DE102005043778A1

DE102005043778A1 - Flushing gas`s e.g. nitrogen, pressure measurement device for use in e.g. metallurgical melting furnace, has pressure sensor that is connected with exhaust channel by outlet port for determining pressure prevalent in exhaust channel

Info

Publication number: DE102005043778A1
Application number: DE200510043778
Authority: DE
Inventors: Andreas Dietrich
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-03-15

Abstract

The device has a pressure sensor (2) that is surrounded by a cover (3) through which a flushing gas is passed, where the cover is formed as tubular. The cover has an inlet port (4) for the flushing gas connected with a flushing gas reservoir and an outlet port (5) for the flushing gas. The pressure sensor is connected with an exhaust channel (1) by the outlet port for determining the pressure prevalent in the chamber or in the pipe. A cooling unit cooling the cover is provided in the cover and is designed as a water conducting cooling pipe line. Independent claims are also included for the following: (1) a method for pressure measurement with a pressure sensor (2) a melting furnace with a furnace chamber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckmessung mit einem Drucksensor, ein Verfahren zur Druckmessung mit einem Drucksensor sowie einen Schmelzofen mit einer Vorrichtung zur Druckmessung und die Verwendung einer solchen Vorrichtung in einem Schmelzofen.The The present invention relates to a device for measuring pressure with a pressure sensor, a method of pressure measurement with a Pressure sensor and a melting furnace with a device for pressure measurement and the use of such a device in a smelting furnace.

Zur Druckmessung von Gasen oder Flüssigkeiten gibt es umfangreichen Stand der Technik. Bekannt sind beispielsweise mechanische und elektrische Manometer. Bei den mechanischen Manometern werden U-Rohr-Manometer, Federmanometer und Kolbenmanometer unterschieden. Bei einem U-Rohr-Manometer wird der Druck durch die Verschiebung einer Flüssigkeit entweder gegen den Umgebungsdruck oder gegen ein Vakuum angezeigt. In einem Federmanometer wird der Druck über eine durch den Druck verformbare Feder und einen mit der Feder verbundenen Zeiger angezeigt. Bei einem Kolbenmanometer wird dem zu messenden Druck durch Anpassen eines Gegengewichts ein gleich großer Druck entgegengesetzt und der herrschende Druck damit ermittelt. Elektrische Manometer nützen die Änderung der elektrischen Eigenschaften bestimmter Stoffe unter Druckeinwirkung, wie z. B. eine Änderung des Widerstands oder den piezoelektrischen Effekt.to Pressure measurement of gases or liquids There is extensive state of the art. For example, are known mechanical and electrical pressure gauges. With the mechanical gauges U-tube manometer, spring pressure gauge and piston pressure gauge are distinguished. In a U-tube manometer, the pressure is due to the displacement a liquid either displayed against the ambient pressure or against a vacuum. In a spring pressure gauge, the pressure is over a deformable by the pressure Spring and a pointer connected to the spring indicated. at a piston pressure gauge is the pressure to be measured by adjusting a counterweight equal and opposite pressure the prevailing pressure thus determined. Electric pressure gauges take advantage of the change the electrical properties of certain substances under pressure, such as B. a change of resistance or piezoelectric effect.

