DE2548067A1

DE2548067A1 - Verbesserungen bei der abgasverwertung bei konverteranlagen bzw. bei anlagen zum frischen von metall

Info

Publication number: DE2548067A1
Application number: DE19752548067
Authority: DE
Inventors: Pierre Georges Vicard
Original assignee: SOC LAB SARL
Current assignee: SOC LAB SARL
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1975-10-28
Publication date: 1976-05-06
Also published as: JPS5633443B2; JPS5167209A; DE2548067B2; US4040608A; DE2548067C3; GB1525273A

Description

Frankreich

Es werden die Prioritäten der 1. französischen Zusatzanmeldung Nr. 74 4o613 vom 29.1ο.1974, der 2. französischen Zusatzanmeldung Nr. 74 4o698 vom 29.11.1974 und der 3. französischen Zusatzanmeldung Nr. 75 o351o vom 3o.1.1975 in Anspruch genommen

Verbesserungen bei der Abgasverwertung bei Konverteranlagen bzw. bei Anlagen zum Frischen von Metall

Zusatzanmeldung zur deutschen Patentanmeldung P 23 11 527.7-24

Die Erfindung betrifft die Verwertung in der im Hauptpatent beschriebenen Weise der Gase, die von Konverteranlagen der Hüttenindustrie und ähnliche abgeblasen werden.

Nach diesem Patent wird das Gas mittels einer dicht über der Ausflußöffnung des Konverters sich öffnenden Rohrleitung abgesaugt

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während gleichzeitig in einen das Einlaufende dieser Gasabsaugleitung kreisförmig umschliessenden Raum umgebende Luft hineingesaugt und diese Luft mittels eines separaten Ventilators einer von den Gasen durchströmten Brennkammer zugeführt wird, um diese Gase zu verbrennen, wobei die Feuerungsgase gereinigt durch einen Schacht abgeführt werden. Ein Teil der geMnigten Rauchgase wird vorzugsweise in einem kreisförmigen, zwischen der Gasabsaugleitung und der Luftabsaugleitung vorgesehenen und als träge Abtrennung der Luft von den aus dem Konverter austretenden Brenngasen dienenden Zwischenraum umgewälzt.

In der Praxis werden die Abgase von einem Konverter der Hüttenindustrie in sehr ungleichmäßiger Qualität und Quantität abgeblasen. In bestimmten Phasen entwickelt sich hauptsächlich träges CO₉. In anderen Phasen wiederum besteht das austretende Gas fast ausschliesslich aus brennbarem CO. Hinzu kommt, daß dem Sauerstoff bei bestimmten Blasverfahren Stickstoff oder CO₂, das wenigstens teilweise in den Abgasen enthalten ist, beigemischt wird. Diese Umstände machen es daher erforderlich, die Ventilatoren ständig neu einzustellen. Soll außerdem die Brennkammer ständig Wärme erzeugen (wenn sie z.B. als Dampfkessel arbeitet und die Dampferzeugung nicht unterbrochen werden darf), so müssen besondere geeignete Mittel (zusätzlicher Ölbrenner, Abführung der aus mehreren nicht synchron arbeitenden Konvertern stammenden Brenngase in eine einzige Brennkammer usw.) vorgesehen werden. Dies kompliziert die Anlage und macht ihre Benutzung problematischer. Gemäß dem Zusatzpatent wird ein Teil der Gase, die der Brennkammer zugeführt werden, entnommen, wobei vermieden wird, daß sämtliche Gase in der Kammer verbrennen, und der besagte Teil wird zu einer geeigneten Verbrauchersteile geleitet.

