NL8103520A - Werkwijze voor het regelen van de verhitting met zwaar gas van kooksovens. - Google Patents

Description

Jr VO 2192

Werkwijze voor het regelen van de verhitting met zwaar gas van kooksovens.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van de vlamlengte en het optimaal maken van de verticale temperatuurverdeling in de met zwaar gas verhitte verhittingsafdelingen van kooksovens, waaraan het zware gas wordt toegevoerd via leidingen, 5 die zich uitstrekken vanuit de mondstukkenkelder van de ovehbatterij door de betreffende daarboven liggende regenerators cheidingswand en ein-' digen in een branderkop, die is - aangebracht in het onderste gedeelte van de verhittingsafdeling, waarbij de in de regenerator verhitte verbrandingslucht door openingen aan de voet van de verhittingsafdeling daarin 10 naar binnen komt.

Op grond van de ontwikkeling in de kooksovenbouw tot ovens met een groot laadvermogen en kamerhoogten tot 8 m, alsmede het bedrijven daarvan met korte roosttijden en de in enkele landen door de milieubeschermingsautoriteiten vastgelegde grenswaarden voor NOX-gehal-15 ten in de verbrandingsgassen, ontstaan moeilijkheden voor een optimale verhittingsregeling. Dit geldt in het bijzonder voor de verhitting met zwaar gas van kooksovens, waarbij het bij een toenemende bouwhoogte van de ovens steeds moeilijker wordt om de verhitting zodanig in te stellen, dat de verticale temperatuurverdeling in de verhittingsafdelin-20 gen optimaal is. Verder wordt bij korte roosttijden en de daarmee verbonden verhittingsafdelingtemperaturen meer NQX gevormd, waarvan het gehalte in de verbrandingsgassen in toenemende mate door de betreffende milieubeschermingsautoriteiten in steeds meer landen wordt beperkt. Tenslotte is de onderdrukking van grafietvorming op de branderkoppen bij de ver= 25 hitting met zwaar gas tot nu toe slechts met betrekkelijk grote inspanning gelukt.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag de hiervoor geschetste moeilijkheden op eenvoudiger wijze dan tot nu toe met verdedigbare inspanning op te lossen. Hierbij gaat het er in het bij-30 zonder om de verticale temperatuurverdeling in de verhittingsafdelingen te verbeteren, het NOX-gehalte in de verbrandingsgassen te verlagen en de grafietvorming op de branderkoppen te voorkomen.

Uitgaande van een werkwijze van de in de aanhef beschreven soort bestaat de uitvinding uit het aan de verhittingsafdelingen als 8103520 V > 2 geforceerde lucht door middel van een Ventilator in de directe omgeving van de monding van de tranderkop toevoeren van een regelbaar gedeelte van het in het totaal voor de verbranding van het gas voor de vuurhaard aan de onderkant benodigde verbrandingslucht. Bij voorkeur vindt de toe-5 voer van de geforceerde lucht plaats via een de brandermond omgevende ' ringruimte. Het als geforceerde lucht toegevoerde gedeelte van de verbrandingslucht per verhittingsaf deling' moet volgens de uitvinding minder bedragen dan 30 volume %, bij voorkeur 5-15 volume % met betrekking tot de .totale hoeveelheid van. de verbrandingslucht. De uitvinding voorziet 10 verder in het samen met de geforceerde lucht toevoeren van koude verbrandingsgassen·, -waarbij de mengverhouding van geforceerde lucht en verbrandingsgassen maximaal 1:2 bedraagt, bij voorkeur 2 : Ί tot 1 : 1.

Onderwerp van. de uitvinding is verder- een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, welke inrichting de uitvoering 15 voorziet van de branderpijp als een pijp met een dubbele mantel, en waarvan de kenmerken blijken uit de op de inrichting gerichte conclusies.

