DE1451460B2

DE1451460B2 - Combustion device arranged in the bottom of the combustion shaft of a single-room tower-like gas or wind heater

Info

Publication number: DE1451460B2
Application number: DE19631451460
Authority: DE
Inventors: 4300 Essen Hei singen Jakobi Wilhelm 4300 Essen Schurhoff Heinrich
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1963-08-27
Filing date: 1963-08-27
Publication date: 1971-01-21
Also published as: BE652294A; DE1451460A1; GB1017910A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine im Boden des wertreichem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff Brennschachtes eines einräumigen turmartigen Gas- die erforderliche hohe Erwärmung der Regenerativoder Winderhitzers angeordnete, aus feuerfestem einbauten des Winderhitzers ohne Brennmittelkeramischen Werkstoff bestehende Verbrennungs- Fremdvorwärmung und unter Mauerwerksschonung einrichtung mit in abwechselnder Reihenfolge ausge- 5 ermöglicht.The invention relates to a valuable gaseous or liquid fuel in the soil Burning shaft of a one-room tower-like gas - the required high heating of the regenerative or Winder heater arranged, made of refractory built-in of the heater without fuel ceramic Material existing combustion external preheating and under the masonry protection facility with in alternating order.

bildeten Zuführungsdüsen für Schwachgas und Ver- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurchformed supply nozzles for lean gas and fuel. This object is achieved according to the invention

brennungsluft. gelöst, daß die Schwachgas- und Luftdüsen in an sichcombustion air. solved that the lean gas and air nozzles in itself

Es ist eine Verbrennungseinrichtung für einen Gas- bekannter Weise ringförmig um eine zentrale Brennerhitzer mit im Querschnitt kreisförmigem Brenn- mittelzuführung zur Achse der Verbrennungseinrichschacht bekannt, bei der das Brenngas über einen im io tung hin geneigt angeordnet sind, wobei jedoch die Brennschachtmauerwerk angeordneten Ringkanal zentrale Brennmittelzuführung mindestens eine der von Gewölbebrücken getragenen, über den gesamten öl- oder Starkgaszufuhr dienende Düsenlanze auf-Brennschachtquerschnitt verteilten, vertikalen,. par- weist, die einen senkrechten Zuführungskanal für die allelen, schlitzförmigen Kanälen zugeführt wird, zwi- zur Öl- oder Starkgasverbrennung erforderliche Luft sehen denen vertikale Durchtrittskanäle für die unter- 15 durchsetzt.It is a combustion device for a gas-known manner annularly around a central burner heater with a circular cross-section fuel supply to the axis of the combustion device shaft known, in which the fuel gas are arranged inclined over a io device, but the Brennschachtmauerwerk arranged ring channel central fuel supply at least one of the Carried by arch bridges, serving over the entire oil or high-gas supply nozzle lance on the combustion shaft cross-section distributed, vertical ,. par- has a vertical feed channel for the allelic, slot-shaped channels are supplied, between the air required for oil or high-gas combustion see those vertical passages for the under- 15 interspersed.

halb der Gewölbebrücken nahe dem Brennschacht- Durch eine derartige Ausbildung werden die Vorboden eintretende Verbrennungsluft bestehen. teile erreicht, daß eine gleichmäßige, innige Vermi-half of the vault bridges near the combustion shaft- By such a design, the front floor incoming combustion air exist. parts achieved that an even, intimate

Bei dieser bekannten Verbrennungseinrichtung schung der Brennmittel auf engem Raum unmittelbarIn this known incinerator, the fuel in a tight space is shed directly

erfolgt die Vermischung und Verbrennung der über oberhalb des Brennschachtbodens erzielt werdenthe mixing and combustion takes place above the furnace bottom

den Brennschachtquerschnitt weitgehend gleichmäßig 20 kann und eine Berührung der Brennschachtwandthe combustion shaft cross-section can be largely uniform and a contact with the combustion shaft wall

verteilt zuströmenden Verbrennungsluft und des von durch das heizwertreiche Brennmittelgemisch unddistributes the incoming combustion air and the from through the high calorific value fuel mixture and

der Brennschachtaußenwand den schlitzförmigen damit die Gefahr örtlicher Mauerwerksüberhitzungenthe outer wall of the furnace shaft, which is slit-shaped, thus reducing the risk of local overheating of the masonry

