EP4390285A1 - Absaug- oder entstaubungsanlage von metallurgischen industrieanlagen und ein verfahren zum betreiben der absaug- oder entstaubungsanlage - Google Patents

Absaug- oder entstaubungsanlage von metallurgischen industrieanlagen und ein verfahren zum betreiben der absaug- oder entstaubungsanlage Download PDF

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EP4390285A1
EP4390285A1 EP23217640.4A EP23217640A EP4390285A1 EP 4390285 A1 EP4390285 A1 EP 4390285A1 EP 23217640 A EP23217640 A EP 23217640A EP 4390285 A1 EP4390285 A1 EP 4390285A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
extraction
control
metallurgical
surge
escaping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23217640.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Fischer
Florian Weineis
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.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Publication of EP4390285A1 publication Critical patent/EP4390285A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/002—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using a central suction system, e.g. for collecting exhaust gases in workshops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/26—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details specially adapted for crucible or pot furnaces
    • F27B14/20—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories or equipment, e.g. dust-collectors, specially adapted for hearth-type furnaces
    • F27B3/28—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or the like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0006—Monitoring the characteristics (composition, quantities, temperature, pressure) of at least one of the gases of the kiln atmosphere and using it as a controlling value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0006—Monitoring the characteristics (composition, quantities, temperature, pressure) of at least one of the gases of the kiln atmosphere and using it as a controlling value
    • F27D2019/0012—Monitoring the composition of the atmosphere or of one of their components
    • F27D2019/0015—Monitoring the composition of the exhaust gases or of one of its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangement of monitoring devices; Arrangement of safety devices
    • F27D21/02—Observation or illuminating devices
    • F27D2021/026—Observation or illuminating devices using a video installation

Definitions

  • the present invention relates to the field of extraction or dust extraction systems of metallurgical industrial plants.
  • the invention relates to a computer program and a computer-readable medium.
  • the steel production processes are equipped with extraction and dust extraction systems.
  • the required extraction volume is largely constant.
  • the selected extraction volume can be selected on the one hand by the process conditions of the primary process, for example due to an oxygen blowing rate in a steel production converter and/or a current hood pressure.
  • a pressure control in the extraction channel influences a flow control of the extraction system.
  • the flow control influences the speed control.
  • the interlocking different control loops leads to a certain inertia of the control function in normal operation. This inertia can also cause the reaction to be too slow in the event of large flames and/or escaping smoke gases from emissions.
  • the object of the invention is to provide a method which reacts very quickly to the occurrence of escaping flue gas in order to prevent escaping flue gas.
  • the task is solved by a surge control, which determines the amount of escaping smoke gas detected by the camera system and determines an additional surge extraction quantity required.
  • the additional surge extraction quantity required is used to set a new operating point for the extraction device from a current operating point of the extraction device.
  • the surge control transmits the new operating point directly to the extraction device and from the time of transmission the control of the extraction device is taken over exclusively by the surge control until a predetermined handover event defines the point in time at which the extraction control and/or extraction regulation is again used exclusively to control and/or regulate the extraction device.
  • a handover event can be, for example, that no more smoke gas is escaping or only 10% of the previously determined escaping smoke gas is left.
  • the surge control therefore controls the extraction device exclusively based on the current operating point and the amount of escaping smoke gas, the amount of which is quantified by the camera system.
  • the extraction control and/or regulation controls and/or regulates based on default values, which is preferably dependent on the operating state of the metallurgical unit.
  • the default values for example in the case of an LD converter, can depend on the current oxygen blowing rate introduced by the oxygen blowing lance. Default values can be, for example, a volume flow or a pressure and/or pressure loss.
  • At least one filter system - for cleaning extracted gas from the metallurgical industrial plant - is arranged along the extraction duct.
  • the quantity of the escaping flue gas is determined by an optical flow method and/or flame analysis.
  • the surge control uses the optical flow method and/or flame analysis, for example, to determine the additional surge extraction quantity required.
  • the optical flow of an image sequence is a vector field of a speed projected into an image plane. These speed vectors are calculated and displayed for different pixels.
  • the movement of, for example, characteristic smoke clouds can therefore be determined based on the movement of characteristic patterns in image sequences. When the smoke cloud moves, the characteristic pattern retains its geometric shape during the movement, which means that the movement of this characteristic pattern is recognized in an image sequence. A speed can therefore be determined.
  • the size of the flame is a criterion for determining an additional extraction quantity required.
  • the extraction device is an induced draft fan, a support fan or a compressor.
  • the transfer event is a change in the process phase, there is no more escaping smoke or an operator defines a corresponding event.
  • an operator can specify that the escaping control should only be active until 90% of the escaping has disappeared. How exactly the operator defines this event depends on the respective requirements of the extraction system and its conditions. For example, the event can also be that the transfer should take place at least one minute after the escaping has disappeared.
