DE3017761C2

DE3017761C2 - Anlage zur Energiegewinnung aus Hochofen-Gichtgas

Info

Publication number: DE3017761C2
Application number: DE3017761A
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Oda; Yukio Tomita; Takayuki Wakabayashi; Hirotaka Osaka Yamamoto
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1983-03-31
Also published as: GB2049820B; DE3017761A1; GB2049820A; US4400184A; BR8003093A; FR2456778A1; FR2456778B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Energiegewinnung aus Hochofen-Gichtgas, mit einer durch dieses angetriebenen Turbine und einem vom Hochofen über ^inen Grobstaub-Abscheider und eine Feinreintgungsvorrichtung zur Turbine führenden Gichtgaskanal.

Bei den aus den DE-OS 26 052 288 unc- 26 31 977 bekannten Anlagen dieser Art wird das Gichtgas vom Oberteil des Hochofens über den Gichtgaskanal durch einen Grobstaub-Abscheider und einen zur Feinreinigung nachgeschalteten Naßwäscher, insbesondere einen Venturi-Wäscher der Turbine zugeführt. Als Feinreiniger bann auch ein Naßelektrofilter verwendet werden. Zur Vermeidung von Staubablagerungen auf den Turbinenblättern kann das vom Naßabscheider mit einer Temperatur von 40 bis 60° abgegebene feuchte Gichtgas durch Verbrennung eines Teiles des Gases auf etwa 120 bis HO⁰C erwärmt werden, um die Kondensation von Wasser in der Turbine und damit Staubablagerungen zu verhindern. Bei einem derartigen Wiederaufheizen des zuvor im Naßwäscher abgekühlten Gichtgases wird jedoch viel Energie ven. ;hwendet Statt dieser Methode kann das feuchte Gichtgas vom Naßwäscher auch direkt der Turbine zugeführt werden, um den Staub mit Wassertröpfchen wegzuwaschen. Um dabei einen Abrieb der Turbinenschaufeln durch die Wassertröpfchen zu verhindern, kann die Turbine bei Radialfluß nicht mit stationären Schaufeln versehen sein (was einen geringeren Wirkungsgrad bedeutet) oder muß bei Axialfluß in aufwendiger Weise mit in einer größeren Anzahl von Stufen angeordneten Schaufeln versehen sein, um die Relativgeschwindigkeit des Gases zu verringern.

Diese Verfahren sind zur Energiegewinnung unwirtschaftlich, da das Gichtgas zuvor in der Naß-Feinreinigung bereits stark abgekühlt ist. Wenn man das Gichtgas dagegen mit seiner Austrittstemperatur aus dem Hochofen von 130 bis 15O⁰C zuführen könnte, würde der Energiegewinnungs-Wirkungsgrad der Turbine um 20 bis 35% steigen. Man kann zwar zur Feinreinigung anstelle eines Naßabscheiders auch Trockenelektrofilter, ein Sackfilter oder einen ähnlichen Trockenabscheider einsetzen, jedoch sind diese nicht für hohe Temperaturen geeignet. Obgleich der Hochofenbetrieb auf einen stabilen Luftdurchfluß durch den Hochofen sowie eine gleichförmige Gasverteilung ausgelegt ist, können im Querschnitt des Ofens lokal abnorm verringerte Durchflußwiderstände auftreten, was anomale Veränderungen in der Luftdurchflußverteilung oder im Luftzuführdruck verursacht.

Den während eines solchen, als »Durchblasen« bezeichneten Zustandes auftretenden Gichtgas-Temperaturen von 500 bis 700⁰C können die Trockenabscheider nicht widerstehen.

Es ist zwar schon ein bei hohen Temperaturen verwendbarer Trockenabscheider bekannt, der eine Filterschicht aus Sand oder ähnlichem Granulat enthält, jedoch für die Filtration des feinen und haftenden Hochofenstaubs noch erheblicher Verbesserung bedarf.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Anlage zur Energiegewinnung aus Hochofen-Gichtgas der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine verbesserte, auch im Falle eines Durchblasens ungefährdete Energiegewinnung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Anlage zur Energiegewinnung aus Hochofen-Gichtgas der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 eenannten Merkmale.

