DE1814615C - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Schachtofen, insbesondere von Hochofen - Google Patents

Description

L - λ ,

wobei L den Abstand der Mündung der Zusatzbrennstoffzuführleitung von der Mündung (2) der Blasform (1; 31) und ;. die Länge der Zerstäubungsstrecke darstellen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis mit dem m Stromungsrichtung des Gases gesehen hinteren Ende in einem Abstand Z von der ofenseitigen Mündung (2) der Blasform (1; 31) gemäß folgender Formel angeordnet ist:

Vn

_ (VnV \ Ve j

wobei Ve il^;. axiale Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der Blasform (1; 31), Vn die normale Verbrennungsgeschwindigkeit an der Flammenfront, R den hydraulischen Radius der Blasform (1; 31) und r den äußeren hydraulischen Radius des Hindernisses darstellen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dis Blasform (1) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Hindernis eine erweiterte Kammer (26) und dahinter einen Entspannungskanal (27) aufweist.

Bei Schachtofen, insbesondere bei Hochöfen, ist es bekannt, in die in den jeweiligen Ofen mündenden Blasformen kohlenwasserstoffhaltige Stoße (Heizöl, Dieselöl, Erdgas, Koksofengas usw.) einzuspritzen

bzw. einzublasen. Damit ist nicht nur eine Ersparnis an teuerem, festem Brennstoff erzielt, sondern auch eine Temperaturerhöhung des durch die Blasformen zugeführten Windes begünstigt und eine erhöhte Andlb i Sf

Temperatur des eingespritzten Zusatzbrennstoffes und der Strömungsgeschwindigkeit des Windes an der Einspritzstelle soll eine vollständige Zerstäubung der Flüssigkeit erreicht werden können. Die Ein-

i ngebracht daß

reicherung desselben mit Sauerstoff ermöglicht, was 5 spritzstelle wird vorzugsweise so angebracht, aau

erg g

alles der Leistungsfähigkeit des jeweiligen Ofens zugute kommt. Solche Zugaben von Zusatzbrennstoff sind häufig jedoch dadurch begrenzt daß von einer besiimmten oberen Grenze ab der eingebiasene oder

spritzstelle wird vorzugsweise so ang wenigstens ein Teil des eingespritzten und zerstäubten flüssigen Zusatzbrennstoffes vor Erreichen der Verbrennungszone im Ofen verbrennt.

Um die erforderliche Stromungsgeschwindigkeit ill ielen kann

eingesp

immer unvollständiger verbrennt.

Beispielsweise ist ein Vorschlag bekanntgeworden (französische Patentschrift 1 27ⁱ) 43-1 wonach beim Bemeb von Hochöfen zur Verminderung de- Koksver^rauchs und zur Verbesserung der I.eisiun«' Erdgas Lind oder Koksofengas bzw. -„-in anderer easför;:iger oder flüssiger BrennstofT mit hohem Kohlenv.;. er-4offgehalt in die ()\\du::. ns.·:-, η., ,le- f'ieii-, ac-.■■■ in deren Nähe eingeführt vird. v.-.^>bei /ueleteh el,·: Λ ind mit erhöhter Temper r,i:-. .truere'.chert mit s,; ...-r-toff und mit vermindertem f Vi^hüiikei^gehaU, zj. :'; hren ist.

.•'ur Durchführung dieses bckunr'en Verfahrens Jl 'i eine Vorrichtung, welche m wesentlichen aus

15

eingespritzte Zusatzbrennstoff mit Weisendem Anteil io des Windes an der Einspritzstelle zu erzielen kann

- - dort die Blasform verengt sein, beispielsweise durcn

einen eingesetzten Ring.

Bei einem weiteren bekannten Vorschlag (österreichische Patentschrift 252 288) wird in die Blasform eines Hochofens ein flüssiger Zusatzbrennstoff durch eine wassereekühlte Zuführungsleitung eingespritzt, welche koaxial in die Blasform ragt und am fr.ien. mit einer Düse \ ersehenen F.nde von einem sich konisch verjüngenden ' iilenkcrgan umgeben ist. welches einen Teil des in der Blasform stromenden Windes abfängt und gegen die Düse richtet, wobei die Geschwindigkeit des abgefangenen Windes beträchtlich erhöht und eine vollkommene Zerstörung des aus der Düse austretenden Zusatzbrennstoli-

