DE1269147B - Hilfsblasevorrichtung fuer einen feststehenden Schmelzofen - Google Patents

Description

• Hilfsblasevorrichtung für einen feststehenden Schmelzofen Die Erfindung betrifft eine Hilfsblasevorrichtung für einen feststehenden Schmelzofen, den dem das eingesetzte Schmelzgut eine genau horizontale Oberfläche einnimmt. Zur Erhöhung der Temperatur und zur Verbesserung des Wirkungsgrades ist es bei Schmelz- und Wärrnebehandlungsöfen bekannt, durch zusätzliche Gasströmungen quer zu der allgemeinen Strömung innerhalb der Ofenkammer den Wärmeaustausch, die Verbrennung und die Konvektion zu verbessern. Bei der Verwendung von Koksofengas, z. B. in Siemens-Martin-Öfen, versucht man das Gas soweit wie möglich zu erhitzen, um eine Zersetzung der in ihm enthaltenen Kohlenwasserstoffe und damit bei der nachfolgenden Verbrennung eine stark leuchtende Flamme zu erzielen. Diese Erhitzung wird bei einer bekannten Anordnung dadurch erreicht, daß man das Gas vor seiner Einführung in den Ofen in einem Rekuperator aufheizt, während die Verbrennungsluft in besonderen Rekuperatorkammern ebenfalls erhitzt und getrennt zugeführt wird. Um eine vollständige Verbrennung der Gase zu erreichen, ist es bekannt, in der seitlichen Ofenwandung in unterschiedlicher Höhe eine Vielzahl von Zufuhrkanälen für Primär- und Sekundärluft anzuordnen.
• Es sind ferner Drehrohröfen zur Reduktion von kohlenstoffhaltigem Metall bekannt. In diese Öfen wird das stark sauerstoffhaltige Reduktionsgas mittels eines zentralen Rohres eingeleitet, von wo es über nach unten auf die Charge oder nach oben gerichtete Düsen austritt. Ein weiteres, ebenfalls zentral angeordnetes Rohr kann zur Zuführung von Zusatzbrennstoff vorgesehen sein.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Konvektion in einem Schmelzofen sowie die verbesserte Ausnutzung des Wärmeinhalts gasförmiger Brennstoffe mit geringem Strahlungsvermögen. Zu diesem Zweck ist die Hilfsblasvorrichtung der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß sich oberhalb der Charge durch das Innere des Ofens von der einen zur anderen Seite mehrere, vorzugsweise gekühlte und mit einer Vielzahl von nach unten gerichteten Öffnungen versehene Rohre erstrecken, die horizontal zum Schmelzspiegel in einem solchen Abstand angeordnet sind, daß die aus den Öffnungen austretenden Gasstrahlen auf den Schmelzspiegel auftreffen. Je nach Art der zu verbesserenden Wärmeübertragungsart, Konvektion oder Strahlung, wird als Hilfsblasmittel über die Rohre und die Düsen entweder ein Sauerstoffträger oder ein Gemisch aus Brennstoff und Sauerstoff oder auch ein Karburierungsmittel zur Verbesserung der Strahlungseigenschalten der Flamme im Inneren des Ofens in Richtung auf die Schmelzbadoberfläche eingeführt.
• Zweckmäßigerweise sind die Rohre in Axialrichtung verschiebbar und auch um ihre eigene Achse von einer vertikalen, die Öffnungen enthaltenden Ebene nach beiden Seiten drehbar. Die Rohre können aus einer Keramik oder aus schwer schmelzendem Metall bestehen und jeweils von einem zweiten Rohr gehaltert sein, das von einem Kühlmittel durchflossen wird.
• Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Sammelrohre in der Längsrichtung oder in der Breitenrichtung des Ofens angeordnet sind. Sofern die Rohre doppelwandig ausgeführt sind, wird der Ringraum von dem Kühlmittel durchströmt. Die Kühlung kann aber auch dadurch erfolgen, daß jedes Düsenrohr innen auf einem von dem Kühlmittel durchströmten Rohr aufliegt.
• Vorzugsweise ist das Kühlmittel Wasser, Druckluft oder Dampf mit niedrigem Druck, kann jedoch das die Blasstrahlen speisende Strömungsmittel selbst sein, welches im übeischuß zugeführt und nach der Kühlung außerhalb des Ofens wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird: Es können ferner Einrichtungen zur Verschiebung der Rohre vorgesehen sein, die aus einem Hebel bestehen, dessen einer Arm ein Bügel ist, welcher zwischen zwei seitlich auf dem Rohr befestigte Ansätze greift. Die Richtung der Blasöffnungen oder Düsen kann durch Drehung der Rohre um ihre Achse eingestellt werden.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen im einzelnen erläutert.