  • the metallurgical unit is a converter, an electric arc furnace or a metallurgical melting device, for example an induction furnace.
  • the default values for the suction control and/or regulation, for example in an LD converter, can depend on the current oxygen blowing rate introduced by the blowing lance.
  • the carbon injection rate In an electric arc furnace (EAF), the carbon injection rate, a burner volume flow of a refining combined burner (RCB), a current strength of the melting electrodes, a process progress and charged materials during the ongoing process can influence a setpoint value.
  • EAF electric arc furnace
  • RBC refining combined burner
  • the new operating point is determined based on a fan characteristic curve and a system characteristic curve of the extraction and/or dust extraction system.
  • a new operating point can be determined using a blower characteristic curve and a system characteristic curve of the extraction or dust extraction system. This new operating point is transmitted to the extraction system and set using setting parameters so that the new operating point is reached.
  • a relative speed increase is carried out in proportion to the current amount of flue gas escaping. This speed increase is carried out using fixed values - which are based on experience from the operation of such systems - or is determined by empirical determination.
  • a practical embodiment provides that the temperature of the escaping flue gas is determined and used to determine the required escaping extraction quantity. This temperature is determined, for example, by a calculation model. The temperature of the flue gas can be calculated based on the temperature of a product to be produced, which is produced by the metallurgical unit.
  • the camera system has a detectable wavelength range of 380nm - 780nm, 780nm - 3000 nm and / or 3 ⁇ m - 50 ⁇ m. Recordings are possible in both the visible range of light and the infrared range.
  • the wavelength range to be used must be selected accordingly depending on the recording situation and interference situation. If the lighting conditions in the metallurgical industrial plant are consistently good, a visible wavelength range of 400nm-780nm is preferred. If the lighting conditions are poor and / or frequently changing, a near infrared wavelength range of 780nm - 3000nm or a medium infrared wavelength range of 780nm - 3000nm is used. Wavelength range of 3um - 50um is preferred. Such changing light conditions occur, for example, when the hall lighting is switched on and off frequently or the sunlight changes frequently.
  • the task is solved by an extraction system as described below.
  • the extraction control and/or extraction regulation and the surge control are connected to the extraction device via a switch.
  • the switch receives signals as to whether the extraction control and/or extraction regulation is controlling and/or regulating the extraction device, or whether the surge control is controlling the extraction device.
  • the surge control is set up in such a way that it can determine a new operating point for the extraction device based on the quantification of the surged flue gas detected by the camera system and based on a current operating point of the extraction device in order to avoid surged flue gas.
  • the switch can be a physical switch or part of a program code. In any case, a switchover from the extraction control and/or extraction regulation to the surge control is necessary.
  • the extraction system and/or dust extraction system is always operated either by the extraction control or extraction regulation or the surge control. It therefore requires a switchover between the extraction control or extraction regulation and the surge control.
  • an advantageous embodiment provides that the extraction device is an induced draft fan, a support fan or a compressor.
  • the metallurgical unit is a melting unit or a heating unit, for example an induction furnace.
  • the metallurgical unit is a converter, an electric arc furnace, a metallurgical melting device.
  • the object is further achieved by a computer program which comprises machine code which can be processed by a control device according to a previously described extraction or dust extraction system, wherein the processing of the machine code by a control device causes the extraction or dust extraction system to be operated according to a previously described method.
  • the task is also solved by a computer-readable medium on which the previously described computer program is stored.
  • FIG.1 is a schematic representation of an extraction system or dust extraction system 4 for a metallurgical unit 1, which can be, for example, an LD converter or an arc furnace.
  • the extraction system or dust extraction system 4 has an extraction hood 2, an extraction channel 3 and an extraction device 9, which is designed, for example, as an induced draft fan.
  • the extraction device 9 is connected via a switch 7.
  • the switch 7 can switch back and forth between an extraction control 6 and a surge control 5.
  • a default value 6b is transmitted to the extraction control 6, this can be, for example, a volume flow or a pressure or a desired pressure loss.
  • the switch 7 can be a physical switch.
  • the switch is controlled via control signals 7a, 7b.
  • These control signals 7a, 7b can be transmitted directly from the surge control 5 and the suction control 6, but it is also conceivable that these signals come from a higher-level control of the entire process of the suction system or dust extraction system 4 and/or the metallurgical unit 1.
  • the surge control 5 is connected to a camera system 8, which can detect the surge of flue gas 15. If surge of flue gas 15 is detected, the surge control 5 determines a volume flow of the surge of flue gas 15.
