DE1758252C3 - Verfahren zum Abgleichen des Gasdrucks eines Sauerstoffaufblaskonverters auf atmosphärischen Druck - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abgleichen des Gasdrucks eines Sauerstoffaufblaskonverters auf atmosphärischen Druck im Spaltbereich zwischen Abzugshaube und Konvertermündung, bei dem der Durchfluß im Abzugskanal durch ein ss Drosselventil einer Stellvorrichtung in Abhängigkeit von einem Stellsignal eines Reglers verändert wird, dem als Führungs- bzw. Regelgröße ein Druckdifferenzsignal zuführt wird, daß von Druckmeßfühlern oberhalb der Unterkante sowie innerhalb und außerhalb der Abzugs- u> haube abgeleitet und vom Regler mit mindestens einer Hilfsgröße in das Stellsignal umgewandelt wird.

Bekannt ist es, bei Verfahren der eingangs genannten Art (OE-PS 2 49 7)0) eine Verbesserung des Druckregelsystems der Gasabzugseinrichtung durch Umrech- <>-, nung des durch Meßfühler in einer Ebene oberhalb der Unterkante der Abzugshaube und oberhalb der Konverteröffnung sowie über einen Druckwandler erzeugten Druckdifferenzsignals unter Berücksichtigung der Temperaturschwankungen des Gases am Übergang der Abzugshaube in den Abzugskanal sowie unter Verwendung eines drucktemperatur- und feuehtigkeitskorrigierten Mengensignals die für die Abgleichung auf atmosphärischen Druck im Spaltbereich in der Ebene der Unterkante der Abzugshaube maßgebliche Druckdifferenz näherungsweise zu ermitteln und als Stellgröße zu verwenden.

Dies bekannte Regelverfahren arbeitet jedoch selbst bei Verwendung eines aufwendigen Rechners zu träge, um auch bei plötzlich wechselnden Betriebsbedingungen des Konverters einerseits ein Ansaugen von überschüssiger Luft und andererseits ein Austreten von Gas, Flammen, Rauch und Qualm aus dem Spalt jeweils unverzüglich und mit der aus Gründen des Umweltschutzes und der Wirtschaftlichkeit geforderten Sicherheit verhindern zu können. Die Verzögerung dieser bekannten Regelstrecke gegenüber den plötzlich bzw. stoßweise sich ändernden Arbeitsbedingungen des Konverters läßt sich aber auch nicht durch eine bloße Änderung der Anordnung der Meßstellen in der Abzugshaube und im Abzugskanal verringern, oder gar beseitigen, da die Meßfühler wegen der Gefahr einer unkontrollierbaren Meßverfälschung durch Schlackenansatz und sonstige Ablagerungen und Verunreinigungen weder unmittelbar noch im engeren Bereich über der Konverteröffnung bzw. dem Konvertermund im Blas-Strom angeordnet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß durch bloße Berücksichtigung von im näheren Bereich des Konverters erfaßbaren Regelgrößen die Regelverzögerung verkleinert und der Regelvorgang im Hinblick auf Verringerung der Umweltverschmutzung sowie Verbesserung der Wirtschaftlichkeit noch besser als bisher den wechselnden Betriebsbedingungen des Konverters angepaßt sind.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß dem Regler als erste Hilfsgröße ein Druckdifferenzsignal zugeführt wird, das von Druckmeßfühlern in einer Ebene unterhalb der Unterkante der Abzugshaube sowie unterhalb und außerhalb der Konverteröffnung bzw. des Konvertermundes und im Bereich des äußeren Endes eines Abstichloches abgeleitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat eine Reihe wesentlicher Vorteile. Durch die Doppeimessung mit Druckmeßfühlern in zwei unterschiedlichen Ebenen jeweils außerhalb des eigentlichen Blas-Gasstromes läßt sich auch auf einfache und sichere Weise — ohne daß hierfür eine Durchflußmessung erforderlich ist — jede Ändtrung der Gasentwicklung im Konverter zeitlich früher als mit bisherigen Regelverfahren möglich erfassen. Beispielsweise bewirkt bei sonst gleichen Betriebsbedingungen jede Zunahme der Gasentwicklung im Konverter, die sich im Bereich des äußeren Endes des Abstichlochs oder einer entsprechend tiefer als die Konverteröffnung und dementsprechend noch tiefer gegenüber der oberen Meßebene liegenden Druckentnahmestelle in der unteren Meßebene zeitlich bis über 0,5 see früher auswirkt, durch das erfindungsgemäße Regelverfahren eine entsprechende Änderung der Regelgröße aus der oberen Meßebene, wobei der Druckanstieg im Konverter — gegenüber bekannten Regelverfahren voreilend — den gleichen Regelvorgang auslöst, wie wenn üich der Druckanstieg bereits bis in die Abzugshaube in Höhe der oberen Meßebene

