WO2000040763A1 - Entstaubungsanlage für hochofengas - Google Patents

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WO2000040763A1
WO2000040763A1 PCT/EP2000/000087 EP0000087W WO0040763A1 WO 2000040763 A1 WO2000040763 A1 WO 2000040763A1 EP 0000087 W EP0000087 W EP 0000087W WO 0040763 A1 WO0040763 A1 WO 0040763A1
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WO
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blast furnace
pressure vessel
furnace gas
inlet
dust
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PCT/EP2000/000087
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Rudolf Hegemann
Paul Goedert
Emile Lonardi
Ken Edward
Francis Pott
Guy Thillen
Original Assignee
Paul Wurth S.A.
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Publication date
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Priority to EP00902572A priority patent/EP1149177B1/de
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Priority to BRPI0007246-0A priority patent/BR0007246B1/pt
Priority to AT00902572T priority patent/ATE223500T1/de
Priority to US09/869,735 priority patent/US6610115B1/en
Priority to JP2000592455A priority patent/JP4227733B2/ja
Priority to AU24359/00A priority patent/AU2435900A/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/06—Axial inlets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/22—Dust arresters

Definitions

  • Dust extraction system for blast furnace gas
  • the present invention relates to a dedusting system for blast furnace gas.
  • Dust extraction systems for blast furnace gas generally include a pre-cleaning stage and a fine cleaning stage.
  • the pre-cleaning stage is formed by a so-called dust bag.
  • the latter essentially consists of a large, vertical pressure vessel, which is connected to the blast furnace by means of a gas pipe of large cross section.
  • the gas enters the pressure vessel vertically from the gas line, the cross-sectional enlargement, when the gas enters the pressure vessel, causes a significant reduction in its flow rate.
  • the coarsest particles fall vertically out of the gas stream before it leaves the dust bag after a reversal of direction at the upper end of the pressure container.
  • the separated particles are collected in a dust bunker, from which they are drawn off via a lock device.
  • the roughly pre-cleaned blast furnace gas then goes from the dust bag into the fine cleaning, which normally comprises at least one gas scrubber or electrostatic precipitator.
  • the blast furnace gas can still be passed through a cyclone system after the dust bag before it is passed on to the fine cleaning stage.
  • a cyclone system comprises one or more cyclones connected in parallel.
  • the latter are pressure vessels into which the blast furnace gas is introduced tangentially at high speed, causing it to swirl.
  • the centrifugal force causes the particles to be thrown against the outer wall of the cyclone and slide down this outer wall into a dust bunker.
  • a dedusting system for blast furnace gas has also already been builds in which the dust bag is replaced by a single large cyclone (dedusting system of blast furnace N ° 2 in the Schwelgen plant of the company THYSSEN Krupp Stahl AG).
  • the main blast furnace gas line coming from the blast furnace is hereby introduced tangentially into the cyclone container, causing the blast furnace gas to swirl so that the dust separation takes place as already described above.
  • a large cyclone has by no means been able to displace the well-known dust bag from the market, although there has long been a need for more effective pre-cleaning of the blast furnace gas.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a dedusting system for blast furnace gas with a pre-cleaning stage which has a high degree of separation, but nevertheless the ones mentioned above
  • a dedusting system comprises a pre-cleaning stage and a fine cleaning stage in a known manner.
  • the pre-cleaning stage is formed by a large cyclone which comprises a vertical pressure vessel into which a top gas line coming from the blast furnace opens.
  • an axial introduction device for the blast furnace gas is provided at the upper end of the pressure vessel, to which the blast furnace gas line coming from the blast furnace can be connected from above.
  • This axial introduction device is designed such that it introduces the blast furnace gas in the axial direction into the pressure vessel.
  • a swirl device with guide vanes is arranged below the introduction device.
  • the axial introduction device for the blast furnace gas compared to a tangential introduction device, considerably simplifies the connection of the large cyclone to the blast furnace gas line coming from the blast furnace.
  • the latter are connected to the axial introduction device from above and are thus supported vertically above the cyclone. This significantly simplifies the not insignificant support problem.
  • the pre-cleaned blast furnace gas could e.g. at the bottom of the cyclone through a central outlet port.
  • the introduction device advantageously has at least two upstream inlet ports which open into the pressure vessel all around the central outlet port. The more inlet ports the inlet device has, the more homogeneous the flow of the swirl device in the pressure vessel is, of course.
  • the inlet device advantageously has a distributor outside the pressure vessel. The latter comprises a connection piece oriented vertically upwards, as well as pipe branches oriented downwards.
  • the blast furnace gas pipe coming from the blast furnace is connected to the central connection piece, and the inlet pieces of the inlet device are connected to the pipe branches.
  • the fine cleaning stage can therefore be connected to the central outlet connection of the pressure vessel by means of a connecting line which is passed between two adjacent pipe branches of the distributor.