.·■ , ·; an die Windhauptleituna ;»-,^ :h!o^nen Blas- 25 Strahles gewährleistet sein soll, um so eine möglichst ,"■ .fi mit einer gekühlten, im Oi^nneren aneeord- vollständige Verbrennung des z.usatzbrennstolics zu ν.. -.;, Düse sowie einer gesonderten Zuführung für erreichen. Ein beträchtlicher Teil des Windes in Uc .·■ -. Zusatzbrennstoff besieht. Die Zuführung kann Blasform strömt außen am Ablenkorgan vorlx. ua '■'.'. einem Flansch zwischen Πη-.e und Blasform be- das Ablenkorgan nicht den gesamten Querschnitt der • hen, in welchen mehrere in e.ner zur Längsachse 30 Blasform ausfüllt. Wie be. der zuvor erorteKn ;, Blasform senkrechten Ebene !,«ende, mit Zu- Lösung ist kein als Hindernis anzusehendes Bautul ■. brennstoff beaufschlagte Kanäle vorgehen sind. in der jeweiligen Blasform vorgesehen. _T . ,

ν ,1 dessen kann die Blasform auch in der Nähe der Schließlich gehört es auch zum Stand der TTcchn.k

P .e von einem Mantel umgeben sein, wobei der so (französische Patentschrift 11 335 143 an Hochofen ■•-,Riete Ringraum einerseits mit Zusatzbrennstoff 35 regelrechte Brenner anzuordnen. Reiche m Vb.x ; , ufschlagt war, andererseits an dem der Düse be- schallströmung und Verd.chtun^stoP· arbcUen und η .:-hba.-en Ende über mehrere Kanäle in der Blas- mit flüssigem Brennstoff sowie Sauerstoff buncbcn f.Tin mit deren Bohrung verbunden ist. Eine andere werden, der sowohl der \ "brennung Is auch der ,usführungsform besteht darin, die Zusatzbrennstoff- Zerstäubung des flussigen Brennstoffes ^nt. Die zuführungsleitung einfach in die Düse einmünden zu 40 Brenner bestehen im wesentlichen aus unert, auUcan !,,sen. Weiterhin ist vorgesehen, die Zusaizbrenn- und einerr, mneren zyhndnschen k- h^r'^^thlet^^ ,;offzuführungsleitung durch einen Krümmer an dem in der Nähe der Mundung de_? außer ^Rohre nncr der Piise abgewandten Ende der Blasform hindurch halb des Ofens meinem Doppel ^^pUndc'" ¹^ in die Blasform hineinzuführen, und zwar bis etwa innere Rohr wird mit Brennstott, das äußere Rohr :in die Verbindungsstelle zwischen Blasform und 4;, mit Sauerstoff beaufschlagt.

Düse. Schließlich kann die Brennstoffzuführung*- Durch geeignete Wahl der Ahn e sung, d ^

leitung auch einfach im mittleren Bereich an die pclkegels und des. Innendu^hmessers des ^äußeren Blasform angeschweißt sein oder in diesem Bereich
in die Bohrung der Blasform hineinragen, und zwar
bis etwa zur Blasformlängsachse.

Die Eingabe des Zusatzbrennstoffes in die Blasform bzw. die zugehörige Düse kann in den unterschiedlichsten Richtungen erfolgen. Die Blasform

und oder die Düse weist weder eine Verengung noch ^"p" ^" ""; ' ""V,""^ V Verdichtungsstoß die ein angeströmtes Hindernis auf. Lediglich kann die 55 ^^^l^^^^l^ meh-Düse mit spiralförmig gewundenen Fuhrungsblattern ^^au£™f,^dts f™^ _clkceelkopf des inneren versehen sein, um eine spiralförmige Strömung des rercr Kanälen ,m Dop, _fe , ^

Zusatzbrennstoff-Wind-Gemisches zu erhalten. nonneikegelkon ,s münden in den mit überschall-

Zusalzbrennaollcs so gewählt wird, daß sie die Stm- ^"ebl.ch, um W«^' « .^" ^chc ' taw to ,„„„_8s,ich,_U„g des heißen Windes schneide,^ undmit Mundung „«, _a„_B e^^ Roh - ^i'-^_{n dcm}

pclkegels und des Innendurchmessers des Rohres wird in letzterem im Bereich der vorderen Spitze des Doppelkegelkopfcs eine Überschallströmung erreicht, wobei der Druck in dieser Strömung bis auf einen Wert unterhalb des vor der Mündung des äußeren Rohres vorhandenen Druckes absinkt, so daß an dieser Stelle ein Verdichtungsstoß eintritt. Dadurch soll die Flamme des Brenners stabilisiert

