DE102008060774B4 - Scrap heating process and devices in steelmaking plants - Google Patents
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Abstract
Schrottvorwärmungsprozess in Stahlerzeugungsanlagen, wobei die Ofenabgase (2) aus dem Schmelzaggregat (1) in den Vorwärmer (3) geleitet werden, die Schrottsäule (10) durchströmen und sie mittels fühlbarer Wärme der Ofenabgase (2) vorwärmen, wonach die Vorwärmerabgase (6) nach Verlassen des Vorwärmers (3) ohne thermische Nachbehandlung einer Abscheidekammer (8) zugeführt werden, gekennzeichnet durch einen kombinierten Schrottvorwärmungsprozess im Vorwärmer (3), der folgende Hauptmerkmale besitzt: – Führung des Schrottvorwärmungsprozesses ohne Temperaturabfall unter 800°C in der gesamten Schrottsäule (10) – externe Wärmezufuhr durch Brennersysteme (4) in den Vorwärmer (3).Scrap preheating process in steelmaking plants, wherein the kiln exhaust gases (2) from the smelting unit (1) are directed into the preheater (3), flow through the scrap column (10) and preheat it by means of sensible heat of the kiln exhaust gases (2), after which the preheater exhaust gases (6) move to Leaving the preheater (3) without thermal aftertreatment of a deposition chamber (8) are supplied, characterized by a combined Schrottvorwärmungsprozess in the preheater (3), which has the following main features: - Guiding the Schrottvorwärmungsprozesses without temperature drop below 800 ° C in the entire scrap column (10) - External heat supply through burner systems (4) in the preheater (3).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen Schrottvorwärmungsprozess und Einrichtungen in Stahlerzeugungsanlagen, wobei die Ofenabgase aus dem Schmelzaggregat in den Vorwärmer geleitet werden, die Schrottsäule durchströmen und sie mittels fühlbarer Wärme der Ofenabgase erwärmen, wonach die Vorwärmerabgase über den Abgaskanal den Vorwärmer verlassen und in die Abgasbehandlungsanlage, in der sie chemisch oder thermisch behandelt werden, weiter geleitet werden.The invention relates to a Schrottvorwärmungsprozess and facilities in steelmaking plants, the kiln exhaust gases are passed from the melting unit in the preheater, flow through the scrap column and heat them by means of sensible heat of the kiln exhaust gases, after which the preheater exhaust gases through the exhaust duct leave the preheater and in the exhaust treatment plant in the they are treated chemically or thermally, be passed on.
Da Schrott überwiegend in Elektrolichtbogenöfen zum Stahl verarbeitet wird, ist die Erfindung anhand eines Elektrolichtbogenofens mit einem integrierten Vorwärmeschacht (weiter hinaus Vorwärmer genannt) erläutert. Diese Anlagen gehören zum Gebiet der Elektrostahlerzeugung, der ein Zweig der Stahlerzeugungsindustrie ist. Die Erfindung beruht auf einer neuen prozesstechnischen Fahrweise der Schrottvorwärmung, als auch auf konstruktiven Anpassungen des Vorwärmers an den kombinierten Schrottvorwärmungsprozess. Die prozesstechnischen Abläufe dieser Erfindung betreffen die naturwissenschaftlichen Gebiete der physikalischen Wärmeübertragung und der chemischen Entstehung von Schadstoffen.Since scrap is processed mainly in electric arc furnaces for steel, the invention with reference to an electric arc furnace with an integrated preheating shaft (further called preheater) is explained. These plants belong to the field of electric steelmaking, which is a branch of the steelmaking industry. The invention is based on a new procedural mode of operation of the scrap preheating, as well as on constructive adjustments of the preheater to the combined Schrottvorwärmungsprozess. The process engineering operations of this invention relate to the natural sciences of physical heat transfer and chemical generation of pollutants.
