DE973576C

DE973576C - Cupola furnace system, in which a recuperative hot water heater system common to both open ovens is provided for two cupolas that are preferably operated alternately

Info

Publication number: DE973576C
Application number: DEV490D
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Guenthner
Original assignee: VER ECONOMISER WERKE GmbH
Current assignee: VER ECONOMISER WERKE GmbH
Priority date: 1944-02-27
Filing date: 1944-02-27
Publication date: 1960-03-31

Description

Kupolofenanlage, bei welcher für zwei vorzugsweise wechselweise betriebene Kupolöfen eine beiden Öfen gemeinsame rekuperative Winderhitzeranlage vorgesehen ist Für den abwechselnden Betrieb von zwei Kupolöfen ist bereits eine Winderhitzeranordnung vorgeschlagen, bei welcher die beiden Winderhitzer zu einer Einheit verschmolzen und zwischen den beiden Kupolöfen aufgestellt sind. Diese bekannte Anlage arbeitet mit regenerativ betriebenen Winderhitzern, so daß trotz der Verschmelzung derselben zu einer einzigen zwischen den beiden Kupolöfen @tehellden Anlage immerhin zwei Winderhitzer erforderlich sind, nämlich einer, welcher sich im aufgeheizten Zustand befindet und welcher demgemäß die Wärme an den zu erhitzenden Wind abgibt, und einer, welcher sich in der Aufheizung befindet und durch welchen infolgedessen die heißen Abgase aus dem Kupolofen hindurchströmen. Abgesehen davon, daß bei dieser Anlage nur ein wechselweiser Betrieb der beiden Kupolöfen möglich ist, hat sich dieser Vorschlag wahrscheinlich aus dem Grunde nicht in der Praxis einführen können, weil der heiße Wind bei dieser Anlage dem Kupolofen lediglich durch einseitig angeordnete Formen zugeführt wird, während durch die anderer->eits angeordneten Formen in der gleichen Formebene die zum Aufheizen des einen Winderhitzers dienenden Abgase aus dem Ofen abgezogen werden. 1ls ist klar, daß bei einer solchen Bau- und Arbeitsweise - abgesehen von den wahrscheinlich nicht allzu hohen Temperaturen der den Kupolofen verlassenden, im übrigen höchstwahrscheinlich noch sehr viel unverbrannte Gase enthaltenden Abgase-kein einwandfreier und flotter Schmelzbetrieb gewährleistet sein kann, da die in dem Schacht des Kupolofens niedergehenden Gichten infolge des Abzuges der Abgase oder eines großen Teiles derselben in der Formebene nur sehr schlecht vorgewärmt werden und in verhältnismäßig kaltem Zustand in die Schmelzzone gelangen.Cupola furnace, in which two preferably operated alternately Cupola furnaces are provided with a recuperative wind heater system common to both furnaces For the alternating operation of two cupolas there is already a wind heater arrangement proposed, in which the two heaters merged into one unit and are set up between the two cupolas. This well-known system works with regeneratively operated hot air heaters, so that despite the amalgamation of the same to a single one between the two cupolas @tehellden, after all, two Winderheater are required, namely one which is in the heated state is located and which accordingly gives off the heat to the wind to be heated, and one, which is in the process of heating and which consequently causes the hot ones Flow through exhaust gases from the cupola. Apart from the fact that with this system only an alternating operation of the two cupola furnaces is possible, this has become Probably for the reason that the proposal cannot be put into practice because the hot wind in this system the cupola furnace only through one-sided Forms is fed while through the other-> eits arranged forms in the equalize the mold plane for the exhaust gases used to heat a heater removed from the oven. It is clear that with such a construction and working method - apart from the probably not too high temperatures of the cupola furnace leaving, most likely still containing a lot of unburned gases Exhaust-no flawless and brisk melting operation guaranteed can be, since the down in the shaft of the cupola furnace as a result of the Deduction of the exhaust gases or a large part of the same in the form plane only very much are poorly preheated and in a relatively cold state in the melting zone reach.

