DE4310931A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Kupolofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Kupolofen sowie die Verwendung eines Sauerstoffbrenners zum Verbrennen/Verschlacken von Stäuben in der Schmelzzone des Kupolofens.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE-OS 41 09 214 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kupolofens bekannt. Bei diesem Verfahren wird der abgefilterte Staub aus dem Gichtgas (Ver­ brennungsgas) des Kupolofens dem Ofen entweder durch den Ofenwind oder durch eine eigenständige Förderung mit geson­ dertem Fördergas im Bereich der Windzufuhr zugeführt und dabei als schlackebildendes Material verwendet.

Durch die Zuführung kalter Filterstäube mit Hilfe eines kal­ ten Transportmediums wird bei dem Verfahren gemäß der oben genannten Offenlegungsschrift die Temperatur des Ofens an den Eintrittsstellen der zugeführten Stäube sowie ihres Trans­ portmediums herabgesetzt. Dies beeinträchtigt in nachteiliger Weise den Ofenbetrieb. Es wird versucht, dieses Problem da­ durch zu lösen, daß durch zusätzliche Sauerstoffzuführung die Temperaturerniedrigung in Grenzen gehalten wird. Hierdurch entsteht der Nachteil eines großen Aufwandes an Kosten bei der Produktion und dem Betrieb vom Öfen, die nach diesem Verfahren arbeiten.

In der Ausgabe der Zeitschrift "Modern Castings" vom Juni 1966 wird in dem Artikel "Oxy-Fuel Tuyere Burners" die Ver­ wendung von Sauerstoffbrennern mit separater Sauerstoffzufüh­ rung, die in die Windleitung eines Kupolofens eingesetzt werden, beschrieben. Hierbei dienen die Sauerstoffbrenner zur zusätzlichen steuerbaren Temperaturerhöhung der Schmelzzone des Kupolofens und können merkliche Steigerungen der Schmelzraten des Ofens bewirken.

Ein Nachteil der Anwendung von Sauerstoffbrennern nach dem Verfahren, wie es in dem oben genannten Artikel beschrieben wird, ist, daß die Möglichkeiten des Einsatzes solcher Sauer­ stoffbrenner nicht optimal ausgenützt werden. Sauerstoffbren­ ner verbessern zwar einige Betriebseigenschaften des Kupol­ ofens, es ist aber mit ihnen nicht möglich, dem Ofeninneren zusätzliches, zur Schlackebildung nötiges Material zuzuführen und gleichzeitig die bei Verbrennung entstehenden Stäube zu entsorgen. Die Wärme der Sauerstoffbrenner wird nach dem im Artikel beschriebenen Verfahren nicht dazu benützt, eine die Ofentemperatur nicht beeinträchtigende Staubzufuhr zu ermög­ lichen. Auch ist es mit den hier vorgestellten Sauerstoff­ brennern nicht möglich, für eine weitere Aufkohlung des Ofen­ inhalts durch Verwendung von Kohlenstaub als Brennstoff zu sorgen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Ver­ brennen/Verschlacken in einem Kupolofen und die Verwendung eines Sauerstoffbrenners zum Verbrennen/Verschlacken von Stäuben in der Schmelzzone des Kupolofens vorzustellen, die die oben aufgeführten Nachteile nicht mehr aufweisen. Insbe­ sondere soll die Entsorgung den Betrieb des Kupolofens nicht nachteilig beeinflussen.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichenden Teil der Ansprü­ che 1 und 11 beschriebenen Merkmale sowie durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst.

Hierbei werden die zu entsorgenden Stäube nach dem Verfahren des Anspruchs 1 der Flamme eines Sauerstoffbrenners zuge­ führt, bevor sie in die Schmelzzone gelangen. Die Vorrichtung des Anspruchs 11 weist einen Sauerstoffbrenner, der eine Einrichtung zur Zuführung von Stäuben zu seiner Flamme hat, auf. Der unabhängige Anspruch 16 bezieht sich auf die Ver­ wendung eines in die Winddüse des Kupolofens integrierten Sauerstoffbrenners zum Verbrennen/Verschlacken von Stäuben in der Schmelzzone des Kupolofens.

