DE2016205B - Verfahren und Einrichtung zum Ausgleichen der Gasdrücke von Schleusenkammern und Ofenraum von Schachtofen, insbesondere von Hochöfen - Google Patents

Description

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, Schleusenkammer und Ofenraum bzw. Atmosphäre gekennzeichnet durch einen Rohgasspeicher (22), durchzuführen, so daß der Druck in der Schleusender mit Fängern (25, 26) für den im Gas ent- 45 kammer um einen Betrag geringer ist als der im haltenen Staub versehen ist. benachbarten Raum, wird staubbehaftetes Gichtgas

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, durch Spalte zwischen Glocke und Schüssel geblasen, gekennzeichnet durch stark unterschiedliche Es ist möglich, daß bei entsprechender Spaltbildung Durchmesser der Reingas- und der Rohgas- die Gasgeschwindigkeiten bis zur Schallgeschwindigleitungen (18, 32), wobei die Rohgasleitung (32) 50 keit steigen. Dieser Zustand besteht dann jeweils den größeren Querschnitt (33) aufweist. über die Zeitspanne des Dichtens in einem Zyklus,

der jeweils die Takte »Eingeben«, »Speichern auf

der Verteilerglocke« und »Chargieren des Ofens«

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zu vorsieht. Die Zwischenzeitspannen können beträchtdessen Ausübung besonders zweckmäßige Einrich- 55 liehe Längen ergeben. Schnellströmendes Gas erhöhl tung zum Ausgleichen der Gasdrücke von Schleusen- wegen des mitgeführten Staubes die Verschleißkammern und Ofenraum von Schachtofen, insbeson- wirkung. Meist kann eine solche Strömung schor dere von Hochöfen, bei dem das rohe Gichtgas aus deswegen nicht verhindert werden, weil die Gichtdem Ofenraum zunächst gereinigt und dann in die glocken sich unter der Wärmebeanspruchung verSchleusenkammer gegeben wird. 60 ziehen. Der genaue Druckausgleich ist daher eine

Bekannte Schachtofen, wie z. B. Hochöfen, besitzen wichtige Maßnahme zur Aufrechterhaltung der Dichteine aus zwei oder mehr Glocken und zwei oder mehr wirkung an Gichtverschlüssen. Es ist sehr schwierig Gichtschüsseln gebildete Abdichtung am Ofenkopf. einen genügend schnellen und auch noch genauer Zwei Glocken liegen übereinander und die obere ist Druckausgleich in einem Zwei- oder Mehrglocken kleiner und dient zur Verteilung des Beschickungs- 65 Gichtverschluß zu erhalten. Das aus dem Ofet gutes auf der großen unteren Glocke. Die große stammende Gas muß zumindest einer Vorentstaubunj Glocke ist auf den oberen Ofendurchmesser abge- unterzogen werden, um die den Druck in der Leitunj stimmt, wobei auf der kreisförmigen Beschickungs- bestimmenden Ventile nicht zu beschädigen. Es trit

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Jäher in dor Regel ein nicht zu vermeidender Druck- Grund deren ein genauer Druckausgleich vorgenom-

wlusl in der Enlstaubungsvorrichtung ein. Dies men werden kann.

würde die Verwendung von staubfreiem Fremdgas Bekannt ist es, den Druckunterschied mit allen

