DE1140216B - Process for the operation of a combined steel production and waste heat recovery plant - Google Patents
Process for the operation of a combined steel production and waste heat recovery plantInfo
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- F27B3/26—Arrangements of heat-exchange apparatus
Description
Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Stahlerzeugungs- und Abhitzeverwertungsanlage Die Erfindung betrifft eine Siemens-Martin-Ofenanlage und hat das Ziel, deren Wirtschaftlichkeit durch Erhöhung der Schmelzleistung und höchstmöb liehe Wärmeauswertung auf ein Optimum zu steigern.Process for the operation of a combined steel production and waste heat recovery plant The invention relates to a Siemens-Martin furnace system and has the goal of making it economical by increasing the melting capacity and the highest possible heat evaluation to an optimum to increase.
Es ist bei derartigen Anliegen an sich bekannt, dieselben mit zusätzlichen Einrichtungen zur Ausnutzung der Abhitze auszurüsten. Abgesehen davon, daß ein Teil der Abgase eines Siemens-Martin-Ofens zur Vorwärmung des Windes zum Betrieb des Ofens benutzt wird, ist man seit längerer Zeit dazu übergegangen, die in den restlichen Abgasen und/oder auch in den die Winderhitzeranlage verlassenden Abgasen enthaltene Abgashitze in einer nachgeschalteten Dampf-oder Heißwassererzeugungsanlage einer nutzbringenden Verwertung zuzuführen. Außerdem hat man die empfindlichen Teile der Ofenanlage selbst, wie beispielsweise die Türrahmen, die Deckenbefestigung, Gerüste usw. mit Kühlelementen ausgerüstet, welche normalerweise von Wasser durchflossen werden, welches bei dem Kühlvorgang erwärmt wird und seine aufgenommene Wärme ebenfalls an geeigneter Stelle abgibt. Man kann die in diesen Kühleinrichtungen erzeugten Heißwasser- oder Dampfmengen auch zur weiteren Erwärmung oder überhitzung in die dem Ofen nachgeschaltete Abhitzekesselanlage leiten.It is known per se with such concerns, the same with additional To equip facilities to utilize the waste heat. Apart from that part the exhaust gases from a Siemens-Martin furnace to preheat the wind to operate the Oven is used, it has been used in the rest of the time Exhaust gases and / or contained in the exhaust gases leaving the boiler system Exhaust heat in a downstream steam or hot water generation system to bring about beneficial recovery. In addition, you have the sensitive parts of the Furnace system itself, such as the door frames, the ceiling mounts, scaffolding etc. equipped with cooling elements through which water normally flows which is heated during the cooling process and its absorbed heat as well at a suitable place. One can produce those produced in these cooling devices Hot water or steam quantities also for further heating or overheating in the run the waste heat boiler system downstream of the furnace.
Außerdem ist es bekannt, einer derartigen Stahlerzeugungsanlage wie Siemens-Martin-öfen, Elektrostahlöfen od. dgl. einen Kupolofen, besonders einen futterlosen, wassergekühlten Heißwindkupolofen vorzuschalten, in welchem das Material für den Siemens-Martin-Ofen vorgeschmolzen wird, um so die mit einer derartigen Anlage erzielbare Produktion erheblich erhöhen zu können.It is also known to use such a steelmaking plant as Siemens-Martin furnaces, electric steel furnaces or the like. A cupola furnace, especially one upstream a feedless, water-cooled hot blast cupola in which the material for the Siemens-Martin furnace is pre-melted, so is the one with such a furnace Plant attainable production to be able to increase significantly.