Vdihttß die

demselben Zuführungsdruck verändern zu können, Brennern, welche ausschließlich der Erzeugung von

wozu dann das äußere Rohr im Bereich der Mün- Wärme dienen, bekannten Maßnahmen sind nicht

dung innen konisch ausgebildet ist. ohne weiteres auf die Blasformen von Schachtöfen,

Statt spitz auszulaufen, kann bei der bekannten insbesondere Hochöfen, zu übertragen, und zwar Vorrichtung der Doppelkegelkopf auch stumpf, d. h. 5 eben wegen der unterschiedlichen Bedingungen,

auf seiner der Mündung des äußeren Rohres züge- welche beim Betrieb eines reinen Brenners einerseits

wandten Seite in einer zur Rohrlängsachse senkrech- und einer Blasform für einen Schachtofen, insbcson-

ten Hbene enden. Es entstehen dann Wirbel und eine dere Hochofen, andererseits zu erfüllen sind.

Zone mit innerem Kreislauf, an welcher die Flamme Zur Durchführung des erfindungsgemäßcn Verfahhaftet, wenn der Verdichtungsstoß nur geringe 10 rens dient die in den Ansprüchen 2 bis 14 gekenn-

Energie umsetzt. Um das vorzeitige Auslösen des zeichnete Vorrichtung.

Verdichtungsstoßes zu vermeiden, muß die Innen- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das

fläche des Außenrohres sorgfältig bearbeitet und ge- aus einem Körper bestehende Hindernis gekühlt sein,

glättet sein. und zwar durch ein in dem hohlen Körper strömen-

Aufgabc der Erfindung ist es, bei der Zuführung 15 des Kühlmittel, als welches der Zusatzbrennstoff ver-

von Zusatzbrennstoffen zu Schachtofen, insbesondere wendet werden kann. Weiterhin kann dann, wenn das

Hochöfen, die vollständige Verbrennung derselben Hindernis durch wenigstens einen in die Blasform

mit einfachsten Mitteln zu gewährleisten, und zwar gerichteten Strömungsmittelstrahl gebildet ist, der

noch innerhalb der in den Ofen mündenden Blas- Strahl durch Einspritzen oder -blasen von Zusatzformen oder spätestens nahe hinter dieser Mündung, *o brennstoff erzielt sein.

ohne den Betrieb des jeweiligen Schachtofens zu be* Ist das Hindernis von einem aus der Innenwand

cinflussen, insbesondere einen zentralen Ofenbe.trieb der Blasform in deren Bohrung hineinragenden, ge-

zu bewirken. kühlten Vorsprung gebildet, dann kann zur Zündung

Dies ist mit einem Verfahren der im Haupt- des gasförmigen Gemisches ein elektrischer Wideranspruch angegebenen Gattung erreicht, welches as stand in einem Rohr untergebracht sein, welches in durch die in diesem Anspruch aufgeführten, erfin- die in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Vordungswesentlichen Merkmale gekennzeichnet ist. sprung im Inneren der Blasform vorhandene Wirbel-

Beim Betrieb von Schachtofen, vor allem von zone hineinragt. Zur Kühlung der Blasform und des

Hochöfen, sind besondere Bedingungen zu beachten Hinderaissej» kann ein gemeinsamer oder können nnd einzuhalten. Wird in den durch die in das Ofen- 3= zwei getrennte Wasserzwangsumläufe vorgesehen

innere mündenden Blasformen strömenden Wind ein sein.

Zusatzbrennstoff eingespritzt oder -geblasen, dann Die Verengung des freien Blasformquerschnitts

soll der Zusatzbrennstoff nicht nur brennen, wozu zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des

eine gute Verteilung des Brennstoffs im Wind, d. h. Gases im Bereich der Mündung der Zusatzbrennstoffeine geeignete Strömungsgeschwindigkeit des Windes 35 zuführungsleitung kann in an sich bekannter Weise

an der Zusatzbrennstoff-Eingabestelle erforderlich durch eine zur Längsachse der Blasform vorsprin-

und eine gute Verbrennung des zugesetzten Brenn- gende Ringwulst der Blasforminnenwand oder aber

stoffes, d. h. ein Hindernis im Strömungsweg erfor- durch wenigstens einen in die Blasform gerichteten

dcrlich sind, sondern es darf auch der Betrieb des Strömungsmittelstrahl gebildet sein.

