AT511430A4

AT511430A4 - Verfahren und vorrichtung zur entstaubung und kühlung von konvertergas

Info

Publication number: AT511430A4
Application number: ATA1073/2011A
Authority: AT
Inventors: Alexander Dr Fleischanderl; Robert Neuhold; Tobias Plattner
Original assignee: Siemens Vai Metals Tech Gmbh
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2012-12-15
Also published as: WO2013011089A1; AT511430B1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Entstaubung und Kühlung von Konvertergas sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem Verfahren zur Entstaubung von Konvertergas wird bei der Stahlerzeugung anfallendes Konvertergas zuerst in einer ersten Kühlvorrichtung indirekter Kühlung, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen, dann einer weiteren Kühlung in einer zweiten Kühlvorrichtung unterzogen, und dann in einer Entstaubungsvorrichtung mittels Filtern auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm3 entstaubt, Das Konvertergas verlässt die erste Kühlvorrichtung, in der es indirekter Kühlung, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen wurde, mit einer Temperatur, die < 1100°C ist, bevorzugt < 950°C ist, besonders bevorzugt < 750°C ist, und die > 350°C ist, bevorzugt > 400°C ist, besonders bevorzugt £ 450°C ist, ganz besonders bevorzugt ^ 500°C ist. In der zweiten Kühlvorrichtung findet trockene oder quasitrockene Kühlung, bevorzugt auf eine Temperatur < 280°C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur < 250°C, ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur < 200°C statt.

Description

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Beschreibung Bezeichnung der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zur Entstaubung und Kühlung von

Konvertergas

Gebiet der Technik

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Entstaubung und Kühlung von Konvertergas sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

Beim Frischen von Roheisen mit Sauerstoff werden die Begleitelemente des Roheisens durch den Sauerstoff oxidiert und vom Eisen getrennt. Während die Oxide des Si, Mn und P in Form von Schlacke aus dem Stahlbad entfernt werden, entweicht Kohlenstoff gasförmig als Kohlenmonoxid CO aus dem Stahlbad. Der durch den Frischprozess entstehende Kohlenmonoxid-Anteil in dem sogenannten Konvertergas, welches aus dem das Stahlbad enthaltenden Konverter entweicht, verleiht dem Konvertergas einen großen Energieinhalt. Durch chemische Umwandlung in Kohlendioxid C02 kann dieser Energieinhalt später gewonnen werden, beispielsweise durch Verbrennung des CO oder durch Reduktion von Metalloxiden mittels des CO. Dazu ist es bekannt, das Konvertergas zu sammeln und zu speichern. Dazu wird das Konvertergas einer Entstaubung unterzogen - beispielsweise elektrostatisch - sowie einer Kühlung. Üblicherweise beträgt die Eingangstemperatur des entstaubten und nach Entstaubung erneut gekühlten Konvertergases beim Eintritt in eine Speichervorrichtung 50-70°C. Durch die Kühlung des Konvertergases kann in einem gegebenen Volumen einer Speichervorrichtung eine größere Stoffmenge Konvertergas gespeichert werden als bei ungekühlter Einleitung des Konvertergases in die Speichervorrichtung.

Bei heute standardmäßig eingesetzten Nassentstaubungen für das Konvertergas wird das Konvertergas, welches in Kühlkamin indirekt unter Erzeugung von nachgereicht 201115945 2 : :

Dampf oder Heißwasser auf eine Temperatur von etwa 900°C gekühlt wurde, einer mehrstufigen Nassentstaubung zur Grob- und Feinstaubentfemung unterworfen. Das dabei erhaltene gekühlte und entstaubte Konvertergas wird, gegebenenfalls nach einer weiteren Abkühlung in einem Gaskühler, oftmals in eine Gasspeichervorrichtung eingeleitet, wobei ein Staubgehalt nach dem Nasswäscher von üblicherweise 20 - 30 mg/Nm3 realisiert wird. Das bei der Nassentstaubung gebrauchte Wasser muss dabei zusätzlich einer aufwändigen Aufbereitung unterzogen werden. Zudem fallen hohe Betriebskosten an, da Wasserverluste ausgeglichen werden und anfallendes Abwasser aufwändig nachbehandelt werden muss. Einen weiteren Beitrag zu hohen Betriebskosten leistet der hohe Strombedarf des für die Zirkulation des Wassers notwendigen Pumpensystems, der hohe Energieanteil zur Überwindung des Druckverlustes in der Abreinigungsstufe sowie der hohe Platz- und Investitionsbedarf, der sich aus den für die Wasserversorgung und - nachbehandlung notwendigen Anlagenteilen ergibt.