  • the escaping control 5 uses the current operating point of the extraction device 9 to determine a new operating point for the extraction device 9 in order to remove the escaping flue gas 15. This new operating point is transmitted to the extraction device 9 via the switch 7. If the camera system 8 does not detect any escaping flue gas 15, a signal is sent to the switch 7, for example via the data line 7b, and the extraction control 5 takes over again. It is also conceivable that a signal is sent from the extraction control 7 via the data line 7a because, for example, a change has occurred due to changed process conditions of the metallurgical unit 1. An example of a changed process condition is an increase in the oxygen blowing rate in an LD converter.
  • FIG. 2 is also a schematic representation of an extraction system or dust extraction system for a metallurgical unit 1.
  • an extraction control is shown in Fig.2 .
  • This control consists of a volume flow control 6a and a hood pressure control 11.
  • the hood pressure control 11 is intended to regulate the hood pressure in such a way that the pressure setpoint value 11a is reached.
  • the hood pressure is measured by a pressure measurement 12.
  • An output of the hood pressure control 11 is output to an input of an addition element 10, whereby the hood pressure regulator output is added to a volume flow setpoint value 10a and then transmitted to the volume flow control 6a as a setpoint value 6b.
  • the volume flow control 6a In addition to the setpoint value 6b, the volume flow control 6a also has a measured value for the volume flow, which is measured by the measuring device 13 in the extraction duct. The output of the volume flow control 6a is again connected to the switch 7. If escaping flue gas 15 is detected by the camera system 4, the switch is switched back to the escaping control 5 until no escaping flue gas 15 is present or, for example, when the operating state changes.
  • FIG. 3 is a diagram with a system characteristic curve 20 and with fan characteristics 21.
  • the pressure loss and the volume flow V are plotted on the two axes.
  • Each fan characteristic curve 21 represents a constant speed n1 - n4 of the fan.
  • the surge control can, for example, determine a new operating point 23 based on the determined volume flow of the escaping flue gas and on a first operating point 22. The escaping flue gas is eliminated again by this new operating point 23.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Absaug- oder Entstaubungsanlagen von metallurgischen Industrieanlagen.Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Verfügung zu stellen welches sehr rasch auf auftretendes ausschwallendes Rauchgas reagiert, um ausschwallendes Rauchgas zu vermeiden.Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Ausschwallsteuerung (5) das vom Kamerasystem (8) erkannte ausschwallende Rauchgas (15) in seiner Menge bestimmt und eine zusätzlich erforderliche Ausschwall - Absaugmenge ermittelt, wobei die zusätzlich erforderliche Ausschwall - Absaugmenge herangezogen wird um aus einem aktuellen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einen neuen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einzustellen, wobei die Ausschwallsteuerung (5) den neue Arbeitspunkt direkt der Absaugeinrichtung (9) übermittelt und die Steuerung der Absaugeinreichung (9) ab der Übermittlung ausschließlich von der Ausschwallsteuerung (5) übernommen wird bis ein vorgegebenes Übergabeevent den Zeitpunkt definiert bei welchem wieder ausschließlich die Absaugsteuerung (6) und / oder Absaugregelung zur Steuerung und / oder Regelung der Absaugeinrichtung (9) verwendet wird.

Description

    Bezeichnung der Erfindung Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Absaug- oder Entstaubungsanlagen von metallurgischen Industrieanlagen.
  • Einerseits betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Absaug- und/ oder Entstaubungsanlage einer metallurgischen Industrieanlage und eine Absaug- oder Entstaubungsanlage, wobei die Absaug- und/oder Entstaubungsanlage zumindest folgende Bauteile aufweist:
    • ein metallurgisches Aggregat,
    • einen Absaugkanal,
    • eine Absaugeinrichtung,
    • eine Absaugsteuerung und / oder Absaugregelung der Absaugeinrichtung anhand zumindest eines vom Betriebszustand des metallurgischen Aggregats abhängigen Vorgabewertes,
    • ein Kamerasystem zum Erkennen von ausschwallendem Rauchgas im Bereich des metallurgischen Aggregates,
    • eine Ausschwallsteuerung zur Quantifizierung des vom Kamerasystem erkannten Ausschwallendem Rauchgas und zur Steuerung der Absaugeinrichtung bei ausschwallendem Rauchgas.
