DE1433676A1

DE1433676A1 - Verfahren zur Gewinnung eines brennbaren Gases beim Frischen von Roheisen

Info

Publication number: DE1433676A1
Application number: DE19641433676
Authority: DE
Inventors: Rieder Dipl-Ing Karl
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1963-12-23
Filing date: 1964-12-21
Publication date: 1968-11-28
Also published as: AT245596B; US3341324A; BE657490A; NL6414935A; GB1085709A

Description

VEREINIGTE ÖSTERREICHISCHE EISEN-UND STAHDWEREE AKTIENGESELLSCHAFT

Dr. Expl.

Verfahren zur /Gewinnung eines "brennbaren Gases beim

Frischen τοη Roheisen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines brennbaren Gases beim Frischen von Roheisen mittels Sauerstoffs, wobei der Sauerstoff von oben auf das Roheisenbad geblasen wird. .. ...

Es sind bereits die verschiedensten Vorschläge be- · kannt, um einerseits die fühlbare Wärme von Konverterabgasen und anderseits die Verbrennungswärme' des in den*Abgasen enthaltenen Kohlenoxyds auszunutzen. Zu diesem Zweck wurde nach einem älteren Vorschlag der Anmelderin den die Konvertermündung verlassenden Abgasen Sauerstoff in Form von Falschluft zugefügt, wobei die Luft zur vollständigen Verbrennung des Kohlenoxyds stöchiometrisch bemessen wurde. Das Gemisch der Ab- und Verbrennungsgase wurde durch einen mit einem Kesselsystem versehenen Kamin,- anschließend durch eine Entstaubungsanlage geleitet und in die Atmosphäre abgeblasen.

Fach einem sehr alteri Vorschlag;aus^&eiijJahre ISQS (deutsche Patentschrift Ir. 216.502) ist es anderseits bekannt, aus den Abgasen eines Konverters ein brennbares Gas zu gewinnen, wobei durch eine auf die Mtinduhg des Konverters

aufgesetzte wassergekühlte Haube der Zutritt Von Luft und demzufolge eine Verbrennung des in den Birnengasen enthaltenen Kohlenoxyds verhindert wird. Die Birnengase werden nur während der-.Verbrennung/des Kohlenstoffs: aufgefangen, damit die CO-armen Abgase während der. Ehtsilizierungsperiode und der Entphosphörungsperiode äen Heizwert des aufzufangenden Gases* nicht herabsetzen.

Aufbauend auf diesem Prinzip sind in jüngster Zeit weitere Vorschläge bekannt geworden. So wird nach dem österreichischen Patent Fr. 205*527 ebenfalls ein brennbares Gas während der Periode der KohlenstOffverbrennung gewonnen. Kalter Stickstoff oder ein anderes kaltes, nichtr-oxydierendes Gas wird in eine auf dpLe Konvertermündung aufgesetzte geieühlte Haube eingeblasen, um die Temperatur der Konverterabgase herabzusetzen und eine Beschädigung der leitungen zu vermeiden. Eine lJodifikation dieses Vorschlages ist im Zusatzpatent ITr. 229*347 enthalten, wonach im wesentlichen in gleicher tfeise gearbeitet wird, Jedoch das Auffangen und die Speicherung der Abgase erst von einem bestimmten Grenzgehalt des Kohlenoxyds,, beispielsweise 25^, erfolgt. Der Vor- und Nachlauf wird ins Freie gelassen.

V/eitere Vorschläge, die aus französischen Yawata-Pateoerfren und aus "Fume ,Arrestment", herausgegeben vom Iron & Steel Institute 1965, bekannt geworden sind, beziehen sich auf die Gewinnung von brennbaren Gasen aus Konver t erab gas enjvon Aufblaseverfahren, wobei vor der Auf-

fangperiode mit Stickstoff gespült und nach der Auffangperiode ebenfalls Stickstoff in das Absaugesystem eingeleitet wird, auf die Einstellung des Druckes im Absaugesystem bzw. auf die Einstellung eines bestimmten Druekunterschiedes zwischen Innendruck und Außendruck, auf die Abdichtung des Spaltes zwischen Konvertermündung und Haube und auf andere Einzelheiten·

Wie aus der obigen Darstellung des Standes der Technik hervorgeht, sind zwei voneinander prinzipiell verschiedene Wege untersucht worden, um den Energiegehalt der Abgase nutzbar zu machen. Der eine Weg besteht darin, -den Konverter mit einem Abhitzekessel zu vereinigen, das in den Konverterabgasen enthaltene Kohlenoxyd zu verbrennen und die Summe der fühlbaren Wärme und der Verbrennungswärme der Abgase auszunutzen. Der zweite Weg ist die Abgasgewinnung ohne Verbrennung, wobei der Konverter mit keinem Abhitzekessel zusammenarbeitet, die Abgase lediglich gekühlt, der Vor- und Nachlauf verworfen und nur die Abgase aus der Kohlenstoffverbrennung mit hohem OO-Gehalt nach Durchgang durch Wäscher, Reiniger usw. aufgefangen werden.