lusgewirkt hätte, so daß ein noch nicht eingetretener Jnterdruckabfall in der Abzugshaube bereits durch jusätzliches öffnen des Drosselventils im Abzugskanal jerücksichtigt und eine kontinuierlich ineinander übergehende Anpassung der Änderung der Zustandsgrößen des Gases in der Abzugshaube gewährleistet ist. Wie sich im einzelnen aus der Beschreibung des ersten Ausführungsb«spiels der Erfindung ergibt, läßt sich auf diese einfache Weise die Regelverzögerung gegenüber bekannten Regelverfahren um bis über 0,5 see verkürzen, so daß das Ausblasen von Gas bei gleichzeitiger Verhinderung des Ansaugens von überschüssiger Luft wirksam verringert und dementsprechend die Wirtschaftlichkeit des Arbeitsverfahrens erhöht ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler als zweite Hüfsgröße ein Zeitimpulssignal zugeführt wird, das jeweils beim Beschicken des Konverters mit Zuschlagen ausgelöst und in einem Zeitirnpulsgeber der zeitlichen Verzögerung gegenüber der Einleitung des Beschikkungsvorganges und der Dauer der durch die Zusätze zusätzlich ausgelösten Gasentwicklung angepaßt, dem jeweiligen Stellsignal des Reglers überlagert und durch die Stelleinrichtung als zeitlich begrenzte, der zusätzlichen Gasentwicklung geringfügig voreilende mechanische Stellgröße auf das Drosselventil übertragen wird. Das Drosselventil läßt sich auf diese einfache Weise erstmals selbsttätig beim Beschicken des Konverters bereits vor dem Ansteigen des Abgasdruckes in der Ebene des Konvertermundes für einige Sekunden zusätzlich öffnen, wobei durch die der Druckänderung in der Abzugshaube voreilende Öffnungsbewegung des Drosselventils der Unterdruck im Abzugskanal schlagartig erhöht und dadurch der plötzliche Druckanstieg des Gases, der sich beim Beschicken des Konverters mit Zuschlägen nicht vermeiden läßt, in der Abzugshaube mit Sicherheit abgebaut werden kann, ohne daß ein Austreten von Flammen, Rauch und Qualm aus dem Spalt oder ein Ansaugen von überschüssiger Luft in den Spalt in Kauf genommen werden muß.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß dem Regler als weitere Hüfsgröße in an sich bekannter Weise ein Temperatursignal zugeführt wird, das von einem Temperaturmeßfühler innerhalb der Abzugshaube sowie oberhalb einer mit einem Druckunterschied bis zu mehreren Millimetern Wassersäule im Normal-Regelfall im unteren Spaltbereich gehaltenen, stagnierenden Gasschicht abgeleitet wird. Auf diese Weise ist es möglich, selbst geringfügige Schwankungen des Gasdruckes innerhalb der Abzugshaube, wie sie beispielsweise durch Höhenverschiebungen bewirkende Auftriebsänderungen der stagnierenden Gasschicht bedingt sein können, die durch einen Druckunterschied von bis zu einigen Millimetern Wassersäule gehalten wird, so daß lediglich im unteren Teil der Abzugshaube Gas mit Luft in Berührung kommen und verbrennen kann, jeweils temperaturabhängig auszugleichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine allgemeine Ansicht teilweise im Längsschnitt einer Vorrichtung, an welcher das Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführt werden kann.

