Kupolofen mit Sekundärwind
Sonderform des Kupolofens bei der das dicht oberhalb der heißesten Ofenzone entstehende Kohlenmonoxid durch gesteuertes Einblasen von Sekundärwind in einer zweiten Düsenreihe oberhalb der normalen Düsen nachverbrannt wird. Hierzu ist der Kupolofen mit einer zweiten Windzuführung und der zweiten Düsenreihe ausgerüstet (Bild 1). Durch die Nachverbrennung in der Beschickungssäule wird Wärme frei, die größtenteils direkt von den Gattierungsbestandteilen aufgenommen wird. Auf diese Weise lässt sich die Brennstoffausnutzung verbessern und der erforderliche Kokssatz um ungefähr 20 bis 40 % senken. Außerdem wird die Schmelzleistung erhöht und der Staubauswurf, besonders der Feinanteil, vermindert. Der Sekundärwind ist kalt, und im Regelfall wird auch der Primärwind als Kaltwind zugegeben. So wurden bereits Kupolofenanlagen, die früher mit Heißwind betrieben worden sind, mit Erfolg auf Kaltwind mit Sekundärwind umgestellt, wobei sowohl der Primär- als auch der Sekundärwind kalt sind
Kupolofen mit sauerstoffangereichertem Wind oder Sauerstoffdirekteindüsung
Bei diesem Verfahren wird Sauerstoff in die Windleitung zwischen Gebläse und Windring eingedüst. Die Dosierung erfolgt durch eine kalibrierte Düse, die unter reguliertem Sauerstoffdruck gehalten wird. Mit diesem Verfahren wird eine Verbesserung der Schmelzleistung um 10 bis 15 % und eine Erhöhung der Eisentemperatur bei einer üblichen Sauerstoffanreicherung von 2 bis 2,5 % erreicht. Mitunter wird die Anreicherung bis auf etwa 4 % erhöht
Eine weitaus stärkere Steigerung der Eisentemperatur lässt sich erzielen, wenn der Sauerstoff durch Lanzen, die in die Winddüsen eingebaut werden, direkt in das Koksbett bläst (Bild 2). Durch diese Direkteindüsung wird die Wirtschaftlichkeit des Schmelzens mit Sauerstoffzusatz weiter erhöht, so dass dieses Verfahren bevorzugte Anwendung findet. Der wesentliche Vorteil der direkten Eindüsung besteht im geringeren Sauerstoffverbrauch
Bei Heißwindbetrieb erbringt erfahrungsgemäß nur das Einblasen des Sauerstoffes durch die Düsen eine merkliche Steigerung der Eisentemperatur beziehungsweise eine Senkung des Kokssatzes, wenn auf eine Erhöhung der Eisentemperatur verzichtet wird. Das Verfahren ist auch beim Kupolofen mit Sekundärwind anwendbar, doch erreicht man hier optimale Ergebnisse nur mit der einfachen Eindüsung des Sauerstoffes in den kalten Primärwind
Kupolofen mit Kreislaufgas
Eine konstruktive und verfahrenstechnische Variante der Kupolofentechnik ist der Kreislaufgas-Kupolofen. Sein Hauptmerkmal ist die Abzweigung von Ofengasen unterhalb der Gicht und dessen Rückführung in die Verbrennungszone der koksgefeuerten Kupolöfen bei prozeßinterner Verwertung.
Der Ofen hat mehrere Kreislaufgas-Leitungen, die der Anzahl der sonst üblichen Düsen entsprechen. Der Kreislaufgas- Kupolofen arbeitet mit technisch reinem Sauerstoff als Brennmittel, der in Druckbehältern gespeichert wird. Jede Kreislaufgasleitung wird mit einer Sauerstoffleitung versorgt. Kreislaufgas und Sauerstoff münden im waagerechten Einlaufstück, das als Treibdüsenbrenner ausgebildet ist. Der im Brenner ausströmende Sauerstoff erzeugt einen Unterdruck (Bernoullisches Prinzip) und saugt damit das Kreislaufgas an. Beide Ströme vermischen sich und werden als brennfähiges Gas in den Ofen eingeblasen. Im vorliegenden Fall ist Sauerstoff das Treibgas und Kreislaufgas das Schleppgas. Die Anwendung dieses Prinzips gestattet den Verzicht auf ein Ofengebläse. Direkt am Brennermund zündet das Gemisch unter Einwirkung der Ofenhitze. Abgasmengen und Staubbelastung gehen auf etwa ein Drittel gegenüber einem vergleichbaren klassischen Kupolofen zurück.
Kupolofen mit plasmabeheiztem Wind
Eine Weiterentwicklung des Heißwind-Kupolofens besteht darin, den Heißwind mit Hilfe einer Plasmafackel auf noch höhere Temperaturen zu bringen. Das Bild 3 zeigt einen Kupolofen mit plasmabeheiztem Wind. Die Windleitungen und der Windring sind feuerfest ausgekleidet und wärmeisoliert. Die von der Plasmafackel auf etwa 3500 °C erhitzte Luft vermischt sich mit dem vom Rekuperator zuströmenden Heißwind von etwa 350 °C, so dass Windtemperaturen zwischen 500 und 1300 °C erreicht werden können. Im praktischen Betrieb wurde der Ofen mit 700 °C Windtemperatur und jeweils eine Woche im Monat mit 800 °C gefahren. Mit steigender Windtemperatur erhöht sich die Eisenaufkohlung und dadurch kann weniger Roheisen chargiert und infolge dieser Einsparung die Wirtschaftlichkeit des Schmelzprozesses erheblich verbessert werden.
