DE3245374C1

DE3245374C1 - Verfahren und Einrichtung zum Druckreduzieren von Gichtgasen einer oberen Druckstufe

Info

Publication number: DE3245374C1
Application number: DE3245374A
Authority: DE
Inventors: Walter 6653 Blieskastel Leutz; Heinz 6660 Zweibrücken Peterseim
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1982-12-08
Filing date: 1982-12-08
Publication date: 1984-03-22
Also published as: FR2537709A1; FR2537709B1; GB8331295D0; BR8306695A; JPS59110709A; US4544138A; GB2131530A; GB2131530B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Druckreduzieren von Gichtgasen einer oberen Druckstufe, die während der Begichtung aus Schachtofen, insbesondere aus Hochöfen, in die vorgeschalteten Schleusenbunker gelangen, welche nach der Begichtung gegeneinander oder in einen besonderen Gasraumbehälter entspannt werden, wonach die Gase durch einen Schalldämpfer in die freie Atmosphäre abgelassen werden.

Derlei Gichtgase fallen in einem praktischen Beispiel in Zeitabständen von 150 see an und nehmen abhängig von der Ofengröße ein Volumen von z. B. 1400 m³ normal ein. Relativ betrachtet stellt sich diese Menge an staubbehafteten Gichtgasen als Problem dar.

Die Beseitigung des Druckausgleichsgichtgases ist theoretisch nach zwei Prinzipien möglich. Das erste Prinzip besteht darin, das diskontinuierlich anfallende Gichtgas in die freie Atmosphäre zu leiten oder es weiterzubehandeln und einem Verwertungsvorgang zuzuführen.

Stand der Technik ist ein Verfahren nach der eingangs bezeichneten Gattung, die aus der DE-PS

29 45 045 bekannt ist. Der im Gichtgas enthaltene Staub wird jedoch nach wie vor zumindest teilweise durch den Sehalldämpfer ins Freie geblasen.

Der Fachmann könnte aufgrund des Standes der Technik die Überlegung anstellen, die anfallende Staubgasmenge diskontinuierlich in eine Entstaubungsanlage zu leiten. Bei einem angenommenen Volumen von 60 m³ Staubgas, d. h. 1400 m³/Std., würden momentan bis zu 80 000m³/Std. anfallen, die in einer Entstaubungsanlage zu bewältigen wären. Die Entstaubungsanlage müßte allgemein ausgedrückt ungefähr 60mal größer sein als für eine kontinuierlich betriebene Entstaubungsanlage nötig ist. Die Entstaubungsanlage wäre daher relativ teuer, würde die meiste Zeit unnütz mitlaufen und unnötigen Energieverbrauch und unnötige Energiekosten verursachen.

Eine andere Methode, das beim Druckausgleich anfallende staubbeladene Gichtgas zu beseitigen, sieht ein Entstauben des Gichtgases einer niedrigeren Druckstufe in einem Staubabscheider und Entspannen auf den Gegendruck des Gichtgasnetzes vor (DE-OS

30 26 019). Sämtliche Entstaubungsgefäße müssen auch hier auf die momentan anfallende Gasmenge ausgelegt sein, d. h. auch hier ist die Entstaubungsanlage relativ teuer und zudem problematisch, weil ein Reingas-Staubgehalt hohen Grades erreicht werden muß. Außerdem erfordert dieses sogenannte geschlossene System eine Unterteilung der Entstaubung in Vorreinigung und Nachreinigung, um das Druckausgleichsgichtgas niedri-

