EP0096909B1

EP0096909B1 - Umschaltvorrichtung für einen Konverter-Gasstrom

Info

Publication number: EP0096909B1
Application number: EP83200680A
Authority: EP
Inventors: Karl Steinbacher; Horst Hemmerling; Alfred Knieper
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1986-02-26
Also published as: JPH0321605B2; JPS596312A; DE3222599A1; EP0096909A1; DE3362261D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum druck-stoßfreien Umschalten des Gasstromes aus einem Konverter von Fackelbetrieb auf Gasometerbetrieb und umgekehrt, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Gaseintrittsquerschnitt und zwei Gasaustrittsquerschnitten, mit Absperreinrichtungen einschließlich Antrieben sowie mit Meß- und Regeleinrichtungen.
Beim Betrieb eines Konverters entsteht während der Blasphase ein CO-haltiges Gas mit einem Heizwert von 8000 oder mehr kJ/Nm³, das bei modernen Anlagen nach entsprechender Reinigung in einem Gasometer zur weiteren Verwertung gesammelt wird. Während der Anfangs- und Endphase einer Blasperiode sowie in den Blaspausen dagegen, fallen nicht weiter verwendbare Gase mit wenig brennbaren Bestandteilen bzw. atmosphärische Luft an, die ebenfalls gereinigt und über einen Fackelkamin in die Atmosphäre abgegeben werden. Zur Realisierung dieser beiden Betriebsweisen muß in der Abgasleitung eine Umschalteinrichtung vorgesehen werden. Beim Konverterbetrieb ändert sich aber nicht nur die Zusammensetzung des Abgases über einen gesamten Zyklus, es fallen auch unterschiedlich hohe Abgasmengen an, an die die Gebläseleistung anzupassen ist.
Zur Reinigung der Abgase, können sogenannte Wäscher eingesetzt werden, deren Druckverlust während des Fackelbetriebs etwa 200 mbar beträgt Vorteilhafter dagegen sind trocken arbeitende Blektrofilter, die während des Fackelbetriebes mit einem Druckverlust von nur etwa 20 mbar auskommen. Beim Umschalten auf Gasometerbetrieb, ändert sich in beiden Fällen der Druckverlust um z.B. 20 mbar. Bei Anlagen mit nass-mechanischer Entstaubung, ändert sich der vom Gebläse zu überwindende Druckunterschied daher nur um etwa 10 %, während bei Anlagen mit trockener Entstaubung, die wegen des wesentlich niedrigeren Energiebedarfs bevorzugt werden, die Änderung etwa 100 % beträgt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Umschalten von Fackel- auf Gasometerbetrieb und umgekehrt bei Anlagen mit nasser Gasentstaubung regelungstechnisch weniger schwierig ist, als bei Anlagen mit trockener Gasentstaubung. Im ersten Fall wirkt die Entstaubungseinrichtung wie eine Drossel, so daß sich Druckstöße infolge der Umschaltung stromaufwärts kaum bis in den Bereich der Absaughaube über dem Konverter auswirken können. Im zweiten Fall dagegen muß die Umschalteinrichtung wesentlich sorgfältiger ausgelegt werden und die Regelung des Gebläses viel Präziser arbeiten, wenn eine Störung der Druckverhältnisse im Bereich der Absaughaube ausgeschlossen werden soll.
