DE2051676B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zusetzen von Heizöl in einen Hochofen - Google Patents

Description

Temperatur des Windes beträgt die Austrittsgeschwindigkeit der Einspritzstrahlen des Heizöls erfindungsgemäß beispielsweise 25 m/sek, wobei die Einspritzstrahlen auch nahezu rechtwinklig in den Blaswindstrom eingespritzt werden können. Diese Einspritzgeschwindigkeit entspricht also größenordnungsmäßig praktisch einem Zehntel der Windgeschwindigkeit, ist jedoch im einzelnen an die jeweils herrschenden Einzelbedingungen des Hochofens anzupassen.

Damit die erfindungsgemäß breite Verteilung des eingedüsten Öls über den Windformquerschnitt noch Innerhalb der Windform erreicht wird, erfolgt die öl einspritzung in einem gewissen Abstand von der Windformmündung, welcher von den einzelnen Windformbedingungen abhängt, beispielsweise aber etwa dem Durchmesser der Windform entsprechen kann.

Während die begrenzte Wirksamkeit der bekannten Verfahren nach den bei den Versuchen zur Erfindung gewonnenen Ergebnissen wohl darauf zurückziführen ist. daß das als Nebel in die Windform eingc-prühte öl wegen der unerwartet hohen Zähigkeit de- heißen Hochofenwindes, welche praktisch dem Achtfachen der Zähigkeit des Öls entspricht, vom Hiviiofenwind im Bereich der Längsachse der Windform zusammengedrängt wird und innerhalb des au. em a 500 Millisekunden dauernden Wegs zwischen dem Versprühen bis zur Windformmündur.g nur einer langsamen und unvollständigen Diffusionsverbrennung unterliegen kann, ist bei der erfindungsgemüßrn breiten und mit dem Wind gründlich \ermuchten Olverteilung eine vollständige Verbrennung ohne Rußbildung gewährleistet. Die erfindungsgemiiß ermöglichte Misch-'ngsverbrennung erlaubt eine vVärmeleistung von 0,7 Gcal/h gegenüber 0.3 Ccal/h bei dei Diffusionsverbrennung.

Wenn man das erfindungsgemäß in Form von Einspritzstrahlen eingedüste öl mit der Zugabe von Wasser zum öl kombiniert, und zwar speziell derart, daß dem Heizöl vor seiner Zuführung zu den Öl-Einspritzdüsen Wasser, vorzugsweise in Form von Wasserdampf, in einem Anteil von bis zu 15 Gewichtsprozent zugemischt wird, dann ergibt sich noch eine ganz entscheidend verbesserte Wirkung. Diese kombinierte Wirkung ist vor allem darin begründet, daß das im öl enthaltene Wasser nicht nur die Verbrennung beschleunigt, sondern zugleich die Zerteilung der Einspritzstrahlen nahe der Blasforminnenwand und liie Verteilung im Raum zwischen d^n Strahlen verstärkt.

Demgemäß kann der Wassergehalt im öl auch nur bis zu 10 Gewichtsprozent betragen.

Mit dem evfindungsgemäßen Verfahren wird eine praktisch rußfreie ölelndüsung bis zu etwa 180 kg/t Roheisen und mehr erreicht, wobei die hohe Strömungsgeschwindigkeit zusammen mit der erhöhten Durchflußmenge in der Öl-Lanze und dem Düsenkopf allein durch die Kühlung des hindurchfließenden Öls jede Gefahr von Verstopfungen und Verkrustungen verhindert, so daß die erfindungsgemäße öleindüsung zugleich die Gleichmäßigkeit des Ofengangs begünstigt. Auf Grund der erfindungsgemäß breitflächigen Verteilung des ölzusatzes wird auch der mit der WaL.-p.rbeimischung an sich verbundene geringe Nachteil eines Mehrverbrauchs an Brennstoff kompensiert, so daß praktisch keine Erniedrigung der Gestelltemperatur des Hochofens eintritt.