  • Andererseits betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
    • Stand der Technik
  • Die Prozesse zur Stahlerzeugung sind mit Absaug- und Entstaubungsanlagen ausgestattet. Zu einem großen Teil ist die benötigte Absaugmenge im Großen und Ganzen konstant. Die gewählte Absaugmenge kann einerseits durch die Prozessbedingungen des Primärprozesses, beispielsweise aufgrund einer Sauerstoff - Blaserate bei einem Stahlerzeugungs Konverter und/oder einem aktuellen Haubendruck, gewählt werden. Typischerweise beeinflusst eine Druckregelung im Absaugkanal eine Durchflussregelung der Absauganlage. Die Durchflussregelung beeinflusst die Drehzahlregelung. Das Ineinandergreifen verschiedener Regelkreise führt im Normalbetrieb zu einer gewissen Trägheit der Regelfunktion. Durch diese Trägheit kann auch die Reaktion bei großer Flammenbildung und / oder Ausschwallendes Rauchgas von Emissionen zu langsam sein. In solchen Stahlerzeugungsprozessen kann es beispielsweise durch Materialzugaben oder Prozessfluktuationen zu impulsartigen Druckanstiegen im Übergangsbereich von Primäraggregat und Absaug- und Entstaubungsanlage kommen, die in weiterer Folge zu Flammenbildung oder Ausschwallung von Emissionen führen. Diese können zu übermäßigen Emissionen bzw. Freisetzung von giftigen Gasen im Hallenbereich führen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Verfügung zu stellen welches sehr rasch auf auftretendes ausschwallendes Rauchgas reagiert, um ausschwallendes Rauchgas zu vermeiden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Ausschwallsteuerung, welche das vom Kamerasystem erkannte, ausschwallende Rauchgas in seiner Menge bestimmt und eine zusätzlich erforderliche Ausschwall - Absaugmenge ermittelt. Die zusätzlich erforderliche Ausschwall - Absaugmenge wird herangezogen, um aus einem aktuellen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einen neuen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einzustellen. Die Ausschwallsteuerung übermittelt den neue Arbeitspunkt direkt der Absaugeinrichtung und die Steuerung der Absaugeinrichtung wird ab der Übermittlung ausschließlich von der Ausschwallsteuerung übernommen, bis ein vorgegebenes Übergabeevent den Zeitpunkt definiert, bei welchem wieder ausschließlich die Absaugsteuerung und / oder Absaugregelung zur Steuerung und / oder Regelung der Absaugeinrichtung verwendet wird. Ein Übergabeevent kann beispielsweise sein, dass kein Rauchgas mehr ausschwallt oder nur noch 10% des zuvor ermittelten ausschwallenden Rauchgases.
  • Durch die direkte Vorgabe eines neuen Arbeitspunktes mittels der Ausschwallsteuerung der Absaugeinrichtung, kann sehr schnell reagiert werden und das ausschwallende Rauchgas und eine Flammenbildung kann sehr rasch unterdrückt werden. Die Ausschwallsteuerung steuert die Absaugeinrichtung somit ausschließlich anhand des aktuellen Arbeitspunktes und der Menge an ausschwallendem Rauchgas, welches vom Kamerasystem in seiner Menge quantifiziert wird. Die Absaugsteuerung und/oder Regelung steuert und/oder regelt jedoch anhand von Vorgabewerten, bevorzugt ist dieser vom Betriebszustand des metallurgischen Aggregates abhängig. Die Vorgabewerte, können beispielsweise bei einem LD Konverter von der aktuellen Sauerstoff Blaserate, welche durch die Sauerstoff Blaslanze eingebracht wird, abhängig sein. Vorgabewerte können beispielsweise ein Volumenstrom oder ein Druck und/oder Druckverlust sein.
  • In einer Entstaubungsanlage ist bevorzugt zumindest eine Filteranlage - zum Reinigen von abgesaugtem Gas aus der metallurgischen Industrieanlage - entlang vom Absaugkanal angeordnet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das ausschwallende Rauchgas in seiner Menge durch eine Methode des optischen Flusses und/oder einer Flammanalyse bestimmt.
  • Die Ausschwallsteuerung ermittelt beispielsweise mit der Methode des optischen Flusses und/oder einer Flammenanalyse die zusätzlich erforderliche Ausschwall - Absaugmenge. Der optische Fluss einer Bildsequenz ist ein Vektorfeld einer in eine Bildebene projizierten Geschwindigkeit. Diese Geschwindigkeitsvektoren werden für verschiedene Bildpunkte berechnet und angezeigt. Es kann also anhand der Bewegung von charakteristischen Mustern in Bildsequenzen die Bewegung von beispielsweise charakteristischen Rauchwolken festgestellt werden. Bei einer Bewegung der Rauchwolke behält das charakteristische Muster die geometrische Form während der Bewegung, wodurch in einer Bildsequenz die Bewegung dieses charakteristischen Musters erkannt wird. Es kann somit eine Geschwindigkeit bestimmt werden. Bei der Flammanalyse ist die Größe der Flamme ein Kriterium wie eine zusätzlich benötigte Absaugmenge festgelegt wird. Dadurch ergibt sich aus einer Größe der Flamme und einer Flammen- / Rauchgeschwindigkeit ein aktuelles Rauchgasvolumen in m3/h, das dementsprechend bei der Ausschwallsteuerung berücksichtigt werden muss. Darüber hinaus kann über die Größe der Flammen / Rauchwolken auf eine Intensität der Ausschwallung rückgeschlossen werden. Es ist aber auch denkbar, dass das skaleninvariante Merkmalstransformation Verfahren (SIFT Verfahren) zum Einsatz kommt.
