DE1256357B

DE1256357B - Cupola furnace with two rows of nozzles arranged one above the other

Info

Publication number: DE1256357B
Application number: DE1961ST018506
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Wegener
Original assignee: Strebelwerk GmbH
Current assignee: Strebelwerk GmbH
Priority date: 1961-11-02
Filing date: 1961-11-02
Publication date: 1967-12-14

Description

Kupolofen mit zwei übereinander angeordneten Düsenreihen Die Erfindung betrifft einen Kupolofen mit zwei übereinander angeordneten Düsenreihen und gibt eine Anordnung, deren Profile und Ouerschnitte nach den Gesetzen des Überganges der Wärme von Koks und Gas auf das Eisen sowie nach den Erkenntnissen über den Mechanismus der Verbrennung ausgebildet sind.Cupola furnace with two rows of nozzles arranged one above the other. The invention relates to a cupola furnace with two rows of nozzles arranged one above the other and gives an arrangement, its profiles and cross-sections according to the laws of transition the heat of coke and gas on the iron as well as the knowledge about the mechanism of combustion.

Allgemeine Aufgabe der Erfindung ist es, bei geringstem Brennstoffaufwand überhitztes Eisen zu gewinnen, wobei Schmelzleistung und Überhitzung unabhängig voneinander durch Festlegen des Verhältnisses der Windzufuhr in den beiden übereinanderliegenden Düsenreihen eingestellt werden können, die die Erzeugung von zwei deutlich voneinander getrennten Temperaturmaxima im Ofen erlauben, deren Abstand einen ausreichenden Tropfweg für das Eisen ergibt.The general object of the invention is to use the least amount of fuel Obtain superheated iron, with melting performance and overheating independently from each other by setting the ratio of the wind supply in the two superimposed Rows of nozzles can be set, which clearly allows the generation of two from each other allow separate temperature maxima in the furnace, the distance between them a sufficient Drip path for the iron results.

Aus der Erfahrung des Kupolofenbetriebes ist an sich eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die eine nach dem heutigen Stand der Technik angemessen erscheinende Brennstoffausnutzung ergeben, z. B. die Auswahl der erforderlich erscheinenden spezifischen Windmenge im Ofen oder die Auswahl des Kokses, wobei z. B. in bezug auf die erzielbare maximale Eisentemperatur zu einem bestimmten Schmelzkoksanteil eine optimale spezifische Windmenge gehört, die aber keineswegs der maximalen möglichen Windmenge entspricht. Auch ist es bekannt, zwei übereinanderliegende Düsenreihen zu verwenden, um entweder durch die untere Düsenreihe Koks zu Kohlenoxyd zu vergasen und durch die obere Düsenreihe Kohlenoxyd zu Kohlendioxyd nachzuverbrennen oder durch die beiden Düsenreihen Schmelz- und Überhitzungszone zu trennen. Auch erreichte man durch die Verwendung von Heißwindkupolöfen eine bessere Ausnutzung des Brennstoffes und heißeres Eisen, als dies bei Kaltwindöfen möglich war. Allen diesen Maßnahmen ist der erwartete Erfolg jedoch nicht beschieden worden, da Verbrennungs- oder Wärmeübergangsbedingungen nicht richtig erkannt oder angewendet wurden.From the experience of cupola operation, a number of Measures known that seem appropriate according to the current state of the art Result in fuel utilization, e.g. B. the selection of the specific ones that appear necessary Amount of wind in the furnace or the selection of the coke, with z. B. in relation to the achievable maximum iron temperature for a certain proportion of molten coke an optimal specific The amount of wind heard, but it by no means corresponds to the maximum possible amount of wind. It is also known to use two rows of nozzles lying one above the other to either to gasify coke to carbon dioxide through the lower row of nozzles and through the upper row of nozzles Burn carbon oxide to carbon dioxide or melt through the two rows of nozzles and to separate the overheating zone. It was also achieved through the use of hot blast cupolas a better utilization of the fuel and hotter iron than with cold blast furnaces was possible. However, none of these measures have the expected success because combustion or heat transfer conditions were not properly recognized or were applied.

Die bei Heißwindkupolöfen für die Windvorwärmung notwendigen Wärmetauscher berechnet man zwar nach den Gesetzen des Wärmeüberganges durch Konvektion, Strahlung und Leitung, jedoch hat man diese Gesetze noch nicht auf den Kupolofen selbst angewendet und daraus Rückschlüsse auf eine zweckmäßige Gestaltung dieser Öfen abgeleitet.The heat exchangers required for preheating the wind in hot blast cupolas it is calculated according to the laws of heat transfer through convection and radiation and leadership, but these laws have not yet been applied to the cupola itself and draw conclusions about the appropriate design of these ovens.

Teilt man den üblichen Kupolofenschacht in Richtung der Koks-Eisen-Wanderung von oben nach unten in drei aufeinanderfolgende Zonen ein, so erhält man den Vorwärmschacht, in dem der Satz bis auf die Schmelztemperatur erhitzt wird, den Schmelzschacht, in dem die zum Schmelzen notwendige Wärme übertragen wird, und den Überhitzungsschacht, in dem das Eisen über die Schmelztemperatur hinaus erhitzt wird. Die Wärme wird dann im Vorwärmschacht vornehmlich durch Konvektion aus dem Gas auf die gesetzten Stoffe, im Schmelzschacht vornehmlich durch Strahlung des Kokses auf das Eisen und im Überhitzungsschacht vornehmlich durch die Berührung des abtropfenden Eisens mit dem überhitzten Koks übertragen.If you divide the usual cupola shaft in the direction of the coke-iron migration from top to bottom into three consecutive zones, you get the preheating shaft, in which the batch is heated up to the melting temperature, the melting shaft, in which the heat necessary for melting is transferred, and the overheating shaft, in which the iron is heated above the melting temperature. The heat will then in the preheating shaft mainly by convection from the gas to the set Substances, in the smelting shaft mainly by radiation of the coke on the iron and in the overheating shaft primarily through contact with the dripping iron transferred to the overheated coke.

Im Schmelzschacht wird die Schmelzleistung nach dem Stefan-Boltzmannschen Gesetz von der 4. Potenz der Temperturdifferenzen zwischen dem strahlenden Koks und dem Eisen bei Schmelztemperatur sowie dem Ofenquerschnitt bestimmt. Die überhitzungstemperatur des Eisens im Überhitzungsschacht wird durch die Temperatur des berührten Kokses und die Berührungszeit bestimmt, die vom Tropfweg abhängt.In the melting shaft, the melting capacity is determined by the Stefan-Boltzmann method Law of the 4th power of the temperature differences between the radiating coke and the iron at the melting temperature and the furnace cross-section. The overheating temperature the iron in the overheating shaft is determined by the temperature of the coke in contact and determines the contact time, which depends on the drip path.

Aus diesem Zusammenhang wurden im Rahmen der Erfindung Folgerungen für die Funktionsweise des Kupolofens gezogen. Über den Düsen bildet sich ein Temperaturmaximum aus. Die erreichbare Temperatur steigt dabei 1. mit zunehmender Windgeschwindigkeit, 2. mit zunehmender Windtemperatur (Heißwind) und 3. mit abnehmender Kokskörnung.In the context of the invention, conclusions were drawn from this connection drawn for the functioning of the cupola furnace. A temperature maximum forms above the nozzles the end. The achievable temperature increases 1. with increasing wind speed, 2. with increasing wind temperature (hot wind) and 3. with decreasing coke grains.

Die Entfernung des Temperaturmaximums von den Düsen ist unabhängig von der Windgeschwindigkeit, wächst mit zunehmender Kokskörnung, nimmt ab mit zunehmender Windtemperatur.The distance of the temperature maximum from the nozzles is independent of the wind speed, increases with increasing coke grains, decreases with increasing Wind temperature.

Die Schmelzleistung eines Kupolofens ist proportional der spezifischen Windmenge und umgekehrt proportional dem Schmelzkokssatzanteil.The melting capacity of a cupola furnace is proportional to the specific one Amount of wind and inversely proportional to the proportion of fused coke.

Um eine hohe Schmelzleistung zu erzielen, muß die Temperaturdifferenz zwischen Koks- und Schmelztemperatur groß sein, d. h., es muß in der Nähe des Temperaturmaximums des Kokses geschmolzen werden. Dadurch würde aber bei bekannten Öfen der Tropfweg für das überhitzen des Eisens kleiner und damit die Überhitzung niedriger.In order to achieve a high melting capacity, the temperature difference must between coke and melting temperature be large, d. i.e., it must be in near the maximum temperature of the coke. But that would in known ovens the drip path for overheating the iron is smaller and therefore smaller the overheating is lower.

