FI60308B - Oavhaengig blandnings- och effektreglering vid flerbraennarskaktugnar foer smaeltning av metaller - Google Patents

Description

i- ----- Γα, .... KUULUTUSJULKAISU , _ Λ ^ UTLAGG N I NGSSKRI FT 60308

Patent :.! i ~1 ·: t ' ^ ' (51) Kv.ik?/int.ci.3 P 27 B 1/26 SUOMI —FINLAND (21) P»t.n«lh»k»mu«-P»t.nttn»eknlnt 761125 (22) Hakamltpilvi — Aiw&knlngadag 23.OU.76 ^ ^ (23) Alkupilvt—Giltlgh«t*d»g 23.0^. 76 (41) Tullut |ulklMkii — Bllvlt offantllf jg

Patentti- ja rekisterihallitut .... ...... .. . , . .... .

· (44) Nlhtlvlkslpanon Ja kuuLJulkmliun pvm. — o ön

Patent- och registerstyrelten ' AnsMcan utltgd och utl.«krlft«n pubtlcerad 31.U0.01 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird priorltet 23. OU . 75

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tysk- 1and(DE) P 2517957-1 (71) Norddeutsche Affinerie, Alsterterrasse 2, 2000 Hamburg 36, Saksan Liitto-tasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Heinrich Schliefer, Hamburg, Friedrich Wilhelm Wamecke, Hamburg, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7*0 Oy Kolster Ab (5^) Monipoltinkuilu-uunien riippumattoman sekoituksen ja tehon säätö metallien sulattamiseksi - Oavhängig blandnings- och effektreglering vid fler-brännarskaktugnar för smältning av metaller

Keksirmön kohteena on menetelmä seoksen ja tehon säätämiseksi erillisenä monipoltinkuilu-uuneissa palasina syötettyjen metallien, erityisesti kuparin ja sen lejeerinkien sulattamiseksi, jolloin polttimia käytetään puhallusilmalla ja kaasumaisella polttoaineella ja tehon säätö tapahtuu yhden polttokanponentin (puhallusilman tai kaasun) paineen säädöllä kokooma johdossaan yhtä poltinryhmää varten.

Tekniikan tason mukaisesti liitetään polttimet sarjoiksi ja tehoa säädellään säätämällä palamisilmanpaine kussakin sarjassa. Jokaiseen polttimeen virtaava puhallusilma säädetään pääasiallisesti johtimien vakiona pysyvien virtausvastusten ja niihin asennettujen kuristuselinten avulla. Lisäksi järjestetään jokaiseen polttimeen ema paineensäätäjänsä, ns. samapaineisuussäädin, jonka tehtävänä on antaa kaasu- tai höyrymuodossa olevalle polttoaineelle sama paine kuin puhallus-ilmalla ja lisäksi jokaisen paineentasaussäätimen perässä on säädettävä virtausvastus, jolla polttoaine/ilma-suhde saadaan halutunlaiseksi.

Nämä kuilu-uunit sekä menetelmä tehon säätämiseksi ovat tulleet laajalti käyttöön ja niitä on sovellettu täyttämään erilaisia sivuvaatimuksia, kuten polttoaineen kokoamista, panostamiskysyrryksiä ja metallurgisia työvaiheita 60308 koskevia (DE-PS 1 301 583 ja DE-AS 2 062 144).

Käytettäessä tällaisia uuneja täytyy moninaisia teknisiä vaatimuksia koordinoida ja sopivasti toisiinsa sovittaa tyydyttäviin taloudellisiin ja metaUurgisiin tavoitteisiin pääsemiseksi.

Näiden uunien tunnetuissa teknisissä suoritusmuodoissa on kuitenkin osoittautunut erityisen vaikeaksi samanaikaisesti päätä kumpaankin tavoitteeseen niiden toisiinsa haitallisesti vaikuttamatta.

Tämän keksinnön tavoitteena on poistaa ennestään tunnettujen menetelmien puutteet ja tehdä yksinkertaisesti mahdolliseksi säätää keskusohjatusti polttoaine/ilma-suhde poltinryhmiä tai kaikkia polttimia varten ja pitää se erittäin muuttumattomana.

