AT511202B1 - METHOD AND DEVICE FOR GAS-GAS HEATING - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Temperatur von in einem Hochofen (1) am Hochofenkopf (5) anfallendem und über Standleitungen (6) aus dem Hochofen (1) abgeleitetem Gichtgas. Dabei wird das Gichtgas am Hochofenkopf (5) und/oder in den Standleitungen (6) mit Verbrennungsabgasen aus zumindest einem an dem Hochofenkopf (5) und/oder den Standleitungen (6) angebrachten Brenner (11) vermischt. Die Verbrennungsabgase haben eine höhere Temperatur als das Gichtgas. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Hochofen (1) mit einem Hochofenkopf (5) und mit Standleitungen (6) zur Ableitung von Gichtgas aus dem Hochofenkopf (5), wobei am Hochofenkopf (5) und/oder in den Standleitungen (6) zumindest ein Brenner (11) vorhanden ist, dessen Verbrennungsabgase mit dem Gichtgas am Hochofenkopf (5) und/oder in den Standleitungen (6) vermischbar sind.The invention relates to a method for increasing the temperature of in a blast furnace (1) at the blast furnace head (5) accumulating and leased lines (6) from the blast furnace (1) derived blast furnace gas. In this case, the top gas is mixed at the blast furnace head (5) and / or in the leased lines (6) with combustion exhaust gases from at least one of the blast furnace head (5) and / or the dedicated lines (6) burner (11). The combustion gases have a higher temperature than the blast furnace gas. Another object of the invention is a blast furnace (1) with a blast furnace head (5) and leased lines (6) for the discharge of blast furnace gas from the blast furnace head (5), wherein at the blast furnace head (5) and / or in the leased lines (6) at least a burner (11) is present, whose combustion gases can be mixed with the blast furnace gas at the blast furnace head (5) and / or in the leased lines (6).
Description
österreichisches Patentamt AT511 202 B1 2012-10-15Austrian Patent Office AT511 202 B1 2012-10-15
Beschreibungdescription
BEZEICHNUNG DER ERFINDUNGTABLE OF THE INVENTION
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR GICHTGASAUFHEIZUNG GEBIET DER TECHNIKMETHOD AND DEVICE FOR GAS-GAS HEATING TECHNICAL FIELD
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Temperatur von in einem Hochofen am Hochofenkopf anfallendem und über Standleitungen aus dem Hochofen abgeleitetem Gichtgas.The invention relates to a method for increasing the temperature of accumulating in a blast furnace at the blast furnace head and via dedicated lines from the blast furnace blast furnace gas.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
[0002] Gichtgas eines Hochofens unterliegt aufgrund der Betriebsweise des Hochofens Temperaturschwankungen, beispielsweise aufgrund Unterschieden in der Mischung des Möllers, Rutschen der Schüttung, Unterschieden in der Durchgasbarkeit des Möllers, Unterschieden in der eingebrachten Windmenge, Unterschieden in der Temperatur des eingebrachten Windes. Zudem spielt auch die Umgebungstemperatur der Umwelt dieser Anlagen eine Rolle: während ein mit einer bestimmten Temperatur aus dem Hochofenkopf abgeleitetes Gichtgas bei hohen Umgebungstemperaturen im Allgemeinen in keiner der nachgeschalteteten Anlagen zur Weiterleitung und Reinigung den Taupunkt unterschreitet, steigt bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Gefahr, dass es aufgrund stärkerer Abkühlung zu einer Unterschreitung des Taupunktes kommt. Änderungen der Umgebungstemperaturen sind oft je nach Wetterlage oder Jahreszeit bedingt. Änderungen der Umgebungstemperaturen wirken sich zusätzlich auch dadurch aus, dass bei tieferen Umgebungstemperaturen kälterer und eventuell auch feuchterer Möller in den Hochofen chargiert wird. Weitere Situationen, die zu relativ niedrigen Gichtgastemperaturen führen, sind beispielsweise Anfahren und Abfahren des Hochofens, oder Betriebssituationen, in denen besonders viel Möller in den Hochofen chargiert wurde.Blast furnace gas blast furnace is subject to temperature variations due to the operation of the blast furnace, for example due to differences in the mixture of Möllers, slipping of the bed, differences in the Durchgasbarkeit of Möllers, differences in the amount of wind introduced, differences in the temperature of the wind introduced. In addition, the environmental temperature of these systems also plays a role: while at high ambient temperatures, a blast furnace gas at high ambient temperatures generally does not dew point below the dew point in any of the downstream forwarding and purification systems, at low ambient temperatures there is a risk that it will due to stronger cooling to below the dew point comes. Changes in ambient temperatures often depend on the weather or season. In addition, changes in the ambient temperatures also have the effect that, at lower ambient temperatures, colder and possibly also moister dust is charged into the blast furnace. Other situations that lead to relatively low Gichtgastemperaturen are, for example, start-up and shutdown of the blast furnace, or operating situations in which a lot of Möller was charged into the blast furnace.
