DE3524171A1

DE3524171A1 - Verfahren und anlage zur durchfuehrung des verfahrens zum vorwaermen von schrott fuer die stahlherstellung unter ausnutzung der abgaswaerme aus einem elektroofen

Info

Publication number: DE3524171A1
Application number: DE19853524171
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Itami Hyogo Iwasaki; Kiyoshi Nishinomiya Hyogo Takai
Original assignee: Godo Steel Ltd
Current assignee: Godo Steel Ltd
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1986-01-23
Also published as: GB2162293B; US4692113A; GB8511652D0; FR2567999B1; JPS6129686A; DE3524171C2; FR2567999A1; US4619693A; GB2162293A; JPS6231272B2

Description

PATENTANWÄLTE SPOTT "Ü^:ND PiJSGHMANN

GODO STEEL, LIMITED

3-24, 2-chome, Umeda-Kita-ku

Osaka, 530 Japan

München, 26.06.1985 Pu/ho P 1263/85

Verfahren und Anlage zur Durchführung des Verfahrens zum Vorwärmen von Schrott für die Stahlherstellung unter Ausnutzung der Abgaswärme aus einem Elektroofen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum umweltfreundlichen Vorwärmen von öl und organische Verunreinigungen aufweisendem Schrott für die Stahlerzeugung unter Ausnutzung der Wärme aus einem Abgasstrom eines Elektroofens,

Bekanntlich enthalten die beim Betrieb von Elektro-Schmelzöfen für die Stahlerzeugung entstehenden Abgase große Mengen von Staub und rückgewinnbare Wärmeenergie oder Wärme. Diese Abgaswärme kann für das Vorwärmen von Schrott ausgenutzt werden, der den Chargen für den Elektroofen zugeführt wird. Hierdurch wird sowohl Zeit als auch elektrische Energie für das Schmelzen von Stahl eingespart. Allerdings enthält der Stahlschrott häufig Beimengungen von öl, Farbe, Gummi oder Kunststoff oder ist mit diesen Stoffen behaftet, so daß sich bei der Erhitzung dieser Stoffe übelriechende Gase und übelriechender Qualm entwickeln. Im Normalfall sinkt die Temperatur des Abgases bei der Erwärmung des vorzuwärmenden Schrotts um etwa 100° C auf 300⁰C. Das in den Schrott eingeleitete Gas muß folglich eine Temperatur von 650⁰C bis 700⁰C aufweisen, d.h. eine Temperatur, die die vorstehend genannten organischen Stoffe im Schrott zum Zerfall bringt. Gelingt eine Beseitigung solcher Verunreinigungen nicht, werden übelriechende Sub-

stanzen an die Umgebungsluft abgegeben und führen zu unannehmbaren Verunreinigungen der Luft.

Ein bekanntes Schrottvorwärmsystem zeigt Figur 9 und dient dazu, den Geruch von Ofen-Abgasen nach dem Vorheizen von Schrott zu beseitigen, um dadurch eine Verunreinigung der Luft zu verhindern. Ein solches System weist generell ein Verbrennungsaggregat 3 auf, in dem brennbare Stoffe wie Kohlenmonoxyd, die in den staubhaltigen Abgasen des Ofens 2 enthalten sind, verbrannt werden. Hierdurch werden solche Bestandteile aus dem Abgas entfernt und dieses wird erwärmt. Danach wird ein Teil dieses Abgases mit hoher Temperatur in einen Schrott-Vorwärmer, wie bei 71 oder gezeigt, eingeleitet, so daß ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie zum Vorwärmen des im Ofen befindlichen Schrotts verwendbar ist. Ein Sauggebläse 73 führt sodann das etwas abgekühlte Gas, nachdem dieses den Schrott erwärmt hat, über die Rückleitung 74 in einen Gasspeicher 75, der dem Verbrennungsaggregat 3 vorgeschaltet ist, so daß dieses Gas im Speicher mit staubhaltigem Abgas hoher Temperatur aus dem Elektroofen 2 vermischt werden kann, übelriechende Substanzen, die aus dem vorgewärmten Schrott abstammen, werden dann im Verbrennungsaggregat 3 zusammen mit anderen brennbaren Substanzen verbrannt, so daß das endgültige ausströmende Gas von Geruch befreit ist.

Wie Figur 8 zeigt, hängt die Temperatur des Abgases aus dem Elektroofen jedoch ab von der verhältnismäßig niedrigen Temperatur während der ersten Schmelzphase des Schrottes nach dem Chargieren des Ofens, einem Temperaturabfall durch Luftbeimengung beim nachfolgenden Chargieren, einem höheren Temperaturpegel während der mittleren Schmelzphase, einem Temperaturabfall bei der weiteren Chargierung und eine noch höhere Temperatur während des darauffolgenden letzten Schmelzvorganges.