In späteren Jahren ist man infolgedessen in dem Bestreben, Kupolöfen mit vorgewärmtem Wind zu betreiben, dazu übergegangen, dem Kupolofen einen rekuperativ beheizten Winderhitzer zuzuordnen, wobei die diesen rekuperativen Winderhitzer heizgasseitig beaufschlagenden Abgase entweder aus dem Schacht des Ofens abgezogen wurden und gegebenenfalls mit in dem rekuperativ beheizten Winderhitzer bereits vorgewärmtem Wind zur restlosen Verbrennung gebracht wurden oder wobei der rekuperativ arbeitende Winderhitzer unmittelbar über der Gicht des Kupolofens angeordnet war und wobei gegebenenfalls zwecks restloser Verbrennung der die Gicht des Kupalofens verlassenden Gase vorgewärmte Luft in den nach außen abgeschlossenen Raum zwischen Gicht und Lufterhitzer eingeleitet wird.As a result, efforts are made in later years to produce cupolas to operate with preheated wind, switched to recuperative use of the cupola furnace allocated to the heated air heater, with these recuperative air heaters on the hot gas side acting exhaust gases were either withdrawn from the shaft of the furnace and possibly with that which has already been preheated in the recuperative heater Wind were brought to complete incineration or where the recuperative working The blast heater was placed directly above the top of the cupola and where if necessary for the purpose of complete combustion of those leaving the top of the cupola furnace Gases preheated air into the closed space between gout and Air heater is initiated.

Ein anderer Vorschlag geht bereits dahin, einen rekuperativ arbeitenden Winderhitzer gemeinsam für zwei Kupolöfen neben der Gicht derselben anzuordnen, wobei dieser wahlweise von den gesamten Gichtgasen des einen oder des anderen Ofens beaufschlagt wird, welche ihm durch die um r8o° nach unten abgebogenen Abzugskanäle zugeführt werden, ohne daß irgendeine :Möglichkeit besteht. die dem Rekuperator zuzuführende Gichtgasmenge zu regulieren. Infolgedessen kann es, da ja einerseits das Wärmeangebot und andererseits der Wärmebedarf für den zu erhitzenden Wind während der Schmelzperiode schwanken, leicht zu einer l berhitzung des Rekuperators kommen, welche seine Haltbarkeit sehr gefährdet.Another suggestion is already a recuperative work To arrange blast heaters together for two cupolas next to the top of the same, this optionally from the total furnace gases of one or the other furnace is acted upon, which is applied to him through the flue channels bent down by r8o ° be supplied without any: possibility. the recuperator to regulate the amount of furnace gas to be supplied. As a result, it can, on the one hand the heat supply and, on the other hand, the heat demand for the wind to be heated during fluctuate during the melting period, the recuperator can easily overheat, which endangers its durability very much.

Um die Überhitzungsgefahr bei Luftvorwärmern zu vermeiden und das Wärmeangebot denn Wärmebedarf anzupassen, ist bereits in dem Buch von G u m z , »Die Luftvorwärmung im Dampfkesselbetrieb«, erschienen im Springer-Verlag, 1933, auf den S. z r i ff.. allgemein die Abführung der überschüssigen Abgase durch LTmführungskanäle vorgeschlagen worden.To avoid the risk of overheating with air preheaters and that Adapting the heat supply to the heat demand is already in the book by G u m z, "Air preheating in steam boiler operation", published by Springer-Verlag, 1933, on the p. z r i ff .. generally the removal of excess exhaust gases through LTmführungkanäle has been proposed.

Dieses Prinzip fand bisher bei Kupolöfen mit neben dein Ofen, z. B. auf dem Gießereiflur, angeordneten Rekuperatoren derart Anwendung, daß man mit einem Ventilator die für die Luftvorwärinung benötigte Abgasmenge unter Anwendung absperrbarer Rohrleitungen absaugte und die nicht benötigte Menge durch den Gichtabzug entweichen ließ.This principle has so far found in cupolas with next to your furnace, z. B. on the foundry corridor, arranged recuperators in such a way that you can use a Fan the amount of exhaust gas required for air preheating using lockable Pipelines sucked off and the amount not required escape through the top hood let.

Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf eine Bauweise, bei welcher der Rekuperator zwischen zwei vorzugsweise wechselweise betriebenen Kupolöfen oberhalb der Gicht und seitlich zu den Ofenschächten angeordnet ist. Diese Anordnung ist gegenüber der vorgenannten nicht nur raumsparend, sondern durch Wegfall des mehr oder weniger umfangreichen Rohrleitungssystems und des Absaugv entilators vorteilhafter und vermeidet unnötige Wärmeverluste. Andererseits ist ein so angeordneter Rekuperator insbesondere beim Hernnterblasen des Kupolofens besonders hohen Teinperaturen, der Strahlungswärme und Stichflammen ausgesetzt, welche gegebenenfalls infolge Überschreitens der zulässigen Wandungstemperatur zii Überhitzungsschäden Veranlassung geben können, wobei bei diesem Herun.terblasen ferner noch ein verstärkter Auswurf erhöhte Verschinutzungsgefahr hervorruft.In contrast, the invention relates to a construction in which the recuperator between two preferably alternately operated cupolas above the gout and is arranged to the side of the furnace shafts. This arrangement is compared to the aforementioned not only space-saving, but by eliminating the more or less extensive piping system and the suction fan are more advantageous and avoids unnecessary heat loss. On the other hand is a recuperator so arranged especially when blowing in the cupola, particularly high temperatures, the Exposure to radiant heat and flash flames, which may result from exceeding the permissible wall temperature can cause overheating damage, with this blown down, an increased ejection increased risk of contamination evokes.

Diese Nachteile werden erfliidungsgeniäl;l überwunden durch die Anordnung von drei eine F unkenkatnmer bildenden Abzugsschächten für die Gichtgase über und zwischen den Kupolöfen, in deren mittlerem Abzugsschacht der Rekuperator angeordnet ist und durch Giclitgas-Regelorgane. insbesondere Klappen, vor dem unteren Ende des Rekuperators und den oberen Enden der seitlichen Schächte.These disadvantages are meticulously overcome by the arrangement of three flue ducts for the top gases above and, which form a funnel between the cupolas, with the recuperator in the middle of the exhaust shaft is and by Giclitgas control organs. especially flaps, in front of the lower end of the recuperator and the upper ends of the side shafts.

Durch die Gichtgas-Regelorgane können die Gichtgase der vorzugsweise wechselweise arbeitenden Kupolöfen'entsprecliend dein Wärmebedarf des Winderhitzers wahlweise ganz oder teilweise durch den den Rekuperator enthaltenden Mittelschacht oder durch einen oder beide der äußeren Leerschächte geführt werden. Bei entsprechender Beinessung der Heizfläche des Rekuperators ist es im übrigen auch möglich, mit beiden Kupolöfen gleichzeitig zu arbeiten.By means of the furnace gas regulating elements, the furnace gases can preferably alternately working cupolas' correspond to your heat requirements of the blast furnace optionally in whole or in part through the central shaft containing the recuperator or through one or both of the outer empty shafts. With the appropriate In addition, it is also possible to measure the heating surface of the recuperator with both Cupolas to work at the same time.

Durch die seitliche Lage des Rekuperators zwischen den Ofenschächten ist derselbe der unmittelbaren Ofenstrahlung entzogen, und er kann beim Herunterblasen des Ofens heizseitig völlig abgeschaltet werden, wodurch seine Lebensdauer erheblich verlängert wird.Because the recuperator is positioned on the side between the furnace shafts it is withdrawn from the direct furnace radiation, and it can be blown down of the furnace can be completely switched off on the heating side, reducing its service life considerably is extended.

Weiterhin werden durch diese seitliche Lage die Gichtgase vor Eintritt in den Rekuperator zu einer Richtungsänderung gezwungen, wobei ein Teil der Flugasche noch unterhalb des Rekuperators ausfällt, so daß dieser nicht so starker Verschmutzung ausgesetzt ist, als wenn er sich unmittelbar über der Gicht des Ofens befände.Furthermore, this lateral position means that the furnace gases are prevented from entering forced to change direction in the recuperator, with part of the fly ash fails below the recuperator, so that this is not so dirty exposed as if it were directly above the gout of the furnace.

Im ganzen zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch eine sehr gedrungene und billige Bauweise aus. Sie ermöglicht es in ebenso einfacher wie wirkungsvoller Weise, das in seiner Höhe schwankende Wärmeangebot der Gichtgase dem Wärmebedarf des Rekuperators so anzupassen, daß einerseits ein zulässiges. Höchstmaß der Wärmeausnutzung erzielt wird, andererseits dasselbe mit Rücksicht auf die Haltbarkeit und Lebensdauer des Rekuperators nicht überschritten wird.Overall, the arrangement according to the invention is characterized by a very compact and cheap construction. She makes it just as easy how effectively the heat supply of the blast furnace gases fluctuating in its height to adapt the heat demand of the recuperator so that on the one hand a permissible. Maximum the heat utilization is achieved, on the other hand the same with regard to the durability and service life of the recuperator is not exceeded.