Mit dieser Anlage kann das aus dem Oberteil des Hochofens austretende Gichtgas so wie es ist zur Energiegewinnung einer Turbine zugeführt werden. Wenn die Gichtgastemperatur beispielsweise infolge eines Durchblasens auf abnorm hohe Werte ansteigt, wird das Gas schnell abgekühlt und dem Trocken-Staubabscheider zugeführt, der so vor Beschädigungen geschützt ist, da der nahe dem Auslaß des Trocken-Feinstaubabscheiders angeordnete Temperatursensor die

ίο Temperatur ohne Verzögerung durch Sta'ibablagerungen ermittelt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Anlage eine Kühlfluidieitung mit einem darin angeordneten, elektrisch betätigbaren Einführventil, mehrere Kühlfluid-Einführdüsen, eine Steuervorrichtung zur Berechnung des gewünschten Öffnungsgrades des Einführventils aus der Größe eines der Differenz zwischen einem Temperaturmeßsignal und einem vorgewählten Temperaturgrenzwertsignal und vor-

zugsweise dem Änderungsverhältnis des Differenzsignals entsprechenden Signals sowie Vorrichtungen zur Zuführung des resultierenden Öffnungsausmaß-Signals zum elektrisch betätigbaren Einführventil.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Anlage besitzt mehrere, jeweils mit einem elektrisch betätigbaren Einführventil versehene Kühlfluid-Einführdüsen, wobei zunächst der gewünschte Öffnungsgrad des ersten Einführventils aus der Größe und vorzugsweise dem Änderungsverhältnis des Differenzsignals berechnet wird und dann im Falle des Auftretens eines Differenzsignals bei voll geöffnetem Einführventil der Öffnungsgrad des zweiten Einführventils berechnet wird, so daß durch eine Folge von Berechnungen die gewünschte Menge Kühlfluid über die erforderliche Anzahl von Einführventilen in das Gichtgas eingeführt wird.

Bei diesen Ausführungsformen kann in den Gichtgaskanal eine optimale Kühlfluidmenge eingeführt werden, wobei der Trocken-Staubabscheider vor den schädlichen Auswirkungen einer übermäßigen oder unzureichenden Einführung geschützt wird. Die letztgenannte Ausführungsform eignet sich insbesondere für eine genaue Steuerung der Gastemperatur einfacher Konstruktion und Betätigungsweise der Einführvorrichtungen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform unterscheiden sich die elektrisch betätigbaren Ventile voneinander in ihren maximalen Durchflußwerten, und die Kühlfluid-Einführvorrichtungen sind längs des Gichtgaskanals in geeigneten Abständen derart angeordnet, daß die den Einführventilen mit größerem Durchflußwert entsprechenden Kühlfluid-Einführvorrichtungen mehr stromaufwärts liegen. Bei dieser Anordnung wird das Kühlfluid in der Anfangsphase des Ansteigens der Gastemperatur zum Kühlen an einer mehr stromabwärts liegenden Stelle eingeführt, um die Verzögerung möglichst gering zu halten und eine genaue und stetige Kontrolle sicherzustellen. Da das Kühlfluid zur stromabwärts gelegenen Seite in kleinerer Menge eingeführt wird, können unverdampfte Flüssigkeitströpfchen des Kühlfluids kaum in den Trocken-Staubabscheider gelangen und dort dessen Teile beeinträchtigen oder Staubablagerungen verursachen. Dementsprechend kann unaufwendiges Wasser zufriedenstt'.lend als Kühlfluid verwendet werden.

Um das Wandern von Flüssigkeitströpfchen in den Trocken-Staubabscheider zu verhindern, kann die Kühlfluid-Einführvorrichtung zweckmäßig am Oberteil

der Kühlfluidleitung 14 in Ansprache auf das Signal dieser Vorrichtung.

Die Steuervorrichtung 15 ist dazu ausgelegt, das Öffnungsausmaß des Einführventils 19 in der in Fig. 9 dargestellten Weise entsprechend der Differenz zwischen dem gewählten Temperaturgrenzwert und dem Temperaturmeßwert einzustellen. Genauer ausgedrückt umfaßt eine Steuervorrichtung 18 eine Temperaturgrenzwerteinheit 20, eine Addiereinheit 21 zur Aufnah-

des Hochofens oder einem sich von diesem aufwärts erstreckenden Leitungsabschnitt zum Inneren des Hochofens hin gerichtet angeordnet sein. An einem gewünschten Abschnitt des Gichtgaskanals vom Hochofen zum Trocken-Feinstaubabscheider ist ein Durchlauf vorgesehen, wodurch das geradlinig oder verwirbell abwärts strömende Gas nach oben umgelenkt wird. Die Kühlfluid-Einführvorrichtung ist dabei nahe dem Wendepunkt des Gichtgasflusses angeordnet.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsfor- io me eines Temperaturgrenzwertsignals T] und des men der Anlage unter Bezugnahme auf die beigefügten Temperaturmeßsignals T vom Temperatursensor 16,

eine Diskriminatorschaltung 22 zur Aufnahme eines von der Addiereinheit erzeugten, der Differenz 7Ί - Τ=Δ Τ zwischen diesen Signalen entsprechenden Differenzsi-