Hochofens nicht beeinflußt werden. 40 Die Zuführungsleitung bzw. -leitungen für den

Die bzw. jede Blasform ist bei der Erfindung nicht Zusatzbrennstoff kann bzw. können in an sich beals einfacher Brenner anzusehen, sondern vielmehr kannter Weise in das Innere der Blasform in einer auch als Quelle eines Gasgemisches, welches mit dem zur Längsachse derselben senkrechten Ebene oder Koks und den Eisenoxyden im Ofen reagiert Des- dazu geneigt verlaufend hineinragen bzw. an der wegen muß das Gasgemisch eine ganz bestimmte Zu- 45 inneren Oberfläche der Blasform enden bzw. bis in sammensetzung aufweisen und vor allem mit einer den dcppelkegeligen, die Verengung des freien Strömungsgeschwindigkeit, einem Durchsatz, einem Innenquerschnitts der zugehörigen Bla^c'orm bilden-Druck usw. in den Hochofen gelange·, welche nicht den doppelkegeligen Körper in der Blasform oder beliebig sein dürfen, sondern genau vorbestimmten, bis in die birnenförmige Verlängerung des Hinderangepaßten Werten entsprechen. So nisses geführt sein und an deren Oberfläche münden.

Es wurde gefunden, daß eine gute Verteilung des Ebenfalls kann die Blasform zumindest zwischen

Zusatzbrennstoffes eine Windströmungsgeschwindig- ihrer obenseitigen Mündung und der Mündung der

keit erfordert, weiche bei Aufrechterhaltung bis in Zusatzbrennstoffzuführungsleitung bzw. -leitungen in

den Ofenschach, 'inen sehr zentralen Betrieb des an sich bekannter Weise doppelwandig ausgebildet

Ofens, d. h. ein einwandfreies Brennen des Ofens 55 und durch den so gebildeten Ringraum zur Kühlung

lediglich im mittleren Bereich, zufolge hat. Die Aus- ein Kühlmittel geleitet sein.

trittsgeschwindigkeit an der Mündung der bzw. jeder Falls die fan Bereich der Mündung der Blasform

Blasform muß geringer sein als die Strömungs- gegebenen Temperaturen nicht zur Selbstentzündung

geschwindigkeit in derjenigen Blasformzone, wo der der jeweiligen Flamme ausreichen, kann zur Zün-

ZusatzbrennstofT sich im Wind verteilt. Der freie 60 dung des Zusatzbrennstoff-Wind-Gemisches eine

Querschnitt der bzw. jeder Blasform muß demzufolge Verlagerung zum Ofen hin vorgesehen werden, wo

an der Mündung größer sein als in der Zusatzbrenn- bessere Zündbedingungen herrschen, oder aber es

stoff-Verteilungszone. kann eine Hilfsvorrichtung vorgesehen werden,

Bei reinen Brennern ist es bekannt (»Gas Wärme welche die Stabilisierungsmittel feststehen läßt und

International«, Bd. 16, Nr. 10, Oktober 1967, S. 513 65 eine pyrotechnische oder elektrische Zündung ver-

bis 517), eine nicht vorgemischte Flamme in einer mittelL

Brennkammer mittels eines Hindernisses bzw. Flam- Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeich-

menhallers in der Kammer zu stabilisieren. Diese bei nung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen

7 8

F i g. 1 a bis 6 a jeweils die Ansicht der Mündung selbst begünstigt. Das so erhaltene Gemisch wird

einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor- entzündet, wie angegeben, beispielsweise in der Nähe

richtung, der an dem in Strömungsrichtung des Gases gesehen

Fig. 1 bis 6 den Längsschnitt entlang der LinieI-I hinteren Ende des Körpers 6 vorgesehenen Fläche 8

in Fig. la bzw. H-II in Fig. 2 a bzw. III-I1I in 5 durch die Wärmestrahlung der Ofenfüllung.

Fig. 3a bzw. IV-IV in Fig. 4a bzw. V-V in Danach bleibt die Flamme fixiert, und zwar wegen

F i e 5 a bzw. VI-VI in F i g. 6 a, des Rücklaufs der von der Flamme selbst gelieferten

F i g. 7 a den Querschnitt durch eine Ausführungs- heißen Gase zur Fläche 8, welche Gase die Flamme

form der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der in diesem Bereich aufrechterhalten und unterhalten.

Linie X-X in F i g. 7, ¹⁰ Die Gaswirbel können wenigstens teilweise aus

Fig. 7 den Längsschnitt entlang der Linie VII-VII Gasen gebildet sein, die vom Ofen herrühren. Diese

in Fig 7a, ' Zone stellt den heißesten Bereich der Strömung dar,

Fig. 8a'die Ansicht der Mündung einer weiteren so daß der Zündpunkt innerhalb derselben ge-

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich- halten ist.

