EP0177627A1 - System and apparatus to control the combustion of the waste gases of a hot blast cupola - Google Patents

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EP0177627A1
EP0177627A1 EP84112129A EP84112129A EP0177627A1 EP 0177627 A1 EP0177627 A1 EP 0177627A1 EP 84112129 A EP84112129 A EP 84112129A EP 84112129 A EP84112129 A EP 84112129A EP 0177627 A1 EP0177627 A1 EP 0177627A1
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combustion
combustion chamber
air
gas
controlled
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Hans-Günther Dr.-Ing. Rachner
Giangaleazzo Romegialli
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Kuettner GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a working method for operating a hot-wind cupola, more precisely to control the combustion of the hot, unpurified hot, unpurified gaseous gases of a hot-wind cupola, which are preferably extracted from an annular chamber below the opening, in a combustion chamber which is immediately downstream and is charged with combustion air , and equipped with an additional burner combustion chamber, the wind being heated by the flue gases generated during the combustion and excess flue gas heat possibly being used, for example, in a waste heat boiler.
  • the invention further relates to a device for operating a hot-wind cupola, more precisely to control the combustion of the blast furnace gas of a hot-wind cupola, which has a charging opening and an annular chamber, preferably arranged below the charging opening, from which the warm, impure fluctuating calorific value can be found - Extract t.en top gases into a combustion chamber arranged outside the furnace and equipped with an additional burner and burn them in this combustion air supplied together with the combustion chamber, the wind to be conducted into the furnace being caused by the flue gases produced during the combustion by means of a heating device is warm and excess flue gas heat by means of a heat extraction device, such as a waste heat boiler, is to be used for other purposes.
  • a heat extraction device such as a waste heat boiler
  • the cupola furnace which has long been known in its basic structure, is the most common and therefore dominant melting unit for the production of cast iron, malleable iron, etc. in foundries.
  • a cupola furnace usually consists of a cylindrical, vertical furnace shaft, in which, as so-called iron carriers, pig iron pellets, steel scrap, cast iron and its own cycle, as well as relatively coarse coke fuel and limestone as a slag generator be used.
  • the combustion air for burning the coke in the furnace shaft is usually blown into the furnace shaft through a plurality of radial openings approximately 1.0 to 1.5 m above the floor. The burning coke warms and melts and overheats the iron carriers in its vicinity.
  • the liquid iron and the slag eventually run out of the furnace from a common or separate so-called siphons, while the top gas is sucked off either above or below the charging opening, burned and used to preheat the wind, with larger modern smelting plants before Combustion, the top gas is cleaned.
  • an optimal utilization of the energy supplied to the cupola furnace with the coke is to be striven for, so that extensive combustion of the carbon contained in the coke to carbon dioxide and extensive heat transfer of the sensible heat of the blast furnace gas to the charged feedstocks is desired.
  • the temperature of the top gases fluctuates with the unavoidable fluctuating composition of the iron carriers, the mean wall thickness of the iron carrier particles and the bulk density being of particular importance. As the wall thickness decreases, the heat transfer from the blast furnace gas to the scrap improves. With increasing bulk density, the dwell time of the feed materials in the furnace increases, which improves the heat transfer.
  • the composition of a top gas of a cupola furnace also fluctuates with the amount of so-called false air sucked in through the charging opening, which leads to an uncontrolled cooling and dilution of the top gas, this influence of the top gas composition being decisively determined by the pouring column of the insert, which drops in rhythm with the charging .
  • the quantity of false air is also determined by the flow resistance of the material column, that is to say by the composition of the charged material, so that for this reason too, limit cases occur in which the ignition of the blast furnace gas is not guaranteed.
  • Such wet dedusting devices consist of a so-called saturator, in which the top gas is sprayed with so much water that it is completely saturated with water vapor is, the greater part of the easily wettable dust particles is discharged with the excess water and a downstream fine washer, in which the fine dust particles coagulate with water droplets so that the dust-laden droplets can then finally be separated out in a droplet separator.
  • a wide variety of constructions are used as fine washers, which work according to the principle of the venturi throat loaded with water, or so-called disintegrators are used, in which small water drops are formed by a rotating rotor, which coagulate with the very fine dust particles of the top gas.
  • Such wet washers can remove the very fine dusts of the cupola furnace, which consist predominantly of metal oxides, to a reasonably satisfactory degree only with high (generally electrical) energy expenditure, with residual amounts of dust generally remaining, which are considered to be very high, in particular in view of today's emission protection efforts.
  • This clean gas dust content can be improved to values below 50 mg / m 3 with disintegrators and / or high-performance venturi scrubbers if you take a correspondingly large amount of energy into account for the acceleration of the dust particles or for the formation of fine droplets, but it is today no longer responsible from an energy policy point of view, to pursue an arbitrarily high amount of energy for certain technical goals, which also has a decisive impact on costs.
  • cupola melting plants with an immediately following combustion chamber have significant advantages, which come into play especially when it comes to the return winnung of energy and the broadest possible R eini- supply of exhaust gases particularly important because the sensible heat of the blast furnace gas is not lost in such structures because harmful hydrocarbons are cracked in the combustion chamber, the carbon contained in the blast furnace gas burns in the combustion chamber without loading the dust economy , and the largely water vapor-free flue gases, less condensation and corrosion problems for heat exchangers, subsequent fabric filters and the like. cause.
  • the present invention has for its object to improve the known methods and devices of the type described above while avoiding their described and further disadvantages to the extent that the difficulties in controlling the combustion of the low-energy top gases with fluctuating temperature and composition are eliminated or at least largely eliminated are what creates a prerequisite for using the energetically, operationally and environmentally technically more advantageous stoves of this type, the combustion control, in particular with regard to the allocation of combustion air, at the same time being carried out with the greatest accuracy.
  • the combustion control in particular with regard to the allocation of combustion air, at the same time being carried out with the greatest accuracy.
  • the combustion should be controlled in such a way that the ignition of the blast furnace gases is ensured under all operationally occurring circumstances, and in addition unnecessary overheating of the dust particles carried along should be avoided, since this can lead, among other things, to the dust particles becoming plastic or even externally will.
  • the actual temperature of the flame is measured and controlled to a target temperature, the size of which in turn is controlled by the also measured actual temperature of the combustion chamber wall.
  • the amount of combustion air is controlled according to the invention so that the temperature of the Flue gas in the combustion chamber is kept constant at the lowest value that is required for reliable ignition of the blast furnace gases, these values being able to be determined empirically.
  • the present invention it is provided that, in particular for the purpose of detecting poor top gases, i.e. If the excess air is too low, the oxygen content in the flue gas of the combustion chamber or the flue gas escaping from the combustion chamber is measured, and that the additional burner is automatically switched on when the oxygen content of the flue gas falls below a predetermined lower limit value, since with a correspondingly reduced air excess the a safe combustion of the blast furnace gases in the combustion chamber required combustion temperature can no longer be achieved.
  • the amount of combustion air required to burn the blast furnace gases can, according to the invention, be partly wrong as appropriate air is sucked in through the charging opening or the upper furnace head and the annular chamber and admixed with the blast furnace gas, and on the other hand - are fed directly to the combustion chamber via a suitable distributor device in front of the combustion chamber.
  • the (false air) amount of combustion air sucked in through the upper furnace head is expediently determined in such a way that smoke-free operation of the cupola furnace which is not covered at the inspection opening is possible.
  • this can be measured by a vacuum measurement in an annular chamber of the blast furnace gas extraction line or it can be determined by an oxygen measurement of the blast furnace gas in the blast furnace gas line.
  • the solution of the equipment part of the above object is characterized according to the invention by a control device by means of which the amount of combustion air to be supplied is to be controlled as a function of the temperature of the flame in the combustion chamber, which in turn is to be controlled as a function of the temperature of the chamber wall.
  • a control device by means of which the amount of combustion air to be supplied is to be controlled as a function of the temperature of the flame in the combustion chamber, which in turn is to be controlled as a function of the temperature of the chamber wall.
  • one or more temperature sensors can be arranged in the combustion chamber in such a way that the mean value of the measured temperatures provides information about the flame temperature, the amount of combustion air being increased as the calorific value of the blast furnace gas increases, with the aim of keeping the flame temperature constant.
  • the control loop therefore has a sliding setpoint, whereby the flame temperature required for reliable ignition of the top gases can be preselected for the various temperatures of the combustion chamber and then automatically monitored during operation.
  • the drawing shows a simplified, schematic representation of a hot-wind cupola furnace which is operated by means of the device according to the invention using the working method according to the invention.
  • the cupola furnace designated as a whole by 1
  • the furnace shaft 8 is essentially cylindrical and extends vertically.
  • the blast furnace gas rises in the furnace shaft according to arrow 9 and arrives from this or the annular chamber 3 of the furnace 1 via a short connecting line 11 into the combustion chamber 16 immediately downstream of the cupola furnace 1.
  • An oxygen measuring device 15 is arranged in the connecting line 11, by means of which the proportion of false air is to be controlled in a control circuit, not shown.
  • the 0 2 content is constantly measured as part of the flue gas, specifically with an oxygen probe 17 which is arranged in the combustion chamber 16 and works with a ceramic oxygen-ion line with a short reaction time.
  • the combustion air for the combustion chamber 16 does not consist only of the false air sucked in through the inspection shaft 18, as is the case in the embodiment of the present Invention may be the case, but also from a further air portion which is supplied to the blast furnace gas via the air supply line 13 and mixed with it, which is referred to above and below as "first air portion" (during which the air portion of the combustion air provided by the false air also contains “second air fraction” is designated), the second air fraction is controlled so that it ensures that even with slight pressure fluctuations in the furnace, no top gas escapes from the charging opening 2, while the one blended in accordance with arrow 14 through the air supply line 13 first air portion is controlled by a control loop so that the flame temperature reaches the desired value.
  • the constant first air fraction is chosen so large that at the lowest calorific value of the blast furnace gas there is just enough combustion air, whereby under such conditions no second air fraction is supplied, while the second air fraction is only supplied at a higher calorific value of the blast furnace gas.
  • the wind indicated by the arrow 19 in the drawing is fed to the cupola furnace 1 via a wind pipe 21, but is still heated in a recuperator 22 before entering the furnace 1, specifically in a hot air heater 23, from which it is then heated reaches the furnace 1 via the horizontally represented section 21 ′ of the wind pipe 21.
  • the recuperator 22 also has a waste heat boiler 24, in which excess flue gas heat, which is not required for heating the wind, is used for further use, for example to create hot water in a hot water boiler 26.
  • the schematically illustrated embodiment is a lined furnace with a melting capacity of 10 t / h, a wind temperature of 500 ° C, a top gas temperature of 250 ° C, a wind volume of 5,800 m 3 / h and a top gas quantity of 6,800 m 3 / h with 600 m 3 / h of false air, 17.1% N 2 '14 .4% CO, 10.5% C0 2 and 1.7% 0 2f with a fixed combustion air volume of 1,300 m 3 / h before the blast furnace gas is mixed into the combustion chamber 16 and a quantity of combustion air (applicable to the above numerical example) of approx. 800 m 3 / h in the form of false air is sucked in through the charging opening 2.
  • the second air fraction is 300 m 3 / h with a CO content of 10% and is 2,000 m 3 / h with a CO content of 21% if the flame temperature is kept constant at 900 ° C.
  • the method according to the invention also results in a considerably more environmentally friendly quality of the exhaust gas 32, which has a tenfold lower clean gas dust content than the previously practiced methods.

