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Verfahren und Einrichtung zur Regelung der Abgasströmung aus Frischgefässen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der Abgasströmung aus Frischgefässen in einem unten offenen, im Abstand von der Konvertermündung angeordneten, eine Haube bildenden Kamin, durch welchen die Abgase unter Vermeidung der Verbrennung abgesaugt und der Saugzug in Abhängigkeit von der Lage der durch Messinstrumente beobachteten Flammenfront derart geregelt wird, dass der Eintritt von Luft in die Haube und das Entweichen von Abgasen aus der Haube nach Möglichkeit vermieden wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass am Konvertermund einerseits und am unteren Rand der Haube des Abgaskamins anderseits flanschartige Verbreiterungen angeordnet sind, die einen verhältnismässig breiten, ringförmigen, horizontalen Spalt bilden, und die für die Beobachtung bzw. Bestimmung der Lage der sich innerhalb dieses ringförmigen Spaltes bildenden Flammenfront dienenden Messgeräte in zwei ringförmigen Scharen verschiedenen Durchmessers an einem der Flansche angeordnet sind.
Der Gegenstand der Erfindung ist in einigen Ausführungsformen in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt.
Fig. l zeigt eine Abgasverwertungsanlage für Konverter, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitet. Fig. 2 stellt einen Schnitt durch eine nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitende Konverteranlage dar, die Fig. 3 bis 7 veranschaulichen Teilausschnitte aus solchen Anlagen und die Fig. 8 und 9 lassen weitere Konverteranlagen, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeiten, erkennen.
In Fig. l bezeichnet--l--den Konverter, aus dessen Mündung --2-- Gase in Richtung - -3-- strömen. Diese werden durch die im Abstand vom Konverter angeordnete Haube--S-- aufgefangen und von dieser über den Kanal--44--zu der Abgaskühlanlage--45--geleitet. Die gekühlten Abgase gelangen dann weiter zu einer schematisch dargestellten Reinigungsanlage--46-und von dieser schliesslich über ein Absaugegebläse--47--zu einer Speicheranlage--48--. Die aus
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die äussere Umgebungsluft das Bestreben, durch diesen Spalt in die Haube--5--einzudringen. Dies kann entweder zu Belästigungen des Bedienungspersonals oder zu Explosionen in der anschliessenden Abgasleitung führen.
Um dies zu verhindern, befinden sich in dem Spalt --13-- äussere Messstellen - und innere Messstellen --18--. Die äusseren Messstellen --17-- sind gegenüber den
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--18-- inFlammenfront nach innen wandert. Diese Impulse beeinflussen über Impulsleitungen--49--einen Regler--50-, u. zw. so, dass dieser Regler eine Regelklappe-51-schliesst, sofern der Impuls von den inneren Messstellen --18-- abgegeben wurde. Im Gegensatz hiezu wird die Klappe-51--
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geöffnet, wenn der Impuls von den äusseren Messstellen--17--ausgegangen ist.
Diese Regelklappe --51-- ist in der Zuleitung --52-- eines Treibmediums vorgesehen, welches durch eine Treibdüse --53-- dem Abgasstrom bei --54-- zugesetzt wird. Durch Beeinflussung der Klappe --51-- wird die Menge des Treibmediums geregelt und mit dieser die Absaugung der Konvertergase verstärkt oder verringert. Es ist für die Wirkungsweise der Anlage gleichgültig, an welcher Stelle der Abgasleitung die
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--53-- vorgesehenHaube --5-- aufgefangen und von dieser zu hier nicht mehr dargestellten Kühl-, Reinigungs- und gegebenenfalls Speicheranlagen weitergeleitet. Die Haube besteht im wesentlichen aus einem von einem Kühlmittel durchströmten Doppelmantel-6-. Im unteren Bereich --7-- ist die Haube
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Stutzen wieder abgeleitet.