Die Temperatur des den Ofen durchströmenden Abgases ändert sich im

Bereich von 400⁰C bis 1200⁰C. Demzufolge kann die Temperatur im Verbrennungsaggregat, solange die Temperatur des Abgases im unteren Temperaturbereich liegt, nicht bei 65O⁰C oder höher gehalten werden, d.h. hoch genug, um Gerüche im Gas zu beseitigen. Da weiterhin das Gas im Verbrennungsaggregat in die Schrott-Vorwärmer zurückgeleitet wird, wird ein großer Teil des Abgases zwischen Verbrennungsaggregat und Schrott-Vorwärmer zurückgeleitet, wodurch die Ausnutzung der im Abgas enthaltenen Wärme wesentlich reduziert wird. Anders ausgedrückt, weil alles Gas nach dem Vorwärmen des Schrotts,um es geruchlos zu machen, in das Verbrennungsaggregat zurückgeführt wird, kann die im Abgas enthaltene Wärmeenergie aus dem vom Elektroofen stammenden Gas nicht optimal für das Vorwärmen von Schrott genutzt werden. Dies führt zum Freisetzen von übelriechenden Stoffen und verringert den Gesamtwirkungsgrad beim Betrieb des Systems.

Bisher wurde immer angenommen, daß das Gas nach dem Vorwärmen des Schrotts nur auf dem Wege einer Verbrennung der aggressiven Bestandteile vom Geruch befreit werden könne. Aufgrund von Forschungsergebnissen, die die Basis für diese Erfindung bilden, wurde jedoch bestätigt, daß der von den bei der Stahlerzeugung verwendeten Elektroöfen erzeugte unangenehme Geruch, nicht allein auf die üblicherweise vorhandenen übelriechenden Stoffe außer öl zurückzuführen ist, sondern auch auf ölnebel, der aus Schneid- oder Schmierölen stammt, die im Schrott enthalten sind oder beim Zerkleinern (Shreddern) des Schrotts beigemischt werden, usw., und daß diese Stoffe Wechselwirkung haben, wodurch sich der üble Geruch für jedes einzelne Verunreinigungselement verschlimmert. Von dieser Seite her gesehen ist es bei der Desodorierung des Gases nach dem Vorwärmen von Schrott nicht nur erforderlich, die üblicherweise vorhandenen übelriechenden Substanzen zu entfernen, sondern auch den ölnebel abzuscheiden und zu sammeln, ehe er an die Umgebungsluft abgegeben wird Es besteht daher Bedarf für eine neue Anlage, um diesen Abscheidevorgang in die Praxis umzusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage für ein sauberes Vorwärmen von Schrott für die Stahlherstellung in einem elektrischen Verbrennungsofen zu schaffen, das die im Abgas des Ofens vorhandene Wärme optimal ausnutzt und Partikel sowie übelriechende Substanzen aus dem Abgas nach dem Vorwärmen des Schrotts entfernt, um so die Luftverunreinigungen bei der elektrischen Stahlerzeugung jeweils auf ein annehmbares Niveau senken zu können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Einrichtung zu schaffen, die zu einer Verringerung der erforderlichen Zeit sowie der elektrischen Energie führt, die für das Vorwärmen von Schrott bei der Stahlerzeugung mit einem Elektroofen erforderlich ist sowie eine Einrichtung zu schaffen, mit der übelriechende organische Substanzen und ölnebel entfernbar sind, die in einem für das Vorwärmen von Schrott für die Stahlerzeugung mit einem Elektroofen verwendeten Abgas enthalten sind.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zum sauberen Vorwärmen von Schrott für die Stahlerzeugung zu schaffen, mit Hilfe dessen das Abgas eines Elektroofens für die Stahlerzeugung ausnutzbar und die im Abgas des Ofens enthaltene Wärme optimal nutzbar ist und mit dem Partikel und übelriechende Substanzen aus dem Gas nach dem Vorwärmen des Schrotts derart entfernbar sind, daß die bei der Stahlerzeugung entstehenden Luftverunreinigungen auf annehmbare Werte zurückführbar sind, wobei das Verfahren ebenfalls eine Verkürzung der Zeit und eine Reduzierung der elektrischen Energie die für das Schmelzen des Schrotts bei dem Stahl-Herstellvorgang ermöglichen soll. Des weiteren soll durch die Erfindung ein Verfahren für die Entfernung und Abscheidung von übelriechenden organischen Substanzen und ölnebel aus dem für das Vorwärmen von Schrott für die elektrische Stahlerzeugung geschaffen werden.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnendem Merkmale des Patentanspruches 1 für die Anlage und durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 9 gelöst.
Weitere Erfindungsmerkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist eine Verbrennungseinrichtung