  • the distributor is preferably axially symmetrical.
  • the introduction device advantageously has a conical inlet bell that widens downward and is traversed by the central outlet nozzle.
  • An annular gap is formed between the lower edge of the inlet bell and the wall of the pressure vessel in which the swirl device is accommodated.
  • This inlet bell is advantageous from the central one Exhaust port worn so that pressure vessel and inlet bell can expand independently.
  • each of the guide vanes has at its outer end a fastening plate which is screwed on in a sealed manner to a flange which frames the corresponding slot in the wall of the pressure vessel.
  • the inner end of a guide vane can be inserted into a slot-shaped depression in the lower edge of the inlet bell in order to keep the gas flow that flows past the swirl device as small as possible.
  • Fig.2 an elevation as in Figure 1, but offset by 90 °; 3: a section of a swirl device; and
  • FIG. 4 shows a perspective view, partly in section, of the swirl device according to FIG. 3; 5: an elevation, partly drawn as a section, of a pre-cleaning stage as in FIG. 1, a large cyclone being installed in an existing dust bag.
  • the pre-cleaning stage shown in FIGS. 1 and 2 of a dedusting system for blast furnace gas according to the invention is formed by a large cyclone, which is designated globally by reference number 10.
  • the blast furnace gas to be cleaned is fed to the pre-cleaning stage via a top gas line 12 which comes directly from the blast furnace gas (not shown).
  • the large cyclone 10 comprises a vertical, cylindrical one
  • Pressure vessel 14 The lower end of the pressure vessel 14 forms a dust bunker 16 which can be emptied in a known manner via a lock unit 18.
  • a lock unit 18 In Figure 2, for example, the emptying of the lock unit 18 is over a chute 20 indicated in a railroad car 22.
  • the upper end of the pressure vessel 14 is shown in section in FIGS. 1 and 2. It is sealed gas-tight by a dome hood 24. As can be seen from FIG. 2, this dome hood 24 has two peripheral inlet connectors 26, 28, which are arranged symmetrically to the central axis 30 of the pressure container 14. The angle ⁇ between the central axis 30 of the pressure vessel 14 and the central axis 32 of an inlet connector 26 is approximately 30 °.
  • the reference numeral 34 denotes an axially symmetrical distributor 34 in FIG. 1 (the axis of symmetry of the distributor is the axis 30).
  • This distributor 34 has the shape of a downpipe. It has two downwardly directed pipe branches 36, 38 with which it is connected to the two inlet connections 26, 28 of the dome hood 24, and a connection connection 40 oriented vertically upwards. The latter is connected to the top gas line 12 via a compensator 42 and possibly a shut-off device 44.
  • the blast furnace gas line 12 is supported vertically on an upper support structure 46, which in turn is supported vertically on a lower support structure 48 which supports the large cyclone 10 or is supported laterally at its upper end. However, it is not excluded to support the blast furnace gas line 12 directly vertically on the pressure vessel 14.
  • the blast furnace gas is introduced essentially axially into the pressure vessel 14 via the connecting pieces 26, 28.
  • it meets an inlet bell 50, which widens conically downward and is arranged in the center of the pressure vessel 14 in such a way that an annular gap 56 is formed between the lower edge 52 of the inlet bell 50 and the wall 54 of the pressure vessel.
  • a swirl device 58 is arranged in this annular gap 56, the structure of which is described below.
  • the swirl device 58 sets the blast furnace gas introduced axially into the annular gap 56 in a swirl movement about the axis 30 of the pressure vessel 14.
  • the particles in the blast furnace gas are thrown by centrifugal force against the cylindrical outer wall 54 of the pressure vessel 14 and slip this outer wall 54 down. Here they arrive in the dust bunker 16 already described.
  • the gas flow is deflected upwards again, where it opens below the inlet bell 50 into a central outlet connection 60, which is arranged coaxially with the central axis 30 of the pressure vessel.
  • the inlet bell 50 is traversed in a gas-tight manner by the central outlet connection 60 and is also carried exclusively by this connection.
  • the dome 24 is also gas-tight traversed by the central outlet 60, the latter being gas-tight but at the same time axially displaceable through a pipe socket 62 built into the dome 24, so that the outlet 60 can freely expand relative to the dome 24 (see FIG. 2).
  • the central outlet connection 60 is connected above the dome hood to a gas line 64 which forwards the pre-cleaned blast furnace gas to the fine cleaning stage (not shown). This gas line 64 coming laterally from above is carried out between the two pipe branches 36, 38 of the distributor 34.
  • the swirl device 58 comprises a large number (for example 30) of guide vanes 66 which, for example, have an overlap of approximately 20 to 40% and an angle of attack ⁇ of 15 to 30 °.