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Abstract

1. A method of controlling the combustion of warm unheated top gases, whose calorific value varies considerably, of a hot blast cupola or the like in a combustion chamber which is disposed after the cupola, is supplied with combustion supporting air and has an additional burner, the actual temperature of the flame being measured and controlled to a reference temperature whose value is in turn controlled by the measured temperature of the combustion chamber wall.

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren zum Betreiben eines Heißwind-Kupolofens, genauer gesagt zum Steuern der Verbrennung der einen stark schwankenden Heizwert aufweisenden warmen, ungereinigten, vorzugsweise aus einer Ringkammer unterhalb der Begichtungsöffnung abgesaugten Gichtgase eines Heißwind-Kupolofens in einer diesem unmittelbar nachgeordneten, mit Verbrennungsluft beschickten, und mit einem Zusatzbrenner ausgerüsteten Brennkammer, wobei der Wind durch die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase erwärmt und überschüssige Rauchgaswärme ggf. beispielsweise in einem Abhitzekessel genutzt wird.The invention relates to a working method for operating a hot-wind cupola, more precisely to control the combustion of the hot, unpurified hot, unpurified gaseous gases of a hot-wind cupola, which are preferably extracted from an annular chamber below the opening, in a combustion chamber which is immediately downstream and is charged with combustion air , and equipped with an additional burner combustion chamber, the wind being heated by the flue gases generated during the combustion and excess flue gas heat possibly being used, for example, in a waste heat boiler.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zum Betreiben eines Heißwind-Kupolofens, genauer gesagt zum Steuern der Verbrennung der Gichtgase eines Heißwind-Kupolofens, der eine Begichtungsöffnung und eine vorzugsweise unterhalb der Begichtungsöffnung angeordnete Ringkammer aufweist, aus welcher die einen stark schwankenden Heizwert aufweisenden warmen, ungereinig- t.en Gichtgase in eine außerhalb des Ofens angeordnete, mit einem Zusatzbrenner ausgerüstete Brennkammer abzusaugen und in dieser zusammen mit der Brennkammer zugeführter Verbrennungsluft zu verbrennen sind, wobei der in den Ofen zu leitende Wind durch die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase mittels einer Heizeinrichtung zu erwärmen ist und überschüssige Rauchgaswärme mittels einer Wärmeentzugseinrichtung, wie z.B. einem Abhitzekessel, anderweitig zu nutzen ist.The invention further relates to a device for operating a hot-wind cupola, more precisely to control the combustion of the blast furnace gas of a hot-wind cupola, which has a charging opening and an annular chamber, preferably arranged below the charging opening, from which the warm, impure fluctuating calorific value can be found - Extract t.en top gases into a combustion chamber arranged outside the furnace and equipped with an additional burner and burn them in this combustion air supplied together with the combustion chamber, the wind to be conducted into the furnace being caused by the flue gases produced during the combustion by means of a heating device is warm and excess flue gas heat by means of a heat extraction device, such as a waste heat boiler, is to be used for other purposes.

Bei dem in seinem grundsätzlichen Aufbau bereits seit langem bekannten Kupolofen handelt es sich um das gebräuchlichste und damit dominierende Schmelzaggregat zur Herstellung von Gußeisen, Temperguß etc. in Gießereien. Man unterscheidet prinzipiell zwischen dem sogenannten Kaltwind-Kupolofen, bei dem aus dem sogenannten Windring über am Umfang des Kupolofens verteilte Düsen Wind (Luft) in den unteren Abschnitt des Kupolofens eingeleitet wird und dem prinzipiell gleich aufgebauten Heißwind-Kupolofen, dessen Wind vor der Einleitung in den Ofen erwärmt wird.The cupola furnace, which has long been known in its basic structure, is the most common and therefore dominant melting unit for the production of cast iron, malleable iron, etc. in foundries. A distinction is made in principle between the so-called cold wind cupola furnace, in which wind (air) is introduced into the lower section of the cupola furnace from the so-called wind ring via nozzles distributed around the periphery of the cupola furnace, and the basically similarly constructed hot wind cupola furnace, the wind of which is introduced before the oven is heated.