Keksinnön mukaisesti päästään tähän tulokseen siten, että toisen komponentin painetta kokooma johdossaan samaa poltinryhmää varten säädellään ainoastaan yhdellä säätimellä, joka on tehty painesuhde-säätimeksi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä rakennettu kuilu-uuni on kaukonäköisesti ja taloudellisesti katsoen edullinen rakentaa, koska suuri määrä samapaineistus-säätimiä jää pois.

Asetusventtiilien tehtävänä on ainutkertaisesta tasoittaa putkivastusten erot, ne ovat korvattavissa tarkoitukseen sopivilla kiintovastuksilla.

Keksinnön mukaisen menetelmän edulliset suoritusmuodot perustuvat siihen, että tehoa määräävä puhallusilma valitaan ohjemääräksi painesäädintä varten, tehdään painesuhde kaukosäädettäväksi ja painesuhde asetetaan puhallusilmalämpötilan ja/tai prosessinsuuruuden funktioksi automaattisesti.

Painesuhteen automaattinen asetus voi tapahtua esimerkiksi happipitoisuuden perusteella sulatetussa metallissa, kun sitä on pidettävä jossakin ennalta määrätyssä arvossa. Eräs tämän keksinnän suoritusmuoto perustuu siihen, että massa-virtauksen perusteella sovitetulla automaattisella painesuhteen säädöllä yhdessä poltinryhmässä joko yksin tai myötävaikuttavana toimintona kompensoidaan massavir-ran ja painehäviön välinen ero tarkasta neliöllisestä funktiosta.

Puhallusilman ja polttoaineen paineet kussakin kokoomajohtimessa voidaan määrittää juurtamalla sinänsä tunnetulla tavalla, tehoaa verrannollisen tarkennuksen saamiseksi likimääräisesti puhallusilman ylipaineen neliön avulla määriteltyyn sulatuskykyyn. Painemittauksissa mittauslaitteistoista aiheutuneet virheet tasapainoittuvat tällöin tehon mukaisesti.

Keksinnön avulla on mahdollista jättää polttoaineen esilänmitys pois, koska polttoilman lämpötilavaihtelut keskitetyn polttoaine/ilma-suhteen korjauksen perusteella ovat kompensoitavissa. Esilärrmittämätön polttoaine johdetaan keksinnön mukaisesti jokaista poltinta varten sijoitettuun, sinänsä tunnettuun tekniseltä rakenteeltaan sopivaan sekoituskanmioon.

3 60308

Saatujen polttoaine/ilma-seosten valvonta ennen jokaista poltin ta voi tapahtua paineanturein polttoilman ja polttoaineen syöttöjohdossa liitettyinä sinänsä tunnettuihin mittausseostuslaitteisiin ja suhdelaskimiin.

Tarkoituksenmukaista on kärjestää paine-eronittariparille siihen liitettyinä suhdelaskimineen, enemmän kuin yksi rajoitinpari ohjauselimineen.

Edelleen voidaan keksinnön mukaista menetelmää käyttää niin, että säätö-elimet puhallusilman kokocmaputkissa avautuvat ja säätöelimet polttoaineen kokoomaputkissa sulkeutuvat, kun uuni kytketään irti tai turmeltuu tai jos säätöihin vaadittava apuenergia jää saamatta.

Keksinnön mukaisella menetelmällä käytettävät kuilu-uunit toimivat erittäin tasaisesti, vähäisin höiriöin ja siksi taloudellisesti.

Keksintöä valaistaan läherrmin kuvien avulla esimerkkeinä sanalla tavanomaisista käyttötavoista rajoittaen.

Kuvio 1 esittää hyvin kaavamaisesti tunnettua käyttötapaa.

Kuvio 2 esittää hyvin kaavamaisesti erästä keksinnön mukaisen menetelmän kokonaiskytkentäkuvaa esimerkkinä kuilu-uunista, jossa on kaksi poltinsarjaa.

Kuvio 3 esittää yksityiskohtaisemmin erästä kuvieni 2 yksityiskohtaa ja osoittaa kytkentämahdollisuuden suhdesäätelijään lämpötilan, (^-pitoisuuden jne. perusteella.

Kuviossa 4 on esitetty kaksi mahdollisuutta polttimelle tulevan polttoaine/ ilma-suhteen säätämiseksi keksinnön mukaisesti.

