DE1608384B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beheizung von Schachtoefen,insbesondere Hochoefen,unter Verwendung fluessigen Brennstoffes - Google Patents

Description

Der gleichzeitigen Mischung und Entspannung des flüssigen Brennstoffes mit einem Gas dient ein Brenner nach der japanischen Patentschrift 5 483/1965.. Hierbei trifft das komprimierte Gas entweder unmittelbar mit dem Strahl flüssigen Brennstoffes zusammen oder in einer Kammer mit poröser Wandung. Bevor das Gemisch in einen Hochofen gelangt, wird es noch mittels eines an der Brennermündung vorgesehenen Wirbiers radial nach außen geschleudert. Die im Bereich hoher Temperaturen, wie sie in Nähe der Blasformen auftreten, zurückzulegenden Wege sind bei dieser Anordnung beträchtlich, so daß die Gefahr des Absetzens von Krack-Produkten auch hierbei gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die Aufbereitung des flüssigen Brennstoffes in unmittelbarer Nähe der Blasformen möglich ist, ohne daß es einerseits zu Krackerscheinungen kommt und ohne daß ao andererseits besondere Maßnahmen erforderlich sind, um die Erhitzung zu vermeiden. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß der flüssige Brennstoff zunächst im unmittelbaren Bereich einer Blasform entspannt wird, zeitlich und örtlich anschließend mit in Form komprimierter Strahlen zugesetztem Gas vermischt, dann in einer konvergierend-divergierenden Düse beschleunigt und unmittelbar anschließend mit für die vollständige Verbrennung ausreichendem, gasförmigem Oxydationsmittel vor Eintritt in den Ofen verbrannt wird.

Für dieses Verfahren ist vor allem die Aufeinanderfolge von Entspannung und der damit zwangsweise verbundenen, anfänglichen Vernebelung und der Vermischung mit dem komprimierten Gas wesentlich. Der flüssige Brennstoff ist also bereits entspannt, wenn der oder die Strahlen des komprimierten Gases auf ihn auftreffen, ihn weiterhin pulverisieren und sich dann mit ihm vermischen. Die besondere Innigkeit des Durchmischungsvorganges erlaubt es dabei, mit einer außerordentlich kurzen Verweilzeit auszukommen, so daß der Vorgang in der unmittelbaren Nähe der Blasformen ablaufen kann.

Das komprimierte Gas enthält vorteilhaft gasförmige Brennstoffe. Der zur Entspannung gelangende Strahl flüssigen Brennstoffes wird zweckmäßig in mehrere Teilstrahlen aufgelöst, von denen jeder einzelne der Einwirkung des zerstäubenden, komprimierten Gases ausgesetzt wird, wobei die so gebildeten Teilmischungen sodann in nicht ausgebranntem Zustand in die konvergierend-divergLerende Form eintreten.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dem flüssigen Brennstoffstrahl vor seiner Entspannung flüssiges Wasser zugesetzt, wobei die Mischung der Flüssigkeiten einen unter 10 kg/cm² liegenden Druck besitzt. Der Druck der so gebildeten Mischung ist dabei genügend niedrig, damit das Wasser So im Verlauf der Entspannung verdampft, was gleichzeitig die Zerstäubung des Brennstoffes begünstigt. Die für die Zerstäubung des Brennstoffes benötigte Wassermenge wird jedoch so gering wie möglich gewählt und beträgt üblicherweise 5% des Volumens des flüssigen Brennstoffes.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Vorrichtung geht davon aus, daß es bekannt war, flüssigen Brennstoff und komprimiertes Gas in eine Kammer einzuleiten, in die eine der Zufuhr von flüssigem Brennstoff dienende sowie eine der Zufuhr komprimierten Gases dienende Leitung einmünden und wobei Eintrittsdüsen in dem Schachtofen vorgesehen sind. Hierbei besteht die Erfindung darin, daß die der Zuleitung komprimierten Gases dienende Leitung tangential mit wenigstens einer Öffnung in die Kammer eintritt und daß sich an die Kammer eine an sich bekannte, konvergierend-divergierende Form anschließt, der eine die Form unter Bildung eines Ringspaltes umgebende, konvergierende Form folgt, die von einer Blasform koaxial umgeben ist. Die letztgenannte konvergierende Form dient dabei in jedem Falle der Zufuhr der Verbrennungsluft.

Zur weiteren Veranschaulichung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehende Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, während

F i g. 2 eine Einzelheit aus F i g. 1 darstellt.