F i g. 2a zeigt anhand eines Diagramms ein bekanntes Regelverfahren.

F i g. 2b zeigt anhand eines Diagramms das Regelverfahren eemäß der Erfindung, wobei eine Änderung des

Solldrucks des Gases, der durch eine Stellvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Druck des Gases am Abstichsloch des Konverters eingestellt werden soll, ermöglicht wird.

F i g. 2c zeigt anhand eines Diagramms die Weise, in welcher das Signal des öffnens der Verschlußklappe während des Beschickens der Hiltsrohmaterialien zur Anwendung gelangt.

F i g. 3 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, worin der Zustand des in der Abzugshaube stagnierenden Gases dargestellt ist.

Gemäß Fig. 1 ist eine Abzugshaube 2 an einem Konverter t angebracht. Der Druck des Gases in dem unteren Teil der Abzugshaube 2 wird mit Hilfe eines Differentialdruckfühlers 4, einer Stellvorrichtung 5, einer Hilfseinrichtung 6 und einer Drosselklappe 7, die auf der Saugseite eines Sauggebläses 8 angeordnet ist, so geregelt, daß der Unterschied zwischen dem Gasdruck an einem Druckmeßfühler 3 und dem Atmosphärendruck bei mehreren Millimetern Wassersäule gehalten wird, so daß eine stagnierende oder stillstehende Gasschicht am Umfangsteil der Abzugshaube 2, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, gebildet wird, wodurch lediglich eine wirksame Sammlung des Konvertergases in der Abzugshaube 2 möglich wird. Das gesammelte Gas gelangt durch eine Kühl- und Staubentfernungseinrichtung 9 und wird darin gereinigt, wonach es über das Gebläse 8 zu einer Schalteinrichtung 10 gelangt. Die Schalteinrichtung 10 wird so betätigt, daß sie das in der Schalteinrichtung 10 gesammelte CO-Gas zu einem Gasbehälter (nicht gezeigt) nur dann führt, wenn die Konzentration an CO-Gas hoch ist.

Ein Behälter 11 mit einer Klappe 12 ist mit der Abzugshaube 2 durch eine Rutsche 13, wie in Fig. 1 gezeigt, verbunden. Wenn Hilfsrohmaterialien aus dem Behälter 11 über die Rutsche 13, die Abzugshaube 2 durch öffnen der Klappe 12 in dem Konverter 1 eingebracht werden, reagieren die Rohmaterialien in dem Konverter 1 und kurze Zeil nach der Beschickung wird in dem Konverter 1 eine große Gasmenge erzeugt, wobei ersichtlich ist, daß das Gas zuerst aus dem Abstichloch 14 des Konverters 1 herausströmt. Anschließend setzt ein Herausströmen des Gases aus dem Umfangsteil der Abzugshaube 2 ein.

Bei einer Ausführung des Regelverfahrens gemäß der Erfindung wird der Druck des Gases an einem Druckmeßfühler 15 am Abstichloch 14 des Konverters 1 zu einem Differentialdruckübertrager 16 geleitet, um ein Differentialdruckausgangssignal A zwischen diesem Druck und dem Atmosphärendruck zu erzeugen.

