DE1289075B

DE1289075B - Verfahren zum Betrieb eines Winderhitzers

Info

Publication number: DE1289075B
Application number: DE1961K0043619
Authority: DE
Inventors: Schueffler Julius
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1961-04-29
Filing date: 1961-04-29
Publication date: 1969-02-13
Also published as: GB983499A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Winderhitzers od. dgl. mit senkrechtem, durchgehendem Brennschacht, wobei während der Aufheizperiode außer Hochofengichtgas zusätzlich andere gasförmige oder flüssige Brennstoffe höheren Heizwertes zwecks Erreichung erhöhter Windtemperaturen verbrannt werden.
Es sind einräumige Wärmespeicher zum Erhitzen von Gasen und Dämpfen auf hohe Temperaturen bekannt, bei denen der Besatz des Wärmespeichers am Aufheizende, das schachtartig oben mit dem oberen Teil des anderen turmartigen Wärmespeichers verbunden ist, in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die unmittelbar einzeln oder gruppenweise durch Verbrennen von Gas und Luft beheizt werden, während die Abgase gemeinsam den übrigen Teil des Wärmespeicherbesatzes durchströmen.
Zweck der Ausbildung der Aufheizeinrichtung dieses bekannten Wärmespeichers ist, den Besatz am heißen Ende auf eine größere Strecke auf die höchstzulässige Temperatur zu erhitzen, um den aufzuheizenden Gasen die Möglichkeit zu geben, eine größere Fläche Besatzsteine, die auf der höchsten Temperatur gehalten werden, zu berühren. Um die Aufheizung mit höchsten Temperaturen durchführen zu können, sind hierbei im unteren Teil hochwertige druckfeuerbeständige Steine erforderlich.
Es ist ferner bekannt, den Kuppelraum von einräumigen turmartigen Gaserhitzern ohne Brennschacht mit radial zur Erhitzerachse angeordneten, in abwechselnder Reihenfolge zur Verbrennung von Stark- und Schwachgas dienenden Brennerkanälen zu versehen.
Um den Hochofen mit Windtemperaturen bis 1200° C zu betreiben, ist es erforderlich, in der Aufheizperiode im Verbrennungsschacht und im oberen Teil des Winderhitzers Spitzentemperaturen bis zu 1450 bis 1500° C zu erzeugen. Mit Gichtgas ist eine solche Temperatur praktisch nicht zu erreichen. Man hat daher dem Gichtgas entweder Starkgas, z. B. Koksofengas oder sonstiges kohlenwasserstoffhaltiges Gas, zugesetzt, oder auch zusätzlich zum Lichtgas Öl innerhalb des Brennschachtes verbrannt.
Für die Verbrennung von Lichtgas ist infolge der trägen Verbrennung mit langgestreckter Flamme ein Brennschacht erforderlich. Die gleichzeitige Verbrennung von am Fuße des Brennschachtes eingeführtem Lichtgas unter Zusatz eines heizwertreichen Brennstoffes, wie beispielsweise Koksofengas oder Öl, ergibt bereits im unteren Teil des Brennschachtes eine Temperatur, die beträchtliche Anforderungen an das feuerfeste Material, und zwar nicht nur in bezug auf die Temperatur-Wechselbeständigkeit, sondern vor allem auch auf die Druckfeuerbeständigkeit der Steine stellt. Es ist zu bedenken, daß beispielsweise bei Winderhitzern mit Bauhöhen von etwa 30 m im unteren Teil Druckbelastungen von 5 bis 6 kg/cm2 eintreten, die sich ebenso auf den Brennschacht auswirken, wenn dieser innerhalb des Winderhitzers angeordnet ist. Feuerfeste Materialien, die unter solch hohen Belastungen bei hohen Temperaturen verwendbar sind, verursachen aber erhebliche Kosten.
Die obengenannten Schwierigkeiten beim Betrieb eines Winderhitzers mit extrem hohen Windtemperaturen werden durch die Erfindung überwunden. Die erfindungsgemäße Betriebsweise des Winderhitzers besteht darin, daß während der Aufheizperiode im unteren Teil des Brennschachtes das Lichtgas für sich, dieses jedoch mit der für die Verbrennung sämtlicher Brennstoffe insgesamt benötigten Luftmenge verbrannt wird und die Zusatzbrennstoffe höheren Heizwertes in einem Bereich zwischen etwa halber Schachthöhe und Kuppel mengenmäßig so in das aufsteigende heiße Rauchgas eingeführt werden, daß Spitzentemperaturen von 1400 bis 1450° C praktisch ausschließlich im Bereich der Kuppel und des oberen Drittels des Regenerators entstehen.
Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise wird der Bereich der Spitzentemperaturen in solche Teile des Winderhitzers verlegt, die nicht mehr extremen mechanischen Beanspruchungen durch Druck ausgesetzt sind. Durch die Verbrennung des Gichtgases mit der für die Verbrennung aller Brennstoffe erforderlichen Luftmenge im unteren Teil des Brennschachtes werden dort schädliche Überhitzungen durch Temperaturspitzen vermieden. Die Temperaturschwankungen bei dem zyklischen Winderhitzerbetrieb sind in diesem Teil des Brennschachtes weniger extrem, so daß die Beanspruchung des feuerfesten Materials auf Temperaturwechselbeständigkeit geringer ist. Durch die Vermeidung von Temperaturspitzen im unteren Teil des Brennschachtes wird auch der Wärmeverlust durch Abstrahlung verringert.
