DE2904855C3

DE2904855C3 - Koksbeheizter-Kupolofen

Info

Publication number: DE2904855C3
Application number: DE2904855A
Authority: DE
Inventors: Norman P. Moline Ill. Lillybeck
Original assignee: MODERN EQUIPMENT Co PORT WASHINGTON WIS US; Modern Equipment Co
Current assignee: MODERN EQUIPMENT Co PORT WASHINGTON WIS US; Modern Equipment Co
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1981-12-03
Also published as: DE2904855A1; DE2904855B2

Description

Die Erfindung betrifft einen koksbeheizten Kupolofen zum Schmelzen von Metall mit mindestens einer Reihe von in der Nähe des unteren Endes angeordneten Winddüsen und einer im Abstand oberhalb der Winddüsen angeordneten Gattierungsöffnung und einem neben der Gattierungsöffnung angeordneten Zündbrenner für das im Ofen aufsteigende Kohlenmonoxidgas.

Kupolofen zum Schmelzen von Metall bestehen normalerweise aus einem langgestreckten, vertikalen Zylinder, der in der Nähe des oberen Endes eine Gattierungs- oder Begichtungsöffnung aufweist, durch die Koks, zu schmelzende Melallslücke und gewöhnlich ein Schmelzmittel eingefüllt werden. Im Abstand vom unteren Ende des zylindrischen Schachtes sind Winddüsen zum Einblasen von Verbrennungsluft angeordnet. Am unteren Ende befindet sich ein Herd oder eine Schmelzkammer, in die das geschmolzene Metall und die geschmolzene Schlacke fließen kann, die anschließend abgezogen werden, wobei das geschmolzene Metall in die gewünschten Formen gegossen und die Schlacke entfernt wird. Das obere Ende des Kupolofens steht entweder unmittelbar mit Luftverunreinigungskontrollvorrichtungen oder durch ein geeignetes Leitungsnetz mit Luftvorwärmern für die Verbrennungsluft in Verbindung, die durch die Winddüsen emgeblasen wird. In jedem Fall ziehen die heißen Verbrennungsgase durch den Kupolofen aufwärts an der Begichtungsöffnung vorbei und treten dann am oberen Ende des Kupolofens aus.

Bei Kupolofen wird die Luft durch die Winddüsen <jnter Druck eingeblasen und ihr Sauerstoff reagiert mit dem glühenden Koks, bildet Kohlendioxid und erzeugt Hitze. Die Hitze schmilzt das Metall und das Fluß- oder Schmelzmittel. Die heißen Verbrennungsgase strömen dann durch den Kupolofen aufwärts und heizen den herabfallenden Koks und das Metall vor. Sobald der Sauerstoff gegenüber den Winddüsen verbraucht ist, wirkt der heiße Koks oberhalb der Winddüsen auf die aufwärtsströmenden Gase als Reduktionsmittel und reduziert einen Teil des Kohlendioxides in einer endothermen Reaktion zu Kohlenmonoxid. Die Menge des erzeugten Kohlenmonoxids und sein Verhältnis zum Kohlendioxid ist eine Funktion der Koks tempera tür und der Zeit, während der die Gase bei erhöhten Temperaturen mit dem Koks in Berührung bleiben. In jedem Falle entstehen erhebliche Mengen von Kohlen monoxid, die durch den Ofen vertikal aufwärts und an der Begichtungsöffnung vorbeiströmen. Hierbei ist es notwendig, daß das Kohlenmonoxid verbrannt wird, so daß seine Verbrennungswärme in den Luftvorwärmern wiedergewonnen werden kann und/oder damit verhin dert wird, daß tödliches Kohlenmonoxid in die Atmosphäre gelangt.