Die mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung er­ zielten Vorteile beruhen darauf, daß Stäube, die bei der Gußeisenerzeugung, insbesondere im Kupolofen selbst, ent­ stehen, in dem Kupolofen kostengünstig dadurch entsorgt wer­ den können, daß sie der Flamme eines Sauerstoffbrenners und so der Schmelzzone des Kupolofens zugeführt werden. Auch kann bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung der Grad der Aufkohlung durch die Verwendung von Kohlenstaub als Brennstoff für den Sauerstoffbrenner in gut regelbarem Maße eingestellt werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß durch das Einbringen der Stäube in den Kupolofen keine den Betrieb beeinträchtigende Abkühlung des Ofeninhalts ent­ steht. Da die zu entsorgenden Stäube fast immer aus einem Material bestehen, das zur Schlackebildung verwendet werden kann, liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß die Möglichkeit einer Steuerung des Schlackeanteils im Ofen über die Staubzuführung zum Brenner gegeben ist.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die wenig­ stens einen Sauerstoffbrenner zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Kupolofen beinhaltet, der eine Einrichtung zur Zuführung der Stäube zu der Flamme des bzw. jedes Sauerstoffbrenners aufweist, ermöglicht es, das oben beschriebene Verfahren vorteilhaft auszuführen. Der bzw. die Sauerstoffbrenner ist bzw. sind dabei in einer Winddüse oder einer im Winddüsenbereich liegenden Öffnung des Kupol­ ofens angeordnet und kann bzw. können so dem Ofen den zu verschlackenden Staub zuführen, ohne dessen Betrieb negativ zu beeinflussen. Die Zuführungseinrichtung für die Stäube kann in Kombination mit der Brennstoffzuführung die Ein­ leitung von schlackebildenden oder aufkohlungsfördernden Ofenzusätzen in der Weise vorteilhaft gestalten, daß durch insbesondere symmetrisch angelegte Zufuhr dieser Stoffe der Ofeninhalt auf gewünschte Schlacke- und Aufkohlungswerte eingestellt werden kann.

Ebenso ist die Verwendung des Sauerstoffbrenners zum Verbren­ nen/Verschlacken von Stäuben in der Schmelzzone des Kupol­ ofens eine vorteilhafte Benutzungsart der oben beschriebenen Vorrichtung sowie des oben beschriebenen Verfahrens.

Auf diese Weise entfällt eine kostenaufwendige gesonderte Entsorgung der anfallenden Abfallstäube, während die wieder­ verwendbaren Anteile der Stäube optimal verwertet werden können, ohne den Ofenbetrieb durch Abkühlung zu beeinflussen.

Das Verfahren zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Ver­ schlacken in einem Kupolofen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stäube der Flamme mindestens eines Sauerstoffbrenners zugeführt werden, kann in der Weise ausgeführt werden, daß die Flamme des Sauerstoffbrenners in der Schmelzzone des Kupolofens erzeugt wird. Es ist möglich, als Brennstoff für den Sauerstoffbrenner Heizgas, Heizöl oder Kohlenstaub zu verwenden. Die Stäube können der Flamme des Sauerstoffbren­ ners über mindestens eine Winddüse des Kupolofens zugeführt werden, es besteht aber auch die Möglichkeit, die Stäube den Flammen von Sauerstoffbrennern über mehrere, vorteilhafter­ weise symmetrisch am Kupolofen angebrachte Winddüsen zuzu­ führen.

Eine weitere Möglichkeit, das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zu nutzen, besteht darin, die Stäube der Flamme des Sauerstoffbrenners über Löcher in der Wand des Kupolofens zuzuführen. Hierbei kann mindestens ein in einem Loch der Kupolofenwand angeordneter Sauerstoffbrenner verwendet wer­ den, wobei jedoch die Möglichkeit besteht, mehrere Sauer­ stoffbrenner in dieser Weise zu verwenden und sie vorteilhaf­ terweise symmetrisch um die Kupolofenwand anzuordnen.

