated, normally designed waste heat boiler a useful steam of higher pressure in to produce sufficient quantity.
Mit den bekannten Maßnahmen ist eine solche vorteilhafte Ausnutzung der Ofenabwärme nicht erreichbar.Such an advantageous utilization is possible with the known measures the furnace waste heat cannot be reached.
Dem Bekannten gegenüber besteht die Erfindung darin, daß das aufgeheizte Kühlmittel von dem Brenngas oder -öl und/oder der Verbrennungsluft durchströmte Wärmeaustauscher beaufschlagt und diese Medien anschließend vor ihrer Zuleitung zu den Ofenbrennern weitere von dem Ofenabgas beaufschlagte Wärmeaustauscher durchströmen und das abziehende Ofenabgas dann in bekannter Weise einem in Strömungsrichtung nachgeschalteten Abhitzekessel zugeführt wird.Compared to the known, the invention consists in the fact that the heated Coolant flowed through by the fuel gas or oil and / or the combustion air Heat exchangers acted upon and these media then before their supply to the furnace burners flow through further heat exchangers acted upon by the furnace exhaust gas and the exhaust gas to be withdrawn from the furnace then in a known manner in the direction of flow downstream waste heat boiler is supplied.
Durch diese erfinderische Maßnahme ist es nicht nur möglich, gleichzeitig außer zu der bekannten Vorwärmung der Ofenbrennerbetriebsmedien auch noch zu einer wirtschaftlich lohnenden Erzeugung eines Nutzdampfes höheren Druckes zu gelangen.By this inventive measure it is not only possible at the same time in addition to the well-known preheating of the furnace burner operating media, there is also one economically worthwhile generation of a useful steam to reach higher pressure.
Eine vorteilhafte Maßnahme, die geeignet ist, das Dampfaufkommen des Abhitzekessels noch erheblich zu steigern, besteht darin, daß das Kühlmittel nach dem Durchströmen der dem ersten Vorwärmen des Brenngases oder Brennöles und der Verbrennungsluft dienenden Wärmeaustauschern und vor dessen Rückführung zu den Kühlstellen des Ofens einem weiteren Wärmeaustauscher zugeführt wird, der der Vorwärmung des Speisewassers dient.An advantageous measure that is suitable for reducing the amount of steam generated by the To increase the waste heat boiler still significantly, is that the coolant after the flow through the the first preheating of the fuel gas or fuel oil and the Combustion air serving heat exchangers and before its return another heat exchanger is fed to the cooling points of the furnace, which serves to preheat the feed water.
In der Anordnung der Wärmeaustauscher an sich ist eine gewisse Freizügigkeit möglich, indem dieselben parallel und/oder hintereinander in den Fluß des wärmeabgebenden Kühlmittels geschaltet werden können.There is a certain freedom of movement in the arrangement of the heat exchangers possible by putting the same in parallel and / or one behind the other in the flow of the exothermic Coolant can be switched.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung kann ferner darin bestehen, daß in den Kühlmittelkreislauf vor Eintritt des Kühlmittels in die Kühlstellen ein mittels eines Luftgebläses oder natürlichen Kaminzuges betriebener Luftkühler geschaltet wird, dessen Abluft über eine besondere Leitung dem zum Kamin abströmenden Abgas oder im Bedarfsfalle als Verbrennungsluft dem Brenner zugeführt wird.Another embodiment according to the invention can also consist in that in the coolant circuit before the coolant enters the cooling points air cooler operated by means of an air blower or natural chimney draft whose exhaust air is connected to the exhaust gas flowing to the chimney via a special pipe or, if necessary, is supplied to the burner as combustion air.
Diese Maßnahme ermöglicht in vorteilhafter Weise bei einem etwaigen Ausfall des einen oder anderen Wärmeaustauschers im Kühlmittelkreislauf die geregelte Herunterkühlung des Kühlmittels bzw. bei Ausfall der Wärmeaustauscher zur .Aufheizung der Verbrennungsluft die Zuführung der aufgeheizten Abluft dieses Luftkühlers als Verbrennungsluft für die Ofenbrenner.This measure allows in an advantageous manner in the event of a Failure of one or the other heat exchanger in the coolant circuit is the regulated one Cooling down of the coolant or, if the heat exchanger fails, for heating up the combustion air the supply of the heated exhaust air of this air cooler as Combustion air for the furnace burners.
