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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen von Beschickungsgut
für einen Stahlkonverter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Bei der Stahlerzeugung ist es wünschenswert, Rohstoffe, wie beispielsweise
Schrott, legiertes Eisen, direkt reduziertes Eisen oder Kalk vor dem Einfüllen,
beispielsweise in einen Elektroofen, vorzuwärmen.
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Das Vorwärmen der Rohstoffe hat den Zweck, Unfälle durch Dampfexplosionen
bei der Füllung des Ofens zu vermeiden und somit die Betriebsicherheit zu erhöhen.
Des weiteren wird dadurch das Einschmelzen der Rohstoffe gefördert und die Produktivität
bei der Stahlherstellung gesteigert.
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Zum Vorwärmen der Rohstoffe, mit denen ein Schmelzofen oder Stahlkonverter
beschickt wird, ist die Verwendung von Zusatzbrennern am weitesten verbreitet. Da
derartige Vorrichtungen jedoch nicht der Forderung nach einen sparsamen Umgang mit
Energie entsprechen, sind Vorrichtungen eingeführt worden, mit denen sich Wärme
aus dem von dem Elektroofen freigesetzten Abgas zurückgewinnen läßt. Eine derartige
Vorrichtung ist zwischen dem Ofen und einem Staubabscheider in einer Abgasleitung
angebracht, durch die das Gas aus dem Ofen abgesaugt wird. Die bekannten Vorrichtungen
haben jedoch die folgenden Nachteile.
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Grundsätzlich beträgt der Anteil der zurückgewonnenen Wärme bei den
herkömmlichen Vorrichtungen lediglich 20 bis 30%.
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Dies reicht nicht aus, das Beschickungsgut ausreichend vorzuwärmen,
so daß der Stahlerzeugungsprozeß eine verhältnismäßig lange Zeit in Anspruch nimmt.
Wenn dagegen ein größerer Wirkungsgrad der Wärme-Rückgewinnungseinrichtung angestrebt
wird, mußten herkömmliche Vorwärm-Einrichtungen entsprechend groß ausgelegt sein
und eine komplexe und damit
teure Konstruktion aufweisen. Die herkömmlichen
Vorrichtungen führten somit nicht zu der gewünschten Energie-und Kostenersparnis.
Darüber hinaus verlängert sich mit der Größe der Vorwärm-Einrichtung die Zeit zum
Füllen und zum Leeren dieser Einrichtung mit Beschickungsgut und damit die Zykluszeit
eines Stahlerzeugungs-Zyklus.
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Dies ist angesichts der gegenwärtigen Tendenz, die Zyklus- oder Einschmelzzeit
bei der Stahlerzeugung zu verkürzen, nicht zu vertreten.
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Sofern herkömmliche Vorwärm-Einrichtungen in hinreichend kurzer Zeit
füllbar sind, weisen sie den Nachteil auf, daß ihre Bedienung schwierig und die
Betriebssicherheit verbesserungswürdig ist.
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Ein weitererNachteil herkömmlicher Vorwärm-Einrichtungen besteht darin,
daß aufgrund des geringen Wirkungsgrads bei der Wärmerückgewinnung das von Einrichtung
an die Atmosphäre abgegebene Gas eine verhältnismäßig hohe Temperatur von etwa 150°C
aufweist und daher einen hohen Anteil an-öldämpfen und dergleichen enthält. Zusammen
mit dem Abgas an die Atmosphäre abgegeben, erzeugen diese bldämpfe umweltschädlichën
weißen Rauch.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, den Wirkungsgrad bei der Wärmerückgewinnung
auf etwa 70% zu erhöhen, so daß die Rohstoffe für die Stahlerzeugung vor dem Einschmelzen
ausreichend vorgewärmt werden und somit die Schmelzzeit verringert wird.
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Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil
des Hauptanspruchs.
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Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung wird das von dem Stahlkonverter
freigesetzte heiße Abgas nachein-
einander durch mehrere in Reihe
geschaltete Vorwärm-Einheiten geleitet. Auf diese Weise wird dem Abgas eine größere
Wärmemenge entzogen, bevor es an die Atmosphäre abgegeben wird.
