DE4117834A1

DE4117834A1 - Scrap pre-heating process for discontinuous steel-making processes - using waste gas from melting unit in scrap preheater with combustion chamber and intermittent fuel injection

Info

Publication number: DE4117834A1
Application number: DE19914117834
Authority: DE
Inventors: Hans-Ruediger Dr Dorst; Hartmut Dr Ing Krause
Original assignee: STEB STAHL TECHNOLOGIE und ENG
Current assignee: STEB STAHL TECHNOLOGIE und ENG
Priority date: 1991-05-29
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1992-12-03

Abstract

Scrap preheating process for discontinuous steelmaking proceses, using waste gas from the refining process for preheating steel scrap, whereby waste gases from a steel melting unit, e.g, a converter (1), are collected and partially burned in a combustion chamber (11) and passed to the lowest section of the scrap preheater (4), while a combustion medium is simultaneously blown into the preheater (4) and combustion is maintained. Complete combustion of the waste gas takes place in the upper section of the preheater prior to exhausting same. A fuel medium is injected and burned in the combustion chamber (11) outwith the periods of converter operation and scrap charging and the hot gases are passed through the scrap. USE/ADVANTAGE - For discontinuous steelmaking processes, with uniform continuous preheating of scrap, optium utilisation of process waste gas and favourable overall energy efficiency.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen und gleichmäßigen Vorwärmen von Schrott bei diskontinuierlichen Stahlerzeugungsverfahren.The invention relates to a method for continuous and uniform preheating of scrap in discontinuous Steel production process.

Es sind bereits eine Vielzahl von Lösungen zum Vorwärmen von Schrott bei diskontinuierlichen Stahlerzeugungsverfahren be kanntgeworden.There are already a variety of solutions for preheating Be scrap in discontinuous steelmaking processes became known.

So ist durch die DD-PS 2 84 901 ein Verfahren und eine Vor richtung zur Stahlerzeugung aus Roheisen und Schrott in einem Sauerstoffkonverter, bei dem erhöhte Schrottsätze verarbeitet und dabei Bodendüsen und/oder eine Lanze zum Sauerstoffein trag eingesetzt werden, bekanntgeworden, bei dem der kalte Schrott durch die Konverterabgase vorgewärmt wird. Dabei wer den die aus dem Konverter abgeführten Abgase mittels Zufüh rung sauerstoffhaltiger Gase separat nachverbrannt und dann in an sich bekannter Weise zur Wärmeübertragung durch die kalte Schrottschüttung geleitet.DD-PS 2 84 901 is a process and a method Direction for producing steel from pig iron and scrap in one Oxygen converter, which processes higher scrap rates and thereby floor nozzles and / or a lance to oxygenate become known, where the cold Scrap is preheated by the converter exhaust gases. Here who the exhaust gases discharged from the converter by means of feed tion of oxygen-containing gases is then burned separately and then in a manner known per se for heat transfer through the headed cold scrap.

Durch die DE-AS 23 02 012 ist ein Verfahren zum Vorwärmen von Schrott durch Beheizung mit Verbrennungsabgasen in mindestens zwei wärmeisolierten Behältern bekanntgeworden, bei dem die Verbrennungsabgase unter dem Heizdeckel des ersten Behälters erzeugt und dann durch die hintereinandergeschalteten weite ren Behälter hindurchgeleitet werden. Dabei wird beim periodi schen Weiterbewegen eines Behälters das Heizgas abwechselnd von oben und von unten zugeführt. In der letzten Aufheizstufe, d. h. bevor der Behälter dem Schmelzofen zugeführt wird, wird er stets nur in einer Richtung vom Heizgas durchströmt, so daß bei langen Strömungswegen eine große Temperaturdifferenz zwischen der Eintrittsseite und der Austrittsseite der Heiz gase unvermeidbar ist.DE-AS 23 02 012 is a method for preheating Scrap by heating with combustion gases in at least two heat-insulated containers, in which the Combustion gases under the heated lid of the first container generated and then through the series connected width be passed through the container. The periodi alternately moving a container fed from above and from below. In the last heating stage, d. H. before the container is fed to the melting furnace he only flows through the heating gas in one direction, so that with long flow paths there is a large temperature difference between the inlet side and the outlet side of the heater gases is unavoidable.

