DE1608384C

DE1608384C - Method and device for heating shaft furnaces, in particular blast furnaces, using liquid fuel

Info

Publication number: DE1608384C
Authority: DE
Inventors: Raymond Embourg Limpach (Belgien)
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Publication date: 1972-10-12

Description

Leitung einmünden, und Eintrittsdüsen in den Schachtofen vorgesehen sind, dadurch gekenn· zeichnet, daß die der Zuleitung komprimiertenLine open out, and inlet nozzles are provided in the shaft furnace, thereby identified records that the compressed of the supply line

öl-Handbuch für Industriefeuerungen«, 1959, S. 82 bekannt. Das Gemisch soll sich dabei entlang des Beschleunigungsweges im enger werdenden Düsenteiloil manual for industrial combustion «, 1959, p. 82 known. The mixture should move along the acceleration path in the nozzle part that is becoming narrower

Gases dienende Leitung (7, 8) tangential mit 50 bilden,
wenigstens einer öffnung (13) in die Kammer (6) Die Zerstäubung flüssiger Brennstoffe vor der Ein-Form the gas serving line (7, 8) tangentially with 50,
at least one opening (13) in the chamber (6) The atomization of liquid fuels before the inlet

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 (4a) koaxial schrift 1316 711 bekannt. Auch hierbei müssen beumgeben ist. . sondere Vorkehrungen in Form eines Kühlmantelsoccurs and that to the chamber (6) a guide in the blast furnace in a converging known, converging-diverging shape nozzle, which is used for air supply and in which (10) adjoins one of these, forming a central injection nozzle for the liquid combustion ring gap surrounding converging shape 55 protrudes substance, according to the French Patentill) follows, which from a blow mold (4a) coaxial font 1316 711 is known. Here, too, must be surrounded is. . special precautions in the form of a cooling jacket

getroffen werden, um ein Kracken zu verhindern.taken to prevent cracking.

Mit der Verbesserung der Bildung eines Ge-With the improvement of the formation of a

60 misches aus flüssigen Brennstoffen und Gasen durch Herstellung von Drallströmungen befaßt sich die60 mixture of liquid fuels and gases by producing swirl currents is concerned with

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur französische Patentschrift 1 404 196, jedoch wird das Beheizung von Schachtofen, insbesondere Hochöfen, Problem der Brennstoffverkrackung hierdurch nicht unter Verwendung 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-Entspannungsbehandlung 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.The invention relates to a method for French patent specification 1 404 196, but that Heating of shaft furnaces, especially blast furnaces, does not result in the problem of fuel cracking using liquid, dissolved by means of a gas. Also the Belgian patent 572 740 sees dusted fuel, the fuel being a 65 in a burner for liquid fuel the off relaxation treatment is subjected. Further development of a swirl flow, but without this, the invention relates to a device of the particular temperature given in a shaft furnace Implementation of the procedure. temperature conditions are hereby taken into account.

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Der gleichzeitigen Mischung und Entspannung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung geht davon aus, flüssigen Brennstoffes mit einem Gas dient ein Bren- daß es bekannt war, flüssigen Brennstoff und komner nach der japanischen Patentschrift 5 483/1965. primiertes Gas in eine Kammer einzuleiten, in die Hierbei trifft das komprimierte Gas entweder un- eine der Zufuhr von flüssigem Brennstoff dienende mittelbar mit dem Strahl flüssigen Brennstoffes zu- 5 sowie eine der Zufuhr komprimierten Gases dienende sammen oder in einer Kammer mit poröser Wan- Leitung einmünden und wobei Eintrittsdüsen in den dung. Bevor das Gemisch in einen Hochofen gelangt, Schachtofen vorgesehen sind. Hierbei besteht die Erwird es noch mittels eines an der Brennermündung findung darin, daß die der Zuleitung komprimierten vorgesehenen Wirbiers radial nach außen geschleu- Gases dienende Leitung tangential mit wenigstens dert. Die im Bereich hoher Temperaturen, wie sie io einer öffnung in die Kammer eintritt und daß sich in Nähe der Blasformen auftreten, zurückzulegenden an die Kammer eine an sich bekannte, konver-Wege sind bei dieser Anordnung beträchtlich, so daß gierend-divergierende Form anschließt, der eine die die Gefahr des Absetzens von Krack-Produkten auch Form unter Bildung eines Ringspaltes umgebende, hierbei gegeben ist. konvergierende Form folgt, die von einer BlasformThe device provided for the simultaneous mixing and relaxation of the process assumes Liquid fuel with a gas serves a burn that it was known, liquid fuel and komner according to Japanese Patent 5,483/1965. to introduce primed gas into a chamber into which In this case, the compressed gas hits either one which is used to supply liquid fuel indirectly with the jet of liquid fuel as well as one serving to supply compressed gas open together or in a chamber with a porous wall line and with inlet nozzles in the manure. Before the mixture reaches a blast furnace, shaft furnaces are provided. Here is the Erwird it still by means of a finding at the burner mouth that the compressed air supply provided vortex radially outwardly, gas serving line tangentially with at least changes. That in the range of high temperatures, as it occurs in an opening in the chamber and that occur in the vicinity of the blow molds, to be covered to the chamber a known, converging path are considerable in this arrangement, so that a yaw-divergent shape follows, one of which is the the risk of cracking products settling out also surrounding the mold with the formation of an annular gap, is given here. converging shape follows that of a blow mold

