Optimierung der Heißwinderzeugung mit regenerativen Windheizern

Erzeugung von Heißwind und Windheizer

Ein Windheizer (Hot Blast Stove) ist eine Anlage zur kontinuierlichen Lieferung von Heißwind an einen Hochofen. Bevor die Windluft den Hochofen-Tuyèren zugeführt wird, wird sie durch das Durchströmen regenerativer Windheizer vorgeheizt, die hauptsächlich durch Verbrennung des Hochofen-Topgases (BF-Gas) beheizt werden. Auf diese Weise wird ein Teil der Energie des Topgases in Form von sinnbarer Wärme an den Hochofen zurückgegeben. Diese zusätzliche, als Wärme an den Hochofen zurückgeführte thermische Energie verringert den Bedarf an Hochofenkoks substantially und erleichtert die Einspritzung von Hilfsbrennstoffen wie Pulverkohle als Ersatz für teuren metallurgischen Koks. Dies verbessert die Prozesseffizienz. Ein zusätzlicher Vorteil aus dem geringeren Brennstoffbedarf ist eine Erhöhung der Roheisenproduktionsrate. All dies hat einen signifikanten Effekt in Bezug auf die Reduzierung der Roheisenkosten.

Geschichte der Windheizer

Die Verwendung von Hochofen reicht bis ins 5. Jahrhundert v. Chr. in China zurück. Doch erst 1828 wurde die Effizienz von Hochofen durch Vorheizen mit Heißöfen in Verbindung mit dem Prozess revolutioniert, eine Innovation von James Beaumont Nielson, früherer Vorarbeiter im Glasgow Gaswerk. Er erfand das System des Vorheizens des Windes für einen Ofen. Er fand heraus, dass er durch Erhöhung der Temperatur auf 300 °F (149 °C) den Brennstoffverbrauch von 8,06 Tonnen auf 5,16 Tonnen reduzieren konnte, mit weiteren Reduktionen bei höheren Temperaturen. 1860 wurde die kooperative Nutzung von Heißöfen mit Hochofen durch Edward Alfred Cowper weiter transformiert, indem das Topgas des Hochofens recycelt wurde, anstatt wie bei früheren Designs festen Brennstoff zu erhalten.

Frühe Designs von Heißöfen, die mit Hochofen verwendet wurden, wurden ursprünglich auf dem Ofen platziert statt daneben, wie beim heutigen Layout. Sie nutzten Abwärme des Hochofens, die über Gusseisenrohre zum Heißofen geleitet wurde, um die kalte Windluft vorzuheizen. Ein Hauptproblem bei der Verwendung von Gusseisenrohren war die Rissbildung. Dies wurde durch den Wegfall der Rohre und die Verwendung von Feuerfestmaterial behoben. Dies förderte auch das Design des Layouts von Heißofen und Hochofen hin zur Verwendung von zwei bis vier Heißöfen, die in Reihe neben dem Hochofen aufgestellt sind. Dies ermöglichte das Heizen eines Heißofens mit Hochofen-Topgas, während der andere seine Wärme zum Vorheizen der Windluft in den Hochofen abgab. Als die Windluft in den Ofen eintrat, wurde sie durch heiße Ziegel vorgeheizt und verließ den Ofen als Heißwind. Cambria Iron Works war das erste Unternehmen in den USA, das 1854 regenerative Öfen verwendete. Diese Öfen bestanden aus Eisenschalen, die mit Feuerfest ausgekleidet waren und mehrere Durchgänge aus Feuerfest für den Wind enthielten. Ein typischer Ofen dieses Designs hatte etwa 186–232 m² Heizfläche. 1870 entwarfen und produzierten Whitwell-Öfen größere Öfen mit Heizflächen von ca. 8546 m², die 454–566 °C Heißwind an den Hochofen liefern konnten. Dies waren auch die ersten Öfen, die sechseckige Feuerfeststeine (Checker), Gusseisen-Checker-Träger und halbelliptische Brennkammern verwendeten, um die Gasverteilung über die Checker zu verbessern.

