DE2517957C2

DE2517957C2 - Verfahren zur unabhaengigen gemisch- und leistungseinstellung bei vielbrenner-schachtoefen zum schmelzen von metallen

Info

Publication number: DE2517957C2
Application number: DE19752517957
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Schliefer; Dipl-Phys Dr Warnecke Wilhelm
Original assignee: Norddeutsche Affinerie AG
Current assignee: Aurubis AG
Priority date: 1975-04-23
Filing date: 1975-04-23
Publication date: 1977-05-12
Also published as: BE841024A; FR2308887B1; AU1286076A; FI761125A; JPS6127657B2; ZM5376A1; GB1542440A; FI60308B; CA1088180A; DE2517957B1; ZA762452B; FI60308C; FR2308887A1; AU497600B2; BR7602444A; JPS524404A; US4065250A

Description

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht i_arjn daß allein oder zusätzlich durch angepaßtes

tomatisches Verstellen des Druckverhälinisses in vbhängigkeii vom Mengenstrom in einer Brennergrupe die nicht exakt quadratische Abhängigkeit zwischen lurchflußmenge und Druckverlust kompensiert wird.

Die Drücke von Wind und Brennstoff in der eweiligen Sammelleitung können in an sich bekannter Weise radizierend gemessen werden, um eine leistungs- »Metallurgical Transactions«, Vol. 3. Oktober 1972. Seiten 2597-2604, insbesondere Seite 2602. die Dichten zentral zu beeinflussen.

Bei Fig.2 ist 10 ein durch eine nicht gezeichnete Antriebsmaschine getriebener Luftverdichter, der in bekannter Art Luft auf eine im wesentlichen konstante Pressung verdichtet. Diese Luft wird durch einen Wärmetauscher 9 mit direkter, fremder oder rekuperaiiver Beheizung auf eine im wesentlichen konstante

W se radizierend gemessen werden, um eine leistungs- tiver Beheizung aut eine im wcsenim-m." i^,..=.^..

nnrtionale Einstellung der näherungsweise durch io Temperatur erhitzt, deren zweckmäßige Hohe in propu . , j„.. WinHiihrrrirr.rki^ bestimmten bekannter Weise durch die Eigenschaften des eingesetz-

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H Quadrat des Windüberdruckes bestimmten Schmelzleistung zu erhalten. Fehler der Meßeinrichtung für die Drücke werden dann zusätzlich leistungsabhän_eig gewichtet
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\i-t Hilfe 'der Erfindung ist es möglich, auf die 15 verzweigenden Sammelleitungen auf einen wanlDar

verbreite!" Vorwärmung des Brennstoffes zu verzieh- —- -"" v„„ den Brennern ,si der

ten da Temperaturschwankungen des Windes durch zentrale Korrektur des Brennstoff/Luft-Verhältnisses kompensierbar sind. Der nicht vorgewärmte Brennstoff wird erfindungsgemäß in eine vor jedem Brenner angebrachte, an sich bekannte Mischkammer technologisch angepaßter Bauart eingeführt.

Die Kontrolle des erzielten Brennstoff/Luft-Gemisches vor jedem Brenner kann durch Wirkdruckgeber in Wind- und Brennstoffleitung in Verbindung mit an und für sich bekannten Meßwertwandlern und Verhältnisrechnern erfolgen.

Zweckmäßigerweise wird einem Wirkdruckmessern,ar mil angeschlossenem Verhältnisrechner men- als acrn d dz.w. / .*. «......^. «.«. -■—·. ■-. _: ;,,_n/clnen

e η B endenpaar mit Schaltarmaturen zugeordnet. 30 bekannten Aus^run^formc mn Hu« ·-^

Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren Brenner zugeordneten ™*^^^^_rtSmc _von derart betrieben werden, daß die Stellglieder in den
Windsammelleitungen öffnen und die Stellglieder in den
Brennstoffsammelleitungcn schließen, wenn der Ofen
abgeschaltet wird oder ausfällt oder wenn die 35

bekannter Weise durch die Eigenschaften des eingesetzten Brennstoffes bestimmt wird.

