DE4310931C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Kupolofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vor­ richtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbren­ nen/Verschlacken in einem mit Winddüsen versehenen Koks-Kupolofen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE- OS 41 09 214 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Ku­ polofens bekannt. Bei diesem Verfahren wird der abge­ filterte Staub aus dem Gichtgas (Verbrennungsgas) des Kupolofens dem Ofen entweder durch den Ofenwind oder durch eine eigenständige Förderung mit gesonder­ tem Fördergas im Bereich der Windzufuhr zugeführt und dabei als schlackebildendes Material verwendet.

Durch die Zuführung kalter Filterstäube mit Hilfe eines kalten Transportmediums wird bei dem Verfahren gemäß der oben genannten Offenlegungsschrift die Temperatur des Ofens an den Eintrittsstellen der zuge­ führten Stäube sowie ihres Transportmediums herabge­ setzt. Dies beeinträchtigt in nachteiliger Weise den Ofenbetrieb. Es wird versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, daß durch zusätzliche Sauerstoffzuführung die Temperaturerniedrigung in Grenzen gehalten wird. Hierdurch entsteht der Nachteil eines großen Aufwan­ des 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 Verwendung von Sauerstoffbrennern mit separater Sauerstoffzuführung, die in die Windleitung eines Kupolofens eingesetzt werden, beschrieben. Hier­ bei dienen die Sauerstoffbrenner zur zusätzlichen steu­ erbaren 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 Sauerstoffbrenner nicht optimal aus­ genützt werden. Sauerstoffbrenner verbessern zwar ei­ nige Betriebseigenschaften des Kupolofens, 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 da­ zu benützt, eine die Ofentemperatur nicht beeinträchti­ gende Staubzufuhr zu ermöglichen. Auch ist es mit den hier vorgestellten Sauerstoffbrennern nicht möglich, für eine weitere Aufkohlung des Ofeninhalts durch Ver­ wendung von Kohlenstaub als Brennstoff zu sorgen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Ku­ polofen vorzustellen, die die oben aufgeführten Nachteile nicht mehr aufweisen. Insbeson­ dere soll die Entsorgung den Betrieb des Kupolofens nicht nachteilig beeinflussen.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichenden Teil der Ansprüche 1 und 10 beschriebenen Merkmale gelöst.

Hierbei werden die zu entsorgenden Stäube nach dem Verfahren des Anspruchs 1 der Flamme eines Sau­ erstoffbrenners zugeführt, bevor sie in die Schmelzzone gelangen. Die Vorrichtung des Anspruchs 10 weist einen Sauerstoffbrenner, der eine Einrichtung zur Zuführung von Stäuben zu seiner Flamme hat, auf.

Die mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Er­ findung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß Stäube, die bei der Gußeisenerzeugung, insbesondere im Kupol­ ofen selbst, entstehen, in dem Kupolofen kostengünstig dadurch entsorgt werden können, daß sie der Flamme eines Sauerstoffbrenners und so der Schmelzzone des Kupolofens zugeführt werden.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß durch das Einbringen der Stäube in den Kupolofen keine den Betrieb beeinträchtigende Abkühlung des Ofeninhalts entsteht. Da die zu entsor­ genden Stäube fast immer aus einem Material bestehen, das zur Schlackebildung verwendet werden kann, liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß die Mög­ lichkeit einer Steuerung des Schlackeanteils im Ofen über die Staubzuführung zum Brenner gegeben ist.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die wenigstens einen Sauerstoffbrenner zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Kupolofen beinhaltet, der eine Einrichtung zur Zufüh­ rung der Stäube zu der Flamme des bzw. jedes Sauer­ stoffbrenners aufweist, ermöglicht es, das oben be­ schriebene Verfahren vorteilhaft auszuführen. Der bzw. die Sauerstoffbrenner ist bzw. sind dabei in einer Wind­ düse oder einer im Winddüsenbereich liegenden Öff­ nung des Kupolofens angeordnet und kann bzw. können so dem Ofen den zu verschlackenden Staub zuführen, ohne dessen Betrieb negativ zu beeinflussen. Die Zufüh­ rungseinrichtung für die Stäube kann in Kombination mit der Brennstoffzuführung die Einleitung von schlac­ kebildenden oder aufkohlungsfördernden Ofenzusätzen in der Weise vorteilhaft gestalten, daß durch insbeson­ dere symmetrisch angelegte Zufuhr dieser Stoffe der Ofeninhalt auf gewünschte Schlacke- und Aufkohlungs­ werte eingestellt werden kann.

Auf diese Weise entfällt eine kostenaufwendige ge­ sonderte Entsorgung der anfallenden Abfallstäube, während die wiederverwendbaren Anteile der Stäube optimal verwertet werden können, ohne den Ofenbe­ trieb durch Abkühlung zu beeinflussen.

Das Verfahren zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Kupolofen, das da­ durch 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 Kupol­ ofens erzeugt wird.

Die Stäube können der Flamme des Sau­ erstoffbrenners über mindestens eine Winddüse des Ku­ polofens zugeführt werden, es besteht aber auch die Möglichkeit, die Stäube den Flammen von Sauerstoff­ brennern über mehrere, vorteilhafterweise symmetrisch am Kupolofen angebrachte Winddüsen zuzuführen.

Eine weitere Möglichkeit, das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zu nutzen, besteht darin, die Stäube der Flamme des Sauerstoffbrenners über Lö­ cher in der Wand des Kupolofens zuzuführen. Hierbei kann mindestens ein in einem Loch der Kupolofenwand angeordneter Sauerstoffbrenner verwendet werden, wobei jedoch die Möglichkeit besteht, mehrere Sauer­ stoffbrenner in dieser Weise zu verwenden und sie vor­ teilhafterweise symmetrisch um die Kupolofenwand an­ zuordnen.

Jede der oben beschriebenen Verfahrensarten kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Stäube über ein in den Sauerstoffbrenner integriertes Rohr zugeführt wer­ den. Die Zuführung der Stäube zu der Flamme des Sau­ erstoffbrenners kann in allen Fällen pneumatisch erfol­ gen. Es besteht hierbei die Möglichkeit, als pneumati­ sches Fördermittel Luft oder Sauerstoff einzusetzen.

Die Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen-Verschlacken in einem Kupolofen ist da­ durch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Sauer­ stoffbrenner und mindestens eine Einrichtung zur Zu­ führung der Stäube zu der Flamme des bzw. jedes Sau­ erstoffbrenners 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 Möglichkeit, die Zuführung der Stäube durch ein Zuführrohr, das im Brennerrohr des Sauerstoffbrenners angeordnet ist, zu realisieren. Bei der oben beschriebe­ nen Vorrichtung kann in einer Winddüse des Kupol­ ofens oder in einem Loch in der Wand des Kupolofens ein Rohr für die pneumatische Zuführung der Stäube angeordnet sein. Bei einer Vorrichtung mit mehreren Sauerstoffbrennern und/oder Einrichtungen zur Zufüh­ rung der Stäube ist es von Vorteil, diese symmetrisch um den Umfang des Kupolofens anzuordnen, um da­ durch eine gleichmäßige, homogene Wärme- und Mate­ rialzufuhr zu gewährleisten.

Die Erfindung wird im weiteren an einem Ausfüh­ rungsbeispiel 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 Windlei­ tung in das Innere des Ofens mündet, und zeigt schema­ tisch einen Sauerstoffbrenner mit Staubzuführung, der in diese Windleitung eingesetzt ist.

Ein mit einer Einrichtung zur Zuführung von Stäuben versehener Sauerstoffbrenner 10, ein den Sauerstoff­ brenner enthaltender Abschnitt einer Winddüse 20 so­ wie ein Ausschnitt aus der Wand 35 des Kupolofens 30 sind in der Figur schematisch dargestellt. Der Brenner 10 weist ein Rohr 11 für die Staubzuführung auf, das von einem koaxialen Rohr 12, welches als Sauerstoffleitung dient, umgeben ist. Ein koaxiales Rohr 13 zur Brenn­ stofführung umgibt die Bauteile 11 bzw. 12. An das Staubzuführrohr 11 ist eine Staubzuführungsleitung 15 angeschlossen. Die Anschlüsse für die Zuführung von Brennstoff bzw. Sauerstoff (nicht dargestellt) befinden sich an den jeweils freiliegenden Umfangsteilen der zu­ gehörigen 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 Sau­ erstoff oder Gas gefördert werden kann. Gleiches gilt analog auch für die Zuführungen 12 und 13.

