DE1408912A1

DE1408912A1 - Verfahren zur Gewinnung eines brennbaren Gases beim Frischen von Roheisen

Info

Publication number: DE1408912A1
Application number: DE19611408912
Authority: DE
Inventors: Verfahrenstechnik Dr-Ing Baum
Original assignee: Verfahrenstechnik Dr Ing Kurt Baum
Current assignee: Verfahrenstechnik Dr Ing Kurt Baum
Priority date: 1960-08-03
Filing date: 1961-05-30
Publication date: 1968-12-05
Also published as: GB944058A

Description

VERFAHRENSTECHNIK DR.-INQ. KURT

Verfahren, zur Gewinnung eines brennbaren Gases beim Frischen von Roheisen

Beim !tischen von Roheisen entstehen im allgemeinen im Konverter brennbare Gase, die jedoch im Konverter selbst oder dicht darüber durch Luf tuberachuß und von außen hinzutretende Luft verbrennen und so die außerordentlich heißen Konverterabgase bilden. Es ist vorgeschlagen worden, die Verbrennungswärme dieser Abgase nutzbar zu machen (vgl_e Deutsche Patentanmeldung B 39 561 !V/18 b "Verfahren zur Behandlung der bei Anwendung von Sauerstoff in Verbindung mit Metallschmelzen entstehende Gase". Österreichische Patentschrift fO5 52? "Verfahren zur Gewinnung eines brennbaren Gases beim frischen von Roheisen sowie Haube zur Durchführung"). Dies soll derart durchgeführt werden» daß mittels einer wassergekühlten Haube oberhalb des Frischtiegels oder Konverters die primären Reaktionsgase erfaßt -werden, wobei in die Haube kalter Stickstoff oder ein anderes nicht oxydierendes Gas zwecks Regelung der Abgastemperatur eingeführt wird»

Der Stickstoff dient gleichzeitig, wie nachfolgend beschrieben, zur Inertisierung der Atmosphäre innerhalb der Haube sowie den angeschlossenen Absauge-, Kühl- und Reinigungsapparaturen vor Beginn der eigentlichen Blasperiode, so daß ein sauerstofffreies Gasgemisch und damit die notwendige Sicherheit bei der Gewinnung eines Brenngases in dem intermittierenden Oyklus, wie er sich in einem derartigen Betrieb ergibt, erzielt wird.

Die Arbeitsweise verläuft in etwa wie folgt«

Kach dem Einfüllen des Roheisens in den Tiegel, nachdem der Siegel oder Konverter in Blasstellung gebracht worden ist, wird die Haube abgesenkt. Eine absolute Abdichtung an dieser Stelle ist nicht erforderlich. Die Stickstoffzuführleitung zu der Haube wird geöffnet und eine gewisse Stickstoffmenge für kurze Zeit anstelle von Luft bei der Leerlaufleistung des Absäugegebläses angesaugt. Mit dem Beginn des Sauerstoffblasens wird das

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Absauggebläse mittels Tourenzahlregelung auf volle Leistung gebracht, wobei das abgesaugte Gasgemisch nach Kühlung und Reinigung, zweckmäßig mittels Venturi-Wascher, zunächst über einen Schlot ins Freie geblasen wird. . Nachdem sich nach Ablauf von 2 bis 4 Minuten ein entsprechender Kohlenmonoxyd-Gehalt im Stickstoffgemisch von beispielsweise 25 fo eingestellt hat, erfolgt die Umschaltung des Reingases auf die Produktionsgasleitung bzw. den Gasbehälter. Diese Steuerung kann entweder nach Zeitablauf oder aber über ein Kohlenmonoxyd-Analysen- und Anzeigegerät im Reingas, gegebenenfalls auch auf beide Arten erfolgen.

Auf diese Weise ist neben der absoluten Betriebssicherheit gewährleistet, daß stets ein brennbares, leicht zündfähige3 Gas produziert wird.

