DE2355282C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Änderung der Eindringtiefe des Windes in einen Hochofen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verführen zur Änderung der Eindringliefe des Windes in einen Hochofen mil Einspritzung von Zusatzbrennstoff und ,mf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Hie Sauerstoffzuführung zum Hochofen erfolgt bisher mittels des etwa I KK)⁰C heißen I Iochofenwindes. Der Winddruck beträgt dabei 2,5 bis J,0 aiii. Der Wind dringt etwa 1,2 in in das I lochofeninnere ein und bringt den Koks zur Verbrennung, je nach I lochofengröße wird der Wind an 24 bis 30 Stellen eingeblasen. Der nicht vom Wind erreichte zentrale Beschickungsbereich behält relativ niedrige Temperaturen und nimm* an der Roheisen-Produktion nicht teil (»Toter Mann« im

ίο Hochofen). |e nach Beschickungsdichte des Ofens muß aus Gründen der Abstützung der Beschickung die tote Zone in ihrem Durchmesser größer oder kleiner sein. Zur Erhöhung der Energiezufuhr werden Zusatzbrennstoffe, z. B. Schweröl, in den Windstrom eingedüst, die

π im Innern des Hochofens verbrennen. Die Schwerölzufuhr erfolgt über eine Düse, die zentral kurz vor dem Ende der Windzuführung angeordnet ist. Dieses Verfahren bedingt einen schlechten Ausbrand des Öles. Zur Erreichung der vollständigen Verbrennung von Zusatzbrennstoffen zu Hochöfen ist bereits vorgeschlagen worden (DE-AS 18 14 615), das Zusatzbrennstoff-Windgemisch zur Flammstabilisierung gegen ein Hindernis in der Nähe der Zusatzbrennstoff-Eingabestelle zu führen. Es wurde weiterhin vorgeschlagen (französi sehe Patentschrift 15 59 679), dem dem Hochofenwind zugeführten Brennstoff einen verdrillen Wind beizumischen. Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Beheizung von Hochöfen (DE-PS 16 08 384) besteht darin, daß der flüssige Brennstoff zunächst im unmittelbaren Bereich

Jo einer Blasform entspannt wird, zeitlich und örtlich anschließend mit in Form komprimierter Strahlen zugesetztem Gas vermischt, dann in einer konvergierend-divergierenden Form beschleunigt und unmittelbar anschließend mit für die vollständige Verbrennung ausreichendem, gasförmigem Oxydationsmittel vor Eintritt in den Ofen verbrannt wird.

Alle diese bekannten Verfahren haben das Ziel, den Aiisbrandwirkungsgrad zu erhöhen; eine Veränderung der Windgeschwindigkeit mhtcls dieser Verfahren ist jedoch nicht möglich, da die Zusalz-Brennstoffmenge an die für den metallurgischen Prozeß erforderliche Brennstoffmenge gebunden ist und nicht variiert werden kann.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die

♦5 Zugabe von Zusatzbrennstoff zum Hochofenwind an die metallurgischen Erfordernisse im Hochofeninneren (Reduktion und Oxydation) gekoppelt ist. Andererseits ist es vorteilhaft, die Eindringtiefe des Windes durch Regelung der Brennstoff-Zugabe zum Wind den betrieblichen Erfordernissen, wie z. B. Dichte der Beschickung, anzupassen, um die innere Totzone im Hochofen auf ein notwendiges Mindestmaß zu reduzieren.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, unter

Entkoppelung der metallurgischen Erfordernisse von den betrieblichen Erfordernissen die Ziisatzbrennstoff-/uführung so zu gestalten, daß einerseits dein I lochofen die für die Reduktion erforderliche Brennstoffmenge zugeführt wird, andererseits aber die innere Totzone auf das betrieblich notwendige Mindestmaß beschränkt bleibt. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß mittels des dem Hochofenwind beigegchenen /usal/brcnnsloffcs die Windgeschwindigkeit geändert wird. Die Veränderung der Windgeschwindigkeit beeinflußt unmittelbar die Eindriiigtiefe des I Iochofenwindes in den Hochofen und (Limit die Größe der inneren Totzone, wodurch die Roheisen Produktion beeinflußt wird. Gleichzcilig gibt die Erfindung die

Möglichkeit, die zentrale Totzone auf ein von den Betriebsbedingungen abhängiges Minimum zu reduzieren, so daß auf diese Weise die lloehofenleistung optimal gestaltet werden kann. Die durch die Verbrennung erhöhte Windtemperalur und die Verbrennungsgase bewirken eine Vergrößerung des Windvclumens und damit eine Erhöhung der Eintrittsgeschwindigkeit des Windes in den Hochofen bzw. bei gleichbleibender Geschwindigkeit eine Verstärkung des Windstrahles, was ebenfalls der Verbesserung der Windverteilung im I lochofen dient.