rechtfertigen, Nachteilen einfach In Kauf zu nehmen. Es ist auch

Staubfreies und mit hohem Druck im Werksnetz 5 Dekuiini, einen Verdichter in das Reingasnetz einzuvorlumclenes Fremdgas, z, B. Stickstoff, bietet Vor- schallen, der den Druck so hoch bringt, daß gleichteile für einen störungsunempfindlichen Betrieb, so- zeitig beim öffnen der Absperrorgane die notwendige weit davon der Verschleiß der Absperrorg«uie be- Gas-Beschleunigung erzielt wird. Nach der Erfindung troffen ist. Der Regelungs- und Erzeugungsaufwand ist jedoch vorgesehen, daß die Schleusenkammer Ui sind jedoch sehr hoch, weil Siclierheitsvorkchriingen io einer ersten Druckstufe mit gereinigtem Gichtgas ungetrofi'en werden müssen, um die Schleusenkammern mittelbar aus dem Reiniger gefüllt wird, und in einer vor der Beaufschlagung mit weit über den Auslegungs- zweiten Drucksiufe eine Gichtgasmenge relativ gewerten liegendöii Drücken zu bewahren. Eine Un- ringen Volumens, jedoch von Ofenraumdruck zum sicherheit bleibt selbst bei aufwendigen Sicherheits- völligen Druckausgleich zwischen Schleusenkammer maßnahmen durch den rauhen Hochofenbetrieb be- 15 und Ofenraum zugeschaltet wird. Selbst wenn für stehen. das kleinere Gasvolumen der zweiten Stufe ein Kom-

Bei der Verwendung des vom Ofen produzierten pressor eingesetzt wird, ist dieser sehr klein, und es Gichtgases zur Drucksteigerung in der Schleusen- kann bereits vorhandenes Reingas verarbeitet werden, kammer wurde bislang aus Gründen des sonst zu Sofern Rohgas des Ofenraumes benutzt wird, liegen hohen Verschleißes das Gichtgas gereinigt. Je nach 20 wegen der geringen Menge weitaus günstigere Ver-ArI der Reinigung in unterschiedlichen zur Verfügung hältnisse vor. Diese gestatten, eine Reihe von Verstehenden Enistaubuiigt>voi richtungen tritt ein Druck- besserungen. Es ist ein besonderer Vorteil, eine Restabfall gegenüber dem Ofengasdruck ein. In einem gasmenge höheren Druckes beschleunigen zu können. Teil der gebauten öfen begnügt man sich mit dem Die erfindungsgemäße Methode des Druckauszur Verfügung stehenden Druck. In einem anderen 25 gleichens macht sich die Erkenntnis zunutze, daß Teil wurde eine zusätzliche Verdichtung vorgesehen^ nach dem Auffüllen der Schleusenkammer mit gewozu jedoch aus verschiedenen Gründen wiederum reinigtem Gichtgas aus dem Leitungsnetz hinter der nur gereinigtes Gichtgas statthaft ist. Druckreinigung, jedoch vor dem Ofendrucksteue-

Es ist auch schon bekannt (USA.-Patentschrift rungsorgan, die Druckdifferenz zum Ofendruck

3 276 757), gereinigtes Gichtgas aus der Gichtgas- 30 maximal 2000 mmWS beträgt, meist nur 500 bis

reinigung über einen Verdichter in einen Gasspeicher 1000 mmWS. Das Gas-Volumenanteil, welches not-

zu überführen, von wo aus das gereinigte Gas, ge- wendig ist, um in der Schleusenkammer gleichen

steuert in die Schleusenkammer gefüllt wird. Auch Druck wie im Ofenraum zu erzielen, beträgt dann

hier muß der in der Gichtgasreinigung verursachte nur wenige Kubikmeter, wie die nachfolgende Rech-

Druckabfall durch den Verdichter ausgeglichen wer- 35 nung ausweist:

den. Die Schleusenkammer wird dabei ausschließlich Schleusenkammer-Volumen abzüglich Volumen der

mit gereinigtem Gichtgas oder fremdem Gas (Inert- „. ~ _T/ _ ~_{n a}

gas) beaufschlagt. Das bekannte Verfahren ist daher tinsatzstotte ^- ^zum

durch die zusätzliche Verdichtung in einem Korn- Gastemperatur ί — 50 C

pressor und durch erheblichen Aufwand an Arma- 40 Betriebsdruck P = 3,0 ata

türen gekennzeichnet. Die Leistung von Verdichter Druckdifferenz Ap= 1000 mmWS

und Gasspeicher muß wegen der großen Volumina Atmosphärendruck p₀ = 1,0 ata

der Schleusenkammer unangenehm hoch angesetzt „.„. , „_c

werden. Die bekannte Einrichtung verlangt? aus- Differenzvolumen, um Ofen-

schließlich mit gereinigten Gasen Iu arbeiten. Die 45 ^koP^{fdruck zu} erreichen .... A F₀ [Nm³]

