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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Kontrolle der Durchgasung
der Hochofen-Schachtbeschickung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren
zur kontinuierlichen Durchgasung der Hochofen-Schachtbeschickung durch Messung der
Gastemperaturen, wobei die Temperaturmeßstellen oberhalb der Beschickung angeordnet
sind, bei der die die Randgängigkeit charakterisierende Temperatur am Rand des Hochofens
gemessen wird.
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Für die Regelung des Betriebes von Hochöfen ist es wichtig, zu wissen,
ob ein Ofen mittelgängig oder randgängig durchgast wird, d. h., ob die durch
die Beschickung hindurchgehenden Gasmengen in erster Linie im mittleren Bereich
oder am Rande des Hochofenschachtes aufsteigen. Die stärkere Durchgasung einer Ofenzone
ist durch einen niederen CO.-Gehalt und damit höheren CO-Gehalt sowie höhere Temperatur
gegenüber einer Zone mit geringerer Durchgasung gekennzeichnet.
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Es sind bereits eine Reihe von Verfahren zur Feststellung der Durchgasung
bekannt. Die einfachste Methode ist die Entnahme von Gasproben aus verschiedenen
Ofenzonen mit Hilfe wassergekühlter Rohre.
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Es ist ferner bekannt, im oberen Teil des Hochofenschachtes ein oder
mehrere Meßschwerter einzubauen, die innerhalb der Deschickung mehrere Temperaturmeßstell-en
sowie Einrichtungen zur Entnahme von Gasproben besitzen. Die aufgezeichneten Gasanalysenwerte
und Temperaturkurven dieser beiden bekannten Verfahren müssen zur Auswertung ausplanimetriert
und umgezeichnet werden. Es ist also mit diesem Verfahren eine direkte Aufzeichnung
der Durchgasungskurve nicht möglich.
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Statt stationärer Meßstellen und Gasentnahmevorrichiungen kann man
auch eine bewegliche Sonde benutzen, die unterhalb eines quer durch die Beschickung
im Schacht geführten wassergekühlten Tragelementes maschinell bewegt wird und fortlaufend
Temperaturmessungen macht und Gasproben entnimmt. Die aufgezeichneten Temperatur-
und Gasanalysekurven lassen direkt auf die Durchgasung schließen.
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Im Dauerbetrieb bereiten die bisher angewendeten Verfahren
Schwierigkeiten. Die gelegentliche Entnahme von Gasproben ist zu aufwendig. Meßschwerter
sind starkem Verschleiß unterworfen, die Gasprobenrohre verstopfen leicht und die
Thermoelemente verkrusten. Wie die Praxis gezeigt hat, verschleißen auch die oben
angeführten wassergekühlten Tragelemente stark, und es kommt zu unkontrolliertem
Wassereinbruch in den Ofen. Bewegliche Sonden erfordern zur Wartung relativ hohen
Arbeits- und Zeitaufwand. Nach einem weiteren Verfahren zur Kontrolle der Durchgasung
derHochofen-Schachtbeschickung wird eine wassergekühlte Sonde maschinell vom Ofenrand
bis zur Ofenmitte durch die Beschickung getrieben, wobei Temperaturmessungen durchgeführt
und Gasproben entnommen werden. Hierbei wird jedoch nur der halbe Ofendurchmesser
meßtechnisch erfaßt.
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Der gemeinsame Nachteil, der den in an sich bekannten Verfahren zur
Beurteilung der Durchgasung der Hochofen-Schachtbeschickung anhaftet, ist, daß nicht
beliebig viele Meßorgane, beispielsweise Meßschwerter oder Sonden, benutzt werden
können und daher mit diesem Verfahren meistens nur Aussagen über die Durchgasung
entlang eines Radius oder Durchmessers des Ofenschachtes gemacht werden können.
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Es ist auch bekannt, zur kontinuierlichen Kontrolle der Durchgasung
einer Hochofen-Schachtbeschickung die Gastemperatur zwischen zwei einander zugeordneten,
oberhalb der Beschickung liegenden Meßstellen zu messen und zu vergleichen. Bei
bekannten Anordnungen dieser Art dienen die oberhalb der Beschickung angeordneten
Meßstellen ausschließlich zur Feststellung der Durchgasung der Randzonen, so daß
eine Kontrolle der Durchgasung der mittleren Zonen mit einer solchen Meßfederanordnung
nicht durchgeführt werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Randgängigkeit
und die Mittelgängigkeit eines Hochofens gleichzeitig zuerfassen, um dadurch die
notwendigen Korrekturen bei der Beschickung des Hochofens vornehmen zu können.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigenErmittlung
derRandgängigkeit und Mittelgängigkeit eines Hochofens die
die Mittelgängigkeit
charakterisierende Temperatur an einer außerhalb der Ofenmitte befindlichen Stelle
gemessen wird.