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zum Verbrennen von im Abgas eines Elektroofens enthaltenen brennbaren Stoffen unter gleichzeitigem Abscheiden und Sammeln eines Großteils von größeren Partikeln und Staub geschaffen, bei der das heiße Abgas durch eine Einrichtung zum Vorwärmen von Schrott geleitet wird, in der Schrott durch die im Abgas enthaltene Wärmeenergie erhitzt wird. Das den Schrott vorwärmende Abgas wird anschließend einem Staubabscheiders zwecks Entfernung des größten Teils des darin enthaltenen , einschließlich des während des Vorwärmens des Schrotts aufgenommenen Staubes* Das Abgas wird danach durch einen Gaswäscher geleitet, wo geruchsbildende Substanzen durch teaktion mit einem desodorierenden Lösungsmittel in wässriger Lösung entfernt werden und wobei die Durchflußgeschwindigkeit des Lösungsmittels an die am Eintritt in den Gaswäscher gemessene Temperatur des Gases angepaßt ist. Das Gemisch von Lösungsmittel und heißem Abgas führt zu einer kontinuierlichen Bildung von gesättigtem Dampf. Kleine öltröpfchen, die sich aus dem im vorgewärmten Schrott vorhandenen Öl gebildet haben, lagern sich an den kleinen Wassertröpfchen sowie an dem gesättigten Wasserdampf an und werden über einen elektrischen Naßabscheider abgeschieden. Durch die desodorierenden Lösungsmittel werden auch andere geruchsbildende Substanzen im Abgas chemisch beseitigt. Auf diese Weise ist das schließlich ins Freie abströmende Abgas rein und im wesentlichen staubfrei und frei von übelriechenden Bestandteilen und ölnebel, die sonst miteinander reagieren und eine sehr agressive, also eine ernsthafte Verschmutzung darstellende Belastung der Umwelt schaffen wurden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Funktionsschema einer Einrichtung zum Vorwärmen von Schrott und zur Abgasreinigung gemäß der Erfindung,

♦zugeführt

Figur 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform eines Verbrennungsapparates,

Figur 3 einen senkrechten Schnitt durch eine als Zyklon-Verbrennungsofen ausgebildete weitere Ausführungsform,

Figur 4 einen senkrechten Schnitt durch einen Schrott-Vorwärmer,

Figur 5 einen senkrechten Schnitt durch einen Gaswäscher,

Figur 6 einen senkrechten Schnitt durch einen elektrischen Naßabscheider,

Figur 7 ein nicht maßstabgetreues Diagramm, aus dem die Änderung der Wirksamkeit der Geruchsbefreiung dem pH-Wert des Desodorans-Lösungsmittels aufgetragen, hervorgeht,

Figur 8 ein nicht maßstabgestreues Diagramm, aus dem die

Änderung der Temperatur des Abgases zu verschiedenen Zeitpunkten während des Betriebes eines mit mehreren Chargen beschickten elektrischen Ofens für die Stahlerzeugung hervorgeht, und

Figur 9 ein Funktionsschema eines Schrott-Vorwärmers herkömmlicher Art, bei dem die Abgase eines Elektroofens für die Stahlerzeugung für das Vorwärmen von Schrott benutzt werden.

Gleiche Baugruppen oder Teile hiervon tragen in den Zeichnungen und als Bezug in der übrigen Beschreibung stets die gleichen Bezugszeichen.

Gemäß Figur 1 wird Staub enthaltendes Abgas hoher Temperatur, das in

einem Elektroofen 2 im Zuge der Stahlerzeugung entsteht, in einem Verbrennungsapparat 3 verbrannt, so daß alle brennbaren Bestandteile im Abgas oxydiert, d.h. verbrannt werden und dadurch weitere Wärme abgeben. Das Abgas wird anschließend insgesamt oder zum Teil Schrott-Vorwärmern, beispielsweise 16, 17, oder 18 zugeführt, wo die im Abgas enthaltene Wärmeenergie oder Wärme dazu benutzt wird, Schrott auf eine höhere Temperatur zu bringen, mit dem der der Stahlerzeugung dienende Elektroofen beschickt wird.

Eine Hauptleitung 6, in die das Abgas aus dem Elektroofen 2 überführt wird, ist mit einem Gasauslaß 5 in der Wandung oder der Deckplatte des Elektroofens 2 verbunden. Dem Gasauslaß nachgeschaltet ist zunächst eine der Spalteinstellung dienende Ringscheibe 7, der dann der Verbrennungsapparat 3 nachgeordnet ist. über die der Spalteinstellung dienende Ringscheibe wird eine ausreichende Menge von Frischluft für den Verbennungsvorgang der brennbaren Stoffe angesaugt, d.h. für das im Abgas enthaltene CO, das dann in den verbrennungsapparat 3 eingeleitet und dort mit dem Staub enthaltenden Abgas hoher Temperatur aus dem Elektroofen vermischt wird.

Der Verbrennungsapparat 3 ist so ausgebildet, daß sich das mit Staub behaftete Abgas mit der über die einstellbare Ringscheibe 7 angesaugten Frischluft vermischen kann, so daß sich die im Abgas enthaltenen brennbaren Substanzen, beispielsweise CO, wirksam verbrennt werden können. Der Verbrennungsapparat 3 ist ferner so geformt und ausgebildet, daß ein Großteil der größeren, verhältnismäßig dichten stückigen Bestandteile und Staub aus dem durchströmenden Abgas abgeschieden und gesammelt werden.