Es zeigte sich, daß im Temperaturmaximum im Ofen nicht die hohen Kohlendioxydgehalte und geringen Sauerstoffgehalte im Gas vorkommen können, wie man annahm. Die Schmelzzone im Kupolofen liegt nämlich über diesem Punkt. Das würde bedeuten, daß die zum Schmelzen notwendige Wärmemenge nur durch Konvektion übertragen werden müßte, da über diesem Punkt keine Wärme mehr erzeugt würde, denn Es würde kein Koks mehr verbrannt, sondern nur Kohlendioxyd reduziert. Der Koks konnte nur die durch Konvektion aufgenommene Wärme durch Strahlung auf das Eisen abgeben. Die Schmelzzone müßte also viel umfangreicher sein oder die Wärmeübergangszahl durch Konvektion unvorstellbar größer sein, als es der bisherigen Erfahrung -entspricht.It was found that the high carbon dioxide contents did not occur at the maximum temperature in the furnace and low oxygen levels in the gas, it was believed. The melting zone in the cupola is above this point. That would mean the meltdown The necessary amount of heat would only have to be transferred by convection, as above this Point no more heat would be generated, because coke would no longer be burned, but only reduced carbon dioxide. The coke could only be absorbed by convection Give off heat to the iron through radiation. The melting zone would have to be much larger or the heat transfer coefficient through convection be unimaginably greater than it corresponds to previous experience.

Auch die Wärmebilanz des Ofens vom Temperaturmaximum aus zeigt, daß im Temperaturmaximum die bisher angenommenen hohen Kohlendioxydgehalte und niederen Sauerstoffgehalte nicht vorhanden sein können. Der Wärmeinhalt der Gase bei der Temperatur des Temperaturmaximums reicht nicht aus, um die oberhalb des Temperaturmaximums notwendigen Wärmemengen aufzubringen. Es ist vielmehr so, daß im Temperaturmaximum die exothermen Verbrennungsvorgänge noch nicht abgeschlossen sind, jedoch die endothermen Vorgänge den gleichen Umfang angenommen haben. Es bestehen demnach im Temperaturmaximum Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd, freier Sauerstoff nebeneinander. Der freie Sauerstoff ist unbedingt notwendig, um die erforderliche Wärmemenge oberhalb des Temperaturmaximums zur Verfügung zu stellen und um die zum Schmelzen gebrauchte Strahlungstemperatur des Kokses zu erzeugen. Die bisher gemessenen Kohlendioxydgehalte sind das Ergebnis von Analysenfehlern, die dadurch zustande gekommen sind, daß während der Probenahme Kohlenmonoxyd und Sauerstoff weiter zu Kohlendioxyd verbrannt sind. Das Verhältnis dieser Gase zueinander wird durch die Verbrennungsbedingungen bestimmt. Die Temperatursteigerung bei Erhöhung der spezifischen Windmenge kommt dadurch zustande, daß durch die Erhöhung der Turbulenz Kohlenmonoxyd und Sauerstoff im Gas schneller eine Verbindung eingehen. Es folgt daraus, daß man durch eine zweite Düsenreihe keine Nachverbrennung des Kohlenmonoxyds erreichen kann, denn die Verbrennung des Kohlenstoffes zu Kohlendioxyd und die Reduktion des Kohlendioxyds zu Kohlenmonoxyd müssen in Gegenwart von Koks nebeneinander herlaufen und nicht hintereinander. Wichtig ist, daß zur Erzielung hoher Temperaturen im Temperaturmaximum nur der Ofenquerschnitt in Höhe dieses Maximums hohe Windgeschwindigkeiten fordert und daß die Entfernung des Temperaturmaximums von den Düsen der Schütthöhe bei der Verfeuerung von festen Brennstoffen auf Rosten entspricht. Es ist deshalb sinnvoll, diesen Teil des Ofens von den Düsen bis in die Höhe des Temperaturmaximums als Verbrennungsschacht zu bezeichnen.The heat balance of the furnace from the temperature maximum shows that in the temperature maximum the previously assumed high and low carbon dioxide contents Oxygen levels cannot be present. The heat content of the gases in the Temperature of the temperature maximum is not sufficient to be above the temperature maximum to apply the necessary amounts of heat. Rather, it is so that in the temperature maximum the exothermic combustion processes are not yet complete, but the endothermic ones Operations have assumed the same scope. There are therefore in the temperature maximum Carbon dioxide, carbon monoxide, free oxygen side by side. The free oxygen is absolutely necessary to keep the required amount of heat above the maximum temperature to make available and to the radiation temperature used for melting of coke to produce. The carbon dioxide levels measured so far are the result of analytical errors that have come about during sampling Carbon monoxide and oxygen are further burned to carbon dioxide. The relationship of these gases to each other is determined by the combustion conditions. The temperature increase when the specific amount of wind is increased, the result is that the increase the turbulence carbon monoxide and oxygen in the gas combine faster. It follows from this that no afterburning of the Carbon monoxide, because the combustion of carbon to carbon dioxide and the reduction of carbon dioxide to carbon monoxide must be in the presence of coke walk next to each other and not one behind the other. It is important that to achieve high temperatures in the temperature maximum only the furnace cross-section at the level of this maximum Requires high wind speeds and that the removal of the maximum temperature of the nozzles of the dump height when burning solid fuels on grates is equivalent to. It therefore makes sense to cover this part of the furnace from the nozzles to in to designate the height of the maximum temperature as the combustion shaft.

