DE4302357C1 - Verfahren zum umweltverträglichen Abführen der Abgase aus einem Stahlerzeugungsaggregat und einem Kupolofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum umweltverträglichen Abführen der Abgase aus einem Stahlerzeugungsaggregat und einem Kupolofen unter Verwendung eines mit einer gemeinsa­ men Entstaubungs-, einer gemeinsamen Abhitzeverwertungs- und einer gemeinsamen Entgif­ tungsanlage ausgerüsteten Kupolofens zum Erschmelzen von Roheisen, dem Kupolofenwind regelbar zugeführt wird, und eines Aggregates zur Stahlerzeugung aus flüssigem Roheisen und festen metallischen Einsatzstoffen, insbesondere aus Stahlschrott.

In der breiten technischen Anwendung wird Stahl aus Schrott mit Hilfe von Elektrolichtbogen­ öfen hergestellt. Diese Verfahrensweise zeichnet sich in der Regel durch hohe Produktivität und bei entsprechenden Konditionen für die Lieferung der Elektroenergie durch niedrige Pro­ duktionskosten aus. In den letzten Jahren zeichnet sich jedoch ab, daß sowohl die Elektro­ energiepreise unverhältnismäßig zu den Stahlpreisen steigen als auch verstärkte umwelttechni­ sche Anforderungen den technischen und finanziellen Aufwand für Elektrolichtbogenofen-Stahlwerke vergrößern.

Aus diesem Grunde wurden Verfahrensweisen gesucht, die alternativ zum Elektrolichtbogen­ ofen Stahlschrott ohne flüssigen Einsatz umweltgerecht verarbeiten können.

In DE-AS 32 19 984 wird eine Verfahrensweise beschrieben, bei der heiße Konverterabgase in einem über dem Konverter angeordneten Schacht den Schrott durchdringen und diesen dabei innig durchwärmen. Bei der Betriebsweise ohne flüssigen Roheiseneinsatz muß jedoch auch hier auf die Zuführung von Kohlenstoffträgern zurückgegriffen werden, so daß gegenüber der Verfahrensweise in einem bekannten Konverter keine grundsätzlichen Vorteile bei diesem Anwendungsfall bestehen.

Ein in der Zeitschrift "Stahl und Eisen" (103) 1983, Nr. 18, Seite 854 beschriebenes Verfahren vermeidet Nachteile der bisher bekannten Lösungen, indem Roheisen, das in einem Kupolofen erzeugt wurde, nachdem es einen Entschwefelungsofen durchläuft, schließlich einem kontinuierlich arbeitenden Frischgefäß zugeführt wird. Nachteilig ist dabei jedoch, daß zwei voneinander unabhängige Abgassysteme betrieben werden müssen, ebenso wie dies bei der an sich bekannten Lösung des gemeinsamen Betriebes eines Kupolofens mit einem Sauerstoffkon­ verter der Fall ist.

Die Verfahrensweise gemäß EP-PS 0 167 895 verzichtet auf die unvorteilhafte Existenz zweier Abgasanlagen, indem die CO-reichen Abgase aus einem kontinuierlich arbeitenden Sauerstoff­ konverter im Gegenstrom zu dem kontinuierlich aus einem Kupolofen zulaufenden Roheisen dem Unterteil des Kupolofens und, nachdem sie im Kupolofen energetisch und metallurgisch genutzt wurden, mit dem Kupolofenabgas einer nachgeschalteten energetischen Verwertung zugeführt werden.

Ein Nachteil dieser metallurgisch und energetisch sehr vorteilhaften Lehre besteht jedoch darin, daß der kontinuierliche Betrieb eines bei hohen Temperaturen arbeitenden Sauerstofffrischge­ fäßes problematisch erscheint, da in diesem Falle extreme Anforderungen an die Haltbarkeit der feuerfesten Ausmauerung und der Einrichtungen zur Zuführung des Sauerstoffes gestellt werden müssen.

Schließlich ist ein Verfahren zum Herstellen von Stahl aus Schrott gemäß der DE 41 27 066 A1 bekannt, das die Zuführung unterdrückt verbrannter CO-reicher Sauerstoff­ konverterabgase einer Brennkammer eines Kupolofens beinhaltet. Nach dieser technischen Lehre werden weiterhin Gasspeicher dafür eingesetzt, daß Abhitzeverwertungs- und Abgas­ reinigungsanlage mit kontinuierlichen Gasmengen betrieben werden können. Ein Nachteil die­ ser Verfahrensweise besteht darin, daß verstaubtes Abgas mittels Ventilatoren transportiert wird, was technisch problematisch ist. Außerdem wird das verstaubte Abgas einer Verbren­ nung zugeführt. Dadurch wird die Verbrennungstemperatur mit dem Schmelzpunkt des Stau­ bes begrenzt was wiederum die wärmetechnische Effektivität der nachgeschalteten Abhitze­ verwertungsanlage negativ beeinträchtigt. Sollten in den Konverter oder/und den Kupolofen Einsatzmaterialien gelangen, deren chemische Zusammensetzung die Bildung giftiger Substan­ zen, insbesondere von Dioxinen und Furanen, in den Abgasen erwarten läßt, so erhöht sich bekannterweise deren Konzentration, wenn diese Abgase verbrannt werden, ehe sie einer Ent­ staubung zugeführt wurden. Für derartige Einsatzfälle erscheint das beschriebene Verfahren weniger vorteilhaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren so zu verbessern, daß es möglich wird, Stahl insbesondere auch aus mit Fremdstoffen belasteten Stahlschrott, bei niedrigem Anlagenaufwand sowie höchsten Ansprüchen genügender Umweltverträglichkeit mit guter Qualität herzustellen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus dem Aggregat zur Stahlerzeugung und aus dem Kupolofen abzuführende Abgase über jeweils eine bekannte regelbare Drosselvorrichtung der gemeinsamen Entstaubungsanlage zugeführt werden, wobei die Drosselvorrichtungen so geregelt werden, daß vorgegebene Sollwerte der Drücke im Gasraum des Stahlerzeugungsaggregates und im Oberteil des Kupolofens eingestellt werden, und daß die momentane Beaufschlagung des Kupolofens mit dem Kupolofenwind so geregelt wird, daß die maximal zulässige Beaufschlagung der Entstaubungs-, der Abhitzeverwertungs- sowie der Entgiftungsanlage mit den Abgasen eingehalten wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Roheisen mittels eines an sich bekannten Kupolofens erzeugt, dem eine Entstaubungs-, eine Abhitzeverwertungs- und eine Entgiftungs­ anlage nachgeschaltet sind und dem Kupolofenwind regelbar zugeführt wird. Dieses Roheisen wird in ein Aggregat zur Stahlerzeugung chargiert, wo es gemeinsam mit festen metallischen Einsatzstoffen, insbesondere Stahlschrott, zu Stahl verarbeitet wird. Die aus dem Aggregat zur Stahlerzeugung und aus dem Kupolofen abzuführende Abgase werden über jeweils eine regel­ bare Drosselvorrichtung gemeinsam der Entstaubungsanlage zugeführt. Dabei werden die Drosselvorrichtungen so geregelt, daß vorgegebene Sollwerte der Drücke im Gasraum des Stahlerzeugungsaggregates und im Oberteil des Kupolofens eingestellt werden. Erfindungsge­ mäß wird dabei die momentane Beaufschlagung des Kupolofens mit dem Kupolofenwind so geregelt, daß die maximal zulassige Beaufschlagung der Entstaubungs-, der Abhitzeverwer­ tungs- sowie der Entgiftungsanlage mit den Abgasen eingehalten wird. In Abhängigkeit vom Typ der Entstaubungsanlage und der Arbeitsweise des Aggregates zur Stahlerzeugung kann es sein, daß die Abgase des letzteren über eine Abgaskühlung oder/und eine Grobkornabschei­ dung geleitet werden müssen. Von der Entstaubungsanlage werden die Abgase der Abhitze­ verwertungsanlage, die insbesondere als Kesselanlage zur Verbrennung der entstaubten Abgase ausgeführt sein und überhitzten Dampf für eine energetische Nutzung gewinnen kann, zuge­ führt. Von der Abhitzeverwertungsanlage werden die nunmehr verbrannten und gekühlten Abgase zu der Entgiftungsanlage gebracht, wo sie von toxischen gasförmigen Substanzen gereinigt und danach in die Atmosphäre entlassen werden.

Durch diese Verfahrensweise wird bei relativ niedrigem Aufwand für die Entstaubungs-, die Abhitzeverwertungs- und die Abgasreinigungsanlagen ein vom Kupolofenbetrieb relativ unab­ hängiger Betrieb des Aggregates zur Stahlerzeugung erreicht. Dieser Effekt kommt besonders zum Tragen, wenn als Aggregat zur Stahlerzeugung ein Elektrolichtbogenofen oder ein allo­ thermer Sauerstoffkonverter, mit dessen Hilfe variable Schrottsätze verarbeitet werden können, eingesetzt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Abhitzeverwertungsanlage regelbar ein Zusatzbrennstoff zugeführt wird. Durch diese Ausge­ staltung wird erreicht, daß sowohl während des Betreibens des Kupolofens und/oder des Aggregates zur Stahlerzeugung als auch bei Stillständen die Abhitzeverwertungsanlage zur Gewinnung von Nutzwärme mit konstanter Leistung betrieben werden kann, was besonders bei einer energetischen Nutzung bedeutsam ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispieles erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Anlagenschema zur Rohstahlherstellung mittels Kupolofen und Elektrolichtbo­ genofen.

Der Fig. 1 ist ein Elektrolichtbogenofen 1 zu entnehmen. Dem Elektrolichtbogenofen 1 sind ein Abgaskühler 2, in dem das Abgas des Elektrolichtbogenofens 1 von bis zu 1700°C mittels einer in den Dampfkessel 8 eingebundenen Verdampfungskontur und einer Wasserinjektion auf 400°C abgekühlt wird, und ein Grobkornabscheider 3 nachgeschaltet. Das so gekühlte und von größeren Partikeln befreite Abgas des Elektrolichtbogenofens wird über eine Drossel­ klappe 4 einem Elektrofilter 7 zugeführt. Mit Hilfe der Drosselklappe 4 wird der Druck im Ofenraum des Elektrolichtbogenofens 1 geregelt. Ferner zeigt Fig. 1 einen Kupolofen 6 zur Gewinnung von flüssigem Roheisen. Dieses Roheisen wird in den Elektrolichtbogenofen 1 chargiert und stellt bis zu 40% dessen metallischen Einsatzes dar. Es ist jedoch auch möglich, den Elektrolichtbogenofen 1 ohne flüssiges Roheisen zu betreiben, wenn der Kupolofen repa­ riert wird oder es vorteilhafter ist, das Roheisen als Masseln zu verkaufen. Das Abgas des Kupolofens wird ebenso wie das des Elektrolichtbogenofens 1 über eine Drosselklappe 5 dem Elektrofilter 7 zugeführt. Mittels der Drosselklappe 5 wird der Druck im Oberteil des Kupol­ ofens 6 geregelt. Die aus dem Grobkornabscheider 3 und dem Elektrofilter 7 gewonnenen Stäube werden in den Unterteil des Kupolofens 6 eingebracht sowie periodisch bei hinreichend hohem Zinkgehalt ausgeschieden und einer Zinkgewinnung zugeführt. Die entstaubten Abgase werden in einem Dampfkessel 8 verbrannt. Zur Regelung der Leistung des Dampfkessels 8 ist dieser mit Brennern 16 für einen Zusatzbrennstoffe der über einen Mengenregler 17 herange­ führt wird, ausgestattet. Insbesondere dient diese Einrichtung dazu, die Leistung des Dampf­ kessels 8 unabhängig vom Betrieb des Elektrolichtbogenofens 1 und des Kupolofens 6 kon­ stant zu halten, um den Anforderungen einer energetischen Nutzung gerecht zu werden. Der Dampfkessel 8 ist mit einer Dampftrommel 11, aus der mit Hilfe einer Umwälzpumpe 12 die Verdampfungskonturen des Abgaskühlers 2 und des Dampfkessels 8 selbst versorgt werden, einen Dampfüberhitzer 15 und einen Kupolofenwinderhitzer 14, dem von einem Ventilator 13 über eine Drosselklappe 18 Kupolofenwind zugeführt wird, ausgerüstet. Die Drosselklappe 18 wird dabei so geregelt, daß die maximal zulässige Beaufschlagung des Elektrofilters 7, des Dampfkessels 8 und einer Entgiftungsanlage 9 mit den Abgasen eingehalten wird. Die Entgif­ tungsanlage 9 ist so ausgestattet, daß die gesetzlich geforderten Emissionswerte eingehalten werden. Ein Exhauster 10 führt das gereinigte Abgas der Atmosphäre zu.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

 1 Elektrolichtbogenofen
 2 Abgaskühle
 3 Grobkornabscheider
 4 Drosselklappe für das Abgas des Elektrolichtbogenofens
 5 Drosselklappe für das Abgas des Kupolofens
 6 Kupolofen
 7 Elektrofilter
 8 Dampfkessel
 9 Entgiftungsanlage
10 Exhauster
11 Dampftrommel
12 Umwälzpumpe
13 Kupolofenwindventilator
14 Kupolofenwinderhitzer
15 Dampfüberhitzer
16 Brenner für Zusatzbrennstoff
17 Mengenregler für Zusatzbrennstoff
18 Drosselklappe für den Kupolofenwind

Claims (2)

1. Verfahren zum umweltverträglichen Abführen der Abgase aus einem Stahlerzeugungsaggregat und einem Kupolofen unter Verwendung eines mit einer gemeinsamen Entstaubungs-, einer gemeinsamen Abhitzeverwertungs- und einer gemein­ samen Entgiftungsanlage ausgerüsteten Kupolofens zum Erschmelzen von Roheisen, dem Kupolofenwind regelbar zugeführt wird, und eines Aggregates zur Stahlerzeugung aus flüssigem Roheisen und festen metallischen Einsatzstoffen, insbesondere aus Stahl­ schrott, wobei aus dem Aggregat zur Stahlerzeugung und aus dem Kupolofen abzufüh­ rende Abgase über jeweils eine regelbare Drosselvorrichtung der gemeinsamen Entstau­ bungsanlage zugeführt werden, gekennzeichnet dadurch, daß die Drosselvorrichtungen so geregelt werden, daß vorgegebene Sollwerte der Drücke im Gasraum des Stahlerzeugungsaggregates und im Oberteil des Kupolofens ein­ gestellt werden und daß die momentane Beaufschlagung des Kupolofens mit dem Kupolofenwind so geregelt wird, daß die maximal zulässige Beaufschlagung der Ent­ staubungs-, der Abhitzeverwertungs- sowie der Entgiftungsanlage mit den Abgasen ein­ gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Abhitzeverwertungsanlage regelbar ein Zusatzbrennstoff zugeführt wird.