Stand der Technik mit Fundstellen:Prior art with references:
Die Schrottvorwärmung in einer im EAF (Elektrolichtbogenofen) integrierten Schrottvorwärmungsanlage. Diese Anlagen sind als Fingerschachtöfen in der Elektrostahlerzeugung bekannt. Sie nutzen effektiv und nahezu ohne Verluste die fühlbare Wärme der Ofenabgase. Metallurgisch gesehen ist der Vorwärmungsprozess an die Schmelzphasen des Elektrolichtbogenofens optimal angepasst. Durch den Temperaturabfall in der Schrottsäule, besonders in der Startphase der Schrottvorwärmung, entstehen verschiedene Arten von Schadstoffen, die Luft und Umwelt belasten. Die nach der Schrottvorwärmung entstandenen Schadstoffe im Vorwärmerabgasstrom werden in einem Nachverbrennungsprozess thermisch zersetzt, was die Installation einer Nachverbrennungskammer erfordert. Anschließend müssen die Vorwärmerabgase rasch, innerhalb von wenigen Sekunden, abgekühlt werden, um eine Rückbildung der Schadstoffe zu verhindern. Bei der Betrachtung des Schrottvorwärmungsprozesses dieser Art hatte sich herausgestellt, dass beim EAF mit Schrottvorwärmung eine erhöhte Organikkonzentration im Vorwärmerabgas vorhanden ist. Dies resultiert aus der, infolge des Prozesses bedingten, niedrigen Abgastemperatur durch den Wärmeaustausch innerhalb der Schrottsäule, wodurch die organischen Komponenten im Schrott (Öl, Kunststoffe usw.) nur abdampfen aber nicht zerstört werden. Daraus bilden sich unter anderem flüchtige organische Kohlenwasserstoffe sowie die Prekursoren für Dioxine und Furane (PCDD/F). Diese müssen wiederum thermisch bei Temperaturen von min. 800°C zersetzt werden, was eine zusätzliche Wärmeeinbringung in den Schrottvorwärmungsprozess erfordert. Durch die ungünstige Abfolge der thermischen und chemischen Prozesse bei der Schrottvorwärmung sinkt der Nutzungsgrad des Schrottvorwärmungsprozesses deutlich. Der Schrottvorwärmungsprozess mit einer in EAF integrierten Schrottvorwärmungsanlage weist folgende Nachteile auf:
- – ungleichmäßige Schrottvorwärmung führt zu einer unvollständigen Verbrennung der organischen und anorganischen Bestandteile in der Schrottsäule
- – unvollständige Schrottvorwärmung ergibt eine begrenzte Verringerung der Schmelzzeit und eine unbefriedigende Energiebilanz
- – die kalte Schrottsäule am Vorwärmeraustritt bewirkt einen hohen Schallpegel bei Schmelzbeginn
- – durch den Temperaturabfall in der Schrottsäule unter 800°C entstehen unterschiedliche Schadstoffarten, z. B VOC, NOx, PCDD/F
- – die entstandenen Schadstoffe im Vorwärmerabgasstrom müssen anschließend durch eine Nachverbrennung in spezieller Nachverbrennungskammer zersetzt werden
- – durch die zwangsweise rasche Abkühlung geht die Enthalpie des Vorwärmerabgasstroms nutzlos verloren
- Uneven scrap preheating leads to incomplete combustion of the organic and inorganic components in the scrap column
- - incomplete scrap preheating results in a limited reduction of the melting time and an unsatisfactory energy balance
- - The cold scrap column at the preheater outlet causes a high level of sound at the onset of melting
- - Due to the drop in temperature in the column below 800 ° C different types of pollutants, z. B VOC, NO x , PCDD / F
- - The resulting pollutants in the preheater exhaust gas stream must then be decomposed by post-combustion in a special post-combustion chamber
- - Due to the forced rapid cooling, the enthalpy of the preheater exhaust gas flow is useless lost
Das sind die Ursachen dafür, dass gegenwärtig der Fingerschachtofen einen begrenzten Einsatz findet.
Der Schrottvorwärmungsprozess nach Offenlegungsschrift
- – Verringerung der Schadstoffbildung durch partielle Schrottvorwärmung
- – Reduzierung des Schallpegels während der Schrotteinschmelzung
- – Verzicht auf eine Nachverbrennung der Vorwärmerabgase
- - Reduction of pollutant formation by partial scrap preheating
- - Reduction of the sound level during the smelting of scrap
- - Abandonment of afterburning of the preheater exhaust gases
Durch die Lösung dieser Probleme sind jedoch neue entstanden, die sich nur schwer mit metallurgischen Prozessen des Elektrolichtbogenofens vereinbaren lassen. Eine partielle Chargierung in das Schmelzaggregat, aufwendige Schrottvorbereitung und komplizierte Schrottlogistik erschweren den Schmelzprozess bei solchen Anlagen. Diese Schrottvorwärmungsanlage ist heute die modernste seiner Art. Weltweit ist bisher eine Anlage im Einsatz.