Bei heute standardmäßig eingesetzten Trocken - oder Quasitrockenentstaubungen wird das Konvertergas, welches im Kühlkamin indirekt unter Erzeugung von Dampf oder Heißwasser auf eine Temperatur von etwa 900°C gekühlt wurde, einer Verdampfungskühlung zur Temperaturabsenkung auf etwa 300 - 200®C unterzogen, um dann in Elektrofilteranlagen entstaubt zu werden. Das dabei erhaltene gekühlte und entstaubte Konvertergas wird oftmals nach einer weiteren Abkühlung in einem Gaskühler, meist einem Quench, in eine Gasspeichervorrichtung eingeleitet, wobei ein Staubgehalt von üblicherweise 10-20 mg/Nm3 nach Elektrofilter realisiert wird. Auch bei der Verwendung eines Gaskühlers, speziell einem Quench, muss eine Wasseraufbereitung für dabei anfallendes Abwasser vorgesehen werden.

Aufgrund umwelttechnischer Auflagen und technischen Anforderungen von Anlagen, in denen das Konvertergas genutzt wird, wird ein möglichst geringer Staubgehalt des Konvertergases angestrebt.

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Zusammenfassung der Erfindung Technische Aufgabe

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, durch die die Nachteile des Standes der Technik vermindert oder vermieden werden, und ein Staubgehalt des entstaubten Konvertergases von < 5 mg/Nm3 erzielt wird.

Technische Lösung

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Entstaubung und Kühlung von Konvertergas, wobei bei der Stahlerzeugung anfallendes Konvertergas zuerst in einer ersten Kühlvorrichtung indirekter Kühlung, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen wird, dann einer weiteren Kühlung in einer zweiten Kühlvorrichtung unterzogen wird, dann in einer Entstaubungsvorrichtung entstaubt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Konvertergas die erste Kühlvorrichtung, in der es indirekter Kühlung, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen wurde, mit einer Temperatur verlässt, die ^ 1100°C ist, bevorzugt < 950°C ist, besonders bevorzugt £ 750eC ist, und die ^ 350aC ist, bevorzugt z 400°C ist, besonders bevorzugt £ 450eC ist, ganz besonders bevorzugt ä 500°C ist, und in der zweiten Kühlvorrichtung trockene oder quasitrockene Kühlung, bevorzugt auf eine Temperatur £ 280°C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur < 250°C, ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur s 200°C stattfindet, und in der Entstaubungsvorrichtung mittels Filtern auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm3 entstaubt wird.

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Das Konvertergas fällt beim Frischen von Roheisenchargen zur Stahlerzeugung in einem Konverter an. Der Konverter kann beispielsweise ein AOD-Konverter zur Erzeugung von Rostfrei-Stahl sein, oder ein LD-Konverter zur Durchführung eines LD-Verfahrens unter Aufblasen von Sauerstoff, oder ein bodenblasender Konverter, oder ein kombiniert boden- und auf aufblasender Konverter. AOD steht für Argon Oxygen Decarburization. LD steht für Linz-Donawitz-Verfahren.

Die indirekte Kühlung erfolgt unter Energietransfer, vorzugsweise unter Dampfoder Heißwassererzeugung, in einer ersten Kühlvorrichtung. Diese kann zumindest zum Teil als Kühlkamin ausgeführt sein. Unter Kühlkamin ist ein aus Rohrsegmenten bestehender Gaskanal zu verstehen, an dessen innen liegender Oberfläche ein Wärmeaustausch zwischen dem Konvertergas und einem in Rohren geführten Kühlmedium erfolgt. Durch eine Verlängerung eines konventionellen Kühlkamins wird Konvertergas bis zum Austritt aus dem Kühlkamin unter Nutzung der Wärme des Konvertergases stärker gekühlt.

Zu einer Effizienzsteigerung bei der Kühlung können auch innerhalb des Gaskanals zusätzliche Austauschflächen, beispielsweise sogenannte Schottwände, eingebaut werden.

Dampferzeugung erfolgt, indem Wasser unter hohem Druck durch die Kühlmedium - bevorzugt Wasser - führenden Rohre gepumpt wird. Bei der Abführung der Wärmeenergie des Konvertergases wird Dampf gebildet, der in einer Dampftrommel gesammelt wird und zur weiteren Verwendung im Hüttenwerk zur Verfügung steht. Durch den Einsatz von thermischen Zwischenspeichern ist es in weiterer Folge beispielsweise möglich, den Dampf zur kontinuierlichen Verstromung zu nutzen. Die Dampferzeugung dient dazu, die im heißen Konvertergas - welches den Konverter mit Temperaturen bis zu 2000°C verlässt - vorhandene Energie für anderweitige Nutzung zurückzugewinnen. Zusätzlich oder statt mittels Dampferzeugung kann in der ersten Kühlvorrichtung auch auf andere Art Energie mittels indirekter Kühlung aus dem Konvertergas entzogen werden, beispielsweise mittels Heißwassererzeugung.

NACHGEREICHT 201115945

Dampferzeugung oder Heißwassererzeugung ist nur bei einer Gastemperatur von 350°C oder höher wirtschaftlich sinnvoll, weil bei tieferen Temperaturen für den erforderlichen Wärmeübergang immer größere Wärmetauscherflächen vorhanden sein müssten, die einerseits in der Anschaffung hohe Kosten und Platzprobleme mit sich bringen, andererseits aber auch im Betrieb durch höhere Energiekosten - beispielsweise höherer Druckverlust - negative wirtschaftliche Auswirkungen haben.