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Gemäß einem weiteren das Zusatzpatent kennzeichnenden Merkmal wird die Fördermenge des Hilfsventilators vermindert, um die Verbrennung der Gase in der Brennkammer ganz zu unterbinden oder zumindest in einem beträchtlichen Ausmaß zu reduzieren. Vorteilhafterweise wird der Förderstrom des Hauptventilators so eingestellt, daß er sich nach Parametern, die im wesentlichen der Temperatur der von dem Hilfsventilator angesaugten Luft entsprechen, richtet. Insbesondere können hierzu ein in der Luftabsaugleitung angeordneter Wärmemeßfühler, ein Wattmeter zur Messung der von dem Hilfsventilator verbrauchten Leistung (die abnimmt, wenn sich die Luft erwärmt), ein auf den Druckunterschied zwischen einem unteren und oberen Punkt der Luftabsaugleitung ansprechendes Monometer usw. benutzt werden. Das Zusatzpatent betrifft weiterhin eine Brennkammer, die eine Gasentnahmeleitung umschliesst, welche sich dicht über dem Eintritt der Gase in die Brennkammer und im wesentlichen koaxial zu diesem Eintritt öffnet. Die Luftzufuhr ist dann vorteilhafterweise rings um die Entnahme leitung dem Gasstrom entgegengerichtet angeordnet.

In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig.l eine Anlage zum Auffangen und Verwerten der Abgase aus einem Bessemer-Konverter, in schematischer Darstellung Fig.2 eine Variante.

Fig.3 einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform der Brennkammer der Variante gemäß Fig.2. Fig.4 eine gegenüber Fig.l abgewandelte Form der Brennkammer.

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Die schematische Darstellung gem. Fig. 1 zeigt einen Konverter 1 der Hüttenindustrie vom Typ Bessemer mit dem Sauerstoff-Strahlrohr 2 in der Metallschmelze. Mit 4 ist die Gasabsaugleitung bezeichnet, die sich unmittelbar über der Ausflußöffnung des Konverters 1 öffnet und in der Brennkammer 5 mündet. Die aus dieser Kammer austretenden Gase durchqueren den Reiniger 6 und werden von dem Zugventilator 8, der den Unterdruck in der Gasabsaugleitung bestimmt, in den Schacht 7 abgeführt. Ein Teil der von dem Ventilator 8 abgeführten Gase wir,d über eine Leitung 11 und ein Ventil 12 einem das Einlaufende der Absaugleitung 4 kreisförmig umgebenden Raum Io wieder zugeführt, um dort eine träge zylindrische Abtrennung zu bilden. Um den Raum Io ist ein weiterer Raum 14 angeordnet, der durch die Ventile 15 mit einer Luftabsaugleitung 17 verbunden ist, welche in einen Ventilator 18 mündet, dessen Druckleitung 19 in die Brennkammer 5 mündet. Mit 3 ist die gesamte Haube über dem Konverter 1 bezeichnet; 16 ist der Raum über den Ventilen 15, an den die Luftabsaugleitung 17 angeschlossen ist; 2o und 22 sind einzelne Zusatzhauben oberhalb der Beschickungsund Ablaßstellungen des Konverters, die durch die Ventile 21 respektive 22 mit dem Raum 16 verbunden sind.

In dem kreisförmigen Raum 14 für die Laufabsaugung ist ein Wärmemeßfühler 31 angeordnet, der vorteilhafterweise an der Aussenwand 13 besagten Raumes befestigt ist, damit er von keiner Erwärmung der Innenwand 9 durch die wieder zugeführten Gase aus der Leitung 11 beeinflusst wird. Des weiteren wird die von dem Motor 32 zum Antrieb des Ventilators 18 verbrauchte Leistung von einem Wattmeter 33 gemessen, wobei die Analogsignale von 31 und 33 in einem Additionskreis 34 konbiniert werden, der auf ein Steuergerät 35 einwirkt. Letzteres betätigt wiederum ein in die Gasleitung zwischen dem Reiniger 6 und dem Zugventilator 8 eingebautes

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Ventil 36 sowie einen dem Motor 38 zum Antrieb des Ventilators vorgeschalteten Drehzahlregler 37. Außerdem ist zwischen dem Auslauf des Ventilators 8 und dem Schacht 7 ein Schaltventil angeordnet, das es ermöglicht, die von 8 abgeführten Gase entweder in den vorgenannten Schacht oder zu einer nicht dargestellten Verbraucherstelle zu leiten.

