DE2232637B2 - Verfahren zur brennstoffeinspritzung bei schachtoefen und blasform dazu - Google Patents

Description

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60 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zufuhr eine: mit zerstäubtem, flüssigem Brennstoff stark versetztet Blaswindes durch Blasformen in das Innere eine; Schachtofens, wobei der Impuls des Blaswindes an der Biasformmündungen unabhängig vom Gehalt an Brenn stoff im Blaswind konstant ist und eine Verbrennung de; Brennstoffs außerhalb der Blasformmündungen er folgt

Sie hat auch eine Blasform für einen Schachtofen deren Bohrung eine konstante Vergrößerung des freier] Querschnittes zwischen Einspritzzone und Mündung aufweist, zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.

Es ist bekannt, in die in das Innere eines Schachtofens insbesondere Hochofens, mündenden Blasformen bzw den darin strömenden heißen Wind flüssigen Brennstoff unter einem mehr oder weniger großen Druck einzuspritzen. Die mittlere Abmessung der Brennstofftröpfchen im Wind ist im allgemeinen beträchtlich, und die Verbrennung wird dann unvollkommen, wenn der Anteil an eingespritztem Brennstoff erhöht wird.

Man hat bereits versucht, die Menge an eingespritztem Brennstoff bis zum Erreichen des stöchiometrischen Verhältnisses und darüber hinaus zu vergrößern, und zwar unter Aufrechterhaltung einer guten Verbrennung, hadern der Brennstoff in kleine Tröpfchen zerstäubt wird und der mit dem heißen Wind vermischte, zerstäubte Brennstoff in der bzw. den Blasformen teilweise oder vollständig verbrannt wird. Dabei ist es gleichfalls bekannt, zur Stabilisierung und Halten der Flamme ein Hindernis oder eine plötzliche Erweiterung vorzusehen, wodurch eine Rezirkulationszone zustande kommt (FR-PS 15 58 425). Bei einem anderen bekannten Verfahren mit Verbrennung des Brennstoffs in der Blasform, welche eine Brennkammer bildet, wird die Flamme dadurch gehalten, daß der Wind vorher in Rotation versetzt wird (FR-PS 15 59 679).

Auch ist es bekannt. Brennstoff in eine Blasform, vorzugsweise als Laval-Düse ausgebildet, einzuspritzen, wobei der Brennstoff vorher mittels eines Hilfsgases zerstäubt worden ist und in den in einem in Strömungsrichtung konvergierenden Trichter strömenden Wind eingespritzt wird. An den konvergierenden Trichter schließt ein in Strömungsrichtung divergierender Trichter mit geradlinigem Längsprofil an, dessen Öffnungshalbwinkel zwischen 0 und 7,5", vorzugsweise zwischen 0 und 3,5°, liegt. Damit »oll dem aus Wind und Brennstoff bestehenden Gemisch eine Austrittsgeschwindigkeit aus der Blasform vermittelt werden, welche gleich oder größer als 1 Mach ist, so daß das Gemisch bis in die Mitte des Hochofens gelangen kann (LU-PS 39 431).

Bekannt ist ferner, Brennstoff in einem Reaktor außerhalb des zugehörigen Schachtofens zu verbrennen, wobei die Verbrennungsgas« über die Blasformen in das Gestell des Schachtofens eingeblasen werden können.

Einige dieser Verfahren ermöglichen die Anwendung solcher eingespritzter Brennstoffmengen, welche dem stöchiometrischen Verhältnis entsprechen oder dieses überschreiten, wobei gute Verbrennungsbedingungen gegeben sind. Sie sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß beträchtliche Impulsvariationen bei dem in das Ofengestell eintretenden Gas auftreten, und zwar in Abhängigkeit vom Anteil an eingespritztem Brennstoff. Diese Impulsvariationen rufen im Schachtofen Betriebsveränderungen hervor, welche dann, wenn sie nicht korrigiert werden können, bedeutende Störungen

-rufen können, wenn die eingespritzte Brennstoffjurvorrui _cin^_en wird.

