DE1205232B - Vorrichtung zur Rauchgasabfuehrung an Elektrooefen - Google Patents

Vorrichtung zur Rauchgasabfuehrung an Elektrooefen

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DE1205232B
DE1205232B DEG31396A DEG0031396A DE1205232B DE 1205232 B DE1205232 B DE 1205232B DE G31396 A DEG31396 A DE G31396A DE G0031396 A DEG0031396 A DE G0031396A DE 1205232 B DE1205232 B DE 1205232B
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/001Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
    • F27D17/003Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor of waste gases emanating from an electric arc furnace

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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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Description

  • Vorrichtung zur Rauchgasabführung an Elektroöfen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rauchgasabführung an Elektroöfen mit einer ringförmigen Kammer, welche auf dem Elektroofendeckel aufsitzt, die Elektrode an der Stelle ihres Austrittes aus dem Ofen koaxial umgibt und an der Innenseite einen Saugschlitz aufweist, welcher mit einem Absaugraum im Innern der Kammer in Verbindung steht.
  • Elektroöfen, wie sie heute in großem Umfang zu metallurgischen Zwecken verwendet werden, besitzen mindestens eine Elektrode, wobei zwischen Elektrode und Ofen bzw. Schmelzgut ein Lichtbogen gezündet wird. Bei den auf diese Weise durchgeführten Schmelzprozessen entstehen gewöhnlich große Rauchgasmengen, die teilweise aus dem Schmelzgut und teilweise aus dem Abbrand der Elektrode stammen können. Die Abführung dieser Rauchgase stellt ein erhebliches Problem dar, wobei eine möglichst vollständige Erfassung der Rauchgase nicht nur zum Schutz des Bedienungspersonals gegen die toxischen Anteile der Rauchgase (CO aus dem Abbrand von Kohleelektroden), sondern auch wegen des meist erheblichen Staubgehaltes und der dadurch bedingten Notwendigkeit der Entstaubung der Abgase vor Austritt in die Atmosphäre erforderlich ist. Es sind schon Vorschläge gemacht worden, um bei offenen Elektroöfen durch Anordnung einer beweglichen Rauchhaube dieses Problem zu lösen. Bei geschlossenen Elektroöfen hat man schon im Deckel des Ofens Öffnungen zur Abführung der Rauchgase vorgesehen, wobei diese Öffnung jedoch von der Elektrodeneinführung unabhängig und getrennt angeordnet war. Diese getrennte Anordnung hat verschiedene betriebliche Nachteile, insbesondere die praktische Unmöglichkeit der vollständigen Verhinderung des Rauchaustrittes an den Elektroden. Obwohl es an sich möglich wäre, durch entsprechende Erhöhung der Absaugleistung dieses Entweichen von Rauchgas an den Elektroden zu verhindern, kann damit das Eindringen von Luft in den Ofen erfolgen, das aus mehreren Gründen, unter anderem wegen der Gefahr des Abbrandes der Elektrode am Elektrodenschaft, nachteilig ist. Auch hat es sich gezeigt, daß die Strömungsverhältnisse bei den bekannten Rauchabführungen nicht immer sehr günstig sind.
  • Es ist auch schon eine Vorrichtung zum Ansaugen und Abführen der Abgase aus einem Elektroofen bekanntgeworden, die eine ringförmige Kammer aufweist, welche unmittelbar auf dem Ofen aufsitzt und die Elektrode an der Stelle ihres Austritts aus dem Ofen koaxial umgibt. Diese als Abgassammelmanschette bezeichnete Kammer ist mit einer Reihe von bogenartigen Durchbrechungen versehen, welche, ebenso wie der die Elektrode umgebende ringförmige Luftspalt, dazu dienen, Frischluft aus dem Umgebungsraum des Ofens anzusaugen. In nachteiliger Weise müssen bei dieser bekannten Vorrichtung zusätzlich zum abzuführenden Rauchgas erhebliche Mengen Frischluft mitangesaugt werden, was eine infolge des vergrößerten Gasvolumens erhöhte Belastung der Absaugvorrichtung ergibt und außerdem zu einer unkontrollierbaren Abkühlung der abgesaugten Rauchgase führt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nun die zuvor genannten Nachteile der bekannten Rauchgasabführungen, besonders an geschlossenen Elektroöfen, beseitigen und weitere Vorteile ermöglichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Absaugraumes vorzugsweise linear zunimmt und daß die ringförmige Kammer als mit einem Saugschlitz und einem Anschluß für eine Absaugleitung versehenes geschlossenes Gehäuse ausgebildet ist.
