DE1289075B

DE1289075B - Method of operating a heater

Info

Publication number: DE1289075B
Application number: DE1961K0043619
Authority: DE
Inventors: Schueffler Julius
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1961-04-29
Filing date: 1961-04-29
Publication date: 1969-02-13
Also published as: GB983499A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Winderhitzers od. dgl. mit senkrechtem, durchgehendem Brennschacht, wobei während der Aufheizperiode außer Hochofengichtgas zusätzlich andere gasförmige oder flüssige Brennstoffe höheren Heizwertes zwecks Erreichung erhöhter Windtemperaturen verbrannt werden.The present invention relates to a method for operating a Winderheater od. The like. With vertical, continuous burning shaft, while during During the heating-up period, in addition to blast furnace top gas, there are also other gaseous or liquid gases Fuels with a higher calorific value are burned in order to achieve higher wind temperatures will.

Es sind einräumige Wärmespeicher zum Erhitzen von Gasen und Dämpfen auf hohe Temperaturen bekannt, bei denen der Besatz des Wärmespeichers am Aufheizende, das schachtartig oben mit dem oberen Teil des anderen turmartigen Wärmespeichers verbunden ist, in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die unmittelbar einzeln oder gruppenweise durch Verbrennen von Gas und Luft beheizt werden, während die Abgase gemeinsam den übrigen Teil des Wärmespeicherbesatzes durchströmen.They are single-room heat accumulators for heating gases and vapors known to high temperatures, at which the occupancy of the heat storage at the end of the heating, the shaft-like above with the upper part of the other tower-like heat storage is connected, is divided into several sections that are directly or individually are heated in groups by burning gas and air, while the exhaust gases together flow through the remaining part of the heat accumulator occupancy.

Zweck der Ausbildung der Aufheizeinrichtung dieses bekannten Wärmespeichers ist, den Besatz am heißen Ende auf eine größere Strecke auf die höchstzulässige Temperatur zu erhitzen, um den aufzuheizenden Gasen die Möglichkeit zu geben, eine größere Fläche Besatzsteine, die auf der höchsten Temperatur gehalten werden, zu berühren. Um die Aufheizung mit höchsten Temperaturen durchführen zu können, sind hierbei im unteren Teil hochwertige druckfeuerbeständige Steine erforderlich.Purpose of forming the heating device of this known heat accumulator is, the stocking at the hot end over a longer distance to the maximum permissible To heat the temperature in order to give the gases to be heated the possibility of a larger area of trimming stones, which are kept at the highest temperature, too touch. In order to be able to carry out the heating at the highest temperatures this requires high-quality pressure fire-resistant stones in the lower part.

Es ist ferner bekannt, den Kuppelraum von einräumigen turmartigen Gaserhitzern ohne Brennschacht mit radial zur Erhitzerachse angeordneten, in abwechselnder Reihenfolge zur Verbrennung von Stark- und Schwachgas dienenden Brennerkanälen zu versehen.It is also known that the dome of one-room tower-like Gas heaters without a firing shaft, arranged radially to the heater axis, in alternation Order for the combustion of high and low gas serving burner channels Mistake.

Um den Hochofen mit Windtemperaturen bis 1200° C zu betreiben, ist es erforderlich, in der Aufheizperiode im Verbrennungsschacht und im oberen Teil des Winderhitzers Spitzentemperaturen bis zu 1450 bis 1500° C zu erzeugen. Mit Gichtgas ist eine solche Temperatur praktisch nicht zu erreichen. Man hat daher dem Gichtgas entweder Starkgas, z. B. Koksofengas oder sonstiges kohlenwasserstoffhaltiges Gas, zugesetzt, oder auch zusätzlich zum Lichtgas Öl innerhalb des Brennschachtes verbrannt.In order to operate the blast furnace with wind temperatures of up to 1200 ° C, it is necessary during the heating-up period in the combustion shaft and in the upper part the heater to generate peak temperatures of up to 1450 to 1500 ° C. With furnace gas such a temperature is practically impossible to achieve. One therefore has the furnace gas either strong gas, e.g. B. coke oven gas or other hydrocarbon-containing gas, added, or in addition to the light gas, oil is burned inside the combustion shaft.

