DE3130913A1 - "METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A BLAST FURNACE PLANT" - Google Patents

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke & Partner, patent attorneys in Essen

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren ZUE2 Betrieb einer Hochofenanlage für die Verhüttung von Erzen, insbesondere Eiseherzen, - mitThe invention relates to a method ZUE2 operation of a blast furnace for the smelting of ores, especially iron hearts, - with

Gegendruckhochofen,Counter pressure furnace,

Gichtgasreinigungseinrichtung, gegebenenfalls Energierückgewinnungsanlage mit Expansionsturbine, undBlast furnace gas cleaning device, if necessary energy recovery system with expansion turbine, and

Gegendruckregelanlage,Back pressure control system,

wobei die Gegendruckregelanlage ein Druckregelventil für die Regelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Gegendruckhochofens sowie eine Gegendruckregelung mit Istwert-Druckmeßvorrichtung, Regler und Stelleinrichtung für das Druckregelventil aufweist und wobei durch Betriebsumschaltungen, z. B. Begichtungsvorgänge, Winderhitzerwechsel, für vorgegebene Störungszeiten Störungen des stationären Betriebes auftreten, welche Veränderungen der Gichtgasmenge bewirken. - Bekanntlich arbeitet man bei der Verhüttung von Erzen aus metallurgischen Gründen in neuerer Zeit mit einem erhöhten Gasdruck im Hochofen und damit mit einem erhöhten Gegendruck an der Gicht. Der erhöhte Druck wirkt sich auf die strömungstechnischen Vorgänge im Hochofen günstig aus. Die.Druckerhöhung vergrößert außerdem die Verweildauer der Gase im Hochofen und nimmt Einfluß auf die thermodynamisehen Zusammenhänge sowie auf die Reaktionskinetik. Andererseits kann aus Gründen des Umweltschutzes auf Gichtgasreinigungsmaßnahmen nicht verzichtet werden. Aus Gründen der Energieersparnis ist darüber hinaus im allgemeinen zusätzlich eine Energierückgewinnung anzustreben. Sie erfolgt mit Hilfe von Expansionsturbinen, die auf Generatoren eines elektrischenwherein the back pressure control system has a pressure control valve for regulating the top gas pressure at the top of the back pressure furnace as well as a back pressure control with actual value pressure measuring device, controller and adjusting device for the pressure control valve having and wherein by operational switchovers, z. B. Verstellvorgangs, Winderheater change, for given Disturbance times Disturbances of the stationary operation occur, which cause changes in the furnace gas quantity. - As you know For metallurgical reasons, one has recently worked with an increased gas pressure in the blast furnace in the smelting of ores and thus with an increased counter pressure on the gout. The increased pressure affects the fluidic processes cheap in the blast furnace. The pressure increase also increases the residence time of the gases in the blast furnace and influences the thermodynamic relationships and the reaction kinetics. On the other hand, for reasons of environmental protection, furnace gas cleaning measures can be used not be waived. In addition, for reasons of energy saving, it is generally additional to strive for energy recovery. It takes place with the help of expansion turbines, which on generators of an electric

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Netzes, Kompressoren oder dergleichen arbeiten. Gegendruckbetrieb nach den metallurgischen und physikalischen Erfordernissen¹, Gichtgasreinigung und gegebenenfalls Energierückgewinnung bedeuten komplexe Forderungen, die bisher nicht gemeinsam in ausreichendem Maße optimierbar sind. Befriedigend arbeiten die bekannten Maßnahmen nur im stationären Betrieb. Stationärer Betrieb bezeichnet einen Betrieb, in dem alle Betriebsparameter j zeitlich als ausreichend konstant angesehen werden können. Tat- j sächlich ändern sich aber die Betriebsparameter, und zwar insbesondere bei Begichtungsvorgängen und Winderhitzerwechsel, aber auch bei Änderungen der Zusatzbrennstoffraten, Verhüttungsablauf und dergleichen. Der praktische Betrieb verläuft insoweit instationär. Untersuchungen haben ergeben, daß in Abhängigkeit vom Aufbau der Hochofenanlage insgesamt und abhängig von den speziellen Betriebsverhältnissen bei Veränderung der Betriebsparameter in der Gichtgasmenge Schwankungen zwischen 15 und 60 ·' auftreten können.Network, compressors or the like work. Back-pressure operation according to the metallurgical and physical requirements ¹ , furnace gas cleaning and, if necessary, energy recovery mean complex requirements which up to now could not be optimized jointly to a sufficient extent. The known measures only work satisfactorily in stationary operation. Stationary operation refers to an operation in which all operating parameters j can be viewed as sufficiently constant over time. In fact, however, the operating parameters change, in particular when charging processes and changing the heater, but also when changing the additional fuel rates, the smelting process and the like. In this respect, practical operation is unsteady. Investigations have shown that, depending on the structure of the blast furnace overall and depending on the special operating conditions, fluctuations between 15 and 60 · 'can occur in the furnace gas quantity when the operating parameters change.

Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten Maßnahmen wird der Gichtgasdruck an der Gicht des Hochofens konstant gehalten. Die beschriebenen Störungen werden hingenommen und nicht ausgeregelt. Die Regelung des Gichtgasdruckes und damit des Gegendruckes an der Gicht des Druckhochofens erfolgt durch üblichen Istwert/Sollwert-Vergleich und nach Maßgabe der daraus resultierenden Abweichungen erfolgt der Regeleingriff. Zumeist funktionieren dabei Bauteile der Gichtgasreinigungsanlage und/oder der Energierückgewinnungsanlage als Druckregelventile wenn dabei auch auf spezielle Probleme der Gichtgasreinigung bzw. der Energierückgewinnung zusätzlich Rücksicht genommen wird.As part of the measures known (from practice), the Top gas pressure at the top of the blast furnace kept constant. The disturbances described are accepted and not corrected. The regulation of the furnace gas pressure and thus the counter pressure at the top of the pressure furnace is carried out by means of the usual actual value / target value comparison and in accordance with the resulting Control intervention takes place in the event of deviations. Most of the time, components of the furnace gas cleaning system and / or function the energy recovery system as pressure regulating valves, albeit on special problems of furnace gas cleaning or the Energy recovery is also taken into account.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem die beschriebenen Störungen des stationären Betriebes durch regeltechnische Maßnahmen weitgehend kompensiert sind, so daß sowohl Gichtgasreinigung als auch Energierückgewinnung ohne erhebliche Funktionsbeeinträchtigung durch solche Störungen arbeiten, - aber auch der metallurgische Prozeß günstig beeinflußt wird.The invention is based on the object of specifying a method in which the described disturbances of the stationary operation are largely compensated by technical control measures are, so that both furnace gas cleaning and energy recovery without significant functional impairment by such Disturbances work, - but also the metallurgical process is favorably influenced.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß den Betriebsumschaltungen Steuersignale zugeordnet werden, die der Gegendruckregelung zugeführt werden, und daß durch die Gegendruckregelung nach Maßgabe der Steuersignale die Veränderungen der Gichtgasmenge während der Störungszeiten kompensiert werden Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß die beschriebenen Störungen, insbesondere die Begichtungsvorgänge sowie der Winderhitzerwechsel, durch entsprechende aktive Schaltungsmaßnahmen eingeleitet werden. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß von diesen Schaltungsmaßnahmen ohne weiteres Signale abgeleitet werden können, die als Steuersignale zum Zwecke der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe einsetzbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren nimmt diese Signale, um der vorhandenen Gegendruckregelung noch vor der durch die Störungen hervorgerufenen Druckabweichung eine zusätzliche Größe aufzuschalten. Diese Größe bewirkt innerhalb vorgegebener Druckregelabweichungsgrenzwerte bei einem Anstieg der Gasmenge ein Ansteigen des Gegendruckes bei einem Mengenabfall eine Senkung des Gegendruckes. Diese Größe ist so zu wählen, daß durch Komprimieren bzw. Entspannen der Gichtgasmenge eine Vergleichmäßigung des Gichtgasdurchflusses erreicht wird. Eine Vergleichmäßigung ist außerdem erreichbar durch den Einsatz eines Gichtgasdurchflußreglers. Der Einsatz dieses Durchflußreglers istTo solve this problem, the invention teaches that the operational switchovers Control signals are assigned, which are fed to the back pressure control, and that by the back pressure control in accordance with the control signals, the changes in the blast furnace gas quantity can be compensated for during the malfunction times The invention makes use of the fact that the disturbances described, in particular the filling processes and the change of the heater, can be initiated by appropriate active switching measures. The invention is based on knowledge from that from these circuit measures signals can be derived without further ado that are used as control signals for the purpose can be used to achieve the object of the invention. The inventive method takes these signals to the existing To add an additional variable before the pressure deviation caused by the disturbances. This variable causes an increase within specified pressure control deviation limit values when the amount of gas increases of the back pressure in the event of a decrease in volume, a reduction in the back pressure. This size is to be chosen so that by compressing it or relaxation of the furnace gas quantity, the furnace gas flow rate is equalized. An equalization can also be achieved through the use of a furnace gas flow regulator. The use of this flow regulator is