  • Während alle bekannten Vorrichtungen zusätzlich zum Rauchgas große Mengen aus dem Umgebungsraum ansaugen sollen, wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Ansaugen von Frischluft dadurch vermieden, daß die ringförmige Kammer ein Gehäuse ist, welches bis auf den Ansaugschlitz und die Verbindung mit dem Gasableitungssystem geschlossen ist.
  • Durch die weitere Maßnahme, daß der Strömungsquerschnitt des Absaugraumes in Strömungsrichtung linear zunimmt, wird ein gleich starker Sog an allen Stellen des Absaugschlitzes erzielt. Bei den bekannten Vorrichtungen war ein gleichmäßiger Sog von untergeordneter Bedeutung, da bei den vergleichbaren Vorrichtungen stets erhebliche Mengen Frischluft mitangesaugt wurden, so daß das gesamte abgesaugte Gasvolumen unter Umständen ein mehrfaches des abgeführten Abgasvolumens betrug. Unter diesen Umständen kommt den Strömungsverhältnissen am Absaugschlitz keine so große Bedeutung zu wie beim Gegenstand der Erfindung. Wird, wie es gemäß dem Stand der Technik üblich ist und auch bei der schon besprochenen Absaugvorrichtung mit Abgassammelmanschette zutrifft, den Strömungsverhältnissen im Absaugraum und am Saugschlitz keine entsprechende Beachtung gewidmet,-so führt dies zu einer ringförmigen Kammer, die einen praktisch gleichbleibenden Strömungsquerschnitt besitzt. Dadurch ergibt sich zwangläufig ein unterschiedlicher Sog am Saugschlitz, und zwar in Abhängigkeit vom Abstand zwischen einer gegebenen Stelle am Saugschlitz und der Absaugleitung. Insbesondere wird bei gleichbleibendem Strömungsquerschnitt an denjenigen Teilen des Saugschlitzes, welche der Absaugleitung am nächsten liegen, ein erheblich stärkerer Sog auftreten als an den entfernt von der Absaugleitung liegenden Stellen des Saugschlitzes. Soll nun eine vollständige Erfassung der Rauchgase ohne zusätzliches Ansaugen von Frischluft aus dem Außenraum erreicht werden, so muß der Sog an allen Teilen des Saugschlitzes praktisch gleich sein, was durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht ist.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht die Erfassung des Rauches unmittelbar über der Stelle seiner stärksten Entwicklung bzw. an der Stelle der höchsten Rauchdichte, die dadurch bedingt ist, daß an der Stelle des Eintauchens der Elektrode in die Beschickung eine besonders kräftige Rauchentwicklung auftritt und daß um die Elektrode herum eine durch die Wärmeentwicklung verursachte, nach oben führende Strömung herrscht. Der normale Auftrieb der Rauchgase an der Elektrode trägt daher direkt als Komponente zur Rauchabführung bei.
  • Vorzugsweise wird zum Betrieb von Elektroöfen für jede Elektrode des Ofens je eine solche Vorrichtung zur Rauchabführung angeordnet.
  • Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise näher erläutert werden. Dabei zeigt F i g.1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung in Anordnung um die Elektrodeneinführung eines geschlossenen Elektroofens und F i g. 2 einen Schnitt durch diese Vorrichtung gemäß Fig.1.