Beide bisher untersuchten Wege haben gewisse 3TaChteile. Der Nachteil der ersten Methode ist darin zu sehen, daß die mit 1600-1800⁰O austretenden Abgase infolge der Verbrennungswärme eine !Temperaturerhöhung erfahren, aus welchem G-rund die Einrichtungen im Unterteil des Kamins aus sehr

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hitzebeständigem und verschleißfestem Material gefertigt sein müssen. Die anfallende Wärmemenge im Abhitzekessel und demzufolge die Dampfleistung erhöht und verringert sich sprunghaft im gleichen Maß, wie das Kohlenoxyd entsteht, wobei es bekannt ist, daß beispielsweise zwischen der 6. und 12. Minute sich, die anfallende Wärmemenge verdoppelt und von der 13. bis zur 18. Minute um die Hälfte erniedrigt. Anderseits liegt der Vorteil der ersten Methode auf der Hand, nämlich eine hohe Sich.erh.eit im Betrieb, wobei Explosionen ausgeschlossen sind» '

Der Nachteil der zweiten Methode kann darin erblickt werden, daß die fühlbare (physikalische) Wärme der heißen Abgase nicht oder nur unzureichend nutzbar gemacht wird, daß komplizierte Regeleinrichtungen für den Ausschluß von Luft notwendig sind, daß auch in den Perioden, in denen kein Auffangen stattfindet, eine gewisse Mindestmenge an inertem Gas durch das Absaugesystem geleitet werden muß, um die Regeleinrichtungen in Gang zu halten.

Der vorliegenden.Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Systeme weitgehend zu vermeiden und ihre Torteile zu kombinieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Tiegel oder Konverter zur Durchführung eines Aufblaseverfahrens .mit einem Kamin, der ein Abhitzekesselsystem enthält/ und mit einem dahinter angeordneten Absaugesystem vereinigt wird, und daß nach Beginn der KohlenstoffVerbrennung den Abgasen ein

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schwach oxydierendes Gras mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als luft, vorzugsweise mit einem Sauerstoffgehalt ■ von 5-12^, zugefügt wird.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist die durch den Abhitzekessel ausgenutzt Wärme um die Reaktionswärme der teilweisen Verbrennung des Kohlenoxyds mit dem schwach oxydierenden Gas größer als die fühlbare Wärme der Abgase» Diese Summe der fühlbaren Wärme und der Reaktionswärme ist aber nicht so groß wie bei den bekannten Verfahren, die im einleitenden £eil der Beschreibung unter der ersten Methode angegeben wurden, denn bei den bekannten Verfahren wurde das gesamte Kohlenoxyd verbrannt. -

Demzufolge ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Gefahr einer Überhitzung des ICaminunt erteil es und seiner Hilfseinrichtungen nicht in dem Maß wie früher gegeben, und es wird der der zweiten Gruppe der bekannten Verfahren eigene Vorteil, nämlich die Möglichkeit des Auffangens und Speicherns eines noch einen Heizwert aufweisenden Gases zusätzlich erreicht. Da, wie leicht verständlich, zu jedem Zeitpunkt, in dem sich das Gas im Kamin befindet, die Zündtemperatur überschritten ist und das Kohlenoxyd mit dem Sauerstoff im Zusatzgas ausreagiert, ist die Gefahr von Explosionen weitgehend vermieden. Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich also tatsächlich die Vorteile beider Gruppen der bekannten Verfahren zunutze, bei gleichzeitiger Vermeidung der Nachteile derselben·