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Bevorzugt ist die Reihenfolge, in der die einzelnen Vorwärm-Einheiten
von dem Abgas durchströmt werden, umkehrbar. Auf diese Weise wird das Beschickungsgut
in der Vorwärm-Einheit, die während eines Zyklus als letzte von dem bereits teilweise
abgekühlten Abgas durchströmt wird, im nächsten Zyklus von dem unmittelbar aus dem
Stahlkonverter kommenden heißen Abgas durchströmt, so daß das darin befindliche
und bereits leicht vorgewärmte Beschickungsgut auf die beim Einfüllen in den Stahlkonverter
erwünschte Temperatur aufgeheizt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorwärm-Einrichtung weist eine verhältnißmäßig
einfache und kompakte Konstruktion auf und läßt sich mit verhältnismäßig geringen
Kosten installieren.
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Bevorzugt ist das Beschickungsgut in einem in die Vorwärm-Einheiten
einführbaren und zu dem Stahlkonverter transportierbaren Behälter untergebracht,
so daß die Zeiten zum Füllen der Vorwärm-Einheiten und zum Umfüllen des Beschickungsgutes
in den Stahlkonverter verkürzt werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Abgas in
den hintereinander geschalteten Vorwärm-Einheiten auf eine niedrigere Temperatur
abgekühlt wird und daher einen geringen Anteil an umweltschädlichen Bestandteilen
mitführt. Diese Bestandteile werden vornehmlich von dem Beschickungsgut in der zuletzt
durchströmten Vorwärm-Einheit Zurückgehalten und beim anschließenden Einleiten von
heißem Abgas in diese Vorwärm-Einheit chemisch zersetzt.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine perspektivische Gesamtdarstellung einer bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene
Ansicht in Richtung der Pfeile II in Fig. 1; Fig. 3 ist ein Grundriß der in Fig.
2 dargestellten Einzelheiten; Fig. 4 ist eine Seitenansicht der in Fig. 2 dargestellten
Einzelheiten; Fig. 5 ist eine vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Ansicht einer
Vorwärm-Einheit; Fig. 6 ist eine Vorderansicht einer abgewandelten Ausführungsform
einer Transporteinrichtung; Fig. 7 veranschaulicht die Arbeitsweise der Transporteinrichtung
aus Fig. 6; und Fig. 8 ist eine perspektivische Gesamtdarstellung einer anderen
Ausführungsform der Erfindung.
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Zunächst wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
der Figuren 1 bis 5 erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Vorwärm-Einrichtung 1, die zwischen einem Stahlkonverter
2, etwa einem elektrischen Ofen, und einem Staubabscheider 3 für das von dem Konverter
2 abgegebene Gas angebracht ist. Die Einrichtung 1 ist über eine Leitung mit dem
Konverter 2 und dem Staubabscheider 3 verbunden. Durch die Leitung wird das in dem
Konverter 2 freigesetzte Abgas von einem zwischen der Einrichtung 1 und dem Staubabscheider
3 in dieser Leitung angebrachten Exhaustor 4 abgesaugt.
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Beschickungsgüter für den Konverter 2, wie etwa Schrott,
legiertes
Eisen, direkt-reduziertes Eisen und Kalk werden mit Hilfe der Wärme des von dem
Konverter 2 freigesetzten Abgases in der Einrichtung 1 vorgewärmt. Die Einrichtung
1 umfaßt eine Anzahl von Vorwärm-Einheiten 5, die das Beschickungsgut herausnehmbar
aufnehmen. Im dargestellten Beispiel ist angenommen, daß die Einrichtung 1 zwei
Vorwärmeinheiten umfaßt.
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Ein Abgas-Auslaß 6 des Konverters 2 ist über verzweigte Zuführungsleitungen
8 mit Gas-Einlässen 7 der Vorwärm-Einheiten 5 verbunden. In der Nähe des Konverters
2 sind die Zuführungsleitungen 8 an ein senkrechtes Verteilerrohr 9 angeschlossen.
In jeder der Zuführungsleitungen 8 ist zwischen dem Abgas-Auslaß 6 und dem Gas-Einlaß
7 der Vorwärm-Einheiten 5 ein erstes Flügel-Absperrventil 10 angebracht, das elektrisch
oder hydraulisch, bzw. pneumatisch betätigbar ist.
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Abgasleitungen 11, durch die gegebenenfalls das durch-die Vorwärm-Eineinheiten
5 strömende Abgas abgeführt wird, verbinden Gasauslässe 12 der Einheiten 5 mit dem
Exhaustor 4. Die Abgasleitungen 11munden stromaufwärts des Exhaustors 4 in ein senkrechtes
Sammelrohr 13. Jede der Abgasleitungen 11 weist ein drittes Absperrventil 14 auf,
das von der selben Bauart wie die Absperrventile 10 ist.
