DE3128556A1

DE3128556A1 - Verfahren zur messung der in einen drehrohrofen eingeblasenen gasmengen

Info

Publication number: DE3128556A1
Application number: DE19813128556
Authority: DE
Inventors: Luiz Martin São Jerônimo Rio Grande do Sul Clovis
Original assignee: ACOS FINOS PIRATINI SA; Metallgesellschaft AG
Current assignee: ACOS FINOS PIRATINI SA; GEA Group AG
Priority date: 1981-07-18
Filing date: 1981-07-18
Publication date: 1983-06-01
Also published as: US4437835A; PH18759A; ZA822909B; IT1151912B; AU8609182A; NZ201048A; YU128682A; TR22562A; CA1179930A; IN159611B; AU550381B2; IT8222295A0

Description

Acos Finos Piratini S.A. Frankfurt/M., 17. Juli 1981 Rua Cancio Gomes 127 3 SCHR/HFA Porto Alegre/Brasilien

Verfahren zur Messung der in einen Drehrohrofen eingeblasenen Gasmengen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der in einen Drehrohrofen eingeblasenen Gasmengen, wobei Gasströme mittels Mantelrohren oder Düsensteinen in geregelten Mengen durch den Ofenmantel in den Ofen eingeblasen werden.

In Drehrohrofen werden sauerstoffhaltige oder brennbare Gase an verschiedenen über die Länge des Drehrohrofens verteilten Stellen mittels Mantelrohren oder Düsensteinen durch den Mantel eingeblasen.

Mantelrohre durchdringen den Ofenmantel in radialer Richtung und liegen mit ihren Austrittsöffnungen etwa in der Mitte des Ofens, so daß ihre Austrittsöffnungen immer im freien Ofenraum liegen. Sie können als reine Mantelrohre zum Einblasen von sauerstoffhaltigen Gasen, im allgemeinen Luft, oder als Mantelbrenner zum Einblasen von brennbaren Gasen dienen. Düsensteine durchdringen den Ofenmantel ebenfalls in radialer Richtung, ihre Austrittsöffnungen liegen aber etwa in der Ebene der Auskleidung des Ofens, so daß sie zeitweise von der Beschickung des Ofens bedeckt sind. Sie sind meistens ringförmig zu mehreren angeordnet. Die Zufuhr von Luft erfolgt im allgemeinen durch Gebläse, die auf dem Ofen befestigt sind und mitrotieren. Die Zuleitung von brennbaren Gasen muß über Schleifdichtungen von den Ofenenden erfolgen.

Bei vielen Verfahren in Drehrohrofen, insbesondere bei der

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Direktreduktion von Eisenoxiden zu Schwämme is en unterhalb des Erweichungspunktes der Beschickung, ist eine genaue Einhaltung des Temperaturprofils im Ofen erforderlich, und damit auch eine genaue Regelung der an den einzelnen Stellen eingeblasenen Gasmengen.

Es ist bekannt, die Temperatur über die Länge des Drehrohrofens mittels Thermoelementen zu messen und die Meßströme über einen geschlossenen Schleifring und einen segmentförmigen Schleifring und stationäre Abgriffe an eine Meßwarte zu übertragen, wobei jedes Thermoelement mit einem Pol an den geschlossenen Schleifring und mit dem anderen Pol an ein Segment angeschlossen ist. Der Ofen ist weiterhin mit Mantelrohren ausgerüstet, die über seine Länge verteilt und den Thermoelementen zugeteilt sind. Die Mantelrohre werden jeweils durch ein Mantelgebläse mit Luft beaufschlagt, wobei die einzelnen Luftmengen mittels Drosselmechanismen geregelt werden. Die Drosselorgane sind über analoge Schleifringe mit der Meßwarte verbunden und erhalten von dort in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur ihre Steuerbefehle (DE-AS 23 57 834). Aus der DE-OS 23 34 676 ist die Verstellung der Drosselorgane über drei segmentförmige Schleifringe mittels Drehstrom bekannt, wobei' die Stellung der Drosselorgane über weitere Schleifringe angezeigt und kon- · trolliert wird. Weiterhin können die Drosselorgane auch manuell verstellt werden.