  • In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Abzugseinrichtung ein Saugzuggebläse, ein Stützgebläse oder ein Verdichter.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Übergabeevent eine Änderung der Prozessphase ist, kein ausschwallendes Rauchgas mehr vorhanden ist oder eine Bedienperson ein entsprechendes Event definiert. Eine Bedienperson kann beispielsweise festlegen, dass die Ausschwallsteuerung nur so lange aktiv sein soll bis 90% der Ausschwallungen verschwunden sind. Wie genau die Bedienperson dieses Event festlegt ist an die jeweiligen Anforderungen der Absauganlage und deren Auflagen verknüpft. Beispielsweise kann das Event auch sein, dass mindestens eine Minute nach verschwinden der Ausschwallungen die Übergabe erfolgen soll.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das metallurgische Aggregat ein Konverter, ein Elektrolichtbogenofen oder eine metallurgische Schmelzvorrichtung, beispielsweise ein Induktionsofen ist.
  • Die Vorgabewerte für die Absaugsteuerung und/oder Regelung, können beispielsweise bei einem LD Konverter von der aktuellen Sauerstoff Blaserate, welche durch die Blaslanze eingebracht wird, abhängig sein.
  • Beim elektrischen Lichtbogenofen (EAF) können die Kohlenstoffeinblaserate, ein Brennervolumensstrom eines Refining Combined Burner (RCB)-, eine Stromstärke der Schmelzelektroden, ein Prozessfortschritt und Chargierte Materialien während des laufenden Prozesses einen Vorgabewert beeinflussen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der neue Arbeitspunkt anhand einer Gebläsekennlinie und einer Anlagenkennlinie der Absaug- und/ oder Entstaubungsanlage ermittelt.
  • Durch eine Gebläsekennlinie und mit einer Anlagenkennlinie der Absaug- oder Entstaubungsanlage kann ein neuer Arbeitspunkt ermittelt werden. Dieser neue Arbeitspunkt wird der Absaugeinrichtung übermittelt und anhand von Einstellparametern eingestellt, damit der neue Arbeitspunkt erreicht wird. In einer einfachen Ausführung wird eine relative Drehzahlerhöhung proportional zur aktuellen Menge von Ausschwallendem Rauchgas durchgeführt. Diese Drehzahlerhöhung erfolgt durch festgelegte Werte - welche auf Erfahrungswerten aus dem Betrieb solcher Anlagen basieren - oder werden durch eine empirische Ermittlung festgelegt.
  • Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass die Temperatur des ausschwallenden Rauchgases bestimmt wird und für die Bestimmung der erforderlichen Ausschwall - Absaugmenge herangezogen wird. Diese Temperatur wird beispielsweise bestimmt durch ein Berechnungsmodell. Anhand einer Temperatur eines zu erzeugenden Produktes, welches durch das metallurgische Aggregat erzeugt wird, kann die Temperatur errechnet werden, welches das Rauchgas aufweist.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Kamerasystem einen erfassbaren Wellenlängenbereich von 380nm - 780nm, 780nm - 3000 nm und / oder 3µm - 50µm aufweist. Sowohl im sichtbaren Bereich des Lichtes als auch im Infrarotbereich sind Aufnahmen möglich. Je nach Aufnahmesituation und Störsituation ist der zu verwendende Wellenlängenbereich entsprechend zu wählen. Bei konstant guten Lichtverhältnissen bei der metallurgischen Industrieanlage wird ein Sichtbarer Wellenlängenbereich von 400nm-780nm bevorzugt. Bei schlechten und/oder öfter wechselnden Lichtverhältnissen wird ein Nahinfrarot Wellenlängenbereich von 780nm - 3000nm oder ein Mittlerer Infrarot Wellenlängenbereich von 3um - 50um bevorzugt. Solche wechselnden Lichtverhältnisse treten beispielsweise auf, wenn die Hallenbeleuchtung öfter ein- und abgeschaltet wird oder die Sonneneinstrahlung öfter wechselt.
  • Die Aufgabe wird durch eine nachfolgend beschriebene Absauganlage gelöst.