Wenn das Wasser dem öl als Wasserdampf zugemischt wird, erfolgt neben einer feinen Verteilung des Wassers im öl zugleich die notwendige Anwärmung des Öls (auf z. B. 120° C).

Bei einer speziell für die Durchführung dss vorstehend genannten Verfahrens ausgebildeten Vorrichtung läßt sich eine vorteilhaft günstige Kühlwirkung des Düsenkopfes bei gleichzeitiger Bildung eines ruhigen Einspritzstrahls erreichen, wenn im ίο Düsenkopf stromabwärts seiner in einem Winkel quer zur Windformlängsachse angeordneten Düsen ein Wirbelraum vorgesehen und der in den Wirbelraum eintretende ölfluß gegen die Innenfläche des in Windströmungsrichtung liegenden vorderen Endes

des Düsenkopfes gerichtet ist Ein derartiger Düsenkopf besitzt bei einfachstem Aufbau zugleich eine lange T-ebensdauer und hat sich als praktisch frei von Verstopfungen erwiesen.

Die Erfindung ist nachstehend in verschiedenen

so Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Längsschnitt-Darstellung der erfindungsgemäßen öleinspritzung innerhalb der Windform eines Hochofens.

F i g. 2 eine vergrößerte Längsschnitt-Darstellung eines erfindungsgemäßen Düsenkopfes und

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines abgewandelten Düsenkopfs mit in drei verschiedenen Winkelstellungen eingestellten Düsen.

Gemäß F i g. 1 ragt eine Düsenlanze 10 mit einem Innendurchmesser von beispielsweise etwa 6 bis 8mm in eine z.B. wassergekühlte Windform 11. durch die z. B. auf 1000 C vorerhitzter Hochofenwind 12 z.B. mit 320m/sek in das Gestell eines Hochofens eingeblasen wird. Durch die Düsenlanze 10 erfolgt die Zufuhr des Öls 13 sowie über eine Leitung 15, dosiert z. B. durch ein Nadelventil 14. die Beimischung von je nach Betriebsweise des Hochofens veränderlichen Mengen an Wasser oder Wasserdampf 16, der ohnehin für die unumgängliche Ölvorwärmung mit z. B. 6 atü zur Verfügung steht. Die zugegebene Wasser- oder Wasserdampfmenge kann je nach Betriebsweise des Hochofens unterschiedlich geregelt werden.

Im allgemeinen sind bis zu 10 Gewichtsprozent Wasser oder Wasserdampf, bezogen auf die ölmenge. ausreichend.

Das Heizöl 13 wird durch den Düsenkopf 1 etwa mit 90^c (Pfeil a) quer zur Strömungsrichtung in den Windstrom eingespritzt, wobei die öleinspritzrichtung gemäß den schematisch ir F i g. I eingezeichneten Pfeilen auch um einen gewissen Winkel von der radialen 90^c-Richtung nach vorn (Pfeil b) bzw. zurück (Pfeil c) abweichen kann. Die Düsrnlanze 10 bzw. dei Düsenkopf 1 braucht auch nicht genau zentrisch in der Längsmittelachse L angeordnet zu sein, sondern kann entsprechend der optimalen Strömungsrichtung des Hochofenwinds auch etwas versetzt dazu liegen.

Der in F i g. 2 vergrößert dargestellte Düsenkopf 1 kann bei 7 abnehmbar mit der Lanze 10 verbunden sein und besitzt eine Anzahl von z. B. sechs oder acht bis zwölf radial auswärts gerichteten einzelnen Düsen! mit einem Durchmesser von beispielsweise 3 mm und einer merklichen Bohrungslänge, mit denen sich etwa 260 kg Heizöl je Windform und Düsenkopf einspritzen lassen, und zwar bei etwa 3 atü Überdruck in der Düsenlanze 10 gegenüber dem