  • Each of the guide vanes 66 is inserted into the swirl device 58 from the outside through a slot 68 in the wall 54 of the pressure vessel 14.
  • These slots 68 are all bordered on the outside of the wall 54 by a frame 70 which carries a flange 72.
  • the guide vanes 66 in turn each comprise an airfoil 74, which can be flat or curved, and a fastening plate 76 which is screwed onto the flange 72 in a gas-tight manner.
  • the airfoil 74 extends cantilevered from the mounting plate 76 into the pressure vessel 14.
  • the inner end of each airfoil 74 can be inserted with play on all sides into a slot-shaped depression 78 of a wear lining 79 of the lower edge 52 of the inlet bell 50.
  • the blades 74, the wall 54, the inlet bell 50, the deflection bell 59, and all other parts which are subjected to severe abrasion in the cyclone 10 by the blast furnace dust are of course provided with a wear lining 79 consisting, for example, of a ceramic material.
  • a great advantage of the swirl device 58 is that the guide vanes 66 can be replaced individually from the outside. In fact, they can be simply pulled out of the pressure vessel 14 from an outer stage 80 or pushed into the pressure vessel 14.
  • Guide webs 82 on the airfoil 74 here facilitate the mounting of the guide vanes 66 by centering the airfoil 74 in the frame 70.
  • FIG. 5 shows an interesting possibility for a renovation according to the invention of the pre-cleaning stage of an existing dedusting system with an old dust bag 100.
  • the large cyclone 10 ' which is essentially identical in construction to the large cyclone 10 of FIGS. 1 to 4, is inserted axially into the decapitated pressure container 102 of the dust bag 100, from which all internals were removed in advance.

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Abstract

Die Vorreinigungsstufe einer Entstaubungsanlage für Hochofengas wird durch einen Grosszyklon (10) ausgebildet, der einen senkrecht stehenden Druckbehälter (14) umfasst. Eine vom Hochofen kommende Gichtgasleitung (12) ist an eine axiale Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) am oberen Ende des Druckbehälters (14) angeschlossen. Die Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) ist derart gestaltet, dass sie das Hochofengas in axialer Richtung in den Druckbehälter (14) einleitet. Eine Drallvorrichtung (58) mit Leitschaufeln (66) ist unterhalb der axialen Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) angeordnet. Sie versetzt das axial in den Druckbehälter (14) eingeleitete Hochofengas in eine Drallbewegung um die Achse (30) des Druckbehälters (14).

Description

Entstaubungsanlage für Hochofengas.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entstaubungsanlage für Hochofengas.
Entstaubungsanlagen für Hochofengas umfassen generell eine Vorreinigungsstufe und eine Feinreinigungsstufe. Die Vorreinigungsstufe wird durch einen sogenannten Staubsack ausgebildet. Letzterer besteht im wesentlichen aus einem großen, senkrecht stehenden Druckbehälter, der über eine Gasleitung großen Querschnitts mit der Hochofengicht verbunden ist. Aus der Gasleitung tritt das Gas senkrecht in den Druckbehälter ein, wobei die Querschnittsvergrößerung, beim Eintritt des Gases in den Druckbehälter, eine erhebliche Verminderung seiner Strömungsgeschwindigkeit bewirkt. Hierdurch fallen zumindest die gröbsten Partikel senkrecht aus dem Gasstrom aus, bevor dieser nach einer Richtungsumkehr am oberen Ende des Druckbehälters den Staubsack verläßt. Am unteren Ende des Druckbehälters werden die ausgeschiedenen Partikel in einen Staubbunker aufgefangen, aus dem sie über eine Schleusenvorrichtung abgezogen werden. Aus dem Staubsack gelangt das grob vorgereinigte Hochofengas dann in die Feinreinigung, welche normalerweise mindestens einen Gaswäscher oder Elektrofilter umfaßt.
Da mit dem Staubsack ein schlechter Abscheidegrad erreicht wird, kann das Hochofengas nach dem Staubsack noch durch eine Zyklonanlage geführt werden, bevor es zur Feinreinigungsstufe weitergeleitet wird. Eine solche Zyklonanlage umfaßt einen oder mehrere parallelgeschaltete Zyklone. Letztere sind Druckgefäße in die das Hochofengas tangential mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet wird, wodurch es in eine Drallbewegung versetzt wird. Dabei werden die Partikel durch die Fliehkraft an die Außenwand des Zyklons geschleudert und rutschen an dieser Außenwand nach unten in einen Staubbunker. Es erübrigt sich anzumerken, daß eine solche zweistufige Vorreiningung die Entstaubungsanlage wesentlich verteuert und eine aufwendige gasseitige Verrohrung für den Anschluß der parallelgeschalteten Zyklone erfordert.
