DE1121278B - Cupola furnace with hot wind generation in recuperators - Google Patents

Description

Kupolofen mit Heißwindeigenerzeugung in Rekuperatoren Die Erfindung bezieht sich auf einen Kupolofen mit Heißwindeigenerzeugung in Rekuperatoren, bei der die Ofengase in an dem Ofen angebauten Nachverbrennungs- und Staubabscheidekammern unter Zugabe zusätzlicher Verbrennungsluft vollkommen ausgebrannt und entstaubt werden.Cupola furnace with hot blast generation in recuperators The invention refers to a cupola furnace with hot blast generation in recuperators, at the furnace gases in afterburning and dust collection chambers attached to the furnace completely burned out and dedusted with the addition of additional combustion air will.

Es ist bekannt, bei einem Kupolofen mit Heißwinderzeugung durch Abgaswärme die für die Ausnutzung bestimmten Abgase in unmittelbar am Ofen angeordneten Kammern zu reinigen und nachzuverbrennen, so daß der Kupolofen mit seinen Kammern für die Gasreinigung und Nachverbrcnnung sowie dem Rekuperator eine Baueinheit bildet. Es ist auch bekannt, die Abgase durch Kanäle zu leiten, die konzentrisch um den Ofenschacht angeordnet sind.It is known in a cupola with hot wind generation by exhaust heat the exhaust gases intended for use in chambers arranged directly on the furnace to clean and burn afterwards, so that the cupola furnace with its chambers for the Gas cleaning and Nachverbrcnnung and the recuperator forms a structural unit. It is also known to direct the exhaust gases through ducts that are concentric around the furnace shaft are arranged.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wirksame Reinigung der aus dem Kupolofen kommenden Abgase vor Eintritt in die Rekuperatoren bei einer raumsparenden Anordnung der entsprechenden Kanäle und Kammern zu erzielen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sowohl die Nachverbrennungsräume und die Abscheidekammern als auch die Rekuperatoren in den Kupolofen konzentrisch umgebenden Ringräumen untergebracht sind. wobei die zur Abführung der Ab-a,.e aus dem Kupolofen bestimmten Kanäle gleichmäßig über den Umfang verteilt und nach unten geneigt sind.The object of the invention is to provide effective cleaning of the Cupola coming exhaust gases before entering the recuperators in a space-saving To achieve arrangement of the corresponding channels and chambers. This is according to the invention achieved in that both the afterburning chambers and the separation chambers as well as the recuperators are housed in the annular spaces concentrically surrounding the cupola furnace are. the channels intended for discharging the Ab-a, .e from the cupola are uniform are distributed over the circumference and sloping downwards.

Bei der erfindungsgemäßen ;anordnung können der Nachverbrennungsraum und die Staubabscheidekammern ineinander übergehen bzw. derart in einem mit einem oder mehreren ebenfalls gicichmäßig über den Umfang verteilten Staubabscheidetrichtern bzw. Austrittskanälen versehenen Nachverbrennungsraum vereinigt werden. daß die nach unten hin aus dem Ofen austretenden Abgase in an sich bekannter Weise nach oben umgelenkt und anschließend in die Rekuperatoren geführt werden. Die Rekuperatoren können auch aus mehreren unabhängig voneinander zu betreibenden, vorzugsweise mit gesonderter Luft- und Gasführung versehenen Einzelelementen bestehen, welche konzentrisch um den Ofenschacht herum angeordnet und gleichmäßig über dessen Umfang verteilt sind.With the arrangement according to the invention, the afterburning chamber and the dust separation chambers merge into one another or so in one with one or several dust separating funnels also equally distributed over the circumference or outlet channels provided afterburning space are combined. that the exhaust gases emerging from the furnace downwards in a manner known per se diverted at the top and then fed into the recuperators. The recuperators can also consist of several independently operated, preferably with There are individual elements provided with separate air and gas ducts, which are concentric arranged around the furnace shaft and evenly distributed over its circumference are.