Die erfindungsgemässe Einrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn der Konverter Heizgas in ausreichender Menge entwickelt und dieses Gas in der Kammer 5 verbrannt werden soll, so wird der Wärmemeßfühler 31 und das Wattmeter 33 außer Betrieb gesetzt. Das Ventil 12 wird so eingestellt, daß im Raum Io die Bildung einer kreisförmigen Abtrennung aus trägen Gasen gewährleistet ist und man betätigt das Schaltventil 39, um den Auslauf des Ventilators 8 mit dem Schacht 7 zu verbinden. Unter diesen Voraussetzungen können die beiden Ventilatoren 18 und 8 so betrieben werden, daß sämtliche aus dem Konverter ausströmende Gase in der Brennkammer 5 verbrennen.

Sollen diese Gase jedoch verwertet werden, ohne daß sie zu einem wesentlichen Teil in der Brennkammer 5 verbrennen, so betätigt man das Schaltventil derart, daß der Auslauf des Ventilators 8 nicht mehr mit dem Schacht 7 sondern ausschliesslich mit einer Leitung 4o, die zu der Stelle führt, an der diese Gase verbraucht werden sollen, verbunden wird. Die Lufteinlassventile 15 in der Leitung 17 werden teilweise geschlossen, um das Fördervolumen des Luftventilators 18 um ca. 8o% zu drosseln. Der Wärmemeßfühler 31 und das Wattmeter 33 werden wieder in Betrieb gesetzt.

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Unter diesen Bedingungen richtet sich das Fördervolumen des Absaugventilators 8 nach der Temperatur der vom Ventilator 18 noch abgesaugten Luft sowie nach der von diesem Ventilator ver-r brauchten elektrischen Leistung. Aufgrund der sehr starken Drosselung des Fördervolumens der der Brennkammer 5 zugeführten Luft ist die Verbrennung in dieser Kammer extrem reduziert. Infolgede-ssen werden die aus dem Konverter entweichenden brennbaren Gase nach einer vorherigen Reinigung und Abkühlung nahezu vollständig zu der gewünschten Verbraucherstelle, z.B. Gasbehälter, Verteilungsnetz, Kesselfeuerung oder, wenn diesen Gase einen zu niedrigen Heizwert haben, sogar als Gichtgasfackel abgeführt. In diesem Fall erfolgt danrJkeine Rückführung durch die Leitung 11; es bildet sich daher in dem Raum Io keine Abtrennung mehr durch träge Gase und der überströmende Teil der Gase aus dem Konverter geht in die Luftleitung 17 und wird dort verbrannt. Dabei erhöht sich die Temperatur und dementsprechend die Drehzahl des Zugventilators 8 durch Auslösung des Wärmemeßfühlers 31, des Additionskreises 34 und des Steuergerätes 35, wobei das Ventil 36 gleichzeitig noch mehr geöffnet wird. Somit tritt eine erhöhte Saugwirkung ein, die das vorgenannte überströmen verhindern soll. Ferner nimmt die vom Ventilator 18 verbrauchte Leistung bei Erwärmung der Luft in der Leitung 17 ab, und das Wattmeter 33 sendet einen entsprechenden Befehl, der dasselbe bewirkt wie der Befehl des Wärmemeßfühlers 31.

Es wäre selbstverständlich möglich, nur den Wärmemeßfühler 31 oder nur das Wattmeter 33 zu benutzen, aber beide Geräte zusammen garantieren eine größere Schaltsicherheit, um unvorhersehbare Nebenerscheinungen (z.B. eine Flamme, die zufällig gegen den Wärmemeßfühler 31 schlägt), auszuschliessen.

