DE3315087A1

DE3315087A1 - Process for the removal of melt from a cupola furnace

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Publication number: DE3315087A1
Application number: DE19833315087
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 4047 Dormagen Bueb; Günter 5000 Köln Imhäuser; Peter Dipl.-Chem.Dr. 4030 Ratingen Kuhn; Edgar Prof. Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 5090 Leverkusen Muschelknautz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1984-10-31

Abstract

In the process, hot gas and melt emerge essentially horizontally through a common opening of the cupola furnace, with simultaneous killing of the melt stream in which hot air and melt, after leaving the furnace, are deflected at least through an angle of 30 DEG in the horizontal plane, the melt being simultaneously deflected through an angle of 45-60 DEG towards the vertical under the action of gravity. In addition, apparatuses for carrying out the process are described.

Description

Verfahren zur Entnahme von Schmelze aus einem Kupol-Method for removing melt from a cupola

ofen Kupolöfen sind Schachtöfen, die von oben in abwechselnden Schichten mit dem zu schmelzenden Material und Brennstoff, im allgemeinen Koks, beschickt werden.Oven cupolas are shaft furnaces that work from above in alternating layers charged with the material to be melted and fuel, generally coke will.

Im unteren Teil des Kupolofens wird Verbrennungsluft eingeblasen. Die Schmelze wird im Boden des Kupolofens entnommen.Combustion air is blown into the lower part of the cupola furnace. The melt is removed from the bottom of the cupola furnace.

Damit die Verbrennungsluft im Gegenstrom zur Beschickung durch den Ofen hindurchtreten kann, erfolgt die Einspeisung der Luft oberhalb der Stelle, an der das Schmelzgut bereits flüssig ist. Im Ofen herrscht im allgemeinen ein Gasdruck von 0,05 bis 0,08 bar.So that the combustion air flows in countercurrent to the feed through the Can pass through the furnace, the air is fed in above the point at which the melting material is already liquid. There is generally gas pressure in the furnace from 0.05 to 0.08 bar.

Damit nun die Schmelze am Boden des Kupolofens nicht erstarrt, muß entweder eine Zusatzheizung vorgesehen sein, oder die Verbrennungsgase müssen die Möglichkeit haben, den unteren Teil des Ofens zu durchströmen, und zwar im Gleichstrom zum Herabfließen der Schmelze.So that the melt does not solidify at the bottom of the cupola furnace, must either additional heating must be provided, or the combustion gases must Have the opportunity to flow through the lower part of the furnace, in direct current for the melt to flow down.

Im allgemeinen tritt daher am Ofenauslaß neben der Schmelze auch das heiße Gas aus, so daß die Schmelze im Auslauf weiterbeheizt wird. Aufgrund des im Ofen herrschenden Gasdrucks tritt das Heißgas mit erheblicher Geschwindigkeit von z.B. 50 bis 200 m/sec. zusammen mit der Schmelze, die eine erheblich geringere Austrittsgeschwindigkeit von nur 10 bis 30 cin/sec. aufweist, aus. Aufgrund der Wechselwirkung mit der hohen Gasgeschwindigkeit folgt der Austritt der Schmelze sehr unruhig. Von der Heißluft mitgenommene Schmebzetropfen führen zu einem erheblichen Spritzen. Ferner werden von Schmelzestrom und Gas strom bei koksbeheizten Kupolöfen kleine Koksstückchen, die durch den Auslaßrost hindurchtreten können, mitgerissen. Zur' Weitrverarbeitung der Schmelze ist daher eine Beruhiqu4lg der Schmelze unter Abtrennung der Koksstückchen und des Heißgases notwendig.In general, therefore, in addition to the melt, this also occurs at the furnace outlet hot gas so that the melt in the outlet continues to be heated. Due to the im With the gas pressure prevailing in the furnace, the hot gas escapes at a considerable rate e.g. 50 to 200 m / sec. along with the melt, which has a significantly lower exit velocity from only 10 to 30 cin / sec. has, from. Due to the interaction with the high The exit of the melt follows the gas velocity very uneasily. From the hot air Entrained drops of melt lead to considerable splashing. Further be from the melt flow and gas flow in coke-heated cupolas small coke pieces, which can pass through the outlet grate, carried away. For further processing the melt is therefore a quiescent liquid of the melt with separation of the coke pieces and the hot gas is necessary.

Man kann nun die Schmelze nach dem Austritt aus dem Kupolofen zunächst in einen weiter beheizten Vorherd einleiten, der einen relativ großen Gasraum aufweist.The melt can now be initially removed from the cupola furnace Introduce into a further heated forehearth, which has a relatively large gas space.

