DE885904C

DE885904C - Process to achieve a constant combustion temperature for regeneratively heated ovens

Info

Publication number: DE885904C
Application number: DEP14036D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr-Ing Walter
Original assignee: HUETTENWERK RHEINHAUSEN AG
Current assignee: HUETTENWERK RHEINHAUSEN AG
Priority date: 1943-11-02
Filing date: 1943-11-02
Publication date: 1953-08-10

Description

Verfahren zur Erzielung einer gleichbleibenden Verbrennungstemperatur für regenerativ beheizte Öfen Die Erfindung bezieht sich äuf ein Verfahren zur Erzielung einer gleichbleibenden Verbrennungstemperatur für regenerativ beheizte Öfen, die mit einem Gemisch aus Starkgas und Schwachgas beheizt werden.Process for achieving a constant combustion temperature for regeneratively heated ovens The invention relates to a method for achieving this a constant combustion temperature for regeneratively heated stoves that be heated with a mixture of strong gas and lean gas.

Durch die Zumischung von Gas mit einem hohen Heizwert, z. B. von Koksofengas, zum Heizgas eines Siemens-Martin-Ofens oder eines anderen regenerativ beheizten Industrieofens ist das Gewölbe des Ofens außer dem verstärkten unmittelbaren Angriff durch die Flammengase noch starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, die durch die unterschiedlichen Wärmespannungen infolge der Temperaturschwankungen beim periodischen Umstellen von einem Wärmespeicher auf den anderen im Verlauf einer Ofenreise hervorgerufen werden. Durch diese doppelte Beanspruchung wird neben einem starken Verschleiß eine schnelle Lockerung des Steinverbandes verursacht. Infolgedessen hat das Gewölbe gewöhnlich nur eine halb so lange Lebensdauer wie das übrige Mauerwerk des Oberofens, während die durchschnittliche Chargendauer durch die Notwendigkeit, den Gaseinsatz zu drosseln, verlängert wird.By adding gas with a high calorific value, e.g. B. of coke oven gas, to the heating gas of a Siemens-Martin furnace or another regeneratively heated one Industrial furnace is the vault of the furnace except for the intensified immediate attack exposed to strong mechanical stresses due to the flame gases due to the different thermal stresses due to the temperature fluctuations in the periodic changeover from one heat storage tank to the other in the course of a Furnace trip. Due to this double exposure, next to one excessive wear causes rapid loosening of the stone bond. Consequently the vault usually only lasts half as long as the rest of the masonry of the upper furnace, while the average batch duration is due to the need to to throttle the use of gas is extended.

Man hat versucht, die für das Gewölbe und die Chargendauer schädlichen Temperaturschwankungen des Verbrennungsgasgemisches dadurch herabzusetzen, daß man durch möglichst häufiges Umstellen von einem Wärmespeicher auf den anderen die Wärmespeicher nicht zu stark abkühlen läßt, so daß die Vorwärmetemperatur der Verbrennungsmedien stets auf einer beträchtlichen Höhe gehalten wird. Hierdurch gelingt es zwar, die hohen und tiefen Spitzen der jeweiligen Vorwärmetemperatur bis zu einem gewissen Grad einander anzugleichen. Jedoch geht durch das häufige Umstellen ein großer Anteil der Heizgase unausgenutzt in den Abgaskamin, so daß das Verfahren unwirtschaftlich wird. Außerdem wird die Wärmeabgabefähigkeit der Wärmespeicher nur im Bereich der Spitzentemperaturen und deshalb höchst unvollkommen ausgenutzt.Attempts have been made to find those harmful to the vault and the batch duration Reduce temperature fluctuations in the combustion gas mixture that one by switching from one heat storage tank to the other as often as possible can not cool too much, so that the preheating temperature of the combustion media always on is held at a considerable height. This succeeds it is true, the high and low peaks of the respective preheating temperature up to one to a certain degree. However, due to the frequent changeovers large proportion of the heating gases unused in the exhaust chimney, so that the process becomes uneconomical. In addition, the heat dissipation capacity of the heat storage only in the area of peak temperatures and therefore extremely imperfectly used.