Aus der DE-AS 14 33 68859 ist nun eine Vorrichtung zur Gewinnung des unverbrannten Abgases aus einem Sauerstoffaufblaskonverter bekanntgeworden, bei der das Abgas durch ein Saugzuggebläse gesaugt und selektiv teilweise in einen Gasbehälter eingeführt und teilweise in die AtmosPhäre abgelassen wird, wobei jeweils in der Leitung zum Gasbehälter und in der Ablaßleitung ein mit dem anderen gegenläufig gekoppeltes Flügelventil zum Umschalten der Gasströmung und in der Ablaßleitung ein weiteres, in Stromungsrichtung weiter abliegendes Flügelventil angeordnet sind. Es ist vorgesehen, daß das in Strömungsrichtung gesehen weiter abliegende Flügelventil der Ablaßleitung, über einen Regler mit einem an die Gebläseleitung sowie an die Ablaßleitung zwischen deren beiden Flügelventilen angeschlossenen Differenzdruckmesser verbunden ist. Die Vorrichtung ist so gesteuert, daß die vom Differenzdruckmesser überwachte Druckdifferenz beim Ablassen des Gases und beim Umschalten auf 0 gehalten wird und das Umschalten der beiden gekoppelten Flügelventile erfolgt zunächst langsam und dann zunehmend schnell.
Diese bekannte Umschalteinrichtung ist verhältnismäßig aufwendig und kompliziert. Nachteilig ist vor allem, daß sie eine schlechte Regelcharakteristik aufweist. Die bekannte Vorrichtung ist für Anlagen mit trockener Gasentstaubung ungeeignet, weil der Umschaltvorgang nicht druck-stoßfrei erfolgen kann und weil sie ferner betriebsbedingte Schwankungen des Gasdrucks und des Gasdurchflusses nicht zufriedenstellend ausregeln kann.
Es besteht somit die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu konzipieren, die die Nachteile der bekannten Vorrichtung nicht aufweist, die also ein druck-stoßfreies Umschalten auch bei Anlagen mit trockener Gasentstaubung gestattet. Sie soll nach Möglichkeit einfacher und weniger aufwendig sein, eine geeignete Regelcharakteristik aufweisen und wechselweise eine absolut dichte Absperrung der Gasleitungen zum Kamin bzw. Gasometer gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gattungs-mäßige Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß als Absperreinrichtungen für die Austrittsquerschnitte Glockenventile mit etwa gleichprozentiger Kennlinie und unabhängig voneinander arbeitenden Antrieben vorgesehen sind.
Die Glockenventile weisen vorzugsweise die gleiche Kennlinie und gleich große Strömungsquerschnitte auf. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Glockenventile eine Metall-Metall-Dichtung und einen Schließdruck von mindestens 3-fachem Gasometerdruck aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß nur noch zwei Stellglieder erforderlich sind, die gleichzeitig den Umschaltvorgang regeln und wechselweise die beiden abgehenden Gasleitungen sicher abdichten. Durch die Gestaltung der Glockenventile mit gleichprozentiger Kennlinie kann der Konverter-Gasstrom druckstoßfrei zwischen den beiden Betriebsarten umgeschaltet werden. Darüber hinaus wird durch die voneinander unabhängigen Antriebe der Glockenventile gewährleistet, daß neben der Überwindung des statischen Druckes in der Gasometerleitung auch die erforderliche dynamische Druckerhöhung beherrscht wird, eine Voraussetzung dafür, daß ein Ausschwallen von Gasen aus der Absaughaube über dem Konverter während des Umschaltvorganges vermieden wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisiert die Stellung der beiden Glockenventile bei den verschiedenen Betriebszuständen.
Figur 2 zeigt vereinfacht die konstruktive Ausbildung des Glockenventils und die zugehörige Kennlinie.
Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Druckverhältnisse während des Umschaltvorgangs.