Merkmale moderner Windheizer

Der Heizwert des Hochofen-Topgases ist nicht hoch genug, um die für höhere Heißwindtemperaturen von 1000 °C bis 1200 °C erforderliche Flammentemperatur zu erreichen. Daher wird das Hochofengas für die Heizer normalerweise durch Zugabe eines Brennstoffs mit viel höherem Heizwert, wie Koksovengas, angereichert, um die hohe Flammentemperatur zu erhalten. Viele moderne Hochofen verfügen jedoch über Windheizer, deren Brenner für die Verwendung von nur Hochofengas ausgelegt sind.

Windheizer eines modernen Hochofens haben folgende Merkmale:

• Erreichen hocheffizienter Verbrennung – auch beim Betrieb mit nur Hochofengas.
• Geringere Wärmestrahlung vom Ofenkörper.
• Niedrigere Baukosten.
• Hohe Ofenlebensdauer – Erwartete Lebensdauer eines modernen Ofens beträgt ca. 40 Jahre.
• Vollständige Beseitigung von Spannungsrisskorrosion.
• Niedrige Konzentration unverbrannten CO über der oberen Oberfläche der Checkersteine.

Die meisten Hochofen sind mit drei Windheizern ausgestattet, obwohl es in wenigen Fällen vier gibt. Die Öfen sind hohe, zylindrische Stahlkonstruktionen, die mit Isolierung ausgekleidet und fast vollständig mit Checkersteinen gefüllt sind, in denen Wärme gespeichert und dann an die Windluft übertragen wird. Jeder Ofen ist etwa so groß im Durchmesser wie der Hochofen, und die Höhe der Checkersäule beträgt etwa das 1,5-fache der Arbeitshöhe des Hochofens. Bei modernen Hochofen ist das Verhältnis der Ofengröße zur Ofengröße sogar noch größer. Als Beispiel: Ein typischer neuer Hochofen hat einen Herddurchmesser von 9,75 m und eine Arbeitshöhe von 25,9 m und ist mit drei Öfen ausgestattet, von denen jeder einen Innendurchmesser von 10,36 m und eine Checkerhöhe von 40 m hat.

Abb. 1 zeigt typische Querschnittsansichten eines konventionellen Zwei-Pass-Windheizers. Wie in der Abbildung zu sehen, nimmt die ovale Brennkammer ca. 10 % der gesamten Querschnittsfläche des Ofens ein. Sie erstreckt sich vom Ofenboden bis auf ca. 4 m an die Ofenkuppel heran. Eine stabile Ziegelbrustwand (Breast Wall) trennt die Brennkammer vom Rest des Ofens, der mit Checkersteinen gefüllt ist, die auf einem Stahlrost ruhen, das von Stahlsäulen getragen wird.

Es gibt eine isolierende Auskleidung direkt innen an der Stahlschale. Diese ist normalerweise auf der der Brennkammer zugewandten Seite sehr dick. Die Brennkammer ist vollständig von einer Ziegelbrunnenwand (Brick Well Wall) umgeben, die mit superfeuerfesten Ziegeln mit 50 % bis 60 % Alumina ausgekleidet ist. Für sehr hohe Heißwindtemperaturen über 1200 °C sind die gesamte Brennkammer und die Kuppel mit dieser Ziegelart ausgekleidet. Auch die oberen 8 bis 10 m der Checker bestehen normalerweise aus Superduty-Ziegeln.

Bei neueren Öfen sind für die Heizer Silica-Feuerfestmaterialien das Material der Wahl für verbesserte Stabilität aufgrund der Beseitigung von Ausdehnungsbewegungen in der oberen Struktur während des Betriebs. Silica-Feuerfeste haben einen zusätzlichen Vorteil gegenüber Alumina-Feuerfesten, da sie gegen Staubansammlung resistent sind. Aus diesem Grund werden normalerweise sieben Lagen Silica-Checker am oberen Ende des Checkerschachtes in Alumina-basierten Öfen installiert.

Beim Errichten der Kuppelauskleidung werden Bogenziegel (Arch Bricks) verwendet, und ein Abstand wird zwischen Ziegel und Kuppel vorgesehen, um die Ausdehnung des Ringwalls, von dem es getragen wird, zuzulassen. In manchen Öfen gibt es einen Versatz im Stahlwerk am oberen Ende des Ringwalls, damit der Kuppelziegel unabhängig getragen werden kann.

