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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzbarmachung des Wärmeinhaltes von Hochofen- schlacke, wobei der Schlacke ein Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser, zugeführt, dieses von der Schlacke verdampft und das verdampfte Kühlmedium energetisch genutzt wird.
Ein Verfahren zur Rückgewinnung von in schmelzflüssiger Schlacke enthaltener Wärme ist beispielsweise aus der japanischen Patentoffenlegung 52-132455 und der PCT-Veröffentlichung
WO 82/01505 bekannt. Der Wärmeinhalt der Schlacke wird bei diesen bekannten Verfahren zur
Erzeugung von Dampf herangezogen und der Dampf wird in einem thermodynamischen Kreisprozess geführt, wobei eine Turbine, die ihrerseits einen Generator antreibt, betrieben wird.
Die Verwertung der Wärme von Hochofenschlacke bringt jedoch eine besondere Problematik mit sich, die darin zu sehen ist, dass die Hochofenschlacke nur diskontinuierlich anfällt, so dass eine Dampferzeugung nur während der Dauer des Abstiches der Hochofenschlacke möglich ist. Da die Hochofenschlacke aber selbst in der Periode ihres Abstiches in ungleichmässiger
Menge anfällt, kommt es zu Schwankungen der erzeugten Dampfmenge, so dass die Dampfverbraucher nicht kontinuierlich betrieben werden können.
Aus der PCT-Veröffentlichung WO 82/01505 ist es bekannt, die Schlacke in einem Mischer zur Vergleichmässigung der Temperatur und Schlackenzusammensetzung vor der Verwertung ihres Wärmeinhaltes zu sammeln, wodurch schmelzflüssige Hochofenschlacke auch in Zeitabschnitten ohne Schlackenanfall vom Hochofen zur Verfügung steht. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Speicherung der schmelzflüssigen Schlacke in grösserem Ausmass (zur vollständigen Überbrückung der Zeiträume, in denen keine Hochofenschlacke anfällt) einen hohen apparativen Aufwand bedingt und mit erheblichen Temperaturverlusten verbunden ist.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches die optimale Nutzbarmachung des Wärmeinhaltes der diskontinuierlich anfallenden Hochofenschlacke ermöglicht, wobei der apparative Aufwand geringgehalten werden kann und Temperaturverluste weitestgehend vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Dampf seine Wärme in einem ersten Wärmetauscher an ein Winderhitzern des Hochofens zugeführtes Brenngas und in einem zweiten, zum ersten Wärmetauscher parallelgeschalteten Wärmetauscher an eine den Winderhitzern zugeleitete Brennluft abgibt und dass überschüssiger Dampf in einen Gefällespeicher eingespeichert wird und aus ihm bei Bedarf entnommen wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist den Vorteil auf, dass der Dampfverbraucher direkt im Hochofenbereich liegt. Die Zeiträume, in denen keine Hochofenschlacke anfällt, werden mit Hilfe des Gefällespeichers, aus dem fehlender Dampf entnommen wird, überbrückt. Ein eventueller Druckabfall bedingt zwar eine geringere Vorwärmung des Brenngases bzw. des Windes, was jedoch nicht stört, da eine dadurch bewirkte Temperaturänderung nur langsam vor sich geht und die geringere Wärme durch eine Brennerregelung, z. B. durch geringe Mehrdosierung von
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Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Anwendung bei einem Druckhochofen mit einer Gichtgasentspannungsturbine wird vorzugsweise der Dampf parallel zum ersten und zweiten Wärmetauscher einem dritten Wärmetauscher zugeleitet, der der Gichtgasentspannungsturbine vorgeschaltet ist und seine Wärme an das Gichtgas abgibt.
Zweckmässig wird dabei der dem dritten Wärmetauscher zugeleitete Dampf in einer dem dritten Wärmetauscher vorgeschalteten Gegendruck-Dampfturbine entspannen gelassen, wobei eine Regelung auf konstante Gichtgastemperatur vorgenommen wird.