Es wurde weiter vorgeschlagen, im Verlauf einer jeden Umstellperiode die durch das Absinken der Wärmespeichertemperaturen hervorgerufene Erniedrigung der Verbrennungstemperatur durch eine Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft auszugleichen. Auch hierdurch wird zwar erreicht, daß die Verbrennungstemperatur der Heizgase während der Dauer der Umstellperiode nahezu auf gleicher Höhe gehalten werden kann, wenn die Sauerstoffanreicherung der Verbrennungsluft durch die WärmespeicJiertemperatur gesteuert wird. Es ist aber eine Anreicherung des Sauerstoffes in der Verbrennungsluft schon um 10/0 erforderlich, um den Verlust an fühlbarer Wärme beim Absinken der Vorwärmetemperatur allein um ioo° auszugleichen. Bei einem Windverbrauch von etwa io ooo Nm3/h in einem ioo-t-Siemens-Martin-Ofen werden beispielsweise etwa ioo bis z50 Nm3/h Sauerstoff für jeden Ofen benötigt. Selbst bei einer Erzeugung des Sauerstoffes in einer eigenen Sauerstoffanlage würde dieses Verfahren unwirtschaftlich sein.It has also been proposed to compensate for the lowering of the combustion temperature caused by the drop in the heat storage temperature during each changeover period by enriching the combustion air with oxygen. This also ensures that the combustion temperature of the heating gases can be kept almost at the same level for the duration of the changeover period if the oxygen enrichment of the combustion air is controlled by the heat storage temperature. However, an enrichment of the oxygen in the combustion air by 1 % is necessary in order to compensate for the loss of sensible heat when the preheating temperature drops by just 100 °. With a wind consumption of around 10,000 Nm3 / h in a 100-ton Siemens Martin furnace, for example, around 100 to z50 Nm3 / h of oxygen are required for each furnace. This process would be uneconomical even if the oxygen were generated in a dedicated oxygen system.

Die Erfindung bezweckt, die gestellten Aufgaben in wirtschaftlicher Weise zu lösen. Ein eingangs erwähntes Verfahren besteht gemäß der Erfindung darin, daß die im Verlauf einer jeden Umstellperiode infolge des Absinkens der Vorwärmetemperatur abnehmende fühlbare Wärme@von Gas und Luft in gleichem Maße dadurch ersetzt wird, daß der Gehalt des Gasgemisches an Starkgas gesteigert wird, so daß die Verbrennungstemperatur des Gas-Luft-Gemisches im Ofen stets auf gleicher Höhe gehalten wird.The invention aims to achieve the tasks set in an economic Way to solve. According to the invention, a method mentioned at the beginning consists in that in the course of each changeover period as a result of the lowering of the preheating temperature decreasing sensible heat @ of gas and air is replaced to the same extent, that the content of the gas mixture of strong gas is increased, so that the combustion temperature of the gas-air mixture in the furnace is always kept at the same level.

Die erhöhte Zufuhr von Starkgas wird zweckmäßig durch ein Steuerwerk für die Drosselklappe in der Starkgasleitung geregelt, das die aus den Strahlungspyrometern an den beiden Wärmespeicherkammern gewonnenen kleinen elektrischen Meßwerte in Regelkräfte umsetzt. Hierdurch wird, erreicht, daß in gleichem Maße, wie die fühlbare Wärme aus der Vorwärmung von Gas und Luft im Verlauf einer Umstellperiode absinkt, der Anteil an Starkgas und damit die gebundene Wärme der Verbrennungsmedien periodisch gesteigert wird.The increased supply of strong gas is expedient by a control unit for the throttle valve in the heavy gas line, which is regulated by the radiation pyrometers Small electrical measured values obtained at the two heat storage chambers in control forces implements. This achieves that in the same degree as the sensible heat from the preheating of gas and air in the course of a changeover period, the Percentage of strong gas and thus the bound heat of the combustion media periodically is increased.