Traditionelle Halbkugeln (Hemisphere Domes), obwohl einfach in der Form, haben eine natürliche Instabilität mit der Tendenz, dass der obere Teil der Kuppel zuerst kollabiert. Daher haben einige Hochofen eine umgekehrt kettenförmige Kuppel (Inverted Catenary Shaped Dome). Diese Kuppel hat eine statisch ausgewogene Form und kann mit minimalen speziell geformten Ziegeln gebaut werden. Da sich auch die Pilzkuppel-Feuerfeste ausdehnen und zusammenziehen, erlaubt eine gelagerte Scharnierkonstruktion diese Bewegungen, ohne Kräfte auf die Struktur auszuüben.

Mit den heutzutage verfügbaren besseren Gaseinrichtungsanlagen ist es möglich, Checker mit kleineren Rauchkanalöffnungen zu verwenden, ohne Gefahr der Verstopfung der Rauchkanäle mit Schmutz. Mit kleineren Rauchkanälen sind die Wärmeübertragungsraten besser, da das Verhältnis von Heizfläche zu Checkergewicht groß ist und mehr Checkergewicht in dem verfügbaren Raum installiert wird. Mit den kleineren Rauchkanalöffnungen wurde es jedoch sehr wichtig, die Checker ordnungsgemäß aufzubauen, damit die Rauchkanäle perfekt zusammenpassen. Fehlausgerichtete Rauchkanäle erhöhen den Druckverlust durch die Öfen signifikant und verhindern die effektive Nutzung der gesamten Wärmespeicherkapazität.

Der Brenner für den Hochofenofen befindet sich nahe dem Boden der Brennkammer. Bei den meisten Windheizern sind die Brenner extern zur Brennkammer. Es gibt ein Brennerabsperrventil zwischen Brenner und Ofen, das geschlossen wird, um den Brenner zu isolieren, wenn der Ofen auf Wind ist, aber offen, wenn der Ofen befeuert wird. Das Gas und die Verbrennungsluft werden im metallischen Brenner teilweise vorgemischt, aber wegen ihrer hohen Geschwindigkeit durch den Brenner findet die eigentliche Zündung wahrscheinlich erst im Ofen statt. Das Gemisch aus Gas und Luft prallt auf die Zielwand (Target Wall) direkt gegenüber dem Brenneranschluss und macht dann eine 90-Grad-Wende.

Die Verbrennung setzt sich fort, während das Gas die Brennkammer hinaufsteigt. Wenn ein Ofen aus kaltem Zustand beheizt werden soll, wird normalerweise ein Zünder verwendet, um die Verbrennung zu starten, aber während des Normalbetriebs ist die Restwärme in der Zielwand ausreichend, um die Zündung zu verursachen.

In mehreren modernen Windheizern werden Keramikbrenner (Ceramic Burners) verwendet. Diese Brenner mit ihrer Mischkammer werden inside der Brennkammer installiert, und das Feuern erfolgt in vertikaler Richtung nach oben statt in horizontaler Richtung wie bei konventionellen metallischen Brennern. Bei diesem Brennertyp sind Absperrventile sowohl in der Gasleitung als auch im Verbrennungsluftkanal erforderlich. Diese Ventile müssen der Winddruckkraft standhalten können. Die Keramikbrenner haben bestimmte Vorteile aufgrund ihrer speziellen Designmerkmale.