Im Chargiersystem integrierte Schrottvorwärmungsanlagen. Diese Anlagen sind auch unter der Bezeichnung „kontinuierliche Schrottvorwärmungsanlagen” bekannt. Die bekannteste dieser Gruppe ist die „Consteel-Anlage”. Diese Schrottvorwärmungsanlagen lösen folgende Probleme der Schrottvorwärmung:
- – vollständige Schrottvorwärmung im Vorwärmerabgasstrom
- – geringer Schallpegel durch die vollständige Schrottvorwärmung
- Complete scrap preheating in the preheater exhaust stream
- - Low sound level due to complete scrap preheating
Dabei sind bei diesen Anlagen gravierende Nachteile entstanden, die die Vorteile dieses Systems weit übertreffen.
- – Der lange Vorwärmer mit dem Schrottförderer stellt technisch ein großes Problem beim Betrieb diesen Anlagen dar
- – die Wärmeverluste auf der langen Strecke des Vorwärmers sind erheblich
- – Anlagen dieser Art erfordern eine Nachverbrennung der Vorwärmerabgase
- – Die aufwendige Schrottvorbereitung und Schrottlogistik sind noch ausgeprägter als bei Anlagen gemäß Offenlegungsschrift
DE 103 55 549 A1
- - The long preheater with the scrap conveyor technically represents a major problem in the operation of these plants
- - The heat losses on the long route of the preheater are significant
- - Plants of this type require afterburning of the preheater exhaust gases
- - The elaborate scrap preparation and scrap logistics are even more pronounced than in systems according to published patent application
DE 103 55 549 A1
Metallurgisch gesehen, befindet sich der Elektrolichtbogenofen ständig in der Schmelzphase, was sich schwer mit dem Schmelzprozess vereinbaren lässt. Aus diesen Gründen finden solche Anlagen weltweit nur eine begrenzte Anwendung.
Schrottvorwärmungsanlage außerhalb des Schmelzaggregates. Diese Anlagen nutzen die fühlbare Wärme der Ofenabgase für die Schrottvorwärmung in speziellen Vorwärmekammern, die außerhalb des EAF installiert sind. Diese Systeme funktionieren unabhängig vom Prozessablauf des EAF und sind daher im Betrieb sehr flexibel. Anlagen dieser Art lösen kein Problem der Schrottvorwärmung vollständig, weisen aber folgende Probleme auf:
- – ungleichmäßige Schrottvorwärmung
- – Bildung von verschieden Schadstoffen, begleitet von einer starken Rauchentwicklung
- – Notwendigkeit einer Nachverbrennungskammer
- – erzwungene rasche Abkühlung der Vorwärmerabgase
- – komplizierte Abgasleitungen und Schrottlogistik
- - Uneven scrap preheating
- - Formation of various pollutants, accompanied by a strong smoke
- - Need for a post-combustion chamber
- - forced rapid cooling of the preheater exhaust gases
- - complicated exhaust pipes and scrap logistics
Besonders die langen und komplizierten Heißgasleitungen, spezielle Hauben und Hochtemperaturklappen machen die Schrottvorwärmung sehr wartungsintensiv und die Energiebilanzen erweisen sich oft als ein „Null-Summen-Spiel”. Als ein weiteres Problem dieses Systems erweist sich die Standzeit spezieller hitzebeständiger Schrottkörbe und deren Logistik im Stahlwerk. Aufgrund der hohen Betriebskosten und der hohen Emissionen finden diese Anlagen heute ebenfalls nur eine begrenzte Anwendung.
Autonome Schrottvorwärmungsanlage. Mit diesen Anlagen in den 50–60er Jahren begann die Entwicklung der Schrottvorwärmung. Zuerst wurden sie als Trocknungsanlagen verwendet, um den Schrott von Eis und Schnee zu befreien. Von Trocknungsanlagen spricht man, wenn der Schrott auf ca. 200–400°C vorgewärmt wird. Später hatten sich die Trocknungsanlagen zu Schrottvorwärmungseinrichtungen entwickelt. Anlagen dieser Art verwenden als Energiequelle fossile Brennstoffe, hauptsächlich Erdgas und weisen alle bekannten Probleme der Schrottvorwärmung auf.