Gemäss einer bevorzugten Variante zur Anwendung bei einem Druckhochofen mit Gichtgasturbine wird von der Schlackenwärme erzeugter Dampf in das Gichtgas vor dessen Einmündung in die Gichtgasturbine eingespeist, wobei vorteilhaft der in das Gichtgas eingespeiste Dampf von einem wenig hochwertigen Speisewasser unter Zuhilfenahme eines von der Schlacke verdampften und in einem Kreislauf geführten Kühlmediums gebildet wird.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher. erläutert, wobei Fig. 1
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eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in schematischer Darstellung gemäss einer ersten Ausführungsform zeigt. Fig. 2 veranschaulicht in Diagrammform die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Anlage. In der Fig. 3 ist die Wirkung der Vorwärmung bei unterschiedlichen Drücken dargestellt. Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen in zu Fig. 1 analoger schematischer Darstellung weitere bevorzugte Varianten von Anlagen zur Wärmerückgewinnung von Hochofenschlacke.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist mit --1-- ein schematisch dargestelltes Kühlband bezeichnet, auf das die flüssige Hochofenschlacke --2-- aufgebracht wird. Die auf dem Kühlband erstarrte Schlacke wird anschliessend auf eine Kühlrinne --3-- aufgebracht, wodurch die Gewinnung der in der bereits erstarrten Schlacke enthaltenen Wärme ermöglicht wird. Das Kühlband kann z. B. auf die Art und Weise gestaltet sein, wie es in der PCT-Veröffentlichung WO 82/01505 beschrieben ist.
Oberhalb des Kühlbandes und der Kühlrinnen sind Kühlschlangen --4, 5-- angeordnet, die von einem Kühlmedium, vorzugsweise aufbereitetem Wasser, durchströmt sind und in eine Ausdampftrommel --6-- münden, in der der Druck p 1 herrscht. Von der Ausdampftrommel --6-führt eine Sattdampfleitung --7-- zu einem Wärmetauscher --8--, der zur Vorwärmung eines Brenngases (bei --21--) für die Winderhitzer --9-- eines nicht dargestellten Hochofens dient.
Ein Teil des Sattdampfes gelangt über eine Zweigleitung --10-- zu einem weiteren Wärmetauscher --11--, in dem die Brennluft (bei --20--), die den Winderhitzern --9-- des Hochofens zugeführt wird, erwärmt wird.
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net, in den eine Dampf-Zuleitung --13-- über eine Speicher-Ladedüse --14-- einmündet. Die von der Sattdampfleitung zum Gefällespeicher führenden Dampf-Zu- und Dampf-Ableitungen --13,
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sindmelstation --17-- zu einem Speisewasserbehälter --18--, von dem es mittels einer Pumpe --19-wieder zu den oberhalb des Kühlbandes --1-- und der Kühlrinne --3-- angeordneten Kühlschlan- gen-4, 5-- gepumpt wird.
Die Funktion der Anlage ist folgende :
Der in den Kühlschlangen --4, 5-- erzeugte Sattdampf wird, so wie er anfällt, in den Wärmetauschern --8, 11--, die von den Brennluft- und Brenngasleitungen --20, 21-- durchsetzt werden, niedergeschlagen. Dadurch wird die Brennluft und das Brenngas (Gichtgas bzw. ein Gichtgas- und Schwachgasgemisch) auf z. B. 185 bis 210 C vorgewärmt. Diese Vorwärmung ermöglicht die Erreichung der gewünschten Verbrennungsendtemperaturen und damit der Heisswindtemperatur unter Einsparung von Starkgas- bzw. Erdgaseinsatz, wobei der erwünschte höhere Einsatz des Gichtgases mit niedrigerem Heizwert möglich ist.
Zum Zweck der Aufrechterhaltung der Luft- und Gasvorwärmung während der Dampferzeugungslücken, die dann auftreten, wenn gerade keine Hochofenschlacke anfällt, dient der relativ kleine Gefällespeicher --12--, aus dem fehlender Dampf, allerdings mit geringerem Druck, entnommen werden kann. In Fig. 2 ist in Diagrammform die Speicherung und Entnahme von Sattdampf in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht, wobei der Kurvenzug D 1 die aus der Ausdampftrommel entnommene Sattdampfmenge und der Kurvenzug D 2 den Sattdampfverbrauch an den Wärmetauschern --8 und 11-- veranschaulicht. Als strichpunktierter Kurvenzug ist der entsprechende Druck p im Speicher eingezeichnet.