Der Anschluss, durch den die Heißwindluft aus dem Ofen austritt, befindet sich an der Seite der Brennkammer, üblicherweise 4 m bis 7 m über dem Brenner. Zwischen dem Ofen und dem Heißwindhauptrohr befindet sich ein wassergekühltes Heißwindventil, das verhindert, dass der Hochdruckluft im Hauptrohr während des Heizvorgangs in den Ofen eindringt. Das Heißwindventil befindet sich normalerweise in kurzer Entfernung vom Ofen, um die Strahlungsmenge zu reduzieren, die es von den Verbrennungsgasen erhält. In mehreren Hochofenwerken wird die kalte Mischluft, die zur Steuerung der Heißwindtemperatur verwendet wird, mit der heißen Luft vom Ofen auf der Ofenseite des Ventils gemischt. Dies dient dazu, das Ventil nicht der Luft bei der im Ofenkuppel erreichten Maximaltemperatur auszusetzen. Einige Hochofen haben einen zentralen einzelnen Kaltwindmischer-Anschluss, der im Heißwindhauptrohr zwischen dem nächsten Ofen und dem Ofen selbst liegt.

Das zentrale System hat den Vorteil weniger thermischer Zyklen des Heißwindhauptrohrs mit den höheren Temperatursystemen. Die meisten Heißwindventile sind vom Schiefer- (Gate Type) oder Pilztyp (Mushroom Type) und haben einen Durchmesser von 1,2 m bis 2,0 m.

Das Wiederauheizen des Ofens erfordert Instrumentierung im Kuppelbereich, im Checkerfeuerfest und im Abgasauslassbereich mindestens. Es gibt eine Öffnung in der Kuppel des Windheizers, durch die ein Thermoelement oder ein Strahlungstemperaturdetektor normalerweise eingeführt wird. Dieses Instrument soll die Menge an Gas und Luft während des Beheizungsprozesses steuern. Die Temperaturüberwachungsinstrumente in der Kuppel, den Checkern und im Abgasbereich werden auch verwendet, um die Feuerfeste vor Überhitzung zu schützen.

In der Plenumkammer unter dem Rost, das die Checker trägt, gibt es Öffnungen zum Schornstein und zum Kaltwindhauptrohr. Generell gibt es zwei Schornsteinventile, die im Durchmesser von 1,5 m bis 2,0 m reichen, die geöffnet werden, wenn der Ofen beheizt wird, damit die Verbrennungsprodukte zum Ofenschornstein abgezogen werden. Wenn der Ofen auf Wind ist (die Windluft heizt), werden die Schornsteinventile geschlossen. Die Ventilsitze sind so angeordnet, dass, wenn der Ofen auf Wind ist, der Druck im Ofen die Sitze zusammenhält, um Leckage zu verhindern. Wenn der Ofen vom Wind genommen und auf Heizen umgeschaltet werden soll, wird ein Ablassventil (Blow off Valve) geöffnet, um den Druck abzulassen. Aufgrund der Notwendigkeit, den Ofen schnell zu entlüften, muss die Luft mit sehr hoher Geschwindigkeit austreten. Folglich sind die Ablassventile mit Schalldämpfern ausgestattet, um den Geräuschpegel innerhalb tolerierbarer Grenzen zu halten.

Das Kaltwindventil ist der Typ, der durch den Druck im Kaltwindhauptrohr geschlossen gehalten wird. Bevor dieses Ventil geöffnet werden kann, werden die kleinen Öffnungen in der Ventilscheibe geöffnet, um den Ofen unter Druck zu setzen und den Druck auf beiden Seiten des Ventils auszugleichen.

Bei mehreren modernen Hochofen sind die Öfen mit vollständig externen Brennkammern ausgestattet. Diese Öfen haben externe metallische Brenner, die nahe dem oberen Ende des Ofens positioniert sind.

Der Vorteil dieses Designs ist, dass die gesamte Ofenschale mit Checkern gefüllt werden kann. Darüber hinaus ist das thermische Muster im Ofen viel symmetrischer, und es gibt weit weniger Spannungen, die dazu neigen, das Mauerwerk zu verzerren und zu reißen. Es gab jedoch viele spannungsbedingte Probleme, die zu Rissen im Stahlwerk des Verbindungsabschnitts zwischen Brennkammer und Ofen geführt haben. Als Ergebnis sind häufige Reparaturen am Stahlwerk an dieser Stelle erforderlich.