In einem Kupolofen ist der statische Druck der Gase gegenüber den Winddüsen infolge des Überdruckes in den Winddüsen und infolge der rascten Entspannung der Gase bei ihrer Erwärmung unmittelbar neben den Winddüsen höher als der Atmosphärendruck. Dieser statische Druck wird infolge des Widerstandes in dem herabfallenden Koks und Metall kleiner, wenn das Gas aufwärtsströmt. An der Gattierungsöffnung, die sich

« oberhalb der Spitze der Materialsäule befindet, ist der statische Druck infoige des Zuges, der von der Esse des Kupolofens oder durch Sauggebläse im Leitungsnetz hervorgerufen wird, welches das obere Ende des Kupolofens mit den Luftvorwärmern verbindet, nor malerweise geringer als der Atmosphärendruck. Des halb gibt es normalerweise einen nach innen gerichteten Luftstrom, der durch die Gattierungsöffnung eintritt und sich mit dem nach oben strömenden Kohlenoxid und dem Sauerstoff mischt.

Wenn die Verbrennungsgase die Gattierungsöffnung erreicht haben, sind sie normalerweise von dem herabrutschenden Koks und dem Metall soweit abgekühlt worden, daß sie sich unter der Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides befinden, so daß sich das Kohlenmonoxid beim Einströmen der Luft in die Gattierungsöffnung des Kupolofens nicht von selbst entzündet.

Bisher war es üblich, neben der Gattierungsöffnung eine Zündflamme anzuordnen, so daß das Kohlenmon oxid sofort entzündet und in Kohlendioxid umgewan delt wurde, sobald der Sauerstoff der durch die Gattierungsöffnung eintretenden Luft mit dem Kohlenmonoxid in Berührung kam. Dies führte natürlich zu

einer exothermen Reaktion und die Wärme wurde normalerweise durch die Wärmetauscher der Luftvorwärmer wiedergewonnen.

Bisher war die Zündflamme die Flamme eines Gasbrenners, der neben der Gattierungsöffnung angeordnet war und mit einem Kohlenwasserstoffbrennstoff, wie beispielsweise Erdgas, gespeist wurde. Bei Verwendung von Erdgas sind neben dem eigentlichen Brenner verschierlene Zündvorrichtungen erforderlich. Außerdem verlangen die Sicherheitsvorschriften, daß ι ο eine Überwachungsvorrichtung vorhanden ist, die feststellt, ob eine Flamme da ist, und die die Zufuhr von Erdgas zum Brenner abstellt, wenn keine Ramme vorhanden ist Bisher wurde gefordert, diese Einrichtung und den Gasbrenner mit feuerbeständigem Material zu kapseln. Da aber das feuerbeständige Gehäuse und die Flammenprüfeinrichtung zerbrechlich sind, war es üblich, den Brenner oder die Brenner an den Seitenrändern der Gattierungsöffnung oder auch an deren oberem Rand anzuordnen, welches nicht gerade die günstigsten Steilen für die optimale Zündung der CO-Gase sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Zündflamme zu schaffen, die keiner Zufuhr von Fremdgas bedarf und das aufsteigende Kohlenmonoxid in der Nähe der Gattierungsöffnung eines Kupolofens zuverlässig und vollständig zu Kohlendioxid verbrennt

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß oberhalb der Winddüsen Abzugsvorrichtungen vorgesehen sind, welche heiße Gase mit einer oberhalb der Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides liegenden Temperatur aus dem Kupolofen abziehen und diese Gase durch den Zündbrenner wieder in den Kupolofen injizieren. Da die entnommenen Gase einen über dem Atmosphärendruck liegenden statischen Druck und eine Temperatur haben, die oberhalb der Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides liegt, entzündet sich das Kohlenmonoxid am Austritt des Zündbrenners sofort, wenn es sich dort mit Luft vermischt

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können oberhalb der Gattierungsöffnung Vorrichtungen zum Erzeugen eines Unterdruckes an der Gattierungsöffnung vorgesehen sein. Hierdurch wird erreicht, daß dem Brenner zugleich mit dem Kohlenmonoxid Luft zugeführt wird, so daß dieses sich entzündet, bevor es so weit in die Gattierungsöffnung hineingeströmt ist, daß seine Temperatur wieder unter die Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides absinkt. Durch die Luftzufüh- so rung wird gleichzeitig gewährleistet, daß eine kontinuierliche Zündflamme neben der Gattierungsöffnung des Kupolofens aufrechterhalten wird, so daß alles im Kupolofen aufwärtsströmende Kohlenmonoxid entzündet wird, sobald es sicn mit dem Sauerstoff der durch die Gattierungsöffnung einströmenden Luft vermischt.