_tUQg 15 Bei der Ausführungsform nach F1 g. 2 a und 2 ist

Fi g. 8 den Längsschnitt entlang der Linie IX-IX statt eines festen Körpers 6 eine Vielzahl von gleich-

der Fiβ 8a gestalteten, jedoch kleineren Körpern 6a bis 6e vor-

Fig. 9a den Querschnitt durch eine weitere Aus- gesehen, welche gemeinsam das erwähnte Hindernis

führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden und durch profilierte Arme 7 a bis 7 d gehalten

entlang der LinieZ-Z in Fig. 9, ao sind.

Fig. 9 den Längsschnitt entlang der LinieX-X in Bei der in Fig. 3a und 3 wieuergegebenen Aus-

p j „ 9 _a führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist

Fig ΙΟ den Längsschnitt entsprechend Fig. 1, das Hindernis durch zwei zueinander und zur Längsjedoch mit eingetragenen physikalischen und geome- achse der Blasform 1 koaxiale Ringe 8 a und 8 b getrischen Größen *5 bildet, welche mittels Armen 7 a bis 7 d gehalten sind

Fig 11 den senkrechten Längsschnitt durch eine und sich jeweils von der Mündung2 der Blasform 1 zusätzliche, besonders vorteilhafte Ausführungsform weg in dessen Inneres hinein verjüngen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Bei der Ausführungsfonn nach F ig. 4a und 4 ist

Fig. 12 den Querschnitt entlang der Linie als Hindernis ein torusförmiger, hohler Körper 9 vor-XIII-XIII in Fig. i i, 39 gesehen, welcher mit der Blasform 1 über zwei eben-

Fig. 13 den Querschnitt entsprechend Fig. 12 " falls hohle Arme IOa und 10ö verbunden ist, deren durch eine weitere besonders vorteilhafte Ausfüh- Höhlungen sich in Kanälen in der Wand der Blasrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, form 1 fortsetzen und ebenso wie diese und der hohle

Fig 14 den Querschnitt durch eine zusätzliche Körper 9 von einem Kühlmittel durchströmt sind, besonders vorteilhafte Ausführungsfonn der erfin- 35 Das Einspritzen des Zusatzbrennstoffs geschieht entdunEseemäßen Vorrichtung entlang der Linie XV-XV sprechend den vorstehend geschilderten AusfühinFig 15 rungsformcn mittels einer in das Innere der Blas-

Fig. 15 den Längsschnitt entlang der Linie form 1 hineinragenden Zuführleitung 11, die XVI-XVI in Fig 14 jedoch gegenüber der Zuführleitung 4 um 90° in

Fig 16 die Draufsicht in Richtung des PfeilesF 40 Umfausrichtung der Blasform 1 versetzt ist.

(Fig. 15) auf die Ausführungsform gemäß Fig. 14 Den hohlen Armen 10a und 10& ähnliche Arme

yjjd 15, können auch bei dem aus zwei koaxialen Ringen ge-

Bei allen Figuren sind die Bauteile derselben Funk- bildeten Hindernis nach F i g. 3 und 3 a vorgesehen

tion mit denselben Bezugsziffern versehen. sein, welche dann ebenfalls hohl auszubilden sind

Bei der Ausführungsfonn nach Fig. 1 und la ist 45 ^und von einem Kühlmittel durchströmt werden, eine Blasform 1 vorgesehen, die mit ihrer Mündung 2 Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 a und 5 ist

