DE2114781C3

DE2114781C3 - Beheizungsverfahren für Hochöfen und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE2114781C3
Application number: DE19712114781
Authority: DE
Inventors: Kazuo Kunioka; Teruo Shimotsuma; Takeo Yamada
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1971-03-26
Filing date: 1971-03-26
Publication date: 1974-11-07
Also published as: DE2114781A1; DE2114781B2

Description

stoff oder die mit Sauerstoff angereicherte Luft in F i g. I ein Schnittbild einer erfindungsgemäßen

dem Brenner in eine Drallbewegung versetzt wird. Vorrichtung zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise,

wobei das Drallverhältnis des Heißwindes und des F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des Bren-

Sauerstoffs oder der mit Sauerstoff angereicherten ners zur Zugabe flüssigen Brennstoffes, Luft im Bereich zwischen 0,9 und 1,5 gewählt wird. »5 F i g. 3 eine Draufsicht einer abgewandelten Aus-

2. ^heizungsvorrichtung füi Hochöfen zur führungsform, bei der die Windzufuhr in dem rohr-Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 förmigen Teil der Windform gezeigt ist,

mit einer Windform für den Heißwind und einem F i g. 4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels

in den rohrförmigen Teil der Windform einge- der F 1 g. 3 und

setzten Brennstoffbrenner, der einen Kanal für die «> F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V V in F 1 g. 3. Brennstoffe und einen Kanal für den Sauerstoff F i g. 1 zeigt einen Teil der Rast 1 eines Hochofens,

oder die mit Sauerstoff angereicherte Luft auf- an dem eine Windform 2 angebracht ist. In die Windweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drall- form 2 ist ein rohrförmiger Teil 3 eingesetzt. Die blech (4) in dem rohrförmigen Teil (3) der Wind- erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich aus durch form (2) und ein weiteres Drallblech (10) innerhalb aj ein an der Innenseite des rohrförmigen Teils 3 bedes Kanals (8) für den Sauerstoff oder die mit festigtes Drallblech 4, durch das der Heißwind in eine Sauerstoff angereicherte Luft, der sich koaxial Drallbewegung versetzt wird. In den rohrförmigen um den Kanal (9) für die Brennstoffzufuhr befin- Teil 3 ist ein Brenner 5 eingesetzt; an der Innenseite det, angeordnet ist, daß die Austrittsöffnung des» des Brenners 5 ist ebenfalls ein weiteres Drallblech 10 Brenners (5) divergent ist und ihre Querschnitts- 30 angebracht. Mit dieser Vorrichtung kann der Wind aus fläche diskontinuierlich ansteigt und daß der Teil, Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft an dem der diskontinuierliche Querschnittsanstieg leicht in Drehbewegung versetzt werden,
beginnt, in einem Abstand von 60 bis 90% der In F i g. 2 ist in vergrößertem Maßstab ein Bren-

Länge des divergenten Teil liegt. ner 5 dargestellt. In F i g. 2 ist mit 6 ein Brennerkörper

35 bezeichnet. Dieser enthält drei Kanäle, nämlich einen mittleren, der ein Zuführrohr für flüssigen Brennstoff

bildet, einen weiteren Kanal 7, 8 zur Zufuhr von

Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft und Kühlkanäle 12, 13, die gemäß der Darstellung der