Durch den Spalt--13--zwischen dem Ring--9--und Haubenflansch --8-- wird nun je nach den Bedingungen der Gasabfuhr Konvertergas nach aussen abströmen und bei Berührung mit der äusseren Luft verbrennen oder letztere in die Haube einströmen, oder auch gar keine wesentliche Strömung stattfinden. Konvertergas wird nach aussen strömen, wenn weniger Gas durch die Haube--5--abgesaugt wird, als aus dem Konverter austritt, im umgekehrten Fall wird Luft in die Haube --5-- eintreten.
Der dritte Fall tritt ein, wenn gleichviel Gas durch die Haube abgesaugt wird, wie aus dem Konverter austritt. Es findet dann also keine Strömung durch den Spalt --13-- statt. Nicht zu verhindern sind allerdings Diffusionsvorgänge und turbulente Mischungserscheinungen an der Grenze
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strahlt selektiv also nur in einzelnen Banden. Die an die Flammenfront angrenzenden Bereiche--15 und 16--strahlen praktisch nicht, da im Bereich--15--vorwiegend Kohlenmonoxyd vorhanden ist und im Bereich --16-- relativ kühle Luft. Nur im Grenzbereich zwischen--15 und 16--, d. h. in einer engen Umgebung der Flammenfront--14--, sind heisse und daher strahlende Kohlendioxydgase und ebensolche feinste Kohlenstoffpartikel in nennenswerter Konzentration vorhanden.
Versucht nun Luft durch den Spalt --13-- in die Haube--15--zu strömen, so wird die Flammenfront --14-- nach innen gedrückt ; versucht anderseits CO-Gas nach aussen zu strömen, so wandert die Flammenfront --14-- nach aussen. Im Haubenflansch --8-- sind erfindungsgemäss die äusseren bzw. inneren Messstellen--17 bzw. 18--angeordnet, die hier als photoelektrische Empfänger (Photozellen, Photowiderstände oder Photoelemente) ausgebildet sind und die verhindern sollen, dass die Flammenfront die durch sie markierten Grenzen überschreitet. Nähert sich nämlich die Flammenfront --14-- den Messstellen --17--, so geben diese einen Impuls über die Leitungen - -19-- an hier nicht mehr gezeigte Regel-und Stellglieder der Anlage weiter.
Dadurch wird die
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daraufhin diese einen Impuls über die Leitungen--20--an die erwähnten Regel-und Stellglieder der Anlage, so wird die Absaugung der Gase verringert und die Flammenfront --14-- wandert wieder nach aussen. Dieses Spiel kann sich auch in fortwährender Folge wiederholen. Damit die photoelektrischen Empfänger von der Strahlung der übrigen heissen Anlageteile nicht beeinflusst werden, können diese mit optischen Filtern ausgestattet sein, welche lediglich für die Banden, in welchen die Flammenfront strahlt, durchlässig sind. Ausserdem schwankt die Intensität der Flammenstrahlung in kurzen Zeitabständen mit einer für jede Flammenart spezifischen Frequenz, so dass der von den Empfängern als Folge der Gasstrahlung ausgehende elektrische Impuls aus einer Überlagerung eines Gleich-und eines Wechselstromes besteht.
Der von den photoelektrischen Empfängern zufolge einer von Festkörpern stammenden Strahlung ausgehende Impuls besteht in einem reinen Gleichstrom. Durch Einschaltung eines Kondensators, z. B. in die Impulsleitungen--19 und 20--, wird nur noch der Wechselstrom den Regel-und Stellgliedern der Anlage zugeführt, wodurch diese nur noch von der Gasstrahlung beeinflusst werden können. Schliesslich kann eine möglicherweise von Festkörpern ausgehende Strahlung dadurch unterbunden werden, dass die dem photoelektrischen Empfänger unmittelbar gegenüberliegenden Körper, z. B. der Ring-9--, gekühlt werden. Die Einstrahlung der
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übrigen nicht gekühlten Körper auf den Empfänger kann durch optische Blenden ausgeschaltet werden.
In Fig. 3 gelten die gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 2. Auch hier sind im Haubenflansch äussere Messstellen --17-- und innere Messstellen --18-- vorgesehen. Durch diese Messstellen wird einerseits ein z. B. mit dem Konvertergas reagierendes Medium ausgeblasen und anderseits über einen photoelektrischen Empfänger --21-- ein Lichtimpuls registriert. Die Messstellen--17 und 18-bestehen zu diesem Zweck aus kurzen Rohrstutzen--22--, in welche über Ringleitungen--23-das Reaktionsmedium, z. B. Sauerstoff, eingeführt wird.
