EP4455312A1 - Betriebsverfahren für eine hüttentechnische anlage der eisen- oder stahlerzeugung - Google Patents

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EP4455312A1
EP4455312A1 EP23169730.1A EP23169730A EP4455312A1 EP 4455312 A1 EP4455312 A1 EP 4455312A1 EP 23169730 A EP23169730 A EP 23169730A EP 4455312 A1 EP4455312 A1 EP 4455312A1
Authority
EP
European Patent Office
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metallurgical plant
iron
gas
control device
solid particles
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23169730.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian TAUBER
Martin Schaler
Harald Fritschek
Petra Krahwinkler
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Primetals Technologies Austria GmbH filed Critical Primetals Technologies Austria GmbH
Priority to EP23169730.1A priority Critical patent/EP4455312A1/de
Priority to PCT/EP2024/061261 priority patent/WO2024223670A1/de
Priority to EP24721976.9A priority patent/EP4702165A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/30—Arrangements for extraction or collection of waste gases; Hoods therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/006—Automatically controlling the process
    • 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
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/4673—Measuring and sampling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • F27D2019/0003—Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value
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    • 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

Definitions

  • the present invention is further based on a control program for a control device of a metallurgical plant for iron or steel production, during the operation of which a gas is produced which contains solid particles, wherein the control program comprises machine code which can be processed by the control device, wherein the processing of the machine code by the control device causes the control device to operate the metallurgical plant according to such an operating method.
  • the present invention is further based on a control device for a metallurgical plant for iron or steel production, during the operation of which a gas is produced which contains solid particles, wherein the control device is programmed with such a control program, so that the control device operates the metallurgical plant in accordance with such an operating method during operation.
  • the present invention is further based on a metallurgical plant for iron or steel production, during the operation of which a gas is produced which contains solid particles, wherein the metallurgical plant has such a control device which operates the metallurgical plant in operation according to such an operating method.
  • the solid particles present not only cause environmental pollution, but also provide considerable information about the metallurgical process taking place in the metallurgical plant. They can therefore be used to optimize the metallurgical process.
  • the chemical composition of the gas is usually determined by means of the analysis.
  • the analysis is also often used to determine the total amount of solid particles, for example how many milligrams of solid particles are contained in a cubic meter of gas.
  • the object of the present invention is to create possibilities by means of which the metallurgical process taking place in the metallurgical plant or the metallurgical plant as such can be controlled in an improved manner.
  • an operating method of the type mentioned at the outset is designed in that the at least one analysis value is a number of solid particles related to a predetermined amount of the gas.
  • the gas contains particles with a size of 4 ⁇ m and/or particles with a size of 8 ⁇ m, the 4 ⁇ m particles each have a mass of 10 ng and the 8 ⁇ m particles each have a mass of 50 ng, and the particles with a size of up to 10 ⁇ m are important.
  • the numerical values are purely exemplary, but they will make it very clear what the difference is between the prior art approach and the present invention.
  • the gas contains 50 particles with a size of 4 ⁇ m and 50 particles with a size of 8 ⁇ m per cubic meter.
  • Example 3 By scaling Example by a factor of 3 to Example 3 by a factor of 0.6, it can also be easily demonstrated that with the same result of the prior art (namely 3 ⁇ g in each case), different results are determined according to the present invention, namely 300 solid particles in the case of Example 2 and 60 solid particles in the case of Example 3.
  • the at least one analysis value is related to the number of solid particles up to a predetermined maximum size or to the number of solid particles between a minimum size and a maximum size.
  • the number of solid particles determined during the analysis can therefore, for example, relate to the number of solid particles up to a size of 50 nm (so-called nucleation mode), to the number of solid particles with a size between 50 nm and 100 nm (so-called Aitken mode) or to the number of solid particles with a size between 100 nm and 1 ⁇ m (so-called accumulation mode).
  • nucleation mode to the number of solid particles with a size between 50 nm and 100 nm
  • Aitken mode size between 50 nm and 100 nm
  • accumulation mode the numerical values mentioned are common, they are in principle only purely exemplary. It is also possible to determine more than one individual analysis value. For example, three analysis values can be determined, with one of the analysis values indicating the number of solid particles in the size ranges mentioned above.
  • an iron-containing input product is fed to the metallurgical plant, which is then processed in the metallurgical plant into an iron-containing output product.
  • metallurgical plants are a direct reduction plant, a sintering plant, a pelletizing plant, a blast furnace, an electric arc furnace, a smelter and a converter.
  • iron ore is processed into sponge iron.
  • a sintering plant iron ore is processed into small, ore-containing baked-together parts.
  • a pelletizing plant loose iron ore is processed with the help of binding agents and additives into solid balls (pellets) of iron ore with a modified chemical composition. In particular, waste rock is removed.
  • a blast furnace iron ore is melted into (more or less pure) iron.
  • solid steel including scrap
  • sponge iron is melted into liquid steel, or liquid iron is refined into steel.
  • further refining of steel can take place. This applies equally to a BOF and an AOD.
  • the process parameter can be determined as required.
  • the process parameter can be, for example, a quantity and/or composition of a fuel fed to the metallurgical plant and/or a quantity and/or composition of a hot blast fed to the metallurgical plant and/or a time at which the iron-containing output product is removed from the metallurgical plant.
  • the location where the samples are taken can also be determined as required in such a metallurgical plant.
  • the samples are taken "above burden".
  • the samples are taken by means of the measuring probe from an area of a gas flow path that is downstream of the area in which the iron-containing input product and the iron-containing output product are located.
  • the samples are taken from an area of a gas flow path using a measuring probe and that part of the iron-containing input product and/or the iron-containing output product is located downstream of the area. Samples can therefore also be taken "sub burden”. Both taking samples “above burden” and taking samples “sub burden” can be useful, especially in a blast furnace.
  • a cold blast to be fed to the metallurgical plant, which is heated in the metallurgical plant to produce a hot blast, which in turn is fed to another metallurgical plant in which an iron-containing input product is processed to produce an iron-containing output product, and for the gas to be the hot blast.
  • a metallurgical plant is often referred to as a hot stove.
  • stones are usually heated, which in turn heat the cold blast to produce a hot blast.
  • the further metallurgical plant downstream of such a metallurgical plant is often a blast furnace.
  • other types of further metallurgical plants are also possible.
  • the process parameter can also be determined as required if a cold blast is fed into a metallurgical plant and heated to form a hot blast.
  • the process parameter in such a metallurgical plant can be, for example, an amount of fuel fed to the metallurgical plant and/or an amount and/or composition of the cold blast fed to the metallurgical plant.
  • the processing of the machine code by the control device causes the control device to operate the metallurgical plant according to an operating method according to the invention.
  • the processing of the machine code by the control device simultaneously also causes the implementation of at least one of the advantageous embodiments of the operating method.
  • control device with the features of claim 10.