- – ungleichmäßige Schrottvorwärmung im speziellen Schrottkorb von oben nach unten
- – unvollständige Schrottvorwärmung und dadurch eine begrenzte Verringerung der Schmelzzeit und eine unbefriedigende Energiebilanz
- – die kalte Schrottsäule am Vorwärmeraustritt bewirkt einen hohen Schallpegel zu Beginn der Einschmelzphase
- – durch den Temperaturabfall in der Schrottsäule unter 800°C entstehen unterschiedliche Schadstoffarten, z. B VOC, NOx, PCDD/F, begleitet von einer starken Rauchentwicklung
- - Uneven scrap preheating in the special scrap basket from top to bottom
- - incomplete scrap preheating and thereby a limited reduction of the melting time and an unsatisfactory energy balance
- - The cold scrap column at the preheater outlet causes a high level of noise at the beginning of the melting phase
- - Due to the drop in temperature in the column below 800 ° C different types of pollutants, z. B VOC, NO x , PCDD / F, accompanied by heavy smoke
Zusätzlich weisen die Anlagen auch das Problem der geringen Standzeit der hitzebeständigen Schrottkörbe, wie bei der Schrottvorwärmungsanlage außerhalb des Schmelzaggregates, auf. Infolge dieser Probleme finden die Anlagen heute kaum noch Anwendung.
Der Erfindung zugrunde liegenden ProblemeThe problems underlying the invention
Die Probleme des Schrottvorwärmungsprozesses und deren Einrichtungen sind in der Stahlerzeugungsindustrie im Bereich der Schrottvorwärmung bei Elektrolichtbogenöfen (im EAF integrierte Schrottvorwärmungsanlagen) und Schrottvorwärmungseinrichtungen (autonome, außerhalb des Schmelzaggregates und im Chargiersystem integrierte Schrottvorwärmungsanlagen) entstanden. Seit der aktiven Verwendung der Schrottvorwärmung in der Stahlerzeugungsindustrie und besonders nach der Einführung der gesetzlichen Richtlinien für die Einhaltung der Emissionen von Schadstoffen in Abgasen, hatten sich zusammenfassend folgende Probleme bei dem Schrottvorwärmungsprozess und den Schrottvorwärmereinrichtungen ergeben:
- • Die Schrottvorwärmung in Anlagen, welche die fühlbare Wärme der Ofenabgase oder fossile Energie nutzt, erfolgt nur teilweise. Sie ist durch einen starken Temperaturabfall und hohe Temperaturdifferenz im Verlauf der Schrottsäule vom Ofenabgaseintritt bis zum Vorwärmerabgasaustritt gekennzeichnet.
- • Da der Schrott in den Vorwärmungsanlagen nicht homogen vorgewärmt wird, ergibt sich eine begrenzte Verringerung der Schmelzzeit und als Folge eine nur geringe Elektroenergieeinsparung in Elektrolichtbogenöfen.
- • Der relativ kalte Schrott an der Vorwärmerabgasaustrittsstelle bewirkt beim Schrotteinschmelzen im EAF einen hohen Schallpegel, der derzeit weit über 120 dB liegt. Dieser Umstand bringt erhebliche Schwierigkeiten und Kosten beim Personal- und Lärmschutz mit sich.
- • Durch den Temperaturabfall in der Schrottsäule unter 800°C und als Folge ein unvollständiges Verbrennen von Fremdstoffen (organische und anorganische Substanzen) in der Schrottsäule, entsteht eine starke Rauchentwicklung, was zu Bildung von verschiedenen Schadstoffe, wie z. B. CO, VOC, PCDD/F in den Vorwärmerabgasen führt.
- • Die entstandenen Schadstoffe in den Vorwärmerabgasen müssen durch Erhitzung des Vorwärmerabgasstroms auf über 800°C, meist in zusätzlichen Nachverbrennungskammern, thermisch zerstört werden. Durch die notwendige Nachverbrennung der Vorwärmerabgase wird ein Teil der gewonnenen Energie der Ofenabgase an den Nachverbrennungsprozess wieder zurückgegeben. Aufgrund der großen Abmessungen der Nachverbrennungskammer und Undichtigkeiten zwischen dem Vorwärmer, dem Abgaskanal und der Nachverbrennungskammer entstehen hohe zusätzliche Wärmeverluste.