Man erkennt in Fig. 1 eine die Hochofenwandung 2 umgebende Heißringwindleitung 1. An der Stelle 3 befindet sich eine Abzweigung, die die Ringleitung 1 mit dem Außenrohr 4 und der Blasform 4 a verbindet. Eine Zuführleitung 5 führt den flüssigen Brennstoff, dem eventuell Wasser zugesetzt wurde, in eine Kammer 6. Zwischen zwei konzentrischen Rohren 7 und 8 strömt ein komprimiertes Gas ein, welches auch bereits Luft sein kann. Dieses Gas gelangt auf seinem Weg in die Kammer 6 durch die Seitenwand 9 der genannten Kammer und vermischt sich mit dem durch 5 eingespeisten Brennstoff. Die Mischung strömt sodann durch die konvergierenddivergierende Form 10.

Eine zweite Form 11, durch die weitere Verbrennungsluft angesaugt wird, verändert die Form der Flamme und hält sie so kurz wie gewünscht. Bei der angesaugten Verbrennungsluft handelt es sich um Heißwind, durch den die aus der Kammer 6 und dann aus der Form 10 austretende Mischung ausbrennt. Es gelangt also praktisch kein unverbrannter Brennstoff mehr in den Hochofen.

Bei F i g. 2 ist die Zuführleitung 5, die den flüssigen Brennstoff in die Kammer 6 strömen läßt, in verschiedene Leitungen 12 aufgeteilt, die sich in dieser Kammer derart schräg erweitern, daß der durch jede Leitung 12 gehende Brennstoffstrahl mit der durch die Öffnungen 13 in der Kammer 6 eintretenden Luft zusammentrifft. Das Zusammentreffen des Brennstoffes und der Luft geschieht in Nähe der Wand, durch die die Luft eintritt, sowie in der Ebene der öffnungen 13. Diese öffnungen sind so beschaffen, daß sie die Luftstrahlen tangential in die Kammer 6 eintreten lassen. Jeder dieser Strahlen zerstäubt den flüssigen Brennstoff und vermischt sich mit ihm, trägt zu seiner vollständigen Vergasung bei und tritt aus der Kammer durch die Form 10 aus. Die schon begonnene Verbrennung wird zwischen der Form 10 und der von einem Führungsblech gebildeten Form 11 fortgesetzt, wie beschrieben wurde. Die Menge des von der Form 11 abgeleiteten Heißwindes ist dadurch regelbar, daß die Formenanordnung 5, 7, 8 und die Form 10 entlang ihrer Symmetrieachse 14 verschoben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

Claims (6)

1 2 Ein nach der französischen Patentschrift1282186 Patentansprüche: bekanntes Verfahren dieser Art trägt dem Umstand Rechnung, daß es bei der Einführung von mittels

1. Verfahren zur Beheizung von Schachtofen, Gasen zerstäubten, flüssigen Brennstoffen in den insbesondere Hochöfen, unter Verwendung fiüs- 5 Hochofen zum Absetzen von durch Spaltung der sigen, mittels eines Gases zerstäubten Brenn- Kohlenwasserstoffe entstehenden Krack-Produkten stoffes, wobei der Brennstoff einer Entspannungs- in der Zuführdüse kommen kann. Um dies zu verbehandlung unterzogen wird, dadurch ge- meiden, wird eine spezielle Düsenanordnung in stark kennzeichnet, daß der flüssige Brennstoff wärmeisolierter Ausführung vorgeschlagen, bei welzunächst im unmittelbaren Bereich einer Blas- ίο eher der flüssige Brennstoff zunächst mit Gas geform entspannt wird, zeitlich und örtlich an- mischt und sodann in einer speziell gestalteten schließend mit in Form komprimierter Strahlen Düsenkammer der Entspannungsbehandlung unterzugesetztem Gas vermischt dann in einer konver- zogen wird. Um hierbei aber tatsächlich die begjerend-divergierenden Form beschleunigt und absichtigte Wirkung zu erreichen, bedarf es einer beunmittelbar anschließend mit für die vollständige 15 sonders gut wärmeisolierenden Ausbildung der Verbrennung ausreichendem, gasförmigem Oxy- Düsenummantelung sowie zusätzlicher Zuführung dationsmittel vor Eintritt in den Ofen verbrannt von Kühlluft zur Düsenummantelung. Die Verwenwird. dung einer derartigen Vorrichtung im unmittelbaren