  • Die Absaugsteuerung und/oder Absaugregelung und die Ausschwallsteuerung sind über einen Schalter mit der Absaugeinrichtung verbunden. Der Schalter empfängt Signale, ob die Absaugsteuerung und/oder Absaugregelung die Steuerung und/ oder Regelung der Absaugvorrichtung durchführt, oder ob die Ausschwallsteuerung die Steuerung der Absaugvorrichtung durchführt. Die Ausschwallsteuerung ist derart eingerichtet, dass diese Anhand der Quantifizierung des vom Kamerasystem erkannten Ausschwallendem Rauchgas und anhand eines aktuellen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einen neuen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung bestimmen kann, um Ausschwallendes Rauchgas zu vermeiden. Der Schalter kann ein physischer Schalter sein oder ein Teil eines Programmcodes. Es ist jedenfalls eine Umschaltung von der Absaugsteuerung und/oder Absaugregelung auf die Ausschwallsteuerung nötig. Die Absauganlage und/oder Entstaubungsanlage wird immer entweder von der Absaugsteuerung oder Absaugregelung oder der Ausschwallsteuerung betrieben. Es benötigt also ein Umschalten zwischen der Absaugsteuerung oder Absaugregelung und der Ausschwallsteuerung.
  • Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Absaugeinrichtung ein Saugzuggebläse, ein Stützgebläse oder ein Verdichter ist.
  • Eine zweckmäßige Ausführung sieht vor, dass das metallurgische Aggregat ein Schmelzaggregat oder ein Heizaggregat, beispielsweise ein Induktionsofen ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass das metallurgische Aggregat ein Konverter, ein Elektrolichtbogenofen, eine metallurgisches Schmelzvorrichtung ist.
  • Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Computerprogramm gelöst, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuerungseinrichtung nach einer zuvor beschriebenen Absaug- oder Entstaubungsanlage abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch eine Steuereinrichtung bewirkt, dass die Absaug- oder Entstaubungsanlage gemäß einem zuvor beschriebenen Verfahren betrieben wird.
  • Die Aufgabe wird ebenso durch Computerlesbares Medium, auf dem das zuvor beschriebene Computerprogramm gespeichert ist, gelöst.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei zeigen:
    • Fig 1 und 2 eine schematische Darstellung einer Steuerung einer Absauganlage für ein metallurgisches Aggregat.
    • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Gebläse - Kennlinie und einer Anlagen - Kennlinie
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • In der Fig. 1 ist schematisch eine Absauganlage oder Entstaubungsanlage 4 für ein metallurgisches Aggregat 1 dargestellt, dies kann beispielsweise ein LD-Konverter oder ein Lichtbogenofen sein. Die Absauganlage oder Entstaubungsanlage 4 verfügt über eine Absaughaube 2, einen Absaugkanal 3 und eine Absaugeinrichtung 9, welche beispielsweise als Saugzuggebläse ausgeführt ist. Die Absaugeinrichtung 9 ist über einen Schalter 7 verbunden. Der Schalter 7 kann zwischen einer Absaugsteuerung 6 und einer Ausschwallsteuerung 5 hin und her schalten. Der Absaugsteuerung 6 wird ein Vorgabewert 6b übermittelt, dies kann beispielsweise ein Volumenstrom oder ein Druck oder ein gewünschter Druckverlust sein. Der Schalter 7 kann ein physischer Schalter sein. Er kann aber auch als Programmcode ausgeführt sein, welcher je nach Betriebszustand zwischen der Absaugsteuerung 6 und der Ausschwallsteuerung 5 an eine Steuerleitung 9a ausgibt. Der Schalter wird über Steuersignale 7a, 7b angesteuert. Diese Steuersignale 7a, 7b können direkt von der Ausschwallsteuerung 5 und der Absaugsteuerung 6 übermittelt werden, es ist aber auch denkbar, dass diese Signale von einer übergeordneten Steuerung des gesamten Prozesses der Absauganlage oder Entstaubungsanlage 4 und / oder des metallurgischen Aggregates 1 kommt. Die Ausschwallsteuerung 5 ist mit einem Kamerasystem 8 verbunden, welches das Ausschwallendes Rauchgas 15 erkennen kann. Wenn ausschwallendes Rauchgas 15 erkannt wird, dann ermittelt die Ausschwallsteuerung 5 einen Volumenstrom des ausschwallenden Rauchgases 15.
  • Aufgrund des Volumenstrom des ausschwallenden Rauchgases 15 ermittelt die Ausschwallsteuerung 5 anhand des aktuellen Arbeitspunktes der Absaugeinrichtung 9 einen neuen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung 9, um das ausschwallende Rauchgas 15 zu beseitigen. Dieser neue Arbeitspunkt wird über den Schalter 7 an die Absaugeinrichtung 9 übermittelt. Wenn vom Kamerasystem 8 kein ausschwallendes Rauchgas 15 erkannt wird, dann erfolgt ein Signal an den Schalter 7, beispielsweise über die Datenleitung 7b und die Absaugsteuerung 5 übernimmt wieder. Es ist auch denkbar, dass von der Absaugsteuerung 7 über die Datenleitung 7a ein Signal erfolgt, weil sich beispielsweise eine Änderung aufgrund geänderter Verfahrensbedingungen des metallurgischen Aggregates 1 ergeben haben. Ein Beispiel einer geänderten Verfahrensbedingung ist eine Erhöhung der Sauerstoffblaserate bei einem LD-Konverter.