In Ausführung der Erfindung wird der dem I lochofenwind beigegebene Zusatzbrennstoff aufgeteilt, und zwar in eine die Eindringliefe des Windes beeinflussende erste Teilmenge, die in an sich bekannter Weise so weit stromaufwärts eingebracht wird, daß ihr vollständiger Ausbrantl noch innerhalb der Windzuführung erfolgt, während eine zweite Teilmenge erst gegen der Windzuführung dem Hochofenwind beigegeben wird.

Je nach Größe der Energiezufuhr kann der Brennstoff in voller Höhe in der Windzuführung verbrannt werden oder aber nur zum Teil, wobei dann der Resi erst kurz vor dem Rand des Hochofeninneren zugeführt und somit erst innerhalb des Hochofens verbrannt wird, so daß die notwendige Gesamtmenge an Zusatzbrennstoff wieder erhalten wird. Der Brennraum in der Windzuführung kann dabei in bekannter Weise für bessere Zünd- und Verbrennungsbedingungen so gestaltet sein, daß die Windgeschwindigkeiten klein bleiben, d. h. der Brennraum hat gegenüber der Hochofen-Windzuleitung einen jo größeren Durchmesser. Er kann aber auch bei entsprechender Auslegung der Stabilisierungseinrichtungen ohne Erweiterung in der Windzuleitung untergebracht sein. Der Brennstoff kann in an sich bekannter Weise mit und ohne Überdruck axial, radial J5 oder diagonal in den Brennraum eingebracht werden. Gemäß der Erfindung kann die Brennstoffverieilung in bekannter Weise drallförmig ausgebildet sein, oder eine solche Form haben, daß der Brennstoff als Film in den Brennraum gelangt. Die Brennstoffzuführung kann in bekannter Weise innerhalb von Windriickströmgebieten vorgesehen werden.

Um die den Brennraum begrenzenden Wände und die im Brennraum installierten Einbauten thermisch nicht zu hoch zu überlasten, wird der Hochofenwind in bekannter geeigneter Weise an diesen Teilen vorbeigeführt, indem ein Hitzeschild vorgesehen wird. Außer dieser Kühlmethode können die installierten Einbauten auch mittels des zugeführten Brennstoffes oder mit Kühlwasser gekühlt weruen. Auch Kombinationen der erwähnten Methoden sind denkbar.

Gemäß einem weiteren Merkmal tier Erfindung können die Brennstoff zufuhrenden Teile als tragende Elemente der Brennstoffverteiler ausgebildet sein, so daß sie vom Brennstoff gekühlt werden. Weiterhin besieht ein Merkmal der Erfindung darin, daß zur Unterstützung des Effektes der Eindringtiefenänderung der Durchströmquerschnitt in an sich bekannter Weise an) Ende der Windzufühning veränderbar gestaltet wird.

Der für die Winderhit/ting benutzte Zusatzbrennstoff ist zweckniäßigerweise der gleiche wie der zur Energiesteigerung des Hochofens eingesetzte. Für Soiidereigenschaflen der Verbrennung bezüglich Zündung, Ausbrand, Korrosion. Wandschiit/ od. dgl. inner- M hall) der Windzufühning ist es jedoch möglkh, daß ein Soriderbrennstoff eilige«..:,zt werden muß. /ur weiteren Steigerung der 11<κ hofen'eisiiirig kann es erforderlich werden, besonders hochenergetische Brennstoffe (Metallbeimischungen) zu verwenden. Hierbei wird der Einsatz von festen, flüssigen und gasförmigen brennstoffen bzw. Mischungen oder Lösungen der genannten Brennstoffe vorgesehen.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnerisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt mit erweitertem Brennraum,

Fig.2 eine entsprechende Vorrichtung mit einem Brennraumdurchmesser, der der Windzuführung entspricht.

In den Fig. I und 2 ist das Mauerwerk eines Hochofens mit 1 bezeichnet, wobei 2 das Innere des Hochofens darstellt. Ein Windzuführungsrohr J besteht aus zwei an der Stelle 4 miteinander verbundenen Rohrteilen.

In F i g. 1 ist eine Brennstoffzuführung 5 mit radialer Zuleitungfi im Rohr J angeordnet. Ein Brennstoffverteiler (Flammhalter) 7 enthält als Ueisf-I einen Drallzerstäuber S. Kurz vor dem Ausgang des Wi-tdzuführungsrohres J sind eine Anzahl Brennsloffdüsen 9 angeordnet. Der Brennraum IO hat im Fall der F i g. 1 eine erweiterte Form gegenüber der Windzuleitung IOj. In ihm befindet sich ein zylindrischer, perforierter Hitzeschild It zum Schutz der Brennkammerwand gegen Überhitzung. An der Mündung des Windzuführungsrohres 3 sind Wasserkanäle 12 für Kühlungszwecke vorgesehen. Alle erwähnten Konstruktionselemente sind an sich bekannt.