Grundsätzlich könnte Dampferzeugung oder Heißwassererzeugung auch bei Temperaturen unter 350°C durchgeführt werden, allerdings ist eine solche Verfahrensführung aus den oben genannten Gründen wirtschaftlich nicht akzeptabel.

Der Energietransfer bei der indirekten Kühlung in der ersten Kühlvorrichtung kann selbstverständlich statt mit Wasser oder Dampf auch mit anderen Medien erfolgen, beispielsweise Salzschmelzen oder organische Flüssigkeiten.

Nach der indirekten Kühlung des Konvertergases in der ersten Kühlvorrichtung, die bevorzugt unter Dampferzeugung oder Heißwassererzeugung erfolgt, auf eine Temperatur < 1100°C, bevorzugt ^ 950°C, besonders bevorzugt £ 750°C, und £ 350°C, bevorzugt £ 400°C, besonders bevorzugt > 450°C, ganz besonders bevorzugt > 500°C, wird das Konvertergas einer weiteren Kühlung in einer zweiten Kühlvorrichtung unterzogen, und dann in einer Entstaubungsvorrichtung mittels Filtern auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm3 entstaubt. Erfindungsgemäß findet in der zweiten Kühlvorrichtung trockene oder quasitrockene Kühlung statt.

Unter trockener Kühlung ist im Rahmen dieser Anmeldung eine Kühlung zu verstehen, bei der der Feuchtigkeitsgehalt des zu entstaubenden Konvertergases nicht durch Zufuhr von Feuchtigkeit in das Konvertergas erhöht wird. Das ist beispielsweise bei indirekter Kühlung mittels Wärmetauscher, beispielsweise Gas-Flüssig mit einer Kühlflüssigkeit oder Gas-Gas mit einem Kühlgas, der Fall.

NACHGEREICHT • · • ·

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Unter quasitrockener Kühlung ist im Rahmen dieser Anmeldung eine Entstaubung zu verstehen, bei der der Feuchtigkeitsgehalt des zu entstaubenden Konvertergases durch Zufuhr von Feuchtigkeit in das Konvertergas erhöht wird, und dabei wenig oder kein Abwasser, welches bei der Abkühlung mit dem abzukühlenden Gasstrom in direkten Kontakt gekommen ist, anfällt. Unter wenig anfallendem Abwasser ist dabei zu verstehen, dass weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% einer zur Abkühlung in einen Strom von Konvertergas eingebrachten Wassermenge als Abwasser anfallen. Bei solch geringen Mengen von anfallendem Abwasser kann eine Abwasseraufbereitung mit geringem Aufwand betrieben beziehungsweise auf eine Abwasseraufbereitung verzichtet werden.

Die trockene oder quasitrockene Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung erfolgt bevorzugt auf eine Temperatur £ 280°C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur £ 250°C, ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur < 200°C. Mittels Filtern wird auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm3 entstaubt.

Filter, die auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm3 entstauben können, sind beispielsweise Gewebefilter, Keramikfilter oder Stahlfilter. Unter Gewebefiltern werden Filtersysteme verstanden, die aus einem Gewebematerial bestehen, jedoch verschiedenste Formen wie beispielsweise Patrone, Schlauch, Tasche, Kassette annehmen können. Ein zu entstaubendes Gas muss selbstverständlich eine Temperatur aufweisen, die unterhalb der Temperatur liegt, bei der das Material der Gewebefilter beginnt, sich thermisch zu zersetzen. Gewebefilter können beispielsweise aus handelsüblichen Filtermaterialien mit einer Beständigkeit für dauerhafte Betriebstemperatur von z 200°, beispielsweise Polyamid P84, MetaAramid, Glasfaser, PTFE, Karbonfaser oder gleichwertig, bestehen. Allerdings liegt die Obergrenze der Beständigkeit für Einsatz solcher Materialien bei Temperaturspitzen von etwa 280°C. Um eine sichere Anwendung zu ermöglichen, muss bei vielen Filtermaterialien daher die Temperatur des Konvertergases nicht mehr als 280°C, bevorzugt < 200°C betragen. Wenn das Konvertergas die erste Kühlvorrichtung, in der es indirekter Kühlung, bevorzugt unter Dampf- oder Heißwassererzeugung unterworfen wurde, mit einer Temperatur < 1100°C, bevorzugt £ 950°C, besonders bevorzugt < 750°C verlässt, ist es mit vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand möglich, mittels

NACHGEREICHT • · * · · · · · • * 201115945 darauffolgender trockener oder quasitrockener Kühlung das Konvertergas auf Temperaturen abzukühlen, bei denen eine Nutzung von Gewebefiltern, speziell von Gewebefiltern aus Filtermaterialien, bei denen für eine sichere Anwendung die Temperatur des Konvertergases nicht mehr als 280°C, bevorzugt £ 200°C betragen soll, zur Entstaubung möglich ist.