Im übrigen soll sich der Schutz nur auf die Gesamtkombination der im Patentanspruch angeführten Merkmale erstrecken, da einzelne Merkmale oder andere Kombinationen von einzelnen dieser Merkmale bei Kupolofenanlagen vorbekamit waren.Otherwise, the protection should only apply to the overall combination of in the claims cited features extend, as individual features or others Combinations of these individual features in cupola furnace systems were already known.

Für drei in einer Reihe stehende Kupolöfen wird man ferner zweckmäßigerweise zwei derart angeordnete Rekuperatoren vorsehen, wobei diese und die Abzugs- bzw. Regeleinrichtungen in einer allen Kupolöfen gemeinsamen Funkenkammer zusaminengefaßt werden. In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiel der Erfindung und gleichzeitig zur Erläuterung weiterer Einzelheiten derselben in den Fig. r und :2 zwei Schnitte durch eine aus zwei vorzugsweise wechselweise betriebenen Kupolöfen bestehende, mit einem gemeinsamen, seitlich über der Gicht zwischen den Öfen angeordneten rekuperativen Lufterhitzer ausgerüstete Kupolofenanlage dargestellt.It is also expedient for three cupolas standing in a row Provide two recuperators arranged in this way, these and the extraction or Control devices combined in a spark chamber common to all cupolas will. In the drawing are an embodiment of the invention and at the same time to explain further details of the same in FIGS : 2 two cuts through one of two cupolas, preferably operated alternately existing, with a common, arranged laterally above the top between the ovens Cupola furnace system equipped with a recuperative air heater is shown.

a und b sind die beiden Kupolöfen, c ist der beiden Öfen gemeinsame, seitlich über der Gicht zwischen den Öfen in einem mittleren Abzugsschacht angeordnete rekuperative Winderhitzer. Die äußeren Abzugsschächte (Leerschächte), die sich unmittelbar über der Gicht der Ofen a und b befinden, :ind mit d und e bezeichnet.a and b are the two cupola furnaces, c is common to both furnaces, on the side above the top between the furnaces between the furnaces in a central exhaust duct. The outer exhaust shafts (empty shafts), which are located directly above the top of the furnace a and b, are designated by d and e.

Die drei Abzugsschächte bilden eine gemeinsame Funkenkammer k. In den oberen Enden der Leerschächte d und e sind Abschlußklappen f, vor dem unteren Ende des Rekuperators c sind Abschlußklappen ä angeordnet.The three exhaust shafts form a common spark chamber k. In the upper ends of the empty shafts d and e are closing flaps f, in front of the lower one End of the recuperator c are arranged closing flaps ä.

h- ist die von dem Rekuperator c zu den Öfen führende Heißwindleitung, welche über das Verteilerstück -ii zu den Windkästen m und n. der Kupalöfen a und b führt.h- is the hot blast line leading from the recuperator c to the furnaces, which leads via the distributor piece -ii to the wind boxes m and n. of the cupola furnaces a and b.

i bezeichnet den Abzugskamin, welcher in der Mitte auf der gemeinsamen Funkenkammer k angeordnet ist. Es können jedoch gegebenenfalls noch weitere Abzugskamine angeordnet sein, welche eine Fortsetzung der seitlichen Leerschächte d und e bilden.i denotes the chimney, which is arranged in the middle on the common spark chamber k. However, if necessary, additional chimneys can also be arranged, which form a continuation of the lateral empty shafts d and e .

1 ist ein Aschetrichter unter dem Kamin i bzw. unterhalb des den Rekuperator c enthaltenden Abzugsschachtes, dessen Wandverlängerungen o als Zwischenmauern zur Umlenkung der Lichtgase dienen.1 is an ash funnel under the chimney i or below the recuperator c containing flue, whose wall extensions o as intermediate walls for Serve deflection of the light gases.

p ist eine an das Verteilerstück u angeschlossene Kaltwindleitung, q bezeichnet die Beschickungsbühne.p is a cold wind line connected to the manifold u, q indicates the loading platform.

