DE3723783C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Verwertung der Abgase eines Elektro-Schmelzofens für Stahl gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Anlagen zur Nutzbarmachung des Wärmeinhaltes bzw. zur Entstaubung der Abgase von Elektro-Schmelzöfen sind bekannt, z. B. aus der DE-PS 32 14 300, der DE-OS 18 04 098 sowie der DE-OS 31 21 860. Hier werden die heißen Ofengase einer Station zur Vorwärmung des Einsatzschrottes zugeführt. Auch ist es bekannt, derartige Anlagen in Verbindung mit einer Anlage zur Abscheidung des Staubes aus dem Abgas zu betreiben (Iron and Steel Ingineer, Nov. 1983, S. 54-61). Es geht ferner aus der DE-OS 35 24 171 A1 eine Anlage der gattungsgemäßen Art hervor, bei der der Bypass in mindestens zwei mit je einem Schieber zu- bzw. abschaltbare Leitungen verzweigt ist, die zu je einer Kammer einer Schrottvorwärmstation führen.

Es ist auch bekannt, die Luft der Halle, in der sich ein derartiger Schmelzofen befindet, zu entstauben (Sekundärentstaubung). Es gehört ferner zum Stand der Technik, Elektro-Schmelzöfen zur Stahlerzeugung aus Schrott einzuhausen. Damit wird sowohl eine wesentliche Verminderung der Lärmbelastung am Arbeitsplatz und im Umfeld der Anlage als auch eine effektivere Erfassung der Staub- und Gasemission aus dem Ofen erreicht. Zur Erfassung der Staubemission wird eine Gasmenge über ein sogenanntes viertes Deckelloch aus dem Ofen über einen wassergekühlten Rohrkrümmer mit verstellbarer Muffe zur Einstellung, der für die Nachverbrennung der CO-haltigen Ofenabgase erforderlichen Verbrennungsluftmenge abgesaugt. In der Regel beträgt die nachverbrannte Abgasmenge aus dem vierten Deckelloch ca. 1000 m³ n/h und t Ofenkapazität. Zur Abgasreinigung auf z. B. einen nach TA-Luft 86 vorgeschriebenen Wert von 20 mg/m³ n in einem filternden Abscheider, wird dieses Abgas auf 140°C abgekühlt. Wegen der Aggressivität der Abgase korrodieren Röhrenkühler schnell. Bei der üblichen Schrottvorwärmung entstehen durch Verschwelen organischer Bestandteile (Öl, Lack, Kunststoffen) im Schrott geruchsintensive und schädliche Rauche, die sich im Filter nicht abscheiden lassen. Deshalb wird häufig auf eine Abgaskühlung durch Kühler oder Schrottvorwärmung verzichtet und die erforderliche niedrige Abgastemperatur durch entsprechende Erhöhung der Kaltluftzumischung erreicht, d. h. es wird weit mehr Luft aus der Einhausung abgesaugt als zur Erfassung der sekundären Staubemission erforderlich ist. Diese Verfahrensweise ist aber unbefriedigend, weil das Filter ständig mit einer unnötig hohen Abgasmenge beaufschlagt wird, die Abwärme nicht zur Schrottvorwärmung und damit zur Energieeinsparung (Schmelzstrom) benutzt wird und darüber hinaus der Transport der Zusatzkaltluft einen höheren Energiebedarf der Absauggebläse bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energiebilanz einer Anlage der gattungsgemäßen Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der gattungsgemäßen Anlage zur Verwertung der Abgase eines Elektro-Schmelzofens für Stahl dadurch gelöst, daß der Elektro-Schmelzofen von einem an sich bekannten Schutzgehäuse umgeben ist und das Schutzgehäuse über eine Abluftleitung mit der Gebläsestation verbunden ist, und daß innerhalb der Absaugeinrichtung in einem Abzweig zwischen der Rücklaufstelle des Bypasses und der Abluftleitung ein über Schieber zu- bzw. abschaltbares Hilfsgebläse angeordnet ist.

Es wird damit die Möglichkeit eröffnet, beide Abgasströme, also sowohl aus dem vierten Deckelloch mit Schrottvorwärmung als auch aus der Ofeneinhausung mit Staubabscheidung, hinsichtlich der abzusaugenden Mengen zu minimieren, so daß eine wesentliche Verringerung des Energiebedarfs der Absauggebläse erzielt wird.

