SE427243B - Masugnsgasreningsanleggning - Google Patents

Description

7804834-5 Regleringsspalttvättanordningen kan bestå av flera reglerings- spalttvättare, och härmed förstås i synnerhet klassiska ring- spalttvättare med venturiinsnörning, ringspalttvättare i form av diffusortvättare eller också venturitvättare med motsvarande inställningsanordningar. Medelst ringspalten är reningsdiffe- renstrycket inställbartf Vid kända masugnsgasreningsanlägg- ningar av aktuellt slag äro regleringsspaltvättanordningarna funktionellt differentierade. Vid dessa kända anordningar före- finnes nämligen alltid tvâ olika funktioner tillordnade och pâ olika sätt aflmnzmde najknfingsspaüfimättæmmxbfingar,' vilka med hän- syn till gasströmen äro parallellkopplade eller kopplade bakom varandra. Vid parallellkopplingen är en strömningskanal med en regleringsspalttvättanordning via en droppavskiljare eller dylikt ansluten till avgaskanalen, medan expansionsturbinen (DT-AS 23 55 457) är anordnad i den andra strömningskanalen med en självständigt fungerande regleringsspalttvättanordning. Härvid är regleringsspalttvättanordningen hos den första strömnings- kanalen uteslutande ett inställningselement hos regleringskret- sen för konstanthållande av det på tryckmasugnens uppsättnings- mål rådande gastrycket. Regleringsspalttvättanordningen i den V-andra strömningskanalen är endast anordnad för att ge gasen den maskinrenheten, som behövs för expansionsturbinen. Vid den utföringsformen, där regleringsspalttvättanordningarna äro funktionellt oberoende av varandra kopplade bakom varandra förefinnes en strömningskanal, som leder till avgaskanalen, bakom den sista regleringsspalttvättanordningen och också en shuntkanal, som avgrenar sig bakom den första regleringsspalt- tvättanordningen och i vilken expansionsturbinen är belägen.

Här användes den i strömningsriktningen förefintliga första regleringsspalttvättanordningen för åstadkommande av ett maskinrent gas för expansionsturbinen, den andra reglerings- spalttvättanordningen tjänstgör såsom inställningselement i en regleringskrets för reglering av gastrycket på tryckmasugnens uppsättningsmål (DT-AS 24 39 758). Dessa kända anordningar har i och för sig visat sig vara praktiskt användbara men äro på grund av den beskrivna funktionella differentieringen av regleringsspalttvättanordningarna kostnadskrävande. Härutöver måste man med hänsyn till verkningsgraden av reningen och/eller 7804834-5 energiåtervinningen kompromissa och kan icke köra anläggningen 'utan vidare så, att vid samtliga driftstillstånd mgmâs optimal inställning av såväl masugnsgasreningen som även energiâter- vinningen.

Härutöver förefinnes för masugnsgasreningsanläggningar av ovan beskrivet slag gastryck/gasmängd-ånmgam, som åskådliggör funk- tionsförhâllandet som tillåter en inställning av olika drifts- tillstånd. I ett gastryck/gasmängd-diagram förefinnes regel- mässigt för-expansionsturbinen en turbininsatskarakteristik och en turbinarbetskarakteristik och för masugnen en masugns- karaküæfistik och för differenstrycktvättanordningne en gasre- ningskarakteristik, vilken gasreningskarakteristik förlöper parallellt med masugnskarakteristiken och med sitt avstånd från masugnskarakteristiken bestämmer reningsdifferenstrycket som gasrenande fungerar i regleringsspalttvättanordningen och som icke får understiga ett bestämt gränsvärde. Gasreningskarakteri- stiken korrigerar således samtidigt masugnskarakteristiken och kan sålunda också betecknas som en korrigerad masugnskarakteristik. _ I allmänhet är gastrycket i ett gastryck/gasmängd-diagram infört såsom ordinata och den från tryckmasugnen per timma avgivna gas- mängden upptagen som abskissa. Förloppet av nämnda karakteristiker bestäms av masugnsgasreningsanläggningens totala dimensionering och har också vid kända anläggningar förverkligats på sådant sätt, att turbininsatskarakteristiken samt turbinarbetskarakteri- stiken mellan sig definierar ett diagramområde A, den korrige- rade masugnskarakteristiken nedanför turbinarbetskarakteristiken -ett diagramområde B, medan tillståndspunkten P hos anläggningen totalt, så länge som expansionsturbinen kan arbeta, kan vara belägen resp. vandra i diagramområdet A eller B. Det torde vara självklart, att framför turbininsatskarakteristiken förefinnes ett område, i vilket turbinen icke längre kan arbeta med energi- återvinning. Vidare torde också vara självklart, att under dia- gramavsnittet B är beläget ett område, i vilket expansionsturbinen icke längre alstrar någon energi, men också någon tryckreglering icke längre är möjlig. I dessa båda fall måste expansionsturbinen avstängas och masugnsgasreningsanläggningen köras med övriga element, vilket självklart är möjligt med masugnsrening' 7804834-5 och/eller tryckreglering på uppsättningsmålet. Expansionstur- binen drives exempelvis för att via en generator alstra en vridström av förutbestämd frekvens, med ett konstant vridtal (= vridtalsreglering). I sådant fall är diagramområdet A känne- tecknat av, att när tillståndspunkten är belägen inom diagram- omrâdet A fram till turbinarbetskarakteristiken expansions- turbinen kan uppta en större gasmängd än masugnen avger. Omvänt är diagramområdet B kännetecknat av, att vid ett bestämt förut 'givet tryck den totala från tryckmasugnen härrörande gasmängden icke längre kan upptagas av turbinen. Ur dessa sammanhang har Wman vid kända, inledningsvis beskrivna masugnsgasreningsanlägg- ningar hittills icke dragit några konsekvenser för utbildningen, styrningen och regleringen.