Tunnetussa kuvion 1 mukaisessa kytkentätavassa esittää p1 poltinta, 2 paikallisesti sijoitettua puhallusilman virtauskuristinta, 3 erästä teknisesti tunnettua samapaineistussäädintä ja 4 säädeltävää virtauskuristinta. Virtausopin sääntöjen mukaisesti on samapaineistussäätimen luotettavassa työtavassa kulloinkin muuttumattomissa puhallusilman ja polttoaineen tiheyksissä puhallusilman ja polttoaineen massavirtauksen suhde riippuvainen ainoastaan venttiilin 4 säätöasen-nosta. Tämän suhteen haluttu asetus, esim. määrätyn happipitoisuuden saamiseksi sulatteeseen, on esimerkiksi välttämätöntä säätää vastaavat venttiilit 4 kussakin polttimossa tai vaikuttaa keskitetysti niihin kuten on esitetty julkaisussa "Proceedings of the American Institute of Metallurgical Engineers (ΑΙΜΕ) of the 101st Annual Meeting 1972".

Kuviossa 2 on 10 kuviossa näkymättömällä käyttökoneella käytettävä ilma-puristin, joka tunnettuun tapaan puristaa ilman pääasiallisesti muuttumattomaan paineeseen. Tämä ilma kuumennetaan läirmönvaihtimessa 9 suoralla, ulkopuolisella tai rekuperatiivisella kuumennuksella pääasiallisesti muuttumattomana pysyvään lämpötilaan, jonka kulloinkin tarkoituksenmukainen korkeus tunnetulla tavalla määräytyy syötettävän polttoaineen ominaisuuksien mukaan.

Painesäätimen 8, johon liittyvät säätöelimet 7, avulla säädellään paine yksittäispolttimiin haarautuvissa kokoomajohdoissa haluttuun, valittavissa olevaan arvoon. Polttamista on yleisesti ottaen esitetty ainoastaan yksi poltin 1.

4 60308

Virtausvastus polttoilmalle on esitetty ihanteellisella tai todellisella väli-kalvolla 2.

Kaasu- tai höyrymuodossa oleva polttoaine johdetaan edullisesti muuttumattomalla paineella säätöelimiin 5, jotka toimivat säätimien 6 kanssa yhdessä ja jotka on rakennettu sinänsä tunnetuiksi suhdesäätimiksi. Niiden tehtävänä on pitää puhallus- ja kaasunpaineen suhde muuttumattomana (esimerkiksi arvossa 1). Ihanteellinen tai todellinen virtausvastus polttoaineelle on 4:llä kuvallisesti esitetty. Esimerkiksi samanlaisissa paineissa säätöelinten 5 tai 7 jälkeen, on samalla tavalla kuin kuviossa 1 esitetyissä tunnetuissa suoritusmuodoissa jolaiseen poltti-meen liitetyillä samapaineistussäätimillä polttimeen virtaavan puhallusilma- ja polttoainevirtojen suhde riippuvainen pelkästään vastusten 2 ja 4 suhteesta, kun ainevirtojen teoreettinen tiheysvaikutus kussakin vastuksessa lasketaan mukaan. Tekemällä säädin 6 suhdesäätimeksi on olemassa teoreettinen ja käytännöllinen mahdollisuus, asettamalla keskitetysti painesuhde säätimessä 6, vaikuttaa halutulla tavalla puhallusilman ja kaasun massavirtauksiin, vastusten 2 ja 4 muuttumattomana pitäen. Tällä vaikuttamisella en sama arvo kaikkien samaan sarjaan kytkettyjen polttamien suhteen, kunhan helposti toteutettavissa oleva lisäehto keksinnön mukaisesti täytetään niin, että kokoomajdhtimeen pääsee syntymään vain vähäisiä paine-eroja.