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durch die vorgegebenen Regelabweichungsgrenzwerte der Gegendruckregelung bestimmt. Ausgehend von dieser Grundkonzeption lehrt die Erfindung im einzelnen zunächst, daß bei einem Anstieg der Gichtgasmenge der Sollwert für den Gegendruck erhöht/ bei einem Abfall der Gichtgasmenge der Sollwert für den Gegendruck erniedrigt sowie durch Komprimieren bzw. Entspannen des Gichtgases im Druckhochofen der Gichtgasdurchfluß vergleichmäßigt wird. Eine zusätzliche Mengenregelung erreicht man dadurch, daß der Gegendruckregelung die Änderungen der Gichtgasmenge in der Zeiteinheit, d. h. die Größe dF/dt, zum Ausregeln der Störungen aufgeschaltet wird.by the specified control deviation limit values of the back pressure control certainly. Based on this basic conception, the invention initially teaches in detail that with a If the furnace gas quantity rises, the setpoint for the back pressure increases / if the furnace gas quantity drops, the setpoint for the back pressure is lowered and the top gas flow is reduced by compressing or releasing the top gas in the pressure furnace is equalized. An additional amount control is achieved in that the back pressure control changes the Amount of furnace gas in the unit of time, d. H. the quantity dF / dt, is switched on to compensate for the disturbances.

Erfolgt die Störung durch einen Begichtungsvorgang, so wird man die Steuersignale mit einem vorgegebenen zeitlichen Abstand vor Beginn des Begichtungsvorganges der Gegendruckregelung zuführen und dadurch den Sollwert für die Gegendruckregelanlage anheben. Erfolgt die Störung durch einen Winderhitzerwechsel, so kann lediglich die Veränderung der Gichtgasmenge in der Zeiteinheit, d. h. die Größe dF/dt, zum Äusregeln der Störungen aufgeschaltet werden.If the disruption is caused by a watering process, the control signals will be given with a predetermined time interval Before the start of the coating process, feed the back pressure control and thereby the setpoint for the back pressure control system raise. If the disturbance occurs due to a change in the heater, only the change in the amount of gas in the furnace can occur Unit of time, d. H. the quantity dF / dt can be added to correct the disturbances.

Im folgenden werden die Erfindung sowie die erreichten Vorteile anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen:The following are the invention and the advantages achieved explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1 das Schema einer Hochofenanlage, die vor das-erfindungsgemäße Verfahren eingerichtet ist,Fig. 1 is the scheme of a blast furnace system, which before the invention Procedure is in place,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Begichtungsvorgang als Störung erläutert, Fig. 2 is a graph showing the inventive Procedure for an inspection process explained as a disruption,

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Fig. 3 eine graphische Darstellung, die das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Wiriderhitzerwechsel als Störung erläutert .3 shows a graphic illustration which explains the method according to the invention in the event of a change in Wiriderhitzer as a disturbance .

Die in Fig. 1 dargestellte Hochofenanlage arbeitet mit einem Gegendruckhochofen 1. Sie besitzt eine Gichtgasreinigungseinrichtung 2 und eine Energierückgewinnungsanlage 3 mit Expansionsturbine 4. Zur Hochofenanlage gehört eine Gegendruckregelanlage 5. Die Gegendruckregelanlage 5 weist ein Druckregelventil 6 für die Regelung des Gichtgasdruckes an der Gicht 7 des Gegendruckhochofens 1 sowie eine Gegendruckregelung mit Istwert-Druckmeßvorrichtung 8, Regler 9 und Stelleinrichtung 10 für das Druckregelventil 6 auf. - Durch Betriebsumschaltungeni, z. B. Begichtungsvorgänge, Winderhitzerwechsel und dergleichen, treten für vorgegebene Störungszeiten Störungen des stationären Betriebes auf. Diese bewirken Veränderungen der Gichtgasmenge. Mit diesen Störungen beschäftigt sich die Erfindung, die weiter unten ausführlicher erläutert .wird.The blast furnace system shown in Fig. 1 works with a counter pressure furnace 1. It has a top gas cleaning device 2 and an energy recovery system 3 with an expansion turbine 4. The furnace system includes a back pressure control system 5. The back pressure control system 5 has a pressure control valve 6 for regulating the top gas pressure at the top 7 of the Back pressure furnace 1 and a back pressure control with actual value pressure measuring device 8, controller 9 and adjusting device 10 for the pressure control valve 6 . - By switching operations i, e.g. B. charging processes, change of heater and the like, disturbances of the stationary operation occur for predetermined breakdown times. These cause changes in the amount of blast furnace gas. The invention, which is explained in more detail below, deals with these disturbances.