In Figur 1 ist mit 10 ein Gehäuse bezeichnet, in das eine Gasleitung 4 mündet und von dem zwei Gasleitungen 7 und 8 abgehen. Das Konvertergas wird mittels Gebläse 3 in das Gehäuse 10 gefördert und je nach Stellung der Glockenventile 1 und 2 über die Leitung 7 in den Gasometer oder über die Leitung 8 in den Abfackelkamin 9 weitergeleitet. Mit 5 und 6 sind die Antriebe für die Glockenventile 1 und 2 bezeichnet.
Bei einer Ventilstellung gemäß Figur la, ist der Gasaustrittsquerschnitt zur Leitung 8 und damit zum Abfackelkamin voll geöffnet, während der Gasaustrittsquerschnitt zur Leitung 7 durch das Ventil 1 geschlossen ist. Diese Ventilstellung entspricht der phase 1 in Figur 3.
In Figur 1 b ist der Beginn des Umschaltvorgangs dargestellt. Ventil 1 ist noch vollständig und Ventil 2 teilweise geschlossen. In Figur 1 ist Ventil 2 weiter geschlossen und Ventil 1 bereits teilweise geöffnet. Die beiden Darstellungen kennzeichnen Momentaufnahmen während der Umschaltphase 2 nach Figur 3.
In Figur 1 b schließlich ist Ventil 2 vollständig geschlossen, während Ventil 1 nun voll geöffnet ist. Damit ist der Austrittsquerschnitt zur Leitung 8 und zum Abfackelkamin 9 gesperrt, während der Austrittsquerschnitt zur Leitung 7 und damit zum Gasometer voll geöffnet ist. Die beiden Antriebe 5 und 6 für die Glockenventile 1 und 2 arbeiten unabhängig voneinander und gestatten dadurch einen absolut druckstoßfreien Übergang zwischen den beiden Betriebszuständen der Umschaltstation.
Die beiden Glockenventile 1 und 2 weisen eine besondere Kontur auf, wie in Figur 2a noch einmal in größerem Maßstab dargestellt. Figur 2b zeigt die zugehörige Regelkennlinie, wobei die Kenngröße kv über dem Hub aufgetragen ist. Die gleichartige Regelkennlinie beider Glockenventile erlaubt in Verbindung mit den unabhängig voneinander arbeitenden Antrieben, eine einwandfreie Umschaltung zwischen den beiden Fahrweisen bei allen vorkommenden Betriebszuständen.
In Figur 3 schließlich ist der Umschaltvorgang noch einmal als Funktion der Zeit dargestellt. In Figur 3b kennzeichnen die Kurven V₁ und V₂ die Stellung der Glockenventile beim Abfackelbetrieb (Phase 1), während der Umschaltung (Phase 2) und während des Gasometerbetriebes (Phase 3). In Figur 3a sind die zugehörigen Druckverhältnisse dargestellt. Beim Abfackelbetrieb liegt der Gasdruck vor dem Ventil beispielsweise 2 mbar über dem Außendruck, während er beim Gasometerbetrieb z.B. 5 mbar über dem Gasometerdruck von z.B. 40 mbar liegt. Das Umschalten auf Gasometerbetrieb beginnt mit dem Schließen des Ventils 2 bis ein bestimmter Druck über dem Ventil 1 erreicht ist. Dann fährt Ventil 1 mit konstanter Geschwindigkeit auf, wobei Ventil 2 weiter schließt. Ventil 2 wird vollständig geschlossen nachdem Ventil 1 seine Auf-Stellung erreicht hat. Beim Umschalten auf Fackelbetrieb fährt zunächst Ventil 1 in die ZuStellung; sobald diese erreicht ist, wird Ventil 2 geöffnet.
Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann der Gasstrom aus
druckstoßfrei, rasch und
Fackelbetrieb auf Gasometerbetrieb und umgekehrt umgeschaltet werden. Die Vorrichtung ist vergleichsweise einfach im Aufbau und erfüllt zugleich Regel- und Abdichtungsfunktionen.

Claims

1. Vorrichtung zum druckstoßfreien Umschalten des Gasstromes aus einem Konverter von Fackelbetrieb auf Gasometerbetrieb und umgekehrt, bestehend aus einem Gehäuse mit einem Gaseintrittsquerschnitt und zwei Gasaustrittsquerschnitten, mit Absperreinrichtungen ein-schließlich Antrieben sowie mit Meß- und Regeleinrichtungen, dadurch Gekennzeichnet, daß als Absperreinrichtungen für die Austrittsquerschnitte Glockenventile mit etwa gleichprozentiger Kennlinie und unabhängig voneinander arbeitenden Antrieben vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Glockenventile die gleiche Kennlinie aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Glockenventile gleich große Strömungsquerschnitte aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glockenventile eine Metall-Metall-Dichtung und einen Schließdruck von mindestens 3-fachem Gasometerdruck aufweisen.