Für die Reinigung der Gase ist es wesentlich, daß diese in einem für eine Fiiehkraftbehandlung günstigen Raum vorgenommen wird. Die gleichmäßig auf den Umfang verteilten Kanäle wird man vorteilhaft tangential ausmünden lassen und dabei abwärts richten. Die Kanäle wird man etwas in den Abscheideraum hineinragen lassen und die Strömungsrichtung der Gase ändern, so daß bereits eine grobe Abscheidung eintritt. Eine weitere Gasreinigung wird dadurch erreicht, daß man die für die Nachverbrennung bestimmte Luft tangential in den umgelenkten Gasstrom einleitet. Zu diesem Zweck sind vorzugsweise in verschiedenen Höhenlagen im Bereich der Gaskanäle auf den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Luftdüsen vorgesehen, die wahlweise in Abhängigkeit von den schwankenden Abgasverhältnissen betrieben werden können. Die gereinigten und nachverbrannten Abgase werden in den Rekuperator geleitet und hier zur Erzeugung des Heißwindes ausgenutzt. Wird der Rekuperator konzentrisch um den Ofen angeordnet, so ist es vorteilhaft, diesen aus mehreren Einzelrekuperatoren zusammenzustellen und diese auf den Ofenumfang verteilt anzuordnen. Hierbei können z. B. einer oder mehreren Heißwinddüsen ein oder mehrere Einzelrekuperatoren zugeordnet sein.For the purification of the gases it is essential that they are in one for a Fiiehkraft treatment favorable space is made. The evenly on the Circumferentially distributed channels will advantageously open out tangentially and thereby point downwards. The channels will be allowed to protrude somewhat into the separation space and change the direction of flow of the gases, so that already a coarse separation entry. A further gas cleaning is achieved that one for the afterburning introduces certain air tangentially into the deflected gas flow. To this end are preferably at different heights in the area of the gas ducts on the circumference Evenly distributed air nozzles are provided, which can be selected as a function of can be operated by the fluctuating exhaust gas conditions. The cleaned ones and post-burned exhaust gases are fed into the recuperator, where they are generated exploited the hot wind. If the recuperator is arranged concentrically around the furnace, so it is advantageous to put it together from several individual recuperators and to arrange them distributed over the circumference of the furnace. Here z. B. one or one or more individual recuperators can be assigned to several hot blast nozzles.

In gewissen Fällen kann es notwendig sein, den inneren, der Abscheidung und gleichzeitigen Nachverbrennung dienenden zylindrischen Ringraum von einem zweiten zylindrischen Raum zu umgeben, in dem die Gase nach unten geführt, hier umgelenkt und aufsteigend den Rekuperator im Gegenstrom beaufschlagen. Bei einer solchen Anordnung wird durch die Umlenkung der Gase vor Eintritt in die vorteilhaft mit Abstand um den Umfang verteilten Einzelrekuperatoren eine nochmalige Abscheidung herbeigeführt. Die abgeschiedenen Teile des inneren und äußeren Ringraumes können gemeinsam abgezogen werden.In certain cases it may be necessary to use the internal, the deposition and simultaneous afterburning serving cylindrical annulus of a second to surround cylindrical space in which the gases are led downwards, diverted here and pressurize the recuperator in a countercurrent. With such an arrangement is by diverting the gases before entry into the advantageous with a distance around The individual recuperators distributed over the circumference caused a further separation. The separated parts of the inner and outer annular space can be withdrawn together will.

Der besondere Vorzug der Erfindung besteht darin, daß auf kleinstem Raum eine weitgehende Abscheidung und damit Reinigung der verwendeten Abgase ohne besonderen Aufwand herbeigeführt wird, so daß die Verschmutzungsgefahr für den Rekuperator in erträglichen Grenzen gehalten werden kann. Darüber hinaus bietet die Erfindung die Möglichkeit zu einer im ganzen gedrungenen Bauweise einer Heißwind-Kupolofenanlage.The particular advantage of the invention is that on the smallest Space an extensive separation and thus cleaning of the exhaust gases used without special effort is brought about, so that the risk of contamination for the recuperator in tolerable limits can be kept. It also offers the invention the possibility of an overall compact design of a hot blast cupola furnace.

Die geschilderten und weitere Einzelheiten werden an Hand der Zeichnung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.The described and other details are based on the drawing explained below using an exemplary embodiment.

Abb. 1 zeigt eine Heißwind-Kupolofenanlage im senkrechten Längsschnitt und Abb. 2 einen Ouerschnitt nach der Linie A -A der Abb. 1.Fig. 1 shows a hot blast cupola furnace in a vertical longitudinal section and Fig. 2 is a cross-section along the line A-A of Fig. 1.