Ein Kupolofen besteht in aller Regel aus einem zylindrischen, vertikalen Ofenschacht, in welchen als sogenannte Eisenträger z.B. Roheisenmasseln, Stahlschrott, Gußbruch und eigener Kreislauf sowie als Brennstoff verhältnismäßig grobstückiger Koks und als Schlackebildner Kalkstein eingesetzt werden. Die Verbrennungsluft zum Verbrennen des im Ofenschacht befindlichen Kokses wird üblicherweise durch mehrere ca. 1,0 bis 1,5 m oberhalb des Bodens angeordnete, radiale Öffnungen in den Ofenschacht eingeblasen. Der verbrennende Koks erwärmt und schmilzt und überhitzt jeweils die in seiner Nachbarschaft befindlichen Eisenträger. Das flüssige Eisen und die Schlacke laufen schließlich aus einem gemeinsamen oder aber aus getrennten sogenannten Siphons aus dem Ofen aus, während das entstehende Gichtgas entweder oberhalb oder unterhalb der Chargieröffnung abgesaugt, verbrannt und zur Vorwärmung des Windes verwendet wird, wobei bei größeren modernen Schmelzanlagen vor der Verbrennung noch eine Reinigung des Gichtgases erfolgt.A cupola furnace usually consists of a cylindrical, vertical furnace shaft, in which, as so-called iron carriers, pig iron pellets, steel scrap, cast iron and its own cycle, as well as relatively coarse coke fuel and limestone as a slag generator be used. The combustion air for burning the coke in the furnace shaft is usually blown into the furnace shaft through a plurality of radial openings approximately 1.0 to 1.5 m above the floor. The burning coke warms and melts and overheats the iron carriers in its vicinity. The liquid iron and the slag eventually run out of the furnace from a common or separate so-called siphons, while the top gas is sucked off either above or below the charging opening, burned and used to preheat the wind, with larger modern smelting plants before Combustion, the top gas is cleaned.

Im Hinblick auf die Energiebilanz eines Kupolofens ist eine optimale Ausnutzung der dem Kupolofen mit dem Koks zugeführten Energie anzustreben, so daß eine weitgehende Verbrennung des im Koks enthaltenen Kohlenstoffs zu Kohlendioxid und eine weitgehende Wärmeübertragung der fühlbaren Wärme des Gichtgases an die chargierten Einsatzstoffe gewünscht wird.With regard to the energy balance of a cupola furnace, an optimal utilization of the energy supplied to the cupola furnace with the coke is to be striven for, so that extensive combustion of the carbon contained in the coke to carbon dioxide and extensive heat transfer of the sensible heat of the blast furnace gas to the charged feedstocks is desired.

Einer optimalen Ausnutzung der dem Kupolofen mit dem Koks zugeführten Energie sind indes metallurgische Grenzen gesetzt, da der Abbrand der Legierungselemente mit der Oxidation der Eisenträger im oberen Abschnitt des Ofenschachtes zunimmt und daher ein Mindestgehalt unvollständig verbrannten Kohlenstoffs in Form von Kohlenmonoxid zur Aufrechterhaltung einer reduzierenden Ofenatmosphäre erforderlich ist.Optimal utilization of the energy supplied to the cupola furnace with the coke is, however, subject to metallurgical limits, since the erosion of the alloy elements increases with the oxidation of the iron supports in the upper section of the furnace shaft, and therefore a minimum content of incompletely burned carbon in the form of carbon monoxide is required to maintain a reducing furnace atmosphere is.

Es muß daher von Fall zu Fall ein wirtschaftliches Optimum gefunden werden, bei dem die Summe der aufzuwendenden Kosten für den Koks und die Legierungsstzffe möglichst minimal ist. Da die Oxidation der Eisenträger im wesentlichen von ihrer auf das jeweilige Gewicht bezogenen sogenannten spezifischen Oberfläche abhängt, die üblicherweise in dm2/kg angegeben wird, verschiebt sich dieses Optimum mit wachsender mittlerer Dicke der eingesetzten Eisenträger zu niedrigerem CO-Anteil bei niedriger Temperatur der Gichtgase. Aus diesem Grunde ergibt sich in vielen Fällen ein wirtschaftliches Optimum des Ofenbetriebes bei Gichtgasen mit so niedrigen CO-Anteilen und so niedriger Temperatur, daß eine sichere Zündung der Gichtgase nicht mehr unter allen Umständen gewährleistet ist. Die Temperatur der Gichtgase schwankt mit der nicht zu vermeidenden schwankenden Zusammensetzung der Eisenträger, wobei die mittlere Wandstärke der Eisenträgerteilchen und das Schüttgewicht eine besondere Bedeutung haben. Mit fallender Wandstärke verbessert sich der Wärmeübergang vom Gichtgas zum Schrott. Mit wachsendem Schüttgewicht vergrößert sich die Verweilzeit der Einsatzstoffe im Ofen, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird.An economic optimum must therefore be found from case to case, in which the sum of the expenditures The cost of the coke and the alloy support is as minimal as possible. Since the oxidation of the iron carriers essentially depends on their so-called specific surface area related to the respective weight, which is usually specified in dm 2 / kg, this optimum shifts with increasing average thickness of the iron carriers used to a lower CO content at a low temperature of the top gases . For this reason, in many cases there is an economic optimum for furnace operation with blast furnace gases with such low CO contents and so low temperature that a reliable ignition of the blast furnace gases is no longer guaranteed under all circumstances. The temperature of the top gases fluctuates with the unavoidable fluctuating composition of the iron carriers, the mean wall thickness of the iron carrier particles and the bulk density being of particular importance. As the wall thickness decreases, the heat transfer from the blast furnace gas to the scrap improves. With increasing bulk density, the dwell time of the feed materials in the furnace increases, which improves the heat transfer.

Die in der Schmelzzone stattfindende vollständige Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlendioxid wird oberhalb der Schmelzzone durch Reaktion der Gase mit der Oberfläche der Koksstücke teilweise rückgängig gemacht, wobei Kohlenmonoxid entsteht. Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, führt die in praxi in der Regel schwankende Zusammensetzung der Eisenträger sowie die unterschiedliche spezifische Oberfläche des Kokses zu einer entsprechend schwankenden Temperatur und einer unterschiedlichen Zusammensetzung des Gichtgases. Wenn es aus den obigen Gründen nicht bei allen auftretenden Verhältnissen zu einer Zündung der Gichtgase kommt,führt dieses zu einem kurzfristigen Erlöschen der Flamme und anschließend beim erneuten Zünden zu Verpuffungen.The complete combustion of carbon to carbon dioxide taking place in the melting zone is partially reversed above the melting zone by reaction of the gases with the surface of the pieces of coke, carbon monoxide being formed. As has already been mentioned above, the composition of the iron carriers, which usually fluctuates in practice, and the different specific surface area of the coke lead to a correspondingly fluctuating temperature and a different composition of the blast furnace gas. If, for the above reasons, the top gases are not ignited in all conditions, this leads to a short-term extinguishing of the flame and then to reignite to deflagration.

