Gorący podmuch - Hot blast
.jpg)
.jpg)
Gorący dmuch odnosi się do wstępnego ogrzewania powietrza wdmuchiwanego do wielkiego pieca lub innego procesu metalurgicznego. Ponieważ spowodowało to znaczne zmniejszenie zużycia paliwa , nadmuch gorącego powietrza był jedną z najważniejszych technologii opracowanych podczas rewolucji przemysłowej . Gorący dmuch pozwolił również na wyższe temperatury pieca, co zwiększyło wydajność pieców.
Jak pierwotnie opracowano, działał on poprzez naprzemienne magazynowanie ciepła ze spalin pieca w wielokomorowym naczyniu wyłożonym cegłą ogniotrwałą, a następnie przedmuchiwanie gorącej komory powietrzem do spalania. Nazywa się to ogrzewaniem regeneracyjnym . Gorący dmuch został wynaleziony i opatentowany dla pieców żelaznych przez Jamesa Beaumonta Neilsona w 1828 roku w Wilsontown Ironworks w Szkocji, ale później został zastosowany w innych kontekstach, w tym w późnych dymarkach . Później tlenek węgla w gazach spalinowych został dopalony, aby zapewnić dodatkowe ciepło.
Historia
Wynalazek i rozpowszechnianie
James Beaumont Neilson , wcześniej brygadzista w gazowni Glasgow, wynalazł system podgrzewania dmuchu w piecu. Odkrył, że podnosząc temperaturę powietrza wlotowego do 300 stopni Fahrenheita, mógł zmniejszyć zużycie paliwa z 8,06 ton węgla do 5,16 ton węgla na tonę wytworzonego żelaza, z dalszą redukcją w jeszcze wyższych temperaturach. Wraz z partnerami, w tym Charlesem Macintoshem , opatentował to w 1828 roku. Początkowo naczynie grzewcze było wykonane z kutych płyt żelaznych , ale te uległy utlenieniu, a on zastąpił naczynie żeliwne .
Na podstawie patentu ze stycznia 1828 r. Thomas Botfield ma historyczne roszczenie jako wynalazca metody gorącego podmuchu. Neilson jest uznawany za wynalazcę gorącego podmuchu, ponieważ wygrał spór patentowy. Neilson i jego partnerzy zaangażowali się w poważne spory sądowe w celu wyegzekwowania patentu przeciwko osobom naruszającym. Rozprzestrzenianie się tej technologii w Wielkiej Brytanii było stosunkowo powolne. Do 1840 roku 58 ironmasters wykupiło licencje, przynosząc dochód z tantiem w wysokości 30 000 funtów rocznie. Do czasu wygaśnięcia patentu było 80 licencji. W 1843 roku, tuż po jego wygaśnięciu, 42 z 80 pieców w południowym Staffordshire używało gorącego dmuchu, a absorpcja w południowej Walii była jeszcze wolniejsza.
Inne zalety gorącego dmuchu to możliwość użycia surowego węgla zamiast koksu . W Szkocji, relatywnie ubogich „czarny pas” ironstone może być zyskiem wytapiano. Zwiększyła też dobową wydajność pieców. W przypadku huty Calder z 5,6 ton dziennie w 1828 r. do 8,2 w 1833 r., co uczyniło Szkocję regionem o najniższych kosztach produkcji stali w Wielkiej Brytanii w latach 30. XIX wieku.
Wczesne piece z gorącym dmuchem były kłopotliwe, ponieważ rozszerzanie się i kurczenie termiczne mogło powodować pękanie rur. Zostało to nieco naprawione przez podparcie rur na rolkach. Konieczne było również opracowanie nowych metod łączenia rur strzałowych do dysz , a skóra nie mogła być dłużej stosowane.
Ostatecznie zasada ta została jeszcze skuteczniej zastosowana w regeneracyjnych wymiennikach ciepła , takich jak piec Cowper (nagrzewający dopływające powietrze nadmuchowe ciepłem odpadowym ze spalin; są one stosowane w nowoczesnych wielkich piecach) oraz w piecu martenowskim (do produkcji stali ) w procesie Siemens-Martin.
Niezależnie George Crane i David Thomas z Yniscedwyn Works w Walii wpadli na ten sam pomysł, a Crane złożył wniosek o brytyjski patent w 1836 roku. Zaczęli produkować żelazo według nowego procesu 5 lutego 1837 roku. Crane następnie kupił patent Gessenhainera i opatentowane dodatki do niego, kontrolujące wykorzystanie procesu zarówno w Wielkiej Brytanii, jak i USA. Podczas gdy Crane pozostał w Walii, Thomas przeniósł się do Stanów Zjednoczonych w imieniu firmy Lehigh Coal & Navigation Company i założył firmę Lehigh Crane Iron Company, aby wykorzystać ten proces.
Antracyt w hutnictwie
Gorący podmuch pozwolił na zastosowanie antracytu w wytopie żelaza. Pozwoliło to również na użycie węgla gorszej jakości, ponieważ mniej paliwa oznaczało proporcjonalnie mniej siarki i popiołu.
W momencie wynalezienia tego procesu dobry węgiel koksujący był dostępny tylko w wystarczających ilościach w Wielkiej Brytanii i zachodnich Niemczech, więc piece żelazne w USA używały węgla drzewnego . Oznaczało to, że każdy piec żelazny wymagał rozległych obszarów zalesionych do produkcji węgla drzewnego i generalnie wygasał, gdy pobliski las został wycięty. Próby użycia antracytu jako paliwa zakończyły się niepowodzeniem, ponieważ węgiel był odporny na zapłon w warunkach zimnego podmuchu. W 1831 roku dr Frederick W. Gessenhainer złożył wniosek o patent w USA na użycie gorącego podmuchu i antracytu do wytopu żelaza. Wyprodukował niewielką ilość żelaza antracytowego tą metodą w Valley Furnace niedaleko Pottsville w Pensylwanii w 1836 roku, ale z powodu awarii, choroby i śmierci w 1838 roku nie był w stanie rozwinąć tego procesu w produkcję na dużą skalę.
Antracyt został wyparty przez koks w USA po wojnie secesyjnej. Koks był bardziej porowaty i zdolny do przenoszenia cięższych ładunków w znacznie większych piecach z końca XIX wieku.