DE1583187A1

DE1583187A1 - Monitoring device for blast furnaces and methods for operating the same

Info

Publication number: DE1583187A1
Application number: DE19671583187
Authority: DE
Inventors: Dr Dipl-Ing Klaus Koehler; Dr Dipl-Ing Alfred Oberhaeuser
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1967-11-18
Filing date: 1967-11-18
Publication date: 1970-07-23
Also published as: DE1583187B2

Description

Überwachungsvorrichtung für Hochöfen und Verfahren zum Betrieb derselben Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsvorrichtung für Hochöfen, mittels derer zwecks Kontrolle der Durchgasung der Hochofenbeschickung die Gaseigenschaften, also Zusammensetzung, Temperatur, Druck und Geschwindigkeit sowie die Gasmengen, ermittelt werden sollen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der Überwachungsvorrichtung. Es ist bekannt, im Hochofenschacht, und zwar innerhalb der Beschickung, sogenannte Meßschwerter einzubauen oder auch Meßsonden von außen in die Beschickung einzuführen. Durch diese Vorrichtungen können nacheinander von verschiedenen Stellen des Schachtdurchmessers bzw. -radius Gasproben entnommen und dort auch Temperaturmessungen vorgenommen werden. Die zum Teil erhebliche Zeitdifferenz zwischen den einzelnen Messungen bzw. Probenentnahmen birgt hier jedoch die Gefahr in sich, daß das Gesamtbild, das man über die Verhältnisse im Schachtquerschnitt erhält, erheblich verfälscht wird und somit nicht immer die richtigen Rückschlüsse für die Steuerung der Begichtung gezogen werden können. Außerdem können die innerhalb der Beschickung vorgesehenen Meßvorrichtungen Vorgänge oberhalb ihrer Anordnung, beispielsweise die Bildung eines Ansatzes, nicht registrieren. Darüber hinaus sind die bekannten Vorrichtungen durch dauernde mechanische Beanspruchung einem starken Verschleiß unterworfen, und wegen der in der Beschickung herrschenden hohen Temperaturen ist eine Wasserkühlung unerläßlich.Monitoring device for blast furnaces and methods of operating the same The present invention relates to a monitoring device for blast furnaces, by means of which, in order to control the gas flow through the furnace charge, the gas properties, i.e. composition, temperature, pressure and speed as well as the gas quantities, should be determined. The invention also relates to a method of operation the monitoring device. It is known to be in the blast furnace shaft, inside the loading, so-called measuring swords or measuring probes from the outside to be introduced into the feeder. These devices can be used in succession from Gas samples taken from different points of the shaft diameter or radius and temperature measurements can also be made there. The sometimes considerable time difference However, there is a risk here between the individual measurements or sampling in itself that the overall picture that one has of the conditions in the shaft cross-section receives, is significantly falsified and thus not always the correct conclusions can be drawn for controlling the charge. In addition, the within measuring devices provided for loading Operations above their arrangement, for example the formation of an approach, do not register. In addition, the known devices are subject to constant mechanical stress subject to severe wear and tear, and because of the prevailing in the feed At high temperatures, water cooling is essential.

Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, einige Temperaturmeßstellen in unmittelbarer Nähe der Schachtwand oberhalb der Beschickung und eine weitere in Ofenachse unterhalb der Glocke anzuordnen. Diese letztere kann aber, da in diesem Bereich mit einem fitbergang von der laminaren in eine turbulente Strömung gerechnet werden muß, nur eine Durchschnittstemperatur angeben, wobei unbekannt ist, an welchen Punkten im Ofen diese Temperatur entstanden ist. Zudem fehlen hier Zwischenmeßpunkte, die für die genaue Ermittlung der Temperaturkurve über dem Ofendurchmesser unbedingt erforderlich sind.It has also already been proposed to use some temperature measuring points in the immediate vicinity of the shaft wall above the feed and another to be arranged in the furnace axis below the bell. The latter can, however, because in this one Area with a transition from laminar to turbulent flow only have to give an average temperature, although it is not known at which Points in the oven at this temperature. In addition, intermediate measuring points are missing here, for the exact determination of the temperature curve over the furnace diameter required are.