Die Zusammensetzung eines Gichtgases eines Kupolofens schwankt im übrigen auch mit der Menge der durch die Chargieröffnung angesaugten sogenannten Falschluft, die zu einer unkontrollierten Abkühlung und Verdünnung des Gichtgases führt, wobei diese Beeinflussung der Gichtgaszusammensetzung durch die im Rhythmus der Chargierung absinkende Schüttsäule des Einsatzes maßgeblich bestimmt wird. Im übrigen wird die Falschluftmenge auch durch den Strömungswiderstand der Materialsäule, also durch die Zusammensetzung des chargierten Materials mitbestimmt, so daß auch aus diesem Grunde Grenzfälle auftreten, in denen die Zündung des Gichtgases nicht gewährleistet ist.The composition of a top gas of a cupola furnace also fluctuates with the amount of so-called false air sucked in through the charging opening, which leads to an uncontrolled cooling and dilution of the top gas, this influence of the top gas composition being decisively determined by the pouring column of the insert, which drops in rhythm with the charging . In addition, the quantity of false air is also determined by the flow resistance of the material column, that is to say by the composition of the charged material, so that for this reason too, limit cases occur in which the ignition of the blast furnace gas is not guaranteed.

Das in zahlreichen Veröffentlichungen der einschlägigen Fachwelt zum Ausdruck kommende allgemeine Vorurteil gegen eine Beaufschlagung eines Röhren-Rekuperators o.dgl. mit ungereinigten verbrannten Gichtgasen hat dazu geführt, daß insbesondere bei größeren Kupolofen-Schmelzanlagen mit Rekuperation praktisch ausschließlich die vor einem Rekuperator allein einsetzbaren Naßentstaubungseinrichtungen verwendet worden sind und daß demgemäß erst anschließend die gereinigten, bei der Naßentstaubung abgekühlten Gichtgase verbrannt wurden. Da eine Zündung kalter Gichtgase mit Temperaturen von etwa 30 - 50°C auf besondere Schwierigkeiten stößt, werden dabei zusätzliche Wärmetauscher verwendet, um das abgekühlte Gichtgas oder/und die Verbrennungluft auf Temperaturen von 200 - 3000C vorzuwärmen.The general prejudice against exposure to a tube recuperator or the like, which is expressed in numerous publications by the relevant experts. With unpurified burnt top gases has resulted in the fact that, especially in larger cupola melting plants with recuperation, practically only the wet dedusting devices that can only be used in front of a recuperator have been used, and consequently the cleaned top gases which have been cooled during wet dedusting have only been burned. Since a cold ignition stack gases with temperatures of about 30 - 50 ° C abuts particular difficulties, besides, additional heat exchangers are used to the cooled top gas and / or the combustion air to temperatures of 200 - 300 0 C preheat.

Derartige Naßentstaubungseinrichtungen bestehen aus einem sogenannten Sättiger, in dem das Gichtgas mit so viel Wasser besprüht wird, daß es vollständig mit Wasserdampf gesättigt ist, wobei der größere Anteil der leicht benetzbaren Staubpartikel mit dem überschüssigen Wasser ausgetragen wird und einem nachgeordneten Feinwäscher, in welchem die feinen Staubpartikel mit Wassertropfen so koagulieren, daß die staubbeladenen Tropfen schließlich anschließend in einem Tropfenabscheider ausgeschieden werden können.Such wet dedusting devices consist of a so-called saturator, in which the top gas is sprayed with so much water that it is completely saturated with water vapor is, the greater part of the easily wettable dust particles is discharged with the excess water and a downstream fine washer, in which the fine dust particles coagulate with water droplets so that the dust-laden droplets can then finally be separated out in a droplet separator.

Als Feinwäscher werden dabei unterschiedlichste Konstruktionen eingesetzt, die nach dem Prinzip der mit Wasser beaufschlagten.Venturikehle arbeiten, oder es werden sogenannte Desintegratoren eingesetzt, in denen durch einen umlaufenden Rotor kleine Wassertropfen gebildet-werden, welche mit den sehr feinen Staubpartikeln des Gichtgases koagulieren.A wide variety of constructions are used as fine washers, which work according to the principle of the venturi throat loaded with water, or so-called disintegrators are used, in which small water drops are formed by a rotating rotor, which coagulate with the very fine dust particles of the top gas.

Derartige Naßwäscher können die vorwiegend aus Metalloxiden bestehenden sehr feinen Stäube des Kupolofens nur mit hohem (im allgemeinen elektrischem) Energieaufwand einigermaßen befriedigend entfernen, wobei in der Regel noch Reststaubmengen verbleiben, die insbesondere im Hinblick auf die heutigen Emissionsschutzbestrebungen als sehr hoch angesehen werden.Such wet washers can remove the very fine dusts of the cupola furnace, which consist predominantly of metal oxides, to a reasonably satisfactory degree only with high (generally electrical) energy expenditure, with residual amounts of dust generally remaining, which are considered to be very high, in particular in view of today's emission protection efforts.

So ist noch heute eine Vielzahl von Naßwäschern in Betrieb, die mit einem sog. Reingasstaubgehalt von 200 bis 300 mg/m3 Rauchgas betrieben werden. Dieser Reingasstaubgehalt kann zwar mit Desintegratoren oder/und Hochleistungs-Venturiwäschern bis auf Werte unter 50 mg/m3 verbessert werden, wenn man einen entsprechend großen Energieaufwand für die Beschleunigung der Staubpartikel bzw. für die Bildung feiner Tröpfchen in Kauf nimmt, doch ist es heutzutage energiepolitisch nicht mehr zu verantworten, für bestimmte technische Ziele einen beliebig hohen Energieaufwand zu betreiben, der sich im übrigen auch entscheidend in den Kosten niederschlägt.A large number of wet scrubbers, which are operated with a so-called clean gas dust content of 200 to 300 mg / m 3 of flue gas, are still in operation today. This clean gas dust content can be improved to values below 50 mg / m 3 with disintegrators and / or high-performance venturi scrubbers if you take a correspondingly large amount of energy into account for the acceleration of the dust particles or for the formation of fine droplets, but it is today no longer responsible from an energy policy point of view, to pursue an arbitrarily high amount of energy for certain technical goals, which also has a decisive impact on costs.

Bezüglich der weiter oben angesprochenen Zündungsschwierigkeiten sei noch darauf hingewiesen, daß die Zündung von in einer Naßwäsche gereinigten Gichtgasen zusätzlich durch den im Gichtgas bei Sättigungstemperaturen von 50 bis 60° C enthaltenen Wasserdampf erschwert wird, so daß bei derartigen Anlagen üblicherweise Gaskühler eingesetzt werden, welche die Gichtgase nach der Sättigung auf Temperaturen von 30 bis 40°C abkühlen, um den die Zündung behindernden Wasserdampfanteil durch Kondensation zu reduzieren.With regard to the ignition difficulties mentioned above, it should also be pointed out that the ignition of top gases cleaned in a wet wash is additionally complicated by the water vapor contained in the top gas at saturation temperatures of 50 to 60 ° C., so that gas coolers which use the Cool the top gases after saturation to temperatures of 30 to 40 ° C in order to reduce the amount of water vapor that prevents ignition by condensation.

Schließlich wird auch bei derartigen Anlagen die Zündung der Gichtgase durch den schwankenden Anteil der durch die Chargieröffnung der oben angesaugten Falschluft erschwert, wobei sich gezeigt hat, daß die Falschluftmenge mit den vom Ofendruck in der ringförmigen Absaugkammer abhängigen üblichen Regelkreisen nicht auf einem festen Wert gehalten werden kann.Finally, even in such systems, the ignition of the top gases is made more difficult by the fluctuating proportion of the false air sucked in through the charging opening of the above, whereby it has been shown that the amount of false air is not kept at a fixed value with the usual control loops dependent on the furnace pressure in the annular suction chamber can.

Aus diesen Gründen sind zur sicheren Verbrennung der auf diese Weise gereinigten Abgase von einem Hersteller besondere Brenner entwickelt worden, welche eine Zumischung von Erdgas zum Gichtgas in denjenigen Arbeitsphasen ermöglichen, in denen das Gichtgas keinen zur kontinuierlichen Aufrechterhaltung der Verbrennung ausreichenden Wärmeinhalt hat.For these reasons, special burners have been developed by a manufacturer for the safe combustion of the exhaust gases cleaned in this way, which allow natural gas to be blended with the blast furnace gas in those work phases in which the blast furnace gas does not have sufficient heat content to continuously maintain the combustion.