Weiterhin ist aus der US-PS 28 05 143 eine Lösung bekanntge worden, die vorsieht, einen Teil des Heizgases, das den Char giergutvorwärmer durchströmt und sich im Wärmetausch mit dem Chargiergut abgekühlt hat, zurückzuführen und mit dem heißen Heizgas an der Eintrittsseite des Chargiergutvorwärmers zu vermischen, wodurch dessen Temperatur herabgesetzt wird, so daß es nicht mehr zu einer Überhitzung des Chargiergutes kommen kann. Dadurch verlängert sich jedoch die Dauer der Aufheizzeit und es erniedrigt sich die mittlere Temperatur, auf die das im Chargiergutvorwärmer befindliche Chargiergut aufgeheizt werden kann.Furthermore, a solution is known from US-PS 28 05 143 that provides a portion of the heating gas that the Char flows through yawning preheater and exchanges heat with the Has cooled cargo, traced and with the hot Heating gas on the inlet side of the charge preheater mix, reducing its temperature, so that there is no longer overheating of the cargo can come. However, this extends the duration of the Heating up time and it lowers the mean temperature, to the cargo in the batch preheater can be heated.

Bei der durch die DE-OS 30 38 515 bekanntgewordenen Vorrich tung wird eine gleichmäßige Erhitzung des gesamten aufzuhei zenden Gutes und eine Verringerung von Druckverlusten dadurch angestrebt, daß die heißen Gase über den Querschnitt ver teilt durch das Chargiergut hindurchgeleitet werden. Zu diesem Zweck sind am inneren Umfang des Chargiergutvorwärmers in gleichen Umfangsabständen eine Anzahl von Kanälen in senk rechter Richtung vorgesehen, die jeweils Durchlässe zur Ver bindung der Kanäle mit dem Inneren des Schrottvorwärmers in Radialrichtung aufweisen. Weiterhin ist ein senkrechter Kanal in der Mitte des Vorwärmers ausgebildet. Die Ausbildung dieses senkrechten Kanals in der Mitte des Vorwärmers kann bei der Beschickung mit Kleinschrott zu Komplikationen führen, indem Kleinschrotteile in diesen Schacht stürzen und diesen dadurch zum Teil verschließen. In diesem Fall ist eine gleichmäßige Durchströmung des Chargiergutes nicht mehr gewährleistet.In the case of the Vorrich made known by DE-OS 30 38 515 tion will heat up the entire evenly good and a reduction in pressure loss sought that the hot gases ver divide through the cargo. To this Purpose are on the inner circumference of the charge preheater in equal number of channels in vertical circumferential distances Right direction provided, the passages to Ver binding of the channels with the inside of the scrap preheater Have radial direction. There is also a vertical channel formed in the middle of the preheater. Training this vertical channel in the middle of the preheater can at Feeding with small scrap lead to complications by Throw small shot parts into this shaft and thereby this partially close. In this case it is an even one Flow through the cargo no longer guaranteed.

Bei der durch die DE-OS 31 07 548 bekanntgewordenen Vorrich tung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 ist der Be hälterinnenraum des Chargiergutvorwärmers durch einen zur Bo denöffnung hin schräg abfallenden Rost in einen Aufnahmeraum für das Chargiergut und in einen freien unteren Ringraum un terteilt, der an eine das Heizgas zuführende Heizgasleitung angeschlossen ist. Die Bodenöffnung ist durch zwei ausschwenk bare Klappen verschlossen, die ebenfalls als gasdurchlässige Roste ausgebildet sind. Bei dieser Vorrichtung wird die Rand zone des im Chargiergutvorwärmer befindlichen Chargiergutes stärker erwärmt als die zentrale Zone. Darüber hinaus sind für die zentrale Zone keine kurzen Strömungswege mehr gewährlei stet.In the case of the Vorrich made known by DE-OS 31 07 548 device according to the preamble of claim 1 is the Be container interior of the cargo preheater through a to the Bo the opening sloping towards the grate in a recording room for the cargo and in a free lower annular space subdivides the to a heating gas supplying the heating gas line connected. The bottom opening can be swung out by two bare flaps closed, which are also gas permeable Grates are formed. In this device, the edge zone of the cargo to be found in the cargo preheater warmed more than the central zone. They are also for the central zone no longer guarantees short flow paths continuous

