DE1953775A1

DE1953775A1 - Schrottvorwaermer

Info

Publication number: DE1953775A1
Application number: DE19691953775
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Domres; Fritz Dipl-Ing Hegewaldt
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1969-10-25
Filing date: 1969-10-25
Publication date: 1971-05-06
Also published as: FR2066454A5; CH507494A; SE351920B; DE1953775B2; JPS4913123B1; DE1953775C3

Description

BROWN, BOVERI & CIE ■ AKTIENGESELLSCHAFT [[---'Ji '-jj K■·>

MANNHEIM BROWN BOVERI

Mp.-Hr.: 671/69 Mannheim, den 16.10.1969

Pat/Be/Hz

• "Schrottvorwärmer"

Die Erfindung bezieht sich auf einen brennstoffbeheizten Schrottvorwärmer, der aus einem wärmeisolierten Behälter mit einem Injektorbrenner besteht und als Chargiergefaß für einen Schmelzofen dient.

Es ist bereits bekannt, beliebiges G-ut in einem Ofen vorzuwärmen und in einem anderen Ofen weiter zu erhitzen, bzw. einzuschmelzen.

In Eisengießereien wird der anfallende Stahl- bzw. Gußeisenschrott in geeigneten Behältern mit offenen Brennern direkt durch die Flamme oder durch heiße Rauchgase erwärmt. Hierbei werden die Rauchgase beispielsweise' von unten oder von oben durch den im Behälter befindlichen Schrott geblasen.

Durch die DAS 1 266 331 ist ein Verfahren zum Vorerhitzen von Schrottmetall zur Verarbeitung in elektrischen Öfen bekannt geworden, nach dem der Schrott in einen, mit einer feuerfesten Auskleidung versehenen Behälter eingebracht wird, in dem die Erhitzung des Schrottes durch im Oberteil des Behälters angeordnete Brenner erfolgt. Die Führung der Abgase bzw. Rauchgase erfolgt im Kreislauf durch die Brenner, wodurch die Flammentemperatur herabgesetzt wird und die Gase nichtoxydierend bleiben.

Der DAS 1 216 901 ist zu entnehmen, daß Einrichtungen zum Vorwärmen von Schrott bekannt sind, bei denen der vorgewärmte Schrott durch Kippen des Vorwärmofens wieder in den Chargierkorb gebracht und mittels desselben in den Elektroofen entleert wird. Wenn der Vorwärmer dagegen nicht ortsfest ausgebildet ist, kann er mittels Kran zum Schmelzofen

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transportiert und der vorgewärmte Schrott in den Schmelzofen gekippt werden.

Gemäß der US-Patentschrift 2 805 143 wird empfohlen, einen mit Schrott beschickten Behälter zur Vorwärmung des Behandlungsgutes, das nachher in einem Lichtbogenofen erschmolzen werden soll, vom Deckel des Behälters mit heißen, nach unten strömenden Verbrennungsgasen zu erwärmen. Ein Teil dieser Verbrennungsgase wird durch die flexible Leitung 16 über das Drosselventil 17a dem Deckelraum des Behälters als Hilfsgasversorgung zugeführt. Diese flexible Leitung befindet sich ausserhalb des Behälters, wodurch nachteilige Wärmeverluste entstehen.

Die vorstehenden Verfahren weisen, soweit sie Luft zum Kühlen der Verbrennungsgase verwenden, den Nachteil auf, daß ihr feuerungstechnischer Wirkungsgrad unbefriedigend ist. Ferner tritt häufig eine starke Verzunderung des Behandlungsgutes durch den hohen Luftüberschuß ein, die bis zürn teilweisen Aufschmelzen desselben führen kann.

Soweit die Abgase zum Kühlen der Verbrennungsgase Verwendung finden, werden die Verbrennungsgase über außerhalb des Schrottvorwärmers angeordnete Leitungen von der Austrittsstelle der Abgase aus dem Schrottbehälter mit Hilfe einer Pumpvorricntung in den Brenner zurückgeführt, wo die Mischung mit den frischen Verbrennungsgasen stattfindet. Besonders nachteilig hierbei ist, daß sich die in den Abgasen vorhandenen festen Verunreinigungen, die aus Ve rbrennungs produkten von Verschmutzungen im Schrott herrühren, an den beweglichen Teilen der Pumpvorrichtung festsetzen. Dadurch entstehende Unwuchten erfordern häufiges Reinigen der Pumpvorrichtung, um diese betriebsfähig zu erhalten.

