DE2256814C3

DE2256814C3 - Device for mixing two gas streams at very different temperatures

Info

Publication number: DE2256814C3
Application number: DE19722256814
Authority: DE
Inventors: Jacobus van Santpoort; Felthuis Jacob Oudorp; Weber Hendrik Gustaaf Otto Heiloo; Laar (Niederlande)
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden Bv Ijmuiden (niederlande)
Current assignee: Hoogovens Ijmuiden Bv Ijmuiden (niederlande)
Filing date: 1972-11-20
Publication date: 1976-03-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen zweier Gasströme stark unterschiedlicher Temperatur mit einer ersten Leitung für den zweiten Gasstrom, die als eine die erste Leitung ganz oder teilweise umgebende Ringleitung ausgebildet ist und über mehrere auf ihrem Umfang verteilte Verbindungen in die erste Leitung mündet.The invention relates to a device for mixing two gas streams at very different temperatures with a first line for the second gas stream, which as a first line wholly or partially surrounding ring line is formed and over several connections distributed over its circumference in the first line opens.

Es ist eine Vorrichtung zum Mischen zweier Gasströme stark unterschiedlicher Temperatur, z. B. zum Mischen von Kaltluft mit dem einem Hochofen zugeführten Heißwind bekannt, bei der der erste Gasstrom, ζ. B. die zuzumischende Kaltluft, in einer zweiten Leitung zugeführt wird, die die erste Leitung in Form eineir Ringleitung umgibt. Diese Ringleitung mündet mit mehreren Verbindungen in die erste zentrale Leitung, wobei diese Verbindungen über den Umfang der Ringleitung bzw. der ersten Leitung verteilt sind Mit Hilfe dieser bekannten Vorrichtung wird die Kaltluft von allen Seiten radiai gleichmäßig in den HeiGwindstrom eingeleitet, so daß sich eine schnelle und gleichmäßige Vermischung der beiden Gasströme ergibt. Die Ringleitung ist jedoch unmittelbar auf die zentrale Leitung als ein ringförmiger Mantel aufgesetzt, wobei die Verbindungen zum Zuführen des zweiten Gasstromes in die erste Leitung aus einfachen Durchbrüchen in der Wand der ersten Leitung im Bereich der Ringleitung bestehen. Infolge der starken Temperaturunterschiede der Gasströme in den beiden Leitungen tritt eine große Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten der Wand der zentralen ersten Leitung auf, die im Bereich der Ringleitung die beiden Leitungen gemeinsame Trennwand zwischen diesen bildet. Diese großen Temperaturunterschiede führen zu unerwünschten Wärmespannungen sowie zu etwaigen Deformationen und Zerstörungen der feuerfesten Auskleidung der beiden Leitungen.It is a device for mixing two gas streams at very different temperatures, e.g. B. known for mixing cold air with the hot blast fed to a blast furnace, in which the first Gas flow, ζ. B. the cold air to be admixed, is supplied in a second line, which the first line in Form a ring line surrounds. This ring line opens into the first with several connections central line, these connections being distributed over the circumference of the ring line or the first line With the help of this known device, the cold air is radiai from all sides evenly in the HeiGwindstrom initiated, so that a fast and even mixing of the two gas flows results. However, the ring line is placed directly on the central line as an annular jacket, the connections for feeding the second gas stream into the first conduit from simple There are breakthroughs in the wall of the first line in the area of the ring line. As a result of the strong Temperature differences between the gas flows in the two lines result in a large temperature difference between the two sides of the wall of the central first line, those in the area of the ring line the two Lines forms a common partition between them. These large temperature differences lead to unwanted thermal stresses as well as possible deformation and destruction of the refractory Lining the two lines.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Mischen zweier Gasströme stark unterschiedlicher Temperatur dahingehend zu verbessern, daß unerwünschte Wärmespannungen sowie hieraus gegebenenfalls resultierende Beschädigungen vermieden werden, wobei außerdem eine möglichst homogene Mischung der beiden Gasströme erzielt werden soll.Based on this, the object of the invention is to provide a device for mixing two To improve gas flows of widely differing temperatures to the effect that undesirable thermal stresses and any damage resulting therefrom can be avoided, and in addition the aim is to achieve as homogeneous a mixture as possible of the two gas streams.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringleitung in einem radialen Abstand getrennt von der ersten Leitung angeordnet ist, daß die Verbindungen aus 90°-Rohrkrümmern bestehen, die in zu der ersten Leitung axialer Richtung von der Ringleitung ausgehen und in radialer Richtung in die erste Leitung münden, und daß die erste Leitung die Rohrkrümmer und die Ringleitung jeweils mit einer feuerfesten Auskleidung versehen sind.This object is achieved according to the invention with a device of the type described at the outset solved in that the ring line is arranged at a radial distance separated from the first line, that the connections consist of 90 ° pipe elbows, which are in the axial direction of the first line the ring line go out and open in the radial direction in the first line, and that the first line the Pipe bends and the ring main are each provided with a refractory lining.

