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.