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 15 koaxial umgeben ist. Die letztgenannte konvergie-The invention is based on the object of a 15 being coaxially surrounded. The latter convergent

Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend be- rende Form dient dabei in jedem Falle der ZufuhrThe method and a device of the introductory form serve in each case for the supply

schriebenen Art zu schaffen, bei welchem die Auf- der Verbrennungsluft.written way of creating, in which the on- the combustion air.

bereitung des flüssigen Brennstoffes in unmittelbarer Zur weiteren Veranschaulichung wird auf die sichpreparation of the liquid fuel in the immediate

Nähe der Blasformen möglich ist, ohne daß es einer- auf ein Ausführungsbeispiel beziehende ZeichnungProximity of the blow molds is possible without there being a drawing referring to an embodiment

seits zu Krackerscheinungen kommt und ohne daß »0 Bezug genommen. Darin zeigton the other hand there is cracking and without reference being made to »0. In it shows

andererseits besondere Maßnahmen erforderlich F i g. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungssind, um die Erhitzung zu vermeiden. Dies wird bei gemäßen Vorrichtung, während
dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, Fig. 2 eine Einzelheit aus Fi g. 1 darstellt,
daß der flüssige Brennstoff zunächst im unmittel- Man erkennt in Fig. 1 eine die Hochofenwanbaren Bereich einer Blasform entspannt wird, zeitlich *5 dung 2 umgebende. Heißringwindleitung 1. An der und örtlich anschließend mit in Form komprimierter Stelle 3 befindet sich eine Abzweigung, die die Ring-Strahlen zugesetztem Gas vermischt, dann in einer leitung 1 mit dem Außenrohr 4 und der Blasform 4 a konvergierend-divergierenden Düse beschleunigt und verbindet. Eine Zuführleitung 5 führt den flüssigen unmittelbar anschließend mit für die vollständige Brennstoff, dem eventuell Wasser zugesetzt wurde, Verbrennung ausreichendem, gasförmigem Oxy- 30 in eine Kammer 6. Zwischen zwei konzentrischen dationsmittel vor Eintritt in den Ofen verbrannt Rohren 7 und 8 strömt ein komprimiertes Gas ein, wird. welches auch bereits Luft sein kann. Dieses Gas ge-on the other hand, special measures required F i g. Figure 1 is a schematic view of an invention to avoid heating. This is done with proper device while
achieved by the method according to the invention, FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 represents
that the liquid fuel initially in the immediate You can see in Fig. 1 a blast furnace wall area of a blow mold is expanded, temporally * 5 manure 2 surrounding it. Hot ring wind line 1. At and locally then with the compressed point 3 there is a junction that mixes the gas added to the ring jets, then accelerates and connects in a line 1 with the outer tube 4 and the blow mold 4 a converging-diverging nozzle. A feed line 5 leads the liquid immediately afterwards with gaseous oxy-30, which is sufficient for complete fuel, to which water may have been added, combustion into a chamber 6. A compressed gas flows between two concentric dationsmittel burned before entering the furnace pipes 7 and 8 a, will. which can already be air. This gas