Jede der oben beschriebenen Verfahrensarten kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Stäube über ein in den Sauer­ stoffbrenner integriertes Rohr zugeführt werden. Die Zufüh­ rung der Stäube zu der Flamme des Sauerstoffbrenners kann in allen Fällen pneumatisch erfolgen. Es besteht hierbei die Möglichkeit, als pneumatisches Fördermittel Luft oder Sauer­ stoff einzusetzen.

Die Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen- Verschlacken in einem Kupolofen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Sauerstoffbrenner und mindestens eine Einrichtung zur Zuführung der Stäube zu der Flamme des bzw. jedes Sauerstoffbrenners hat. Bei der Vorrichtung, wie sie oben beschrieben wird, können die Sauerstoffbrenner in einer Winddüse des Kupolofens oder in einem Loch in der Wand des Kupolofens angeordnet sein. Hierbei besteht die Möglich­ keit, die Zuführung der Stäube durch ein Zuführrohr, das im Brennerrohr des Sauerstoffbrenners angeordnet ist, zu reali­ sieren. Bei der oben beschriebenen Vorrichtung kann in einer Winddüse des Kupolofens oder in einem Loch in der Wand des Kupolofens ein Rohr für die pneumatische Zuführung der Stäube angeordnet sein. Bei einer Vorrichtung mit mehreren Sauer­ stoffbrennern und/oder Einrichtungen zur Zuführung der Stäube ist es von Vorteil, diese symmetrisch um den Umfang des Ku­ polofens anzuordnen, um dadurch eine gleichmäßige, homogene Wärme- und Materialzufuhr zu gewährleisten.

Ein in die Winddüse des Kupolofens integrierter Sauerstoff­ brenner kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zum Verbrennen/Verschlacken von Stäuben in der Schmelzzone des Kupolofens verwendet werden.

Die Erfindung wird im weiteren an einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung mit einer einzigen Figur eingehender beschrieben werden.

Die Figur ist ein schematischer Querschnitt durch die Wand des Kupolofens an der Stelle, an der die Windleitung in das Innere des Ofens mündet, und zeigt schematisch einen Sauer­ stoffbrenner mit Staubzuführung, der in diese Windleitung eingesetzt ist.

Ein mit einer Einrichtung zur Zuführung von Stäuben versehe­ ner Sauerstoffbrenner 10, ein den Sauerstoffbrenner enthal­ tender Abschnitt einer Winddüse 20 sowie ein Ausschnitt aus der Wand 35 des Kupolofens 30 sind in der Figur schematisch dargestellt. Der Brenner 10 weist ein Rohr 11 für die Staub­ zuführung auf, das von einem koaxialen Rohr 12, welches als Sauerstoffleitung dient, umgeben ist. Ein koaxiales Rohr 13 zur Brennstofführung umgibt die Bauteile 11 bzw. 12. An das Staubzuführrohr 11 ist eine Staubzuführungsleitung 15 ange­ schlossen. Die Anschlüsse für die Zuführung von Brennstoff bzw. Sauerstoff (nicht dargestellt) befinden sich an den jeweils freiliegenden Umfangsteilen der zugehörigen Rohre 13 und 12. Die Versorgungsmedien Brennstoff, Sauerstoff und Staub können auch anders als oben beschrieben dem Brenner zugeführt werden. Das heißt im wesentlichen, daß durch 11 z. B. auch Sauerstoff oder Gas gefördert werden kann. Gleiches gilt analog auch für die Zuführungen 12 und 13.

Der aus den Bauteilen 11, 12 und 13 bestehende Sauerstoff­ brenner ist mit einem Führungs- bzw. Halterohr 14, das ihn in Umfangsrichtung umgibt und im wesentlichen axial in die Wind­ düse eingesetzt ist, in dieser befestigt. Die Winddüse 20 weist an ihrem in den Kupolofen mündenden Endstück eine was­ sergekühlte Düse 25 auf. Die ofenseitige Mündung 16 des Sauerstoffbrenners 10 befindet sich in etwa zentrisch in der Öffnung 31 der Wand 35 des Kupolofens 30. Das Mündungsende 16 des Sauerstoffbrenners 10 ist in einem Abstand von der Mün­ dung der Winddüse 20 des Kupolofens angeordnet. Die Mündung des Sauerstoffbrenners kann aber auch bündig mit der Mündung der Winddüse abschließen. Das Öffnungsloch 31 in der Außen­ wand 35 des Kupolofens 30 mündet auf seiner dem Ofeninneren 30i zugewandten Seite in der Schmelzzone des Kupolofens 30.