Dieses Signal A wird zu der Stellvorrichtung 5 geleitet und das Signal R betätigt diese, um die Drosselklappe 7 zwangsläufig so zu öffnen, daß das Ausblasen von Gas aus der Mündung des Konverters 1 verhindert wird. Dabei wird das bei dem Differentialdruckübertrager 16 festgestellte Signal in einen elektrischen Strom derart umgewandelt, daß ein Ausgangssignal A erzeugt wird, daß an die Stellvorrichtung 5 angelegt wird, wobei bewirkt wird, daß dei Sollwert des Druckes, der Stellvorrichtung 5 erniedrig wird. Daher tritt ein Unterschied im Druck zwischei dem tatsächlich festgestellten Gasdruck in den Differentiaidrucküberiräger 4 und diesem Sollwert de Druckes auf, wodurch die Stellvorrichtung derar betätigt wird, daß die Servoeinrichtung 6 die Klappe öffnet. Ein Beispiel für die erste Ausführungsform de Verfahrens ist in F i g. 2b dargestellt.

In Fig.2a ist ein Beispiel für ein bekanntes Reglerverfahren zeigt, wobei der der Stellvorrichtung erteilte Sollwert des Gasdruckes konstant gehalten wird. Es ist daher ersichtlich, daß, wenn das Gas rasch erzeugt wird, das Ausblasen des Gases aus der Mündung s des Konverters 1, das durch den schraffierten Bereich dargestellt ist, im Falle des Verfahrens gemäß Fig.2b verglichen mit dem in Fig.2a dargestellten Verfahren, wirksam verringert wird.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird in m folgender Weise ausgeführt: Wenn die Hilfsmaterialien in die Rutsche 13 eingebracht werden, wird ein Signal, das das öffnen der Klappe 12 anzeigt, aufgenommen und einem Zeitmesser 17 zugeführt.

Der Zeitmesser 17 wird so eingestellt und betätigt, is daß das Signal B, das die jeweilige Reaktionszeitdauer in Abhängigkeit von der Art der auf die Rutsche 13 aufgegebenen Hilfsmaterialien anzeigt und beispielsweise 7 bis 8 Sekunden nach dem Beschicken der Materialien im Falle von Calciumoxyd in dem >υ Zeitmesser 17 erzeugt wird, dann der Stellvorrichtung 5 zugeführt wird, wobei es den Sollwert der Stellvorrichtung 5 derart erniedrigt, daß die Klappe 7 zwangsweise während 3 bis 4 Sekunden geöffnet wird. Ein Beispiel für die zweite Ausführungsform ist in Fig. 2c dargestellt. ;s Wie in Fig.2c gezeigt, wird, da die Klappe 7 zwangsweise während einer geeigneten Zeitdauer geöffnet wird, das Ausblasen von Gas aus der Mündung des Konverters 1 vollständig verhindert und überdies wird ein Ansaugen von überschüssiger Luft durch v> geeignete Einstellung des Öffnungsgrades, d. h. Drosselung der Klappe 7, zwangsweise verhindert.

Eine dritte Ausführungsform des Verfahrens wird in folgender Weise ausgeführt: Die geringe Schwankung im Gasdruck in Abhängigkeit der Temperatur des ^ Gases innerhalb der Abzugshaube 2 wird durch Messen der Temperatur des Gases in der Abzugshaube 2 festgestellt, wodurch eine geeignete Regelung des Gasdrucks in der Abzugshaube 2 entsprechend der Gastemperatur innerhalb der Abzugshaube 2 ermöglicht wird.

Wie in F i g. 3 gezeigt, wird eine stagnierende Schicht des Gases in der Abzugshaube 2 erzeugt, indem man den Gasdruck in der Abzugshaube 2 bei etwa mehreren Millimetern Wassersäule derart beibehält, daß lediglich ein Teil des Gases in der Abzugshaube 2, der an dem unteren Teil der Abzugshaube 2 mit Luft in Berührung ist, brennt, wenn der Konverter 1 auf den verbrennungsfreien Zustand gesteuert ist.

