DE3225772A1

DE3225772A1 - Blaslanze

Info

Publication number: DE3225772A1
Application number: DE19823225772
Authority: DE
Inventors: Alfred Kryczun; Rolf 5000 Köln Pufal
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1984-01-12
Also published as: JPS5923809A; CA1222625A; US4465265A; ZA835002B

Description

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Anlage zur Patentgesuch der

Klöckner-Humboldt-Deutz

Aktiengesellschaft

vom 06. Juli 1982

Blaslanze

Die Erfindung betrifft eine Blaslanze, die mit einer Abdichtung durch eine öffnung im Reaktor höhenverstellbar geführt ist.

Es ist bekannt, zum Frischen einer Eisen- bzw..Stahlschmelze, wobei Sauerstoff auf die Badoberfläche geblasen wird, eine höhenverstellbar geführte Blaslanze mit einer gasdichten Durchfuhrung durch eine öffnung im Deckel vorzusehen (DE-AS 19 04 442).

Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung für ein Verfahren zum Vakuumfrischen einer Schmelze. Zum gasdichten Abschluß der höhenverstellbaren Blaslanze ist eine Stopfbuchse vorgesehen.

Bei einem metallurgischen Prozess, insbesondere beim Frischen von Metallschmelzen durch Aufblasen eines Sauerstoffstrahles, ist es unvermeidlich, daß das Schmelzbad infolge des in die Schmelze eindringenden Gasstrahles sowie durch das beim Frischen entstehende Reaktionsgas in äußerst heftige Wallung gerät und spritzt. Außer Spritzern werden mit dem austretenden Gas a"ch Metall- und Staubpartikel mitgerissen und gelangen in den Gasraum. Dabei bilden sich auf dem Schaft der Lanze Ansätze und Anbackungen, welche / die Stoffbuchsenpackung bei axialen Bewegungen der Lanze

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beschädigen und dadurch zu Undichtigkeiten führen, gegebenenfalls auch zu Betriebsunterbrechungen.

Die Abdichtung einer höhenverstellbar geführten Blaslanze im Deckel eines metallurgischen Reaktors mit Hilfe einer Stopfbuchse ist außerdem auch deshalb problematisch und störanfällig, weil die Abdichtung nur dann den Anforderungen genügt, wenn die Achsen von Blaslanze und Stoffbuchse genau übereinstimmen. Dies bedingt eine sehr exakte Führung der Blaslanze, was in Anbetracht von deren Länge und Gewicht nur mit großem Aufwand und Schwierigkeiten zu verwirklichen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine höhenverstellbar und gasdicht durch eine Öffnung im Reaktor geführte Lanze derart auszubilden, daß sie problemlos und ungeachtet des Druckunterschiedes zur umgebenden Atmosphäre im Reaktor bewegt werden und arbeiten kann, ohne daß dabei die Dichtung in Mitleidenschaft gezogen oder zerstört wird. Insbesondere soll die Blaslanze dicht oberhalb eines stark spritzenden Metallbades und unter Betriebsbedingungen mit starker Gas- und Hitzeentwicklung mit hoher Verfügbarkeit eingesetzt werden können. Gegebenenfalls soll die Blaslanze auch ohne die Notwendigkeit einer Betriebsunterbrechung auswechselbar sein.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der Erfindung dadurch, daß die gasdichte Durchführung als ein in axialer Richtung dehnbarer Metallbalg ausgebildet ist, der mit einem Ende die Öffnung des Reaktors, und mit dem anderen Ende den Mantel der Lanze umschließt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß zwischen Lanze und Metallbalg ein infolge der Dehnbarkeit desselben mit der Lanze mitbewegter Raum in

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direkter Verbindung mit dem Gasraum des Reaktors entsteht. Infolgedessen kann die öffnung im Deckel, an die der Metallbalg im unteren Ende druckdicht angeschlossen ist, im Durchmesser um einen Ringspalt größer sein als der Durchmesser der Lanze. Diese behält infolgedessen ihre axiale Beweglichkeit auch bei stärkeren Verschleiß- und Verschmutzungszustanden. Selbst bei stark spritzenden Metallbädern und unter schwierigen Betriebsbedingungen bleibt infolgedessen eine ungehinderte Beweglichkeit bzw. Höhenverstellbarkeit der Blaslanze problemlos'erhalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Blaslanze von einer durch die öffnung in den Reaktor hineinragenden Schutzhülse umgeben ist. Vorzugsweise weist diese Schutzhülse Kanäle mit Anschlüssen für ein Kühlmedium auf.

Mit der Schutzhülse, insbesondere mit der vom Kühlmedium durchflossenen Schutzhülse, ergibt sich der Vorteil, daß Ansätze und Verkrustungen von der Blaslanze weitestgehend ferngehalten werden, da diese von der Schutzhülse abgeschirmt ist.

Darüberhinaus vermindert sehr vorteilhaft die gekühlte Schutzhülse Hitzeeinstrahlung vom Metallbad gegen die Lanze. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß eine Ausstattung der Lanze mit einem Kühlwassermantel in vielen Fällen überflüssig wird.

Dies hat den weiteren Vorteil zur Folge, daß diese leichter, beweglicher und preisgünstiger beispielsweise als einwandiges Rohr ausgeführt werden kann. Es ergeben sich folglich Einsparungen an Gewicht und Herstellungskosten für Lanze und Führung, und die Beweglichkeit der Lanze wird verbessert.

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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß oberhalb der Schutzhülse eine Einrichtung zum Absperren der öffnung bei angehobener Stellung der Blaslanze vorgesehen ist. Diese Absperreinrichtung kann als elektromotorisch oder pneumatisch betätigbare Armatur, beispielsweise als Schieber oder Kugelhahn ausgebildet sein und dient dazu, den Reaktor nach Ausfahren der Lanze gegen die Außenatmosphäre abzuschließen.

Mit großem Vorteil ergibt sich durch diese Anordnung eine Auswechselbarkeit der Lanze, ohne daß bei Anordnung mehrerer Lanzen der Betrieb des Reaktors unterbrochen werden muß. Die Absperrarmatur ermöglicht somit in problemloser, vorteilhafter Weise einen Lanzenwechsel während eines ununterbrochenen Blasvorganges. Dies ist insbesondere bei einem Reaktor zur Brennstoffvergasung von größtem Vorteil, weil bei einem solchen jede Betriebsunterbrechung mit erheblichen, dem Fachmann bekannten Problemen verbunden ist.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgernä'ßen Anordnung ist vorgesehen, daß zur Führung der Lanze vorzugsweise zwei Führungsstangen seitlich angeordnet sind, und daß am Kopf der Lanze eine Platte befestigt ist, die mittels Führungsbuchsen an den Führungsstangen geführt ist.

Eine derartige Führung ist unkompliziert, für rauhen und rauhsten Betrieb geeignet, und mit relativ geringem Fertigungsaufwand und Kosten aus gängigem Material erstellbar.

Ferner ist zum Heben und Senken der Lanze wenigstens ein zu den Führungsstangen achsparallel angeordnetes Hubelement vorgesehen, dessen unteres Ende mit der Führungsstange, und dessen oberes Ende mit der Platte/verbunden ist. Dabei können die Führungsstangen mit ihren oberen Enden in eine

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Trag-Konstruktion, gegebenenfalls unter Zwischenlage von Entlastungsfedern, eingehängt sein.

Mit dieser Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, daß eine Belastung von Deckel und/oder Wand des Reaktors vermieden wird. Darüberhinaus bilden die Führungsstangen mit den Hubelementen einschließlich der von diesen geführten Blaslanze mit dem dehnbaren Metallbalg eine funktioneile Einheit. Diese ist mit Vorteil übersichtlich, dem robusten Betrieb angepaßt, und zum Anschluß an eine Fernbedienung geeignet, . insbesondere da sie infolge ihrer Zuverlässigkeit unter normalen Betriebsumstanden keiner Wartung bedarf. Dadurch, daß die Führungsstangen hängend angeordnet sind, können sie auch bei größerer Länge mit verhältnismäßig geringem Durchmesser relativ leicht ausgeführt sein, da sie im wesentlichen auf Zug und nicht auf Knickung beansprucht sind.

im folgenden wird die Erfindung mit ihren Vorteilen anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt die Lanze 1, deren Mündungsbereich 2 in den Gasraum 3 des Reaktors 4 hineinragt. Die Wand 5 des Reaktors 4 besteht aus einem äußeren Mantel von Stahlblech 6, der innen mit einer feuerfesten Auskleidung 7 versehen ist. In der Wand 5 befindet sich die Öffnung 8 für die Lanze 1. Den äußeren Abschluß der Öffnung 8 bildet ein mit dem Mantel 6 verschweißter Stutzen 9 mit Flansch 10.

Konzentrisch in der Öffnung 8 ist die Schutzhülse 11 angeordnet. Diese ist mit einem Flansch 12 ausgestattet, der mit dem Flansch 10 des Stutzens 9 fest verbunden ist. Die Schutzhülse 11 ist doppelwandig ausgebildet und mit Kanälen 13 für ein Kühlmittel ausgestattet. Der Zu- und Abfluß von Kühlmittel ist rein schematisch durch die Pfeile 14 symbo-

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lisiert. Die Schutzhülse 11 umgibt die Lanze 1 konzentrisch mit geringem Abstand. Sie schützt die Lanze 1 vor Hitzeeinwirkung, vor Staubansätzen sowie vor Anbackungen von Schlacken- und Metallspritzern. Sie gewahrleistet infolgedessen das probleme Ein- und Ausfahren der Lanze 1 und damit eine langdauernde Verfügbarkeit derselben. Sie kann außerdem an ihrer .unteren Mündung 15 mit einem Anschlag 16 versehen sein, der einen weitergehenden Schutz des Mündungsbereiches 2 gewährleistet. Außerdem wird durch den Anschlag 16 der genaue Abstand der LanzenmDndung 2 zum Badspiegel fixiert. Notwendige Änderungen des Lanzenabstandes zur Badoberflache (nicht dargestellt) können dabei beispielsweise durch Einsatz längerer oder kürzerer Schutzhülsen 11 vorgenommen werden. Gegebenenfalls könnte eine Schutzhülse auch höhenverstellbar angeordnet sein.

Oberhalb der öffnung beziehungsweise der Schutzhülse 11 ist eine druck- und warmfeste, gegebenenfalls wassergekühlte Absperrarmatur 17 angeordnet. Diese kann elektromotorisch oder pneumatisch betätigt und beispielsweise als Schieber oder Kugelhahn ausgebildet sein. Die Absperrarmatur 17 stellt bei einem beispielsweise mit überdruck betriebenen Vergasungs-Reaktor 4 eine erfindungswesentliche Ausgestaltung der höhenverstellbar geführten Blaslanze 1 dar.
Weil die Blaslanze 1 trotz der vorteilhaft abgeschirmten Führung in der Schutzhülse 11 von Zeit zu Zeit überprüft und gegebenenfalls einer Inspektion und/oder Erneuerung ihres Düsenmundstückes unterzogen werden muß, kann dies bei Anordnung mehrerer Blaslanzen 1 mit Hilfe der Anordnung der Absperrarmatur 17 ohne Betriebsunterbrechung durchgeführt werden. Dabei wird die Lanze 1 soweit gehoben, bis sich ihr Mündungsbereich 2 oberhalb der Absperrarmatur 17 befindet. Danach wird die Absperrarmatur 17 abgesperrt und die Lanze 1 aus ihrer Führung herausgenommen.

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Die Abdichtung der Lanze 1 gegenüber der Öffnung 8 besitzt als wesentliches Funktionselement einen in axialer Richtung dehnbaren Metallbalg, der mit einem Ende 19 in seinem unteren Bereich mit der Absperrarmatur 17 fest und druckdicht verbunden ist und in seinem oberen Bereich 20 druckdicht den Schaft I¹ beziehungsweise den Kopf 21 der Lanze 1 umschließt. Auf diese Weise wird zwischen Metallbalg 18 und Lanze 1 ein Gasraum 22 gebildet, welcher durch den Stutzen 9 in direkter Verbindung mit dem Gasraum 3 des Reaktors 4 steht. Dadurch wird, unter Vermeidung einer Stoffbuchse, eine problemlose Beweglichkeit der Lanze 1 im Bereich der Öffnung 8 ermöglicht. Geringfügige Abweichungen der Achse "A" der Lanze 1 von der Achsrichtung des Stutzens 9 sind daher unbedenklich, denn sie verursachen keine Behinderungen bezüglich Beweglichkeit und/oder Abdichtung. Das gleiche gilt fur den Fall von Ansätzen und/oder Anbackungen durch Schlacken- oder Metallspritzer. Infolgedessen kann das Führungsgestänge 23 ohne größeren Aufwand beispielsweise hinsichtlich Genauigkeit beziehungsweise Toleranzen zur problemlosen und unkomplizierten Führung der Lanze 1 robust ausgebildet sein. Die Lanze 1 ist am Kopf 21 mit einer Führungs- und Antriebsplatte 24 ausgestattet, welche mit Führungsbuchsen 25 am Führungsgestänge 23 gleitend geführt ist. Zum Auf- und Abbewegen der Lanze 1 sind Antriebselemente rechts und links vom Führungsgestänge 23 vorgesehen. Diese bestehen beim Ausführungsbeispiel je aus einer Hubspindel 26 und einer motorisch angetriebenen Spindelmutter 27. Sie stützen sich mit Fußplatten 28 am Führungsgestänge 23 ab. Anstelle von Hubspindeln 26 und Spindelmuttern 27 können auch andere Antriebe, beispielsweise hydraulische Kolben/Zylinder-Einheiten verwendet werden.
Das Führungsgestänge 23 ist am oberen Ende 29 in einer Tragkonstruktion 30 hangend angeordnet, und zwar unter Zwischenlage von Entlastungsfedern 31. Durch diese wird

t- e- w / ιί.

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sehr vorteilhaft das Gewicht der gesamten Hub- und Führungseinrichtung sowie der Lanze von der Tragkonstruktion 30 aufgenommen und auf diese Weise die Absperrarmatur 7 sowie der Stutzen 9 und damit der Reaktor 4 selbst entlastet. Die Federn 31 bewirken zudem eine sehr vorteilhafte Kompensation von Dehnungen, die beispielsweise durch Wärme oder Spannungen hervorgerufen werden können. Gegebenenfalls kann zusätzlich zur Anordnung der Schutzhülse 11 ein weiterer Schutz der Lanze 1 sowie des Raumes 22 zwischen dieser und dem Metallbalg 18 dadurch erreicht werden, daß ein Anschluß für ein Sperr- oder Spülgas angeordnet ist (nicht gezeigt).

Das Wechseln der Lanze 1 kann nach Schließen der Absperrarmatur 17 und Druckentlastung des Raumes 22 durch Lösen und Herausziehen der Lanze 1 nach oben durch die Führungs- und Antriebsplatte 24, oder durch Demontage der gesamten Anordnung oberhalb der Absperrarmatur 17 erfolgen.
Anstelle der Ausführung der gasdichten Lanzenanordnung mit Hilfe eines Metallbalges 18 kann auch gegebenenfalls eine Umkleidung der Lanze 1 beziehungsweise des Lanzenschaftes 1' mit Teleskoprohren und Gleitdichtungen oberhalb der Absperrarmatur 17 vorgesehen sein. Eine solche Lösung dürfte jedoch mehr Gestehungskosten, Betriebsaufwand und Wartung verursachen als der Metallbalg 18.

Claims

06. Juli 1982 KHD Gr/Ju H 82/32 Patentansprüche

1. Blaslanze, die mit einer Abdichtung durch eine öffnung im Reaktor höhenverstellbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Abdichtung als ein in axialer Richtung dehnbarer Metallbalg (18) ausgebildet ist, der mit einem Ende die öffnung (8, 9) des Reaktors (4) und mit dem anderen Ende den Mantel der Lanze (1) umschließt.

2. Blaslanze, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (1) von einer durch die Öffnung (8) in den Reaktor (4) hineinragenden Schutzhülse (11) umgeben ist.

3. Blaslanze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülse (11) Kanäle (13) mit Anschlüssen (14) für ein Kühlmedium· aufweist.

4. Blaslanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der öffnung beziehungsweise der Schutzhülse (11) eine Einrichtung (17) zum Absperren der öffnung (8, 9) bei angehobener Stellung der Blaslanze (1) vorgesehen ist.

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5. Blaslanze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Lanze (1) vorzugsweise zwei seitlich von dieser angeordnete Führungsstangen (23) vorgesehen sind, und daß am Kopf (21) der Lanze (1) eine Platte (24) befestigt ist, die mittels Führungsbuchsen (25) an den Führungsstangen (23) geführt ist.

6. Blaslanze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,-daß zum. Heben und Senken der Lanze (1) wenigstens ein zu den Fuhrungsstangen (23) achsparallel angeordnetes Hubelement (26, 27) vorgesehen ist, dessen unteres Ende (28) mit der Führungsstange (23), und dessen oberes Ende mit der Platte (24) verbunden ist.

7. Blaslanze nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (23) mit"ihren oberen Enden (29) in eine Trag-Konstruktion (30), gegebenenfalls unter Zwischenlage von Entlastungsfedern (31), eingehängt sind.