Bei der durch die DE-OS 34 47 267 bekanntgewordenen Lösung, die eine Vorrichtung zum Erhitzen von Chargiergut betrifft, ist vorgesehen, daß im Behälter ein den Deckel durchdringen der, am unteren Ende und im oberen Bereich verschlossener, an hebbarer und absenkbarer Hohlzylinder angeordnet ist, der in der abgesenkten Position die Bodenöffnung verschließt und in der angehobenen Position die Bodenöffnung zur Entleerung des Behälters freigibt. Dabei mündet die obere Öffnung für das Heizgas in einen zwischen dem Chargiergut und dem Deckel ge bildeten oberen Ringraum. Der verschiebbare Hohlzylinder im unteren Bereich weist mehrere über den Umfang verteilte Gas durchlässe und im Bereich des oberen Ringraumes wenigstens eine Gasdurchtrittsöffnung auf.In the solution known from DE-OS 34 47 267, which relates to a device for heating batch goods, it is provided that a penetrate the lid in the container the one closed at the lower end and in the upper area Liftable and lowerable hollow cylinder is arranged, which in in the lowered position closes the bottom opening and in the raised position the bottom opening for emptying the Releases container. The upper opening for the Heating gas in a ge between the charge and the lid formed the upper annulus. The sliding hollow cylinder in the lower area has several gas distributed over the circumference culverts and at least in the area of the upper annular space a gas passage opening.

Eine Übernahme dieser Lösung für den Konverterbetrieb ist nicht möglich, da die auftretenden Gasmengen eine solche kom plizierte Anordnung nicht passieren können. Zudem sind die durch einen hohen apparativen Aufwand auftretenden Energie verluste betriebswirtschaftlich nicht vertretbar. A takeover of this solution for converter operation is not possible because the amount of gas occurring such a com complicated arrangement cannot happen. They are also due to a high expenditure on equipment losses are not economically justifiable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vorwärmen von Schrott bei diskontinuierlichen Stahlerzeu gungsverfahren, bei dem der Schrott in einem Schrottvorwärmer mit dem beim Frischprozeß anfallenden Abgasen vorgewärmt wird, bereitzustellen, welches eine gleichmäßige und kontinu ierliche Erwärmung des Schrottes auch in unterschiedlichen Sektionen des Schrottvorwärmers bei minimalen Investitionen ermöglicht. Dabei soll das beim Frischprozeß anfallende Abgas optimal genutzt und insgesamt gesehen eine energetisch vor teilhafte Prozeßführung aufgezeigt werden.The invention has for its object a method for Preheating scrap in discontinuous steelmaking process in which the scrap is in a scrap preheater preheated with the exhaust gases generated during the fresh process will provide, which is a uniform and continuous Animal heating of the scrap in different ways Sections of the scrap preheater with minimal investment enables. The exhaust gas generated during the fresh process should optimally used and overall seen energetically partial litigation can be demonstrated.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das gattungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, daß in einer zwischen dem Stahl schmelzaggregat, z. B. einem Konverter, und dem Schrottvorwär mer vorgesehenen Brennkammer die beim Frischprozeß anfallen den Konverterabgase gesammelt und in dieser Brennkammer un vollständig verbrannt werden. Danach werden die mit physikali scher und chemischer Energie behafteten Abgase der untersten Sektion des Schrottvorwärmers zugeleitet. Zeitgleich mit der Einleitung der Abgase in den Schrottvorwärmer wird dosiert ein Verbrennungsmittel in den Schrottvorwärmer geblasen und die Verbrennung der Abgase eingeleitet. In der obersten Sek tion des Schrottvorwärmers oberhalb des Gasaustrittskanals wird eine vollständige Verbrennung der Abgase vor dem Aus tritt derselben gefahren. Außerhalb der Periode des Frischens der Schmelze und dem Chargieren des Schrottes wird in die Brennkammer ein brenn- und förderbares Medium eingebracht und verbrannt und die heißen Abgase werden durch den im Schrott vorwärmer liegenden Schrott geleitet.According to the invention, the object is achieved by the generic Method solved in that between the steel melting unit, e.g. B. a converter, and the scrap preheater mer provided combustion chamber which arise during the fresh process the converter exhaust gases collected and un in this combustion chamber be completely burned. Then the with physi exhaust gases of the lowest Section of the scrap preheater supplied. Simultaneously with the Discharge of the exhaust gases into the scrap preheater is metered a combustion agent is blown into the scrap preheater and combustion of the exhaust gases initiated. In the top second tion of the scrap preheater above the gas outlet channel is a complete combustion of the exhaust gases before the end kicked the same. Outside the refreshing period the melt and the charging of the scrap is in the Combustion chamber introduced a combustible and conveyable medium and burned and the hot exhaust fumes are in the scrap preheated scrap.