Fig. 2 ein vergrößertes Schnittbild einer Kühlfluid- 15 gnals^ Ti eine Betätigungseinheit 23 zur Aufnahme des Einführdüse der Anlage gemäß Fig. 1, Differenzsignals Δ Γ von einem Ausgang der Diskrimi-

natorschaiiung 22, wenn Δ T<0 ist, einen Verstärker 24 zur Abgabe eines Ausgangssignals durch Verstärkung eines Öffnungsausmaß-Signals 6,der Betätigungseinheit 23 sowie einen Nullsignalgenerator 25 zur Abgabe eines Nullsignals zum Verstärker 24 in Ansprache auf ein durch einen weiteren Ausgang der Diskriminatorschaltung 22 abgegebenen Signals, wenn ΔΤ>0 ist. Das Öffnungsausmaß-Signal θι zeigt das Ausmaß an, mit

F i g. 7 ein vergrößertes Schnittbild einer Anordnung 25 dem das elektrisch betätigbare Einführventil 19 in der der Kühlfluid-Einführdüse am Oberteil des Hochofens Kühlfluidieitung 14 geöffnet werdensoll. Das Ausgangssignal des Verstärkers 24 wird dem Einführventil 19 zugeführt. Ein Potentiometer 26 zur Ermittlung des tatsächlichen Öffnungsausmaßes des Einführventils 19 eines Staubabscheiders an einem mittleren Abschnitt 30 führt ein Ausgangssignal einer Addiereinheit 27 auf der des Gichtgaskanals, Eingangsseite des Verstärkers 24 zu, um eine Servovor-

F i g. 9 ein Blockdiagramm einer Steueranordnung für richtung zu schaffen. Somit wird das Öffnungsausmaß die zweite Ausführungsform der Anlage und des Einführventils 19 in Abhängigkeit von der Differenz

Fig. 10 ein Blockdiagramm einer Steueranordnung zwischen dem gewählten Temperaturgrenzwert und für die zweite und dritte Ausführungsform der Anlage. 35 dem Temperaturmeßwert und die über die Kühlfluid-Bei der in F i g. 1 dargestellten Anlage strömt das aus Einführdüse 13 eingeführte Kühlfluidmenge entsprechend dem Öffnungsausmaß des Einführventils gesteuert, um das Kühlungsausmaß des Gichtgases zu regeln.

Durch die Betätigungseinheit 23 wird das Öffnungsausmaß-Signal im Hinblick auf die Kühlwirkung proportional zu —ΔΤ vergrößert und weiterhin im entsprechenden Verhältnis zum Temperaturanstieg pro Zeiteinheit verstärkt, um die thermische Trägheit des Systems zu kompensieren. Das von der Betätigungseinheit 23 abgegebene Signal ist weiterhin der Art, daß beim Beginn der Abnahme einer über dem gewählten Temperaturgrenzwert liegenden Temperatur das Öffnungsausmaß des Einführventils in Obereinstimmung

zur Turbine 9 geführt und strömt nach deren Antrieb so mit der Temperatur oder der Temperaturabnahme pro durch ein Auslaßventil 12 zur Auslaßseite des Ventils 5 Zeiteinheit verringert oder dieses ganz geschlossen

wird. Die Betätigungsübertragungsfunktion der Betätigungscinhcit 23 entspricht beispielsweise der Forme!:

g g

Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der Anlage,

g g g

Fig. 3 ein vergrößertes Schniübiiu einer Anordnung des Temperatursensors der Anlage gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ein Schnittbild ähnlich Fig. 3 einer anderen Anordnung des Temperatursensors,

F i g. 5 ein Teilschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Anlage,

Fig.6 ein Teilschaltbild einer dritten Ausführungsform der Anlage,

gemäß-F i g. 6,

F i g. 8 ein vergrößertes Schnittbild der Anordnung einer Kühlfluid-Einführdüse nahe dem oberen Ende

dem Oberteil eines Hochofens 1 mit einer Temperatur von etwa 130 bis 150°C austretende Gichtgas durch einen in einem mittleren Abschnitt eines Gichtgaskanals 2 angeordneten Grob-Staubabscheider 3 und dann durch einen Trocken-Feinstaubabscheider 4, beispielsweise einen Sackfilter, einen Trocken-Elektrofilter oder dergleichen. Das entstaubte Gichtgas wird durch ein Trennwandventil 5 zur Einstellung des Drucks in einen mviit dargestellten Gasbehälter 6 geleitet.

