DE19939305A1

DE19939305A1 - Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens

Info

Publication number: DE19939305A1
Application number: DE1999139305
Authority: DE
Inventors: Gunther Hauck
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2001-02-22

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens, bei dem der Ofenschacht mit einem entsprechenden Einsatz kontinuierlich oder diskontinuierlich befüllt, bodenseitig die Schmelze entnommen und dem Ofenschacht, insbesondere in seinem unteren Bereich ein Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisch, insbesondere Luft, sowie zumindest zeitweilig Sauerstoff zugeführt werden, wobei der Sauerstoff von der Zuführung in den Ofen mit einer Temperatur vorliegt, die unterhalb derjenigen Temperatur liegt, mit der er in den Ofen eingeführt wird, beschrieben. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teilstrom des dem Ofen zugeführten Sauerstoffes (3) vor der Zuführung mit zumindest einem Teilstrom des dem Ofen zuzuführenden Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches (8, 9, 10) in Wärmetausch (K) gebracht. DOLLAR A Sofern der Schachtofen wenigstens zwei Düsenebenen aufweist, empfiehlt es sich, daß die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches (6) in den Ofenschacht über die untere(n) Düsenebene(n) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens, bei dem der Ofenschacht mit einem entsprechenden Einsatz kontinuierlich oder diskontinuierlich befüllt, bodenseitig die Schmelze entnommen und dem Ofenschacht, insbesondere in seinem unteren Bereich ein Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisch, insbesondere Luft, sowie zumindest zeitweilig Sauerstoff zugeführt werden, wobei der Sauerstoff vor der Zuführung in den Ofen mit einer Temperatur vorliegt, die unterhalb derjenigen Temperatur liegt, mit der er in den Ofen eingeführt wird.

Gattungsgemäße Schacht- bzw. Kupolöfen - wie sie beispielsweise in der DE-OS 196 22 695 beschrieben sind - dienen insbesondere der Erzeugung von Metallen, insbesondere von Gußeisen, und Metalllegierungen. Derartige Öfen werden häufig mit festen Kohlenstoffträgem, wie Koks, Kohle, kohlenstoffhaltigen Presslingen, Pellets, etc. befeuert.

Unter dem Begriff Schachtöfen seien aber auch Öfen zu verstehen, die beispielsweise zum Zwecke der Steinwolleproduktion Steine zu Schlacke schmelzen, die der Zink-, Bei- und/oder Kupferherstellung dienen, etc.

Die Luftfeuchtigkeit, die mit der Luft - dem sog. Wind - dem Schachtofen zugeführt wird, wirkt sich nachteilig auf den Ofenbetrieb aus. Um den Taupunkt des Windes abzusenken, wurde daher die Trocknung des Windes mittels konventioneller Kälteanlagen oder mittels adsorptiver Verfahren vorgeschlagen. Der für diese Verfahren erforderliche anlagen- sowie verfahrenstechnische Aufwand ist jedoch nicht unerheblich; des weiteren sind die genannten Verfahren vergleichsweise wartungsintensiv.

Bei denjenigen Schachtöfen, die mit Sauerstoffzusatz betrieben werden - denen also zumindest zeitweilig Sauerstoff zugeführt wird -, wird dieser in der Regel im flüssigen Zustand zur Verfügung gestellt. Er wird dabei aus einem entsprechenden Flüssigtank abgezogen, in einer Verdampfungsstation angewärmt sowie verdampft und anschließend dem Ofen zugeführt. Hierbei wird die während der Verdampfung freiwerdende Kälteleistung ungenutzt an die Atmosphäre abgegeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Sauer stoffverzehrenden Schachtofens, insbesondere eines Kupolofens, anzugeben, das die genannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll die bei der Verdampfung des dem Schacht- bzw. Kupolofen zuzuführenden Sauerstoffes entstehende Kälteleistung genutzt werden.

