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Bereich der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung, in der Sauerstoff
verwendet wird, um die Verbrennung von Kohlenstaub in einem Hochofen,
in dem der Kohlenstaub anstelle der teuren Kohle in einem Roheisen-herstellungsverfahren
verwendet wird, zu verbessern. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung, in der Vertiefungen
auf der Oberfläche
einer inneren Röhre
ausgebildet werden, um die Verbrennung des Kohlenstaubs zu verbessern.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Im Allgemeinen werden in einem Roheisen-Herstellungsverfahren
eines Hochofens, wie in 1a gezeigt,
Eisenerz als Rohmaterial und Koks als Brennstoff durch den oberen
Teil des Ofens zu geführt,
während
heiße
Luft durch eine Düse,
die am unteren Teil des Ofens ausgebildet ist, zugeführt wird.
So wird der Koks verbrannt, wodurch Roheisen und Schlacke hergestellt
werden. Gemäß dem Fortschritt
im Roheisen-Herstellungsverfahren des Hochofens wird gegenwärtig der
teure Koks unter Verwendung einer Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung 4,
in der eine Blasform ausgebildet ist, um den Kohlenstaub zuzuführen, mit
Kohlenstaub ersetzt. Im Fall eines Hochofens, in dem dieser Kohlenstaub
wie oben beschrieben zugeführt
wird, wird ein großer
Hohlraum, der ein Laufring (Verbrennungsbereich) 3 genannt wird,
aufgrund des Hochtemperatur-Luftstroms auf der Vorderseite der Blasform
ausgebildet. 1b stellt
im Detail den Laufring 3 dar.
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Der größte Teil des Kokses und des
Kohlenstaubs wird im Laufring (Verbrennungsbereich) verbrannt, um
die Hitze, die benötigt
wird, um das Erz zu reduzieren, zu liefern. In Abhängigkeit
vom jeweiligen Fall durchläuft
jedoch der unverbrannte Kohlenstaub die Koksschicht im Hochofen,
um teilweise zur Außenseite
des Ofens abgeführt
zu werden und teilweise innerhalb der Koksschicht akkumuliert zu
werden, in der die Gasgeschwindigkeit vergleichsweise niedrig ist.
Dieser angesammelte unverbrannte Kohlenstaub verbleibt innerhalb
des inneren Bereichs des Ofens, um den Gasstrom zu verändern. Gleichzeitig verringert
er die Temperatur innerhalb des Ofens und erhöht den Durchlässigkeits-Widerstand,
mit dem Ergebnis, dass die Größe des Laufrings
verringert wird. In dem Maße,
in dem die Menge des zugeführten Kohlenstaubs
erhöht
wird, wird die Abnahme des Verbrennungs-Wirkungsgrades des Kohlenstaubs bedeutend,
mit dem Ergebnis, dass die Herstellungskosten des Roheisens anwachsen.
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Um dieses Problem zu lösen, wird
in der allgemeinen Technik reiner Sauerstoff angereichert, wodurch
der Verbrennungs-Wirkungsgrad des Kohlenstaubs verbessert wird.
Durch Durchführung
der Anreicherung mit reinem Sauerstoff durch die Düse entsteht
eine hohe Sauerstoffkonzentration im heißen Luftstrom, um so die Verbrennung
des Kohlenstaubs zu befördern.
In diesem Verfahren ist jedoch die Durchflussmenge des heißen Luftstoßes sehr hoch
und deshalb wird, auch falls Sauerstoff auf einen hohen Grad angereichert
wird, die tatsächliche Sauerstoffkonzentration
nur um einige Prozente angehoben, mit dem Ergebnis, dass die endgültige Effekt
mager ist. Weiterhin sind die Kosten, um die Sauerstoffherstellungseinrichtungen
neu zu bauen, sehr hoch, und deshalb besteht eine Grenze bei der Ausführung der
Sauerstoffanreicherung.
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In der Zwischenzeit haben sich in
letzter Zeit, um das oben beschriebene Problem zu lösen, die
Bemühungen
auf eine Veränderung
der Struktur der Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
konzentriert.
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2a zeigt
ein Beispiel dafür.