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Bereich einer Blasform ist also wegen der dort kennzeichnet, daß das komprimierte Gas gas- 20 herrschenden Temperaturen nur dank der vorf örmige Brennstoffe enthält. ■ erwähnten Maßnahmen möglich.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, Nach der deutschen Auslegeschrift 1206 346 war dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl des flüs- es weiterhin bekannt, flüssige Brennstoffe in eine sigen Brennstoffes in mehrere Teilstrahlen auf- einen Schachtofen ringförmig umgebende Brenngelöst wird, von denen jeder einzelne der Einwir- 25 kammer einzuspeisen. Ein Verkracken des Brennkung des zerstäubenden, komprimierten Gases stoffes ist hierbei durch eine verhältnismäßig lange ausgesetzt wird, wobei die so gebildeten Teil- Aufenmaltszeit des Brennstoff-Luftgemisches vor den mischungen sodann im nicht ausgebrannten Zu- : Eintrittsdüsen in den Ofen begünstigt.

stand in die konvergierend-divergierende Form Für den Betrieb von Siemens-Martin-Öfen sind

eintreten. 30 nach »Stahl und Eisen«, 1961, S. 1399, Emulsions-

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, brenner mit Mischkammern bekannt, in denen es zu dadurch gekennzeichnet, daß flüssiges Wasser einer Entspannung-des zerstäubten~sowie-mit der dem Brennstoff strahl zugeführt wird, bevor dieser Primärluft gemischten, flüssigen Brennstoffes kommt, entspannt wird, wobei die Mischung der Flüssig- Bei diesem Entspannungsvorgang verringert sich die keiten einen unter 10 kg/cm² hegenden Druck be- 35 ursprünglich enge Berührung zwischen den Brennsitzt. stoff-Molekeln und den sie umgebenden Gas-

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- Molekehl, so daß die Voraussetzungen für die Verkennzeichnet, daß das flüssige Wasser in einem brennung nachteilig beeinflußt werden. Aus diesem Anteil von 5% des Brennstoffvolumens zugesetzt Grunde bedarf es auch noch einer anschließenden wird. 40 Nachzerstäubung unter Zugabe von Sekundärluft.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Die Art der Strömungsführung sowie die verhältnisrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei flüs-' mäßiglangen Strömungswege begünstigen auch hiersiger Brennstoff und komprimiertes Gas in eine bei das Absetzen von Krack-Produkten.

Kammer eingeleitet werden, in die-eine der Zu- Für die Bildung von Gemischen aus flüssigen

fuhr von flüssigem Brennstoff dienende sowie 45 Brennstoffen und Gas ist die Verwendung konvereine der Zufuhr komprimierten Gases dienende gierend-divergierender Düsen nach Hansen, »Heiz-Leitung einmünden, und Eintrittsdüsen in dem öl-Handbuch für Industriefeuerungen«, 1959, S. 82 Schachtofen vorgesehen sind, dadurch gekenn- bekannt. Das Gemisch soll sich dabei entlang des zeichnet, daß die der Zuleitung komprimierten Beschleunigungsweges im enger werdenden Düsenteil Gases dienende Leitung (7, 8) tangential mit 50 bilden.

wenigstens einer Öffnung (13) in die Kammer (6) Die Zerstäubung flüssiger Brennstoffe vor der Ein-

eintritt und daß sich an die Kammer (6) eine an führung in den Hochofen in einer konvergierenden sich bekannte, konvergierend-divergierende Form Düse, die der Luftzuführung dient und in welcher (10) anschließt, der eine diese unter Bildung eines eine zentrale Einspritzdüse für den flüssigen Brenn-Ringspaltes umgebende konvergierende Form 55 stoff hineinragt, ist nach der französischen Patentill) folgt, die von einer Blasform (4 a) koaxial schrift 1316 711 bekannt. Auch hierbei müssen beumgeben ist. sondere Vorkehrungen in Form eines Kühlmantels

getroffen werden, um ein Kracken zu verhindern.

Mit der Verbesserung der Bildung eines Ge-

60 misches aus flüssigen Brennstoffen und Gasen durch Herstellung von DraÜströmungen befaßt sich die

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur französische Patentschrift 1404196, jedoch wird das Beheizung von Schachtofen, insbesondere Hochöfen, Problem der Brennstoffverkrackung hierdurch nicht unteEJ^exw.endung flüssigen, mittels eines Gases zer- gelöst. Auch die belgische Patentschrift 572 740 sieht stäubten •'Brennstoffes, wobei der Brennstoff einer 65 bei einem Brenner für flüssige Brennstoffe die Aus-Entspannungsbehandlurig unterzogen wird. Weiter- bildung einer Drallströmung vor, ohne daß jedoch hin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung den speziell bei einem Schachtofen gegebenen Temzur Durchführung des Verfahrens. peraturbedingungen hiermit Rechnung getragen wird.