Für die Verbrennung von Lichtgas ist infolge der trägen Verbrennung mit langgestreckter Flamme ein Brennschacht erforderlich. Die gleichzeitige Verbrennung von am Fuße des Brennschachtes eingeführtem Lichtgas unter Zusatz eines heizwertreichen Brennstoffes, wie beispielsweise Koksofengas oder Öl, ergibt bereits im unteren Teil des Brennschachtes eine Temperatur, die beträchtliche Anforderungen an das feuerfeste Material, und zwar nicht nur in bezug auf die Temperatur-Wechselbeständigkeit, sondern vor allem auch auf die Druckfeuerbeständigkeit der Steine stellt. Es ist zu bedenken, daß beispielsweise bei Winderhitzern mit Bauhöhen von etwa 30 m im unteren Teil Druckbelastungen von 5 bis 6 kg/cm2 eintreten, die sich ebenso auf den Brennschacht auswirken, wenn dieser innerhalb des Winderhitzers angeordnet ist. Feuerfeste Materialien, die unter solch hohen Belastungen bei hohen Temperaturen verwendbar sind, verursachen aber erhebliche Kosten.For the combustion of light gas is due to the sluggish combustion with an elongated flame a burning shaft is required. The simultaneous combustion of light gas introduced at the foot of the combustion shaft with the addition of a high calorific value Fuel, such as coke oven gas or oil, already results in the lower Part of the firing shaft has a temperature that makes considerable demands on the refractory material, and not only in terms of temperature change resistance, but above all it also focuses on the pressure fire resistance of the stones. It is to bear in mind that, for example, in the case of wind heaters with heights of about 30 m in lower part pressure loads of 5 to 6 kg / cm2 occur, which also arise affect the combustion shaft if it is located inside the heater. Refractory materials that are subject to such high loads at high temperatures are usable, but cause considerable costs.

Die obengenannten Schwierigkeiten beim Betrieb eines Winderhitzers mit extrem hohen Windtemperaturen werden durch die Erfindung überwunden. Die erfindungsgemäße Betriebsweise des Winderhitzers besteht darin, daß während der Aufheizperiode im unteren Teil des Brennschachtes das Lichtgas für sich, dieses jedoch mit der für die Verbrennung sämtlicher Brennstoffe insgesamt benötigten Luftmenge verbrannt wird und die Zusatzbrennstoffe höheren Heizwertes in einem Bereich zwischen etwa halber Schachthöhe und Kuppel mengenmäßig so in das aufsteigende heiße Rauchgas eingeführt werden, daß Spitzentemperaturen von 1400 bis 1450° C praktisch ausschließlich im Bereich der Kuppel und des oberen Drittels des Regenerators entstehen.The aforementioned difficulties in operating a boiler with extremely high wind temperatures are overcome by the invention. The inventive The mode of operation of the heater is that during the heating period in lower part of the combustion shaft the light gas for itself, but this with the for the combustion of all fuels burned the total amount of air required and the additional fuels have a higher calorific value in a range between approximately half the height of the shaft and the dome in terms of quantity into the rising hot flue gas be introduced that peak temperatures of 1400 to 1450 ° C practically exclusively arise in the area of the dome and the upper third of the regenerator.

Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise wird der Bereich der Spitzentemperaturen in solche Teile des Winderhitzers verlegt, die nicht mehr extremen mechanischen Beanspruchungen durch Druck ausgesetzt sind. Durch die Verbrennung des Gichtgases mit der für die Verbrennung aller Brennstoffe erforderlichen Luftmenge im unteren Teil des Brennschachtes werden dort schädliche Überhitzungen durch Temperaturspitzen vermieden. Die Temperaturschwankungen bei dem zyklischen Winderhitzerbetrieb sind in diesem Teil des Brennschachtes weniger extrem, so daß die Beanspruchung des feuerfesten Materials auf Temperaturwechselbeständigkeit geringer ist. Durch die Vermeidung von Temperaturspitzen im unteren Teil des Brennschachtes wird auch der Wärmeverlust durch Abstrahlung verringert.The operation according to the invention makes the range of peak temperatures Relocated to parts of the heater that are no longer extreme mechanical Are exposed to stresses due to pressure. By burning the furnace gas with the amount of air required for the combustion of all fuels in the lower Harmful overheating from temperature peaks becomes part of the firing shaft avoided. The temperature fluctuations in the cyclical heater operation are in this part of the firing shaft less extreme, so that the stress on the refractory Material on thermal shock resistance is lower. By avoiding The heat loss is also reduced by temperature peaks in the lower part of the firing shaft reduced by radiation.