Ein zum Ventil 5 parallel geschalteter Generator 7 umfaßt eine Turbine 9 zum Antrieb eines Dynamos 8. Das Gichtgas wird von der Einlaßseite des Ventils 5 über ein Einlaßventil 10 und ein Turbinen-Regelventil 11

ab. An einem mittleren Abschnitt des sich vom Hochofen 1 zum Trocken-Feinstaubabscheider 4 erstreckenden Gichtgaskanals 2 ist eine Kühlfluid-Einführvorrichtung mit einer oder mehreren Kühlfluid-Einführdüsen 13 vorgesehen. Eine mit den Kühlfluid-Einführdüsen 13 verbundene Kühlfluidleitung 14 ist in einem mittleren Abschnitt mit einer Steuervorrichtung 15 zur Regelung der Kühlfluid-Einführmenge durch die worin k eine proportionale Konstante ist, 5 einen Laplace-Operator, Tp eine Differentialzeitkonstante und 1 + TfS ein Filter darstellt Ohne das Filter würde

Kühlfluidd'üse 13 versehen. Nahe dem Gasauslaß des 60 das durch die Differentiation mit T₀S erhaltene Trocken-Feinstaubabscheiders 4 ist ein Temperatursen- Öffnungsausmaß-Signal Θ, sich im Falle einer deutlichen

Temperaturänderung stark verändern, was den Betrieb des Einführventils 19 erschweren würde. Das Filter dient zur Milderung dieses Betriebes. Tf ist eine

zur Steuervorrichtung 15. Diese umfaßt beispielsweise 65 Filter-Zeitkonstante.

eine Vorrichtung zur Emittierung eines Signals, wenn ^wis die F i g. 1 und 2 zeigen, ist die Kühlfluid-Einführ

düse 13 in einem sich aufwärts erstreckenden mittleren Abschnitt des Gichtgaskanals 2 abwärts gerichtet

sor 16 angeordnet zur Ermittlung der Temperatur des Gichtgases aus dem Trocken-Feinstaubabscheiders 4 und zur Übermittlung eines Temperaturmeßsignals 17

die gemessene Temperatur eine vorgewählte Temperatür übersteigt, sowie ein Einführventil 19 zum Öffnen

angeordnet, um das Kühlfliiid 30 gegen die Strömung des Gichtgases vom Hochofen in den Gichtgaskanal 2 einzuführen und dadurch das Gichtgas wirksam zu kühlen.

Der Temperatursensor 16 ist stromabwärts vom Trocken-Feinstaubabscheider 4 angeordnet, so daß er nicht mit Staub bedeckt wird, welcher die Ermittlung anormaler Temperaturen verzögern würde. Wenn der Staubgehalt vor dem Trocken-Feinstaubabscheider 4 3 bis 10 g/Nm³ beträgt, liegt der Staubgehalt dahinter nur noch bei bis zu 10mg/Nm³. Wie Fig. 3 zeigt, ist der Meßabschnitt 16a des im Gichtgaskanal 2 nahe dem Auslaß des Trocken-Feinstaubabscheiders 4 liegenden Temperatursensor 16 direkt im Gichtgas angeordnet, um eine Zeitverzögerung bei der Temperaturermittlung zu vermeiden. Die durch die Anordnung des Temperatursensor ίό hinler dem Trocken-Feinsiaubabscheider 4 bedingte bis zu 2 see betragende Verzögerung schafft praktisch kein Problem. Da die Verzögerung beim Einführen des Kühifluids relativ zur Temperaturmessung bis zu einer Sekunde beträgt, liegt die kombinierte Zeitverzögerung etwa bei 3 Sekunden. Der Temperaturanstieg in der Anfangsphase eines Durchblasens beträgt bis zu 15°C pro Sekunde, so daß der Anstieg der Gastemperatur während der Verzögerungs/.eit von etwa 3 Sekunden etwa 45⁰C beträgt. Wenn man von einem Filterbeutel mit einer maximalen Betriebstemperatur von 240°C ausgeht und der gewählte Temperaturgrenzwert 170⁰C beträgt, hat das Gas, das in das Kühlfiuid 30 eingeführt werden soll, eine Temperatur von höchstens 170⁰C+ 45°C = 215°C. Dieser Wert liegt erheblich unter der maximalen Betriebstemperatur. Solange die Hurch den Temperatursensor 16 ermittelte Temperatur nicht höher ist als der Temperaturgrenzwert, wird kein TemperaturmeBwert-Signa! 17 erzeugt, und das Einführventil 19 bleibt geschlossen und die Zufuhr des Kühifluids 30 unterbrochen. Da der Gichtgaskanal 2 eine Temperaturverteilung besitzt, ist es zweckmäßig, den Meßabschnitt 16a des Temperatursensors 16 an der Oberwand des Gichtgaskanals 2 anzuordnen, wo das Gichtgas die höchste Temperatur aufweist.

