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Flammofen, insbesondere Siemens-Martinofen und Verfahren zu seinem
Betrieb Die Erfindung betrifft Flammöfen, insbesondere Siemens-Martinöfen, jener
Bauart, bei welcher der durch die Züge eingeführte Brennstoff und die Verbrennungsluft
durch einen Preßluft- oder Preßgasstrom innig vermischt werden. Gegenstand der Erfindung
ist eine besondere Ausgestaltung dieser Ofen sowie ein Verfahren zum Betriebe der
so verbesserten Ofen. Bezweckt wird die Schaffung eines Flammofens, insbesondere
Siemens-Martinofens, beidem das Bad in seiner ganzen Ausdehnung möglichst gleichmäßig
e#-hitzt wird, dies aber unter Einhaltung von höheren als den bisher bei gleichmäßiger
Verbrennung erzielten Temperaturen. Die gleichzeitige Erfüllung dieser Forderungen
ist bekanntlich an die Einhaltung einander widerstreitender Voraussetzungen gebunden,
indem die gleichmäßige Erwärmung eine verzögerte, die Erzielung hoher Temperaturen
hingegen eine sehr rasche Verbrennung ver langt.
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Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten im besonderen durch
eine Beeinflussung des Verbrennungsvorganges, genauer des Mischungsvorganges zwischen
Brennstoff und Verbrennungsluft. Derartige Maßnahmen sind in einigen Durchführungsformen
an sich bekannt.
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So ist es z. B. bekannt, die Mischung des Brennstoffes und der Verbrennungsluft
im Brenner selbst oder in einer Mischkammer, die einen Teil des Brenners bildet,
durch Einblasen von vorgewärmter Luft vorzunehmen. Dadurch bildet sich aber nur
eine sehr kurze, wenn auch heiße Flamme aus, die das Bad nicht gleichmäßig erwärmen
kann.
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Es ist auch bekanntgeworden, Preßluft durch regelbare Düsen einzuführen,
die in der Decke des Ofens angeordnet sind, und zwar derart,
daß
die Preßluft- oder Preßgasstrahlen den Heizgasstrom unter teils spitzem, teils stumpfem
Winkel kreuzen. Es wird auf diese Weise eine Mehrzahl von Brennstellen geschaffen,
die jede für sich zwar beeinflußbar ist; trotzdem läßt sich die Verbrennung nicht
so gleichmäßig gestalten, daß von einer Erfüllung der Forderung nach gleichmäßiger
hoher Erhitzung des ganzen Bades gesprochen werden kann. Dies hauptsächlich deshalb,
weil die Flammen gegen die Sohle des Ofenraumes gerichtet sind und die Wirkung der
eingeblasenen Luft dort am stärksten ist, wo die Strahlen durch das Bad gebrochen
werden. Die Folge davon ist, daß an diesen Stellen die V erbrennung viel stärker
vor sich geht als anderswo. Überdies wird die Fo tbewegung des Heizgasstromes durch
die unter stumpfem- Winkel- auf ihn auftretenden Strahlen gehemmt.
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Diese Übelstände beseitigt die Erfindung dadurch, daß die der Einführung
-des Preßluft-oder Preßgasstromes dienenden Düsen durch die Ofendecke hindurch bis
fast zur Badobeifläche geführt und die Düsenmündungen jeweils nach dem die Gase
abführenden Ofenkopf gerichtet sind. Ein derartiger Ofen wird zweckmäßig so betrieben,
daß der Preßluft- oder Preßgasstrom annähernd parallel zur Badoberfläche in den
Herd eingeblasen wird.
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Es wird dadurch- eine Flammenführung erzielt, die parallel zur Längsachse
des Ofenraumes verläuft, d. h. die angestrebte Richtung des Verbrennungsprozesses
wird durch die erfindungsgemäße Anordnung unterstützt, was auch die Geichmäßigkeit
der Verbrennung günstig beeinflußt. Durch die zugeführte Preßluft bzw. das zugeführte
Preßgas wird aber auch der pyrometrische Wirkungsgrad der Verbrennung gesteigert,
d. h. die Verbrennung geht unter Entwicklung so hoher Temperaturen vor sich, wie
sie in bezug auf Gleichmäßigkeit bisher nicht erreicht werden konnten.