Die heute üblichen Kupolöfen mit einem z. B. zylindrischen oder auch mit einem sich an das Hochofenprofil anlehnenden Profil sind daher nach den vorstehenden Erläuterungen nicht imstande, die besten Verbrennungs- und Wärmeübertragungsbedingungen zu gestalten.Today's common cupolas with a z. B. cylindrical or also with a profile leaning against the blast furnace profile are therefore according to the above Unable to explain the best combustion and heat transfer conditions to design.

Um gute Wärmeübergangsbedingungen für das Schmelzen und überhitzen zu erhalten, muß man gemäß der Erfindung zwei deutlich getrennte Temperaturmaxima im Ofen erzeugen, damit sich die Bedingungen für das Schmelzen und überhitzen nicht gegenseitig ungünstig beeinflussen können; damit die Temperaturmaxima dabei so hoch, wie technisch möglich ist, getrieben werden, müssen die Ofenschächte über den zwei notwendigen Düsenreihen den Erfordernissen optimaler Verfeuerung des Kokses entsprechend bemessen werden, d. h., die spezifische Windmenge wird so hoch bemessen wie möglich, mindestens 180 M3/m2 min; diese Austrittsquerschnitte verhalten sich wie 1 (für den unteren Querschnitt) zu 2 bis 3 (für den oberen Querschnitt). Die Höhe dieser Austrittsquerschnitte über den zugehörigen Düsen wird der Körnung des Kokses und der Windtemperatur angepaßt und entspricht erfindungsgemäß der Schütthöhe bei der Verbrennung von festen Brennstoffen auf Rosten. Dabei sind erfindungsgemäß die Düsen für ein Verhältnis der Windzufuhr zwischen l (untere Düsen) und 1 bis 2 (obere Düsen) ausgelegt und haben einen senkrecht gemessenen Mindestabstand von 1000 mm. Sind die Düsenreihen für gleiche Windzufuhr ausgelegt, so ergibt sich das obenerwähnte Verhältnis der Austrittsquerschnitte von 1:2, da sich beim oberen Querschnitt beide Endmengen addieren. Ist dagegen die obere Düsenreihe für die doppelte Windzufuhr ausgelegt, so erhält man für die Querschnittszahlen die oben angegebenen Werte 1: 3. Damit sich die Bedingungen für das Schmelzen und überhitzen nicht gegenseitig ungünstig beeinflussen können, ist der senkrecht gemessene Mindestabstand von 1000 mm vorgesehen, welcher eine ausreichende Tropfhöhe zur Überhitzung des Eisens sicherstellt.In order to obtain good heat transfer conditions for melting and overheating, according to the invention, two clearly separate temperature maxima must be generated in the furnace so that the conditions for melting and overheating cannot influence one another unfavorably; So that the temperature maxima are driven as high as is technically possible, the furnace shafts above the two necessary rows of nozzles must be dimensioned according to the requirements for optimal coke combustion, i.e. the specific wind volume is calculated as high as possible, at least 180 M3 / m2 min; these exit cross-sections behave like 1 (for the lower cross-section) to 2 to 3 (for the upper cross-section). The height of these outlet cross-sections above the associated nozzles is adapted to the grain size of the coke and the wind temperature and, according to the invention, corresponds to the bed height when burning solid fuels on grates. According to the invention, the nozzles are designed for a ratio of wind supply between 1 (lower nozzles) and 1 to 2 (upper nozzles) and have a vertically measured minimum distance of 1000 mm. If the rows of nozzles are designed for the same wind supply, the above-mentioned ratio of the outlet cross-sections of 1: 2 results, since the two end quantities add up in the upper cross-section. If, on the other hand, the upper row of nozzles is designed for double the wind supply, the values given above 1: 3 are obtained for the cross-sectional numbers. So that the conditions for melting and overheating cannot influence each other unfavorably, the minimum distance measured vertically of 1000 mm is provided, which ensures a sufficient drop height for the iron to overheat.

