DE3134094C2

DE3134094C2 - "Vorrichtung zum Vorwärmen von Rohstoffen zur Stahlerzeugung"

Info

Publication number: DE3134094C2
Application number: DE3134094A
Authority: DE
Inventors: Shouzo Kobe Hyogo Yasukawa
Original assignee: NIKKO INDUSTRY Co Ltd KOBE HYOGO JP
Current assignee: NIKKO INDUSTRY Co Ltd KOBE HYOGO JP
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1984-06-07
Also published as: DE3134094A1

Abstract

Bei einer Einrichtung (1) zum Vorwärmen von Beschickungsgütern wie etwa Schrott für einen Stahlkonverter (2) wird zum Vorwärmen die Wärme des in dem Stahlkonverter (2) freigesetzten Abgases ausgenutzt. Die Vorrichtung (1) umfaßt eine Anzahl von Vorwärm-Einheiten (5), die das Beschickungsgut vorübergehend aufnehmen. Die Vorwärm-Einheiten (5) sind mit Hilfe von Verbindungsleitungen (15) untereinander verbunden, so daß das Abgas zum Vorwärmen des Beschickungsgutes die Einheiten (5) nacheinander durchströmt.

Description

so Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen von Beschickungsgut für ein Stahlerzeugungsaggregat gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei der Stahlerzeugung ist es wünschenswert, Rohstoff··, wie beispielsweise Schrott, legiertes Eisen, direkt reduziertes Eisen oder Kalk vor dem Einfüllen in einen Elektroofen, vorzuwärmen.

Das Vorwärmen der Rohstoffe hat den Zweck, Unfälle durch Dampfexplosionen bei der Füllung des Ofens zu vermeiden und somit die Betriebssicherheit zu erhöhen. Des weiteren wird dadurch das Einschmelzen der R'ohstoffe gefördert und die Produktivität bei der Stahlherstellung gesteigert.

Zum Vorwärmen der Rohstoffe, mit denen der Elektroofen 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.

Grundsätzlich beträgt der Anteil der zurückgewonnenen Wärme bei den herkömmlichen Vorrichtungen lediglich 20 bis 30%. 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 verlän-

31 34 Ö94

gert 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. Dies ist angesichts der gegenwärtigen Tendenz, die Zyklus- oder Einschmelzzeit bei der Stahlerzeugung zu verkürzen, nicht zu vertreten.

Sofern herkömmliche Vorwärm-Einrichtungen in hinreichend kurzer Zeit füilbar sind, weisen sie den Nachteil auf, daß ihre Bedienung schwierig und die Betriebssicherheit verbesserungswürdig ist.

Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Vorwärm-Einrichtungen besteht darin, daß aufgrund des geringen Wirkungsgrads bei der Wärmerückgewinnung das von der Vorwärm-Einrichtung an die Atmosphäre abgegebene Gas eine verhältnismäßig hohe Temperatur von etwa 150^cC aufweist und daher einen hohen Anteil an öldämpfen und dergleichen enthält Zusammen mit dem Abgas an die Atmosphäre abgegeben, erzeugen diese öldämpfe umweltschädlichen weißen Rauch.

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.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Gemäß einem wesentiichen Merkmal der Erfindung wird das von dem Elektroofen freigesetzte heiße Abgas nacheinander 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.

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 Elektroofen kommenden heißen Abgas durchströmt, so daß das darin befindliche un·.¹ bereits leicht vorgewärmte Beschickur.gsgut auf die beim Einfüllen in den Elektroofen, erwünschte Temperatur aufgeheizt wird.

Die erfindungsgemäße Vorwärm-Einrichtung weist eine verhältnismäßig einfache und kompakte Konstruktion auf und läßt sich mit verhältnismäßig geringen Kosten installieren.

Bevorzugt ist das Beschickungsgut in einem in die Vorwärm-Einheiten einführbaren und zu dem Elektroofen transportierbaren Behälter untergebracht, so daß die Zeiten zum Füllen der Vorwärm-Einheiten und zum Umfüllen des Beschickungsgutes in den Elektroofen verkürzt werden.

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 umwehschädlichen 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. *

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Gesamtdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene Ansicht in Richtung der Pfeile II in Fig. 1; F i g. 3 ist ein Grundriß der in F i g. 2 dargestellten Einzelheiten;

F i g. 4 ist eine Seitenansicht der in F i g. 2 dargestellten Einzelheiten; F i g. 5 ist eine vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Vorwärm-Einheit; F i g. 6 ist. eine Vorderansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Transporteinrichtung; F i g. 7 veranschaulicht die Arbeitsweise der Transporteinrichtung aus F i g. 6; und F i g. 8 ist eine perspektivische Gesamtdarstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Zunächst wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der F i g. 1 bis 5 erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Vorwärm-Einrichtung 1, die zwischen einem Elektroofen 2 und einem Staubabscheider 3 für das von dem Elektroofen 2 abgegebene Gas angebracht ist. Die Vorwärm-Einrichtung 1 ist über eine Leitung mit dem Elektroofen 2 und dem Staubabscheider 3 verbunden. Durch die Leitung wird das in dem Elektroofen 2 freigesetzte Abgas von einem zwischen der Vorwärm-Einrichtung 1 und dem Staubabscheider 3 in dieser Leitung angebrachten Exhaustor 4 abgesaugt.

Beschickungsgüter für den Elektroofen 2, wie etwa Schrott, legiertes Eisen, direkt-reduziertes Eisen und Kalk werden mit Hilfe der Wdrme des von dem Elektroofen 2 freigesetzten Abgases in der Vorwärm-Einrichtung 1 vorgewärmt. Die Vorwärm-Einrichtung 1 umfaßt einen Anzahl von Vorwärm-Einheiten 5, die das Beschickungsgut herausnehmbar aufnehmen. Im dargestellten Beispiel ist angenommen, daß die Vorwärm-Einrichtung 1 zwei Vorwärmeinheiten umfaßt.

Ein Abgas-Auslaß 6 des Elektroofens 2 ist über verzweigte Zuführungsleitungen 8 mit Gas-Einlässen 7 der Vorwärm-Einheiten 5 verbunden. In der Nähe des Elektroofens 2 sind du.· 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-EinheUen 5 ein als Flügelventil ausgebildetes erstes Absperrventil 10 angebracht, das elektrisch oder hydraulisch bzw. pneumatisch betätigbar ist.

Abgasleitungen 11, durch die gegebenenfalls das durch die Vorwärm-Einheiten 5 strömende Abgas abeführt bo wird, verbindap Gasauslässe 12 der Vorwärm-Einheiten 5 mit dem Exhaustor 4. Die Abgasleitungen 11 münden stromaufwärts des Exhaustors 4 in ein senkrechtes Sammelrohr 13. Jede der Abgasleitungcn 11 weist ein drittes Absperrventil 14 auf, das von der selben Bauart wie die ersten Absperrventile 10 ist.

Damit das Abgas auf seinem Weg von den Zuführungsleitungen 8 zu den Abgasleitungen 11 nacheinander die einzelnen Vorwärm-Einheiten 5 durchläuft, weist jede der Vorwärm-Einheiten 5 einen zweiten Gasauslaß 12a auf, der über die ^verbindungsleitungen 15 mit dem Gas-Einlaß 7 der jeweils anderen Vorwärm-Einheit 5 verbunden ist. Im dargestellten Beispiel verlaufen die Verbindungslcilungen 15 zwischen den Vorwärm-Einheiten 5 und weisen in Zwisihenbereichen zweite Absperrventile 16 der gleichen Bauart wie die ersten Absperrven-

tile 10 auf.

Der zweite Gasauslaß 12a einer jeden der Vorwärm-Einheiten 5 steht innerhalb dieser Vorwärm-Einheit mit dem ersten Gasauslaß 12 in Verbindung.

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 Gas-Einlaß derselben Vorwärm-Einheit 5 verbunden. Der Leitungsabschnitt 15a weist in Reihe hintereinander angeordnete erste und zweite Auslaßventile 16a, 166 auf. Die zwischen den Auslaßventilen 16a, 166 gelegenen Bereiche der Leitungsabschnitte 15a sind durch einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 156 miteinander verbunden. Das erste Auslaßventil 16a ist näher an der Vor-

IC wärm-Einheit 5 gelegen als das zweite Auslaßventil 166. Die in F i g. 1 links dargestellte Vorwärm-Einheit 5 ist mit A und die rechts in Fig. 1 dargestellte Vorwärm-Einheit ist mit B bezeichnet. Eine der Verbindungsleitungen 15 zur Verbindung der Vorwärm-Einheiten 5 umfaßt den an den zweiten Gasauslaß 12a der Einheit A angeschlossenen Leitungsabschnitt 15a mit dem Auslaßventil 16a, den gemeinsamen Leilungsabschnitt 156 und den Bereich des Leitungsabschnittes 15a, der das zweite Auslaßventil 166 aufweist und an die Zuführungsleitung 8 der Einheit B angeschlossen ist. Die ersten und zweiten Auslaßventile 16a, 166 dieser Verbindungsleitung 15 bilden das zweite Absperrventil 16 dieser Leitung. In entsprechender Weise verläuft die andere Verbindungsleitung 15 von dem zweiten Gasauslaß 12a der Einheit B zu der Zuführungsleitung 8 der Einheit A.

Die Absperrventile 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 mii Kufe eines elektronischen oder elektromechanischen Programmes festgelegt ist.

Der Gasfluß soll nun mit Bezug auf F i g. I erläutert werden. Wenn das erste Absperrventil 10 und das erste Auslaßventil 16a der Einheit A sowie das zweite Auslaßventil 166 und das dritte Absperrventil 14 der Einheit B geöffnet sind, während die übrigen Ventile geschlossen sind, strömt das Abgas aus dem Elektroofen 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. Anschließend wird das Gas an die Atmosphäre abgegeben. Wenn das erste Absperrventil 10 und das erste Auslaßventil 16a der Einheit A sowie das zweite Auslaßventil 166 und das zweite Absperrventil 14 der Einheit B geschlossen und die übrigen Ventile geöffnet sind, 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 Verteilerund Sammelrohren 9,13 absetzt, wird gelegentlich entfernt.

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 Äbspcfrvcmii Yl geörfnet. und die erssen Absperrventile ίΟ werden geschlossen, so daß das Abgas durch den Exhaustor 4 direkt in den Staubabscheider 3 abgesaugt wird.

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. 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.

Wie in F i g. 2 bis 5 dargestellt ist, umfaßt jede der Vorwärm-Einheiten 5 einen feststehend auf einem Boden 19 montierten Behälter 20 in Form eines senkrechten Kohlzylinders mit einer öffnung an seinem oberen Ende, einen beweglichen Behälter 24 zur Aufnahme des Beschickungsgutes mit einer Einfüllöffnung 21 in seinem

so oberen Bereich und einer zu öffnenden Bodenwanne 22 sowie eine obere Abdeckung 25, die zum öffnen "der 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.

Wie am besten in F i g. 5 zu erkennen ist, umfaßt der bewegliche Behälter 24 ein hohlzylindrisches Gehäuse 24a mit einer vertikalen Achse, das das Beschickungsgut aufnimmt. Das Gehäuse 24a weist einen von seinem äußeren Umfang vorspringenden rohrförmigen Bund 246 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 F i g. 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 unicrcs F.nclc mit großem Durchmesser auf. das über eine /.wischengelegte Dichtung lösbar mil dem Gehäuse

«Λ 24a verbunden ist.

Die Zuführungsleitung 8 iimfaüi einen von dem Konverter 2 kommenden festen l-chungsabschnilt 86 mit einem Ende8amil waagrechter Achse und einen beweglichen I.eilung.s:ibsehnilt8c.dermil dem festen Leilungsabschnitt 86 verbindbar ist. Der bewegliche Leilungsabsehniu 8c weist ein nach unten ragendes Ende auf, das in

das einen geringen Durchmesser aufweisende und den Gas-Einlaß 7 bildende obere Ende der oberen Abdeckung 23 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 Bb und das waagrechte Ende des beweglichen Leitungsabschnitts 8c und ist mit Hilfe von Hydraulikzylindern 29 in Axialrichtung verschiebbar. Das derart verschiebbare Verbindungsstück 28 s bildet eine lösbare Verbindung der Leitungsabschnitte Sb und 8c.

Die Verbindungsleitung IS und die Abgasleitung 11 münden an diametral gegenüberliegenden Seiten in den unteren Bereich des feststehenden Behälters 20. Wie durch durchgezogene Pfeile in F i g. 2 dargestellt ist, strömt das Auflas 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 Verbindungsleitung 15 oder die Abgasleitung 11 abgeleitet.

Transporteinrichtungen 30 umfassen zwei waagrechte Schienen 31, die sich an gegenüberliegenden Seiten der benachbarten Vorwärm-Einheiten 5 erstrecken und die Vorwärm-Einheiten zwischen sich aufnehmen, sowie einen Wagen 32 mit Eigenantrieb, der in waagerechter 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.

Der bewegliche Leitungsabschnitt 8c ist an dem Wagen 32 befestigt und damit längs der Schienen 31 verschiebbar. 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 Abdek iCüiig «t/ ttiit t liuC \t£T ■ rauSpGrtCinnCfιίίϊΠξ -λ/ it"! CitiC ι GSitiOn VCrSCiiiCt/L/aT, ΪΠ iiCP SiC Cm VCTtifCaiCS ι_>ΐΠι ϋιΐΓ€Π ζΰ oder Herausziehen des beweglichen Behälters 24 in den bzw. aus dem feststehenden Behälter 2G ermöglichen. Die zu den einzelnen Vorwärm-Einheiten 5 gehörenden Wagen 32 können jeweils abwechselnd in eine zwischen diesen Einheiten gelegene Position gebracht werden, die in den F i g. 2 und 3 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsstück 28 über den beweglichen Leitungsabschnitt 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 Elektromotors 36 drehbare Winde 37 und Ketten oder Seile 38, die mit der oberen Abdeckung 25 verbunden und auf die Winde 37 aufgewickelt sind.

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.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorwärm-Einrichtung beschrieben.

Ein Beschickungsgut, beispielsweise Schratt, wird mit Hilfe eines Kippwagens oder eines Magnetkran? 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 Vorwärmeinheit 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.

Auf diese Weise ist jeder der mit Beschickungsgut gefüllten Behälter 24 in dem jeweiligen festen Behälter 20 angebracht und mit den Zuführungs-, Abgas- und Verbindungsleitungen 8,11,15 verbunden. Der Reihe nach werden nun die ersten bis dritten Absperrventile 10, 14, 16 betätigt, so daß das von dem Elektroofen 2 freigesetzte Abgas der Reihe nach durch die Einheiten A und B strömt und anschließend über den Staubabscheider 3 abgegeben wird, wie in F i g. 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 Elektroofens 2 gefahren. Durch öffnen- der Bodenwanne 22 wird das vorgewärmte Beschickungsgut in den Elektroofen 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 Leitungen verbunden.

Die ersten bis dritten Absperrventile i0,14,16 werden dann derart geschaltet, daß das Gas die Vorwärm-Einheiten 5 in umgekehrter Reihenfolge, d. h. zunächst die Einheit £ und dann die Einheit A durchströmt

Hierdurch wird das bereits zu einem gewissen Grade vorgewärmte Beschickungsgut in der Einheit B in kurzer eo Zeit vollständig vorgewärmt Des weiteren wird die Restwärme des durch die Einheit B strömenden 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 Elektroofen 2 befördert wird, verkürzt sich die erforderliche Totzeit, so daß eine ausreichende Zeit zum Vorwärmen des Beschickuagsgutes zur Verfügung steht und eine hohe Effektivität des Verfahrens erzielt wird

Während das Abgas durch die Vorwärm-Einrichtung strömt, verringert sich seine Temperatur, beispielsweise

auf etwa 100° C, wenn die Füllung der stromabwärts gelegenen VorwärnvEinheit 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 Beschickun#sgutes niederschlagen. Auf diese Weise wird das Gas von umweltschädlichen Bestandteilen wie öldampf bereit, die leicht eine sekundäre Umweltverschmutzung hervorrufen. Im nächsten Stadium des Vorwärm-Prozesses werden die

auf dem Bescl'iickungsgut niedergeschlagenen öldämpfe und dergleichen durch Oxidation mit Hilfe des heißen Abgases, das beispielsweise eine Temperatur von 750° C aufweist, zersetzt. Auf diese Weise wird die Abgabe umweltschadlicher Bestandteile an die Atmosphäre insgesamt vermindert.

Fig.6 und 7 zeigen eine Abwandlung der Transporteinrichtung 30. Ein von dem Boden 19 aufragender

ίο 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 Schwenkarm 41 den beweglichen Leitungsabschnitt 8c und weist eine Hebevorrichtung 35 zum Anheben der oberen Abdekkung 25 auf. Der bewegliche Leitungsabschnitt 8c und die obere Abdeckung 25 sind längs einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn zur Verbindung mit dem festen Leitungsabschnitt Sb und dem beweglichen Behälter 24 in Richtung auf diese Bauteile schwenkbar, wie in Fig.6 dargestellt ist, und können durch Bewegung des Schwenkarms 41 in entgegengesetzter Richtung in eine in F i g. 7 dargestellte Position gebracht werden, in der sie von dem beweglichen Behälter 24 und dem festen Leitungsabschnitt Sb entfernt sind.

Fig.8 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Vorwärm-Einheiten 5 jeweils nur einen einzigen Gasausiaß i2 aufweisen und bei dem die von dem Gasausiaß 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 Gas-Einlaß 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 Vorwärm-Einheiten 5 geleitet, beispielsweise in der in F i g. 8 durch gestrichelte 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 F i g.) gezeigten Ausführungsform überein.

Für das in F i g. 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ergibt sich während des Vorwärm-Prozesses eine Temperaturverteilung und eine Verteilung des Gasdurchsatzes, die zur Veranschaulichung in der nachstehenden

30 Tabelle angegeben ist.

Hierbei ist angenommen, daß die Einheit A stromaufwärts der Einheit Sangeordnet ist.

35

40

MeQstelle

Verteilerohr Zuführungsleitung Gasauslaß der Einheit A Gaseinlaß der Einheit B Gasauslcß der Einheit B

Temperatur	Gasdurchsatz
(C")	(nmVmin)
800	900
750	1000
350	_
300	1200
100	1400

Der Gasdurchsatz steigt in Strömungsrichtung gesehen nach und nach an, da von außen Luft in die Strömungsleitungen eindringt.

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.

50

55

60

65

1. Effizienz
1) Fühlbare Wärme des der oder den Vorwärm-Einheiten zugeführten Abgases

100 NmVmin x 7SO⁸C x 0,35 kcal/Nm³ · °C x 50 min 860 x 100 Tonnen Beschickungsgut

= 148 kwh pro Tonne Beschickungsgut 1000 X 750 X 0,34 X 50

PA: q,

860X100 148 kwh pro Tonne Beschickungsgut

2) Fühlbare Wärme des Abgases beim Austritt aus der oder den Vorwärm-Einheiten

_. 1200 X 350 X 0,34 X 50
^{PA: qo} ⁼ 860-xTOÖ

83 kwh pro Tonne Beschickimgsgut 1400 X 1Θ0 X 0,34 X 50_

^9o 860X100

- 28 kwh pro Tonne Beschickungsgut

Differenz ( 1) — 2), das heißt, von dem Beschickungsgut aufgenommene Wärmemenge)

PA: q, — qo — 148 — 83 — 65 kwh pro Tonne Beschickungsgut 15

IN: ι/ι - ^o = 148 - 28 = 120 kwh pro Tonne Beschickungsgut

3) Verringerung des Energieverbrauchs (<4£^ (Wärme wirkungsgrad (S/P System) η_Η ·= 80%)

PA: AE, => 65 ■ 0.8 = 52 kwh nm Tonne Beschickungsgut ~ 58 kwh pro Tonne Stab! 20

IN: AEi - 120 · 0.8 = 96 kwh pro Tonne Beschickungsgut = 107 kwh pro Tonne Stahl //£2 — A = 49 kwh pro Tonne Stahl (weitere Verringerung des Energieverbrauchs)

4) Druckverlust (AP)in der Vorwärm-Einheit

PA: AP\ «= 200 mm Wassersäule
IN: AP₁ =■■ 400 mm Wassersäule

5) Leistung eines Gebläsemotors zum Ausgleich des Druckverlustes in der Vorwärmeinheit

._, 30

1600 x ■—■ X 250 ^PA- ^L" * ^226kW

/v / 1600 X 1,73 X 500 .„. 35

^{M Ln} 6i2öi^5 ^452kW

L_n - L_n = 226 kw

6) Vergrößerung der Leistungsaufnahme aufgrund des Motors

PA: 2,1 kwh pro Tonne Stahl
IN: 4,2 kwh pro Tonne Stahl

45 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.

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. In diesem Fall wird eine Energieersparnis von etwa 40 Kwh pro Tonne Stahl erreicht. 55

Yen 15 pro kwh · 40 kwh = Yen 600 pro Tonne Stahl

IN: ca. 100 kwh pro Tonne Stahl (veränderlich in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Ofens) Yen 15prokwh · 100 kwh = Yen 1500 pro Tonne Stahl

2) Verringerung des Verbrauchs an Elektroden 60

PA: ca. 0,4 kg pro Tonne Stahl

Yen600/kg · 0,4 = Yen 240 pro Tonne Stahl
IN: ca. 1 kg pro Tonne Stahl

Yen600/kg · 1 = Yen 600 pro Tonne Stahl ^

3) Verringerung des Sauerstoffverbrauchs

PA: 2 Nm³ pro Tonne Stahl

Yen 45/Nitf · 2 = Yen 90 pro Tonne Stahl
IN: 4,5 Nm² pro Tonne Stahl

Yen/45 Nnv> - 4,5 = Yen 202 pro Tonne Stahl i

4) Verringerung des Ölverbrauchs S

ίο PA: 04 !pro Tonne Stahl |l

Yen 65/1 - 0,5 = Yen 32 pro Tonne Stahl §

/N: 1,25 !pro Tonne Stahl 'fj

Yen 65/1 ■ 1,25 = Yen 81 pro Tonne Stahl |

5) Verringerung des Verbrauchs an feuerfesten Baustoffen ti

PA: 0,6 kg pro Tonne Stahl :^;'

Yen 150/kg · 0,6 = Yen 90 pro Tonne Stahl t

IN: 1,6 kg pro Tonne Stahl
Yen 150/kg · 1,6 = Yen 240 pro Tonne Stahl

Verringerung der Energie- und Materialkosten insgesamt

PA: Yen 1052 pro Tonne Stahl
IN: 2623 pro Tonne Stahl

6) Verringerung der zur Stahlerzeugung benötigten Zeit

PA: ca. 7 Minuten
IN: ca. 13 Minuten

7) Steigerung der Produktivität beim Vorwärm-Prozeß (ohne Vorwärmen: 17 Schmelzzyklen pro Tag, Zeit

von Abstich zu Abstich: 83 Minuten) -

PA: Zeh von Abstich zu Abstich 78 Minuten,

185 Schmelzzyklen pro Tag

Jährlicher Ausstoß 18,5 h pro Tag · 90 Tonnen pro Heizzyklus · 350 Arbeitstage pro

Jahr = 583 000 Tonnen pro Ofen
IN: Zeit von Abstich zu Abstich 72 Minuten,
20 Schmelzzyklen pro Tag

Jährlicher Ausstoß 20 · 90 · 350 = 630 000 Tonnen pro Ofen

Zunahme (IN — PAJ-A700 Tonnen pro Jahr
8) Jährliche Kostenersparnis (nur Energie- und Materialkosten)

PA: Yen 1052 pro Tonne ■ 583 000 Tonnen pro Jahr

Circa 600 Millionen Y^n pro Jahr (Amortisation der Vorrichtung nach 6 Monaten)
IN: Yen 2623 pro Tonne · 630 000 Tonnen pro Jahr
so Circa 1640 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 100° C, so daß keine sekundäre Umweltverschmutzung entsteht.
(2) wahlweise NAPEC

, —

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Vorwärmen von Beschickungsgut für ein Stahlerzeugungsaggregat mit Hilfe der Wärme des von dem Stahlerzeugungsaggregat freigesetzten Abgases, mit einer Anzahl von Vorwärm-Einheiten zur vorübergehenden Aufnahme des Beschickungsgutes und wenigstens einer Zuführungsleitung, die einen Abgas-Auslaß des Stahlerzeugungsaggregates mit einem Gaseinlaß jeder der Vorwärm-Einheiten verbindet, und wenigstens einer Abgasleitung zur Abführung des Abgases aus den Vorwärm-Einheiten, gekennzeichnet durch Verbindungsleitungen (15), die jeweils einen Gasauslaß (12, 12a,)der einen Vorwärm-Einheit (5) mit dem Gaseinlaß (7) der anderen Vorwärm-Einheit (5) verbinden, und eine £"trömüngsbahn bilden, in der das Abgas aus der Zuführungsleitung (8) nacheinander durch die in Reihe geschalteten Vorwärm-Einheiten (5) zu der Abgasleitung (11) strömt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste Absperrventile (10) in den Zuführungsleitungen (8), zweite Absperrventile (16) in den Verbindungsleitungen (15) und dritte Absperrventile (14) in den Abgasleitungen (11), welche Absperrventile (10, 14, 16) derart zu öffnen oder zu schließen sind, daß das Abgas die Vorwärm-Einheiten (5) selektiv in vorgegebener Reihenfolge durchströmt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vorwärm-Einheiten (5) einen Behälter (24) zur Aufnahme des Beschickungsgutes aufweist, der lösbar mit der Zuführungsleitung (8), der Verbindungsleitung (15) und der Abgasleitung (11) verbunden ist und durch einen entsprechenden Behälter (24) einer anderen Vorwärm-Einheit (5) austauschbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vorwärm-Einheiten (5) einen an seinem dbsren Ende geöffneten feststehenden Behälter (20) aufweist in den der bewegliche Behälter (24) zur Aufnahme des Beschickungsgutes einführbar ist, und daß eine zum Öffnen oder Verschließen einer Einfüllöffnung des beweglichen Behälters (24) in waagrechter Richtung bewegliche obere Abdeckung (25) an die Zuführungsleitung (8) angeschlossen ist, während die Verbindungsleitung (15) und die Abgasleitung (11) zur Aufnahme des durch den beweglichen Behälter (24) strömenden Gases an den feststehenden Behälter (20) angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (8) einen festen Leitungsabschnitt (8b) und einen beweglichen Leitungsabschnitt (8c) aufweist, der lösbar mit dem festen Leitungsabschnitt (8b) verbunden ist und auf einer in waagrechter Richtung beweglichen Transporteinrichtung (30) montiert ist, daß die obere Abdeckung (25) mit dem beweglichen Leitungsabschnitt (8c) verbunden und in vertikaler Richtung verschiebbar auf der Transporteinrichtung (30) befestigt ist und daß der bewegliehe Leitungsabschnitt (8c) und die obere Abdeckung (25) mit Hilfe der Transporteinrichtung (30) in eine Position beweglich sind, in üer sie das Einführen oder Herausziehen des beweglichen Behälters (24) in den aus dem feststehenden Behälter (20) nicht behindern.

6. Vorrichtung nach Anspru-'h 5, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Verbindungsstück (28), das einen der Leitungsabschnitte 8b, 8c) der Zuführungsleitung (8) umgibt und zur Verbindung der beiden Leitungsabschnitte gleitend auf den jeweils anderen Leitungsabschnitt aufschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (30) einen auf Rädern (33) auf waagerechten Schienen (31) rollenden Wagen (32) umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die waagerechten Schienen (31) zwisehen zwei benachbarten Vorwärm-Einheiten (5) erstrecken und daß die zu den beiden Vorwärm-Einheiten

(5) gehörenden Wagen (32) abwechselnd in eine Position zwischen den beiden Vorwärm-Einheiten (5) beweglich sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (30) einen um eine senkrechte Achse drehbaren Schwenkarm (41) umfaßt.