Einrichtung ist daher von der Seite des Aufwandes a) Gasmenge bis zum Erreichen des Druckes

her betrachtet schon ungünstig. ρ = 2,9 ata:

Beide Verfahren zum Druckausgleichen in der 973 2 9

Schleusenkammer besitzen bestimmte Mangel. Im F₀₁ = 20 —- = 49,05 Nm³

ersten Fall treten an den Dichtsitzen der Glocken 50 323 1,0

und Schüsseln die erwähnten hohen Gasgeschwindig- J₃) Gasmenge bis zum Erreichen des Druckes

keiten auf. Auch bei Verwendung von Dichtklappen, ρ — ■$$ _at_a;
deren Dichtsitze außerhalb des Weges des Beschik-

kungsgutes liegen, ist der Staub unangenehm. Es ist F ., = 20 · · --- = 50,70 Nm^;i
daher stets ein Verschleiß in größerem oder kleinerem 55 " 323 1,0
Umfang vorhanden. Im zweiten Fall führt die zusatz- y _ y _ y =1^5 N_m3
lieh notwendig werdende Verdichtung zu laufend 0 02 01 >
hohen Betriebskosten und zur Gefährdung der Ein- Die Rechnung geht dabei von einem Ofenraumrichtungsteile, da aus Gründen der Verdichterdimen- druck von 2 atü aus. Es ist also nur erforderlich, ir sionierung und der relativ kurzen Druckausgleich- 60 der zweiten Druckstufe 1,65 Nm³ nachzufüllen mi zeiten mit Drücken über dem Auslegungsdruck des einem Druck von 2 atü. Praktisch stellt die Nach-Gichtverschlusses gearbeitet werden muß. füllung nur einen zeitlich auszulösenden Impuls dar

Besonders schwerwiegend ist der Verschleiß dann, wobei die Gasmenge automatisch begrenzt wird,

wenn zur Verteilung des Gutes im Ofenraum immer Es ist ferner vorteilhaft, wenn als Gichtgas dei

noch solche Gichtverschlüsse verwendet werden, die 65 zweiten Druckstufe Rohgas aus dem Ofenraum ent

sich der Glocken bedienen. nommen wird, das vor dem Zuschalten gespeicher

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- und dabei beruhigt wird. Es wird der Nachteil de

erunde. ein Verfahren und Mittel vorzuschlagen, auf verschleißenden Wirkung der Staubteilchen durcl

deren einfache Ausscheidung vermieden. Die Aus- Δ F₀ [Nm³] bei konstantem Schleusenkammenfüll-

scheidung erfolgt in ruhendem Zustand des Gases. volumen in Abhängigkeit von verschiedenen Druck-

Dieser Schritt der Erfindung ist besonders wertvoll. differenzen gegenüber dem Ofengichtdruck;

Wenn nämlich die Staubteilchen an der hohen Be- F i g. 4 ist ein Diagramm für das Gasvolumen

schleunigung teilnehmen, bilden sie bei anfänglich 5 Δ F₀ [Nm³] bei konstanter Druckdifferenz ρ mmWS

hohen Strömungsgeschwindigkeiten (weit über 100 m/ in Abhängigkeit vom Füllvolumen der Schleusen-

sec) gefährliche Schleifkörper. Die große kinetische kammer F [m³].

Energie der Staubteilchen, deren Korndurchmesser Gemäß F i g. 1 liegen die Schleusenkammer 1 und

bis zu 10 mm betragen kann, verursacht insbesondere der Ofenraum 2 eines Hochofens übereinander

große Abrasionswirkungen an Rohrumlenkungen und io zwecks gasdruckverlustfreien Zuführens des Be-

Einzelwiderständen wie sie z. B. Ventile darstellen. schickungsgutes aus der freien Atmosphäre in den

Bestimmte Stäube, wie z. B. Koksgrus, zeichnen sich Ofenraum 2. Das Gut gelangt durch eine mit der

darüber hinaus durch große Härte aus. Dichtklappe 3 verschlossen gezeichnete öffnung in