'Föreliggande uppfinning utgår från den grundkonceptionen att vid reglering av gastrycket på tryckmasugnens uppsättningsmål medtaga egenskaperna hos expansionsturbinen för den reglerings- tekniska utformningen, Härvid har beaktats, att för varje.tryck- tillstånd framför expansionsturbinen, vid-med konstant vridtal arbetande expansionsturbiner föreligger en bestämd gasmängd, som är given genom turbinarbetskarakteristiken. Utgående från denna grundkonception är ändamålet med uppfinningen att vidareutveckla en inledningsvis beskriven masugnsgasreníngsanläggning på sådant sätt, att anläggningen utan funktionell differentiering av regle- ringsspalttvättanordningen i samtliga driftstillstånd kan köras med såväl god reningsverkningsgrad som även med god energiåter- vinningsverkningsgrad.

Uppfinningen avser en masugnsgasreningsanläggning för en tryck- masugn med ett till tryckmasugnens uppsättningsmål anslutet tvättorn med en på ett förutgivet reningsdifferenstryck inställbar regleringsspalttvättanordning, en till tvättornet ansluten expansionsturbin med shuntled- ning samt i denna anordnad ventil, en regleringsanordning för gastrycket på tryckmasugnens uppsättningsmål, i vilken anordning regleringsspalttvättan- 7804834-5 ordningen ingår såsom ett inställningselement, och med en reningsdifferenstryckreglering, varvid i ett gastryck/gasmängd-diagram för expansionsturbinen förefinnes en turbininsatskarakteristik och en turbinarbets- karakteristik, för masugnen förefinnes en masugnskarakteristik _och för differenstrycktvättanordningen en gasreningskarakteristik, vilken gasreningskarædxmistüc korrigerar masugnskarakteristiken (= korrigerad masugnskarakteristik), varvid dessutom turbinin- satskarakteristiken samt turbinarbetskarakteristiken mellan sig definierar ett diagramområde A, den korrigerade masugnskarakte- ristiken under turbinarbetskarakteristiken ett diagramområde B, medan tillståndspunkten P hos anläggningen totalt, så länge ex- pansionsturbinen kan arbeta med energiåtervinning, är belägen eller kan vandra i diagramområdet A eller B.

Den enligt uppfinningen föreslagna lösningen består däri att bakom den (icke differentierade) regleringsspalttvättanordningen 'är ansluten endast en ledning som uppvisar expansionsturbinen med en endast i inkörningstillståndet funktionsnödvändig turbin- ventil samt shuntledningen med ventilen, - att när tillstånds- punkten P är belägen inom diagramområdet A uppnås en tryckminsk- ning i regleringsspalttvättanordningen samt eventuellt också i expansionsturbinen och gastrycket på tryckmasugnens uppsätt- ningsmål via regleringsspalttvättanordningen regleras på sådant sätt, att den tillordnade gasmängden motsvarar den mängden hos expansionsturbinen för detta gastryck, varvid ventilen i shunt- ledningen är sluten, och att när tillståndspunkten P är belägen inom diagramområdet B ventilen i shuntledningen är öppen och anordnad att tjänstgöra såsom inställningselement i reglerings- kretsen RK 2 för gastrycket på masugnens uppsättningsmål, medan regleringsspalttvättanordningen är inkopplad såsom inställnirgs- element i en ytterligare regleringskrets RK 3 för det motsvarande reningsdifferenstrycket.

