EP0096909B1 - Umschaltvorrichtung für einen Konverter-Gasstrom - Google Patents

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EP0096909B1
EP0096909B1 EP83200680A EP83200680A EP0096909B1 EP 0096909 B1 EP0096909 B1 EP 0096909B1 EP 83200680 A EP83200680 A EP 83200680A EP 83200680 A EP83200680 A EP 83200680A EP 0096909 B1 EP0096909 B1 EP 0096909B1
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EP
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pressure
valves
bell
gas
switching
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Application number
EP83200680A
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English (en)
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EP0096909A1 (de
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Karl Steinbacher
Horst Hemmerling
Alfred Knieper
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GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38Removal of waste gases or dust
    • C21C5/40Offtakes or separating apparatus for converter waste gases or dust

Definitions

  • the invention relates to a device for pressure-free switching of the gas stream from a converter from flare mode to gasometer mode and vice versa, consisting of a housing with a gas inlet cross section and two gas outlet cross sections, with shut-off devices including drives and with measuring and control devices.
  • a CO-containing gas with a calorific value of 8000 or more kJ / Nm 3 is generated during the blowing phase, which is collected in modern systems after appropriate cleaning in a gasometer for further use.
  • a switchover device must be provided in the exhaust pipe. In converter operation, however, not only does the composition of the exhaust gas change over an entire cycle, there are also different amounts of exhaust gas to which the blower output has to be adjusted.
  • the dedusting device acts like a throttle, so that pressure surges as a result of the switchover upstream can scarcely have an effect up to the area of the suction hood above the converter.
  • the switchover device must be designed much more carefully and the control of the blower must work much more precisely if a disturbance in the pressure conditions in the area of the suction hood is to be excluded.
  • This known switching device is relatively complex and complicated.
  • the main disadvantage is that it has poor control characteristics.
  • the known device is unsuitable for systems with dry gas dedusting because the changeover process cannot take place without pressure surges and because it cannot satisfactorily compensate for operational fluctuations in gas pressure and gas flow.
  • the bell valves preferably have the same characteristic curve and flow cross sections of the same size.
  • the bell valves have a metal-metal seal and a closing pressure of at least 3 times the gasometer pressure.
  • the device according to the invention has the advantage that only two actuators are required which simultaneously regulate the switching process and alternately securely seal the two outgoing gas lines.
  • the bell valves By designing the bell valves with an equal percentage characteristic the converter gas flow can be switched between the two operating modes without pressure surges.
  • the independent actuation of the bell valves ensures that, in addition to overcoming the static pressure in the gasometer line, the required dynamic pressure increase is also mastered, a prerequisite for preventing gases from floating out of the suction hood above the converter during the switchover process .
  • 10 denotes a housing into which a gas line 4 opens and from which two gas lines 7 and 8 extend.
  • the converter gas is conveyed into the housing 10 by means of a fan 3 and, depending on the position of the bell valves 1 and 2, is passed on via line 7 into the gasometer or via line 8 into the flare stack 9.
  • the drives for the bell valves 1 and 2 are designated.
  • valve position corresponds to phase 1 in FIG. 3.
  • valve 2 is completely closed, while valve 1 is now fully open.
  • the exit cross section to line 8 and to the flare 9 is thus blocked, while the exit cross section to line 7 and thus to the gasometer is fully open.
  • the two drives 5 and 6 for the bell valves 1 and 2 work independently of one another and thereby allow an absolutely pressure surge-free transition between the two operating states of the switchover station.
  • the two bell valves 1 and 2 have a special contour, as shown once again on a larger scale in FIG. 2a.
  • FIG. 2b shows the associated control characteristic curve, the characteristic variable kv being plotted over the stroke.
  • FIG. 3a the curves V 1 and V 2 indicate the position of the bell valves during flaring operation (phase 1), during the switchover (phase 2) and during gasometer operation (phase 3).
  • the associated pressure conditions are shown in FIG. 3a.
  • the gas pressure upstream of the valve is, for example, 2 mbar above the external pressure, while in gasometer operation it is, for example, 5 mbar above the gasometer pressure of, for example, 40 mbar.
  • Switching to gasometer operation begins with the closing of valve 2 until a certain pressure is reached via valve 1. Then valve 1 opens at a constant speed, valve 2 closing further. Valve 2 is completely closed after valve 1 has reached its open position.
  • valve 1 When switching to torch mode, valve 1 first moves to the infeed position; as soon as this is reached, valve 2 is opened.
  • the gas flow can pressure surge free, fast and Torch mode can be switched to gasometer mode and vice versa.
  • the device is comparatively simple in construction and at the same time fulfills control and sealing functions.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum druck-stoßfreien Umschalten des Gasstromes aus einem Konverter von Fackelbetrieb auf Gasometerbetrieb und umgekehrt, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Gaseintrittsquerschnitt und zwei Gasaustrittsquerschnitten, mit Absperreinrichtungen einschließlich Antrieben sowie mit Meß- und Regeleinrichtungen.
  • Beim Betrieb eines Konverters entsteht während der Blasphase ein CO-haltiges Gas mit einem Heizwert von 8000 oder mehr kJ/Nm3, das bei modernen Anlagen nach entsprechender Reinigung in einem Gasometer zur weiteren Verwertung gesammelt wird. Während der Anfangs- und Endphase einer Blasperiode sowie in den Blaspausen dagegen, fallen nicht weiter verwendbare Gase mit wenig brennbaren Bestandteilen bzw. atmosphärische Luft an, die ebenfalls gereinigt und über einen Fackelkamin in die Atmosphäre abgegeben werden. Zur Realisierung dieser beiden Betriebsweisen muß in der Abgasleitung eine Umschalteinrichtung vorgesehen werden. Beim Konverterbetrieb ändert sich aber nicht nur die Zusammensetzung des Abgases über einen gesamten Zyklus, es fallen auch unterschiedlich hohe Abgasmengen an, an die die Gebläseleistung anzupassen ist.
  • Zur Reinigung der Abgase, können sogenannte Wäscher eingesetzt werden, deren Druckverlust während des Fackelbetriebs etwa 200 mbar beträgt Vorteilhafter dagegen sind trocken arbeitende Blektrofilter, die während des Fackelbetriebes mit einem Druckverlust von nur etwa 20 mbar auskommen. Beim Umschalten auf Gasometerbetrieb, ändert sich in beiden Fällen der Druckverlust um z.B. 20 mbar. Bei Anlagen mit nass-mechanischer Entstaubung, ändert sich der vom Gebläse zu überwindende Druckunterschied daher nur um etwa 10 %, während bei Anlagen mit trockener Entstaubung, die wegen des wesentlich niedrigeren Energiebedarfs bevorzugt werden, die Änderung etwa 100 % beträgt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Umschalten von Fackel- auf Gasometerbetrieb und umgekehrt bei Anlagen mit nasser Gasentstaubung regelungstechnisch weniger schwierig ist, als bei Anlagen mit trockener Gasentstaubung. Im ersten Fall wirkt die Entstaubungseinrichtung wie eine Drossel, so daß sich Druckstöße infolge der Umschaltung stromaufwärts kaum bis in den Bereich der Absaughaube über dem Konverter auswirken können. Im zweiten Fall dagegen muß die Umschalteinrichtung wesentlich sorgfältiger ausgelegt werden und die Regelung des Gebläses viel Präziser arbeiten, wenn eine Störung der Druckverhältnisse im Bereich der Absaughaube ausgeschlossen werden soll.
  • Aus der DE-AS 14 33 68859 ist nun eine Vorrichtung zur Gewinnung des unverbrannten Abgases aus einem Sauerstoffaufblaskonverter bekanntgeworden, bei der das Abgas durch ein Saugzuggebläse gesaugt und selektiv teilweise in einen Gasbehälter eingeführt und teilweise in die AtmosPhäre abgelassen wird, wobei jeweils in der Leitung zum Gasbehälter und in der Ablaßleitung ein mit dem anderen gegenläufig gekoppeltes Flügelventil zum Umschalten der Gasströmung und in der Ablaßleitung ein weiteres, in Stromungsrichtung weiter abliegendes Flügelventil angeordnet sind. Es ist vorgesehen, daß das in Strömungsrichtung gesehen weiter abliegende Flügelventil der Ablaßleitung, über einen Regler mit einem an die Gebläseleitung sowie an die Ablaßleitung zwischen deren beiden Flügelventilen angeschlossenen Differenzdruckmesser verbunden ist. Die Vorrichtung ist so gesteuert, daß die vom Differenzdruckmesser überwachte Druckdifferenz beim Ablassen des Gases und beim Umschalten auf 0 gehalten wird und das Umschalten der beiden gekoppelten Flügelventile erfolgt zunächst langsam und dann zunehmend schnell.
  • Diese bekannte Umschalteinrichtung ist verhältnismäßig aufwendig und kompliziert. Nachteilig ist vor allem, daß sie eine schlechte Regelcharakteristik aufweist. Die bekannte Vorrichtung ist für Anlagen mit trockener Gasentstaubung ungeeignet, weil der Umschaltvorgang nicht druck-stoßfrei erfolgen kann und weil sie ferner betriebsbedingte Schwankungen des Gasdrucks und des Gasdurchflusses nicht zufriedenstellend ausregeln kann.
  • Es besteht somit die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu konzipieren, die die Nachteile der bekannten Vorrichtung nicht aufweist, die also ein druck-stoßfreies Umschalten auch bei Anlagen mit trockener Gasentstaubung gestattet. Sie soll nach Möglichkeit einfacher und weniger aufwendig sein, eine geeignete Regelcharakteristik aufweisen und wechselweise eine absolut dichte Absperrung der Gasleitungen zum Kamin bzw. Gasometer gewährleisten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gattungs-mäßige Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Absperreinrichtungen für die Austrittsquerschnitte Glockenventile mit etwa gleichprozentiger Kennlinie und unabhängig voneinander arbeitenden Antrieben vorgesehen sind.
  • Die Glockenventile weisen vorzugsweise die gleiche Kennlinie und gleich große Strömungsquerschnitte auf. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Glockenventile eine Metall-Metall-Dichtung und einen Schließdruck von mindestens 3-fachem Gasometerdruck aufweisen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß nur noch zwei Stellglieder erforderlich sind, die gleichzeitig den Umschaltvorgang regeln und wechselweise die beiden abgehenden Gasleitungen sicher abdichten. Durch die Gestaltung der Glockenventile mit gleichprozentiger Kennlinie kann der Konverter-Gasstrom druckstoßfrei zwischen den beiden Betriebsarten umgeschaltet werden. Darüber hinaus wird durch die voneinander unabhängigen Antriebe der Glockenventile gewährleistet, daß neben der Überwindung des statischen Druckes in der Gasometerleitung auch die erforderliche dynamische Druckerhöhung beherrscht wird, eine Voraussetzung dafür, daß ein Ausschwallen von Gasen aus der Absaughaube über dem Konverter während des Umschaltvorganges vermieden wird.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt schematisiert die Stellung der beiden Glockenventile bei den verschiedenen Betriebszuständen.
    • Figur 2 zeigt vereinfacht die konstruktive Ausbildung des Glockenventils und die zugehörige Kennlinie.
    • Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Druckverhältnisse während des Umschaltvorgangs.
  • In Figur 1 ist mit 10 ein Gehäuse bezeichnet, in das eine Gasleitung 4 mündet und von dem zwei Gasleitungen 7 und 8 abgehen. Das Konvertergas wird mittels Gebläse 3 in das Gehäuse 10 gefördert und je nach Stellung der Glockenventile 1 und 2 über die Leitung 7 in den Gasometer oder über die Leitung 8 in den Abfackelkamin 9 weitergeleitet. Mit 5 und 6 sind die Antriebe für die Glockenventile 1 und 2 bezeichnet.
  • Bei einer Ventilstellung gemäß Figur la, ist der Gasaustrittsquerschnitt zur Leitung 8 und damit zum Abfackelkamin voll geöffnet, während der Gasaustrittsquerschnitt zur Leitung 7 durch das Ventil 1 geschlossen ist. Diese Ventilstellung entspricht der phase 1 in Figur 3.
  • In Figur 1 b ist der Beginn des Umschaltvorgangs dargestellt. Ventil 1 ist noch vollständig und Ventil 2 teilweise geschlossen. In Figur 1 ist Ventil 2 weiter geschlossen und Ventil 1 bereits teilweise geöffnet. Die beiden Darstellungen kennzeichnen Momentaufnahmen während der Umschaltphase 2 nach Figur 3.
  • In Figur 1 b schließlich ist Ventil 2 vollständig geschlossen, während Ventil 1 nun voll geöffnet ist. Damit ist der Austrittsquerschnitt zur Leitung 8 und zum Abfackelkamin 9 gesperrt, während der Austrittsquerschnitt zur Leitung 7 und damit zum Gasometer voll geöffnet ist. Die beiden Antriebe 5 und 6 für die Glockenventile 1 und 2 arbeiten unabhängig voneinander und gestatten dadurch einen absolut druckstoßfreien Übergang zwischen den beiden Betriebszuständen der Umschaltstation.
  • Die beiden Glockenventile 1 und 2 weisen eine besondere Kontur auf, wie in Figur 2a noch einmal in größerem Maßstab dargestellt. Figur 2b zeigt die zugehörige Regelkennlinie, wobei die Kenngröße kv über dem Hub aufgetragen ist. Die gleichartige Regelkennlinie beider Glockenventile erlaubt in Verbindung mit den unabhängig voneinander arbeitenden Antrieben, eine einwandfreie Umschaltung zwischen den beiden Fahrweisen bei allen vorkommenden Betriebszuständen.
  • In Figur 3 schließlich ist der Umschaltvorgang noch einmal als Funktion der Zeit dargestellt. In Figur 3b kennzeichnen die Kurven V1 und V2 die Stellung der Glockenventile beim Abfackelbetrieb (Phase 1), während der Umschaltung (Phase 2) und während des Gasometerbetriebes (Phase 3). In Figur 3a sind die zugehörigen Druckverhältnisse dargestellt. Beim Abfackelbetrieb liegt der Gasdruck vor dem Ventil beispielsweise 2 mbar über dem Außendruck, während er beim Gasometerbetrieb z.B. 5 mbar über dem Gasometerdruck von z.B. 40 mbar liegt. Das Umschalten auf Gasometerbetrieb beginnt mit dem Schließen des Ventils 2 bis ein bestimmter Druck über dem Ventil 1 erreicht ist. Dann fährt Ventil 1 mit konstanter Geschwindigkeit auf, wobei Ventil 2 weiter schließt. Ventil 2 wird vollständig geschlossen nachdem Ventil 1 seine Auf-Stellung erreicht hat. Beim Umschalten auf Fackelbetrieb fährt zunächst Ventil 1 in die ZuStellung; sobald diese erreicht ist, wird Ventil 2 geöffnet.
  • Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann der Gasstrom aus
    Figure imgb0001
    druckstoßfrei, rasch und
    Figure imgb0002
    Fackelbetrieb auf Gasometerbetrieb und umgekehrt umgeschaltet werden. Die Vorrichtung ist vergleichsweise einfach im Aufbau und erfüllt zugleich Regel- und Abdichtungsfunktionen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum druckstoßfreien Umschalten des Gasstromes aus einem Konverter von Fackelbetrieb auf Gasometerbetrieb und umgekehrt, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Gaseintrittsquerschnitt und zwei Gasaustrittsquerschnitten, mit Absperreinrichtungen ein-schließlich Antrieben sowie mit Meß- und Regeleinrichtungen, dadurch Gekennzeichnet, daß als Absperreinrichtungen für die Austrittsquerschnitte Glockenventile mit etwa gleichprozentiger Kennlinie und unabhängig voneinander arbeitenden Antrieben vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Glockenventile die gleiche Kennlinie aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Glockenventile gleich große Strömungsquerschnitte aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glockenventile eine Metall-Metall-Dichtung und einen Schließdruck von mindestens 3-fachem Gasometerdruck aufweisen.
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