Die Erfindung betrifft ein Beheizungsverfahren für 40 F i g. 2 ausgebildet sind. Das obenerwähnte Drall-Hochöfen, bei dem Heißwind durch Windformen in blech 10 sollte an der Innenseite des Sauerstoff-Zuführden Ofen eingeblasen wird und durch einen Brenner kanals 8 und rings um das Brennstoff-Zuführrohr 9 Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft angebracht sein. Wenn der Brenner in der obenzusammen mit Brennstoff in den Heißwind eingeleitet erwähnten Weise zusammengesetzt ist, wird der in wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung 45 Drallbewegung versetzte Sauerstoff unter Zerstäubung zur Durchführung dieses Verfahrens. des Brennstoffes in den rohrförmigen Teil 3 der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Windform 2 eingeführt. In diesem Fall wird der Sauermöglichst hohen Wirkungsgrad der Verbrennung des stoff in der &'..■·-. ν5« Richtung wie der Heißwind in mit dem Heißwind in den Hochofen eingeleiteten Drehbewegui· · vt,. "tzt. Die Ausgangsseite des Bren-Brennstoffs zu erreichen, indem er in stabiler Weise 50 ners ist mii ^>>.Λ ü\t auf die angestrebte Expansion und bei optimaler Verbrennungstemperatur unmittel- des in einer Diallströmung strömenden Sauerstoffs bar hinter der Windform vollständig verbrennt. Es ist nach Art einer Laval-Düse geformt. Mit einer solchen bereits bekannt, zur raschen, vollständigen Verbren- Einrichtung ist eine Überschallgeschwindigkeit der nufig des B-snnstoffs einen Teil des Heißwindslromes Strömung leicht erreichbar. Der divergierende Teil der durch eine konisch sich verjüngende Düse an der 55 erfindungsgemäßen Düse unterscheidet sich jedoch Brennerdüse vorbeizuleiten, um den aus der Brenner- von der Laval-Düse an der Stelle, an der die Querdüse austretenden Brennstoff zu zerstäuben, und schnittsfläche des divergierenden Teils diskontinuierlich diesem Teil des Heißwindes eine Drallbewegung zu ansteigt. Die Stelle, an der die Querschnittsfläche diserteilen, um die Zerstäubung zu verbessern. Bekannt kontinuierlich anzusteigen beginnt, sollte von einem ist auch ein Brenner, der im Innern der Windform 60 Teil von 60 bis 90% des Abstandes der idealen diverangeordnct ist und dem Brennstoff zugeführt wird, in gierenden Länge gewählt werden. Bei einer derartigen den Luft zum Zerstäuben und Verbrennen des Brenn- Düse erfolgt eine Expansion, die sie zu einer starken Stoffs unmittelbar vor der Brennerdüse tangential ein- und stabilen Rückströmung in und um den Ausgang geleitet wird, um den Brennstoff vor dem Übertritt der Düse führt und wirksam zur Erzeugung der in die Windform in eine Wirbelbewegung zu ver- 65 Reduziergase und zur Stabilisierung einer kurzen setzen. Flamme beiträgt.

Die Erfindung sieht von dem eingangs genannten Wenn der mit einer Rotationsbewegung strömende Verfahren ausgehend vor, daß sowohl der Heißwind Sauerstoff bzw. die mit Sauerstoff angereicherte Luft,

worin der flüssige Brennstoff zerstäubt ist, in den anderen rotierenden Strom des Heißwindes.eingeleitet wird, wird <lcr «rrsläuble Brennstoff gezündet, und es erfolgt eine surke Röckströmung hinter der Windform 11 zusammen mit der obenerwähnten Rückströmung in und um den Ausgang der Brennerdüse. Durch eine derartige Rückströmung wird die Reaktion der Reduzierung und Vergasung stark beschleunigt. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung J legt also darin, uaD die Drall- oder Rotatiunssirömung des Sauerstoffs bzw. der mit Sauerstoff angereicherten Luft, worin der Brennstoff zerstäubt ist, mit Überschallgeschwindigkeit in die Drallströmiing des Heißwindes eingeleitet wird. Werden dabei der BrennstolT-durchsalz. der Winddurchsatz und der Sauerstoffdurchsatz passend gewählt, so können leicht Reduziergase erzeugt werden, deren Temperatur gleich ist der theoretischen Verbrennungstemperaiur an der Stelle hinter der Windform. Das Drallverhältnis Λ der obigen Strömungen sollte gemäß der Gleichung

N =

mit L'ö =

Uz =

U9
Uz

Strömungsgeschwindigkeit in Umfangsrichtung des Zuführrohrs und
Strömungsgeschwindigkeit in Axialrichtung des Zuführrohrs

zwischen 0,9 und 1,5 gewählt werden. Hierin ist ein weiteres Merkmal der Erfindung zu sehen.

Im praktischen Betrieb konnte festgestellt werden, daß durch die mit Überschallgeschwindigkeit strömende Drallströmung sowohl der rohrförmige Teil der Windform ds auch der Brenner stark gekühlt werden.