Kanälen zugeführten Brenngases nur unvollständig, vermieden werden können.Channels supplied fuel gas only incompletely, can be avoided.

da auf Grund unterschiedlicher Strömungsverluste Es ist weiterhin eine kostspielige Mischeinrichtungbecause due to different flow losses it is still an expensive mixing device

eine gleichmäßige Aufteilung des Brenngasstromes 25 für die Anreicherung des Schwachgases mit Starkgasan even distribution of the fuel gas flow 25 for the enrichment of the lean gas with high-strength gas

auf alle Bereiche der Brenngaskanäle nicht erreichbar nicht erforderlich. Eine solche Vermischung ist beinot accessible to all areas of the fuel gas ducts not required. Such an intermingling is at

ist. Es besteht daher die Gefahr, daß Brennmittel- Verwendung von nicht gekühltem, im warmen Zu-is. There is therefore the risk that fuel use of non-cooled, warm feed

strähnen bis in höher gelegene Brennschachtzonen stand vom Hochofen kommendem Gichtgas infolgestrands up to the higher-lying firing shaft zones stood as a result of furnace gas coming from the blast furnace

gelangen und stichflammenartige Nachverbrennungen der Zersetzungsgefahr des Starkgases auch nicht ohneand stick-flame-like afterburning of the risk of decomposition of the strong gas not even without

in der Brennschachtkuppel und damit Zerstörungen 30 weiteres möglich,in the fire shaft dome and thus destruction 30 more possible,

am Mauerwerk auftreten. Die Verbrennungseinrichtung kann auch derartoccur on the masonry. The incinerator can also be of this type

Eine andere bekannte Verbrennungseinrichtung für ausgebildet sein, daß die Düsenlanze durch einenAnother known combustion device can be designed for that the nozzle lance by a

einräumige turmartige Gaserhitzer besteht aus meh- koaxial innerhalb der Schwachgas- und LuftdüsenOne-room tower-like gas heater consists of multi-coaxial within the lean gas and air nozzles

reren über den gesamten Brennschachtquerschnitt angeordneten Kranz von Starkgasdüsen ersetzt wirdThe ring of powerful gas nozzles arranged over the entire cross-section of the combustion shaft is replaced

verteilten, vertikalen, parallelen, feuerfesten Wänden, 35 und ein zentraler Kanal im Boden des Brennschachtesdistributed, vertical, parallel, refractory walls, 35 and a central channel in the bottom of the furnace

deren nach oben offene Zwischenräume abwechselnd und eine daran angeschlossene Leitung der Abfüh-their upwardly open spaces alternately and a line connected to the discharge

mit der Brenngas- und Verbrennungsluftzuführung in rung des Heißwindes dienen.serve with the fuel gas and combustion air supply in tion of the hot blast.

Verbindung stehen. Eine derartige Einrichtung hat den Vorzug, daßConnected. Such a device has the advantage that

Diese bekannte Verbrennungseinrichtung sichert die Windleitung unmittelbar ohne Krümmer nachThis known combustion device secures the wind line directly without a bend

zwar eine praktisch gleichmäßige Verbrennung infol- 40 unten geführt und in Höhe der Ringleitung der Hoch-a practically even combustion as a result of 40 down and at the level of the ring line of the high-

ge der über den Brennschachtquerschnitt weitgehend ofenwinddüsen mit dieser verbunden werden kann,ge which can largely be connected to the furnace wind nozzles via the combustion shaft cross-section,

gleichmäßig verteilt zugeführten Brennmittel, jedoch Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele desevenly distributed fuel supplied, but the drawing represents exemplary embodiments of the

ist der Aufbau infolge der beiden gegenüberliegenden Erfindungsgegenstandes dar, und zwar zeigtis the structure as a result of the two opposing subject matter of the invention, namely shows

gewölbeartigen Verteilräume und der darüber aus- F i g. 1 schematisch einen einräumigen turmartigen ^vault-like distribution spaces and the above-F i g. 1 schematically a one-room tower-like ^