Winddruck und ejner Viskosität von 15 cS,t rnjt einer des ZHfuhrdrucks, besser aber jedoch durch Aus-Austrittsgeschwindigkeit von etwa 25m/sek. Die wechseln der Düsenköpfel (mittels der Verbin-Entfernuiig des Düsenkopfs 10 von der vorderen d.ung 7) erfolgen, wofür Düsenköpfe für 50 oder Windformmündurig beträgt z.B. 250mm be| einem 60kg Öl/h usw. bereitgehalten werden können, so mattieren Durchmesser der Windform vpn 2QQ bis 5 daß auph bei Änderung des Absolutwerts der ölzu-300 mm! fuhr die optimale Einspritzpharakteristik beibehalten

Der Düsenkopf 1 besitzt einen zentrischen Vertei- wird.

lungsrauni 3, von dem die Düsen 2 ausgehen und in Eine weitere Möglichkeit, die Gleichmäßigkeit der

den eine Öl-Strömungsdüse 4 hineinragen kann, der Heizöleinspritzung zu verbessern, liegt darin, die

das öl 13 zwecks Kühlung gegen das vordere Ende 6 iq Durchmesser der einzelnen Düsen systematisch un-

des Verteilungsraums3 leitet. Vqr der 01-Strömungs- terschiedlich zu gestalten, so daß z.B. ein Düsensatz

düse 4 entsteht damif zyglpjch ein Wirbelraum S, von pinen engeren und ein anderer Düsensatz einen äuße-

dem aus das öl durcji die Düsen 2 herausgespritzt ren Einspritzbereich bestreicht.

wird\ Schließlich kann die Gleichmäßigkeit der Heizöl-

Es kann auch ein axial verlängerter Düsenkopf Iq 15 einspritzung noch durch zueinander über dem Umgemäß F i g. 3 verwendet werden, bei dem das Heizöl fang des Düsenkopfs I winkelversetzte Anordnung über eine sich in Axialrichtung der Windform er- zweier axial auf Abstand angeordneter Düsensätze streckende Einspritzzone 17 in den Hochofenwind erreicht werden.

12 gelangt- Dabei kann der Einspritzwinkel der ein- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der zelnen Düsen auch gemäß den Pfeilen d,e und/ in 90 df bei verwendeten Einspritzlanze wird eine bisher F i g. 3 schräg gerichtet sein, insbesondere auch nicht erreichbar erscheinende Wärmeerzeugung erschräg gegeneinander, so daß gleichzeitig mit der zielt, die sogar den bisher als Kriterium angesehenen gleichmäßigen Verteilung der Ölzufuhr über den Wert von } Gcal/1 Wjndfqrminhalt erheblich über-Windformquerschnitt auch die nach der Verteilung steigt, und zwar ohne dabei eine Erhöhung des Rußeintretende Zerstäubung verbessert wird. Zudem 35 anfalls in Kauf nehmen zu müssen,
kann der jeweils vordere Düsensatz eine zurückge- .
richtete Einspritzrichtung haben, um den Einfluß der B e 1 s ρ: e 1
Windgeschwindigkeit zu kompensieren. Bei einem mit einer Tagesleistung vqn etv/a

Au? jeden Fall folgt jeder Einspritzstrahl zunächst 8001RE (entspricht 33,3 t/h) arbeitenden Hochofen einer radialen Richtung und wird auf seinem Weg 30 (10 Windformen entsprechend 10 öllanzen) wurden nach radial auswärts entlang einer parabelähnlichen 6300 kg Öl/h eingespritzt entsprechend einem spezi-Kurve nach etwa zwei Drittel des Windform-Innen- fischen Heizölverbrauch von 190 kg/t RE. Windtemradius axial umgelenkt. Die Anfangsgeschwindigkeit peratur zwischen 1000 und 2000° C; Wasseranteil im der ölstrahlen ist derart berechnet, daß die ölstrah- öl: 3 Gewichtsprozent; Öldruck 6 bis 9atü; Düsenlen nicht die Innenwandung der Windformen beruh- 35 kopf und Lanze: Außendurchmesser 10 mm, Innenien. Die Zerteilung bzw. Zersprühung der ölstrahlen durchmesser 6 mm; Anzahl Düsen: 4, Düsendurchfindet etwa in dem Bahnbereich statt, in dem die messer 2 mm; Austrittsgeschwindigkeit der Einspritzaxiale Umlenkung erfolgt. Bei Vorhandensein von strahlen 23 bis 25 m/sek.