  • the control device is programmed with a control program according to the invention, so that the control device operates the metallurgical plant in operation according to an operating method according to the invention.
  • control device of the metallurgical plant is designed as a control device according to the invention, which operates the metallurgical plant in accordance with an operating method according to the invention.
  • FIG 1 shows in a very abstract form a metallurgical plant 1 for iron or steel production.
  • a gas 2 is produced.
  • the gas 2 is discharged from the metallurgical plant 1.
  • the discharge takes place via a discharge line 3.
  • the discharge line 3 can be designed, for example, as a chimney, a chimney, a pipe or in another way.
  • the gas 2 contains solid particles 4, for example small particles of carbon.
  • a wind 5 is supplied to the metallurgical plant 1.
  • the wind 5 can be a hot wind or a cold wind, depending on the type of metallurgical plant 1.
  • the system 1 has a control device 6 which operates the metallurgical system 1.
  • the control device 6 is programmed with a control program 7.
  • the control program 7 comprises machine code 8 which can be processed by the control device 6. Due to the programming of the control device 6 with the control program 7, the control device 6 processes the machine code 8 during operation.
  • the processing of the machine code 8 by the control device 6 causes the control device 6 to operate the metallurgical system 1 according to an operating method which is described below in connection with FIG 2 is explained in more detail.
  • the control device 6 controls the metallurgical plant 1 in a step S1 according to process parameters P which the control device 6 has previously determined.
  • a sample of the gas 2 is taken and analyzed in a step S3.
  • at least one analysis value n of the gas 2 is determined in step S3.
  • the control device 6 tracks at least one of the process parameters P of the metallurgical plant 1. The tracking takes place on the basis of the determination of the analysis value n with the aim of bringing the at least one analysis value n of the gas 2 closer to a target value n*.
  • the control device 6 goes back to step S1, so that when step S1 is carried out again, it controls the metallurgical process 1 according to the value of the at least one process parameter P determined in step S4.
  • the steps S1 to S4 are repeatedly carried out iteratively by the control device 6.
  • the execution can take place online or in real time, i.e. in particular by incorporating the analysis values n determined on the basis of the samples taken into the control of the metallurgical plant 1.
  • the direction and/or extent to which the at least one process parameter P must be adjusted can be determined by the control device 6, for example, by having an internal technological model of the metallurgical process taking place in the metallurgical plant 1, by means of which it models the metallurgical process.
  • the analysis value n and, if necessary, other variables that describe the current state of the metallurgical plant 1 can be fed to the model.
  • the model can output the (new) value of the at least one process parameter P as an output variable.
  • the technological model can be implemented using statistical models or learning algorithms (for example a neural network).
  • formulas or characteristic curves can be stored in the control device 6, which describe the functional relationship between the analysis value n and the at least one process parameter P.
  • the characteristic curves can, if necessary, be parameterized with variables that describe the current state of the metallurgical plant 1.
  • a lookup table is also possible.
  • the at least one analysis value n can be a number of solid particles 4 in the gas 2 related to a predetermined amount of the gas 2 (for example one cubic meter under normal conditions or otherwise defined conditions or 1 kg).
  • the at least one analysis value n is independent of the size of the solid particles 4 and only indicates the total number of solid particles 4.
  • the at least one analysis value n is related to the number of solid particles 4 up to a predetermined maximum size or to the number of solid particles 4 between a minimum size and a maximum size.
  • There is no defined lower limit for the size of the solid particles 4 that are included in the analysis value n n1.
  • a defined upper limit g3 maximum value
  • a defined lower limit g2 minimum value
  • Several analysis values n can also be determined analogously to the analysis value n1 (i.e. with a defined upper limit, but without a defined lower limit) and/or several analysis values n can be determined analogously to the analysis value n2 (i.e. with a defined lower limit and a defined upper limit).
  • the different size ranges can overlap or be disjoint.
  • n for the number of solid particles 4 up to a size of 50 nm (nucleation mode), for the number of solid particles 4 with a size between 50 nm and 100 nm (Aitken mode) or for the number of solid particles 4 with a size between 100 nm and 1 ⁇ m (accumulation mode).
  • the values g1, g2 and g3 may depend on the measurement method. However, the principle always remains the same regardless of the measurement method.
  • FIG 4 shows a metallurgical plant 9 and another metallurgical plant 10.
  • Both the metallurgical plant 9 and the metallurgical plant 10 are metallurgical plants 1 in the sense of the present invention.
  • the reference numerals 1, 9 and 10 are used for the metallurgical plant as required. If the reference numerals 9 and 10 are used, the specific metallurgical plant is FIG 4 meant. If the reference number 1 is used, a general reference is made to a metallurgical plant.
  • the metallurgical plant 9 is a metallurgical plant to which a cold blast 11 is supplied and from which a hot blast 12 is discharged.
  • the hot blast 12 is the gas 2 in the sense of the present invention.
  • At least one fuel 13 is supplied to the metallurgical plant 9, for example coal, oil, natural gas or hydrogen.
  • heat exchangers 14 arranged in the metallurgical plant 9 are heated, which in turn heat up the cold blast 11 to the hot blast 12.
  • Such a metallurgical plant 9 is known to experts under the term "hot stove”.
  • An iron-containing input product 15 is fed to the metallurgical plant 10.
  • the iron-containing input product 15 is processed in the metallurgical plant 10 to an iron-containing Starting product 16 is processed.
  • an exhaust gas 17 is produced.
  • the exhaust gas 17 is the gas 2 in the sense of the present invention.
  • the metallurgical plant 10 is subordinate to the metallurgical plant 9 in the sense that the metallurgical plant 10 is supplied with the hot blast 12 that is generated by the metallurgical plant 9.
  • the hot blast 12 is utilized by the metallurgical plant 10 in the course of processing the iron-containing input product 15 into the iron-containing output product 16.
  • the process parameter P can be an amount of fuel 13 that is fed to the metallurgical plant 9. This is in FIG 5 indicated by a metering device 18 which is arranged in a feed line 19 for feeding the fuel 13 and on which the process parameter P acts. If more than one fuel 13 is used, for example oil and natural gas or coal and hydrogen, the composition or distribution of the fuel 13 can also be adjusted alternatively or in addition to the quantity.
  • the process parameter P in the case of the metallurgical plant 9 can be an amount of cold wind 11 that is fed to the metallurgical plant 9. This is in FIG 5 by a valve 20 which is arranged in a supply line 21 for supplying the cold air 11 and on which the process parameter P acts. If necessary, the metallurgical plant 9 can be provided with FIG 6 Air 22 and oxygen 23 can also be supplied via separate valves 24 and separate supply lines 25. In this case, the process parameter P can be or influence not only the amount of cold air 11, but also its composition.