- • Um den „De-Novo Synthese-Prozess”, Rückbildung von Schadstoffen bei langsamer Abkühlung zu vermeiden, müssen die Vorwärmerabgase nach der Nachverbrennung innerhalb von wenigen Sekunden durch spezielle Kühler rasch abgekühlt werden. Dadurch kann die Enthalpie des Vorwärmerabgasstroms in Wärmeaustauscheinrichtungen nicht genutzt werden und geht nutzlos verloren.
- • Scrap preheating in plants that uses the sensible heat from kiln exhaust or fossil energy is only partial. It is characterized by a strong drop in temperature and high temperature difference in the course of the scrap column of Furnace exhaust gas inlet marked up to preheater exhaust outlet.
- • Since the scrap is not preheated homogeneously in the preheating systems, there is a limited reduction of the melting time and as a result, only a small saving in electrical energy in electric arc furnaces.
- • The relatively cold scrap at the preheater exhaust exit point causes a high sound level when scrap melting in the EAF, which is currently well over 120 dB. This circumstance brings considerable difficulties and costs in personnel and noise protection.
- • Due to the temperature drop in the scrap column below 800 ° C and as a result incomplete burning of foreign substances (organic and inorganic substances) in the scrap column, a strong smoke, resulting in the formation of various pollutants, such. B. CO, VOC, PCDD / F leads in the preheater exhaust gases.
- • The resulting pollutants in the preheater exhaust gases must be thermally destroyed by heating the preheater exhaust gas flow to over 800 ° C, usually in additional afterburner chambers. As a result of the necessary post-combustion of the preheater exhaust gases, part of the energy recovered from the kiln exhaust gases is returned to the post-combustion process. Due to the large dimensions of the post-combustion chamber and leaks between the preheater, the exhaust duct and the post-combustion chamber, high additional heat losses occur.
- • In order to avoid the "de-novo synthesis process", the reduction of pollutants during slow cooling, the preheater exhaust gases must be rapidly cooled after a few seconds by special coolers. As a result, the enthalpy of the preheater exhaust stream in heat exchange devices can not be used and is lost useless.
Lösungsolution
Die Probleme des Schrottvorwärmungsprozesses und deren Einrichtungen in Stahlerzeugurigsanlagen lassen sich prozesstechnisch mit den kennzeichnenden Merkmalen nach Anspruch 1 und mit den kennzeichnenden Merkmalen der Einrichtungen nach Anspruch 9 lösen. Die Lösung der Probleme wird durch folgende Prozess- und Einrichtungsmerkmale beschrieben:The problems of the Schrottvorwärmungsprozesses and their facilities in Stahlerzeugurigsanlagen can be solved in terms of process technology with the characterizing features of
Prozesstechnische Merkmale:Process characteristics:
- • Um die Temperaturdifferenz und einen Temperaturabfall unter 800°C in der Schrottsäule zu vermeiden, findet der Schrottvorwärmungsprozess in einer kombinierten Form statt. Von der Ofenabgaseintrittsstelle bis zur Vorwärmerabgasaustrittsstelle am Vorwärmer wird die Schrottsäule einerseits durch die fühlbare Wärme des Ofenabgasstroms vorgewärmt; im mittleren Bereich und an der Vorwärmerabgasaustrittsstelle des Vorwärmers wird anderseits der Schrottvorwärmungsprozess zusätzlich durch externe Wärmezufuhr unterstützt.• In order to avoid the temperature difference and a temperature drop below 800 ° C in the scrap column, the scrap heating process takes place in a combined form. From the kiln exhaust gas entry point to the preheater exhaust exit point on the preheater, the scrap column is preheated on the one hand by the sensible heat of the kiln exhaust gas flow; in the middle region and at the preheater exhaust outlet of the preheater, on the other hand, the scrap preheating process is additionally assisted by external heat supply.
- • Die externe Wärmezufuhr am Vorwärmer erfolgt über Kraftstoff-Sauerstoff-Brennersysteme, vorzugsweise werden Gas-Sauerstoff-Brennersysteme eingesetzt. Alternativ kann auch Flüssigkraftstoff verwendet werden. Um das Volumen der Vorwärmerabgase im Vorwärmer zu begrenzen, sind beim kombinierten Schrottvorwärmungsprozess Gas-Luft oder Flüssigkraftstoff-Luft-Brennersysteme nicht zu verwenden.• The external heat supply to the preheater via fuel-oxygen burner systems, preferably gas-oxygen burner systems are used. Alternatively, liquid fuel can also be used. To limit the volume of preheater exhaust gases in the preheater, gas-air or liquid-fuel-air-burner systems are not to be used in the combined scrap-preheating process.