¹^ iner weiteren bekannten als Laval-Düse ^Be'hildeten Blasform zur Erzeugung einer stabilen ¹^ η Flamme hoher Temperatur ist an der Blasform- ^¹TmB eine Uristetigkeit vorgesehen, in deren • h der mit Überschallgeschwindigkeit strömende "¹^Id eine Stoßwelle erzeugt, durch die einerseits ^Brennstoff zerstäubt wird und die andererseits ein *^r-r Icrhlairf η der Flamme in das Innere der Blasform ^ZUf S (US-PS 33 33 619). Schließlich ist eine ' if rm zur Zufuhr von Luft oder Sauerstoff in eine c hmelze eines Schachtofens bekannt, die einen wechselbaren Düsenkörper mit konvergierendem λι anschließend divergierendem Düsenquerschnitt faeist (US-PS 30 15 481). Die Zufuhr von Brennstoff Am Blaswind ist dabei jedoch nicht vorgesehen.

Aufeabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der «haus angegebenen Art zu schaffen, durch welches Shtliche Impulsänderungen des ir.s Innere des crhachtofens eintretenden Blaswindes in Abhängigkeit η der Brennstoffmenge vermieden sind, auch bei hohen stöchiometrischen Verhältnissen des Brennstoffs Tßlaswind ausgezeichnete Verbrennungsbedingungen aufrechterhalten werden, d. h. die Bildung von Kohlen^a offruß _auf ein Mindestmaß beschränkt ist, und eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung im Schachtofen sichergestellt ist.

Dies ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der fliissiee Brennstoff durch den mit einer Geschwindigkeit Zwischen 03 und 1 Mach strömenden Wind zerstäubt und der Wind mit dem Brennstoff in einem Zeitintervall kürzer als die Entzündungsdauer dieses Gemisches ohne jede Rezirkulationsströmung an die jeweilige Blasformmündung strömen gelassen wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit bis zur Blasformmundung durch konstante Vergrößerung des freien Querschnitts der Blasformbohrung zwischen Einspritzzone und Mündung konstant verringert wird. In Ausgestaltung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird der Wind mit Sauerstoff angereichert.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Blasform für einen Schachtofen, deren Bohrung eine konstante Vergrößerung des freien Querschnitts zwischen Einspritzzone und Mündung aufweist, und welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Blasformbohrung im Bereich der Querschnittsvergrölierung ein gekrümmtes Längsprofil aufweist. Dieses «krümmte Längsprofil kann über den gesamten Bereich der Querschnittsvergrößerung gegeben sein. Statt dessen kann die Blasformbohrung im Bereich der Querschnittsvergrößerung auch aus einem Abschnitt mit gekrümmtem Längsprofil und einem anschließenden Abschnitt mit geradlinigem Längsprofil bestehen.

Vorteilhafterweise weist die Blasformbohrung einen als Diffusor ausgebildeten Abschnitt mit krummlinigen Erzeugenden entsprechend einer solchen Gleichung auf, deren zweite Ableitung stets positiv ist. Der Abschnitt mit krummlinigem Erzeugenden kann sich über den gesamten Bereich der Blasformbohrung-Querschnittsvergrößerung erstrecken, oder aber es kann sich in diesem Bereich an den Abschnitt mit krummlinigen Erzeugenden ein Abschnitt mit geradliniger Erzeugenden anschließen.

Vorzugsweise ist die geradlinige Erzeugende eine Tangente an die krummlinige Erzeugende am Irettpunkt der beiden Erzeugenden. Vorteilhafterwe.se schließt die Tangente am stromabwärts gelegenen Ende jeder krummlinigen Erzeugenden mit der Tangente am stromaufwärts gelegenen Ende einen Winkel alpha von höchstens 15°, vorzugsweise zwischen 10 und 12", ein.

Bei der Erfindung wird also an der Mündung der bzw. jeder Blasform eines Schachtofen ; ein unter besonderen Bedingungen erzeugtes Gem.ich aus Wind und Brennstoff verbrannt, wobei jede Verbrennung dieses hochentzündbaren Gemisches vor Erreichung der Mündung vermieden ist.