Erfindungsgemäß ist somit die Ringleitung nicht direkt und unmittelbar an die zentrale Leitung angeschlossen, sondern vielmehr im Abstand hiervon angeordnet, wobei die Verbindungen zwischen Ringleitung und zentraler Leitung aus 90°-Krümmern mit axialen und radialen Schenkeln bestehen. Durch die vollständige räumliche Trennung der Ringleitung von der zentralen Leitung kommt somit der Werkstoff dieser beiden Leitungen entweder nur mit dem Gasstrom hoher Temperatur oder mit dem Gasstrom niedriger Temperatur in Berührung, so daß das Wandmaterial beider Leitungen keinen hohen Temperaturdifferenzen und somit keinen starken Wärmespannungen ausgesetzt ist. Außerdem trägt die große Elastizität der 90°-Krümmer weiter zur Verminderung von Spannungen bei. Auch die Gewährleistung einer homogenen Mischung der beiden Gasströme trägt zur Vermeidung unerwünscht hoher Wärmespannungen bei. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die ganze Anordnung sehr offen ist, so daß eine gute Kühlung des Mantels der zentralen Leitung gewährleistet ist.According to the invention, the ring line is not directly connected to the central line connected, but rather arranged at a distance therefrom, the connections between the ring line and central line consist of 90 ° elbows with axial and radial legs. Through the complete spatial separation of the ring line from the central line thus comes the material these two lines either only with the high temperature gas flow or with the gas flow low temperature in contact, so that the wall material of the two lines does not have high temperature differences and is therefore not exposed to strong thermal stresses. Also carries the large The elasticity of the 90 ° bend further helps to reduce tension. Also ensuring a homogeneous mixing of the two gas streams helps avoid undesirably high thermal stresses at. Another advantage is that the whole arrangement is very open, so that good cooling of the Sheath of the central line is guaranteed.

Erfindungsgemäß besteht ferner der Vorteil, daß sich die Kaltluft regelmäßig auf die verschiedenen Rohrkrümmer verteilt und daß Kurzschluß-Strömungen des Heißwindes durch die Rohrkrümmer versehen werden. Da jedoch nicht ständig Kaltluft beigemischt wird, besteht die Gefahr, daß der Heißwind in die Rohrkrümmer und in die Ringleitung eindringt. Aus diesem Grunde ist nicht nur die erste Leitung, sondernAccording to the invention there is also the advantage that the cold air is regularly applied to the various Elbows distributed and that short-circuit currents of the hot wind provided through the elbow will. However, since cold air is not constantly mixed in, there is a risk that the hot wind will enter the Elbow and penetrates into the ring main. Because of this, not just the first line, but

es sind auch die Rohrkrümmer und die Ringleitung feuerfest ausgekleidet.the elbows and the ring line are also lined with fire-proofing.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der -.ich in axialer Richtung erstreckende Teil (axialer Schenkel) der 90°-Rohrkrümmer eine Länge hat, die etwa das Dreifache des Durchmessers der Ringleitung beträgt.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the -.ich in axial Direction extending part (axial leg) of the 90 ° pipe elbow has a length that is about Three times the diameter of the ring main.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der sich in radialer Richtung erstreckende Teil (radialer Schenkel) der 90°-Rohrkrümmer die gleiche Länge hat wie der axiale Schenkel.Another preferred embodiment of the invention is characterized in that the in radial direction extending part (radial leg) of the 90 ° pipe elbow has the same length as the axial legs.