Der Auslaß des Vorherdes kann mit einem Wehr versehen sein, so daß auf der Schmelze schwimmende Koksstückchen zurückgehalten werden. Hierdurch kann eine wirksame Beruhigung der Schmelze für die WeiLerverarbeitung erreicht werden, jedoch ist der technische Aufwand erheblich.The outlet of the forehearth can be provided with a weir so that coke floating on the melt are retained. This can an effective calming of the melt can be achieved for the processing of the water, however, the technical effort is considerable.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein technisch sehr einfaches Verfahren zur Entnahme von Schmelze aus einem Kupolofen, bei dem Heißgas und Schmelze durch eine gemeinsame Öffnung des Kupolofens im wesentlichen horizontal austreten, wobei gleichzeitig der Schmelzestrom beruhigt wird.The subject of the present invention is a technically very simple one Procedure for the removal of Melt from a cupola in which Hot gas and melt through a common opening of the cupola furnace essentially emerge horizontally, while at the same time the melt flow is calmed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß Heiß luft und Schmelze nach dem Austritt aus dem Ofen mindestens um einen Winkel von 300 in der horizontalen Ebene umgelenkt werden, wobei die Schmelze gleichzeitig um einen Winkel von 45 bis 600 in Richtung der Senkrechten unter der Wirkung der Schwerkraft umgelenkt wird.The inventive method is characterized in that hot air and melt after exiting the furnace by at least an angle of 300 are deflected in the horizontal plane, with the melt at the same time at an angle of 45 to 600 in the direction of the vertical under the action of the Gravity is deflected.

Im einfachsten Fall ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor der Schmelzeaustrittsöffnung ein zur Achse der Schmelzeaustrittsöffnung entsprechend schräg angeordnetes Blech vorgesehen.The simplest case is to carry out the method according to the invention in front of the melt outlet opening a corresponding to the axis of the melt outlet opening inclined sheet metal provided.

Das Blech ist um einen Winkel von 45 bis 300 gegen die Senkrechte geneigt, so daß die aus dem Kupolofen austretende Schmelze unter der Wirkung der Schwerkraft auf das Blech herabfällt und unter Beruhigung an diesem herunterfließt. Das Heißgas hoher Geschwindigkeit behält im wesentlichen seine horizontale Strömungsrichtung bei und wird auf diese Art vom Schmelzestrom getrennt. Das Blech ist ferner um einen Winkel von mindestens 300 in der Horizontalen gegen die Achse der Schmelzeaustrittsöffnung geneigt. Hierdurch werden sowohl Schmelze als auch Heißgasstrom in der horizontalen Richtung abgelenkt, so daß vom Heißgasstrom mitgenommene Schmelzetropfen gegen das Blech geschleudert werden und ebenfalls am Blech herunterfließen, wobei die Tropfen gleichzeitig vom Heißgasstrom getrennt werden.The sheet metal is at an angle of 45 to 300 to the vertical inclined so that the melt emerging from the cupola under the action of Gravity falls on the sheet metal and flows down on this with calming. The high velocity hot gas essentially maintains its horizontal flow direction at and is separated from the melt flow in this way. The sheet is also around one Angle of at least 300 in the horizontal direction from the axis of the melt outlet opening inclined. As a result, both the melt and the hot gas flow are in the horizontal Direction deflected so that melt droplets entrained by the hot gas flow against the Sheet metal thrown and also flow down the sheet metal, whereby the droplets are separated from the hot gas stream at the same time.

Es wurde gefunden, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zur Beruhigung des Schmelzestroms unter Abtrennung des Heißgasstroms hoher Geschwindigkeit führt, sondern ferner Koksteilchen, die vom Heißgasstrom und von der Schmelze aus dem Ofen ausgetragen werden, vom Heißgasstrom mitgenommen werden und gleichzeitig von der Schmelze abgetrennt werden.It has been found that the inventive method not only for Calming of the melt flow with separation of the hot gas flow at high speed leads, but also coke particles from the hot gas flow and from the melt discharged from the furnace, carried along by the stream of hot gas and at the same time be separated from the melt.

