DE1557136C3 - Anlage zur Reinigung von Konverterabgasen - Google Patents

Description

Schließlich bedeutet das unnötig große Abgasvolumen bei gegebener Temperatur im Abzug einen weiteren Verlust an rückgewinnbarer Wärme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei einer Anlage der eingangs erwähnten Art zu überwinden und eine neue Anlage vorzuschlagen, in der durch die Einsparung eines Gebläses bei zweckmäßiger Anordnung der Entstaubungsanlage auf der Konverterhalle der Auftrieb des Konvertergases weitgehend ausgenutzt und damit eine wirtschaftliche und technische Verbesserung des Entstaubungsverfahrens und der Wärmerückgewinnung bewirkt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß. der Venturiwäscher mit Druckgewinn betrieben wird und daß der Elektroabscheider ein unteres Eintrittsteil und einen schornsteinartig ausgebildeten freien Abzug aufweist.

Bei einer Anlage zur Reinigung von Gichtgas (Patentanmeldung M 25 279 IVc/12e) ist zwar schon vorgeschlagen worden, zur Vorreinigung einen Venturiwäscher zentral in einen Naßfilter einzubauen, was neben dem Vorteil der gedrängten Bauweise die Möglichkeit bieten soll, das bei älteren Hochofenanlagen notwendige Gebläse für die Beförderung der Gichtgase zu sparen, indem die Injektorwirkung des Venturirohr zur Druckerhöhung der gereinigten Gase benutzt wird.

Dieser Vorschlag kann auf eine Anlage zur Reinigung von Konverterabgasen aber nicht ohne weiteres übertragen werden.

Bei der Gichtgasreinigung handelt es sich um ein Verfahren für einen mit im wesentlichen gleichbleibender Menge und mit Vordruck anfallenden Gasstrom in einem geschlossenen System, wobei der Vordruck im allgemeinen ausreicht, um das Gas durch die Reinigungsanlage in einen Gasspeicher oder ein Gasverteilungsnetz zu fördern. Nur soweit bei älteren Hochöfen der Vordruck zu niedrig ist, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um den Druckverlust der Reinigungsanlage zu kompensieren. Daß es bei dem bekanntgewordenen Vorschlag nicht in erster Linie um die Vermeidung von Druckverlusten geht, ist im übrigen daraus zu ersehen, daß der Gasstrom hinter dem Venturiwäscher um 180° umgelenkt wird, bevor er durch den Gasfilter strömt

Gegen eine Übertragung sprechen vor allem aber die völlig anderen Betriebsbedingungen. Das Gichtgas wird als Energieträger für Zwecke außerhalb der Reinigungsanlage gesammelt, es wird vor der Reinigung nicht verbrannt, es erfolgt keine Beimischung von Verbrennungsluft und es besteht daher auch keine Verpuffungsgefahr. Bei Gichtgasreinigungsanlagen gibt es auch keine Probleme bezüglich intermittierendem und sich zeitlich änderndem Gasanfall oder bezüglich einer optimalen Wärmerückgewinnung.

Die demgegenüber wesentlich komplizierteren Betriebsbedingungen (siehe oben) haben die Fachwelt davon abgehalten, den Vorschlag der Patentanmeldung M 25 279 VIc/12e für Anlagen zur Reinigung von Konverterabgasen in Betracht zu ziehen. Alle einschlägigen bekanntgewordenen Anlagen arbeiten mit einem Sauggebläse.

Schließlich wird die Problemlösung bei der erfindungsgemäßen Anlage nicht allein durch Weglassen des Sauggebläses erreicht, sondern durch eine Kombination von Maßnahmen, die zusammen erst den gewünschten Erfolg bringen.