[0003] Entsprechend ist in dem Hochofen nachgeschalteten Anlagen zur Weiterleitung und Reinigung des Gichtgases nicht immer sichergestellt, dass sie von Gichtgas durchströmt werden, dessen Temperatur über dem Taupunkt des Gichtgases liegt.Accordingly, in the blast furnace downstream facilities for forwarding and cleaning the top gas is not always ensured that they are traversed by top gas, whose temperature is above the dew point of the top gas.
[0004] Unterschreitung des Taupunktes ist nicht erwünscht, da durch damit verbundene Kondensation Korrosionsprobleme in den nachgeschalteten Anlagen auftreten können. Bei Verwendung von Gewebefiltern zur trockenen Gasreinigung ist es notwendig, eine Temperatur über dem Taupunkt des zur reinigenden Gases zu gewährleisten - ansonsten kann es aufgrund von Kondensation zu Verklebungen der Gewebefilter kommen, welche die Gaspermeabilität der Gewebefilter herabsetzen und die Gewebefilter beschädigen.Below the dew point is not desirable because by associated condensation corrosion problems can occur in the downstream equipment. When using fabric filters for dry gas cleaning, it is necessary to ensure a temperature above the dew point of the gas to be purified - otherwise condensation of the fabric filters may occur due to condensation, which reduce the gas permeability of the fabric filters and damage the fabric filters.
[0005] Es ist bekannt, die Temperatur des Gichtgases dadurch zu regeln, dass die Füllhöhe des Hochofens verändert wird. Bei niedriger Füllhöhe gibt der in den Hochofen eingeblasene Heißwind weniger Energie an die Schüttung des Hochofens ab als bei großer Füllhöhe. Entsprechend hat das Gichtgas bei niedriger Füllhöhe eine höhere Temperatur. Eine derartige Regelung ist jedoch träge. Nachteilig ist dabei zudem, dass bei geringerer Füllhöhe der Hochofen nicht voll ausgenutzt und entsprechend weniger wirtschaftlich, das heißt mit geringerem Wirkungsgrad, betrieben wird.It is known to regulate the temperature of the top gas, characterized in that the filling height of the blast furnace is changed. When the filling level is low, the hot blast blown into the blast furnace gives less energy to the bed of the blast furnace than at a high filling level. Accordingly, the blast furnace gas at low level has a higher temperature. Such a regulation is slow, however. A disadvantage is also that at lower filling levels of the blast furnace is not fully utilized and accordingly less economical, that is, with less efficiency, operated.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
TECHNISCHE AUFGABETECHNICAL TASK
[0006] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Vorrichtung bereitzustellen, die eine Alternative zu auf Veränderung der Füllhöhe basierender Regelung der Temperatur des Gichtgase bieten und nicht mit deren Nachteilen behaftet sind. 1 15 österreichisches Patentamt AT511 202 B1 2012-10-15It is an object of the present invention to provide methods and apparatus that provide an alternative to changing the level based regulation of the temperature of the top gases and are not associated with their disadvantages. 1 15 Austrian Patent Office AT511 202 B1 2012-10-15
TECHNISCHE LOSUNGTECHNICAL SOLUTION
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erhöhung der Temperatur von in einem Hochofen am Hochofenkopf anfallendem und über Standleitungen aus dem Hochofen abgeleitetem Gichtgas, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gichtgas am Hochofenkopf und/oder in den Standleitungen mit Verbrennungsabgasen aus zumindest einem an dem Hochofenkopf und/oder den Standleitungen angebrachten Brenner vermischt wird, wobei die Verbrennungsabgase eine höhere Temperatur als das Gichtgas haben.This object is achieved by a method for increasing the temperature of accumulating in a blast furnace at the blast furnace head and via dedicated lines from the blast furnace blast furnace gas, which is characterized in that the blast furnace at the blast furnace head and / or in the dedicated lines with combustion gases from at least a burner attached to the blast furnace head and / or the standpipe is mixed, wherein the combustion exhaust gases have a higher temperature than the blast furnace gas.