Eine einfache Ausscheidung durch Beruhigen der die Schleusenkammer 1. Dort wird es auf den Klap-Strömung wird ferner dadurch unterstützt, daß eine 15 pen 4 und 5 gestaut bis zum Ablassen durch eine um das Mehrfache größere Menge Rohgas gespeichert öffnung, die mit der Dichtklappe 6 verschlossen gewird als für einen Druckausgleichvorgang erforder- zeichnet ist. Die Verteilung des Gutes findet auf der lieh ist. Verteilerglocke 7 statt, die im Ofenkopf angeordnet

Das Ausscheiden der Staubteilchen aus Rohgas ist. Es können auch andere Verteilvorrichtungen

kann zusätzlich unterstützt werden, indem in der 20 vorgesehen sein. Das im Ofenraum 2 entstehende

zweiten Druckstufe eine geringere Strömungs- Gichtgas wird durch Gasabzugsrohre 8, 9, 10 und 11

geschwindigkeit im Speicherraum eingehalten wird. abgeführt. Die über den Umfang des Ofenkopfes an-

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens geordneten Gasabzugsrohre 8, 9, 10 und 11 führen ist gekennzeichnet durch einen an den Ofenraum zu Explosionsventiien 14. Ein weiteres Abzugsrohr angeschlossenen Speicherraum für Rohgichtgas, von 25 12, ebenfalls mit einem Sicherheitsventil 13 abgedem eine absperrbare Rohrleitung zur Schleusen- schlossen, dient zum Abblasen bei Stillsetzung bzw. kammer des Gichtverschlusses verläuft, die außerdem Inbetriebnahme. Das Rohgas gelangt durch das Gasmittels eines Gichtgasreinigers mit Reingas versorg- abzugsrohr 15 in die Reiniger 16. Das gereinigte bar ist. Der Speicherraum dient neben seiner Funk- Gichtgas strömt durch die Drosselwand 17 den Reintion, Rohgas zu bevorraten, als Kraftspeicher. Der 30 gas-Verbrauchern zu. Aus der Schleusenkammer 1 letzte Rest der vorgesehenen Schleusengasmenge kann das Schleusengas durch die Ableitung 19 und kann beschleunigt in die Schleusenkammer geschoben das Ventil 20 abgelassen werden, wenn die Dichtwerden. Mit Hilfe einer Druckwelle wird das Füllen klappe 3 geöffnet werden soll, um das Beschickungsder Schleusenkammer erleichtert. gut einzulassen. Das noch nicht entspannte Reingas

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit dienen auch 35 ist vor der Drosselwand 17 in der Leitung 18 durch

parallelgeschaltete Versorgungsleitungen von Rei- das Absperrorgan 21 regulierbar. Ein Steuerimpuls

niger und Rohgasspeicher, die jeweils mit Absperr- erfolgt erst, wenn zwecks Druckausgleiches zwischen

Organen vor dem Eingang in die Schleusenkammer der Schleusenkammer 1 und dem Ofenraum 2 der

versehen sind. Bei Defekten kann vom einen Ein- Druckunterschied ausgeglichen werden soll. Das

strömventil auf das andere umgeschaltet werden. 40 Rohgas, das über die Gasabzugsrohre 8, 9, 10, 11

Die Parallelschaltung gestattet jedoch auch das Auf- und 15 in den Reiniger 16 strömt, erleidet je nach

einanderfolgen der Druckwellen von Reingas und dessen Eigenart einen Druckabfall. Es steht daher

grobentstaubtem Rohgas fein zu steuern. am Absperrorgan 21 mit niedrigerem Druck zur

