DE1920383C - Verfahren und Vorrichtung zur Rege lung des Abgasstromes bei Sauerstoff Aufblaskonvertern - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Rege lung des Abgasstromes bei Sauerstoff AufblaskonverternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Regelung des Abgasstromes füi die Aufbereitung der durch die
Abgasleitung gesammelten Abgase bei Sauerstoff Aufblaskonvertern
mittels eines Durchfluß-Regelventils in der Abgasleitung, wobei die Zusammensetzung
des in die Abgas-Aufbereitungsanlage strömenden Abgases in jedem Zeitpunkt analysiert wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die eine dem Konverter
nachgeschaltete Abgas-Aufbereitungsanlage, die mit einem Abgas-Analysator, einem Regler und
mit einer Einstellvorrichtung für das Durchfiuß-Regelventil in der Abgasleitung versehen ist, umfaßt.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 263 049 ist ein Verfahren zur Steuerung des Abgasstromes von Konvertern
bekannt, bei dem die Entkohlungsgeschwindigkei' laufend an Hand der Abgas-Zusammensetzung
und Gas-Durchsatzmenge bestimmt wird und ihrerseits als Bezugsgröße für den abzusaugenden
Abgasstrom unter Einhaltung eines konstanten Luftverhältnisses dient. Bei diesem Verfahren kann es
jedoch zu Störungen kommen, wenn sich der Abstand zwischen Konvertermündung und Abgashaube infolge
von Schlackenablagerungen ändert, so daß der Eintrittsquerschnitt für die Luft verändert wird.
Die französische Patentschrift 1309 212 beschreibt
ein Verfahren zur Regelung der Abgas-Aufbereitung bei Sauerstoff-Aufblaskonvertern mit Hilfe
einer laufenden Analyse und eines Vergleiches mit vorgegebenen Werten. Auch bei diesem Verfahren
besteht der Nachteil, daß in dem Spalt zwischen Konvertermündung und Schürze abgelagerte Schlakken
den Lufteintrittsspalt verändern.
\us der französischen Patentschrift 1 284 125 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Abgasen aus
einem Konverter bekannt, bei dem die Abgase nur dann verwendet werden, wenn sie einen bestimmten
CO-Gehalt überschreiten. Ferner beschreibt die deutsehe
Patentschrift 216 302 ein Verfahren zur Gewinnung eines Gases von möglichst hohem Brennwert
aus Bessemer-Gasen, bei dem nur die während der Verbrennung des Kohlenstoffs erzeugten Birnengase
aufgefangen werden. Die beiden letztgenannten
ίο Verfahren weisen ebenfalls den Nachteil eines ungleichmäßigen
Lufteintritts bei Schlackenablagerungen auf der Konverternündung auf.
Bei der bekannten Vorrichtung nach der französischen Patentschrift 1 309 212 wird zur Einhaltung
der Qualität des erzeugten Gases der Druck im Konverter so geregelt, daß das Gas nicht mit durch die
Konverteröffnung eintretender Luft verdünnt wird.
Bei dieser Vorrichtung sind zwischen der Konverteröffnung und der Abgasleitung eine Haube und eine
bewegliche Schürze angebracht. In der Abgasleitung ist zur Einstellung des Abgas-Durchsatzes eine Zugklappe
angebracht, so daß der Druck in der Haube gemessen und die Zugklappe entsprechend dem einzustellenden
Druck eingestellt werden kann. Dabei
»5 muß die Schürze die die L-.'ft am Eintritt in die Konverteröffnung
hindert, vollkommen geschlossen sein. In den meisten Fällen jedoch ist eine vollkommene
Schließung wegen de- Ablagerung von Schlacken oder Metall nichi möglich. Daher ist eine Regelung
des Konverterdruckes im eigentlichen Sinne des Wortes nicht möglich.