Der Siemens-Martin-Ofen verlangt eine hohe Vorwärmung der Brenngase und insbesondere der Luft, die im allgemeinen durch Regeneratoren erfolgt. Das Abgas der Regeneratoren wird in Abhitzekesseln verwertet. Der Kupolofen kommt mit relativ geringer Windvorwärmung aus. Im allgemeinen wird das Kupolofengas dem Schacht in einer geeigneten Höhe entzogen und in einer Brennkammer verbrannt. Bei den meist sehr hohen Kohlenoxydgehalten ergeben sich Verbrennungstemperaturen von 1400' C und darüber. Das hocherhitzte Gas wird nun zur Schonung des Winderhitzers auf 800 bis 900° C heruntergekühlt, da diese Temperaturen zur Winderhitzung vollkommen ausreichen. Nur etwa die Hälfte des anfallenden Kupolofengases wird zur Winderhitzung benötigt. Der Rest wird mit dem sehr hohen Temperaturniveau von etwa 12001 C bis über 1400° C im Abhitzekessel verwertet. Es sind jedoch auch Kupolofen-Konstruktionen bekannt, bei denen mindestens ein Teil der Kupolofengase im Bereich der Schmelzzone oder auch unterhalb der Düsenebene abgezogen wird. Diese Gase besitzen bereits an der Abzugsstelle Temperaturen von mehr als 1600° C, die infolge des Kohlenoxydgehaltes durch Verbrennung noch wesentlich erhöht werden können. Es ist somit offensichtlich, daß eine sinnvolle Verwertung der außergewöhnlich heißen Gase in einer Kupolofenanlage gar nicht möglich ist.The Siemens-Martin furnace requires a high level of preheating of the fuel gases and in particular the air, which is generally passed through regenerators. The exhaust the regenerators are used in waste heat boilers. The cupola comes with relative low wind preheating. In general, the cupola gas is in the duct in withdrawn from a suitable height and burned in a combustion chamber. Most of them Combustion temperatures of 1400 ° C result from very high carbon oxide contents and above. The highly heated gas is now set to 800 to protect the stove Cooled down to 900 ° C, as these temperatures are completely sufficient to heat the wind. Only about half of the cupola furnace gas is required for heating the wind. The rest is with the very high temperature level of about 12001 C to over 1400 ° C recycled in the waste heat boiler. However, cupola designs are also known, in which at least some of the cupola gases are in the area of the melting zone or is also withdrawn below the nozzle level. These gases already have at the Discharge point temperatures of more than 1600 ° C as a result of the carbon oxide content can be increased significantly by incineration. It is thus obvious that a sensible utilization of the unusually hot gases in a cupola furnace is not possible at all.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Stahlerzeugungs- und Abhitzeverwertungsanlage, bestehend aus einem Siemens-Martin-Ofen zur Stahlerzeugung, einem Kupolofen zum Vorschmelzen eines Teiles des Einsatzes für den Siemens-Martin-Ofen, einer Winderhitzeranlage und einer Abhitzeanlage, wobei die besonders wärmebelasteten Bauteile der Gesamtanlage heißwassergekühlt werden. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die in den Abgasen des Siemens-Martin-Ofens, des Kupolofens und der Winderhitzeranlage enthaltene Wärme sowie die vom Heißwasser aus den gekühlten Bauteilen der Gesamtanlage abgeführte Wärme in der Abhitzeanlage nutzbar gemacht wird.The invention therefore relates to a method for operating a combined Steel production and waste heat recovery plant, consisting of a Siemens-Martin furnace for steel production, a cupola furnace for premelting part of the insert for the Siemens-Martin furnace, a wind heater system and a waste heat system, whereby the components of the entire system that are particularly exposed to heat are hot water cooled. The invention consists essentially in the fact that in the exhaust gases of the Siemens-Martin furnace, the heat contained in the cupola furnace and the hot water system, as well as that from the hot water Heat dissipated from the cooled components of the overall system in the waste heat system is made usable.
Ein besonderer Fortschritt wird dadurch erreicht, daß man den der Siemens-Martin-Anlage vorgeschalteten Kupolofen mit Heißwind, dessen Temperatur vorzugsweise erheblich über 4501 C liegt, betreibt. Hierdurch wird der Betrieb des Kupolofens wirtschaftlicher und den Betriebsbedürfnissen anpassungsfähiger, und außerdem ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, im Kupolofen nicht nur Roheisen zu verarbeiten, sondern auch Erz zu verhütten und das so verhüttete Erz anschließend sofort im flüssigen Zustand der Siemens-Martin-Anlage zur weiteren Verarbeitung zuzuführen.A particular advance is achieved by the fact that the Siemens-Martin system upstream cupola furnace with hot blast, its temperature is preferably well above 4501 C. This will make the Cupola more economical and more adaptable to operational needs, and In addition, this makes it possible to use not only pig iron in the cupola furnace to process, but also to smelt ore and that which was smelted in this way Ore then immediately in the liquid state of the Siemens-Martin plant for further processing Processing.
