NO172082B

NO172082B - PROCEDURE FOR HEATING SCRAP

Info

Publication number: NO172082B
Application number: NO883571A
Authority: NO
Inventors: Martin Braendstroem
Original assignee: Ssab Svenskt Stal Ab
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1993-02-22
Also published as: NO172082C; NO883571L; NO883571D0

Abstract

Skrap som skal mates inn i en elektrisk lysbueovn (11) forvarmes ved hjelp av en gass i en lukket krets (21,20,23,22,17) og denne gass blir oppvarmet i en varmeveksler (17) ved hjelp av forbrenningsgasser fra ovnen. En mindre del av den sirkulerende gass blir kontinuerlig avledet til en brenner (25) i hvilken den blir brent med en gass som brensel, ved en så høy temperatur at restprodukter såsom dioksider blir ødelagt. Forbrenningsgassene fra brenneren (25) blir tilført ovnens (11) forbrenningsgasser oppstrøms til varmeveksleren (17). I en annen brenner (27) blir en annen mindre del av den sirkulerende gass kontinuerlig brent med et gassbrensel ved en vesentlig lavere temperatur,slik at hydrokarboner i den sirkulerende gass brenner. Forbrenningsgassene fra brenneren (27) blir returnert til den lukkede krets.Scrap to be fed into an electric arc furnace (11) is preheated by means of a gas in a closed circuit (21,20,23,22,17) and this gas is heated in a heat exchanger (17) by means of combustion gases from the furnace . A small part of the circulating gas is continuously diverted to a burner (25) in which it is burned with a gas as fuel, at such a high temperature that residual products such as dioxides are destroyed. The combustion gases from the burner (25) are supplied to the combustion gases of the furnace (11) upstream of the heat exchanger (17). In another burner (27), another smaller part of the circulating gas is continuously burned with a gas fuel at a substantially lower temperature, so that hydrocarbons in the circulating gas burn. The combustion gases from the burner (27) are returned to the closed circuit.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for forvarming av skrap som skal mates inn i en smelteovn, spesielt inn i en elektrisk lysbueovn, idet skrapet blir forvarmet av en sirkulerende gass som ved hjelp av varmeveksler blir oppvarmet av forbrenningsgasser fra ovnen. The present invention relates to a method for preheating scrap to be fed into a melting furnace, in particular into an electric arc furnace, the scrap being preheated by a circulating gas which, by means of a heat exchanger, is heated by combustion gases from the furnace.

Det er av forskjellige grunner ønskelig å forvarme skrapet. Den viktigste grunn kan ofte være at skrapet skal være tørt når det mates, ettersom vann på skrapet vil resultere i en eksplosiv utvikling av gass. It is desirable for various reasons to preheat the scrap. The most important reason can often be that the scrap must be dry when fed, as water on the scrap will result in an explosive evolution of gas.

Det er selvsagt fordelaktig å nytte en del av energien i forbrenningsgassene for forvarming for å redusere energiforbruket. Forvarming av skrap har også en positiv innvirk-ning på elektrodeforbruket og på yteevne og produktivitet. It is of course advantageous to use part of the energy in the combustion gases for preheating in order to reduce energy consumption. Preheating of scrap also has a positive effect on electrode consumption and on performance and productivity.

Det er flere forskjellige tidligere kjente fremgangsmåter for forvarming av skrap, hvorav noen er beskrevet i US-pat.4559629. Ingen tidligere fremgangsmåte kombinerer imidlertid som ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen, neglisjerbar avgass av uønskede substanser med forholdsvis lave kapitalomkostninger og lavt energiforbruk. There are several different previously known methods for preheating scrap, some of which are described in US-pat.4559629. However, no previous method combines, as with the method according to the present invention, negligible waste gas of unwanted substances with relatively low capital costs and low energy consumption.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved hjelp av de trekk som er angitt i karakteristikken til det etterfølgende selvstendige fremgangsmåtekrav 1 samt uselvstendige krav. This is achieved according to the invention by means of the features indicated in the characteristic of the following independent method claim 1 as well as non-independent claims.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet med henvisning til den etterfølgende tegning, som er et strømningsdiagram for forbrenningsgasser fra en elektrisk stålsmelteovn. The invention will be described with reference to the following drawing, which is a flow diagram for combustion gases from an electric steel melting furnace.