Wasser im Öl begünstigt der entstehende Wasser- Beobachtung durch Schauglas: Der gesamte Blasdampf die Zerspritzung der Einspritzstrahlen, 40 formquerschnitt zeigte keinerlei schwarze Tropfen welche auch durch die Entspannung des Wassers ver- oder Rußbildung (wie bei herkömmlicher Eindüsung) stärkt wird. und war mit hellblau leuchtender kleeblattförmiger

Die Regelung der ölzufuhr kann durch Änderung Flamme ausgefüllt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

l 2 Die Wirtschaftlichkeit dieser Heizölzugabe ist je- Patentansprüche: doch erheblich begrenzt, weil oberhalb einer be stimmten ölmenge, im allgemeinen oberhalb 50 bis

1. Verfahren zum Zusetzen von Heizöl in 100kg öl/t Roheisen, das Ersatz-Verhältnis, d.h., einen Hochofen, bei dem Heizöl innerhalb einer 5 die durch den ölzusatz effektiv ersetzte Koksmenge Windform mit einer mindestens erheblichen von 1,5 bis auf unter 1,0 und niedriger absinkt, wo-Richtungskomponente quer zum Strom des durch bei gleichzeitig ein »Schwarzqualmen« · -jftritt, durch die Windform zugeführten, insbesondere hocher- das sich unerwünschterweise aus dem Heizöl stamhitrten, Blaswindes zugesetzt wird, dadurch mender Ruß im Gichtstaubsammler absetzt, wodurch gekennzeichnet, daß das Heizöl von io ein entsprechender Verlust an Brennstoff verbanden einem in der Windformachse liegenden Düsen- ist.

kopf radial auswärts in Form von Einspritzstrah- M~u hat bereit!» versucht, die Menge des wirt-

len mit einer Austrittsgeschwindigkeit in den schaftlich zusetzbaren Heizöls durch Beimischen von

Blaswindstrom eingespritzt wird, bei der das Additiven zum Heizöl sowie durch Zugabe von Was-

Heizöl bis nahe an die Blasfonninnenwand ver- 15 star hi emulgierter Form (z.B. 15 bis 70% Wasser

teilt wird. gemäß USA.-Patentschrift 2175 517) zu erhöhen, je-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- doch mit nur vergleichsweise begrenztem Erfolg, kennzeic'.iet, daß die Austrittsgeschwindigkeit Auch eine Verbesserung der Mechanik der bisher der Einspritzstrahlen des Heizöls 25m.'sck be- ausschließlich angewandten Zerstäubung der in die trägt. 30 Windströmung ausblasenden ölzufuhrdüsen ergab

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- nicht den gewünschten Erfolg. Andererseits ist aber kennzeichnet, daß die Einspritzstrahlen nahezu eine solche Zerstäubung, ö. h., die Zugiibe von rechtwinklig in den Blaswindstrom eingespritzt Heizöl zum Hochofenwind in Form eines ölnebels werden. mit feinsten Tröpfchen, welcher sich unmittelbar vor

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden 25 der öldüse bilaet, selbst dann auch weitgehend ^r-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die öl- folglos, wenn die ölzufuhrdüsen für das Emsprühcn einspritzung in einer Entfernung von der Wind- in den Hochofenwind eine radiale Richtungskornpoformmündung vorgenommen wird, die etwa nente aufweis&n (Techn. Mitt. 56. Jahrgang, Heft 10. einem Durchmesser der Windform entspricht. S. 410) oder sogar gegen die Windstromrichtung ein-

5. Verfahren nach eine 1 der vorhergehenden 30 gesprüht wird (Klepzig Fachberichte. Juli 19M. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem S. 478).