Durch Druckregler 8 mit zugeordneten Stellgliedern 7 wird der Druck in den sich zu den Ein/elbrenncrn verzweigenden Sammelleitungen auf einen wahlbar konstanten Wert geregelt. Von den Brennern ist der Übersicht halber nur der eine Brenner t gezeichnet. Der Strömungswiderstand für den Wind ist durch die ideelle oder reale Blende 2 bildlich dargestellt.

Der gas- oder dampfförmige Brennstoff wird vorzugsweise mit festem Druck zu den Stellgliedern 5 geführt, die mit den Reglern 6 zusammen arbeiten und die als an und für sich bekannte Verhältnisreg.er geb.mt sind. Sie haben die Aufgabe, das Verhältnis der Wind- und Gasdrücke (beispielsweise auf den Wert 1) konstant zu hallen. Der ideelle oder reale Strömungswiderstand für den Brennstoff ist durch 4 bildlich dargestellt Bu beispielsweise gleichen Drücken hinter den Stellgliedern 5 bzw. 7 ist ähnlich wie bei den in l· 1 g. 1 gezeigten

nis der zum Brenner fließenden Massenströme von Wind und Brennstoff allein vom Verhältnis der Widerstände 2 und 4 abhängig, wenn der theoretisch vorhandene Dichteeinfluß der Sioffströme in den jweiligen Widerstand hineingerechnei wird. Bei der Ausbildung der Regler b als Verhältnisregler besteht die theoretische und praktische Möglichkeit, durch zentrale Verstellung des Druckverhältnisses, um Regler 6 das Verhältnis der Massenströme von Wind und Ci as bei fest bleibenden Verhältnis der Widerstände 2 und 4 gewollt zu beeinfl»":sen. Diese Beeinflussung hat denselben Wert für alle an einer Brennerreihe angeschlossenen Brenner, wenn die leicht verwirklichbare zusätzliche

"''■"■"' ist. daß nur

augi.^.."— wird oder ausfällt oder wenn Hilfsenergie für die Regelungen ausbleibt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Schachtöfen arbeiten besonders gleichförmig, störungsarm und deshalb wirtschaftlich.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher und beispielsweise erläutert und gegenüber der bekannten Betriebsweise abgegrenzt.

Fig. 1 veranschaulicht stark schematisiert die bekannte Betriebsweise. Brenner, wenn un,- ,^,,.

Fig. 2 stellt ein stark schematisiertes Gesamtschall-4₅ Voraussetzung erfindungsgemäß erfüllt ist. daß bild des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel geringfügige Druckunterschiede längs der Sammellcieines Schachtofens mit zwei Brennerreihen dar. tung bestehen.

Fig. 3 ist ein detailliert herausgezeichneter Aus- In Fig. 3 ist 6 der Vcrhältnisregler von Fig.2. bei

schnitt aus F i g. 2 und zeigt die Eingriffsmöglichkeit in dem das Druckverhältnis durch einen angepaßten, im

den Verhältnisregler in Abhängigkeit von temperatur, 50 wesentlichen bekannten Korrekturrechner 11 in kom-

02-Gehalt und dergleichen. pensierender Weise, beispielsweise in Abhängigkeil von

F i g. 4 stellt zwei Möglichkeiten der erfindungsgemä- Hör durch eine an und für sich bekannte Meßeinrichtung

Ben Kontrolle des am Brenner ankommenden Brenn- ' ""'

stoff/Luft-Verhällnisses dar.