Da die primären Reaktionsgase den Tiegelmund mit etwa 1700 C verlassen, wird zweckmäßig auch während der Hauptgasungsperiode eine geringe Menge an Stickstoff zwecks Regelung der Mischtemperatur der Gase innerhalb der Haube zugeführt. Da es sich herausgestellt hat, daß eine einwandfreie und betriebssichere Kühlung von Apparaten mittels Wassermantel nur bis zu Temperatüren von 14OO - 145O⁰O möglich ist, empfiehlt es sich, auch während der Spitze der Gasevolution im Konverter etwa 15 - 2Ö fo Stickstoff, mit anzusaugen. Das Absauggebläse wird zu diesem Zweck mit einer Steuerung, beruhend auf Impulsgabe durch eine Temperaturmessung des Gasgemisches Ausgang Haube, versehen»

Sobald gegen Ende der Blasezeit der Kohlenmonoxyd-Gehalt wiederum unter etwa 25 $» Grenze der Brennbarkeit des Gases, sinkt, wird automatisch die Zufuhr zur Produktionsleitung abgesperrt und die Restgase werden wieder ins Freie abgeleitet. Der Abschluß der Produktionsleitung erfolgt über eine Wassertasse, die automatisch einen Rückfluß von Brenngas aus der Produktionsleitung verhindert.

Neben dem Analysator auf Kohlenmonoxyd dient ein sofort anzeigendes Sauerstoff-Analysengerät zur weiteren Sicherung des Betriebes (Ansaugen von Flaschluft im kalten Teil der Apparatur durch etwaige Undichtigkeiten).

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Die Haube selbst kann, nachdem sie bei der eigentlichen Blasezeit praktisch geschlossen war, während der dritten Periode des Betriebes' beliebig angehoben werden, um eine freie Beobachtung der Verbrennung der Restgase am Ende der Charge zu ermöglichen.

Die bisherige Einstellung des Restkohlenstoffgehaltes im Bad erfolgte bekanntlich durch Beobachtung der Verbrennungsflamme der primären Gase am Ende des Verfahrens. 33a der Heizwert der Reaktionsgase in den letzten Minuten, sowieso erheblich abfällt, kann daher die Stiekstoffzufuhr abgeschaltet und unter Ansaugung einer aliquoten Luftmenge weitergearbeitet werden. Gleichzeitig kann der Endpunkt der Blasperiode wie üblich aus dem Kohlendioxyd-Gehalt der Abgase ermittelt werden-«

Bei weiterhin geschlossener Haube gilt das gleiche hinsichtlich der Bestimmung des Kohlenmonoxyd-Gehaltes im Stickstoff-Kohlenoxydgemisohe

An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele zur 35urchführuag des erfindungsgemäßea Verfahrens erläutert.

Nach i"ig» 1 kann aus dem Sauerstoffblaseverfahren CO-Gas mit Inerten (Ug und COp) gemischt gewonnen werden« Die CO-Gasmenge ist in der Abhängigkeit der verwendeten Sauerstoff menge und Erhitzung des Stahles, also in der Abhängigkeit der Zeit in jeder Minute veränderlich. Bei. einer Blasperiode von 20 Minuten ist die maximale CO-Produktion bei der airka zwölften Minute erreicht, wonach sie wieder absinkt« Bei der Ausführung I ist der Ablauf folgendermaßen dargestelltt

Das Gebläse, welches die Gase vom Konverter über die Reinigungsanlage absaugt, befindet sich vorerst im leerlauf, wobei reiner Stickstoff der Sauerstoff anlage in kleiner Menge stets angesaugt wird und die an den Konverter angeschlossenen Apparate und Rohrleitungen mit Stickstoff spült» -In der ersten und zweiten Minute vor dem O„-Blasen wird das Gebläse hochgefahren und auf Vollast gebracht. Nachher beginnt das O^-Blasen und der sich entsprechend vergrößernden CG-Menge wird immer weniger Stickstoff angesaugt. In der zwölften Minute beträgt der N₂- "und COg-Gehalt nur noch 20 $. Am Ende der Blasperiode wird der Ventilator wieder auf Leerlauf gestellt

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und saugt mieder die kleine Menge an Stickstoff an. Es wird bei dieser Fahrweise lediglich dafür gesorgt, daß wenig bzw, überhaupt keine Luft zu den Gasen zutreten kann und dementsprechend der CO-Gehalt bei zirka 50 $ liegt. Das erzielte Gas ist also ein sehr gut brennbares und für Heizung verwendbares Gasgemisch»

Nach dem Diagramm II wird das Verfahren gesteuert vorgenommen, wobei angestrebt wird, daß der N_- und 00--Anteil im Gesamtgas nur zirka 20 beträgt. In diesem Falle kann man ein ganz hochwertiges Gas erzielen*

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Inertgasmenge noch weiter zu reduzieren, sogar in einem (Peil der Blasperiode praktisch reines CO zu gewinnen» Diese Maßnahme ist jedoch nur eine Weiterverfolgung des in 1 und 2 dargelegten Verfahrens.

Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach Fig» 2.

Auf dem Konverter 1 sitzt die nach oben und unten bewegliche wassergekühlte Haube 2 (vgl· Österreichische Patentschrift 205 52?)» woran sich das wassergekühlte oder teilweise ausgemauerte Rohr 3 anschließt. Die Sauerstofflanze 4 wird durch eine Stopfbüchse in den Raum dee Konverters geführt. Die Absaugung wird in Betrieb gesetzt und die Haube 2 wird nach unten gelassen, also geschlossen» Gleichzeitig wird durch die Klappe 5 in geregelter Menge Stickstoff in das Rohr 3 eingeführt und weiterhin naoh der gesteuerten Fahrweise II gearbeitet. Das Rohr 6 dient zur Einfüllung von Zusatzstoffen während des Betriebes. Die Gase gehen über ein Sättiger-Venturi 7» wo eie bis zur Sättigungatemperatur mit Wasser gekühlt werden, dann in einen Venturi-Serubber 8, welcher einen verstellbaren Kehlenquerschnitt 9 hat. Hiernach passieren sie den Krümmer-Separator 10 und treten in den Waschturm 11 ein» Der Weg der Gase führt weiterhin Über den Waschturm 11, wo die größte Menge des Wasserdampfββ kondensiert w.ird, und gelangt dann in das Gebläse 12, weiterhin in den Tropfen* abscheider 13 und dann entweder in den Reinigungskamin 14 oder in die Produktionegasleitung 15. Im letzteren Falle gehen die Gase durch einen Wasserverschluß 16, der ein Rückströmen des Gases vom Gasometer verhindert»

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Vom Rohgas werden GGp-inalysen gemacht durch das Meß- und Regelgerät 17> weiterhin Temperaturmessungen mit dem Meß- und Regelgerät 18. Die Regelgeräte 17 und 18 sind in Kaskade-Schaltung und wirken folgendermaßent

Durch eventuellen Zutritt der unerwünschten Luft verbrennt 00 und es entsteht eine sofortige Temperatursteigerung an der Meßstelle. Tffenn die Temperatur über den eingestellten Sollwert gestiegen ist, verstellt das Regelgerät den Sollwert am COg-Meß- und Regelgerät, so daß der ,durch Eintreten der Luft entstandene GOg-Wert, welcher den früher eingestellten Sollwert des COp-Reglers ebenfalls überschritten hat, jetzt verstellt, und zwar in Richtung eines niedrigeren COp-Gehaltes. Der Regler 17 betätigt hiernach die Klappe 5 und läßt mehr Stickstoff eintreten, und zwar so lange, bis der neu eingestellte CQ ,,-Wert nicht mehr überschritten ist.