Der Zündbrenner weist zweckmäßig eine Heizvorrichtung zum Vorwärmen der zugeführten Luft über die Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxids auf. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Temperatur des dem Brenner zugeführten Kohlenmonoxides rasch wieder über die Selbstzündtemperatur gebracht und das Gas hierdurch gezündet werden kann, wenn die Selbstzündtemperatur aus irgendeinem Grunde, beispielsweise bei der Inbetriebnahme oder beim Abstellen des Kupolofens auf eine niedrigere Temperatur abgesunken ist

Die Leitungen, mit denen die abgezogenen heißen

Gase dem Zündbrenner zugeführt werden, sind zweckmäßig mit einer thermischen Isolierung versehen, damit die dem Zündbrenner zugeführten Gase sich so wenig wie möglich abkühlen. Die von der Entnahmeöffnung kommende Leitung kann hierbei nach oben und außen durch die Wände des Kupolofens geführt sein. Ferner ist es zweckmäßig, wenn das vom unteren Teil des Kupolofens zum Zündbrenner führende Rohr unter einem spitzen Winkel zur Vertikalachse des Kupolofens geneigt ist Hierdurch können im Gasstrom mitgerissene Festteilchen im Inneren des Rohres durch Schwerkraft in den Kupolofen zurückfallen und es wird verhindert, daß sich im Inneren des Rohres Gichtstaub od. dgl. aufbaut

Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine mit Erdgas oder einem anderen fremden Brennstoff gespeiste Zündflamme zum Verbrennen des Kohlenmonoxidgases im oberen Teil des Kupolofens nicht erforderlich ist, da das im Kupolofen selbst entstehende Kohlenmonoxidgas, das sich auf Selbstzündtemper^ur befindet, als Brennstoff für die Zündflamme verwendet wird. Da das Kohlenmonoxid mit einer Leitung im unteren Teil des Kupolofens abgezogen und in einen Bereich neben dem unteren Rand der Begichtungsöffnung geführt wird, wird kein Gichtstaub mitgerissen und die Brennstoffleitung für Qie Zündflamme nicht verstopft

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform, die an einem Beispiel näher erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 einen nach der Erfindung ausgebildeten Kupolofen in einem senkrechten Schnitt

F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in einem Querschnitt nach Linie 2-2 mit Blickrichtung nach unten in den Kupolofen,

F i g. 3 einen Teilschnitt der F i g. 2 nach Linie 3-3 in vergrößertem Maßstab, der den bei der Erfindung bevorzugt verwendeten Brennerkopf zeigt und

Fig.4 den Brennerkopf in einer Stirnansicht nach Linie4-4der Fig. 3.

In Fig. 1 ist mit A ein Kupolofen in Standardausführung bezeichnet, der aus einem vertikal stehenden, zylindrischen Stahlaußenmantel 10 und einen; Innenmantel 12 aus feuerfestem Material oder wassergekühltem Stahl besteht, die einen zylindrischen, vertikalen Schacht und einen Herd 16 bilden. An der Oberfläche des Herdes 16 führt eine Abstichrinne 18 für geschmolzenes Metall aus dem Inneren des Schachtes nach außen. Geringfügig oberhalb des Herdes 16 ist eine Schlackenrinne 20 zum Abziehen von geschmolzener Schlacke aus dem Kupolofen angeordnet

Eine Luftzuführleitung 22 führt von den nicht näher dargestellten Gebläsen in einen Windkasten 24, der die Form einer Ringröhre hat und der den Kupolofenschacht umgibt. Vom Windkasten 24 führen Windleitungen 26 zu Winddüsen 28, die sich oberhalb des Herdes 16 im Kupolofen befinden.