In der bekannten Schaltung gemäß F i g. 1 stellen 1 den Brenner, 2 den lokalisiert dargestellten Strömungswiderstand der Windleitung, 3 einen technisch bekannten Gleichdruckrcglcr und 4 einen veränderbaren Strömungswiderstand dar. Nach den Regeln der Strömungslehre ist bei einwandfreier Arbeitsweise des 6c Gleichdruckrcglers bei jeweils konstanter Dichten von Wind und Brennstoff das Verhältnis der Massenströme von Wind und Brennstoff allein von der Einstellung des Ventils 4 abhängig. Bei gewollter Verstellung dieses Verhältnisses, /. B. zwecks Erzielung eines bestimmten Sauerstoffgehalies der Schmelze, ist es beispielsweise notwendig, d ' entsprechenden Ventile 4 an jedem Runner einzustellen oder wie bei einem Vorschlag in

der durch eine an und für sL·, ^

12 erfaßte Temperatur des Windes oder in gewollt korrigierender Weise von einer anderen Verfahrensgröße 13, beispielsweise dem kontinuierlich in der Schmelze gemessenen Saue -stoffgehalt. verstellt wird.

In Fig. 4 sind zwei Kontrollmöglichkeiten der tatsächlich entstandenen Wind-Brennsioff-Mischuny dargestellt. Eine verbreitete Möglichkeit liegt in dei Verwendung eines Gasanalvsators 14 mit nicht nahei dargestellten angepaßten Hillseinrichtungen. Bei de Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat e sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Massenstiö mc \cn Wind und Brennstoff mit realen Blenden 2 und und Meßwertwandlern 15 und 16 mit passende Meßbereichen zu messen und das Verhältnis de Wandlcrausgänge mit an und für sich bekannten Mittel 17 zu bilden und dieses anzuzeigen 'mil/oder /

und/o

registrieren (18). Aufgrund der Schnelligkeit der Anzeige dieser Mengenverhältnismessungen im Vergleich zu Analysegeräten 14 ist es möglich, Wandler. Rechner und Anzeigeeinrichtung einer viel größeren Zahl von Brennern zuzuordnen und die Wirkdruckleitungen zu den Blenden zyklisch umzuschalten, als es vergleichsweise bei Anwendung der Analysegeräte (14) praktikabel ist. Bei der Anwendung des erfindun mäßen Verfahrens zeigte sich, daß bei beide; Kon verfahren die Zahl der einer Anzeigeeinheit zuz nendcn Brenner wegen der guten Konstanz Rcgeldrücke größer als beim in F i g. 1 beschricl Stand der Technik mit Glcichdruckrcglern vor j Brenner ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur unabhängigen Gemisch- und Leistungseinstellung bei Vielbrenner-Schachtofen zum Schmelzen von stückig eingebrachten Metallen, insbesondere Kupfer und seine Legierungen, deren Brenner mit Wind und gasförmigem Brennstoff betrieben wird und die Leistungseinstellung durch Druckregelung einer Verbrennungskomponente (Wind oder Gas) in ihrer Sammelleitung für eine Brennergruppe geschieht, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der anderen Komponente in ihrer Sammelleitung für dieselbe Brennergruppe von nur einem Regler geregelt ist, der als Druckverhältnis-Regler ausgebildet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungseinstellung durch Druckregelung des Verbrennungswindes erfolgt und der Druck des gasförmigen Brennstoffes in seiner Sammelleitung für dieselbe Brennergruppe über einen Druckverhältnis-Regler geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverhältnis fernverstellbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverhältnis als Funktion der Windtemperiitur und/oder einer Prozeügröße automatisch verstellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß allein oder zusätzlich durch angepaßtes automatisches Verstellen des Druckverhältnisses in Abhängigkeit vom Mengenstrom in einer Brennergruppe die nicht exakt quadratische Abhängigkeit zwischen Durchflußmenge ui.d Druckverlust kompensiert wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drücke von Wind und Brennstoff in der jeweiligen Sammelleitung in an sich bekannter Weise radizierend gemessen werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nicht vorgewärmter Brennstoff in eine vor jedem Brenner angebrachte, an sich bekannte Mischkammer technologisch angepaßter Bauart eingeführt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehrerein der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolle des erzielten Brennstoff-Luftgemisches vor jedem Brenner durch Wirkdruckgeber in Wind- und Brennstoffzuleitung in Verbindung mit an und für sich bekannten Meßwertwandlern und Verhältnisrechnern erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einem Wirkdruckmesserpaar mit angeschlossenem Verhältnisrechner mehr als ein Blendenpaar mit Schakarmaturen zugeordnet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder in den Windsammelleitungen öffnen und die Stellglieder in den Brennstoffsammellcitungen schließen, wenn der Ofen abgeschaltet wird oder ausfallt oder wenn die Hilfsenergie für die Regelungen ausbleibt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur unabhängi gen Gemisch- und Leistungseinstellung bei Vielbrenner Schachtofen zum Schmelzen von stückig eingebrachter Metallen, insbesondere Kupfer und seinen Legierungen deren Brenner mit Wind und gasförmigem Brennstof betrieben werden, und die Leistungseinstellung durcl Druckregelung einer Verbrennungskomponente (Wine oder Gas) in ihrer Sammelleitung für eine Brennergrup pe geschieht.