Für dieses Verfahren ist vor allem die Auf- langt auf seinem Weg in die Kammer 6 durch dieFor this process, the catch on its way into the chamber 6 through the

einanderfolge von Entspannung und der damit Seitenwand 9 der genannten Kammer und vermischtsuccession of relaxation and thus the side wall 9 of said chamber and mixed

zwangsweise verbundenen, anfänglichen Vernebelung 35 sich mit dem durch 5 eingespeisten Brennstoff. Dieforcibly connected, initial nebulization 35 with the fuel injected through 5. the

und der Vermischung mit dem komprimierten Gas Mischung strömt sodann durch die konvergierend-and mixing with the compressed gas mixture then flows through the converging

wesentlich. Der flüssige Brennstoff ist also bereits divergierende Form 10.significant. The liquid fuel is therefore already diverging form 10.

entspannt, wenn der oder die Strahlen des kompri- Eine zweite Form 11, durch die weitere Verbren-relaxes when the jet or rays of the compress- A second form 11, by means of which further combustion

mierten Gases auf ihn auftreffen, ihn weiterhin pul- nungsluft angesaugt wird, verändert die Form dermated gas impinge on him, he continues to be sucked in pul- sion air, changes the shape of the

verisieren und sich dann mit ihm vermischen. Die 40 Flamme und hält sie so kurz wie gewünscht. Bei derverize and then mix with it. The 40 flame and keeps it as short as desired. In the

besondere Innigkeit des Durchmischungsvorganges angesaugten Verbrennungsluft handelt es sich umThe particular intimacy of the mixing process sucked in combustion air is about

erlaubt es dabei, mit einer außerordentlich kurzen Heißwind, durch den die aus der Kammer 6 undallows it, with an extremely short hot blast, through which the out of the chamber 6 and

Verweilzeit auszukommen, so daß der Vorgang in dann aus der Form 10 austretende Mischung aus-Residence time so that the process in then exiting from the mold 10 mixture from-

der unmittelbaren Nähe der Blasformen ablaufen brennt. Es gelangt also praktisch kein unverbrannterthe immediate vicinity of the blow molds are burning. So practically no unburned one arrives

kann. 45 Brennstoff mehr in den Hochofen.can. 45 more fuel in the blast furnace.

Das komprimierte Gas enthält vorteilhaft gas- Bei F i g. 2 ist die Zuführleitung 5, die den flüsförmige Brennstoffe. Der zur Entspannung gelan- sigen Brennstoff in die Kammer 6 strömen läßt, in gende Strahl flüssigen Brennstoffes wird zweckmäßig verschiedene Leitungen 12 aufgeteilt, die sich in diein mehrere Teilstrahlen aufgelöst, von denen jeder ser Kammer derart schräg erweitern, daß der durch einzelne der Einwirkung des zerstäubenden, kompri- 5° jede Leitung 12 gehende Brennstoff strahl mit der mierten Gases ausgesetzt wird, wobei die so gebil- durch die öffnungen 13 in der Kammer 6 eintretendeten Teilmischungen sodann in nicht ausgebrann- den Luft zusammentrifft. Das Zusammentreffen des tem Zustand in die konvergierend-divergierende Brennstoffes und der Luft geschieht in Nähe der Form eintreten. Wand, durch die die Luft eintritt, sowie in der EbeneThe compressed gas advantageously contains gas. 2 is the feed line 5, which is the liquid-shaped Fuels. The fuel, which has been released for expansion, can flow into the chamber 6, in Lowing jet of liquid fuel is expediently divided into different lines 12, which are in the resolved several partial beams, each of which widen the water chamber so obliquely that the through individual of the action of the atomizing, compressed 5 ° each line 12 going fuel jet with the mated gas is exposed, the so formed through the openings 13 in the chamber 6 entered Partial mixtures then come together in non-burned-out air. The meeting of the tem condition in the converging-diverging fuel and air happens near the Enter form. Wall through which the air enters, as well as in the plane