sich in einen nicht dargestellten Ofen öffnet. Die die Blasform 1 im Bereich zwischen der Mündung Blasform 1 ist mit einem zu ihrer Längs.·; chse hin und dem Ringwulst 3 dadurch doppelwandig .usgevorspringenden Ringwulst 3 versehen und weist min- bildet, daß im Inneren eine zusätzliche Wand 12 andestens eine Zusatzbrennstoffzufiilirleitung 4 mit 50 geordnet ist. Diese Wand liegt koaxial zur Blas-Mündung 5 auf, weiche in dem kleinsten freien form 1 und schließt mit deren Innenfläche 2 a einen Querschnitt der Blasform 1 im Bereich des Ring- Ringraum 13 ein. Die Wand 12 erstreckt sich minwulstes 3 liegt oder aber stromabwärts in unmittel- destens bis zu der durch die Mündung S der Zusatzbarer Nähe davon angeordnet ist. brennstoffzuführungsleitung 4 gehenden senkrechten Als Hindernis ist ein konischer Körper 6 koaxial 55 Ebene, so daß die Vermischung des Gases mit dem und mit der Spitze von der Mündung 2 weg gerichtet Zusatzbrennstoff in dem von der Wand 12 umim Inneren der Blasform 1 untergebracht, und zwar schlossenen Raum geschieht. Dieser wird durch Ummit Hilfe dreier profilierter Arme Ta, Tb und 7c an lauf eines Kühlmittels im Ringraum 13 gekühlt, als einer Stelle zwischen der Mündung 2 und dem Ring- welches ein Teil des die Blasform I durchströmenden wu'st 3. Die Arme 7 sind deswegen profiliert, damit 60 Gases verwendet werden kann. Dieses Gas weist vor sie keine Wirbelströme erzeugen, die Parasitflammen dem Ringwulst 3 eine wesentlich niedrigere Tempeentstelien lassen könnten. ^ratu·* ^aui> ³^s nach Passieren desselben, eben wegen Die Vorrichtung arbeitet derart, daP die Ge- der Verbrennung des Zusatzbrennstoff-Gas-Geschwindigkeil dts in der Blasform 1 strömenden misches.

Gases beim Passieren des eine Verengung bildenden 65 Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ringwulstes 3 sich erhöht, was die Vermischung Vorrichtung nach Fig. 6a und 6 ist statt des Ring- ··— r·—- ~™i* Ηρτπ aiK der Mündung 5 ausströ- wulstes 3 in der Blasform 1 ein eine Verengung des

Ausströmen freien Blasformquerschnitts bildender doppelkegel-

förmiger Körper 14 vorgesehen, welcher mittels einer stangenförmigen Verlängerung 15 mit dem als Hindernis wirkenden Körper 6 verbunden ist, welcher seinerseits über die Arme Ta, Ib und 7c in der Blasform 1 gehalten ist. Hierbei ist der Vorteil gegeben, daß die bauteile 14, 15, 6 und la bis 7c als Ganzes in Strömungsrichtung in die Blasform 1 eingesetzt werden können, während bei den vorstehend erörterten Ausführungsformen das Hindernis jeweils vorzugsweise von der Mündung 2 aus in die Blasform 1 bzw. die Wandung 12 einzusetzen ist. Bei diesen Ausführungsformen kann jedoch das aus dem Hindernis und den Haltearmen bestehende Bauteil auch in Strömungsrichtung eingeführt werden, wenn die Arme umgebogen werden können oder eine geeignete Form aufweisen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 7a ist wiederum die zusätzliche Wand 12 vorgesehen, weiche auf nicht dargestellte Weise mit der Blasform 1 verbunden ist. Es ist hier das Hindernis nicht durch einen festen Körper, sondern aerodynamisch gebildet, und " zwar durch Strömungsmittelstrahlen 16 a, welche aus Öffnungen 16 in der Wand 12 kommen. Die öffnungen 16 sind an Leitungen 17 angeschlossen. Die Wirbelzone 8' bildet sich in der Wirbelstraße der Strahlen 16a und wird durch Wärmestrahlung aus dem Ofen bis auf eine Temperatur erhitzt, welche zur Zündung des Zusatzbrennstoff-Gas-Gemisches ausreicht.

Bei dem aus den öffnungen 16 unter Druck ausgestoßenen Strömungsmittel kann es situ um Luft, Wasserdampf oder jeden anderen inerten gasförmigen Stoff handeln. Aus diesen öffnungen 16 kann auch eine bestimmte gasförmige Menge an Zusatzbrennstoff in den Gasstrom eingeblasen werden. Wenn es sich bei diesem Brennstoff um eine Flüssigkeil oder einen pulverförmigen Feststoff handelt, dann kann er mit Hilfe eines unter Druck stehenden gasförmigen Stoffes, beispielsweise Luft oder Wasserdampf, mitgenommen werden, welcher als Träger für den Brennstoff dient und mit dem dieser ein zusatzhch« brennbares Gemisch bildet.

Die Zündung kann spontan erfolgen, wenn die durch Wannestrahlung aus dem Ofeninneren er/ieltc Gastemperatur genügend hoch ist. Andernfalls kann eine an siih bekannte Zündvorrichtung eingesetzt ^wert'^en

Bei der Ausführungsform nach F i g 8 und 8 a ist

in der Blasform 1 ein birnenförmiger Korper 18 vorgesehen, der in der Nähe der Mündung 2 der Blasforml in einer Flache 19 endet Der Zusatzbrennstoff wird über öffnungen 20 in der Oberfläche des Körpers 18 in das in der Blasform 1 strömende Gas eingegeben.