Die vorstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Vorrichtungen werden durch die erfindungsgemäße, oberhalb der Beschickung angeordnete Üb6rwachungsvorrichtungenbeseitigt, die gekennzeichnet ist durch einen in den Schacht radial einfuhrbaren rohrförmigen Hohlkörper, dar auf seiner hänge , mit mehreren Öffnungen versehen ist, wobei jede dieser Öffnungen mit einem separaten, durch den Hohlkörper aus dem Schacht hinausgeführten und der Gasentnahme sowie der Aufnahme der Drähte des der Öffnung zugeordneten Thermoelements dienenden Rohr verbunden ist. Die Meß- bzw. Entnahmestellen liegen also alle in der gleichen Höhe über der Beschickung und erfassen somit die gesamte Möllersäule und deren Oberfläche, wobei die Anzahl und die Anordnung dieser Meßatellen beliebig gewählt werden kann und durch Anordnung mehrerer Überwachungsvorrichtungen gleichzeitige Messungen auch über verschiedene Ofenradien möglich sind. Das Wesentliche hierbei ist jedoch, daß eine gleichzeitige Erfassung und Registrierung aller Meßwerte über den Ofenradius bzw. über verschiedene Ofen-" radien ermöglicht wird, und damit z.B. das Temperaturprofil oder die Gasanalyse über dem Ofenradius oder dem Ofendurchmesser ganz genau ermittelt werden kann. Dies wiederum gestattet die Beeinflussung der Ofenschüttung gegebenenfalls durch die automatische Steuerung eines verstellbaren Schlagpanzers, wodurch eine gezielte Begichtung an den Stellen unerwünscht hoher Temperaturen erfolgen kann. So ist es z.B. möglich, jedem Meßpunkt einen bestimmten Schlagpanzerdurchmesser zuzuordnen, so daß gleich nach Erfassung der Meßwerte eine entsprechende Schlagpanzerstellung angefahren werden kann. Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche gezielte Begichtung in Abhängigkeit von den ermittelten örtlichen Gichtgastemperaturen und -analysen die Wirtschaftlichkeit des Hochofens, insbesondere infolge Einsparungen an Koks und Erhöhung der Durchsatzleistung, beträchtlich zu steigern ist.The above-described disadvantages of the known devices are eliminated by the monitoring device according to the invention, arranged above the loading, which is characterized by a tubular hollow body which can be radially introduced into the shaft and is provided with several openings on its suspension, each of these openings having a separate, led out through the hollow body from the shaft and connected to the gas extraction and the receiving of the wires of the thermocouple serving the opening. The measuring or extraction points are all at the same height above the loading and thus cover the entire Möll column and its surface, the number and arrangement of these measuring points can be selected as desired and simultaneous measurements also possible over different furnace radii by arranging several monitoring devices are. The essential thing here, however, is that a simultaneous acquisition and registration of all measured values over the furnace radius or over different furnace radii is made possible, and thus, for example, the temperature profile or the gas analysis over the furnace radius or the furnace diameter can be determined very precisely. This in turn allows the furnace bed to be influenced, if necessary by the automatic control of an adjustable impact armor, whereby a targeted pouring can take place at the points of undesirably high temperatures It has been shown that by means of such a targeted injection, depending on the determined local furnace gas temperatures and analyzes, the profitability of the blast furnace, in particular as a result of savings in coke and an increase in throughput , is to be increased considerably.

Die Betätigung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung, also Ein- und Ausfahren sowie Meßwertregistrierung, erfolgt zweckmäßigerweise automatisch, wobei es sich empfiehlt, diese mit in die Verriegelung der Gichtautomatik aufzunehmen. Dies hat den Vorteil, daß bei automatischem Ofenabruf, d. h. bei immer gleicher Ofenteufe, auch bei jeder Messung mit Sicherheit gleiche Bedingungen vorliegen, was beste Vergleichsmöglichkeiten gestattet.The actuation of the monitoring device according to the invention, that is Retraction and extension as well as recording of measured values takes place expedient automatically, whereby it is advisable to use this in the lock of the automatic gout function to record. This has the advantage that when the oven is called up automatically, i. H. at always same furnace depth, even with every measurement the same conditions are certain to exist, which allows the best possible comparison.