Die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten werden weiter unten unter Bezugnahme auf
die Zeichnung näher erläutert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung /n schaffen, die eine
genaue Steuerung der eingesaugten Luftmenge, unabhängig von Schlackenansammlungen auf der Konvertermündung,
und damit eine genauere Überwachung
der Frischreaktion und eine Trmittlung des Absc-iiu£-C-Gehaites
de^ Stahlbades ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Vertahren der eingangs genannten Art gelöst, dns
dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Bestimmung des C-Gehaltes des Stahlbades der Abgasdurchsatz so
geregelt wi.J, daß der Analysewert in Abhängigkeit von der Zeit mit dem entsprechenden, bei vorangegangenen
Schmelzen ermittelten Analysewert der Abgas-/.usammensetzung übereinstimmt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß dem den Ist-Wert der CO- und
CO2-Zusammensetzurig des Abgases ermittelnden
Analysator der Soll-Wert-Geber mit den CO- und CO.,-Werten der vorangegangenen Schmelzen zugeordnet
ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Regelung des Konverterbetriebes, die von Schlacken- und
Metallablagerungen im Bereich der Konvertermündung unabhängig ist.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung der Stand dei Technik und beispielsweise
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt verschiedene Schließzustände von Konverter-Mündung und Abgashaube bei einem
Sauerstoff-Aufblaskonverter. Im Fall I ist die Konverter-Mündung
vollkommen verschlossen, im Fall II ist auf der Konverter-Mündung Schlacke oder Metall
abgelagert, so daß ein gewisser Abstand entsteht, und im Fall III ist auf der Konvertermündung eine so
große Materialmenge abgelagert, daß eine Schließung praktisch nicht möglich ist;
F i g. 2 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit des erzeugten Gases FB und der eintretenden Luft
FA von der Blaszeit in den Fällen I bis III der Fig. 1;
F i g. 3 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit des CO-Anteils im Abgas von der Blaszeit in den
Fällen I bis III in F i g. I;
F i g. 4 zeigt schematich eine beispielsweise Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abgas-Regelung;
F i g. 5 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit des CO t-CO2-Gehaltes bei der erfindungsgemäßen
und einer herkömmlichen Arbeitsweise von der Zeit;
F i g. 6 zeigt in einem Diagramm die Beziehungen zwischen der Enikohlungsgeschwindigkeit (kg/min)
mn' dem Endwert des Kohlenstoffgehalt^ (0Ai) in der
•Stahlschmelze bei der Arbeitswer nach dem herkömmlichen Verfahren;
F i g. 7 zeigt die Beziehungen zwischen der Ent kohlungsgeschwindigkeit (kg/min) und Jem Endwert
des Kohlenstoffgehalies (0O) h der Stahlschmelze bei
der Arbeitsweise gemäß der Erfindung.
An Hand der Fig. 1 und 2 werden nunmehr die
Schwierigkeiten bei der Arbeitsweise nach dem herkömmlichen Verfahren näher erläutert. Kann d.c
Konverter-Mündung dicht mit der Schürze abgeschlossen werden (Fig. 1. Fall I,, so besteht das
durch die Abgasleitung strömende Gas nur aus dem Gas FB (F i g. 2). das bei der in der Stahlschmelze
durchgeführten Entkohlungsreaktion erzeugt wird. Dabei kann der im Konverter befindliche Sauerstoff
und der im Konverter herrschende Druck auf den vorher bestimmten Wert eingestellt bzw. geregelt
wurden. Besteht jedoch zwischen Konverter-Öffnung und der Schürze ein Abstand, wenn z. B. Schlacke
an der Konverter-Mündung abgelagert ist (Fall ΙΠ.