Wenn auch bei höheren Temperaturen > 280°C hitzebeständige Filter aus Sondermaterialien wie Keramik oder Stahl - genannt Keramikfilter, Stahlfilter -Einsatz finden, kann der Filter seine Filterfunktion auch bei Temperaturen von bis zu 500°C oder darüber erfüllen. Trotz weiterer Kühlung des Konvertergases in der zweiten Kühlvorrichtung können an den Filtern selbst Temperaturen von bis zu >500°C auftreten, und so gegebenenfalls zur Zerstörung des Filtermaterials führen. Das kann beispielsweise eintreten, wenn pyrophorer auf dem Filtermaterial abgeschiedener Staub, wie etwa metallisches Eisen, mit Sauerstoff im Abgas reagiert und oxidiert wird. Eine solche Oxidation ist stark exotherm und kann zu Temperaturen >500°C führen. Sauerstoff im Abgas kann in Perioden des Betriebes eines Konverters, in denen nicht gefrischt wird, - also beispielsweise während des Chargierens oder Abstichs - auftreten.

Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren in seinen Ausführungsformen gegenüber dem Stand der Technik beispielsweise die Vorteile - verbesserte Ausnutzung der Wärme des Konvertergases durch indirekte Kühlung des Konvertergases in der ersten Kühlvorrichtung, bevorzugt unter Dampf- oder Heißwassererzeugung, auf eine Temperatur £ 750°C, kalorisch höherwertiges Konvertergas infolge geringerer Feuchtigkeit -bei Vermeidung nasser Gaskühlung kann ein Konvertergas mit einem bis zu 40% höheren Energieinhalt gewonnen werden, als Kennzahl sei hier der untere Heizwert Hu angeführt, der sich von etwa 4,5 MJ/kg bei einer nassen Gaskühlung auf bis zu 6,5 MJ/kg bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht -

Staubgehalt < 5 mg/Nm3 - kein beziehungsweise gegenüber nasser Gaskühlung extrem verminderter Wasserbedarf. NACHGEREICHT |

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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung

Gegebenenfalls wird nach der Entstaubung in der Entstaubungsvorrichtung in einer dritten Kühlvorrichtung, je nach benötigter Gastemperatur, trocken, quasitrocken oder nass gekühlt. Das wird beispielsweise dann durchgeführt, wenn das Konvertergas in eine Gasspeichervorrichtung eingeleitet werden soll. Um eine Speicherung des entstaubten Konvertergases bei Bedarf wirtschaftlich sinnvoll durchführen zu können, wird das entstaubte Konvertergas dann in einer dritten Kühlvorrichtung gekühlt, bevorzugt auf eine Temperatur^ 70°C.

Dadurch, dass die Kühlung erfindungsgemäß trocken oder quasitrocken erfolgt, kann auch an dieser Stelle Aufbereitung von mit dem zu kühlenden Konvertergas in direkten Kontakt gekommenem Abwasser vollständig vermieden oder mit wenig Aufwand durchgeführt werden

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung findet die trockene Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch indirekten Wärmeaustausch statt. Bei indirektem Wärmeaustausch wird ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmedium räumlich getrennt von dem Konvertergas gehalten. Eine Vermischung des Kühlmediums mit dem Konvertergas kann daher nicht stattfinden. Entsprechend wird das Kühlmedium nicht durch Kontakt mit Konvertergas verunreinigt und muss entsprechend nicht aufwändig gereinigt oder entsorgt werden. Die Feuchtigkeit des Konvertergases wird dabei nicht infolge von Zuführung von Feuchtigkeit durch Kontakt zwischen Kühlmedium und Konvertergas erhöht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet der indirekte Wärmeaustausch in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch indirekten Gas-Gas-Wärmetausch statt. Beispielsweise kann das Konvertergas mittels Gas-Gas-Wärmetausch gekühlt werden, wenn Kühlgas, beispielsweise Umgebungsluft, mittels Gebläsen über Konvertergas führende Leitungen geführt wird. Die das Konvertergas führenden Leitungen sind in dem Bereich, in dem Kühlluft über sie geführt wird, bevorzugterweise so ausgeführt, dass sie ein möglichst großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Auf diese Weise kann besonders effizient gekühlt werden. Das Material der Leitungen ist vorzugsweise zumindest in dem Bereich, in dem

NACHGEREICHT 201115945 • ♦ w m • « * * * 4 k « · Kühlluft über sie geführt wird, ein metallisches Material. Besonders bevorzugt ist es Stahl, da Stahl gut verarbeitbar, kostengünstig verfügbar und für den Zweck genügend gut wärmeleitend ist. Beispielsweise sind die Konvertergas führenden Leitungen in dem Bereich, in dem Konvertergas über sie geführt wird, als plattenförmige Hohlkörper ausgebildet, in die Konvertergas eingeleitet und aus denen Konvertergas ausgeleitet werden kann.

Die die Konvertergas führenden Leitungen können in dem Bereich, in dem Konvertergas über sie geführt wird, auch als Rohre ausgebildet sein, in die Konvertergas eingeleitet und aus denen Konvertergas ausgeleitet werden kann. Die Kühlung durch Gas-Gas-Wärmeaustausch kann auch ohne Gebläse geschehen. In diesem Fall wird durch die zwischen den Konvertergas führenden Leitungen vorhandene Umgebungsluft gekühlt.