In gewissem Absr.nd oberhalb der Winddüsen 28 ist eine Beschickungsplattform 30 angeordnet, die zum Einfüllen des Satzes in den Kupolofen durch eine Gattierungsöffnung 32 dient, die in der Seitonwand des Kupolofens angeordnet ist. Es versteht sich, daß die Gattierungsöffnung jede beliebige, bekannte Form haben kann, die von ά,-.ί Größe des Kupolofens und der Art des bei dem Kupolofen verwendeten Gattierungsmechanismus abhängt. Außerdem können hier nicht näher dargestellte Türen vorhanden sein. Die Gattie-

rungsöffnung ist oberhalb der Winddüsen 28 und unterhalb der Spitze des Kupolofens angeordnet. Der Kupolofen erstreckt sich über die Gattierungsöffnung um eine Strecke hinaus, die ausreicht, um im Kupolofen einen aufwärts gerichteten Gasstrom zu erzeugen, der an der Gattierungsöffnung 32 vorbeistreicht und dann entweder in die Atmosphäre entweicht oder in mehr gebräuchlicher Weise aus dem Teil oberhalb der Gattierungsöffnung 32 mit großen Sauggebläsen abgezogen wird.

Das Innere des Kupolofens wird durch die Gattierungsöffnung 32 abwechselnd mit Schichten aus Metall 3*> und Koks und Schmelzmittel 38 gefüllt, die aufwärts bis zu einem Punkt unmittelbar unterhalb der Schwelle 40 der Gattierungsöffni'ng 32 reichen. 1 <;

Die statischen Gasdrücke im Kupolofen variieren von einem über dem Atmosphärendruck neben den Düsen vorhandenen Maximum bis zu einem unter AtmosphärpnHnirL· lipcrpnrlpn Minimum rlac rvKorhaiK Aar Unterschieden in der Selbstzündtemperatur von Kohlenmonoxid, wenn dieses mit Luft gemischt wird, aber alle liegen in der Nähe von 615⁰C.

Außerdem ist die Entnahmeöffnung SO dort angeordnet, wo die statischen Drücke im Inneren des Kupolofens über dem Atmosphärendruck liegen. Da der statische Druck an der Begichtungsöffnung unterhalb des Atmosphärendruckes liegt, strömt durch die Leitungen 52, 54 und den Brenner 62 ein zündfertiger Strom von heißen Gasen.

Die genaue vertikale Entfernung der Abzugsöffnung 50 von den Winddüsen kann bei verschiedenen Kupolofen differieren. Im allgemeinen beträgt der Abstand etwa ein Drittel der Entfernung zwischen den Winddüsen 28 und der Gattierungsöffnung 32. An dieser Stelle hat eine genügende Reduktion des Kohlendioxides stattgefunden, um einen hohen Prozentsatz von Kohlenmonoxid in den aufsteigenden Gasen zu ρΓ7ρι>πΑη Fprnpr hpfinHpn Qirh Hip Clasp norh auf pinpr

Oberfläche der Füllsäule auftritt und sich an der Gattierungsöffnung vorbei bis zu den Sauggebläsen erstreckt. In jedem Falle herrscht immer ein Unterdruck an der Gattierungsöffnung 32, so daß dort durch die öffnung 32 immer ein kontinuierlicher Luftstrom von außen nach innen auftritt.

Bei dieser grundsätzlichen Kupolofenkonstruktion, die als solche selbst nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist nun in der Seitenwand des Kupolofens eine Entnahme- oder Abzweigöffnung 50 vorgesehen, welche den Außenmantel 10 und die feuerfeste _3n Auskleidung 12 an einer Stelle durchdringt, die senkrecht oberhalb der Windleitungen 26 und unterhalb des unteren Randes oder der Schwelle 40 der Einfüllöffnung liegt. Diese Entnahmeöffnung ist in einer wassergekühlten Leitung 52 angeordnet, die sich durch den Mantel 10 nach außen und aufwärts erstreckt. Die Leitung 52 kann verschiedene Formen haben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht sie aus einem doppelwandigen Rohr mit einem Innenraum 59, der am unteren Ende einen Wassereinlaß 57 und am oberen Ende einen Wasserauslaß 58 aufweist. Durch eine solche Wasserkühlung wird verhindert, daß Schlackenteilchen aufprallen und an den Wänden der Leitung 52 festkleben oder hängenbleiben.