so gelangt durrh diesen Abstand hindurch Außenluft in den K^nvertei uni das durch die Abgasleitung
strömende Gas besteht aus dem im Fall I erzeugten Gas FB mit zusatzlich eingetretener I uft FA
(F i g. 2). Dabei liegt der Druck des verdünnten Abgases auf einem bestimmten Wert. Stehen Konverter-Mündung
und Schürze weit voneinander getrennt, wie im Falle III, so tritt eine große Luftmenge in den
Konverter ein und die Zeitabhängigkeit des Gesamt-Luftdurchsatzes verläuft gradlinig wie mit III in
Fig. 2 dargestellt ist. Jedoch auch dabei wird der Druck im Innern des Konverters auf einen bestimmten
Wert eingestellt. Bestehen also Schwierigkeiten, die Schürze vollkommen zu verschließen, so wird im
praktischen Betrieb bei der Regelung des Konverter-Druckes Luft eingesaugt, obwohl bei, einer echten
Druckregelung in den Konverter eintretende Luft vermieden werden sollte. Ist daher eine Grenze für
den CO-Gehalt im gewonnenen Abgas festgesetzt, se ist die Gewinnunsszet; im Falle II und noch weit
mehr im Falle III kürzer als im Fall I und die Gcsamtgasmenge
steigt an. Demzufolge muß die Ga^-
Aufbereitungsanlage größer als eigentlich notwendig ausgeführt werden.
Wichtiger ist, daß im Falle der Verwendung des Abgases als Informationsquelle für dit; Regelung der
Stahlerzeugung oder insbesondere zur Regelung des C-Gchaltes, wie beispielsweise in der französischen
Patentschrift Nr. 1309 212 gezeigt, die Änderung des CO + CCX-Gehaltes im Abgas mit der Zeit nicht
vorausberechnet werden kann. Dabei müssen der Gas-Durchsatz und die Zusammensetzung des Gases
laufend, das heißt von Augenblick zu Augenblick gemessen werden, um damit die Entkohlungsgeschv-indigkeit
zu berechnen. Diesem Verfahren haftet jedoch eine strukturell bedingte Zeitverzögerung an, so daß
sich der folgende Nachteil ergibt. Der Abgas-Analysator
ist mit der sogenannten Durehfiußmesser-Zeitverzögerung
behaftet, die aus der Summe der Zeit für die Bewegung des Gases von der Konverter-Mündung
zum Gas-Analysator, der für die Analyse des am Analysator angekommenen Gases und der für
die Umsetzung in ein elektrisches Signal benötigten Zeit besteht. Diese Zeitverzögerung liegt für das
Ana:■ so-Systern bei über 10 Sekunden und für das
Durchilußmesser-Ss stern bei unter 0,5 Sekunden
Beim Konverterbetrieb ist dk. ßlaszeit so kurz, daß
eine derartige Anah^e-Verzögeumg einen großen
Einfluß auf die Information über die Entkohlungsgeschwindigkeit ausübt, so daß der Weil dieser in
formation vermindert und die darauf beruhende Berechnung
des C-Ciehaltes in der Stahlschmelze falsch wird. Die Folge davon ist, daß ein sachgemäßer und
genauer Betrieb unmöglich ist.
Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, d;:-->
Volumen der angesaugten Luft mittels eine· Gasdurchsatz-Einstellvorriclitung
zu regeln, so daß emöglich ist, die Zusammensetzung des Abgases auf
einen bestimmten Wen einzustellen und die Nachteile des bekannten Verfahrens dadurch zu beseitigen.
Dabei sol! ein Abgas mit sehr hohem CO-Gehalt gewonnen werden, indem das in das Abgas /υ-gemischte
Luftvolumen begrenzt wird. Ferner soli das durch die Abgas-Aufbereitungsanlage fließende
Abgas als Inforrrrationsque'Ic zur Regeluni.' des C-Gchaltes in der Stahlschmelze verwendet werden.
so daß ein sachgemäßer und genauer Konverterbetrieb möglich ist
Wie oben ausgeführt, wird erfindungsgemäß eh in einer Abgas-Aufbereitungsanbge vorgesehen;·,
Durchflußregelventil so eingestellt, daß die Zusammensetzung
ties durch die Ab^a -Aufbereitung
anlage strömenden Gases taufend, das b -ißt vn
Augenblick zu Augenblick, analysiert werden kan-i
und daß der Analysewert mit der voiherbestimmte:.,
zeitabhängigen Änderung der Abgaszr.sar-.mensel ■
z^'.ng übereinstimmt. Mit Hilfe dieses Verfahren1; wir.!
die dem Abgas zugemischte Luftmenge geregelt und
es wird ein Abgas mit sehr hoher CO-Konzentratifv. gewonnen. Kann dieses Abgas als Informatiopsqr.el!·-
über die Er.tkohlungs-Reaktion betrachtet werden, s ■
reicht es aus. lediglich den Gas-Durchsatz zu messer·
da die Gaszusammensetzung selbst, insbesondere de.