Alle diese Messeinrichtungen und -methoden eignen sich ohne weitere Vorkehrungen nicht besonders gut zur Druckmessung unter schwierigen Bedingungen, wie sie beispielsweise gegeben sind, wenn der Druck eines stark mit Staub belasteten und/oder eine hohe Temperatur aufweisenden Gasvolumens gemessen werden soll. Üblicherweise wird für einen solchen Anwendungsfall der Drucksensor außerhalb des zu messenden Gasvolumens angebracht, da er z. B. den dort herrschenden Temperaturen nicht standhalten würde, und über eine Verbindungsleitung mit dem Gasvolumen in einen druckausgleichenden Kontakt gebracht. Dies geschieht in der Praxis in der Regel über eine Öffnung in einer das Gasvolumen umgebenden Behälterwand, an die die Verbindungsleitung angeschlossen ist. Diese Öffnung ist jedoch unter den genannten schwierigen Bedingungen einer hohen Verschmutzung und einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt. Die Öffnung sowie die Verbindungsleitung und die Messeinrichtung unterliegen daher einem hohen Instandhaltungsaufwand in Form von Reinigung und Prüfung, wenn ein dauerhafter und verlässlicher Einsatz angestrebt wird.All These measuring devices and methods are suitable without further precautions not very good for pressure measurement in difficult conditions, as they are given, for example, when the pressure of a strong loaded with dust and / or having a high temperature Gas volume to be measured. Usually for a such application, the pressure sensor outside the gas volume to be measured attached, since he z. B. the prevailing temperatures are not would withstand and over a connecting line with the gas volume in a pressure-equalizing Brought in contact. This usually happens in practice via an opening in a container wall surrounding the gas volume, to which the connecting line connected. This opening However, under the difficult conditions mentioned, it is high Pollution and exposed to high thermal stress. The opening as well the connecting line and the measuring device are therefore subject a high maintenance effort in the form of cleaning and testing, if a permanent and reliable Effort is sought.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Druckmessung unter schwierigen Bedingungen zur Verfügung zu stellen, das mit einem gegenüber dem Stand der Technik reduzierten Instandhaltungsaufwand auskommt und zuverlässige Messwerte liefert.task It is the object of the present invention to provide an apparatus and a method available for pressure measurement under difficult conditions face that with one opposite The maintenance of the prior art requires less maintenance and reliable Delivers measured values.

Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass der Drucksensor von einer mit einem Spülgas durchströmbaren Hülle umgeben ist, die eine Einlassöffnung für Spülgas, die mit einem Spülgasreservoir verbunden ist, und eine Auslassöffnung für Spülgas aufweist, wobei der Drucksensor über diese Auslassöffnung mit einer Kammer oder einem Rohr in Verbindung steht und zur Ermittlung des in dieser Kammer oder in diesem Rohr herrschenden Drucks vorgesehen ist. Das Spülen der Hülle mit einem Spülgas verhindert zuverlässig Verschmutzungen an der Auslassöffnung und an dem Drucksensor selbst. Des Weiteren wird durch das Spülen der Drucksensor auf einer konstant niedrigen Temperatur gehalten, wodurch die Genauigkeit der Druckmessung gegenüber einer Messung bei schwankender Temperatur verbessert werden kann. Diese ist insbesondere unter den eingangs erwähnten schwierigen Bedingungen, wie sie beispielsweise bei metallurgischen Prozessen wie Schmelzprozessen in Stahlwerken oder Gießereien, bei der Glasherstellung oder in Heizkraftwerken herrschen, von besonderem Vorteil. Es hat sich gezeigt, dass reaktionsträge oder inerte Gase, insbesondere Stickstoff oder Luft, als Spülgas besonders geeignet sind. Die Erfindungsgemäße Vorrichtung ist für alle eingangs beschriebenen Arten von Manometern geeignet und ermöglicht einen Einsatz dieser Messgeräte bei hohen Temperaturen, insbesondere auch bei Temperaturen der zu messenden Atmosphäre von über 1400°C.The Asked task is the device side solved by that the pressure sensor is surrounded by a sleeve through which a purge gas can flow is that an inlet opening for purge gas, the with a purge gas reservoir connected, and an outlet opening for purge gas, the pressure sensor over this outlet opening communicating with a chamber or tube and for identification provided in this chamber or in this tube pressure prevailing is. The rinse the shell with a purge gas prevents reliable Dirt on the outlet opening and at the pressure sensor itself. Furthermore, by rinsing the pressure sensor kept at a constant low temperature, reducing accuracy the pressure measurement opposite a measurement at varying temperature can be improved. This is especially true under the difficult conditions mentioned above, as for example in metallurgical processes such as melting processes in steelworks or foundries, prevail in the glass production or in heating plants, of particular advantage. It has been shown that inert or inert gases, in particular Nitrogen or air, as purge gas are particularly suitable. The device according to the invention is for all at the beginning described types of manometers suitable and allows a Use of these measuring devices at high temperatures, especially at temperatures of the measured the atmosphere from above 1400 ° C.