gerer Druckstufe in einer Zwischenstufe in das Gichtgasnetz überhaupt einspeisen zu können.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren für die Ableitung von Gichtgasen, die aus dem Druckausgleich stammen, bei gleichzeitiger Entstaubung vorzuschlagen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einer ersten Phase die staubbeladenen Gichtgase der oberen Druckstufe in einen mit Luft normalen Drucks von normaler Temperatur erfüllten Raum, an den der Schalldämpfer angeschlossen ist, unter Bildung einer Druckwelle geleitet werden und daß in einer zweiten Phase diese gegebenenfalls mit Luftanteilen gemischten Gichtgase einer niedrigeren Druckstufe bei gleichzeitigem Schließen, der Ventile in den Schleusenbunker-Gichtgasrohrleitungen aus dem Raum zurückgesaugt und anschließend einem Entstaubungsprozeß zugeführt werden. Auf diese Weise brauchen nur Bruchteile der momentan anfallenden Gichtgase des Druckausgleiches der Entstaubungsanlage zugeführt zu werden. Aus diesem Grund kann auf eine zusätzliche Entstaubungsanlage verzichtet werden. Die vorhandenen Entstaubungsanlagen können daher in ihrer Gestaltung unverändert genutzt werden, was zu einer hohen Wirtschaftlichkeit der Betriebsweise führt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das staubbeladene Gichtgas der niedrigeren Druckstufe außerhalb des Raums mit Luft gemischt wird, wobei das Mischungsverhältnis Luft/Gichtgas 3 :1 oder größer eingestellt wird. Dieses Luft/Gichtgas-Verhältnis sichert das Gichtgas gegen Explosionsgefahr. Diese Sicherung ist im Hinblick auf eine mögliche Anwendung von Elektrofiltern als Entstaubungsanlage vorteilhaft.

Das Verfahren ist ferner dahingehend weitergebildet, daß der mit Luft normalen Drucks von Umgebungs-Temperatur erfüllte Raum um mindestens 30% größer als das durch Entspannung freiwerdende Gichtgasvolumen gewählt wird. Diese Maßnahme verhindert ein Austreten von staubbeladenem Gichtgas aus dem Schalldämpfer.

Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die Einleitung des Absaugvorgangs des Gichtgases nach Verdrängung der Luft aus dem Schalldämpfer spätestens nach fünf Sekunden eingeleitet wird. Hierdurch wird im Verfahrensablau.f Zeit gespart, ohne die Schleusenbunker vergrößern zu müssen. Außerdem wird eine gewisse Sicherheitszone geschaffen, um zu verhindern, daß staubbeladenes Gichtgas aus dem Schalldämpfer ins Freie treten kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird außerdem dadurch verbessert, daß während der zweiten Phase, d. h. während des Zurücksaugens Wasser in den Raum über Düsen eingesprüht wird. Die Wassereindüsung dient zur Reinhaltung des Raumes, in dem sich die Druckwelle des Gichtgases bewegt und deren Bewegungsrichtung später umgekehrt wird.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist mit mehreren mittels Druckausgleichs-Rohrleitungen für das Gichtgas der oberen Druckstufe verbundenen Gasraumbehältern und jeweils einer mit einem Schalldämpfer verbindbaren, mittels Absperrorganen abtrennbaren Gichtgas-Rohrleitung für Gichtgas niedrigerer Druckstufe ausgerüstet.

Bei einer solchen Einrichtung ist es vorteilhaft, daß zwischen Schalldämpfer und den in den Gichtgas-Rohrleitungen vorgesehenen Absperrorganen ein Speicherrohr angeschlossen ist, das zumindest ein Volumen des l,3fachen des ausströmenden Gichtgases aufweist und daß das Speicherrohr an seinem dem Schalldämpfer gegenüberliegenden Ende an eine Absaugvorrichtung angeschlossen ist. Die Längserstreckung des besagten Raumes in Form eines Speicherrohres bewirkt eine nur geringe Durchmischung des Gichtgases mit der reinen Luft in der Berührungszone der Druckwelle. Außerdem wird die Bildung einer gleichmaßigen Druckwellenfront durch das Speicherrohr begünstigt.

In Ausgestaltung der Einrichtung ist vorgesehen, daß zwischen Absaugvorrichtung und Speicherrohr ein Mengenregelorgan in der Rohrleitung angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, daß die Druckwelle in das Absaugsystem eindringt. Diese Maßnahme dient außerdem der Dosierung des Gichtgases zur Absaugluft.

Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß innerhalb der Rohrleitung und der Absaugrohrleitung jeweils eine Mengemeßstelle vorgesehen ist. Diese Mengenmeßstelle dient zur Überwachung der Dosierung der Absaugluft bzw. eines Absauggases in bezug auf das Gichtgas.

Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß innerhalb der Rohrleitung und der Absaugrohrleitung jeweils eine Mengenmeßstelle vorgesehen Diese Mischkammer vermeidet die Bildung von Gassträhnen, die zu einer Verpuffung beitragen könnten.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist innerhalb des Speicherrohrs ein Tropfenabscheider vorgesehen. Der Tropfenabscheider hat den Vorteil, daß das eingedüste Wasser nicht in das Absaugsystem gelangt.

Die Erfindung kann in Anpassung an vorhandene Anlagen eingesetzt werden. Hierzu dient, daß die Absaugrohrleitung in eine Entstaubungsanlage des Hochofenwerkes eingebunden ist. Es wird daher keine besondere Entstaubungsanlage wie im bekannten Fall erforderlich.

Diese Entbindung der Absaugrohrleitung erfolgt nach einem weiteren Vorschlag dahingehend, daß die Absaugrohrleitung an eine Gießhallenentstaubung des Hochofenwerkes angeschlossen ist. Ein solcher Anschluß ist deshalb besonders vorteilhaft, weil ohnehin in der Gießhallenentstaubung eine große Abluftmenge zur Verfügung steht.

Ein Ausführüngsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, anhand dessen das Verfahren und die Einrichtung nachfolgend beschrieben werden.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen schematisehen Querschnitt durch den oberen Teil eines Hochofens und der Einrichtungsteile für den Druckausgleich zwischen den Schleusenbunkern und die erfindungsrelevanten Teile zum Druckreduzieren des Druckausgleichsgichtgases.

Als Schachtofen ist der im Hochdruckverfahren betriebene Hochofen 1 dargestellt. Die Gichtgasabzugsrohre sind, daß sie mit der Erfindung nicht im unmittelbaren Zusammenhang stehen, in die Zeichnung nicht aufgenommen. Über dem Ofenkopf ia befindet sich der Gichtverschluß 2. Dieser besteht im wesentlichen aus den Schleusenbunkern 3 und 4 mit den nachstehend beschriebenen Dichtorganen. Jedem Schleusenbunker 3 bzw. 4 ist ein Einfülltrichter 5 bzw. 6 zugeordnet. Gegenüber der freien Atmosphäre sind die Schleusenbunker 3 bzw. 4 mittels der Dichtklappen 7 und 8 verschließbar. Am Ausgang jedes Schleusenbunkers 3 bzw. 4 befinden sich Dichtklappen 9 und 10 und jeweils Beschickungsgut-Halteklappen 11.

Von einer weiter nicht dargestellten, üblichen Entstaubungseinrichtung wird gereinigtes Gichtgas durch die Rohrleitung 13 und durch die Abzweigrohrleitungen 13a in die Schleusenbunker 3 bzw. 4 für den notwendigen Druckaufbau bis zum Erreichen des Gasdruckes, der im Hochofen 1 herrscht, eingespeist. Zum Ein- oder Ausschalten der Reingaszufuhr befinden sich jeweils Absperrarmaturen 14 bzw. 15 in den dafür in Betracht kommenden Rohrleitungsabschnitten. An den Abzweigungen 16 bzw. 17 ist die Druckausgleichsrohrleitung 18 angeschlossen, die die beiden Schleusenbunker 3 und 4 zwecks Entspannens des höheren Druckes eines Schleusenbunkers in den anderen Schleusenbunker miteinander verbindet. Jeder der beiden Schleusenbunker 3 bzw. 4 kann mittels der Absperrarmaturen 19 bzw. 20 von dem gesamten Rohrleitungssystem abgetrennt werden. Der in der Rohrleitung 13, in den Abzweigrohrleitungen 13a bzw. in der Druckausgleichsrohrleitung 18 sich bewegende Gasstrom wird in gegenläufiger Strömungsrichtung durch die Bypass* Rohrleitung 18a geführt. Für die gegenläufige Schaltung der Gasströmung dienen die Absperrarmaturenpaare 2ta und 216. Die bisher beschriebenen Einrichtungsteile dienen lediglich dem Druckausgleich des im Hochofen 1 befindlichen Gichtgasdruckes (von z. B. 2,5 bar) zwischen den Schleusenbunkern 3 und 4.