CO-f CCVGehalt, in der vorher festgelegten Abhängigkeit
von der Zeit direkt übernommen werden kann. Daher ist dabei die Zeitverzögerung sehr gering.
Die ÄnderJng der Abgas-Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Zeit bedeutet iie Änderung
eines oder mehrerer der im Abgas enthaltenen Anteils CO, CO.,, O., und N., in Abhängigkeit von der
Zeit. Für die Abschätzung der Fehler im Analysator oder des C-Gehaltes im Stahl ist jedoch die Veränderung
des CO + COö-Gehaltes mit der Zeit überaus zweckmäßig. Die vorliegende Erfindung wird
daher im folgenden insbesondere an Hand der Ande-
rune des CO+ CO ,-Gehaltes in Abhängigkeit von der Gas-Durchflußmcsscr zeigt auch einen Wert, der
der Zeit unter Bezugnahme auf F i g. 4 erläutert. sich vom tatsächlichen Wert unterscheidet, so daß es
In die im Konverter 1 enthaltene Stahlschmelze unmöglich ist, eine richtige Iformation über das Oas
wird mittels einer Lanze Sauerstoff cingeblascn. zu erhalten. Bei der Bestimmung der Änderung des
Oberhalb des Konverters ist eine Haube 2 zur Auf- 5 CO + COj-Gchaltcs in Abhängigkeit von der Zeit
nähme des beim Sauerstofffrischen erzeugten Ab- sind daher diese verschiedenen Bedingungen und
cas"s angeordnet. Zwischen der Konverter-Mün- Umstände zu berücksichtigen.
dune Γ und der Haube 2 befindet sich eine vertikal In der Endperiode des Blasens bestimmt sich fcr-
bewegliche Schürze 2'. ner die Änderung des CO + CO2-Gehaltes mit der
Die Haube 2 ist über eine Abgasleitung 3, einen io Zeit aus der Schwierigkeit, daß das durch das Saugersten Staubabscheider 7, ein Venturi-Rohr 9 und gebläse angesaugte Abgasvolumen vermindert wereinen zweiten Staubabscheider 8 mit einem Saug- den muß, sowie aus anderen Erfordernissen,
gebläse 5 verbunden. Vor dem Sauggebläse 5 ist zur Der durch diese Blasbedingungen bestimmte
Regelung des durch die Abgasleitung 3 strömenden CO + CO2-Gehalt wird in den Komparator 13 ein-Gas-Durchsatzes eine Zugklappe 4 angeordnet. Als 15 gegeben und mit dem vom Gas-Analysator IO er-Zugklappe4 kann ein übliches Durchfluß-Regel- haltenen CO + CO2-Wert verglichen. Entsprechend
ventil od. dgl. verwendet werden. An einer geeigneten der Differenz dieser Werte wird durch eine Einstell-Stelle in der Abgasleitung 3 ist ein Gas-Probeneh- vorrichtung 12 zur Einstellung des öffnungsgrades
mer 6 angeordnet. Dieser Gas-Probenehmer 6 sollte die Zugklappe 4 eingestellt.
vor der Zugklappe 4 zur Gasdurchfluß-Einstellung ao Auf diese Weise kann gemäß der Erfindung das
liegen. Liegt er jedoch zu weit von der Konverter- Volumen der angesaugten Luft eingestellt werden,
Mündung entfernt, so wird durch die Strömungszeit indem der CO+ CO2-Gehalt im Abgas geregelt wird,
des Abgases die Regelverzögcrung erhöht. Liegt der Auf diese Weise können verschiedene Schwierigkei-Gas-Probenehmer 6 andererseits zu nahe an der ten ve; v.ieden werden.