Es wurde ebenfalls schon eine Entstaubungsanlage für Hochofengas ge- baut, in welcher der Staubsack durch einen einzigen Großzyklon ersetzt ist (Entstaubungsanlage des Hochofens N° 2 im Werk Schwelgen der Firma THYSSEN Krupp Stahl A.G.). Die vom Hochofen kommende Hauptgichtgasleitung wird hierbei tangential in den Zyklonbehälter eingeführt, wodurch das Hochofengas in eine Drallbewegung versetzt wird, so daß die Staubascheidung wie bereits weiter oben beschrieben erfolgt. Bis jetzt hat ein solcher Großzyklon den altbekannten Staubsack jedoch keineswegs vom Markt verdrängen können, obschon seit langem ein Bedarf für eine wirkungsvollere Vorreinigung des Hochofengases besteht. Die hauptsächlichen Gründe hierfür sind höchst- wahrscheinlich: (1) ein problematischer Anschluß der von der Hochofengicht kommenden Gichtgasleitung an den Großzyklon; (2) Bedenken betreffend den Verschleiß des Druckbehälters, und (3) ein Mangel an Erfahrungswerten betreffend den Einsatz solcher Großzyklone für die Vorreinigung von Hochofengasen. Zu Punkt (1) bleibt festzustellen, daß der tangentiale Anschluß der großen Gichtgasleitung (mit einem Querschnitt bis zu 4 m) an den Zyklonbehälter u.a. eine komplizierte Rohrleitungsführung platzaufwendigen seitlichen Stützkonstruktionen, zusätzlichen Rohrbogen und Kompensatoren und aufwendigen, gegen Ausbeulung verstärkten Rechteckkanäle erfordert. Soll ein bestehender Staubsack durch einen Großzyklon ersetzt werden, so bedingt dies wesentliche Änderungen an Gichtgasleitung und Stahlbau. Hierbei fehlt des öfteren der Platz für seitliche Stützkonstruktionen für die von der Hochofengicht kommende Gichtgasleitung. Es ist in diesem Zusammenhang ebenfalls darauf hinzuweisen, daß das Abstützen der von der Hochofengicht kommenden Gichtgasleitung, bedingt durch das hohe Gewicht der Leitung (schwere Feuer- festauskleidung), die zu berücksichtigende Windlast (großer Durchmesser) und die Temperaturausdehnung (große Länge und große Temperaturunterschiede) keineswegs unproblematisch ist. Zu Punkt (2) ist erklärend anzumerken, daß das in den Zyklon einströmende Gas mit großer Geschwindigkeit frontal auf die Behälterwand auftrifft, was zu einem starken Verschleiß führt. Zu Punkt (3) bleibt zu erwähnen, daß die Hochofenbetreiber u.a. befürchten, daß die vorausgesagten Abscheidecharakteristiken des Großzyklons nicht eingehalten werden. Da die Abscheidecharakteristiken eines solchen Zyklons jedoch ausschließlich durch die Geometrie des Zyklonbehälters und der tangentialen Gaseinführung festgelegt werden, ist eine spätere Nachbesserung der Abscheidecharakteristiken nur unter erheblichem Aufwand möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Ent- staubungsanlage für Hochofengas mit einer Vorreinigungsstufe zu schaffen, die einen hohen Abscheidegrad aufweist, trotzdem jedoch die oben erwähnten
Nachteile der bekannten Lösung mit einem Großzyklon als Vorreinigungsstufe nicht oder nur in abgeschwächter Form aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Entstaubungsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Eine solche Entstaubungsanlage umfaßt in bekannter Weise eine Vorreinigungsstufe und eine Feinreiningsstufe. Die Vorreinigungsstufe wird durch einen Großzyklon ausgebildet, der einen senkrecht stehenden Druckbehälter umfaßt, in den eine vom Hochofen kommende Gichtgasleitung einmündet. Erfindungsgemäß ist am oberen Ende des Druckbehälters eine axiale Einleitvorrichtung für das Hochofengas vorgesehen, an welche die vom Hochofen kommende Gichtgasleitung von oben anschließbar ist. Diese axiale Einleitvorrichtung ist derart gestaltet, daß sie das Hochofengas in axialer Richtung in den Druckbehälter einleitet. Eine Drallvorrichtung mit Leitschaufeln ist unterhalb der Einleitvorrichtung angeordnet. Sie ist derart gestaltet, daß sie das axial in den Druckbehälter eingeleitete Hochofengas in eine Drallbewegung um die Achse des Druckbehälters versetzt. Die im Hochofengas enthaltene Partikel werden hierbei durch die Fliehkraft an eine äußere Wand Druckbehälters geschleudert und rutschen an dieser Wand herunter. Es bleibt festzustellen, daß die axiale Einleitvorrichtung für das Hochofengas, im Vergleich zu einer tangentialen Einleitvorrichtung, den Anschluß des Großzyklons an die vom Hochofen kommende Gichtgasleitung wesentlich vereinfacht. Letztere von oben an die axiale Einleitvorrichtung angeschlossen werden und somit senkrecht oberhalb des Zyklons abgestützt werden. Hierdurch wird das nicht unwesentliche Abstützproblem bedeutend vereinfacht. Separate Stützkonstruk- tionen, zusätzliche Rohrbogen und Kompensatoren, sowie gegen Ausbeulung verstärkte Rechteckkanäle für einen seitlichen, tangentialen Anschluß des Druckbehälters entfallen. Weiterhin wird durch das axiale Einleiten des Hoch- ofengases der Verschleiß der Behälterwand im Einströmbereich stark reduziert. Die Drallbewegung des Hochofengases wird durch die Leitschaufeln erzeugt, welche ohne weiteres als leicht austauschbare Verschleißteile gestaltet sein können. Die erfindungsgemäße Entstaubungsanlage hat damit zusätzlich den Vorteil, daß durch Veränderungen an Leitschaufeln in der Drallvorrichtung, d.h. mit vertretbarem Aufwand, die Abscheidecharakteristik der Anlage zu jeder Zeit an neue Erfordernisse angepaßt werden kann.
