DE2403347B1 - Verfahren und Vorrichtung zum peripheren Beheizen von Schachtofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum peripheren Beheizen von Schachtofen zum Wärmebehandeln mineralischer Substanzen mit gasförmigen und/oder vergasbaren Brennstoffen, bei dem der gesamte Brennstoff und ein erheblicher Anteil der Verbrennungsluft je voneinander getrennt in radialen Strömen in verschiedenen Ebenen in den Schachtofen eingespeist werden.

In der DT-OS 22 05 857 sowie der DT-AS 12 00 191 sind Schachtofen beschrieben, bei denen in verschiedenen Ebenen je bis zu acht Brenneröffnungen über den Schachtumfang verteilt angeordnet sein können. Diesen Brenneröffnungen, über die der gasförmige oder vergaste Brennstoff in den Schachtofen eingespeist wird, ist in gewissen Abständen je eine Lufteintrittsöffnung zugeordnet.

Da bekanntlich der Strömungswiderstand im Schachtofen in der Nähe des Ofenfutters am geringsten ist, breiten sich bei einer derartigen Luft- und Brennstoffeinspeisung der Brennstoff und die Verbrennungsluft in Richtung des kleinsten Widerstandes aus. Dabei bilden die aus Brennern in den Ofen eintretenden Gase an den Flammenfror.ten Heißgaszonen, die etwa die Form von Nieren oder Kegeln annehmen und nur bei Einhaltung besonderer Maßnahmen bis zur Ofenmitte vordringen. Die Folge davon ist, daß unmittelbar oberhalb der Brennstoffeinspeisungen sich ein Brenngasüberschuß bildet und analog dazu in anderen Ofenbereichen ein Luftüberschuß besteht und somit eine ungleichmäßige Erwärmung des Brenngutes über den Schachtofenquerschnitt hervorgerufen wird. Auf diese Weise gelangen sowohl unverbranntes Brenngas als auch überschüssige Luft in den Abgasen ins Freie, was neben einem ungleichmäßig gebrannten Gut zu einem hohen Brennstoffverbrauch führt. Außerdem kann bei gasförmiger Beheizung in derartigen Schachtofen nur unter großen Mühen ein sogenannter Hartbrand erzeugt werden.

Aus der DT-PS 2 48 117 ist noch ein Verfahren zum Beheizen von Schachtofen bekannt, bei dem aus einer Vielzahl über den Schachtumfang verteilter öffnungen ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch in den Ofen eingespeist wird. Neben der diesem Verfahren durch Rückzünden bei ungenügender Gasaustrittsgeschwindigkeit aus den Brenneröffnungen anhaftenden Explosionsgefahr ist damit eine gleichmäßige Erwärmung des Brenngutes über den Ofenquerschnitt nicht möglich, da der aus den Brennern austretende Gasstrom in unmittelbarer Nähe der Brenneröffnungen nahezu vollständig verbrennt.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum peripheren Beheizen eines Schachtofens zum Wärmebehandeln mineralischer Substanzen mit gasförmigen und/oder vergasbaren Brennstoffen zu schaffen, mit dem eine gleichmäßige Brennstoff- und damit Wärmeverteilung über den Querschnitt des Schachtofens unter optimaler Brennstoffausnutzung erreicht wird und womit auch ein Hartbrand hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung und von der Erkenntnis, daß in einem Gleichdrucksystem kleinere Massen durch größere verdrängt werden, dadurch gelöst, daß die Verbrennungsluft und der Brennstoff in einer Vielzahl so dicht nebeneinanderliegender Ströme in den Schachtofen eingespeist werden, daß sich dieselben gegenseitig so beeinflussen, daß sie in der Schüttung (Brenngut) zusammenhängende ringförmige Medienströme bilden.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung, bei dem je eine Einspeiseebene des Brennstoffes und der Verbrennungsluft eine Einheit bilden und in Abhängigkeit von

der Leistung eines Schachtofens mehrere solcher Einheiten vorgesehen sein können, wird es ermöglicht, den beim Schachtofenbetrieb in der Schüttung vorkommenden, bisher nicht steuerbaren oder unbeeinflußbaren Verbrennungsabläufen, die zu einem örtlichen Schwach- bzw. Oberbrennen führen können, gezielt durch partielle Regelung der Brennstoff- und/oder Verbrennungsluftströme entgegenzuwirken. Weiter wird durch die erfindungsgernäß in einer Vielzahl von Einzelströmeii durchgeführte periphere Einspeisung des Brennstoffes und der Verbrennungsluft eine große Kontaktfläche zwischen beiden Medien erhalten, was zu einem sehr guten Ausbrennen des Brennstoffes wesentlich beiträgt und sich positiv auf die Herstellung von Hartbrand auswirkt