Es ist von Vorteil, wenn die Länge der axialen Schenkel etwa das Dreifache des Durchmessers der Ringleitung beträgt.It is advantageous if the length of the axial leg is about three times the diameter of the Ring line is.

Bevorzugt sind insgesamt 8 bis 16, insbesondere 12 Rohrkrümmer vorgesehen. Auf Grund dieser großen Anzahl von Rohrkrümmern wird nicht nur eine sehr homogene Mischung sondern außerdem eine große Stabilität der feuerfesten Konstruktion der Heißwindleitung erzielt.A total of 8 to 16, in particular 12, pipe bends are preferably provided. Due to this large number of pipe bends, not only a very homogeneous mixture but also great stability of the refractory construction of the hot blast pipe is achieved.

Es ist ferner von Vorteil, wenn der gesamte Strömungsquerschnitt sämtlicher Rohrkrümmer höchstens !5%, insbesondere 8 bis 10 ¹Vo des Strömungsquerschnittes der ersten Leitung beträgt. Hierdurch kann nämlich eine relativ hohe Geschwindigkeit des Gasstromes bzw. der Kaltluft beim Eintritt in die erste Leitung aus den Rohrkrümmern erzielt werden. Auf Grund dieses großen Impulses tritt sodann die Heißluft ziemlich tief in den Heißwindstrom ein, so daß die 3c feuerfeste Auskleidung der Heißwindleitung geschont und die Homogenität der Mischung der beiden Gasströme verbessert wird.It is also advantageous if the total flow cross-section of all pipe bends is at most! 5%, in particular 8 to 10 ¹ Vo, of the flow cross-section of the first line. In this way, a relatively high speed of the gas flow or of the cold air can be achieved when entering the first line from the pipe bends. Because of this large impulse, the hot air then enters the hot blast flow quite deeply, so that the 3c refractory lining of the hot blast pipe is spared and the homogeneity of the mixture of the two gas flows is improved.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung dient die nachstehende Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, welches eine gemäß der Erfindung ausgebildete Heißwind-Mischkammer für einen Hochofen betrifft. In der Zeichnung zeigt Fig.l einen Längsschnitt durch die MischkammerThe following description of one in the drawing serves to explain the invention in more detail illustrated embodiment, which is designed according to the invention hot blast mixing chamber concerns for a blast furnace. In the drawing Fig.l shows a longitudinal section through the mixing chamber

längsder Linie l-l in Fig. 1, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 11-11 inalong the line l-l in fig. 1, fig. 2 shows a cross section along the line 11-11 in

Fig.l.Fig.l.

In einer ersten Leitung 1, welche die Heißwindleitung eines Hochofens darstellt, wird ein Heißwindstrom geführt, dem ein kalter Gasstrom, nämlich ein Kaltluftstrom beigemischt werden soll, der in einer zweiten Leitung (Kaltluftleitung) 2 strömt. Die beiden Leitrngen 1 und 2 sind zumindest im Bereich ihrer Verbindungsstelle geradlinig und rechtwinklig zueinander ausgebildet, wobei der Querschnitt der Leitung 1 wesentlich größer ist als der der zweiten Leitung 2 und bei dem dargestellten Ausführungsbeispie! etwa das 6-fache desselben beträgt.In a first line 1, which represents the hot blast line of a blast furnace, a hot blast stream out, to which a cold gas flow, namely a cold air flow is to be added, which in a second line (cold air line) 2 flows. The two Leitrngen 1 and 2 are at least in the area of their The connection point is straight and at right angles to one another, the cross section of the line 1 is much larger than that of the second line 2 and in the illustrated Ausführungsbeispie! about that 6 times the same.