In der Rohrleitung 3 bzw. in der ganzen naehgeschalteten. Anlage herrscht ■Unterdruck, welcher von dem Gebläse 12 erzeugt wird. Der Unterdruck muß stets konstant gehalten werden, unabhängig davon, ob kleinere oder größere Gasmengen erzeugt werden. Demnach ist ein Druckmeß- und Regelgerät 19 vorgesehen, welches den Druck im Rohr 3 mißt und der konstante Druck entsprechend die verstellbare Kehle 9 des Yenturi-Rohres 8 verstellt. Das nach dem Waschturm abgekühlte Gas wird nochmals auf GO-ßehalt 2Q und 0_?- Gehalt 21 durch Analysatoren und Regler geprüft und dementsprechend werden die Klappen 22 und 23 verstellt. Ψβηη der CO-Gehalt eine freie gewählte Konzentration nicht erreicht oder im Gas Op-Spüren erscheinen, so regulieren in den Kaskade-geschalteten Geräten die Klappen so, daß das Rauchgas über den Reingaskamin 14 über Dach geführt wird. Gleichzeitig ist die Produktionsleitung durch die Klappe 23 geschlossen. Demgegenüber, wenn das Gas den Anforderungen entspricht, ist die Stellung der Klappen entgegengesetzt und das Sas wird als Produktionsgas in den Gasometer geführt.

Ausführungsbeispiel nach Pig. 3»

In dem Stahlkonverter 1 entwickeln sich duroh die Lanze 4 eingeblasenen Sauerstoff CO-haltige Gase, weiche.in den als Kessel ausgebildeten Schlot abgeführt werden. Am unteren Teil des Schlotes befindet sich eine hydrau-

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lische bewegbare Haube 2» die nur dazu dient, daß die öffnung zwischen Konverter und Kamin während des Sauerstoffblasens verringert werden kann. Die über dem Schlot strömenden Gase werden im Kessel teilweise abgekühlt. Am oberen Teil des Kessels tritt eine regulierte Menge von Stickstoff sum Gasgemisch ein und zieht mit diesem zusammen, z. B. in einen Vorsättiger-Venturi 7» einen Krümmer-Separator 27 und über einen Venturi-Scrubber 8 in den Waschturm 11,hno es mit Wasser gekühlt und der größte Tail des Wasserdampfes kondensiert wirdo

Die Gase gelangen dann in das Gebläse 12 und in den Tropfenfänger 13* weiterhin entweder in ä.en Schlot 14 oder in die Produktionsgasleitung 15» wonach sie über einen Wasserverschluß 16 sum Gasometer geführt werden» Der OOp-Meß- und Regelapparat 17 mißt den CO„-Gehalt der Rauchgase im oberen Teil des Schlotes und verstellt die Stickstoffklappe so, daß der COp-Gehalt einen bestimmten eingestellten Sollwert nicht überschreitet» Dadurch wird das Eintreten von unkontrollierten Luftmengen in den Schlot verhindert und anstelle dieser nichtangesaugten Luft wird Stickstoff gefördert. Das Verfahren geht also nach dem Fall I ungesteuert (Fig. 1). Die abgekühlten Gase werden von den in Kaskade geschalteten Analysatoren und Beglern für Sauerstoffspuren 21 und CQ-Gehalt 20 geprüft und nach der Beschaffenheit durch die Verstellung der Klappen 22 und 23 in den Reingaskamin oder in die Produktionsgasleitung geleitet. In die Produktionsgasleitung kann nur solches Gas geführt werden, welches den gewünschten Wert an CO-Gehalt überschreitet und keine Sauerstoffspuren aufweist. Demnach können die in den ersten und letzten !Minuten der Blasperiode reduzierten Gase über Dach geführt werden.