Die Aufgabe gemäß der Erfindung erstrebt eine beachtliche Verbesserung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades und der Betriebssicherheit des brennstoffbeheizten Schrottvorwärmers,

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Die Erfindung betrifft somit einen brennstoffbeheizten Schrottvorwärmer mit einem Injektorbrenner und einem wärmeisolierten, .als Chargiergefäß für einen nachgeschalteten Schmelzofen dienenden Behälter und mit Kühlung der Verbrennungsgase durch rückgeführte Abgase. Zur lösung der vorgenannten Aufgabe steht" gemäß der Erfindung der Schrottbehälter über in seinem unteren Teil vorgesehene Abgasöffnungen mit zu dem Injektorbrenner führenden Ringkanälen in Verbindung, die zwischen dem Schrottbehälter und dem diesen umgebenden wärmeisolierenden Mantel angeordnet sind.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind im unteren Teil des Schrottbehälters zusätzliche AbgasÖffnungen vorgesehen, über welche der Schrottbehälter mit einem Abgaskamin in Verbindung steht, in dem ein Rekuperator vorgesehen ist, der zur Vorwärmung der dem Injektorbrenner zuzuführenden Frischluft dient.

Außerdem kann ein weiterer Abgaskanal vorgesehen sein, der über die zusätzlichen AbgasÖffnungen mit dem unteren Teil des Schrottbehälters in Verbindung steht.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind Regelmittel vorgesehen, zur Änderung des Verhältnisses zwischen dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehälter zurück in die Brennerflamme geführt wird und dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehälter über den Rekuperator durch den Abgaskamin strömt. Dabei kann als Eegelmittel eine im Abgaskamin angeordnete Drosselklappe vorgesehen sein.

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Die genannte Drosselklappe kann dabei durch ein Stellglied über einen Regler betätigt werden, der in Abhängigkeit von der am Schrottbehälter durch ein Thermoelement gemessenen Temperatur arbeitet.

Schließlich kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Regelung der Zufuhr-von Brenngas und-Luft mittels eines an der Außenwand des Schrottbehalters angeordneten Thermoelementes erfolgen, das über einen Regler und einen Stellmotor die Betätigung der Ventile für Gas und Luft bewirkt. Statt dessen oder zusätzlich kann die Regelung der Zufuhr von Brenngas und Luft mittels eines Gasanalysators vorgenommen werden, der über einen Regler und einen Stellmotor die Betätigung der Ventile für Gas und Luft bewirkt.

An Hand der Zeichnung ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben:

Der doppelwandige Schrottvorwärmer besteht aus dem zylinde rf örmi gen metallischen Schrottbehälter 1, dem wärmeisolierten Außenmantel 2, dem Injektorbrenner 6 und ruht auf der Bodenplatte 3. Im unteren Teil des zylinderförmigen Schrottbehälters 1 sind Öffnungen 5a, und im Boden 4 sind ebenfalls Öffnungen 5b angeordnet.

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Über dem Schrottbehälter 1 ist ein - an sich bekannter Injektorbrenner 6 vorgesehen, der aus einem sich konisch verengenden, feuerfesten Rohr besteht, an das sich in Achsrichtung zum Schrottbehälter 1 die Injektor- und Mischstrecke und der Diffusor 8 anschließt. An den Injektorbrenner 6 sind Rohrleitungen für di-e Zufuhr von Gas und Luft angeschlossen, wobei die Zufuhr dieser Medien durch Betätigen der Ventile 9 und 10 geregelt wird. Der Schrottbehälter 1 wird nach Bedarf unter den Injektorbrenner 6 gefahren.

Im Abgaskamin 11, der durch die Öffnungen 5b mit dem Innenraum des Schrottbehälters 1 in Verbindung steht, ist eine Drosselklappe 12, die durch ein Stellglied 13 betätigt wird, angeordnet, sowie ein Rekuperator 14 mit dem Luftzufuhrkanal 15. Der Abgaskanal 16, durch den die überschüssigen Brenngase entweichen, steht ebenfalls mit dem Innenraum des Schrottbehälters 1 durch die öffnungen 5"b in Verbindung.

Das außerhalb des Schrottbehälters 1 angeordnete Entnahmerohr 17 für die Abgasanalyse steht durch die im Boden 4 des Schrottbehälters 1 angeordneten Öffnungen 5b mit dem Analysator 18 in Verbindung, der über den Stellmotor 19 mit den Ventilen für Gas 9 und für Luft 10 ebenfalls verbunden ist, während das an der Außenwand des Schrottbehälters 1 angeordnete Thermoelement 20 durch eine Leitung 21 mit dem Regler 22 und dem Stellmotor 19 elektrisch verbunden ist.

