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Einrichtung zur Selbstkarburierung von Gas, insbesondere von Koksofengas,
für mit wechselnder Flammenrichtung und regenerativer Lufterhitzung arbeitende metallurgische
Schmelzöfen, insbesondere Siemens-Martin-Öfen Siemens-Martin-Öfen od. dgl. mit wechselnder
Flammenrichtung und hoher Temperatur arbeitende metallurgische Schmelzöfen werden
mit Rücksicht auf die hohen Temperaturen allgemein mit regenerativer Luftvorwärmung
betrieben, da sich wegen der erforderlichen hohen Erwärmung der Verbrennungsluft
Rekuperatoren hierfür schlecht eignen. Zwar ist schon vor Jahren versucht worden,
bei einem mit einseitiger Beheizung die Luft und auch das Gas in aus Metall bestehenden
Rekuperatoren vorzuwärmen, jedoch hat dieser Vorschlag keine praktische Bedeutung
erlangt. Gegenwärtig gewinnt in dem Bestreben, die zum Karburieren von Gasen in
Schmelzöfen dienenden Mittel, wie Teeröl, Pech, Braunkohlenstaub u. dgl., durch
Selbstkarburierung des Gases mittels Vorwärmung zu ersetzen, die Frage der rekuperativen
Vorwärmung des Gases wieder besondere Bedeutung, vor allem, da in diesem
Falle Temperaturen genügen, die ohne Nachteil für Rekuperato-ren aus metallischem
Werkstoff eingehalten werden können.
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Um nun bei solchen Schmelzöfen, welche wechselseitig mit regenerativer
Luftvorwärmung arbeiten, das Gas rekuperativ vorzuwärmen, ist es
entweder
notwendig, auf jeder.. Ofenseite einen Rekuperator anzubringen, wodurch jedoch infolge
des wechselseitigen Betriebes sehr sfarke Temperaturschwankungen in den Rekuperatoren
auftreten würden, oder aber man kann auch mit nur einem Rekuperator arbeiten, welcher
im Rauchgaskanal hinter den Regeneratoren angeordnet und zwischen dem Umstellventil
und dem Kamin eingeschaltet ist. Da die Heizgase diesem Rekuperator erst nach dem
Verlassen der Regeneratorkammern zugeführt werden, ist die Einhaltung einigermaßen
gleichmäßiger Temperaturen kaum gewährleistet, und weiterhin ist es sehr schwierig,
die erforderliche Temperatur im Rekuperator überhaupt zu erzielen, da an dieser
Stelle die Abgastemperaturen sehr niedrig sind; infolgedessen ist bei diesem Verfahren
eine zusätzliche Beheizung des Rekuperators mittels Brennern erforderlich, wodurch
naturgemäß die Wirtschaftlichkeit ungünstig beeinflußt wird.
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Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wird vorgeschlagen, bei mit wechselnder
Flammenrichtung und regenerativer Lufterhitzung arbeitenden metallurgischen Schmelzöfen
die Erhitzung des Brenngases, insbesondere des in Anwendung kommenden Koksofengases
zum Zwecke der Selbstkarburierung in einem Rekuperator vorzunehmen, der abgasseitig
parallel zu der jeweils abgasführenden Regeneratorkammer für die Lufterhitzung geschaltet
ist, und zwar mittels im Sinne des Abgasstromes vor oder von jeder Regeneratorkammer
abzweigenden und zum . Rekuperator führenden Abgaskanälen, die je ein Absperrorgan
haben, das bei Umstellung der zugehörigen Regeneratorkammer auf Luft geschlossen
und bei Umstellung auf Abgas geöffnet wird.
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Die Parallelschaltung von Rekuperatoren für die Gaserhitzung zu Generatoren
für die Lufterhitzung im Sinne des Abgasstromes ist zwar bei anderen Industrieöfen
mit einseitiger Beheizung, welche zudem mit niedrigeren Temperaturen und daher vorzugsweise
mit Schwachgasen arbeiten, wie z. B. bei Koksöfen, bekannt: Sie kann jedoch nicht
ohne weiteres auf metallurgische Schmelzöfen, wie Siemens-Martin-Ofen, welche mit
wechselnder Flammenrichtung und hohen Temperaturen arbeiten, übertragen werden.
Bei diesen ist kein ständig heiße Abgase führender Abzugskanal vorhanden, an welchen
der Rekuperator gegebenenfalls angeschlossen werden könnte. Erst durch die Anordnung
von Absperrorganen in den zwei von jeder Ofenseite kommenden, vor oder von jeder
Regeneratorkammer abzweigenden Abgaskanälen, welche bei Umstellung der Feuerung
ebenfalls umgestellt werden, wird dies ermöglicht und auf diese Weise ein Übertritt
von heißer Luft aus einer luftführenden Regeneratorkammer in den zü der anderen
gasführenden Regeneratorkammer parallel geschalteten Abgasstorm verhindert.