  • the process parameter P can be a quantity of fuel 26 that is fed to the metallurgical plant 10. This is in FIG 7 indicated by a valve 27 which is arranged in a feed line 28 for feeding the fuel 26 and on which the process parameter P acts. If more than one fuel 26 is used, the composition or distribution of the fuel 26 can be adjusted - analogous to the fuel 13 of the metallurgical plant 9 - alternatively or in addition to the quantity. For example, in many cases, in addition to a main fuel, coal dust 29 is fed to the metallurgical plant 10, for example blown into a process room of the metallurgical plant 10. In this case, the process parameter P can also be a quantity of coal dust 29 that is fed to the metallurgical plant 10.
  • the process parameter P in the case of the metallurgical plant 10 can be an amount of hot air 12 that is fed to the metallurgical plant 10. This is in FIG 7 by a valve 30 which is arranged in a supply line 31 for supplying the hot air 12 and on which the process parameter P acts.
  • Air 22 and oxygen 23 can also be supplied to the metallurgical plant 10 via separate valves and separate supply lines.
  • the process parameter P can be or influence not only the amount of hot blast 12, but also its composition.
  • process parameters P other variables can also be considered as process parameters P.
  • the metallurgical plant 10 is operated as a so-called batch operation, in which a respective batch of the iron-containing starting product 16 is repeatedly removed from the metallurgical plant 10 from time to time.
  • a point in time at which the iron-containing starting product 16 is removed from the metallurgical plant 10 can also be considered as process parameter P.
  • the sampling of gas 2 is carried out according to FIG 8 by means of a measuring probe 32.
  • the measuring probe 32 can be designed, for example, as a lance that is only temporarily introduced into the flow path of the gas 2.
  • the measuring probe 32 can be permanently arranged in the flow path of the gas 2.
  • the location at which the measuring probe 32 is or will be arranged can - regardless of the type of metallurgical plant 1 - be determined according to FIG 8 (upper illustration of the measuring probe 32) must always be selected in such a way that the measuring probe 32 is surrounded and flowed around exclusively by the gas 2 (and the solid particles 4 contained therein).
  • the sample is taken from an area of the flow path of the gas 2 in which no part of the iron-containing input product 15 and/or the iron-containing output product 16 is located.
  • the sample is therefore taken "above burden”.
  • FIG 8 lower illustration of the measuring probe 32
  • the location at which the measuring probe 32 is or will be arranged is selected such that the measuring probe 32 is also surrounded by the iron-containing input product 15 and/or the iron-containing output product 16.
  • the sample is taken from an area of the flow path of the gas 2 in which a portion of the iron-containing input product 15 and/or the iron-containing output product 16 is located.
  • a portion of the iron-containing input product 15 and/or the iron-containing output product 16 is located downstream of the flow path of the gas 2. The sample is therefore taken "sub burden”.
  • the present invention has many advantages.
  • the type of evaluation provides an improved insight into the metallurgical process taking place in the metallurgical plant 1, so that the operation of the metallurgical plant 1 can be improved.
  • the criterion with respect to which the quality of the operation of the metallurgical plant 1 or of the metallurgical process is assessed can be as required. It can be an environmental influence, a quality feature, for example of a produced iron-containing starting product 16, an energy requirement (in particular for fuel 13, 26), an extent of wear of the metallurgical plant 1 and others.
  • the procedure according to the invention can be carried out as an alternative or in addition to procedures of the prior art as required. In particular, it can be integrated into the so-called L2 system of the metallurgical plant 1.

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Abstract

Beim Betrieb einer hüttentechnischen Anlage (1, 9, 10) der Eisen- oder Stahlerzeugung entsteht ein Gas (2), in dem Feststoffpartikel (4) enthalten sind. Es werden immer wieder Proben des Gases (2) entnommen. Mittels einer Analyse der jeweils entnommenen Probe wird mindestens ein Analysewert (n) des Gases (2) bestimmt. Aufgrund der Bestimmung des Analysewertes (n) wird mindestens ein Prozessparameter (P) der hüttentechnischen Anlage (1, 9, 10) nachgeführt. Ziel ist, den mindestens einen Analysewert (n) des Gases (2) einem Sollwert (n*) anzunähern. Der mindestens eine Analysewert (n) ist eine auf eine vorbestimmte Menge des Gases (2) bezogene Anzahl an Feststoffpartikeln (4).

Description

    Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Betriebsverfahren für eine hüttentechnische Anlage der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas entsteht, in dem Feststoffpartikel enthalten sind,
    • wobei immer wieder Proben des Gases entnommen werden und mittels einer Analyse der jeweils entnommenen Probe mindestens ein Analysewert des Gases bestimmt wird,
    • wobei aufgrund der Bestimmung des Analysewertes mindestens ein Prozessparameter der hüttentechnischen Anlage mit dem Ziel, den mindestens einen Analysewert des Gases einem Sollwert anzunähern, nachgeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung einer hüttentechnischen Anlage der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas entsteht, in dem Feststoffpartikel enthalten sind, wobei das Steuerprogramm Maschinencode umfasst, der von der Steuereinrichtung abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung die hüttentechnische Anlage gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer Steuereinrichtung für eine hüttentechnische Anlage der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas entsteht, in dem Feststoffpartikel enthalten sind, wobei die Steuereinrichtung mit einem derartigen Steuerprogramm programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb die hüttentechnische Anlage gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer hüttentechnischen Anlage der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas entsteht, in dem Feststoffpartikel enthalten sind, wobei die hüttentechnische Anlage eine derartige Steuereinrichtung aufweist, welche die hüttentechnische Anlage im Betrieb gemäß einem derartigen Betriebsverfahren betreibt.
    • Stand der Technik
  • Die genannten Gegenstände sind allgemein bekannt.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Beim Betrieb einer hüttentechnischen Anlage der Eisen- oder Stahlerzeugung entstehen oftmals Gase, in denen Feststoffpartikel enthalten sind. Werden diese Gase sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt in die Umwelt abgegeben, verursachen sie eine entsprechende Umweltverschmutzung. Von daher besteht das Bestreben, die Entstehung von Feststoffpartikeln so weit wie möglich zu vermeiden. Insbesondere eine unvollständige Verbrennung von Kohle oder Kohlenstoff kann zu einer Emission von Feststoffpartikeln wie Ruß (soot), unverbranntem Kohlenstoff (unburnt carbon) oder unverbrannten Fragmenten (unburnt char) führen. Bei ungünstigen Verbrennungsbedingungen können diese Partikel über 90 % der Gesamtpartikelmasse ausmachen, während sie bei günstigen Verbrennungsbedingungen unter 1 % fallen können.
  • Die vorhandenen Feststoffpartikel verursachen nicht nur eine Umweltverschmutzung, sondern geben auch in erheblichem Umfang Aufschluss über den in der hüttentechnischen Anlage ablaufenden hüttentechnischen Prozess. Sie können daher zur Optimierung des hüttentechnischen Prozesses herangezogen werden.