lTac.li ■bevorzugten Aiisführungsformen der Erfindung kann die Menge und Zusammensetzung des den Abgasen zuzusetzenden schwach oxydierenden Gases geregelt werden. Wenn der Wunsch besteht, eine über den größten Teil des I¹TiSChPrOZeSSeS konstante Dampf erzeugung zu erhalten, d.h. also eine sprunghafte Belastung des Abhitzkessels während der stärksten Kohlenoxydentwicklung zu vermeiden, kann die Mengenregelung so erfolgen, daß die Menge des Zusatzgases vom Beginn der Kohlenstoffverbindung an fortlaufend erniedrigt - beispielsweise von der 2. bis 12. Minute - und anschließend, z.B. von der 16. bis zur 19. Minute, wieder erhöht wird. Wenn anderseits der Wunsch "besteht, ein Rauchgas mit einem über den größten "Verlauf des Irischprozesses konstanten Heizwert aufzufangen, wird die Regelung so durchgeführt, daß man die Menge des Zusatzgases, in der ersten Phase, beispielsweise von der·1. bis zur 12. Minute, fortlaufend erhöht und in der zweiten Phase, "beispielsweise von der 14· bis zur 19· Minute, wieder fort-;, laufend, erniedrigt. ' .....„.-.„

Auch der Sauerstoffgehalt des den Abgasen zuzu-, , _T. setzenden schwach oxydierenden Gases kann erfindungs gemäß. _r geregelt werden, um einerseits auf eine konstante Dampfer- .. zeugung während eines Teiles oder während der ganzen. Dauer des Ib?ischproz;esse_s hinzuarbeiten bzw. um anderseits, einen, bestimmten Heizwert des. aufzufangenden Gases während _sei3.es Teiles oder der ganzen Dauer des FrischprozesEfes zu erzielen. Mengen- und Sauerstoffgehaltsregelxing können gleichzeitig ... nebeneinander angewendet werden.

Verschiedene Ausführungsformen und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den "beiliegenden Diagrammen sehernatisch erläutert. Diagramm 1 veranschaulicht eine Arbeitsweise, bei der eine konstante Menge des schwach oxydierenden Gases mit konstantem Gehalt an Sauerstoff den Konverterabgasen zugefügt wird. Im Diagramm 1 sind die Gesamtmenge und der CO-Gehalt des Abgases, sein Heizwert und die an das Kesselsystem abgegebene Wärmemenge in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Weiters ist aus dem Diagramm die Zusammensetzung des Zusatzgases ersichtlich. Diagramm 2 veranschaulicht eine Arbeitsweise, bei der die Menge des schwach oxydierenden Gases nicht konstant gehalten wird, aber der Gehalt an Sauerstoff konstant ist. Auch in diesem Diagramm sind die Mengen, der Heizwert und die an das Kesselsystem abgegebene Wärme in gleicher Darstellung wie im Diagramm 1 eingetragen. Diagramm 2 ist unter der Voraussetzung erstellt, daß die Dampferzeugung über eine bestimmte Dauer des IPrisehprozesses konstant bleibt. Diagramm 3 veranschaulicht eine Arbeitsweise, bei der nicht-konstante Mengen des schwach oxydierenden Gases mit annähernd konstantem Sauerstoffgehalt zugefügt werden· Das Diagramm ist unter der Voraussetzung erstellt, daß der Heizwert des aufgefangenen Gases über eine bestimmte Dauer des Frisehprozesses konstant gehalten wird, während hler die Dampferzeugung nicht konstant ist*. Die Menge, der ' Heizwert und die an das Kessel system abgegebene Wärme sind in gleicher Darstellung wie im Diagramm 1 «ingetragen·

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Im einzelnen sind aus den "Diagrammen die folgenden Merkmale des Verfahrens zu entnehmen:

Bei Durchführung eines Aufblaseverfahrens in einem 50 t-Tiegel, wobei der Einsatz aus Stahlroheisen besteht,* beträgt die Prischzeit 21 Minuten* Die Blaszeit in Minuten ist auf der Abszisse aufgetragen. Die Ordinate des Diagramms 1 enthält vier Skalen, und zwar die Temperatur des Abgases, die an das Kesselsystem im Kamin abgeführte Wärmemenge in Wärmeeinheiten (kcal) pro Hinute, die Mengen der in der Zeiteinheit zugegebenen bzw. erhaltenen Gase in Nur/min und den Heizwert des aufgefangenen Gases in Wärmeeinheiten (kcal) pro Um .

Die Kurve 1 repräsentiert den Heizwert des Rauchgases, die Kurve 2 die an das Kesselsystem abgegebene Wärmemenge; die Kurve 3 versinnbildlicht die Menge des Abgases und die Kurve 4 den jeweiligen Anteil an Kohlenoxyd in Mm /min. Die Kurven 5 und 6 veranschaulichen die zugegebenen Mengen Sauerstoff und Stickstoff. Diese Mengen sind !constant. Der Sauerstoffgehalt des Zusatzgases beträgt 6$. Mit 7 ist die Temperaturkurve bezeichnet. Wie ersichtlich, ist bei dieser Arbeitswelse weder der Heizwert des Abgases noch die an den Kessel abgegebene Wärmemenge konstant, sondern die Kurven zeigen zuerst einen ansteigenden und dann einen abfallenden Verlauf .