Geeignete Kühlfluide sind Kühlgase zur Ausnutzung der Eigenwärme und Kühlflüssigkeiten zur Ausnutzung der latenten Wärme. Geeignet sind Kühlgase, die das Gichtgas nicht feucht machen, wie Wasserdampf von 3 bis 6 Atü, Inertgase wie N2 und CO2, und reduzierende Gase wie Gichtgas, Koksofengas, etc. Die Kühlflüssigkeit muß so beschaffen sein, daß sie im Gichtgas vollständig verdampft wird, bevor dieses den Trocken-Feinstaubabscheider 4 erreicht, so daß keine Staubteilchen agglomeriert werden. Geeignete Kühlflüssigkeiten sind Wasser und leichte Flüssige Brennstoffe, FiüssiggäS-brennstoffe, etc. Im Falle der Brennstoffe verdampfen diese beim Einführen und werden mit dem Gichtgas vermischt, was diesem einen höheren Heizwert erteilt, ohne daß Brennstoffverluste auftreten. Eine derartige Kühlflüssigkeit ist bei kleineren Rohren verwendbar und erfordert zur Einführung weniger Energie als die Kühlgase.

F i g. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der ein Gichtgaskanal 2 in seinen mittleren Abschnitten mit mehreren Kühlfiuid-Einführdüsen 53a, 53b und 53c versehen ist Zwischen einer Kfihifluidleitung 14 und den Kühlfluid-Einführdüsen 53 bis 53c ist eine Steuervorrichtung 51 zur Regelung der einzuführenden Kühlfluidmengen. Von einem Temperatursensor 16 wird ein Temperaturmeßsignal 17 der Steuervorrichtung 51 der weiter unten unter Bezugnahme auf F i g. 10 beschriebenen Art zugeführt, die eine Steuereinheit und mehrere den Kühlfluid-Einführdüsen zugeordnete elektrisch betätigbare Ventile aufweist. Wenn die durch den Temperatursensor 16 ermittelte Temperatur den vorgegebenen Temperaturgrenzwert übersteigt, bewirkt die Steuervorrichtung ein aufeinanderfolgendes öffnen der Einfuhrventile in Übereinstimmung mit der Temperaturdifferenz bzw. der Differenz und der Anstiegsrate der Temperatur, so daß die Kühlfluid-Einführdüsen 53a bis 53c nacheinander Kühlfiuid in den Gichtgaskanal 2 einführen. Genauer gesagt wird das Kühlfiuid zunächst durch die erste Kühlfiuid-Einführdüse 53a eingeführt und erst nach Erreichen der maximalen Einführmenge derselben führen die zweite Einführdüse 53b und dann die dritte Einführdüse 53c Kühlfluid ein. Die Küh!f!uid-Einführdüsen 53a bis 53c sind sämtlich an einem oberen Abschnitt einer sich vom Oberteil des in F i g. 5 dargestellten Hochofens 1 aufwärts erstreckenden Leitung angebracht. Sie können auch an geeigneter anderer Stelle, beispielsweise längs des Gichtgaskanals 2 in geeigneten Abständen angeordnet sein.
Die in Fig.6 dargestellte dritte Ausführungsform ähnelt im wesentlichen der zweiten Ausführungsform, wobei jedoch die Kühlfluid-Einführdüsen 53a bis 53c längs des Gichtgaskanals 2 in geeigneten Abständen angeordnet sind. Das der am weitesten stromabwärts liegenden ersten Einführdüse 53a zugeordnete elek-

)0 trisch betätigbare Einführventil besitzt die kleinsten Durchflußwerte, während die den zweiten und dritten Einführdüsen 536 und 53c zugeordneten, stromaufwärts angeordneten, elektrisch betätigbaren Einführventile nach stromaufwärts zunehmende maximale Durchfluß-

J5 werte aufweisen. Die Einführventile werden nacheinander von stromabwärts nach stromaufwärts geöffnet, um die Einführdüsen aufeinander folgend zu betätigen. Die Ventile können die gleiche Kapazität besitzen und im maximalen Öffnungsausmaß begrenzt sein oder unterschiedliche Kapazitäten zur Erzeugung maximaler Durchflußwerte besitzen.