Die Gichtgasreinigungseinrichtung 2 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Trockenentstauber 11 und einem Waschturm 12 mit Ringspaltwascher 13. Die Energierückgewinnungsanlage 3 weist eine Expansionsturbine 4 auf, die auf einen Generator arbeitet. Der Expansionsturbine 4 sind eine Einströmleitung 15, eine Abströmleitung 16 und die üblichen, für die Steuerung der Expansionsturbine 4 erforderlichen Bypaßleitungen 17 zugeordnet. The furnace gas cleaning device 2 consists in the exemplary embodiment from a dry dust extractor 11 and a washing tower 12 with annular gap washer 13. The energy recovery system 3 has an expansion turbine 4 which is connected to a generator is working. The expansion turbine 4 are an inflow line 15, an outflow line 16 and the usual ones for controlling the Expansion turbine 4 required bypass lines 17 assigned.

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Die Gegendruckregelanlage 5 ist zunächst mit einem dick ausgezogenen Regelkreis 18 versehen. Diesem Regelkreis 18 gehört der Ringspaltwascher 13 als Druckregelventil 6 für die Regelung des Gasdruckes an der Gicht 7 des Gegendruckhochofens 1 an. Die Istwert-Druckmeßvorrichtung 8 befindet sich in und an der Gicht-j gasleitung 19 in der Nähe der Gicht 7. Der Sollwert wird dem Regler 9 bei 20 aufgegeben und der Stellmotor 21 verstellt den Einbaukörper 22 des Ringspaltwaschers 13. Zusätzlich kann über einen mit Schlangenlinien angedeuteten Regelkreis 23 der Differenzdruck geregelt werden, mit dem der Ringspaltwascher 13 als Differenzdruckwascher arbeitet. Mit gestrichelten Linien bzw. strichpunktierten Linien wurden Regelkreise 24, 25 angedeutet, die erkennen lassen, daß die Druckregelung an der Gicht 7 des Gegendruckhochofens 1 auch über die Expansionsturbine 4 bzw. andere Aggregate der Energierückgewinnungsanlage 3 erfolgen kann. Insoweit handelt es sich um bekannte Maßnahmen.The back pressure control system 5 is initially drawn out with a thick Control circuit 18 provided. This control circuit 18 includes the annular gap washer 13 as a pressure control valve 6 for the control of the gas pressure at the furnace 7 of the counter-pressure furnace 1. The actual value pressure measuring device 8 is located in and on the gout j gas line 19 in the vicinity of the gout 7. The setpoint is given to the controller 9 at 20 and the servomotor 21 adjusts the Built-in body 22 of the annular gap washer 13. In addition, the differential pressure can be measured via a control circuit 23 indicated by serpentine lines be controlled, with which the annular gap washer 13 works as a differential pressure washer. With dashed lines or dash-dotted lines, control loops 24, 25 were indicated, which show that the pressure regulation at the top 7 of the counterpressure furnace 1 also takes place via the expansion turbine 4 or other units of the energy recovery system 3 can take place. In this respect, these are known measures.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zusätz.-liche Aggregate 26, 27 vorgesehen. Das ist zunächst ein Aggregat; 26/ mit dem bei einem Anstieg der Gichtgasmenge der Sollwert für den Gegendruck erhöht, bei einem Abfall der Gichtgasmenge der Sollwert für den Gegendruck erniedrigt sowie durch Komprimieren bzw. Entspannen des Gichtgases im Gegendruckhochofen 1 der Gichtgasdurchdruck vergleichmäßigt werden. Das Aggregat 26 bewirkt über eine Leitung 28 eine entsprechende Störgrößenaufschaltung. Dem Aggregat 26 werden über eine Leitung 29 Steuersignale zugeführt/ die ihrerseits den Betriebsumschaltungen zugeordnet sind. Das Aggregat 26 bewirkt, daß durch die Gegendruckregelung nach Maßgabe der Steuersignale die Veränderungen der Gichtgasmenge während der Störungszeiten möglichst vollständig kompensiert werden. Außerdem ist das Aggregat 27 vor-To carry out the method according to the invention, additional Units 26, 27 are provided. First of all, it is an aggregate; 26 / with which the setpoint value in the event of an increase in the furnace gas quantity for the back pressure increased, if the amount of blast furnace gas drops, the setpoint for the back pressure is lowered and by compression or relaxation of the top gas in the counter-pressure furnace 1, the top gas pressure can be made uniform. The unit 26 causes a corresponding disturbance variable feed-in via a line 28. Control signals are sent to the unit 26 via a line 29 supplied / which in turn are assigned to the operational switchovers. The unit 26 causes the back pressure control in accordance with the control signals, the changes in the blast furnace gas quantity during the malfunction times are as complete as possible be compensated. In addition, the unit 27 is