  • In der Fig. 2 ist ebenfalls eine schematische Darstellung einer Absauganlage oder Entstaubungsanlage für ein metallurgisches Aggregat 1 dargestellt. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist in Fig. 2 eine Absaugregelung dargestellt. Diese Regelung besteht aus einer Volumenstromregelung 6a und einer Haubendruckregelung 11. Die Haubendruckregelung 11 soll den Haubendruck derart regeln, dass der Druckvorgabewert 11a erreicht wird. Der Haubendruck wird durch eine Druckmessung 12 gemessen. Ein Ausgang der Haubendruckregelung 11 wird an einen Eingang eines Additionsglied 10 ausgegeben, wobei der Haubendruckregelerausgang mit einem Volumenstromvorgabewert 10a addiert wird und dann als Vorgabewert 6b an die Volumenstromregelung 6a übermittelt wird. Die Volumenstromregelung 6a hat neben dem Vorgabewert 6b auch noch einen Messwert für den Volumenstrom, welcher durch die Messeinrichtung 13 im Absaugkanal gemessen wird. Der Ausgang der Volumenstromregelung 6a ist wieder mit dem Schalter 7 verbunden. Wenn ausschwallendes Rauchgas 15 durch das Kamerasystem 4 erkannt wird, dann wird der Schalter wieder auf die Ausschwallsteuerung 5 geschaltet, bis kein ausschwallendes Rauchgas 15 vorhanden ist oder beispielsweise, wenn sich der Betriebszustand ändert.
  • In der Fig. 3 ist ein Diagramm mit einer Anlagenkennlinie 20 und mit Gebläsekennlinen 21 dargestellt auf den beiden Achsen ist der Druckverlust und der Volumenstrom V aufgetragen. Jede Gebläsekennlienie 21 stellt jeweils eine konstante Drehzahl n1 - n4 des Gebläses dar. Die Ausschwallsteuerung kann beispielsweise anhand des ermittelten Volumenstromes des ausschwallenden Rauchgases und anhand eines ersten Arbeitspunktes 22 einen neuen Arbeitspunkt 23 ermitteln. Durch diesen neuen Arbeitspunkt 23 wird das ausschwallende Rauchgas wieder eliminiert.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    metallurgisches Aggregat
    2
    Absaughaube
    3
    Absaugkanal
    4
    Absauganlage oder Entstaubungsanlage
    5
    Ausschwallsteuerung
    6
    Absaugsteuerung
    6a
    Volumenstromregelung
    6b
    Vorgabewert
    7
    Schalter
    7a
    Datenleitung
    7b
    Datenleitung
    8
    Kamerasystem
    9
    Absaugeinrichtung
    9a
    Steuerleitung
    10
    Additionsglied
    10a
    Volumenstromvorgabewert
    11
    Haubendruckregelung
    11a
    Druckvorgabewert
    12
    Druckmessung
    13
    Messeinrichtung
    15
    ausschwallendes Rauchgas
    20
    Anlagenkennlinie
    21
    Gebläsekennlienie
    22
    erster Arbeitspunkt
    23
    neuer Arbeitspunkt
    n1 ... n4
    Drehzahl
    V
    Volumenstrom

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer metallurgischen Industrieanlage, wobei die Absaug- oder Entstaubungsanlage zumindest folgende Bauteile aufweist:
    - ein metallurgisches Aggregat (1),
    - einen Absaugkanal (3),
    - eine Absaugeinrichtung (9),
    - eine Absaugsteuerung (6) und / oder Absaugregelung der Absaugeinrichtung (9), bevorzugt anhand zumindest eines vom Betriebszustand des metallurgischen Aggregats abhängigen Vorgabewertes,
    - ein Kamerasystem (8) zum Erkennen von ausschwallendem Rauchgas (15) im Bereich des metallurgischen Aggregates (1),
    - eine Ausschwallsteuerung (5) zur Quantifizierung des vom Kamerasystem (8) erkannten Ausschwallendem Rauchgas (15) und zur Steuerung der Absaugeinrichtung (9) bei ausschwallendem Rauchgas (15),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Ausschwallsteuerung (5) das vom Kamerasystem (8) erkannte ausschwallende Rauchgas (15) in seiner Menge bestimmt und eine zusätzlich erforderliche Ausschwall - Absaugmenge ermittelt, wobei die zusätzlich erforderliche Ausschwall - Absaugmenge herangezogen wird um aus einem aktuellen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einen neuen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einzustellen, wobei die Ausschwallsteuerung (5) den neue Arbeitspunkt direkt der Absaugeinrichtung (9) übermittelt und die Steuerung der Absaugeinreichung (9) ab der Übermittlung ausschließlich von der Ausschwallsteuerung (5) übernommen wird bis ein vorgegebenes Übergabeevent den Zeitpunkt definiert, bei welchem wieder ausschließlich die Absaugsteuerung (6) und / oder Absaugregelung zur Steuerung und / oder Regelung der Absaugeinrichtung (9) verwendet wird.