Dies wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß zumindest ein Teilstrom des dem Ofen zugeführten Sauerstoffes vor der Zuführung mit zumindest einem Teilstrom des dem Ofen zuzuführenden Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches in Wärmetausch gebracht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr die bei der Verdampfung des dem Schacht- bzw. Kupolofen zuzuführenden Sauerstoffes entstehende Kälteleistung nicht mehr ungenutzt an die Atmosphäre abgegeben, sondern auf das dem Ofen zuzuführende Sauerstoff-enthaltende Gasgemisch durch den Wärmetausch übertragen. Dies hat zur Folge, daß das dem Ofen zuzuführende Sauerstoff- enthaltende Gasgemisch abgekühlt und dadurch dessen Taupunkt abgesenkt wird. Die in dem Wind befindliche Luftfeuchtigkeit kondensiert dadurch aus und kann mit den bekannten Mitteln aus dem dem Ofen zuzuführenden Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisch abgetrennt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teilstrom des dem Ofen zuzuführenden Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches mit zumindest einem Teilstrom des Sauerstoff- enthaltenden Gasgemisches, der dem Wärmetausch mit zumindest einem Teilstrom des dem Ofen zugeführten Sauerstoffes zugeführt wird, in Wärmetausch gebracht wird.

Im Regelfall wird die Kälteleistung des Sauerstoffes nicht ausreichen, um bei einem typischen Anwendungsfall - dies sind ca. 2 bis 5% Sauerstoff bezogen auf die dem Ofen zugeführte Windmenge - signifikante Kondensatmengen aus dem Wind abzuführen. Mittels der vorgenannten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Wind, der dem Wärmetausch mit zumindest einem Teilstrom des dem Ofen zugeführten Sauerstoffes zugeführt wird, beispielsweise in einem Gegenströmer (vor)gekühlt werden. Der dadurch erreichbare Taupunkt hängt sowohl von der Eingangsfeuchte des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches als auch der eingesetzten Sauerstoffmenge ab.

Vorteilhafterweise erfolgt - entsprechend einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens - bei einem Schachtofen, der wenigstens zwei Düsenebenen aufweist, die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches in den Ofenschacht über die untere(n) Düsenebene(n). Dies gilt insbesondere dann, wenn weitere Düsenebenen relativ hoch am Schachtofen angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren weiterbildend wird vorgeschlagen, daß die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches bzw. des Windes im Bereich der Windzone des Ofenschachts erfolgt, da in diesem Bereich des Ofenschachts die eigentliche Verbrennung, zu deren Zweck die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches bzw. des indes geschieht, abläuft. Mittels dieser Verfahrensweise verbessert sich die Metallurgie des Schmelzprozesses. Die daraus resultierenden Einsparungen an C-, Si- und Mn-Trägermaterialien führen zu einer Senkung der Gattierungskosten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Verdichtete (Umgebungs)Luft wird über Leitung 1 einem als Gegenströmer ausgebildeten Wärmetauscher E zugeführt. In diesem wird sie gegen den getrockneten Luftstrom in der Leitung 5, auf den im folgenden noch näher eingegangen werden wird, abgekühlt. Das bei der Abkühlung der in dem Wärmetauscher E eintretenden feuchten Luft anfallende Kondensat wird aus dem Wärmetauscher E über Leitung 2 abgeführt.

Die vorgetrocknete und gesättigte Luft wird nunmehr über Leitung 3 einem Kondensator K zugeführt. Innerhalb des Kondensators K sind vorzugsweise mehrere Verdampfer V, V' und V" angeordnet. Die in den Kondensator K eintretende Luft wird in diesem unter Auskondensation von weiterer Feuchtigkeit, die aus dem Kondensator K über Leitung 4 abgeführt, weiter gekühlt.

Den Verdampfern V, V' und V" wird über die Leitungen 8, 9 und 10, die von der gemeinsamen Zuführleitung 7 abzweigen, Sauerstoff - beispielsweise aus einem Flüssigtank - zugeführt. Selbstverständlich kann der zugeführte Sauerstoff auch aus einer anderen "Quelle", wie z. B. einer kryogenen Luftzerlegungsanlage stammen.