• F i g. 1 ist ein schematischer Längsschnitt eines Abschnitts eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Ofens; F i g. 2 ist ein Querschnitt eines Sammelrohres für das Hilfsströmungsmittel; F i g. 3 ist eine Abwandlung der Ausführungsform der F i g. 2.
• F i g.1 zeigt im Längsschnitt einen Teil eines z. B. für eine Wärmebehandlung bestimmten Ofens mit einer Sohle 1, einem Gewölbe 2, Kanälen für den Umlauf der heißen Gase und seitlichen Mauern 4, welche Kanäle 5 und 6 enthalten, welche bei 3 an der Stelle der Gaszüge mit dem Innern des Ofens in Verbindung stehen.
• Der Kanal 5 dient zur Zufuhr von Luft, während der Kanal 6 ein Abfuhrkanal ist.
• Erfindungsgemäß sind innerhalb des Ofens Rohre 7 angeordnet, welche mit einem Hilfsströmungsmittel gespeist werden. Diese zueinander parallelen und vorzugsweise gleich weit voneinander entfernten Rohre 7 liegen in ein und derselben waagerechten oder etwas schrägen Ebene und treten durch öffnungen 8 und 9 in den Außenwänden der Kanäle 5 und 6, d. h. in den kältesten Wänden des Ofens. Falls der Ofen eine große Länge hat, können die Rohre 7 zur Vermeidung einer Durchbiegung derselben auf feuerfesten Stützen 10 und 11 liegen, welche in dem Raum 3 an der Stelle der Gaszüge angeordnet sind. Jedes Rohr 7 enthält eine oder mehrere Reihen von in der Längsrichtung gleich weit voneinander entfernten Löchern 12, deren jedes einen zu dem Rohr senkrechten Strahl des Hilfsströmungsmittels erzeugt.
• Die Rohre 7 können in den Öffnungen 8 und 9 gleiten. Hierfür tragen sie an einem Ende zwei seitliche Ansätze 13 und 14, welche in der Längsrichtung gegeneinander versetzt sind und zwischen welche ein Bügel 15 greift, welcher einen Arm eines um eine feste Achse 16 schwenkbaren Hebels bildet. Der andere, etwa zu dem Bügel 15 senkrechte Arm 17 des Hebels ist ein Betätigungsarm. Ferner sind die Rohre 7 um ihre eigene Achse verschwenkbar.
• Durch Verschiebung der Rohre 7 kann man so die Hilfsblasstrahlen auf eine bestimmte Stelle des Ofens richten, z. B. auf einen festen zu schmelzenden Einsatz oder auch abwechselnd auf das eine oder das andere Ende bei einem Siemens-Martin-Ofen, bei welchem die Bewegung der Luft und der heißen Gase in gleichmäßigen Zeitabständen umgeschaltet wird, wobei der Kanal 5 abwechselnd zur Zufuhr von Luft und zur Abfuhr dient. -Jedes Rohr 7 wird mit dem Hilfsströmungsmittel durch eine biegsame Leitung 18 gespeist, welche an dem Ende 19 mit dem Rohr 7 und an dem anderen Ende 20 mit einer -festen Leitung 21 verbunden ist. Das Hilfsströmungsmittel kann ein Brennstoff oder ein Sauerstoffträger oder ein Gemisch aus Brennstoff und Sauerstoffträger sein, falls insbesondere der Wärmeaustausch oder die Konvektionsströmungen verbessert werden sollen. Es kann mit Kohleteilchen beladen oder auch sehr reich an gebundenem Kohlenstoff sein, wenn die Strahlung der Flamme verbessert werden soll.
• Um eine übermäßige Erwärmung der Rohre 7 zu verhindern, werden diese von einem Kühlmittel durchströmt. Bei der Ausführungsform der F i g. 2 sind die Rohre 7 doppelwandig und besitzen eine Außenwand 7 und eine Innenwand 7 a. Das die aus den Öffnungen 12 austretenden Strahlen speisende Hilfsströmungsmittel strömt in dem Innenraum 7 b, während das Kühlmittel, welches Wasser, Druckluft oder Dampf von niedrigem Druck sein kann, in dem Ringraum 7 c strömt. Das Kühlmittel wird einem Ende des Rohres durch eine an eine feste Leitung 23 angeschlossene Leitung 22 zugeführt und wird an dem anderen Ende des Rohres durch eine biegsame Leitung 24 abgeführt, welche an eine nicht dargestellte feste Leitung angeschlossen ist, welche gestattet, das Kühlmittel nach seiner Kühlung wieder in den Kreislauf zurückzuführen. Das Rohr kann auch von einer überschüssigen Menge des die Strahlen durch die Öffnungen 12 speisenden Hilfsströmungsmittels durchströmt werden, wobei dieser überschuß nach Kühlung außerhalb des Ofens wieder in den Kreislauf zurückgeleitet wird.