Grundsätzlich ist es auch möglich, vorhandene Gebläse je nach gemessener Temperatur des gekühlten entstaubten Konvertergases und gewählten Schwellenwerten für die Temperatur des gekühlten aber noch nicht entstaubten, oder des gekühlten und entstaubten Konvertergases an- oder abzuschalten, so dass Kühlung entweder durch über die entstaubtes Konvertergas führende Leitungen geblasene Kühlluft erfolgt, oder Kühlung durch die zwischen den Konvertergas führenden Leitungen vorhandene Umgebungsluft erfolgt.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung findet der indirekte Wärmeaustausch in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch Gas-Flüssig-Wärmetausch mit geschlossenem Kühlkreislauf statt. Beispielsweise kann ein flüssiges Kühlmedium in Rohrleitungen in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden, und das Konvertergas um die Rohrleitungen strömen. Bei dem flüssigen Kühlmedium kann es sich beispielsweise um Wasser handeln, oder um Ammoniak, oder um ein Gemisch aus Ammoniak und Wasser. Eine Vermischung des flüssigen Kühlmediums mit dem Konvertergas kann dabei nicht stattfinden. Entsprechend wird das flüssige Kühlmedium nicht durch Kontakt mit Konvertergas verunreinigt und muss entsprechend nicht aufwändig gereinigt oder entsorgt werden. Eine Aufbereitung des flüssigen Kühlmediums, beispielsweise eine Wasseraufbereitung, ist bei derartiger Verfahrensführung entsprechend nicht notwendig.

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In dem geschlossenen Kühlkreislauf findet auch Rückkühlung von erwärmtem flüssigem Kühlmedium statt.

Nach einer wetteren Ausführungsform der Erfindung findet der indirekte Wärmeaustausch in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch eine Kombination aus indirekten Gas-Gas-Wärmetausch und Gas-Flüssig-Wärmetausch statt, beispielsweise zuerst Gas-Gas-Wärmetausch und dann weitere Kühlung durch Gas-Flüssig-Wärmetausch.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung findet die quasitrockene Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch ein Verdampfungskühlungsverfahren statt.

Dabei wird ein flüssiges Kühlmedium, beispielsweise Wasser, in den Gasstrom des Konvertergases eingedüst. Der Tropfendurchmesser d90 - d90 steht dafür, dass 90% der Tropfen einen Tropfendurchmesser haben entsprechend einer folgenden Größenangabe - des eingedüsten flüssigen Kühlmediums beträgt dabei d90 < 1000 Mikrometer, bevorzugt <300 Mikrometer. Zur Erzeugung derart feiner Tropfen werden beispielsweise 2-Stoffdüsen verwendet, die beispielsweise mit Stickstoff betrieben werden, oder Hochdruckdüsen, beispielsweise Rücklaufdüsen, eingesetzt.

Herkömmlich verwendete als Gaswäscher wirkende Gaskühler haben ein Tropfenspektrum, bei dem der Tropendurchmesser d90 größer ist als 1000 Mikrometer und arbeiten bei hohem L/G von etwa 2-5. L/G steht für das Verhältnis von Liter Kühlmedium zu Kubikmeter zu kühlendes Gas. Bei einer derartigen Arbeitsweise wird ein Anteil des Kühlmediums verdunstet - es verdampft also -, während der überwiegende Anteil nicht verdunstet, sondern nur erwärmt wird. Verdampfen und verdunsten sind in diesem Zusammenhang verschiedene Begriffe für denselben Vorgang. Da bei Erwärmung nicht die Verdunstungswärme zur Abkühlung des Gasstromes aus Konvertergas genutzt wird, wird für eine gegebene Abkühlung die Zugabe von mehr Kühlmedium notwendig sein, als wenn das ganze oder der überwiegende Anteil des Kühlmediums verdunstet wird. Entsprechend sind bei den herkömmlich verwendeten als Gaswäschern arbeitenden Gaskühlern große Umlaufwassermengen erforderlich.

NACHGEREICHT 11 201115945

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dadurch, dass das flüssige Kühlmedium als Nebel feiner Tropfen eingebracht wird, die - in Kühlung des Konvertergases resultierende - Verdunstung des Kühlmediums gegenüber herkömmlichen nass arbeitenden, als Gaswäscher wirkenden Gaskühlern erleichtert. Dadurch ist es möglich, eine gegebene Kühlung ohne einen in herkömmlichen Verfahren notwendigen enormen Wasserüberschuss mit L/G von 2-5, sondern mit einem L/G wesentlich kleiner 1, vorzugsweise kleiner 0,5, besonders bevorzugt kleiner 0,1, beispielsweise im Bereich 0,05, zu erreichen. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren das eingedüste flüssige Kühlmedium, Wasser, praktisch vollständig verdunstet, fällt erfindungsgemäß auch bei einem Verdampfungskühlungsverfahren bei der Abkühlung eines Gasstromes kein oder wenig Abwasser, welches bei der Abkühlung mit dem abzukühlenden Gasstrom in direkten Kontakt gekommen ist, an.

