HU188361B - Method and apparatus for heating steel bath fed by waste iron - Google Patents

Description

A találmány eljárásra vonatkozik nagymennyiségű hulladékvassal feltöltött acélfürdő felfűtésére, valamint a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas berendezésre.

Nagyobb hulladékvasmennyiségek megolvasztására már számtalan eljárást javasoltak, amelyek közül jelen találmányunk szempontjából azok az eljárások érdekesek, amelyeknél a szükséges energia nem idegen forrásokból származik, mint ahogy ez az eset a gáz- vagy plazmaégők alkalmazásánál, vagy az indukciós- vagy ellenállásfűtéseknél.

A luxemburgi LU-PS 81.207 és LU-PS 81.859 számú szabadalmi leírások részletesen ismertetik, hogy milyen, módon használhatjuk fel az acélfürdők dekarbonizálásánál felszabaduló CO utánégetési hőjét nagyobb mennyiségű hulladékvas olvasztásához. A luxemburgi LU-PS 83.814 szabadalmi leírásban pedig tanítást kapunk arra nézve, hogy milyen módon vihetünk be acélfürdőbe további energiakapacitást tudatos felszenesítés útján.

Mig a gyakorlat igazolta az említett eljárások gazdaságosságát, az acélgyártóüzemek számára még mindig megoldatlan kérdés a konverterfüstgázok célszerű felhasználása, habár általánosan ismert ezen gázoknak égési gázokként történő felhasználása, többek között a hulladékvas előhevítésére.

A találmány elé azt a célt tűztük ki, hogy egy eljárást és egy, az eljárás foganatosítására alkalmas berendezést dolgozzunk ki, melyek lehetővé teszik, hogy nagy mennyiségű hulladékvasat tartalmazó acélfürdőt a frissítőfolyamat során felfűthessünk, és erre a célra az el nem égetett konverterfüstgázokban lévő energiát célszerűen tudjuk felhasználni, hogy az idegen forrásokból származó energia alkalmazását a lehetőségekhez képest mindinkább el lehessen kerülni.

A találmány értelmében a kitűzött feladatot egy olyan eljárással érjük el, melynek során az acélfürdőt oxigénnel frissítjük, a keletkezett szénmonoxidot pedig önmagában ismert módon, gyengén felfújt oxigén segítségével közvetlenül a fürdőfelület felett részben elégetjük.

Az új eljárás azzal jellemezhető, hogy a dekarbonizációs fázis folyamán a konverterfüstgázokat lehúzzuk, azokat összegyűjtjük, előkészítő eljárásnak vetjük alá, majd egy következő fázisban az így előkészített gáz egy részét tömörítjük, energiahordozóval töltjük fel és oxigénnel együtt az acélfürdő felületére fújjuk rá. Ekkor gondot kell fordítani arra, hogy az oxigén közvetlenül a lándzsafej elhagyása után legyen bekeverve, továbbá arra, hogy a gázáramot úgy állítsuk be, hogy a gyújtás csak 0,5-1 m távolságra a lándzsa kilépési helyétől számítva következzék be.

Tehát eljárásunk esetében arról van szó, hogy az idegen energiahordozókat részben pótolni tudjuk a konverterfüstgáznak a folyamatba való visszavezetésével, fűtőgázként történő felhasználásra, mikoris ezen visszavezetés az el nem égetett és erősen CO-tartaljnú füstgázok közvetlen kihasználásában nyilvánul meg, amely normál esetben csak közvetett módon, azaz a frissítő folyamaton kívül mehetne végbe.

Az energiahasznosítás szémpontjából a konverterfüstgázokból számunkra csak az a frakció érdekes, amely a nyersvas dekarbonizálásánál keletkezik. Mindazonáltal, ez a frakció is tartalmaz a CO-n kívül CO₂-t; ennek az utóbbinak aránya változó a CO-gáz mindenkori utánégetési fokának függvényében, ezenkívül beszívott levegőt is tartalmaz, úgy hogy fennáll annak veszélye, hogy egyrészt a gáz energiakapacitása nem lesz kielégítő, másrészt igen magas lesz a gáz nitrogénkoncentrációja. Sajnos a nitrogénnek az acélban való oldhatósága a hőmérséklet emelkedésével növekszik, úgy hogy ajánlatos a visszavezetett gáz nitrogéntartalmát a minimumra korlátozni.