Fra den elektriske stålsmelteovn 11 føres forbrenningsgassene til en etterbrenner 12 og gjennom et avløpsrør 13 til en vifte- og filterenhet 14. En ventil 15 i røret 13 er vanligvis lukket, og forbrenningsgassene føres i stedet gjennom en ledning 16 som er koplet parallelt med ventilen 15. Ledningen 16 omfatter den primære krets av varmeveksleren 17. From the electric steel melting furnace 11, the combustion gases are led to an afterburner 12 and through a drain pipe 13 to a fan and filter unit 14. A valve 15 in the pipe 13 is usually closed, and the combustion gases are instead led through a line 16 which is connected in parallel with the valve 15 The line 16 comprises the primary circuit of the heat exchanger 17.

Tre skrapforvarmingskammere 18, 19, 20 er koplet parallelt til varmevekslerens 17 sekundærkrets ved hjelp av et innløpsrør 22 til varmeveksleren, og et utløpsrør 21 fra varmeveksleren slik at det dannes en lukket forvarmingskrets 17-22. I figuren er kammeret 20 vist i drift, mens kammerene 18, 19 er utkoplet. I kammeret 20 er det en skrapkurv 51. I den lukkede forvarmingskrets 17-22 er det en vifte 23. Three scrap preheating chambers 18, 19, 20 are connected in parallel to the secondary circuit of the heat exchanger 17 by means of an inlet pipe 22 to the heat exchanger, and an outlet pipe 21 from the heat exchanger so that a closed preheating circuit 17-22 is formed. In the figure, the chamber 20 is shown in operation, while the chambers 18, 19 are switched off. In the chamber 20 there is a scrap basket 51. In the closed preheating circuit 17-22 there is a fan 23.

En ledning 24 avgrenet fra ledningen 21 fører til en brenner 25, og forbrenningsgasser fra brenneren 25 blir ført til hovedledningen 13 oppstrøms til varmeveksleren 17. A line 24 branched off from the line 21 leads to a burner 25, and combustion gases from the burner 25 are led to the main line 13 upstream of the heat exchanger 17.

En ledning 26 avgrenet fra ledningen 16 fører til en blender 27, hvis forbrenningsgassleder 28 fører til ledningen 21. Brenneren 27 er således koplet parallelt med kammerene 18-20. Alternativt kan begge de to ledninger 26, 28 koples til ledningen 21. A line 26 branched off from the line 16 leads to a blender 27, whose combustion gas conductor 28 leads to the line 21. The burner 27 is thus connected in parallel with the chambers 18-20. Alternatively, both of the two wires 26, 28 can be connected to the wire 21.

I systemet er det to ledninger 29,30 med ventiler 31,32, og det er også ventiler 33-49 og en flammeioniseringsdetektor 50 for gassanalyse. In the system there are two lines 29,30 with valves 31,32, and there are also valves 33-49 and a flame ionization detector 50 for gas analysis.

Ved normal drift er systemets ventiler i de viste stillinger. Forbrenningsgassene fra ovnen 11 blir trukket gjennom etterbrenneren 17, ledningen 16 og filter- og vifteenheten 14. Viften 23 sirkulerer gass gjennom ledningen 29, ledningen 22, varmeveksleren 17, ledningen 21 og kammeret 20. During normal operation, the system's valves are in the positions shown. The combustion gases from the furnace 11 are drawn through the afterburner 17, the line 16 and the filter and fan unit 14. The fan 23 circulates gas through the line 29, the line 22, the heat exchanger 17, the line 21 and the chamber 20.