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Die angestrebte Wirkung kann.. schon mit einer einzigen Düse erreicht
werden. Zu diesem Zwecke' empfiehlt es sich, die Düse (und das bei der Umschaltung
des Ofens an ihrer Stelle in Betrieb zu setzende Gegenstück) oberhalb des Herdes
mit waagerechter oder nahezu waagerechter Achse nahe der Ausmündung der Zuführungskanäle
des Brennerkopfes anzuordnen und mit Preßluft oder Preßgas hoher Spannung (etwa
q. bis 6 Atm.) zu betreiben. Infolge der hohen Pressung ergibt sich ein sehr langer
Strahl, der sich zunächst nur wenig, dann aber in steigendem Maß verbreitert, so
daß die Mischwirkung annähernd im Maße der Anreicherung des den Ofen durchziehenden
Gemisches an Verbrennungsrückständen ansteigt. Dabei kann mit so kleinen Mengen
an Zusatzluft gearbeitet werden, daß die Flammentemperatur nicht wesentlich erniedrigt
wird. Ist der Ofen mit mehreren Düsen ausgestattet, so werden diese beiderseits
der Längsmittelebene in gleichartiger Anordnung vorgesehen.
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In allen Fällen werden die Düsen zweckmäßig in einer durch die Längsachse
des Ofens gehenden senkrechten Ebene angeordnet.
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Die Zeichnung veranschaulicht einen Siemens-Martinofen, der der Erfindung
gemäß ausgestaltet ist. Fig. i zeigt einen senkrechten Schnitt und Fig. z einen
waagerechten Schnitt und Fig. 3 eine Einzelheit in größerem 31aßstab.
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Die Brennerköpfe weisen in bekannter Weise einen Gaskanal i und einen
Luftkanal z auf, die in den Ofenraum 3 oberhalb des Herdes ausmünden. Die Neigung
des Gaskanals ist kleiner als die Neigung des Luftkanals, so daß Gas-und Luftstrom
sich unter einem Winkel schneiden.
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Das Ofengewölbe wird von Rohren q. durchsetzt, die in einer durch
die Längsachse des Ofens gehenden senkrechten Ebene liegen und in bezug auf die
Querachse des Ofens symmetrisch angeordnet sind. In die Rohre sind Zuführungsrohre
5 für Preßluft bzw. Preßgas- eingesetzt, die am unteren Ende eine unter rechtem
Winkel abzweigte Düse 6 tragen, deren Mantel in die Wand des Rohres q. dicht eingesetzt
ist. Die lichte Weite der Düsen beträgt einige Millimeter. Zwischen den am unteren
Ende verschlossenen Rohren q. und 5 ist ein unten offenes Rohr 7 eingesetzt, das
den Raum zwischen den beiden Rohren q. und 5 in zwei gleich große Ringkammern unterteilt.
Der äußeren Ringkammer wird durch den Stutzen 8 eine Kühlflüssigkeit zugeführt,
die nach unten fließt und durch das Rohr 7 zurückgeleitet wird, um schließlich beim
Stutzen 9 «ieder auszutreten.
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Auf jedes der Rohre q. ist ein Stellring =o mit einem Handhebel =i
aufgeschraubt, der auf einem halbkugeligen Fassungsstück =a aufruht,- das von dem
Rohr q. durchsetzt .wird und in einer Pfanne 13 gelagert ist. In dieser Weise ist
jede Düse um die Achse des Zuführungsrohres drehbar in der Höhenrichtung einstellbar
und überdies um das Pfannenlager schwenkbar. DurchVerschwenken der Rohre .4 kann
die Winkeleinstellung der Düsenachsen gegen die Waagerechte in engen Grenzen geändert
werden.
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Wenn die auf der linken Seite des dargestellten Ofens angeordneten
Brenner in Betrieb stehen, werden die Düsen so eingestellt, daß die Luft- bzw. Preßgasstralilen
gegen die Auslaßkanäle auf der rechten Seite des Ofens gerichtet sind. Wenn der
Ofen umgeschaltet wird, um die am rechten Ende angeordneten Brenner in Betrieb zu
setzen, so werden gleichzeitig auch die Düsen mittels der Handhebel =i um =8o° verdreht,
so daß die Luftstrahlen gegen
die Kanäle am linken Ende, die zum
Abziehen der verbrannten Gase dienen, gerichtet sind.
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Wie Versuche an Siemens-Martinöfen ergeben haben, wird die Leitung
durch den Einbau von Düsen in der erfindungsgemäßen Anordnung um 15 bis 25°,/o gesteigert.