In F i g. 6 ist die am weitesten stromabwärts liegende Kühlfluid-Einführdüse 53a nahe dem oberen Ende des Grobstaubabschneiders 3 angeordnet, während die am weitesten stromaufwärts liegende Kühlfluid-Einführdüse 53c nahe dem Oberteil des Hochofens 1 liegt. F i g. 7 zeigt in durchgezogenen Linien dargestellte Kühlfluid-Einführdüsen 53c, die jeweils an einem oberen Abschnitt einer sich vom Oberteil des Hochofens 1 aufwärts erstreckenden, als Gichtgaskanal 2 dienenden Leitung 31 angeordnet sind. Bei Bedarf können die Einführdüsen 53c am unteren Abschnitt der Leitung 31 oder in der gestrichelt dargestellten Weise am Oberteil Xa des Hochofens 1 liegen. Die Einführdüse 53c ist dazu ausgelegt, das Kühlfiuid in Richtung zum Hochofen 1 einzuführen. Bei dieser Anordnung fallen große Flüssigkeitstropfen auf die Koks und Erz enthaltende Beschickung, wo sie spontan verdampfen.

Bei der in Fig.8 gezeigten Ausgestaltung ist die Kühlfluid-Einführdüse 53a an einem oberen Abschnitt eines sich vertikal abwärts in die Kammer 32 des Grobstaubabscheiders 3 erstreckenden Einlaßrohres 33 angebracht und zur Kammer 32 hin gerichtet. Dabei werden die großen Flüssigkeitstropfen aufgrund ihrer Trägheit an der Stelle vom Gichtgas abgetrennt, an der dieses beim Austreten aus dem unteren Ende des Einlaßrohres 33 aufwärts umgelenkt wird. Die Flüssigkeitstropfen erreichen somit nicht den stromabwärts

liegenden Trocken-Feinstaubabscheider 4. Die optimale Stelle für die am weitesten stromabwärts liegende Einführdüse 53a ist nicht auf die in Fig.8 gezeigte Anordnung begrenzt, sofern ein Abschnitt vorgesehen ist, durch den das geradlinig oder turbulent abwärts strömende Gichtgas aufwärts umgelenkt wird, wobei die Einführdüse nahe der Umlenkstelle des Gasstromes angeordnet ist.

Schließlich soll der Aufbau und der Betrieb der oben erwähnten Steuervorrichtung 51 unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutert werden. In den Fig.9 und 10 sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei die mehr als einmal auftretenden Teile mit geeigneten Unternummern bezeichnet werden.

Ein Temperaturgrenzwert-Signal T\ von einer Temperatur-Einstelleinheit 20 und ein Temperaturmeßsignal T vom Temperatursensor 16 werden einer Addiereinheit 21 zugeführt. Die Differenz Δ T, nämlich Γι - Twird einem Diskriminator 22 zugeführt. Wenn Δ T< 0 ist, d. h. das die Temperatur des Gichtgases angebende Temperaturmeßwertsignal Feinen höheren Wert anzeigt als das Temperaturgrenzwertsignal 71, wird ein Differenzsignal Δ T einer Betätigungseinheit 23 zugeführt, die die unter Bezugnahme auf Fig.9 beschriebene Funktion hat. Ein Signal Θ, dient zum öffnen der elektrisch betätigbaren Einführventile 54-1, 54-2 und 54-3. Wenn Δ Ta 0 ist, die Temperatur des Gichtgases nicht höher ist als der vorgewählte Temperaturgrenzwert, ändert die Diskriminatoreinheit 22 den Signalübertragungsweg zur Betätigungseinheit 23 und führt das Differenzsignal Δ T einem Nullsignalgenerator 25-1 zu, der seinerseits ein Signal einem Verstärker 24-1 zuführt, um ein Öffnungsausmaß des Einführventils von Null zu erzeugen, wodurch das Einführventil zur Unterbrechung des Einführens von Kühlfluid 30 durch die Einführdüse und damit des KUhlens geschlossen wird.

Wenn das von der Beiätigungseinheit 23 einer ersten Diskriminatoreinheit 55-1 zugeführte Signal Φ, kleiner ist als die maximale Einführmenge θ vmi des Einführventils 54-1, wird es von der Diskriminatoreinheit 55-1 dem ersten Verstärker 24-1 zugeführt. Das Signal θι und das Signal θ eines ersten Potentiometers 26-1 werden einer ersten Addiereinheit 27-1 zugeführt, und die Differenz wird durch den ersten Verstärker 24-1 verstärkt, um ein Öffnungsausmaß-Signal zu liefern. Das erste Einführventil 54-1 wird somit durch eine Scrvovorrichtung betätigt. Gemäß der öffnung des ersten Einführventils 54-1 wird die durch die Einführdüse 53a eingeführte Menge Kühlfluid 30 und damit das Ausmaß der Kühlung des Gichtgases geregelt. Das zweite und dritte Einführventil 54-2 bzw. 54-3 sind durch erste und zweite Schaltkreise 56-1 bzw. 56-2 mit einem zweiten und einem dritten Nullsignalgenerator 25-2 bzw. 25-3 verbunden und auf das Öffnungsausmaß Null gesteuert. Wenn das Signal θι größer ist als die maximale Einführmenge θ vmi des ersten Einführventils 54-1, wird