- • Die externe Wärmezufuhr der Brennersysteme erfolgt in gestufter Form, die von den Temperaturen in den einzelnen Thermosektionen abhängig ist.• The external heat supply of the burner systems takes place in a stepped form, which is dependent on the temperatures in the individual thermal sections.
- • Um die gestufte Wärmezufuhr der Brennersysteme zu steuern, ist am Vorwärmer ein Temperaturerfassungssystem vorgesehen.• In order to control the graded heat supply of the burner systems, a temperature detection system is provided on the preheater.
- • Um das vollständige Verbrennen der organischen und anorganischen Substanzen zu gewährleisten, werden die Brennersysteme am Vorwärmer zu Beginn der Schrottvorwärmung auf maximaler Leistung mit Sauerstoffüberschuss gefahren. In kürzester Zeit (innerhalb einer Minute) wird in allen Bereichen des Vorwärmers eine Temperatur von 850–1000°C erreicht.• To ensure complete combustion of the organic and inorganic substances, the burner systems at the preheater are operated at maximum power with oxygen excess at the beginning of the scrap preheating. In a very short time (within one minute), a temperature of 850-1000 ° C is reached in all areas of the preheater.
- • Nach dem Erreichen einer Temperatur von über 850°C in allen Bereichen des Vorwärmers werden die Brennersysteme individuell, abhängig von der Temperatur in der Thermosektion, gesteuert. Alternativ kann die Brennerleistung durch ein Zeitprogramm gesteuert werden.• After reaching a temperature of over 850 ° C in all areas of the preheater, the burner systems are controlled individually, depending on the temperature in the thermal section. Alternatively, the burner power can be controlled by a timer program.
- • Die Vorwärmerabgase bei dem kombinierten Schrottvorwärmungsprozess müssen aufgrund der hohen Temperaturen und des schadstoffarmen Vorwärmeabgasstroms nachträglich keiner aufwendigen thermischen Behandlung in einer Nachverbrennungskammer unterzogen werden. Die Vorwärmerabgase werden der Reaktions- und Abscheidekammer zugeführt, wo sie chemisch, in Form von CO-Reaktionen mit Sauerstoff, behandelt werden und gleichzeitig eine grobkörnige Staubabscheidung stattfindet.• The preheater exhaust gases in the combined scrap-preheating process must be subsequently subjected to no costly thermal treatment in a post-combustion chamber due to the high temperatures and the low-emission preheating exhaust gas stream. The preheater exhaust gases are fed to the reaction and deposition chamber, where they are treated chemically, in the form of CO reactions with oxygen, and at the same time a coarse-grained dust separation takes place.
- • Nachdem die Vorwärmerabgase die Reaktions- und Abscheidekammer verlassen, können die schadstoffarmen Vorwärmerabgase dem Wärmetauscher zugeführt werden und bedürfen keiner raschen Abkühlung durch einen speziellen Kühler. In Wärmetauscheinrichtungen können die Vorwärmerabgase mit beliebigen Geschwindigkeiten abgekühlt werden und die Enthalpie der Vorwärmerabgase für Industriezwecke, meist zum Vorwärmen technischer Gase, verwendet werden.• After the preheater exhaust gases leave the reaction and separation chamber, the low-emission preheater exhaust gases can be fed to the heat exchanger and do not require rapid cooling by a special Cooler. In heat exchange devices, the preheater exhaust gases can be cooled at any rate and the enthalpy of preheater exhaust gases used for industrial purposes, usually for preheating industrial gases.
Merkmale der Einrichtungen:Features of the facilities:
- • Der gesamte Vorwärmer wird in Form eines thermischen Gefäßes, bestehend aus einzelnen Thermosektionen, für eine Dauertemperatur von bis zu 1000°C ausgelegt. Die wassergekühlten Thermosektionen werden durch Verschleißplatten oder Paneele gegen Schrottschläge und Rückschlagflammen geschützt.• The entire preheater is designed in the form of a thermal vessel, consisting of individual thermosections, for a continuous temperature of up to 1000 ° C. The water-cooled thermal sections are protected by wear plates or panels against scrap impacts and non-return flames.