Aus dein Kupolofen 1 treten die Abgase durch die abwärts gerichteten Kanäle 2 im Mantel 3 in den als Abscheide- und Verbrennungskammer dienenden zylindrischen Nachverbrennungsraum 4 ein. In diesen Raum 4 wird durch tangential angeordnete Düsen 5 Luft eingeführt, die die Nachverbrennung fördert. Im oberen Teil des Nachverbrennungsraumes 4 strömen die gereinigten und nachverbrannten Abgase in den den Raum 4 zum Teil umgebenden Ringraum 6, aus dem sie bei 7 austreten und einem nicht dargestellten Abzug zugeführt werden. In dem Ringraum 6 ist ein zusammenhängender Rekuperator vorgesehen. Es können aber auch mehrere Einzelrekuperatoren 8 (s. Abb. 2) angeordnet sein. Andererseits können die gereinigten und nachverbrannten Abgase auch einem an anderer Stelle vorhandenen Rekuperator übliches Bauart zugeleitet werden.From your cupola 1 , the exhaust gases enter the downwardly directed channels 2 in the jacket 3 into the cylindrical post-combustion chamber 4 serving as a separation and combustion chamber. In this space 4 5 air is introduced through tangentially arranged nozzles, which promotes the afterburning. In the upper part of the cleaned and Nachverbrennungsraumes 4 afterburned exhaust gases flow into the space 4 surrounding part of the annular space 6, from which they exit at 7 and a hood, not shown, are supplied. A coherent recuperator is provided in the annular space 6. However, several individual recuperators 8 (see Fig. 2) can also be arranged. On the other hand, the cleaned and post-burned exhaust gases can also be fed to a conventional recuperator that is present elsewhere.

Durch die Zuleitung 9 wird den Rekuperatoren 8 Frischluft zugeführt, die als Heißwind durch die Leitungen 10 den Heißwinddüsen 11 am Kupolofen 1 zugeleitet wird. Die im unteren Teil des Nachverbrennungsraumes 4 aus den Abgasen abgeschiedenen Teile werden an verschiedenen Stellen des Umfanges in Staubabscheidetrichtern gesammelt und aus den Austrittskanälen 12 abgeführt. Die Ausgestaltung des Rekuperators bezüglich der Anordnung der Heizflächen kann beliebig sein. Vorteilhaft ist jedoch die Anordnung von stehenden Rippenrohren, durch die die Abgase hindurchgeführt werden, und bei denen die Luft um die Rohre geleitet wird. Um einen Einfluß auf die Eintrittstemperatur der Abgase in den Rekuperator ausüben zu können, ist es vorteilhaft, die Verbrennungsluft in verschiedenen Höhenlagen einzuführen. Dieses kann sowohl unterhalb als auch oberhalb des Eintritts der Abgase in die Nachverbrennungskammer oder in dem dazwischen liegenden Bereich erfolgen. Zweckmäßig ist es, durch Verwendung eines entsprechenden Umschaltelementes 13 wahlweise einzelne Düsen 5 bzw. Düsenreihen in Betrieb zu nehmen. Da sich die Notwendigkeit einer solchen Variationsmöglichkeit nach den Betriebsverhältnissen, insbesondere nach der Temperatur im Rekuperator richtet, kann die Steuerung des Umschaltelementes13 in an sich bekannter Weise auch selbsttätig in Abhängigkeit von der erforderlichen Temperatur erfolgen. Eine weitere Einflußnahme auf den Ofenbetrieb bzw. die Heißwinderzeugung ist auch dadurch möglich, daß man die abgasseitige Beaufschlagung einzelner oder aller Rekuperatoren 8 durch Betätigung entsprechender nicht dargestellter Absperrorgane steuert. Fresh air is fed to the recuperators 8 through the feed line 9 , which is fed as a hot blast through the lines 10 to the hot blast nozzles 11 on the cupola furnace 1 . The parts separated from the exhaust gases in the lower part of the post-combustion chamber 4 are collected in dust separating funnels at various points around the circumference and discharged from the outlet ducts 12. The design of the recuperator with regard to the arrangement of the heating surfaces can be any. However, the arrangement of upright finned pipes through which the exhaust gases are passed and in which the air is passed around the pipes is advantageous. In order to be able to exert an influence on the inlet temperature of the exhaust gases in the recuperator, it is advantageous to introduce the combustion air at different altitudes. This can take place both below and above the entry of the exhaust gases into the post-combustion chamber or in the area in between. It is expedient to selectively put individual nozzles 5 or rows of nozzles into operation by using a corresponding switchover element 13. Since the need for such a possibility of variation depends on the operating conditions, in particular on the temperature in the recuperator, the switching element 13 can also be controlled automatically in a manner known per se as a function of the required temperature. A further influence on the furnace operation or the hot wind generation is also possible by controlling the exhaust-gas-side loading of individual or all recuperators 8 by actuating corresponding shut-off devices (not shown).