Die Leitung 52 wiederum ist mit einem senkrecht j, verlaufenden Rohr 54 verbunden, die eine feuerfeste Auskleidung 56 hat Das Rohr 54 führt aufwärts zu einer öffnung 60 in der Außenwand 10 und der feuerfesten Auskleidung 12 des Kupolofens, die sich unmittelbar unterhalb der Schwelle 40 der Begichtungsöffnung befindet. Unmittelbar vor dieser öffnung 60 ist eine Brennkammer 62 angeordnet, in welche durch die Leitung 54 heiße Kohlenmonoxidgase geleitet werden. Eine Luftdüse 66 reicht in die Kammer 62 hinein, durch die gewünschtenfalls vorgewärmte Luft eingeblasen wird, so daß das Kohlenmonoxidgas sich entzündet und eine Zündflamme in der öffnung und außerhalb dieser öffnung in unmittelbarer Nachbarschaft der Einfüllöffnung des Kupolofens bildet

Nach der Erfindung ist die Entnahmeöffnung 30 an ^o einer Stelie oberhalb der Winddüsen 26 angeordnet, wo das Gasgemisch im Kupolofen große Mengen von Kohlenmonoxid enthält und die !nnentemperatur des Kupolofens bei normalen Betriebsbedingungen mindestens oberhalb der Temperatur liegt, bei der sich das Kohienmonoxidgas in Gegenwart von Luft selbst entzündet vorzugsweise zwischen 700° C und 800° C

Verschiedene Ausgangsstoffe führen zu geringen erhöhten Temperatur. An verschiedenen Stellen können mehr als eine Entnahmeöffnung und Ventile angeordnet sein, um die Menge des durch jede Entnahmeöffnung strömenden Gases zu steuern.

Auf diese Weise strömt Kohlenmonoxid mit einer oberhalb seiner Selbstzündtemperatur liegenden Temperatur von annähernd 615° C durch die Entnahmeöffnung 50 und die Gasleitungen 52 und 54 zur Verbrennungskammer 62, wo es sich mit Sauerstoff mischt und von selbst entzündet, um unmittelbar unter der Einfüllöffnung 32 eine Zündflamme zu bilden.

Der Gasstrom von Luft und Kupolofengasen im Bereich neben der Begichtungröffnung ist in F i g. 1 dargestellt. Infolge der Essenwirkung des Kupolofens oberhalb der Gattierungsöffnung oder infolge der Sauggebläse oder beider Wirkungen zusammen ist dieser Bereich ein Bereich reduzierten Druckes. Aus diesem Grunde strömt eine große Menge von Luft durch die Gattierungsöffnung 32 ein, die in Richtung der Pfeile 70 durch die Einfüllöffnung strömt Aus dem unteren Teil des Kupolofens aufsteigende Gase, die mit den Pfeilen 72 bezeichnet sind, strömen an der Begichtungsöffnung vorbei und werden durch die einströmende Luft an der Einfüllöffnung abgelenkt, wobei eine Grenzfläche 74 zwischen den Gasen geschaffen wird. In dieser Grenzfläche 74 werden die heißen Kohlenmonoxidgase aus dem unteren Teil des Kupolofens wieder injiziert und bilden eine Flammenfront 76, die sich längs der Grenzfläche 74 erstreckt, die die beste Stelle zum Entzünden der Abgase des Kupolofens darstellt.