Bei diesen Verfahren werden den einzelnen Stellungen der Drosselorgane empirisch oder rechnerisch ermittelte Luftmengen zugeordnet. Diese Luftmengen können sich jedoch, insbesondere bei Düsensteinen, durch Ansätze an den Austrittsöffnungen und durch Veränderung des Druckes im Ofen ändern, so daß bei gleicher Stellung der Drosselorgane beträchtlich verschiedene Luftmengen eingeblasen werden. Weiterhin können falsche Temperaturmessungen, z. B. durch Ansätze über

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Thermoelementen, zu falschen Regeleingriffen führen.

Es ist auch bekannt, die Gasmenge mittels eines Schwimmer-Meßgerätes zu messen. Dabei wird der Schwimmer in einem kegelstumpf förmigen Kanal je nach durchströmender Gasmenge mehr oder weniger hoch angehoben. Auf dem Schwimmer ist eine Hohlnadel befestigt, die in einem Schaurohr die Gasmenge anzeigt. In dem Schaurohr wird eine verstellbare Hubbegrenzung für die Hohlnadel kurz oberhalb der Markierung für den Sollwert der Gasmenge eingestellt. Dadurch wird verhindert, daß der Schwimmer bei der Drehung des Ofens herunterfällt und dabei wesentlich größere Gasmengen in den Ofen fli-eßen. Diese Vorrichtung ermöglicht jedoch nur eine genaue Messung, wenn sich das Gerät in der Stellung senkrecht oben auf dem Ofen befindet. Außerdem muß bei' jeder Änderung der Sollmenge die Hubbegrenzung verstellt werden .(DE-PS 1236216).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die tatsächlich an den einzelnen Stellen in den Drehrohrofen eingeblasenen Gasmengen sicher und mit möglichst geringem Aufwand zu messen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß in den Zuleitungen für die Mantelrohre oder Düsensteine hinter einer Verengung des Querschnittes der Zuleitung der Druck des Gases pneumatisch abgegriffen und in einen auf dem Ofen befestigten Meßumformer geleitet wird, in dem Meßumformer ein entsprechender Differenzdruck in ein elektrisches Signal umgeformt wird, und die elektrischen Signale über auf dem Ofen befestigte Schleifringe und stationär angeordnete Abgriffe an eine Meßwarte übertragen werden.

Die Verengung des Querschnittes in der Zuleitung für die Mantelrohre oder Düsensteine erfolgt durch eine Blende,

Düse oder Venturidüse. Der durch die Verengung entstandene Druck des strömenden Gases wird mittels einer Leitung pneumatisch abgegriffen und in den Meßumformer geleitet. Dort wird gegen einen zweiten statischen Gasdruck der entsprechende Differenzdruck ermittelt. Der zweite statische Gasdruck kann in der Zuleitung vor der Verengung pneumatisch abgegriffen und über eine zweite Leitung in den Meßumformer geleitet werden. Es kann aber auch der Atmosphä-■ rendruck als zweiter Gasdruck in den Meßumformer geleitet werden. Der ermittelte Differenzdruck wird im Meßumformer in ein elektrisches Signal umgewandelt, das über Kabel auf die Schleifringe* geleitet wird, von den Schleifringen z.B. mittels Bürsten abgegriffen und über Kabel an eine Meßwarte übertragen und dort als Volumenmenge angezeigt wird. Die Verengung des Querschnittes der Zuleitung kann von der Verwendung von Mantelgebläsen auf der Ansaugseite oder auf der Druckseite der Gebläse liegen.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung besteht darin, daß der Wirkdruck in einer venturiartigen Verengung des Ansaugrohres eines Mantelgebläses pneumatisch abgegriffen und in den Meßumformer übertragen wird, und dort der Differenzdruck gegen den Atmosphärendruck ermittelt wird. Dadurch ist es möglich, mit einer Verbindungsleitung zwischen Meßstelle und Meßum- · former auszukommen.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung-besteht darin, daß die Differenzdrücke aller Zuleitungen in einem Meßumformer ermittelt werden. Dadurch ist es möglich,. mit einem Meßumformer auszukommen, außerdem kann der Meßumformer am günstigsten Platz angeordnet werden. Diese Vorteile überwiegen den Nachteil der erforderlichen längeren Verbindungsleitung von den Meßstellen zum Meßumformer.

Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die elektrischen Sig-

nale über einen geschlossenen und einen segmentförmigen Schleifring an die Meßwarte übertragen werden. Der segmentförmige Schleifring hat mindestens so viele gegeneinander ■ isolierte Segmente wie Meßstellen vorhanden sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht insbesondere bei Mantelrohren eine Messung der eingeblasenen Gasmengen mit relativ geringem Aufwand, weil eine Messung der eingeblasenen Gasmengen während einer beliebigen teilweisen Umdrehung des Ofens ausreichend ist. Bei Düsensteinen müssen die Segmente so gelegt werden, daß die Messung über den gewünschten Winkelbereich des Ofens erfolgt, z.B. während sich der Düsenstein unter der Beschikkung befindet.

Eine Ausgestaltung besteht darin, daß die elektrischen Signale über zwei geschlossene Schleifringe an die Meßwarte übertragen werden und jeweils nur das Signal einer bestimmten Meßstelle durch einen von der Meßwarte ausgehenden elektrischen Steuerbefehl abgerufen wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die Messung an jeder Meßstelle während beliebiger Winkelstellungen des Ofens erfolgen kann. Dies ist besonders vorteilhaft für Düsensteine, da auch während voller Umdrehungen gemessen werden kann.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung bei geschlossenen Schleif- ' ringen besteht darin, daß der Steuerbefehl aus' bestimmten, jeder Meßstelle zugeordneten Frequenzen besteht, die in einen auf dem Ofen angeordneten Dekoder geleitet werden, . der Dekoder über einen Steuerimpuls die Öffnung eines Magnetventils in der pneumatischen Verbindungsleitung der gewünschten Meßstelle zum Umformer bewirkt, während die Magnetventile in den pneumatischen Verbindungsleitungen aller anderen Meßstellen geschlossen sind, und die Meßwarte und der Meßumformer durch vorgeschaltete Tiefpaß-Filter von den Frequenzen des Steuerbefehls isoliert werden. Dadurch

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kann diese Arbeitsweise mit geringem Aufwand durchgeführt werden.

Die gemessenen Mengen können, zur Regelung der eingeblasenen Mengen verwendet werden., wobei die Regelung durch manuelle oder elektrische Verstellung von Drosselorganen erfolgen kann.

Die Erfindung wird an Hand einer Figur näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Drehrohrofen mit einem Düsenstein und«einem Mantelrohr sowie zwei weiteren Ansaugrohren, die größer und ohne die Verbindung zum Ofen dargestellt sind. Zur besseren Übersicht sind alle Aggregate, die auf dem Ofen montiert sind, oberhalb des Ofens dargestellt. Die stationär angeordneten Aggregate sind unterhalb des Ofens dargestellt.

Der Drehrohrofen 1 ist mit zwei geschlossenen Schleifringen 2, 3 ausgestattet. Der Düsenstein. 4 ist an das Mantelgebläse 5 und das Mantelrohr 6 an. das Mantelgebläse 7 angeschlossen. Das Ansaugrohr des Mantelgebläses 5 hat eine venturiartige Verengung 8 a, das Ansaugrohr des Mantelgebläses 7 eine venturiartige Verengung 8 b und die weiteren Meßstellen ventu-' riartige Verengungen 8c, 8 d. In den pneumatischen Verbindungsleitungen 9 a - 9 d sind Magnetventile 10 a - 10 d angeordnet. Die Verbindungsleitungen 9a - 9 d münden in die Sammelleitung 11, die mit dem Meßumformer 12 verbunden ist. Über Leitung 13 wird der Atmosphärendruck in den Meßumformer 12 geleitet. Der Meßumformer 12 ist über das Tiefpaß-Filter 14 und die Kabel 15, 16 mit den Schleifringen 2, 3 verbunden. Die Magnetventile 10 a - 10 d sind über die Kabel 16 a - 16 d mit der Leistungselektronik 17 verbunden, die über den Dekoder 18, Kabel 19, 20 mit den Kabeln 15, 16 ver-

bunden ist. In der Meßwarte ist das Anzeigegerät 21 über das Tiefpaß-Filter 22, Kabel 23, 24 und Bürsten 25, 26 mit den Schleifringen 2, 3 verbunden. Der Wahlschalter 27 für die Meßstellen ist über den Oszillator 28 und Kabel 29, 30 mit den Kabeln 23, 24 verbunden.