Bevorzugt ist die Hülle rohrförmig ausgebildet, wodurch sich eine gleichmäßige Spülgasströmung in der Hülle ausbilden kann. Besonders bevorzugt sind an der Hülle Mittel zum Kühlen der Hülle vorgesehen. Eine zusätzliche Kühlung der Hülle verbessert die Messgenauigkeit weiter und ermöglicht ein Anbringen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch in Bereichen mit hoher Temperatur. Mit besonderem Vorteil sind die Mittel zum Kühlen der Hülle wasserführend ausgebildet, insbesondere als wasserführende Kühlrohrschlange.Prefers is the shell tubular formed, which form a uniform purge gas flow in the shell can. Particularly preferred are on the shell means for cooling the Sheath provided. An additional cooling the shell improves the measurement accuracy further and allows attachment of the device according to the invention also in high temperature areas. With particular advantage are the Means for cooling the shell formed water-leading, especially as an aquifer Cooling coil.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kammer als Ofenkammer eines Ofens ausgebildet ist, insbesondere eines Schmelzofens. Ebenso ist es vorteilhaft, dass das Rohr als Abgasrohr oder -kanal eines Ofens ausgebildet ist, insbesondere eines Schmelzofens. Die zuverlässige Ermittlung der Druckverhältnisse in der Ofenkammer sind von hoher Wichtigkeit für die prozesstechnische Steuerung des Schmelzofens und besonders im Hinblick auf eine wirtschaftliche und energiesparende Betriebsweise des Schmelzofens von Bedeutung. Beispielsweise können die Energieverluste über das Abgas eines Schmelzprozesses (Abgasverluste) minimiert werden, wenn die Absaugung der Abgase so gesteuert wird, dass ein minimaler Überdruck im Ofen herrscht. Dies bedeutet, dass maximal so viel Abgas entzogen wird, wie der Ofen zeitgleich produziert. Eine derartige Steuerung kann mit Hilfe einer sehr zuverlässig arbeitenden Druckmessung automatisiert werden. Dass sie eine solche Automatisierung ermöglicht, ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung.An advantageous development of the invention provides that the chamber is designed as a furnace chamber of a furnace, in particular a melting furnace. It is also advantageous that the tube is formed as an exhaust pipe or duct of a furnace, in particular a melting furnace. The reliable determination of the pressure conditions in the furnace chamber are of great importance for the process control of the furnace and especially with regard to an economical and energy-saving operation of the furnace of importance. For example, the energy losses via the exhaust gas of a smelting process (exhaust gas losses) can be minimized if the exhaust of the exhaust gases is controlled so that there is a minimum overpressure in the furnace. This means that as much exhaust gas is extracted as the furnace produces at the same time. Such control can be automated by means of a very reliable pressure measurement. That it allows such automation is another advantage of the present invention.

Das Spülen mit Spülgas verhindert in metallurgischen Öfen vorteilhaft auch die Anlagerung von Schlacke im Bereich der Auslassöffnung für das Spülgas und im Bereich der Hülle und des Drucksensors.The do the washing up with purge gas prevented in metallurgical furnaces Advantageously, the addition of slag in the region of the outlet opening for the purge gas and in the area of the shell and the pressure sensor.

Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Verfahren zur Druckmessung mit einem Drucksensor nach einem der vorangehenden Ansprüche eingesetzt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass während der Druckmessung ein Spülgas aus einem Reservoir für Spülgas entnommen wird, durch eine Einlassöffnung einer den Drucksensor umgebenden Hülle eingelassen wird, den Drucksensor passiert und an einer Auslassöffnung der Hülle aus der Hülle austritt. Die Vorteile eines solchen Verfahrens sind die gleichen wie bereits bei der Beschreibung der Vorrichtung ausgeführt. Als Reservoir für das Spülgas kommt z. B. ein Tank zum Einsatz, der mit einem geeigneten Gas gefüllt ist, beispielsweise mit Stickstoff, oder die Umgebung dient als Reservoir für das Spülgas Luft. Für letztere ist der Einsatz einer Luftansaugung vorteilhaft, die die Luft der Hülle zuführt.the method, the object is achieved in that a method for Pressure measurement with a pressure sensor according to one of the preceding claims is used, which is characterized in that during the Pressure measurement a purge gas from a reservoir for Purging gas removed is through an inlet opening a shell surrounding the pressure sensor is inserted, the pressure sensor happens and at an outlet the shell from the shell exit. The advantages of such a process are the same as already stated in the description of the device. When Reservoir for the purge gas comes z. B. a tank is used, which is filled with a suitable gas, for example, with nitrogen, or the environment serves as a reservoir for the purge Air. For the latter The use of an air intake is advantageous, the air of the Case feeds.