Die Abgase des Kupolofens werden normalerweise zur Erzeugung des Heißwindes für den Kupolofenbetrieb nicht im vollen Maße ausgenutzt, so daß es im weiteren Ausbau der Erfindung vorteilhaft erscheint, die noch zur Verfügung stehenden Abgase des Kupolofens ebenfalls der Abhitzeverwertungsanlage - insbesondere Dampf- oder/und Heißlufterzeugungsanlage des Siemens-Martin-Ofens zuzuführen und mit den Abgasen des Siemens-Martin-Ofens gemeinsam zu verwerten. Die Kupolofenabgase kann man in an sich bekannter Weise zunächst einer Brennkammer zur Entbindung der latenten Wärme zuführen.The exhaust gases from the cupola are normally used to generate the hot blast not used to the full extent for cupola operation, so that in the further Expansion of the invention appears advantageous to the exhaust gases that are still available of the cupola furnace as well as the waste heat recovery plant - especially steam and / or To supply the hot air generation system of the Siemens-Martin furnace and with the exhaust gases of the Siemens-Martin furnace to be used together. The exhaust gases from the cupola can be seen in In a manner known per se, first a combustion chamber to release the latent heat respectively.
Dabei ergeben sich die verschiedensten Kombinationsmöglichkeiten. So kann man beispielsweise in einer gemeinsamen Rekuperatoranlage für den Heißwindkupolofen und den Siemens-Martin-Ofen den Wind bis zu einer gewissen Temperatur erwärmen, die an sich für die Temperatur des Heißwindes für den - sauer oder basisch betreibbaren - Kupolofen genügt. Darüber hinaus kann man den Windanteil für die Siemens-Martin-Anlage in einem besonderen Rekuperator oder auch in einer Regenerativ-Winderhitzungsanlage auf die für den Siemens-Martin-Ofen benötigte höhere Temperatur erhitzen. Darüber hinaus kann man alle restlichen Abgase zur Dampf- oder Heißwassererzeugung verwerten, wobei es an sich auch möglich ist, dem Abhitzekessel noch zusätzlichen Brennstoff in Form von Kohle, Kohlenstaub oder Gas - gegebenenfalls auch das Kupolofenabgas - zuzuführen. Besonders in diesem Fall kann es vorteilhaft sein, in die Brennkammer durch Strahlung beheizte Lufterhitzerelemente - z. B. Rohre, die von der Luft mit entsprechend hoher Geschwindigkeit durchströmt werden - einzubauen, wobei dem gleichzeitigen Einbau von wasser- oder dampfdurchflossenen Rohren nichts im Wege steht.This results in a wide variety of possible combinations. For example, you can use a shared recuperator system for the hot blast cupola and the Siemens-Martin furnace heat the wind up to a certain temperature, those that can be operated for the temperature of the hot wind for the - acidic or basic - Cupola is sufficient. In addition, one can see the wind share for the Siemens-Martin system in a special recuperator or in a regenerative wind heating system heat to the higher temperature required for the Siemens-Martin furnace. About that In addition, all remaining exhaust gases can be used to generate steam or hot water, it is also possible to add additional fuel to the waste heat boiler in the form of coal, coal dust or gas - possibly also the cupola exhaust gas - to feed. In this case, in particular, it can be advantageous to go into the combustion chamber air heater elements heated by radiation - e.g. B. Tubes that come from the air with be flowed through at a correspondingly high speed - to be installed, with the simultaneous Nothing stands in the way of installing pipes through which water or steam flows.