Der so aufgebaute und mit den genannten Einrichtungen versehene Schrottvorwärmer wird beispielsweise mittels eines Elektromagnetes mit Eisen- oder Stahlschrott beschickt, der Injektorbrenner 6 auf den Schrottvorwärmer aufgesetzt,'die zwischen dem Injektorbrenner 6 und dem wärmeisolierten Mantel 2 vorhandenen Fugen abgedichtet, um WärmeVerluste zu vermeiden und dann der Erwärmungsvorgang des Behandlungsgutes eingeleitet.

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Die heißen Brenngase, die durch die Injektorstrecke 7 und den Diffusor 8 eintreten, treffen mit hoher Geschwindigkeit auf das darunter im Schrotfbehälter 1 lagernde Gut auf, dringen durch seine Zwischenräume hindurch und verlassen mit relativ hohen Temperaturen den Schrotfbehälter 1 durch die Öffnungen 5a und 5h. ·

..5b
Die OffnungenVweisen einen relativ geringen Durchmesser auf, damit der größte Teil der durch das Behändlungsgut geströmten Brenngase in die zwischen dem S chrott behält er 1 und dem wärmeisolierten Mantel 2 vorgesehenen Ringkanäle 23, 24 eintritt, wo sie von dem Sog der die Injektorstrecke 7 durcheilenden Brenngase erfaßt und erneut der Flamme zugeführt werden. Dadurch, daß die Rückführung der heißen Brenngase durch Singkanäle 23,24 erfolgt, die einerseits durch die heiße Außenwand des Schrottbehälters 1, andererseits durch den wärmedämmenden Mantel 2 gebildet werden, finden keine nennenswerten Wärmeverluste der Brenngase statt. Somit ist die durch die Erfindung angestrebte* Verbesserung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades des Schrottvorwärmers weitgehend erreicht.

Durch das mehrmalige Umwälzen der Verbrennungsgase vor Verlassen des Schrottvorwärmers wird die Wärmeübertragung auf den zu erwärmenden Schrott verbessert, was ebenfalls zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades beiträgt.

Ein Teil der durch die Öffnungen 5b entweichenden Abgase wird durch den Abgaskamin 11 dem Rekuperator 14 zugeführt, in dem die, dem Injektorbrenner 6 neu zuzuführende frischluft, die durch den Zufuhrkanal 15 einströmt, in dem gewünschten Maße vorgewärmt wird. Die Höhe der Wärmetemperatur wird mittels der, durch das Stellglied 13 betätigte Drosselklappe 12 geregelt. Der Rest der Abgase entweicht durch den Kamin 16.

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Das Stellglied 13 ist dem Regler 25 zugeordnet, der über eine Leitung 21 mit dem arfder Außenwand des Schrottbehälters 1 angeordneten Thermoelement 20 elektrisch verbunden ist. Die vorbeschriebene erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es in vorteilhafter Weise die Temperatur der Injektorflamme so zu regeln, daß diese nicht zu heiß, also unbeabsichtigtes Niederschmelzen des Schrottes vermieden wird, wobei die Brenngase auf das Behandlungsgut nichtoxydierend wirken.

Mittels der Drosselklappe 12 kann auch die Umwälzmenge und TJmwälzgesehwindigkeit der auf das Behändlungsgut thermisch und chemisch einwirkenden Brenngase "beeinflußt werden, was dann von besonderer Bedeutung ist, wenn Chargen verschiedener Konsistenz vorgewärmt werden sollen.

Schließlich kann gemäß der Erfindung die Zufuhr der Gas- und Luftmenge zu dem Injektorbrenner 6 durch Messung der Temperatur am Schrottbehälter 1 mittels des Thermoelementes 20 geregelt werden; dieses Thermoelement ist durch die Leitung 21 mit dem Regler 22 verbunden und betätigt über den Stellmotor 19 die Yentile für die Gaszufuhr 9 und für die Luftzufuhr 10.

Die erfindungs.gemäß vorgesehenen Mittel ermöglichen eine gute Anpassung des SchrottVorwärmers an die jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen, die je nach Art des zu behandelnden Gutes "Stahlschrott oder Messingschrott¹¹ oder je nach form und Größe des Schrottmaterials verschieden sein können.

Bei Eintritt betrieblicher Störungen, beispielsweise durch Ausfall des Stellgliedes 15, das über den Regler 25 die Drosselklappe 12 betätigt, oder bei Ausfall des Thermoelementes 20, das über den Stellmotor 19 die Ventile für die Gas- und Luftzufuhr 9 und 10 betätigt, kann gemäß der Erfindung die Zufuhr der Gas- und Luftmenge zu dem Injektorbrenner 6 durch die Analyse der Abgase erfolgen, die durch die

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D»> λ ρ 1 «η cw»/CAi

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Öffnungen 5 b aus dem Schrottbehälter 1 entweichen und durch das Entnahmerohr 17 dem Analysator 18 zuströmen. Dieser dient dem Zwecke, den Kohlendioxydgehalt der Abgase zu messen, worauf z.B. ein - nicht dargestelltes - Relais gasvolumetrisch betätigt wird, das den Stellmotor 19, der die Ventile für die Gaszufuhr 9 und für die Luftzufuhr 10 regelt, in Gang setzt.