ίο Es zeigt sich, daß mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ein Betriebsverhalten erzielt wird, welches demjenigen ohne Brennstoffeinspritzung vergleichbar ist Weiterhin ermöglicht die Erfindung eine Variation der eingespritzten Brennstoffmenge ohne Änderung des Blasformmündungsdurchmessers.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Dann zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1 und 2 jeweils das innere Längsprofil der Bohrung einer Blasform für einen Schachtofen in erfindungsgemäßer Ausgestaltung,

Fig 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Blasform für einen Schachtofen, nämlich einen Hochofen, in Form eines bestimmten Ausführuiigsbeispiels. .

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Mundung der jeweiligen Blasform ein Brennstoff/Sauerstortträger-Gemisch zugeführt. In der Blasform findet keine Entzündung dieses Gemisches statt. Ein Kracken des -,o Brennstoffs ist auf ein Mindestmaß reduziert.

Um eine möglichst gute Zerstäubung und eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs .m Wind zu erreichen, was bekanntlich zur Erzielung einer guten Verbrennung erforderlich ist, wird der flüssige « Brennstoff in den heißen Wind eingespritzt welcher in der Einspritzzone mit einer Geschwindigkeit von mindestens gleich 0,3 Mach strömt. Der flussige Brennstoff wird auf diese Weise fein zerstaubt und gleichmäßig verteilt, weil die Verteilung des fluss gen Brennstoffs im heißen Wind sich in Stromungsnchtung um so schneller verbessert, je feiner die Zerstäubung ,st. Da die Windgeschwindigkeit beim Eintreten des Windes in den Ofen von dessen Betriebsbedingungen abhängt, entsprechend geregelt wird und im a lgemei-₄₅ nen deutlich geringer als die für eine gute Zersrtubung ⁴⁵ erforderliche Geschwindigkeit ist, wirddie Windgeschwindigkeit von mindestens 0,3 Mach, welche eine gute Zerstäubung gewährleistet, in die durch die Betriebsbedingungen des Schachtofens vorgegebene ₅₀ kleinere Geschwindigkeit überführ«, indem der fre* ⁵ Querschnitt der Bohrung der jeweiligen Blasform zwischen der Einspritzzone und der Blasformmündung ^SÄdweiterhin die Verbrennung^ ₅₅ zerstäubten, mit dem heißen Wind verm.schten ⁵⁵ Brennstoffs vor der Mündung der Jf «^"^'S verhindert, so daß der Impuls des in denOfen eintretenden Strahles nicht mit der Menge an eingespritztem Brennstoff variiert. Dazu wirdI das _to Brennstoff/Sauerstoffträger-Gemisch bis zur Blasform^ ⁶⁰ mündung in einem Zeitintervall transportiert, welches demjenigen Zeitintervall höchstens gleich ist, in weTchemdie Brennstofftröpfchen sich durch progress, ve Erwärmung auf Grund der Berührung mit dem ₆, heißen Wind fntzünden würden. Diese Entzündung ⁶⁵ dauer ist entsprechend den Charaktenstiken vom Wind und vom Brennstoff (Temperatur, Durchsat uswj be. verschiedenen Betriebsbedingungen des Schachtofens

für die Größe des Abstandes der Einspritzzone von der Mündung der jeweiligen Blasform maßgebend. Bei gegebenen Bedingungen ist ein kritischer, größter Abstand Lczu beachten.

LJm eine Entzündung des zerstäubten, mit dem Wind vermischten Brennstoffs vor der jeweiligen Blasformmündung zu verhindern, wird in dem Abschnitt der Bohrung der jeweiligen Blasform mit wachsendem Querschnitt weiterhin alles vermieden, was eine solche Entzündung hervorrufen könnte, beispielsweise Rückströmungen oder jegliches andere Phänomen mit denselben Nachteilen, insbesondere das Entstehen und Auftreten einer Stoßwelle. Der Querschnitt der Bohrung der Blasform in der Einspritzzone ist dementsprechend so groß, daß die Windströmungsgeschwindigkeit zwischen etwa 0,3 und etwa 1 Mach liegt, und zwar unter Berücksichtigung der Maxima der Windcharakteristiken (Durchsatz, Temperatur, Druck, usw.), welche jeweils eingehalten werden sollen.