Dagegen sind in den letzten Jahren nur außerordentlich selten Kupolofen-Schmelzanlagen mit unmittelbar anschließender Brennkammer zur Verbrennung der ungereinigten Gichtgase und nachgeschaltete Wärmetauscher zur Vorwärmung des Windes sowie zur weiteren Verwertung überschüssiger Abhitze mit anschließender Gasreinigung in Betrieb genommen worden, weil bei unkontrollierter Verbrennung und Kühlung der Rauchgase die Gefahr besteht, daß erweichte Flugasche an der Rohrwandung der Wärmetauscher anhaftet, und weil die Stabilisierung der Verbrennung bei der schwankenden Temperatur und Zusammensetzung der Gichtgase Schwierigkeiten bereitet.In contrast, in recent years, cupola furnaces with an immediately adjacent combustion chamber for burning the unpurified blast furnace gases and downstream heat exchangers for preheating the wind and for further utilization of excess waste heat with subsequent gas cleaning have only been put into operation very rarely, because of uncontrolled combustion and cooling of the flue gases there is a risk that softened fly ash adheres to the tube wall of the heat exchanger, and because the stabilization of the combustion causes difficulties with the fluctuating temperature and composition of the top gases.

Nun haben aber Kupolofen-Schmelzanlagen mit unmittelbar anschließender Brennkammer bedeutende Vorteile, die insbesondere dann zum Tragen kommen, wenn es auf die Rückgewinnung von Energie und eine möglichst weitgehende Reini- gung der Abgase besonders ankommt, da bei derartigen Anlagen die fühlbare Wärme des Gichtgases nicht verlorengeht, weil schädliche Kohlenwasserstoffe in der Brennkammer gecrackt werden, der im Gichtgas enthaltene Kohlenstoff in der Brennkammer ohne Belastung der Staubwirtschaft verbrennt, und die weitgehend wasserdampffreien Rauchgase geringere Kondensations- und Korrosionsprobleme für Wärmetauscher, anschließende Gewebefilter u.dgl. hervorrufen.Now, however, cupola melting plants with an immediately following combustion chamber have significant advantages, which come into play especially when it comes to the return winnung of energy and the broadest possible R eini- supply of exhaust gases particularly important because the sensible heat of the blast furnace gas is not lost in such structures because harmful hydrocarbons are cracked in the combustion chamber, the carbon contained in the blast furnace gas burns in the combustion chamber without loading the dust economy , and the largely water vapor-free flue gases, less condensation and corrosion problems for heat exchangers, subsequent fabric filters and the like. cause.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren und Einrichtungen der eingangs beschriebenen Gattung unter Vermeidung ihrer geschilderten und weiterer Nachteile dahingehend zu verbessern, daß die Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Verbrennung der energiearmen Gichtgase mit schwankender Temperatur und Zusammensetzung eliminiert bzw. zumindest weitgehendst beseitigt sind, was eine Voraussetzung für eine Nutzung der energetisch, betriebstechnisch und umwelttechnisch vorteilhafteren öfen dieses Typs schafft, wobei die Verbrennungssteuerung insbesondere hinsichtlich der Zuteilung von Verbrennungsluft zugleich mit höchster Genauigkeit erfolgen soll. Weiterhin soll die Qualität des Abgases, d.h. also der Reingasstaubgehalt, gegenüber den bisher praktizierten Verfahren und eingesetzten Einrichtungen-beachtlich verbessert werden und für den rauchfreien Betrieb des oben offenen Begichtungsschachtes nötige Falschluftmenge durch einen betriebssicheren Regelkreis gesteuert werden. Dabei soll die Steuerung der Verbrennung so erfolgen, daß die Zündung der Gichtgase unter allen betrieblich vorkommenden Umständen sichergestellt ist, wobei darüber hinaus eine unnötige überhitzung der mitgeführten Staubpartikel vermieden werden soll, da dieses u.a. dazu führen kann, daß die Staubpartikel außen oder sogar insgesamt plastisch werden.The present invention has for its object to improve the known methods and devices of the type described above while avoiding their described and further disadvantages to the extent that the difficulties in controlling the combustion of the low-energy top gases with fluctuating temperature and composition are eliminated or at least largely eliminated are what creates a prerequisite for using the energetically, operationally and environmentally technically more advantageous stoves of this type, the combustion control, in particular with regard to the allocation of combustion air, at the same time being carried out with the greatest accuracy. To further the quality of the exhaust gas, so that the pure gas dust content, previously practiced methods and devices against the used - can be remarkably improved, and necessary for the smoke-free operation of the open-topped Begichtungsschachtes false air quantity are controlled by a fail-safe control circuit. The combustion should be controlled in such a way that the ignition of the blast furnace gases is ensured under all operationally occurring circumstances, and in addition unnecessary overheating of the dust particles carried along should be avoided, since this can lead, among other things, to the dust particles becoming plastic or even externally will.

Als Lösung des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Ist-Temperatur der Flamme gemessen und auf eine Soll-Temperatur gesteuert wird, deren Größe ihrerseits von der ebenfalls gemessenen Ist-Temperatur der Brennkammerwandung gesteuert wird.As a solution to the procedural part of the task it is provided according to the invention that the actual temperature of the flame is measured and controlled to a target temperature, the size of which in turn is controlled by the also measured actual temperature of the combustion chamber wall.

Eine derartige Steuerung hat sich überraschenderweise als kritisch und für eine Lösung der bestehenden Aufgabe als notwendig erwiesen, da sich herausgestellt hat, daß die Temperatur der Brennkammerwandung auf die Betriebsverhältnisse von überraschend großem Einfluß ist.Such a control has surprisingly proven to be critical and necessary for a solution to the existing problem, since it has been found that the temperature of the combustion chamber wall has a surprisingly large influence on the operating conditions.

Im Hinblick auf die Teilaufgabe, die Verbrennung so zu steuern, daß die Zündung der Gichtgase unter allen Umständen sichergestellt ist, daß aber andererseits auch eine unnötige Überhitzung der mitgetragenen Staubpartikel vermieden wird, wird erfindungsgemäß die Verbrennungsluftmenge so gesteuert bzw. geregelt, daß die Temperatur des Rauchgases in der Verbrennungskammer auf dem tiefsten Wert konstantgehalten wird, der für eine sichere Zündung der Gichtgase erforderlich ist, wobei diese Werte empirisch ermittelbar sind.With regard to the subtask to control the combustion so that the ignition of the blast furnace gases is ensured under all circumstances, but on the other hand unnecessary overheating of the carried dust particles is avoided, the amount of combustion air is controlled according to the invention so that the temperature of the Flue gas in the combustion chamber is kept constant at the lowest value that is required for reliable ignition of the blast furnace gases, these values being able to be determined empirically.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß insbesondere zwecks Feststellung armer Gichtgase, d.h. eines zu geringen Luftüberschusses, der Sauerstoffgehalt im Rauchgas der Brennkammer bzw. dem aus der Brennkammer entweichenden Rauchgas, gemessen wird, und daß der Zusatzbrenner selbsttätig zugeschaltet wird, wenn der Sauerstoffgehalt des Rauchgases einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreitet, da bei einem entsprechend verringerten Luftüberschuß die für eine sichere Verbrennung der Gichtgase in der Brennkammer erforderliche Verbrennungstemperatur nicht mehr zu erreichen ist.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that, in particular for the purpose of detecting poor top gases, i.e. If the excess air is too low, the oxygen content in the flue gas of the combustion chamber or the flue gas escaping from the combustion chamber is measured, and that the additional burner is automatically switched on when the oxygen content of the flue gas falls below a predetermined lower limit value, since with a correspondingly reduced air excess the a safe combustion of the blast furnace gases in the combustion chamber required combustion temperature can no longer be achieved.