Forbrenningsgasstrømmen fra ovnen 11 gjennom varmevekslerens 17 primærkrets 16 kan være 80000 Nm^/h, temperaturen oppstrøms til varmeveksleren 17 kan være 600-800°C og nedstrøms til varmeveksleren 17 kan den være 150-250°C. Den sekundære strømning gjennom varmeveksleren 17 kan også være 80000 Nm<3>/h, og gassen fra varmeveksleren i ledningen 21 kan ha en temperatur på 500°C. Strømningen gjennom ledningen 24 kan være 2000 Nm<3>/h og ved hjelp av en tilførsel av brensel, f.eks. gass, til brenneren 25, kan temperaturen på forbrenningsgassene fra brenneren 25 bli 1200°C. Strømningen gjennom brenneren 25 er normalt mellom 196 og 10$ av strømningen gjennom skrapet, og fortrinnsvis mellom 256 og 596 derav. Gassen som føres ut gjennom ledningen 24 blir tildels erstattet ved lekkasjeluft som er uunngåelig, spesielt i kammerene 18-20, og tildels ved luft som suges inn gjennom ventilen 41. Således må det kontrolleres at undertrykket i kammerene 18-20 opprettholdes, og at trykket i ledningen 13 er lavere enn i ledningen 24. The combustion gas flow from the furnace 11 through the primary circuit 16 of the heat exchanger 17 can be 80,000 Nm^/h, the temperature upstream to the heat exchanger 17 can be 600-800°C and downstream to the heat exchanger 17 it can be 150-250°C. The secondary flow through the heat exchanger 17 can also be 80,000 Nm<3>/h, and the gas from the heat exchanger in the line 21 can have a temperature of 500°C. The flow through the line 24 can be 2000 Nm<3>/h and by means of a supply of fuel, e.g. gas, to the burner 25, the temperature of the combustion gases from the burner 25 can be 1200°C. The flow through the burner 25 is normally between 196 and 10% of the flow through the scrap, and preferably between 256 and 596 thereof. The gas which is led out through the line 24 is partly replaced by leakage air which is unavoidable, especially in the chambers 18-20, and partly by air which is sucked in through the valve 41. Thus it must be checked that the negative pressure in the chambers 18-20 is maintained, and that the pressure in line 13 is lower than in line 24.

Strømningen gjennom ledningen 26 kan være 10000 Nm<3>/h og ved hjelp av brenseltilførsel, f.eks. gass, til brenneren 27, kan temperaturen i avløpsledningen 28 bli 650°C. The flow through the line 26 can be 10000 Nm<3>/h and by means of fuel supply, e.g. gas, to the burner 27, the temperature in the drain line 28 can be 650°C.

Det totale innhold av hydrokarboner blir styrt ved hjelp av flammeioniseringsdetektoren 50. Innholdet må ikke bli så høyt at gassen blir eksplosiv. Hydrokarbonene blir brent i brenneren 27 ved passende temperatur, vanligvis mellom 500°C og 800°C, f.eks. 650°C, og strømningen gjennom brenneren 27 kan styres ved hjelp av ventilen 43. Strømningen gjennom ledningen 26 er normalt mellom 10-2056 av strømningen gjennom skrapet. Jo høyere oljeinnholdet i skrapet er, jo større blir strømningen. Detektoren 50 er koplet for å styre ventilen 43. The total content of hydrocarbons is controlled using the flame ionization detector 50. The content must not be so high that the gas becomes explosive. The hydrocarbons are burned in the burner 27 at a suitable temperature, usually between 500°C and 800°C, e.g. 650°C, and the flow through the burner 27 can be controlled by means of the valve 43. The flow through the line 26 is normally between 10-2056 of the flow through the scrap. The higher the oil content in the scrap, the greater the flow. The detector 50 is connected to control the valve 43.

Klorbenzener blir ikke tilintetgjort ved den forholdsvis lave temperatur i brenneren 27, men temperaturen i brenneren 25 skal være slik at de blir dekomponert i denne. Chlorobenzenes are not destroyed at the relatively low temperature in the burner 27, but the temperature in the burner 25 must be such that they are decomposed in it.