Es ist kein Sauggebläse mehr erforderlich, weil durch verlustarme Gasführung in Verbindung mit dem mit Druckgewinn arbeitenden Venturiwäscher sowie unter optimaler Ausnutzung der natürlichen Auftriebskräfte infolge günstiger Verbrennungsbedingungen über die gesamte Blasphase die Summe aller Strömungswiderstände stets kleiner ist als die Summe der zur Gasförderung ausnutzbaren Druckdifferenzen. Im einzelnen wird dies dadurch erreicht, daß gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Anlage durch günstigere Anordnung eine Gasumlenkung um 180° entfällt und daß beim Venturiwäscher auf einen optimalen Reinigungseffekt verzichtet wird, wozu dieser mit Druckverlust betrieben werden müßte. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Abgase trotzdem und ohne Vergrößerung des Elektroabscheiders auf den geforderten Wert von weniger als 0,15 g Staub pro Nm³ gereinigt werden können.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß sich die Gaserfassung und die Luftmenge für die CO-Verbrennung praktisch selbsttätig regeln, so daß während der gesamten Blasphase mit nahezu optimalem Luftfaktor gefahren wenden kann. Dieser Effekt beruht darauf, daß die Auftriebskräfte im Konverterkamin proportional zur darin verbrannten CO-Menge sind und die CO-Konzentration im Prozeßgas über die Blasphase nur wenig schwankt.

Dem stärkeren Auftrieb bei stärkerer Verbrennung stehen andererseits größere Strömungsverluste infolge höherer Gasmenge gegenüber, wodurch — bei gleichbleibendem Ansaugquerschnitt — verhindert wird, daß bei maximalem Gasdurchsatz zu viel Verbrennungsluft angesaugt wird.

Ein weiterer Vorteil der Anlage besteht darin, daß sich an den Elektroabscheider ein nach oben hin offener freier Abzug anschließt, wodurch die Gefahr einer Beschädigung durch Verpuffung herabgesetzt ist. Bei Anlagen mit Sauggebläsen sind dagegen besondere Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden bei Verpuffungen erforderlich (druckstoßfeste Bauweise, Druckentlastungskläppen), weil sich in derartigen Anlagen Druckwellen nicht frei in die Atmosphäre entspannen können.

Außerdem ist bei der erfindungsgemäßen Anlage das Integral der zu reinigenden Abgasmenge kleiner als bei Anlagen, die mit Gebläse und etwa konstanter Abgasmenge betrieben werden. Darauf beruht zum Teil, daß eine Vergrößerung des Elektroabscheiders trotz verminderter Reinigungsleistung des mit Druckgewinn betriebenen Venturiwäschers nicht erforderlich ist. ·

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Die Abbildung gibt nur schematisch einen Überblick über die wichtigsten Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der Halle 1 ist der Konverterkamin 3 über dem Konverter 2 angeordnet. Im Konverterkamin 3 kann gegebenenfalls ein zusätzliches Kühlelement 4 angeordnet sein. Sowohl Konverterkamin 3 als auch das zusätzliche Kühlelement 4 können als Dampferzeuger ausgebildet sein. Unmittelbar unter dem oberen Ende des Konverterkamins ist seitlich in der Horizontalen verlaufend ein Venturiwäscher 5 angebracht. Dem Venturiwäscher 5 nachgeschaltet ist ein elektrostatischer Vertikal-Röhren-Staubabscheider 6, der auf dem Hallendach 7 angeordnet ist. Unmittelbar oberhalb der Abscheideröhren 8 ist der Staubabscheider offen und als kaminförmiger Abzug 9 ausgebildet.

Die heißen Gase strömen in der Blasperiode aus der

Konverteröffnung in den Kamin 3 ein. Infolge des Auftriebes unter Berücksichtigung der Strömungswiderstände im Kamin, wie beispielsweise Kühlelement 4, herrscht im oberen Teil des Konverterkamins ein Überdruck von etwa 10 bis 30 mm Wassersäule. Da der Druckverlust im Elektroabscheider auf Grund der genannten Einbauten ohne weiteres berechnet werden kann und etwa in der Höhe von 10 bis 20 mm Wassersäule liegt und die Gasumlenkungs- und Verteilungsorgane einen zusätzlichen Druckverlust bewirken, ist es erforderlich, daß im Venturiwäscher 5 nicht wie im allgemeinen üblich ein Druckverlust, sondern ein Druckgewinn von etwa 10 mm Wassersäule erzielt wird, um die Reingase durch die öffnung 9 in die Atmosphäre drücken zu können. Die Kombination, Auftrieb im Konverterkamin und Druckgewinn im Venturiwäscher, ersetzt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den Sog eines einem elektrostatischen Entstauber zugeordneten Gebläses.