Der aus den Bauteilen 11, 12 und 13 bestehende Sau­ erstoffbrenner ist mit einem Führungs- bzw. Halterohr 14, das ihn in Umfangsrichtung umgibt und im wesentli­ chen axial in die Winddüse eingesetzt ist, in dieser befe­ stigt. Die Winddüse 20 weist an ihrem in den Kupolofen mündenden Endstück eine wassergekühlte 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 Mündung 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 Außenwand 35 des Kupol­ ofens 30 mündet auf seiner dem Ofeninneren 30i zuge­ wandten Seite in der Schmelzzone des Kupolofens 30.

Die zu verarbeitenden Stäube werden dem Sauer­ stoffbrenner 10 durch die Zuführungsleitung 15 und das Staubzuführrohr 11 zugeführt. Durch die Sauerstoff- und Brennstoffzuführungen gelangen Sauerstoff und Brennstoff in die entsprechenden Rohre 12 und 13 des Brenners. Durch das Verbrennen der Brennstoffe durch den Sauerstoffbrenner 10 wird der eingebrachte Staub bereits in der Flamme im Ofeninnern 30i soweit erhitzt, daß der unerwünschte, den Betrieb des Ofens beein­ trächtigende Abkühlungsvorgang, wie er bei der Ein­ führung kalten Staubes durch kaltes Transportmedium zu erwarten ist, wegfällt. Die im zugeführten Gas- und Partikelstrom enthaltenden Bestandteile, wie zusätzli­ che Schlackeanteile oder zusätzlicher Kohlenstoff er­ möglichen eine gute Regulierung der Zusammenset­ zung der Schmelze im Ofeninneren.

Durch einen geregelten Betrieb des Sauerstoffbren­ ners kann ein gewünschter Einfluß auf die Ofentempe­ ratur genommen werden.

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

Claims (14)

1. Verfahren zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem mit Winddüsen versehenen Koks-Kupolofen unter zusätzlichem Eintrag von Sauerstoff und Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein von Sauerstoff und Heizgas gespeister Sauerstoff-Brenner in die Schmelzzone des Kupolofens hineinbrennt und daß die Stäube der von diesem Sauerstoff- Brenner in der Schmelzzone gebildeten Flamme zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube der Flamme des Sauerstoff-Brenners über mindestens eine Winddüse des Kupolofens zugeführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube der Flamme des Sauerstoff-Brenners über Löcher in der Wand des Kupolofens zugeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube über ein in den Sauerstoff-Brenner integriertes Rohr zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in einem Loch der Kupolofenwand angeordneter Sauerstoff-Brenner verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein in einer Winddüse des Kupolofens angeordneter Sauerstoff-Brenner verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäube der Flamme des Sauerstoff-Brenners pneumatisch zugeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als pneumatisches Fördermittel Luft oder Sauerstoff eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stäube beliebige in der Gießerei anfallende staubförmige Reststoffe eingesetzt werden.

10. Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem mit Winddüsen versehenen Koks- Kupolofen unter zusätzlichem Eintrag von Sauerstoff und Brennstoff, gekennzeichnet durch,

• a) mindestens einen von Sauerstoff und Heizgas gespeisten, in die Schmelzzone des Kupolofens hineinbrennenden Sauerstoff-Brenner (10) und durch
• b) eine Einrichtung (11) zur Zuführung der Stäube zu der in der Schmelzzone gebildeten Flamme des bzw. jedes Sauerstoff-Brenners (10).

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

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

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Winddüse des Kupolofens oder in einem Loch in der Wand des Kupolofens ein Rohr für eine pneumatische Zuführung der Stäube angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Brenner (10) und/oder die Einrichtung zur Zuführung der Stäube (11, 15) symmetrisch um den Umfang des Kupolofens angeordnet sind.