[0008] Die durch das Vermischen von Gichtgas und Verbrennungsabgasen erhaltene Gasmischung wird dabei im Zuge dieser Anmeldung ebenfalls als Gichtgas bezeichnet.The gas mixture obtained by the mixing of blast furnace gas and combustion exhaust gases is also referred to in this application as blast furnace gas.
[0009] Die Brenner sind entweder am Hochofenkopf oder in den Standleitungen installiert. Besonders bei hohem Geschwindigkeitsunterschied zwischen den heißen Verbrennungsabgasen und dem Gichtgas wird eine gute Durchmischung mit dem Gichtgas ermöglicht, wodurch eine Erhöhung der Gichtgastemperatur sehr rasch erfolgt. In den Brennern wird beispielsweise als Brenngas Erdgas mit Luft verbrannt, so dass die Verbrennungsabgase aufgrund der Umsetzung von CH4 mit dem Sauerstoff der Luft C02 und H20 enthalten, wobei die Verbrennungsabgase auch noch Stickstoff aus der Luft enthalten.The burners are installed either on the blast furnace head or in the leased lines. Especially at high speed difference between the hot combustion exhaust gases and the blast furnace, a good mixing with the blast furnace gas is made possible, whereby an increase in the blast furnace temperature is very rapid. In the burners, for example, natural gas is burned with air as fuel gas, so that the combustion exhaust gases contain CO 2 and H 2 O due to the reaction of CH 4 with the oxygen of the air, the combustion exhaust gases also containing nitrogen from the air.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNGADVANTAGEOUS EFFECTS OF THE INVENTION
[0010] Auf diese Weise kann die Temperatur des Gichtgases schnell und ohne Verminderung des Wirkungsgrades des Hochofens geregelt werden.In this way, the temperature of the top gas can be controlled quickly and without reducing the efficiency of the blast furnace.
[0011] Da die Füllhöhe des Hochofens bei erfindungsgemäßer Regelung der Gichtgastemperatur nicht mit Rücksicht auf die Gichtgastemperatur weniger hoch als tatsächlich möglich gewählt werden muss, lässt sich der Hochofen mit höherer Schütthöhe betreiben. Entsprechend wird der Heißwind besser ausgenutzt und der Wirkungsgrad des Hochofens erhöht.Since the filling height of the blast furnace in accordance with the invention control of the blast furnace temperature does not have to be chosen with respect to the gas temperature less high than actually possible, the blast furnace can operate with higher dumping height. Accordingly, the hot air is better utilized and increases the efficiency of the blast furnace.
[0012] Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nur dann das Gichtgas am Hochofenkopf und/oder in den Standleitungen mit Verbrennungsabgasen aus zumindest einem an dem Hochofenkopf und/oder den Standleitungen angebrachten Brenner vermischt, wenn die Temperatur des Gichtgases einen vorgewählten Schwellenwert unterschreitet.According to a preferred embodiment of the method according to the invention the blast furnace gas is mixed at the blast furnace head and / or in the leased lines with combustion exhaust gases from at least one attached to the blast furnace head and / or the dedicated lines burner when the temperature of the blast furnace gas falls below a preselected threshold.