Dieses tritt bei--24--aus den Stutzen aus und ruft im Spalt--13--eine Verbrennung und somit eine weitere Flammenfront --25-- hervor, sofern vor dem jeweiligen Stutzen tatsächlich ein reaktionsfähiges Medium, also hier Kohlenmonoxyd
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Flammenfront --25-- wird nun durch den Stutzen --22-- über eine Optik dem photoelektrischen Empfänger-21-übermittelt, und von diesem in einen geeigneten elektrischen Impuls umgeformt, der dann zur Steuerung der übrigen Regel-, Stell-und Anzeigeglieder der Anlage dient. Die Flammenfront --14-- liegt dann richtig zwischen den Messstellen--17 und 18--, wenn die Messstelle --18-- eine Strahlung registriert, die Messstelle --17-- aber nicht.
Ermitteln beide Messstellen eine Strahlung, so liegt die Flammenfront --14-- zu weit aussen bzw. tritt dann überhaupt Kohlenmonoxyd durch den Spalt --13-- ins Freie. Die Absaugung der Konvertergase muss dann verstärkt werden. Stellt weder der äussere noch die innere Messstelle eine Strahlung fest, so muss die Absaugung der Konvertergase verringert werden, da möglicherweise Luft in die Haube eintritt, auf
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hat die Aufgabe, das Verlegen der Messstellen mit Konverterstaub zu verhindern und die Optik zu kühlen.
In Fig. 4 gelten die Bezeichnungen so wie in Fig. 3. Auch hier wird festgestellt, welche der an die Flammenfront angrenzenden Zonen vor der Messstelle--17 bzw. 18--liegt. Die auf Grund dieser Feststellungen getroffenen Regelmassnahmen gleichen jenen, welche im Zusammenhang mit Fig. 3 erklärt wurden. Die Anordnung nach Fig. 4 weicht nur insoferne von jener der vorigen Figur ab, als die Feststellung, welche Zone (--15 oder 16--) vor der jeweiligen Messstelle liegt, auf Grund einer Absaugung der Gase mit anschliessender Verbrennung derselben getroffen wird. Die Gase werden bei der Messstelle --17-- über den Stutzen --22-- abgesaugt, bei --27-- mit einem dort über die
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verbrannten Flammgase werden durch den Kanal--29--abgesaugt.
Damit die Flammgase auf keinen Fall bis zur Optik vordringen oder sich dort unerwünschte Staubablagerungen bilden können, wird ausserdem über die der Optik benachbarte Ringleitung --23-- ein Kühlgas, z. B. Luft, zugeführt und dieses ebenfalls über den Kanal--29--abgesaugt.
Bei dieser Ausführung ist der Stutzen --22-- in unmittelbarer Umgebung der unteren Ringleitung --23-- um etwa 900 umgelenkt und so jede Strahlung aus dem Spalt --13-- oder von dessen Wänden vom Empfänger --21-- abgehalten. Zwischen der Optik --26-- und dem Empfänger-21-ist ein Spiegel --30-- zur Umlenkung des Strahlenganges vorgesehen.
In den Fig. 5 und 6 sind als innere bzw. äussere Messstellen --17 bzw. 18-- sektorförmige
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wird über die Impulsleitungen-19 und 20-wieder den Regel-und Stellgliedern der Anlage zugeleitet. Die in der Zone--15--liegende Ringleitung--31--wird immer einen starken Temperaturanstieg zwischen Ein-und Austritt der Leitung aufweisen, die in Zone--16--liegende hingegen nicht. Dies deshalb, weil in Zone --15-- heisses Konvertergas vorhanden ist, in Zone --16-- aber relativ kühle Luft.
Wie man aus Fig. 6 besonders gut erkennt, sind die Ringleitungen in einzelne Sektoren unterteilt, so dass ein Impuls bereits abgegeben wird, wenn die Flammenfront --14-- nur in einem einzigen Sektor von ihrer Sollage abweicht.