Wenn für die Beheizung eines Industrieofens etwa 260o Nm3/h Honbofengas mit einem unteren Heizwert Hu = 1050 kcal/Nm3 und i7oo Nm3/h Koksofengas mit Hu = 3900 kcal/Nms verwendet werden, so beträgt zunächst ohne Berücksichtigung des Wärmeertrages aus der durch die Vorwärmung der Verbrennungsmedien erhaltenen fühlbaren Wärme der Wärmeeinsatz etwa 9,4 . iol kcal/h. Dieses Gasgemisch besitzt also einen unteren Heizwert Hu = 9,169 kcal/NM 3. Unter Berücksichtigung der Vorwärmung der Verbrennungsmedien Gas und Luft in den Wärmespeichern beträgt der gesamte Wärmeinhalt einschließlich der fühlbaren Wärme je Normalkubikmeter Verbrennungsgemisch bei i2oo° Kammertemperatur etwa 3436 kcal/Nm3 bei goo° Kammertemperatur noch etwa 31i6 kcal/Nm3 320 kcal/Nm3 Demnach beträgt der Verlust an fühlbarer Wärme 320 kcal/Nm3 Mischgas beim Absinken der Kammertemperatur von i2oo auf goo°. Das verwendete Gas wird in der Weise angereichert, daß gleichlaufend mit der absinkenden Kammertemperatur des Wärmespeichers langsam ansteigend ein Heizwert bis zum Höchstwert Hu = 2169 + 320 = 2489 kcal/Nm3 erreicht wird. An Stelle von i7oo Nm3/h Koksofengas bei einer Kammertemperatur im Wärmespeicher von igoo° sind durch die verwendete Regelvorrichtung beim Absinken der Kammertemperatur auf goo° zuletzt 98o Nm3/h zusätzlich Koksofengas zuzuführen, so daß der Einsatz an Koksofengas zum Mischgas insgesamt 268o Nm3/h beträgt.If about 260o Nm3 / h honing furnace gas with a lower calorific value Hu = 1050 kcal / Nm3 and 17oo Nm3 / h coke oven gas with Hu = 3900 kcal / Nms are used to heat an industrial furnace, this is initially without taking into account the heat yield from the preheating of the combustion media received sensible heat, the heat input about 9.4. iol kcal / h. This gas mixture has a lower calorific value Hu = 9.169 kcal / NM 3. Taking into account the preheating of the combustion media gas and air in the heat storage, the total heat content including the sensible heat is per normal cubic meter of combustion mixture at i2oo ° chamber temperature about 3436 kcal / Nm3 at goo ° chamber temperature still about 3 1i6 kcal / Nm 3 320 kcal / Nm3 Accordingly, the loss of sensible heat is 320 kcal / Nm3 mixed gas when the chamber temperature drops from i2oo to goo °. The gas used is enriched in such a way that a calorific value up to the maximum value Hu = 2169 + 320 = 2489 kcal / Nm3 is reached in parallel with the falling chamber temperature of the heat accumulator. Instead of i7oo Nm3 / h coke oven gas at a chamber temperature in the heat storage of igoo °, the control device used must finally add 98o Nm3 / h when the chamber temperature drops to goo °, so that the use of coke oven gas to the mixed gas a total of 268o Nm3 / h amounts to.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung, wie sie für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung benutzt werden kann.The drawing shows an embodiment of a control device, as it can be used for carrying out the method according to the invention.

In der Koksofengasleitung i ist die Drosselklappe 2 vorgesehen, die mittels eines durch Preßöl gesteuerten Stellwerks 3 von der Ofenbühne aus betätigt wird. Die Drosselklappe 2 ist durch eine Umgangsleitung 4 zu überbrücken, die etwa im Höchstfalle g80 Nm3/h Koksofengas leiten kann. In diese Umgangsleitung ist eine Drosselklappe 5 eingebaut, die durch ein Preßluftsteuerwerk 6 betätigt wird. Der Preßluftdruck für das Preßluftsteuerwerk 6 wird durch ein Steuerwerk 7 gesteuert. Das Steuerwerk 7 hat Aufnehmerdüsen 8 und 9 für die Druckluft, die aus der Preßluftleitung io über die Waage zi die Preßluft erbalten. Die Waage ii wird durch einen Magnet 12 mit der Spule 13 betätigt. Mit beiden Strahlungspyrometern 14 und 15 wird die Gas- oder auch die Luftkammertemperatur gemessen. Sie sind über einen an den Vorwärmekammerumstellhebel angeschlossenen Thermostromumschalter 16 mit der Spule 13 des Magneten 12 verbunden, so daß die Temperatur der j eweils wärmeabgebenden Wärmespeicberkammer über das Steuerwerk 7 die Preßluftsteuerung 6 und damit die Zugabe von Koksofenzusatzgas durch die Umgangsleitung 4 regelt.In the coke oven gas line i, the throttle valve 2 is provided, which operated by means of an interlocking 3 controlled by press oil from the furnace platform will. The throttle valve 2 is to be bridged by a bypass line 4, which is approximately at most g80 Nm3 / h can conduct coke oven gas. In this bypass line is one Throttle valve 5 installed, which is actuated by a compressed air control unit 6. Of the Compressed air pressure for the compressed air control unit 6 is controlled by a control unit 7. The control unit 7 has pick-up nozzles 8 and 9 for the compressed air coming from the compressed air line io over the scales zi the compressed air. The scale ii is powered by a magnet 12 actuated with the coil 13. With both radiation pyrometers 14 and 15, the Gas or air chamber temperature measured. They are connected to the preheating chamber changeover lever via one connected thermal current switch 16 connected to the coil 13 of the magnet 12, so that the temperature of each heat-emitting heat storage chamber via the Control unit 7 the compressed air control 6 and thus the addition of coke oven additional gas through the bypass line 4 regulates.