Zwischen den einzelnen Begichtungsvorgängen ist auch ein mehrmaliges Messen möglich. Das ist deshalb von Bedeutung, weil die Meßrohre mit ihren beliebig angeordneten Meßstellen den Ofen in entsprechende Ringzonen aufteilen. Die laufende Registrierung der Veränderung der Gichtgase,-*z. B. der Temperatur, der Zusammensetzung und dgl., in diesen Ringzonen über den gesamten Zeitraum zwischen zwei Gichtvorgängen gibt Aufschluß über die Vorgänge in dem jeweiligen Ofenbereich, z. B. Rückschlüsse auf die Gasmengen in diesen Ringzonen in Nm3/m2 bzw. Betriebs-m3/m2. Dadurch wird ermöglicht, den Meßdaten entsprechend zu reagieren, wie den Zeitpunkt des nächsten Gichtvorgangs zu wählen oder die Schüttung zu beeinflussen, z. B. mit einem verstellbaren Schlagpanzer.There is also several times between the individual visits Measure possible. This is important because the measuring tubes with their arbitrary arranged measuring points divide the furnace into corresponding ring zones. The current Registration of the change in the blast furnace gases, - * z. B. the temperature, the composition and the like, in these ring zones over the entire period between two gout processes provides information about the processes in the respective furnace area, e.g. B. Conclusions on the gas quantities in these ring zones in Nm3 / m2 or operating m3 / m2. This will makes it possible to react to the measured data accordingly, such as the point in time of the next To choose gout process or to influence the pouring, z. B. with an adjustable Impact armor.

Die Überwachungsvorrichtung selbst erfordert einen wesentlich geringeren maschinentechnischen Aufwand als die bekannten, in die Beschickung einzuführenden Meßsonden, und auch ihr Verschleiß ist erheblich geringer. Darüber hinaus entfällt die Notwendigkeit einer Kühlung, da die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Bereich niedrigerer Temperaturen arbeitet und auch dort nur für relativ kurze Zeit, die übrige Zeit da-_ gegen sich außerhalb des Ofens befindet. Die Erstellungskosten dieser Vorrichtung liegen daher ganz beträchtlich unter denjenigen der bekannten Meßsonden oder Meßschwerter. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Meßstellen jederzeit einer Kontrolle zugänglich sind, während bei einem festen Einbau derselben in der oben beschriebenen bekannten Weise es immer zweifelhaft ist, ob Schwankungen oder starke Abweichungen vom normalen Meßergebnis als gegeben anzusehen . sind oder aber ob ein Fehler in der Meßeinrichtung vorliegt. Eine Kontrolle im Zweifelsfall ist dort nicht möglich.The monitoring device itself requires a much smaller one machine-technical effort than the known to be introduced into the feed Measuring probes, and also their wear is considerably less. In addition, it does not apply the need for cooling because the device according to the invention is in one area lower temperatures works and even there only for relative for a short time, the rest of the time being outside the oven. The creation costs this device are therefore quite considerably below those of the known Measuring probes or swords. Another advantage is that the measuring points are accessible at any time for inspection, while the same is the case with a permanent installation in the known manner described above it is always doubtful whether fluctuations or strong deviations from the normal measurement result are to be regarded as given. are or but whether there is a fault in the measuring device. A check in case of doubt is not possible there.

Schließlich sei noch erwähnt, daß durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oberhalb der Beschickung auch das Ofenmauerwerk oberhalb des durch Kühlkästen gekühlten Schachtes durchbohrt wird. Das Kühlsystem erfährt hierbei also keine Schwächung, da auf keinen Kühlkasten verzichtet zu werden braucht, um einer Meßeinrichtung Platz zu schaffen. Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und in vereinfachter Form veranschaulicht.Finally, it should be mentioned that the arrangement of the invention Device above the loading also the furnace masonry above the through cooling boxes cooled shaft is pierced. The cooling system is not weakened here, since there is no need to dispense with a cooling box to accommodate a measuring device to accomplish. The invention is shown in the drawing by way of example and in a simplified manner Shape illustrated.