Das untere Temperaturmaximum soll die Überhitzung des Eisens bewirken. Deshalb muß es im Rahmen der Erfindung vom oberen Temperaturmaximum so weit entfernt sein, daß sich ein möglichst langer Tropfweg von genügender Temperatur ergibt. Bei dem gegebenen Abstand von 1000 mm über der unteren Düsenreihe ist die Reduktion des Kohlendioxyds zu Monoxyd vollendet und eine so niedrige Gastemperatur erreicht, die zur Überhitzung nicht mehr viel beiträgt.The lower temperature maximum should cause the iron to overheat. Therefore, in the context of the invention, it must be so far removed from the upper temperature maximum be that the longest possible drip path results from a sufficient temperature. at the given distance of 1000 mm above the lower row of nozzles is the reduction of carbon dioxide to monoxide and reaches such a low gas temperature, which no longer contributes much to overheating.

Über dem unteren Verbrennungsschacht sieht man vorteilhaft einen besonderen Überhitzungsschacht vor, dessen Querschnitt sich zum Übergangsquerschnitt aus dem unteren Verbrennungsschacht wie 1,5:1 bis 2,5:1 verhält, da hier nur noch eine spezifische Windmenge von 80 bis 120 m3/m2 min gebraucht wird. Der Überhitzungsschacht hat zweckmäßig einen quadratischen Querschnitt.A special one can be seen above the lower combustion shaft Overheating shaft, the cross-section of which is the transition cross-section from the lower combustion shaft behaves like 1.5: 1 to 2.5: 1, since there is only one specific Wind volume of 80 to 120 m3 / m2 min is needed. The overheating shaft has been expedient a square cross-section.

Zwischen dem Überhitzungsschacht und dem oberen Verbrennungsschacht sieht man vorteilhaft eine Einschnürung vor, deren Übergang in den Überhitzungsschacht als Tropfkante für das flüssige Eisen dient. Man erreicht so, daß das flüssige Eisen besonders gut mit dem heißen Koks in Berührung kommt.Between the overheating duct and the upper combustion duct it is advantageous to provide a constriction, its transition into the overheating shaft serves as a drip edge for the liquid iron. One achieves that the liquid iron comes into contact particularly well with the hot coke.

In der Einschnürung wird wiederum eine hohe spezifische Windmenge benötigt, die etwa 180 m3/m2 min beträgt. Aus diesem Grund wird man der Einschnürung einen Querschnitt geben, der sich zum Querschnitt des Überganges vom unteren Verbrennungsschacht zum Überhitzungsschacht verhält wie 1:1.In the constriction, in turn, there is a high specific amount of wind required, which is about 180 m3 / m2 min. Because of this, will man give the constriction a cross-section that becomes the cross-section of the transition from the lower combustion shaft to the overheating shaft is 1: 1.

Der obere Verbrennungsschacht und die Einschnürung haben zweckmäßig einen quadratischen Querschnitt, wobei die Querschnitte um 45° gegeneinander verdreht sind.The upper combustion shaft and the constriction are useful a square cross-section, the cross-sections rotated by 45 ° against each other are.

Der sich an den oberen Verbrennungsschacht nach oben mit vorzugsweise scharfer Kante anschließende Schmelzschacht sollte vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweisen. Dabei wird man den Querschnitt des Schmelzschachtes zum Gasaustrittsquerschnitt des oberen Verbrennungsschachtes etwa bemessen wie 1,5: 1 bis 2,25: 1, da hier nur geringere Windgeschwindigkeiten von etwa 80 bis 120 m3/m2 min verlangt werden. Innerhalb des Schmelzschachtes bewirkt der relativ große Querschnitt eine Vergrößerung der Strahlungsfläche zur Wärmeübertragung beim Schmelzen. Das Schmelzen kann dann im Temperaturmaximum beendet werden, wobei man eine hohe Schmelzleistung und ein gutes Verbrennungsverhältnis erzielt. Der über dem Schmelzschacht befindliche Vorwärmschacht hat denselben Querschnitt oder einen größeren Querschnitt als der Schmelzschacht. In den meisten Fällen wird man mit dem gleichen Querschnitt auskommen, da nicht so viel Höhe benötigt wird wie bei Öfen normaler Bauart, bei denen der Verbrennungsschachtquerschnitt gleich dem Schmelzzonenquerschnitt ist.The one at the top of the incinerator up with preferably The melting shaft adjoining a sharp edge should preferably have a round cross-section exhibit. The cross-section of the melting shaft becomes the gas outlet cross-section of the upper incineration shaft is approximately 1.5: 1 to 2.25: 1, as here only lower wind speeds of around 80 to 120 m3 / m2 min are required. Within of the melting shaft causes the relatively large cross-section to enlarge the Radiant surface for heat transfer during melting. Melting can then take place in the Temperature maximum are terminated, with a high melting capacity and a good Combustion ratio achieved. The preheating duct located above the melting duct has the same cross-section or a larger cross-section than the melting shaft. In most cases you will get by with the same cross-section, because not as much height is required as with stoves of normal construction, in which the combustion shaft cross-section is equal to the melt zone cross section.