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist je eine Ebene für die Einspeisung der Verbrennungsluft oberhalb derjenigen für die Zufuhr des Brennstoffes angeordnet, so daß die ringförmigen Medienströme gegenseitig aufeinander eine Verdrän- gungswirkung ausüben, indem die Verbrennungsluft die Brenngasverteiluiig über den Querschnitt des Schachtofens begünstigt, da sie das Brenngas von der Einspeisestelle weg zum Ofeninneren abdrängt

Zweckmäßigerweise kann jedem Brennstoff-Strom ein Verbrennungsluftstrom zugeordnet sein und können je zwei zusammengehörende Ströme auf einer gemeinsamen Mantellinie der Wandung des Schachtofens in diesen eintreten.

Es hat sich weiter bewährt, der peripher eingespeisten Verbrennungsluft Abgas zuzusetzen, wodurch eine weitere Möglichkeit zur Steuerung des Temperaturverlaufs im Schachtofen erhalten wird.

Erfindungsgemäß kann der Temperaturverlauf über den Schachtofen noch dadurch beeinflußt werden, daß das Mengenverhältnis zwischen der radial eingespeisten Verbrennungsluft und der am Ofenfuß eingespeisten Verbrennungsluft veränderbar ist

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Schachtofens mindestens je eine Ringleitung für den Brennstoff und die Verbrennungsluft angeordnet sind, wobei jede Ringleitung eine Vielzahl radial in das Innere des Schachtofens weisende öffnungen hat.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Schachtofen erhalten, der keine Einbauten oder Verengungen im Schachtquerschnitt hat, die die Bewegungsabläufe in der Schüttung ungünstig beeinflussen. Außerdem bewirkt die der Form des Schachtofenquerschnitts angepaßte Anordnung der Rohre des Brennsystems, die eine Vielzahl gleichmäßig über den Ofenumfang verteilte Austrittsöffnungen für den Brennstoff und die Verbrennungsluft aufweisen, eine gute Brennstoffverteilung und -ausnutzung. ss

Gemäß der Erfindung können weiter in Abhängigkeit von der Ofenhöhe und dem Brenngut mehrere Ringleitungspaare (Brennstoff und Verbrennungsluft) entweder unmittelbar übereinander oder in verschiedenen Brennebenen angeordnet werden. Hierbei können «» bedarfsweise einige Ringleitungen vollständig oder zum Teil außer Betrieb sein oder intermittierend beaufschlagt werden, was zur guten Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft und damit zur Steuerung der Ofentemperatur in den einzelnen Zonen bei- ⁶S trägt und eine rasche Anpassung des Ofenbetriebes an geänderte Bedingungen ermöglicht Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin.

daß sie jederzeit ohne großen Aufwand in schon erstellte Schachtofen eingebair werden kann.

Um ein Überhitzen der Ringleitungen zu vermeiden, werden diese zum inneren des Schachtofens hin mit Formsteinen abgedeckt, die mit Durchdringungsöffnungen versehen sind, die mit den Öffnungen in den Ringleitungen fluchten und damit zahlenmäßig übereinstimmen. Dabei können die Durchdringungsöffnungen konisch ausgebildet und/oder geneigt in Richtung auf den Ofenfuß angeordnet sein, was die Verstopfungsgefahr dieser Öffnungen durch an der Schachtauskleidung entlangstreichendes Gut erheblich verringert

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird noch an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennebene eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Schachtofens,

F i g. 2 eine Schnittansicht durch die Brennebene des Schachtofens entlang der Linie A-A der F i g. 1.