Durch die Verlegung der für die Spitzentemperatur von 1400 bis 1450° C notwendigen Verbrennung in den oberen Teil des Brennschachtes bzw. in die Kuppel des Winderhitzers wird erreicht, daß die Menge an hochwertigen feuerfesten Materialien reduziert werden kann. Das den Temperaturspitzen ausgesetzte feuerfeste Material braucht ferner keine extreme Druckfeuerbeständigkeit zu besitzen.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Verbrennung der Brennstoffe, wie Gichtgas, Koksofengas, Öl od. dgl. unter Zuhilfenahme von Sauerstoff vorzunehmen, z. B. in der Form, daß man die Verbrennungsluft mit Sauerstoff anreichert. Man kann auf diese Weise die Spitzentemperaturen gegebenenfalls noch etwas steigern; jedoch gibt es für den Sauerstoffzusatz eine natürliche Grenze, die dadurch bedingt ist, daß örtliche Überhitzungen im Bereich der mit Sauerstoff betriebenen Flammen sorgfältig vermieden werden müssen und daß man die Verteilung der bei der Verbrennung mit Sauerstoff erzeugten Wärme auf den Regenerator wegen des geringeren Rauchgasvolumens mit größerer Sorgfalt vornehmen muß, als wenn man bei Verwendung nur von Luft ein großes Rauchgasvolumen zur Verfügung hat.
Die Einführung von Starkgas in das Abgas-Luftgemisch hat schließlich noch den Vorteil einer gleichmäßigen Verbrennung ohne das Mauerwerk gefährdender Stichflammenbildung.
In der Abbildung ist ein Winderhitzer schematisch dargestellt, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
Der Winderhitzer besteht aus einem zylindrischen feuerfesten Mantel 1, welcher oben durch eine Kuppel 2 begrenzt ist. Die Gasdichtigkeit wird durch die den gesamten Winderhitzer einschließende Blechhaut 3 bewirkt. Innerhalb des Winderhitzers befindet sich der Brennschacht 4 sowie der durch eine Trennwand 5 davon abgetrennte Regenerator 6, der mit einem Gitterwerk oder einer Glattschachtpackung aus feuerfesten Steinen ausgefüllt ist. In dem unteren Teil des Brennschachtes befindet sich der Gichtgasbrenner 7 mit seinen Regulier- und Wechselorganen 8, durch welche das Gichtgas und die gesamte Verbrennungsluft zugeführt werden.
Am unteren Teil des Cowpers 6 ist die Leitung 9 angeschlossen, die durch das Wechselorgan 10 absperrbar ist. Durch diese Leitung treten während der Aufheizperiode die heißen Rauchgase, welche zunächst durch den Schacht 4 aufwärts und dann durch den Cowper 6 abwärts gezogen sind, aus dem Winderhitzer aus und werden durch den Kamin abgeführt.
Während der Periode, in der der Wind aufgeheizt wird (Blaseperiode), ist der Brenner 7 geschlossen. Die Leitung 9 wird durch das Wechselorgan 10 vom Kamin abgetrennt und an das Windgebläse angeschlossen. Der kalte Wind durchströmt nunmehr den Cowper 6 aufwärts und den Schacht 4 abwärts und verläßt den Schacht durch die Leitung 13, in der sich das Absperrventil 11 befindet. Von dort aus geht der heiße Wind zu den Formen des Hochofens.
Zur Erzielung extremer Spitzentemperaturen in der Kuppel und dem oberen Teil des Regenerators sind im oberen Teil des Brennschachtes 4 Düsen 12 a, 12 b und 12 c sowie in der Kuppel eine weitere oder mehrere Düsen 12 d vorgesehen. Durch diese Düsen wird Koksofengas oder ein anderes kohlenwasserstoffhaltiges Gas, z. B. Raffinerie-Restgas, eingeführt. Dieses verbrennt dann mit der heißen überschußluft, deren Sauerstoffgehalt bei der Verbrennung des Gichtgases im unteren Teil des Brennschachtes nicht verbraucht worden ist, unter Erzeugung von Spitzentemperaturen von 1400 bis 1450° C. Statt gasförmiger Brennstoffe kann auch ein flüssiger Brennstoff, z. B. Heizöl, durch diese Düsen in den Verbrennungsschacht eingeblasen werden, wobei man diesen flüssigen Brennstoff entweder durch Druck oder mit Hilfe eines gas- oder dampfförmigen Zerstäubungsmittels fein verteilen kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Betrieb eines Winderhitzers od. dgl. mit senkrechtem, durchgehendem Brennschacht, wobei während der Aufheizperiode außer Hochofengichtgas zusätzlich andere gasförmige oder flüssige Brennstoffe höheren Heizwertes zwecks Erreichung erhöhter Windtemperaturen verbrannt werden, d a d u r c h gekennzeichnet, daß während der Aufheizperiode im unteren Teil des Brennschachtes das Gichtgas für sich, dieses jedoch mit der für die Verbrennung sämtlicher Brennstoffe insgesamt benötigten Luftmenge verbrannt wird und die Zusatzbrennstoffe höheren Heizwertes in einem Bereich zwischen etwa halber Schachthöhe und Kuppel mengenmäßig so in das aufsteigende heiße Rauchgas eingeführt werden, daß Spitzentemperaturen von 1400 bis 1450° C praktisch ausschließlich im Bereich der Kuppel und des oberen Drittels des Regenerators entstehen.
2. Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bestimmter, an sich bekannter Winderhitzer mit Brennschacht und Regenerator sowie einem Gichtgas-Luft-Brenner im unteren Teil des Brennschachtes, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Brennschachtes mehrere Düsen angeordnet sind, durch die gasförmige oder flüssige Brennstoffe in den Brennschacht bzw. in das darin von unten nach oben strömende Rauchgas eingeführt werden können.