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Haubenflansch-8-vorgesehenRingleitungen --31-- und die Düsen-36-in der Zone --15-- liegen, in welcher CO-Gas vorliegt, wird durch die einsetzende Verbrennung die dort herrschende Temperatur weiter erhöht und ausserdem durch die Strahlgeschwindigkeit der Wärmeübergang zwischen Ringleitung und brennendem Gasgemisch stark erhöht. Das Kühlmedium in der Ringleitung wird stärker erwärmt, der Temperaturfühler --35-- eine höhere Austrittstemperatur feststellen und einen verstärkten Impuls abgeben.
Liegen die Düsenmund die Ringleitungssegmente-31-in der Zone-16-, also in der Luftzone, so werden die Ringleitungen durch die Düsenstrahlen gekühlt.
In Fig. 7 gelten die früheren Bezeichnungen. Die Feststellung, ob vor den Messstellen --17 und
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sich bekannte Analysatoren verwendet werden.
In Fig. 8 gelten wieder die Bezeichnungen der vorhergehenden Figuren. Der Haubenflansch --8-- und der Konverterring--9--sind hier jedoch etwas kürzer ausgeführt. Der Spalt--13-- zwischen diesen kann entsprechend eng bemessen werden. Die Absaugung erfolgt stets so, dass ein geringer Teil des Konvertergases durch den Spalt--13--austritt und ausserhalb dieses Spaltes verbrennt.
Die verbrannten Gase werden von der äusseren Haube--39--aufgefangen, gekühlt und über Stutzen --40-- abgeleitet. Die bei der Verbrennung entstehende Flamme-41 oder 42-wird nun über eine Optik --26-- auf einen photoelektrischen Empfänger-21-projiziert. Es sind stets mehrere Empfänger-21-im Umkreis des Konverters vorgesehen. Bei kleiner Flamme-41wird von dieser ein entsprechend kleiner Impuls entwickelt und über Leitung --19-- an nicht mehr dargestellte Regel-und Stellglieder der Anlage weitergeleitet.
Bei grösser werdender Flamme-42-- wird der Impuls verstärkt und in weiterer Folge über die oben erwähnten Stellglieder auch die Absaugung der Konvertergase, bis die Flammengrösse wieder auf ihre normale Ausdehnung zurückgeführt ist.
Wie in Fig. 9 gezeigt wird, kann die Grösse der aus dem Konverterspalt-13- herausschlagenden Flamme--41 oder 42--auch hier mittels gekühlter Ringleitungen--31-festgestellt werden. Wenn auch die Methode der Feststellung der Flammengrösse auf photoelektrischem Weg mit geringeren Verzögerungen behaftet ist, so besitzt das hier gezeigte Verfahren den Vorteil, die
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freigesetzte Wärmemenge gemessen wird, die hauptsächlich von Verbrennungswärme und Menge der Abgase abhängig ist.
Die Erfindung ist auf die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. So können die gezeigten Verfahren zur Feststellung der Flammengrösse auch in beliebigen Kombinationen untereinander angewendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regelung der Abgasströmung aus Frischgefässen in einem unten offenen, im Abstand von der Konvertermündung angeordneten, eine Haube bildenden Kamin, durch welchen die Abgase unter Vermeidung der Verbrennung abgesaugt und der Saugzug in Abhängigkeit von der Lage der durch Messinstrumente beobachteten Flammenfront derart geregelt wird, dass der Eintritt von Luft in die Haube und das Entweichen von Abgasen aus der Haube nach Möglichkeit vermieden wird,
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Haube des Abgaskamins anderseits flanschartige Verbreiterungen angeordnet sind, die einen verhältnismässig breiten, ringförmigen, horizontalen Spalt bilden, und die für die Beobachtung bzw.
Bestimmung der Lage der sich innerhalb dieses ringförmigen Spaltes bildenden Flammenfront dienenden Messgeräte in zwei ringförmigen Scharen verschiedenen Durchmessers an einem der Flansche angeordnet sind.
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