gebildeten schlitzförmigen Zwischenräume kompli- 45 Gas- oder Winderhitzer mit nebenstehendem Brenn- ί)The slot-shaped interstices formed are compli- 45 gas or wind heaters with adjacent combustion ί)

ziert und kostspielig. schacht,graceful and expensive. manhole,

Schließlich ist auch noch ein Brenner zur wahl- F i g. 2 einen Längsschnitt durch den unteren TeilFinally, there is also a burner to choose from. 2 shows a longitudinal section through the lower part

weisen Verfeuerung von Gas und Kohlenstaub oder des Brennschachtes,indicate combustion of gas and coal dust or the combustion shaft,

einem der beiden Brennstoffe bekannt, der ringförmig F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III derone of the two fuels known, the ring-shaped F i g. 3 shows a cross section along line III-III of

um eine zentrale Brennmittelzuführung in abwech- 50 Fig. 2,a central fuel supply in alternating 50 Fig. 2,

selnder Reihenfolge zur Längsachse hin geneigt ange- F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der Verbren-selnder sequence inclined towards the longitudinal axis. 4 another embodiment of the combustion

ordnete Gas- und Verbrennungsluftdüsen aufweist. nungseinrichtung im Teillängsschnitt,Has arranged gas and combustion air nozzles. voltage device in partial longitudinal section,

Die Beheizung von Winderhitzern zur Zufuhr Fig. 5 einen Ausschnitt der Schwachgas-Luftheißen Windes zum Hochofen erfolgt durchweg mit mischeinrichtung im Längsschnitt nach Linie V-V dem anfallenden heizwertarmen Gichtgas. Der häufig 55 der F i g. 3.The heating of wind heaters for the supply Fig. 5 shows a section of the lean gas air-hot wind to the blast furnace is carried out throughout with a mixing device in a longitudinal section along line V-V the resulting low calorific value furnace gas. The often 55 of the F i g. 3.

stark schwankende Heizwert des Gichtgases reicht Die Erhitzeranlage besteht, wie aus F i g. 1 ersichtnicht aus, um den Wärmebedarf für die heute immer lieh, aus einem senkrechten mit zur Aufnahme der mehr verlangte hohe Temperatur des Hochofen- Wärme dienendem Gitterwerk 2 versehenen Schacht 1, windes zwecks Koksersparnis beim Hochofenprozeß dessen Kuppel 3 durch eine waagerechte Verbinzu decken. Diese Forderung kann durch hohe Vor- 60 dung 4 mit der Kuppel 5 eines Brennschachtes 6 verwärmung der Verbrennungsluft und/oder des vom bunden ist. Der Brennschacht 6 ruht auf einem GeHochofen her bereits warmen Gichtgases erfüllt wer- stell 7.strongly fluctuating calorific value of the top gas is enough The heater system consists, as shown in Fig. 1 does not appear from to the heat demand for today always borrowed, from a vertical with to accommodate the more required high temperature of the blast furnace heat serving latticework 2 provided shaft 1, winds to save coke in the blast furnace process whose dome 3 by a horizontal connection cover. This requirement can be heated up by a high projection 4 with the dome 5 of a combustion shaft 6 of the combustion air and / or of the bound. The firing shaft 6 rests on a Ge-blast furnace already warm furnace gas can be fulfilled 7.

den. Für diese hohe Vorwärmung werden kostspielige Die Aufheizung des Gitterwerks 2 erfolgt vomthe. For this high preheating are costly The heating of the latticework 2 takes place from

zusätzliche Einrichtungen benötigt. Brennschacht 6 aus mittels einer am Boden angeord-additional facilities needed. Burning shaft 6 by means of a

Aufgabe der Erfindung ist nun, eine Verbrennungs- 65 neten Verbrennungseinrichtung. Die heißen AbgaseThe object of the invention is now to provide a combustion device. The hot exhaust gases

einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durchströmen den Schacht 1 von der Kuppel 3 ausTo create a device of the type mentioned, flow through the shaft 1 from the dome 3

die durch die gleichzeitige Verbrennung von heizwert- nach unten und werden bei 8 abgezogen. Der zuthose due to the simultaneous combustion from calorific value downwards and are deducted at 8. The to

armem gasförmigen Brennstoff (Gichtgas) und heiz- erhitzende Wind wird in der Windperiode dempoor gaseous fuel (furnace gas) and heat-heating wind is used in the wind season

