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Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsvorganges von Gasen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Verbrennungsvorganges von Gasen in Anlagen, die hinter dem Reaktionsraum von hüttenmännischen Prozessen angeordnet sind, vorzugsweise in der Abgaskühl-und-Reinigungsanlage hinter einem Konverter zur Herstellung von Stahl, unter Verwendung des Ergebnisses von Druckmessungen als Regelimpuls.
Bei allen Stahlerzeugungsöfen verläuft der Frischvorgang periodisch und die dabei erzeugten Abgase, die fast ausschliesslich aus Kohlenmonoxyd bestehen, schwanken in ihrer Menge von dem Wert Null am Beginn der Frischzeit bis zu einem Maximum, das bei der höchsten Kohlenstoffabbrandgeschwindigkeit auftritt und erreichen wieder den Wert Null am Ende des Blasvorganges.
Beim Frischen wird bekanntlich der im Roheisen vorhandene Kohlenstoff durch Zufuhr von Sauerstoff zu Kohlenmonoxyd verbrannt. Diese Kohlenstoffverbrennung ist temperaturabhängig, so dass die Entkohlungsgeschwindigkeit ebenfalls sehr stark schwankt. Die andern Eisenbegleiter, wie Silicium" Mangan, Phosphor und Schwefel werden ebenfalls durch den beim Frischen eingeblasenen Sauerstoff oxydiert. Sie bilden jedoch nur unbedeutende Mengen an Abgasen, da die Oxyde dieser Gruppen fast ausschliesslich in die Schlacke, die über dem Metallbad vorhanden ist, eingehen.
Das heisst, dass die beim Frischvorgang gebildete Kohlenmonoxydgasmenge fast direkt proportional zur Entkohlung des Roheisens verläuft.
Bisher konnte man den Entkohlungsvorgang im Roheisen nur durch die Beobachtung der aus dem Stahlerzeugungsofen austretenden Abgasen feststellen. Die Beobachtung der aus dem Stahlerzeugungsofen austretenden Abgasflamme war bisher das einzige Mittel zur Feststellung, wann die Entkohlung des Roheisens beendet war. Es war daher nötig, das Roheisen restlos zu entkohlen. Zur Erreichung einer bestimmten Stahlqualität ist jedoch ein bestimmter Kohlenstoffgehalt nötig. Der erforderliche Kohlenstoff musste daher nach Beendigung des Frischvorganges dem Metallbad wieder zugeftlhrt werden, was in den meisten Fällen in der Pfanne durch Zufuhr der nötigen Menge an Spiegeleisen erfolgte.
Eine eindeutige Messung der aus dem Stahlerzeugungsofen austretenden Abgase, die fast ausschliesslich aus Kohlenmonoxyd bestehen, ist aber für alle in den Abgasstrom eingebauten Abgas-Kühl-und - Reinigungsanlagen von besonderer Wichtigkeit.
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konstanten, maximalen Abgasmenge betrieben, was insoferne unwirtschaftlich war, da alle Arbeitsmaschinen der Abgas-Kühl- und -Reinigungsanlagen während des Frischvorganges stets mit ihrer vollen Kapazität betrieben wurden, obwohl derGasanfall am Beginn und am Ende des Frischvorganges nur einen Bruchteil des maximalen Gasanfalles während der Mitte des Frischvorganges ausmachen.
Es werden daher am Beginn und am Ende des Frischvorganges, unnützerweise, erhebliche Mengen an Falschluft von aussen angesaugt, die dann in den anschliessenden Abgas-Kühl-und-Reinigungsanlagen weiter behandelt werden müssen.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, die Druckmessung an mehreren Stellen innerhalb des Reaktionsraumes gleichzeitig vorzunehmen und den Mittel- und/oder den Differenzwert von mindestens zwei Druckmessungen als Regelimpuls für die beim Verbrennungsvorgang in der anschliessenden Anlage
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bzw.angebracht, die ebenfalls vom Kühlwasser der Sauerstofflanze mitgekühlt werden. Die Messröhrchen 9 (strichliert dargestellt) sind innerhalb des Kühlraumes der Sauerstofflanze 4 angeordnet und werden an ihren unteren Enden durch den aus Kupfer gefertigten Lanzenkopf 5 durchgeführt und dort einge- lötet, so dass deren freie Öffnungen direkt in den Konverterraum münden.
Die Röhrchen 7 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Befestigung der Messröhrchen. Sie werden aussen an der Sauerstofflanze über ihrer ganzen Eintauchlänge durch Schweissen fest mit dem Aussenmantel der Sauerstofflanze ver- bunden, so dass eine Kühlung dieser Messröhrchen 7 durch Wärmeleitung sichergestellt ist. Diese
Messröhrchen können in beliebiger Entfernung von der Badoberfläche enden. Siehe auch dazu die Fig. 2 und 3.
