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Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von Sauerstoff für Stahlwerke
Die Sauerstofiarilage für ein Stallwerk (SN1-Werk oder Thomasxverk) "wird so ausgelegt,
daß die stündlich erzeugte Sauerstoffmenge gleich dem mittleren Verbrauch des Stahlwerkes
ist. Die Sauerstoffanlage liefert den Sauerstoff in gleichmäßigem Strom von etwa
atmosphärischem Druck. Das Stahlwerk verbraucht den Sauerstoff stoßweise. "!.wischen
dem Blasen einzelner Chargen, es kann auch vorkommen, daß zeitweise mehrere Konverter
gleichzeitig blasen, können auch Pausen liegen, in denen das Stahlwerk gar keinen
Sauerstoff braucht. Während der ßlaszeit muß dem Konverter der Sauerstoff mit großer
Geschwindigkeit zugeführt werden, die etwa bis zum 2'/_ fachen der Produktionsgeschwindigkeit
ansteigen kann. Den -Ausgleich schaffen Sauerstoffspeicher und Kompressoren. Dabei
müssen Sauerstoffproduktion, Speichergröße und Kompressorleistung so aufeinander
abgestimmt werden, daß sie dem Stoßbetrieb des Verbrauchs nachkommen können.
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Es ist möglich, Speicher von atmosphärischem Druck aufzustellen, z.
13. nasse oder trockene Gasometer und ihnen einen Kompressor zuzuordnen, dessen
Leistungsfähigkeit dem Stoßbetrieb gewachsen ist. Dieser Kompressor steht also in
den Verbrauchspausen still oder läuft leer. Die Gasometer brauchen viel Platz. Die
Kompressoren müssen für sehr hohe Leistung ausgelegt werden und entweder herab bis
zur Nullgrenze regelbar sein, was besondere Finrichtungen und außerdem größeren
Leerlaufverlust
beim Nullbetrieb mit sich bringt, oder sie müssen dauernd xn- und abgestellt werden,
was nicht nur unbequem, sondern auch betrieblich für größere Maschinen schädlich
ist.
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Es wurde bereits -vorgeschlagen, zur Sauerstoffspeicherung in Stahlwerken
Hochdruckspeicher zu verwenden, ohne daß über die Art und den Ort ihrer Verwendung
etwas ausgesagt wird.
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Im folgenden wurde eine Art des Zusammenwirkens von Sauerstofferzeugungsanlage,
Sauerstoffkompressor, Druckspeicher und Sauerstoffverbraucher als die günstigste,
d. h. anpassungsfähigste, billigste und wirtschaftlichste ermittelt, die den Gegenstand
des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet. Dieses arbeitet in folgender Weise: Ein
oder mehrere die Normalproduktion der Anlage absaugende Sauerstoffkompressoren arbeiten
mit einem Sauerstoffdruckspeicher in der Weise zusammen, daß der die Normalproduktion
der Sauerstoffanlage ständig absaugende Kompresstir die von einer mit wechselndem
Sauerstoffbedarf :arbeitenden Konverteranlage nicht abgenommene Sauerstoffmenge
auf höheren Druck und über eine Rückschlagklappe in ein in einer seitlichen Stichleitung
oder im Nebenschluß zur Hauptleitung befindliches Druckspeichervolumen fördert,
aus dem der die Kompressorleistung übersteigende Stoffbedarf der Konverteranlage
über ein zweckmäßig automatisch geregeltes Überstromventil gedeckt wird, während
gleichzeitig der Kompressor lediglich unter dem Verbrauchsdruck in die Kopverteranlage
fördert.
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Der Druck im Speicher und hinter dem Kompressor sinkt während der
Zeit erhöhten Bedarfs. Der Speicher wird mit dem gleichzeitig in der Anlage produzierten
Sauerstoff über ein Rückschlagventil aufgeladen, während das Stahlwerk keinen Sauerstoff
abnimmt. Der Druck hinter dem Kompressor und im Speicher steigt in dieser Zeit.
Die Sauerstoffkompression erfolgt mehrstufig, meist zweistufig oder in mehreren
Einheiten sowie dauernd mit voller Saugleistung des Kompressors, also bei günstiger
Belastung. Die Abgabe zum Stahlwerk erfolgt bei Verbrauchsdruck, bei einem üblichen
Thomaskonverter also bei etwa 2,6 atü. Wird nur wenig oder gar kein Sauerstoff vom
Konverter abgenommen, so fördert der Kompressor bei ansteigendem Druck in den Druckspeicher.
Die Höhe dieses Druckes hängt von der Größe der Behälter ab. Um den Energieverbrauch
nicht unnötig hoch werden zu lassen, wird man etwa 6 atü als höchsten Druck vorsehen,
d. h. die Behälter so groß dimensionieren, daß sie den zwischen den Blaseperioden
zu speichernden Sauerstoff zwischen 3 und 6 atü aufnehmen können. Für große Leistungen
verwendet man zweckmäßig Turbokompressoren, die auf einen konstanten Vordruck fördern
und diesen nachgeschaltete Kolbenkompressoren für die weitere Förderung des vom
Turbokompressor vorverdichteten Sauerstoffs auf höheren bzw. wechselnden Druck.
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Zweckmäßig wird man die Speicher für einen höheren Druck auslegen,
damit sie bei kurzen Betriebsunterbrechungen der Sauerstofferzeugungsanlage genügend
gespeicherten Sauerstoff abgeben können.
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Es wird von den besonderen Verhältnissen abhängen, ob man für größere
Vorratshaltung von Sauerstoff weitere Speicher anordnet.
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Eine Besonderheit der Einrichtung, die aus Kompressor mit Druckleitung,
Entspannungsventil in der Verbrauchsleitung und Druckspeicher besteht, ist darin
zu sehen, daß von der Druckleitung des Kompressors zum Druckspeicher eine oder zwei
Stichleitungen führen, in deren einer eine Rückschlagklappe angeordnet ist, welche
öffnet, sobald der Druck in der Verbrauchsleitung höher wird als im Speicher, und
in deren zweiter Stichleitung ein Überströmventil angeordnet ist, welches öffnet,
sobald ein bestimmter Verbrauchsdruck hinter dem Kompressor unterschritten wird.
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Auf diese Weise wird folgender Vorteil erreicht: Der Kompressor braucht
nicht dauernd gegen den im Speicher herrschenden Druck zu fördern. Er fördert während
der Entladung des Speichers unter dem Verbrauchsdruck in den Konverter und nur während
der Füllung des Speichers gegen den Speicherdruck. Auf diese Weise wird erheblich
an Energie für die Verdichtung des Sauerstoffs gespart.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet in folgender Weise: Ein
Verdichter i saugt die Produktion einer Sauerstoffanlage aus der Leitung io ständig
an und verdichtet sie auf einen normalen Verbrauchsdruck von 2,6 atü, der in der
Leitung herrscht. Die Förderung wird in Pfeilrichtung über das z. B. von Hand bediente
Ventil 4 in die Entnahmeleitung i i geleitet, welche eine mit wechselndem Bedarf
arbeitende Konverteranlage beliefert. Nimmt die Konverteranlage weniger als die
Fördermenge des Kompressors ab, so strömt die überschüssige Sauerstoffmenge über
die Rückschlagklappe 5 in der Pfeilrichtung 8 in den z. B. für 6 atü bemessenen
Druckspeicher 3, sobald der Druck in der Leitung 2 höher ist als im Speicher 3.
Bei eintretendem Stoßbedarf, der größer ist als die Förderung des Kompressors, öffnet
das Überströmventil 6, sobald der normale Verbrauchsdruck, z. B. von 2,6 atü, unterschritten
wird. In diesem Fall strömt zusätzlicher Sauerstoff in Pfeilrichtung 9 in die Verbrauchsleitung,
z. B. zu einer nicht gezeichneten Konverteranlage.
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Das Speichervolumen ist durch passende Auslegung von Speicherinhalt
und -druck so bemessen, daß der zusätzliche Mehrbedarf aus ihm gedeckt werden kann.
Es ist selbstverständlich, daß die beschriebene Einrichtung auch für die Speicherung
anderer Gase als Sauerstoff verwendet werden kann.