Schacht 1 unten bei 8 α zugeführt und, je nach Ausbildung der Verbrennungseinrichtung, entweder durch den Boden des Brennschachtes 6 durch eine Leitung 9 oder oberhalb der Verbrennungseinrichtung bei 10 abgezogen.Shaft 1 is fed in at the bottom at 8 α and, depending on the design of the combustion device, is drawn off either through the bottom of the combustion shaft 6 through a line 9 or above the combustion device at 10.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform wird der Heißwind aus dem Brennschacht 6 oberhalb der Verbrennungseinrichtung bei 10 abgezogen. Die im Boden 11 des Brennschachtes 6 angeordnete Verbrennungseinrichtung weist einen Kranz ringförmig angeordneter Düsen 12, 13 auf, denen sich Mischdüsen 14 anschließen, die wie die Düsen 12, 13 derart schräg nach oben gerichtet sind, daß die austretenden Brennmittelstrahlen einen gestrichelt dargestellten, mit 15 bezeichneten Kegelmantel ergeben. In the case of the in FIG. The embodiment shown in FIG. 2 is the hot blast from the firing shaft 6 above deducted from the incinerator at 10. The combustion device arranged in the bottom 11 of the combustion shaft 6 has a ring of annularly arranged nozzles 12, 13, which are mixed nozzles 14 connect which, like the nozzles 12, 13, are directed obliquely upward in such a way that the emerging fuel jets result in a conical surface, shown in dashed lines, denoted by 15.

Die Düsen 12 bzw. 13 schließen sich an von Ringkanälen 18 bzw. 19 abgehende, radial verlaufende Kanäle 16 bzw. 17 an. Die Kanäle 16 sind mit einem Ringkanall8 und die Kanäle 17 mit einem Ringkanal 19 verbunden. Beide Ringkanäle 18, 19 sind gasdicht mit dem das Brennschachtmauerwerk 21 umgebenden Blechmantel 20 verbunden. Der Ringkanal 18 dient zur Zuführung von Schwachgas und ist unter Vermittlung eines Absperrorgans 22 mit einer Zuleitung 23 und der Ringkanal 19 unter Zwischenschaltung eines Absperrorgans 24 mit einer Verbrennungsluftleitung 25 verbunden. Die die Düsen 12, 13 trennenden Wände 26 enden unterhalb des ringförmigen Schrägbodens 27. In die Düsen 12, 13 ragen von der Schrägwand 27 aus kurze Wände 28, zwischen denen die Mischdüsen 14 entstehen, wie aus F i g. 5 ersichtlich.The nozzles 12 and 13 are connected to annular channels 18 and 19 that extend radially Channels 16 and 17 on. The channels 16 are with an annular channel 8 and the channels 17 with an annular channel 19 connected. Both ring channels 18, 19 are gas-tight with the firing shaft masonry 21 surrounding sheet metal jacket 20 connected. The annular channel 18 is used to supply lean gas and is mediated by a shut-off device 22 with a supply line 23 and the ring channel 19 with the interposition a shut-off element 24 is connected to a combustion air line 25. The the nozzles 12, 13 separating walls 26 end below the annular inclined base 27. Into the nozzles 12, 13 protrude from the inclined wall 27 from short walls 28, between which the mixing nozzles 14 arise, as from F i g. 5 can be seen.