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird 55 der öffnungen 13. Diese öffnungen sind so beschafdem flüssigen Brennstoffstrahl vor seiner Entspan- fen, daß sie die Luftstrahlen tangential in die Kamnung flüssiges Wasser zugesetzt, wobei die Mischung mer 6 eintreten lassen. Jeder dieser Strahlen zerder Flüssigkeiten einen unter 10 kg/cm² liegenden stäubt den flüssigen Brennstoff und vermischt sich Druck besitzt. Der Druck der so gebildeten Mi- mit ihm, trägt zu seiner vollständigen Vergasung bei schung ist dabei genügend niedrig, damit das Wasser 60 und tritt aus der Kammer durch die Form 10 aus. im Verlauf der Entspannung verdampft, was gleich- Die schon begonnene Verbrennung wird zwischen zeitig die Zerstäubung des Brennstoffes begünstigt. der Form 10 und der von einem Führungsblech ge-Die für die Zerstäubung des Brennstoffes benötigte bildeten Form 11 fortgesetzt, wie beschrieben wurde. Wassermenge wird jedoch so gering wie möglich ge- Die Menge des von der Form Il abgeleiteten Heißwählt und beträgt üblicherweise 5°/o des Volumens 65 windes ist dadurch regelbar, daß die Formenanorddes flüssigen Brennstoffes. nung 5, 7, 8 und die Form 10 entlang ihrer Sym-According to a further feature of the invention, 55 of the openings 13. These openings are designed in such a way as the liquid fuel jet before it is relaxed that they add the air jets tangentially into the chamber with liquid water, allowing the mixture 6 to enter. Each of these jets of the liquids below 10 kg / cm ² dusts the liquid fuel and mixes under pressure. The pressure of the compound thus formed, contributes to its complete gasification, is sufficiently low so that the water 60 and exits the chamber through the mold 10. in the course of the expansion evaporates, which at the same time - The combustion that has already started is promoted in the meantime, the atomization of the fuel. of the mold 10 and the formed mold 11 required for the atomization of the fuel by a guide plate continued as has been described. The amount of hot water derived from the form II and is usually 5% of the volume can be regulated by arranging the form of the liquid fuel. tion 5, 7, 8 and the shape 10 along their symmetry

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen metrieachse 14 verschoben werden.To carry out the metric axis 14 according to the invention are shifted.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 A according to the French patent specification 1282 186 patent claims: known method of this type takes into account the fact that it is with the introduction of means

1. Procedure for heating shaft furnaces, atomized liquid fuels in the gases in particular blast furnaces, using flü- 5 blast furnaces for settling by splitting the sigen, cracking products formed by means of a gas atomized fuel hydrocarbons substance, whereby the fuel can come from a relaxation »- in the feed nozzle. To treat this is subjected to, thereby avoided, a special nozzle arrangement in strong Indicates that the liquid fuel heat-insulated design proposed, at welzun next In the immediate area of a blower, the liquid fuel is initially formed with gas It is relaxed, mixed in time and place and then in a specially designed finally with a nozzle chamber subjected to the relaxation treatment in the form of compressed jets Gas is mixed, then converged in one. To this end, however, it is actually the desiring-diverging ones Accelerated form and to achieve deliberate effect requires an immediate then with special good heat insulating training for the full 15 Combustion of sufficient, gaseous oxy-nozzle casing and additional supply dation agent burned before entering the furnace of cooling air to the nozzle jacket. Which is used. training of such a device in the immediate vicinity

2. The method of claim 1, characterized overall area of a blow mold is so because of the features therein that the compressed gas contains gas ₂₀ prevailing temperatures only thanks to the vorförmige fuels. mentioned measures possible.

3. The method according to claims 1 and 2, according to the German Auslegeschrift 1 206 346 was characterized in that the jet of flüs- it is also known to feed liquid fuels into one sigen fuel in several partial jets on a shaft furnace ring-shaped surrounding burning solution each of which is fed into the injection chamber. A cracking of the burn the atomizing, compressed gas substance is here by a relatively long is exposed, the so-formed part residence time of the fuel-air mixture before the Mixtures then in the not burned out addition. Inlet nozzles in the furnace favored.

stood in the converging-diverging form for the operation of Siemens-Martin furnaces are

enter. '30 after "Stahl und Eisen", 1961, p. 1399, Emulsions-

4. The method according to claims 1 to 3, known burners with mixing chambers, in which it is characterized in that liquid water is a relaxation of the atomized and supplied to the fuel jet, before this primary air comes mixed, liquid fuel is relaxed, wherein the mixing of the liquid. During this relaxation process, the pressure below 10 kg / cm ² reduces the originally close contact between the burning seats. substance molecules and the surrounding gas

5. The method according to claim 4, characterized ge molecules, so that the requirements for the marks that the liquid water in a combustion are adversely affected. For this Share of 5% of the fuel volume is added will. 40 Post-atomization with the addition of secondary air.

6. Device for carrying out the process The type of flow guidance as well as the relative according to claims 1 to 5, wherein liquid-moderately long flow paths are also beneficial here Fuel and compressed gas in one when settling cracked products.

Chamber are introduced into which one of the feed For the formation of mixtures of liquid drove of liquid fuel as well as 45 fuels and gas is the use of convereine the supply of compressed gas is used by yawing-diverging nozzles according to Hansen, »Heiz-