Die zum Verbrennen der Gichtgase erforderliche Verbrennungsluftmenge kann erfindungsgemäß ggf. zum einen Teil als Falschluft durch die Begichtungsöffnung bzw. den oberen Ofenkopf und die Ringkammer angesaugt und dem Gichtgas beigemischt werden, und zum anderen Teil - über eine geeignete Verteilereinrichtung vor der Brennkammer - der Brennkammer unmittelbar zugeführt werden.The amount of combustion air required to burn the blast furnace gases can, according to the invention, be partly wrong as appropriate air is sucked in through the charging opening or the upper furnace head and the annular chamber and admixed with the blast furnace gas, and on the other hand - are fed directly to the combustion chamber via a suitable distributor device in front of the combustion chamber.

Die durch den oberen Ofenkopf angesaugte (Falschluft-)Verbrennungsluftmenge wird zweckmäßigerweise so bestimmt, daß ein rauchfreier Betrieb des an der Begichtungsöffnung nicht abgedeckten Kupolofens möglich ist. Um die hierfür erforderliche Falschluftmenge dosieren zu können, kann diese in Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durch eine Unterdruckmessung in einer Ringkammer der Gichtgas-Absaugeleitung gemessen werden oder aber sie kann durch eine Sauerstoffmessung des Gichtgases in der Gichtgasleitung festgestellt werden.The (false air) amount of combustion air sucked in through the upper furnace head is expediently determined in such a way that smoke-free operation of the cupola furnace which is not covered at the inspection opening is possible. In order to be able to meter the quantity of false air required for this, in the embodiment of the present invention this can be measured by a vacuum measurement in an annular chamber of the blast furnace gas extraction line or it can be determined by an oxygen measurement of the blast furnace gas in the blast furnace gas line.

In Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist indes auch vorgesehen, eine Zufuhr von Verbrennungsluft vor der Brennkammer, und damit unmittelbar zur Brennkammer, vollständig zu unterlassen und die gesamte Verbrennungsluft als Falschluft (durch den oberen Ofenschacht und die Ringkammer) dem Gichtgas beizumischen, so daß dann die Mischung aus Gichtgas und Verbrennungsluft am Eintritt der kurz hinter dem Ofen liegenden Brennkammer gezündet wird.In an embodiment of the present invention, it is also provided to completely refrain from supplying combustion air in front of the combustion chamber, and thus directly to the combustion chamber, and to mix the entire combustion air with the top gas as false air (through the upper furnace shaft and the annular chamber), so that the Mixture of blast furnace gas and combustion air is ignited at the entrance to the combustion chamber just behind the furnace.

Die Lösung des einrichtungsmäßigen Teils der obigen Aufgabe ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, mittels welcher die Menge der zuzuführenden Verbrennugsluft in Abhängigkeit von der Temperatur der Flamme in der Brennkammer zu steuern ist, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Temperatur der Kammerwand zu steuern ist. Hierfür können in der Brennkammer ein oder mehrere Temperaturfühler so angeordnet sein, daß der Mittelwert der gemessenen Temperaturen einen Aufschluß über die Flammentemperatur gibt, wobei die Verbrennungsluftmenge gesteigert wird, wenn der Heizwert des Gichtgases steigt, mit dem Ziel, die Flammentemperatur konstant zu halten. Der Regelkreis weist mithin einen gleitenden Sollwert auf, wobei die für eine sichere Zündung der.Gichtgase erforderliche.Flammentemperatur für die verschiedenen Temperaturen der Brennkammer vorgewählt und anschließend im Betrieb automatisch überwacht werden können.The solution of the equipment part of the above object is characterized according to the invention by a control device by means of which the amount of combustion air to be supplied is to be controlled as a function of the temperature of the flame in the combustion chamber, which in turn is to be controlled as a function of the temperature of the chamber wall. For this purpose, one or more temperature sensors can be arranged in the combustion chamber in such a way that the mean value of the measured temperatures provides information about the flame temperature, the amount of combustion air being increased as the calorific value of the blast furnace gas increases, with the aim of keeping the flame temperature constant. The control loop therefore has a sliding setpoint, whereby the flame temperature required for reliable ignition of the top gases can be preselected for the various temperatures of the combustion chamber and then automatically monitored during operation.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the present invention result from the subclaims.

Die Zeichnung zeigt eine vereinfachte, schematisierte Darstellung eines Heißwind-Kupolofens, der mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung nach dem erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren betrieben wird. Bei den im ganzen mit 1 bezeichneten Kupolofen handelt es sich um einen Heißwind-Kupolofen, der eine Einwurf- bzw. Begichtungsöffnung 2, eine unterhalb der Begichtungsöffnung 2 angeordnete Ringkammer 3 zum Sammeln der aufsteigenden Gichtgase, einen Windring 4 mit Düsen 6 und eine Abstichöffnung 7 aufweist.The drawing shows a simplified, schematic representation of a hot-wind cupola furnace which is operated by means of the device according to the invention using the working method according to the invention. The cupola furnace, designated as a whole by 1, is a hot-wind cupola furnace which has an insertion or inspection opening 2, one below the inspection opening 2 arranged annular chamber 3 for collecting the rising top gases, a wind ring 4 with nozzles 6 and a tap opening 7.

Der Ofenschacht 8 ist im wesentlichen zylindrisch und verläuft vertikal. Das Gichtgas steigt gemäß dem Pfeil 9 im Ofenschacht auf und gelangt aus diesem beziehungsweise der Ringkammer 3 des Ofens 1 über eine kurze Verbindungsleitung 11 in die dem Kupolofen 1 unmittelbar nachgeordnete Brennkammer 16.The furnace shaft 8 is essentially cylindrical and extends vertically. The blast furnace gas rises in the furnace shaft according to arrow 9 and arrives from this or the annular chamber 3 of the furnace 1 via a short connecting line 11 into the combustion chamber 16 immediately downstream of the cupola furnace 1.

Gemäß dem Pfeil 12 gelangt von oben her Falschluft in den Kupolofen 1, die sich zum Teil mit dem Gichtgas vermischt.According to the arrow 12, false air enters the cupola furnace 1 from above, which partly mixes with the blast furnace gas.

In der Verbindungsleitung 11 ist eine Sauerstoffmeßeinrichtung 15 angeordnet, mittels welcher der Falschluftanteil in einem nicht dargestellten Regelkreis zu steuern ist.An oxygen measuring device 15 is arranged in the connecting line 11, by means of which the proportion of false air is to be controlled in a control circuit, not shown.

Am Einalß der Brennkammer 16 befindet sich eine Luft- Zuführleitung 13, mittels welcher dem in die Brennkammer strömenden Gichtgas Luft beizumischen ist, die mit einem Pfeil 14 angedeutet ist. In der Brennkammer 16 ist ein Zusatzbrenner 20 angeordnet.At the inlet of the combustion chamber 16 there is an air supply line 13 by means of which air is added to the top gas flowing into the combustion chamber, which is indicated by an arrow 14. An additional burner 20 is arranged in the combustion chamber 16.

Als Regelgröße für die Bestimmung des Luftüberschusses der Verbrennung wird als Bestandteil des Rauchgases der 02-Gehalt ständig gemessen, und zwar mit einer Sauerstoffsonde 17, die in der Brennkammer 16 angeordnet ist und mit keramischer Sauerstoff-Ionenleitung bei kurzer Reaktionszeit arbeitet.As a control variable for determining the excess air of combustion, the 0 2 content is constantly measured as part of the flue gas, specifically with an oxygen probe 17 which is arranged in the combustion chamber 16 and works with a ceramic oxygen-ion line with a short reaction time.