Konverter-Mündung, so wird er großer Hitze aus- as Im folgenden wird nunmehr ein Beispiel für die
gesetzt, wodurch der Analysefehler groß wird. Zum Arbeitsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfah-Teil wird der Analysefehler an dieser Stelle auch ren gegeben,
deshalb "roß, weil das Abgas seihst, das noch nicht
völlig durchmischt ist, eine' ungleichförmige Zusam- Beispiel
mensetzung besitzt. Daher sollte die Lege des Gas- 30 ntacK..H;«m.«„„«
mer 6 ist direkt mit dem Gas-Analysator 10 ver- geformtes Roheisen 16,9 t, Sauerstoffdurchsatz
bunden, so daß der Momentanwert des CO+ CO2- 30 80ONm3Ii.
Gehaltes im Abgas gemessen und an einen Kompa- 35 Zusammensetzung der Roheisenschmelze: 4,36 ° 0
rator 13 weitergeleitet werden kann. C, 0,77 0Z0 Si. 0.77 °/o Mn, 0,145 °/o P und 0,031 · r S.
CO t CO2-Gehaltes zeitabhängig von einem Soll- Sauerstoff eingcblasen. Aus früheren Erfahrungen
Wert-Geber 11 zur Einstellung des CO-I- CO4-Ge- 40 wurde die Änderung des CO+COj-Gehaltes im Abhaltes eingegeben, so daß der CO -* CO2-Wert im gas entsprechend der in Fig. 5 gezeigten gcstrichclgleichen Augenblick eingestellt werden kann. ten Linie im voraus bestimmt. Dieser zeitabhängige
Die Änderung des CO + CO2-Gehaltes wird aus Wert wurde in der Einstellvorrichtung für den
früheren Daten bestimmt, insbesondere aus den CO + CO2-Gehalt eingestellt Wie durch die aus-Blasbedingungen, das heißt aus der Menge des zu 45 gezogene Linie in Fig. 5 gezeigt, stimmte Jer Blasbehandelnden geschmolzenen Roheisens, der Zusam- prozeß sehr gut mit dem eingestellten Wert übercin.
mensetzung des Roheisens und dem Sauerstoff- Die Änderung des CO + COj-Gehaltes in Abhnri-
Durchsatz. Beispielsweise ist in der ersten Blas- gigkeit von der Zeit nach einem herkömmlichen
periode das Blasvolumen so gering, daß das Saug- Verfahren zur Regelung des Konverter-Druckes i<t
gebläse pumpt, auch wenn der CO+CO2-Gehalt 50 in Fi ρ 5 durch die strichpunktierte Linie darceerhöht wird. stellt.
durch Verringerung des CO+COg-Gehalts oder des grer^o von 65,0·/» im erzeugten Gas die Gasgewin-Gasvolumens durch getrennte Zuführung von Stick- nungszeit bei der herkömmlichen Regelung 8,0 min
stoff od. dgl., das Volumen der angesaugten Luft zu 55 und bei der erfindungsgemäßen Regelung 15,0 min
erhöhen. Daher wird der CO + COg-Gehalt in dieser bettug. Die CO-Konzentration betrug bei der her-Periode unter Berücksichtigung der Pumpgrenze be- kömmlichcn Regelung 70,0 ·/·, bei der erfindungsstimmt, ebenso wie das entsprechend den Blasbedin- gemäßen Regelung 90,0 Ve. Dies zeigt, daß gemäß
gungen erzeugte Gasvolumen. dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Gas mit sehr
Während der Periode des stärksten Blasens be- 60 hoher Konzentration gewonnen werden kann,
steht eine derartige Gefahr nicht. Daher ist hinsieht- Das gesamte Abgasvolumen während der ganzen
lieh der Gaserzeugung der Wirkungsgrad um so bes- Blaspenode betrug 13 000 Nmtyh, hn Vergleich dazu
ser, je höher der CO+COy-Gehalt ist. Dabei treten beim herkömmlichen Verfahren 21 500Nm5Zh. Dajedoch im Konverter starke Drnckschwanktmgen durch ist erwiesen, daß das Volumen des auffaereif Pulsationen) auf. Ist er daher auf eine extreme Ver- B$ teten Gases und der eintretenden Loft vermindert
minderung des Blasluftvolumcns ausgelegt, so tritt wurde. Das bedeutet, daß die Anlage kleiner gebalnicht nur de Teil des Abgases ans dem Konverter ten werden kann. Von Wichtigkeit ist ferner, wenn
aus und vcrsctenatzt die Loft in der Anlage, sondern das Abgas als Information zur Beurteilung oder
Regelung dos C-Gehaltes in der Stahlschmelze dienen
soll, daß der CO + CCVGehal· im Abgas beim vorherbestimmten Wert liegt, und daß deshalb die
Entkohlungsgeschwindigkeit einfach, schnell und genau errechnet werden kann, indem lediglich der Gas-Durchsatz
gemessen zu werden braucht, was unter Verwendung des eingestellten Wertes mit sehr geringer Zeitverzögerung möglich ist, wenn die Entkohlungsgeschwindigkeit bestimmt werden soll.