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gesehen. Es bewirkt über die Leitungen 30, 31, 32, daß der Gegendruckregelung die Änderungen der Gichtgasmenge in der Zeiteinheit, d. h. die Größe dF/dt, zum Ausregeln der Störungen aufgeschaltet werden. Diese Größe wird mit dem Durchflußmesser 33 gemessen.seen. It causes the lines 30, 31, 32 that the Back pressure control the changes in the furnace gas quantity in the unit of time, d. H. the quantity dF / dt, to compensate for the disturbances be activated. This variable is measured with the flow meter 33.

Das Schema der Fig. 2 erläutert die Verhältnisse für Störungen, die durch einen Begichtungsvorgang ausgelöst sind. Im Schema der Fig. 2 sind auf der Abszisse die Zeit t auf der Ordinate die Gichtgasmenge V bzw. der Druck ρ aufgetragen. Der Doppelpfeil A t gibt den Begichtungszeitraum an. Es versteht sich, daß während der Begichtung sich die Kaltwindmenge nicht ändert, weil die Windgebläse weiterarbeiten.The diagram in FIG. 2 explains the conditions for disturbances which are triggered by a dispensing process. In the diagram of FIG. 2, the time t is plotted on the abscissa, and the furnace gas quantity V and the pressure ρ are plotted on the ordinate. The double arrow A t indicates the payment period. It goes without saying that the amount of cold wind does not change during the watering because the wind blowers continue to work.

Das Schema der Fig. 3 erläutert die Verhältnisse für Störungen, die durch einen Winderhitzerwechsel ausgelöst sind. Hier ändert sich die Kaltwindmenge, da die Cowper aufgefüllt werden, - wenn auch die Windg'ebläse konstant weiterlaufen. Auf der Abszisse ist hier wiederum die Zeit t aufgetragen, auf der Ordinate findet man wiederum die Gichtgasmenge V bzw. den Druck p. Die Zeit für das Auffüllen der Winderhitzer ist durch den Doppelpfeil At dargestellt worden.The diagram in FIG. 3 explains the conditions for malfunctions which are triggered by a change in the heater. The amount of cold wind changes here because the cowper is being filled up - even if the wind fans continue to run constantly. The time t is again plotted on the abscissa, and the furnace gas quantity V or the pressure p is again found on the ordinate. The time for filling up the heater has been shown by the double arrow At .

Bei der Begichtung tritt durch die Erhöhung der Schüttgutsäule und durch die Verdichtung der Schüttung beim Auftreffen der Möllerung eine Erhöhung des Widerstandes auf. Die Windversorgung bleibt weitgehend konstant, da die Windgebläse auf Durchsatzmenge konstant geregelt werden.When filling occurs due to the increase in the bulk material column and due to the compression of the bed when it hits the bed, there is an increase in the resistance. The wind supply remains largely constant, as the wind blowers are regulated to a constant flow rate.

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Bei der zur Zeit üblichen Hochofenregelung (Konstanthalten des Druckes an der Ofengicht) ergibt sich bei jedem Begichtungsvorgang ein rapider Abfall der Gasmenge.With the currently usual blast furnace control (keeping the Pressure at the furnace top), there is a rapid decrease in the amount of gas with each charging process.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung (scheinatische Darstellung . gemäß Fig. 2) wird der Sollwert für den Gegendruck kurz vor dem Einleiten des BegichtungsVorganges um einen bestimmten Betrag erhöht (Bereich B1), so daß sich bereits vor der Begichtung ein bestimmtes Speicherpotential gebildet hat.In the case of the regulation according to the invention (apparent representation. according to Fig. 2), the target value for the back pressure shortly before the initiation of the coating process to a certain Amount increased (area B1), so that already before the payment has formed a certain storage potential.

In dem Moment, wenn die Begichtung beginnt, wird als Regelsignal die Änderung der Gichtgasmenge pro Zeiteinheit (das Differential dP/dt) aufgeschaltet.At the moment when the feed begins, the control signal is the change in the furnace gas quantity per unit of time (the Differential dP / dt).

