DE2360066C2

DE2360066C2 - Pressureless device for cooling the exhaust gases from steel works converters

Info

Publication number: DE2360066C2
Application number: DE2360066A
Authority: DE
Inventors: Otto 4140 Rheinhausen Kalb; Karl-Heinz 4100 Duisburg Simon
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1973-12-01
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1975-12-18
Also published as: FR2253094A1; FR2253094B3; IT1026550B; BE822559A; DE2360066B1

Description

Die Erfindung betrifft eine drucklose Einrichtung zum Kühlen der Abgase von Stahlwerkskonvertern, bestehend aus einem Abgaskamin mit Wärmetauschern, in welchen während des Blasvorgangs des Konverters das die heißen Abgase kühlende Wasser verdampft, wobei die Wärmetauscher durch Dampf- sowie Kondensatleitungen an einen sekundären Kreislauf angeschlossen sind, welcher aus untereinander verbundenen Kondensatoren sowie Dampf- bzw. Kondensat-Auffangsbehältern besteht und in welchem der zugeführte Wasserdampf kondensiert und das Kondensat den Wärmetauschern wieder zugeführt wird.The invention relates to a pressureless device for cooling the exhaust gases from steelworks converters, consisting from an exhaust chimney with heat exchangers, in which during the blowing process of the converter the water that cools the hot exhaust gases evaporates, the heat exchangers through steam and condensate lines are connected to a secondary circuit, which consists of interconnected Condensers as well as steam or condensate collecting containers and in which the supplied Water vapor condenses and the condensate is returned to the heat exchangers.

Es sind Einrichtungen zum Kühlen der Abgase von metallurgischen öfen bekannt, die als Wärmetauscher ausgeführte wassergekühlte Kamine aufweisen. Diese Einrichtungen werden als Druckkessel mit Dampfverwertung bzw. anschließender Dampfkondensation oder als drucklose Anlagen mit anschließender Dampfkondensation ausgeführt.There are known devices for cooling the exhaust gases from metallurgical furnaces, which act as heat exchangers Have executed water-cooled chimneys. These facilities are called pressure boilers with steam recovery or subsequent steam condensation or as pressureless systems with subsequent steam condensation executed.

Bei den als Druckkessel arbeitenden Kühleinrichtungen ist der Dampfanfall bzw. die Dampferzeugung, insbesondere bei Stahlwerkskonvertern, diskontinuierlich, so daß die anfallende, dem Gas entzogene Wärmemenge zum Teil gespeichert wird. Dies erfolgt in der Regel durch Speichern von Dampf, wobei ein Druckanstieg in dem gesamten System eintritt. Demzufolge steigt die Verdampfungstemperatur des Wassers an und es wird eine entsprechende Wärmemenge gespeichert. Diese dem Gas entzogene und gespeicherte Wärmemenge kann gleichmäßig während des Blasbetriebes und während der Blaspausen durch Druckabbau als Dampf der Kondensationseinrichtung zugeführt werden. Es ist mindestens möglich, eine solche Wärmemenge zu speichern, die eine ausreichende Dampfmenge während der Blaspausen gewährleistet.In the case of the cooling devices working as pressure vessels, the amount of steam or the generation of steam is, in particular in steelworks converters, discontinuously, so that the amount of heat extracted from the gas is partially saved. This is usually done by storing steam, with a pressure increase in occurs throughout the system. As a result, the water's evaporation temperature rises and it becomes a corresponding amount of heat is stored. This amount of heat withdrawn from the gas and stored can evenly during the blowing operation and during the blowing pauses by pressure reduction as steam Condensation device are supplied. It is at least possible to store such an amount of heat that which ensures a sufficient amount of steam during the pauses between blowing.