Wie in dieser Zeichnung dargestellt, ist die Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung 10 vom
koaxialen Typ, und der Kohlenstaub wird durch eine innere Röhre 12 zugeführt, während reiner
Sauerstoff in einer äußeren Röhre 11 angereichert
wird. So wird die Sauerstoffkonzentration erhöht, um den Wirkungsgrad der
Verbrennung zu verbessern. Mit diesem Verfahren wird der Verbrennungs-Wirkungsgrad
im Vergleich mit dem Fall des Durchführens der Sauerstoff-Anreicherung
durch einen heißen
Luftstoß etwas
verbessert. Bei diesem Verfahren kann jedoch der externe Sauerstoff
nicht in den Strom des Kohlenstaubs hineingebracht werden, sondern
brennt nur in den äußeren Bereichen.
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2b stellt
eine andere Bemühung
zur Lösung
des oben beschriebenen Problems dar. Bei diesem Verfahren wird eine
Wirbel-Vorrichtung 23 für den
Sauerstofffluss zwischen den beiden Koaxialröhren ausgebildet, um so einen
Strudel im inneren Bereich des Kohlenstaubflusses zu bilden. Wie
jedoch in weiten Bereichen erkannt wurde, hängt die Wirksamkeit der Anbringung
der Wirbel-Vorrichtung davon ab, in wieweit sie zum Aufbau des Brenners passt.
In anderen Worten wird, falls der Spiralwinkel zu tief ist, der
Sauerstoff mehr zur Außenseite
des Kohlenstaubstroms statt zur Innenseite gerichtet, mit dem Ergebnis,
dass der Wirkungsgrad der Verbrennung herabgesetzt wird. Auf der
andren Seite besteht, falls der Winkel zu flach ist, kein Unterschied zum
Fall der allgemeinen Koaxiallanze wie in 2a gezeigt.
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Als noch ein weiteres Beispiel der
Bemühungen
gibt es eine einröhrige
aufgeweitete Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung, bei der der Durchmesser der
einzigen Röhre
hinreichend aufgeweitet ist, um so einen turbulenten Kohlenstaubfluss
am führenden Ende
der Vorschub-Röhre
zu verursachen. Bei diesem Verfahren wird jedoch auf einer großen Skala eine
Verbesserung der Hilfseinrichtungen benötigt. Weiterhin wird, falls
eine aufgeweitete Röhre
innerhalb der Blasform angebracht wird, die Querschnittsfläche der
Blasform herabgesetzt, wodurch das Einführen des heißen Luftstoßes in den
Hochofen erschwert wird, um derart die Produktivität zu erniedrigen.
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Als einen weiteren Versuch gibt es
eine exzentrische Doppellanze, in der zwei einzelne Röhren angeordnet
werden, um den Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbessern. Dann
wird jedoch, falls zwei Kohlenstaub-Einspritzröhren in einer einzelnen Blasform
angeordnet werden, die Querschnittsfläche wie oben beschrieben herabgesetzt,
und deswegen werden nicht nur entgegengesetzte Wirkungen auf die Produktivität und die
Ofenzustands-Stabilität
erreicht, sondern das Management wird auch mühsam, da die Anzahl der Einspritzröhren verdoppelt
wird.
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Außerdem wird in einem weiteren
Versuch der Winkel der Sauerstoffzufuhr verändert, um den Sauerstoff gewaltsam
in den Kohlenstaubfluss zu mischen. In diesem Fall wird jedoch,
obwohl der Wirkungsgrad der Verbrennung verbessert wird, die Flammenbreite
ausgedehnt, wodurch Schäden
in der Blasform verursacht werden. Weiterhin tritt das führende Ende
der Röhre
leicht hervor, um den Zuführwinkel
zu verändern,
und deshalb wird der Vorsprung aufgrund der beständigen Kollisionen mit dem
Kohlenstaubstrom abgenutzt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist dazu
gedacht, die oben beschriebenen Nachteile der herkömmlichen
Techniken zu überwinden.
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Deswegen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
eine Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
anzugeben, in der die Düse
des Hochofens oder dergleichen nicht beschädigt wird und trotzdem der
Verbrennungswirkungsgrad des Kohlenstaubs deutlich verbessert wird.