Der Erfolg ist, daß zusätzlich zu der Gasmengenvergleichmäßi-The success is that in addition to the gas volume equalization

j gung infolge der vorherigen Pfufferspeicherung der bei der zurj as a result of the previous buffer storage of the for

Zeit üblichen Regelung zu erwartende Gasmengeneinbruch weiter j verringert wird. Zum Vergleich sind diese sonst üblichen Gasmengeneinbrüche und Druckabfälle in den Fig. 2 und 3 durch gestrichelte Linien verdeutlicht.Time usual regulation, the expected drop in gas volume is further j reduced. For comparison, these are otherwise normal gas volume drops and pressure drops in Figures 2 and 3 by dashed lines Lines clarified.

j Bei Winderhitzerwechsel erfolgt ein Abfall der Windmenge. Die j Rückwirkungen auf den Ofenbetrieb beim Umschalten der Winderhitzer sind wesentlich geringer als die beim Begichten. Zum j Ausregeln der Störungen wird deshalb nur das Signal der Änj derung der Gichtgasmenge pro Zeiteinheit (das Differential dF/ dt) benutzt. Der Vorteil gegenüber der zur Zeit üblichen Druckre gelung ist die größere Empfindlichkeit und das frühere Erj kennen der Störungen, so daß sich eine Verminderung der Gaseinbruchsspitzen ergibt (s. Fig. 3).j When the heater is changed, the amount of wind drops. the j The repercussions on the stove operation when switching over the heater are significantly less than when cooking. To the j Correction of the disturbances is therefore only the signal of the change in the furnace gas quantity per unit of time (the differential dF / dt) used. The advantage over the currently usual Druckre gel is the greater sensitivity and the earlier Erj know the disturbances, so that there is a reduction in the gas penetration peaks (see Fig. 3).

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Im Ergebnis erreicht man erhebliche Vorteile. E¹Ur die Reinigung des Gichtgases auf 5 mg/Nm ist bei absolut konstanter Gichtgasmenge ein Differenzdruck von Δ ρ 2000 mm WS erforderlich. Bei den stark schwankenden Bedingungen, die sich mit der zur · Zeit üblichen Hochofenregelung ergeben, treten an den Differenzdruckwaschern 13 Sollwertabweichungen von 300 mm WS auf, da die als schnell bekannten Ringspaltwascher 13 nicht ausreichen, um die Störungen spontan ausregeln zu können. Um jedoch mit Sicherheit den Garantiewert von 5 mg/Nm immer zu erreichen, ist ein Differenzdrucksollwert von 2.300 mm WS erforderlich.As a result, there are considerable advantages. E ¹ To clean the top gas to 5 mg / Nm with an absolutely constant top gas quantity, a differential pressure of Δ ρ 2000 mm WS is required. Under the strongly fluctuating conditions that result with the currently usual blast furnace control, the differential pressure washers 13 have setpoint deviations of 300 mm WS, since the annular gap washers 13, which are known as fast, are not sufficient to be able to spontaneously correct the disturbances. However, in order to always achieve the guaranteed value of 5 mg / Nm with certainty, a differential pressure setpoint of 2,300 mm WS is required.

Bei der erfindungsgemäßen Gegendruckregelung werden die Gasmengenschwankungen jedoch soweit geglättet, daß ein Differenzdrucksollwert von 2.100 mm WS ausreicht.In the case of the back pressure control according to the invention, the gas quantity fluctuations but smoothed so far that a differential pressure setpoint of 2,100 mm WS is sufficient.

Dieser Umstand führt dazu, daß beim Betrieb von Expansionsturbinen 4 zur Entspannung der Hochofengichtgase der Expansionsturbine 4 ein Gas zur Verfügung gestellt werden kann, das einen um 200 mm WS höheren Eintrittsdruck ausweist/ Die damit zu erzielende Leistungssteigerung beträgt ca. 1 %.This fact leads to the fact that the operation of expansion turbines 4 for the expansion of the furnace top gases of the expansion turbine 4, a gas can be made available that a by 200 mm WS higher inlet pressure / The one to be achieved with it Performance increase is approx. 1%.

Abgesehen davon führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Leistungssteigerung der Expansionsturbine 4. Die Durchflußcharakteristik einer Expansionsturbine 4 verhält sich äquivalent der einer Rohrleitung, d. h. bei konstanter Eintrittstemperatur und konstantem Gegendruck/Austrittsdruck ist einem bestimmten Eintrittsdruck eine und nur eine Durchflußmenge zugeordnet.Apart from this, the method according to the invention leads to an increase in the output of the expansion turbine 4. The flow characteristics an expansion turbine 4 behaves equivalent to that of a pipeline, i. H. at a constant inlet temperature and constant back pressure / outlet pressure is assigned one and only one flow rate to a specific inlet pressure.