A találmány egyik előnyös foganatosítási módjánál a felfúváskor a gázhoz szilárd szenet adunk hozzá, pl. szemcsés antracitot, kokszdarát, faszenet stb., s így fújjuk rá az acélfürdőre. Ezzel kettős célt érünk el: egyrészt a fürdő a bevitt szénmennyiségnek megfelelően rekarbonizálódik, másrészt energiatartalma is nagyobb lesz; másrészt, amikor a szénrészecskék felcsapódnak a fürdő felületére, illő alkotórészek válnak szabaddá és hozzájárulnak a nitrogénkoncentráció visszaszorításához éppen azon a fázishatáron, ahol ez igen fontos. Ahhoz azonban, hogy a gáz szilárdanyaghordozó gázként a funkcióját betölthesse, kereken 15 bar nagyságú nyomásra kell tömöríteni.

A találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas berendezés egy az ismert, hűtésre, tisztításra és szárításra szolgáló aggregátok után kapcsolt gyűjtőállomást foglal magában, amelybe a dekarbonizációs fázis alatt keletkezett konverterfüstgázokat vezetjük. Ehhez a helyhez csatlakozik egy folyamatos működésű CO-tartalom-mérőkészülék, amely egy számítógéppel van kapcsolatban. Ez utóbbi határozza meg a bevezetendő szén mennyiségét, továbbá vezérli a hozzátartozó berendezéseket, így például egy adagolóberendezést, amely előnyösen egy önmagában ismert fiókkerekes zsilipelő berendezés, amelyben a szilárdanyagok hozzáadása egy szállítóvezetékben, nyomás alatti gázzal, a fiókoskerék fordulatszámának szabályozásával van vezérelve.

Az adagolóberendezés a kompresszor mögött elrendezve, amelyben a szénnel feldúsítandó füstgázt kb. 15 bar nyomásra komprimáljuk.

Az így előkészített gáznak az acélfürdőre való ráfújásához egy célszerűen kialakított fúvólándzsát használhatunk, pl. olyat, melyet a luxemburgi LU-PS 84.176 ismertet.

A találmány szerinti berendezést az 1. ábrán ábrázoltuk. Az ábra a teljes berendezést mutatja sematikus ábrázolásban.

Az ábrán jól látható a 0 acélművi konverter a lesüllyeszthető 1 burkolattal, amely a 2 kéménybe torkollik és amelyen keresztül a 3 fúvólándzsa le és fel mozgatható. A kéményhez kapcsolódóan ábrázoltuk a gázáthaladás sorrendjében - amely a gázszállító 4 turbina útján megy végbe - a füstgáz hűtéséhez (K), tisztításához (R) és szárításához (T) szolgáló berendezéseket. A füstgáz a 10 gyűjtőállomásra érkezik, ehhez csatlakozik a 11 CO-meghatározó készülék. Ez a készülék adja le a mérési jeleket a 12 számítógépnek, amely a mindenkori i 188 361 nyersvas- és ócskavasmennyiségek függvényében meghatározza, hogy milyen mennyiségben kell beadagolni az energiahordozókat a minimálisan szükséges fűtőérték eléréséhez.

Az ábrában továbbá sematikusan ábrázoltuk a 13 aggregátot, amely a szén szállítására szolgál és amelyet a 12 számítógép vezérel. A gáz a 15 kompresszorba kerül, majd egy 14 adagolóberendezésen át, amely előnyösen egy fiókkerekes zsilipelő berendezés és amelybe a gázzal összekeverendő szemcsés szén van beadagolva, a gáz a 3 fúvólándzsába jut. Természetesen kombinált befúvásnál, amikor az oxigén fentről és az öblítőgáz alulról lesz bevezetve az olvadékba, a konverterfüstgázokat öblítőgázokként is felhasználhatjuk. Ebben az esetben a gázokat közvetlenül a száritóállomásról a 17 kompreszszoron keresztül a 18 elosztórendszerbe vezetjük, ahonnan a gázok az egyes gázáteresztő 19,20 építőelemeken keresztül az olvadékba jutnak.

A találmány szerinti megoldás lehetővé teszi nagyobb mennyiségű ócskavas olvasztását, amikor is az olvasztáshoz szükséges energia részben a rendszer saját eszközeivel biztosítható, éspedig a konverterfüstgázban lévő szénmonoxid útján. Idegen energiára csak igen kis hányadban van szükség.

A bizonyos mennyiségű konverterfüstgáz visszavezetésénél uralkodó energetikai viszonyok jobb megértésére szolgálnak az alábbi számítások.

Vegyünk alapul egy 180 tonnás konvertert, amely egy lesüllyeszthető burkolattal rendelkezik. A füstgáz elégetési tényezője 0.1.

Empirikus úton meghatároztuk, hogy egy-egy feladásnál a füstgázgyűjtési fázis során 5046 Nm³ gáz keletkezik és 3000 kg antracit bevezetése után a füstgáztérfogat 8621 Nm³. Ennek megfelelően 3000 kg antracitnak 3575 Nm³ füstgáz-többlettérfogat felel meg.