An die zweite, die Kaltluft führende Leitung 2 ist eine Ringleitung 3 angeschlossen, die einen zur zweiten Leitung 2 nur geringfügig verringerten Querschnitt hat. Die Ringleitung 3 umgibt die erste Leitung 1 in etwa konzentrisch und längs eines Winkels von etwa 270" (s. F ig. 2). Durch insgesamt 12 Rohrkrümmer 4 ist die Ringleitung 3 mit der ersten Leitung 1 verbunden. Die Rohrkrümmer 4 bestehen hierbei aus 90^c-Krümmern, die jeweils einen ixial und einen radial zur ernten Leitung 1 verlaufenden Schenkel aufweisen. Die Länge der axialen Schenkel beträgt hierbei etwa das Dreifache des Durchmessers der Ringleitung 3. Der gesamte Strömungsquerschnitt sämtlicher Rohrkrümmer 4 beträgt 8.1 % des Strömungsquerschnittes der ersten Leitung.A ring line 3 is connected to the second line 2 carrying the cold air, which has a cross-section that is only slightly smaller than that of the second line 2. The ring line 3 surrounds the first line 1 approximately concentrically and along an angle of about 270 "(see FIG. 2). The ring line 3 is connected to the first line 1 by a total of 12 pipe bends 4. The pipe bends 4 consist of 90 ^c elbows, each of which has a leg running axially and radially to the harvesting line 1. The length of the axial legs is about three times the diameter of the ring line 3. The total flow cross-section of all pipe bends 4 is 8.1% of the flow cross-section of the first line .

Die Leitung 1, die Ringleitung 3 und die Rohrkrümmer 4 sind jeweils mit einer Auskleidung aus feuerfestem Material 5 bzw. 7 bzw. 6 versehen.Line 1, ring line 3 and the elbow 4 are each provided with a lining made of refractory material 5 or 7 or 6.

Von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können zahlreiche Abwandlungen getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Hierbei ist es insbesondere möglich, die Zahl der Rohrkrümmer und deren Formgebung im einzelnen zu variieren. Ferner ist es möglich, zur weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit des Kaltluftstromes die Durchströmungsquerschnitie der Rohrkrümmer oder auch nur deren Einmündungsöffnungen in die Heißwindlertung zu verringern. Gegebenenfalls können auch Düsen im Bereich der Einmündungsöffnungen vorgesehen sein.Numerous modifications can be made to the illustrated embodiment without the To leave the scope of the invention. It is particularly possible to change the number of elbows and to vary their shape in detail. It is also possible to further increase the speed the flow cross section of the cold air flow to reduce the pipe bend or even just its confluence openings in the hot tub. If necessary, nozzles can also be provided in the area of the confluence openings.

Obwohl die Erfindung an Hand einer Heißwind-Mischkammer beschrieben wurde, ist sie hierauf naturgemäß nicht beschränkt, denn die erfindungsgemäße Mischvorrichtung kann für völlig beliebige Anwendungszwecke eingesetzt werden, wo Gasströme, gegebenenfalls auch Flüssigkeitsströme, mit starken Temperaturunterschieden gemischt werden sollen.Although the invention has been described with reference to a hot blast mixing chamber, it is here Naturally not restricted, because the inventive Mixing device can be used for any application where gas flows, if necessary, also liquid streams with large temperature differences are to be mixed.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for mixing two gas streams at very different temperatures, with a first Line for the first gas stream and a second line for the second gas stream, which as a die first line is formed completely or partially surrounding ring line and over several Connections distributed over its circumference open into the first line, characterized in that that the ring line (3) is arranged at a radial distance separated from the first line (1), that the connections consist of 90 ° pipe elbows (4) which are axial to the first line (1) Direction starting from the ring line (3) and discharging in the radial direction into the first line (1), and that the first line (1), the pipe bends (4) and the ring line (3) each with a refractory Lining (5 or 7 or 6) are provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it extends in the axial direction extending part (axial leg) of the 90 ° pipe elbow (4) has a length that is approximately Three times the diameter of the ring main (3).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that it extends in the radial direction extending part (radial leg) of the 90 ° pipe elbow (4) has the same length as the axial legs.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that 8 to 16, in particular 12 pipe bends (4) are provided.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the entire Flow cross-section of all pipe bends (4) at most 15%, in particular 8 to 10% of the Flow cross-section of the first line (1) is.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the flow cross section the first line (1) is several times larger than the second line (2), in particular 4 to 8 times the same.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second line (1. 2) in the region of its junction straight and at right angles are designed to run towards one another.