Da während des Betriebes die erwähnten Sauerstoffverdampfer V, V', V" bzw. einzelne Segmente dieser Sauerstoffverdampfer V, V', V" vereisen können, werden sie zeitweilig mittels der Ventile a, b und c von der Sauerstoffzuführleitung 7, mit der sie über die Leitungen 8, 9 bzw. 10 in Verbindung stehen, zum Zwecke des Abtauens getrennt.

Parallel zu den im Kondensator K angeordneten Sauerstoffverdampfem V, V' und V'' ist wenigstens ein weiterer Verdampfer V''' angeordnet, der insbesondere im sog. Winterbetrieb zum Einsatz kommt. Darunter ist der Zustand zu verstehen, bei dem aufgrund einer großen Sauerstoffmenge und einer sehr trockenen Umgebungsluft Vereisung dadurch entsteht, daß die Austrittstemperatur am Kondensator K unterhalb des Gefrierpunktes fällt. Um dies zu vermeiden, wird der Sauerstoffstrom bei geöffnetem Ventil d über die Leitung 11 dem Sauerstoffverdampfer V''' zugeführt, in diesem gegen die Atmosphäre erwärmt sowie verdampft und anschließend über die Leitung 12 dem Schacht- bzw. Kupolofen zugeführt.

Die im Kondensator K gekühlte und gesättigte Luft wird über Leitung 5 dem bereits erwähnten Wärmetauscher E zugeführt, in diesem im Gegenstrom weiter erwärmt und anschließend über Leitung 6 - gegebenenfalls über einen Winderhitzer - dem Schacht- bzw. Kupolofen zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens ermöglicht eine vergleichsweise einfache und wenig wartungsintensive Trocknung des dem Ofen zugeführten Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches. Im Gegensatz zu den vorgenannten, zum Stand der Technik zählenden Verfahren benötigt das erfindungsgemäße Verfahren keine Betriebsmittel und ist daher sehr wartungsfreundlich. Während herkömmliche Kälteanlagen Kompressoren mit entsprechenden Antrieben und eine Vielzahl von Regeleinrichtungen für den Kühlkreislauf aufweisen, entfallen diese Bauteile bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Auch die beispielsweise bei adsorptiven Verfahren erforderlichen Schaltventile erübrigen sich bei dem erfindungsgemäße Verfahren.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens, insbeson dere eines Kupolofens, bei dem der Ofenschacht mit einem entsprechenden Ein satz kontinuierlich oder diskontinuierlich befüllt, bodenseitig die Schmelze entnommen und dem Ofenschacht, insbesondere in seinem unteren Bereich ein Sauerstoff-enthaltendes Gasgemisch, insbesondere Luft, sowie zumindest zeitweilig Sauerstoff zugeführt werden, wobei der Sauerstoff vor der Zuführung in den Ofen mit einer Temperatur vorliegt, die unterhalb derjenigen Temperatur liegt, mit der er in den Ofen eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teilstrom des dem Ofen zugeführten Sauerstoffes (3) vor der Zuführung mit zumindest einem Teilstrom des dem Ofen zuzuführenden Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches (8, 9, 10) in Wärmetausch (K) gebracht wird.

2. Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teilstrom des dem Ofen zuzuführenden Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches (5) mit zumindest einem Teilstrom des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches (1), der dem Wärmetausch (K) mit zumindest einem Teilstrom des dem Ofen zugeführten Sauerstoffes (8, 9, 10) zugeführt wird, in Wärmetausch (E) gebracht wird.

3. Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schachtofen wenigstens zwei Düsenebenen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches (6) in den Ofenschacht über die unteren Düsenebene(n) erfolgt.

4. Verfahren zum Betreiben eines Sauerstoff-verzehrenden Schachtofens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Sauerstoff-enthaltenden Gasgemisches (6) in den Ofenschacht im Bereich der Windzone des Ofenschachts erfolgt.