S es einem dritten Schaltkreis 56-3 zugeführt, der einen ersten ÖvM-Generator 57-1 mit dem ersten Verstärker 24-1 verbindet. Bei der dritten Ausführungsform öffnet demzufolge ein Signal θ vmi das am weitesten stromabwärts liegende und die kleinste maximale Einführmenge

ίο aufweisende Einführventil 54-1 vollständig.

Zugleich wird das Signal Θ, einem vierten Schaltkreis 56-4 zugeführt, der angesteuert wird, um das Signal θ VMi vom Generator 57-1 einem ersten Polaritätsumkehrverstärker 58-1 zuzuführen, der seinerseits ein Ausgangssignal -θνΜΐ liefert. Das Signal -Θ»-μι und das Signal Θ, von der ersten Diskriminatoreinheit 55-1 werden einer Addiereinheit 59-1 zugeführt, die ein Signal θ,-+( —0vmi) einer zweiten Diskriminatoreinheit 55-2 zuführt. Wenn das Signal θ,+(-θνΜΐ) kleiner ist als 0VM2. wird es einem zweiten Verstärker 24-2 als Öffnungsausmaßsignal für das zweite Einführventil 54-2 zugeführt, das dadurch in geeigneter Weise gesteuert wird. Zugleich wird das Signal θ,+( — θ vmi) an den zweiten Schaltkreis 56-2 abgegeben, um den dritten Nullsignalgenerator 25-3 mit dem dritten Ventil 54-3 zu verbinden. Demzufolge schließt ein Nullsignal das Ventil 54-3 vollständig. Wenn das Signal θ,+(-θν_Μι) größer ist als θ vm2, veranlaßt ein fünfter Schaltkreis 56-5 einen zweiten θνΜ-Generator 57-2 zur Abgabe eines Signals 0vm2. das das zweite Einführventil 54-2 in der oben beschriebenen Weise vollständig öffnet. Ein sechster Schaltkreis 56-6 wird angesteuert, um das Signal Qymi vom Generator 57-2 einem zweiten Polaritätsumkehrverstärker 58-2 zuzuführen. Das erhaltene Ausgangssignai -Qvsn und das Ausgangssignal 8,+( — θVMi) der zweiten Diskiiminatoreinheit 55-2 werden einer Addiereinheit 59-2 zugeführt Die Summe θ,-+( —θν*π) wird einem dritten Verstärker 24-3 als Öffnungsausmaß-Signal für das dritte Einführventil 54-3 gegeben, das so in geeigneter Weise gesteuert wird. Da das Signal θ vmi vom ersten ΘνΜ-Generator 57-1 dem ersten Verstärker 24-1 durch den dritten Schaltkreis 56-3 zugeführt wird, ist dabei das erste Einführventil 54-1 vollständig geöffnet. Um zu verhindern, daß die Einführventile 54-1,54-2 und 54-3 über ihre vollständig geöffnete bzw. vollständig geschlossene Stellung hinaus bewegt werden, können die Ventile in diesen Stellungen mit Begrenzern versehen sein, um den Stromfluß zum Ventil zu unterbrechen. Die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform besitzt ein zweites Potentiometer 26-2, ein drittes Potentiometer 26-3, eine zweite Addiereinheit 27-2 und eine dritte Addiereinheit 27-3.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zur Energiegewinnung aus Hochofen-Gichtgas, mit einer durch dieses angetriebenen s Turbine und einem vom Hochofen über einen Grobstaub-Abscheider und eine Feinreinigungsvorrichtung zur Turbine führenden Gichtgaskanal, dadurchgekennzeichnet, daß