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Damit das Abgas auf seinem Weg von dem Zuführungsleitungen 8 zu den
Abgasleitungen 11 nacheinander die einzelnen Vorwärm-Einheiten 5 durchläuft, weist
jede der Einheiten 5 einen zweiten Gasauslaß 12a auf, der über die Verbindungsleitungen
15 mit dem Gaseinlaß 7 der jeweils anderen Einheit 5 verbunden ist. Im dargestellten
Beispiel verlaufen die Verbindungsleitungen 15 zwischen den Vorwärm-Einheiten 5
und weisen in Zwischenbereichen zweite Absperrventile 16 der gleichen Bauart wie
die ersten Absperrventile 10 auf.
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Der zweite Gasauslaß 12a einer jeden der Vorwärm-Einheiten 5 steht
innerhalb dieser Einheit mit dem ersten Gasauslaß 12 in Verbindung.
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Die Verbindungsleitungen 15 sollen nunmehr im einzelnen beschrieben
werden. Der zweite Gasauslaß 12a einer jeden der Vorwärm-Einheiten 5 ist durch einen
Leitungsabschnitt 15a mit der Zuführungsleitung 8 zwischen dem ersten Absperrventil
10 und dem Gaseinlaß derselben Einheit 5 verbunden. Der Leitungsabschnitt 15a weist
in Reihe hintereinander angeordnete erste und zweite Auslaßventile 16a, 16b auf.
Die zwischen den Ausaßventilen 16a, 16b gelegenen Bereiche der Abschnitte 15a sind
durch einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 15b miteinander verbunden. Das erste Auslaßventil
16a ist näher an der Einheit 5 gelegen als das zweite Auslaßventil 16b. Die in Fig.
1 links dargestellte Vorwärm-Einheit 5 ist mit A und die rechts in Fig. 1 dargestellte
Einheit ist mit B bezeichnet. Eine der Verbindungsleitungen 15 zur Verbindung der
Einheiten 5 umfaßt den an den zweiten Auslaß 12a der Einheit A angeschlossenen Leitungsabschnitt
15a mit dem Auslaßventil 16a, den gemeinsamen Leitungsabschnitt 15b und den Bereich
des Abschnittes 15a, der das zweite Auslaßventil 16b aufweist und an die Zuführungsleitung
8 der Einheit B angeschlossen ist. Die ersten und zweiten Auslaßventile 16a, 16b
dieser Verbindungsleitung 15 bilden das zweite Absperrventil 16 dieser Leitung.
In entsprechender Weise verläuft die andere Verbindungsleitung 15 von dem zweiten
Gas-Auslaß 12a der Einheit B zu der Zuführungsleitung 8 der Einheit A.
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Die Ventile 10, 14, 16 werden in der Weise geöffnet oder geschlossen,
daß das Abgas die Vorwärm-Einheiten 5 nacheinander und in einer Reihenfolge durchläuft,
die selektiv, beispielsweise mit Hilfe eines elektronischen oder elektromechanischen
Programmes festgelegt ist.
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Der Gasfluß soll nun mit Bezug auf Fig. 1 erläutert werden. Wenn das
erste Absperrventil 10, das erste Auslaßventil 16a der Einheit A, das zweite Auslaßventil
16b und das dritte Absperrventil 14 geöffnet sind, während die übrigen Ventile geschlossen
sind, strömt das Abgas aus dem Konverter 2 durch die Zuführungsleitung 8 der Einheit
A, durchströmt das darin enthaltene Beschickungsgut, tritt durch die Verbindungsleitung
15 in die Einheit B ein, -fließt durch das Innere der Einheit B und weiter durch
die Abgasleitung 11 und wird schließlich durch den Exhaustor 4 in den Staubabscheider
3 abgesaugt, in welchem es von Staub befreit wird. Der oben beschriebene Strömungsweg
ist in Fig. 1 durch gestrichelte Pfeile angedeutet.
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Anschließend wird das Gas an die Atmosphäre abgegeben.
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Wenn sich sämtliche Absperrventile 10, 14, 16 in der jeweils anderen
Stellung befinden, strömt das Gas der Reihe nach zuerst durch die Einheit B und
dann durch die Einheit A. Während das Gas die oben beschriebene Anlage durchströmt,
sammelt sich mitgeführter Staub aufgrund seiner Trägheit in dem Verteilerrohr 9
und in dem Sammelrohr 13. Der Staub, der sich in- den Rohren 9, 13 absetzt, wird
gelegentlich entfernt.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt ferner
eine Umgehungsleitung 18, die das Verteilerrohr 9 direkt mit dem Sammelrohr 13 verbindet.
In der Umgehungsleitung 18 ist ein normalerweise geschlossenes viertes Absperrventil
17 angebracht. Wenn die Vorwärm-Einrichtung 1 nicht benötigt wird, wird das vierte
Absperrveritil 17 geöffnet und die ersten Absperrventile 10 werden geschlossen,
so daß das Abgas durch den Exhaustor 4 direkt in den Staubabscheider 3 abgesaugt
wird.
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Die Leitungen sind zweckmäßigerweise mit einer feuerfesten Auskleidung
und/oder einer Wasserkühlung versehen,
Obwohl bei dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel von nur zwei Vorwärm-Einheiten 5 ausgegangen wurde, ist die
Verwendung von drei oder mehr Vorwärm-Einheiten denkbar.
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In jedem Fall sind die Vorwärm-Einheiten 5 über die Zuführungsleitungen
8, die Verbindungsleitungen 15 und die Abgasleitungen 11 in Reihe miteinander verbunden,
und die in den Leitungen angebrachten Absperrventile 10, 14, 16 werden entsprechend
den obigen Ausführungen derart geöffnet oder geschlossen, daß das Abgas selektiv
in vorgegebener Reihenfolge die einzelnen Vorwärm-Einheiten durchströmt.
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Wie in Figuren 2 bis 5 dargestellt ist, umfaßt jede der Vorwärm-Einheiten
5 einen feststehend auf einem Boden 19 montierten Behälter 20 in Form eines senkrechten
Hohlzylinders mit einer Öffnung an seinem oberen Ende, einen beweglichen Behälter
24 zur Aufnahme des Beschickungsgutes mit einer Einfüllöffnung 21 in seinem oberen
Bereich und einer zu öffnenden Bodenwanne 22 sowie eine obere Abdeckung 25, die
zum Öffnen oder Verschließen der Einfüllöffnung 21 des beweglichen Behälters 24
in waagrechter Richtung verschiebbar ist. Der bewegliche Behälter 24 ist derart
in senkrechter Richtung verschiebbar, daß er in den feststehenden Behälter 20 eingeführt
und aus diesem entfernt werden kann.
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Wie am besten in Fig. 5 zu erkennen ist, umfaßt der bewegliche Behälter
24 ein hohizylindrisches Gehäuse 24a mit einer vertikalen Achse, das das Beschickungsgut
aufnimmt.
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Das Gehäuse 24a weist einen von seinem äußeren Umfang vorspringenden
ringförmigen Bund 24b auf, der eine zwischen den Behältern 20, 24 gebildete ringförmige
Öffnung verschließt, wenn der bewegliche Behälter 24 in den feststehenden Behälter
20 eingeführt ist. Die Bodenwanne 22 weist die Form einer im Grundriß kreisförmigen
Schale auf,
die zwei getrennte jeweils halbkreisförmige Segmente
22a umfaßt. Das Beschickungsgut ist in dem Gehäuse 24a untergebracht und wird bei
geschlossener Bodenwanne 22 darin zurückgehalten. Wenn die Bodenwanne 22 geöffnet
wird, wie in Fig. 5 durch gestrichelte Linie angedeutet ist, wird das Beschickungsgut
freigegeben. An dem Gehäuse 24a ist schwenkbar ein Lasthaken 27 befestigt, der zum
Anheben des Gehäuses 24a zusammen mit der Bodenwanne 22 von einem Kran 26 erfaßt
wird. Die obere Abdeckung 25 hat die Form eines hohlen Kegelstumpfes und weist ein
unteres Ende mit großem Durchmesser auf, das über eine zwischengelegte Dichtung
lösbar mit dem Gehäuse 24a verbunden ist.
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Die Zuführungsleitung 8 umfaßt einen von dem Konverter 2 kommenden
festen Leitungsabschnitt 8b mit einem Ende 8a mit waagrechter Achse und einen beweglichen
Leitungsabschnitt 8c, der mit dem festen Abschnitt 8b verbindbar ist. Der bewegliche
Abschnitt 8c weist ein nach unten ragendes Ende auf, das in das einen geringen Durchmesser
aufweisende und den Gaseinlaß 7 bildende obere Ende der oberen Abdeckung 25 eingepaßt
ist. Die obere Abdeckung 25 ist über eine Dichtung in vertikaler Richtung verschiebbar
mit dem beweglichen Leitungsabschnitt 8c verbunden. Ein rohrförmiges Verbindungsstück
28 umschließt das Ende 8a des festen Leitungsabschnitts 8b und das waagrechte Ende
des beweglichen Abschnitts 8c und ist mit Hilfe von Hydraulikzylindern 29 in Axialrichtung
verschiebbar. Das derart verschiebbare Verbindungsstück 28 bildet eine lösbare Verbindung
der Leitungsabschnitte 8b und 8c.
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Die Verbindungsleitung 15 und die Abgasleitung 11 münden an diametral
gegenüberliegenden Seiten in den unteren Bereich des feststehenden Behälters 20.
Wie durch durchgezogene Pfeile in Fig. 2 dargestellt ist, strömt das Abgas
aus
der Zuführungsleitung 8 durch die obere Abdeckung 25 in das Gehäuse 24a, durchströmt
innerhalb des Gehäuses 24a das nicht gezeigte Beschickungsgut und tritt durch einen
Zwischenraum zwischen der Wand des Gehäuses 24a und der Bodenwanne 22 aus dem beweglichen
Behälter 24 aus und wird durch die Verbindungleitung 15 oder die Abgasleitung 11
abgeleitet.
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Transporteinrichtungen 30 umfassen zwei waagrechte Schienen 31, die
sich an gegenüberliegenden Seiten der benachbarten Vorwärm-Einheiten 5 erstrecken
und diese Einheiten zwischen sich aufnehmen, sowie einen Wagen 32 mit Eigenantrieb,
der in waagrechter Richtung auf den Schienen 31 beweglich ist. Der Wagen 32 weist
auf den Schienen 31 abrollende Räder und einen Elektromotor 34 zum Antrieb der Räder
33 auf.
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Der bewegliche Leitungsabschnitt 8c ist an dem Wagen 32 befestigt
und damit längs der Schienen 31 verschiebbar.
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Die obere Abdeckung 25 ist mit Hilfe einer auf dem Wagen 32 montierten
Hebevorrichtung 35 in vertikaler Richtung beweglich. Auf diese Weise sind der bewegliche
Leitungsabschnitt 8c und die obere Abdeckung 25 mit Hilfe der Transporteinrichtung
30 in eine Position verschiebbar, in der sie ein vertikales Einführen oder Herausziehen
des beweglichen Behälters 24 in den bzw. ausdem feststehenden Behälter 20 ermöglichen.
Die zu den einzelnen Einheiten 5 gehörenden Wagen 32 können jeweils abwechselnd
in eine zwischen diesen Einheiten gelegene Position gebracht werden, die in den
Figuren 2 und 3 durch gestrichtelte Linien angedeutet ist.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsstück 28
über den beweglichen Abschnitt 8c der Zuführungsleitung 8 geschoben, und die Hydraulikzylinder
29 sind
auf einem Gestell auf dem Wagen 32 befestigt. Die Hebevorrichtung
35 umfaßt im wesentlichen einen auf dem Wagen 32 montierten Elektromotor 36, eine
über einen Kettenantrieb mit Hilfe des Motors 36 drehbare Winde 37 und Ketten oder
Seile 38, die mit der oberen Abdeckung 25 verbunden und auf die Winde 37 aufgewickelt
sind.
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In seiner Stellung außerhalb des feststehenden Behälters 20 ist der
bewegliche Behälter 24 von der Zuführungsleitung 8, der Verbindungsleitung 15 und
der Abgasleitung 11 abgekoppelt. Wenn sich dagegen der bewegliche Behälter 24 im
Inneren des feststehenden Behälters 20 befindet und die obere Abdeckung 25 auf dem
beweglichen Behälter 24 aufliegt, wird der bewegliche Behälter 24 mit den Leitungen
8, 11, 15 in Fluidverbindung gebracht. Die entsprechenden Einzelheiten der verschiedenen
Vorwärm-Einheiten 5 stimmen hinsichtlich ihrer Form und Größe überein. Somit kann
der bewegliche Behälter 24 für die eine Einheit durch den beweglichen Behälter 24
für die andere Einheit ausgetauscht werden.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorwärm-Einrichtung
beschrieben.
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Ein Beschickungsgut, beispielsweise Schrott, wird mit Hilfe eines
Kippwagens oder eines Magnetkrans in den beweglichen Behälter 24 eingefüllt, während
dieser durch den Kran 26 aus dem feststehenden Behälter 20 herausgezogen ist. Danach
wird der bewegliche Behälter 24 in den feststehenden Behälter 20 eingeführt. Der
Wagen 32, der sich zunächst in einer Position abseits der Einheit 5 befindet, wird
seitwärts über den beweglichen Behälter 24 gefahren und die obere Abdeckung 25 wird
mit Hilfe der Hebevorrichtung 35 auf die Einfüllöffnung 21 des Behälters 24 abgesenkt.
Die Zuführungsleitung 8 wird mit dem Behälter
24 verbunden. Gleichzeitig
wird das Verbindungsstück 28 gleitend über den festen Leitungsabschnitt 8b geschoben,
das hierdurch mit dem beweglichen Leitungsabschnitt 8c verbunden wird.
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Auf diese Weise ist jeder der mit Beschickungsgut gefüllten Behälter
24 in dem jeweiligen festen Behälter 20 angebracht und mit den Leitungen 8, 11,
15 verbunden. Der Reihe nach werden nun die ersten bis dritten Absperrventile 10,
14, 16 betätigt, so daß das von dem Konverter 2 freigesetzte Abgas der Reihe nach
durch die Einheiten A und B strömt und anschließend über den Staubabscheider 3 abgegeben
wird, wie in Fig. 1 zu erkennen ist. In diesem Fall hat das Gas zum Vorwärmen der
Einheit A eine höhere Temperatur als das Gas zum Vorwärmen der Einheit B. Nachdem
das Beschickungsgut in der Einheit A vollständig vorgewärmt ist, wird die obere
Abdeckung 25 der Einheit A zusammen mit dem beweglichen Leitungsabschnitt 8c mit
Hilfe der Transporteinrichtung 30 entfernt und der bewegliche Behälter 24 in eine
Position oberhalb des Konverters 2 gefahren. Durch öffnen der Bodenwanne 22 wird
das vorgewärmte Beschickungsgut in den Konverter 2 eingefüllt. In der Zwischenzeit
wird ein anderer mit Beschickungsgut gefüllter, beweglicher Behälter 24 zu dem feststehenden
Behälter 20 der Einheit A transportiert und mit den Leitung.en 8, 11, 15 verbunden.
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Die ersten bis dritten Absperrventile 10, 14, 16 werden dann derart
geschaltet, daß das Gas die Vorwärm-Einheiten 5 in umgekehrter Reihenfolge, d.h.
zunächst die Einheit B und dann die Einheit A durchströmt.
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Hierdurch wird das bereits zu einem gewissen Grade vorgewärmte Beschickungsgut
in der Einheit B in kurzer Zeit vollständig vorgewärmt. Des weiteren wird die Restwärme
des.durch die Einheit B strden Gases anschließend vollständig an
die
Einheit A abgegeben, so daß auf diese Weise die Wärme des Abgases wirksam zurückgewonnen
wird. Da der mit einer neuen Füllung vorzuwärmenden Beschickungsgutes gefüllte bewegliche
Behälter 24 während der Zeit in dem festen Behälter 20 eingebracht werden kann,
während der das vorgewärmte Beschickungsgut des vorangehenden Behälters 24 zu dem
Konverter 2 befördert wird, verkürzt sich die erforderliche Totzeit, so daß eine
ausreichende Zeit zum Vorwärmen des Beschickungsgutes zur Verfügung steht und eine
hohe Effektivität des Verfahrens erzielt wird.
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Während das Abgas durch die Vorwärm-Einrichtung strömt, verringert
sich seine Temperatur, beispielsweise auf etwa 1000C, wenn die Füllung der stromabwärts
gelegenen Vorwärm-Einheit 5 eine niedrige Temperatur hat. An dieser Stelle sinkt
die Temperatur des Gases unter den Kondensationspunkt, so daß Öldämpfe und andere
kondensierbare Bestandteile des Gases sich an der Oberfläche des kühlen Beschickungsgutes
niederschlagen. Auf diese Weise wird das Gas von umweltschädlichen Bestandteilen
wie Öldampf befreit, die leicht eine sekundäre Umweltverschmutzung hervorrufen.
Im nächsten Stadium des Vorwärm-Prozesses werden die auf dem Beschickungsgut niedergeschlagenen
Öldämpfe und dergleichen durch Oxidation mit Hilfe des heißen Abgases, das beispielsweise
eine Temperatur von 7500C aufweist, zersetzt. Auf diese Weise wird die Abgabe umweltschädlicher
Bestandteile an die Atmosphäre insgesamt vermindert.
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Figuren 6 und 7 zeigen eine Abwandlung der Transporteinrichtung 30.
Ein von dem Boden 19 auf ragender Ständer 39 weist an seinem oberen Ende einen Schwenkarm
41 auf, der mit Hilfe eines Getriebes 40 um eine vertikale Achse schwenkbar ist.
Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel trägt der Schwenkt 41 den beweglichen
Leitungsabschnitt 8c und weist eine Hebevorrichtung 35 zum
Anheben
der oberen Abdeckung 25 auf. Der bewegliche Leitungsabschnitt 8c und die obere Abdeckung
25 sind längs einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn zur Verbindung mit dem festen
Leitungsabschnitt 8b und dem beweglichen Behälter 24 in Richtung auf diese Bauteile
schwenkbar, wie in Fig. 6 dargestellt ist1 und können durch-Bewegung des Schwenkarms
41 in entgegengesetzter Richtung in eine in Fig. 7 dargestellte Position gebracht
werden, in der sie von dem beweglichen Behälter 24 und dem festen Leitung abschnitt
8b entfernt sind.
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Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem
die Vorwärm-Einheiten 5 jeweils nur einen einzigen GasauslaE 12 aufweisen und bei
dem die von dem Gasauslaß 12 der einen Einheit zu dem dritten Absperrventil 14 führende
Abgasleitung 11 über eine Verbindungsleitung 15 mit dem zwischen dem ersten Absperrventil
10 und dem Gaseinlaß 7 gelegenen Abschnitt der Zuführungsleitung 8 der anderen Einheit
verbunden ist. Die Verbindungsleitung 15 weist ein zweites Absperrventil 16 auf.
Die Abgasleitungen 11 sind über ein normalerweise geschlossenes viertes Absperrventil
17 direkt mit einem unteren Abschnitt des Verteilerrohrs 9 verbunden. Durch Betätigung
der Absperrventile 10, 14, 16 wird das Abgas nacheinander durch die Vorwärmeinheiten
5 geleitet, beispielsweise in der in Fig.
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8 durch gestrichtelte Pfeile angedeuteten Weise. Mit Ausnahme der
oben beschriebenen Merkmale stimmt die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform der Erfindung
hinsichtlich ihrer Konstruktion und Arbeitsweise mit der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform
überein.
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Für das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ergibt sich während
des Vorwärm-Prozesses eine Temperaturverteilung und eine Verteilung des Gasdurchsatzes,
die zur Veranschaulichung in der nachstehenden Tabelle angegeben ist.
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Hierbei ist angenommen, daß die Einheit A stromaufwärts der Einheit
B angeordnet ist Meßstelle Temperatur Gasdurchsatz (C°) (nm³/min) Verteilerohr 800
900 Zuführungsleitung 750 1000 Gasauslaß der Ein- 350 heit A Gaseinlaß der Ein-
300 1200 heit B Gasauslaß der Ein- 100 1400 heit B Der Gasdurchsatz steigt in Strömungsrichtung
gesehen nach und nach an, da von außen Luft in die Strömungsleitungen eindringt.
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Die Vorteile der Erfindung gegenüber Vorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik sind der nachstehenden Gegenüberstellung zu entnehmen. Hierin wird eine
mit PA bezeichnete Vorrichtung, die eine herkömmliche Vorwärm-Einrichtung umfaßt,
mit einer mit IN bezeichneten Vorrichtung verglichen, die erfindungsgemäß zwei in
Reihe geschaltete Vorwärm-Einrichtungen umfaßt.
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1. Effizienz 1) Fühlbare Wärme des der oder den Vorwärm-Einheiten
zugeführten Abgases PA: qi = 100 Nm³/min x 750°C x 0.35 kcal/Nm³.°C x 50 min 860
x 100 Tonnen Beschickungsgut = 148 kwh pro 9=re Beschickungsgut
IN:
qi = 1000 x 750 x 0.34 x 50 860 x 100 = 148 kwh pro Tonne Beschickungsgut 2) Fühlbare
Wärme des Abgases beim Austritt aus der oder den Vorwärm-Einheiten PA: qo = 1200
x 350 x 0.34 x 50 860 x 100 = 83 kwh pro Tonne Beschickungsgut IN: q0 = 1400 x 100
x 0.34 x 50 860 x 100 = 28 kwh pro Tonne Beschickungsgut Differenz (1)-2), das heißt,
von dem Beschickungsgut aufgenommene Wärmemenge) PA: qi - qo = 148 - 83 = 65 kwh
pro Tonne Beschickungsgut IN: qi - qo = 148 - 28 = 120 kwh pro Tonne Beschickungsgut
3) Verringerung des Energieverbrauchs (h E) (Wärmewirkungsgrad (S/P System)#H =
80%) PA:# E1 = 65 x 0.8 = 52 kwh pro Tonne Beschickungsgut = 58 kwh pro Tonne Stahl
IN: Bei 120 x 0.8 = 96 kwh pro Tonne Beschickungsgut = 107 kwh pro Tonne Stahl #E2
- E1 = 49 kwh pro Tonne Stahl (weitere Verringerung des Energieverbrauchs) 4) Druckverlust
(#P) in der Vorwärm-Einheit PA: a P1 = 200 mm Wassersäule IN: = 400 mm Wassersäule
5)
Leistung eines Gebläsemotors zum Ausgleich des Druckverlustest in der Vorwärmeinheit
PA: LFl = 1600 x 473 x 250 = 226 kw 6120 x O,5 IN: = 1600 x 1,73 x 500 = 452 kw
LF2 6120 x 0,5 LF2 - LF1 = 226 kw 6) Vergrößerung der Leistungsaufnahme aufgrund
des Motors PA: 2,1 kwh pro Tonne Stahl IN: 4,2 kwh pro Tonne Stahl 2. Allgemeine
Vorteile Im folgenden werden Kostenberechnungen angestellt, denen die Währung Yen
zugrundeliegt. Zur Veranschaulichung der Größenordnung kann davon ausgegangen werden,
daß Yen 108,-etwa DM 1,- entsprechen.
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1) Verringerung des Energieverbrauchs PA: 58 kwh pro Tonne Stahl
(wenn hochwertiger Schrott verwendet wird). Bei gewöhnlichem Schrott ist die Gaszufuhr
aus Gründen des Umweltschutzes begrenzt.
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In diesem Fall wird eine Energieersparnis von etwa 40 kwh pro Tonne
Stahl erreicht.
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Yen 15 pro kwh x 40 kwh = Yen 600 pro Tonne Stahl IN: Ca. 100 kwh
pro Tonne Stahl (veränderlich in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Ofens)
Yen 15 pro kwh x 100 kwh = Yen 1500 pro Tonne Stahl
7) Steigerung
der Produktivität beim Vorwärm-Prozess (ohne Vorwärmen: 17 Schmelzzyklen pro Tag,
Zeit von Abstich zu Abstich: 83 Minuten) PA: Zeit von Abstich zu Abstich 78 Minuten,
18,5 Schmelzzyklen pro Tag Jährlicher.AusstoB 18,5 h pro Tag x 90 Tonnen pro Heizzyklus
x 350 Arbeitstage pro Jahr = 583.000 Tonnen pro Ofen IN: Zeit von Abstich zu Abstich
72 Minuten, 20 Schmelz zyklen pro Tag Jährlicher Ausstoß 20 x 90 x 350 = 630.000
Tonnen pro Ofen Zunahme (IN - PA): 4.700 Tonnen pro Jahr 8) Jährliche Kostenersparnis
(nur Energie- und Materialkosten) PA: Yen 1052 pro Tonne x 583.000 Tonnen pro Jahr
Circa 600 Millionen Yen pro Jahr (Amortisation der Vorrichtung nach 6 Monaten) IN:
Yen 2623 pro Tonne x 630.000 Tonnen pro Jahr Circa 1.640 Millionen Yen pro Jahr
(amortisiert nach 4 Monaten) 9) Maßnahmen zur Verhinderung sekundärer Umweltverschmutzung
(weißer Rauch, Geruchsbelästigung) PA: (1> NAPEC (Mikrocomputer-Steuerung des
Gasdurchsatzes) (2) Nachverbrennung unverbrannter Gase IN: (1) Da das Gas nacheinander
zwei Vorwärm-Einheiten alternierend in entgegengesetzter Reihenfolge durchströmt,
verringert sich die Temperatur des Gases bei der Abgabe an die Atmosphäre auf etwa
1O00C, so daß keine sekundäre Umweltverschmutzung
entsteht.
-
(2) wahlweise NAPEC