Im Boden des Brennschachtes 6 ist koaxial innerhalb des Kranzes der Düsen 12, 13 ein vertikaler Durchgang 29 angeordnet, der unten von einem Rohrstück 30 abgeschlossen ist, dessen Boden 31 von einer Düsenlanze 32 durchsetzt ist. Die Düse 33 der Düsenlanze 32 ist von einem keramischen, mit Durchlässen 34 versehenen Ringteil 35 umgeben und von diesem gehalten. Die Düsenlanze 32 ist nach unten herausziehbar, so daß sie, je nach Art des zuzuführenden Brennstoffes, beispielsweise Starkgas oder öl, entsprechend ausgewechselt werden kann. Das Rohrstück 30 ist mit einer Rohrleitung 36 zur Zuführung von Verbrennungsluft verbunden.In the bottom of the combustion shaft 6 is a vertical one coaxially within the ring of the nozzles 12, 13 Arranged passage 29, which is closed at the bottom by a pipe section 30, the bottom 31 of a nozzle lance 32 is penetrated. The nozzle 33 of the nozzle lance 32 is made of a ceramic, with passages 34 provided ring part 35 surrounded and held by this. The nozzle lance 32 is down can be pulled out so that, depending on the type of fuel to be supplied, for example high-strength gas or oil, can be replaced accordingly. The pipe section 30 is provided with a pipe 36 for supply connected by combustion air.

Vorzugsweise sind die Düsen 12, 13 für die Schwachgas- und Luftzufuhr in Umfangsrichtung leicht geneigt, so daß ein drallbehaftetes, verwirbeltes Brennmittelgemisch entsteht. Diesem Gemisch wird zentral von unten ein Luft-Starkgas- oder Luft-Öl-Gemisch zugeführt, so daß eine innige Vermischung erfolgt und eine unmittelbare Berührung der Schachtinnenwand durch das heizwertreiche Brennmittelgemisch, durch die örtliche Überhitzungen entstehen könnten, vermieden wird.The nozzles 12, 13 are preferably for the lean gas and air supply in the circumferential direction slightly inclined, so that a swirled, swirled fuel mixture is created. This mixture will An air-strong gas or air-oil mixture is fed centrally from below, so that an intimate mixture is achieved takes place and the inner wall of the shaft is in direct contact with the high calorific fuel mixture, which could cause local overheating is avoided.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform dient die im Boden des Brennschachtes 6 angeordnete Durchbrechung 37 zum Ableiten des im Schacht 1 erhitzten Windes. Der Heißwind wird durch die Leitung 9 nach unten abgezogen und gelangt durch die in Höhe der Winddüsen des nicht dargestellten Hochofens angeordnete Leitung 39 in den Hochofen. Die Leitung 39 ist durch eine Absperrvorrichtung 40 abschließbar.In the embodiment shown in FIG. 4, the one arranged in the bottom of the combustion shaft 6 is used Opening 37 for diverting the wind heated in shaft 1. The hot wind will withdrawn through the line 9 downwards and does not get through the level of the tuyeres shown blast furnace arranged line 39 in the blast furnace. The line 39 is through a shut-off device 40 lockable.

Die Ringkanäle 18,19 sind in gleicher Weise übereinander angeordnet und mit der Schachtummantelung 20 gasdicht verbunden wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2. Unterhalb des Ringkanals 18 ist eine Starkgasringleitung 41 angeordnet, von der radiale Starkgaskanäle 42 abgehen, die in Düsen 43 des schrägen Ringbodens 27 münden. Die Starkgaskanäle 42 und Düsen 43 liegen unterhalb der Kanäle 16 und Düsen 12 für Schwachgas, so daß bei Undichtigkeiten des sie trennenden Mauerwerks lediglich ein Austausch von Schwachgas- und Starkgas, nicht aber ein solcher von Starkgas und Luft erfolgen kann.The ring channels 18, 19 are in the same way one above the other arranged and connected to the duct casing 20 in a gas-tight manner as in the embodiment according to FIG a high-gas ring line 41 is arranged, from which radial high-gas channels 42 branch off, which flow into nozzles 43 of the inclined ring bottom 27 open. The strong gas channels 42 and nozzles 43 are below the channels 16 and nozzles 12 for lean gas, so that in the event of leaks in the masonry separating them, only one Exchange of lean gas and strong gas, but not that of strong gas and air, can take place.