  • Im einzelnen zeigt F i g. 1 den Deckel 1 des Elektroofens und die kreisförmige Öffnung 2 für die Einführung der Elektrode. Die Vorrichtung 3 zur Rauchabführung besteht aus einem ringförmigen Gehäuse 4 und einem Rauchableitungskanal 5. Der Flansch 6 verbindet diesen Kanal mit dem Ableitungssystem 7. Der ringförmige Gehäuseteil 4 ist in der kreisförmigen Öffnung 2 des Elektroofens angebracht. Der untere Teil 8 des Gehäuses ragt in die Öffnung 2 hinein und schützt damit teilweise die Öffnung 2. Zwischen dem oberen Teil 9 des ringförmigen Gehäuseteiles 4 und dem unteren Teil 8 ist ein Ringspalt 10 ausgebildet, durch den die im Raum 11 vorhandenen Rauchgase in das Ableitungssystem 7 geleitet werden. Um die Absetzung von Feststoffteilen aus den Rauchgasen bei der Ableitung zu verhindern, soll die Strömungsgeschwindigkeit der abgeführten Rauchgase möglichst gleichbleibend und so groß sein, daß die erforderliche Mitführung der Feststoffteile (Schleppgeschwindigkeit) gewährleistet ist. Der Mindestwert dieser Geschwindigkeit ist von einer Reihe Faktoren, besonders aber von der Art, der Größe und der Verteilung des speziellen Feststoffes (Staub), abhängig. Bei Elektroöfen zur Eisenverarbeitung und dem dabei entstehenden Staub beträgt die Mindestgeschwindigkeit des Gasstromes 10 m/sec. Es können zusätzlich auch geeignete Mittel, wie z. B. Vibratoren, zur Verhinderung des Absetzens von Feststoffen an den Wandungen des Gehäuses verwendet werden.
  • Damit eine gleichmäßige Geschwindigkeit der abströmenden Gase erzielt wird, ist der Strömungsquerschnitt im ringförmigen Teil 4 so bemessen, daß er in radialer Aufteilung linear in Strömungsrichtung zunimmt. Dies ist in der Ausführungsform gemäß F i g. 1 dadurch gewährleistet, daß von der Stelle des engsten Strömungsquerschnittes zum größten Strömungsquerschnitt der obere Teil des Gehäuseteiles 9 sich in Form einer halben Schraubenwindung nach oben erweitert. Die Breite des Ringspaltes 10 zwischen dem oberen Gehäuseteil 9 und dem unteren Gehäuseteil 8 soll unter Berücksichtigung der verfügbaren Gasabsaugleistung auf die Rauchgasentwicklung im Ofen abgestimmt sein.
  • Beim Betrieb eines Elektroofens bildet sich um die Elektrode ein Kraftfeld, welches in einem metallischen und magnetischen Material Induktionsströme erzeugt, die zu Störungen führen können. Da als Material für die Rauchabführung neben antimagnetischen Materialien, wie keramisches (feuerfestes) Material, bzw.. antimagnetisches Metall, wie Messing, auch Eisen wegen seiner günstigen thermischen Beständigkeit und relativ geringer Kosten in Frage kommt, kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Zwischenlage aus antimagnetischem Material vorgesehen sein, die der Ausbildung von Induktionsströmen entgegenwirkt. Vorzugsweise wird dazu an der engsten Stelle des Strömungsquerschnittes des ringförmigen Gehäuses 4 eine Schicht aus antimagnetischem Material angebracht, welche die beiden Gehäusehälften, d. h. in F i g. 1 die vor und hinter der Zeichenebene liegenden Teile des Gehäuses, mindestens teilweise voneinander trennt. Diese Schicht kann auch den Strömungskanal selbst in zwei Hälften teilen. Dies bringt strömungsmechanische Vorteile mit sich, wenn diese Trennwand genau im Ort der geringsten Strömungsgeschwindigkeit liegt.