Das Auswerfen des Staubes wird durch ein zusatz- Verfügung. Hierzu sieht die Erfindung den Speicherliches Merkmal der Erfindung durch einen Rohgas- 45 raum 22 vor, der über die Rohrleitung 23 mit Rohspeicher bewirkt, der mit Fangbehältern für den im gas versorgt wird. Das Rohgas kann den Speicher-Gas enthaltenen Staub versehen ist. Es ist dem raum 22 nicht durchströmen, sondern wird durch Fachmann empfohlen, entweder den Staub mit den das Absperrorgan 24 gestaut. In der Stauzeit fallen Behältern festzuhalten oder ihn nur zurückzuleiten die Staubteile über die Labyrinthbleche 25 oder ähnin ein Steigrohr, das das Rohgas führt. Es besteht 50 liehe Fangbehälter mit Vorsprüngen 26 aus der beauch die Möglichkeit, den Staub an anderer Stelle wegten Masse des Rohgases. Sofern die Rohrleitung mit einem getrennten Staubrohr in den Ofenkopf 23 steil verläuft, fällt der Staub in die Gasabzugszurückzuführen. rohre 9 und in den Ofenraum 2 zurück. Tritt nun das

Die Erfindung sieht ferner stark unterschiedliche Erfordernis des Druckausgleichs ein, wird das AbDurchmesser der Reingasleitung und des Rohgas- 55 sperrorgan 21 für das Reingas geöffnet, das bei gespeichers vor, wobei die Rohgasleitung den größeren öffneter Rückschlagsklappe 27 die Schleusenkam· Querschnitt aufweist. Das Rohgas strömt daher mit mer 1 füllt. Sowie die Reingasdruckwelle abzuebber stark herabgesetzter Geschwindigkeit. Dadurch fallen beginnt, erfolgt das öffnen des Absperrorgans 24 die Staubteilchen leichter aus dem Rohgas. und das entstaubte Rohgas drückt in die Rohrleitunj

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der 60 28 nach. Bevor ungereinigtes Rohgas nachströmt

erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch darge- wird das Absperrorgan 21 verfahrensbedingt wiede

stellt und im folgenden näher erläutert: geschlossen, so daß stets ein Zyklus nach dem Korn

F i g. 1 zeigt im Aufriß die Einrichtung an einem mando des Impulses des Druckunterschiede messen

Hochofengichtverschluß, dessen Schleusenkammer den Steuergerätes 29 abläuft. Das Ventil 30 auf de

mit Klappen versehen ist; 65 Zweigleitung 31 dient der Entlüftung des Rohrnetze

F i g. 2 zeigt im Aufriß die Einrichtung an einem bei Stillständen.

Glocken-Gichtverschluß; Die Zuteilung der Gasmengen braucht nicht durc

Piij ist ein Diagramm für das Gasvolumen eine gemeinsame Rohrleitung28 zu erfolgen. Es v,

jedoch vorteilhaft, die Reingasleitung 18 und die Rohgasleitung 32 parallel zu schalten.

Die Leitungen 18 und 32 können unterschiedlich im Durchmesser sein. Die Rohgasleitung 32 kann einen wesentlich größeren Durchmesser bzw. Querschnitt 33 besitzen. Die Festlegung erfolgt nach der Strömungsgeschwindigkeit und nach den gewünschten Drücken.

Gemäß F i g. 2 besteht der Gichtverschluß aus den drei Gichtglocken 34, 35 und 36. Zusammen mit den Gichtschüsseln 37 und 38 wird je eine

Schleusenkammer 1 gebildet. Die Reingasleitung 18 und die Rohgasleitung 32 führen das Gas getrennt ir die Schleusenkammer. Der Druckausgleichsvorgang ist ansonsten derselbe wie bereits beschrieben.
Aus den F i g. 3 und 4 können Werte für die Restgasvolumen der zweiten Druckstufe für unterschiedliche Drücke des Reingases abgelesen werden. Druckunterschiede ergeben sich je nach Anwendung bestimmter Reiniger. Die bei unterschiedlichen Drük-ίο ken sich ergebenden Restgasvolumen je nach Gicht verschlußgröße sind aus F i g. 4 zu entnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche: fUlche das Gut verteilt wird. Die Verteilfunktion ist