  • Im Stand der Technik wird mittels der Analyse üblicherweise die chemische Zusammensetzung des Gases bestimmt. Weiterhin wird mittels der Analyse oftmals die Gesamtmenge an Feststoffpartikeln bestimmt, beispielsweise wie viele Milligramm an Feststoffpartikeln in einem Kubikmeter an Gas enthalten sind. Mit diesen Angaben lassen sich zwar Umweltauflagen erfüllen, für eine technologische Beurteilung des in der hüttentechnischen Anlage ablaufenden hüttentechnischen Prozesses und eine hierauf aufbauende Steuerung des hüttentechnischen Prozesses bzw. der hüttentechnischen Anlage sind sie jedoch nicht optimal.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer der in der hüttentechnischen Anlage ablaufende hüttentechnische Prozess bzw. die hüttentechnische Anlage als solche in verbesserter Weise gesteuert werden können.
  • Die Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 7.
  • Erfindungsgemäß wird ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass der mindestens eine Analysewert eine auf eine vorbestimmte Menge des Gases bezogene Anzahl an Feststoffpartikeln ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt es also nicht darauf an, das Gas chemisch zu analysieren. Auch kommt es nicht darauf an, die Gesamtmenge an Feststoffpartikeln zu bestimmen. Es kommt vielmehr darauf an, die Anzahl an Feststoffpartikeln zu bestimmen, die in einer vorbestimmten Menge des Gases enthalten sind. Diese Bestimmung kann nach Bedarf alternativ oder zusätzlich zu den Vorgehensweisen des Standes der Technik, also der chemischen Analyse des Gases und der Bestimmung der Gesamtmenge an Feststoffpartikeln, erfolgen.
  • Hierzu einige Beispiele, um die Lehre der Erfindung und den Unterschied zur Vorgehensweise des Standes der Technik darzulegen. Den Beispielen ist gemeinsam, dass angenommen wird, dass in dem Gas Teilchen mit einer Größe von 4 µm und/oder Teilchen mit einer Größe von 8 µm enthalten sind, die Teilchen mit 4 µm eine Masse von jeweils 10 ng aufweisen und die Teilchen mit 8 µm jeweils 50 ng aufweisen und weiterhin es auf Teilchen ankommt, die eine Größe von bis zu 10 µm aufweisen. Die Zahlenwerte sind rein beispielhaft, an ihnen wird jedoch sehr deutlich erkennbar sein, worin der Unterschied zwischen der Vorgehensweise des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung besteht.
    • Beispiel 1
  • In dem Gas seien pro Kubikmeter 50 Teilchen mit einer Größe von 4 µm und 50 Teilchen mit einer Größe von 8 µm enthalten. Dann wird im Stand der Technik durch Auswertung einer Probe des Gases der Wert 50 x 10 ng + 50 x 50 ng = 3000 ng = 3 µg ermittelt und verwertet. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen wird der Wert 50 + 50 = 100 Feststoffpartikel ermittelt und verwertet.
    • Beispiel 2
  • Wie Beispiel 1, jedoch seien 100 Teilchen mit einer Größe von 4 µm und 0 Teilchen mit einer Größe von 8 µm enthalten. Dann wird im Stand der Technik durch Auswertung einer Probe des Gases der Wert 100 x 10 ng + 0 x 50 ng = 1000 ng = 1 µg ermittelt und verwertet. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen wird unverändert der Wert 100 + 0 = 100 Feststoffpartikel ermittelt und verwertet.
    • Beispiel 3
  • Wie Beispiel 1, jedoch seien 0 Teilchen mit einer Größe von 4 µm und 100 Teilchen mit einer Größe von 8 µm enthalten. Dann wird im Stand der Technik durch Auswertung einer Probe des Gases der Wert 0 x 10 ng + 100 x 50 ng = 5000 ng = 5 µg ermittelt und verwertet. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen wird unverändert der Wert 0 + 100 = 100 Feststoffpartikel ermittelt und verwertet.
  • Durch Skalieren von Beispiel mit dem Faktor 3 von Beispiel 3 mit dem Faktor 0,6 lässt sich weiterhin auch ohne weiteres darlegen, dass bei gleichem Ergebnis des Standes der Technik (nämlich jeweils 3 µg) voneinander verschiedene Ergebnisse gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt werden, nämlich 300 Feststoffpartikel im Falle von Beispiel 2 und 60 Feststoffpartikel im Falle von Beispiel 3.
  • Vorzugsweise ist der mindestens eine Analysewert auf die Anzahl an Feststoffpartikeln bis zu einer vorbestimmten Maximalgröße oder auf die Anzahl an Feststoffpartikeln zwischen einer Minimalgröße und einer Maximalgröße bezogen. Die im Rahmen der Analyse ermittelte Anzahl an Feststoffpartikeln kann sich also beispielsweise auf die Anzahl an Feststoffpartikeln bis zu einer Größe von 50 nm (sogenannter nucleation mode), auf die Anzahl an Feststoffpartikeln einer Größe zwischen 50 nm und 100 nm (sogenannter Aitken mode) oder auf die Anzahl an Feststoffpartikeln einer Größe zwischen 100 nm und 1 µm (sogenannter accumulation mode) beziehen. Die genannten Zahlenwerte sind zwar üblich, prinzipiell aber nur rein beispielhaft. Weiterhin ist auch die Ermittlung von mehr als einem einzelnen Analysewert möglich. Beispielsweise können drei Analysewerte ermittelt werden, wobei je einer der Analysewerte die Anzahl an Feststoffpartikeln in den vorstehend genannten Größenbereichen angibt.
  • In vielen Fällen wird der hüttentechnischen Anlage ein eisenhaltiges Eingangsprodukt zugeführt, das in der hüttentechnischen Anlage zu einem eisenhaltigen Ausgangsprodukt verarbeitet wird. Beispiele derartiger hüttentechnischen Anlagen sind eine Direktreduktionsanlage, eine Sinteranlage, eine Pelletieranlage, ein Hochofen, ein Elektrolichtbogenofen, ein Smelter und ein Konverter.
  • In einer Direktreduktionsanlage wird Eisenerz zu Eisenschwamm verarbeitet. In einer Sinteranlage wird Eisenerz zu kleinen, erzhaltigen zusammengebackenen Teilen verarbeitet. In einer Pelletieranlage wird loses Eisenerz unter Zuhilfenahme von Bindemitteln und Zuschlagstoffen zu festen Kugeln (Pellets) aus Eisenerz mit veränderter chemische Zusammensetzung verarbeitet. Insbesondere wird taubes Gestein entfernt. In einem Hochofen wird Eisenerz zu (mehr oder minder reinem) Eisen geschmolzen. In einem Lichtbogenofen wird fester Stahl (einschließlich Schrott) zu flüssigem Stahl geschmolzen oder wird Eisenschwamm zu flüssigem Stahl geschmolzen oder wird flüssiges Eisen zu Stahl raffiniert. Weiterhin kann eine weitergehende Raffinierung von Stahl erfolgen. Dies gilt gleichermaßen für einen BOF und einen AOD.