Die Messröhrchen 7 und 9 sind also fest mit der Sauerstofflanze 4 verbunden und machen deren
Bewegung mit. Die oberen Enden der Messröhrchen werden in Ringkanäeln 8 zusammengefasst, von denen dann die flexiblen Messleitungen 25 zu den Dmckanzeige-und/oder Registriergeräten 10 geführt werden. Wenn der wassergekühlte Ring am Konverterausschnitt mit der Gasmengenmessung her- angezogen wird, geben die Messröhrchen 18, die ebenfalls in einem Ringkanal 12 zusammenge- fasst werden, ihren Druckimpuls über die Messleitung 13a oder 13b an das dann erforderliche Dif- ferenzdruck-Anzeigegerät 14 weiter.
Die Fig. 2 zeigt die Anbringung der Messröhrchen 7 an den Sauerstofflanzen 4 in vergrösserter
Darstellung, wobei die einzelnen Bezugsziffern die gleichen wie in Fig. 1 sind.
Die Fig. 3 gibt einen Schnitt A-A durch dieselbe Sauerstofflanze 4 wieder. Auch hier sind die Bezugsziffern die gleichen wie in Fig. l.
Fig. 4 lässt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung erkennen. Mit dem Bezugszeichen 1 ist wieder ein mit reinem Sauerstoff geblasener Konverter bezeichnet, in den die zum Frischen erforder- liche Sauerstofflanze 4 mit dem Kupferkopf 5 senkrecht von oben eingeführt wird. Mit der Sauerstofflanze 4 sind die Druckmessröhrchen 7 an deren Aussenmantel fest verschweisst.
Diese Messröhrchen 7 ragen an ihren unteren Enden direkt in den Konverterraum und sind an ihren oberen Enden an den Ringkanal 8 angeschlossen, von wo der Druckimpuls über die flexible Druckmessleitung 25 durch einen Dreiweghahn 21 zu einem Dämpfungsgerät 18 und schliesslich zu dem Druckanzeigegerät 19 geführt wird.
Der Dreiweghahn 21 gestattet durch Verdrehung des Hebels 23 das Ausblasen der Messröhr- chen 7 mittels reinen Sauerstoffes, der dem Dreiweghahn durch das Röhrchen 22 in Richtung des Pfeiles 24 zugeführt wird. Mit dieser Einrichtung kann das Innere der Messröhrchen 7 jederzeit gereinigt werden. Da die Verbrennungsvorgänge im Konverter vielfach explosionsartig verlaufen, wurde in die Messleitung 25 ein Dämpfungsgerät 18 eingefügt, um Schwankungen bei der Druckessung weitgehend zu vermeiden. Der aufgenommene Druckimpuls wird in dem Druckanzeigegerät 19 angezeigt, registriert und dieses Gerät gibt dann Über eine elektronische Steuerung den Druckimpuls an alle Arbeitsmaschinen weiter. die dann entsprechend des ankommenden Druckimpulses automatisch geregelt werden.
Wenn man den wassergekühlten Ring am Konverteraustritt mit zur Messung heranzieht, wird der statische Druck über die in dem wassergekühlten Abschlussring 11 angeordneten Messröhrchen 18, den Ringkanal 12, die Messleitung 13 und einen Dreiweghahn 21 dem Differenzdruckmesser 19 zugeleitet. Der Dreiweghahn 21 dient wieder dazu, den Messröhrchen 18 durch Umsteuerung des Hebels 23 über das Röhrchen 22 Sauerstoff 24 zuzuführen, um diese von etwaigen Verunreinigungen zu befreien.
Bei Stahlwerksöfen, bei denen die Gasaustrittsöffnung nicht durch einen wassergekühlten Ring gebildet wird und bei denen sich die Gasaustrittsöffnung durch Anlagerung von Schlacke und Stahl verändert, wird die statische Druckmessung dem veränderten Austrittsquerschnitt angepasst, d. h., dass bei kleiner werdendem Gasaustrittsquerschnitt das Druckmessgerät durch einen veränderlichen Sollwertsteller wieder auf die ursprünglich vorhandene Druckstellung bei Frischbeginn eingestellt wird, wobei diese Sollwerteinstellung zweckmässig bei Frischbeginn, also vor Beginn des Kohlenstoffabbrandes. durchgefuhrt wird.
Die Erfindung ist auf die dargestellten Beispiele nicht beschränkt ; so kann z. B. ein Teil der Messröhrchen aussen an der Lanze befestigt sein und ein anderer in der Lanze selbst vorgesehen sein.
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