Der Verbrennungsapparat 3 gemäß Fig. 2 weist eine Brennkammer 8 auf, in der der Abgasstrom mit abnehmender Geschwindigkeit zwecks besserer spontaner Verbrennung der brennbaren Bestandteile strömt, ferner eine Trennwand 9, die den Gasstrom zunächst in der Brenn-

kammer nach unten und dann nach oben lenkt, und einen Staubsammler 10 unterhalb der Brennkammer. Durch die Richtungsänderung des Gasstroms wird das Abscheiden von Staubpartikeln begünstigt. In einer abgewandelten Ausführungsform gemäß Figur 3 hat der Verbrennungsapparat 3 die Form einer an sich bekannten Zyklonkammer, in der die Geschwindigkeit des Gasstromes verringert und eine spiralförmige Verwirbelung des Gasstromes erreicht wird. Durch den Wirbel werden die im Abgas enthaltenen Feststoffpartikel durch Zentrifugalkräfte gegen die Außenwandungen abgeschieden, von wo sie nach unten fallen.

Auf seiner Oberseite ist der Verbrennungsapparat 3 (Figur 1) mit einer Nebenleitung 14 verbunden, durch die das Abgas zu den Schrott-Vorwärmern 16, 17 und 18 geleitet wird, nachdem die brennbaren Bestandteile ganz oder teilweise verbrannt wurden, als Bypass zur Hauptleitung 6, die direkt mit den Staubabscheidern 15 verbunden ist.

Die Einrichtung zum Vorwärmen des Schrottes besteht aus einem oder mehreren Vorwärmern, wie mit 16, 17 und 18 gezeigt, die entweder gemäß Figur 1 sequentiell oder parallel geschaltet arbeiten, wobei jeder Vorwärmer mit der Nebenleitung 14 über ein jeweils zugeordnetes Ventil 19, 20 und 21 verbunden ist.

Die Figur 4 zeigt, daß jeder Schrott-Vorwärmer eine obere Abdeckung oder einen Deckel 32 aufweist, der zum Einbringen jeweils einer Charge von Schrott 33 geöffnet werden kann, sowie einen zylindrischen Körper 34 zur Aufnahme des Schrottes und eine Bodenplatte 35, die als flache Schale ausgebildet ist und den Schrott aufnimmt, bis die Bodenplatte 35 geöffnet wird, um den vorgewärmten Schrott in den Elektroofen 2 einzubringen.

über Ventile 22, 23 und 24 sind die Schrott-Vorwärmer 16, 17 und 18 jeweils mit Gebläsen 25, 26 und 27 verbunden, die jeweils in einer Austrittsleitung 28, 29 und 30 den Vorwärmern nachgeschaltet ange-

ordnet sind, so daß das übelriechende Bestandteile und ölnebel enthaltende Abgas durch die Leitungen 28, 29 und 30 in die Hauptleitung 6 eingeleitet werden kann. Durch entsprechendes Schließen der Ventile können je nach Bedarf ein Vorwärmer oder mehrere parallel betrieben werden. Den Anschlüssen 40, 41 und 42 der Hauptleitung 6 und den Austrittsleitungen 28, 29 und 30 jeweils nachgeschaltet ist ein als trocken arbeitender Massenkraftabscheider ausgebildeter Staubabscheider 15, beispielsweise ein Schlauchfilter, in dem der noch im Gasgemisch aus dem Verbrennungsapparat 3 und im Gas aus den Schrott-Vorwärmern 16, 17 und 18 enthaltene Reststaub gesammelt wird, wobei dem Filter nachgeschaltet ein den Gasstrom förderndes Sauggebläse 43 angeordnet ist.

Dem Gebläse 43 nachgeschaltet sind hintereinander Gaswäscher 44 sowie ein Naßelektro-Abscheider 45 angeordnet, über die im Gas nach dem Vorwärmen des Schrotts enthaltene übelriechende Substanzen sowie ölnebel abgeschieden werden. Durch den Gaswäscher 44 wird die Gastemperatur geregelt, werden übelriechende Substanzen aus dem Abgas entfernt und es wird eine große Menge von gesättigtem Wasserdampf durch Verdampfen eines Teils des desodorierenden Lösungsmittels, das dem heißen Abgas beigemischt ist und dabei erhitzt wird, erzeugt. Der Naßelektro-Abscheider 45 scheidet ölnebel ab, d.h. sehr kleine öltröpfchen, die dem gesättigten Wasserdampf und anderen Flüssigkeitströpfchen der desodorierenden Lösung oder kondensierten Dampf anhaften und vom Abgas mitgeführt werden.

Je nach Bedarf kann ein einziger Gaswäscher 44 oder können mehrere Gaswäscher 44 eingesetzt werden. Jeder Gaswäscher muß mit einer Umwälzpumpe 55/56 zwecks Umwälzung der wässrigen Lösung des desodorierenden Mittels im Wäscher versehen sein. In Figur 5 ist ein solcher Gaswäscher dargestellt und weist eine untere Kammer 46 und eine obere Kammer 47 auf, so daß das Abgas vom Gaseinlaß 52 in der unteren Kammer 46 zum Gasaustritt 53 in der oberen Kammer strömen kann. Die Kammern 46 und 47 sind mit Sprinklern 48 und 49

sowie mit Gas-Flüssigkeits-Kontaktplatten 50, 51 ausgerüstet, die vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und große Naßflächen bilden. In der oberen Kammer 47 ist ein Abscheider 54 vorgesehen, durch den Wassertröpfchen oder andere Tröpfchen des Lösungsmittels aus dem Abgas abgeschieden werden.