Durch die Verlegung der für die Spitzentemperatur von 1400 bis 1450° C notwendigen Verbrennung in den oberen Teil des Brennschachtes bzw. in die Kuppel des Winderhitzers wird erreicht, daß die Menge an hochwertigen feuerfesten Materialien reduziert werden kann. Das den Temperaturspitzen ausgesetzte feuerfeste Material braucht ferner keine extreme Druckfeuerbeständigkeit zu besitzen.By laying the for the peak temperature of 1400 to 1450 ° C necessary combustion in the upper part of the combustion shaft or in the dome the heater is achieved that the amount of high quality refractory materials can be reduced. The refractory material exposed to the temperature peaks furthermore, it does not need to have extreme pressure fire resistance.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Verbrennung der Brennstoffe, wie Gichtgas, Koksofengas, Öl od. dgl. unter Zuhilfenahme von Sauerstoff vorzunehmen, z. B. in der Form, daß man die Verbrennungsluft mit Sauerstoff anreichert. Man kann auf diese Weise die Spitzentemperaturen gegebenenfalls noch etwas steigern; jedoch gibt es für den Sauerstoffzusatz eine natürliche Grenze, die dadurch bedingt ist, daß örtliche Überhitzungen im Bereich der mit Sauerstoff betriebenen Flammen sorgfältig vermieden werden müssen und daß man die Verteilung der bei der Verbrennung mit Sauerstoff erzeugten Wärme auf den Regenerator wegen des geringeren Rauchgasvolumens mit größerer Sorgfalt vornehmen muß, als wenn man bei Verwendung nur von Luft ein großes Rauchgasvolumen zur Verfügung hat.Under certain circumstances it can be useful to stop the combustion of the fuels, such as furnace gas, coke oven gas, oil or the like with the aid of oxygen, z. B. in the form that the combustion air is enriched with oxygen. One can In this way, the peak temperatures can be increased a little if necessary; However there is a natural limit to the addition of oxygen, which is caused by that local overheating in the area of the oxygen operated flames carefully must be avoided and that the distribution of the combustion with oxygen generated heat on the regenerator because of the smaller flue gas volume with larger Care must be taken as if one were using a large volume of flue gas using only air has available.

Die Einführung von Starkgas in das Abgas-Luftgemisch hat schließlich noch den Vorteil einer gleichmäßigen Verbrennung ohne das Mauerwerk gefährdender Stichflammenbildung.The introduction of strong gas into the exhaust-air mixture finally has nor the advantage of even combustion without endangering the masonry Flash formation.

In der Abbildung ist ein Winderhitzer schematisch dargestellt, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.The figure shows a schematic of a wind heater, which is operated according to the method according to the invention.

Der Winderhitzer besteht aus einem zylindrischen feuerfesten Mantel 1, welcher oben durch eine Kuppel 2 begrenzt ist. Die Gasdichtigkeit wird durch die den gesamten Winderhitzer einschließende Blechhaut 3 bewirkt. Innerhalb des Winderhitzers befindet sich der Brennschacht 4 sowie der durch eine Trennwand 5 davon abgetrennte Regenerator 6, der mit einem Gitterwerk oder einer Glattschachtpackung aus feuerfesten Steinen ausgefüllt ist. In dem unteren Teil des Brennschachtes befindet sich der Gichtgasbrenner 7 mit seinen Regulier- und Wechselorganen 8, durch welche das Gichtgas und die gesamte Verbrennungsluft zugeführt werden.The wind heater consists of a cylindrical refractory casing 1, which is bounded at the top by a dome 2. The gas tightness is brought about by the sheet metal skin 3 enclosing the entire heater. The combustion shaft 4 and the regenerator 6 separated therefrom by a partition 5, which is filled with latticework or a smooth shaft packing made of refractory bricks, are located inside the heater. In the lower part of the combustion shaft is the top gas burner 7 with its regulating and changing elements 8, through which the top gas and the entire combustion air are supplied.