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kupolofen mit Heißwind-Eigenerzeugung in Rekuperatoren, bei der die Ofengase in an dem Ofen unmittelbar angebauten Nachverbrennungs-und Staubabscheidekammern unter Zugabe zusätzlicher Verbrennungsluft vollkommen ausgebrannt und entstaubt werden sowie anschließend die Heißwind-Rekuperatoren durchströmen, da- durch gekennzeichnet, daß sowohl der Nachverbrennungsraum (4) und dessen Abscheidekammern, als auch die Rekuperatoren (8) in den Kupolofen konzentrisch umgebenden Ringräumen (4, 6) untergebracht sind, wobei die zur Abführung der Abgase aus dem Kupolofen (1) bestimmten Kanäle (2) gleichmäßig über den Um- fang verteilt und nach unten geneigt sind. CLAIMS: 1. cupola furnace with hot wind's own generation in recuperators, in which the furnace gases in directly mounted on the furnace post-combustion and Staubabscheidekammern additional the addition of combustion air are completely burnt out and de-dusted, and then flow through the hot blast recuperators, data carried in that both the post-combustion chamber (4) and its separation chambers, as well as the recuperators (8) are housed in the annular spaces (4, 6) concentrically surrounding the cupola, with the channels (2) intended for discharging the exhaust gases from the cupola (1 ) evenly over the are distributed circumferential and inclined downwardly. 2. Kupolofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachverbrennungsraum (4) und die Staubabscheidekammer ineinander übergehen und derart mit einem oder mehreren, ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilten Staubabscheidetrichtern bzw. Austrittskanälen (12) versehen sind, daß die nach unten hin aus dem Ofen (1) austretenden Abgase in an sich bekannter Weise nach oben umgelenkt und anschließend den Rekuperatoren (8) zugeführt werden. 2. Cupola according to claim 1, characterized in that the afterburning chamber (4) and the dust separation chamber merge into one another and are provided with one or more dust separating funnels or outlet channels (12) also evenly distributed over the circumference in such a way that the downwards out The exhaust gases emerging from the furnace (1) are deflected upwards in a manner known per se and then fed to the recuperators (8). 3. Kupolofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasaustrittskanäle (2) zwischen Kupolofen (1) und Nachverbrennungsraum (4) zwecks Verstärkung der Umlenkung an der Oberseite dachartig nach außen verlängert sind. 3. cupola furnace according to claim 2, characterized in that the exhaust gas outlet ducts (2) between the cupola furnace (1) and post-combustion chamber (4) are extended to the outside in a roof-like manner for the purpose of reinforcing the deflection at the top. 4. Kupolofen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzluftdüsen (5) - gleichmäßig über den Umfang verteilt -tangential in den Nachverbrennungsraum (4) einmünden. 4. cupola according to claim 1 to 3, characterized in that the additional air nozzles (5) - evenly distributed over the circumference - open tangentially into the post-combustion chamber (4) . 5. Kupolofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (5) in gleicher, größerer und/oder geringerer Höhe als die Kanäle (2) in den Nachverbrennungsraum (4) einmünden und gegebenenfalls mittels geeigneter Umschaltorgane (13) wahl- bzw. wechselweise zu betreiben sind. 5. cupola furnace according to claim 4, characterized in that the nozzles (5) in the same, larger and / or smaller height than the open out channels (2) into the afterburner chamber (4) and optional optionally by means of suitable switching members (13) and are to be operated alternately. 6. Kupolofen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator (8) aus mehreren, unabhängig voneinander zu betreibenden, vorzugsweise mit gesonderter Luft- und Gasführung versehenen Einzelelementen besteht, die - gleichmäßig über den Umfang verteilt -konzentrisch um den Kupolofen (1) herum angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 726 778; deutsche Patentanmeldung St 3795 Vls/ 31a (bekanntgemacht am 10. 7. 1952); USA.-Patentschriften Nr. 2273903, 2273902, 2 273 901, 2 273 892; E. P i w o w a r s k y : Hochwertiger Grauguß, 1929, S.241.6. Cupola furnace according to claim 1 to 5, characterized in that the recuperator (8) consists of several individual elements, which can be operated independently of one another and are preferably provided with separate air and gas ducts, which - evenly distributed over the circumference - concentrically around the cupola furnace ( 1) are arranged around. Documents considered: German Patent No. 726 778; German patent application St 3795 Vls / 31a (published on July 10, 1952); U.S. Patent Nos. 2273903, 2273902, 2,273,901, 2,273,892 ; E. P iwowarsky: High quality gray cast iron, 1929, p.241.