Der vorgereinigte Hochofengas könnte z.B. am unteren Ende des Zyklons durch einen zentralen Auslaßstutzen entnommen werden. Da in den meisten Fällen der Hochofengas jedoch von oben in die nachfolgende Feinreinigungsstufe eintritt, ist es jedoch von Vorteil, den vorgereinigten Hochofengas am oberen Ende des Druckbehälters durch einen zentralen Auslaßstutzen zu entnehmen. In diesem Fall weist die Einleitvorrichtung vorteilhaft mindestens zwei nach oben ausgerichtete Einlaßstutzen auf, die rundum den zentralen Auslaßstutzen in den Druckbehälter einmünden. Je mehr Einlaßstutzen die Einleitvorrichtung aufweist, desto homogener ist natürlich die Anströmung der Drallvorrichtung im Druckbehälter. Für den Anschluß an die Gichtgasleitung weist die Einleitvorrichtung außerhalb des Druckbehälters vorteilhaft einen Verteiler auf. Letzterer umfaßt einen senkrecht nach oben ausgerichteten Anschlußstutzen, sowie nach unten ausgerichtete Rohrabzweigungen. Die vom Hochofen kommende Gichtgasleitung ist hierbei an den zentralen Anschlußstutzen, und die Einlaßstutzen der Einleitvorrichtung sind an die Rohrabzweigungen angeschlossen. Die Feinreinigungsstufe kann also mittels einer Anschlußleitung, die zwischen zwei benachbarten Rohrabzweigungen des Verteilers hindurch geführt wird, an den zentralen Auslaßstutzen des Druckbehälters angeschlossen werden. Der Verteiler ist vorzugsweise axialsymmetrisch ausgebildet.
Im Druckgehäuse weist die Einleitvorrichtung vorteilhaft eine konische, sich nach unten erweiternde Einlaßglocke auf, die von dem zentralen Auslaß- stutzen durchquert wird. Zwischen dem unteren Rand der Einlaßglocke und der Wand des Druckbehälters ist ein Ringspalt ausgebildet, indem die Drallvorrichtung untergebracht ist. Diese Einlaßglocke wird vorteilhaft von dem zentralen Auslaßstutzen getragen, so daß sich Druckbehälter und Einlaßglocke unabhängig voneinander ausdehnen können.
Die Leitschaufeln sind vorteilhaft von außen durch Schlitze in der Wand des Druckbehälters in die Drallvorrichtung eingesetzt, so daß sie relativ einfach auswechselbar sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jede der Leitschaufeln an ihrem äußeren Ende jeweils eine Befestigungsplatte auf, die abgedichtet auf einen Flansch aufgeschraubt ist, der den entsprechenden Schlitz in der Wand des Druckbehälters einrahmt. Das innere Ende einer Leitschaufel kann hierbei in eine schlitzförmige Vertiefung im unteren Rand der Einlaßglocke eingeführt sein, um den Gasstrom der an der Drallvorrichtung vorbeiströmt, so klein wie möglich zu halten.
Im folgenden wird nun ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 : einen Aufriß, teilweise als Schnitt gezeichnet, einer Vorreinigungsstufe einer erfindungsgemäßen Entstaubungsanlage für Hochofengas;
Fig.2: einen Aufriß wie in Figur 1 , jedoch um 90° versetzt; Fig.3: einen Ausschnitt einer Drallvorrichtung; und
Fig.4: eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, der Drallvorrichtung nach Figur 3; Fig.5: einen Aufriß, teilweise als Schnitt gezeichnet, einer Vorreinigungsstufe wie in Figur 1 , wobei ein Großzyklon in einen bestehenden Staubsack eingebaut wurde. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Vorreinigungsstufe einer erfindungsgemäßen Entstaubungsanlage für Hochofengas wird durch einen Großzyklon ausgebildet, der global mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das zu reinigende Hochofengas wird der Vorreinigungsstufe über eine Gichtgasleitung 12 zugeführt, welche unmittelbar von der Hochofengicht (nicht gezeigt) kommt.