Nach einer andersartigen Ausbildung wird in den Kühlmittelkreislauf die Dampfwassertrommel des Abhitzekessels als Ausgleichsgefäß zwischengeschaltet. Hierdurch entfällt das sonst in dem Kühlmittelkreislauf anzuordnende Ausgleichsgefäß, und alle Wärmeschwankungen in diesem Kühlmittelkreislauf werden durch Abfangen der Temperaturspitzen gut ausgeglichen. Erhöht sich etwa der Wärmeinhalt des Kühlmittels durch Ausfall des einen oder anderen Wärmeaustauschers in unzulässiger Weise, dann wird die entsprechende Wärme dem Abhitzekessel übermittelt, wodurch dessen Wärmebilanz verbessert wird. Das aus der Dampfwassertrommel im Kühlmittelkreislauf zurückgelangende Kühlmittel dagegen weist immer eine gleichmäßig tiefe Temperatur auf, da die Temperaturspitzen des in die Dampfwassertrommel eintretenden Kühlmittels hier abgefangen werden.After a different training is in the coolant circuit the steam water drum of the waste heat boiler is interposed as an equalizing tank. This eliminates the need for the expansion tank that would otherwise have to be located in the coolant circuit. and all thermal fluctuations in this coolant circuit are absorbed by the Temperature peaks well balanced. If, for example, the heat content of the coolant increases by failure of one or the other heat exchanger in an impermissible manner, then the corresponding heat is transferred to the waste heat boiler, thereby reducing its heat balance is improved. That coming back from the steam water drum in the coolant circuit Coolant, on the other hand, always has a uniformly low temperature because of the temperature peaks of the coolant entering the steam water drum are intercepted here.
Die Erfindung ist in zwei Beispielen vereinfacht in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Stoßofen mit einer Abwärmeausnutzung in bekannter Ausführung, F i g. 2 die Abwärmeausnutzung bei Stoßöfen in der erfindungsgemäßen Ausbildung, F i g. 3 die Abwärmeausnutzung bei mit Türkühlrahmen versehenen Siemens-Martin-Öfen und nachgeschaltetem Abhitzekessel und F i g. 4 die Abwärmeausnutzung bei Stoßöfen mit als Ausgleichsgefäß geschalteter Dampfwassertrommel des Abhitzekessels.The invention is simplified in two examples in the drawing shown, namely shows F i g. 1 a pusher type furnace with waste heat recovery in known design, FIG. 2 the waste heat utilization in pusher furnaces in the invention Training, F i g. 3 the waste heat utilization in Siemens-Martin ovens with door cooling frames and downstream waste heat boiler and F i g. 4 the waste heat utilization in pusher furnaces with steam water drum of the waste heat boiler switched as an equalizing tank.
In F i g. 1 wird eine bei Stoßöfen bekannte Wärmeausnutzung gezeigt. Der Stoßofen ist mit 1 bezeichnet. Die gekühlten Gleitschienen 2 und die Trägergerüstrohre 3 des Stoßofens 1 sind hierbei von einem diese durchströmenden Kühlmittel gekühlt. Die Ausnutzung der Abwärme erfolgt in diesem Falle lediglich dadurch, daß die aus dem Ofen austretenden Abgase zunächst einen Vorwärmer 4 zur Vorwärmung der Verbrennungsluft durchströmen, um anschließend einen oder mehrere Wärmeaustauscher 5 zu durchströmen, die dem Vorwärmen des Verbrennungsgases dienen. Die Abgase werden dann in den Kamin 6 abgeführt. Die Verbrennungsluft und das Verbrennungsgas werden über Leitungen 7, 8 den Ofenbrennern 9 und 10 zugeleitet.In Fig. 1 shows a heat utilization known in pusher furnaces. The pusher furnace is denoted by 1. The cooled slide rails 2 and the support frame tubes 3 of the pusher furnace 1 are cooled by a coolant flowing through them. In this case, the waste heat is only used in that the exhaust gases emerging from the furnace first flow through a preheater 4 to preheat the combustion air and then flow through one or more heat exchangers 5 which are used to preheat the combustion gas. The exhaust gases are then discharged into the chimney 6. The combustion air and the combustion gas are fed to the furnace burners 9 and 10 via lines 7, 8.