r ist ein Zusatzbrenner, der von einer Gasleitung t und einer von der Heißwind@leitung la abzweigenden Leitung s gespeist wird und je nach Bedarf, z. B. beim Anfahren der Anlage, in Betrieb genommen werden kann. z, sind gleichfalls von der Heißwindleitung abzweigende Leitungen zwecks 1-inleitens von vorgewärmter Luft in den Raum zwischen Gicht und Rekuperator c, wo in bekannter `,'eise durch Nachverbrennung die latente Wärme der Lichtgase frei gemacht werden kann.r is an additional burner which is fed by a gas line t and a line s branching off from the hot wind @ line la and, depending on requirements, e.g. B. when starting up the system, can be put into operation. z, are also lines branching off from the hot blast line for the purpose of introducing preheated air into the space between the furnace and recuperator c, where, as is well known, the latent heat of the light gases can be released through post-combustion.

M'enn der Kupolofen a. in Betrieb ist und die Klappen f sowohl im Leerschacht d als auch im Leerschacht c geschlossen sind, strömen bei geöffneten Klappen b die Lichtgase durch den Rekuperator c zum Kamin i, wobei durch die Zwischenmauer o eine verstärkte Richtungsänderung der Gase bewirkt wird. so daß eine direkte Flalnmeneinwirkung vom Kupolofen her auf den Rekuperator c vermieden und gleichzeitig ein Ausfall der schweren Ascheteilchen hervorgerufen wird, welche in den Aschetrichter 1. absinken. Der zuletzt genannte Vorgang wird noch dadurch unterstützt, daß der Strömungsquerschnitt der Lichtgase durch den Rekuperator c im Sinne einer Verringerung ihrer Strömungsgeschwindigkeit entsprechend groß bemessen ist.M'enn the cupola a. is in operation and the flaps f both in Empty shaft d as well as in empty shaft c are closed, flow when open Flap b the light gases through the recuperator c to the chimney i, whereby through the intermediate wall o an increased change in direction of the gases is effected. so that a direct influence of the Flalnmen from the cupola on the recuperator c avoided and at the same time a failure of the heavy ash particles are produced, which sink into the 1. ash funnel. The last-mentioned process is supported by the fact that the flow cross-section of the light gases through the recuperator c in the sense of reducing their flow speed is dimensioned accordingly large.

Sinngemäß in der gleichen Weise arbeitet die Anlage beim Betrieb des Kupolofens b.The system works in the same way when operating the Cupola furnace b.

Beim Herun.terblasen des Ofens gegen Ende des Ofenbetriebes werden die Klappen g unter dem Rekuperator c geschlossen und gleichzeitig die Klappen f der Abzugsschächte d bzw. e geöffnet, so daß die Lichtgase und die beim Herunterblasen entstehenden Stichflammen durch diese unmittelbar dem Kamin i zuströmen können.When the furnace is blown down towards the end of the furnace operation, the flaps g under the recuperator c are closed and at the same time the flaps f of the exhaust ducts d and e are opened, so that the light gases and the jet flames generated when the furnace is blown down can flow through them directly to the chimney i .

Claims

PATENT CLAIM: Cupola furnace system, consisting of two cupolas, preferably operated alternately, with a common recuperator operated by their light gas, which is arranged above the furnace top and to the side of the furnace shafts, characterized by three discharge shafts that form a spark chamber and are arranged above and between the cupolas Light gases, in the middle exhaust shaft of which the recuperator is arranged, and through furnace gas control organs, in particular flaps, in front of the lower end of the recuperator and in the upper ends of the lateral shafts. Considered publications: German Patent Nos. 39o 674, 428 39-1, 458 639, 548 097, 698 816, 726 778, 872 828; British patents \ 7r. 203 757 297 715: USA. Patents No. I 627 336, 1,872,057, 2 07 8,747, 2,167,596;. Hurst, Melting Iron in the Cupola, 1929, p. 140; G umz, Die Luftvorwärmung im Dampfkesselbetrieb, 1933, p. 104, I9g, I99, 201, 211, 2212, 215; Geiger, Handbook of the Iron and Steel Foundry, Vol. 3,

2nd edition, 1928, pp. 42 to 44; Piwowarskv, high quality gray cast iron. 1929, pp. 2, 38, 239, 240; Piwowarskv, High Quality Cast Iron, 1942, pp. 879/880; Der Weg des Eisens, 1939, p. 19; Journal of the Association of German Foundry Experts in the British-Occupied Territory, No. 4/47 from October 1947, p. 3; The Iron Ae z # magazine, March 28, 1929, pp. 87-1-