Die Umwälzpumpen 55 und 56 führen jeweils aus einem Tank 57 in wässriger Lösung ein desodorierendes Lösungsmittel durch die beiden Kammern des Gaswäschers 44. Das desodorierende Lösungsmittel kann ein Detergens, also eine Reinigungsflüssigkeit mit hoher Affinität für die vorhandenen schlecht oder übelriechenden Stoffe sein, ein mit Ozon angereichertes Lösungsmittel oder ein Säure-Oxidator, wie beispielsweise eine Alkalimetallverbindung vorzugsweise Natriumhydroxid oder Natriumkarbonat in einer Lösung mit einem pH-Wert von 8 oder höher. In der Praxis hat sich eine Lösung aus einer Alkalimetallverbindung mit einem pH-Wert zwischen 8,0 bis 8,5 als ausreichend im Hinblick auf die Kostenwirksamkeit erwiesen, wie dies Figur 7 zeigt. Der Durchfluß des desodorierenden Lösungsmittels in jedem Gaswäscher wird in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur des einströmenden Gases geregelt, beispielsweise mit Hilfe eines Temperaturfühlers 58 im Gaseinlaß 52 des Gaswäschers 44. Das desodorierende Lösungsmittels wird im Inneren der Kammern 46 und 47 des Gaswäschers durch die jeweils zugeordneten Sprinkler 48 und 49 als feiner Nebel oder Spray eingespritzt, so daß es sich mit dem durchströmenden Abgas gut vermischen kann.

Der Naßelektro-Abscheider 45 sammelt den.im strömenden Abgas suspendierten feinen Ölnebel. Wie aus Figur 1 zu entnehmen ist, ist er mit einer Wasserpumpe 59 zur Zuführung von Wasser, mit dem die Elektrodenflächen, an denen der abgeschiedene ölnebel haftet, abgespritzt werden, versehen.

Gemäß Figur 6 enthält der Naßelektro-Abscheider 45 eine Vielzahl

von Entladungselektroden 60 und vorzugsweise als Zylinder ausgebildete entsprechende Niederschlagselektroden 61, so daß die elektrische Koronaentladung zwischen ihnen positive und negative Ionen unmittelbar an den Entladungselektroden 60 erzeugt. Durch die negativen Ionen wird der gesättigte Wasserdampf negativ aufgeladen und ebenso die darin enthaltenen Lösungs- oder Kondensattröpfchen. Die sehr feinen öltröpfchen aus dem ölnebel werden angezogen und lagern sich dem aufgeladenen Dampf- und den Lösungsoder Kondensattröpfchen an. Als Ergebnis hiervon werden der nasse Wasserdampf und der ölnebel durch elektrostatische Aufladung von den Niederschlagselektroden 61 angezogen, wo sich der .Ölnebel, Tröpfchen von gesättigtem Dampf, von Lösung oder Kondensat an den Oberflächen der Elektroden 61 niederschlagen. Ein Gaseintritt 62 und ein Gasaustritt 64 sind jeweils im Bereich der Oberseite des Gehäuses 63 angeordnet, so daß das Abgas die Zylinder der Niederschlagselektroden 61 durchströmt und am Gasaustritt 64 austritt. Wasser aus einem Tank 65 wird periodisch über die Flächen der Niederschlagselektroden 61 geleitet, um den sich dort niedergeschlagenen ölnebel abzuwaschen und die Verunreinigungen durch die untere öffnung 66 aus dem Naßelektro-Abscheider 45 zu entfernen.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Schrott-Vorwärmsystems ist folgende.

Gemäß Figur 1 wird der Schrott in den Vorwärmern 16, 17 und 18 vorgewärmt und danach in den Elektroofen 2 überführt, wo er geschmolzen und gefrischt wird. Hierzu wird der Schrott in Lose eines nach dem anderen chargiert, um die· Schmelztemperatur gemäß Figur 8 anzuheben. Das dabei entstehende staubbeladene Abgas hoher Temperatur wird über die Hauptleitung 6 vom Elektroofen 2 abgeführt und alle darin enthaltenen brennbaren Bestandteile, beispielsweise CO, werden im Verbrennungsapparat 3 unter Beimischung von Frischluft, die durch den Spalt-Einstellring 7 eingeblasen wird, vollständig verbrannt. Gleichzeitig werden die größeren Fest-

Stoffpartikel im Abgas zum größten Teil gesammelt und vom Boden des Verbrennungsapparates entfernt.

Ist ein Vorwärmen des Schrotts nicht erforderlich, werden die Ventile 19 bis 24 an jeder Seite der Schrott-Vorwärmer geschlossen, so daß das gesamte Abgas durch die Hauptleitung 6 strömt.

Das Abgas aus dem Verbrennungsapparat 3 wird durch den Staubabscheider 15 über das Sauggebläse 43 abgezogen, wobei der Staub im Staubabscheider^ gesammelt und dann über einen Abgasschacht und ein Ventil 67 ins Freie abgeleitet wird.Da dasAbgas hoher Temperatur aus dem Elektroofen 2 im Verbrennungsapparat vollständig verbrannt wird, ist das in der Endstufe ausströmende Abgas im wesentlichen frei von Staub und übelriechenden Bestandteilen.

Wird der Schrott, beispielsweise Blechschrott, Roheisen, Walzwerksabfälle, Gußbruch oder ähnl. im Vorwärmer 16 vorgewärmt unter Verwendung der Wärmeenergie, die in dem beim Betrieb des Elektroofens 2 erzeugten Abgas enthalten ist, werden die Ventile 19 und 22 geöffnet und das Gebläse 25 in der Austrittsleitung 28 wird eingeschaltet. Der von der Saugwirkung des Gebläses 25 abhängige Abgasstrom wird vom Verbrennungsapparat 3 über die Nebenleitung eingespeist, während das übrige Abgas vom Elektroofen 2 direkt in den Staubabscheider 15 über die Hauptleitung 6 fließt. Der direkt dem Staubabscheider 15 zugeführte Abgasstrom wird an der Zuflußstelle 40 mit dem nunmehr übelriechende Verunreinigungen enthaltenden Abgas aus dem Vorheizer 16 vermischt, wo es in der Temperatur zwischen 100⁰C und 300⁰C während des Schrott-Vorwärmvorganges abgesunken ist. Der in dem Abgasgemisch enthaltene Staub wird vom Staubabscheider 15 aufgenommen. Das Abgasgemisch enthält an diesem Punkt noch immer übelriechende Verunreinigungen, so daß es nicht durch einen Abgasschacht abgeleitet werden kann, sondern über ein Ventil 68 dem Gaswäscher 44 zuzuleiten ist.

Im Gaswäscher 44 zirkuliert ein Strom eines desodorierenden Lösungs-

mittels in wässriger Lösung mit einer der Gastemperatur am Eingang angepaßten Strömungsgeschwindigkeit, so daß die Temperatur des Abgasgemisches beispielsweise um 8O⁰C abfallen kann, während aus der desodorierenden Lösung gesättigter Wasserdampf erzeugt wird. Die desodorierende Lösung kann auch auf einer hohen Temperatur in einer wirtschaftlich vertretbaren Konzentration für die Beseitigung der übelriechenden Bestandteile aus dem Abgas gehalten werden, selbst wenn sich die Temperatur des aus dem Ofen 2 kommenden Gases während aufeinanderfolgender Chargen gemäß Figur 8 ändert. Ein Neutralisationsmittel in der desodorierenden Lösung bewirkt durch chemische Reaktion die gleichmäßige und kontinuierliche Beseitigung der übelriechenden Substanzen unter geregelten Bedingungen. Die Wärme in dem den Gaswäscher passierenden Abgas hält diesen auf einer Temperatur, so daß das desodorierende Lösungsmittel und folglich das Wasser in der Lösung, die zur Bildung des gesättigten Dampfes verdampft, eine ziemlich konstante Durchsatzgeschwindigkeit hat. Der aus sehr kleinen Öltröpfchen bestehende ölnebel wird durch die vorstehend genannte chemische Reaktion des Lösungsmittels nicht beseitigt, doch wird er dem gesättigten Wasserdampf und winzigen in diesem vorhandenen Flüssigkeitströpfchen beigegeben oder haftet diesem an und bleibt infolgedessen als Suspension in dem den Gaswäscher 44 entströmenden Abgas enthalten.

Das Abgas wird nach dem Entfernen der übelriechenden Substanzen zusammen mit dem nassen Wasserdampf und den dem daran anhaftenden Ölnebel in den Naßelektro-Abscheider 45 geleitet, wo eine hohe negative Spannung an die Entladungselektroden 60 angelegt wird, während die Niederschlagselektroden 61 geerdet sind, so daß sich um die Entladungselektroden 60 ein starkes elektrostatisches Feld bildet. Hierdurch kommt es zu einer Koronaentladung, durch die positive und negative Ionen in unmittelbarer Nähe der Entladungselektroden 60 erzeugt werden. Die positiven Ionen werden sofort an den negativ geladenen Elektroden 60 neutralisiert, während die

negativen Ionen inzwischen den nassen Wasserdampf, das Kondensat tjmd die Tröpfchen der Lösung beim Durchströmen des elektrisehen Feldes negativ aufladen. Demzufolge werden der ölnebel zusammen mit dem anhaftenden Wasserdampf, Kondensat und Tröpfchen der Lösung an den Niederschlagselektroden 61 gesammelt. Der elektrisch aufgeladene gesättigte Dampf wurde in der vor dem Naßelektro-Abscheider 45 liegenden Stufe zwecks Anhaftens an dem feinen ölnebel erzeugt. Die Geschwindigkeit, mit der sich die in dieser Weise aufgeladenen Teilchen zur Elektrode 61 bewegen, nimmt mit der angelegten elektrostatischen Spannung zu und führt zu einer hohen Wirksamkeit des Systems im Betrieb. Das gereinigte Abgas, das frei von Staub und im wesentlichen frei von übelriechenden Begleiteleme'nten ist, wird über einen Ablaßschacht ins Freie geleitet, während der aufgefangene Ölnebel getrennt weiterbehandelt wird.