Die F i g. 2 zeigt eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auch hier ist der Stoßofen mit 1 bezeichnet, dessen Gleitschienen 2 und deren Trägergerüstrohre 3 durch ein Kühlmittel gekühlt werden. Das entsprechend aufgeheizt und dem Kühlbereich des Ofens austretende Kühlmittel durchfließt nacheinander einen Wärmeaustauscher 11 zur ersten Vorwärmung der Verbrennungsluft und einen Wärmeaustauscher 12 zur ersten Vorwärmung des Verbrennungsgases bzw. zur Vorwärmung des Brennöles, falls ölheizung für den Ofen vorgesehen ist. Anschließend wird das Kühlmittel durch einen Wärmeaustauscher 13, z. B. einen Ekonomiser, geführt, der der Vorwärmung des Speisewassers für den Abhitzekessel 14 dient. Das abgekühlte Kühlmittel wird dann durch die Pumpe 15 in die Kühlflächen des Stoßofens 1 zurückgeführt. In diesen Kühlmittelkreislauf ist in bekannter Weise ein Ausgleichsgefäß 27 geschaltet. Das Speisewasser wird in bekannter Weise nach seinem Austritt aus diesem Ekonomiser in einem Entgaser 16 entgast und durch eine Pumpe 17 dem Abhitzekessel 14 zugeführt. Die Verbrennungsluft und das Brenngas werden nach ihrer ersten Vorwärmung in den Wärmeaustauschern 11 und 12 durch von dem Ofenabgas nacheinander beaufschlagten Wärmeaustauschern 18 und 19 und nach erfolgter Endaufheizung über die Leitungen 7 und 8 den Brennern 9 und 1.0 zur Beheizung des Stoßofens 1 zugeführt. Das Ofenabgas durchströmt nach dem Verlassen des Wärmeaustauschers 19 die Heizflächen des Abhitzekessels 14, um anschließend in den Kamin 6 zu entweichen.The F i g. 2 shows a system for carrying out the method according to the invention. Here, too, the pusher furnace is denoted by 1, the slide rails 2 and the support frame tubes 3 of which are cooled by a coolant. The correspondingly heated and exiting the cooling area of the furnace coolant flows successively through a heat exchanger 11 for the first preheating of the combustion air and a heat exchanger 12 for the first preheating of the combustion gas or for preheating the fuel oil, if oil heating is provided for the furnace. The coolant is then passed through a heat exchanger 13, e.g. B. an economizer, which is used to preheat the feed water for the waste heat boiler 14 . The cooled coolant is then returned to the cooling surfaces of the pusher furnace 1 by the pump 15. In this coolant circuit, a compensation tank 27 is connected in a known manner. After exiting this economizer, the feed water is degassed in a known manner in a degasser 16 and fed to the waste heat boiler 14 by a pump 17. After their first preheating in the heat exchangers 11 and 12, the combustion air and the fuel gas are fed to the burners 9 and 1.0 to heat the pusher furnace 1 through heat exchangers 18 and 19 to which the furnace exhaust gas is applied and after the final heating has taken place via lines 7 and 8. After leaving the heat exchanger 19, the furnace exhaust gas flows through the heating surfaces of the waste heat boiler 14 in order to then escape into the chimney 6.
In der F i g. 3 ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem mit einem besonderen Kühlmittelkreislauf zur Kühlung der Türrahmen versehenen regenerativ befeuerten Siemens-Martin-Ofen gezeigt.In FIG. 3 is the application of the method according to the invention one with a special coolant circuit for cooling the door frames regeneratively fired Siemens-Martin furnace shown.
Der mit 1 bezeichnete Siemens-Martin-Ofen ist mit den Türkühlrahmen 20 ausgerüstet, die durch ein diese durchströmendes Kühlmittel gekühlt werden. Das Kühlmittel wird nach Verlassen der Ofenkühlstellen einem Luftvorwärmer 21 zugeleitet, in dem das Kühlmittel seinen Wärmeinhalt an die Verbrennungsluft, die durch ein Gebläse 22 geliefert wird, zum größten Teil abgibt. Das Kühlmittel durchströmt anschließend einen Wärmeaustauscher 13 zum Vorwärmen des Speisewassers für den Abhitzekessel 14, um mittels der Pumpe 15 zu den Kühlstellen 20 des Siemens-Martin-Ofens 1. zurückgeführt zu werden. In diesen Kühlmittelkreislauf ist ebenfalls ein Ausgleichsgefäß 27 geschaltet. Das Speisewasser wird in bekannter Weise nach seinem Austritt aus dem Wärmeaustauscher 13 in einem Entgaser 16 entgast und durch eine Pumpe 17 dem Abhitzekessel 14 zugeführt.The Siemens-Martin furnace designated by 1 is equipped with the door cooling frames 20 which are cooled by a coolant flowing through them. After leaving the furnace cooling points, the coolant is fed to an air preheater 21, in which the coolant releases most of its heat content to the combustion air, which is supplied by a fan 22. The coolant then flows through a heat exchanger 13 to preheat the feed water for the waste heat boiler 14 in order to be returned to the cooling points 20 of the Siemens-Martin furnace 1 by means of the pump 15. An equalizing tank 27 is also connected into this coolant circuit. The feed water is degassed in a known manner after its exit from the heat exchanger 13 in a degasser 16 and fed to the waste heat boiler 14 by a pump 17.