  • Der Prozessparameter kann nach Bedarf bestimmt werden. Bei einer hüttentechnischen Anlage, der ein eisenhaltiges Eingangsprodukt zugeführt, das in der hüttentechnischen Anlage zu einem eisenhaltigen Ausgangsprodukt verarbeitet wird, kann es sich bei dem Prozessparameter beispielsweise um eine Menge und/oder Zusammensetzung eines der hüttentechnischen Anlage zugeführtem Brennmaterials und/oder eine Menge und/oder Zusammensetzung eines der hüttentechnischen Anlage zugeführtem Heißwindes und/oder um einen Zeitpunkt handeln, zu dem der hüttentechnischen Anlage das eisenhaltige Ausgangsprodukt entnommen wird.
  • Der Ort, an dem die Entnahme der Proben erfolgt, kann bei einer derartigen hüttentechnischen Anlage ebenfalls nach Bedarf bestimmt sein. Im einfachsten Fall erfolgt eine Entnahme der Proben "above burden". In diesem Fall werden die Proben mittels der Messsonde aus einem Bereich eines Strömungsweges des Gases entnommen, der sich stromabwärts der Gegend befindet, in dem sich das eisenhaltige Eingangsprodukt und das eisenhaltige Ausgangsprodukt befinden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Proben mittels einer Messsonde aus einem Bereich eines Strömungsweges des Gases entnommen werden und dass sich stromabwärts des Bereiches ein Teil des eisenhaltigen Eingangsprodukts und/oder des eisenhaltigen Ausgangsprodukt befindet. Es kann also auch eine Entnahme der Proben "sub burden" erfolgen. Sowohl eine Entnahme der Proben "above burden" als auch eine Entnahme der Proben "sub burden" können insbesondere bei einem Hochofen sinnvoll sein.
  • Alternativ zu einer hüttentechnischen Anlage, der ein eisenhaltiges Eingangsprodukt zugeführt, das in der hüttentechnischen Anlage zu einem eisenhaltigen Ausgangsprodukt verarbeitet wird, ist es möglich, dass der hüttentechnischen Anlage ein Kaltwind zugeführt wird, der in der hüttentechnischen Anlage zu einem Heißwind erhitzt wird, der seinerseits einer weiteren hüttentechnischen Anlage zugeführt wird, in der ein eisenhaltiges Eingangsprodukt zu einem eisenhaltigen Ausgangsprodukt verarbeitet wird, und dass das Gas der Heißwind ist. Eine derartige hüttentechnischen Anlage wird oftmals als Hot Stove bezeichnet. In ihr erfolgt meist ein Beheizen von Steinen, die ihrerseits den Kaltwind zu Heißwind aufheizen. Die einer derartigen hüttentechnischen Anlage nachgeordnete weitere hüttentechnischen Anlage ist oftmals ein Hochofen. Es sind aber auch andere Typen von weiteren hüttentechnischen Anlagen möglich.
  • Auch einer hüttentechnischen Anlage, ein Kaltwind zugeführt wird, der zu einem Heißwind erhitzt wird, kann der Prozessparameter nach Bedarf bestimmt werden. Insbesondere kann es sich bei dem Prozessparameter bei einer derartigen hüttentechnischen Anlage beispielsweise um eine Menge eines der hüttentechnischen Anlage zugeführten Brennmaterials und/oder um eine Menge und/oder Zusammensetzung des der hüttentechnischen Anlage zugeführtem Kaltwindes handeln.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Steuerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung, dass die Steuereinrichtung die hüttentechnische Anlage gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt. Vorzugsweise bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Steuereinrichtung zugleich auch die Realisierung mindestens einer der vorteilhaften Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Steuerprogramm programmiert, so dass die Steuereinrichtung die hüttentechnische Anlage im Betrieb gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine hüttentechnische Anlage der Eisen- oder Stahlerzeugung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung der hüttentechnischen Anlage als erfindungsgemäße Steuereinrichtung ausgebildet, welche die hüttentechnische Anlage im Betrieb gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
    • 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
    in abstrahierter Form eine hüttentechnische Anlage,
    FIG 2
    ein Ablaufdiagramm,
    FIG 3
    eine Partikelverteilung,
    FIG 4
    mehrere miteinander zusammenwirkende hüttentechnische Anlagen,
    FIG 5
    eine hüttentechnische Anlage,
    FIG 6
    eine Modifikation der hüttentechnischen Anlage von FIG 5,
    FIG 7
    eine weitere hüttentechnische Anlage und
    FIG 8
    eine Anordnung einer Messsonde in einem Strömungsweg eines Gases.
    Beschreibung der Ausführungsformen
  • FIG 1 zeigt in sehr abstrahierter Form eine hüttentechnische Anlage 1 der Eisen- oder Stahlerzeugung. Beim Betrieb der Anlage 1 entsteht ein Gas 2. Das Gas 2 wird aus der hüttentechnischen Anlage 1 abgeführt. Das Abführen erfolgt über eine Ableitung 3. Die Ableitung 3 kann beispielsweise als Kamin, als Schornstein, als Leitungsrohr und auch auf andere Weise ausgebildet sein. Gemäß FIG 1 sind in dem Gas 2 Feststoffpartikel 4 enthalten, beispielsweise kleine Partikel aus Kohlenstoff. In vielen Fällen wird der hüttentechnischen Anlage 1 ein Wind 5 zugeführt. Der Wind 5 kann - je nach Art der hüttentechnischen Anlage 1 - ein Heißwind oder ein Kaltwind sein.
  • Die Anlage 1 weist eine Steuereinrichtung 6 auf, welche die hüttentechnische Anlage 1 betreibt. Die Steuereinrichtung 6 ist mit einem Steuerprogramm 7 programmiert. Das Steuerprogramm 7 umfasst Maschinencode 8, der von der Steuereinrichtung 6 abarbeitbar ist. Aufgrund der Programmierung der Steuereinrichtung 6 mit dem Steuerprogramm 7 arbeitet die Steuereinrichtung 6 im Betrieb den Maschinencode 8 ab. Die Abarbeitung des Maschinencodes 8 durch die Steuereinrichtung 6 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 6 die hüttentechnische Anlage 1 gemäß einem Betriebsverfahren betreibt, das nachstehend in Verbindung mit FIG 2 näher erläutert wird.
  • Gemäß FIG 2 steuert die Steuereinrichtung 6 die hüttentechnische Anlage 1 in einem Schritt S1 gemäß Prozessparametern P, welche die Steuereinrichtung 6 zuvor bestimmt hat. In einem Schritt S2 wird eine Probe des Gases 2 entnommen und in einem Schritt S3 analysiert. Mittels der Analyse der entnommenen Probe wird im Schritt S3 mindestens ein Analysewert n des Gases 2 bestimmt. In einem Schritt S4 für die Steuereinrichtung 6 mindestens einen der Prozessparameter P der hüttentechnischen Anlage 1 nach. Das Nachführen erfolgt aufgrund der Bestimmung des Analysewertes n mit dem Ziel, den mindestens einen Analysewert n des Gases 2 einem Sollwert n* anzunähern. Vom Schritt S4 aus geht die Steuereinrichtung 6 wieder zum Schritt S1 über, so dass sie bei der erneuten Ausführung des Schrittes S1 den hüttentechnischen Prozess 1 gemäß dem im Schritt S4 ermittelten Wert des mindestens einen Prozessparameters P steuert.