Bei der Ausführungsform nach Diagramm 2 wird wieder ein Gas zugesetzt, das einen konstanten Gehalt von 6# Sauerstoff enthält. Die Bezeichnung der Kurven ist die gleiche wie im Diagramm 1. Bei dieser Ausführungsform ist die Menge

des Zusatzgases zu Beginn* also am Ende der 1. Minute, und gegen Ende des Frischprozesses, also am Ende der 19. Minute, groß. Von der V·-bis zur 15. Minute-nimmt die Menge an Zusatzgas fortlaufend ab, von der 16; bis zur 19· Minute wieder fortlaufend zu. Zwischen der 15. und 16. Minute wird icein ■ Zusatzgas zugefügt. Unter diesen Voraussetzungen wird von der 1. bis zur 19· Minute e;Lne gleichbleibende Wärmemenge von 145.000 kcal/min an den Kessel abgegeben. Der Heizwert des Rauchgases ist nicht konstant. Er steigt von der 1. bis zur 12. Minute auf etwa 29OO keal/Km - an und fällt von der 14. Minute wieder kontinuierlich ab.

Diagramm 3, in dem wieder die Kurvenzüge gleicher Bedeutung mit den gleichen .Bezugszeichen versehen sind, veranschaulicht eine Arbeitsweise, bei der die zugegebene Menge des Zusatzgases, welches einen annähernd konstanten-Gehalt von 63$ Sauerstoff enthält j so variiert wird, daß der Heiz-^; wert des aufgefangenen Gases von der 2. Mihute^: bis zur ίβ. Minute konstant bleibt, und zwar auf einem Wert von■'■ ' 15ΟΟ kcal/Hm , während die an das KesBelsystem abgegebene Wärmemenge variiert. Diese zur Dampferzeugung verwendete ³ Wärmemenge erreicht· erst- zwischen der-4 w'üiid'5. Minute einen Wert von 120.000 kcal/min; ;steigt in der Ϊ2. bis"^:t3." Minute¹ ■ auf etwa 220.000 kcal/min und fällt dann rasch ab." ^; ' -^:i

Im Rahmen der Erfindung; ist 'es^! Selbstverständlich möglich, die in den Diagrammen besehrie%e'neii Srenz'falle"'"' entsprechend zu -variieren¹ und außerä:eM -ä'^h 'Sauerstoffgehalt '

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Claims

des Zusatzgases izuiregeln,-um entweder die Dampferzeugung. · oder, einen bestimmten.Heizwert· des aufgefangenen Gases- ΐ einzustellen.;··· ■.·■: <::■■>-'■ ■■■■:■. r.--.:-■ ■.■' - λ .· · Pa t "e η't an s ρ r ü ehe : "

1. Verfahren zur' Gewinnung eines brennbaren Gases beim Frischen von Roheisen mittels Sauerstoffs,..wobei Sauer-,stoff von· oben auf das Roheisenbad geblasen und die aus dem Frisehprozeß entstehenden Gase nach ihrem Austritt aus dem Konverter zwecks Ausnutzung ihrer fühlbaren Wärme durch einen Kamin mit einem Kesselsystem geleitet und nach dem Austritt aus dem Kessel gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beginn der Köhi.en&t-ö-ff** verbrennung den Abgasen ein schwach oxydierendes Gas mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als Luft, vorzugsweise mit einem Sauerstoffgehalt von 5-12$, zugefügt wird.

2. "Verfahren nach Anspruch 1, dadurch" gekennzeichnet," daß zur Erzielung einer über den größten !Teil des Frischprozesses konstanten Dampferzeugung die Menge des zuzusetzenden Gases geregelt wird, indem diese zu Beginn des Frischprozesses, das ist von der 1, bis zur 13. Minute, fortlaufend erniedrigt und in der zweitenPhase, beispielsweise von der 16» bis zur 19, Minute, wieder erhöht wird.

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3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung eines Bauchgases mit einem über den größten Verlauf des 3?rischprozesses konstanten Heizwert die Menge des zuzusetzenden Gases geregelt wird, indem diese von der 1. his zur 12. Minute fortlaufend erhöht und von der 14· his zur 19· Minute wieder fortlaufend erniedrigt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 his 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des zuzusetzenden schwach oxydierenden Gases geregelt wird.

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