Die den Wärmeaustauscher 21 vorgewärmt verlassende Verbrennungsluft wird über eine Drehklappe 23, die dem Reversieren des Ofenbetriebes dient, zur endgültigen Vorwärmung über den in der vorhergehenden Ofenbetriebsphase durch die Ofenabgase aufgeheizten Regenerator 24 dem Ofenbrenner 25 zugeführt. Gleichzeitig steht der in der vorhergehenden Ofenbetriebsphase kaltgeblasene Regenerator 26 zur Wiederaufheizung durch die Ofenabgase an, die über die Drehklappe 23 und über den Abhitzekesse114 dem Kamin zugeführt werden. Um bei etwaigem Ausfall des einen oder anderen Wärmeaustauschers im Kühlmittelkreislauf das mit zu hoher Temperatur zu den Ofenkühlstellen zurückfließende Kühlmittel regelbar herunterkühlen zu können, wird in die Rückflußleitung des Kühlmittels ein Luftkühler geschaltet. Die Luft für den Betrieb des Luftkühlers wird entweder von einem besonderen Gebläse geliefert oder durch den natürlichen Zug durch den Kühler in regelbarer Menge gesaugt. Die hierbei erwärmte Abluft wird dem abströmenden Ofenabgas vor dessen Eintritt in den Kamin zugeleitet oder findet z. B. bei Gebläsebetrieb als Verbrennungsluft Verwendung. (Diese Ausgestaltung ist nicht gezeichnet.) Eine weitere Schaltungsmöglichkeit für den Kühlmittelkreislauf zeigt F i g. 4. Hierbei entfällt das sonst erforderliche Ausgleichsgefäß 27, das durch die Dampfwassertrommel des Abhitzekessels 14 gebildet wird, in der dann auch etwa eintretende Temperaturspitzen des Kühlmittels wirkungsvoll aufgefangen werden, und die hierbei aufgenommene Wärme dient dann zu einer Verbesserung der Nutzdampferzeugung des Abhitzekessels 14. Im übrigen entspricht die Schaltung des Kühlmittelkreislaufes derjenigen nach F i g. 2. Eine gleiche Anordnung ist selbstverständlich auch bei dem in F i g. 3 gezeigten Kühlmittelkreis möglich.The combustion air leaving the heat exchanger 21 preheated is fed to the furnace burner 25 via a rotary flap 23, which is used to reverse the furnace operation, for final preheating via the regenerator 24, which was heated by the furnace exhaust gases in the previous furnace operating phase. At the same time, the regenerator 26, which was blown cold in the previous furnace operating phase, is ready to be reheated by the furnace exhaust gases, which are fed to the chimney via the rotary flap 23 and the waste heat boiler 114. In order to be able to regulate the coolant flowing back to the furnace cooling points at too high a temperature in the event of a failure of one or the other heat exchanger in the coolant circuit, an air cooler is connected in the reflux line of the coolant. The air for the operation of the air cooler is either supplied by a special fan or sucked in in a controllable amount by the natural draft through the cooler. The exhaust air heated in this way is fed to the outflowing furnace exhaust gas before it enters the chimney or takes place e.g. B. when the fan is used as combustion air. (This refinement is not shown.) Another circuit possibility for the coolant circuit is shown in FIG. 4. This eliminates the otherwise necessary compensation tank 27, which is formed by the steam water drum of the waste heat boiler 14, in which any temperature peaks of the coolant are then effectively absorbed, and the heat absorbed in this way then serves to improve the useful steam generation of the waste heat boiler 14 Otherwise, the circuit of the coolant circuit corresponds to that according to FIG. 2. The same arrangement is of course also applicable to the one shown in FIG. 3 possible coolant circuit.
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| DESCH25197A DE1162391B (en) | 1958-12-17 | 1958-12-17 | Method for utilizing the waste heat from shock or Waermoefen, Siemens-Martin-OEfen or the like. |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1162391B true DE1162391B (en) | 1964-02-06 |
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ID=7430081
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| DESCH25197A Pending DE1162391B (en) | 1958-12-17 | 1958-12-17 | Method for utilizing the waste heat from shock or Waermoefen, Siemens-Martin-OEfen or the like. |
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- 1958-12-17 DE DESCH25197A patent/DE1162391B/en active Pending
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