Die öffnungen 20 sind in der senkrechten Ebene 21 oder vorzugsweise stromabwärts in der Nähe davon angeordnet, welche den größten Durchmesser des Körpers 18 enthält. Die Öffnungen 20 werden über eine Leitung 22, eine Verzweigung 23 und Kanälc24 mit Zusatzbrennstoff gespeist. Dabei ist der letzte Teil der Zuführungsleitung durch wenigstens einen der Arme 25 geführt, welche den Körptr 18 in der Blasform 1 halten.

Der Körper 18 büdet zugleich eine Verengung des freien Blasformquerschnitts^und ein HindeSüsfund zwar büdet das in Strömungsrichtung gesehen vordere Teil eine Verengung des für das strömende Gas freien Blasformquer.chnitts, um die Strömung.

geschwindigkeit des Gases im Bereich der Zusatzbrennstoffzufuhr ;'_u erhöhen, während der hintere Abschnitt die Wirkungen eines Hindernisses hervorruft.

Die in Fig. 9 und 9a dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere bei Strömungsgeschwindigkeiten des zum Blasen verwendeten Gases geeignet, die bei 0,4 Mach oder höher liegen. In Strömungsrichtung des Gases gesehen hinter dem Ringwulst 3 weist die Blasform 1 eine Kammer 26 auf, in deren vorderem Bereich der Hinderniskörper 6 angeordnet ist. Diese Kammer, welche eine beträchtliche Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit ermöglicht, geht in einen Ent-

Spannungskanal 27 über, der so bemessen ist, daß die gewünschte Ausströmgeschwindigkeit des Blasgases in den Ofen hinein sichergestellt ist.

In Fig. 10 ist der in Fig. 1 dargestellte Längsschnitt wiedergegeben, wobei allerdings verschiedene

ao geometrische und physikalische Größen eingetragen sind.
Sie haben die nachstehende Bedeutung:

gesehen Unteren Endes des Hmderniskorpers 6 . _ ^V°^{n der} Rundung 2 der Blasform 1; ^L ~ Abstand der MundungS der Zusatzbrennstofl-

zuführleitung 4 von der Mündung 2 der Blas-

- = Länge der Zerstäubungsstrecke; Ve — Axiale Strömungsgeschwindigkeit des Gases in

der Blasform 1;
_{Vn = NormaIe} Verbrennungsgeschwindigkeit an der

FlammenJronf ⁸^

^R ~ Hydraulischer Rad.us der Blasform 1; ^r ~ Äußerer hydraulischer Radius des Hinderniskörpers 6.

Versuche haben gezeigt, daß das Hindernis in einem Abstand / von der ofenseitigen Mündung 2 der Blasform I anzuordnen ist, welcher durch die ToI-gende Formel gegeben ist·

Diese Versuche haben weiterhin geführt, daß die besten BeSL^gungen^n erzielt werden, wenn der besaete Abstand Z ecmäß der nachstehenden Formel eingeSellf Sd ⁸

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. 11, 12 und 13 ^F?^I°^{lstUCk 3}

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Bei den

ffaflBen VorridSiS
steht die Blasform« »„
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einen wSeÜ, T⁸SSS* Λ^{1 ÜDd} tritt mit 3SdSHKS*? tt^ Weiterhin ist die
vorgesehen weiche
hineinragt. Ein

Ringraum 34 hindurch und mündet in Strömungsrichtung gesehen hinter dem als Hindernis wirkenden Vorsprung 35 in die Blasform 31 bzw. die Bohrung des Kopfes 33, nämlich im Abreiß- oder Ablösebereich 40.

Wenn in der Blasform 31 Wind in Richtung der Pfeile 41 strömt, dann bildet sich mit dem aus der Mündung der Leitung 38 eingespritzten Zusatzbrennstoff ein brennbares Gemisch, welches gegen den Vorsprung 35 strömt. Der Gemischstrahl löst sich an der Kante 42 von dem als Hindernis wirkenden Vorsprung 35 ab und legt sich an der Stelle 43 wieder an die Innenwandung der Blasform 31 bzw. des Kopfes 33 an. Auf diese Weise ist die Wirbel- oder Abreißzone 40 gebildet, in welcher die lineare Geschwindigkeit des Gases gering ist, das Gemisch sich entzünden und die Flamme sich stabilisieren kann. Zur Unterstützung der Zündung des Gemisches kann

in dem Rohr 39 ein elektrischer Widerstand angeordnet sein.