Zoals bekend zijn de bij de gebruikelijke luchtverdeling in de afzonderlijke verhittingsafdelingen binnenstromende hoeveelheden lucht nimmer volledig gelijk, waarbij in tegendeel om verschillen-20 de redenen een bepaalde verspreidingsbreedte ontstaat. Dit nadeel wordt bij de gevraagde werkwijze overwonnen, doordat de hoofdhoeveelheid van de verbrandingslucht op gebruikelijke wijze als in de regenerator verhitte verbrandingslucht door openingen aan de voet van de verhittings af deling wordt binnengevoerd, maar in zijn totaal zodanig wordt bemeten, dat 25 de bij deze verdeling het meest benadeelde verhittingsafdelingen een gering luchttekort moeten registreren en zonder verdere maatregelen met zwak roetende vlammen zullen branden. Aan deze verwarmingsafdelingen wordt dan bijzonder veel en aan de overige, met een toenemend zuurstofgehalte in het verbrandingsgas, minder geforceerde lucht toegevoerd. Op 30 deze wijze kan het lucht overschot in het totaal gezien .zodanig klein worden gehouden, dat in het verbrandingsgas een zuurstofgehalte van minder dan 3% kan worden aangehouden. Hierdoor wordt de hoeveelheid verbrandingsgas kleiner en wordt als gevolg daarvan de behoefte aan het aan de onderzijde stoken verminderd. Tegelijkertijd wordt de HOX-vorming teruggedron-35 gen als gevolg van het kleinere zuurstof overschot. In nog sterkere mate wordt de NOX-vorming onderdrukt door de ten opzichte van het gebruike- 8103520 £r -ί 3 lijke "bedrijf lagere instroomtemperatuur van de gasvormige "brandstof, die door de minder hete inwendige pijp van de pijpbrander' met een dubbele mantel in de verhittingsafdeling komt. Ook door het aanvankelijk langzamer vermengen van de gasvormige brandstof met lucht zuurstof als ge-5 volg van de in hoofdzaak gelijke uitstroomsnelheid van de geforceerde lucht, die de uitstroomstraal van het zware gas ringvormig omhult, wordt de verbrandingssnelheid verlaagd, opdat de plaatselijke vlazntempe-ratuur wordt verlaagd en tenslotte de HOX-vorming aanvullend wordt verminderd. De vlam van het zware gas in de verhittingsafdelingen wordt 10 door de gevraagde werkwijze verlengd en zodoende de temperatuur-verde-ling verbeterd, in het bijzonder wanneer aan de geforceerde lucht koud rookgas wordt bijgemengd.

Verder lukt het op deze wijze, de grafietvorming op de branderkop in sterke mate te voorkomen, omdat deze aan de mond van 15 de gas vormige brandstof kouder is dan bij de bekende werkwijze en omdat deze plaats voortdurend wordt omspoeld door geforceerde lucht en eventueel koud verbrandingsgas.

De meerbehoefte aan het stoken aan de onderzijde door de minder voorverwarmde geforceerde lucht en daardoor kouder binnenkomen-20 de gasvormige brandstof bedraagt maximaal k%. Het verbruik voor de ventilator voor de geforceerde lucht bedraagt met betrekking tot de behoefte aan het stoken aan de onderzijde minder dan 0,1$. Wanneer rekening wordt gehouden met het feit, dat een vermindering met \% van het zuurstofgehalte in het verbrandingsgas een vermindering van de behoefte aan 25 het stoken aan de onderzijde tot stand brengt van meer dan 5#s wordt in het totaal bij het uitvoeren van de gevraagde werkwijze aanvullend een energiewinst verschaft.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: 30 Figuur 1 een schematische doorsnede toont van de regene rators cheidingswand met een gedeelte van de daarboven liggende verhittingsafdeling en de in de scheidingswand zich uitstrekkende brander met dubbele mantel, figuur 2 een doorsnede is volgens de lijn II - II in 35 figuur 1, figuur 3 een doorsnede is volgens de lijn III - III in figuur 1, 81 0 3 5.2 0 S' » * figuur 4 een doorsnede is volgens de lijn IV - IV in figuur 1, figuur 5 een doorsnede is volgens de lijn V - V in figuur 1, en 5 figuur 6 een schema toont van het verdeelstelsel voor de geforceerde lucht,

In figuur T is schematisch een doorsnede afgeheeld . van een regeneratorscheidingswand 1 met de daarboven' aangebrachte ver-hittingsafdeling 2, in het onderste gedeelte waarvan de brander 3 uit-10 mondt voor het zware gas. De branderpijpleiding is uitgevoerd als een pijp met dubbele mantel en strekt zich uit vanaf het grondkanaaldek 4 door de regeneratorscheidingswand 1 en het verwarmingsafdelingsdek 5 in de vervarmingsafdeling 2. De mantelpijpbrander bestaat uit uitwendige mantelpijpstenen 6 met een cilindrische boring 7 in het midden en een 15 in de boring aangebrachte, in haofdzaak ringvormige ringsteen 8S waarvan de buitendiameter kleiner is dan de diameter van de boring 7»