Der Großzyklon 10 umfaßt einen senkrecht stehenden, zylindrischen
Druckbehälter 14. Das untere Ende des Druckbehälters 14 bildet einen Staub- bunker 16 aus, der in bekannter Weise über eine Schleuseneinheit 18 entleert werden kann. In Figur 2 ist z.B. die Entleerung der Schleuseneinheit 18 über eine Schurre 20 in einen Eisenbahnwagen 22 angedeutet.
Das obere Ende des Druckbehälters 14 ist in den Figuren 1 und 2 im Schnitt gezeigt. Es wird durch eine Kuppelhaube 24 gasdicht verschlossen. Wie aus Figur 2 ersichtlich, weist diese Kuppelhaube 24 zwei periphere Einlaßstut- zen 26, 28 auf, die symmetrisch zur zentralen Achse 30 des Druckbehälters 14 angeordnet sind. Der Winkel α zwischen der zentralen Achse 30 des Druckbehälters 14 und der zentralen Achse 32 eines Einlaßstutzens 26 beträgt ungefähr 30°.
Mit dem Bezugszeichen 34 ist in Figur 1 ein axialsymmetrische Verteiler 34 bezeichnet (die Symmetrieachse des Verteilers ist die Achse 30). Dieser Verteiler 34 hat die Form eines Hosenrohrs. Er weist zwei nach unten ausgerichtete Rohrabzweigungen 36, 38, mit denen er an die beiden Einlaßstutzen 26, 28 der Kuppelhaube 24 angeschlossen ist, sowie einen senkrecht nach oben ausgerichteten Anschlußstutzen 40 auf. Letzterer ist über einen Kompen- sator 42 und ggf. ein Absperrorgan 44, an die Gichtgasleitung 12 angeschlossen. Es bleibt anzumerken, daß sich die Gichtgasleitung 12 senkrecht auf einem oberen Traggerüst 46 abstützt, das sich wiederum senkrecht auf einem unteren Traggerüst 48 abstützt, das den Großzyklon 10 trägt, bzw. an seinem oberen Ende seitlich abstützt. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, die Gicht- gasleitung 12 unmittelbar senkrecht auf dem Druckbehälter 14 abzustützen.
Über die Anschlußstutzen 26, 28 wird das Hochofengas im wesentlichen axial in den Druckbehälter 14 einleitet. Hier trifft es eine sich nach unten konisch erweiternde Einlaßglocke 50, welche im Druckbehälter 14 derart mittig angeordnet ist, daß zwischen dem unteren Rand 52 der Einlaßglocke 50 und der Wand 54 des Druckbehälters ein Ringspalt 56 ausgebildet ist. In diesem Ringspalt 56 ist eine Drallvorrichtung 58 angeordnet, deren Aufbau weiter unten beschrieben wird.
Die Drallvorrichtung 58 versetzt das axial in den Ringspalt 56 eingeleitete Hochofengas in eine Drallbewegung um die Achse 30 des Druckbehälters 14. Hierbei werden die Partikel im Hochofengas durch die Fliehkraft an die zylindrische Außenwand 54 des Druckbehälters 14 geschleudert und rutschen an dieser Außenwand 54 nach unten. Hier gelangen sie in den bereits beschriebenen Staubbunker 16. An einer unteren Umlenkglocke 59 wird der Gasstrom wieder nach oben umgelenkt, wo er unterhalb der Einlaßglocke 50 in einen zentralen Auslaßstutzen 60 einmündet, der koaxial zur zentralen Achse 30 des Druckbehälters angeordnet ist. Die Einlaßglocke 50 wird von dem zentralen Auslaßstutzen 60 gasdicht durchquert und wird auch ausschließlich von diesem Stutzen getragen. Die Kuppelhaube 24 wird ebenfalls vom zentralen Auslaßstutzen 60 gasdicht durchquert, wobei letzterer gasdicht aber zugleich axial verschiebbar durch einen in die Kuppelhaube 24 eingebauten Rohrstutzen 62 geführt ist, so daß der Auslaßstutzen 60 sich relativ zur Kuppelhaube 24 frei ausdehnen kann (siehe Figur 2). Wie ebenfalls aus Figur 2 ersichtlich, ist der zentrale Auslaßstutzen 60 oberhalb der Kuppelhaube an eine Gasleitung 64 angeschlossen, welche das vorgereinigte Hochofengas zur Feinreinigungsstufe (nicht gezeigt) weiterleitet. Diese seitlich von oben kommende Gasleitung 64 ist zwischen den beiden Rohrabzweigungen 36, 38 des Verteilers 34 durchgeführt.