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Verringert sich die Menge der aus dem Konverter entweichenden Gase, so erfolgt die Regelung in umgekehrter Richtung: die Temperatur fällt am Wärmemeßfühler 31 ab und der Ventilator 18 hat einen erhöhten Leistungsverbrauch. Dadurch verlangsamt sich die Geschwindigkeit des Absaugventilators 8, und das Ventil 36 schließt sich ein wenig. Zu bemerken ist, daß die Temperatur der Luft in der Absaugleitung 17 indirekt überwacht werden kann, indem man letztere so anordnet, daß ihr Auslaufende am Einlauf des Ventilators 18 höher liegt als ihr Einlauf-Ende (Steigleitung). Zwischen dem Ein- und Auslauf dieser Leitung tritt dann nämlich ein niedriger aber durchaus meßbarer Druckunterschied auf, der sich linear mit der Temperatur ändert. Der Wärmemeßfühler 31 kann dann durch ein empfindliches Manometer ersetzt werden.

Eine weitere Möglichkeit, den Wärmemeßfühler 31 und/oder das Wattmeter 33 während der Abblasphase zu ersetzen, besteht darin, daß man von der Sauerstoffmenge ausgeht, wobei sich die Gastemperatur dann während der ganzen vorgenannten Phase nach dieser Menge richtet.

Als Regelparameter kann ferner das Ergebnis der Analyse der entnommenen Gase benutzt werden. Die Anlage gem. Fig. 1 ermöglicht ebenfalls die Verwertung der nicht brennbaren Gase (wie CO₂), die aus dem Konverter in bestimmten Phasen seiner Arbeitsweise entweichen.

Wie Fig. 2 zeigt, können die abgeführten Gase der Brennkammer auch noch direkt mittels einer geeigneten Rohrleitung z.B. 41 entnommen werden. In diesem Fall muß jedoch darauf hingewiesen werden, daß der Zugventilator dann nicht mehr benutzt werden kann und daß für die Leitung 31 ein weiterer Ventilator 8a vorgesehen werden muß. Außerdem sind die auf diese Weise entnommenen Gase nicht gereinigt, so daß ein Zusatzreiniger 6a vorzusehen ist, falls der Staubgehalt sich störend auswirkt.

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B A 8 O B 7

Bei 42 wurde die Leitung, die zur Verbraucherstelle führt, wieder geschlossen. Der Ventilator 8a und die Leitung 41 können mit denselben Regelorganen ausgestattet sein wie der Ventilator 8 und die Absaugleitung, wobei auch diese Organe von dem Wattmeter 33 und dem Wärmemeßfühler 31 gesteuert werden.

Fig.3 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine vorteilhafte Aus führung s form der Brennkammer 5 in einer Anlage, der im wesentlichen unverbranntes Gas entnommen werden soll. Diese Brennkammer hat eine vertikal verlängerte Form, in welche die Gaszuführung 4 unten bei 4a mündet und dabei nach oben gerichtet ist. Die Gasentnahmeleitung 41 öffnet sich dicht über dieser Mündung und ist in der verlängerten Achse der Gaszuleitung 4 angeordnet. Die Luftzuführung 19 ist mit einem ringförmigen Kopf 43 verbunden, der in der oberen Hälfte der Brennkammer 5 die Gasentnahmeleitung umschliesst und mit Düsen 44 ausgestattet ist, die nach unten zur Mündung der Leitung 4 gerichtet sind. Die Auslassöffnung 45 für die Rauchgase befindet sich am oberen Ende der Brennkammer 5. 46 stellt eine Düse dar, mit der in die Leitung 41 ein geeignetes Mittel eingespritzt werden kann, z.B. flüssiges oder dampfförmiges Wasser. Bei der hohen Gastemperatur führt dieses Wasser zu folgenden Umsetzungen:

- C..+ H₂P CO + Η« - 31) kcal

dabei reagiert es mit den in den Gasen beispielsweise infqlge des Zerfalls von G0„ in CO und C bei den sehr hohen Temperaturen eventuell vorhandenen Kohlenstoffpartikel

- CO + H₂O CO₂ + H₂ +10 kcal

dabei reagiert es bei unterschiedlichen Temperaturen mit dem Kohlenoxyd.

