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Verfahren zur Einführung des Windes in Hochöfen Bekanntlich ist es
zweckmäßig, den -Wind für Hochöfen mit Sauerstoff anzureichern; hierzu hat man auch
schon auf elektrolytischem Wege erzeugten Sauerstoff verwendet. Bisher war es nötig,
dieses Sauerstoff-Luft-Gemisch mittels umfangreicher Gebläse-oder Kompressoranlagen
auf den erforderlichen Betriebsdruck zu bringen.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, die Anreicherung der Betriebsluft
in einer solchen Weise zu bewirken, daß gleichzeitig Vorteile bezüglich der Gewinnung
des erforderlichen Betriebsdrucks erreicht werden.
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Mach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ofenwind
unter Fortfall der üblichen Gebläse, beispielsweise vermittels injektorartig wirkender
Düsen durch Entspannung druckelektrolytisch erzeugten Sauerstoffes angesaugt und
gleichzeitig auf den erforderlichen Betriebsdruck gebracht wird.
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Die Möglichkeit, so zu verfahren, beruht auf der Erkenntnis, daß bei
der Gewinnung von Sauerstoff mittels Elektrolyse durch Zersetzung von Wasser das
Gas im Zersetzergefäß selbst ohne jede Mehrkosten unter sehr hohem Druck erzeugt
werden kann. Dieser Drucksauerstoff wird gemäß der Erfindung zu Hochöfen oder anderen
hüttenmännischen Betrieben geleitet und kann hier in beliebiger Weise in solchem
Verhältnis mit der für diese Betriebe notwendigen Luft gemischt werden, daß dieses
Gasgemisch im ganzen den für den Betrieb notwendigen Druck besitzt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verfährt man derart,
daß der elektrolytisch verdichtete Sauerstoff in mehreren hintereinandergeschalteten
Düsen entspannt wird und beim Lrbergang von einer zur folgenden Düse Außenluft mitreißt.
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An sich ist die Anwendung von hintereinandergeschalteten Injektordüsen
beiWinderhitzern als vorteilhaft bekannt. Aber abgesehen von der allgemeinen verbessernden
Wirkung einer derartigen Düsenunterteilung, indem nämlich eine erhebliche Verbesserung
des Wirkungsgrades erzielt wird, bietet diese Anordnung noch eine für die Hauptregel
des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz besonders wichtige und maßgeblich fortschrittliche
Wirkung, nämlich die Ermöglichung einer besseren Verteilung. Eine solche besonders
gute Verteilung ist aber gerade beim Hochofenbetrieb mit Sauerstoffanreicherung
und in ganz besonderem Ausmaß bei der Verfahrensweise gemäß der Erfindung von ganz
besonderer Wichtigkeit. Es handelt sich nicht nur darum, den Betriebsdruck, sondern
auch das Mischungsverhältnis, also zwei verschiedene Faktoren, im Betrieb stets
aufrechtzuerhalten und gegeneinander auszugleichen. Auch muß die Möglichkeit im
Auge behalten werden, das Mischungsverhältnis zwischen
Sauerstoff
und Luft der jeweiligen Leistung (Durchsatz) sowie dem Möller anzupassen. Es ist
also für die Verfahrensweise nach der Erfindung-mehr als bei jeder anderen Verfahrensweise
notwendig, eine möglichst weitgehende anpassungsfähige und feinstufige Regelung
zur Verfügung zu haben.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung bedingt unter Umständen eine merkliche
Abkühlung der Luft. Eine weitere Verbesserung und Erweiterung des Erfindungsgedankens
kann nun dadurch erreicht werden, daß dem Sauerstoff oder dem Sauerstoff-Luft-Gemisch
vor oder während der Entspannung Wärme zugeführt wird, um die durch das neue Verfahren
eintretenden Verluste wieder auszugleichen.
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Die Gestehungskosten des nach dem neuen Verfahren erzeugten Windes
sind besonders gering; denn zur Erzeugung -des elektrolytischen Drucksauerstoffs
kann die Überschußenergie von Kraftwerken, die gegebenenfalls auch mit Gichtgas
betrieben werden, benutzt werden. Diese Cberschußenergie ist nicht mit den Verzinsungskosten
der elektrischen Kraftanlage zu belasten, hat also einen außerordentlich niedrigen
Preis.
