DE2311527C3 - Einrichtung zur Absaugung und Verwertung brennbarer Gase aus HüttenÖfen, insbesondere Konvertern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Absaugung und Verwertung brennbarer Gase aus Hüttenöfen, insbesondere Konvertern, mit einer von einem Kühlmantel umgebenen Gasabsaugleitung, deren Einlaß sich über der Ofenmündung befindet und mit einer Luftleitung, deren Einlaß konzentrisch um den Einlaß der Gasabsaugleitung angeordnet ist.

Bekanntlich geben Hüttenöfen und insbesondere Konverter bei der Stahlerzeugung während der Behandlung der Schmelze mit Luft oder vorzugsweise mit reinem Sauerstoff große Mengen staubbeladenen Kohlenmonoxyds ab, das im allgemeinen durch eine über der Ofenmündung angeordnete Haube abgeführt wird. Dabei wird jedoch durch den Spalt, der zwischen der Haube und der Ofenmündung freigelassen werden muß, auch Luft angesaugt; daher verbrennt das Kohlenmonoxyd in der Haube und der daran angeschlossenen Absaugleitung. Da die aus dem Ofen austretenden Gase bereits eine hohe Temperatur haben — ganz besonders bei Sauerstoff-Konvertern ~-, erzeugt diese Verbrennung außerordentlich hohe ίο Temperaturen, die die Ofenmündung, Haube und Absaugleitung trotz der Wasserkühlung, mit der die letzteren ausgerüstet zu sein pflegen, rasch beschädigen. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde schon am Umfang des Konvertermundes ein Luftstrom abgesaugt der auch mit Abgas gemischt sein konnte. Dieser abgesaugte Luftstrom wurde an einer entfernt vom Einlaß gelegenen Stelle wieder in den Hauptstrom der abgezogenen Gase eingeführt. Dadurch wurde der Abgasstrom nach dieser Wiedereinführung ein Misch-

»o strom. Hinter der Wiedereinführungsstelle fand die Verbrennung der Gase im Hauptstrom statt. Mit anderen Worten wurde nach diesem Stand der Technik ausschließlich die Verbrennung vom Konvertermund bzw. von der Ansaugstelle in einen von der Ansaugstelle weiter abgelegenen Bereich der Absaugrohre zurückverlegt. Eine gesteuerte und regelbare Verbrennung, also eine effektive Verwertung des Abgases fand hier nicht statt, sondern lediglich eine Umwärmung an der Verbrennungsstelle in dem Abgassaugrohr durch eine vollständige Wasserkühlung. Mit dieser vorbekannten Einrichtung wird also nicht die Überhitzung der Haubenwandung und erst recht nicht diejenige des anschließenden Einlasses vermieden. Es wird dagegen eine aufwendige Bauart mit Sonderkühlrohren getrieben und von einer geregelten und genau steuerbaren Bemessung der Kühlluft und einer nutzbaren Verwertung der Abgase in angepaßten Mengen konnte keine Rede sein. Insbesondere das letztere würde aber bei der Rückgewinnung von Abgasen aus Konvertern eine sehr erhebliche Rolle spielen, da bekanntlich dort ein Chargenbetrieb stattfindet mit sehr unterschiedlichem Anfall von rückgewinnbaren Abgasen (DT-OS 15 08 134).

Es ist auch schon bekannt, eine die Absaugehaube über dem Konvertermund umgebende und den Spalt zwischen der Absaugehaube und dem Konvertermund überdeckende äußere Haube anzuordnen zur Erzeugung eines Gasstromes an diesem Spalt vorbei. Dazu wird in der äußeren Haube ein Unterdruck aufrechterhalten, es kann auch in den Raum zwischen innerer und äußerer Haube ein Schutzgas eingeleitet werden. Die Abluft aus der äußeren Haube bzw. das Abgas aus der äußeren Haube wird abgeblasen und nicht dem Hauptabsaugestrom zugeführt. Eine getrennte Führung der Gase zu einer Brennkammer ist nicht erwähnt (DT-OS 14 08 153).
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei

* Einrichtungen der gattungsgemäßen Art in den Gasabsaugleitungen hohe Temperaturen zu vermeiden und die in der Hilfsleitung oder -leitungen angesaugte Luft mit den brennbaren Gasen zunächst in einer Brennkammer zu mischen, die am Ende der Absaugleitung entfernt von der Ofenmündung angeordnet ist, um sie zu verwerten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaßende der Gasabsaugleitung eine Brennkammer vorgesehen ist, in die sowohl

die Gasabsaugleitung als auch die Ober getrennte Leitungen und ein Gebläse geführte Luftleitung münden, und daß ein Entstauber, ein Saugzug und eine Esse zur Abführung der verbrannten Gase aus der Brennkammer vorgesehen sind. Zwischen Saugzug und Esse ist eine Rückströmleitung für verbranntes Abgas vorgesehen, die über eine Regeleinrichtung zu einem ringförmig zwischen dem Einlaß der Gasabsaugleitung und dem Einlaß der Luftleitung angeordneten Auslaß führt, um einen ringförmigen Inertgas-Vorhang um die Auslaßmündung des Ofens und das Einlaßende der üasabsaugleitung herum zu erzeugen.

Die Einrichtung nach der Erfindung umfaßt weiterhin Einrichtungen, mit denen gekühlte, verbrannte Gase aus der Brennkammer in das Einlaßende der Gasabsaugleitung und gegen deren Wand geleitet werden, um dort eine Schutzschicht zu bilden. Der die Gasabsaugleitung umgebende Kühlwassermantel, in den Wasser tangential eingeleitet wird, hat eine radiale Breite, die dem Krümmungsradius der Gasabsaugleitung an deren *> Biegungen umgekehrt proportional ist.

Nach der Erfindung hat die Einrichtung eine erste Zusatzhaube, die sich in Füllstellung des Ofens über der Ofenmündung befindet, und die über Ventile mit einer Luftsammeikammer verbunden ist, und eine zweite Zusatzhaube, die sich in Abstichstellung des Ofens über der Ofenmündung befindet, die über Ventile ebenfalls mit der Luftsammeikammer verbunden ist, und auch der Einlaß der Luftleitung ist über Ventile mit der Luftsammeikammer verbunden.

Bei einer Einrichtung nach der Erfindung wird der Verschleiß der Abzughaube erheblich verringert. Die bauliche Einrichtung der Hütte wird dadurch außerordentlich vereinfacht und übersichtlicher und die wiedergewonnene Energie aus der Gasverbrennung kann auf ein Höchstmaß gebracht werden und hierzu können hochentwickelte neuzeitliche Mittel verwendet werden. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine vereinfachte Teilschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anlage,

F i g. 2 eine Teilansicht der Absaugleitung von F i g. 1 im Längsschnitt,

F i g. 3 eine vergrößert gezeichnete Srhniuansicht längs der Linie IH-IlI in Fig. 2,

Fig.4 und 5 Teilansichten ähnlich der Fig. 1. die jedoch Varianten darstellen.

Auf Fig. 1 ist 1 ein um eine Achse O in herkömmlicher Weise schwenkbarer Konverter, der in drei verschiedene Stellungen schwenkbar ist, nämlich in eine vertikale Betriebsstellung (ausgezogene Linien), in eine Füllstellung 1 a und in eine Abstichstellung 1 b(beide gestrichelt gezeichnet). Während der senkrechten Stellung wird in die obere Mündung des Konverters wie üblich eine Lanze 2 eingeführt, durch die Sauerstoff in das flüssige Metall geblasen wird. Dann entweicht aus der Konvertermündung eine große Menge staubbeladenen, brennbaren Kohlenmonoxids, das die bekannt hohe Temperatur hat und deshalb aufgefangen werden soll.

Hierzu umfaßt die herkömmliche Schutzhaube 3, die sich in der Sauerstoffblasstellung über der Konvertermündung befindet, daß Einlaßende einer in geeigneter Weise wassergekühlten Absaugleitung 4, deren anderes Ende in eine im Abstand vom Konverter angeordnete Brennkammer 5 mündet. Diese Kammer besteht vorzugsweise aus einem mit einem Dampfkessel beliebiger Art verbundenen Gasofen. Die vergleichsweise gekühlten Verbrennungsgase aus Kammer 5 in einen Staubabscheider 6 und werden durch ein Gebläse 8 durch eine Esse 7 ins Freie geleitet.

Das Einlaßende der Absaugleitung 4 ist von einer ringförmigen Wand 9 umgeben, die eine Ringleitung 10 abgrenzt, deren Mündung über der Konvertermündung liegt. Diese Leitung ist über eine Leitung U mit einem geeigneten Ventil 12 mit dem Auslaß des Gebläses 8 verbunden.