Die Fig. 2 stellt eine entsprechende Vorrichtung dar. deren Brennraumdurchmesser dem der Windzuführung entspricht. Mit U, I)' und 1.3" sind Brennstoffzuleitungen bezeichnet, welche radial zu Brennstoffverteilern (Flammhaltern) 14,14'und 14" führen.

Die Funktion der neuen Vorrichtung ist wie folgt:

In Fig. I und 2 strömt der Wind in Richtung der eingezeichneten Pfeile 15 durch das Windzuführ.mgsrohr J. In Fig. I passiert der Wind den Brennstoffverteiler 7 mit Drallzerstäuber 8. Durch die Erweiterung des Brennraumes 10 wird die Geschwindigkeit des Windes zunächst herabgesetzt und dadurch ein fast vollständiger Ausbrand des zugefühnen Brennstoffes auf kurzer Wegstrecke innerhalb des Brennraumes 10 ermöglicht. Durch die Verbrennung erfolgt am Ende des Brennraumes 10 eine starke Geschwindigkeitssteigerung. Erfordern die Betriebsbedingungen eine nur teilweise Erhöhung der Geschwindigkeit, wird durch den Zerstäuber 8 nicht die volle Menge Brennstoff eingespritzt, sondern nur ein Teil, wobei der mit Rücksicht auf die Roheisenqualität erforderliche Rest kurz vor der Mündung der Windzuführung durch die Düser 3 Jem Wind zugegeben wird. Dieser Rest nimmt an einer Steigerung der Windgeschwindigkeit nicht mehr teil.

Die Funktion der Vorrichtung nach F i g. 2 ist grundsätzlich die gleiche wie in Fig. I. Da hier der Brennraumdurchmesser 10 klein, und zwar gleich dem Durchmesser des Vf indzuführiingsrohres 3 gehalten ist, wird seine Längenausdehnung größer, damit ein fast vollständiger Ausbrand erzielt wird. Durch den Ausbrand erfolgt ähnlich wie in F i g. I am Ende des Brennraumes 10 eine starke Geschwindigkeitserhö hung. Um einen größeren Regelbereich zu erhalten, ist im Beispiel der Fig. 2 eine stufenweise Brennstoffzufuhr II, IV vorgesehen. Bei Regelung wird die notwendige Restmenge ähnlich dem Beispiel der F i g. I kurz, vor der Mündung durch die Brennstoffzufuhr 15'

zugegeben.

für hcidc Figuren gilt, daO, falls eine maximale (Jcsdiwindigkeitscrhöhung gefordert wird, durch die kurz vor der Mündung angeordneten Düsen 9 bzw. 14" kein Brennstoff zugeführt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Änderung der Eindringtiefe des Windes in einen Hochofen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des dem Hochofen wind beigegebenen Zusatzbrennstoffes die Windgeschwindigkeit geändert wird.

   I. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dall der dem Hochofenwind beigegebene Zusatzbrennstoff aufgeteilt wird, und zwar in eine die Eindringtiefe des Windes beeinflussende erste Teilmenge, die in an sich bekannter Weise so weit stromaufwärts eingebracht wird, daß ihr vollständiger Ausbrand noch innerhalb der Windzuführung erfolgt, während eine zweite Teilmenge erst gegen Ende der Windzuführung dem Hochofenwind beigegeben wird.

   J. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dal) eine ctufenweise Hrennstoffzufühning (H, ti', t J'') vorgesehen ist, wobei die Breiinsiuifztiführungsstellen sowohl stromaufwärts innerhalb des Windzuführungsrohres (J) als auch am Ende desselben angeordnet sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (10) gegenüber der Hochofen-Windzuleitung (lOaj einen größeren Durchmesser hat.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (10) sich ohne Erweiterung im Inneren der Windzuleitung (1Oa₁J befindet.

   6. Vorrichtung nach Anspruch i — 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenostoffverteilung (8) drallförmig ausgebildet ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch J—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffverteilung (14, 14') als Film längs einer oder mehrerer Wände erfolgt.

   8. Vorrichtung nach Anspruch J—7, dadurch gekennzeichnet, dali der Urennraum (10) bzw. Teile des llrennraumes einen Hitzeschild (II) zur Kühlung durch den Hochofenwind enthalten.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 3 — 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kuhlwasserleitung (12) so geführt ist, daß der Brennraum (10) oder Teile des Brennraumes durch Kühlwasser gekühlt bzw. geschützt werden.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 3—9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff zuführenden Teile (6) als tragende Elemente der Brennstoffverteiler (7) ausgebildet sind, so daß sie vom Brennstoff gekühlt werden.

   II. Vorrichtung nach Anspruch J—10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung des Effektes der Eindringtiefenänderung der Durehströmquerschnitt in an sich bekannter Weise am finde des Windziiführungsrohres (1) veränderbar gestaltet ist.