Unter wenig anfallendem Abwasser ist dabei zu verstehen, dass weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% einer zur Abkühlung in einen Strom von Konvertergas eingebrachten Wassermenge als Abwasser anfallen.

In dem Zusammenhang ist unter dem Begriff Abwasser auch flüssiges Kühlmedium zu verstehen, welches bei der Abkühlung mit dem abzukühlenden Gasstrom in direkten Kontakt gekommen ist, und daher aufbereitet werden muss.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer ersten Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas, einer zweiten Kühlvorrichtung zur Kühlung des aus der ersten Kühlvorrichtung austretenden Konvertergases, und einer Entstaubungsvorrichtung zur Entstaubung des aus der zweiten Kühlvorrichtung austretenden Konvertergases, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlvorrichtung eine Kühlvorrichtung zur trockenen oder quasitrockenen Kühlung ist, und die Entstaubungsvorrichtung mit Filtern bestückt ist.

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Die Entstaubungsvorrichtung ist vorzugsweise unter Berücksichtigung von zur Sicherstellung explosionsvermeidender, explosionssicherer und explosionsbeständiger Maßnahmen, wie beispielsweise mit Druckentlastungsklappen, ausgeführt.

Bevorzugt ist die erste Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas eine Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas unter Dampferzeugung, oder eine Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas unter Heißwassererzeugung, oder eine Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas unter Dampf- und Heißwassererzeugung, oder eine Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas unter Dampfoder Heißwassererzeugung.

Nach einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung Filter, die als Gewebefilter ausgeführt sind.

Dabei ist es bevorzugt, dass das Material der Gewebefilter ein Material aus der Gruppe - Polyamid P84, - Meta Aramid, - Glasfaser, - PTFE, - Karbonfaser - Metallgewebe umfasst.

Das Material der Gewebefilter kann auch aus einem Material aus dieser Gruppe bestehen.

Nach einer weiteren Ausführungsform umfassen die Filter Keramikfilter und/oder Metallfilter. Die Filter können auch Keramikfilter und/oder Metallfilter sein.

Nach einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung auch eine dritte Kühlvorrichtung zur Kühlung des aus der Entstaubungsvorrichtung austretenden Konvertergases, wobei die dritte Kühlvorrichtung eine Kühlvorrichtung zur trockenen, quasitrockenen oder nassen Kühlung umfasst.

NACHGEREICHT ι«ι·**** 201115945 13 • » * * * · · « * »» · · • ♦ * m * ♦ ♦

Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung die Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung eine Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch. Die Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung kann auch eine Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch sein.

Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Gas-Wärmetausches. Die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch kann auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Gas-Wärmetausches sein.

Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Flüssig-Wärmetausches mit geschlossenem Kühlkreislauf, ln dem geschlossenen Kühlkreislauf findet auch Rückkühlung von erwärmtem flüssigem Kühlmedium statt.

Die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch kann auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Flüssig-Wärmetausches mit geschlossenem Kühlkreislauf sein.

Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Flüssig-Wärmetausches mit geschlossenem Kühlkreislauf und eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Gas-Wärmetausches.

Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung die Kühlvorrichtung zur quasitrockenen Kühlung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verdampfungskühlungsverfahrens.

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Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in der Vorrichtung zur Durchführung eines Verdampfungskühlungsverfahrens Düsen zur Eindüsung eines flüssigen Kühlmediums mit Tropfendurchmesser d90 des eingedüsten flüssigen Kühlmediums d90 < 1000 micrometer vorhanden.

Beschreibung von Ausführungsformen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Figuren von Ausführungsbeispielen erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Behandlung des Konvertergases.

In Figur 1 steigt aus einem Konverter 1 Konvertergas, dargestellt durch gewellte Pfeile, in eine Absaughaube 2 auf. Durch die Absaughaube wird das Konvertergas in den Kühlkamin, der eine erste Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung ist, im dargestellten Fall unter Dampferzeugung, geleitet. Der Kühlkamin umfasst die Kühlkaminteile 3a und 3b. Über Rohrleitungen 4 wird Dampf, der durch Wärmeaustausch zwischen dem Konvertergas und dem in - nicht dargestellten Rohren im Kühlkamin geführten - Kühlmedium Wasser entsteht, zu einer Dampftrommel 5 geführt.

Im Kühlkamin findet ein erster Kühlschritt für das Konvertergas mittels indirekter Kühlung durch Wasser/Dampf statt. Am Ende des Kühlkaminteiles 3a hat das Konvertergas eine Temperatur von circa 900°C und wird im Kühlkaminteil 3b auf eine Temperatur von etwa 400®C weiter abgekühlt.

Nach Austritt des Konvertergases aus der ersten Kühlvorrichtung tritt es in eine zweite Kühlvorrichtung 6 ein. Diese ist eine Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung, im gezeigten Beispiel durch indirekten Gas-Gas-Wärmetausch. Die Kühlung findet dadurch statt, dass das Konvertergas durch platten· oder röhrenförmige Hohlkörper geleitet wird, über die mittels Gebläsen 7 Kühlluft geblasen wird. In der zweiten Kühlvorrichtung wird auf < 200eC gekühlt.