Schließlich kann der mit vorgewärmtem Behandlungsgut versehene Schrottbehälter als Chargiergefäß eingesetzt werden, wobei eine Seihe von gefüllten Schrottbehältern in einer bestimmten faktfolge unter den Injektorbrenner gefahren, nach der Erwärmung des Behandlungsgutes zu der Schmelzanlage gebracht und in diese entleert werden.

Weitere Vorteile eines Schrottvorwärmers gemäß der Erfindung sind darin zu erblicken, daß zur Kühlung der Verbrennungsgase die Abgase verwendet werden, wobei eine Zumischung von 200 "bis 300 $ Abgase zu den Verbrennungsgasen in einer Mischstrecke bzw. Injektorstrecke 7 des Brenners 6 erfolgt. Dadurch wird eine säuerstoffreie Atmosphäre für die Aufheizung des Schrottes erzeugt, und die Versinterung auf ein Minimum begrenzt j außerdem wird der verbrennungstechnische Wirkungsgrad hoch gehalten. Zur Rückführung der Abgase wird kein bewegtes, also störanfälliges Bauelement verwendet, sondern die Saugwirkung der mit hoher Geschwindigkeit die Injektorstrecke 7 durcheilenden Brenngase ausgenutzt.

Mit den erläuterten Maßnahmen zur Vorwärmung von Schrott ist auch eine beachtliche Senkung der Kosten für die elektrische Energie verbunden^ die der nachfolgende Schmelzofen benötigt; darüberhinaus ist eine Erhöhung des Durchsatzes bei gleicher Größe der Schmelzanlage gewährleistet.

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Claims

- 9 - 671/69 5?a-tentansprüche;

1. Brennstoffbeheizter Schrottvorwärmer mit einem Injektorbrenner und einem wärmeisolierten, als Chargiergefaß für einen nachgeschalteten Schmelzofen dienenden Behälter und mit Kühlung der Verbrennungsgase durch rückgeführte Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrottbehälter (1) über in seinem unteren Teil vorgesehene Abgas- -öffnungen (5a) mit zu dem Injektorbrenner (6) führenden Ringkanälen (23, 24) in Verbindung steht, die zwischen dem Schrottbehälter (1) und dem diesen umgebenden wärmeisplierenden Mantel (2) angeordnet sind.

2. Schrottvorwärmer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im unteren Teil des Schrottbehälters (l) vorgesehene Abgasöffnungen (5b), über welche der Schrottbehälter mit einem Abgaskamin (ll) in Verbindung steht, in dem ein Rekuperator (14) vorgesehen ist, der zur Vorwärmung der dem Injektorbrenner (6) zuzuführenden Frischluft dient.

3. Schrottvorwärmer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen weiteren Abgaskanal (16), der über die Öffnungen (5/b) mit dem unteren Teil des Schrotfbehälters (1) in Verbindung steht.

4. Schrottvorwärmer nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Regelmittel zur Änderung des Verhältnisses zwischen dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehälter (1) zurück in die Brennerflamme geführt wird und dem Anteil der Atmosphäre, die aus dem Schrottbehälter (1) über den Rekuperator (14) durch den Abgaskamin (11) strömt.

5. Schrottvorwärmer nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß als Regelmittel eine im Abgaskamin (U) angeordnete Drosselklappe (12) vorgesehen ist.

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6. Schrottvorwärmer nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (12) durch ein Stellglied (13) über einen Regler (25) betätigt wird, der in Abhängigkeit von der am Schrottbehälter (l) durch ein Thermoelement (20) gemessenen !Temperatur arbeitet.

7. Schrottvorwärmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine !Regelung der Zufuhr von Brenngas und Luft mittels eines an der Außenwand des Sehrottbehälters (l) angeordneten !Thermoelementes (20), das über einen Regler (22) und einen Stellmotor (19) die Betätigung der Ventile für Gas (9) und für Luft (1O) bewirkt.

8. Schrottvorwärmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regelung der Zufuhr von Brenngas und Luft mittels eines Gasanalysators (18), der über einen Regler (22) und einen Stellmotor (19) die Betätigung der Ventile für Gas (9) und Luft (10) bewirkt.

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