Ausführungsbeispiel nach Fig. 4„

In den Tiegel 1 wird Sauerstoff durch die Sauerstofflanze 4 eingeblasen, wobei sich Gas und Bisendampf bilden, was durch das gekühlte Rohr 24 abgesaugt wird. Am unteren Ende des Absaugrohres 24 befindet sich der Ter- " teilerkasten 25 für Stickstoff, wo der geregelt zugeführte Stic?«stoff durch Bohrungen des wassergekühlten Rohres 24 eintritt und die Gase kühlt bzw.

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qItl© Inertisierung hervorruft» Der Stickstoff muß in solcher Menge zugeleitet werden, daß Luft trotz des Spaltes zwischen Tiegel 1 und Rohr 24 nlöfet eintreten kann» Xm Hohr 24 sind "Wasserdüsen 26 angebracht, welche das Gas irorkühlen Ibsw. sättigen. Bas Gas- und Dampf gemisch tritt dann in den Yenteri-Serubber 8, wo .es nochmals gewaschen wird, um die feinsten Teilohea des Btaubee zu entfernen_e

Das Wasoiiwasser wird im Krümmer-Separator TO (vgl. Deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen V 20 155 3Ta/i2g) getrennt und nachher gelangt dae Gas in den Waschturm 11, wo die Temperatur des Gases herabgesenkt und dar größte Teil des Dampfes kondensiert werden» Nachher geht das Gas in dem Ventilator 12? in den Abscheider 13 und entweder in den Reingaskamin Sohlot 14 oder in die Produktionsgasleitung 15 bzw» über den Wässerversefoluß in den Gasometer,

Die Menge des Gases muß genau so abgesaugt werden, daß weder mehr noch weniger angesaugt wird, so daß es dem Druck im Bohr 24« der zuerst ausgewählt entspricht. Dies bewirkt der Druckmesser und Regler 19» der den Keh-

ehnitt des Venturi-Rohres 9 entsprechend verändert. Die Stickstoffdosierung überwacht der COp-Regler 17, der von dem Gas fortlaufend Analyse rnaoht und die Abweichung vom eingestellten Sollwert durch das Yersteilen der Stickstoffklappe entweder beim Mund des Rohres 24 oder etwas weiter (alternativ) verstellte

Die Gfase nach dem Waschturm werden noch von dem O₂-Analysator 21 und CO-Analysator 20 überwacht, welche gleichzeitig als Regler ausgebildet und in Kaskade-Schaltung eingeordnet sind» Wenn das Gas nioht den entsprechenden CO-flehalt oder Spuren von Sauerstoff aufweist, dann sorgen die Klappen und 2? dafür, daß das Gas nicht in die Produktionsleitung, sondern in den Reingaekamin geführt wird*

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Claims

VERFAHRENSTECHMCK DR.-IN6. KURT BAUM L*. Patentansprüche

1) "Verfahren zur Gewinnung eines brennbaren Gases beim Frischen von Roheisen mittels reinem Sauerstoff, unter Anwendung einer Haube, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von Stickstoff durch ein gesteuertes Gebläse automatisch so geregelt wird, daß die Erfassung, Reinigung und Abfuhr des Gases in 3 getrennten Perioden erfolgt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß inerter Stickstoff (als Spülgas) sowie das Anlauf- und Auslaufgemisch nach Kühlung und Reinigung ins Freie abgeleitet werden, während das eigentliche
Produktionsgas durch automatische Steuerung erst dann und nur solange der Produktionsleitung zugeführt wird, als der Brennwert des Gases gegeben ist»

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während
der eigentlichen Gasproduktion über eine Temperaturregelung die zugelassene Stickstoffmenge mit Hilfe des Gebläses automatisch derart gesteuert wird, daß die Gas
nicht überschreiten kann.

steuert wird, daß die Gastemperatur unter der Haube maximal 1450 G

4) Verfahren nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß während der dritten Periode die Haube beliebig geöffnet und eine freie Beobachtung der Flamme bei Luftzutritt -vorgenommen werden kann.

Verfahrens technik
Drying.

Essen, den 18. Mai 1961

Gtt/Cr β.

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