Vorzugsweise erfolgt die Umlenkung in der horizontalen Ebene mindestens um 450 in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Umlenkungsstufen. Besonders bevorzugt erfolgt die Umlenkung in der horizontalen Ebene kontinuierlich etwa einem Kreisbogen folgend. Dabei kann Schmelze und Heißgas tangential in einen Trichterausschnitt eingeleitet werden, wobei die Schmelze unter der Wirkung der Schwerkraft an der konisch sich nach unten verengenden Trichterwand zum Trichterausgang herabströmt und dort beruhigt austritt und das Heißgas durch die Trichterwcfnd, die in der Höhe des Schmelzeaustritts des Kupolofens zylinderförmig ausgebildet ist, in der horizontalen Ebene umgelenkt wird.The deflection preferably takes place at least in the horizontal plane by 450 in at least two consecutive diversion stages. Particularly preferred the redirection in the horizontal plane takes place continuously in an arc of a circle following. Here, melt and hot gas can tangentially enter a funnel cutout are introduced, the melt under the action of gravity at the conical downwardly narrowing funnel wall flows down to the funnel outlet and there calmly exits and the hot gas through the funnel wall, which is in the height of the melt outlet of the cupola furnace is cylindrical, in the horizontal Level is diverted.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt beim Schmelzen von Gestein, wie Basalt oder Diabas, zur Herstellung von Steinwollefasern eingesetzt. In diesem Falle kann das Umlenkelement aus hochwarmfesten Stahl, bei ausreichender Kühlung auch aus einfachem Stahl, bestehen.The method according to the invention is preferred when melting rock, such as basalt or diabase, used to manufacture rock wool fibers. In this Cases the deflection element made of high-temperature steel can do, too, with sufficient cooling made of simple steel.

Im Falle von Metallschmelzen besteht das Umlenkelement vorzugsweise aus hochtemperaturbeständigem keramischem Material.In the case of molten metal, the deflecting element is preferably made made of high temperature resistant ceramic material.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, ohne das hierdurch eine Beschränkung der Allgemeinheit beabsichtigt ist: Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Kupolofen (1) mit dem Schmelzeaustrittsteil (2). Der Kupolofen (1) ist mit Schichten aus Koks (3) und z.B. Diabas (4) beschickt. Ferner wird vorgeheizte Luft, die den Sauerstoff für die Verbrennung liefert, bei (5) eingeblasen. Im Bereich der Lufteinblasung (5) beginnt der Diabas zu schmelzen und fließt entsprechend den eingezeichneten Pfeilen (6) herab und sammelt sich am Boden des Kupolofens. Die Schmelze (7) fließt aus dem Schmelzeauslaß im wesentlichen horizontal aus, wobei gleichzeitig entsprechend Pfeil (9) Heißgas mit hoher Geschwindigkeit austritt. Vor der Auslaßöffnung für die Schmelze ist ein Umlenkblech (10) angeordnet.The invention is explained in more detail with reference to the following figures, without the intention hereby to restrict the generality: Fig. 1 shows a vertical section through a cupola furnace (1) with the melt outlet part (2). The cupola furnace (1) is loaded with layers of coke (3) and e.g. diabase (4). Furthermore, preheated air, which supplies the oxygen for the combustion, is included (5) blown in. In the area of the air injection (5) the diabase begins to melt and flows down according to the arrows (6) shown and collects on Bottom of the cupola. The melt (7) essentially flows out of the melt outlet horizontally, while at the same time according to arrow (9) hot gas at high speed exit. A baffle plate (10) is arranged in front of the outlet opening for the melt.

Fig. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch einen Teil des Kupolofens (1) und den Schmelzeauslaß (2). Das Umlenkblech (10) ist in der horizontalen Ebene um den Winkel d gegen die Achse des Schmelzeauslasses (2) geneigt.Fig. 2 shows a horizontal section through part of the cupola (1) and the melt outlet (2). The baffle (10) is in the horizontal plane inclined by the angle d relative to the axis of the melt outlet (2).

Fig. 3 zeigt eine Ansicht entsprechend 3-3 in Fig. 2.FIG. 3 shows a view corresponding to 3-3 in FIG. 2.

Es ist ein Teil der Außenwand des Kupolofens (1) mit den perspektivisch dargestellten Schmelzeauscluß (2) gezeigt. Das Umlenkblech (10) besteht in seinem unteren Teil aus einer um den Winkel ß von 30 bis 45 tl gegen die Senkrechte geneigten Ebene, auf der die Schmelze (7) herabläuft. Das Teil (1 Ob) des Umkenkbleches (10) zur Umlenkung des Heißgasstroms kann vertikal verlaufen.It is part of the outer wall of the cupola furnace (1) with the perspective Melt discharge shown (2) shown. The baffle (10) consists in his lower part from an inclined by the angle ß from 30 to 45 tl from the vertical Level on which the melt (7) runs down. The part (1 Ob) of the Umkenkbleche (10) to deflect the hot gas flow can run vertically.

Ferner kann ein Abdeckteil (10c) vorgesehen £,ein.Furthermore, a cover part (10c) can be provided.