Grundsätzlich muß also die Blasformbohrung b2:w. deren Abschnitt mit wachsendem freien Querschnitt eine solche allgemeine innere Gestalt haben, daß an keiner Stelle der Strömung entlang der Wandung ein beträchtlicher Druckabfall oder eine Rezirkulationsströmung entsteht. In der Grenzschicht der Windströmung im inneren der Blasform muß die Gefahr von Entzündungen vermindert werden.

Um trotz des Verhältnisses der Größen der freien Querschnitte der Bohrung der jeweiligen Blasform an dem der Einspritzzone zugewandten Ende und am anderen Ende des Abschnittes mit wachsendem Querschnitt unter Berücksichtigung des erwähnten, kritischen Höchstabstandes Lc ein Ablösen der Strömung zu vermeiden, wird diesem Bohrungsabschnitt die Gestalt eines Diffusors mit krummlinigen Erzeugenden gegeben, so daß eine laminare Strömung entlang der Wandung gewährleistet ist, wie in der Zeichnung dargestellt.

Gemäß F i g. 1 wird heißer Wind durch einen Blasformbohrungsabschnitt 1 mit einem freien Querschnitt a zugeführt, und zwar mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen etwa 03 und 1 Mach. Das Brennstoffeinspritzen erfolgt in der Einspritzzone 2, und zwar mittels eines oder mehrerer Injektoren, welche Brennstoffschleier oder -fächer hervorrufen, die im wesentlichen senkrecht zur Windströmungsrichtung liegen. Das Gemisch aus Wind und zerstäubtem Brennstoff gelangt dann durch den Diffusorabschnitt 3 der Blasformbohrung, welcher krummlinige Erzeugende aufweist, zur Blasformmündung 4 im Ofen 5.

Der eingangsseitige Querschnitt a des Diffusorabschnitts 3 entspricht demjenigen der Blasformbohrung in der Brennstoffeinspritzzone 2, ebenso wie der austrittseitige Querschnitt A demjenigen der Blasformmündung 4 im Schachtofen 5. Der Abstand L zwischen der Einspritzzone 2 und der Blasformmündung 4 ist höchstens gleich des erwähnten, größten zulässigen Abstandes Lc Die Länge λ des krummlinigen Diffusorabschnitts 3 ist gleich dem Abstand L oder kleiner als dieser, je nachdem, ob die Brennstoffeinspritzung an oder vor dem eingangsseitigen Ende des Diffusorsibschnitts 3 stattfindet

Wie erwähnt, weist der Diffusorabschnitt 3 der Blasformbohrung eine Gestalt mit krummlinigen Erzeugenden auf. Die zweite Ableitung der Gleichung der Erzeugenden ist stets positiv. Jede Erzeugende beginnt an einem Punkt B am eingangsseitigen Diffusortibschnittsende mit dem freien Querschnitt a und endet gemäß F i g. 1 in einem Punkt D an der Blasformmündung 4 mit dem freien Querschnitt A.

Wenn sich die Hüllfläche des verteilten Brennstoffs von der Einspritzzone 2 aus ins Innere des Diffusorab-Schnitts 3 zieht, dann ist an dessen Innenwandung kein Brennstoff vorhanden, sondern vielmehr die Innenwandung von einer dünnen Windschicht geschützt, so daß die Gefahr von Entzündungen in der Grenzschicht vermieden ist. Trifft jedoch die Hüllfläche des verteilten

ίο Brennstoffs auf die Innenwandung des Diffusorabschnitts 3 auf, und wird sie deswegen geringfügig mit flüssigem Brennstoff berieselt, dann wird die Wandung des Diffusorabschnitts 3 intensiv gekühlt und somit der negative Temperaturgradient in der Grenzschicht erhöht, um die Gefahr einer Entzündung in dieser Grenzschicht gering zu halten, trotz der verminderten Strömungsgeschwindigkeit (der Geschwindigkeitsgradient ändert sich schnell in der Nähe der Innenwandung). Ferner wird jedes Haften einer Flamme an der Wandung dadurch verhindert, daß man für einen entsprechenden Oberflächenzustand der Wandung Sorge trägt.

Jedenfalls wird die Grenzschicht sehr dünn gehalten. Sie ist nämlich im allgemeinen die Ursache für eine heterogene Verteilung des Brennstoffs im Wind, was zu vermeiden ist. Insbesondere ist jede Heterogenität dann gering zu halten, wenn der Anteil an eingespritztem Brennstoff erhöht ist und etwa dem stöchiometrischen Verhältnis entspricht.