Die Drallvorrichtung 58 wird jetzt anhand der Figuren 3 und 4 näher beschrieben. Sie umfaßt eine Vielzahl (d.h. z.B. 30) Leitschaufeln 66, welche z.B. eine Überdeckung von zirka 20 bis 40% und einen Anstellwinkel δ von 15 bis 30° aufweisen. Jede der Leitschaufeln 66 ist von außen durch einen Schlitz 68 in der Wand 54 des Druckbehälters 14 in die Drallvorrichtung 58 eingesetzt. Diese Schlitze 68 sind an der Außenseite der Wand 54 alle jeweils von einem Rahmen 70 eingefaßt, der einen Flansch 72 trägt. Die Leitschaufeln 66 umfassen ihrerseits jeweils ein Schaufelblatt 74, das eben oder gekrümmt ausgeführt sein kann, sowie eine Befestigungsplatte 76 die gasdicht auf den Flansch 72 aufgeschraubt ist. Das Schaufelblatt 74 ragt freitragend von der Befestigungsplatte 76 in den Druckbehälter 14 hinein. Hierbei kann das innerer Ende eines jeden Schaufelblatts 74 mit allseitigem Spiel in eine schlitzförmige Vertiefung 78 einer Verschleißauskleidung 79 des unteren Rands 52 der Einlaßglocke 50 eingeführt sein. Es besteht jedoch keine feste mechanische Verbindung zwischen den Leitschaufeln 66 und der Einlaßglocke 50, so daß sich letztere relativ zum Druckbehälter 14 frei ausdehnen kann. Die Schaufelblätter 74, die Wand 54, die Einlaßglocke 50, die Umlenkglocke 59, sowie alle anderen Teile die im Zyklon 10 einer starken Abrasion durch den Hochofenstaub ausgesetzt sind, sind selbstverständlich mit einer Verschleißauskleidung 79, bestehend z.B. aus einem Keramikmaterial, versehen.
Ein großer Vorteil der Drallvorrichtung 58 besteht darin, daß die Leit- schaufeln 66 einzeln von außen auswechselbar sind. Sie können in der Tat von einer äußeren Bühne 80 aus, einfach aus dem Druckbehälter 14 herausgezogen, bzw. in den Druckbehälter 14 hineingeschoben werden. Führungsstege 82 am Schaufelblatt 74 erleichtern hierbei das Montieren der Leitschaufeln 66, indem sie das Schaufelblatt 74 im Rahmen 70 zentrieren. Abschließend bleibt anzumerken, daß bei einem ausreichend großen Schlitz 68 in der Wand 54, sogar Leitschaufeln 66 mit einem anderen Einstellwinkel δ, einer anderen Überlappung und/oder einer anderen Krümmung eingesetzt werden können. Dies bedeutet u.a. daß die Abscheidecharakteristik des Zyklons 10 mit vertretbarem Aufwand nachträglich verändert werden kann. So kann z.B. ein Hoch- ofenbetreiber der den Zink- oder Bleigehalt in dem Staub aus der Vorreinigungsstufe reduzieren will, die Drallvorrichtung 58 derart umgestalten lassen, daß der Zyklon eine untere Abscheidegrenze von zirka 16 μm Korngröße aufweist. Die vorgestellte Entstaubungsanlage eröffnet dem Hochofenbetreiber somit neue Möglichkeiten die Entstaubung der Hochofengase zu optimieren. In Figur 5 ist eine interessante Möglichkeit für eine erfindungsgemäße Renovierung der Vorreinigungsstufe einer bestehenden Entstaubungsanlage mit einem alten Staubsack 100 gezeigt. Der Großzyklons 10', der im wesentlichen baugleich mit dem Großzyklon 10 der Figuren 1 bis 4 ist, ist hierbei axial in den geköpften Druckbehälter 102 des Staubsacks 100 eingesetzt, aus dem sämtli- ehe Einbauten im Voraus entnommen wurden. Lediglich das Kopfende 104 des Großzyklons 10' ragt aus dem Druckbehälter 102 heraus. Es ist an den oberen Rand des geköpften Druckbehälters 102 mittels einer gasdichten Verbindung 106 angeschloßen. Der untere Teil des Großzyklons 10' ragt dagegen axial in den Druckbehälter 102 hinein und weist an seinem Fußende eine Einmündung 108 in einen Staubbunker 116 auf. Letzterer wird durch den Staubbunker des alten Staubsacks 100 ausgebildet. Die Stützkonstruktion 110 für die von der Hochofengicht kommende Gichtgasleitung 112 stützt sich auf dem Druckbe- hälter 102 des Staubsacks 100 ab. Diese Ausgestaltung weist den wesentlichen Vorteil auf, daß der alte Staubsack 100 nicht völlig ausgebaut werden muß, und daß die Umänderungen am Stahlbau oder an den Gichtgasleitungen auf ein Minimum beschränkt werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Entstaubungsanlage für Hochofengas umfassend eine Vorreinigungsstufe und eine Feinreiningsstufe, wobei die Vorreinigungsstufe durch einen Großzyklon (10) ausgebildet wird, der einen senkrecht stehenden Druckbehälter (14) umfaßt, in den eine vom Hochofen kommende Gichtgasleitung (12) einmündet; gekennzeichnet durch eine axiale Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) für das Hochofengas am oberen Ende des Druckbehälters (14) an welche die vom Hochofen kommende Gichtgasleitung (12) von oben anschließbar ist, wobei diese Einleitvorrich- tung (34, 26, 28, 50) derart gestaltet ist, daß sie das Hochofengas in axialer