Es zeigen Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch die Überwachungsvorrichtung, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch den oberen Teil des Hochofens mit eingefahrener Überwachungsvorrichtung und Fig. 3 die Überwachungsvorrichtung in ausgefahrener Stellung. Gemäß Fig. 1 besteht die Überwachungsvorrichtung aus einem Rohr 1, dessen ofenseitiges Ende mit einer Platte 2 verschlossen ist. An den Meßstellen, von denen hier nur drei eingezeichnet sind, ist das Rohr senkrecht durchbohrt. Mit diesen Öffnungen 3 sind senkrecht angeordnete und mit dem Rohr 1 verschweißte Rohrstücke 4 verbunden. Diese verhindern, daß sich das gesamte Rohr 1 mit Gichtgas anfüllt und so eine Möglichkeit zu Verfälschungen der Meßergebnisse bietet. Von den Rohrstücken 4 führen im Inneren des Rohres und zu dessen Ausgang hin weitere Rohre 5. letztere ermöglichen einmal das Abziehen von Gasproben zwecks Ermittlung von Druck, Geschwindigkeit, Zusammensetzung und Menge des Gases, zum anderen liegen in ihnen die isolierten, zu einem Schreiber oder Anzeigegerät in der zentralen Hochofenwarte führenden Drähte der Thermoelemente (nicht gezeichnet).1 shows a partial longitudinal section through the monitoring device, FIG. 2 shows a vertical section through the upper part of the blast furnace with the monitoring device retracted, and FIG. 3 the monitoring device in the extended position. According to FIG. 1, the monitoring device consists of a tube 1, the end of which on the furnace side is closed with a plate 2. At the measuring points, of which only three are shown here, the pipe is pierced vertically. With these openings 3 vertically arranged pipe sections 4 welded to the pipe 1 are connected. These prevent the entire tube 1 from filling up with furnace gas and thus offer the possibility of falsifying the measurement results. From the pipe sections 4 lead inside the pipe and to its exit further pipes 5 Display device in the central blast furnace control room leading wires of the thermocouples (not shown).

i Wie aus Fig.-2 ersichtlich, befindet sich die in den Hochofen eingefahrene Überwachungsvorrichtung 1 kurz oberhalb der mit 6 angedeuteten Beschickung. Dort herrscht eine laminare Gichtgasströmung, die aber weiter nach oben zu turbulenten Strömungsverhältnissen übergeht. Die Überwachungsvorrichtung weist im vorliegenden Fall insgesamt 6 Meßstellen auf, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind und von denen die letzte sich genau in Ofenmitte befindet. Mittels dieser Messtellen werden die Eigenschaften (Zusammensetzung, Temperatur, Druck und Geschwindigkeit)sowie die Menge der mit den Pfeilen 7 angedeuteten Gichtgasteilströme gleichzeitig erfaßt und registriert und entsprechend diesen Werten dann die Ofenschüttung, z. H. durch den verstellbaren Schlagpanzer 8, beeinflußt. Mit 9 ist noch die Unterglocke des Hochofens bezeichnet.As can be seen from FIG. 2, the monitoring device 1 moved into the blast furnace is located just above the loading indicated by 6. A laminar furnace gas flow prevails there, which, however, changes further upwards to turbulent flow conditions. In the present case, the monitoring device has a total of 6 measuring points which are arranged at equal distances from one another and the last of which is located exactly in the middle of the furnace. By means of these measuring points, the properties (composition, temperature, pressure and speed) as well as the amount of the partial top gas streams indicated by the arrows 7 are recorded and registered at the same time. H. by the adjustable impact armor 8 influenced. With 9 the lower bell of the blast furnace is still referred to.