De verschillende uitvoeringen van de mantelpijpbrander in de afzonderlijke hoogtelagen blijken uit de figuren 2-4. Figuur 2 is een doorsnede volgens de lijn II - II in figuur 1. In het gedeelte 20 van de brander, dat in de verhittingsafdeling naar binnen reikt (bij de af geheelde uitvoeringsvorm zijn dit de vier bovenste lagen) bestaat de inwendige ringsteen 8 uit een eenvoudige holle cilinder, waarvan de buitenwand met de, de boring J begrenzende wand een ringruimte 9 vormt.

Bij de daaronder zich bevindende lagen zijn de inwendige ringstenen 8 25 voorzien van drie aanzetstukken 10 (figuur 3), die zich radiaal uitstrekken tot tegen de wand van de boring van de uitwendige mantelpijpsteen 6 en daar· tegen aanliggen,, zodat drie symmetrisch aangebrachte mantelpijp-kanalen 1.1 worden gevormd. Bij de uitgaande van het grondkanaaldek k onderste vier of vijf lagen van de branderstenen zijn de aan zet stukken 10 30 op grond van stabiliteitsoverwegingen voorzien van wiggen 12, die tot in de mantelpijpstenen 6 reiken.

De toevoer van het zware gas aan de door de ringsteen 8 gevormde inwendige pijp 13 vindt op bekende wijze plaats via uitlopers 14, die aftakken van niet weergegeven verzamelleidingen (figuur 1). De 35 leidingen 14 zijn ter hoogte van het grondkanaaldek voorzien van een steunkraag 15s die als oplegging dient voor de onderste ringsteen 8 van 8103520 X « 5 • t elke brander. Onder de steuhkraag 15 is de uitloper 1U omgeven door een ringvormige aansluitruimte 16 voor de toevoer van de geforceerde lucht, welke aansluitruimte in verbinding staat met de mante ipi jpkanalen 11.

Zoals blijkt uit figuur 5, is de aansluitruimte 16 5 voorzien van een volgens een raaklijn aangebrachte' aansluit stomp 17» die via een regelklep 18 en een uitloper 19 is verbonden met de ver-zamelleiding 20 voor de geforceerde lucht.

Uit figuur 1 blijkt, dat de mantelpijpsteen en de ringsteen, waaruit de mantelpijpbrander is opgebouwd, in hoogte onderling 10 verspringend zijn aangebracht. De stenen bestaan bij voorkeur uit vuurvast materiaal. De afzonderlijke boven elkaar aangébrachte lagen van de stenen grijpen met messing en groef in elkaar.

Figuur 6 is een schematische veergeving van het verdeelstelsel voor de geforceerde lucht, de regeling van de hoeveelheid en 15 de regeling van de verhouding van lucht tot verbrandingsgas van de vuurhaard aan de onderzijde, welk verbrandingsgas, indien nodig, samen met de geforceerde lucht wordt binnengeleid, bijvoorbeeld in een tweeling-afdelingsverhitting. In de tekening zijn vijf verhittingswanden met tweelingafdelingen weergegeven, waarbij voor het aangeven van de zich 20 in elke helft van de tweelingaf deling bevindende brander, even en oneven getallen worden gebruikt. Bij het weergegeven verhittingsschema worden tijdens een overschakelperiode de van even getallen voorziene branders of de oneventallige branders van alle verhittingswanden bedreven. Als alternatief kan echter ook een van verhittingswand tot verhittingswand 25 wisselende schakeling van even en oneven branders worden geïnstalleerd.

De verzamelleidingen 20a en 20b zijn verdeeld in twee van elkaar gescheiden leidingsstelsels, waarvan het ene de branders met oneven getallen en het andere de branders met even getallen verzorgt. Met behulp van de overschakelkleppen 21a en 21b kan de toevoer van de gefor-30 ceerde lucht synchroon, en in ritme met de verhitting worden over ges cha-keld. Met 22 is de ventilator aangeduid, waarmee de geforceerde lucht uit de leiding 23, eventueel samen met verbrandingsgas van het stoken aan de onderzijde, in de verzamelleidingen 20a en 20b wordt gedrukt.