Daher wird das Gas in der Abzugshaube 2 positiv an so einer Mischung mit Luft derart verhindert, daß lediglich das in dem Konverter 1 erzeugte Gas wirksam in die Abzugshaube 2 gesaugt werden kann. Einer der Gründe, warum der Gasdruck in der Abzugshaube 2 sich ändert, beruht auf der Tatsache, daß der Auftrieb der ss stagnierenden Gasschicht mit einer Höhe H (wie in Fig.3 gezeigt) sich auch aufgrund des Unterschieds zwischen der Temperatur t\ des Gases in der stagnierenden Schicht und der Temperatur ti der Umgebung um die Abzugshaube 2, wie in F i g. 3 gezeigt, do ändert, und zwar zusätzlich zu der Änderung durch Änderung der Menge des im Konverter 1 erzeugten Gases, wie es vorstehend beschrieben ist. Während der Zeitdauer, während welcher der Gasdruck in dem verbrennungsfreien Zustand von CO-Gas geregelt ist, ds ändert sich die Temperatur t\ des Gases in der stagnierenden Schicht in der Abzugshaube 2 im Bereich von etwa 600" bis 1000"C, während die Atmosphärentemperatur t₂ rund um die Abzugshaube 2 lediglich innerhalb eines Bereiches von etwa 100° bis 200⁰C variiert. Daher beläuft sich der Temperaturunterschied zwischen i_t und I₂ auf etwa 500° bis 900°C. Da die stagnierende Schicht des Gases in der Abzugshaube 2 eine Höhe H in der Größenordnung von etwa 500 mm aufweist, findet eine Druckabnahme des Gases von etwa 0,2 mm Wassersäule aufgrund des Auftriebs der stagnierenden Schicht des Gases statt. Wenn der festgestellte Druck auf etwa 0,1 mm Wassersäule ansteigt, dann wird die stagnierende Schicht des Gases auf etwa 250 mm steigen, wenn der Sollwert des Drucks, der der Stellvorrichtung erteilt wurde, konstant gehalten wird. Daher haftet Schlacke an der Mündung des Konverters 1 während der Auswurfsdauer z. B. an, wodurch die Temperatur /1 des Glases in der stagnierenden Schicht so erhöht wird, daß der Gasdruck erhöht wird, obgleich der Druck des Gases in der Abzugshaube 2 an der Einlaßöffnung der Abzugshaube 2 an sich sich nicht ändert. Andererseits wird die Temperatur des Gases in der Abzugshaube 2 am Ende des Windfrischvorgangs um etwa 400°C höher als die Temperatur zu Beginn des Windfrischvorgangs, und wenn der Betrieb unter dem Druck des Gases, der auf einen konstanten Wert festgelegt wurde, fortgesetzt wird, wird überschüssige Luft in die Abzugshaube 2 eingeführt, wodurch die Konzentration an CO-Gas erniedrigt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Temperatur des Gases in der Abzugshaube 2 durch eine Temperaüirmeßcinrichtung 19 festgestellt und durch Anlegen der beobachteten Temperatur des Gases an einen elektrischen Stromübertrager 18 wird der Wert des Gasdrucks, der in der Stellvorrichtung 5 eingestellt werder soll, mit Hilfe des Ausgangs des Übertragers 18 se geregelt, daß der Druck des Gases bei einem mit Bezug auf die Temperatur l\ geeigneten Wert, gehalten wird Wenn die Temperatur des Gases in der Abzugshaube i steigt, erzeugt die durch die Temperaturmeßeinrichtunj 19 festgestellte und dem elektrischen Stromübertragei 18 zugeführte Temperatur des Gases ein Ausgangssignal Cin dem Übertrager 18 und das Ausgangssignal C betätigt die Stellvorrichtung 5 derart, daß derer Sollwert 5 erhöht wird. Somit zeigt das Druckdifferential des Gases, das von dem Druckfühler 4 festgestelli wird, daß der Druck des Gases am Druckmeßfühler 2 der Abzugshaube 2 niedriger als der Sollwert dei Stellvorrichtung 5 ist, wodurch die Servoeinrichtung f so betätigt wird, daß die Klappe 7 in geeigneter Weise geregelt wird. Daher wird die stagnierende Schicht de; Gases zwischen dem Mund des Konverters 1 und dei Abzugshaube 2 unabhängig von der Temperatur de! Gases an dem Mund auf einer geeigneten Höhe gehalten.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Druck de! Gases am Mund des Konverters 1 oder das du Beschickung von Hilfsrohmaterialien anzeigende Signa an die Stellvorrichtung gebräuchlicher Art angelegt wobei der Druck des aus dem Konverter 1 ausströmen den Gases am Einlaß der Abzugshaube 2 festgestell wird, um dadurch die in der Sammelleitung von den Sauggebläse 8 angeordnete Drosselklappe 7 zu öffnet oder zu schließen und daher kann die Klappe 7 vor <ί?ιτ Ansteigen des Gasdrucks in der Abzugshaubc J geöffnet werden, so daß ein rasches Herauskommen dei Flamme des brennenden Gases verhindert wird, was be der gebräuchlichen Art der Regelung der rascher Zunahme des Gasdrucks im Konverter 1 stattfinder kann, wobei gleichzeitig da die Höhe der stagnierender