Aus der Abbildung ist auch ersichtlich, daß die

ίο gesamte Entstaubungs- und Kühlvorrichtung keinen Platz neben den Stahlwerkshallen beansprucht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anlage zur Reinigung von Konverterabgasen, bestehend aus einem Konverterkamin, an dessen oberen Ende ein etwa horizontal angeordneter Venturiwäscher vorgesehen ist, dessen Austrittsende in den Eintrittsteil eines vertikalen Elektroabscheiders, insbesondere Röhrenstaubabscheiders, einmündet, der unmittelbar über den Abscheideelektroden einen vertikalen Abzug aufweist, wobei sich der Elektroabscheider.seitlich versetzt zum Konverterkamin . befindet,. dad.urch gekennzeichnet, ' daß der Venturiwäscher (5) mit Druckgewinn betrieben ist und daß der Elektroabscheider (6) ein unteres Eintrittsteil und einen schornsteinartig ausgebildeten freien Abzug (9) aufweist.

   20

   Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Reinigung von Konverterabgasen, bestehend aus einem Konverterkamin, an dessen oberen Ende ein etwa horizontal angeordneter Venturiwäscher vorgesehen ist, dessen Austrittsende in den Eintrittsteil eines vertikalen Elektroabscheiders, insbesondere Röhrenstaubabscheiders mündet, der unmittelbar über den Abscheideelektroden einen vertikalen Abzug aufweist, wobei sich der Elektroabscheider seitlich versetzt zum Konverterkamin befindet.

   Bei der Reinigung der Abgase von Stahlerzeugern, vorzugsweise bei der Konverterentstaubung, verfährt man gemäß dem Stande der Technik unter anderem wie folgt: Die heißen Gase werden durch einen Konverterkamin geführt, wobei sie verbrannt und direkt oder indirekt gekühlt werden. Am Ende des Konverterkamins ist eine Rohgasleitung angeschlossen, die gewöhnlich die Konverterhalle verläßt und die Rohgase einem außerhalb dieser Halle stehenden Stabilisator bzw. Wäscher zuführt. Die Kühlung der heißen Abgase erfolgt sowohl im Konverterkamin als auch in dem nachgeschalteten Waschturm. Sie kann durch Abhitzeverwertung, Kaltluftzugabe, Wasserverdampfung oder durch Kombination dieser Verfahren vorgenommen werden. Dem Stabilisator ist für die Entstaubung ein elektrostatischer Abscheider nachgeschaltet, der in der Praxis in Horizontalbauweise mit mehreren hintereinandergeschalteten Feldern ausgebildet ist. Auch ist es möglich, Vertikalstaubabscheider, sogenannte Doppelstaubabscheider mit parallelgeschalteten Feldern, einzusetzen. Um eine unsichtbare Abgasfahne zu erzielen, muß der außerordentlich feine und stark färbende Staub bis auf weniger als 0,15 g pro Nm³ abgeschieden werden. Dem elektrostatischen Staubabscheider nachgeschaltet ist ein Sauggebläse, das das Reingas in einen benachbart stehenden Kamin drückt und so in die Atmosphäre abführt (Wasser, Luft, Betrieb, 1963, H. 7, S. 394 bis 401).