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Der Erfinder geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die die Mittelgängigkeit
charakterisierende Temperatur nicht unmittelbar in der Ofenmitte gemessen zu werden
braublit, sondern unter Berücksichtigung des Strömungsverlaufs der aufsteigenden
Gase die Höhe und Breite. -des i Temperaturmaximums in der Ofenmitte für die'Flöhe
. der Temperatur der in der Nähe der Unterkante der großen geschlossenen
Glocke in den Gasabzuo, abströmenden Gase maßgebend sind. Um die Mittelgängigkeit
eines Hoch ofens beurteilen zu--k ön--n- e- n-, reicht also eine im Bereich der
Unterkante der geschlossenen Glocke durchgeführte Vergleich.sinessung aus. Die Anordnung
der Meßstellen' an der vorgenannten Stelle bringt erliebliche',#je'itibautechnische
und meßtechnische Vorteile.
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Für die Beurteilung der Durchgasung der Hochofen-SchachtbeSdhi-Cküng
ist-ein Vergleich der Gastemperatur oberhalb der Beschickung ausreichend, da hier
die am Schachtrand gemessenen Temperaturen ein Kriterium für die Randgängigkeit
und die Höhe und Breite des - ' Temperaturmaximums in der -Ofenmitte ein
Kriterium für das Ausmaß der Mittelgängigkeit sind. Die zum Vergleich notwendige
Gastemperatur in der Ofenmitte braucht nicht direkt -gemessen zu# werden. Wie die
Praxis gezeigt hat, sind die Höhe und Breite des Temperaturmaximums in der Ofenmitte
maßgebend für die Höhe der Temperatur der in der Nähe der großen Glocke nach oben
-strömenden Gase, so, daß eine in diesem Bereich durchgeführte Temperatunnessung
über die Höhe und Breite des in der Mitte des Schachtes gegebenen Temperaturmaximums
der aufsteigenden Gase eine Aussage trifft.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die die Mittelgängigkeit charakterisierende Temperatur dicht oberhalb der oberen
Schüttparabel des von der großen Glocke herabgleitenden Materials -in der Nähe der
Unterkante der geschlossenen großen Glocke geme-ssen. Durch die Anordnung der jeweils
einander zugeordneten Meßstellen, einmal oberhalb der oberen c
Schüttparabel
und einmal unterhalb des Schlagpanzers in unmittelbarer Nähe der Schachtwand,
wird mit Sicherheit vermieden, daß während des Betriebes die an diesen Meßstellen
angeordneten Meßorgane beschädigt oder sogar zerstört werden. Dies ist aber entscheidend
für die Durchführung eines kontinuierlichen Verfahrens zur - Kontrolle der
Durchgasung der Hochofen-Schachtbeschickung, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung
beansprucht wird.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Temperaturmeßeinrichtung
zur Durchführung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Kontrolle der Durchgasun-g
der Hochofen-Schachtbeschickung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß einer Mehrzahl
oberhalb der Beschickung, unterhalb des Schlagpanzers und in der Nähe der Schachtwand
befindliche Temperaturmeßstellen zur Ermittlung der Randgängigkeit eine einzige
Temperaturmeßstelle zur Ermittlung der Mittelgängigkeit zugeordnet ist, wobei diese
Temperaturmeßstelle von oben durch die Glocken und deren Aufhängung geführt und
sich -zentral zwischen Beschickungsoberfläche und Unterkante der geschlossenen großen
Glocke befindet. Bei Verwendung einer Mehrzahl voneinander zugeordneten Meßstellen
werden dieselben vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen über den Umfang des Hochofenschachtes
verteilt. Eine solche Anordnung der Meßstellen gestattet eine genaue Feststellung
der Durchgasungsverhältnisse in beliebig vielen Teilquerschnitten des Ofenschachtes.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß jeder unterhalb des Schlagpanzers
in der- Nähe der Schachtwand dicht oberhalb der Beschickung angeordneten Meßstelle
eine Meßstelle oberhalb der oberen Schüttparabel des von der großen Glocke herabgleitenden
Materials in der Nähe der Unterkante der geschlossenen großen Glocke zugeordnet
ist, vielmehr kann eine Vergleichsmessung auch durch eine einzige diesen Meßstellen
zugeordnete Meßstelle zwischen Beschickungsobcrfläche und Unterkante der geschlossenen
großen Glocke in der Ofenmitte erfolgen. Die Anbringung dieser einzigen Meßstelle
erfolgt dabei von oben durch die Glocke und deren Aufhängung. Die ' Vergleichsmessung
zwischen mehreren Meßstellen oberhalb der Beschikkung in der Nähe der Schachtwand
und unterhalb des Schlagpanzers mit einer einzigen oberhalb dieser Meßstellen angeordneten
Meßstelle iii der Ofenmitte liefert Werte, welche für eine Beurteilung der Durchgasung
der Hochofen-Schachtbeschickung gleichfalls durchaus ausreichen.
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Um sofort eine Aussage- über die Durchgasung der Hochofen-Schachtbeschickung
zu erhalten, wird die Temperaturdifferenz zwischen den jeweils zwei einander zugeordneten
Meßstellen direkt gemessen und aufgeschrieben. Dies hat den Vorteil, daß in jeder
Betriebsphase die Durchgasung der Hochofen-Schachtbeschickunc, direkt erkeiiÜbar
ist.
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Die vorliegende-Erfindung ist an Hand der.anliegenden Figuren beispielsweise
näher veranschaulicht.
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Fig. 1 ist ein schematisierter Schnitt durch einen Hochofen
mit einer schematisierten Vorrichtung zur Aufnahme des eingezeichneten Temperaturprofils
unmittelbar oberhalb der Beschickung; F i g. 2 veranschaulicht die Lage der
einander zugeordneten M a eßstellen für einen speziellen Fall bei geschlossener
großer Glocke; F i g. 3 veranschaulicht die Lage der Meßstellen Cremäß F
i g. 2 für den speziellen Fall bei geöffneter großer Glocke sowie schematisch
den Verlauf der oberen Schüttparabel.
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Das über einen Durchmesser des Ofenschachtes A-B beobachtete Temperaturprofil
kann beispielsweise in der Höhe der Unterkante des Schlagpanzers das in Fig.
1 dargestellte Aussehen haben. Höhe und Breite des Temperaturmaxiinums in
der Ofenmitte bestimmen das Ausmaß der Mittelgängigkeit, die Höhe der Temperatur
an der Schachtwand das Ausmaß der Randgängigkeit. Wie die Erfahrung gezeigt hat,
genügt ein Vergleich der Gastemperatur an der Schachtwand und in der Ofenmitte zur
Beurteilung des Ofenganges. Die Gastemperatur am Schachtrand wird zum Beispiel,
wie aus der F i g. 2 hervor-Greht, an einer Meßstelle 1 gemessen,
die dicht oberhalb der BeschickungB und unterhalb des Schlagpanzers S, d.
h. in seinem Schatten, und damit vor Beschädigung durch Beschickungsstoffe geschützt,
angeordnet ist. Die zum Vergleich notwendige Gastemperatur in der Ofenmitte braucht
nicht direkt in der Ofenmitte gemessen zu werden. Unter Berücksichtigung
des
Strömungsverlaufs der aufsteigenden Gase sind die Höhe und Breite des Temperaturmaximums
in der Ofenmitte maßgebend für die Höhe und Temperatur der in der Nähe der Unterkante
der großen geschlossenen Glocke G in den Gasabzug K strömenden Gase (s. F
i g. 1). Daraus ergibt sich, daß eine im Bereich der Unterkante der geschlossenen
großen Glocke G durchgeführte Vergleichsmessung zur Beurteilung der Mittelgängigkeit
ausreicht. Die zur Durchführung der für die Beurteilung,der Mittelgängigkeit erforderliche
Temperaturvergleichsmessung vorgesehene Meßstelle 2 (F i g. 2), welche mit
der Meßstelle 1 in einer gemeinsamen vertikalen, mit der Achse des Ofens
abschließenden Ebene liegt, ist dicht oberhalb der oberen Schüttparabel P (F i
g. 3)
des von der geschlossenen großen Glocke G herabgleitenden Materials
in der Nähe der Unterkante der geschlossenen großen Glocke G angeordnet.
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Wie aus der F i g. 2 weiter als mögliches Beispiel zu entnehmen
ist, kann die Vergleichstemperatur in der Ofenmitte auch mit Hilfe eines zentral
von oben durch die Glocken und deren Aufhängung geführten Temperaturfühlers an der
Meßstelle 3 gemessen werden. Man kann also zur Beurteilung der Durchgasungsverhältnisse
eine Vielzahl voneinander zugeordneten Meßfühlern in gleichmäßigen Abständen über
den Schachtumfang verteilt vorsehen, oder eine Vielzahl von Meßfühlern, z. B. Thermoelementen,
welche in gleichmäßigen Abständen ebenfalls längs des umfänglichen Randes an den
mit 1 bezeichneten Meßstellen verteilt sind, einem einzigen Vergleichsfühler
3 zuordnen. Durch eine solche Anordnung von Temperaturmeßfühlem kann man
die Durchgasungsverhältnisse in beliebig vielen Teilabschnitten des Ofenquerschnittes
feststellen. Wird die Temperaturdifferenz zwischen einer Meßstelle 1 (F i
g. 2) und der zugeordneten Meßstelle 2 bzw. der Meßstelle 3
geringer,
weil an der Meßstelle 1 die Temperatur kleiner und/oder an der Meßstelle
2 bzw. 3 die Temperatur größer geworden ist, so hat sich die Mittelgängigkeit
verstärkt. Erhöht sich hingegen die Temperaturdifferenz, weil die Temperatur an
der Meßstelle 1 größer und/oder die Temperatur an der Meßstelle 2 bzw.
3 kleiner geworden ist, so hat die Randgängigkeit zugenommen. Dadurch, daß
die Temperaturdifferenz zwischen zwei einander zugeordneten Meßfühlem direkt gemessen
und aufgeschrieben wird, geben die aufgeschriebenen Temperaturkurven ein kontinuierliches
Bild der Durchgasungsverhältnisse im Ofen.