Die obenerwähnte Drallströmung kann auch mittels einer anderen Vorrichtung erreicht werden. F i g. 3, 4 und 5 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform, bei der von einer Heißwindringleitung IS kommende Zuführrohre 16 am rohrförmigen Teil 3 befestigt sind, und zwar in Richtung einer Tangente, die den Kreis an einer Befestigungsöffnung des ZufOhrrohrs berührt. Das Ürallverhaltnis sollte hier ebenfalls im Bereich zwischen 0,9 und 1,5 gewählt werden. Es ergibt Mch S aus der Gleichung

N = sin a/2 A_t (1/Λ, + cos a/2 A₁)
mit A₁

A-

Blas-Querschnittsfläche des rohrförmigen Teils 3,

Blas-Querschnittsfläche des Zuführrohrs 16 und

Winkel zwischen der Achse des Zuführrohrs 16 und dem rohrförmigen Teil 3.

Die Zusammensetzung des Reduziergases, welches mittels des oben beschriebenen Verfahrens und der oben beschriebenen Vorrichtung erzeugt wird, bestimmt sich aus dem Verhältnis zwischen dem Gesamt-Sauerstoffdurchsatz und dem Brennstoffdurchsatz, der sich mit der Zusammensetzung des Brennstoffes ändert Wird das erfindungsgemäße Verfahren beim Blasen mit reduzierendem Gas angewendet, so kann die Verbrennungstemperatur durch die Saucr-

«5 Stoffanreicherung auf Grund folgender Faktoren gesteuert werden: Brennstoffzu&ammensetzung, Brennstoffmenge je Tonne Roheisen, Heißwindtemperatur und Windfeuchtigkeit. Wird andererseits das erfindungsgemäße Verfahren beim Brennstoffblasen angewendet, so kann die gewünschte Zusammensetzung des Reduziergases durch Steuerung des Verhältnisses von Gesamt-Sauerstoffdurchsatz und Brennstoffdurchsatz gesteuert werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also, unabhängig davon, welches der obigen Verfahren angewendet wird, die tatsächliche Verbrennungstemperatur mit der the-oretischen Verbrennungstemperatur an der Stelle hinter der Windform in Übereinstimmung gebracht werden.
An Hand der Tabelle ist ein Vergleich zwischen dem bekannten Verfahren und dem erfindungsgemäßen Verfahren im tatsächlichen Betrieb möglich.

Bekannte Arbeitsweise	mit	0	10,2	Erfindungsgcmäöes Blasen mit	reduzierendem Gas
ohne	Blasen von Schweröl	2 093	60	Brennstoff	38,6
		C Schweröl	32,2	—
	—	60	215	C Schweröl
		0	C Schweröl	280
	1974	220	42
.	37	2100
	2100	reiner Sauerstoff
	reiner Sauerstoff	1,3
	1.3	1,3
	1.3

Anstiegsverhältnis Roheisen/Eisen (%) Abnahme des Koksverbrauches (kg/t Roheisen) Geblasener Brennstoff Brennstoffmenge (kg/t Roheisen) Grad der SauerstoUanreicherung (%) Theoretische Verbrennungstemperatur ("C) ... Zerstäubungsmittel Drallverhältnis des Zerstäubungsnvttels Drallverhältnis des Windes Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

in der Windform als auch der Sauerstoff oder die mit Patentansprücne: Sauerstoff angereicherte Luft in dem Brenner in eine Drallbewegung versetzt wird, wobei das Drallverhält-

1. Beheizungsverfahren für Hochöfen, bei dem nis des Heißwindes und des Sauerstoffs oder der mit Heißwind durch Windformen in den Ofen ein- 5 Sauerstoff angereicherten Luft im Bereich zwischen geblasen wird und durch einen Brenner Sauerstoff 0,9 und 1,5 gewählt wird.

oder mit Sauerstoff angereicherte Luft zusammen Wie sich das erfindungsgemäße Verfahren auswirkt,

mit Brennstoff in den Heißwind eingeleitet wird, ist nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dar-

dadurch gekennzeichnet, daß sowohl gestellten AusführungsbeispieJe zur Durchführung des

der Heißwind in der Windform als auch der Sauer- io Verfahrens näher erläutert. Es zeigt