Um zu verhindern, daß in der Grenzschicht eine turbulente Strömung stattfindet, welche eine Entzündung des Gemisches vor Erreichen der Blasformmündung 4 begünstigen würde, ist für den Diffusorabschnitt 3 ein Grenzöffnungswinkel zu beachten. An jedem Punkt einer krummlinigen Erzeugenden muß der Winkel alpha, welchen die Tangente an diesem Punkt mit der Tangente am Punkl B einschließt, kleiner als der halbe Grenzöffnungswinkel sein. Insbesondere ist der Winkel alpha, welchen die Tangenten an den Punkten B und D bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 einschließen, höchstens gleich 15°. Vorzugsweise liegt der Winkel alpha zwischen 10 und 12°.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 2 unterscheidet sich lediglich dadurch von derjenigen nach F i g. 1, daß das innere Längsprofil der Blasformbohrung im Bereich des Diffusorabschnitts anders ausgebildet ist, welcher sich aus einem ersten Abschnitt 3 der Länge λ mit krummlinigen Erzeugenden zwischen den Punkten B und D'und einem anschließenden, zweiten Abschnitt 6 mit geradlinigen Erzeugenden zwischen den Punkten D' und D an der Blasformmündung 4 zusammensetzt. Die geradlinigen Erzeugenden des Abschnitts 6 stellen die Tangenten an die krummlinigen Erzeugenden des Abschnitts 3 in den Punkten D' dar. Jede geradlinige Erzeugende des Abschnitts 6 schließt mit der Tangente an die zugehörige krummlinige Erzeugende des Abschnitts 3 im Punkt B den erwähnten höchstzulässigen Winkel alpha ein.

Mit der Ausgestaltung gemäß F i g. 2 ist vermieden, daß bei vorgegebenen Abmessungen des Diffusorabschnitts, insbesondere bei vorgegebenem Abstand L und vorgegebenem Querschnitt a am eingangsseitigen Ende, und bei vorgegebener Gestalt der krummlinigen Erzeugenden der Winkel alpha, welchen die Tangente an jeder Erzeugende in der Blasformmündung 4 mit der Tangente an diese Erzeugende im Punkt B einschließt, den erwähnten Grenzwert von höchstens 15°, vorzugsweise zwischen 10 und 12°, übersteigt Aus F i g. 2 läßt

iich ohne weiteres entnehmen, daß die Verlängerung der krummlinigen Erzeugenden BD' über den Punkt D' hinaus die Ebene der Blasformmündung 4 oberhalb des Punktes D schneiden würde, und daß die an diese Verlängerung in dem besagten Schnittpunkt gelegte Tangente mit der Tangente an die Erzeugende BD' im Punkt ß einen Winkel größer als der in F i g. 2 eingezeichnete Winkel alpha einschließen würde. Um dies zu vermeiden, ist die krummlinige Erzeugende lediglich bis zum Punkt D' geführt, an welchem die Tangente an die krummlinige Erzeugende mit deren Tangente im Punkt B den erwähnten Grenzwinkel einschließt, um dann zur Blasformmündung 4 hin durch eine geradlinige Erzeugende ersetzt zu werden, welche mit der Tangente an die krummlinige Erzeugende im Punkte D'zusammenfällt.

Die Gleichung jeder krummlinigen Erzeugenden BD' der Ausführungsform gemäß F i g. 2 lautet:

V - Vl:

Dabei entspricht die x-Achse oder Abszisse der Strömungsrichtung, während die dazu senkrechte Ordinate oder y-Achse in derjenigen Ebene verläuft, welche die Erzeugende und die Strömungsachse enthält. Ferner stellt λ die Länge des gekrümmten Diffusorabschnitts 3 dar, während yD, die Ordinate des Punktes D' und ye die Ordinate des Punktes ß bedeutet. Mit dieser Gestalt jeder krummlinigen Erzeugenden bleibt der Druckgradient in Strömungsrichtung konstant, und Druckverluste bzw. Druckabfälle sind minimal.