Kuviossa 3 on 6 kuvion 2 suhdesäädin, jonka avulla painesuhde sovellutetulla sinänsä tunnetulla korjauslaskimella 11, on kompensoivalla tavalla säädetty esimerkiksi, riippuvaiseksi sinänsä tunnetulla mittalaitteella 12 mitatulla ilman lämpötilalla tai halutusti korjaavalla tavalla jostakin muusta menetelmässä esiintyvästä mitattavasta suureesta esimerkiksi sulatteesta jatkuvasti mitattavasta happipitoisuudesta. Kuviossa 4 on esitetty kaksi käytännössä esiintynyttä puhal-lusilma-polttoaineseos säätömahdollisuutta. Kehittyneempi mahdollisuus on käyttää kaasuanalysaattoria 14, jonka lisälaitteisto ei näy kuviossa. Keksinnön mukaisen menetelmän käytössä on osoittautunut edulliseksi mitata puhallusilman ja polttoaineen virtausta reaalisilla erottamilla 2 ja 4 sopivilla mitta-asteikoilla varustetuilla mittalaitteilla 15 ja 16 ja muodostaa mittamuunninulostulosuhde sinänsä tunnetuilla laitteilla 17 ja tämä osoittaa ja/tai rekisteröidä laitteilla 18.

Tämän virtausmääräsuhteen näyttönopeuden vuoksi verrattuna analysaattoriin 14 on mahdollista kytkeä mittareita, laskijoita ja näyttölaitteita paljon suurempaan määrään polttamia ja takaisinkytkeä jaksollisesta paine-erojohtimet eroittimiin kun mikä on suhteellisesti analysaattoria 14 käytettäessä käytännöllistä. Keksinnön mukaisen menetelmän soveltaminen käytäntöön osoitti, että moleirmissa vertailumenetelmissä yhteen näyttölaitteeseen kytkettyjen polttamien luku säätöpäineen parannan tasaisuuden johdosta oli suurempi kuin kuviossa 1 esitetyn tekniikan mukaan, jossa jokainen poltin on varustettu samapainesäätimellä.

Claims (10)

1. Menetelmä seoksen ja tehon säätämiseksi erillisenä monipoltinkuilu-uuneissa palasina syötettyjen metallien, erityisesti kuparin ja sen lejeerinkien sulattamiseksi, jolloin polttamia käytetään puhallusilmalla ja kaasumaisella polttoaineella ja tehon säätö tapahtuu yhden polttokomponentin (puhallusilman tai kaasun) paineen säädöllä kokooma johdossaan yhtä poltinryhmää varten, tunnet-t u siitä, että toisen komponentin painetta kokoomajohdossaan samaa poltinryhmää varten säädellään ainoastaan yhdellä säätimellä, joka on tehty painesuhde-säätimeksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tehon säätö tapahtuu polttoilman paineen säädöllä ja kaasumaisen polttoaineen paine säädetään kokocmajohdossaan samaa poltinryhmää varten painesuhdesäätimellä.

3. Patenttivaatimuksien 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painesuhde on kaukosäädettävissä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painesuhde määräytyy funktiona puhallusilman lämpötilasta ja/tai prosessinsuuruudes-ta automaattisesti.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painesuhde on automaattisesti säädetty massavirtauksesta riippuen yhdessä poltin-ryhmässä ja tämä säätö tapahtuu joko yksin tai myötävaikuttavana toimintona kcnpensoidakseen poikkeaman massavirran ja painehäviön välisestä tarkasta neliöllisestä funktiosta.

5 60308

6. Jonkun patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhallusilman ja polttoaineen paineet kussakin kokoomajohtimessa mitataan tunnetulla tavalla juurtamalla.

7. Jonkun patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esilänmittämäton polttoaine johdetaan jokaista poltinta varten sijoitettuun sinänsä tunnettuun tekniseltä rakenteeltaan sopivaan sekoituskarrmioon.

8. Jonkun patenttivaatimuksen 1- 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saatujen polttoaine/ilma-seosten valvonta ennen jokaista poltinta tapahtuu paine-eroilmaisimilla puhallusilman ja polttoaineen syöttöjohdossa liitettyinä sinänsä tunnettuihin muuntamiin ja suhdelaskimiin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kullekin paine-ercmittariparille suhdelaskimineen en järjestetty useampi kuin yksi rajoitinpari ohjauselimineen.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätöelimet puhallusilman kokoomaputkissa avautuvat ja säätöelimet polttoaineen kokoemaputkissa sulkeutuvat, kun uuni kytketään irti tai turmeltuu tai jos säätöihin vaadittava apuenergia jää saamatta.