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Zum Erreichen des vorstehenden Ziels
umfasst die Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die durch die beigefügten
Ansprüche
definiert wird: eine zylindrische innere Röhre zum Zuführen von Kohlenstaub in eine
Blasform; eine zylindrische äußere Röhre, die
die innere Röhre
koaxial umgibt; eine sprialförmige
Wirbel-Vorrichtung, gebildet auf einer Oberfläche der inneren Röhre; der
Kohlenstaub wird durch die innere Röhre zugeführt; und eine brennbare Flüssigkeit,
die durch den Zwischenraum zwischen den äußeren und den inneren Röhren zugeführt wird.
Die Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung umfasst weiterhin: eine Mehrzahl von
Vertiefungen, gebildet auf der Oberfläche einer vorderen Endteils
der inneren Röhre,
zum Verringern eines Durchflusswiderstands, um die Vermischung des
Kohlenstaubs mit der Flüssigkeit
zu verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung umfasst die Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung: eine zylindrische innere Röhre zum Zuführen von Kohlenstaub in eine
Blasform; eine zylindrische äußere Röhre, die
die innere Röhre
koaxial umgibt; einen spiralförmig
auf der Oberfläche
der inneren Röhre
ausgebildeten Flusspfad; Kohlenstaub, der durch die innere Röhre zugeführt wird;
und eine brennbare Flüssigkeit,
die durch den Zwi schenraum zwischen den inneren und äußeren Röhren zugeführt wird.
Die Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung umfasst weiterhin: eine Mehrzahl
von Vertiefungen, gebildet auf einem Teil der Oberfläche des
vorderen Endteils der inneren Röhre;
und W/D = 0,5 bis 4, wobei D die Tiefe der Vertiefungen kennzeichnet
und W die Breite der Vertiefungen kennzeichnet.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Das oben stehende Ziel und andere
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch eine detaillierte
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, wobei:
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1 und 1b stellen den Betriebszustand des
allgemeinen Hochofens dar;
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2a und 2b stellen die herkömmliche Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
dar;
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3 stellt
den Aufbau der Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dar;
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4a und 4b sind grafische Darstellungen, die
vergleichend die Sauerstoffkonzentration der herkömmlichen
Vorrichtung und die der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen;
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5a und 5b sind grafische Illustrationen, die
vergleichend die Verbrennungstemperatur der herkömmlichen Vorrichtung und die
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigen;
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6 ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend den Wirkungsgrad der
Verbrennung im Laufring der herkömmlichen
Vorrichtung und den im Laufring der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 stellt
verschiedene Formen für
Querschnittsflächen
der Vertiefungen gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, wobei:
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8a, 8b und 8c stellen runde Formen der Querschnittsflächen dar;
und 8d, 8e und 8f stellen
eckige Querschnittsformen dar;
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9a ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verbrennungszustände (wenn
der Sauerstoff zwischen den inneren und äußeren Röhren der Lanze angereichert
wird) für
den Fall zeigt, wenn W/D gleich 4 ist, 2 ist und 1 ist, wobei D
die Tiefe der Vertiefungen angibt und W die Breite der Vertiefungen
angibt;
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9b ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verbrennungszustände für die Fälle zeigt,
in denen das Verhältnis
D/t zwischen der Dicke der Lanze t und der Tiefe der Vertiefungen
D die Werte 0,9, 0,5 und 0 annimmt, wenn die Sauerstoffanreicherung
zwischen den äußeren und
inneren Röhren durchgeführt wird;
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9c ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verfahren zur Sauerstoffanreicherung
für den
Fall zeigt, wenn W/D gleich 2 ist, und der Abstand L zwischen den
Vertiefungen 0 ist und L gleich 1/4 des Außendurchmessers der Röhre ist;
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9d ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verfahren zur Sauerstoffanreicherung
für den
Fall zeigt, wenn das führende
Ende der koaxialen Röhren
um 2 mm gestreckt wird und Vertiefungen mit einer Tiefe von 2 mm
ausgebildet werden; und
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10 ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Laufringe für den Fall,
in dem W/D zwischen 0,5 und 5 liegt, zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Wie in 3 gezeigt,
umfasst ein erstes Ausführungsbeispiel
der Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung im Wesentlichen: eine zylindrische innere Röhre 32;
eine zylindrische äußere Röhre 31,
die koaxial die innere Röhre
zur Bildung einer koaxialen inneren Struktur umgibt; und eine spiralförmige Wirbel-Vorrichtung 33, gebildet
auf der Oberfläche
der inneren Röhre 32.