Anders ist es bei den bekannten wassergekühlten, drucklosen Einrichtungen, wo ein Speichern der Wärmemenge bzw. des Dampfes nicht möglich ist. da die anfallenden Dampf- bzw. Wärmemengen sehr große Speichereinrichtungen erfordern. Der entstehende Dampf muß also kurzfristig nach seiner Erzeugung kondensiert werden. Während der Blaspausen oder längeren Stillstandszeiten, z. B. während des Ausmauerns, ist dann in dem sekundären Kühlungskreis entweder wenig oder kein Dampf vorhanden. Dies bedeutet, daß das in dem gesamten Rohrleitungssystem einschließlich der Dampf- oder Ausdampftrommeln, die nicht mit Wasser gefüllt sind, ein Unterdruck entsteht. Um dies zu vermeiden, wird dieser Teil des Kühlsystems mit einem anderen Medium gefüllt — üblicherweise mit fremdem Dampf. Selten wird auch Luft verwendet, die wegen ihrer starken Oxidationsauswirkungen unerwünscht istIt is different with the known water-cooled, pressureless devices, where the amount of heat is stored or steam is not possible. because the amount of steam and heat generated is very large Require storage facilities. The resulting steam must therefore shortly after its generation be condensed. During the pauses between blowing or longer downtimes, e.g. B. during bricklaying, there is then either little or no steam in the secondary cooling circuit. This means that that in the entire pipeline system including the steam or exhaust drums that are not with Water are filled, a negative pressure is created. To avoid this, this part of the cooling system is used filled with another medium - usually with external steam. Air is rarely used, too is undesirable because of its strong oxidative effects

Eine bekannte drucklose Kühleinrichtung nach der DT-PS 11 79 572 besteht aus einem Kamin, welcher eine zylindrische Außenw^nd sowie eine dazu konzentrisch angeordnete Innenwand aufweist. Der Raum zwischen den beiden Wänden ist von Wasser durchströmt. Bei der Abkühlung der an der Innenwand vorbeiströmenden heißen Abgase wird die Innenwand und somit das Kühlwasser erhitzt. Der anfallende Dampf wird aus dem Kamin abgeführt und über einen Abscheider in eine Kondensationsvorrichtung geleitet. Das entstandene Kondensat wird aus dem sekundären Kühlkreislauf wieder in den Wärmeaustauschteil des Kamins eingeleitet Der Wasserdampf kondensiert kurzfristig nach seiner Erzeugung, so daß nach Beendigung des Blasvorgangs des Konverters zunächst durch den Abgaskamin nur noch geringe, wesentlich kältere Gasmengen aus dem Konverter strömen. Beim Kippen des Konverters aus der Blasstellung hört schließlich die Zufuhr heißer Gase völlig auf. Hierdurch verringert sich die im Wärmeaustauschraum des Abgaskamins entstehende Dampfmenge, bis die Dampfentwicklung ganz aufhört. Um dabei einen Unterdruck in diesem Teil des Kühlsystems zu vermeiden, wird eine entsprechende Menge von außerhalb der Kühleinrichtung erzeugtem Dampf zugeführt. Dieser Dampf, der im Kühlkreislauf bleibt, kondensiert im weiteren Prozeßablauf und bildet einen Überschuß an Kondensat, der aus dem System abgeführt werden muß. Somit gehen erhebliche Wärmemengen unausgenutzt verloren.A known pressureless cooling device according to DT-PS 11 79 572 consists of a chimney, which a cylindrical outer wall and one concentric to it having arranged inner wall. Water flows through the space between the two walls. When the hot exhaust gases flowing past the inner wall cool down, the inner wall becomes and thus the cooling water is heated. The resulting steam is discharged from the chimney and via a separator passed into a condensation device. The resulting condensate is from the secondary The cooling circuit is reintroduced into the heat exchange section of the chimney. The water vapor condenses shortly after its generation, so that after the end of the blowing process of the converter initially through Only small, much colder amounts of gas flow out of the converter through the exhaust stack. When tilting of the converter from the blowing position finally stops the supply of hot gases completely. This reduces the amount of steam generated in the heat exchange space of the flue gas until the steam is generated completely stops. In order to avoid a negative pressure in this part of the cooling system, a corresponding Amount of generated outside the cooling device steam supplied. This steam that is in the cooling circuit remains, condenses in the further course of the process and forms an excess of condensate, which from the System must be discharged. This means that considerable amounts of heat are lost unused.

Abgesehen von diesem Nachteil erfordert die Zuführung von zusätzlichem Dampf, falls er einer bereits vorhandenen Anlage entnommen wird, unter Umständen eine Vergrößerung dieser Anlage, in jedem Falle jedoch die Verlegung besonderer Dampfleitungen. Die Installation eines gesonderten Dampferzeugers für den Betrieb des Konverters ist wegen der verhältnismäßig geringen erforderlichen Dampfmenge unwirtschaftlich.Aside from this disadvantage, it requires the supply of additional steam if it is an already existing one Attachment is removed, possibly an enlargement of this attachment, but in any case the laying of special steam lines. The installation of a separate steam generator for the Operation of the converter is uneconomical because of the relatively small amount of steam required.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Kühlen der Abgase von Stahlkonvertern in der Weise zu verbessern, daß die Vermeidung eines Unterdrucks im Kühlsystem während der Blaspausen des Konverters oder längeren Stillstandszeiten mit einfachen und aus energetischer Sicht wirtschaftlicheren Mitteln ermöglicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe sind diejenigen Teile des Kühlsystems, die den während des Blasvorgangs des Konverters entstandenen Wasserdampf enthalten, bei der Beendigung des Blasvorgangs mit Inertgas beaufschlagbar und beim Wiedereinsetzen des Blasvorgangs entlüftbar. Die Verwendung eines Inertgases bietet insbesondere den Vorteil, daß keine Korrosionserscheingungen im Kühlsystem auftreten. Das Inertgas weist einen geringen Überdruck auf, der zwi-The object of the invention is to provide a device for cooling the exhaust gases from steel converters in the manner to improve that the avoidance of a negative pressure in the cooling system during the blowing pauses of the converter or longer downtimes with simple and from an energetic point of view more economical means will. To solve this problem, those parts of the cooling system that are exposed during the blowing process are contain water vapor generated by the converter when the blowing process is terminated with inert gas can be acted upon and vented when the blowing process is restarted. The use of an inert gas in particular offers the advantage that no corrosion phenomena occur in the cooling system. That Inert gas has a slight overpressure between

sehen 0 bis 3000 mm WS liegt. Das Gas kann entweder in den üblichen Gasbehältern gespeichert oder durch das Werksnetz zur Verbrauchsstelle geführt werden. Dazu ist zwar auch eine Leitung für das Gas erforderlich, die jedoch einfacher ist, als eine entsprechende Dampfleitung, weil hierbei keine wärmetechnischen Probleme entstehen.see 0 to 3000 mm WS. The gas can either be stored in the usual gas containers or through the plant network can be routed to the point of consumption. This also requires a line for the gas, which, however, is simpler than a corresponding steam line because it does not have any thermal technology Problems arise.

Nach einem weiteren Merkmal de/ Erfindung ist eine den Kondensator mit den Auffangbehältern verbindende Dampfleitung an einer Inertgas-Zuführungsleitung zu- und abschaltbar angeschlossen.According to a further feature of the invention, a condenser is connected to the collecting containers Steam line connected to an inert gas supply line so that it can be switched on and off.

Die Erfindung wird an Hand einer beispielsweisen, in der Zeichnung schematisch dargestellten Abgaseinrichtung näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on an exemplary exhaust device shown schematically in the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abgaseinrichtung in Seitenansicht,Fig. 1 shows an exhaust device according to the invention in Side view,

F i g. 2 eine etwas abweichende Ausführung des Kondensatbehälters der Abgaseinrichtung gemäß Fig. 1-F i g. FIG. 2 shows a slightly different design of the condensate container of the exhaust gas device according to FIG Fig. 1-

Wie F i g. 1 zeigt, besteht der wassergekühlte Abgaskamin 1 aus einem Außenmantel 12 und einem mit diesem koaxial angeordneten Innenmante! 13. Die beiden Mäntel 12 und 13 sind durch Zwischenwände 14 miteinander verbunden. Der wasserdurchströmte Raum zwischen dem Außenmantel 12 und dem Innenmantel 13 bildet einen Wärmeaustauscher. In dem dargestellten Beispiel ist der Wärmeaustauscher in der Achsrichtung in drei Sektionen la, 16, Ic eingeteilt, von denen jede selbständig an einen gemeinsamen sekundären Kühlkreislauf angeschlossen ist. Der sekundäre Kühlkreislauf besteht im wesentlichen aus zwei Auffangbehältern tla und 116, einem Kondensator 3, einem Kondensatbehälter 5 sowie aus zugeordneten Dampf- und Kondensatleitungen 2a, 26, 2c, 15a, 156,15c, 16a, 166 und 17 samt Armaturen 8 und 19. Der Auffangbehälter 11a ist einerseits über einen Teil der Dampfleitung 2a und andererseits über die Kondensatleitungen 15a mit dem Wärmeaustauschraum der Sektion la verbunden. Analog ist der zweite Auffangbehälter 116 an den Wärmeaustauschraum der Abgaskaminsektion 16 bzw. Ic über Dampfleitungen 26 bzw. 2c und Kondensatleitungen 156 bzw. 15c angeschlossen. Dabei sind jeweils die Dampfleitungen 2a, 26 und 2c an dem oberen Teil der im wesentlichen vertikal angeordneten Abgaskaminsektionen la, 16 und Ic angeschlossen; die Kondensatleitungen 15a, 156 und 15c münden jeweils in den unteren Teil der entsprechenden Sektion la, 16 und Ic. Die oberen Teile der Auffangbehälter Ha und 116 sind über eine Dampfsteigleitung 17 bzw. eine Anschlußleitung 18 mit dem Kondensator 3 verbunden. In der Dampfsteigleitung 17 ist noch das Abblasventil 19 eingebaut. Der mit dem Kondensator 3 durch eine U-förmige Rohrleitung 4 verbundene Kondensatbehälter 5 steht weiterhin über eine Kondensatleitung 16a bzw. 166 mit dem Auffangbehälter 11a bzw. 116 in Verbindung. Like F i g. 1 shows, the water-cooled exhaust gas chimney 1 consists of an outer jacket 12 and an inner jacket arranged coaxially with it! 13. The two jackets 12 and 13 are connected to one another by partition walls 14. The space through which water flows between the outer jacket 12 and the inner jacket 13 forms a heat exchanger. In the example shown, the heat exchanger is divided in the axial direction into three sections la, 16, Ic, each of which is independently connected to a common secondary cooling circuit. The secondary cooling circuit essentially consists of two collecting containers tla and 116, a condenser 3, a condensate container 5 and associated steam and condensate lines 2a, 26, 2c, 15a, 156, 15c, 16a, 166 and 17 including fittings 8 and 19. The collecting container 11a is connected on the one hand to the heat exchange space of the section la via part of the steam line 2a and on the other hand via the condensate lines 15a. Similarly, the second collecting container 116 is connected to the heat exchange space of the exhaust gas chimney section 16 or Ic via steam lines 26 or 2c and condensate lines 156 or 15c. The steam lines 2a, 26 and 2c are each connected to the upper part of the essentially vertically arranged exhaust chimney sections la, 16 and Ic; the condensate lines 15a, 156 and 15c each open into the lower part of the corresponding section la, 16 and Ic. The upper parts of the collecting containers Ha and 116 are connected to the condenser 3 via a steam riser pipe 17 and a connecting pipe 18, respectively. The blow-off valve 19 is also installed in the steam riser pipe 17. The condensate container 5 connected to the condenser 3 by a U-shaped pipe 4 is also connected to the collecting container 11a and 116 via a condensate line 16a or 166, respectively.

An der Dampfsteigleitung 17 ist ein Intergas-Kreislauf angeschlossen, der aus mit einem nicht dargestellten Inertgasbehälter verbundenen Leitungen 6a und 66 besteht. In den Leitungen 6a und 66 sind Druckregelventile 7a und 76 sowie Absperrventile 10a, 106, 10c und ein Manometer 9 eingebaut.On the steam riser 17 is an inert gas circuit connected, of lines 6a and 66 connected to an inert gas container (not shown) consists. In lines 6a and 66 there are pressure control valves 7a and 76 and shut-off valves 10a, 106, 10c and a pressure gauge 9 installed.

In der Dampfsteigleitung 17, die zeitweise — wie imIn the steam riser 17, which at times - as in

weiteren erläutert wird — auch zur Leitung von Inertgas dient, ist zwischen den Anschlußstellen der Inertgasleitungen 6a und b6 ein Manometer 20 eingebaut.is further explained - is also used to conduct inert gas, is between the connection points of the inert gas lines 6a and b6 a pressure gauge 20 is installed.

In einer anderen, etwas abweichenden, in F i g. 2 dargestellten Ausführung ist der Kondensatbehälter mit einem Überdruckventil 8a versehen, durch welches Inertgas aus dem Behälterraum abgelassen werden kann. Die Arbeitsweise der in F i 3.1 dargestellten Einrichtung ist wie folgt:In another, somewhat different, in FIG. 2 shown Execution, the condensate container is provided with a pressure relief valve 8a, through which inert gas can be drained from the container space. The mode of operation of the device shown in F i 3.1 is as follows:

Der im kühlwasserdurchströmten Wärmeaustauschraum zwischen den Kaminmänteln 12 und 13 durch die heißen Abgase entstehende Dampf oder Dampf-Wasser-Gemisch wird den Auffangbehältern Ha und 116 über die Leitungen 2a, 26 und 2c zugeführt. Von den Behältern Ha, 116 aus wird der Dampf über die Rohrleitungen 17 und 18 dem Kondensator 3 zugeführt. Das dort entstehende Kondensat fließt über die Rohrleitung 4 dem Kondensatbehälter 5 zu. Das im Kondensatbehälter 5 befindliche Kondensat ist von den dampfführenden Teilen durch die in dem U-Rohr 4 vorhandene Wassermenge getrennt.The heat exchange space between the chimney shells 12 and 13 through which the cooling water flows Steam or steam-water mixture produced by hot exhaust gases is transferred to collecting containers Ha and 116 supplied via lines 2a, 26 and 2c. The steam is drawn from the containers Ha, 116 via the pipelines 17 and 18 are fed to the capacitor 3. The resulting condensate flows through the pipeline 4 to the condensate container 5. The condensate in the condensate container 5 is from the steam-carrying Divide separated by the amount of water present in the U-tube 4.

Während der Biaspausen des Konverters bzw. längeren Stillstandzeiten verringert sich die entstehende Dampfmenge. Um einen Unterdruck in dem Dampfteil des sekundären Kühlkreises zu vermeiden, wird sofort bei einer Drucksenkung in diesen Teil Inertgas mit einem geringen Überdruck eingeleitet. Das Inertgas strömt durch die Leitungen 6a, 66, 2a, 26, 2c, 17 bzw. 18 in die oberen Räume der Auffangbehälter 11a und 116 und in den Kondensator 3 sowie in den Kondensatbehälter 5. Der Druck bzw. die Menge des eingeleiteten Inertgases werden durch die Manometer 9 bzw. 20 gemessen und durch die Druckregelventile Ta und 76 entsprechend geregelt. Der Kondensatspiegel in den untereinander verbundenen Wärmeaustauschräumen der einzelnen Sektionen la, 16 und lein den Behältern Wa und 116 sowie im Kondensatbehälter 5 und in sämtlichen Leitungen hat sich naturgemäß gleich hoch eingestellt. Die Räume über dem Kondensatspiegel sind mit dem Inertgas aufgefüllt. Das Inertgas im Kondensatbehälter 5 ist vom Kondensat durch die im U-Rohr vorhandene Wassermenge getrennt.The amount of steam produced is reduced during the converter bias breaks or longer downtimes. In order to avoid a negative pressure in the steam part of the secondary cooling circuit, inert gas with a slight positive pressure is introduced into this part immediately when the pressure drops. The inert gas flows through lines 6a, 66, 2a, 26, 2c, 17 and 18, respectively, into the upper spaces of the collecting containers 11a and 116 and into the condenser 3 and into the condensate container 5. The pressure or the amount of the inert gas introduced are measured by the pressure gauges 9 and 20 and regulated accordingly by the pressure control valves Ta and 76. The condensate level in the interconnected heat exchange spaces of the individual sections la, 16 and lein the tanks Wa and 116 as well as in the condensate tank 5 and in all lines has naturally set the same level. The spaces above the condensate level are filled with the inert gas. The inert gas in the condensate container 5 is separated from the condensate by the amount of water present in the U-tube.

Bei erneuter Zuführung heißer Gase in den Abgaskamin setzt im Kühlsystem die Dampfentwicklung wieder ein. Der Druck im System steigt bis zum Öffnungsdruck des Überdruckventils an und öffnet dieses. Der Dampf schiebt das vorhandene N2-Polster vor sich her. Beim Durchströmen des Kondensators kühlt sich der Stickstoff nur geringfügig ab, wobei eine geringe Volumenänderung und damit auch nur eine geringe Druckänderung auftritt. Das Überdruckventil 8 ist geöffnet, und das Inergas wird evakuiert.When hot gases are fed into the exhaust chimney again, the development of steam in the cooling system resumes a. The pressure in the system rises to the opening pressure of the pressure relief valve and opens it. The steam pushes the existing N2 cushion in front of you. The nitrogen cools as it flows through the condenser only slightly, with a slight change in volume and thus only a slight change in pressure occurs. The pressure relief valve 8 is open and the inert gas is evacuated.

Tritt dagegen Dampf in den Kondensator ein, wird dieser kondensiert, wobei eine starke Volumenänderung und damit gleichzeitig ein starker Druckabfall eintritt. Durch den niedrigeren Druck im System schließt das auf einen höheren Druck eingestellte Überdruckventil. If, on the other hand, steam enters the condenser, it is condensed, with a strong change in volume and at the same time a strong pressure drop occurs. Closes due to the lower pressure in the system the pressure relief valve set to a higher pressure.

Als Inertgas bietet sich das insbesondere im Hochofenbetrieb üblicherweise in Überschuß vorhandene N2 an. Das Abblasen von N2 ins Freie stellt dann keine wirtschaftlichen Verluste dar.N2, which is usually present in excess, particularly in blast furnace operation, is suitable as an inert gas at. The blowing off of N2 into the open then does not represent any economic losses.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

23 60 about claims:

1. Pressureless device for cooling the exhaust gases from steel converters, consisting of an exhaust chimney with heat exchangers, in which the water cooling the hot exhaust gases evaporates during the blowing process of the converter, the heat exchangers being connected to a secondary circuit through steam and condensate lines , which consists of interconnected condensers and steam or condensate collecting containers, and in which the supplied water vapor condenses and the condensate is returned to the heat exchangers, characterized in that those cavities (2a, 2b, 2c, Ha, Hb, 17 , 3,5) of the cooling system, which contain the water vapor produced during the blowing process of the converter, can be acted upon with inert gas at the end of the blowing process and can be vented when the blowing process is restarted.

2. Device according to claim 1, characterized in that the condenser (3) with the collecting containers (Ha, 116) connecting steam line (17) to an inert gas supply line (6a) and is connected to be switched off.