DE1263792C2 - Durchlaufbrennofen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

C 21b

DeutscheKl.: 18 a -13/00

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

A30912VIa/18a
9. Dezember 1958
21. März 1968
14. November 1968

Patentschrift stimmt mit der Autlegetchrift fibenia

Die Erfindung betrifft Durchlaufbrennöfen, insbesondere Tunnelöfen, für das Reduzieren von Eisenerz zu Eisenschwamm. Durchlaufbrennöfen dieser Art bestehen aus tunnelartig aneinandergereihten und in offener Verbindung miteinander S stehenden Abschnitten für das Vorwärmen, Brennen und Kühlen. Durch diese öfen wird das Gut auf Brennwagen hindurchgeführt.

Es sind Ofen dieser Art bekannt mit verschiedenen Kühlzonen, wobei die Zonen gegeneinander abgetrennt sein können, oder es kann ein durchlaufender Ofenraum sein. Ferner ist es bekannt, mittelbar, beispielsweise durch Rohrsysteme, die kühlmitteldurchströmt sind, zu kühlen oder auch unmittelbar durch Einleiten von Luft.

Diese bekannten öfen berücksichtigen nicht die besonderen Probleme, die sich beim Aufbau solcher öfen ergeben, die der Behandlung oxydationsempfindlicher Stoffe dienen, z. B. der Erzeugung von Schwammeisen durch Reduktion von Erz unterhalb μ des Schmelzpunktes, die in Kapseln oder ähnlichen Behältern stattfindet. Vor allem im Kühlabschnitt ergeben sich Schwierigkeiten, weil das Kühlen mit Luft leicht zu einer RUckoxydation des bereits reduzierten Eisens führt infolge der großen und hoch- >s aktiven Oberfläche des Schwammes. Das Kühlen wurde daher bislang als indirekte Kühlung in verschiedenen Rekuperatoranordnungen durchgeführt. Gleichzeitig hat jedoch in einem geringeren Umfang ein direktes Abkühlen stattgefunden durch Sekundärluft für die Verbrennung im Brenn- oder Reduktionsabschnitt, wobei diese Sekundärluft durch Einlasse am Ofenaustrittsende eingeführt wurde und im Gegenstrom zum Gut durch die Kühlzonen des Ofens strömte. Die Gefahr der Rückoxydierung hat das Ausmaß einer solchen Kühlung beträchtlich eingeschränkt. Einschränkend wirkt ferner die Tatsache, daß eine Höchstmenge an Sekundärluft gegeben ist, die vom wirtschaftlichen Standpunkt betrachtet in die Brenn- oder Reduktionszone eingeführt werden kann. Diese Bedingungen haben dazu geführt, daß die Kühlabschnitte der in Rede stehenden öfen beträchtliche Länge aufweisen mußten, wodurch die Kosten für die öfen vergrößert wurden.

Ziel der Erfindung ist es, eine wirksamere Kühlung in einem kürzeren Kühlabschnitt zu ermöglichen und dadurch die Baukosten der öfen beträchtlich zu verringern.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß, indem eine Unterteilung des Kühlabschnittes in eine Rekuperatorzone für indirekte Kühlung, die dem Brennabschnitt benachbart ist, sowie in eine Zone Durchlaufbrennofen

Patentiert für

AB Höganäsmetoder, Höganäs (Schweden)
Vertreter:

Dr.-Ing. H. v. Schwarze, Patentanwalt,
8000 München 5, Müllerstr. 31

Als Erfinder benannt:
Per Egon Gummeson,
Mihkel Mathiesen, Höganäs (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 13. Dezember 1957 (11329)

für direkte Kühlung erfolgt. Die letztgenannte Zone ist dem Ofenausgangsende benachbart Dieae beiden Zonen stehen wie die anderen Zonen auch in offener Verbindung miteinander. Am heißen Ende der Zone für direkte Kühlung sind oben und unten Auslaßkanäle für die direkte Kühlluft vorgesehen.

Die Auslässe werden zweckmäßigerweise mit Kontrolleinrichtungen, wie Schieber od. dgl., versehen, um die durch diese direkte Kühlzone umlaufende Luftmenge und den Teil zu überwachen, der durch die indirekte Kühlzone als Sekundärluft zum Brennoder Reduktionsabschnitt geführt wird, je nachdem, welche Temperatur erwünscht ist, und zu dem Zweck, den Druck im Querschnitt der Kühlzone zu überwachen und auszugleichen. Die indirekte Kfihfaone ist in ihrer Länge beschränkt, um das Gut nur auf eine Temperatur herunterzukühlen, welche für das Gut nicht schädlich ist, wenn es in der direkten Kühlzone mit der Kühlluft in Berührung tritt.