Die ringförmige Wand 9 ist ihrerseits von einer weiteren ringförmigen Wand 13 umgeben, die zusam men mit der Wand 9 eine weitere Ringleitung 14 abgenzt, die über Ventile wie etwa IS mit einer oberen Luftsammeikammer 16 verbunden ist. Die letztere wiederum ist mit der Niederdruckseite eines Luftgebläses 18 verbunden, dessen Hochdruckseite durch eine Leitung 19 mit der Brennkammer 5 verbunden ist. Leitung 14, Kammer 16 und die Leitungen 17 und 19 bilden zusammen eine Zusatzluftleitung, durch die Umgebungsluft in die Brennkammer gedrückt werden kann, um die durch die Gasleitung 14 zugeführten, brennbaren Gase zu verbrennen.

Über der Füllstellung la der Konvertermündung ist eine erste seitliche Zusatzhaube 20 angeordnet, die über Ventile wie etwa 21 mit der Luftsammeikammer 16 verbunden ist. Über der Abstichstellung \b der Konvertermündung ist eine weitere seitliche Zusatzhaube 22 angeordnet, die über Ventile wie etwa 23 ebenfalls mit der Luftkammer 16 verbunden ist.

Befindet sich der Konverter in der senkrechten Stellung (Fig. 1) und wird durch die Lanze 2 Sauerstoff in das flüssige Metall geblasen, so sind die Ventile 21,23 geschlossen und die Ventile 15 geöffnet. Die staubbela· denen, brennbaren Gase werden in der Absaugleitung 4 aufgefangen und mit Hilfe des Gebläses 8 in die Brennkammer 5 gesaugt, während das Gebläse 18 Umgebungsluft in die Luftleitung 14 saugt und in die Kammer 5 drückt. Natürlich muß dabei das Gebläse 18 diejenige Luftmenge liefern, die zur vollständigen Verbrennung der aus dem Konverter austretenden Gase benötigt wird; das Gebläse 8 muß so eingestellt sein, daß es die gesamte, aus dem Konverter austretende Gasmenge abzusaugen vermag. Sind diese Bedingungen erfüllt, so finde', in den Leitungen 10 und 14 praktisch überhaupt keine Verbrennung statt. Daher sind Haube 3 und Absaugleitung 4 nicht der außerordentlich hohen Temperatur ausgesetzt, die sich sonst aus der Verbrennung des vom Konverter erzeugten Kohlenmonoxids ergibt. Diese Verbrennung findet nur in der Brennkammer 5 statt, die in geeigneter Weise mit Wasserrohren ausgekleidete, feuerfeste Wände umfassen kann und in die nur Gase gelangen, die durch den Wasserkühlmantel der Absaugleitung bereits etwas abgekühlt worden sind.

Die aus der Brennkammer 5 austretenden, verbrannten Gase werden vorzugsweise weiter gekühlt, wie z. B. durch im Staubabscheider 6 angeordnete Wassersprüher. Ein Teil der gekühlten und entstaubten Gase wird durch Leitung 11 und Ventil 12 abgezweigt und somit veranlaßt, durch die Leitung zu strömen, an deren Auslaß diese Gase um die Mündung des Konverters und den Einlaß der Absaugleitung 4 herum einen Inertgas-Vorhang bilden, der das Eindringen brennbarer Gase in die Zusatzluftleitung vollständig verhindert. Die diesen Vorhang bildenden Gase werden zum Teil in der Absaugleitung 4 und zum Teil in der Leitung 14 aufgefangen.

Wenn das Blasen mit Sauerstoff beendet ist, wird die Lanze 2 herausgezogen und der Konverter in die Stellung \b (Abstich) gekippt. Die Ventile 15 werden geschlossen und die Ventile 23 geöffnet, so daß die aus

dem Konverter austretenden, staubbeladenen Gase durch die zweite Zusatzhaube 22 zusammen mit Umgebungsluft aufgefangen und in die Brennkammer 5 gedrückt werden, in der sich vorzugsweise ein Zündbrenner befindet.

Dann wird der Konverter in die Füllstellung la gebracht, um eine neue Charge flüssigen Metalls aufzunehmen. Während dieses Vorganges sind die Ventile 23 geschlossen und die Ventile 21 geöffnet, so daß die aus dem Konverter austretenden Gase und Rauche durch die erste seitliche Haube 20 aufgefangen werden.