Ein in die Wandung 1 eines Schachtofens eingebautes Brennsystem nach der Erfindung besteht aus mehreren Segmenten 2 mit jeweils eigenen Zuleitungen 3 bzw. 4 für Brennstoff und Verbrennungsluft Dabei können in sämtlichen Zuleitungen 3, 4 nicht dargestellte und voneinander unbeeinflußbare Regelorgane eingebaut sein. Die Anzahl der Segmente 2 ist z. B. abhängig vom Durchmesser des Schachtofens und den Anforderungen an die unabhängige Regelbarkeit der Brennstoff- und Verbrennungsluftströme zu den einzelnen Sektionen der Schüttung des Schachtofens. Jedes Segment 2 besteht aus einem Bündel mehrerer übereinander angeordneter Abschnitte von Ringleitungen 5, die in eine zur Ofenlängsachse hin offene U-förmige Kastenkonstruktion 6 eingeschweißt sind. In die Kastenkonstruktion 6 sind noch Formsteine 7 aus feuerfestem Material eingebaut, die die Ringleitungen S vor Überhitzungen schützen. Zwei angrenzende Ringleitungen 5 eines Bündels bilden vet fahrenstechnisch eine Einheit. Dabei wird vorzugsweise die zum Ofenfuß hin angeordnete Ringleitung 5 vom Brennstoff durchströmt. Sämtliche Ringleitungen 5 sind mit zur Mitte des Schachtofens weisenden Öffnungen versehen, die vorzugsweise eng nebeneinander und senkrecht fluchtend angeordnet sind, wobei alle zu einem Bündel zusammengefaßten Abschnitte der Ringleitungen 5 die gleiche Anzahl öffnungen haben. Jeder Formstein 7 hat konische Durchdringungsöffnungen 8, die in der Anzahl mit den Öffnungen in den Ringleitungen 5 übereinstimmen und leicht geneigt in Richtung auf den Ofenfuß verlaufen. Die jedem Segment 2 zugeordneten Zuleitungen 3 und 4 durchdringen die Hintermauerung 9 und gegebenenfalls den Stahlmantel 10 des Schachtofens und bilden eine Verbindung zu einem außerhalb des Schachtofens liegenden Ringleitungssystem II.

Die Anordnung der Durchdringungsöffnung 8 sehr dicht über- und nebeneinander bewirkt daß sich die aus diesen öffnungen austretenden Brennstoff- und Luftströme im Sinn der obenerwähnten Massenverdrängung gegenseitig beeinflussen und ringförmige Medienzonen 12 bzw. 13 bilden, in denen jeweils eines der Medien überwiegt und die sich unter gegenseitiger Vermischung zur Mitte des Schachtofens hin abdrängen, wie es in F i g. 2 schematisch angedeutet ist So ist es z. B. möglich, bei temperaturempfindlichen Kalksteinen und zur Erreichung einer guten gleichmäßigen Temperaturverteilung das Verhältnis der am Ofenfuß in den Schachtofen eintretenden Kühlluftmenge zur peripher eingespeisten Verbrennungsluft nicht nur der Menge

nach, sondern auch über den Ofenumfang unterschiedlich zu verändern, wodurch eine örtliche Verlagerung der ringförmigen Medienzonen 12 und 13 und damit ein ausgeglichenerer Temperaturverlauf über den Ofenquerschnitt erhalten wird.

Hierzu 2 Blatt: Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche·

1. Verfahren zum peripheren Beheizen von Schachtofen zum Wärmebehandeln mineralischer Substanzen mit gasförmigen und/oder vergasbaren Brennstoffen, bei dem der gesamte Brennstoff und ein erheblicher Anteil der Verbrennungsluft je voneinander getrennt in radialen Strömen in verschiedenen Ebenen in den Schachtofen eingespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft und der Brennstoff in einer Vielzahl so dicht nebeneinanderliegender Ströme in den Schachtofen eingespeist werden, daß sich dieselben gegenseitig so beeinflussen, daß sie in der Schüttung zusammenhängende ringförmige Medienströme bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Ebene für die Einspeisung der Verbrennungsluft oberhalb derjenigen für die Zufuhr des Brennstoffes liegt und damit eine Einheit bildet, so daß die ringförmigen Medienströme gegenseitig aufeinander eine Verdrängungswirkung ausüben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Brennstoff-Strom ein Verbrennungsluft-Strom zugeordnet ist und je zwei zusammengehörende Ströme auf einer gemeinsamen Mantellinie der Wandung des Schachtofens in diesen eintreten.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsluft Abgas zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis zwischen der radial eingespeisten Verbrennungsluft und der am Ofenfuß eingespeisten Verbrennungsluft veränderbar ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung (1) des Schachtofens mindestens je eine Ringleitung (5) für den Brennstoff und die Verbrennungsluft angeordnet sind, wobei jede Ringleitung (5) eine Vielzahl radial in das Innere des Schachtofens weisende öffnungen hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitungen (5) zum Inneren des Schachtofens hin mit Formsteinen (7) abgedeckt sind, die mit Durchdringungsöffnungen (8) versehen sind, die mit den öffnungen in den Ringleitungen (5) fluchten und damit zahlenmäßig übereinstimmen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchdringungsöffnungen (8) in den Formsteinen (7) konisch ausgebildet und/oder in Richtung auf den Ofenfuß geneigt angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitungen (5)

in Segmente (2) unterteilt sind.