Da zwischen der Ausdampftrommel --6-- und dem Gefällespeicher --12-- keine Regelorgane vorhanden sind, pendelt der Druck sowohl in der Ausdampftrommel als auch im Gefällespeicher.
Ein Beispiel dafür ist in nachstehender Tabelle wiedergegeben.
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Tabelle
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<tb>
<tb> p1 <SEP> psp <SEP> p2 <SEP> tp21) <SEP> tp2-tL2 <SEP> tL22) <SEP> QL3)
<tb> Dampferzeugung <SEP> = <SEP>
<tb> Dampfverbrauch <SEP> 40 <SEP> 394) <SEP> 384) <SEP> 247 C <SEP> 50 C <SEP> 197 C <SEP> 100%
<tb> nach <SEP> Einspeicherung <SEP> von
<tb> Erzeugungsüberschuss <SEP> 48 <SEP> 465) <SEP> 45 <SEP> 257 C <SEP> 52 C <SEP> 205 C <SEP> 104% <SEP>
<tb> nach <SEP> Ausspeicherung <SEP> 22 <SEP> 22 <SEP> 21,5 <SEP> 206 C <SEP> 41 C <SEP> 165 C <SEP> 82%
<tb> nach <SEP> neuerlichem
<tb> Einspeichern <SEP> 35 <SEP> 33 <SEP> 32 <SEP> 2380C <SEP> 480C <SEP> 1900C <SEP> 96%
<tb>
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der Gichtgas-Entspannungsturbine --24-- ist eine Gichtgasbypassleitung --29--,
die sowohl den Wärmetauscher --22-- zur Aufwärmung des Gichtgases als auch die Entspannungsturbine --24-- überbrückt, vorgesehen.
Gemäss der in Fig. 6 dargestellten Anlage ist zur Vermeidung eines Wärmetauschers in der Gichtgasleitung --30-- - der unter Umständen gegenüber Tropfenerosion empfindlich ist-eine
Direkteinspeisung des Dampfes in das Gichtgas vorgesehen. Um nicht das aufbereitete Speisewasser aus dem Dampfkreislauf zu verlieren (im Dampfkreislauf ist voll entsalztes Wasser enthalten, da die Heizflächen in der Schlackenkühlanlage mit etwa 50 bar gefahren werden), wird Heissdampf aus einem weniger aufwendig aufbereiteten Rohwasser mit Hilfe eines Wärmetauschers --31-- erzeugt, der vom in der Schlackenkühlanlage erzeugten Dampf durchsetzt wird. Das weniger hochwertige Speisewasser, das z.
B. aus einer Entcarbonisierungsanlage --32-- für die Kühlturm-Zu- satzwasseraufbereitung stammt, wird im Wärmetauscher --31-- verdampft und wird mit einem
Druck von etwa 3 bar in das Gichtgas eingespeist, bevor es vor die Entspannungsturbine --24-- gelangt. Die Temperatur des Gichtgases kann z. B. auch hier von zirka 50 auf zirka 80 C gestei- gert werden. Ein Teil des weniger hochwertigen Speisewassers wird über eine Zweigleitung --33-- einer Vollentsalzungsanlage --34-- zugeführt, von der es in den Dampfkreislauf der Schlackenkühl- einrichtungen (Kühlband --1-- und Kühlrinne --3--) eingespeist wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Nutzbarmachung des Wärmeinhaltes von Hochofenschlacke, wobei der Schlacke ein Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser, zugeführt, dieses von der Schlacke verdampft und das verdampfte Kühlmedium energetisch genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf seine Wärme in einem ersten Wärmetauscher (8) an ein Winderhitzern (9) des Hochofens zugeführtes Brenngas (bei 21) und in einem zweiten, zum ersten Wärmetauscher (8) parallelgeschalteten Wärmetauscher (11) an eine den Winderhitzern (9) zugeleitete Brennluft (bei 20) abgibt und dass überschüssiger Dampf in einen Gefällespeicher (12) eingespeichert wird und aus ihm bei Bedarf entnommen wird (Fig. 1).