Bevorzugt wird zusätzlich auch in den Pausen zwischen den Druckmessungen Spülgas aus dem Reservoir für Spülgas entnommen, durch eine Einlassöffnung einer den Drucksensor umgebenden Hülle eingelassen wird, den Drucksensor passiert und an einer Auslassöffnung der Hülle aus der Hülle austritt. Bei dieser Vorgehensweise stellt sich vorteilhaft ein stabiles Gleichgewicht zwischen Spülgas und zu messendem Prozessgas ein, wodurch die Messgenauigkeit der Druckmessung weiter erhöht wird. Ein kontinuierlicher Spülgasstrom ermöglicht darüber hinaus eine (quasi-) kontinuierliche Druckmessung, wenn dies gewünscht ist. Damit wird eine hohe Informationsdichte über die Druckverhältnisse in der Anlage (z. B. in der Schmelzofenkammer) erreicht und der Verlauf von eventuell auftretenden Druckschwankungen kann mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Diese Informationen sind besonders nützlich, wenn die gemessenen Druckwerte als Eingangsdaten für eine automatische Steuerung der Anlage verwendet werden. Beispielsweise kann bei einem metallurgischen Schmelzofen die Sauerstoffzufuhr zu den Brennlanzen mithilfe einer automatisierten Einheit gesteuert oder geregelt werden, die die gemessenen Druckwerte an verschiedenen Orten des Schmelzofen als Eingangsdaten verwendet. Eine gut automatisierte Anlagensteuerung trägt mit besonderem Vorteil zur Optimierung des Betriebs der jeweiligen Anlage mit dem Ziel eines effizienten Energieeinsatzes und/oder der Verbesserung der Produktqualität bei. Besonders bevorzugt wird der Spülgasstrom konstant gehalten. Dies erleichtert insbesondere die Auswertung der gemessenen Druckwerte und dient der weiteren Erhöhung der Genauigkeit der Messwerte.Prefers will be added also in the breaks between the pressure measurements purge gas from the Reservoir for purge taken through an inlet opening a shell surrounding the pressure sensor is inserted, the pressure sensor happens and at an outlet the shell comes out of the case. In this approach, a stable balance is advantageous between purge gas and to be measured process gas, whereby the measurement accuracy of the pressure measurement is further increased. A continuous purge gas stream allows beyond that a (quasi-) continuous pressure measurement, if desired. Thus, a high information density on the pressure conditions in the plant (eg in the melting furnace chamber) reached and the course possibly occurring pressure fluctuations can with high accuracy be determined. This information is especially useful when the measured pressure values as input data for an automatic Control of the system can be used. For example, at a metallurgical smelting furnace the oxygen supply to the burning lances controlled or regulated by means of an automated unit, the measured pressure values at different locations of the smelting furnace used as input data. A well-automated system control wears with special Advantage for optimizing the operation of the respective system with the The goal of efficient energy use and / or improvement the product quality at. Particularly preferably, the purge gas stream is kept constant. This facilitates in particular the evaluation of the measured pressure values and serves the further increase the accuracy of the measured values.

Die gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch einen Schmelzofen mit einer Ofenkammer, einer Zuführung für zu schmelzendes Material, einem Abzug für die Schmelze, einem Abgaskanal und mindestens einer Vorrichtung zur Druckmessung gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die mindestens eine Vorrichtung zur Druckmessung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist und im Bereich der Wand der Ofenkammer und/oder im Bereich der Wand des Abgaskanals angebracht ist.The Asked task is also by a melting furnace with a Oven chamber, a feeder for too Melting material, a trigger for the melt, an exhaust passage and solved at least one device for measuring pressure, the characterized in that the at least one device for pressure measurement according to a the claims 1 to 6 is formed and in the region of the wall of the furnace chamber and / or is mounted in the region of the wall of the exhaust passage.