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Anders als die herkömmlichen
Kohlenstaub-Einspritzvorrichtungen umfasst die Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Mehrzahl halbkugelförmiger
Vertiefungen 34, gebildet auf der Oberfläche der
inneren Röhre 32.
Die halbkugelförmigen
Vertiefungen sollten bevorzugterweise auf einem Abschnitt von 100 mm
von dem vorderen Ende der inneren Röhre ausgebildet sein. In dem
Fall, dass eine Flüssigkeit
zwischen den beiden Röhren
hindurchfließt,
wird ein Einführungsteil
benötigt,
um einen stabilen Fluss unter Überwindung
der an der Öffnung
verursachten heftigen Bewegungen sicherzustellen. Im Fall einer laminaren
Strömung
entspricht dieser Wert dem 0,05-fachen der Reynold'schen Zahl, aber
im Fall einer turbulenten Strömung
ist er deutlich kleiner. Im Fall der vorliegenden Erfindung mit
einer turbulenten Strömung über eine
Länge von
100 mm, konnte ein vollständig
entwickelter Flüssigkeitsströmung erhalten
werden. Die zylindrische innere Röhre kann einen flüssigen Brennstoff
oder einen gasförmigen
Brennstoff in eine Blasform zuführen.
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Die halbkugelförmigen Vertiefungen verringern
den Durchflusswiderstand der brennbaren Flüssigkeit, die zwischen den
inneren und äußeren Röhren 32 und 31 fließt, wodurch
sie die Vermischung infolge des Wirbels, der am vorderen Ende der
Einspritzvorrichtung gebildet wird, verbessern. Im Vorstehenden
mag die brennbare Flüssigkeit
normalerweise Sauerstoff sein.
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Beim Ausdrücken des Flusses der Flüssigkeit
wird der Turbulenzgrad der Flüssigkeitsströmung ausgedrückt, und
dafür wird
die Reynold'schen
Zahl verwendet.
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Formel 1
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Reynold'sche Zahl = Röhrendurchmesser × Geschwindigkeit × Flüssigkeitsdichte/Flüssigkeitsviskosität
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Bei einer Reynold'schen Zahl von 2000 oder weniger ist
die Strömung
vom laminaren Typ, und bei 2000 oder mehr ist die Strömung vom
turbulenten Typ. In dem Fall der turbulenten Strömung von mehr als 2000 der
Reynold'schen Zahl
gibt es einen Abschnitt, in dem sich das Strömungsmuster gemäß der Oberflächenbedingungen
der Röhre
drastisch ändert.
Deswegen wird in der vorliegenden Erfindung eine brennbare Flüssigkeit
im Bereich einer Reynold'schen
Zahl von 2000 bis 400.000 zugeführt.
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Im Fall der halbkugelförmigen Vertiefungen der
vorliegenden Erfindung wird bei einer Reynold'schen Zahl von 40.000 bis 400.000 der
Widerstand innerhalb der Röhre
auf 1/2 herabgesenkt, die Flüssigkeitsströmung wird
glatt und die Vermischung der Flüssigkeit
am führenden
Ende der Röhre
wird gefördert.
Der gegenwärtige
Umfang der Sauerstoffanreicherung liegt bei 300 Nm3/h,
und die Reynold'sche
Zahl für
den Sauerstoff, der zwischen einem Innendurchmesser einer äußeren Röhre von
41 mm und einem Außendurchmesser
einer inneren Röhre
von 34 mm fließt,
liegt bei etwa 100.000. Folglich wird, falls die Vertiefungen auf
der Oberfläche
der inneren Röhre
ausgebildet werden, der Wirkungsgrad der Verbrennung verbessert.