Temperaturen i brenneren 25 må derfor overskride 900°C, fortrinnsvis bør den overstige 1100°C, den kan f.eks. være ca. 1200°C. Strømningen gjennom brenneren 25 blir styrt ved hjelp av ventilen 42. Vanligvis er tilskuddsluft til brennerene 25,27 ikke nødvendig, idet oksygenet i erstat-ningsluften som suges inn i forvarmingskretsen 17-22 som beskrevet, vil være tilstrekkelig for forbrenningen. The temperature in the burner 25 must therefore exceed 900°C, preferably it should exceed 1100°C, it can e.g. be approx. 1200°C. The flow through the burner 25 is controlled by means of the valve 42. Normally, supplemental air to the burners 25, 27 is not necessary, as the oxygen in the replacement air which is sucked into the preheating circuit 17-22 as described, will be sufficient for combustion.

Som det fremgår av den foregående beskrivelse, er det en forbrenning i brenneren 27 ved forholdsvis lav temperatur og forholdsvis stor strømning, og forbrenningsgassene blir returnert til den lukkede krets 17-22. Det er også en forbrenning i brenneren 25 ved en vesentlig høyere temperatur og lavere strømning, og forbrenningsgassene blir ført vekk fra den lukkede krets 17-22. Mindre enn 10% eller endog mindre enn 55é av strømningen som sirkuleres gjennom kammerene 18,20 blir ført vekk fra den lukkede krets. As appears from the previous description, there is a combustion in the burner 27 at a relatively low temperature and a relatively large flow, and the combustion gases are returned to the closed circuit 17-22. There is also a combustion in the burner 25 at a significantly higher temperature and lower flow, and the combustion gases are led away from the closed circuit 17-22. Less than 10% or even less than 55% of the flow that is circulated through the chambers 18, 20 is led away from the closed circuit.

Ettersom strømningene og temperaturene i brennerene 25,27 kan styres, oppnås en styrt og effektiv dekomponering av gassprodukter fra skrapforvarmingen med et rimelig energiforbruk. Ettersom forbrenningsgassene fra den elektriske lysbueovn ikke passerer gjennom skrapet, avsettes intet støv på skrapet og utstrømningen av støv vil være uten betydning når ovnen blir matet. As the flows and temperatures in the burners 25,27 can be controlled, a controlled and efficient decomposition of gas products from the scrap preheating is achieved with a reasonable energy consumption. As the combustion gases from the electric arc furnace do not pass through the scrap, no dust is deposited on the scrap and the outflow of dust will be insignificant when the furnace is fed.

Brenneren 27 kan f.eks. utelates hvis strømningen gjennom brenneren 25 økes til 15-30$, f.eks. 20-25$. Dette resulterer imidlertid i at energiforbruket vil øke. The burner 27 can e.g. is omitted if the flow through the burner 25 is increased to 15-30$, e.g. 20-25$. However, this results in an increase in energy consumption.

Claims

1. Method for preheating scrap to be fed into a melting furnace, in particular into an electric arc furnace (11), in that the scrap is preheated by a circulating gas which, by means of a heat exchanger (17), is heated by combustion gases from the furnace, characterized in that a smaller part of the circulating gas is continuously removed and burned and replaced by clean gas, preferably air.

2. Method according to claim 1, characterized in that the removed gas is burned using additional fuel at a temperature exceeding 900°C.

3. Method according to claim 2, characterized in that the temperature is brought up to at least 1100°C.

4. Method according to any one of claims 1-3, characterized in that the burnt gas is used in the heat exchanger (17).

5. Method according to any of the preceding claims, characterized in that a second part of the circulating gas is removed continuously and burned with additional fuel, and that the combustion gases are returned to the circulating gas.

6. Method according to claim 5, characterized in that the second part of the circulating gas is burned at a temperature between 500°C and 800°C.

7. Method according to any of the preceding claims, characterized in that negative pressure is maintained in a chamber (20) containing the scrap to be preheated.