Innerhalb der Blasformbohrung findet keine Entzündung statt, sondern erst an der Blasformmündung 4. Dort verbrennt der Brennstoff sehr schnell bei den normalen Betriebsbedingungen des Ofens, Gegenüber dem klassischen Einblasen von heißem Wind ohne flüssigen Brennstoff ergibt sich eine impulsvariation der eingeblasenen Gase von höchstens 10%, was keine Störung des Ofenbetriebes bewirkt.

Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Blasform eine Länge von 600 mm und einen Mündungsdurchmesser von 165 mm aufweisen. Zwanzig derartige Blasformen sind bei einem Hochofen mit einem Gestelldurchmesser von 8,80 m verwendet worden, wobei eine mittlere Windtemperatur von 950° C und ein mittlerer Winddurchsatz von 6000 NmVh (ohne Sauerstoffüberschuß) aufrechterhalten wurden.

In F i g. 3 ist eine Blasform 7 für das Einblasen von Wind in das Gestell eines Hochofens dargestellt. Die Blasform 7 ist auf bekannte Art und Weise gekühlt und weist eine Wasserkammer 8 mit Einlaufanschluß 9 und Ablaufanschluß 10 auf.

Die Bohrung der Blasform 7, zu welcher ein Rohr 11 führt, setzt sich aus mehreren aneinander anschließenden, bezüglich der Bohrungslängsachse X'X rotationssymmetrischen Abschnitten 13, 12, 3 und 6 zusammen. Der Eingangsseitige Abschnitt 13 ist konisch, konvergierend ausgebildet und weist an dem dem dazu koaxialen Rohr 11 benachbarten Ende einen freien Querschnitt gleich demjenigen des Rohres 11 und an dem dem folgenden Abschnitt 12 benachbarten Ende einen freien Querschnitt gleich demjenigen dieses zylindrischen Aoschnittes 12 mit einem Durchmesser von 110 mm auf. Dem Abschnitt 13 wird eine solche Gestalt und dem Abschnitt 12 eine solche Länge gegeben, daß jeglicher Druckabfall minimal ist. Der eine Verengung bildende Abschnitt 12 weist eine Länge von 210 mm auf. Der konvergierende Abschnitt 13 und der zylindrische Abschnitt 12 bessern die Stabilisation der Windströmung.

Der freie Querschnitt des Abschnitts 12 ist kleiner als derjenige des Rohres 11, so daß die Windströmungsgeschwindigkeit steigt und eine ausreichende pneumatische Zerstäubung des Brennstoffs durch den Wind gewährleistet ist. Die Windströmungsgeschwindigkeit

ίο liegt zwischen 350 und 400 m/s.

Der Brennstoff wird mittels eines Einspritzrohres 14, welches den Brennstoff in eine bezüglich der Strömungsrichtung des Windes im wesentlichen senkrechten Ebene verteilt, am eingangsseitigen Ende des

ι s krummlinigen Diffusorabschnitts 3 in den Abschnitt 12 eingespritzt. Der Abstand L zwischen der Einspritzzone 2 und der Mündung 4 der Blasform 7 beträgt 290 mm und ist so bestimmt daß die Verweilzeit des Brennstoff/Wind-Gemisches innerhalb der Blasform 7 kleiner als die Entzündungsdauer ist, wie erwähnt.

Der an den Bohrungsabschnitt 12 anschließende Diffusorabschnitt 3 mit krummliniger Erzeugenden weist eine Länge λ von 252 mm auf, der anschließende Diffusorabschnitt 6 mit geradliniger Erzeugenden eine Länge von 38 mm. Da der Brennstoff am eingangsseitigen Ende des Diffusorabschnitts 3, 6 der Blasformbohrung eingespritzt wird, entspricht die Gesamtlänge des Diffusorabschnitts 3,6 der Länge L. Der eingangsseitige Querschnitt des Diffusorabschnitts 3, 6 ist kreisförmig und entspricht im Durchmesser demjenigen des zylindrischen Abschnitts 12. Der ausgangsseitige Querschnitt ist ebenfalls kreisförmig und entspricht im Durchmesser demjenigen der Mündung 4 der Blasform 7.