ίο Es ist Stand der Technik, die Brenner in Reiher zusammenzufassen und die Leistung durch Druckrege lung der Verbrennungsluft in jeder Reihe zu verstellen Die zu jedem Brenner fließende Windmenge wird durch die im wesentlichen festen Strömungswiderstände dei Zuleitungen und der in ihnen eingebauten Drosselorga ne bestimmt. Zusätzlich vird jedem Brenner ein eigener sogenannter Gleichdruckregler, zugeordnet, der die Aufgabe hat, dem gas- oder dampfförmigen Brennstofl den gleichen Druck zu geben wie dem Wind und außerdem jedem Gleichdruckregler ein einstellbarer Strömungswiderstand nachgeschaltet, mit dem das Brennstoff-L ufiverhältnis gewollt einstellbar ist.

Diese Schachtofen und das Verfahren zur Leistungseinstellung haben weite Verbreitung gefunden und sind an verschiedenen Nebenbedingungen, wie Biennstoffzusammense'zurg, Chargierungsfragen und metallurgische Arbeitsstufen angepaßt worden (DT-PS 13 01 583 und DT-AS 20 62 144).

Wenn solche Öfen betrieben werden, müssen vielfältige technische Bedingungen koordiniert und geeignet angepaßt werden, um befriedigende Ergebnisse für die wirtschaftlichen und metallurgischen Ziele zu erreichen.

Bei den bekannten technischen Ausführungen dieser Öfen hat es sich als besonders schwierig herausgestellt, die vorgenannten Merkmale gleichzeitig ohne nachteilige gegenseitige Beeinflussung /.u erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mängel der bekannten Verfahren zu beseitigen und bei einfacher Durchführung das Brennstoff-Luftverhältnis für Brennergruppen oder für alle Brenner zentral verstellbar zu machen und jeweils besonders gut konstant zu haken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst.

daß der Druck der anderen Verbrennungskomponente in ihrer Sammelleitung für dieselbe Brennergruppe von nur einem Regler geregelt ist, der als Druckverhältnis-Regler (im Gegensatz zum Gieichdruckregler) ausgebildet ist.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführte Schachtofen ist übersichtlicher und wirtschaftlicher zu bauen, da die Vielzahl der Gleichdruckregler entfällt.

Die Einstellventile haben nur noch die Aufgabe, Unterschiede in den Leitungswiderständen einmalig auszugleichen; sie sind durch angepaßte Festwiderstände ersetzbar.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Venahrens bestehen darin, den leistu.:gsbestimmenden Winddruck als Führungsgröße für den Druckverhältnisregler zu wählen, das Druckvcrhältnis f>'i !!verstellbar zu machen und das Druckverhältnis als Funktion der Windtempcratur und/oder einer Prozeßgröße automatisch zu verstellen.

Die automatische Verstellung des Druckverhältnisses kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im geschmolzenen Metall geschehen, wenn dieser auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden soll.