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Das Wasser oder eine andere Substanz kann beliebig entweder auf der Innenwand der Gasentnahmeleitung oder direkt in den gasförmigen Strom eingespritzt werden. Die Einspritzung erfolgt vorteilhafterweise gegen die Gasströmung.

Die Temperatur der Gase, in die das Wasser eingespritzt wird, kann leicht hoch gehalten werden, indem man einerseits die Brennkammer in einem kürzeren Abstand zu dem bzw. den Konverter(n) aufstellt, um die Abkühlung in der Auffangleitung zu begrenzen, und man andererseits vorsieht, einen ziemlich hohen Prozentsatz der/aufgefangenen Gase in dieser Kammer zu verbrennen, um eine ausreichende Wärmeentwicklung zu erzielen.

Der Ventilator 8a in Fig. 2 bewirkt, wenn er im Verhältnis zum Ventilator 8 richtig eingestellt ist, daß der mittlere Teil der aus Leitung 4 austretenden Gassäule durch die Leitung 41 abgesaugt und abgeführt wird, ohne daß sie sich in der Brennkammer ausdehnt. Hierzu ist zu bemerken, daß dieser mittlere Teil nur einen sehr geringen Prozentsatz an trägen, von der Abschirmung aus dem kreisförmigen Raum Io stammenden Gasen führt, da diese tragen Gase die Tendenz haben, eine Art Hohlmantel zu bilden, der sich bei Berührung der Wand der Leitung 4 auflöst. Andererseits wird die aus den Düsen 44 ausströmende Luft nach unten gegen den aussenliegenden, vonjder Saugwirkung der Leitung 41 nicht erfassten Teil der von der Leitung 4 zugeführten Gase geblasen. Dieser Teil der Gase wird somit gründlich mit Luft durchgesetzt und verbrennt vollständig, wobei der Prozentsatz an unverbrannten Gasen unbeachtlich ist. Die Brennkammer 5 ist natürlich mit Mitteln zur Wärmeaufnahme z.B. mit Rohrbündeln zur Erzeugung von Heißwasser oder heißem Dampf ausgestattet.

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Sollen die Gase in der Brennkammer nicht verwertet werden, so ist es trotzdem von Vorteil, wenn man die Luftzufuhr so beibehält, daß die Luft gegen die in die Kammer eintretenden Gase geblasen wird. Diese Anordnung ist in Fig.4 veranschaulicht. Sie zeigt die Leitung 19 mit einer einzigen Mündung 19a, die so angeordnet ist, daß sie der Mündung der Gaszuführung 4 genau senkrecht gegenüber liegt.

Die vorliegende Beschreibung ist nur ein Beispiel der möglichen Ausführungsformen und begrenzt in keiner Weise die Ansprüche des Zusatzpatents, die auch dann bestehen bleiben, würde man die beschriebenen Einzelheiten der Ausführung durch jede beliebigen gleichwertigen Einzelheiten ersetzen.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Verwertung von Abgasen aus Verbrennungs·* oder Vergüteöfen der Hüttenindustrie, dergestalt, daß diese Ab« gase von einem Hauptventilator durch, eine Rohrleitung abge— saugt werden, deren Einlaufende sehr dicht über der Aus— flußöffnung des Ofens liegt, um die Abgase einer Brennkammer zuzuführen, während gleichzeitig rings;.um das Einlaufende dieser !Rohrleitung Luft eingesaugt wird, die mit Hilfe eines Zusatzventilators in besagte Brennkammer geleitet wird, damit die Abgase, wenn sie brennbar sind, dort verbrennen (deutsche Patentanmeldung P 23 11 i?27o7-24 vom 8,3.1973,

