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Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Druckes
eines in einem Behälter befindlichen, staubbeladenen Gases Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Druckes eines
in einem Behälter befindlichen, staubbeladenen Gases und insbesondere ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Messen des Druckes eines mit schmelzflüssigem Staub beladenen
Gases, bei dem in Richtung zum Behälter eine schwache Gasströmung durch die Rohre
zugeführt wird, die den Behälter mit einer Zufuhrgasquelle und auch mit einer Druckmeßeinrichtung
verbinden.
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Bisher hielt man eine kontinuierliche Messung des Druckes von Gas,
das bei einem solchen Reaktionsbehälter erzeugt wurde, z. B. einem Blasofen oder
Konverter, für fast unmöglich, da das erzeugte Gas eine Menge Staub enthält und
eine hohe Temperatur aufweist. Bei einem Hochofen z. B. wird beim üblichen Druckmeßverfahren
der Ofenkörper mit einem Rohr zum Abziehen des erzeugten Gases und einem Zyklon
an diesem Rohr ausgestattet, um Staub von dem extrahierten Gas zu entfernen. Das
gereinigte Gas wird dann einem Gasdruckermittlerumformer zugeführt, bei dem eine
Druckverschiebung direkt abgelesen wird oder in ein elektrisches Signal umgeformt
wird und weiter an ein Anzeige- und Aufzeichnungsgerät weitergegeben, das den Druck
des Gases innerhalb des Ofens entsprechend dem elektrischen Signal anzeigt und aufzeichnet.
Das herkömmliche Verfahren konnte jedoch nicht über eine lange Zeit angewandt werden,
da sich das Rohr durch den Staub leicht auf Grund einer unvollkommenen Staubsammlung
im Zyklon zusetzte (der Gassammler ist nicht auf einen Zyklon beschränkt), oder
es traten oft Störungen im Druckermittlerumformer auf. Selbst bei einer Erhöhung
der Staubsammlungsleistung des Zyklons konnten solche Nachteile nicht vermieden
werden.
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Erfindungsgemäß werden die obigen Nachteile durch ein Verfahren zum
kontinuierlichen Messen des Druckes eines in einem Behälter befindlichen, staubbeladenen
Gases, insbesondere eines mit schmelzflüssigem Staub beladenen Gases, bei dem in
Richtung zum Behälter eine schwache Gasströmung durch die Rohre zugeführt wird,
die den Behälter mit einer Zufuhrgasquelle und auch mit einer Druckmeßeinrichtung
verbinden, dadurch beseitigt, daß in die genannten Rohre ein gasförmiger Brennstoff
und Luft eingeblasen werden.
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Durch dieses Verfahren wird wirksam verhindert, daß die Leitungen
durch Staub und insbesondere durch Staubansammlungen im geschmolzenen Zustand verstopfen
und daß dennoch der Druck im Behälter mit einem hohen Genauigkeitsgrad von etwa
1/200 gemessen werden kann.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf z. B. einen Hochofen
hat folgende Bedeutung: Wird bei einem in Betrieb befindlichen Hochofen ein Druck
im unteren Ofenteil (Hochtemperaturteil) gemessen und dann die Druckdifferenz zwischen
dem unteren und dem oberen Teil des Ofens ermittelt, so wird es möglich, eine Permeabilität
des Gases, das durch den Ofen strömt, festzustellen sowie die Fallbedingungen der
Beschickung im Ofen, wodurch die Fallbedingungen der Beschikkung und die Blaszustände
in gewünschtem Ausmaß geregelt werden.
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Vorzugsweise wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
das Verhältnis von gasförmigem Brennstoff zu Luft geregelt.
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Zweckmäßigerweise wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine Vorrichtung mit einer wassergekühlten Windform verwandt, die einerseits mit
dem Behälter und andererseits mit einer Speiseluftleitung, die eine Drosseleinrichtung
und ein Speiseluftregelventil aufweist, und mit einem Brennstoffzufuhrrohr das ebenfalls
eine Drosseleinrichtung und ferner ein Brennstoffregelventil aufweist, verbunden
ist, die gekennzeichnet ist durch ein an das Brennstoffzufuhrrohr angeschlossenes
Differential-
druckmeßgerät, durch einen mit diesem zusammenarbeitenden
signalbetätigten Brennstoffzufuhrregler für die Betätigung des Brennstoffregelventils,
durch ein Differentialdruckmeßgerät für die Speiseluftleitung und durch einen mit
den Differentialdruckmeßgeräten zusammenwirkenden Brennstoffluftverhältnisregler
zur Steuerung des Speiseluftregelventils.
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Neben dem Vorzug, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung während des
Betriebes nicht durch staubbeladenes Gas und insbesondere mit schmelzflüssigem Staub
beladenes Gas verstopft wird, bietet die Vorrichtung weiterhin den Vorteil, daß
sie bei einer Berechnungsregelung durch eine elektrische Rechenmaschine, die die
Betriebsbedingungen des Ofens regelt, einen erheblichen Dienst als Ermittlereinrichtung
leistet.
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Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Vorrichtung an Hand einer in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsform
näher erläutert werden.
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Die in der Zeichnung dargestellte Abbildung zeigt eine Ausführungsform
der Vorrichtung im Blockschaltbild.