Amennyiben a találmány értelmében az idegen energiahordozó egy részét visszavezetett füstgázzal helyettesítjük, úgy megváltoznak a térfogatok és a rendelkezésre álló energiamennyiségek.

Számításhoz használjuk fel a következő, a gyakorlatot megközelítő fogalmakat:

X: a 3000 kg antracitra vonatkoztatott ténylegesen bevezetett antracitmennyiség

Q: a visszavezetésre kerülő füstgáz a keletkező füstgáz teljes mennyiségére vonatkoztatva

EC: a 3000 kg bevezetett szénből rendelkezésre álló hőmennyiség

EG: az 1 Nm³ visszavezetett füstgázból rendelkezésre álló hőmennyiség.

Ezen előfeltételekből kiindulva, felállítható az energiamérleg arra az esetre, amikor a szenet részben a visszavezetett füstgázzal helyettesítjük:

EC = X.EC + Q.EG (5046+3575 X).

Vegyünk alapul 1 Nm³ füstgázt, amely 0.85 Nm³ szénmonoxidból és 0.15 Nm³ széndioxidból tevődik össze. 0.1 λ-értéknél a CO-oxidációhoz (0.85.0.1)/2 = 0.0425 Nm³ oxigénre van szükség, ami 0.16 Nm³ nitrogén-ballasztot hoz magával.

Az így létrejövő gáz tartalmaz:

0.85.0,9 = 0,765 Nm³ szénmonoxidot, 0.16 Nm³ nitrogént és 0.235 Nm³ széndioxidot.

Az alábbiakban kiszámítottuk a keletkező füstgázok összetételét azokra az esetekre, amikor Q különböző értékeket vesz fel, így 0.1; 0.3; 0.5 és

1. Továbbá kiszámítjuk a mindenkori szénmonoxidtartalmakból az EG összegét és a fenti egyenlet segítségével az X értéket is.

Q	0.1	0.3	0.5 1
CO(%)	60.72	52.40	46.09	35.42
N2(%)	13.79	13.79	13.79	13.79
co2(%)	25.49	33.81	40.12	50.81
EG(kcal/Nm3)	1179	919	721	388
X	0.846	0.669	0.585	0.560

A mindenkori X-érték ily módon történő meghatározása lehetővé teszi az alábbi táblázat felállítását:

Q	0.1	0.3	0.5 1
szén(kg)	2539	2008	1755	1680
elégetett gáz
(Nm3)	540	2231	3569	7048
lehúzott gáz
(Nm3)	10 162	10 858	11 847	15 222
hőkapacitás
(kcal/Nm3)	1830	1579	1389	1067

Meglepő, hogy már 540 Nm³ füstgáz visszavezetésénél 461 kg szenet takaríthatunk meg, míg kereken 1000 kg szén megtakarításához már 2231 Nm³ füstgázt kell visszavezetni.

így a konverterfüstgáz találmány szerinti visszavezetésével a konverterbe az az előny érhető el, hogy megtakaríthatjuk a költséges idegen energiahordozókat, mindazonáltal a szakembernek szem előtt kell tartania, hogy ha növeli is a visszavezetett füstgáz mennyiségét, nem azonos mértékben csökken a megtakarítható idegen energiahordozók mennyisége.

Claims (5)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás hulladékvassal feltöltött acélfürdő felfűtésére, amelynek során a fürdőt oxigénnel frissítjük és a keletkező szénmonoxidot önmagában ismert módon a fürdő felszíne felett elégetjük, azzal jellemezve, hogy a dekarbonizációs fázis alatt a konverterfüstgázokat lehúzzuk, hűtjük, tisztítjuk, szárítjuk és összegyűjtjük, előkészítő műveletnek vetjük alá, majd egy következő fázisban az előkészített gázt részben tömörítjük, energiahordozóval töltjük fel és az oxigénnel együtt a fürdő felületére fújjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy energiahordozóként szénhordozót, pl. szemcsés antracitot, kokszdarát, faszenet vagy hasonlót használunk.
3. 3. Az 1. és 2. igénypontok szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az előkészített gázt a fürdőre való ráfúvás előtt kereken 15 bar nyomásra tömörítjük.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a gáz egy részét a fürdő átöblítésére használjuk.

   .188 361
5. 5. Berendezés az 1-3. igénypontok szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy az ismert, hűtésre (K), tisztításra (R) és szárításra (T) szolgáló berendezések után egy gyűjtőállomás (10) van kapcsolva és ehhez egy folyamatos működésű, számítógépes CO-mérőkészülék (11) csatlakozik, továbbá megfelelő szerve van az energiahordozónak a gázba való bevezetéséhez és tömörítéséhez közvetlenül a fúvólándzsába (3) való bevezetés ⁵ előtt.