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Da bei Siemens-Martin-Ofen od. ä. arbeitenden metallurgischen Schmelzöfen
die Temperatur der heißen Abgase für den Rekuperator im allgemeinen zu hoch ist,
ist es ferner erforderlich, dem zur Beheizung des Rekuperators dienenden abgezweigten
Teil der heißen Abgase noch Kaltluft in beispielsweise regelbarer Menge zuzuführen,
um stets die richtige und gewünschte Eintrittstemperatur der in den Rekuperator
eintretenden Heizgase zu erhalten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die für
den Rekuperator abgezweigten Abgase nicht unmittelbar vor der Regeneratorkammer
abzuzweigen, sondern sie der Regeneratorkammer an einer solchen Stelle zu entnehmen,
wo ihre Temperatur bereits in gewünschtem Maße abgefallen ist.
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Weiterhin erstreckt sich die Erfindung noch darauf, daß zur Regelung
der Beaufschlagung sowohl des Rekuperatärs als auch der jeweils aufzuheizenden .
Regeneratorkammer in den zum Wechselventil führenden Abgaskanal der Regeneratorkammern
und in dem zurrt Kamin führenden Abgaskanal des Rekuperators Schieber oder Ventile
vorgesehen werden, mittels derer die jeweiligen Durchgangsquerschnitte regelbar
sind.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung ist es möglich, bei solchen
Schmelzöfen das Heizgas so hoch und weitgehend gleichbleibend zu erhitzen, daß eine
Zersetzung der in ihm enthaltenen Kohlenwasserstoffe (Selbstkarburierung) erfolgt,
wodurch bei der nachfolgenden Verbrennung im Ofen eine stark leuchtende Flamme mit
einem hohen Strahlungsvermögen entsteht.
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In. der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Schnitt
durch einen Siemens-Martin-Ofen dargestellt, welcher mit regenerativ vorgewärmter
Luft und relmperativ so, hoch vorgewärmter Starkgas betrieben wird, daß eine Selbstkarburierung
des letzteren erreicht wird.
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In der Mitte zwischen den beiden zur Luftvorwärmung bestimmten Regeneratorkammern
A und A' ist eine Rekuperator B eingebaut, der durch zwei mit vorzugsweise wassergekühlten
Absperrschiebern C und C versehene Kanäle D und D'
mit den oberen
Teilen der Regeneratorkammern A und A' verbunden ist. Der Kanal E mit dem eingebauten
Schieber F dient zur Abführung der Abhitze zum Kamin. Das vorzuwärmende Gas tritt
bei G in den Rekuperator ein, bei H aus demselben aus und wird durch die Leitungen
i oder i', die mit den Schiebern K und K' versehen sind, den wassergekühlten Düsen
L oder L' zugeführt. Die Leitungen i und i können wie Heißwindleitungen innen
feuerfest ausgekleidet und die Schieber K und K' wassergekühlt sein. Die Luftzüge
sind mit m und m bezeichnet, die von den Kammern A
und A' zum Wechselventil
24 führenden Abgaskanäle mit N1 und N2.
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Der Betrieb des Ofens gestaltet sich folgendermaßen: Angenommen, daß
das Gas von der linken Seite dem Ofen zugeführt wird und die Verbrennungsgase auf
der rechten Seite abziehen, so sind die Schieber K' und D geöffnet, während
K und D'
geschlossen sind. Der Schieber F sowie der Schieber F1 sind so eingestellt,
daß die gewünschte BeaufsclAagung der Regeneratorkammer A und des Rekuperators B
erzielt wird. .Das im Rekuper
ator B vorgewärmte Gas strömt durch
die Leitung i' und durch die Düse L' in den Ofen und verbrennt dort
mit der in der Regeneratorkammer A' vorgewärmten Verbrennungsluft. Die Abhitze strömt
durch den Luftzug in und zieht von dort, je nach Einstellung der Schieber F und
F1, teils durch die Regeneratorkammer A und teils durch den Rekuperator B. Die ausgenutzten
Abgase gelangen aus dem Rekuperator B durch den Kanal E und von der Regeneratorkammer
A durch den Abgaskanal N1 und durch das Wechselventil zr in den zum Kamin führenden
Rauchgaskanal.
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Wird der Ofen umgestellt, so werden die Schieber K' und
D geschlossen, während K und D'
geöffnet werden. Der Kreislauf
von Gas und Luft nimmt jetzt den umgekehrten Weg, jedoch sonst in der gleichen Weise
wie vor der Umstellung des Ofens.