Luftnetzwerk (Air network)

Zwischen den Windheizern und dem Hochofengebläse liegt das Kaltwindhauptrohr (Cold Blast Main). Es ist nicht ausgekleidet, da die Temperatur des Kaltwindes normalerweise 150 °C bis 250 °C beträgt, was die Temperatur ist, die durch die Verdichtungswärme am Gebläse resultiert. Am Ofenende des Hauptrohrs befinden sich die Kaltwindventile für die Öfen und die Mischleitung mit einem Absperrklappenventil (Butterfly Valve). Um eine konstante Heißwindtemperatur an den Hochofen zu gewährleisten, steuert ein Thermoelement im Heißwindhauptrohr dieses Absperrklappenventil in der Mischleitung und regelt den Anteil der Luft, die zum Ofen geliefert wird, und den Anteil, der ihn umgeht.

Wenn ein beheizter Ofen erstmals auf Wind geht, ist die Temperatur der geheizten Luft viel höher als die gewünschte Heißwindtemperatur, sodass ein signifikanter Teil der Luft den Ofen umgehen muss. Wenn Wärme aus dem Ofen entzogen wird und die Temperatur sinkt, wird das Absperrklappenventil in der Mischleitung allmählich geschlossen und zwingt mehr Luft durch den Ofen. In einigen automatischen Ofenumschaltsystemen wird die Position des Reglerventils als Signal verwendet, das einen Ofenwechsel einleitet.

Das Kaltwindhauptrohr ist auch mit einem Ablassventil (Snort Valve) ausgestattet, normalerweise in der Nähe des Hochofens, das geöffnet wird, wenn es notwendig ist, den Winddruck schnell zu verringern. Dies entlässt die Kaltwindluft in die Atmosphäre und hält einen positiven Druck auf der Kaltwindleitung, damit Gas vom Ofen nicht zum Gebläse zurückströmen kann. Wegen des schnellen Luftaustritts beim Öffnen des Ablassventils ist es in der Regel auch mit einem Schalldämpfer ausgestattet.

Zur Erzeugung der Windluft sind viele Hochofen mit zentrifugalen Turbo-Gebläsen ausgestattet, die mit drei oder vier Stufen versehen sind. Für sehr große Hochofen werden generell zwei Gebläse bereitgestellt, die parallel arbeiten. Bei sehr großen Hochofen kann jedoch ein Axialgebläse effizienter eingesetzt werden.

In Werken, wo der Wind mit Sauerstoff angereichert wird, wird der Sauerstoff normalerweise am Einlass des Turbo-Gebläses bei Atmosphärendruck zugegeben oder er kann unter Druck im Kaltwindhauptrohr zugegeben werden. Feuchtigkeit wird im Kaltwindhauptrohr zugegeben, wenn sie für die Windfeuchtekontrolle erforderlich ist.

Das Windrohr (Blowpipe), das das Heißwindsystem mit der Tuyère verbindet, passt in einen bearbeiteten Kugelsitz (Machined Spherical Seat) an der Basis der Tuyère. Der Tuyèrenkühler und die Tuyère sind wassergekühlt. In modernen Hochofen mit Heißwindtemperaturen von 1000 °C bis 1200 °C sind die Wasserkanäle des Tuyèrenkörpers so ausgelegt, dass die Wassergeschwindigkeit über 20 m/s gehalten wird, und die Wasserkanäle der Tuyèrenspitze (Nose) sind so ausgelegt, dass die Wassergeschwindigkeit über 27,5 m/s gehalten wird, um die Wärmeübertragungsrate zu verbessern. Üblicherweise ist auch die Spitze des Windrohrs wassergekühlt, obwohl dies in älteren Hochofen nicht der Fall war. Die Hilfsbrennstoff-Einspritzlanze tritt durch die Wand des Windrohrs ein und entlädt den Brennstoff meist leicht versetzt zur Mittellinie und ca. 50 mm hinter der Spitze des Windrohrs. Bei Verwendung von Pulverkohle als Tuyère-Brennstoff ist die Platzierung der Einspritzlanze kritischer, um Anprall auf die Innenseite der Tuyère zu vermeiden und für bessere Verbrennung der Pulverkohle zu sorgen.