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Dieser Sauerstoff und seine Druckenergie ist auch, selbst wenn der
elektrische überschußstrom zur Zeit der Belastungsspitzen des elektrischen Kraftwerkes
in ungenügender Menge zur Verfügung stehen sollte, für den Dauerbetrieb der Hochöfen
und anderer hüttenmännischer Verfahren deswegen verwendbar, weil der zu Zeiten geringer
Kraftwerksbelastung unter hohem Druck gewonnene Sauerstoff in genügender Menge und
sehr einfach speicherbar ist. Hierzu können beispielsweise die zwischen den Zersetzern
und der Verbrauchsstelle liegenden Fernleitungen unmittelbar dienen.
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Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß der
Hochofenwind durch den Sauerstoff, durch welchen er auf Betriebsdruck gebracht wird,
zugleich um etwa 8 bis fo°la oder beliebig mehr mit Sauerstoff angereichert wird.
Auf diese Weise wird eine größere Durchsatzgeschwindigkeit, also eine erhebliche
Steigerung der Leistungsfähigkeit herbeigeführt, ohne daß die bestehenden Anlagen
irgendwie verändert zu werden brauchen. Durch die höhere Temperatur, die mit dem
durch Sauerstoff angereicherten Wind erzielbar ist, und infolge der Verringerung
der nutzlos mitgeschleppten Stickstoffmenge tritt eine wesentliche Koksersparnis
ein.
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Auf der Zeichnung sind rein schematisch als Beispiele drei Möglichkeiten
des Ausführungsfalles der Erfindung dargestellt, nach welchen die Druckenergie des
Sauerstoffs mittels Düsen auf die als Hochofenwind dienende Luft übertragen wird.
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Im Fall i strömt der Sauerstoff, der elektrolytischen Druckzersetzern
a oder Sammelgefäßen beliebiger Art entnommen werden kann, durch eine injektorartige
Düse b mit zweckmäßig regelbarer Mündung. Der Sauerstoffstrahl, der an der Mündung
dieser Düse eine hohe Geschwindigkeit und seinem Erzeugungsdruck gegenüber entsprechend
erniedrigten Druck hat, strömt in eine zweite Düse c über. Durch einen zwischen
beiden Düsen vorgesehenen Ringspalt d saugt der aus der Düse b austretende Sauerstoffstrahl
Außenluft an und reißt sie mit, wobei sich die Druckenergie des Sauerstoffs an der
Spaltstelle d und in der Düse c derart auf die Luft überträgt, daß das Luft-Sauerstoff-Gemisch
in der sich an die Düse anschließenden Leitung e den für den Hochofenbetrieb erwünschten
Überdruck besitzt. Der Wind kann in üblicher Weise durch Erhitzer geleitet werden,
bevor er dem Hochofen f zuströmt.
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Im Falle 2 erfolgt die Entspannung des elektrolytisch hochverdichteten
Sauerstoffs in mehreren hintereinandergeschalteten Düsen b1, b2 usw. Beim Übergang
von der ersten Düse b1 zur zweiten Düse b, wird aus dem alle Düsen umgebenden Raum
g Luft bei dl mitgerissen und verdichtet. Dieses Gemisch wird in der zweiten größeren
Düse b. weiter entspannt und reißt beim Übergang d2 zur dritten Düse b, erneut Luft
mit usw., derart, daß das Gemisch am Ende dieser Vorrichtung den für den Hochofenbetrieb
gewünschten Druck besitzt. Der Wirkungsgrad dieser Vorrichtung ist besser als der
nach Fall i.
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Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades tritt ein, wenn nach
Fall 3 der Sauerstoff entweder vor oder auch während seiner Entspannung zusammen
mit der bis dahin mitgerissenen Luft erwärmt wird, um die bei der Entspannung auftretende
Temperaturerniedrigung auszugleichen. Gemäß Fall 3 reißt der elektrolytisch verdichtete
Sauerstoff zwischen den Düsen b1 und b? bei d1 Außenluft an. Das Gemisch strömt
in diesem Falle jedoch, bevor eine weitere Entspannung in den Düsen b3, b4
USW- mit entsprechend fortgesetzter Ansaugung von Außenluft stattfindet,
in einen Behälter k, in dem dieses Gemisch in beliebiger Weise erwärmt wird.