Die vorstehende Beschreibung gilt für einen Fall, bei dem das direkt in den Staubabscheider 15 gleitete Abgas mit einem Abgasstrom vermischt wird, der Staub und überriechende Verunreinigungen aus vorgewärmten Schrott aufgenommen hat, beispielsweise am Schnittpunkt der beiden Gasströme 40, 41, 42. Ist dagegen das Ventil 69 in der Hauptleitung geschlossen, gelangt der gesamte Abgasstrom aus dem Verbrennungsapparat 3 in die Schrott-Vorwärmer 16, 17 und 18. Auch in diesem Fall erfolgen die Desodorierung der übelriechenden gasförmigen Bestandteile und das Auffangen von ölnebel aus dem Abgas in der oben beschriebenen Weise, und es kann mehr Wärmeenergie aus dem Abgas für das Vorwärmen des Schrotts ausgenutzt werden. Bei einem gemäß der Erfindung durchgeführten Vorgang wurden folgende Daten erhalten: Beim Frischen mit Hilfe eines 70 t elektrischen Stahl-Schmelzofens mit einer ersten Schrottchargierung von 30 t, einer nachfolgenden Chargierung von 30 t und einer letzten Chargierung von 10 t beträgt der Verbrauch anjelektrischer Leistung pro Tonne Rohstahl etwa 415 KWh. Bei diesen Betriebsbedingungen

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und einem Vergleich von (1) dem Fall ohne Vorwärmen des Schrotts mit (2) Vorwärmen des gesamten Schrotts durch ein Vorwärmen, ergibt sich eine Einsparung im Stromverbrauch von 57 KWh pro Tonne zu verarbeitenden Rohstahls wie aus der nachstehenden Tabelle 1 ersichtlich ist.

Tabelle 1 : Leistungsvergleich beim Elektro-Stahlschmelzen mit und ohne Vorwärmen des Schrottes

Fall (1) Fall (2)

kein Vorwärmen mit Vorwärmen

Wärmegewinnung in Prozent =

Wärmeabgabe an den Schrott _χ ^q _ _{46 8}

Wärmekapazität des Abgases (%)

Durchschnittstemperatur des vorgewärmten Schrotts (mit drei - 420 Chargierungen) ( C)

Stromverbrauch pro Tonne Rohstahl

(KWh/t) 415 358

Einsparung beim Stromverbrauch (KWh/t) - 57

Darüber hinaus ergeben sich für die Konzentrationen von Staub, ölnebel und übelriechenden Begleitelementen im Abgas am Eintritt und Austritt des Staubabscheiders 15, am Ausgang des Gaswäschers und am Ausgang des Naßelektro-Äbscheiders 45, die in der nachstehenden Tabelle 2 angegebenen Werte

Tabelle 2 : Verminderung der Verunreinigungen

Staubabscheiders Gaswäscher Naßelektro-Abscheider

	Eintritt	Austritt	Ausgang	Ausgang
Staubwenge (g/Nn³)	15	0.05	0.04	0.001
ölnebelmenge (g/Nnri³)	0,45	0,15	0,13	0,008
Konzentration ruchsbildender Substanzen *	ge- 9770	7500	850	600

♦"Konzentration geruchsbildender Substanzen" in der vorstehenden Tabellle bedeutet, daß der Geruch wirksam beseitigt werden kann, wenn das Abgas durch unverschmutzte Luft nach den angegebenen volumetrischen Vielfachen davon verdünnt wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die Erfindung auch in anderer als der hier beschriebenen und offenbarten Weise abgewandt werden kann. Änderungen der speziellen Ausführungsformen der Anlage sowie der einzelnen hier genannten Verfahrensschritte sind zulässig ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen und liegen im Schutzumfang der Patentansprüche.