Wenn die durch den Düsenstein 4 eingeblasene Luftmenge gemessen werden soll, wird diese Meßstelle am Wahlschalter eingestellt und der Oszillator gibt eine Frequenz von z.B. 1 kHz an den Dekoder 18, wobei das Anzeigegerät 21 durch das Tiefpaß-Filter 22 (z.B. 200 Hz) und der Meßumformer 12 durch das Filter 14 abgeschirmt werden. Der Dekoder 18 ordnet die Frequenz der Meßstelle des Düsensteines 4 zu und gibt einen Steuerbefehl an die Leistungselektronik 17, wodurch über Leitung 16 a das Magnetventil 10 a geöffnet wird. Die Magnetventile 10 b - 10 d sind geschlossen. Jetzt wird der Druck im Venturi 8 a über Verbindungsleitung 9 a und Sammelleitung 11 in den Meßumformer 12 geleitet. Dort wird gegen den über Leitung 13 eingeleiteten Atmosphärendruck der Differenzdruck ermittelt, in ein elektrisches Signal umgewandelt und .auf das Anzeigegerät 21 in der Meßwarte geleitet.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß in einfacher aber sicherer Weise die tatsächlich an den einzelnen Stellen in den Ofen eingeblasenen Gasmengen gemessen werden können, und damit der Betrieb optimiert werden kann. Die eingeblasenen Gasmengen können genau kontrolliert werden und auch bei Schwankungen in den sonstigen Betriebsbedingungen konstant gehalten werden. Außerdem ist eine Überwachung der Temperaturanzeige und der Funktionsfähigkeit der Einblasorgane möglich.

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Claims

Patentansprüche

/ lötverfahren zur Messung der In einen Drehrohrofen eingeblasenen Gasmengen, wobei Gasströme mittels Mantelrohren oder Düsensteinen in geregelten Mengen durch den Ofenmantel in den Ofen eingeblasen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zuleitungen für die Mantelrohre oder Düsensteine hinter einer- Verengung des Querschnittes der Zuleitung der .. .Druck des Gases pneumatisch abgegriffen und in einen auf dem Ofen befestigten Meßumformer geleitet wird, in dem Meßumformer ein entsprechender Differenzdruck in ein elektrisches Signal umgeformt wird, und die elektrischen Signale über auf dem Ofen befestigte Schleifringe und stationär angeordnete Abgriffe an eine Meßwarte übertragen werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in einer venturiartigen Verengung des Ansaugrohres eines Mantelgebläses pneumatisch abgegriffen und in den Meßumformer übertragen wird, und dort der Differenzdruck gegen den Atmosphärendruck ermittelt wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Differenzdrücke aller Zuleitungen in einem Meßumformer ermittelt werden.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Signale über einen geschlossenen und einen segmentförmigen Schleifring an die Meßwarte übertragen werden.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale über zwei ge-

schlossene Schleifringe an die Meßwarte übertragen werden und jeweils nur das Signal einer bestimmten Meßstelle durch einen von der Meßwarte ausgehenden elektrischen Steuerbefehl abgerufen wird.
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerbefehl aus bestimmten, jeder Meßstelle zugeordneten Frequenzen besteht, die in einen auf dem Ofen angeordneten Dekoder geleitet werden, der Dekoder über einen Steuerimpuls die Öffnung eines Magnetventils in der pneumatischen Verbindungsleitung der gewünschten Meßstelle zum. Umformer bewirkt, während die Magnetventile in den pneumatischen Verbindungsleitungen aller anderen Meßstellen geschlossen sind, und die Meßwarte und der Meßumformer durch vorgeschaltete Tiefpaß-Filter von den Frequenzen des Steuerbefehls isoliert werden.