In der Zeichnung ist schematisch ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung dargestellt. Es zeigt A b b. 1 einen senkrechten Längsschnitt und A b b. 2 eine Draufsicht auf den Ofen.An advantageous exemplary embodiment is shown schematically in the drawing shown for the subject matter of the invention. It shows A b b. 1 a vertical Longitudinal section and A b b. Figure 2 is a plan view of the furnace.

Das Volumen des Vorwärmschachtes I entspricht dem erforderlichen Wärmeaustausch, und sein Querschnitt kann größer oder gleich dem Querschnitt des nach unten folgenden Schmelzschachtes 2 sein. Der Querschnitt des Schmelzschachtes 2 ist so gemessen, daß sich eine spezifische Windmenge von 80 bis 120 m3/m2 min einstellen läßt. Die Querschnitte von Vorwärm- und Schmelzschacht 1 bzw. 2 sind am besten kreisrund. Der Querschnitt des nach unten folgenden oberen Verbrennungsschachtes 3 kann wohl auch rund sein, vorteilhafter ist jedoch ein quadratischer Querschnitt, wobei sich die vier oberen Düsen 4 in der Mitte der Seiten befinden. Der Abstand zwischen der Oberkante der oberen Düsen 4 und der Oberkante des oberen Verbrennungsschachtes 3 soll der Schütthöhe des Kokses angepaßt sein. In diesem oberen Querschnitt muß sich eine spezifische Gesamtwindmenge von wenigstens 180 M3/m2 min einstellen lassen. Die Querschnitte der nach unten folgenden Einschnürung 5 und des sich anschließenden Überhitzungsschachtes 6 können zwar rund sein, vorteilhafter sind aber auch hier quadratische Querschnitte, die aber gegen den quadratischen Querschnitt des oberen Verbrennungsschachtes 3 diagonal verdreht sind, damit die oberen Düsen 4 in die Ecken des Einschnürungsquerschnittes blasen, da sich so die beste Durchmischung von Wind aus den oberen Düsen 4 und dem Gas aus dem Einschnürungsquerschnitt 5 ergibt. Der Querschnitt der Einschnürung 5 soll für die Windmenge, die von den unteren Düsen 8 eingeblasen wird, eine Einstellung der spezifischen Windmenge auf 180 m3/m2 min zulassen. Die Einschnürung soll veranlassen, daß das Eisen über Koks tropft, da man so die Aufkohlung des Eisens beeinflussen kann.The volume of the preheating shaft I corresponds to the required heat exchange, and its cross section can be greater than or equal to the cross section of the melting shaft 2 following downwards. The cross section of the melting shaft 2 is measured in such a way that a specific amount of wind of 80 to 120 m 3 / m 2 min can be set. The cross-sections of the preheating and melting shafts 1 and 2 are best circular. The cross-section of the upper combustion shaft 3 following downwards can also be round, but a square cross-section is more advantageous, with the four upper nozzles 4 being in the middle of the sides. The distance between the upper edge of the upper nozzles 4 and the upper edge of the upper combustion shaft 3 should be adapted to the bed height of the coke. In this upper cross-section, it must be possible to set a specific total wind quantity of at least 180 m3 / m2 min. The cross-sections of the downward constriction 5 and the adjoining overheating shaft 6 can be round, but square cross-sections are also more advantageous here, but they are rotated diagonally against the square cross-section of the upper combustion shaft 3 so that the upper nozzles 4 into the corners of the Blow the constriction cross-section, since this results in the best mixing of the wind from the upper nozzles 4 and the gas from the constriction cross-section 5. The cross section of the constriction 5 should allow the specific wind amount to be set to 180 m3 / m2 min for the amount of wind that is blown in from the lower nozzles 8. The constriction is intended to cause the iron to drip over coke, since this can influence the carburization of the iron.