De verbrandingsgassen van het stoken aan de onderzijde worden via de 35 leiding 24 in de schoorsteen 25 geleid, waarbij een deelstroom, indien nodig, via de leiding 2 6 kan worden af gezogen. De regeling van de verhou- 8103520 ί ~Λ~ 6 / ding vindt plaats met de kleppen 27, de instelling van de hoeveelheid in afhankelijkheid van het zuurstofgehalte in de verbrandingsgassen van de vuurhaard aan de onderzijde door een omloopregeling door middel van de klep 28, die is aangebracht in de omloop 29· 5 Natuurlijk kan de beschreven -werkwijze ook zinvol worden toegepast bij andere verhittingsstelsels.

8103520

Claims (15)

1. Werkwijze voor het regelen van de vlam! engte en voor het optimaal maken van de verticale temperatuurverdeling in de met zwaar gas verhitte verhittingsafdelingen van kooks ovens, waaraan het zware gas wordt toegevoerd via leidingen, die zich uitstrekken vanuit de mond-5 stukkehkelder van de ovenbatterij door de betreffende daarboven liggende regeneratorscheidingswand en eindigen in een hranderkop, die is aange-hracht in het onderste gedeelte van de verhittingsafdeling, waarbij de in de regenerator verhitte verbrandingslucht door openingen aan de voet van de verhittingsafdeling daarin naar binnen komt, met het ken-10 merk, dat aan de afzonderlijke verhittingsafdelingen een regelbaar gedeelte van de voor de verbranding benodigde verbrandingslucht als geforceerde lucht door middel van een ventilator in de directe nabijheid van de mond van de hranderkop- wordt toegevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 15 toevoer van de geforceerde lucht plaats vindt via een de brandermond omgevende ringruimte.

3. Werkwijze volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat het als geforceerde lucht toegevoerde gedeelte van de verbrandingslucht per verhittingsafdeling minder dan 30 vol.2» bedraagt, bij voorkeur 20 5-15 vol.% met betrekking tot de totale hoeveelheid verbrandingslucht. k. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat koude verbrandingsgassen samen met de geforceerde lucht worden toegevoerd.

5- Werkwijze volgens conclusie met het kenmerk, dat 25 de mengyerhouding van geforceerde lucht en verbrandingsgassen maximaal 1 : 2 bedraagt, bij voorkeur 2 : 1 tot 1:1.

6. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de leiding voor de toevoer van het zware gas en de geforceerde lucht bestaat uit een uit ringstenen 30 opgebouwde pijp met een dubbele mantel, welke pijp zich uit strekt vanaf het grondkanaaldek (U) door de regeneratorscheidingswand (1) en uitmondt in een als brander met een dubbele mantel uitgevoerde hranderkop (3), waarbij de binnenpijp (13) is aangesloten op de leiding voor zwaar 8103520 :- 8 , * * • gas, en een deze omgevende ringruimte (9* 11) op een leiding voor de toevoer van de geforceerde lucht en eventueel verbrandingsgas.

7· Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de leiding voor de toevoer van het zware gas en de geforceerde lucht 5 bestaat uit afzonderlijke, boven elkaar’aangebrachte, uitwendige mantelpijpstenen· (6) met een in hoofdzaak cirkelvormige middenboring (7)> en uit inwendige· ringvormige stenen (8), die in de middenboring van elke : mantelpijpsteen onder'vorming van vrije doorgangen (9» 11) tussen de binnenwand van de mantelpijpsteen en de buitenwand van de ringvormige 10 steen zijn aangebracht.

8. Ihriehting volgens conclusies 6 en T» met het kenmerk, dat de inwendige ringvormige stenen (8) bij de branderkop (3), bij voorkeur in het gebied, waarin de leiding in de verhittingsafdeling (2) naar binnen reikt, pijpvormig zijn uitgevoerd, waarbij tussen de binnenwand 15 van de uitwendige mantelpijpsteen (6) en de buitenwand van de ringvormige steen een ringvormig kanaal (9) vrij blijft.