Besteht die Verbrennungsluft für die Brennkammer 16 nicht nur aus der durch den Begichtungsschacht 18 angesaugten Falschluft, wie dieses in der Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung der Fall sein kann, sondern darüber hinaus aus einem dem Gichtgas über die Luft-Zuführleitung 13 zugeführten und mit diesem vermischten weiteren Luftanteil, der vor- und nachstehend mit "erster Luftanteil" bezeichnet ist (während der von der Falschluft gestellte Luftanteil der Verbrennungsluft mit " zweiter Luftanteil" bezeichnet ist), so wird der zweite Luftanteil so gesteuert, daß durch ihn sichergestellt wird, daß auch bei geringen Druckschwankungen im Ofen kein Gichtgas aus der Begichtungsöffnung 2 austritt, während der gemäß dem Pfeil 14 durch die Luft- Zuführleitung 13 zugemischte erste Luftanteil durch einen Regelkreis so gesteuert wird, daß die Flammentemperatur den gewünschten Wert erreicht. Der konstante erste Luftanteil ist so groß gewählt, daß bei niedrigstem vorkommendem Heizwert des Gichtgases gerade noch hinreichend viel Verbrennungsluft vorhanden ist, wobei unter derartigen Verhältnissen dann kein zweiter Luftanteil zugeführt wird, während der zweite Luftanteil nur bei einem höheren Heizwert des Gichtgases zugeführt wird.The combustion air for the combustion chamber 16 does not consist only of the false air sucked in through the inspection shaft 18, as is the case in the embodiment of the present Invention may be the case, but also from a further air portion which is supplied to the blast furnace gas via the air supply line 13 and mixed with it, which is referred to above and below as "first air portion" (during which the air portion of the combustion air provided by the false air also contains "second air fraction" is designated), the second air fraction is controlled so that it ensures that even with slight pressure fluctuations in the furnace, no top gas escapes from the charging opening 2, while the one blended in accordance with arrow 14 through the air supply line 13 first air portion is controlled by a control loop so that the flame temperature reaches the desired value. The constant first air fraction is chosen so large that at the lowest calorific value of the blast furnace gas there is just enough combustion air, whereby under such conditions no second air fraction is supplied, while the second air fraction is only supplied at a higher calorific value of the blast furnace gas.

Der in der Zeichnung mit dem Pfeil 19 angedeutete Wind wird dem Kupolofen 1 über eine Windleitung 21 zugeführt, vor dem Eintritt in den Ofen 1 jedoch noch-in einem Rekuperator 22 erwärmt, und zwar in einem Winderhitzer 23, aus dem er dann in erwärmtem Zustand über den horizontal dargestellten Abschnitt 21' der Windleitung 21 in den Ofen 1 gelangt. Der Rekuperator 22 besitzt darüber hinaus noch einen Abhitzekessel 24, in dem überschüssige Rauchgaswärme, die für die Erwärmung des Windes nicht erforderlich ist, zur weiteren Nutzung, beispielsweise zur Schaffung von Heißwasser in einem Heißwasserkessel 26 benutzt wird.The wind indicated by the arrow 19 in the drawing is fed to the cupola furnace 1 via a wind pipe 21, but is still heated in a recuperator 22 before entering the furnace 1, specifically in a hot air heater 23, from which it is then heated reaches the furnace 1 via the horizontally represented section 21 ′ of the wind pipe 21. The recuperator 22 also has a waste heat boiler 24, in which excess flue gas heat, which is not required for heating the wind, is used for further use, for example to create hot water in a hot water boiler 26.

Bei dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen gefutterten Ofen mit 10 t/h Schmelzleistüng, einer Windtemperatur von 500°C, einer Gichtgastemperatur von 250°C, einer Windmenge von 5.800 m3/h und einer Gichtgasmenge von 6.800 m3/h mit 600 m3/h Falschluft, 17,1 % N2' 14,4 % CO, 10,5 % C02 und 1,7 % 02f wobei eine feste Verbrennungsluftmenge von 1.300 m3/h dem Gichtgas vor der Brennkammer 16 zugemischt und eine (für das vorstehende Zahlenbeispiel geltende) Verbrennungsluftmenge von ca. 800 m3/h in Form von Falschluft durch die Chargieröffnung 2 angesaugt wird. Der zweite Luftanteil beträgt 300 m3/h bei einem CO-Gehalt von 10 % und beträgt 2.000 m3/h bei einem CO-Gehalt von 21 %, wenn die Flammentemperatur von 9000C konstant gehalten wird.The schematically illustrated embodiment is a lined furnace with a melting capacity of 10 t / h, a wind temperature of 500 ° C, a top gas temperature of 250 ° C, a wind volume of 5,800 m 3 / h and a top gas quantity of 6,800 m 3 / h with 600 m 3 / h of false air, 17.1% N 2 '14 .4% CO, 10.5% C0 2 and 1.7% 0 2f with a fixed combustion air volume of 1,300 m 3 / h before the blast furnace gas is mixed into the combustion chamber 16 and a quantity of combustion air (applicable to the above numerical example) of approx. 800 m 3 / h in the form of false air is sucked in through the charging opening 2. The second air fraction is 300 m 3 / h with a CO content of 10% and is 2,000 m 3 / h with a CO content of 21% if the flame temperature is kept constant at 900 ° C.

In dem bereitserwähnten zusätzlichen Regelkreis für die Gaswirtschaft des Kupolofens ist außer der die Flammentemperaturgröße 02 bestimmenden Sauerstoffsonde 17 ein als Drallregler 27 ausgebildetes Stellglied vorhanden, welches vor dem Sauggebläse 28 angeordnet ist, wobei dem Drallregler 27 im übrigen noch ein Filter 29 sowie ein Kühler 31 vorgeordnet sind.In the aforementioned additional control circuit for the gas management of the cupola furnace, in addition to the oxygen probe 17 which determines the flame temperature size 0 2 , there is an actuator designed as a swirl controller 27, which is arranged in front of the suction fan 28, the swirl controller 27 also having a filter 29 and a cooler 31 are upstream.

Bei einer Signalisierung eines Sauerstoffdefizits, also bei einem Sauerstoff-Istwert, der kleiner ist als der vorgegebene Sauerstoff-Sollwert, wird ein Zusatzbrenner eingeschaltet, um die Flammentemperatur konstant zu halten.When an oxygen deficit is signaled, that is to say when an actual oxygen value is less than the predetermined oxygen target value, an additional burner is switched on in order to keep the flame temperature constant.

Abgesehen von der gegenüber bekannten Verfahren erheblich höheren Energieausbeute ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine erheblich umweltfreundlichere Qualität des Abgases 32, welches gegenüber den bisher praktizierten Verfahren einen um das 10fache geringeren Reingasstaubgehalt hat.