Die Größe des Querschnittes des überhitzungsschachtes 6 wird vorteilhaft so gewählt, daß die spezifische Windgeschwindigkeit für die unten eingeblasene Windmenge ungefähr 80 bis 120 m3 7m2 min beträgt. Die Höhe des Überhitzungsschachtes 6 ist vorteilhaft so zu wählen, daß die Einschnürung 5 mindestens 1000 mm von den unteren Düsen 8 entfernt ist, damit die Einschnürung nicht zu hohen Temperaturen ausgesetzt ist.The size of the cross section of the overheating shaft 6 is advantageously chosen so that the specific wind speed for the amount of wind blown in from below is approximately 80 to 120 m 3 7 m 2 min. The height of the overheating shaft 6 is advantageously to be chosen so that the constriction 5 is at least 1000 mm away from the lower nozzles 8 , so that the constriction is not exposed to excessively high temperatures.

Der Querschnitt des nach unten auf die überhitzungszone folgenden unteren Verbrennungsschachtes 7 kann beliebige Formen haben. Es bewährte sich ein Rechteck. Beim Übergang in den Überhitzungsschacht 6 soll der überleitungsquerschnitt eine Einstellung von mindestens 180 m3,/m2 min Windmenge für den aus den unteren Düsen 8 kommenden Wind zulassen. Der Abstand der Oberkante dieses Überleitungsquerschnittes von den unteren Düsen 8 soll der Schütthöhe des Kokses entsprechen. Am anschließenden unteren Verbrennungsschacht 7 kommt man mit einer oder zwei Düsen aus.The cross section of the lower combustion shaft 7 following the overheating zone downwards can have any shape. A rectangle proved its worth. At the transition to the overheating shaft 6, the transfer cross-section should allow a setting of at least 180 m3 / m2 min wind quantity for the wind coming from the lower nozzles 8. The distance of the upper edge of this transfer cross-section from the lower nozzles 8 should correspond to the bed height of the coke. At the adjoining lower combustion shaft 7, one or two nozzles are sufficient.

Das Verhältnis der Windmengen, die durch die oberen Düsen 4 und die unteren Düsen 8 eingeblasen werden, unterliegt folgenden Bedingungen: Die obere Düsenreihe 4 soll die zum Schmelzen notwendige Wärme erzeugen. Die Schmelzwärme beträgt etwa 50 kcal pro Kilogramm Eisen. Die untere Düsenreihe 8 erzeugt die Überhitzungswärme. Die spezifische Wärme des Eisens beträgt etwa 0,20 kcal/kg °C. Je nach der verlangten Überhitzung werden also 25 bis 50 kcal pro Kilogramm Eisen benötigt. Das niedrigste Verhältnis der Windmenge der oberen Düsen 4 zur Windmenge der unteren Düsen 8 ist 1:1. In diesem Fall wird fast der ganze Koks von dem Wind aus den unteren Düsen 8 vergast, wogegen der Wind aus den oberen Düsen 4 dann nur zur Nachverbrennung des Kohlenmonoxyds dient. Ist das Verhältnis 2: 1, wobei die oberen Düsen 4 die größere Windmenge erhalten, so wird vor den Düsen 4 und 8 fast die gleiche Menge Koks verbrannt oder vergast. Man kann das Verhältnis bei geringer Überhitzung auch noch größer wählen, meistens wird man aber das Verhältnis 2:1 und 1:1 einstellen und danach die notwendigen Querschnitte berechnen. Da der obere Querschnitt sowohl die Windmenge der oberen Düsen als auch die Windmenge der unteren Düsen aufnehmen muß, ist also das kleinste Verhältnis 1: 2. Wird oben die doppelte Windmenge zugegeben, so erhält man das Querschnittsverhältnis 1: 3. Die Querschnitte werden jeweils an den Austritten aus den Verbrennungsschächten gemessen, d. h. vom übergang aus dem unteren Verbrennungsschacht 7 in den Überhitzungsschacht 6 sowie vom oberen Verbrennungsschacht 3 in die Schmelzzone 2. Im überhitzungsschacht wird die spezifische Windmenge herabgesetzt, indem der Querschnitt vom Übergang zwischen 7 und 6 im Verhältnis 1:1,5 bis l:2,25 heraufgesetzt wird. Die Einschnürung hat dann wieder denselben kleinen Querschnitt wie der übergang von 7 nach 6, so daß in der Einschnürung wieder die hohe spezifische Windmenge von 180 M3/m2 min auftritt.The ratio of the amounts of wind that are blown in through the upper nozzles 4 and the lower nozzles 8 is subject to the following conditions: The upper row of nozzles 4 should generate the heat necessary for melting. The heat of fusion is around 50 kcal per kilogram of iron. The lower row of nozzles 8 generates the overheating. The specific heat of iron is around 0.20 kcal / kg ° C. Depending on the overheating required, 25 to 50 kcal per kilogram of iron are required. The lowest ratio of the amount of wind from the upper nozzles 4 to the amount of wind from the lower nozzles 8 is 1: 1. In this case, almost all of the coke is gasified by the wind from the lower nozzles 8 , whereas the wind from the upper nozzles 4 then only serves to post-burn the carbon monoxide. If the ratio is 2: 1, with the upper nozzles 4 receiving the greater amount of wind, almost the same amount of coke is burned or gasified in front of the nozzles 4 and 8. If the overheating is low, the ratio can also be selected larger, but mostly you will set the ratio 2: 1 and 1: 1 and then calculate the necessary cross-sections. Since the upper cross-section has to absorb both the amount of wind from the upper nozzles and the amount of wind from the lower nozzles, the smallest ratio is 1: 2. If double the amount of wind is added at the top, the cross-section ratio is 1: 3 the outflows from the combustion shafts are measured, i.e. from the transition from the lower combustion shaft 7 to the overheating shaft 6 and from the upper combustion shaft 3 into the melting zone 2. In the overheating shaft, the specific amount of wind is reduced by the cross-section from the transition between 7 and 6 in the ratio 1: 1.5 to 1: 2.25 is increased. The constriction then again has the same small cross-section as the transition from 7 to 6, so that the high specific wind quantity of 180 M3 / m2 min occurs again in the constriction.

Man kann wahlweise entweder in die oberen Düsen 4 oder die unteren Düsen 8 oder auch in beide Düsenreihen gleichzeitig Heißwind oder mit Sauerstoff angereicherten Wind einblasen.You can either use the upper nozzles 4 or the lower Nozzles 8 or in both rows of nozzles at the same time with hot air or with oxygen Blow in enriched wind.

Claims

Claims: 1. Cupola furnace with two rows of nozzles arranged one above the other, marked by that two combustion shafts lying one above the other and provided with the wind feed nozzles (8 and 4) (7 and 3) are provided, the outlet cross-sections of which, viewed in the gas direction, are different behave like 1: 2 to 1: 3 and around the dump height above the associated nozzles lie, the nozzles (8 and 4) for a ratio of wind supply from 1: 1 to 1: 2 and have a vertically measured minimum distance of 1000 mm.

2. cupola according to claim 1, characterized in that above the lower combustion shaft (7) an overheating shaft (6) is provided, the cross-section of which becomes the transition cross-section from the lower combustion shaft (7) behaves as 1.5: 1 to 2.25: 1.

3. Cupola according to claim 2, characterized in that the overheating shaft (6) is square Has cross-section.

4. cupola according to claim 2 or 3, characterized in that between the overheating shaft (6) and the upper combustion shaft (3) Constriction (5) is provided.

5. cupola furnace according to claim 4, characterized in that that the constriction (5) has a cross section which is the cross section of the Transition from the lower combustion shaft (7) to the overheating shaft (6) behaves like 1: 1.

6. cupola according to claim 1 or the following, characterized in that the combustion shaft (3) on the one hand and the overheating shaft (6) and the Constriction (5) on the other hand have a square cross-section and against each other are rotated by 45 °.

7. Cupola according to claim 1 or the following, characterized in that the melting shaft (2) adjoining the upper combustion shaft (3) has a round cross-section. B. Cupola according to claim 1 or the following, characterized in that the cross section of the melting shaft (2) is related to the gas outlet of the upper combustion shaft (3) as 1.5: 1 to 2.25: 1. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 678 261, 688 094; German Auslegeschrift No. 1064 201; U.S. Patent No. 2,493,642; Piwowarsky, "Cast Iron", 1951, pp. 844, 879, 926, 940; Heiligenstaedt, "Wärmetechnischerechner", 1951, p. 136; Schmid, »Construction and Operation of Cupola Furnaces4, 1956, Vol. 1, p. 16; "Common description of the iron and steel industry", published by Ver. d. EH, 1953, p.127.