9. Inrichting volgens conclusies 6 - 8, met het kenmerk, dat de ringvormige stenen (8) in het gebied van de regenerator scheidingswand (1) zijn voorzien van een aantal, bij voorkeur drie symmetrisch 20 aangebrachte aanzet stukken (10), welke aanzet stukken in aanraking zijn met de binnenwand van de mantelpijpstenen, waarbij tussen de aanzet-stukken doorstroomkanalen (11) vrij blijven.

10. Inrichting volgens conclusies 6-9* met het kenmerk, dat' de aanzet stukken van de onderste, bij voorkeur de onderste vier tot 25 vijf lagen van de ringvormige stenen, die aansluiten op het grondkanaal-dek {k), met wiggen zijn ingelaten in de uitwendige mantelpijpstenen (6).

11. Inrichting volgens conclusies.6 - 10, met het kenmerk, dat de verhouding van de dwars door snedevlakken van de de geforceerde lucht leidende ringruimte (9* 11) en de, de gasvormige brandstof leidende 30 binnenpijp (13) zodanig wordt gekozen, dat de uit stroomsnelheden van de twee media bij een gemiddelde bedrijving met geforceerde lucht nagenoeg even groot zijn.

12. Inrichting volgens conclusies 6-11, met het kenmerk, dat de afzonderlijke mantelpijpstenen (6) ten opzichte van de inwendig 35 aangebrachte ringvormige stenen (8) op verschillende hoogten onderling verspringend zijn aangebracht. 8103520 Λ 4C* ·

13· Inrichting volgens conclusies 6-12, met het kenmerk, dat de aansluit leiding (ih) voor het zware gas in het gehied van het grondkanaaldek (¾) is voorzien van een steunkraag (15) s die dient ai g oplegging voor de onderste inwendige ringvormige steen, welke aansluit-5 leiding voor het zware gas is voorzien onder de steunkraag van een ringvormige aansluitruimte (16) voor de toevoer van de geforceerde lucht en eventueel het verbrandingsgas, welke ruimte in verbinding staat met de doorstroomkanalen (11). . lh. Inrichting volgens conclusies 6- .=13, met het kenmerk, 10 dat de ringvormige aansluitruimte (16) is voorzien van een volgens een raaklijn aansluitende aansluit stomp (17)S die in verbinding staat met de verzamelleiding (20) voor'de toevoer van de geforceerde lucht en eventueel verbrandingsgassen»

15· Inrichting volgens conclusies 6 - 14, met het kenmerk, 15 dat tussen de aansluitstomp (17) van de ringvormige aansluitruimte en de verzamelleiding (20) voor de toevoer van de geforceerde lucht en de verbrandingsgassen, een smoring of een regelklep (18) is aangebracht, waarmee de aan- de betreffende brander toegevoerde hoeveelheid kan worden gedoseerd.

16. Inrichting volgens conclusies 6 - 15» met het kenmerk, dat de verdeling en de toevoer van de geforceerde lucht, eventueel vermengd met verbrandingsgassen, op de voor de verdeling van zwaar gas bekende wijze plaats vindt onder het ovendek in de mondstukkenkelder via verzamelleidingen (20) en daarvan aftakkende uitlopers (19), die naar 25 de pijpen met een dubbele mantel voeren. 17« Inrichting volgens conclusies 6 - 16, met het kenmerk, dat de, de geforceerde lucht en eventueel daarmee-vermengde verbrandingsgassen voerende verzamelleidingen. (20) zijn verdeeld in twee gescheiden leidingstelsels (20a, 20b), waarvan het ene is aangesloten op de bran-30 ders met de oneven nummers en het andere op de branders met even nummers, waarbij de overschakeling synchroon en in ritme met de verhitting plaatsvindt door twee in de leidingsstelsels ingebouwde overschakelkleppen (21a, 21b).

18. Inrichting volgens conclusies 6-17, met het kenmerk, 35 dat voor de ventilator (22) voor de geforceerde lucht een verhouding-regeling (27) is voorzien, die de verhouding regelt van lucht tot ver- 8103520 9 'C ί ^ ‘ brandingsgas, vaarbij de regeling van de hoeveelheid voor de eventueel met verbrandingsgassen vermengde geforceerde lucht plaats vindt via de omloop (29) met een klep (28). * 8103520