- • Für die externe Wärmezufuhr werden am Vorwärmer zwischen den Thermosektionen vorzugsweise Gas-Sauerstoff-Brennersysteme eingesetzt. Alternativ kann auch Flüssigkraftstoff verwendet werden. Die Brennersysteme werden entsprechend der geometrischen Form des Vorwärmers am gesamten Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet.• For external heat supply, gas-oxygen burner systems are preferably used on the preheater between the thermosections. Alternatively, liquid fuel can also be used. The burner systems are arranged distributed uniformly over the entire circumference according to the geometric shape of the preheater.
- • Der Vorwärmer wird aus einzelnen Thermosektionen, die übereinander aufgebaut werden, gestaltet. Die Thermosektionen sind austauschbar.• The preheater is made of individual thermal sections that are built on top of each other. The thermosections are interchangeable.
- • Die Schachtform aus dem Ausführungsbeispiel ist unerheblich. Für den Vorwärmer ist jede geometrische Form denkbar, die die Voraussetzungen des kombinierten Schrottvorwärmungsprozesses erfüllen.• The shaft shape from the embodiment is irrelevant. For the preheater any geometric shape is conceivable that meet the requirements of the combined Schrottvorwärmungsprozesses.
- • Die Brennersysteme verfügen über separate Steuerungen, sie werden in Abhängigkeit von der Temperatur in der Thermosektion über das Temperaturmeßsystem gesteuert.• The burner systems have separate controls, they are controlled by the temperature measuring system depending on the temperature in the thermal section.
- • An jeder Thermosektion und am Vorwärmeraustritt sind Temperaturmeßsysteme vorgesehen.• Temperature measuring systems are provided at every thermo section and at the preheater outlet.
- • Die Nachverbrennungskammer wird durch die Reaktions- und Abscheidekammer ersetzt, die Vorwärmerabgase werden statt dem Kühler den Wärmetauscheinrichtungen zugeführt.• The post-combustion chamber is replaced by the reaction and separation chamber, the preheater exhaust gases are fed to the heat exchangers instead of the radiator.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung:Advantageous Effects of the Invention:
- • Die Schrottvorwärmung im Vorwärmer erfolgt vollständig, ohne Temperaturabfall und Temperaturdifferenz in der Schrottsäule, im Temperaturbereich von 800–1000°C.• The scrap preheating in the preheater takes place completely, without temperature drop and temperature difference in the scrap column, in the temperature range of 800-1000 ° C.
- • Durch die homogene Vorwärmung des Schrottsäule wird die Power-on Zeit (Zeit der Einbringung der Elektroenergie zum vollständigen Einschmelzen des Schrotts) deutlich reduziert, dadurch verringert sich die gesamte Tap to Tap Zeit (Zeit vom Abstich zum Abstich des Schmelzaggregates).• Homogeneous preheating of the scrap column significantly reduces the power-on time (elec- trical energy injection time required to completely melt the scrap metal), thus reducing the total Tap to Tap time (time from tapping to smelting of the smelting unit).
- • Durch die erhöhte Temperatur der Schrotts in der gesamten Schrottsäule sinkt während der Power-on Zeit der Schallpegel unter 120 dB. Dies wirkt sich positiv auf das Personal aus und erlaubt eine standardmäßige Ausführung der Schallschutzeinrichtungen des Schmelzaggregates.• Due to the increased temperature of the scrap metal in the entire scrap column, the sound level drops below 120 dB during the power-on time. This has a positive effect on the staff and allows a standard design of the soundproofing equipment of the smelting unit.
- • Im Vorwärmer findet eine vollständige Verbrennung der organischen und anorganischen Bestandteile in der Schrottsäule statt. Eine Synthese der verschiedenen Schadstoffe in der Schrottsäule wird weitgehend unterdrückt. Durch diese Maßnahme werden die gesetzlichen Richtlinien für die Abgasemissionswerte von Schadstoffen im Rahmen von konventionellen Elektrolichtbogenöfen (Elektrolichtbogenöfen ohne Einrichtungen der Schrottvorwärmung) erreicht.• In the preheater there is complete combustion of the organic and inorganic components in the scrap column. A synthesis of the various pollutants in the scrap column is largely suppressed. By this measure, the legal guidelines for the exhaust emission levels of pollutants in the context of conventional electric arc furnaces (electric arc furnaces without facilities of scrap preheating) are achieved.