10

a) die Feinreinigungsvorrichtung als Trocken-Staubabscheider(4) ausgebildet ist,

b) an dem von Oberteil des Hochofens (1) über den Gichtgaskanal (2) bis zum Trockenstaubabscheider (4) reichenden Abschnitt des Gichtgasweges mindestens eine Kühlfluid-Einführvorrichtung (13,53a, 536, 53c) angeordnet ist,

c) nahe dem Gasauslaß des Trocken-Staubabscheiders (4) ein Temperatursensor (16) angebracht ist und

d) eine von diesem jeweils bei Überschreitung eines vorbestimmten Temperaturwerts betätigte Steuervorrichtung (15, 51) für die Kühlfluid-Einführvorrichtungen (13, 53a, 536, 53c) vorgesehen ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlfluidleitung (14) mit mindestens einer an dieser angeordneten, in den Gichtgaskanal (2) bzw. den Grobstaubabscheider (3) bzw. das überteil des Hochofens (1) mündenden Kühlfluid-Einführdüse (13, 53a, 53b, 53c) und einem elektrisch betätigbaren Einführventil (19) vorgesehen ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfluid-Einführvorrichtungen am Oberteil des Hochofens (1) oder in einem von diesem aufwärts führenden Abschnitt des Gichtgaskanals (2) zum Hochofen (1) hin mündend angeordnet sind.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gichtgaskanal (2) in einem mittleren Teil einen das Gichtgas abwärts führenden und dann aufwärts umlenkenden Abschnitt aufweist und die Kühlfluid-Einführvorrichtungen (53a, 536, 53c) nahe dem Punkt der Aufwärts-Umienkung des Gichtgasstroms angeordnet sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Kühlfluid-Einführvorrichtungen (13, 53a, 536, 53c) zum Einblasen eines gegenüber dem Gichtgas im wesentlichen inerten Gases, vorzugsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Gichtgas, Koksofengas, Erdgas oder Propangas.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Kühlfluid-Einführvorrichtungen (13,53a, 536,53c) zum Einführen einer durch die Wärme des Gichtgases verdampfenden Flüssigkeit, deren Dampf gegenüber dem Gichtgas im wesentlichen inert ist, insbesondere Wasser, Flüssiggas oder leichtem öl.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßabschnitt ω (16a) des Temperatursensors (16) dicht an der Oberwand des Gichtgaskanals (2) angeordnet ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßabschnitt (16a) des Temperatursensors (16) im Innenraum des Gichtgaskanals (2) angeordnet ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche t bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (15, 51) zum Vergleich eines den Temperaturmeßwert anzeigenden Signals des Temperatursensors (16) mit einem den vorbestimmten Temperaturgrenzwert anzeigenden Signal ausgelegt ist und das Einführventil (19) in einem der Differenz zwischen dem Temperaturmeßwert und dem Temperaturgrenzwert entsprechenden Ausmaß geöffnet

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (15, 51) zur Berechnung des Öffnungsausmaßes des Einführventils (19) aus der Größe des Differenzsignals und dessen Veränderungsweise ausgelegt ist

11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (51) mit:

a) einer das Temperaturmeßsignal (T) vom Temperatursollsignal (Ti) abziehenden und ein entsprechendes Differenzsignal abgebenden Addiereinheit (21),

b) einer Diskriminatorschaltung (22) mit einem Ausgang zur Abgabe des Differenzsignals bei negativem Differenzsignal (Δ T) der Addiereinheit (21) und einem anderen Ausgang zur Abgabe eines speziellen Signals bei positivem oder 0 entsprechendem Differenzsignal (Δ T),

c) einer Betätigungseinheit (23) zur Abgabe eines dem Differenzsignal des Ausganges der Diskriminatorschaltung (22) entsprechenden öffnungsausmaß-Signals (Θ,) an jedes zugeordnete Einführventil (19) und

d) einem Nullsignalgenerator (25) zur Abgabe eines durch das spezielle Signal des des anderen Ausgangs der Diskriminatorschaltung (22) erzeugten Schlußsignals an jedes zugeordnete Einführventil (19).

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere jeweils mit einem elektrisch betätigbaren Einführventil (19) versehene Kühlfluid-Einführvorrichtungen (13, 53a, 536,53c) vorgesehen sind, die Steuervorrichtung (15) das erforderliche Öffnungsausmaß des ersten Einführventils aus der Größe eines die Differenz zwischen dem Temperaturmeßsignal des Temperatursensors (16) und dem Temperatursollsignal errechnet und das resultierende Signal an das erste Einführventil abgibt und für jedes nachfolgende Einführventil jeweils das erforderliche Öffnungsausmaß berechnet und das resultierende Signal an das betreffende Einführventil abgibt, wenn das Differenzsignal auch nach vollständiger Öffnung der jeweils vorhergehenden Einführventile noch auftritt.

13. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einführventile in geeigneten Abständen am Gichtgaskanal (2) angeordnet sind.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführventile voneinander verschiedene maximale Durchflußwerte aufweisen, das Einführventil mit kleinerem maximalem Durchflußwert jeweils mehr stromabwärts angeordnet ist und die Steuervorrichtung (15) zum sukzessiven Öffnen der Einführventile in einer Reihenfolge entgegen der Strömungsrichtung des Gichtgases ausgelegt ist.