Heizöl vor seiner Zuführung zu den CI-Einspritz- Auch wenn die ölzufuhrdüsen für das Linsprühcn

düsen Wasser, vorzugsweise in Form von Was- des Heizöls am Innenumfang der Windform angcord-

serdampf, in einem Anteil von bis zu 15 Ge- net werden (deutsche Offenlegungsschrift 1814 615).

wichtsprozent zugemischt wird. 35 ^;A die Eindüsung des Öls unbefriedigend, und zwar

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- zusätzlich insbesondere deshs'b weil bei einer Mehrkennzeichnet, daß der dem Heizöl zugegebene zahl von um den Innenumfang verteilten Düsen sich Wasser- bzw. Wasserdampf anteil bis zu 10 Ge- diese wegen der hohen Temperatur leicht zusetzen wichtsprozent beträgt. und nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand ar-

7. Vorrichtung zur Durchführung des Vertan- 40 beitsbereit gehalten werden können.

rens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche Aufgabe der Erfindung ist es. die Heizöldüsung in

im Bereich der Längsmitte einer Windform einen Hochofen gegenüber den bekannten Verfahren einen Düsenkopf zum Eindüsen des Heizöls auf- insbesondere sowohl hinsichtlich eines günstigeren weist, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsen- Ersatzverhältnisses, d. h.. unter Vermeidung von kopf (1) stromabwärts seiner in einem Winkel 45 Rußverlusten, als auch vor allen, durch eine wesentquer zur Windformlängsachse (L) angeordneten liehe Erhöhung des wirtschaftlich möglichen gesam-Düsen (2) ein Wirbelraum (5) vorgesehen und ten ölzusatzes zu verbessern, und zwar bei gleichzcider in den Wirbelraum eintretende ölfluß gegen tiger Gewährleistung einfacher und zuverlässiger die Innenfläche des in Windströnungsrichtung Verfahrensbedingungen.

liegenden vorderen Endes (6) des Düsenkopfes 5" Überraschenderweise hat sich erfindungsgemäß gerichtet ist. herausgestellt, daß dies bei einem Verfahren der ein

gangs genannten Art dann erreichbar ist, wenn das Heizöl von einem in der Windformachse liegenden

Düsenkopf radial auswärts in Form von Einspritz-

SS strahlen mit einer Austrittsgeschwindigkeit in den Blaswindstrom eingespritzt wird, bei der das Heizöl

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusetzen bis nahe an die Blasforminnenwand verteilt wird,
von Heizöl in einen Hochofen, bei dem Heizöl inner- Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhebhalb einer Windform mit einer mindestens erhebli- Hch verbesserte gleichmäßige Verteilung des eingedüchen Richtungskomponente quer zum Strom des 60 sten Öls über den gesamten Querschnitt der Hochdurch die Windform zugeführten, insbesondere hoch- ofenwindformen wird dabei durch ein vorteilhaftes erhitzten, Blaswindcs zugesetzt wird, sowie eine Vor- Verhältnis der Geschwindigkeit des Öls bei der Zurichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. gäbe in bezug zur Windgeschwindigkeit erreicht, so Der Einsatz von Heizöl im Austausch für Koksan- daß das öl nach seinem Austritt aus der Düse den teile in Hochöfen erfolgte bisher durch Einsprühen 65 Wind zunächst in Form weitgehend geschlossener des Heizöls in den Hochofenwind, d. h., die dem Strahlen durchdringt und dann bis zum Bereich des Hochofen zugefiihrte Verbrennungsluft, und zwar in- äußeren Düsenquerschnitts fein verteilt wird,
nerhalb der Windformen. Bei für Hochöfen üblicher Geschwindigkeit und