Auch in der Rekuperator- oder indirekten Kühlzone ist es wünschenswert, Druck- und Temperaturdifferenzen zwischen oberem und unterem Teil des Tunnelofens auszugleichen, um so die Erhitzungsfront steiler zu gestalten. Für diesen Zweck werden vorteilhafterweise Ventilatoren im Rekuperator vorgesehen, um die Ofenatmosphäre zwischen oben und unten in Querrichtung zur Längserstreckung des Ofens umzuwälzen.

Der Rekuperator wird zweckmäßigerweise aus Rohren aus hitze- und oxydationsbeständigem Stahl gebildet, wobei die Rohrabschnitte senkrecht Kngs der Seitenwände verlaufen. Unter dem Gewölbe der

mouun

Claims (5)

Ofenkammer sind sie teleskopartig in Muffen eingesetzt, so daß sie von einem Kanal unterhalb des Ofens während des Betriebes leicht ausgewechselt werden können. Wenn sehr hohe Temperaturen in dem Brennabschnitt angewendet werden und zur Sicherheit für Fälle der Unterbrechung des elektrischen Stromes, wodurch ein Stillstand der auf hohen Temperaturen befindlichen Brennwagen eintreten kann, was seinerseits eine Überhitzung der Rekuperatorrohre hervorrufen könnte, ist der dem Brennabscfanitt benachbarte Teil des Rekuperators vorzugsweise aus feuerfestem keramischem Werkstoff aufgebaut. Dieser Abschnitt sollte aber so kurz als möglich gestaltet werden, um auf kurze Ofenlängen kommen zu können, denn an sich ist der Wärmeaustausch in einem metallischen Rekuperator wirksamer als in einem keramischen Rekuperator. Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung darstellen. Der Erfindungsgedanke ist jedoch auf dieses Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. Fig. 1 ist ein waagerechter und Fig. 2 ein senkrechter Längsschnitt durch einen Durchlaufofen mit Kühlabschnitten gemäß der Erfindung; Fig. 3 und 4 stellen im vergrößerten Maßstab einen senkrechten und einen waagerechten Längsschnitt durch den Kuhlabschnitt dar; F i g. 5,6,7 und 8 sind Schnitte längs der Linien V, VL VII bzw. Vni der Fig. 3. In den Figuren ist mit A der Vorwärmeabschnitt, mit B der Brenn- oder Reduktionsabschnitt und mit C der Kühlabschnitt bezeichnet. Die Brennwagen sind mit D bezeichnet. Sie werden durch den Ofen auf Schienen E hindurchgeschoben. In der Nähe des Eingangsendes des Vorwärmeabschnittes sind Kanäle F für die Abgase vorgesehen, und der Brennoder Reduktionsabschnitt ist mit Brennern G ausgerüstet. Der Kühlabschnitt des Durchlaufofens besteht gemäß der Erfindung aus einer Zone für indirekte und eine Zone für direkte Kühlung. Die indirekte Kühlungszone ist im gewählten Beispiel unterteilt in einen keramischen Rekuperator 10 und einen metallischen Rekuperator 12. Die Zone der direkten Kühlung ist mit 14 bezeichnet. Die Kühlluft für das direkte Kühlen wird unmittelbar in die Kühlzone 14 eingeblasen, und zwar durch die Einlasse 16 mittels eines Ventilators 15. Die Hauptmenge der Kühlluft wird durch die Leitungen 18 abgeführt, die mit dem oberen Teil der direkten Kühlungszone mittels Kanäle 17 und mit dem unteren Teil mittels Kanäle 19 verbunden sind. In diesen Kanälen 17 und 19 sind Kontrolleinrichtungen 17a und 19 a vorgesehen, die der Überwachung und Vergleichmäßigung der Druck- und Temperaturdifferenzen Uber dem Querschnitt der KShteone dienen. Auch in den Sammelleitungen 18 sind geeignete Kontrolleinrichtungen 18 β vorgesehen zur Überwachung der Anteile der Luft, die der direkten Kühlung gedient hat und die als erwärmte Luft entnommen werden sollen, um als sekundäre Verbrennungsluft durch den Ofen zu ziehen. In den metallischen Rekuperator 12 wird Kühlluft durch unten angebrachte Kanäle 20 zugeführt und den metallischen Rekuperatorrohren 24 zugeleitet. Die Luft wird durch die Kanäle oder Leitungen 22außerhalb des Ofens abgeleitet. Diese Leitungen 22 sind im dargestellten Beispiel unmittelbar angeschlossen an den Kanal für die erhitzte Luft, die von der keramischen Rekuperatorzone abgegeben wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird erhitzte Luft von den Rekuperatorzonen den Brennern G durch Leitung 23 zugeführt. Die Luftzufuhr für das direkte Kühlen ist besonders deutlich ersichtlich in Fig. 7, während derLuft-auslaß aus Fig. 6 zu ersehen ist. Eine geeignete Ausbildung des metallischen Rekuperators ist in Fig. 5 im einzelnen dargestellt. Der metallische Rekuperator besteht aus einer Reihe von Rohren 24, die teleskopartig in Muffen oder Hülsen is 26 der Sammelleitung 22 eingesetzt sind. Mit ihren entgegengesetzten Enden ruhen sie auf Deckeln 28 am Ende der Einlaßkanäle 20 für die Kühlluft. Diese Anordnung macht es möglich, beschädigte Rohre in einfacher Weise wie folgt auszuwechseln: ao Die Brennwagen werden an der Stelle, an der ein Austausch stattfinden soll, auseinandergeschoben, so daß die Rohre von dem Kontrollgang 1 unterhalb des Ofens zugänglich sind. Das auszuwechselnde Rohr wird von seinem Deckel 28 abgehoben, wobei as sich sein oberes Ende weiter in die Muffe 26 hineinschiebt. Das Rohr wird sodann verdreht, so daß es in den KontroUgang abgesenkt werden kann, und ein neues Rohr wird in sinngemäß entsprechender Weise eingesetzt. Um die Temperatur und den Druck derOfenatmosphäre auch in der Rekuperator- oder indirekten Kühlzone zu vergleichmäßigen, können besondere Mittel zur Umwälzung dieser Atmosphäre zwischen dem oberen und unteren Teil des Ofens vorgesehen sein. Diese Mittel sind besonders dargestellt im Schnitt der Fig. 8. Die Ventilatoren 30 saugen die Atmosphäre vom unteren Teil des Ofens durch Kanäle 32 an und drücken sie durch Rohre 34, Kanäle 36 und öffnungen 38 im Gewölbe des Ofens in den oberen Teil des Ofenraumes. Die Rohre,Kanäle und Ventilatoren sind in diesem Fall selbstverständlich aus hochtemperaturbeständigem Werkstoff hergestellt. Patentansprüche:

1. Durchlaufbrennofen, insbesondere Tunnelofen, für das Reduzieren von Eisenerz zu Eisenschwamm, mit tunnelartig aneinandergereihten und in offener Verbindung miteinander stehenden Abschnitten für das Vorwärmen, Brennen und Kühlen, durch die das Gut auf Brennwagen hindurchgeführt wird, gekennzeichnet durch eine Unterteilung des Kühlabschnittes (C) in eine Rekuperatorzone (10'; 12) für indirekte Kühlung, die dem Brennabschnitt benachbart ist, sowie eine Zone für direkte Kühlung (14), die dem Ofenaustragsende benachbart ist, welche beiden Zonen ebenfalls in offener Verbindung miteinander stehen, wobei an dem heißen Ende der direkten Kühlzone oben und unten Auslaßkanäle (17; 19) für die direkte Kühlluft angeordnet sind.

2. Durchlaufbrennofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einlaßöffnungen (16) am Ofen-Austragsende mit einem Ventilator (15) zum Einblasen von Kühlluft in die Zone direkter Kühlung und durch im heißesten Teil der direkten Kühlungszone oben und unten angeordnete Auslaßöffnungen (17; 19), die mit Kontroll-

einrichtungen (17 α; 19 α) zur Kontrolle der Temperatur und Druck zwischen Zonenober- und -unterteil ausgleichenden Strömung in diesen Kanälen versehen sind, wobei die Kanäle an einen Sammelkanal (18) für die in der direkten Kühlzone erwärmten Luft angeschlossen sind und dieser Sammelkanal mit Kontrolleinrichtungen (18 a) zur Überwachung der durch die direkte Kühlzone strömenden Gesamtluftmenge versehen ist.

3. Durchlauibrennofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekuperatorzone wenigstens teilweise als metallischer Rekuperator (12) gebaut und mit senkrecht vom Unterteil der Ofenwandung zur Gewölbemitte aufragenden Rohren (24) versehen ist, die lose in Muffen (26) des am Gewölbe angeordneten Sammelkanals (22) eingesetzt sind und mit ihren anderen Enden lose in Deckeln der Kanäle sitzen, die der Zufuhr von Frischkühlluft dienen, während der übrige, dem Brennabschnitt benachbarten Teil als keramischer Rekuperator (10) ausgebildet ist.

4. Durchlaufbrennofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dessen Ofenatmosphäre zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Rekuperatorzone zum Ausgleich von Temperatur- und Druckunterschieden umgewälzt werden soll, gekennzeichnet durch beidseitig vorgesehene, mit je einem Ventilator(SO) ausgerüstete Kanalzüge (32, 34, 36), deren Ansaugeöffnungen sich in der Nähe der Oberkante der Brennwagen (D) befinden und deren gemeinsame öffnungen (38) im Ofengewölbe angeordnet sind.

5. Verfahren zum Betrieb eines Durchlaufbrennofens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil der Kühlluft aus der direkten Kühlzone abgezogen und nur ein geringer, als Sekundärluft im Brennabschnitt benötigter Anteil dieser Luft durch die Rekuperatorzone zum Brennabschnitt geleitet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 228432, 407247, 537.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen