DE2437245A1

DE2437245A1 - Verfahren zur kontrollierbaren rauchgasverbrennung beim betrieb eines geschlossenen lichtbogen-reduktionsofens und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2437245A1
Application number: DE2437245A
Authority: DE
Inventors: Heribert Koenig; Heinz Stark
Original assignee: Demag AG
Current assignee: Mannesmann Demag AG
Priority date: 1974-08-02
Filing date: 1974-08-02
Publication date: 1976-02-12
Also published as: NO141998B; DE2437245B2; US3997711A; DE2437245C3; NO752718L; CA1067550A; SE7508615L; ZA754917B; SE410322B; NO141998C

Description

DEMAG Aktiengesellschaft - 15. Juli 1974

41 Duisburg Dem.

Wolfgaug-Reuter-Platz Kai/me

Verfahren zur kontrollierbaren Hauchgasverbrennung beim Betrieb eines geschlossenen Lichtbogen-Reduktionsofens und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierbaren Rauchgasverbrennung beim Betrieb eines geschlossenen Lichtbogen-Reduktionsofens zum Erzeugen von Metallen und Metall-Legierungen unter Zuschlag von Silizium- und/oder chrom- und/oder mangaahaltigem Möller, wobei der Ofenraum mittels einer gasdichte Elsktrodendurchführungen, Gasabzügsrohre und Beschickungsvorrichtungen aufweisenden Rauchgashaube geschlossen ist, die eine oder mehrere Luftzutrittsöffnungen mit einer Regelvorrichtung aufweisen , durch die abhängig von der gemessenen Temperatur und/oder Analyse der in OfesrauE befindlichen Rauchgase Verbrennungsluft in den Ofenrausä eintritt „ Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Heiße Reduktiossprozesse wurden bisher zumeist mittels Elektrolichtbogenofen offener oder halbgeschlossener Bauweise durchgeführt. Diese Reduktionsverfahren erfordern eine sehr große Abgas-Entstaubungsanlage, weil die bei solchen öfen angesaugte Falschluftmenge ein unkontrollierbares Vielfaches des im Ofen erzeugten Gases ausmacht. Eine ausreichend groß bemessene Abgas-Entstaubungsanlage verteuert nicht nur die Anlage ganz erheblich, sondern beansprucht auch sehr

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viel Raum. Außerdem läßt sich eine derart große Entstaubungsanlage nicht oder nur mit viel Aufwand und erheblichen Verzögerungen den jeweiligen Betriebsverhältnissen anpassen.

Um den Anteil der Falschluft zu verringern und somit mit kleineren Abgasreinigungsanlagen auskommen zn können, ist vorgeschlagen worden, das Reduktionsverfahren in geschlossenen Elektro-Reduktionsöfen durchzuführen. Hierbei gelangt die Verbrennungsluft durch einen sehr breiten Schlitz oder mehrere auf den Umfang der Rauchgashaube verteilte Ansaugöffnungeis in den Verbrennungsraum. Es ist bekannt, den Verbrennungsluft strom durch differenziertes öffnen bzw. Schließen dieser Ansaugöffnungen zu regeln, wobei die zum Verändern der Öffnungsquerschnitte erforderlichen Schieber oder Klappen abhängig von der jeweiligen Temperatur und/oder Analyse der im Ofenraum befindliches Rauchgase gesteuert werden. Trotzdem bereitet es auch heute noch sehr große Schwierigkeiten» einen Elektro-Reduktionsofen mit heißem und unruhigem Ofen— gang wenigstens so weit zu schließen, daß wegen der großes Abgasmenge die nachgeschaltete Abgas-Entstaubungsanlage iß βίΒ3 wirtschaftlich gerade noch vertretbaren Größenordnung gehalten werden ksnn, weil durch die Ansaugöffnungen sehr viel Falschluft eindringen kann. Die bekannten Reduktionsverfahren bedingen also sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb äußerst aufwendige Einrichtungen.

Bei heißen Reduktionsprozessen können z. B. durch die Bildung von Sloterbrücken en der Oberfläche dee Hollers plötzlich diese Oberfläche durchbrechende sehr heiße Gasausbrüche auftreten, deren Temperatur 2000 C überschreiten kann. Diese Gasauebrüche bedingen einen großen Abstand der Rauchgaehaubendecke von der Mölleroberfliehe, damit die metallisches Konstruktion steile der Decke nicht unmittelbar von den sehr heißen Gasen beaufschlagt werden, sondern erst veraengt mit

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kühleres Gas. Ua die Höhe der Rauchgashaub® in gerade noch vortretbaren Grenzen halten zu können, müssen für die Rauchgashaubenkonstruktion und für die Durchführungseleaente der Elektroden und Beschickungsvorrichtungen teuere hochtemperaturbeständige Werkstoffe verwendet werden. Auch nüssen zusätzliche Wasserkühlungen vorgesehen werden, welche die AalagekosteD ebenfalls erhöhen.

Der BrfiaduDg liegt die Aufgab® augrande, den !©duktionsofen-

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erzeugt wird.

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auch die Abgas-Reinigungsanlage ausgelegt werden. Außerdem kann wegen der intensiven Kühlung der Rauchgashaubendecke deren Abstand von der Mölleroberfläche' erheblich kleiner als bisher gehalten werden. Bas führt zu einer niedrigeren und leichteren Rauchgashaube, deren flachere Bauform eine bedeutende Verkürzung der Elektrodenstränge und der Elektroden-Reststränge zur Folge hat. Ferner erbringt die intensive Kühlung der Rauchgeshaube den Vorteil, daß die Elektrodenfassungen, deren Kontaktbacken und die Durchführungszylinder von der Haubendecke aus gewartet werden können. Ferner werden infolge der niedrigeren Bauhöhe der Rauchgashaubendecke die Stromzuleitungen erheblich ,verkürzt, so daß bei der Wechselatromenergieübertragung weniger Wirk- und Induktivvfj?luste auftreten. Schließlich bewirkt der heftige Kühlgasstrom, daß sich kein Staub an der Rauchgashaubendecke ansetzen kann. Damit entfällt die Reinigung der Rauchgashaube, die bisher vor allem beim Zuschlag von siliziumhaltigem Möller in relativ kurzen Zeitabständen erforderlich war.

Zweckmäßig wird als Kühlgas gereinigtes Abgas verwendet, das infolge des geringen Verbrennungsluftüberschusses sehr aauerstoffarm ist.

Das Wesentliche der Einrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß im unteren Teil des Rauchgashaubenmantels auf dessen Umfang verteilt Düsen für die Verbrennungsluft angeordnet sind und die Rauchgashaube in ihrem oberen Teil axt zusätzlichen Düsen versehen ist, die an eine oder mehrere Rückleitungen für gereinigtes Abgas angeschlossen sind, in die ein oder mehrere Gebläse eingeschaltet sind. Die Verbrennungsluft-Düsen sind vorzugsweise an eine oder mehrere Ringleitungen angeschlossen. Die Leistung des Gebläses für die Verbrennungsluft ist abhängig von der Ofenleistung sowie der Abgasanalyse und/oder Abgastemperatur

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regelbar. Zweckmäßig ist in jede Zuleitung zwischen Düse und Ringleitung ein Strömungsüberwacher eingebaut.

Die zusätzlichen Düsen sind in der Rauchgashaubendecke vorzugsweise auf zueinander konzentrischen Kreisbögen angeordnet, wobei ihre zweckmäßig als Breitstrahler ausgebildeten Düsenmündungen parallel oder ungefähr parallel zur Rauchgashaubendecke im gleichen Kreisbogen-Richtungssinn derart abgewinkelt sind, daß ein flacher Kühlstrom erzeugt wird, der in ungefährer Breite des Deckenhalbmessers mit hoher Geschwindigkeit die Rauchgashaubendecke beströmend zu einem oder mehreren Gasabzügen fließt. Damit wird eine intensive Kühlung der Haubendecke in einem Ausmaß erreicht, das zugleich eine erheblich niedrigere Bauweise der Rauchgashaube erlaubt.

In Weiterentwicklung der Erfindung ist bei freiem zentralem Bereich der Rauchgashaube in diesem Bereich eine Kühlgasdüse mit radialer ringförmiger Düeenöffnung oder mit mehreren seitlichen Düsenöffnungen angeordnet. Damit ist sichergestellt, daß auch in diesem Bereich die Haubendecke intensiv gekühlt wird.

Ist in diesem zentralen Bereich der Rauchgashaube bereits ein flöllerbeechickungerohr vorgesehen, so wird dieses mit Abstand von einem an die Abgasrückleitung angeschlossenen Rohrstutzen umfaßt, der unterhalb der Rauchgashaubendecke eine radiale ringförmige Düsenöffnung oder mehrere seitliche Düsenöffnungen aufweist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, an der Rauchgashaubendecke Geräte für die Messung der Temperatur und Menge des Ofengases sowie der Deckentemperatur anzuordnen, so daß die dem Je-

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weiligen Ofengang entsprechende in den Ofenraum zurückzuführende Abgasmenge mittels dieser Meßwerte automatisch gesteuert werden kann. Schließlich ist in die Abgas-Rückleitung ein Kontrollgerät für den Durchfluß der Gasmenge eingeschaltet, das mit einem Signalgeber versehen ist. Dieser spricht an, sobald der Durchfluß einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung zur Durchführung des erfindungegemäßen Verfahrens dargestellt_f und zwar zeigt

Fig. 1 ein Schema der Anlage zur Durchführung des erfindungsgeaäßen Verfahrens,

Fig. 2 eisen Vertikalschnitt der Rauchgashaube und Fig. 3 eine Draufsicht auf die Rauchgashaube.

Fig. 4 stellt einen Ausbruch aus de» Mittenbereich der Rauchgashaubendecke mit einer zentralen Kühlgasdüse dar und

Fig. 5 einen ähnlichen Ausbruch der Rauchgashaubendecke mit zentralem Möllerbeechickungsrohr.

Wie in dem Schema der Fig. 1 versinnbildlicht ist, wird einem Elektro-Beduktionsofen 1 oberhalb seiner Mölleroberfläche Verbrennungeluft mittels eines Gebläses 3 über eise Luftzuleitung 4, eine Ringleitung 5 und Luftiisen 6 zugeführt, die im Mantel 7 einer Rauchgashaube 8 - auf des Mantelumfang ver teilt - angeordnet sind. Die Zufuhrmenge der Verbrennungsluft wird bestimmt von den Meßgeräten 9, 10 und 11 für die Erfassung der zugeführten Elektroenergie und der Rohstoffe

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sowie für die Analyse im Gasabzugkaain 12. Diese Meßwerte steuern den regelbaren Motor des Gebläses 3. Zur Sicherung, daß stets allen Luftdüsen 6 die erforderliche Verbrennungsluftmenge zuströmt, ist zwischen die Bingleitung 5 und jede Luftdüse 6 je ein Strösrungsüberwacher 13 eingeschaltet (vgl. Figuren 2 und 3)·

Das entstehende Reduktionsgas verbrennt innerhalb der unmittelbar über der Mölleroberfläche 2 befindlichen Zone 14 nit sehr hohen Temperaturen. Un Bit einer relativ niedrigen Bauforo der Rauchgashaube 8 auszukeimen, deren Decke 15 sowie deren integrierten Konstruktionsteile vor dem Einfluß dieser hohen Verbrennungsteeperaturen mit Sicherheit zu schützen, wird in die unmittelbar unterhalb der Rauchgashaubendecke 15 befindliche Zone 16 kaltes gereinigtes Abgas eingeblasen, das hinter einer Gasreinigungsanlage 17 mittels eines Gebläses 18 über Rückleitungen 19 und zwei Ringleitungen 20, 21 zurückgeführt und durch Breitstrahldüsen 22 hindurch unmittelbar unter die Haubendecke 15 geblasen wird. Die Breitstrahldüsen 22 sind hierzu in die Horizontale umgebogen und zwar derart, daß ein flacher ringförmiger Kühlgasstrom erzeugt wird, der die Haubendecke 15 intensiv kühlt und durch zwei Leitungen 23 den von der Rauchgashaube 8 umschlossenen Raum vereint Bit dem verbrannten Ofengas verläßt. Zwischen jeder Breitstrahldüse 22 und ihrer Ringleitung 21 bzw. 20 ist zur Kontrolle des Durchflusses ein Ströaungeüberwacher 25 eingeschaltet.

Die Breitstrahldüsen 15 sind auf zueinander konzentrischen Kreisbögen angeordnet und zwar auf den inneren Kreisbögen um einen Zentriwinkel von 22 1/2° zueinander versetzt.

Im Zentrum des Haubendeckels 15 ist eine Kühlgasdüse 26 (vgl. auch Fig. 4) vorgesehen, die zwei halbkreisförmige

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seitliche Düsenöffnungen 27 besitz* . Diese öffnungen 27, die nur durch einen Steg 28 voneinander getrennt sind, ergänzen sich zu einer radialen ringförmigen Düsenöffnung, durch die hindurch das Kühlgas radial nach allen Seiten hin den zentralen Bereich des Haubendeckels 15 beetroot. Diese zentralen Anordnung einer Kühlga_sdüse 26 verhindert, daß die besonders empfindliche Mitte der Haubendecke 15 infolge zu geringer Kühlgasströmung zu wenig gekühlt werden könnte.

Ist in diesem zentralen Bereich der Haubendecke 15 bereits ein MöHerbeschickungsrohr 29 vorgesehen (vgl. Fig. 5), so wird statt-der zentralen Kühlgasdüse 26 ein direkt an die Abgasrückleitung 19 oder an eine der beiden Ringleitungen 20, 21 oder auch an eine gesonderte Abgasrückleitung 32 angeschlossener Rohrstutzen 30 angeordnet, der mit Abstand das Möllerbeschickungsrohr 29 umfaßt und der unterhalb der Haubendecke 15 eine ringförmige Düsenöffnung 31 besitzt.

Das Gebläse 18 für das Kühlgas wird gemäß Fig. 1 in Abhängigkeit von der Haubendecken-Temperatur, der Ofengasmenge und Ofengastemperatur sowie vom Kühlgasstrom automatisch gesteuert, Das Gerät 33 zur Kontrolle des Kühlgasdurchflusses ist mit einen Signalgeber ausgerüstet, der bei Unterschreitung eines vorgegebenen Meßwertes anspricht.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur kontrollierbaren Rauchgasverbrennung beim Betrieb eines geschlossenen Lichtbogen-Reduktionsofens zum Erzeugen von Metallen und Metall-Legierungen unter Zuschlag von silizium- und/oder chrom- und/oder manganhaltigem Möller, wobei der Ofenraum mittels einer gasdichten Elektrodendurchführungen, Gasabzugsrohre und Beschickungsvorrichtungen aufweisenden Rauchgashaube geschlossen ist, die eine oder mehrere Luftzutrittsöffnungen mit einer Regelvorrichtung aufweist, mittels der abhängig von der gemessenen Temperatur und/oder Analyse der abgesaugten Abgase Verbrennungsluft in den Ofenraum eintritt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbrennungsluft mittels Düsen (6) in die untere Zone (14) des Gasraumes geblasen wird und daß in die direkt unter der Rauchgashaubendecke (15) befindliche oberste Zone (16) des Gasraumes ein kühles inertes oder eauerstoffarmes Gas in solcher Weise eingeblasen wird, daß ein heftiger flacher, die Rauchgashaubendecke intensiv bestreichender Kühlungsstrom erzeugt wird.

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2. Verfahren rsch Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zum Kühlen der Eauchgashaubendecke (15) gereinigtes Abgas in die oberste Zone (16) des von der Rauchgashaube (8) umschlossenen Raumes geblasen wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß im unteren Teil des Rauchgashaubenmantels (7) auf dessen Umfang verteilt Düsen (6) für die Verbrennungsluft angeordnet sind und die Rauchgashaube in ihrem oberen Teil mit zusätzlichen Düsen (22) versehen ist, die an eine oder mehrere Rückleitungen (19) für gereinigtes Abgas angeschlossen sind, in die ein oder mehrere Gebläse (18) eingeschalt* sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3»
dadurch gekennzeichnet,

daß in die Verbrennungsluftzuleitung bzw. -leitungen (4) ein oder mehrere Gebläse (3) eingeschaltet sind, deren Leistung abhängig von der Temperatur und/oder Abgas-Analyse sowie von der Ofenleistung regelbar ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die zusätzlichen Düsen (22) in der Rauchgashaubendecke (15) auf zur Ofenachse konzentrischen Kreisen angeordnet sind, wobei ihrer-Düsenmündungen parallel oder ungefähr parallel zur Rauchgashaubendecke im gleichen Kreisbogen-Richtungssinn (Pfeil P) abgewinkelt sind derart, daß ein flacher Kühlstrom erzeugt wird, der in ungefährer Breite des Deckenhalbmessers mit hoher Geschwindigkeit zu einem oder mehreren Gasababzügen (23) fließt.

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6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5« dadurch gekennzeichnet,

daß die zusätzlichen Düsen (22) als Breitstrahldüsen ausgebildet sind.

7· Eisrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß an der Rauchgashaubendecke (15) Geräte für die Meβsung der Teaperatur und Menge des Ofengases sowie der Deck«■teaperatur angeordnet sind zur Steuerung der in den Ofenraue zurückzuführenden Abgasaenge.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, gekennzeichnet durch ein in die Bückleitung (19) für das gereinigte Abgas eingeschaltetes Kontrollgerät (33) Bit einen Signalgeber, der anspricht, sobald der Rückstroa gereinigten Abgases einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß in oder nahe der Mitte der Rauchgashaubendecke (15) eine Kühlgasdüse (26) ait radialer ringförmiger Düsenöffnung oder mehreren seitlichen Düsenöffnungen (27) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß in oder nahe des Zentrums der Rkuchgashaubendecke (15) ein Möllerbeschickungsrohr (29) angeordnet ist, das ait Abstand von einea an eine Abgasrückleitung (32) angeschlossenen Rohrstutzen (30) uafaßt iat, der unterhalb der Rauchgashaubendecke eine radiale ringförmige Düeenöffnung (31) oder mehrere seitliche Düsenöffnungen aufweist.

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