Das Rohr 39 kann auch dazu verwendet werden, um Temperaturen zu messen und Gasproben zu entnehmen.

Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Vorsprung 35 mit schrägen Seitenwandungen 35 a versehen, um die Stabilität der Flamme zu ·. erbessern.

ίο Bei der Ausführungsform nach den Fig. 14 bis 16 ist das Hindernis 44, welches die Gestalt eines Sektors aus einem Rotationskörper mit einem konischen und einem zylindrischen Abschnitt aufweist und hohl ist, mit Hilfe eines Rohrleitungsnetzes 45 gekühlt, wobei

is das bei 46 zur Kühlung des Hindernisses 44 eingeführte Wasser bei 47 unabhängig von dem im Ringraum 48 umlaufenden Kühlwasser für die Blasform 31 wieder abfließt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb von Schachtofen, insbesondere von Hochöfen, wobei in den durch die in das Ofeninnere mündenden Blasformen strömenden Wind ein Zusatzbrennstoff eingespritzt oder -geblasen, der Zusatzbrennstoff in einer Blasformzone mit erhöhter Windströmungsgeschwindigkeit im Wind verteilt und dann zumindest teilweise in der Blasform verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzbrennstoff-Wind-Gemisch zur Flammenstabilisierung gegen ein Hindernis in der Nähe der Zusatzbrennstoff-Eingabestelle geführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit eineT einerseits m das Ofeninr.L-e mündenden, andererseits an eine Druckgasquelle angeschlossenen Blasform, in welche wenigstens eine Zuführungsleitung für den einzubringenden Zusatzbrennstoff mündet, wobei der freie Innenquerschnitt der Blasform im Bereich der Mündung der Zusatzbrennstoffzuführleitung verengt ist, dadu>ch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hindernis in der Blasform (1; 31) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis aus einem Körper (6; 6 a. 6 b, 6 c, 6a\ 6e\ 8 a, 8 b) besteht, der sich in Strömungsrichtung (41) des Gases im Querschnitt vergröCert.

4. Vorrichtung nach A.ispruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis aus einem Körper (6; 6u, 6b, Sc, 6J; 8a, ftb; 9; 18) besteht, der koaxial zur Blasform (1) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis aus einem Körper mit ringförmigem odir geschlossenem Querschnitt besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Verengung des freien Blasforminnenquerschnitts im Bereich der Mündung d?r Zusatzbrennstoffzuführleitung durch einen in die Blasform eingesetzten doppelkegeliger. Körper gebildet ist. dadurch gekennzeichnet, daß der doppelkegelige Körper (14) mit dem Hindernis verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung des freien Blasforminnenquerschnitts im Bereich der Mündung (5; 20) der Zusatzbrennstoffzuführleitung durch eine birnenförmige Verlängerung des Hindernisses entgegen der Strömungsrichtung (41) des Gases gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis durch wenigstens einen in die Blasform (I) gerichteten Strömungsmittelstrahl (16n) gebildet ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer einerseits in das Ofeninnere mündenden, andererseits an eine Druckgasquclle angeschlossenen Blasform, in welche wenigstens eine Zuführungsleitung für den, einzubringenden Zusatzbrennstoff mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Innenquerschnitt der Blasform (31) im Bereich hinter der Mündung der Zusatzbrennstoffzuführleitung (38)

durch ein Hindernis verengt ist, welches aus einem aus der Innenwand der Blasform (31) in deren Bohrung hineinragenden, gekühlten Vorsprung (35; 44) besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (35; 44) die Gestalt eines Sektors aus einem Rotationskörper mit einem zylindrischen und ein.:m konischen Abschnitt aufweist, wobei der zylindrische Abschnitt in Strömungsrichtung (41) des Gases gesehen hinter dem konischen Abschnitt liegt und der Vorsprung (35; 44) an dem in Strömungsrichtung (41) des Gases gesehen hinteren Ende mit einer ebenen, zur Längsachse der Blasform (31) senkrechten Fläche versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzen winkel des konischen Abschnitts zwischen 10 und 30^D liegt und die Querschnittsfläche des Vorsprungs (35; 44) im zylindrischen Bereich höchstens 30°/o der Fläche des Gesamtquerschnitts der Blasformbohrung ausmacht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis mil dem in Strömungsrichtung des Gases gesehen hinteren Ende in einem Abstand / von der cfenseitigen Mündung (2) der Blasform (1; 31) gemäß folgender Formel angeordnet ist: