EP4305215A1 - Netzwerk von leitungen für ein medium und verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Netzwerk von leitungen für ein medium und verfahren zu dessen betrieb

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Publication number
EP4305215A1
EP4305215A1 EP22703672.0A EP22703672A EP4305215A1 EP 4305215 A1 EP4305215 A1 EP 4305215A1 EP 22703672 A EP22703672 A EP 22703672A EP 4305215 A1 EP4305215 A1 EP 4305215A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
medium
line
converter
container
network
Prior art date
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Pending
Application number
EP22703672.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker TRAPPMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP4305215A1 publication Critical patent/EP4305215A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00—Exhaust gas
    • C21C2100/04—Recirculation of the exhaust gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00—Exhaust gas
    • C21C2100/06—Energy from waste gas used in other processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a network of lines for a medium, in particular for gas in a converter steelworks, and a method for its operation.
  • the invention relates to a converter steelworks with the network according to the invention.
  • Networks of lines are known in principle, in particular in converter steel works.
  • warm converter waste gas is produced, which is typically stored temporarily in a container for further use.
  • the converter exhaust gas is routed via the network of (gas) lines via the container to a consumer.
  • the converter exhaust gas is exhaust gas that is produced during the operation of the converter. This converter waste gas is typically up to 100% saturated with water vapor.
  • the invention is based on the object of developing a known network of lines for a medium, a method for operating such a network and a converter steelworks with such a network in such a way that icing within the Storage container for the medium and resulting disturbances of the storage container operation can be avoided.
  • the claimed network is characterized by a return line for conducting at least part of the medium in the line downstream of the booster fan back into the storage tank.
  • medium here means a liquid or a gas, in particular converter exhaust gas.
  • valve means in particular a flap or a throttle.
  • storage container only the term “container” or “reservoir” is used below for simplification.
  • the converter Due to the operation of the pressure booster fan, in particular for the return of the medium back into the container, the converter exhaust gas heats up due to the mechanical work that is performed on the medium flowing through. With the claimed return of the medium heated in this way, the container is also heated again and ultimately protected against freezing. The operational safety of the container is increased in this way.
  • Container is routed to a consumer, different lines must be enabled or blocked in the network; to this end, according to a first exemplary embodiment, the pressure-boosting blower in the line has valves upstream and/or downstream for throttling or shutting off the
  • the claimed converter steelworks with a converter in a converter operation as the source for the gas to be transported here as the medium is, of course, merely an example.
  • the subject matter of the invention is independent of the type of medium routed through the network of lines.
  • the invention is accompanied by a figure showing the network of lines for media according to the invention.
  • the network includes a supply line 105 for supplying medium, for example converter waste gas, from a gas source 210, for example a converter 210 in a converter steelworks, into a container 110.
  • the medium is supplied via the inlet 112 of the container 110.
  • the medium stored in the container 110 can be routed to a consumer 150 via the network 100 of lines according to the invention.
  • the network 100 includes, in addition to the supply line 105, the container 140 and a line 120 to the consumer 150.
  • the pressure booster fan is connected in the line between the outlet 114 of the container 110 and the consumer 150, which also acts as a driving device for the medium from the Container 110 to the consumer 150 acts.
  • booster fan means that the pressure of the medium in the line 120 downstream of the booster fan is higher than on the inlet side 112 of the booster fan.
  • the valves 124, 126 allow the network 100 to operate in the cold-only mode; then valves 124 and 126-1 and 126-2 are open while valve 126-3 is closed.
  • the medium heated by the pressure booster fan is then fed back to the container 110 via the medium return line 160 in order to protect it from unwanted freezing.
  • a heating device in addition to the pressure booster fan 140 to heat the medium, although such an additional heating device is of course not harmful either, ie it can be present.
  • valves 124 and 126-1, 126-2 and 126-3 are typically opened to the medium from the container via the booster fan 140 to to carry 150 to the consumer.
  • the recirculation line 160 is then typically closed off by means of a valve 126-4.
  • Mixed forms between pure cold operation and pure warm operation are of course also possible; in this case, part of the medium is then fed back into the container 110 via the return lines 160, while another part of the medium is conveyed to the consumer 150.
  • the consumer can be z. B. be a power plant or a furnace, which use the supplied medium as an energy source for their own combustion processes.
  • the described network 100 of lines can, for example, be part of a converter steelworks, the converter steelworks then having not only the network 100 but also a converter 210 which generates the medium to be transported to the consumer 150 in the form of converter exhaust gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Netzwerk (100) von Leitungen (120) sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb. Netzwerke dieser Art, wie sie insbesondere aus Konverterstahlwerken bekannt sind, umfassen einen Behälter (110) zum Speichern von Medium, insbesondere von Konverterabgas, und eine Leitung (120) zum Verbinden des Auslasses (114) des Behälters (110) mit einem Verbraucher (150) für das Medium. Typischerweise ist in die Leitung (120) zwischen dem Behälter (110) und dem Verbraucher (150) ein Druckerhöhungsgebläse (140) eingebaut zum Erhöhen des Druckes des Mediums in der Leitung (120). Um den Behälter (110), insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen und insbesondere bei einem Nichtbetrieb des Konverterstahlwerkes, gegen Einfrieren zu schützen, weist das erfindungsgemäße Netzwerk (100) eine Rückführungsleitung (160) auf zum Leiten von zumindest einem Teil des Mediums in der Leitung (120) stromabwärts des Druckerhöhungsgebläses (140) zurück in den Behälter (110).

Description

Netzwerk von Leitungen für ein Medium und Verfahren zu dessen Betrieb Die Erfindung betrifft ein Netzwerk von Leitungen für ein Medium, insbesondere für Gas in einem Konverterstahlwerk, sowie ein Verfahren zu seinem Betrieb. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Konverterstahlwerk mit dem erfindungsgemäßen Netzwerk. Netzwerke von Leitungen sind insbesondere in Konverterstahlwerken grundsätzlich bekannt. Beim Betrieb des Konverterstahlwerkes fällt warmes Konverterabgas an, welches typischerweise in einem Behälter zur weiteren Verwendung zwischengelagert wird. Das Konverterabgas wird über das Netz von (Gas-)Leitungen über den Behälter zu einem Verbraucher geleitet. Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei dem Konverterabgas um Abgas, welches beim Betrieb des Konverters entsteht. Dieses Konverterabgas ist typischerweise bis zu 100 % wasserdampfgesättigt. Bei einem Stopp des Konverterstahlwerkes und/oder der Gasgewinnung - insbesondere bei längeren Stillstandszeiten des Konverterstahlwerks im Winter, wird kein „frisches“ und somit kein warmes Konverterabgas von dem Konverterstahlwerk in den Behälter geleitet. Somit kommt es zu einer Temperaturabnahme des noch in dem Behälter befindlichen Gases. Aufgrund der Temperaturabnahme kommt es zu einem Ausfällen von Wasser aus dem gespeicherten Medium. Dies ist unerwünscht, weil dann bei einer Temperaturunterschreitung unter den Nullpunkt das Wasser vereisen kann und auf diese Weise zu funktionalen Störungen des Behälterbetriebs in dem Netzwerk von (Gas-)Leitungen führen kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Netzwerk von Leitungen für ein Medium, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Netzwerkes sowie ein Konverterstahlwerk mit einem solchen Netzwerk dahingehend weiterzubilden, dass Vereisungen innerhalb des Speicherbehälters für das Medium und daraus resultierende Störungen des Speicherbehälterbetriebes vermieden werden.
Diese Aufgabe wird für das beanspruchte Netzwerk von Leitungen durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist das beanspruchte Netzwerk gekennzeichnet durch eine Rückführungsleitung zum Leiten von zumindest einem Teil des Mediums in der Leitung stromabwärts des Druckerhöhungsgebläses zurück in den Speicherbehälter. Der Begriff „Medium“ meint hier eine Flüssigkeit oder ein Gas, insbesondere Konverterabgas.
Der Begriff „Ventil“ meint insbesondere auch eine Klappe oder eine Drossel. Für den Begriff „Speicherbehälter“ wird nachfolgend vereinfacht auch nur der Begriff „Behälter“ oder „Speicher“ verwendet.
Durch den Betrieb des Druckerhöhungsgebläses, insbesondere für die Rückleitung des Mediums zurück in den Behälter, erwärmt sich das Konverterabgas aufgrund der mechanischen Arbeit, die an dem durchströmenden Medium verrichtet wird. Mit der beanspruchten Rückführung des so erwärmten Mediums wird auch der Behälter wieder erwärmt und letzten Endes vor einem Einfrieren geschützt. Die Betriebssicherheit des Behälters wird auf diese Weise erhöht.
Die Gefahr des beschriebenen Einfrierens des Behälters und von dessen Armaturen besteht insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen oder wenn kein normaler Betrieb des Netzwerkes von Leitungen, d. h. kein normaler Transport von Medium zu einem Verbraucher erfolgt. Bei warmen Umgebungstemperaturen und bei einem normalen Betrieb des beanspruchten Netzwerkes von Leitungen, d. h. wenn z. B. warmes Konverterabgas im Behälter gespeichert und von dort zu dem Verbraucher befördert wird, besteht die Gefahr des Einfrierens grundsätzlich nicht.
Wenn das beanspruchte Netzwerk von Leitungen für die beiden beschriebenen Betriebsmodi, Kaltbetrieb, d. h. Rückführen von erwärmtem Medium in den
Behälter, oder Warmbetrieb, d. h. wenn warmes Konverterabgas durch den
Behälter zu einem Verbraucher geleitet wird, müssen in dem Netzwerk verschiedene Leitungen freigeschaltet oder gesperrt werden; dazu sind gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dem Druckerhöhungsgebläse in der Leitung Ventile vor- und/oder nachgeschaltet zum Drosseln oder Absperren des
Mediumstroms in der Leitung.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Konverterstahlwerk sowie ein Verfahren zum Betrieb des beanspruchten Netzwerkes gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Netzwerk genannten Vorteilen.
Das beanspruchte Konverterstahlwerk mit einem Konverter in einem Konverterbetrieb als Quelle für das hier zu befördernde Gas als Medium ist selbstverständlich lediglich ein Beispiel. Grundsätzlich ist der Gegenstand der Erfindung unabhängig von der Art des durch das Netzwerk von Leitungen geleiteten Mediums.
Der Erfindung ist eine Figur beigefügt, welche das erfindungsgemäße Netzwerk von Leitungen für Medien zeigt. Das Netzwerk umfasst eine Zuführeitung 105 zum Zuführen von Medium, beispielsweise Konverterabgas von einer Gasquelle 210, beispielsweise einem Konverter 210 in einem Konverterstahlwerk, in einen Behälter 110. Die Zuführung des Mediums erfolgt über den Einlass 112 des Behälters 110. Das in dem Behälter 110 gespeicherte Medium kann über das erfindungsgemäße Netzwerk 100 von Leitungen zu einem Verbraucher 150 geleitet werden. Das Netzwerk 100 umfasst neben der Zuführleitung 105, den Behälter 140 und eine Leitung 120 zu dem Verbraucher 150. Typischerweise ist in der Leitung zwischen dem Auslass 114 des Behälters 110 und dem Verbraucher 150 das Druckerhöhungsgebläse geschaltet, welches auch als Treibereinrichtung für das Medium aus dem Behälter 110 zu dem Verbraucher 150 fungiert. Der Begriff Druckerhöhungsgebläse bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Druck des Mediums in der Leitung 120 stromabwärts des Druckerhöhungsgebläses höher ist als an der Eingangsseite 112 des Druckerhöhungsgebläses. Die Ventile 124, 126 gestatten einen Betrieb des Netzwerkes 100 in dem reinen Kaltbetrieb; dann sind die Ventile 124 und 126-1 und 126-2 geöffnet, während das Ventil 126-3 geschlossen ist. Das durch das Druckerhöhungsgebläse erwärmte Medium wird dann über die Medium-Rückführungsleitung 160 zurück zum Behälter 110 geführt, um diesen vor einem unerwünschten Einfrieren zu schützen. Einer Erwärmungseinrichtung zusätzlich zu dem Druckerhöhungsgebläse 140 bedarf es zur Erwärmung des Mediums grundsätzlich nicht, wenngleich eine solche zusätzliche Erwärmungseinrichtung jedoch natürlich auch nicht schädlich ist, also vorhanden sein kann.
In dem reinen Warmbetrieb, d. h. bei Umgebungstemperaturen, bei denen die Gefahr des Einfrierens des Behälters nicht besteht, sind die Ventile 124 und 126- 1, 126-2 und 126-3 typischerweise geöffnet, um das Medium von dem Behälter über das Druckerhöhungsgebläse 140 zu dem Verbraucher 150 zu befördern. Die Rückführungsleitung 160 ist dann typischerweise mit Hilfe eines Ventiels 126-4 gesperrt. Selbstverständlich sind auch Mischformen zwischen dem reinen Kaltbetrieb und dem reinen Warmbetrieb möglich; dabei wird dann ein Teil des Mediums über die Rückführungsleitungen 160 zurück in den Behälter 110 geführt, während ein anderer Teil des Mediums zu dem Verbraucher 150 befördert wird. Bei dem Verbraucher kann es sich z. B. um ein Kraftwerk oder einen Ofen handeln, welche das zugeführte Medium als Energieträger verwenden für eigene Verbrennungsprozesse. Das beschriebene Netzwerk 100 von Leitungen kann beispielsweise Bestandteil eines Konverterstahlwerks sein, wobei das Konverterstahlwerk dann neben dem Netzwerk 100 auch einen Konverter 210 aufweist, welcher das zu dem Verbraucher 150 zu transportierende Medium in Form von Konverterabgas erzeugt.
Bezugszeichenliste
100 Netzwerk von Leitungen 105 Zuführeitung
110 Behälter
112 Einlass des Behälters
114 Auslass des Behälters
120 Leitung 124 Ventil
126 Ventil
140 Druckerhöhungsgebläse
150 Verbraucher
160 Rückführungsleitung 162 Ankoppelstelle der Rückführungsleitung an die Leitung
210 Konverter

Claims

Patentansprüche:
1 . Netzwerk (100) von Leitungen für ein Medium, insbesondere für Gas als Medium in einem Konverterstahlwerk, aufweisend: einen Behälter (110) zum Speichern des Mediums, insbesondere von Konverterabgas, wobei der Behälter einen Einlass (112) und einen Auslass (114) aufweist; eine Leitung (120) zum Verbinden des Auslasses (114) des Behälters (110) mit einem Verbraucher (150) für das Medium; und mindestens ein in der Leitung (120) zwischen dem Behälter (110) und dem Verbraucher (150) eingebautes Druckerhöhungsgebläse (140) zum Erhöhen des Drucks des Mediums in der Leitung (120); gekennzeichnet durch eine Rückführungsleitung (160) zum Leiten von zumindest einem Teil des Mediums in der Leitung (120) stromabwärts des Druckerhöhungsgebläses (140) zurück in den Behälter (110).
2. Netzwerk (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckerhöhungsgebläse (140) in der Leitung Ventile (124, 126) vor- und/oder nachgeschaltet sind zum Drosseln oder Absperren des Stromes des Mediums in der Leitung (120).
3. Netzwerk (100) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens ein Ventil (126-3) in der Leitung (120) zwischen der Ankoppelstelle (162) der Rückführungsleitung (160) und dem Verbraucher (150), insbesondere zum zumindest teilweisen Absperren der Leitung zu dem Verbraucher.
4. Konverterstahlwerk mit einem Konverter (210), welcher Konverterabgas erzeugt; gekennzeichnet durch ein Netzwerk (100) von Leitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Zuführeitung (105) vorgesehen ist zum Leiten des Konverterabgases von dem Konverter über den Einlass (112) in den Behälter (110).
5. Konverterstahlwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verbraucher (150) um ein Kraftwerk oder einen Ofen handelt, welches/welcher das Medium als Energieträger verwendet für Verbrennungsprozesse.
6. Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks (100) von Leitungen für ein Medium, aufweisend folgende Schritte:
Speichern des Mediums, insbesondere von Konverterabgas, in einem Behälter (110); und
Leiten des Mediums aus dem Behälter (110) durch eine Leitung (120) mit eingebautem und in Betrieb befindlichem Druckerhöhungsgebläse (140) an einen Verbraucher (150); dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Mediums in der Leitung (120) stromabwärts des Druckerhöhungsgebläses (140) zurück in den Behälter (110) geleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport des Mediums durch den Abschnitt der Leitung (120) zwischen der Ankoppelstelle (162) für die Rückleitung (160) und dem Verbraucher (150) während der Rückleitung des Mediums in den Behälter (110) teilweise oder vollständig abgesperrt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Medium um Konverterabgas aus einem Konverterstahlwerk handelt; und dass das Konverterabgas dem Behälter (110) über eine Zuführleitung (105) und seinen Einlass (112) zugeführt wird.
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