Dagegen muß beim herkömmlichen Verfahren zur Konverter-Regelung, wie oben beschrieben, der
CO + CO2-Gehalt praktisch in jedem Moment gemessen werden, was zu einer großen Analyse-Verlögerung und zu Fehlern führt.
In Fig. 6 beispielsweise sind die Beziehungen zwischen dem Endwert des C-Gehaltes (°/o) und der
Entkohlungsgeschwindigkeit (kg/min) einer Stahlschmelze bei Berechnung der Entkohlungsgeschwindigkeit durch praktische Messung des CO+CO2-Gehaltes im Gas und des Gas-Durchsatzes angege-
ben. Dabei tritt entsprechend der herkömmlichen Arbeitsweise eine große Zeitverzögerung auf, die
Werte streuen sehr stark und ihr Korrelationsgrad ist sehr niedrig.
F i g. 7 zeigt die Beziehungen zwischen dem Endwert des C-Gehaltes (0Io) und der Entkohlungsgeschwindigkeit
(kg/min) der Stahlschmelze im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßeii Gas-Information. Dabei haben die Werte einen hohen Korre-
lationsgrad.
Wie oben beschrieben, kann erfindungsgemäß der aus einem Sauerstoff-Aufblaskonverter austretende
Gasstrom in idealer Weise geregelt werden.
Im übrigen sind das erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch ohne
Rückgewinnung wirksam bei der Abgabe des Abgases in die Atmosphäre durch die Abgasleitung.
Ferner liegt es auch nicht außerhalb des Rahmens der Erfindung, dieselbe lediglich während der End-
ao periode des Blasens anzuwenden.
Claims (1)
1. Verfahren zur Regelung des Abgasstromes
für die Aufbereitung der durch die Abgasleitung gesammelten Abgase bei Sauerstofl-Aufblaskonvertem
mittels eines Durchflußregelventils in der Abgasleitung, wobei die Zusammensetzung des
in die Abgas-Aufbereitungsanlage strömenden Abgases in jedem Zeitpunkt analysiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des C-Gehalts des Stahlbades der Abgasdurchsatz
so geregelt wird, daß der Analysewert in Abhängigkeit von der Zeit mit dem entsprechenden,
bei vorangegangenen Schmelzen ermittelten Analysewert der Abgas-Zusammensetzung
übereinstimmt.
Z. VorricLt mg zur Durchführung des Verfall
rens nach Anspruch 1, bestehend aus einer dem Konverter nachgeschakcten Abgas-Aufbereitungsanlage,
die mit einem Abgas-Analysator, einem Regler und mit einer Einst 'Uvorrichtung für das
Durchflußregelventil in der Abgasleitung versehen ist. dadurch gekennzeichnet, daß dem den Ist-Wert
der CO- und CO^Zusammensetzung des Abgases ermittelnden Analysato" (10) der SoIl-Werl-Geber(ll)
mit den CO- und COä-Werten der vorangegangenen Schmelzen zugeordnet ist.
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JP2696068 | 1968-04-22 |
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