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Das aus der zweiten Kühlvorrichtung 6 austretende Konvertergas wird anschließend in eine Entstaubungsvorrichtung 8 geleitet, in welcher es mittels Gewebefiltern 9 auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm3 entstaubt wird.

Anschließend wird das gekühlte und entstaubte Konvertergas aus der Entstaubungsvorrichtung ausgeleitet. Übereine Umschaltstation 10 kann das gekühlte und entstaubte Konvertergas zu einem Fackelkamin 11 geleitet werden, wo es verbrannt wird. Es kann alternativ dazu zu einer Gasspeichervorrichtung 12 geleitet werden.

Beispielsweise wird das Konvertergas dann zu dem Fackelkamin 11 geführt, wenn seine CO-Konzentration unterhalb eines für eine wirtschaftlich sinnvolle weitere Nutzung notwendigen Schwellenwertes liegt. Das kann der Fall sein während Zeitabschnitten wie beispielsweise Blasebeginn oder Blaseende, oder Abstichperioden am Konverter 1. Bei Anstieg der CO-Konzentration überden Schwellenwert wird das Konvertergas durch Umschaltung der Umschaltstation 10 der Gasspeichervorrichtung 12 zugeführt.

In Strömungsrichtung des Konvertergases vor der Gasspeichervorrichtung 12 wird das gekühlte und entstaubte Konvertergas in einer dritten Kühlvorrichtung 13 einer trockenen Kühlung unterworfen. Diese ist eine Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung, im gezeigten Beispiel durch indirekten Gas-Gas-Wärmetausch. Die Kühlung findet-wie in der zweiten Kühlvorrichtung 6 -dadurch statt, dass das Konvertergas durch plattenförmige Hohlkörper geleitet wird, über die mittels Gebläsen 14 Kühlluft geblasen wird.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

NACHGEREICHT 16 201115945 Bezugszeichenliste 1 Konverter 2 Absaughaube 3a,3b Kühlkaminteile 4 Rohrleitung 5 Dampftrommel 6 zweite Kühlvorrichtung 7 Gebläse 8 Entstaubungsvorrichtung 9 Gewebefilter 10 Umschaltstation 11 Fackelkamin 12 Gasspeichervorrichtung 13 Dritte Kühlvorrichtung 14 Gebläse

NACHGEREICHT

Claims

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Ansprüche 1. Verfahren zur Entstaubung und Kühlung von Konvertergas, wobei bei der Stahlerzeugung anfallendes Konvertergas zuerst in einer ersten Kühlvorrichtung indirekter Kühlung, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen wird, dann einer weiteren Kühlung in einer zweiten Kühlvorrichtung unterzogen wird, dann in einer Entstaubungsvorrichtung entstaubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvertergas die erste Kühlvorrichtung, in der es indirekter Kühlung, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen wurde, mit einer Temperatur verlässt, die < 1100eC ist, bevorzugt £ 950eC ist, besonders bevorzugt £ 750eC ist, und die ä 350°C ist, bevorzugt ä 400°C ist, besonders bevorzugt £ 450°C ist, ganz besonders bevorzugt £ 500°C ist, und in der zweiten Kühlvorrichtung trockene oder quasitrockene Kühlung, bevorzugt auf eine Temperatur £ 280°C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur £ 250°C, ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur < 200°C stattfindet, und in der Entstaubungsvorrichtung mittels Filtern auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm1 entstaubt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entstaubung in der Entstaubungsvorrichtung das Konvertergas in einer dritten Kühlvorrichtung trocken .quasitrocken oder nass gekühlt wird. NACHGEREICHT 1 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die trockene Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch indirekten Wärmeaustausch stattfindet. • · • · « « 18 201115945
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekte Wärmeaustausch durch indirekten Gas-Gas-Wärmetausch stattfindet.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekte Wärmeaustausch durch Gas-Flüssig-Wärmetausch mit geschlossenem Kühlkreislauf stattfindet.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekte Wärmeaustausch durch eine Kombination aus indirekten Gas-Gas-Wärmetausch und Gas-Flüssig-Wärmetausch stattfindet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die quasitrockene Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch ein Verdampfungskühlungsverfahren stattfindet.
8. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer ersten Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas, einer zweiten Kühlvorrichtung zur Kühlung des aus der ersten Kühlvorrichtung austretenden Konvertergases, und einer Entstaubungsvorrichtung zur Entstaubung des aus der zweiten Kühlvorrichtung austretenden Konvertergases, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlvorrichtung eine Kühlvorrichtung zur trockenen oder quasitrockenen Kühlung ist, und die Entstaubungsvorrichtung mit Filtern bestückt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter Gewebefilter umfassen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Gewebefilter ein Material aus der Gruppe - Polyamid P84, I NACHGEREICHT k · 201115945 19 *..**.·* ···'* - Meta Aramid, - Glasfaser, - PTFE, - Karbonfaser - Metallgewebe umfasst.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter Keramikfilter oder Metallfilter umfassen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch eine dritte Kühlvorrichtung zur Kühlung des aus der Entstaubungsvorrichtung austretenden Konvertergases umfasst, wobei die dritte Kühlvorrichtung eine Kühlvorrichtung zur trockenen, quasitrockenen oder nassen Kühlung umfasst.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung die Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung eine Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Gas-Wärmetausches umfasst.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch eine Vorrichtung eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Flüssig-Wärmetausches mit geschlossenem Kühlkreislauf umfasst.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung die Kühlvorrichtung zur quasitrockenen Kühlung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verdampfungskühlungsverfahrens umfasst. | NACHGEREICHT 201115945 Figur 1