Das Windrohr wird durch Spannung in der Zügelstange (Bridle Rod), die den Tuyèrenstock (Tuyere Stock) mit der Herdjacke (Hearth Jacket) verbindet, fest gegen die Tuyère gedrückt. Die Zügelfeder (Bridle Spring) am Ende der Zügelstange erlaubt begrenzte Bewegung, wenn sich das Windrohr mit Änderungen der Heißwindtemperatur ausdehnt und zusammenzieht. Das Windrohr selbst ist ein Legierungsstahlrohr, das mit Feuerfestmaterial ausgekleidet ist, um zu verhindern, dass das Metall zu heiß wird.

An der Rückseite des Tuyèrenstocks auf der Mittellinie von Windrohr und Tuyère befindet sich eine kleine Öffnung, durch die ein Stab zum Reinigen von Material aus dem Windrohr eingeführt werden kann. Die Öffnung wird durch eine Kappe verschlossen, die bei Bedarf geöffnet werden kann, aber gasdicht ist, wenn sie geschlossen ist. In dieser Kappe, die als Tuyèrenkappe (Tuyere Cap) bezeichnet wird, befindet sich ein glasgedecktes Guckloch (Peep Sight), das dem Bediener erlaubt, das Innere des Ofens direkt vor der Tuyère zu inspizieren. Der obere Teil des Stocks ist durch ein Schwenkgelenk (Swivel Joint) mit der feuerfestausgekleideten Düse des Gänsehalses (Gooseneck) verbunden, an der er durch Laschen und Keile, die in Sitze von Hängestangen (Hanging Bars) passen, geklemmt ist. Jeder Gänsehals ist wiederum über Flansche und Bolzen mit einem Hals verbunden, der radial vom Innendurchmesser des Windkastens (Bustle Pipe) ausgeht. Der Windkasten ist ein großes, kreisförmiges, feuerfestausgekleidetes und isoliertes Rohr, das den Ofen auf Mantelhöhe umkreist und den Heißwind vom Heißwindhauptrohr an jede Tuyèrenverbindung verteilt.

Ofenbetrieb (Stove operation)

Heutzutage, mit der Verwendung gut vorbereiteter Möller und guter Möllerverteilungssteuerung, ist der Betrieb von Hochofen viel gleichmäßiger. Daher werden Hochofen normalerweise sehr nahe an der maximalen Heißwindtemperatur betrieben, die die Öfen aufrechterhalten können oder die die jeweilige Möllermaterialien ohne vorzeitiges Schmelzen und schlechte Möllerbewegung akzeptieren können. Mit höherer Heißwindtemperatur ist der Hochofenbetrieb effizienter, weil ein größerer Prozentsatz der verbrauchten Wärme durch die sinnbare Wärme des Heißwinds geliefert wird und weniger Brennstoff im Hochofen benötigt wird. Im Betrieb des Heißwindsystems wird das keramische Checkerwerk der Öfen durch Verbrennung von Hochofengas, manchmal ergänzt durch Koksovengas, beheizt, und dann wird die Luft von den Gebläsen durch die Öfen geleitet und durch das heiße Checkerwerk geheizt. Im Heizzyklus werden die Öfen befeuert, bis die Temperatur der Abgase an den Schornsteinventilen ein festgelegtes Maximum von ca. 400 °C bis 450 °C erreicht hat, wobei gleichzeitig darauf geachtet wird, die Ofenkuppel nicht zu überhitzen. Während des Heizzyklus wird die Temperatur an der Ofenkuppel so gesteuert, dass sie ein Maximum nicht überschreitet, das hauptsächlich durch die Art des Feuerfestmaterials bestimmt wird, das für die Kuppelauskleidung verwendet wird. Wenn die Kuppeltemperatur dieses Maximum erreicht, bevor die Schornsteingastemperatur ihr Maximum erreicht, wird überschüssige Luft durch den Brenner zugegeben, um die Flammentemperatur zu senken und eine Überhitzung der Kuppel zu verhindern, während das Befeuern fortgesetzt wird, bis die Schornsteingastemperatur ihr Limit erreicht. Wenn die Kuppeltemperatur jedoch nicht schnell genug ansteigt, um ihre maximal zulässige Temperatur bis zum Erreichen der maximalen Schornsteingastemperatur zu erreichen, wird das Hochofengas normalerweise mit einem Brennstoff höherem Heizwert angereichert, um eine schnellere Aufheizrate zu erhalten.