Die Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Gasverbrennungstemperatur im Heizraum eines regenerativ beheizten Ofens weist gegenüber den bisher bekannten Mitteln besondere Vorteile auf. Als Starkgas kann Koksofengas verwendet werden, das in den meisten . Fällen in Industrieanlagen zur Verfügung steht. Der Dauerverbrauch an Starkgas im Mischgas ist niedriger als bisher, da durch Vermeidung der Wärmestöße mit einem Mischgas von niedrigerem Heizwert, jedoch konstanter Verbrennungstemperatur ein günstiger Chargenverlauf erzielt wird.Maintaining a uniform gas combustion temperature in the boiler room of a regeneratively heated furnace has compared to the previously known Funds special benefits. Coke oven gas can be used as strong gas, that in most. Cases in industrial plants is available. The continuous consumption The amount of high-strength gas in the mixed gas is lower than before because it avoids the thermal impacts with a mixed gas with a lower calorific value but a constant combustion temperature a favorable batch process is achieved.

Die Neigung des Gewölbes zum Laufen, die insbesondere kurz nach dem erfolgten Umstellen am Ende einer Periode eintritt, wird vermieden, da mit einer gleichmäßigen Verbrennungstemperatur des Gas-Luft-Gemisches gearbeitet wird. Bei einem Schmelzofen kann der Schmelzer seine Aufmerksamkeit mehr als bisher der Schmelze zuwenden, da er das Laufen des Gewölbes weniger zu befürchten braucht. Bei vollständig ausgefahrener Drosselklappe in der Umgangsleitung, durch die das Zusatzgas zugeführt wird, kann durch ein Signal darauf aufmerksam gemacht werden, daß die Umstellperiode beendet und das Umstellen erforderlich ist. Es besteht deshalb auch nie die Gefahr, daß die Kammern zu kalt werden und zuviel Koksofengas als Zusatzgas, das das Gewölbe stark angreift, zugeführt wird.The tendency of the vault to move, especially shortly after Changes that have taken place at the end of a period are avoided because with one uniform combustion temperature of the gas-air mixture is worked. at In a furnace, the smelter can focus more on the smelter than before because he has less to fear that the vault will run. When completely extended throttle valve in the bypass line through which the additional gas is supplied a signal can be used to indicate that the changeover period finished and the changeover is required. There is therefore never the risk of that the chambers are too cold and too much coke oven gas as an additional gas, which the vault strongly attacks, is supplied.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of achieving a consistent Combustion temperature for regeneratively heated stoves made with a mixture of Strong gas and lean gas are heated, characterized in that the in the course of each changeover period due to the lowering of the preheating temperature sensible heat of gas and air is replaced in equal measure by the fact that the content of the gas mixture is increased to strong gas, so that the combustion temperature of the Furnace is always kept at the same height.

2. Facility for carrying out the Method according to claim i, characterized in that the high-gas line (i) a bypass line (q.) provided with a throttle valve (5) for the additional gas has whose passage cross-section through a temperature of the respective heat-emitting Heat storage chamber influenced control unit (6) is regulated.