NACHGEREICHT • · • * • · • * 17*..* 201115945 Ansprüche 1. Verfahren zur Entstaubung und Kühlung von Konvertergas, wobei bei der Stahlerzeugung anfallendes Konvertergas zuerst in einer ersten Kühlvorrichtung indirekter Kühlung durch Wärmeaustausch zwischen dem Konvertergas und einem flüssigen Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen wird, dann einer weiteren Kühlung in einer zweiten Kühlvorrichtung unterzogen wird, dann in einer Entstaubungsvorrichtung entstaubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvertergas die erste Kühlvorrichtung, in der es indirekter Kühlung durch Wärmeaustausch zwischen dem Konvertergas und dem flüssigen Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, bevorzugt unter Dampf- und/oder Heißwassererzeugung, unterworfen wurde, mit einer Temperatur verlässt, die < 1100°C ist, bevorzugt s 950°C ist, besonders bevorzugt ^ 750°C ist, und die > 350°C ist, bevorzugt ä 400°C ist, besonders bevorzugt ä 450°C ist, ganz besonders bevorzugt £ 500°C ist, und in der zweiten Kühlvorrichtung trockene oder quasitrockene Kühlung, bevorzugt auf eine Temperatur s 280°C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur < 250°C, ganz besonders bevorzugt auf eine Temperatur < 200°C stattfindet, und in der Entstaubungsvorrichtung mittels Filtern auf einen Staubgehalt von < 5 mg/Nm1 2 entstaubt wird. NACHGEREICHT 1 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entstaubung 2 in der Entstaubungsvorrichtung das Konvertergas in einer dritten Kühlvorrichtung trocken ,quasitrocken oder nass gekühlt wird. • * • · • · · ··.#· I »f * • * · · *4ϊ·>. * · 201115945 λ Ο « ·· · * * 1 ·· ΙΟ·« Λ * * * * <·' 4 * · 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die trockene Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch indirekten Wärmeaustausch stattfindet. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekte Wärmeaustausch durch indirekten Gas-Gas-Wärmetausch stattfindet. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekte Wärmeaustausch durch Gas-Flüssig-Wärmetausch mit geschlossenem Kühlkreislauf stattfindet. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekte Wärmeaustausch durch eine Kombination aus indirekten Gas-Gas-Wärmetausch und Gas-Flüssig-Wärmetausch stattfindet. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die quasitrockene Kühlung in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung durch ein Verdampfungskühlungsverfahren stattfindet. 8. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer ersten Kühlvorrichtung zur indirekten Kühlung von Konvertergas durch Wärmeaustausch zwischen dem Konvertergas und einem flüssigen Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, einer zweiten Kühlvorrichtung zur Kühlung des aus der ersten Kühlvorrichtung austretenden Konvertergases, und einer Entstaubungsvorrichtung zur Entstaubung des aus der zweiten Kühlvorrichtung austretenden Konvertergases, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlvorrichtung eine Kühlvorrichtung zur trockenen oder quasitrockenen Kühlung ist, und die Entstaubungsvorrichtung mit Filtern bestückt ist. NACHGEREICHT 201115945 1G**·· * * ]y * · »· »! ·* 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter Gewebefilter umfassen. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Gewebefilter ein Material aus der Gruppe - Polyamid P84, - Meta Aramid, - Glasfaser, - PTFE, - Karbonfaser - Metallgewebe umfasst. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter Keramikfilter oder Metallfilter umfassen. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie auch eine dritte Kühlvorrichtung zur Kühlung des aus der Entstaubungsvorrichtung austretenden Konvertergases umfasst, wobei die dritte Kühlvorrichtung eine Kühlvorrichtung zur trockenen, quasitrockenen oder nassen Kühlung umfasst. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung die Kühlvorrichtung zur trockenen Kühlung eine Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch ist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch eine Vorrichtung zur Durchführung eines indirekten Gas-Gas-Wärmetausches umfasst.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum indirekten Wärmeaustausch eine Vorrichtung eine Vorrichtung NACHGEREICHT 201115945 20 • ·

zur Durchführung eines indirekten Gas-Flüssig-Wärmetausches mit geschlossenem Kühlkreislauf umfasst.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, 5 dass in der zweiten Kühlvorrichtung und/oder der dritten Kühlvorrichtung die Kühlvorrichtung zur quasitrockenen Kühlung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verdampfungskühlungsverfahrens umfasst. NACHGEREICHT