[0013] Auf diese Weise ist der Einsatz der Brenner wirtschaftlicher als bei permanenter Vermischung.In this way, the use of the burner is more economical than permanent mixing.
[0014] Vorteilhafterweise sind Flammenwächter bei den Brennern vorgesehen, beispielsweise UV-Zellen, lonistationselektroden.Advantageously, flame detectors are provided at the burners, for example UV cells, ionisation electrodes.
[0015] Nach einer Ausführungsform wird in Abhängigkeit von einem vorgewählten Zielwert für die Temperatur die von den Verbrennungsabgasen eingebrachte Energiemenge geregelt.According to one embodiment, the amount of energy introduced by the combustion exhaust gases is regulated in dependence on a preselected target value for the temperature.
[0016] Nach einer Ausführungsform erfolgt dabei die Regelung der eingebrachten Energiemenge, indem die Stoffmenge der Verbrennungsabgase geregelt wird.According to one embodiment, the regulation of the introduced amount of energy is carried out by the amount of substance of the combustion gases is regulated.
[0017] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Hochofen mit einem Hochofenkopf und mit Standleitungen zur Ableitung von Gichtgas aus dem Hochofenkopf, dadurch gekennzeichnet, dass am Hochofenkopf und/oder in den Standleitungen zumindest ein Brenner vorhanden ist, dessen Verbrennungsabgase mit dem Gichtgas am Hochofenkopf und/oder in den Standleitungen vermischbar sind. Die Brenner sind beispielsweise Hochgeschwindigkeitsbrenner.Another object of the invention is a blast furnace with a blast furnace head and with dedicated lines for the discharge of blast furnace gas from the blast furnace, characterized in that the blast furnace head and / or in the dedicated lines at least one burner is present, the combustion gases with the top gas at the blast furnace head and / or are mixable in the leased lines. The burners are, for example, high-speed burners.
[0018] Vorzugsweise ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas am Hochofenkopf und/oder den Standleitungen vorhanden; beispielsweise Thermoelemente.Preferably, a device for detecting the temperature of blast furnace gas at the blast furnace head and / or the dedicated lines is available; for example, thermocouples.
[0019] Nach einer Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Regelung der dem Gichtgas zugemischten Stoffmenge der Verbrennungsabgase des Brenners vorhanden.According to one embodiment, a device for controlling the blast furnace admixed amount of the combustion exhaust gases of the burner is present.
[0020] Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Regelung der Vorrichtung zur Regelung der dem Gichtgas zugemischten Stoffmenge der Verbrennungsabgase des Bren- 2/5 österreichisches Patentamt AT 511 202 B1 2012-10-15 ners auf Basis der von der Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas am Hochofenkopf und/oder den Standleitungen gelieferten Informationen vorhanden.According to a further embodiment, a device for controlling the device for controlling the blast furnace admixed amount of the combustion exhaust gases of the burner on the basis of that of the device for detecting the Temperature of blast furnace gas at the blast furnace head and / or the leased lines information provided.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0021] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand einer schematischen und beispielhaften Figur einer Ausführungsform erläutert.The present invention will be explained with reference to a schematic and exemplary figure of an embodiment.
[0022] Figur 1 zeigt einen Hochofen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENFigure 1 shows a blast furnace according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
[0023] Figur 1 zeigt schematisch einen Hochofen 1, der mit einer Schüttung 2 gefüllt ist. Heißwind 3 wird durch Heißwinddüsen 4 in die Schüttung 2 eingeblasen. Gichtgas - durch gerade Pfeile dargestellt - tritt aus der Schüttung aus, sammelt sich am Hochofenkopf 5, und wird über Standleitungen 6 aus dem Hochofenkopf abgeleitet. Über anschließende Rohrleitungen 7 wird das Gichtgas einer Entstaubungsvorrichtung 8 zugeführt, die im dargestellten Beispiel einen Zyklon 9 und eine Gewebefilteranlage 10 umfasst. Sowohl im Hochofenkopf 5 als auch in den Standleitungen 6 sind Brenner 11 vorhanden. Die Verbrennungsabgase dieser Brenner, dargestellt durch gewellte Pfeile, vermischen sich mit dem Gichtgas und erhöhen dadurch die Temperatur des Gichtgases. Am Hochofenkopf ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas am Hochofenkopf 12 vorhanden. An den Standleitungen sind Vorrichtungen zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas an den Standleitungen 13 vorhanden. Eine Vorrichtung 16 zur Regelung der dem Gichtgas zugemischten Stoffmenge der Verbrennungsabgase des Brenners ist ebenfalls vorhanden. Über Leitungen 14 und 15 -diese Leitungen können physisch vorhanden sein, oder es kann sich um Übertragung von Funksignalen oder anderen Signalen handeln - werden Informationen an die Vorrichtung 16 zur Regelung der dem Gichtgas zugemischten Stoffmenge der Verbrennungsabgase des Brenners auf Basis der von der Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas am Hochofenkopf 12 und von der Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas an den Standleitungen 13 geliefert.Figure 1 schematically shows a blast furnace 1, which is filled with a bed 2. Hot blast 3 is blown through hot blast nozzles 4 in the bed 2. Top gas - represented by straight arrows - emerges from the bed, collects at the blast furnace head 5, and is discharged via leased pipes 6 from the blast furnace head. Via subsequent pipes 7, the blast furnace gas is fed to a dedusting device 8, which in the example shown comprises a cyclone 9 and a fabric filter system 10. Both in the blast furnace head 5 and in the leased lines 6 burner 11 are present. The combustion exhaust gases of these burners, represented by wavy arrows, mix with the top gas and thereby increase the temperature of the top gas. At the blast furnace, a device for detecting the temperature of blast furnace gas at the blast furnace 12 is present. On the leased lines devices for detecting the temperature of blast furnace gas on the leased lines 13 are present. A device 16 for controlling the blast furnace added to the molar amount of the combustion exhaust gases of the burner is also present. Via lines 14 and 15 -these lines may be physically present, or may be transmission of radio signals or other signals - information is sent to the device 16 for controlling the blast furnace-admixed amount of combustion gases from the burner on the basis of the device of Detecting the temperature of top gas at blast furnace head 12 and supplied by the device for detecting the temperature of blast furnace gas on the dedicated lines 13.
[0024] Dargestellt sind Brenner am Hochofenkopf und in den Standleitungen. Grundsätzlich ist es auch möglich, nur am Hochofenkopf oder nur in den Standleitungen Brenner vorzusehen.Shown are burners on blast furnace head and in the leased lines. In principle, it is also possible to provide burners only at the blast furnace head or only in the dedicated lines.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN 1 Hochofen 2 Schüttung 3 Heißwind 4 Heißwinddüse 5 Hochofenkopf 6 Standleitung 7 Rohrleitung 8 Entstaubungsvorrichtung 9 Zyklon 10 Gewebefilteranlage 11 Brenner 12 Vorrichtung zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas am Hochofenkopf 13 Vorrichtungen zur Erfassung der Temperatur von Gichtgas an den Standleitungen 14 Leitung 15 Leitung 16 Vorrichtung zur Regelung der dem Gichtgas zugemischten Stoffmenge der Verbrennungsabgase des Brenners 3/5LIST OF REFERENCE SIGNS 1 blast furnace 2 bed 3 hot blast 4 hot blast nozzle 5 blast furnace head 6 dedicated line 7 piping 8 dedusting device 9 cyclone 10 fabric filter unit 11 burner 12 Apparatus for detecting the temperature of top gas at the blast furnace 13 Devices for detecting the temperature of blast furnace gas on the dedicated lines 14 line 15 line 16 Device for controlling the added to the blast furnace material amount of the combustion exhaust gases of the burner 3/5
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