DBP o·), dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der

der Brennkammer zugeführten Gase entnimmt und dabei vermeidet, daB diese, wenn sie brennbar sind, dort vollständig verbrennen, um den besagten (Teil der Abgase einer geeigneten Verbraucherstelle zuzuführen·

2o) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Leistung des Zusatzventilators reduziert, um die Verbrennung der Gase in der Kammer ganz zu unterbinden, oder zumindest in einem beträchtlichen Maße zu drosseln, wobei diese unverbrannten oder sehr unvollständig verbrannten Ga·* se nach der Auslaßöffnung der Brennkammer entnommen werden«,

3·} Verfahren nach Anspruch 1, anwendbar auf solche .Anlagen, die mit Mitteln zur Umwälzung der die Brennkammer auf normalem Weg verlassenden Hauchgase ausgestattet sind, um zwischen dem Einlaufende der Gasabsaugleitung und dem Einlauf der das besagte Einlaufende der Gasabsaugleitung ringförmig um* schließenden Luftabsaugung eine träge Zwischenabschirmung zu errichten, dadurch gekennzeichnet, daß diese

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Umwälzmittel "bei Verwertung der Abgase in unverbranntem "bzw. sehr unvollständig verbranntem Zustand außer Betrieb gesetzt werden.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase der Brennkammer direkt entnommen werden.

5.) Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase der Brennkammer mittels einer Leitung entnommen werden, die sich in dieser Kammer dicht über der in dieser Kammer liegenden Mündung der Gasabsaugleitung öffnet und dabei im wesentlichen in der Achse dieser Mündung angeordnet ist.

6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man in diese Brennkammer Luft gegen den in die Kammer eintre« tenden Gasstrom bläst»

7.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Förderleistung des Hauptventilators in Abhängigkeit von Parametern steuert, die im wesentlichen der Temperatur der von dem Zusatzventilator abgesaugten Luft entsprechen.

8.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Regelparameter die Temperatur der abgesaugten Luft, z.B. mit Hilfe eines Wärmemeß fühle rs und die von dem Zusatzventilator verbrauchte Leistung kombiniert benutzt.

9·) Verfahren nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß man den zwischen einem unteren und einem oberen Punkt der Ab« saugleitung des Zusatzventilators vorhandenen Druckunter« schied als Parameter oder als einen der Parameter benutzt.

Oo) Verfahren naeh Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, daß man. in dem Falle eines Konverters mit. Sauerstoff strahlrohr die eingeblasene Säuerstoffmenge als Regelparameter benutzt.

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11.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das !Resultat der Analyse der entnommenen Gase als Parameter benutzt.

12.) Verfahren nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig auf die Drehzahl des Hauptventilators und auf den Querschnitt der daran angeschlossenen Absaugleitung einwirkt.

13.) Brennkammer zur Verwirklichimg des Verfahrens nach Anspruch 5, in welche die Heizgase an einem Ende eintreten und sie am anderen Ende wieder verlassen, dadurch gekennzeichnet, daß darin eine Gasentnahme leitung mündet, die sich dicht über dem besagten Einlauf der Gase öffnet und dabei im wesentlichen in der Achse dieses Einlaufe angeordnet ist, wobei diese Entnahmeleitung an einen besonderen geeigneten Absaugventilator angeschlossen ist.

14.) Brennkammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr ringförmig um die Gasentnahme leitung angeordnet und so ausgerichtet ist, daß die Iftift gegen den Strom der die Kammer durchquerenden Abgase geblasen wird.

15ο) Brennkammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Mitteln ausgestattet ist, um in die Gasentnahme— leitung eine geeignete Substanz, beispielsweise Wasser einzuspritzen, damit sie mit diesen Abgasen reagiert und dadurch die Eigenschaften der Abgase verbessert, insbesondere um sie mit Wasserstoff anzureichern.

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