An Stelle eines Dampf- oder Heißwassererzeugers kann man auch eine Heißlufterzeugungsanlage verwenden, in welcher auf rekuperativem Wege Heißluft, beispielsweise mit hohem Druck für den Betrieb einer Heißluftturbine, erzeugt werden kann. In jedem Fall ergibt sich für die erfindungsgemäße Kombination die bestmögliche Ausnutzung der gesamten Wärme einer derartigen Anlage.Instead of a steam or hot water generator, you can also use a Use hot air generation system in which recuperative hot air, for example at high pressure for the operation of a hot air turbine can. In any case, the best possible combination results for the combination according to the invention Utilization of the entire heat of such a system.
Da sowohl der Kupolofen - besonders dessen Schmelzzone - als auch die Bauteile des Siemens-Martin-Ofens, die starken Temperaturbeanspruchungen ausgesetzt sind, mit wasserdurchflossenen Kühlelementen ausgerüstet sind, kann man die hierin erzeugten Heißwasser- bzw. Dampfmengen ebenfalls gemeinsam weiterverwerten.Since both the cupola - especially its melting zone - and the components of the Siemens-Martin furnace that are exposed to high temperature loads are equipped with cooling elements through which water flows, the here The hot water or steam generated can also be reused together.
Ferner kann es im weiteren Ausbau der Erfindung vorteilhaft sein, die überschüssigen Abgase des Kupolofens, soweit sie nicht zur Heißwinderzeugung für den Kupolofen benötigt werden, zur Beheizung des Siemens-Martin-Ofens selbst mit heranzuziehen. Man kann auch die gesamten Abgase des Kupolofens, die man zu diesem Zweck gegebenenfalls sogar noch mit. brennbaren Bestandteilen anreichern kann, mit zur Beheizung des Siemens-Martin-Ofens verwenden, und den für den Kupolofenbetrieb benötigten Heißwind sodann unter Verwendung von Abgasen der Siemens-Martin-Anlage herstellen. Wird die als Duplexbetrieb bekannte Kombination aus Siemens-Martin-Ofen und Kupolofen derart erweitert, daß alle anfallenden Gase gemeinsam verwertet werden, so ist es zuerst einmal möglich, die Brenngas- und Lufterhitzung für den Siemens-Martin-Ofen mit sehr hohen Abgastemperaturen durchzuführen, darauf die Winderhitzung für den Kupolofen vorzunehmen und schließlich mit den weitgehend abgekühlten Abgasen die Abhitzeanlage zu betreiben. Die Lufterhitzung für den Siemens-Martin-Ofen und die Winderhitzung für den Kupolofen kann dabei in einer Lufterhitzeranlage erfolgen.Furthermore, in the further development of the invention, it can be advantageous the excess exhaust gases from the cupola furnace, unless they are used to generate hot wind for the cupola furnace, for heating the Siemens-Martin furnace itself to use. You can also see all the exhaust gases from the cupola that you have to possibly even with this purpose. enrich flammable constituents can also be used for heating the Siemens-Martin furnace and for the cupola furnace operation then required hot blast using exhaust gases from the Siemens-Martin system produce. Is the combination of Siemens-Martin furnace known as duplex operation and cupola furnace expanded in such a way that all gases produced are recycled together, So it is first of all possible to heat the fuel gas and air for the Siemens-Martin furnace to carry out with very high exhaust gas temperatures, then the wind heating for the Make cupola and finally with the largely cooled exhaust gases To operate a waste heat system. The air heating for the Siemens-Martin furnace and the Wind heating for the cupola furnace can take place in an air heater system.
Bei Wärmeaustauschern entstehen im allgemeinen beträchtliche Wärmeverluste, die bei kleinen Einheiten besonders groß sind. Dadurch, daß erfindungsgemäß statt je zwei kleiner Wärmeaustauscher-Einheiten eine größere verwendet wird, werden die Gesamtwärmeverluste entscheidend verringert. Ebenfalls vermindern sich die Investitionskosten. Die Verminderung der Wärmeverluste wirkt sich aber dahin aus, daß die Arbeitstemperaturen der Öfen höher sind, wodurch das Schmelzergebnis qualitativ besser wird.In heat exchangers there are generally considerable heat losses, which are particularly large in small units. Because according to the invention instead Every two smaller heat exchanger units a larger one is used, the Overall heat losses significantly reduced. The investment costs are also reduced. The reduction in heat loss has the effect that the working temperatures of the furnaces are higher, which improves the quality of the melting result.