Damit wird ein Abkühlen des Schrottes in den Zeiten, in den kein Abgas zur Verfügung steht, vermieden.This will cool down the scrap in the times when no exhaust gas is available avoided.

Durch die unterdrückte Verbrennung der Abgase in der Brenn kammer wird eine Senkung der Abgastemperatur erzielt, so daß die Abgase ohne bzw. mit geringer Kühlung in den Schrottvor wärmer geleitet werden können.Due to the suppressed combustion of the exhaust gases in the furnace chamber, a reduction in the exhaust gas temperature is achieved so that the exhaust gases with little or no cooling in the scrap can be conducted warmer.

Zur Kühlung der Abgase ist in dem Schrottvorwärmer eine auf dem Prinzip eines Wärmetauschers basierende bekannte Einrich tung vorgesehen. Diese Kühleinrichtung sichert in Verbindung mit einer entsprechenden Steuerung ab, daß die Abgase mit einer Temperatur von max. 1300°C in den Schrottvorwärmer ge leitet werden.In order to cool the exhaust gases, one is open in the scrap preheater Known device based on the principle of a heat exchanger tion provided. This cooling device ensures connection with an appropriate control that the exhaust gases with a temperature of max. 1300 ° C in the scrap preheater be directed.

Um eine gleichmäßige Energiezuführung zum Schrottvorwärmer zu erreichen, wird in der Brennkammer mittels Brenner ein brenn bares Medium verbrannt. Die Verbrennung findet vorzugsweise in den Pausenzeiten statt, in denen aus dem der Brennkammer vor geschalteten Aggregat kein Abgas zur Verfügung steht.To ensure an even supply of energy to the scrap preheater a burner will burn in the combustion chamber bare medium burned. The combustion takes place preferably in the break times take place in front of which the combustion chamber no exhaust gas is available.

Der Schrottvorwärmer ist vorzugsweise mehrstufig ausgebildet, d. h. er weist mehrere übereinanderliegende Schrottsektionen auf, die durch Roste in bekannter Weise getrennt sind.The scrap preheater is preferably designed in several stages, d. H. it shows several superimposed scrap sections on, which are separated by grids in a known manner.

Bei der anschließenden Einleitung der mit physikalischer und chemischer Energie behafteten Abgase in den Schrottvorwärmer wird über ein dosiertes Einblasen eines Verbrennungsmittels in die einzelnen Sektionen des Schrottvorwärmers eine geziel te Verbrennung der mit einem Verbrennungsmittel vermischten Abgase erreicht. Die Einleitung des Verbrennungsmittels wird hierbei über eine Steuerung entsprechend einem geforderten Temperaturprofil vorgenommen.In the subsequent introduction of the physical and Exhaust gases containing chemical energy in the scrap preheater is through a metered injection of a combustion agent a targeted in the individual sections of the scrap preheater combustion of those mixed with a combustion agent Exhaust gases reached. The initiation of the fuel is here via a controller according to a required Temperature profile made.

Beim Chargieren einer kalten Schrottschüttung in die oberste Sektion des Schrottvorwärmers erfolgt eine Reduzierung der Verbrennung der Abgase in der davor liegenden Sektion. Eine vollständige Verbrennung der Abgase erfolgt in der obersten Sektion durch Zündung des Gemisches mittels Stützbrenner.When charging a cold scrap pile into the top one Section of the scrap preheater is reduced Combustion of the exhaust gases in the section in front. A complete combustion of the exhaust gases takes place in the top one Section by igniting the mixture using an auxiliary burner.