ίο Hierdurch werden bei Undichtigkeiten Stichflammenbildungen durch eine Vereinigung von Starkgas mit Luft vermieden. Durch die Leitung 25 wird in diesem Falle so viel Luft zugeführt, daß diese für die Verbrennung von Schwachgas und Starkgas ausreicht.ίο This causes flashes to form in the event of leaks avoided by combining strong gas with air. Through the line 25 is in this Trap so much air supplied that it is sufficient for the combustion of lean gas and high-strength gas.

Das aus den Mischdüsen 14 aufsteigende Schwachgas-Luftgemisch weist daher einen Luftüberschuß auf, durch den das von unten zuströmende Starkgas nach Vermischung zur Verbrennung gelangt, ohne daß sich stichflammenartige Erscheinungen zeigen können. The lean gas / air mixture rising from the mixing nozzles therefore has an excess of air, through which the strong gas flowing in from below reaches combustion after mixing, without flame-like phenomena can appear.

Sowohl bei dieser als auch der AusführungsformBoth in this and the embodiment

nach F i g. 2 kann somit kein Starkgas- oder Öldampf-Gemisch unmittelbar an die Schachtwand gelangen.according to FIG. 2, no strong gas or oil vapor mixture can reach the shaft wall directly.

Nach Aufheizung des Gitterwerks 2 wird in dieses durch die Leitung 8 α Kaltwind eingeführt. Die Temperatur des erhitzten Windes fällt bis zum Ende der Windperiode ab. Um eine gleichmäßige Windtemperatur aufrechtzuerhalten, ist es daher erforderlich, dem Heißwind eine entsprechend abfallende Menge Kaltwind zuzumischen.After the temperature of the framework 2 is inserted in this through line 8 α cold wind. The temperature of the heated wind drops by the end of the wind season. In order to maintain an even wind temperature, it is therefore necessary to mix a correspondingly decreasing amount of cold wind into the hot wind.

Diese Zumischung wird im allgemeinen in besonderen Mischkammern, die eine intensive Mischung des Kalt- und Heißwindes bewirken, oder durch einfaches Einblasen des Kaltwindes in die Heißwindleitung vorgenommen. Bei der letztgenannten'Ausführung muß eine genügend lange Mischstrecke zur Verfügung stehen.This admixture is generally carried out in special mixing chambers that ensure intensive mixing of the cold and hot wind, or by simply blowing the cold wind into the hot wind pipe performed. In the latter version, a sufficiently long mixing section must be used To be available.

Die Verbrennungseinrichtung ermöglicht bei der Ausführungsform nach Fig. 4 eine Kaltwindzumischung im Bereich der Verbrennungseinrichtung ohne besondere Mischeinrichtung. Die Kanäle 17 für Verbrennungsluft werden in der Heißwindperiode mit Zumischkaltwind beaufschlagt. Eine intensive Durchmischung von Heißwind und Kaltwind erfolgt im Bereich des Brennschachtbodens und gewährleistet, daß die Verbrennungseinrichtung durch die Durchströmung von Kaltwind während der Heißwindperiode keine extrem hohen Temperaturen erreicht.In the embodiment according to FIG. 4, the combustion device enables cold wind to be admixed in the area of the incinerator without a special mixer. The channels 17 for Combustion air is exposed to an admixture of cold wind during the hot wind period. An intense one Mixing of hot wind and cold wind takes place in the area of the firing shaft bottom and ensures that the combustion device by the flow of cold wind during the hot wind period does not reach extremely high temperatures.

Claims

Patent claims:

1. Arranged in the bottom of the combustion shaft of a one-room tower-like gas or wind heater, Combustion device made of refractory ceramic material with feed nozzles formed in an alternating sequence for lean gas and combustion air, characterized in that the lean gas and air nozzles (12, 13) in themselves as is known, in a ring around a central fuel supply to the axis of the combustion device are arranged inclined towards, but the central fuel supply at least one of the oil or heavy gas supply serving nozzle lance (32) having a vertical feed channel (29) for the Oil or heavy gas combustion permeated the air required.

2. Combustion device according to claim 1, characterized in that the nozzle lance (32) by a ring of Strong gas nozzles (43) is replaced and a central channel (37) in the bottom of the combustion shaft (6) and a line (9) connected to it serve to discharge the hot blast.

1 sheet of drawings