Sobald nunmehr der gerade entleerte Schleusenbunker 4 wieder mit Möllerung befüllt werden soll, muß der z. B. auf 1,8 bar gesunkene Druck im Schleusenbunker 4 vollends auf 1 bar entspannt werden, um die Dichtklappe 8 ohne größeren Kraftaufwand öffnen zu können.

In dieser Situation, die sich innerhalb einer Stunde häufig wiederholt, und zwar stets wechselweise für die Schleusenbunker 3 und 4, werden bei geschlossenen Dichtklappen 8 und 10 die Absperrarmaturen 15 geschlossen, das Ventil 22a geöffnet, so daß das im Schleusenbunker 4 gespeicherte, staubbeladene Gichtgas unter Bildung einer Druckwelle durch die Schleusenbunker-Gichtgasrohrleitung 23a in das Speicherrohr 24 vordringt, dieses Speicherrohr 24 durcheilt und nach etwa fünf Sekunden bis in die Position 246 vorgedrungen ist und hierbei die sich vor dem Gichtgas befindliche Luft durch den Schalldämpfer 25 in die freie Atmosphäre drückt. Die Luft bewegt sich hierbei in Pfeilrichtung 25a. Die Bewegung des Gichtgas-Impulses wird bis in die Mischzone 26 zugelassen, von der vorausgesetzt wird, daß sich dort das staubbeladene Gichtgas mit Reinluft mischt.

Nunmehr erfolgt das Schließen der Gichtgasrohrleitung 23a über das Ventil 22a und das Öffnen des Mengenregelorgans 27, das im praktischen Fall aus einer Rohrklappe besteht, die in die Rohrleitung 28 eingesetzt ist. Die Rohrleitung 28 ist an die Absaugvorrichtung 29 und an das Ende 24a des Speicherrohrs 24 angeschlossen.

Der analoge Ablauf für den Schleusenbunker 3 findet über die entsprechende Einrichtungsteile statt: Die Dichtklappen 7 und 9 sind dann geschlossen. Das Ventil 226 ist geöffnet, und die Druckwelle wandert durch die Schleusenbunker-Gichtgasrohrleitung 236 in das Speicherrohr 24. Auch hier bewegt sich dann die Luftmasse in Pfeilrichtung 25a durch den Schalldämpfer 25 in die freie Atmosphäre. Der weitere Ablauf des Verfahrens findet nach dem Schließen der Gichtgasrohrleitung 236 über das Ventil 226 wie bereits beschrieben statt.

Die Absaugvorrichtung 29 ist nicht näher dargestellt, weil sie Bestandteil des Hochofenwerkes ist und aus den unterschiedlichen Organen bestehen kann, die einen Unterdruck eines Gases, wie z. B. Luft oder Stickstoff, erzeugen. Das zugeführte staubbeladene Gichtgas wird in der Absaugrohrleitung 30 einer Entstaubungsanlage (nicht gezeichnet) zugeführt. Innerhalb der Rohrleitung 28 und der Absaugrohrleitung 30 ist jeweils eine Mengenmeßstelle 31, z. B. bestehend aus einer Venturi-Meßdüse, angeordnet. An der Einmündung 32 der Rohrleitung 28 in die Absaugrohrleitung 30 ist die Mischkammer 33 vorgesehen.

Das Mischungsverhältnis von Luft zu Gichtgas wird dort mittels des Mengenregelorgans 27 mit 3 :1 oder größer eingestellt, um Verpuffungen zu vermeiden, obgleich diese bei entsprechender Wanddicke des Speicherrohrs 24 bzw. der Mischkammer 33 oder anderer Organe ungefährlich sind.