Nachdem der Ofen beheizt wurde, ist er bereit, auf Wind geschaltet zu werden. Dies geschieht, indem zunächst Gas und Luftzufuhr zum Brenner abgestellt und dann das Brennerabsperrventil und die Schornsteinventile geschlossen werden. Das Kaltwindventil wird dann so geöffnet, dass die in den Ofen eintretende Luft ihn auf einen Druck bringt, der dem Winddruck entspricht, ohne den Winddruck übermäßig zu verringern. In einigen modernen Hochofeninstallationen werden die Gebläsesteuerungen während eines Ofenwechsels von konstanter Volumen- auf konstanten Druckregelung umgeschaltet. In einem solchen System beschleunigt das Gebläse, damit der Ofen schnell gefüllt und unter Druck gesetzt werden kann, ohne einen spürbaren Abfall des Winddrucks zu verursachen.

Nachdem der Ofen gefüllt ist, wird das Mischventil (das die Menge der kalten Luft steuert, die um den Ofen herumgeleitet wird, um mit der sehr heißen Luft vom Ofen gemischt zu werden, um die gewünschte Heißwindtemperatur zu erzeugen) auf annähernd die richtige Öffnung eingestellt. Das Heißwindventil wird dann geöffnet, um den Ofen auf Wind zu schalten, und sobald der Ofen auf Wind ist, passt der Heißwindtemperaturregler das Mischventil automatisch an, um die gewünschte Heißwindtemperatur aufrechtzuerhalten.

Der Windheizer nach seiner Nutzung wird dann vom Wind genommen, indem zuerst das Kaltwindventil und dann das Heißwindventil geschlossen werden. Das Ablassventil wird dann geöffnet, um den Ofen zu entlüften, und nach der Entlüftung werden die Schornsteinventile geöffnet und das Ablassventil geschlossen. Als Nächstes wird das Brennerabsperrventil geöffnet und die Luftzufuhr zum Brenner eingeschaltet. Schließlich wird das Gasabsperrventil geöffnet, um den gewünschten Gasdurchfluss zu erhalten.

Bei modernen Hochofeninstallationen sind die Ofenventile motorisiert und der Ventilwechsel ist automatisiert, sodass nur etwa drei Minuten für einen Ofenwechsel benötigt werden. Mit der kürzeren Wechselzeit kann die Heizzeit erhöht werden, sodass höhere Heißwindtemperaturen verwendet werden können und größere Effizienz erzielt wird. Der automatische Ofenwechselzyklus kann entweder durch Drücken eines Knopfes durch den Ofenwärter (Stove Tender) eingeleitet werden, wenn der Wechsel erforderlich ist, oder durch ein vollständig automatisches elektronisches Signal. Dieses Signal kann auf dem Öffnungsgrad des Mischventils basieren (z. B. wenn das Mischventil zu 85 % geschlossen ist), auf der Kuppeltemperatur oder strikt auf einem Zeitzyklus.

Typischerweise sind Hochofen mit drei Windheizern ausgestattet, und jeder Ofen wird ca. eine Stunde auf Wind gehalten. Daher muss die Wärmemenge, die aus dem Ofen entzogen wird, während er auf Wind ist, in der Heizperiode wieder in den Ofen eingebracht werden, die einfach das Doppelte der Windzeit minus das Doppelte der Ofenwechselzeit beträgt. An manchen Öfen gibt es vier Öfen. Mit dem zusätzlichen Ofen muss die Befeuerungsrate nicht so groß sein, weil der Heizzyklus das Dreifache der Windzeit minus das Doppelte der Ofenwechselzeit beträgt. Ein weiterer Vorteil des zusätzlichen Ofens ist, dass, wenn es ein Problem mit der Ofenausrüstung gibt, die Öfen einzeln repariert werden können, ohne den Ofenbetrieb signifikant zu beeinträchtigen. Abb. 2 zeigt ein typisches Layout mit drei Windheizern.