Die Verbrennung in den unteren Sektionen des Schrottvorwär mers erfolgt nicht vollständig. Dadurch besteht die Möglich keit, Schwelprodukte aus den im Schrott vorhandenen Verunrei nigungen, wie z. B. Kunststoffen, in der obersten Sektion ge meinsam mit dem Abgas und der notwendigen Menge des Verbren nungsmittels vollständig zu verbrennen. Die Zündung des Gasge misches erfolgt mittels eines dort installierten Stützbren ners.The combustion in the lower sections of the scrap preheater mers is not complete. This makes it possible speed, smoldering products from the impurities present in the scrap inclinations, such as B. plastics, in the top section ge together with the exhaust gas and the necessary amount of burning to burn completely. The ignition of the gasge mixing is carried out by means of a support valve installed there ners.

Das aus den Schrottvorwärmer austretende Abgas ist vollstän dig verbrannt, d. h. es enthält keine chemische Energie mehr. Es steht zur weiteren wärmetechnischen Ausnutzung zur Verfü gung.The exhaust gas emerging from the scrap preheater is complete dig burned, d. H. it no longer contains chemical energy. It is available for further thermal use supply.

Als Verbrennungsmittel wird beispielsweise Preßluft oder Sau erstoff eingesetzt.Compressed air or sow is used as a combustion medium used material.

Ein wesentlicher Effekt dieser Lösung besteht in der Erzie lung einer gleichmäßigen Abgastemperatur sowie in der Vermei dung des Austretens von Schwelprodukten bzw. Umweltgiften in die Atmosphäre. Letzteres wird insbesondere durch die gleich mäßig hohe Abgastemperatur von über 800°C erreicht.An essential effect of this solution is education uniform exhaust gas temperature as well as in avoidance Leakage of smoldering products or environmental toxins in the atmosphere. The latter is particularly the same through the moderately high exhaust gas temperature of over 800 ° C reached.

Die vorstehende Lösung gewinnt daher insbesondere auch unter dem Aspekt einer Senkung der Umweltbelastung an Bedeutung.The above solution therefore also wins under the aspect of reducing the environmental impact in importance.

Wie bereits vorstehend erwähnt, kann es aus energetischen Gründen vorteilhaft sein, dieses Abgas über einen Wärmetau scher zu leiten. Dabei kommt als Vorteil insbesondere zur Gel tung, daß dieses Abgas kontinuierlich zur Verfügung steht und damit betriebswirtschaftlich nutzbar ist.As mentioned above, it can be energetic Reasons be advantageous, this exhaust gas over a heat rope to manage. Gel is a particular advantage here tion that this exhaust gas is continuously available and so that it can be used for business purposes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawing Principle explained in more detail for the sake of example.

Die Figur zeigt schematisch einen Konverter mit den periphe ren Einrichtungen. The figure shows schematically a converter with the peripheral facilities.

Der Konverter 1, der mit Bodendüsen 2 versehen ist, weist an seiner Konvertermündung die Lanze 3 zur Zuführung von Sauer stoff oder eines sauerstoffhaltigen Gases auf. Die Verbindung zwischen dem Schrottvorwärmer 4, der drei durch Roste 6, 7, 8 gebildete Sektionen aufweist, und dem Konverter 1 erfolgt über die Rutsche 5. Die einzelnen Roste 6, 7, 8 sind in be kannter Weise verfahrbar.The converter 1 , which is provided with floor nozzles 2 , has at its converter mouth the lance 3 for supplying oxygen or an oxygen-containing gas. The connection between the scrap preheater 4 , which has three sections formed by gratings 6 , 7 , 8 , and the converter 1 takes place via the chute 5 . The individual grids 6 , 7 , 8 can be moved in a known manner.