• Bei einer anderen Ausführung wird jedes vorzugsweise aus dünnem temperaturbeständigem Metall oder aus feuerfester Keramik bestehende Einspritzrohr 7 innen von einem Rohr 25 (F i g. 3) gehalten. Das durch die Leitung 22 zugeführte Kühlmittel (Wasser, Luft oder Dampf) strömt innerhalb des Rohres 25 und kühlt insbesondere durch Strahlung das Hilfsströmungsmittel, welches in dem Raum 7 d zwischen der Außenfläche des Rohres 25 und der Innenfläche des Rohres 7 strömt.
• Die Querstrahlen des Hilfsströmungsmittels, welche aus den in dem Ofen angeordneten erfindungsgemäßen Rdhren-kommen, gestatten die Beschleunigung und die Verbesserung der Verbrennung durch Vergrößerung der Wirbelbewegung, d. h. durch Vergrößerung der Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens der verschiedenen an der Reaktion teilnehmenden Moleküle.
• Sie gestatten auch eine Vergrößerung des Austauschkoeffizienten zwischen dem Gas und der zu schmelzenden oder zu behandelnden Masse durch Vergrößerung der Konvektionsgeschwindigkeit und Beseitigung der verlangsamten Grenzschichten.
• Die aus den Rohren kommenden Querstrahlen können in der Längsrichtung verschoben oder um sich selbst gedreht werden, wodurch durch Induktion die Verbrennungsgase oder Abgase auf eine besondere Stelle oder eine besondere Zone des Ofens gerichtet werden können.
• Die Verstellungen der Rohre können Schwenkbewegungen mit einer geeigneten Frequenz sein, wodurch das Wirkungsfeld eines jeden Strahls bei gleichzeitiger Homogenisierung seiner Wirkung in einem größeren Volumen verbreitert wird, was die Benutzung stärkerer und weiter voneinander entfernter Strahlen gestattet.
• Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So können z. B. die Rohre 7 in der Längsrichtung oder in der Breitenrichtung des Ofens angeordnet werden, und anstatt auf feuerfesten Stützen 10 und 11 zu liegen, können sie an der Decke an einer oder mehreren Stellen aufgehängt sein, wobei jeder Aufhängestab gekühlt wird und auch zur Zufuhr des Gases für die Hilfsblasstrahlen dienen kann.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Hilfsblasvorrichtung für einen feststehenden Schmelzofen, in dem das eingesetzte Schmelzgut eine genau horizontale Oberfläche einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß sich oberhalb der Charge durch das Innere des Ofens von der einen zur anderen Seite mehrere gekühlte und mit einer Vielzahl von nach unten gerichteten Öffnungen (12) versehene Rohre (7) erstrecken, die horizontal zum Schmelzspiegel in einem solchen Abstand angeordnet sind, daß aus den öffnungen (12) austretende Gasstrahlen auf den Schmelzspiegel auftreffen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre in Axialrichtung verschiebbar sind und auch um ihre eigene Achse von einer vertikalen, die Öffnungen enthaltenden Ebene nach beiden Seiten gedreht werden können.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre aus einer Keramik oder aus schwer schmelzendem Metall bestehen und jeweils von einem zweiten Rohr (25) gehaltert sind, das von einem Kühlmittel durchflossen ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelrohre in der Längsrichtung oder in der Breitenrichtung des Ofens angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre doppelwandig (7, 7 a) sind, wobei der Ringraum (7 c) von einem Kühlmittel durchströmt wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sammelrohr innen von einem von einem Kühlmittel durchströmten Rohr (25) gehalten wird.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel Wasser, Druckluft oder Dampf mit niedrigem Druck oder auch das die Blasstrahlen speisende Strömungsmittel ist, welches im überschuß zugeführt und nach Kühlung außerhalb des Ofens wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird. B.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Verschiebung der Rohre.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Verschiebung der Rohre durch einen Hebel gebildet werden, dessen einer Arm ein Bügel (15) ist, welcher zwischen zwei seitliche, von dem Rohr getragene Ansätze (13, 14) greift.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Blasöffnungen durch Drehung der Rohre um ihre Achse eingestellt werden kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 391687, 829 302, 905375.