Des Weiteren ist die Verwendung einer Vorrichtung zur Druckmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Schmelzofen, insbesondere einem metallurgischen Schmelzofen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Of Another is the use of a device for measuring pressure after one of the claims 1 to 6 in a melting furnace, in particular a metallurgical Melting furnace subject of the present invention.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Die Figur zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Abgaskanal 1 eines metallurgischen Schmelzofens, in dem ein Drucksensor 2 angebracht ist, der von einer Hülle 3 umgeben ist. Die Hülle 3 weist links eine Einlassöffnung 4 und rechts eine Auslassöffnung 5 auf. Über die Einlassöffnung 4 wird Stickstoff als Spülgas aus einem Reservoir für Spülgas (nicht dargestellt) ins Innere der Hülle 3 eingebracht. Das Spülgas strömt an dem Drucksensor 2 entlang und vorbei zur Auslassöffnung 5, über die es die Hülle 3 verlässt und sich mit dem Abgasstrom im Abgaskanal 1 vermischt. Der Austritt des Spülgases verhindert eine Anlagerung von Verschmutzung an der Auslassöffnung, wodurch die Verbindung zwischen dem Abgaskanal 1 und dem Drucksensor 2 ungehindert ist und ein Druckausgleich ständig gewährleistet ist, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Drucksensor die Druckverhältnisse im Abgaskanal zuverlässig ermittelt. Die Hülle 3 kann mit besonderem Vorteil gekühlt ausgeführt sein, z. B. von wassergekühlten Rohrschlangen umgeben sein. Dies ist jedoch in der Figur nicht dargestellt.The invention is explained in more detail below with reference to the embodiment shown in the figure:
The figure shows schematically a cross section through an exhaust passage 1 a metallurgical furnace in which a pressure sensor 2 attached, that of a shell 3 is surrounded. The case 3 has an inlet opening on the left 4 and an outlet on the right 5 on. About the inlet opening 4 Nitrogen is used as purge gas from a reservoir for purge gas (not shown) into the interior of the shell 3 brought in. The purge gas flows at the pressure sensor 2 along and over to the outlet opening 5 over which there is the shell 3 leaves and deals with the exhaust gas flow in the exhaust duct 1 mixed. The exit of the purge gas prevents accumulation of contamination at the outlet opening, whereby the connection between the exhaust passage 1 and the pressure sensor 2 is unhindered and pressure equalization is constantly ensured, which can be ensured that the pressure sensor reliably determines the pressure conditions in the exhaust duct. The case 3 can be designed cooled with particular advantage, for. B. be surrounded by water-cooled coils. However, this is not shown in the figure.

Claims

Device for measuring pressure with a pressure sensor ( 2 ), characterized in that the pressure sensor ( 2 ) by a flow-through with a purge gas envelope ( 3 ), which has an inlet opening ( 4 ) for purge gas, which is connected to a Spülgasreservoir, and an outlet opening ( 5 ) for purge gas, wherein the pressure sensor ( 2 ) via this outlet opening ( 5 ) with a chamber ( 1 ) or a pipe ( 1 ) and to determine what has been said in this Chamber ( 1 ) or in this tube ( 1 ) prevailing pressure is provided.

Device according to claim 1, characterized in that the envelope ( 3 ) is tubular.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that on the envelope ( 3 ) Means for cooling the envelope ( 3 ) are provided.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the means for cooling the envelope ( 3 ) are designed to carry water, in particular designed as an aquifer cooling coil.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the chamber ( 1 ) as a furnace chamber ( 1 ) of a furnace, in particular a melting furnace.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tube ( 1 ) as an exhaust pipe or duct ( 1 ) of a furnace, in particular a melting furnace.

Method for measuring pressure with a pressure sensor ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that during the pressure measurement, a purge gas is withdrawn from a reservoir for purge gas, through an inlet port ( 4 ) one the pressure sensor ( 2 ) surrounding envelope ( 3 ), the pressure sensor ( 2 ) and at an outlet opening ( 5 ) of the envelope ( 3 ) from the shell ( 3 ) exit.

A method according to claim 7, characterized in that additionally in the pauses between the pressure measurements purge gas is removed from the reservoir for purge gas through an inlet port ( 4 ) one the pressure sensor ( 2 ) surrounding envelope ( 3 ), the pressure sensor ( 2 ) and at an outlet opening ( 5 ) of the envelope ( 3 ) from the shell ( 3 ) exit.

Method according to claim 8, characterized in that that the purge gas stream is kept constant.

Melting furnace with a furnace chamber ( 1 ), a feed for material to be melted, a melt for the melt, an exhaust gas duct ( 1 ) and at least one device for pressure measurement, characterized in that the at least one device for measuring pressure according to one of claims 1 to 6 is formed and in the region of the wall of the furnace chamber ( 1 ) and / or in the region of the wall of the exhaust gas duct ( 1 ) is attached.

Use of a device for measuring pressure after one of the claims 1 to 6 in a melting furnace, in particular a metallurgical melting furnace.