Da der Brenner 62 aus Stahl hergestellt ist, k Λη er unterhalb der Gattierungsöffnungsschwelle 40 angeordnet sein und wird nicht beim Einfüllen des Satzes beschädigt, der durch die Gattierungsöffnung eingefüllt wird und auf die Schwelle fällt Hierin liegt ein Unterschied zu bekannten Brennern, welche Erdgas verbrennen und um sich herum eine feuerfeste Auskleidung benötigen und deshalb von der optimalen Grenzfläche zwischen Luft und Kupolgasen entfernt angeordnet werden mußten, damit sie nicht von durch die Gattierungsöffnung 32 eingefülltem Material beaufschlagt wurden.

Man erkennt daß beim Inbetriebnehmen oder Abstellen, aber auch während des normalen Betriebes des Kupolofens, die Temperatur im Ofen neben der Entnahmeöffnung einen Wert haben oder annehmen kann, der unterhalb der Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides liegt In diesem Falle kann eine kleine

Erdgaszündflamme von annähernd 50 CFH verwendet werden, um die Gase im Brenner 62 zu entzünden. Hierdurch wird jedoch einer der Hauptzwecke der vorliegenden Erfindung vereitelt, nämlich die Verwendung von Kohlenwasserstoffgasen und die hiermit zusammenhängenden komplizierten Regierungsvorschriften für die Kontrolle beim Gebrauch solcher Brenn"toffe zu vermeiden.

Aus diesem Grunde sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen dem Brenner 62 Verbrennungsluft zugeführt wird, die auf eine höhere Temperatur als die Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides vorgewärmt ist. Diese Einrichtungen können sehr verschieden ausgebildet sein. Bei dein hier dargestellten Aiisführungsbcispicl haben sie ein nur schcmatisch dargcstel! tes, elektrisches Heizelement 67, das in dem Luftansaugrohr 70 für die Düsen 66 untergebracht ist. Das Ansaugrohr steht mit einer Pumpe oder einem Gebläse P in Verbindung, das in der Lage ist, 1.27 bis l.70cbm/Std. zu fördern. Das Heizelement 67 hat eine Leistung von annähernd 3.5 kWh/Std. und die Luft wird auf eine Temperatur von 650⁰C bis 820°C aufgeheizt. Das Heizelement kann kontinuierlich oder nur dann arbeiten, wenn die Temperatur der entnommenen Gase bei ihrer Ankunft in der Kammer 60 unter einen vorherbestimmten Wert fällt.

Die Konstruktion der Kammer 62 und der Düsen 66 sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Konstruktion wirkt einfach als Einrichtung zum Mischen der vom Kupolofen kommenden heißen Gase mit Her Verbrennungsluft und zum Injizieren des sich ergebenden Brennstoffgemisches in den Kupolofen in einem Bereich, der unmittelbar unterhalb der Gattierungsöffnungsschwelle 40 liegt. Der Brenner hat Düsen 66, die in der Verbrennungskammer 60 angeordnet sind, in der das Kohlenmonoxidgas. das vom unteren Teil des Kupolofens aufwärts strömt, mit erwärmter Luft gemischt und entzündet wird. Das brennende Gemisch strömt durch eine öffnung 82 mit kleinerem Durchmesser und einen konischen Brennerkopf 84 nach außen in den Kupolofen selbst.

In F i g. 2 ist die beste Lage der öffnung 60 relativ zur

Grtiuci uligsiJiniuiigsMUMwciic 40 uai gcMciit. Diese v_/n-

nung ist vorzugsweise neben einer der vertikalen Seiten wände 41 der Gattierungsöffnung 32 unterhalb der Schwelle 40 und um einen Winkel von etwa 15° gegen die Mittellinie der Gattierungsöffnung 40 versetzt angeordnet. Hierdurch kann die Brennerflamme die beste Stellung zum Entzünden der Grenzfläche zwischen der durch die Gattierungsöffnung einströmenden Luft und den im Kupolofen aufsteigenden Gasen einnehmen.

Im Betrieb des Kupolofens, der seiner weiter oben beschriebenen Begichtung folgt, wird das Koksbett entzündet und Luft durch die Winddüsen 28 eingeblasen, um das Koksbett zu verbrennen und Hitze und Kohlendioxidgas zu erzeugen. Die Hitze schmilzt das zuunterst liegende Metall in der Füllgutsäule, das durch das Koksbett abwärts fließt und als geschmolzenes Metall durch die Rinne 18 austritt. Das jetzt unter Druck erzeugte heiße Kohlendioxidgas strömt durch das tiefer sackende Koksbett nach oben. Dieser Koks wird durch die heißen Gase vorgewärmt und reagiert mit dem in ihm befindlichen heißen Kohlendioxid in einer endothermen Reaktion und erzeugt Kohlenmonoxidgas. welches durch die Fördergutsäule bis zu einem in der Nähe der Gattierungsöffnung 32 liegenden Bereich aufwärts strömt. Die Gase haben hierbei aufgrund der Warmeabsorption sowohl durch die endotherme Reaktion zum Bilden von Kohlenmonoxid als auch durch die Warmeabsorption in der Fördergutsäule eine bemerkenswert niedrigere Temperatur. Das Kohlenmonoxidgas hat normalerweise eine Temperatur unterhalb seiner Selbstzündtemperatur oder es wird durch die großen Mengen von durch die öffnung 32 in den Schacht einströmender Luft rasch unter diese Temperatur abgekühlt.

Das Leitungs- und Brennersystem der vorliegenden Erfindung zieht vorzugsweise annähernd 5% der Gesamtmenge an heißem, durch den Kupolofen strömenden Kohlenmonoxidgas ab und bläst es bei einer Temperatur von über 615°C unterhalb der Einfüllöffnungsschwelle 40 durch den Brenner 62 wieder ein. Die heißen Gase mit einer Temperatur von oder über der Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxids entzünden sich sofort, wenn sie mit Luft gemischt werden, und bilden eine Zündflamme im oberen Teil des Kupolofens. Wenn die Temperatur auf die Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides oder darunter fällt, kann das Heizelement 67 eingeschaltet werden, wodurch die Verbrennungsluft soweit erhitzt wird, dali sie das Kohlenmonoxid entzündet.

Wenn auch uer Wirkungsgrad lies rCupuioiens geringfügig gesenkt wird, befreit das Verfahren nach der Erfindung doch von der Notwendigkeit, Erdgas von außen zuzuführen, um die Obergase des Kupolofens zu entzünden. Hierdurch wird erheblich an den Gesamtbrennstoffkosten und bei der Nutzleistung des Kupolofensystems gespart.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Koksbeheizter Kupolofen zum Schmelzen von Metall mit mindestens einer Reihe von in der Nähe des unteren Endes angeordneten Winddüsen und einer im Abstand oberhalb der Winddüsen angeordneten Gattierungsöffnung und einem neben der Gattjerungsöffnung angeordneten Zündbrenner für das im Ofen aufsteigende Kohlenmonoxidgas, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Winddüsen (28) Abzugsvorrichtungen (50,52,54 und 56) vorgesehen sind, welche heiße Gase mit einer oberhalb der Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides liegenden Temperatur aus dem Kupolofen abziehen und diese Gase durch den Zündbrenner (60) wieder in den Kupolofen (A) injizieren.

2. Kupolofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Gattierungsöffnung (32) Vorrichtungen zum Erzeugen eines Unierdruckes an der Gattierungsöffnung (32) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündbrenner (62) eine Heizvorrichtung (67) zum Vorwärmen der zugeführten Luft über die Selbstzündtemperatur des Kohlenmonoxides aufweist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (52, 54, 56) mit einer thermischen Isolierung (59 bzw. 57) versehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündbrenner (60) unterhalb der Schwelle (40) der Gattierungsöffnung (32) angeordnet ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Entnahmeöffnung (50) kommende Leitung (52) nach oben und außen durch die Wände (10 und 12) des Kupolofens (A) geführt ist

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom unteren Teil des Ofens zum Zündbrenner (62) führende Leitung (52) unter einem spitzen Winkel zur Vertikalachse des Ofens geneigt ist.