Die zu verarbeitenden Stäube werden dem Sauerstoffbrenner 10 durch die Zuführungsleitung 15 und das Staubzuführrohr 11 zu­ geführt. Durch die Sauerstoff- und Brennstoffzuführungen gelangen Sauerstoff und Brennstoff in die entsprechenden Rohre 12 und 13 des Brenners. Durch das Verbrennen der Brenn­ stoffe durch den Sauerstoffbrenner 10 wird der eingebrachte Staub bereits in der Flamme im Ofeninnern 30i soweit erhitzt, daß der unerwünschte, den Betrieb des Ofens beeinträchtigende Abkühlungsvorgang, wie er bei der Einführung kalten Staubes durch kaltes Transportmedium zu erwarten ist, wegfällt. Die im zugeführten Gas- und Partikelstrom enthaltenden Be­ standteile, wie zusätzliche Schlackeanteile oder zusätzlicher Kohlenstoff ermöglichen eine gute Regulierung der Zusammen­ setzung der Schmelze im Ofeninneren.

Als Brennstoff für den Brenner 10 kommen Erdgas, Heizöl oder Kohlenstaub in Frage.

Durch einen geregelten Betrieb des Sauerstoffbrenners kann ein gewünschter Einfluß auf die Ofentemperatur genommen wer­ den.

Unter dem Begriff einzubringende Stäube sind alle in der Gießerei anfallende staubförmige Reststoffe zu verstehen.

Claims (17)

1. Verfahren zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Kupolofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube der Flamme mindestens eines Sauerstoff-Bren­ ners zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme des Sauerstoff-Brenners in der Schmelzzone des Kupol-Ofens erzeugt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff-Brenner mit Erdgas, Heizöl oder Kohlenstaub als Brennstoff gespeist wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube der Flamme des Sauer­ stoff-Brenners über mindestens eine Winddüse des Kupol- Ofens zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube der Flamme des Sauer­ stoff-Brenners über Löcher in der Wand des Kupol-Ofens zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube über ein in den Sauer­ stoff-Brenner integriertes Rohr zugeführt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in einem Loch der Kupol-Ofenwand angeordneter Sauerstoff-Brenner verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in einer Winddüse des Kupol-Ofens angeordneter Sauerstoff-Brenner verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube der Flamme des Sauer­ stoff-Brenners pneumatisch zugeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als pneumatisches Fördermittel Luft oder Sauerstoff eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Stäube beliebige in der Gießerei anfallende staub­ förmige Reststoffe eingesetzt werden.

12. Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen- Verschlacken in einem Kupol-Ofen, gekennzeichnet durch

• a) mindestens einen Sauerstoff-Brenner (10), und durch
• b) eine Einrichtung (11) zur Zuführung der Stäube zu der Flamme des bzw. jedes Sauerstoff-Brenners (10).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff-Brenner (10) in einer Winddüse des Kupol-Ofens oder in einem Loch in der Wand des Kupol- Ofens angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Brenner-Rohr (12, 13) des Sauer­ stoff-Brenners (10) ein Zuführrohr (11) für die Stäube angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Winddüse des Kupol-Ofens oder in einem Loch in der Wand des Kupol-Ofens ein Rohr für die pneumatische Zuführung der Stäube angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Brenner (10) und/oder die Einrichtung zur Zuführung der Stäube (11, 15) symmetrisch um den Umfang des Kupol-Ofens angeordnet sind.

17. Verwendung eines in die Winddüse eines Kupol-Ofens inte­ grierten Sauerstoff-Brenners zum Verbrennen/Verschlacken von Stäuben in der Schmelzzone des Kupol-Ofens.