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Claims

PATENTANWÄLTE SP1OTT ' UND ΙΉ&ΟΗΜ ANN GODO STEEL, LIMITED München, 26.07.1985 3-24, 2-chome, Umeda-Kita-ku Pu/ho Osaka, 530 Japan P 1263/85 PATENTANSPRÜCHE

1. Anlage zum umweltfreundlichen Vorwärmen von öl und organische Verunreinigungen aufweisendem Schrott für die Stahlerzeugung unter Ausnutzung der Wärme aus einem Abgasstrom eines Elektroofens, gekennzeichnet durch eine Verbrennungseinrichtung (3) zum Verbrennen von im Abgasstrom enthaltenen brennbaren Stoffen und gleichzeitigem Abscheiden von Staubteilchen aus diesem Abgasstrom, durch Einrichtungen (16, 17, 18) zum Vorwärmen von eine / Charge für den Elektroofen (2) bildenden Schrott durch Einleitung \ von Wärmeenergie aus einem vorbestimmten Anteil des von der Verbrennungseinrichtung (3) abgegebenen Abgases, durch eine Einrichtung zum Abscheiden von Staub (15) aus dem Abgas nach dem Vorwärmen des Schrotts in der Vorwärmeinrichtung, durch einen Gaswäscher (44) zum Abscheiden von übelriechenden Substanzen aus dem Abgas, wobei der Abgasstrom mit einer wässrigen Lösung eines geruchsfrei machenden Lösungsmittels gewaschen wird, dessen Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgasstromes am Eintritt zum Gaswäscher (44) derart regelbar ist, daß gesättigter Wasserdampf aus diesem Lösungsmittel erzeugt wird und die Temperatur des Abgases um einen vorbestimmten Betrag absinkt, und durch einen elektrischen Naßabscheider (45) zum Auffangen von dem gesättigten Wasserdampf anhaftenden ölnebel sowie von Flüssigkeitströpfchen im Abgasstrom.

2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbrennungseinrichtung mit einer Brennkammer (8),in der sich die Strömungsgeschwindigkeit des durchfließenden Abgasstromes

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zwecks besserer Verbrennung von darin enthaltenen brennbaren Bestandteilen verringert, durch eine Trennplatte (9) zur Umlenkung des durch die Brennkammer fließenden Abgasstromes nach unten und nach oben zwecks leichteren Entfernens von Staub, und durch ein Staubauffanggefäß (10) unterhalb der Verbrennungseinrichtung.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungseinrichtung (3) zwecks Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstromes und spiralförmiger Verwirbelung des Abgasstromes als die Verbrennung von brennbaren Bestandteilen im Gasstrom und die Entfernung von Staub begünstigender Zyklon ausgebildet ist,und daß unterhalb der Brennkammer ein Staubauffanggefäß (10) angeordnet ist (Fig. 3).

4. Anlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Vorwärmen des Schrotts zwecks der Chargierung mit einem abnehmbaren Deckel (32) versehen ist und einen zylindrischen Behälter (34) zur Aufnahme des Schrotts aufweist sowie eine schalenförmig ausgebildete, den Schrott während des Vorwärmvorganges aufnehmenden Bodenplatte (35) besitzt, die zwecks überführens des vorgewärmten Schrotts in den Elektroofen zu öffnen ist.

5. Anlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß das desodorierende im Gaswäscher (44) verwendete Lösungsmittel eine alkalische Substanz in einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 8 oder höher ist.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das im Gaswäscher verwendete desodorierende Lösungsmittel Natriumhydroxid in wässriger Lösung mit einem pH-Wert von 8 oder mehr ist.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das im Gaswäscher (44) verwendete desodorierende Lösungsmittel

Natriumkarbonat in einer wässrigen Lösung mit einem ph-Wert von 8 oder mehr ist.

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchsatz des desodorierenden Lösungsmittels in Abhängigkeit von der über einen dem Gaswäscher (44) vorgeschalteten Temperaturfühler (58) ermittelten Abgastemperatur regelbar ist.

9. Verfahren zum umweltfreundlichen Vorwärmen von öl und organische Verunreinigungen aufweisenden Schrott für die Stahlerzeugung unter Ausnutzung der Wärme aus dem Abgasstrom eines Elektroofens, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Verbrennung aller im Abgasstrom enthaltenen brennbaren Stoffe bei gleichzeitigem Abscheiden von Staubpartikeln aus dem Abgasstrom,

Erwärmen einer vorbestimmten Schrottmenge durch Wärmeaustausch mit einem vorbestimmten Anteil des Abgasstromes, Entfernung und Sammeln von Staub aus dem Abgasstrom nach dem Vorwärmen des Schrotts durch den Abgasstrom,

Waschen des Abgasstromes mit einer wässrigen Lösung eines desodorierenden Lösungsmittels, dessen Durchsatz in Abhängigkeit der Abgastemperatur vor dem Waschen regelbar ist, derart, daß gesättigter Dampf entsteht und die Temperatur des Abgasstromes um einen vorbestimmten Betrag sinkt und durch elektrostatisches Abscheiden von dem gesättigten Wasserdampf anhaftenden ölnebel und Flüssigkeitströpfchen im Abgasstrom.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die desodorierende Lösung auf einem pH-Wert von 8 oder höher gehalten wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich -net , daß als desodorierendes Lösungsmittel Natriumhydroxid verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß als desodorierende Lösungsmittel Natriumkarbonat verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9 gekennzeichnet durch folgende weitere Verfahrensschritte:

Ermittlung der Temperatur des Abgasstromes vor der GaswMsche und Regulierung des Durchsatzes des desodorierenden Lösungsmittels in einem vorbestimmten Verhältnis zur jeweils gemessenen Temperatur.