3<i Die Oberfläche der Blasformbohrung im Bereich des Diffusorabschnitts 3 ergibt sich durch Rotation einer Erzeugenden um die Bohrungslängsachse X'X, deren Gleichung sich aus der Gleichung (1) mit ye = r und yd- = R wie folgt darstellt:

»■ —

Darin stellen R und r jeweils den Radius des ausgangs- bzw. eingangsseitigen Querschnitts vom Diffusorabschnitt 3 dar. Der Radius r ist gleich 55 mm, weil er dem Radius des zylindrischen Abschnittes 12 entspricht, welcher erwähntermaßen einen Durchmesser von 110 mm aufweist. Der Radius R ist bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 gleich 75,5 mm, und der Winkel alpha = 11°.

Bei konstanten Betriebsbedingungen mit einer Windtemperatur von etwa 95O⁰C, einem Sauerstoffüberschuß von etwa 25% im Wind und einer Zugabe an flüssigem Brennstoff etwa im stöchiometrischen Verhältnis, also bei einem Schweröl Nr. 2 (Kohlenwasserstoff-Brennstoff mit einer Viskosität zwischen 110 und 390 cSt bei 5O⁰C und einem Destillatprozentsatz kleiner als 65 Volumprozent bei 250⁰C sowie kleiner als 85 Volumprozent bei 350⁰C) mit einem Durchsatz von etwa 535 l/h je Blasform, entzündet sich der dem Wind zugemischte Brennstoff nicht innerhalb der Blasform 7, sondern vielmehr unmittelbar an der Blasformmündung 4 im Ofen 5. Die Impulsänderung ist sehr gering und beeinflußt bzw. stört den Ofenbetrieb nicht. Die Verbrennung ist sehr viel intensiver und vollständiger, als bei den üblichen Einspritzeinrichtungen.

Hierzu 2 Blau Zeichnungen

609 517/246

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zufuhr eines mit zerstäubtem, flüssigem Brennstoff stark versetzten Blaswindes durch Blasformen in das Innere eines Schachtofens, wobei der Impuls des Blaswindes an den Blasformmündungen unabhängig vom Gehalt an Brennstoff im Blaswind konstant ist und eine Verbrennung des Brennstoffs außerhalb der Blasformmündungen ι ο erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Brennstoff durch den mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 0,3 Mach strömenden Wind zerstäubt und der Wind mit dem Brennstoff in einem Zeitintervall kürzer als die Entzündungsdauer dieses Gemisches ohne jede Rezirkulationsströmung an die jeweilige Blasformmündung strömen gelassen wird, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit bis zur Blasformmündung durch konstante Vergrößerung des freien Querschnitts der Blasformbohrung zwisehen Einspritzzone und Mündung konstant verringert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wind sauerstoffangereichert ist

3. Blasform für einen Schachtofen, deren Bohrung eine konstante Vergrößerung des freien Querschnitts zwischen Einspritzzone und Mündung aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasformbohrung der Querschnittsvergrößerung ein gekrümmtes Längsprofil aufweist

4. Blasform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasformbohrung im Bereich der Querschnittsvergrößerung aus einem Abschnitt (3) mit gekrümmtem Längsprofil und einem anschließenden Abschnitt (6) mit geradlinigem Längsprofil besteht.

5. Blasform nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasformbohrung einen als Diffusor ausgebildeten Abschnitt (3) mit krummlinigen Erzeugenden entsprechend einer solchen Gleichung aufweist, deren zweite Ableitung stets positiv ist.

6. Blasform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abschnitt (3) mit krummlinigen Erzeugenden über den gesamten Bereich der Blasformbohrung-Querschnittsvergrößerung erstreckt.

7. Blasform nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Blasformbohrung-Querschnittsvergrößerung an den Abschnitt (3) mit krummlinigen Erzeugenden ein Abschnitt (6) mit geradliniger Erzeugenden anschließt.

8. Blasform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geradlinige Erzeugende eine Tangente an die krummlinige Erzeugende am Treffpunkt der beiden Erzeugenden ist.

9. Blasform nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangente am stromabwärts gelegenen Ende jeder krummlinigen Erzeugenden mit der Tangente am stromaufwärts gelegenen Ende einen Winkel alpha von höchstens 15°, vorzugsweise zwischen IO und 12°, einschließt.