  • Wenn als Material für die Vorrichtung ein Metall gewählt wird, das den jeweils gegebenen thermischen Belastungen nicht gewachsen ist, wird vorzugsweise eine Kühlvorrichtung vorgesehen. In Abweichung von der Darstellung F i g. 1 ist dazu das Gehäuse 3 doppelwandig als Kühlmantel ausgebildet, wobei in den zwischen den beiden Wänden verbleibenden Raum ein Kühlmittel, wie beispielsweise Wasser, durchgeleitet werden kann.
  • In F i g. 2 ist ein Schnitt nach II-II gemäß F i g. 1 dargestellt. Die äußere Ofenwand 12 trägt die Rauchabsaugevorrichtung 13. Im Zentrum des Raumes 14 ist durch die gestrichelte Linie 15 der Querschnitt der Elektrode angedeutet. Zwischen Elektrode und dem ringförmigen Teil des Gehäuses ist ein Luftspalt 16 frei. Dieser Luftspalt kann mittels eines losen Ringes abgedichtet werden, wenn gewährleistet ist, daß ein Kurzschluß zwischen Elektrode und Masse ausgeschlossen ist. Da jedoch die Abdichtung zwischen Elektrode und Ofen ein bisher nicht befriedigend gelöstes Problem darstellt, soll gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Dichtungsproblem dadurch gelöst werden, daß zwischen der Elektrode und dem sie umgebenden Gehäuse der Rauchabführung ein Steuermittel, wie z. B. Druckfühler, angeordnet ist, das auf Gasströmung anspricht. Dadurch wird es möglich, die Absaugeleistung automatisch so zu steuern, daß die Strömungsgeschwindigkeit in dem Spalt 16 zwischen Elektrode und Gehäuse praktisch Null ist. Eine Strömungsgeschwindigkeit Null an dieser Stelle bedeutet, daß weder Gas aus dem Ofen noch Luft in den Ofen einströmt. Da im praktischen Betrieb bei Verwendung mehrerer Elektroden, beispielsweise 3 bzw. 6 Elektroden pro Ofen, unterschiedliche Strömungsbedingungen in den einzelnen Absaugleitungen unter Umständen nur schwierig zu vermeiden sind, wird daher vorzugsweise jede Rauchabführung an den einzelnen Elektroden mit- einer eigenen Entstaubungsanlage bzw. Absaugvorrichtung verbunden, wobei die Absaugleistung jeweils durch den Druckfühler der betreffenden Absaugvorrichtung gesteuert wird. Dadurch soll erreicht werden, daß auch bei mehreren Elektroden der Lufteintritt bzw. der Gasaustritt an den Elektroden wirkungsvoll unterbunden wird.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Rauchabführung an Elektroöfen mit einer ringförmigen Kammer, die auf dem Elektroofendeckel aufsitzt, die Elektrode an der Stelle ihres Austrittes aus dem Ofen koaxial umgibt und an der Innenseite einen Saugschlitz aufweist, welcher mit einem Absaugraum im Innern der Kammer in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt(10) des Absaugraumes vorzugsweise linear zunimmt und daß die ringförmige Kammer als mit einem Saugschlitz und einem Anschluß (5, 6) für eine Absaugleitung (7) versehenes geschlossenes Gehäuse (4) ausgebildet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ringförmigen Gehäuse (4) eine Trennwand in der Ebene des kleinsten Querschnittes des Gehäuseinnenraumes angeordnet ist, welche den gesamten Gehäuseinnenraum in zwei annähernd gleiche Teile trennt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus antimagnetischem Material besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1069 839.
DEG31396A 1960-02-17 1961-01-17 Vorrichtung zur Rauchgasabfuehrung an Elektrooefen Pending DE1205232B (de)

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