  • Die Schritte S1 bis S4 werden von der Steuereinrichtung 6 iterativ immer wieder ausgeführt. Die Ausführung kann online bzw. quasi in Echtzeit erfolgen, also insbesondere unter Einbindung der anhand der entnommenen Proben ermittelten Analysewerte n in die Steuerung der hüttentechnischen Anlage 1.
  • Die Richtung und/oder das Ausmaß, in welche der mindestens eine Prozessparameter P nachgeführt werden muss, kann von der Steuereinrichtung 6 beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass sie intern ein technologisches Modell des in der hüttentechnischen Anlage 1 ablaufenden hüttentechnischen Prozesses aufweist, mittels dessen sie den hüttentechnischen Prozess modelliert. Dem Modell können der Analysewert n und gegebenenfalls weitere Größen, die den aktuellen Zustand der hüttentechnischen Anlage 1 beschreiben, zugeführt werden. Als Ausgangsgröße kann das Modell den (neuen) Wert des mindestens einen Prozessparameters P ausgeben. Gegebenenfalls kann das technologische Modell durch statistische Modelle oder lernfähige Algorithmen (beispielsweise ein neuronales Netz) realisiert sein. Wiederum alternativ können in der Steuereinrichtung 6 Formeln oder Kennlinien hinterlegt sein, welche die funktionale Beziehung des Analysewertes n und des mindestens einen Prozessparameters P beschreiben. Die Kennlinien können gegebenenfalls mit Größen parametriert sein, die den aktuellen Zustand der hüttentechnischen Anlage 1 beschreiben. Auch eine Lookup-Table ist möglich.
  • Der mindestens eine Analysewert n kann eine auf eine vorbestimmte Menge des Gases 2 (beispielsweise einen Kubikmeter unter Normalbedingungen oder anderweitig definierten Bedingungen oder 1 kg) bezogene Anzahl an Feststoffpartikeln 4 in dem Gas 2 sein.
  • Es ist möglich, dass der mindestens eine Analysewert n unabhängig von der Größe der Feststoffpartikel 4 ist und lediglich die Gesamtanzahl an Feststoffpartikeln 4 angibt. In der Regel ist der mindestens eine Analysewert n jedoch auf die Anzahl an Feststoffpartikeln 4 bis zu einer vorbestimmten Maximalgröße oder auf die Anzahl an Feststoffpartikeln 4 zwischen einer Minimalgröße und einer Maximalgröße bezogen. Beispielsweise kann - siehe FIG 3 - ein Analysewert n = n1 ermittelt werden, der für die Anzahl an Feststoffpartikeln 4 bis zu einer Größe g1 charakteristisch ist. Eine definierte Untergrenze für die Größe der Feststoffpartikel 4, die in den Analysewert n = n1 eingehen, existiert nicht. Es kann jedoch sein, dass aus messtechnischen Gründen sehr kleine Feststoffpartikel 4 nicht mehr erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann - siehe FIG 3 - ein Analysewert n = n2 ermittelt werden, der für die Anzahl an Feststoffpartikeln 4 ab einer Größe g2 bis zu einer Größe g3 charakteristisch ist. In diesem Fall existiert zusätzlich zu einer definierten Obergrenze g3 (Maximalwert) auch eine definierte Untergrenze g2 (Minimalwert) für die Größe der Feststoffpartikel 4. Es können auch mehrere Analysewerte n analog zum Analysewert n1 (also zwar mit definierter Obergrenze, aber ohne definierte Untergrenze) und/oder mehrere Analysewerte n analog zum Analysewert n2 (also mit definierter Untergrenze und definierter Obergrenze) ermittelt werden. Je nach Lage des Einzelfalls können sich die verschiedenen Größenbereiche überlappen oder disjunkt sein. Im letztgenannten Fall können sie aneinander angrenzen. In der Praxis ist es oftmals sinnvoll, jeweils einen eigenen Analysewert n für die Anzahl an Feststoffpartikeln 4 bis zu einer Größe von 50 nm (nucleation mode), für die Anzahl an Feststoffpartikeln 4 einer Größe zwischen 50 nm und 100 nm (Aitken mode) oder für die Anzahl an Feststoffpartikeln 4 einer Größe zwischen 100 nm und 1 µm (accumulation mode) zu ermitteln.
  • Die Größen g1, g2 und g3 können von der Messmethode abhängen. Das Prinzip bleibt aber unabhängig von der Messmethode stets das gleiche.
  • FIG 4 zeigt eine hüttentechnische Anlage 9 und eine weitere hüttentechnische Anlage 10. Sowohl die hüttentechnische Anlage 9 als auch die hüttentechnische Anlage 10 sind hüttentechnische Anlagen 1 im Sinne der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden für die hüttentechnische Anlage nach Bedarf die Bezugszeichen 1, 9 und 10 verwendet. Werden die Bezugszeichen 9 und 10 verwendet, ist die spezifische hüttentechnische Anlage von FIG 4 gemeint. Wird das Bezugszeichen 1 verwendet, wird allgemein auf eine hüttentechnische Anlage Bezug genommen.
  • Die hüttentechnische Anlage 9 ist eine hüttentechnische Anlage, der ein Kaltwind 11 zugeführt wird und von der ein Heißwind 12 abgeführt wird. Bei der hüttentechnischen Anlage 9 ist der Heißwind 12 das Gas 2 im Sinne der vorliegenden Erfindung. Zum Aufheizen (Erhitzen) des Kaltwindes 11 zu dem Heißwind 12 wird der hüttentechnischen Anlage 9 mindestens ein Brennmaterial 13 zugeführt, beispielsweise Kohle, Öl, Erdgas oder Wasserstoff. Durch Verbrennen des Brennmaterials 13 werden in der hüttentechnischen Anlage 9 angeordnete Wärmeübertrager 14 erhitzt, die ihrerseits den Kaltwind 11 zu dem Heißwind 12 aufheizen. Eine derartige hüttentechnische Anlage 9 ist Fachleuten unter dem Begriff "hot stove" bekannt.
  • Der hüttentechnischen Anlage 10 wird ein eisenhaltiges Eingangsprodukt 15 zugeführt. Das eisenhaltige Eingangsprodukt 15 wird in der hüttentechnischen Anlage 10 zu einem eisenhaltigen Ausgangsprodukt 16 verarbeitet. Beim Betrieb der hüttentechnischen Anlage 10 entsteht ein Abgas 17. Bei der hüttentechnischen Anlage 10 ist das Abgas 17 das Gas 2 im Sinne der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß FIG 4 ist die hüttentechnische Anlage 10 der hüttentechnischen Anlage 9 nachgeordnet in dem Sinne, dass der hüttentechnischen Anlage 10 der Heißwind 12 zugeführt wird, der von der hüttentechnischen Anlage 9 erzeugt wird. Der Heißwind 12 wird von der hüttentechnischen Anlage 10 im Rahmen der Verarbeitung des eisenhaltigen Eingangsprodukts 15 zu dem eisenhaltigen Ausgangsprodukt 16 verwertet.
  • Im Falle der hüttentechnischen Anlage 9 kann der Prozessparameter P eine Menge an Brennmaterial 13 sein, das der hüttentechnischen Anlage 9 zugeführt wird. Dies ist in FIG 5 durch eine Dosiereinrichtung 18 angedeutet, die in einer Zuführleitung 19 zum Zuführen des Brennmaterials 13 angeordnet ist und auf die der Prozessparameter P wirkt. Falls mehr als ein Brennmaterial 13 verwendet wird, beispielsweise Öl und Erdgas oder Kohle und Wasserstoff, kann alternativ oder zusätzlich zur Menge auch die Zusammensetzung bzw. Verteilung des Brennmaterials 13 eingestellt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessparameter P im Falle der hüttentechnischen Anlage 9 eine Menge an Kaltwind 11 sein, der der hüttentechnischen Anlage 9 zugeführt wird. Dies ist in FIG 5 durch ein Ventil 20 angedeutet, das in einer Zuführleitung 21 zum Zuführen des Kaltwindes 11 angeordnet ist und auf das der Prozessparameter P wirkt. Gegebenenfalls können der hüttentechnischen Anlage 9 entsprechend der Darstellung in FIG 6 auch Luft 22 und Sauerstoff 23 über getrennte Ventile 24 und eigene Zuführleitungen 25 zugeführt werden. In diesem Fall kann der Prozessparameter P nicht nur die Menge an Kaltwind 11, sondern auch dessen Zusammensetzung sein bzw. beeinflussen.
  • Im Falle der hüttentechnischen Anlage 10 kann der Prozessparameter P eine Menge Brennmaterial 26 sein, das der hüttentechnischen Anlage 10 zugeführt wird. Dies ist in FIG 7 durch ein Ventil 27 angedeutet, das in einer Zuführleitung 28 zum Zuführen des Brennmaterials 26 angeordnet ist und auf das der Prozessparameter P wirkt. Falls mehr als ein Brennmaterial 26 verwendet wird, kann - analog zum Brennmaterial 13 der hüttentechnischen Anlage 9 - alternativ oder zusätzlich zur Menge auch die Zusammensetzung bzw. Verteilung des Brennmaterials 26 eingestellt werden. Beispielsweise wird der hüttentechnischen Anlage 10 in vielen Fällen zusätzlich zu einem Haupt-Brennmaterial Kohlenstaub 29 zugeführt, beispielsweise in einen Prozessraum der hüttentechnischen Anlage 10 eingeblasen. In diesem Fall kann der Prozessparameter P auch eine Menge Kohlenstaub 29 sein, der der hüttentechnischen Anlage 10 zugeführt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessparameter P im Falle der hüttentechnischen Anlage 10 eine Menge an Heißwind 12 sein, der der hüttentechnischen Anlage 10 zugeführt wird. Dies ist in FIG 7 durch ein Ventil 30 angedeutet, das in einer Zuführleitung 31 zum Zuführen des Heißwindes 12 angeordnet ist und auf das der Prozessparameter P wirkt. Analog zu FIG 6 können der hüttentechnischen Anlage 10 auch Luft 22 und Sauerstoff 23 über getrennte Ventile und eigene Zuführleitungen zugeführt werden. In diesem Fall kann der Prozessparameter P nicht nur die Menge an Heißwind 12, sondern auch dessen Zusammensetzung sein bzw. beeinflussen.
  • Bei der hüttentechnischen Anlage 10 kommen als Prozessparameter P noch andere Größen in Frage. Beispielsweise erfolgt in vielen Fällen der Betrieb der hüttentechnischen Anlage 10 als sogenannter Batch-Betrieb, in dem der hüttentechnischen Anlage 10 von Zeit zu Zeit immer wieder eine jeweilige Charge des eisenhaltigen Ausgangsprodukts 16 entnommen wird. In derartigen Fällen kommt als Prozessparameter P auch ein Zeitpunkt in Frage, zu dem der hüttentechnischen Anlage 10 das eisenhaltige Ausgangsprodukt 16 entnommen wird.
  • Das Entnehmen der Proben des Gases 2 erfolgt gemäß FIG 8 mittels einer Messsonde 32. Die Messsonde 32 kann beispielsweise als Lanze ausgebildet sein, die nur temporär in den Strömungsweg des Gases 2 eingebracht wird. Alternativ kann die Messsonde 32 permanent im Strömungsweg des Gases 2 angeordnet sein. Der Ort, an dem die Messsonde 32 angeordnet ist bzw. wird, kann - unabhängig von der Art der hüttentechnischen Anlage 1 - gemäß FIG 8 (obere Darstellung der Messsonde 32) stets derart gewählt sein, dass die Messsonde 32 ausschließlich von dem Gas 2 (und den darin enthaltenen Feststoffpartikeln 4) umgeben ist und umströmt wird. In diesem Fall erfolgt bei der hüttentechnischen Anlage 10 die Probenentnahme aus einem Bereich des Strömungsweges des Gases 2, in dem sich kein Teil des eisenhaltigen Eingangsprodukts 15 und/oder des eisenhaltigen Ausgangsprodukts 16 befindet. Die Probenentnahme erfolgt also "above burden". Bei der hüttentechnischen Anlage 10 ist es gemäß FIG 8 (untere Darstellung der Messsonde 32) jedoch in manchen Fällen auch möglich, dass der Ort, an dem die Messsonde 32 angeordnet ist bzw. wird, derart gewählt sein, dass die Messsonde 32 auch von dem eisenhaltigen Eingangsprodukt 15 und/oder dem eisenhaltigen Ausgangsprodukt 16 umgeben ist. In diesem Fall erfolgt bei der hüttentechnischen Anlage 10 die Probenentnahme aus einem Bereich des Strömungsweges des Gases 2, in dem sich ein Teil des eisenhaltigen Eingangsprodukts 15 und/oder des eisenhaltigen Ausgangsprodukts 16 befindet. Somit befindet sich, von der Messsonde 32 aus gesehen, stromabwärts des Strömungsweges des Gases 2 ein Teil des eisenhaltigen Eingangsprodukts 15 und/oder des eisenhaltigen Ausgangsprodukts 16. Die Probenentnahme erfolgt also "sub burden".