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Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung soll ein Gasstrom mit hoher
Temperatur in Richtung zum Ofen. der in der Druckmeßvorrichtung, die mit dem Ofen
verbunden ist, hervorgerufen wurde, erzeugt werden. Wie aus der Abbildung zu ersehen
ist, ist ein Druckmeßblasrohr40 in den Ofen 1 eingebaut, um den statischen Druck
eines Reaktionsgases 2 von hoher Temperatur, das einen großen Anteil an schmelzflüssigem
Staub enthält, zu messen und das innen durch den Ofen 1 strömt.
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Die Windform ist wassergekühlt, besteht aus Eisen (Aluminium z. B.
kann auch verwandt werden), das hochtemperaturbeständig ist. Es wird fortwährend
durch Zirkulieren des Wassers im Raum zwischen den inneren und äußeren Zylindern
gekühlt. Brennstoff wird zur Verbrennung in die Rohre 35, 36 und 37 in die durch
den Pfeil 39 angedeutete Richtung eingeblasen. Da die Drosseleinrichtung 46 zwischen
den Rohren 35 und 36 angeordnet ist, wird der Druck in den Rohren 35 und 36 durch
die Ermittlerrohre 33 und 34 erfaßt. Der ermittelte Wert wird in ein elektrisches
Signal 29 mittels des Differenzdruckdetektors 32 umgewandelt. Die Brennstofflieferungs
regulierung 30 wird durch das elektrische Signal 29 betrieben, wodurch das Brennstoffspeiseregulierventil
31 mechanisch durch die Betätigungsvorrichtung 47 betätigt wird, so daß der ermittelte
Differenzdruck auf den vorgegebenen Druck einreguliert werden kann. Andererseits
wird auch Luft zur Verbrennung durch Rohre 45, 20 und 21 in die durch den Pfeil
38 angedeutete Richtung eingeblasen. Der Differenzwert zwischen den Rohren 45 und
20, der durch die Drosseleinrichtung 25 hervorgerufen wird, wird auch durch die
Ermittlerrohre 22 und 23 gemessen. Der Differenzdruck wird in ein elektrisches Signal
26 mittels des Differenzdruckermittlers 24 umgewandelt, und das elektrische Signal
wird an ein Brennstoff-Luft-Verhältnis-Reguliermeßgerät 27 gegeben. Das Luftregelventil
48 wird durch den Antriebsmechanismus 28 geregelt, so daß in diesem regulierenden
Meßgerät 27 dem Brennstoff-Luft-Verhältnis ein Verbrennungsverhältnis gegeben werden
kann, und zwar der ermittelten Brennstoffströmung (z. B. liegt beim normalen Koksofengas
dieses Verhältnis bei Luft zu Brennstoff wie 5: 1).
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Dann wird ein Hochtemperaturgas, das durch die Verbrennung von Brennstoff
in der Windform 40 erzeugt wurde, in den Ofen vom oberen Ende des Blasrohres eingeblasen,
wodurch geschmolzener Staub, der vorne vor das Eintrittsende des Blasrohres fällt,
im schmelzflüssigen Zustand fortgeblasen wird, ohne herabgekühlt zu werden. Bei
diesen Bedingungen wird der Druck im Ofen immer nach dem Eindringen durch die Druckermittlungsvorrichtung
44 gemessen und in ein elektrisches Signal 43 umgeformt, das dann kontinuierlich
durch das Anzeige-und Aufzeichnungsmeßgerät 44 gemessen wird. Gas mit hoher Temperatur
49, das in den Ofen gegeben wird, muß ein Verbrennungsgas von mindestens so hoher
Temperatur sein, daß schmelzflüssiger Staub nicht herabgekühlt werden kann und muß
einen höheren Druck als den innerhalb des Ofens aufweisen. Vorzugsweise wird es
in den Ofen bei beachtlich höherer Temperatur als der Schmelzpunkt des Staubes liegt,
wenn möglich, eingeblasen, und in einigen Fällen wählt man ein Gas, das ein Produkt
mit niedrigem Schmelzpunkt durch Reaktion mit dem Staub bildet, da die Druckmessung
hierbei bei niedrigerer Temperatur als im normalen Fall durchgeführt werden kann.
Selbst für den möglichen Fall, daß Staubansammlungen koaguliert haben und am Blasrohr
40 haften, wird es möglich, diese durch Erhöhung des Gasdruckes fortzublasen. Um
einen Wärmeverlust des Hochtemperaturgases 49 zu vermeiden, wird die Lieferstelle
direkt am oder nahe am Ofen eingerichtet, jedoch unter Beachtung der Strömungsrichtung
des Gases 2, das Staub im Ofenkörper 1 enthält, kann das Blasrohr auch im Winkel
zur Strömungsrichtung des Gases 2 und tangential hierzu eingebaut sein, wodurch
eine Verstopfung des Rohres mit Staub wirksam verhindert wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung lassen sich insbesondere
gut auf solche Fälle der Druckmessung anwenden, in denen der Druck des zu messenden
Mediums relativ hoch liegt und ein Meßfehler von z. B. 1/200 unbeachtet bleibt und
daher ein relativ großer Wert als vorgegebener Wert der Druckdifferenz Ä P gewählt
werden kann.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme ist auch deshalb vorteilhaft, weil
der Druck des Hochtemperaturmediums, das schmelzflüssigen Staub enthält, kontinuierlich
gemessen werden kann, indem dieses in ein gereinigtes Medium umgewandelt wird.