Eine weitere Verbesserung der Energiebilanz ist dadurch erreichbar, daß an den Bypass bzw. an die Absaugeinrichtung vor oder nach der Anschlußstelle eine Trocknungsstation über eine mit einem Schieber zu- und abschaltbare, einen weiteren Bypass bildenden Leitung angeschlossen ist und in der Leitung der Trocknungsstation für Walzensinterschlämme nachgeschaltet ein weiteres Hilfsgebläse zur Rückführung der Abluft in die Absaugeinrichtung vor der Entnahmestelle angeordnet ist.

Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den übrigen Unteransprüchen hervor.

Mit den Maßnahmen zur Verbesserung der Energiebilanz der Anlage werden nicht unbedeutende Nebenvorteile erreicht. So ergibt sich eine Verbesserung der filternden Abscheider hinsichtlich der Abscheidung von schwermetallhaltigen Stäuben sowie eine Vermeidung einer Geruchsbelästigung durch die bei der Schrotterwärmung entstehenden Gase. Ferner wird bei Einbeziehung einer Trockenstation für öl- bzw. wasserhaltige Walzensinterschlämme in die Abgaseverwertungsanlage ein Weg zu einer sinnvollen Entsorgung dieser Sinterschlämme aufgezeigt, denn diese bilden in trockenem Zustand ein hervorragendes Einsatzgut für Elektro-Schmelzöfen, wobei ihr Ölgehalt zur Einsparung elektrischer Schmelzenergie nutzbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Elektro-Schmelzofen 1, der von einem Schutzgehäuse 2 umgeben ist. Das Schutzgehäuse 2 ist über eine Abluftleitung 3 mit einer Gebläsestation 4 verbunden, an die sich eine Schlauchfilteranlage anschließt. Die Saugleitung der Gebläsestation wird von einem Staubmeßgerät 17 im Sinne eines minimalen Energieverbrauchs des Antriebes geregelt.

Der Deckel 25 des Ofens 1 ist mit einem Abgasstutzen 26 versehen. Die Absaugeinrichtung 5 kann mit Hilfe der in ihr installierten Schieber K 1, K 2, K 3 wahlweise direkt an die Gebläsestation 4 angeschlossen werden oder mit Hilfe eines in einem Abzweig 10 der Absaugeinrichtung 5 installierten Hilfsgebläse 9 hinter der Gebläsestation an die Abluftleitung 3 angeschlossen werden. Das Hilfsgebläse 9 ist in Abhängigkeit vom Ofenraumdruck, der durch ein Druckmeßgerät 11 ermittelt wird, in seiner Leistung regelbar.

Nur zur Erläuterung sei erwähnt, daß bei einer Betriebsweise ohne Schrottvorwärmung die Schieber K 1 und K 3 zu öffnen, K 2 zu schließen wäre, so daß die Gebläsestation 4 mit voller Leistung arbeiten müßte; ein Zustand, der nicht anzustreben ist.

Es ist daher erfindungsgemäß in der Absaugeinrichtung 5 ein Bypass 7 vorgesehen, zwischen dessen Anschlußstelle 6 und Rücklaufstelle 8 der Schieber K 1 angeordnet ist, der in der Stellung "geschlossen" das Ofenabgas einer Schrottvorwärmstation 15 zuführt. Die Schrottvorwärmstation 15 besteht aus den drei Kammern 12, 13, 14, von denen zwei je nach Betriebsbedingungen gleichzeitig im Einsatz sind, im vorliegenden Fall die Kammern 12, 13, die mit den Verzweigungen des Bypass 7′, 7′′ verbunden und parallel oder in Reihe schaltbar sind mit Hilfe der Schieber K 4 und K 5.

Bei Einbeziehung der Schrottwärmstation 15 in den Prozeß sind die Schieber K 1 und K 3 geschlossen, so daß die Abgasführung vom Ofen 1 über die Absaugeinrichtung 5, den Bypass 7 und die Kammern 12, 13 erfolgt. Im Bypass 7 ist zwischen der Schrottwärmstation 15 und der Rücklaufstelle 8 ein Temperaturmeßgerät 16 angeordnet, das mit einem Schieber K 6 im Bypass 7 vor der Schrottwärmstation 15 verbunden ist. Dieser Schieber K 6 dient einer eventuellen Frischluftzufuhr, um zum einen eine Überhitzung der Schrottkörbe in den Kammern 12, 13 zu vermeiden und zum anderen die Gastemperatur nach Verlassen der Schrottwärmstation 15 mit Sicherheit unter ca. 80°C zu halten. Die niedrige Ausgangstemperatur stellt sicher, daß eine Geruchsbelästigung der Umgebung vermieden wird, da flüchtige Bestandteile am Schrott kondensieren und anschließend beim Schmelzprozeß im Elektro-Schmelzofen 1 verbrannt werden. Der Schieber K 6 ist also in Abhängigkeit von der Gastemperatur regelbar; d. h. beim Überschreiten einer Solltemperatur von z. B. 600°C, gemessen vor den Schiebern K 6 oder K 7 mittels des Thermoelementes 27 oder von z. B. 80°C, gemessen vom Temperaturmeßgerät 16 nach den Kammern 12, 13 wird der Schieber K 6 geöffnet. Die Einbindung des Schieber K 1 in einen Regelkreis, der die Temperaturmeßgeräte 16, 27, den Schieber K 6 sowie die Schieber K 4, K 5 vor den Kammern 12, 13 sowie entsprechende Schieber am Ausgang der Kammern umfaßt, dient lediglich der Sicherung der Schrottwärmstation 15 gegen Störfälle. Mit diesem Regelkreis kann die Schrottwärmstation 15 von der Gesamtanlage getrennt werden.

Die weitere Gasabfuhr erfolgt bei geöffnetem Schieber K 2 über das Hilfsgebläse 9. Durch die vorbeschriebenen Maßnahmen kann die Gebläsestation 4 in der Leistung erheblich zurückgenommen werden, und zwar im stärkeren Maße als Energie für den Betrieb des Gebläses 9 verbraucht wird.

Eine weitere Verbesserung der Energiebilanz wird durch Einbeziehung einer Trockenstation 19 für Walzensinter erzielt. Die Trockenstation 19 ist über eine Leitung 18 als weiterer Bypass an die Absaugeinrichtung 5 unmittelbar oder mittelbar über den Bypass 7 angeschlossen. In diesem Bereich der Leitung 18 befindet sich in Fließrichtung des Gases zunächst ein Schieber K 7, mit dessen Hilfe die Trockenstation zu- bzw. abschaltbar ist. Es erfolgt ein statischer Mischer 22, in dem eventuell benötigte Falschluft zur Temperaturregulierung des Gases über einen Schieber K 8 zumischbar ist. Die Menge der Falschluft wird über ein Vorlauftemperaturmeßgerät 20 geregelt. Die Trockenstation 19 ist ausgangsseitig über die Leitung 18 mit der Absaugeinrichtung 5 verbunden.

Zwischen der Trocknungsstation 19 und der Absaugeinrichtung 5 ist ein weiteres Hilfsgebläse 23 angeordnet, dessen Förderleistung von einem nachgeschalteten Mengenmesser 24 nach einem vorgegebenen Sollwert geregelt wird. Der Sollwert ist abhängig vom Nässegehalt des Schlammes, der Durchsatzleistung und der Auslegung des Trockners.

Ferner ist in dem "abführenden" Teil der Leitung 18 ein Rücklauftemperaturmeßgerät 21 angeordnet, das den Schieber K 7 bei Über- oder Unterschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur schließt. Dieser Regelkreis ist dem Regelkreis des Mischers 22 übergeordnet. Als Trocknungsaggregat in der Trockenstation 19 ist eine Drehtrommel eingesetzt, in die ein Teilstrom des heißen Ofenabgases eingeleitet wird. Das feuchte, aber auch Öldunst enthaltende Abgas aus der Schlammtrocknung wird dem Abgas zur Schrottvorwärmung hinter dem Elektro-Schmelzofen 1, aber vor dem Abzweig 6 zugesetzt, wobei der Öldunst verbrennt. Der getrocknete Sinter kann im Elektro-Schmelzofen 1 zu Stahl verarbeitet werden, in den er beispielsweise kontiniuierlich chargiert wird.

Bei einem Elektroschmelzofen mit einem Abstichgewicht von ca. 70 t fallen etwa 120-150 KWh/to Flüssigstahl als Abgaswärme an, also etwa 8000 KWh je Charge. Für die Schrottvorwärmung des Einsatzes werden von der Gesamtwärmemenge ca. 33%, für die Trocknung von 5 to Sinterschlamm mit 12% Feuchte ca. 5% der Wärmemenge benötigt. Es ist also ersichtlich, daß aufgrund des geringen Wärmebedarfs für die Sinterschlammtrocknung die Anlage auch in bestehende Einrichtungen mit Wärmerückgewinnung, z. B. für Warmwasserbereitung, einbezogen werden kann.

Claims (9)

1. Anlage zur Verwertung der Abgase eines Elektro-Schmelzofens für Stahl, bestehend aus einem Elektro-Schmelzofen, der an einer Absaugeinrichtung für das Ofengas mit einer Gebläsestation und einer Schlauchfilteranlage zur Entstaubung des Ofengases angeschlossen ist, und einer in einem Bypass der Absaugeinrichtung für das Ofengas liegenden Vorwärmstation für in den Elektro-Schmelzofen zu changierende Einsatzmaterialien, wobei die Absaugeinrichtung zwischen der Anschlußstelle und der Rücklaufstelle wenigstens eines Bypasses einen verstellbaren Schieber aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektro-Schmelzofen (1) von einem an sich bekannten Schutzgehäuse (2) umgeben ist und das Schutzgehäuse (2) über eine Abluftleitung (3) mit der Gebläsestation (4) verbunden ist, und daß innerhalb der Absaugeinrichtung (5) in einem Abzweig (10) zwischen der Rücklaufstelle (8) des Bypasses (7) und der Abluftleitung (3) ein über Schieber (K 2, K 3) zu- bzw. abschaltbares Hilfsgebläse (9) angeordnet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bypass (7) bzw. an die Absaugeinrichtung (5) vor oder nach der Anschlußstelle (6) eine Trocknungsstation (19) über eine mit einem Schieber (K 7) zu- und abschaltbare, einen weiteren Bypass bildende Leitung (18) angeschlossen ist und in der Leitung (18) der Trocknungsstation (19) für Walzensinterschlämme nachgeschaltet ein weiteres Hilfsgebläse (23) zur Rückführung der Abluft in die Absaugeinrichtung (5) vor der Entnahmestelle angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge des Hilfsgebläses (23) von einem nachgeordneten Mengenmeßgerät (24) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert regelbar ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsgebläse (9) mit einem Druckmeßgerät (11), das den Gasdruck im Ofenraum (1) erfaßt und nach Maßgabe der Druckverhältnisse im Ofenraum regelbar ist, verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (7) in mindestens zwei Leitungen (7′, 7′′) verzweigt ist, die zu je einer Kammer (12, 13) einer Schrottvorwärmstation (15) führen und die Leitungen (7′, 7′′) mit je einem Schieber (K 4, K 5) zu- bzw. abschaltbar sind und daß das die Schrottwärmstation verlassende Abgas auf eine Temperatur abgekühlt ist, bei der eine Kondensation der im Abgas enthaltenen organischen Bestandteile gewährleistet ist und ferner zu diesem Zweck eine Regeleinrichtung zur Falschluftzumischung in dem Bypass (7) vorgesehen ist, die aus einem Schieber (K 6) mit einem Temperaturmeßgerät (16) in dem Bypass (7) hinter der Vorwärmstation (15) verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläsestation (4) mit einem Staubmeßgerät (17), das den Staubgehalt in der Abluftleitung (3) erfaßt, verbunden ist und die Gebläseleistungen nach Maßgabe eines vorgegebenen Staubgehaltes minimierbar ist.

7. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (18) zwischen dem Schieber (K 7) und der Trocknungsstation (19) ein weiterer Schieber (K 8) zur Falschluftzumischung vorgesehen ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (18) ein mit dem Schieber (K 8) verbundener statischer Mischer (22) angeordnet ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (K 8) von einem Vorlauftemperaturmeß­ gerät (20), das dem statischen Mischer (22) nachgeordnet ist, temperaturabhängig steuerbar ist und diesen Regelkreis ein die Temperatur des Abgases der Trocknungsstation (19) erfassendes und die über die Leitung (18) zugeführte Gasmenge temperaturabhängig durch Verstellen des Schiebers (K 7) steuerndes Rücklauftemperaturmeßgerät (21) übergeordnet ist.