Die F i g. 2 und 3 zeigen eine besondere Anordnung der Absaugleitung 4, bei der die letztere in herkömmlicher Weise durch einen Wasserkühlmantel in einem ringförmigen Zwischenraum 25 gekühlt wird, der durch zwei im Abstand voneinander angeordnete Wände 4a und 4b begrenzt wird und wobei das Kühlwasser tangential in diesen Zwischenraum eingeleitet wird, wie z. B. aus mehreren Düsen 24. Versuche zeigen, daß die Drehbewegung der Wasserschicht eine wirksame Kühlung begünstigt, daß jedoch in der Praxis diese Bewegung längs der Leitung schnell verschwindet. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß an den Biegungen die Geschwindigkeit der Wassermenge unregelmäßig ist, wodurch Wirbel erzeugt werden.' Diese Tatsache wird in den Fig.2 und 3 dadurch verhindert, daß die radiale Breite des ringförmigen Raums 25 mehr oder weniger umgekehrt proportional zum Krümmungsradius der Biegung vergrößert ist. Dadurch kann die Drehgeschwindigkeit praktisch konstant gehalten werden, so daß die Drehbewegung längs der gesamten Länge der Leitung bis zur Brennkammer erhalten bleibt.

Fig.4 zeigt eine Variante, bei der die durch die Leitungen 111 und 10 zurückgeführten, abgekühlten und

ίο entstaubten Gase nicht mehr zur Bildung eines Inertvorhanges benutzt werden, sondern durch Löcher 10a in das Einlaßende der Absauglcitung 4 geleitet werden, um an der Wand der letzteren eine vergleichsweise kühle Schutzschicht zu bilden, wobei das untere Ende der Leitung 10 verschlossen ist.

F i g. 5 zeigt eine weitere Variante, bei der die zurückgeführten Gase durch Löcher 106 in die Lufteinlaßleitung 14 geleitet werden, wobei das untere Ende der Leitung 10 wieder verschlossen wird. Dieses

jo Einleiten inerter Gase in die Zusatzluftleitung und in die Brennkammer 5 gestattet, einfach durch Betätigen von Ventil 12 die Menge Verbrennungsluft in der Kammer wählbar zu vermindern.

Die Anordnungen der Fig. 1, 4 und 5 können auch miteinander kombiniert werden, falls dies wünschenswert erscheint.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

23 Π 527 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Absaugung und Verwertung brennbarer Gase aus Hüttenöfen, insbesondere Konvertern, mit einer von einem Kühlmantel umgebenen Gasabsaugleitung, deren Einlaß sich über der Ofenmündung befindet und mit einer Luftleitung, deren Einlaß konzentrisch um den Einlaß der Gasabsaugleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaßende der Gasabsaugleitung (4) eine Brennkammer (5) vorgesehen ist, in die sowohl die Gasabsaugleitung (4) als auch die über getrennte Leitungen (17, t9) und ein Gebläse (18) geführte Luftleitung münden, und daß ein Entstauber (6). ein Saugzug (8) und eine Esse (7) zur Abführung der verbrannten Gase aus der Brennkammer (5) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zwischen Saugzug (8) und Esse (7) abzweigende Rückströmleiiung (11) für verbranntes Abgas aufweist, die über eine Regeleinrichtung (12) zu einem ringförmig zwischen dem Einlaß der Gasabsaugleitung (4) und dem Einlaß der Luftleitung (17) angeordneten Auslaß (10) führt, um einen ringförmigen lnertgasvorhang um die Auslaßmündung des Ofens (1) und das Einlaßende der Gasabsaugleitung (4) herum zu erzeugen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (10a, 10b) umfaßt, mit denen gekühlte, verbrannte Gase aus der Brennkammer (5) in das Einlaßende der Gasabsaugleitung (4) und gegen deren Wand geleitet werden, um dort eine Schulzschicht zu bilden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gasabsaugleitung (4) umgebende Kühlwassermantel (4a, 4b), in den Wasser tangential eingeleitet wird, eine radiale Breite hat, die dem Krümmungsradius der Gasabsaugleitung (4) an deren Biegungen umgekehrt proportional ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Zusatzhaube (20) umfaßt, die sich in Füllstellung (la) des Ofens (1) über der Ofenmündung befindet, umd die über Ventile (21) mit einer Luftsammeikammer (16) verbunden ist, und daß sie eine zweite Zusatzhaube

(22) umfaßt, die sich in Abstichstellung (1 b) des Ofens über der Ofenmündung befindet, die über Ventile

(23) ebenfalls mit der Luftsammeikammer (16) verbunden ist, und daß auch der Einlaß (14) der Luftleitung (17) über Ventile (t5) mit der Luftsammelkammer (16) verbunden ist.