1. Verfahren zum Ausgleichen der Gasdrücke daher maßgebend für die Wahl der unterschiedlichen von Schleusenkammern und Ofenraum von Glockendurchmesser. Es ist wegen der Wllrmebean-Schachtöi'en, insbesondere von Hochöfen, bei spruchung ungünstig, gerade die untere Glocke größer dem das rohe Gichtgas aus dem Ofenraum zu- 5 zu wühlen. Die Verteilung des Gutes jedoch bestimmt ntichst gereinigt und dann in die Schleusen- den Ofengang und somit das Arbeitsergebnis, Der kammer gegeben wird, dadurch gekenn- Funktion des Verteilens kommt ein höherer Grad als zeichnet, daß die Schleusenkammer in einer der Funktion des Dichtens zu, Trotzdem hat eine ersten Druckstufe mit gereinigtem Gichtgas un- gute Abdichtung an der Gicht von Hochöfen wegen mittelbar aus dem Reiniger gefüllt wird, und in io des in neuerer Zeit gesteigerten Druckes an Bedeueiner zweiten Druckstufe eine Gichtgasmenge tung gewonnen. Der höhere Gasdruck im Ofenraum relativ geringen Volumens, jedoch von Ofen- von Hochöfen und anderen öfen, die sogar mit raumdruck zum völligen Druckausgleich zwischen Unterdrücken arbeiten (Steinbrennöfen) bewirkt eine Schleusenkammer und Ofenraum zugeschaltet Unterstützung der chemisch-physikalischen Vorgänge, wird. is So beeinflußt ein höherer Druck an Hochöfen den

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Vorgang des Eisenerzreduzierens positiv. An die kennzeichnet, daß als Gichtgas der zweiten Druck- Dichtwirkung der Gichtverschlüsse werden jedoch stufe Rohgas aus dem Ofenraum entnommen erhöhte Anforderungen gestellt.

wird, das vor dem Zuschalten gespeichert und Beim Zweiglocken-Gichlverschluß können die

dabei beruhigt wird. ao beiden Gichtglocken nur betätigt werden, wenn der

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, Druck ober- und unterhalb in der durch eine Gichtdadurch gekennzeichnet, daß eine um das Mehr- schüssel gebildeten Schleusenkammer gleich groß ist. fache größere Menge gespeichert wird als für Wenn daher die obere Glocke geöffnet wird, muß in einen Druckausgleichvorgang erforderlich ist. der darunterliegenden Gichtschüssel Atmosphären-

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, 25 druck herrschen, d. h., der dort vorher vorhandene dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Druck wird durch Ablassen des Gases gesenkt.
Druckstufe eine geringere Strömungsgeschwin- Andererseits muß der Druck in der Schleusendigkeit im Speicherraum eingehalten wird. kammer ziemlich gleich groß sein wie der Ofenraum-

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfall- druck, wenn die untere Gichtglocke mit wirtschaftlich rens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeich- 30 vertretbarem Energieaufwand zu öffnen sein soll. Für net durch einen an den Ofenraum (2) angeschlos- jede Ofenraumbeschickung sowie für das Beschicken senen Speicherraum (22) für Rohgichtgas, von der großen Glocke ist Druckausgleich in der zwischen dem eine absperrbare Rohrleitung (28) zur zwei Glocken liegenden Schleusenkammer erforder-Schleusenkammer (1) des Gichtverschlusses ver- lieh. Das hierzu verwendete Gas kann grundsätzlich läuft, die außerdem mittels eines Gichtgasreinigers 35 das au» dem Ofen stammende Gas oder Fremdgas (16) mit Reingas versorgbar ist. sei.:. Das Ofengas von Hochöfen ist stark staub-

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeich- belastet, jedoch entsprechend billig und erfordert net durch parallelgeschaltete Versorgungsleitun- einen geringen Aufwand an Zusatz-Einrichtungen, gen (18,32) von Reiniger (16) und Rollgasspeicher Der im Hochofen-Gichtgas mitgeführte Staub ver-(22), die jeweils mit Absperrorganen (21, 24) vor 40 ursacht großen Verschleiß an den Dichtsitzen von der Rückschlagklappe (27) in die Schleusenkam- Glocken und Gichtschüsseln. Sofern es nicht gelingt, mer (1) versehen sind. einen weitestgehenden Druckausgleich zwischen