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Wird die angebotene Gasmenge größer als die Auslegemenge, so | muß die überschußgasmenge über einen Bypaß 17 an der Expan- J sionsturbine 4 vorbeigeleitet werden, ist also für die Energie- , erzeugung verloren. jIf the amount of gas offered is greater than the amount available, | the excess gas must be supplied via a bypass 17 to the expan- J Sion turbine 4 are bypassed, so it is lost for energy generation. j

Ist die angebotene Gasmenge kleiner als die Auslegemenge, so muß durch geeignete Maßnahmen eine Anpassung an die Charakteristik der Expansionsturbine 4 vorgenommen werden.If the amount of gas offered is less than the amount available, suitable measures must be taken to adapt it to the characteristic the expansion turbine 4 are made.

Dafür gibt es zwei Möglichkeiten:There are two ways to do this:

a) Der Eintrittsdruck vor der Maschine wird soweit gedrosselt, bis Eintrittsdruck und Gasmenge gemäß der Turbinencharakteristik zusammenpassen (Drosselregelung).a) The inlet pressure upstream of the machine is throttled until the inlet pressure and gas volume correspond to the turbine characteristics match (throttle control).

b) Die Durchströmguerschnitte der Expansionsturbine 4 werden solange verkleinert, bis auch hier Eintrittsdruck und Gasmenge zusammenpassen (Leitschaufelregelung, Düsengruppenregelung). b) The throughflow cross sections of the expansion turbine 4 are reduced in size until here, too, the inlet pressure and gas volume match (guide vane control, nozzle group control).

Beide Maßnahmen, sowohl das ungenutzte Abblasen einer Teilgasmenge bei zu großem Gasangebot als auch die Regelung bei zu kleinem Gasangebot sind mit Verlusten behaftet.Both measures, both the unused blowing off of a partial amount of gas if the gas supply is too large, as well as the regulation if the gas supply is too small, there are losses.

Bei einer Expansionsturbine 4 mit einer Auslegungsleistung von ca. 9 MW (Auslegungsgasmenge 360.000 Nm /h, Auslegungsdrücke: Eintritt 3,0 bar, Austritt: 1,1 bar) ergibt sich bei erfindungsgemäßer Regelung eine Erhöhung der durchschnittlichen Leistungsausbeute von 2,8 % bei Leitschaufelregelung und von 4,5 % bei Drosselregelung gegenüber der zur. Zeit üblichen Druckregelung.For an expansion turbine 4 with a design output of approx. 9 MW (design gas quantity 360,000 Nm / h, design pressures: Inlet 3.0 bar, outlet: 1.1 bar), the control according to the invention results in an increase in the average power output of 2.8% with guide vane control and 4.5% with throttle control compared to the. Time usual pressure regulation.

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Endlich erreicht man eine Verbesserung der Verhältnisse im Gegendruckhochofen 1. Die Vergleichmäßigung der Gasmengenschwankungen führt zu einer gleichmäßigen Durchgasung der Möllersäule mit dem Ergebnis, daß das Schachtgas besser als bisher für die Reduktion ausgenutzt wird und damit ein Teil des Reduktionskokses eingespart wird. Die Verringerung der Koksmenge beträgt ca. 0,5 %.Finally an improvement of the conditions in the Back pressure furnace 1. The equalization of the gas volume fluctuations leads to a uniform gas flow through the Möllersäule with the result that the shaft gas better than has so far been used for the reduction and thus part of the reduction coke is saved. Reducing the The amount of coke is approx. 0.5%.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (5)