Der Schrott wird von oben durch bekannte Einrichtungen 9 zu geführt. Dabei besteht eine bekannte Möglichkeit der Schrott zuführung darin, den Schrottkorb auf die oberste Sektion auf zusetzen und über eine Bodenentleerung eine Beschickung der obersten Sektion des Schrottvorwärmers 4 zu realisieren. Der Schrottkorb befindet sich hierbei in einer Gasschleuse ober halb der Gasabführung 10. Das Nachsetzen des Schrottes ist so mit ohne Betriebsunterbrechung möglich.The scrap is fed from above through known devices 9 . Here is a known possibility of supplying scrap is to realize the scrap basket on the top section to enforce and a bottom discharge a feed of the top section of the Schrottvorwärmers fourth The scrap basket is located in a gas lock above the gas outlet 10 . This means that the scrap can be replenished without interrupting operations.

Das während des Frischprozesses anfallende Konvertergas ge langt zunächst in die als Bypasskanal ausgebildete Brennkam mer 11, wobei das Konvertergas vorzugsweise aus dem Konverter 1 über eine geeignete Absaugeinrichtung in die Brennkammer gelangt. Über einen in der Brennkammer 11 installierten Bren ner 12 wird in den Perioden, in den kein Konvertergas zur Verfügung steht, ein separates Abgas erzeugt, wobei eine unterdrückte Verbrennung gefahren wird. Die Brennkammer 11 ist weiterhin mit einer geeigneten Kühleinrichtung versehen, damit die mit physikalischer und chemischer Energie behafte ten Abgase nicht mit einer zu hohen Temperatur in den Schrottvorwärmer 4 eintreten.The resulting during the fresh process converter gas ge reaches first in the bypass channel designed Brennkam mer 11 , the converter gas preferably from the converter 1 via a suitable suction device into the combustion chamber. Via a burner 12 installed in the combustion chamber 11 , a separate exhaust gas is generated in the periods in which no converter gas is available, with suppressed combustion being carried out. The combustion chamber 11 is further provided with a suitable cooling device so that the exhaust gases, which are subject to physical and chemical energy, do not enter the scrap preheater 4 at too high a temperature.

Die Schrottschurre 5 und die Brennkammer 11 wurden als sepa rate Baugruppen vorgesehen, da durch die in der Brennkammer 11 stattfindende Nachverbrennung eine zu hohe thermische Belastung der bei der Schrottschurre 5 verwendeten Materiali en ausgeschlossen werden muß.The scrap chute 5 and the combustion chamber 11 were provided as separate assemblies, since the afterburning taking place in the combustion chamber 11 means that excessive thermal stress on the materials used in the scrap chute 5 must be ruled out.

Claims

1. A method for preheating scrap in discontinuli Chen steel production process, in which the scrap is preheated in a scrap preheater with the waste gases resulting from the fresh process, characterized in that in a between the steel melting unit, for. B. a converter ( 1 ), and the scrap preheater ( 4 ) provided combustion chamber ( 11 ) which accumulates during the fresh process converter exhaust gases and incompletely burned in this combustion chamber ( 11 ) and that afterwards the exhaust gases with physical and chemical energy of the lowest section of the Scrap preheater ( 4 ) are fed in and that at the same time as the exhaust gases are introduced into the scrap preheater ( 4 ) a combustion agent is blown into the scrap preheater ( 4 ) and that the combustion is initiated and that in the uppermost section of the scrap preheater above the gas outlet channel ( 10 ) a complete combustion of the exhaust gases is carried out before the outlet of the same and that outside of the period of the melting of the melt and the charging of the scrap into the combustion chamber ( 11 ) a combustible and conveyable medium is introduced and burned and the healing exhaust gases through the scrap be directed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the blowing of the combustion medium into the scrap preheater ( 4 ) is controlled by a control loop according to a predetermined temperature profile.

3. The method according to claim 1, characterized in that the combustible medium is blown into the combustion chamber ( 11 ) preferably in the break times, in which from the Brennkam mer ( 11 ) upstream unit, for. B. a converter ( 1 ), no exhaust gas is available.

4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that oxygen or compressed air metered into the scrap preheater ( 4 ) as a combustion agent.

5. The method according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the complete combustion of the gas mixture in the uppermost section of the scrap preheater is carried out by igniting the same by means of an auxiliary burner ( 13 ) installed above the scrap.