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ergibt sich durch die Art der Auswertung ein verbesserter Einblick in den in der hüttentechnischen Anlage 1 ablaufenden hüttentechnischen Prozess, so dass der Betrieb der hüttentechnischen Anlage 1 verbessert werden kann. Das Kriterium, bezüglich dessen die Qualität des Betriebs der hüttentechnischen Anlage 1 bzw. des hüttentechnischen Prozesses bewertet wird, kann nach Bedarf sein. Es kann sich um einen Umwelteinfluss, um ein Qualitätsmerkmal beispielsweise eines erzeugten eisenhaltigen Ausgangsprodukts 16, um einen Energiebedarf (insbesondere an Brennmaterial 13, 26), um ein Ausmaß an Verschleiß der hüttentechnischen Anlage 1 und andere mehr handeln. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann nach Bedarf alternativ oder zusätzlich zu Vorgehensweisen des Standes der Technik ausgeführt werden. Sie kann insbesondere in das sogenannte L2-System der hüttentechnischen Anlage 1 eingebunden werden.
  • 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
    Anlage
    2
    Gas
    3
    Ableitung
    4
    Feststoffpartikel
    5
    Wind
    6
    Steuereinrichtung
    7
    Steuerprogramm
    8
    Maschinencode
    9
    vorgeordnete hüttentechnische Anlage
    10
    nachgeordnete hüttentechnische Anlage
    11
    Kaltwind
    12
    Heißwind
    13, 26
    Brennmaterial
    14
    Wärmeübertrager
    15
    eisenhaltiges Eingangsprodukt
    16
    eisenhaltiges Ausgangsprodukt
    17
    Abgas
    18, 27
    Dosiereinrichtungen
    20, 24, 30
    Ventile
    19, 21, 25, 28, 31
    Zuführleitungen
    22
    Luft
    23
    Sauerstoff
    29
    Kohlenstaub
    32
    Messsonde
    g1, g2, g3
    Größen
    n, n1, n2
    Analysewerte
    n*
    Sollwert
    P
    Prozessparameter
    S1 bis S4
    Schritte

Claims (11)

  1. Betriebsverfahren für eine hüttentechnische Anlage (1, 9, 10) der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas (2) entsteht, in dem Feststoffpartikel (4) enthalten sind,
    - wobei immer wieder Proben des Gases (2) entnommen werden und mittels einer Analyse der jeweils entnommenen Probe mindestens ein Analysewert (n) des Gases (2) bestimmt wird,
    - wobei aufgrund der Bestimmung des Analysewertes (n) mindestens ein Prozessparameter (P) der hüttentechnischen Anlage (1, 9, 10) mit dem Ziel, den mindestens einen Analysewert (n) des Gases (2) einem Sollwert (n*) anzunähern, nachgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Analysewert (n) eine auf eine vorbestimmte Menge des Gases (2) bezogene Anzahl an Feststoffpartikeln (4) ist.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Analysewert (n) auf die Anzahl an Feststoffpartikeln (4) bis zu einer vorbestimmten Maximalgröße (g1) oder auf die Anzahl an Feststoffpartikeln (4) zwischen einer Minimalgröße (g2) und einer Maximalgröße (g3) bezogen ist.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der hüttentechnischen Anlage (10) ein eisenhaltiges Eingangsprodukt (15) zugeführt wird, das in der hüttentechnischen Anlage (10) zu einem eisenhaltigen Ausgangsprodukt (16) verarbeitet wird.
  4. Betriebsverfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Prozessparameter (P) eine Menge und/Zusammensetzung eines der hüttentechnischen Anlage (10) zugeführtem Brennmaterials (26), eine Menge und/oder Zusammensetzung eines der hüttentechnischen Anlage (10) zugeführtem Heißwindes (12) und/oder ein Zeitpunkt ist, zu dem der hüttentechnischen Anlage (10) das eisenhaltige Ausgangsprodukt (16) entnommen wird.
  5. Betriebsverfahren nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Proben mittels einer Messsonde (32) aus einem Bereich eines Strömungsweges des Gases (2) entnommen werden und dass sich stromabwärts des Bereiches ein Teil des eisenhaltigen Eingangsprodukts (15) und/oder des eisenhaltigen Ausgangsprodukt (16) befindet.
  6. Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der hüttentechnischen Anlage (9) ein Kaltwind (11) zugeführt wird, der in der hüttentechnischen Anlage (9) zu einem Heißwind (12) erhitzt wird, der seinerseits einer weiteren hüttentechnischen Anlage (10) zugeführt wird, in der ein eisenhaltiges Eingangsprodukt (15) zu einem eisenhaltigen Ausgangsprodukt (16) verarbeitet wird, und dass das Gas (2) der Heißwind (12) ist.
  7. Betriebsverfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Prozessparameter (P) eine Menge und/oder eine Zusammensetzung eines der hüttentechnischen Anlage (9) zugeführten Brennmaterials (13) und/oder eine Menge und/oder Zusammensetzung des an der hüttentechnischen Anlage (9) zugeführten Kaltwindes (11) ist.
  8. Steuerprogramm für eine Steuereinrichtung (6) einer hüttentechnischen Anlage (1, 9, 10) der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas (2) entsteht, in dem Feststoffpartikel (4) enthalten sind, wobei das Steuerprogramm Maschinencode (8) umfasst, der von der Steuereinrichtung (6) abarbeitbar ist, wobei die Abarbeitung des Maschinencodes (8) durch die Steuereinrichtung (6) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (6) die hüttentechnische Anlage (1, 9, 10) gemäß einem Betriebsverfahren nach Anspruch 1 betreibt.
  9. Steuerprogramm nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abarbeitung des Maschinencodes (8) durch die Steuereinrichtung (6) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (6) die hüttentechnische Anlage (1, 9, 10) gemäß den zusätzlichen Merkmalen von Anspruch 2, Anspruch 4, Anspruch 5 und/oder Anspruch 7 betreibt.
  10. Steuereinrichtung für eine hüttentechnische Anlage (1, 9, 10) der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas (2) entsteht, in dem Feststoffpartikel (4) enthalten sind, wobei die Steuereinrichtung mit einem Steuerprogramm (7) nach Anspruch 8 oder 9 programmiert ist, so dass die Steuereinrichtung die hüttentechnische Anlage (1, 9, 10) im Betrieb gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibt.
  11. Hüttentechnische Anlage der Eisen- oder Stahlerzeugung, bei deren Betrieb ein Gas (2) entsteht, in dem Feststoffpartikel (4) enthalten sind, wobei die hüttentechnische Anlage eine Steuereinrichtung (6) nach Anspruch 10 aufweist, welche die hüttentechnische Anlage im Betrieb gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibt.
EP23169730.1A 2023-04-25 2023-04-25 Betriebsverfahren für eine hüttentechnische anlage der eisen- oder stahlerzeugung Withdrawn EP4455312A1 (de)

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