Innerhalb des Speicherrohrs 24 ist der Tropfenabscheider 34 vorgesehen, dem die Wasserdüse 34a zugeordnet ist. Der Tropfenabscheider 34 bzw. die Wasserdüse 34a sind nur in Betrieb, wenn die Druckwelle eingeleitet wird. Zwecks Abspülens von Staubrückständen wird mittels der Düsen 35 Wasser eingedüst. Das Eindüsen des Wassers durch die Wasserdüsen 35 erfolgt jedoch nur bei Rücksaugung des Gichtgases,· d. h. wenn die Absaugvorrichtung 29 in Tätigkeit ist und ihre Wirkung auf das Gichtgas im Speicherrohr 24 ausübt. Dabei wird bereits innerhalb des Speicherrohrs 24 eine gewisse Entstaubung durchgeführt, wobei das Wasser zusammen mit dem Staub am Abwasserstutzen 36 abgelassen werden kann. Die Absaugrohrleitung 30 kann an eine Gießhallenentstaubung mit Absaugestellen an dem Abstichloch, dem Fuchs, der Roheisenkipprinne der Gichtbandübergabe und dem dortigen Begichtungsbunker geführt sein, so daß eine sehr große Saugleistung zur Verfügung steht. Das durch die Rohrleitung 28 gesaugte Gas führt wiederum reine Luft durch den Schalldämpfer 25 in Richtung 256 ein. Durch dieses langzeitige Ansaugen der Frischluft wird ermöglicht, das Speicherrohr 24 mehrfach zu spülen, so daß sichergestellt ist, daß keinerlei Gichtgasrückstände beim nächsten Impuls von Druckausgleichsgichtgas im Speicherrohr zurückgebliebensind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Druckreduzieren von Gichtgasen einer oberen Druckstufe, die während der Begichtung aus Schachtofen, insbesondere aus Hochöfen, in die vorgeschalteten Schleusenbunker gelangen, welche nach der Begichtung gegeneinander oder in einen besonderen Gasraumbehälter entspannt werden, wonach die Gase durch einen Schalldämpfer in die freie Atmosphäre abgelassen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Phase die staubbeladenen Gichtgase der oberen Druckstufe in einen mit Luft normalen Drucks von normaler Temperatur erfüllten Raum, an den der Schalldämpfer angeschlossen ist, unter Bildung einer Druckwelle geleitet werden und daß in einer zweiten Phase diese ggf. mit Luftanteilen gemischten Gichtgase einer niedrigeren Druckstufe bei gleichzeitigem Schließen der Ventile in den Schleusenbunker-Gichtgasrohrleitungen aus dem Raum zurückgesaugt und anschließend einem Entstaubungsprozeß zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das staubbeladene Gichtgas der niedrigeren Druckstufe außerhalb des Raums mit Luft gemischt wird, wobei das Mischungsverhältnis Luft/Gichtgas 3 :1 oder größer eingestellt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Luft normalen Drucks von Umgebungs-Temperatur erfüllte Raum j₀ um mindestens 30% größer als das durch Entspannung freiwerdende Gichtgasvolumen gewählt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des Absaugvorgangs des Gichtgases nach Verdrängung der Luft aus dem Schalldämpfer spätestens nach 5 see eingeleitet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der zweiten Phase, d.h. während des Zurücksaugens Wasser in den Raum über Düsen eingesprüht wird.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, mit mehreren mittels Druckausgleichs-Rohrleitungen für das Gichtgas der oberen Druckstufe verbundenen Gasraumbehälter und jeweils einer mit einem Schalldämpfer verbindbaren, mittels Absperrorganen abtrennbaren Gichtgas-Rohrleitung für Gichtgas niedrigerer Druckstufe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schalldämpfer (25) und den in den Gichtgas-Rohrleitungen (23a, 23b) vorgesehenen Absperrorganen (22a, 22b) ein Speicherrohr (24) angeschlossen ist, das zumindest ein Volumen des l,3fachen des ausströmenden Gichtgases aufweist und daß das Speicherrohr (24) an seinem dem Schalldämpfer (25) gegenüberliegenden Ende (24a,) an eine Ansaugvorrichtung (29) angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Absaugvorrichtung (29) und Speicherrohr (24) ein Mengenregelorgan (27) in der Rohrleitung (28) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Rohrleitung (28) und der Absaugrohrleitung (30) jeweils eine Mengenmeßstelle (31) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einmündung (32) der Rohrleitung (28) in die Absaugrohrleitung

(30) eine Mischkammer (33) vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Speicherrohrs (24) ein Tropfenabscheider (34) vorgesehen ist.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugrohrleitung (30) in eine Entstaubungsanlage des Hochofenwerkes eingebunden ist.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugrohrleitung (30) an eine Gießhallenentstaubung des Hochofenwerkes angeschlossen ist.