Hier sollten die halbkugelförmigen
Vertiefungen, die auf der Oberfläche
der inneren Röhre
ausgebildet werden, bevorzugterweise in einer Zickzack-Form angeordnet
werden.
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Nun wird die vorliegende Erfindung
basierend auf den tatsächlichen
experimentellen Beispielen beschrieben.
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Experimentelles Beispiel
1
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Die herkömmliche koaxiale Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
mit der darauf ausgebildeten spiralförmigen Wirbel-Vorrichtung und
die koaxiale Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung
mit den darauf ausgebildeten Vertiefungen wurden Experimenten unterzogen,
um den Wirkungsgrad der Vermischung zwischen Sauerstoff und Kohlenstaub
zu sehen. Die experimentellen Ergebnisse werden in 4 dargestellt.
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Im Fall von 4a, in dem nur die herkömmliche
sprialförmige
Wirbel-Vorrichtung angenommen wird, betrug die Sauerstoffkonzentration
im inneren Bereich 50%. Weiterhin war zu sehen, dass entsprechend
dem Fortschreiten der Flüssigkeit
in der axialen Richtung der Röhre
der Sauerstoff auf die peripheren Bereiche zu verteilt wurde und
dass der Wirkungsgrad der Vermischung zwischen dem Kohlenstaub und
dem Sauerstoff gesenkt wurde.
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Auf der anderen Seite war im Fall
der 4b, in dem die Experimente
mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden,
die Sauerstoffkonzentration im inneren Bereich 60%. Weiterhin war
zu sehen, dass gemäß dem Fortschreiten
der Flüssigkeit
in der axialen Richtung der Röhre
der Sauerstoff nicht auf die peripheren Bereiche zu verteilt wurde.
Deshalb wuchs die Sauerstoffkonzentration im Zentrum der Strömung graduell
an.
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Experimentelles Beispiel
2
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Um die Verbrennungswirkungsgrade
der beiden Arten der koaxialen Röhren
zu sehen, wurden ein Sauerstoffgas als Hilfsbrennmaterial, ein Stickstoffgas
als Trägergas
und ein gasförmiger
Brennstoff als Brennstoff verwendet, um das Experiment durchzuführen.
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5 stellt
die Ergebnisse der Experimente mit den beiden Arten der koaxialen
Röhren
dar. Von diesen beiden stellt 5a die
Ergebnisse der Messung der Temperatur am Zentrum der Flamme dar, und 5b stellt die Ergebnisse
der Messung der Temperatur im peripheren Bereich der Flamme dar.
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Die Ergebnisse der Messung der Temperatur des
Zentrums der Flamme sind wie in 5a gezeigt.
Das heißt,
in dem Fall der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung trat eine
Verbrennung von fast 100% in der ersten Hälfte auf, und deshalb war die zentrale
Temperatur der ersten Hälfte
um ungefähr 200
bis 300°C
höher,
verglichen mit dem herkömmlichen
Fall. In der letzten Hälfte
war kein Brennstoff mehr übrig,
um verbrannt zu werden, und deshalb wurde die Temperatur in der
letzten Hälfte
ziemlich abgesenkt.
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Unterdessen ist die Temperatur der
peripheren Bereiche in 5b dargestellt.
Das heißt,
in dem Fall einer herkömmlichen
Vorrichtung wurde die Flammentemperatur in den peripheren Bereichen
um ungefähr
200°C herabgesetzt.
Dies entspricht dem Kaltwalz-Experiment und ist der Tatsache geschuldet,
dass der Sauerstoff nicht bis in die peripheren Bereiche verteilt
wird, sondern in den zentralen Bereichen zusammenläuft.
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Experimentelles Beispiel
3
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Beim Durchführen des Hochofenbetriebs wurden,
um die tatsächlichen
Wirkungsgrade der Verbrennung in den Laufringen zu vergleichen,
ein Kohlenstaub von 150 Kg/Tonne-Roheisen und eine Sauerstoffanreicherung
von 10.000 Nm3/h in 34 Kohlenstaub-Einspritzvorrichtungen
angenommen. So wurden die höchsten
Temperaturen in den Laufringen gemessen, und die Ergebnisse sind
in 6 gezeigt.