Am unteren Teil des Cowpers 6 ist die Leitung 9 angeschlossen, die durch das Wechselorgan 10 absperrbar ist. Durch diese Leitung treten während der Aufheizperiode die heißen Rauchgase, welche zunächst durch den Schacht 4 aufwärts und dann durch den Cowper 6 abwärts gezogen sind, aus dem Winderhitzer aus und werden durch den Kamin abgeführt.The line 9 , which can be shut off by the changing element 10, is connected to the lower part of the cowper 6. During the heating period, the hot flue gases, which are first drawn up through the shaft 4 and then down through the cowper 6, emerge through this line from the heater and are discharged through the chimney.

Während der Periode, in der der Wind aufgeheizt wird (Blaseperiode), ist der Brenner 7 geschlossen. Die Leitung 9 wird durch das Wechselorgan 10 vom Kamin abgetrennt und an das Windgebläse angeschlossen. Der kalte Wind durchströmt nunmehr den Cowper 6 aufwärts und den Schacht 4 abwärts und verläßt den Schacht durch die Leitung 13, in der sich das Absperrventil 11 befindet. Von dort aus geht der heiße Wind zu den Formen des Hochofens.During the period in which the wind is being heated up (blowing period), the burner 7 is closed. The line 9 is separated from the chimney by the change element 10 and connected to the wind blower. The cold wind now flows through the cowper 6 upwards and the shaft 4 downwards and leaves the shaft through the line 13 in which the shut-off valve 11 is located. From there the hot wind goes to the shapes of the blast furnace.

Zur Erzielung extremer Spitzentemperaturen in der Kuppel und dem oberen Teil des Regenerators sind im oberen Teil des Brennschachtes 4 Düsen 12 a, 12 b und 12 c sowie in der Kuppel eine weitere oder mehrere Düsen 12 d vorgesehen. Durch diese Düsen wird Koksofengas oder ein anderes kohlenwasserstoffhaltiges Gas, z. B. Raffinerie-Restgas, eingeführt. Dieses verbrennt dann mit der heißen überschußluft, deren Sauerstoffgehalt bei der Verbrennung des Gichtgases im unteren Teil des Brennschachtes nicht verbraucht worden ist, unter Erzeugung von Spitzentemperaturen von 1400 bis 1450° C. Statt gasförmiger Brennstoffe kann auch ein flüssiger Brennstoff, z. B. Heizöl, durch diese Düsen in den Verbrennungsschacht eingeblasen werden, wobei man diesen flüssigen Brennstoff entweder durch Druck oder mit Hilfe eines gas- oder dampfförmigen Zerstäubungsmittels fein verteilen kann.To achieve extreme peak temperatures in the dome and the upper part of the regenerator 4 nozzles 12 a, 12 b and 12 c and in the dome one or more nozzles 12 d are provided in the upper part of the combustion shaft. Through these nozzles, coke oven gas or another hydrocarbon-containing gas, e.g. B. Refinery tail gas introduced. This then burns with the hot excess air, the oxygen content of which has not been consumed in the combustion of the top gas in the lower part of the combustion shaft, generating peak temperatures of 1400 to 1450 ° C. Instead of gaseous fuels, a liquid fuel, e.g. B. heating oil, are blown through these nozzles into the combustion shaft, and this liquid fuel can be finely distributed either by pressure or with the aid of a gaseous or vaporous atomizing agent.

Claims

Claims: 1. Method for operating a wind heater od. Like. With vertical, continuous firing shaft, with during the heating period In addition to blast furnace top gas, other gaseous or liquid fuels are also higher Calorific value are burned to achieve increased wind temperatures, d a d u r c h indicated that during the heating period in the lower part of the firing shaft the top gas for itself, but this with that for the combustion of all fuels the total amount of air required is burned and the additional fuels are higher Quantitative calorific value in a range between about half the shaft height and the dome so introduced into the rising hot flue gas that peak temperatures from 1400 to 1450 ° C practically exclusively in the area of the dome and the upper one Third of the regenerator arise.

2. To carry out the method according to claim 1 specific, known per se wind heater with a combustion shaft and regenerator as well a furnace gas-air burner in the lower part of the combustion shaft, characterized in that that in the upper part of the combustion shaft several nozzles are arranged through the gaseous or liquid fuels in the firing shaft or in it from bottom to top flowing flue gas can be introduced.