In ausgefahrenem 'jetand ruht die Überwachungsvorrichtung auf Rollen 10 auf der Ofenbühne 11 (Fig. 3). Das ofenseitige Ende des Rohres 1 steckt hierbei noch in einer fettlosen Stopfbuchse 12, die eine sichere Abdichtung gewährleistet. Zwischen dem Ende des Rohres und der Ofenwandung 13 kann außerdem ein Schieber 1¢ geschlossen werden., so daß ohne Ofenstillstand auch ein evtl. erforderliches Auswechseln des Rohres 1 durchführbar ist. Der Antrieb der Überwachungsvorrichtung erfolgt mittels eines Elektromotors 15 über eine Kette 16.In the extended position, the monitoring device rests on rollers 10 on the furnace platform 11 (FIG. 3). The furnace-side end of the pipe 1 is still in a grease-free stuffing box 12, which ensures a secure seal. In addition, a slide 1 [can] be closed between the end of the tube and the furnace wall 13, so that the tube 1 can also be replaced, if necessary, without the furnace being shut down. The monitoring device is driven by means of an electric motor 15 via a chain 16.

Wie schon erwähnt, kann das Ein- und Ausfahren der Überwachungsvorrichtung vollautomatisch geschehen und ist dann mit in die Verriegelung der Gichtautomatik aufgenommen. Der Vorgang für eine Bandbegichtung spielt sich hierbei wie folgt ab: Sobald die Ofenteufe erreicht ist, die den Ofensonden über ein Kopierwerk zugeordnet ist, wird die nächste Begichtung mit dem Hochfahren der Sonden eingeleitet. Darauf fährt die Überwachungsvorrichtung aus, und die Unterglocke öffnet sich. Nachdem die Unterglocke wieder geschlossen ist, fährt die Überwachungsvorrichtung ein, erreicht nach kürzester Zeit die Temperaturen der Ofengase, um diese gleichzeitig, eventuell über einen Speicher, einmal oder mehrmals registrieren zu lassen. Anschließend öffnet sich die Ofenklappe, das-Trichterdrehwerk läuft an, und die nächste Charge gelangt in die Schüssel. Gicht für Gicht werden so in der zentralen Hochofenwarte die Meßdaten erfaßt. Auf der Abszisse des Meßstreifens ist die Temperatur, auf der Ordinate die Zeit aufgetragen. Mit einem geeigneten Schreibgerät erhält man ein deutlich lesbares Diagramm des Temperaturverlaufs über einen oder mehrere Ofenradien bzw. Durchmesser.As already mentioned, the retraction and extension of the monitoring device can take place fully automatically and is then included in the locking of the automatic gout system. The process for a band filling takes place as follows: As soon as the furnace depth is reached, which is assigned to the furnace probes via a copier, the next filling is initiated when the probes are started up. The monitoring device then extends and the sub-bell opens. After the lower bell is closed again, the monitoring device retracts, reaches the temperatures of the furnace gases after a very short time, in order to have them registered once or several times at the same time, possibly via a memory. The oven flap then opens, the funnel rotating mechanism starts up, and the next batch is placed in the bowl. Gout for gout, the measurement data are recorded in the central blast furnace control room. The temperature is plotted on the abscissa of the measuring strip and the time is plotted on the ordinate. With a suitable writing instrument, a clearly legible diagram of the temperature profile over one or more furnace radii or diameters can be obtained.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Monitoring device for blast furnaces with several measuring points distributed over the shaft cross-section above the feed, characterized by a tubular hollow body which can be introduced radially into the shaft (1), which is provided on its unge with several openings (3), each of these Openings with a separate one, led out of the shaft through the hollow body and the gas extraction and the reception of the wires of the thermocouple associated with the opening serving pipe (5) is connected.

2. Monitoring device according to claim 1, characterized characterized in that the drive of the tubular hollow body (1) with in the lock the automatic walking function is included.

3. Method of operating the monitoring device according to claim 1 and 2, characterized in that at the measuring points of the monitoring device the measurements or sampling for the purpose of determining pressure, temperature, speed, Composition and amount of the gas via one or if several monitoring devices are used take place over several furnace radii at the same time and that by the measurement results immediately automatically the furnace bed, in particular by controlling an adjustable Schlagpanzers, is affected.

4. The method according to claim 3, characterized in that .daB is measured several times between two walking processes or gas samples are taken.