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Wie in 6 gezeigt
wurde bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung im Vergleich
mit der herkömmlichen
Vorrichtung der Verbrennungs-Wirkungsgrad um etwa 1 bis 2% erhöht, und
deshalb wurde das Brennstoffverhältnis
um etwa 2 Kg/Tonne-Roheisen herabgesetzt.
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7 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In diesem zweiten Ausführungsbeispiel
der Kohlenstaub-Einspritzvorrichtung der vorliegenden Erfindung
werden eine Mehrzahl Vertiefungen 105 auf der Oberfläche des
vorderen Endes einer inneren Röhre 142 (mit
einer Dicke t) ausgebildet. Die Tiefe der Vertiefungen 105 wird
mit D bezeichnet, und die Breite der Vertiefungen 105 wird
W genannt. Unter diesen Annahmen ist W/D dazu ausgelegt, zwischen 0,5
und 4 zu liegen. In dem Fall, in dem die gegenwärtig verwendete Sauerstoffanreicherung
zwischen 20 und 400 Nm3/h liegt und in dem
der Sauerstoff zwischen einer äußeren Röhre 145 (mit
einem Innendurchmesser von 41 mm) und einer inneren Röhre 142 (mit
einem äußeren Durchmesser
von 31 mm) hindurchläuft,
ergibt sich eine Reynold'sche
Zahl von 60.000 bis 200.000. Deshalb wurde dann, falls die Vertiefungen 105 auf
der Oberfläche
der inneren Röhren 142 ausgebildet
werden, die Vermischung zwischen dem Brennstoff, der einen Kohlenstaub-Flusspfad 150 der
inneren Röhre 142 durchfließt, und
der Flüssigkeit,
die zwischen den inneren und äußeren Röhren 142 und 145 fließt, verbessert. In
Abhängigkeit
von den Formen der Vertiefungen wurden jedoch unterschiedliche Wirkungen
hervorgerufen. Deshalb wurden die Wirkungsgrade der Verbrennung
bei einer Wahl der Vertiefungen unterschiedlicher Formen wie unten
erwähnt
durch Experimente erhalten.
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Wie in 8 gezeigt,
wurden die Formen der Vertiefungen 105 gemäß der Tiefe
D der Vertiefungen 105 und der Breite W der Vertiefungen 105 unterschiedlich
hergestellt. Der Fall, in dem der Durchmesser der Unterseite der
Vertiefung sich vom Durchmesser der Oberseite der Vertiefung unterscheidet,
der Fall, in dem der vorstehende dem nachstehenden entsprach, und
der Fall, in dem der vorstehende größer war als der nachstehende,
wurden unterschieden. 8a, 8b und 8c stellen die Fälle dar, in denen die Querschnittsform
der Vertiefung rund ist, während
die 8d und 8e die Fälle darstellen, in denen die
Querschnittsform eckig ist.
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Experimentelles Beispiel
4
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9a ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verbrennungszustände (wenn
der Sauerstoff zwischen den inneren und äußeren Röhren der Lanze angereichert
wird) für
die Fälle,
bei denen W/D gleich 4 ist, 2 ist und 1 ist, zeigt, wobei D die Tiefe
der Vertiefungen angibt und W die Breite der Vertiefungen bezeichnet.
Gemäß diesen
Experimenten zeigten sich für
den Fall, bei dem W/D gleich 2 war, äußerst überlegene Ergebnisse. Das heißt, wenn
W/D gleich 2 war, war die Temperatur an einem ersten Punkt vom führenden
Ende weg sehr hoch. Die Temperatur an einem zweiten Punkt war auch hoch,
während
die Temperaturen an dritten, vierten und fünften Punkten (an denen der übriggebliebene Brennstoff
verbrannt wurde), niedrig waren. In Anbetracht dieser Ergebnisse
war der Wirkungsgrad der Verbrennung in dem Fall mit W/D gleich
2 am höchsten.