ο Φ ·=> β .0 ft β β ι» * βο Φ => β .0 ft β β ι »* β α β ι»» * ««ca * fc 4α β ι "" * "" ca * fc 4 _β/ϊ 0 ΛΟΟ* # β η _β / ϊ 0 ΛΟΟ * # β η Andrejewski, Honke & Partner Andrejewski, Honke & Partner Anwaltsakte:Lawyer file: 57 020/Ma-57 020 / Ma- Diplom-PhysikerPhysicist Dr. Walter AndrejewskiDr. Walter Andrejewski Diplom-IngenieurGraduate engineer Dr.-Ing. Manfred HonkeDr.-Ing. Manfred Honke Biplorn-PhysikerBiplorn physicist Dr. Karl Gerhard MaschDr. Karl Gerhard Masch 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 1002544300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254 2. Juni 1981June 2, 1981 PatentanmeldungPatent application Gottfried Bischoff Bau kompl. Gasreinigungs- undGottfried Bischoff construction compl. Gas cleaning and Wasserrückkühlanlagen GmbH & Co. Kommanditgesellschaft Gärtnerstraße 44Wasserrückkühlanlagen GmbH & Co. Limited partnership Gartnerstrasse 44 4300 Essen 14300 Essen 1 "Verfahren und Einrichtung zum Betrieb
einer Hochofenanlage""Procedure and facility for operation
a blast furnace " Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Betrieb einer Hochofenanlage für die Verhüttung von Erzen, insbesondere Eisenerzen, - mit1. Procedure for operating a blast furnace plant for smelting of ores, especially iron ores, - with Gegendruckhochofen,Counter pressure furnace, Gichtgasreinigungseinrichtung, gegebenenfalls Energierückgewinnungsanlage mit Expansionsturbine, undBlast furnace gas cleaning device, if necessary energy recovery system with expansion turbine, and Gegendruckregelanlage,Back pressure control system, 1 ή O O *1 ή O O * Andrejewskj, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewskj, Honke & Partner, patent attorneys in Essen wobei die Gegendruckregelanlage ein Druckregelventil für die Regelung des Gichtgasdruckes an der Gicht des Gegendruckhochofens sowie eine Gegendruckregelung mit Istwert-Druckmeßvorrichtung, Regler und Stelleinrichtung für das Druckregelventil aufweist und wobei durch Betriebsumschaltungen, z. B. Begichtungsvorgänge, Winderhitzerwechsel, für vorgegebene Störungszeiten Störungen des stationären Betriebes auftreten, welche Veränderungen der Gichtgasmenge bewirken _T dadurch gekennzeichnet, daß den Betriebsumschaltungen Steuersignale zugeordnet werden, die der Gegendruckregelung zugeführt werden, und daß durch die Gegendruckregelung nach Maßgabe der Steuersignale die Veränderungen der Gichtgasmenge während der Störungezeiten kompensiert werden.wherein the back pressure control system has a pressure control valve for the control of the top gas pressure at the top of the back pressure furnace and a back pressure control with actual value pressure measuring device, controller and adjusting device for the pressure control valve and wherein by switching operations, z. B. topping processes, heat exchanger changes, disturbances of the stationary operation occur for predetermined malfunction times, which cause changes in the furnace gas amount _T characterized in that the operating switchovers are assigned control signals that are fed to the back pressure control, and that the changes in the top gas amount are controlled by the back pressure control in accordance with the control signals can be compensated during the downtime. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Anstieg der Gichtgasmenge der Sollwert für den Gegendruck erhöht, bei einem Abfall der Gichtgasmenge der Sollwert für den Gegendruck erniedrigt sowie durch Komprimieren bzw. Entspannen des Gichtgases im Druckhochofen der Gichtgasdurchfluß vergleichmäßigt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that at the setpoint for the back pressure increases with an increase in the furnace gas quantity, the nominal value for when the furnace gas quantity decreases the back pressure is lowered and by compressing or relaxing of the top gas in the pressure furnace, the top gas flow is evened out. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckregelung die Änderung der Gichtgasmenge in der Zeiteinheit, d. h. die Größe dF/dt, zum Ausregeln der Störungen aufgeschaltet wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that that the back pressure control the change in the furnace gas quantity in the unit of time, d. H. the size dF / dt, for Correction of the disturbances is switched on. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Störungen durch einen Begichtungsvorgang ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale mit einem vorgegebenen zeitlichen Abstand vor Beginn des Begichtungsvorganges der Gegendruckregelung zugeführt und dadurch der SoIlwert für die Gegendruckregelanlage angehoben wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, in which the disturbances are triggered by a dispensing process, characterized in that the control signals with a predetermined time interval before the start of the dispensing process fed to the back pressure control and thereby the target value for the back pressure control system is increased. ίο ο α α»ίο ο α α » ■β ρ »«ο β ί■ β ρ »« ο β ί 4 t «3D ti 4 t «3D ti Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in EssenAndrejewski, Honke & Partner, patent attorneys in Essen 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Störungen durch einen Winderhitzerwechsel ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die Veränderung in der Gichtgasmenge in der Zeiteinheit, d. h. die Größe dF/dt zum Ausregeln der Störungen aufgeschaltet wird.5. The method according to one of claims 1 or 2, in which the faults are triggered by a change in the heater, characterized in that only the change in the amount of blast furnace gas in the unit of time, d. H. the size dF / dt to Correction of the disturbances is switched on.