Fig. 4 und 5 erläutern eine Ausführung der oçrliegenden Erfindung mit zweifacher Umlenkung. Die Darstellung entspricht den Darstellungen in Fig. 1 und 2. Ez ist ein erstes Umlenkblech (10), das eine Umlenkung m den Winkel OC 1 in der horizontalen Ebene bewirkt., sowie ein zweites Umlenkblech (11), das eine weitere Umlenkung um den Winkel Ob 2 bewirkt, vorgesehen.Figures 4 and 5 illustrate an embodiment of the present invention with double deflection. The representation corresponds to the representations in FIG. 1 and 2. Ez is a first deflection plate (10), which is a deflection m the angle OC 1 causes in the horizontal plane., As well as a second baffle (11), the one further deflection caused by the angle Ob 2 is provided.

Fig. 6 und 7 zeigen weiterhin bevorzugte Ausführungsformen, wobei das Umlenkelement Trichterform bzw. Zyklonform aufweist. Das trichterförmige Umlenkelement (20) weist einen tangentialen Zulauf (21) auf, durch dert. Schmelze (7) und Heißgas (9) in das Umlenkelement eintreten. Der Trichterwinkel g kann 60 bis 900, vorzugsweie etwa 700 betragen. Ferner weist das Umlenkelement einen etwa in Höhe der Einlauföffnung (21) liegenden Auslaß (23) für das Heißgas auf. Mit dem Heißgas werden gleichzeitig Koksteilchen (30) ausgetragen. Im Boden des Trichters befindet sich die Schmelzeauslaßöffnung (22). Das Umlenkelement (20) kann doppelwandig ausge- bildet sein, so daß ein Zwischenraum (24) entsteht, durch den Kühlwasser oder Kühlluft geleitet wird. Ferner kann ein abnehmbarer Deckel (25) vorgesehen sein, der die Reinigung bzw. das Abstoßen evtl. festgebackener Schmelze erlaubt. In der hier gezeigten Ausführungsform folgt die Umlenkung des Heißgasstroms um 1800. Im allgemeinen ist es ausreichend, daß der Heißgasstrom um 900 umgelenkt wird. Selbstverständlich braucht das trichterförmige Umlenkelement nicht kreissymmetrisch ausgebildet zu sein. Insbesondere kann der Teil des Umlenkelementes, der nicht zur Umlenkung des Heißgasstroms beiträgt, beliebig geformt sein, insbesondere so, daß sich möglichst geringe zu kühlende Wandflächen ergeben.FIGS. 6 and 7 further show preferred embodiments, wherein the deflecting element has a funnel shape or a cyclone shape. The funnel-shaped deflection element (20) has a tangential inlet (21) through which. Melt (7) and hot gas (9) enter the deflection element. The funnel angle g can be 60 to 900, preferably be around 700. Furthermore, the deflecting element has an approximately at the level of the inlet opening (21) lying outlet (23) for the hot gas. With the hot gas are simultaneously Coke particles (30) discharged. The melt outlet opening is located in the bottom of the funnel (22). The deflection element (20) can be double-walled be educated, so that an intermediate space (24) is created through which cooling water or cooling air is passed will. Furthermore, a removable cover (25) can be provided for cleaning or the repelling of possibly firmly caked melt is permitted. In the embodiment shown here follows the redirection of the hot gas flow around 1800. In general, it is sufficient that the hot gas flow is deflected by 900. Needless to say, the funnel-shaped Deflecting element not to be designed to be circularly symmetrical. In particular, the Any part of the deflection element that does not contribute to the deflection of the hot gas flow be shaped, in particular so that the wall surfaces to be cooled are as small as possible result.

Fig. 8 zeigt eine solche Ausführungsform mit Umlenkung des Heißgasstroms um 900, wobei das Umlenkelement lediglich durch einen Trichterausschnitt gebildet wird.Fig. 8 shows such an embodiment with deflection of the hot gas flow around 900, with the deflecting element only formed by a funnel cutout will.

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Claims

Claims 1. A method for removing melt from a cupola furnace, in the case of hot gas and melt through a common opening of the cupola furnace essentially exit hori- zontally, with simultaneous calming of the melt flow, thereby characterized in that hot air and melt after exiting the furnace at least be deflected by an angle of 300 in the horizontal plane, with the melt at the same time at an angle of 45 to 600 in the direction of the vertical below the effect of gravity is deflected.

2. The method according to claim 1, characterized in that the deflection in the horizontal plane by at least 450, in at least two consecutive ones Deflection steps takes place.

I 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that Melt and hot gas are introduced tangentially into a funnel cutout, whereby the melt under the action of gravity on the funnel wall to the central The funnel outlet flows down and exits there calmly, and the hot gas at the same time is deflected by the funnel wall in the horizontal plane and by a tangential outlet exits.

4. Removal device on a cupola, characterized by a in front of the furnace outlet arranged deflection element for melt and hot gas, which around a Angle of at least 300 from the axis of the furnace outlet in the horizontal plane and at an angle of 45 to 60 ° from the horizontal in the direction of the vertical is inclined.