Schicht des Gases in der Abzugshaube 2 in geeigneter Weise automatisch durch Änderung des Sollwertes der Stellvorrichtung 5 geregelt werden kann, der Zutritt von überschüssiger Luft in die Abzugshaube 2 auf einem Minimum gehalten werden kann. Dadurch wird eine wirksame Sammlung des CO-reichen Gases in dem Gasbehälter gewährleistet, so daß die Gefahr einer Schädigung der Umgebung zwangsläufig verhindert wird, und außerdem ein großer Vorteil hinsichtlich der wirksamen und wirtschaftlichen Ausnutzung des gesammelten CO-Gases erhalten wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

709 652/49

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abgleichen des Gasdrucks eines Sauerstoffaufblaskonverters auf atmosphärischen Druck im Spaltbereich zwischen Abzugshaube und Konvertermündung, bei dem der Durchfluß im Abzugskanal durch ein Drosselventil einer Stellvorrichtung in Abhängigkeit von einem Stellsignal eines Reglers verändert wird, dem als Führungs- bzw. Regelgröße ein Druckdifferenzsignal zugeführt wird, das von Druckmeßfühlern oberhalb der Unterkante sowie innerhalb und außerhalb der Abzugshaube abgeleitet und vom Regler mit mindestens einer Hilfsgröße in das Stelldgnal umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (5) als erste Hilfsgröße (A)ein DruckdifferenzsignaJ zugeführt wird, das von Druckmeßfühlern (15) in einer Ebene unterhalb der Unterkante der Abzugshaube (2) sowie unterhalb und außerhalb der Konverteröffnung bzw. des Konvertermundes und im Bereich des äußeren Endes eines Abstichloches (14) abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (5) als zweite Hilfsgröße (B) ein Zeitimpulssignal zugeführt wird, das jeweils beim Beschicken (11, 12, 13) des Konverters (1) mit Zuschlägen ausgelöst und in einem Zeitimpulsgeber (17) der zeitlichen Verzögerung gegenüber der Einleitung des Beschickungsvorgangs und der Dauer der durch die Zusätze zusatzlich ausgelösten Gasentwicklung angepaßt, dem jeweiligen Stellsignal des Reglers (5) überlagert und durch die Stelleinrichtung (6) als zeitlich begrenzte, der zusätzlichen Gasentwicklung geringfügig voreilende mechanische Stellgröße auf das Drosselventil (7) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (5) als weitere Hilfsgröße (C) in an sich bekannter Weise ein Temperatursignal zugeführt wird, das von einem Temperaturmeßfühler (19) innerhalb der Abzugshaube (2) sowie oberhalb einer mit einem Druckunterschied bis zu mehreren Millimetern Wassersäule im Normal-Regelfall im unteren Spaltbereich gehaltenen, stagnierenden Gasschicht abgeleitet wird.