- • Die exothermen Reaktionen der vollständigen Verbrennung von organischen und anorganischen Stoffen im Vorwärmer tragen positiv zur Wärmebilanz des Elektrolichtbogenofens bei.• The exothermic reactions of complete combustion of organic and inorganic substances in the preheater contribute positively to the heat balance of the electric arc furnace.
- • Durch die weitgehend unterdrückte Synthese von Schadstoffen, wie z. B. CO, VOC, PCDD/F, wird auf eine Nachverbrennung der Vorwärmerabgase (Erhitzung des Vorwärmerabgasstroms über 800°C) verzichtet. Die Notwendigkeit einer zusätzlichen Nachverbrennungskammer entfällt.• Due to the largely suppressed synthesis of pollutants, such. As CO, VOC, PCDD / F, post-combustion of preheater exhaust (heating the preheater exhaust gas flow above 800 ° C) is omitted. The need for an additional post-combustion chamber is eliminated.
- • Der kompakte Vorwärmer und die Ausführung der Gesamtanlage ohne Nachverbrennungskammer senken die Energieverluste deutlich. Diese werden durch Abstrahlung von Wärme der heißen Einrichtungsoberflächen an die Umgebung und Falschluftansaugen aus den Undichtigkeiten zwischen dem Vorwärmer und der Abgasbehandlungsanlage hervorgerufen.• The compact preheater and the design of the entire system without post-combustion chamber significantly reduce energy losses. These are caused by radiation of heat from the hot device surfaces to the environment and false air aspiration from the leaks between the preheater and the exhaust treatment system.
- • Als Folge der unterdrückten Synthese von Schadstoffen findet eine im Rahmen der umwelttechnischen Normen begrenzte „De-Nova-Synthese” (Rückbildung von Schadstoffen) statt.• As a consequence of the suppressed synthesis of pollutants, there is a limited "de-nova synthesis" (regression of pollutants) under environmental standards.
- • Der Vorwärmerabgasstrom kann bei dem kombinierten Schrottvorwärmungsprozess mit beliebiger Geschwindigkeit abgekühlt werden. Dadurch kann der Vorwärmerabgasstrom in Wärmetauscheinrichtungen für wirtschaftliche Zwecke benutzt werden.• The preheater exhaust stream may be cooled at any rate during the combined scrap preheating process. Thereby, the preheater exhaust gas stream can be used in heat exchange devices for commercial purposes.
- • Die Abgasbehandlungsanlage kann wie bei konventionellen Elektrolichtbogenöfen (ohne Schrottvorwärmung) gestaltet werden.• The exhaust gas treatment plant can be designed as with conventional electric arc furnaces (without scrap preheating).
- • Die Erfindung erlaubt ohne große Investitionen die Vorwärmer für den kombinierten Schrottvorwärmungsprozess zu gestalten. Auch vorhandene Schrottvorwärmungsanlagen verschiedener Art können ohne großen Aufwand an den kombinierten Schrottvorwärmungsprozess angepasst werden.• The invention allows to make the preheater for the combined scrap heating process without much investment. Even existing scrap preheating plants of various types can be adapted to the combined Schrottvorwärmungsprozess without great effort.
In der Anlage dieser Beschreibung sind Skizzen und Bilder, die den Stand der Technik darstellen und Ausführungsbeispiele, die die Erfindung erklären, beigefügt.In the appendix of this specification, sketches and pictures representing the prior art and embodiments which explain the invention are attached.
Es zeigen:Show it:
Ausführungsbeispiel Fig. 07–Fig. 08.Embodiment FIG. 07-FIG. 08th
Die im Schmelzaggregat (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schmelzaggregatsmelting unit
- 22
- Ofenabgasefurnace waste gases
- 33
- Vorwärmerpreheater
- 44
- Brennersystemeburner systems
- 55
- TemperaturmesssystemTemperature Measurement System
- 66
- Vorwärmerabgasepreheater
- 77
- Abgaskanalexhaust duct
- 88th
- Reaktions- und AbscheidekammerReaction and separation chamber
- 99
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1010
- Schrottsäulescrap column
- 1111
- ThermosektionenThermo sections
- 1212
- Verschleißplattenwear plates
- 1313
- AbgasbehandlungsanlageExhaust gas treatment plant
- 1414
- Nachverbrennungskammerafterburning
- 1515
- Kühlercooler
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