   Die Gasführung in den beschriebenen Anlagen erfolgt mit mehrfacher Gasumlenkung zum Teil entgegen dem natürlichen Auftrieb der heißen Konvertergase und macht die Verwendung eines Saugzuggebläses notwendig. Dieses Gebläse muß entsprechend dem während des Blasvorgangs entstehenden stark wechselnden Gasanfall im Konverterkamin laufend so geregelt werden, daß eine nahezu stöchiometrische Verbrennung mit der theoretischen Luftmenge erfolgt. Dies ist sehr schwierig und erfordert eine aufwendige Regelung. In der Praxis geht man deshalb meist so vor, daß man den Saugzug auf eine nahezu konstante Absaugemenge über die gesamte Blasperiode einstellt. Die Menge wird dabei so ausgewählt, daß sie bei maximalem Gasanfall des Konverters gerade so viel Luft in den Konverterkamin ansaugt, daß eine nahezu stöchiometrische Verbrennung des Konverterabgases mit einem möglichst niedrigen Luftfaktor von 1,0 bis 1,3 erfolgt. Am Anfang und Ende jeder Blasperiode, wo der Gasanfall des Konverters am geringsten ist, beträgt dabei der Luftüberschuß ein Mehrfaches.
   ■ Anlagen dieser Art sind außerordentlich aufwendig; abgesehen von dem hohen Materialaufwand für Rohgasleitungen, Stabilisatoren, Gebläse und zusätzliche Kamine fällt die Raumbeanspruchung sehr stark ins Gewicht. Die eigentliche Kühl- und Entstaubungsanlage ist außerhalb der Konverterhalle angeordnet..

   Das gilt auch für die gattungsmäßige Anlage, die durch offenkundige Benutzung vorbekannt und in der nachveröffentlichten Druckschrift Stahl und Eisen (1973), Heft 20, S. 915 bis 920, beschrieben ist. Bei dieser Anlage werden die Abgase nach Durchströmen der Konverterkamine und der horizontal angeordneten Venturiwäscher um 90° nach unten umgelenkt und nach einer weiteren Umlenkung um 180° von unten nach oben durch einen Röhrenstaubabscheider geführt und schließlich mittels einem dem Elektroabscheider nachgeschalteten Sauggebläse über einen Abzug gereinigt in die Atmosphäre abgeführt.

   Das Sauggebläse stellt eine zusätzliche Kostenbelastung für die Abgasreinigung dar. Für ein Stahlwerk mit zwei Konverteranlagen und einer Jahresproduktion von 2,0 Mio. t Stahl muß man für das Sauggebläse mit Anlagekosten in Höhe von etwa DM 0,5 Mio. und jährlichen Betriebskosten von mindestens DM 0,5 Mio. rechnen. Davon abgesehen sind mit dem Einsatz von Sauggebläsen weitere Nachteile verbunden. Es wurde bereits erwähnt, daß man in der Praxis auf eine Regelung der Absaugmenge verzichtet und das Sauggebläse während der Blasphase auf nahezu konstante, dem maximalen Prozeßgasanfall entsprechende Absaugmenge einstellt. .

   Daraus folgt — über die gesamte Blasphase gesehen —, daß über den gleichbleibenden Ansaugquerschnitt zwischen Konverteraustritt und Kamineintritt eine unnötig große Verbrennungsluftmenge angesaugt wird, so daß insgesamt nicht nur eine unnötig große Gasmenge gefördert und gereinigt werden muß, sondern auch die Rückgewinnung an latenter und chemisch gebundener Wärme aus dem Prozeßgas nicht optimal erfolgen kann. Die im Überschuß angesaugte Luftmenge kühlt das Prozeßgas mehr als notwendig ab und bewirkt außerdem, daß der brennbare Anteil des Prozeßgases (überwiegend CO) nicht bei der höchstmöglichen Verbrennungstemperatur umgesetzt wird. Infolgedessen liegt das Temperaturniveau im Kesselteil des Konverterkamins während eines großen Teils der Blasphase unter dem bei optimaler Verbrennung erreichbaren Niveau, wodurch die Wärmeübertragung an die Heizflächen durch Strahlung und Konvektion entsprechend niedriger ausfällt.

   Um unter diesen Umständen den gleichen Wärmerückgewinn zu erreichen, müßte man die Heizflächen vergrößern oder — für den konvektiven Wärmeübergang — die Gasgeschwindigkeit erhöhen. Beide Maßnahmen wären mit zusätzlichen Kosten verbunden.