Figure imgb0001
Figure imgb0002
 Apart from the significantly higher energy yield compared to known methods, the method according to the invention also results in a considerably more environmentally friendly quality of the exhaust gas 32, which has a tenfold lower clean gas dust content than the previously practiced methods.
Figure imgb0001
Figure imgb0002

Claims (17)

1. Verfahren zum Steuern der Verbrennung der einen stark schwankenden Heizwertaufweisenden, warmen, ungereinigten Gichtgase eines Heißwind-Kupolofens od.dgl. in einer diesem nachgeordneten, mit Verbrennungsluft beschickten und mit einem Zusatzbrenner ausgerüsteten Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Ist-Temperatur der Flamme gemessen und auf eine Soll-Temperatur gesteuert wird, deren Größe ihrerseits von der ebenfalls gemessenen Temperatur der Brennkammerwandung gesteuert wird.1. Method for controlling the combustion of the warm, unpurified top gases of a hot-wind cupola or the like which have a strongly fluctuating calorific value. in a downstream combustion chamber which is supplied with combustion air and equipped with an additional burner, characterized in that the actual temperature of the flame is measured and controlled to a target temperature, the size of which in turn is controlled by the temperature of the combustion chamber wall which is also measured. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Temperatur der Flamme bei kalter Brennkammerwandung auf einen vorgegebenen Wert zwischen 850 und 1000°C und bei heißer Brennkammerwandung auf einen vorgegebenen Wert zwischen 700 und 9000C eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the target temperature of the flame is set to a predetermined value between 850 and 1000 ° C with cold combustion chamber wall and g to a predetermined value between 700 and 900 0 C with hot combustion chamber wall. 3. Verfahren zum Steuern der Verbrennung der einen stark schwankenden Heizwert aufweisenden warmen, ungereinigten Gichtgase eines Heißwind-Kupolofens in einer diesem unmittelbar nachgeordneten, mit Verbrennungsluft beschickten Brennkammer, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftmenge so gesteuert bzw. geregelt wird, daß die Temperatur des Rauchgases in der Brennkammer auf dem tiefsten Wert konstantgehalten wird, der für eine sichere Zündung der Gichtgase erforderlich ist.3. A method for controlling the combustion of the warm, unpurified top gases of a hot-wind cupola furnace which have a strongly fluctuating calorific value in a combustion chamber which is directly downstream thereof and is supplied with combustion air, in particular according to claim 1 or 2, characterized in that the combustion air quantity is controlled or regulated is that the temperature of the flue gas in the combustion chamber is kept constant at the lowest value that is required for a reliable ignition of the top gases. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in dem Rauchgas der Brennkammer gemessen wird; und daß der Zusatzbrenner selbsttätig zugeschaltet wird, wenn der Sauerstoffgehalt des Rauchgases einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreitet.4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the oxygen content in the flue gas of the combustion chamber is measured; and that the additional burner is switched on automatically when the oxygen content of the flue gas falls below a predetermined lower limit. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzbrenner selbsttätig zugeschaltet wird, wenn der Sauerstoffgehalt des Rauchgases einen unteren Grenzwert von 0,5 bis 1,5 % unterschreitet.5. The method according to claim 4, characterized in that the additional burner is switched on automatically when the oxygen content of the flue gas falls below a lower limit of 0.5 to 1.5%. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß-das das Zuschalten des Zusatzbrenners auslösende Einschaltsignal zeitlich verzögert wird.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the switch-on signal triggering the switching on of the additional burner is delayed in time. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung einstellbar ist.7. The method according to claim 5, characterized in that the time delay is adjustable. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Verzögerung 0,1 bis 1 sec. beträgt.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the time delay is 0.1 to 1 sec. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Verbrennungsluftmenge zum einem Teil als Falschluft durch die Begichtungsöffnung bzw. den oberen Ofenschacht angesaugt wird und zum anderen Teil der Brennkammer unmittelbar zugeführt wird.9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the required amount of combustion air is partly sucked in as false air through the inspection opening or the upper furnace shaft and the other part is fed directly to the combustion chamber. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die angesaugte Falschluftmenge durch eine Unterdruckmessung in einer Ringkammer der Gichtgasabsaugeleitung gemessen wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the amount of false air sucked in is measured by a vacuum measurement in an annular chamber of the top gas suction line. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die angesaugte Falschluftmenge durch eine Sauerstoffmessung in der Gichtgasleitung festgestellt wird.11. The method according to claim 9, characterized in that the amount of false air sucked in is determined by an oxygen measurement in the blast furnace gas line. 12. Einrichtung zum Steuern der Verbrennung der Gichtgase eines Heißwind-Kupolofens, der eine Begichtungsöffnung und eine vorzugsweise unterhalb der Begichtungsöffnung angeordnete Ringkammer aufweist, aus welcher die einen stark schwankenden Heizwert aufweisenden warmen, ungereinigten Gichtgase in eine außerhalb des Ofens angeordnete, mit einem Zusatzbrenner ausgerüstete Brennkammer abzusaugen und in dieser zusammen mit der von der Brennkammer zugeführten Verbrennungsluft zu verbrennen sind, wobei der in den Ofen zu leitende Wind durch die bei der Verbrennung entstehenden Rauchgase mittels einer Heizeinrichtung zu erwärmen ist und überschüssige Rauchgaswärme mittels einer Wärmeentzugseinrichtung, wie zum Beispiel einem Abhitzekessel, anderweitig zu nutzen ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, mittels welcher die Menge der zuzuführenden Verbrennungsluft (12, 14) in Abhängigkeit von der Temperatur der Flamme in der Brennkammer (16) zu steuern ist, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkammerwandung (16') zu steuern ist.12. Device for controlling the combustion of the top gases of a hot-wind cupola, which has a charging opening and an annular chamber, preferably arranged below the opening, from which the warm, uncleaned top gases, which have a strongly fluctuating calorific value, are placed in an outside burner and equipped with an additional burner Extract the combustion chamber and burn it together with the combustion air supplied by the combustion chamber, the wind to be directed into the furnace being heated by the flue gases generated during the combustion by means of a heating device and excess flue gas heat by means of a heat extraction device, such as a waste heat boiler , to be used for other purposes, for carrying out a method according to one or more of the preceding claims, characterized by a control device by means of which the amount of combustion air (12, 14) to be fed in as a function of the Te temperature of the flame in the combustion chamber (16) is to be controlled, which in turn is to be controlled as a function of the temperature of the combustion chamber wall (16 '). 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (16) hinter der Verbrennungszone eine Sauerstoffmeßeinrichtung (17) vorhanden ist, mittels welcher der Zusatzbrenner (20) so zu steuern ist, daß er bei einem Unterschreiten eines vorgegebenen unteren Sauerstoffgrenzwertes im Rauchgas selbsttätig zuzuschalten ist.13. The device according to claim 12, characterized in that an oxygen measuring device (17) is present in the combustion chamber (16) behind the combustion zone, by means of which the additional burner (2 0 ) is to be controlled so that it falls below a predetermined lower oxygen limit must be switched on automatically in the flue gas. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffmeßeinrichtung (17) einen Halbleiter od.dgl. aufweist, so daß eine Verzögerung der Signalabgabe von ca. 0,1 bis 1 sec.möglich ist.14. Device according to claim 13, characterized in that the oxygen measuring device (17) or the like a semiconductor. has, so that a delay of the signal output of about 0.1 to 1 sec. is possible. 15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaß der Brennkammer (16) eine Luftzuführleitung (13) vorgesehen ist, durch welche dem in die Brennkammer (16) einströmenden Gichtgas Luft zuzuführen ist.15. Device according to one or more of claims 12 to 14, characterized in that an air supply line (13) is provided at the inlet of the combustion chamber (16), through which the top gas flowing into the combustion chamber (16) is to be supplied with air. 16. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gichtgasleitung (11) eine Sauerstoffmeßeinrichtung (15) vorhanden ist, mittels welcher in einem Regelkreis der Falschluftanteil zu steuern ist.16. Device according to one or more of claims 12 to 15, characterized in that an oxygen measuring device (15) is present in the blast furnace gas line (11), by means of which the amount of false air can be controlled in a control loop. 17. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Ringkammer (3) so bemessen sind, daß ggf. die gesamte erforderliche Luftmenge dem Gichtgas als Falschluft zuzumischen ist.17. The device according to one or more of claims 12 to 16, characterized in that the cross sections of the annular chamber (3) are dimensioned such that, if necessary, the total amount of air required is admixed to the blast furnace gas as false air.
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