DE327057C - Ofenkopf fuer Regenerativoefen - Google Patents

Ofenkopf fuer Regenerativoefen

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DE327057C
DE327057C DE1917327057D DE327057DD DE327057C DE 327057 C DE327057 C DE 327057C DE 1917327057 D DE1917327057 D DE 1917327057D DE 327057D D DE327057D D DE 327057DD DE 327057 C DE327057 C DE 327057C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D91/00Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for
    • F23D91/02Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for for use in particular heating operations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2206/00Burners for specific applications
    • F23D2206/0021Gas burners for use in furnaces of the reverberatory, muffle or crucible type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Ofenkopf für Regenerativöfen. Zur besseren Ausnutzung der wertvollen Bestandteile der Kohle ist es in letzter Zeit vorgeschlagen worden, zum Betriebe von Regenerativöfen, vor allem von Siemens-Martin-Ofen, entweder Koks in Gaserzeugern zu verarbeiten oder aber dem aus mit Kohle beschickten Gaserzeugern gewonnenen Gase seine' wertvollsten Bestandteile, nämlich die Kohlenwasserstoffe, zu entziehen. In beiden Fällen ergeben sich für den Betrieb des Ofens Gase, die überhaupt keine oder doch nahezu keine Kohlenwasserstoffe enthalten und eine nichtleuchtende Flamme ergeben.
  • Macht nun schon diese nichtleuchtende Flamme die richtige Führung des Ofens schwierig, so kommt noch ein weiterer Ubelstand hinzu, auf den zuerst #,la r k g r a f (Stahl und Eisen z926, S. 1245) hingewiesen hat. Die Verbrennung einer mit gereinigtem Gas gespeisten Flamme vollzieht sich in einer ganz anderen, für den Ofenbetrieb sehr viel ungünstigeren greise, wie bei Verwendung ungereinigten Kohlegeneratorgases. Die Flamme verteilt ihre Wärme durch den ganzen Ofrnrauin; sie wird lang und demnach weniger heiß; sie läßt sich nicht auf dem Bade halten, sondeen entwickelt sich mehr nach oben, wobei das Gewölbe und die abziehenden Ofonköpfe angegriffen «erden, auch die M' ärme"peiclier gehen heißer, als es erwünscht ist. `"ersuche zur Erklärung dieser Erscheinung sind veröffent= licht in Stahl und Eisen 1917, S. .f.18 ff. und 538fr- Zwar ist an den angeführten Stellen schon richtig angedeutet, daß dit- Entziehung des Teers, das Fehlen des Teer- und Staubgehaltes in dem gereinigtem Gas bei dem Auftreten dieser ungünstigen Erscheinungen eine wichtige Rolle spielt; doch ist eine richtige Erklärung hierfür an den angeführten Stellen nicht gegeben.
  • Bekanntlich erfolgt die Wärmeübertragung der Gase auf die Charge auf dreierlei verschiedenem Wege, durch direkte Berührung, durch Leitung und durch Strahlung. Um eine wirksame Wärmeübertragung durch Strahlung zu erzielen, ist die Anwesenheit von Körpern notwendig, und zwar am besten von Körpern, deren Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Rauminhalt möglichst groß ist,. z. B. Kohlenstoff, der in der Hitze durch Spaltung der Kohlenwasserstoffe gebildet wird. Nun fehlen dem gereinigten Gase diese Körper nach Ausscheiden des Teers und Staubes vollständig, wodurch auch die Entleuchtung der Flamme erklärt ist. Also ist bei der nichtleuchtenden Flamme des -gereinigten Generatorgases die Wärmeübertragung durch Strahlung unmöglich gemacht, sofern man die Flamme selbst betrachtet und-von der Strahlung des Ofengewölbes, der Ofenwände und der Brennerköpfe absieht. Diese strahlenden Wände werden ihrerseits wieder bloß durch Berührung mit den heißen Flammgasen erwärmt. Die Folge hiervon ist, daß der in den Ofen eintretende heiße Gasstrom sich nicht so schnell erhitzt wie der leuchtfähige Gasstrom, mithin die Verbrennungsgeschwindigkeit zurückgeht und die Flammentemperatur fällt.
  • Die Übertragung der Wärme auf die Charge durch Leitung kann eine wesentliche Rolle deshalb nicht spielen, weil infolge der hohen Temperatur die.Dichte und lnltlllll die Wärmeleitfähigkeit der Gase sehr gering sind.
  • Es bleibt also bei der Verwendung nichtstrahlender Gasarten einerseits nur die Wärmeübertragung durch Berührung übrig, and(-rseits fällt aber außerdem noch die Flammentemperatur, wie eben auseinandergesetzt. Es kommt demnach einzig und allein darauf an, bei der Verwendung nichtleuchtender Gase sowohl die Berührung der Flamme mit der Charge, wie auch die Temperatur der Flamme möglichst zu erhöhen, und dies ist bei den bisherigen Versuchen offenbar nicht genügend berücksichtigt worden. Eine kurze und heiße Flamme wird bekanntlich durch intensive Mischung von Gas und Luft erzeugt; die Hauptsache ist jedoch, daß diese Flamme in gründliche Berührung mit der Charge gebracht wird. Beides läßt sich durch die Einführung der Verbrennungsluft und des Gases oder eines derselben unter erhöhtem Druck, d. h. mit erhöhter Eintrittsgeschwindigkeit, erreichen.
  • Die vergrößerte Eintrittsgeschwindigkeit ist ihrerseits aber ein Faktor des Eintrittsquerschnitts. Je größer die Geschwindigkeit, desto kleiner d-e Querschnitte. Da die Gase im Ofen nun notwendigerweise expandieren, f#o werden diese engen Querschnitte für den Austritt nicht mehr genügen. Aus diesem Grunde war bisher bei Regenerativöfen die Eintrittsgeschwindigkeit der Gase begrenzt und diese Grenze lag unterhalb der Möglichkeit, mit gereinigten Gasen wirtschaftlich zu arbeiten.
  • Daraus ergibt sich der Schluß, daß man unter diese bisher innegehaltene Grenze der Eintrittsgeschwindigkeit heruntergehen muß, und um dies zu ermöglichen, werden gemäß der Erfindung die Brenner mit besonderen und getrennten Öffnungen für den Eintritt und für den Austritt der Gase ausgerüstet. Dann können die Eintrittsöffnungen entsprechend der gewünschten Eintrittsgeschwindigkeit beliebig eng gemacht werden, so eng, daß sie zum Austritt der Gase nicht mehr genügen, denn für die abziehenden Gase sind besondere Öffnungen vorhanden, die -ihrem Querschnitte nach das ganze abziehende Gasvolumen aufnehmen können.
  • Bei Regenerati%-öfen, die nur mit V orwärmung der Luft, nicht aber des Gases arbeiten, ist es bereits bekannt, die Zuführungsöffnung für Gas und Luft zur Erzeugung einer Strahl -gebläseflamme eng zu machen und für die Abgase eine besondere Abzugsöffnung vorzuselicn. Eine sol<-lie besondere Abzugsöffnung für die Abgase ist ferner auch schon bei Regenerativöfen mit Gasvorw:irniung zum Zweck der Schonung der Brennerköpfe vorgeschlagen. Schließlich ist es auch bekannt, bei Regenerativöfen nicht vorgewärmtes Gas durch enge, nach unten gerichtete Öffnungen zuzuführen, um die Flamme nach unten zu drücken.
  • Demgegenüber beruht die Eifindung auf der Erkenntnis, daß durch die gleichzeitige Verwendung dieser verschiedenen Einzelheiten - enge, nach unten gerichtete Gaszuführungskanäle und besondere Abzugsöffnungen für die Abgase - bei Regenerativöfen mit Gas- und Luftvorwärmung die Aufgabe gelöst werden kann, mit Koksgeneratorgas oder mit gereinigten Gasen eine kurze, 1:eiße, auf das Bad gerichtete nichtleuchtende Flamme zu erzielen.
  • Es ist nun nicht nötig, sowohl die Luft als auch das Gas unter hoher Geschwindigkeit in den Ofen treten zu lassen; es genügt, wenn eine der beiden Gasarten die genügende Geschwindigkeit hat, und zwar ist es am zweckmäßigsten, dem Gase und nicht der Luft die hohe Geschwindigkeit zu geben.
  • In den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindungunte_-dieser Voraussetzungin verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht, weil die gleichmäßige Ausbildung der Gas- und der Luftöffnungen wegen der sich dabei ergebenden einfachen Konstruktionen eine besondere Veranschaulichung nicht verlangt.
  • In den Fig. x bis 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und zwar ist Fig. x ein Längsschnitt durch den Ofen, Fig. 2 die Vorderansicht eines Brenners und Fig. 3 der Horizontalschnitt durch Ofen und Brenner.
  • a ist der Luftkanal, b der aufsteigende Gaskanal. Aus diesem führen z. B. vier Gaskanäle c in den Ofen, um das Gas, welches unter Druck steh, mit großer Geschwindigkeit in den Ofen eintreten zu lassen. Zwischen diesen Kanälen c liegt ein Kanal d, versehen mit einem Schieber e. Beim Eintritt des Gases ist dieser Schieber geschlossen, beim Austritt der .Abgase dagegen geöffnet. Der Querschnitt von d ist so bemessen, daß die ihn durchstreichende Abgasmenge unter Hinzurechnung der geringen Mengen,-die durch c streichen, genügt, um der Gaskammer die gewünschte Temperatur zu geben.
  • Fig. .1 und ö stellen eine andere Ausführungsform dar, und zwar ist Fig- 4 die Vorderansicht des Gasbrenners und Fig. ö der Querschnitt durch die dazugehörenden Regenerativkammern.
  • Die Gaseintrittsquerschnitte c werden hier von einer Anzahl kreisrunder Kanälchen gebildet. An Stelle des in der ersten Ausführun,--.'form dargestellten Kanals d ist jedoch ein Kanal f vorgesehen, in welchem wiedcrumder Schieber e vorhanden ist. Der Kanal f verbindet nun den Luftkanal und den Gaskanal zwiscllcii Regenoratoren und Ofen. An der Einströmungsseire ist der Schieber e geschlossen, an der Ausströmungsseite dagegen geöffnet. Bei dieser Ausführungsform muß der Quersclnitt des Luftkanals a so brng bemessen sein, daß er -enügt, um die gesamten Abgase, vermindert lediglich um das geringe Ouantum, welches durch c abströmt, aufnehmen zu können.
  • Es ist ohne weiteres klar, daß man, falls notwendig, auch die Luftöffnungen des Brenners in der Teichen Weise ausbilden kann.
  • Bei diesen beiden Ausführungsarten ist ein Ventil erforderlich, um heiße Gase abzuschiebern. Nach der Ausführungsform nach Fig. 6 und,7 ist dieses Ventil an eine Stelle verlegt, wo es der Hitze weniger ausgesetzt ist. Gleichzeitig ist bei dieser Ausführungsform davon Nutzen gezogen worden, daß meistens eine sehr hohe Vorwärmung der Luft, jedoch eine weniger hohe Vorwärmung des Gases gewünscht wird. Während bei den Ausführungsformen x bis 5 Gas- und Luftkammern parallel geschaltet sind, sind bei dieser Ausführungsform die Kammern hintereinander geschaltet, und das Ventil, welches den Verbindungsweg zwischen den Kammern reguliert, liegt erst hinter der heißgehenden Luftkammer. Fig. 6 ist -ein Längsschnitt durch Ofen und Regeneratoren und Fig. 7 ein Horizontalschnitt durch Ofen, Brenner und Regeneratoren. a und b sind wiederum die senkrechten Luft- und Gaskanäle, c sind die verengten Gaszuführurigskanäle, dann ist g das Luftumstellventil und h das Gasumstellventil. Die Luft tritt durch das Ventil g in die Luftkammer i und von dieser durch a in den Ofen. Das Ventil k ist hierbei geschlossen. Das unter Druck stehende Gas tritt durch h in den Gasregenerator! und aus diesem durch b und c zum Ofen. Auf der Abzuzs:eite treten fast sämtliche Abgase durch a in die Luftkammer i und nur der geringste Teil durch b und c nach 1. 'Nach Erwärmung von i zielten die Abgase durch das geöffnete Ventil k in den unter dem Luftregenerator liegenden Kanal in,, welcher die Abgase in den oberen Teil des Re generators 1 führt, in welchem sie den Rest ihrer Hitze abgeben und durch h zum Schornstein entweichen.
  • Diese Ausführungsform ist also &durch gekennzeichnet, daß die Luftöffnung des Brenners auf der abziehenden Seite als die besondere Abzugsöffnung für die zu den Gaskammern ziehenden Gase dient. Sullte aus irgendwelchen Gründen nicht der Gusbrenner, sondern nur der Luftbrenner in der beschriebenen Weise ausgebildet werden, so würde dann natürlich der Gasbrenner dit#. gesamte Abgasmenge auf der abziehenden Seite aufzunehmen und abzuführen haben.
  • Bei der Ausführun-sform der Fig. 8 erfolt auch die Zuführung der Luft ebenso wie die des Gases durch eine '.Mehrzahl von Öffnungen, die so eng sind, daß sie zur Leitung der abziehenden Gase nicht genügen. Die Luftkammer i ist hier ebenso wie die Gaskammer L durch die 'senkrechten Kanäle ca und b mit den verengten Zuführungskanälen c im Brennerkopf verbunden. Die Luft- und Gasöffnungen können im Brennerkopf in jeder beliebigen Lage zueinander angeordnet werden.
  • Die abziehenden Gase verlassen den Ofen durch den Kanal-m, der im Querschnitt genügend groß ist, um die gesamten Abgase aufzunehmen. Unterhalb des Kanals m ist eine Schlackenkammer st vorgesehen, aus welcher die Abgase durch den Kanal o in die Luft- und Gaskammer n gelangen. Der Kanal o ist durch einen Schieber p auf der Eintrittsseite absperrbar.
  • Natürlich sind noch andere Lösungen zur Bewältigung dieser Schwierigkeiten möglich.

Claims (3)

  1. PATEN T-AN SPRL cIiE: i. Ofenkopf für Regenerativöfen, die mit Koksgeneratorgas oder mit gereinigten Gasen betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführungskanäle nach unten geneigt und eng sind, und zur Abführung der zur Vorwärmung des Verbrennungsgases dienenden- Abgase ein besonderer, absperrbarer Kanal vorgesehen ist.
  2. 2. Ofenkopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftöffnung als Abzugsöffnung für die gesamte Abgasmenge dient, und daß zwischen dem Luft- und Gaskanal ein abstellbarer Verbindungskanal zur Überleitung eines Teiles der Abgase in die Gaskammer vorgesehen ist.
  3. 3. Ofenkopf nach Anspruch i und =. `dadurch gekennzeichnet, daß der abstellbare Verbindungskanal hinter der einen Regeneratorkammer, z. B. der Luftkammer, angeordnet ist und die Regeneratorkammern während der Aufheizzeit hintereinander schaltet. q.. Ofenkopf nach Anspruch i, - dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Luft als auch das Gas dem Ofen durch eine Mehrzahl enger Öffnungen zugeführt wird.
DE1917327057D 1917-07-17 1917-07-17 Ofenkopf fuer Regenerativoefen Expired DE327057C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1094280B (de) * 1956-03-21 1960-12-08 Gussstahlwerk Oberkassel Ag Vo Duesenkombination fuer Siemens-Martin-Ofenkoepfe und Verfahren unter Verwendung dieser Duesenkombination

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1094280B (de) * 1956-03-21 1960-12-08 Gussstahlwerk Oberkassel Ag Vo Duesenkombination fuer Siemens-Martin-Ofenkoepfe und Verfahren unter Verwendung dieser Duesenkombination

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