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Experimentelles Beispiel
5
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9b ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verbrennungszustände der
Fälle zeigt,
in denen das Verhältnis
D/t zwischen der Dicke t der Lanze und der Tiefe D der Vertiefungen
0,9, 0,5 und 0 betrug, wenn die Sauerstoffanreicherung zwischen
den äußeren und
inneren Röhren
durchgeführt wurde.
Der Verbrennungs-Wirkungsgrad war in dem Fall, in dem D/t gleich
0,9 war, am überragendsten.
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Experimentelles Beispiel
6
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9c ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verfahren zur Anreicherung
des Sauerstoffs für
den Fall zeigt, in dem W/D gleich 2 war und in dem der Abstand L
zwischen den Vertiefungen 0 war und in dem L gleich 1/4 des äußeren Durchmessers
der Röhre
war. Es zeigte sich das folgende experimentelle Ergebnis. Das heißt, der
Fall, bei dem der Abstand L zwischen den Vertiefungen 105 gleich
0 war, das heißt,
der Fall, in dem die Vertiefungen 105 in einer Zickzack-Form angeordnet waren,
zeigte den höchsten
Verbrennungs-Wirkungsgrad. Dies zeigt die Anzahl der Vertiefungen 105.
Falls die Anzahl der Vertiefungen groß ist, wurde entsprechend der
Wirkungsgrad der Verbrennung verbessert. Nach dem gleichen Prinzip
waren, falls die Anzahl der Vertiefungen 105 groß war, die
Anfangs- und höchste
Temperatur sehr hoch, während die
Temperatur der letzten Hälfte
sehr niedrig war.
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Experimentelles Beispiel
7
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9d ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Verfahren zur Anreicherung
des Sauerstoffs für
den Fall zeigt, in dem das vordere Ende der koaxialen Röhren um
2 mm ausgedehnt wurde, und in dem Vertiefungen mit einer Tiefe von
2 mm ausgebildet wurden. Das Ergebnis zeigte, dass der Wirkungsgrad
der Verbrennung aufgrund der Wirkung der Vertiefungen 105 beträchtlich
verbessert wurde. In dem Fall einer herkömmlichen Vorrichtung war die
Temperatur in der letzten Hälfte
sehr hoch aufgrund der Verbrennung des verbliebenen Sauerstoffs.
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Experimentelles Beispiel
8
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Der Wirkungsgrad der Verbrennung
war fast gleich bei den unterschiedlichen Formen der Vertiefungen
wie 8 gezeigt. 8a stellt die Querschnittsform
der Vertiefung 105 dar, für den Fall, in dem W/D gleich
4 war. 8c stellt die
Querschnittsform der Vertiefung 105 dar, für den Fall,
in dem W/D einen Wert von 0,5 hatte. Alle diese Fälle zeigten
im Vergleich mit der herkömmlichen
Vorrichtung überlegene
Wirkungsgrade der Verbrennung.
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10 ist
eine grafische Darstellung, die vergleichend die Laufringe für den Fall,
in dem W/D der Vertiefung gemäß der vorliegenden
Erfindung 0,5 bis 4 war, und für
den Fall der herkömmlichen
Vorrichtung zeigt.
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Wie in dieser Zeichnung gezeigt,
wurde die Temperatur um mehr als 50°C im Vergleich mit dem herkömmlichen
Fall angehoben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wie oben beschrieben wird die Flüssigkeitsströmung effizient, um
den Verbrennungs-Wirkungsgrad des Kohlenstaubs zu verbessern, und
deshalb können
die Kosten der Sauerstoffanreicherung und die Brennstoffkosten eingespart
werden.
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Und die Vertiefungen können auch
auf der inneren Oberfläche
der inneren Röhre
ausgebildet werden, im Fall einer Einspritzung des Kohlenstaubs im
Zwischenraum zwischen den äußeren und
inneren Röhren
und einer Einspritzung der brennbaren Flüssigkeit durch die innere Röhre.
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Weiterhin kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die Stabilität
der Betriebsbedingungen des Ofens sichergestellt werden, da die
Brennstoffkosten durch die Verbesserung des Wirkungsgrads der Verbrennung
herabgesetzt werden, und da die Ansammlung des unverbrannten Kohlenstaubs
verhindert werden kann.