  2. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer Industrieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ausschwallende Rauchgas (15) in seiner Menge durch eine Methode des optischen Flusses und/oder einer Flammanalyse und/oder einer Methode derskaleninvariante Merkmalstransformation bestimmt wird.
  3. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer Industrieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugseinrichtung (9) ein Saugzuggebläse, ein Stützgebläse oder ein Verdichter ist.
  4. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer Industrieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergabeevent eine Änderung einer Prozessphase des metallurgischen Aggregats ist, kein auschwallendes Rauchgas (15) mehr vorhanden ist und/oder eine Bedienperson ein entsprechendes Event definiert wird.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer Industrieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das metallurgische Aggregat (1) ein Konverter, ein Elektrolichtbogenofen oder eine metallurgische Schmelzvorrichtung, besonders bevorzugt ein Induktionsofen, ist.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer Industrieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Arbeitspunkt anhand einer Gebläsekennlinie (21) und einer Anlagenkennlinie (20) der Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) ermittelt wird.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer Industrieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des ausschwallenden Rauchgases (15) bestimmt wird und für die Bestimmung der erforderlichen Ausschwall - Absaugmenge herangezogen wird.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) einer Industrieanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (8) einen erfassbaren Wellenlängenbereich von 400nm-780nm, 780nm - 3000nm und/oder 3µm - 50µm aufweist.
  9. Absauganlage oder Entstaubungsanlage (4) für eine metallurgische Industrieanlage umfassend
    - einen Absaugkanal (3),
    - eine Absaugeinrichtung (9),
    - eine Absaugsteuerung (6) und / oder Absaugregelung der Absaugeinrichtung (9), bevorzugt anhand zumindest eines vom Betriebszustand des metallurgischen Aggregats (1) abhängigen Vorgabewertes,
    - ein Kamerasystem (8) zum Erkennen von ausschwallendem Rauchgas (15) im Bereich des metallurgischen Aggregates (1),
    - ein Ausschwallsteuerung (5) zur Quantifizierung des vom Kamerasystem (8) erkannten Ausschwallendem Rauchgas (15) und zur Steuerung der Absaugeinrichtung (9) bei ausschwallendem Rauchgas (15),
    dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugsteuerung (6) und/oder Absaugregelung und die Ausschwallsteuerung (5) über einen Schalter (7) mit der Absaugeinrichtung (9) verbunden sind und der Schalter (7) derart eingerichtet ist um Signale zu empfangen, um die Absaugsteuerung (6) und/oder Absaugregelung mit der Absaugeinrichtung (9) zu verbinden oder die Ausschwallsteuerung (5) mit der Absaugeinrichtung (9) zu verbinden, wobei die Ausschwallsteuerung (5) derart eingerichtet ist, dass diese Anhand der Quantifizierung des vom Kamerasystem (8) erkannten Ausschwallendem Rauchgas (15) und anhand eines aktuellen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung einen neuen Arbeitspunkt der Absaugeinrichtung (9) bestimmen und übermitteln kann um Ausschwallendes Rauchgas (15) zu vermeiden.
  10. Absauganlage oder Entstaubungsanlage (4) für eine metallurgische Industrieanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (9) ein Saugzuggebläse, ein Stützgebläse oder ein Verdichter ist.
  11. Absauganlage oder Entstaubungsanlage (4) für eine metallurgisches Industrieanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das metallurgische Aggregat (1) ein Schmelzaggregat oder ein Heizaggregat, besonders bevorzugt ein Induktionsofen, ist.
  12. Absauganlage oder Entstaubungsanlage für eine metallurgische Industrieanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (8) einen erfassbaren Wellenlängenbereich von 400nm-780nm, 780nm - 3000nm und/oder 3µm - 50µm aufweist.
  13. Absauganlage oder Entstaubungsanlage (4) für eine metallurgische Industrieanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das metallurgische Aggregat (1) ein Konverter, ein Elektrolichtbogenofen, eine metallurgisches Schmelzvorrichtung
  14. Computerprogramm, das Maschinencode umfasst, der von einer Steuerungseinrichtung einer Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) nach den Ansprüchen 9-13 abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch eine Steuereinrichtung bewirkt, dass die Absaug- oder Entstaubungsanlage (4) nach Anspruch 9-13 gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1-8 betrieben wird.
  15. Computerlesbares Medium auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3748267A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-09 Primetals Technologies Austria GmbH Verfahren zur steuerung oder regelung einer industrieanlage

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