Richtung in den Druckbehälter (14) einleitet; eine Drallvorrichtung (58) mit Leitschaufeln (66) unterhalb der axialen Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50), wobei diese Drallvorrichtung (58) derart gestaltet ist, daß sie das axial in den Druckbehälter (14) eingeleitete Hoch- ofengas in eine Drallbewegung um die Achse (30) des Druckbehälters (14) versetzt.
2. Entstaubungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Druckbehälters (14) ein zentraler Auslaßstutzen (60) für das Hochofengas aus dem Druckbehälter (14) austritt; und daß die Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) mindestens zwei nach oben ausgerichtete Einlaßstutzen (26, 28) aufweist, die rundum den zentralen Auslaßstutzen (60) in den Druckbehälter (14) einmünden.
3. Entstaubungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) außerhalb des Druckbehälters (14) einen Verteiler (34) umfaßt, der einen senkrecht nach oben ausgerichteten Anschlußstutzen (40) und nach unten ausgerichtete Rohrabzweigungen (36, 38) aufweist, wobei die vom Hochofen kommende Gichtgasleitung (12) an den senkrechten Anschlußstutzen (40), und die Einlaßstutzen (26, 28) der Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) an die Rohrabzweigungen (36, 38) angeschlossen sind; und daß eine Anschlußleitung (64) der Feinreinigungsstufe zwischen zwei Rohrabzweigungen (36, 38) des Verteilers (34) hindurch geführt ist und an den zentralen Auslaßstutzen (60) des Druckbehälters (14) angeschlossen ist.
4. Entstaubungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (34) axialsymmetrisch ausgebildet ist.
5. Entstaubungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitvorrichtung (34, 26, 28, 50) im Druckgehäuse (14) eine konische, sich nach unten erweiternde Einlaßglocke (50) aufweist, die von dem zentralen Auslaßstutzen (60) durchquert wird, wobei zwischen dem unteren Rand (52) der Einlaßglocke (50) und der Wand (54) des Druckbehälters (14) ein Ringspalt (56) ausgebildet ist, indem die Drallvorrichtung (58) untergebracht ist.
6. Entstaubungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßglocke (50) von dem zentralen Auslaßstutzen (60) getragen wird.
7. Entstaubungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (66) von außen durch Schlitze (68) in der Wand (54) des Druckbehälters (14) in die Drallvorrichtung (58) eingesetzt sind.
8. Entstaubungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitschaufel (66) an ihrem äußeren Ende eine Befestigungsplatte (76) aufweist, die abgedichtet auf einen Flansch (72) aufgeschraubt ist, welcher den Schlitz (68) in der Wand (54) des Druckbehälters (14) einrahmt.
9. Entstaubungsanlage nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende einer Leitschaufel in eine schlitzförmige Vertiefung im unteren Rand der Einlaßglocke (50) mit allseitigem Spiel eingeführt ist.
10. Entstaubungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Großzyklon (101) axial einen alten Staubsack (100) der Vorreinigungsstufe eingesetzt ist, welcher einen geköpften Druckbehälter (102) und einen Staubbunker (116) aufweist.
11. Entstaubungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Großzyklon (10') in den geköpften Druckbehälter (102) des Staub- sacks (100) derart eingesetzt ist, daß lediglich sein Kopfende (104) herausragt; daß das Kopfende (104) des Großzyklons 10' an den oberen Rand des geköpften Druckbehälters (102) mittels einer gasdichten Verbindung (106) angeschloßen ist; und daß der Großzyklons (10') an seinem Fußende eine Einmündung (108) in einen Staubbunker (116) aufweist, wobei dieser Staubbunker (116) durch den Druckbehälter (102) des Staubsacks (100) ausgebildet wird.
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