Die erfindungsgemäße Kombination ermöglicht die Anwendung des als wirtschaftlichste Lösung bekannten Gegenstromprinzips auf die Gesamtanlage. Mit dem Gegenstrom werden die optimalen Wärmeaustauscherbedingungen erzielt.The combination according to the invention enables the application of the as most economical solution of the known countercurrent principle to the entire system. With the optimal heat exchanger conditions are achieved with the counterflow.
In den Fällen, in denen das Kupolofengas mit 1600° C und mehr anfällt, besteht die Möglichkeit, dieses Gas im Siemens-Martin-Ofen zu verbrennen, wodurch beträchtliche Mengen Brenngas erspart werden. Das Abgas des Kupolofens, das in der Kupolofenanlage keinen besonderen Wert hat, wird in der Kombination ein wertvoller Brennstoff, besonders weil seine fühlbare Wärme wegen des kurzen Transportweges erhalten bleibt und seine latente Wärme eine Temperaturaufstockung bewirkt.In those cases in which the cupola furnace gas is produced at 1600 ° C and more, there is the possibility to burn this gas in the Siemens-Martin furnace, whereby considerable amounts of fuel gas can be saved. The exhaust gas from the cupola, which is in the Cupola furnace has no particular value, the combination becomes a valuable one Fuel, especially because of its sensible warmth due to the short transport route is retained and its latent heat causes an increase in temperature.
Die erfindungsgemäße Kombination ergibt bei gleichem Brennstoffaufwand wegen der Zusammenfassung der Wärmeaustauscher und der daraus resultierenden Verringerung der Wärmeverluste eine größere Wärmemenge bei höherem Temperaturniveau.The combination according to the invention results in the same fuel expenditure because of the pooling of the heat exchangers and the resulting reduction the heat losses a larger amount of heat at a higher temperature level.
Die Kombination ermöglicht es, das Abfallgas der Kupolofenanlage im Siemens-Martin-Ofen als hochwertigen Brennstoff einzusetzen, weil das an sich magere Kupolofengas infolge der räumlichen Konzentration der Gesamtanlage im heißen Zustand zum Siemens-Martin-Ofen weitergeleitet werden kann.The combination makes it possible to use the waste gas from the cupola furnace in the To use Siemens-Martin furnace as a high-quality fuel, because that is poor in itself Cupola furnace gas as a result of the spatial concentration of the entire system in the hot state can be forwarded to the Siemens-Martin furnace.
Die Kombination gestattet es weiterhin, unter konsequenter Beachtung des Gegenstromprinzips alle anfallenden Wärmemengen entsprechend ihrem Temperaturniveau an der günstigsten Stelle einzusetzen, wodurch die besten Wärmeaustauschverhältnisse bei geringsten Heizflächen erzielt werden.The combination allows it to continue, with consistent attention of the counter-current principle, all heat quantities generated according to their temperature level to be used in the most favorable place, whereby the best heat exchange ratios can be achieved with the smallest heating surfaces.
Durch den Anschluß aller Kühlelemente an den Wasserraum des Abhitzekessels ergibt sich die bestmögliche Ausnutzung der Kühlwasserwärme.By connecting all cooling elements to the water space of the waste heat boiler this results in the best possible utilization of the cooling water heat.
Die Kombination ergibt also die optimale Brennstoffausnutzung bei geringsten Anlage- und Betriebskosten.The combination therefore results in the optimal fuel utilization lowest investment and operating costs.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEST6121A DE1140216B (en) | 1953-03-18 | 1953-03-18 | Process for the operation of a combined steel production and waste heat recovery plant |
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| DEST6121A DE1140216B (en) | 1953-03-18 | 1953-03-18 | Process for the operation of a combined steel production and waste heat recovery plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1140216B true DE1140216B (en) | 1962-11-29 |
Family
ID=7453942
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| DEST6121A Pending DE1140216B (en) | 1953-03-18 | 1953-03-18 | Process for the operation of a combined steel production and waste heat recovery plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1140216B (en) |
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1953
- 1953-03-18 DE DEST6121A patent/DE1140216B/en active Pending
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