Härvid kan shuntledningen bestå av två parallella shuntkanaler, som uppvisar motsvarande ventiler. Expansionsturbinen kan för inställning av genomloppsmängden uppvisa ytterligare inställnings- element, exempelvis i form av inställbara turbinskyfflar eller 7804834-5 inställbara ledskyfflar. - Det torde vara självklart, att reg- leringsspalttvättanordningen kan uppvisa flera regleringsspalt- tvättare, vilka dock (i motsats till den kända utföringsformen) funktionellt icke äro differentierade.

De uppnådda fördelarna består däri, att vid en enligt uppfinningen utbildad masugnsgasreningsanläggning icke längre erfordras funk- tionellt differentierade och härmed ur konstruktionssynpunkt kostnadskrävande regleringsspalttvättanordningar. Härutöver upp- nås den fördelen, att man vid samtliga driftstillstånd kan köra med optimal verkningsgrad såväl med avseende på masugnsgasreningen ' som även på energiåtervinningen. Detta kommer i det följande att närmare förklaras under hänvisning till schematiska ritningar av en masugnsgasreningsanläggning och under hänvisning till ett gastryck/gasmängd-diagram, där fig. l visar en enligt uppfinningen utformad masugnsgasrenings- anläggning med tillståndspunkten P inom diagramområdet A hs gastryck/gasmängd-diagramet enligt fig. 3,' fig. 2 en enligt uppfinningen utbildad masugnsgasreningsanlägg- l ning med tillståndspunkten B inom diagramområdet P hos gastryck/gasmängd-diagrammet enligt fig. 3 och 'fig. 3 gastryck/gasmängd-diagrammet hos masugnsgasreningsanlägg- ningen enligt fig. l och 2.

Den i fig. l och 2 visade masugnsgasreningsanläggningen är avsedd för en tryckmasugn l, som har antytts till vänster i figurerna l och 2. Denna anläggning omfattar i sin principiella uppbyggnad ett till tryckmasugnens 1 uppsättningsmâl 2 anslutet tvättorn 3 med en på ett förutgivet reningsdifferens- tryck inställbar regleringsspalttvättanordning 4, en till tvättornet 3 ansluten expansionsturbin 5 hos en energiåtervinningsanläggning (med exempelvis ansluten generator 6) med en shuntledning 7 och en turbinventil 8 samt en ventil 9 i shuntledningen 7 och 7804834-5 en regleringsanordning 10 för gastrycket på tryck- masugnens 1 uppsättningsmål 2, i vilken anordning lO regleringsspalttvättanordningen 4 ingår som ett inställningselement och till vilken härutöver också hör en reningsdifferenstrycksreglering ll; Regleringsspalttvättanordningen 4 kan bestå av flera reglerings- spalttvättare 12, vilka dock ur funktionell synpunkt icke funge- rar differentierande. Bakom regleringsspalttvättanordningen 4 är endast en enda ledning ansluten, nämligen ledningen 13, som uppvisar expansionsturbinen 5 med sin turbinventil 8 samt shunt- ledningen 7 med ventilen 9.

Till den i fig. 1 och 2 visade anläggningen hör också gastryck/gas- mängd-diagrammet som visas i fig. 3. Sifferuppgifterna i detta diagram är endast valda såsom exempel men står i stor utsträck- ning i överensstämmelse med praktiskt uppkommande fall. Ordinatan anger gastrycket på masugnens l uppsättningsmål 2 och således det gastryck, medelst vilket masugnsgasen inströmmar i den enligt uppfinningen föreslagna masugnsgasreningsanläggningen. På abskissan anges gasmängden. I gastryck/gasmängd-diagrammet har expansions- turbinen 5 en turbininsatskarakteristik TE och en turbinarbets- karakteristik TA, masugnen l en masugnskarakteristik H och diffe- renstrycktvättanordningen en gasreningskarakteristik GR, vilken gasreningskarakteristik GR på det inledningsvis beskrivna sättet korrigerar masugnskarakteristiken H med det differenstryck, som erfordras för regleringsspalttvättanordningens 4 funktion såsom reningsanläggning, till den korrigerade masugnskarakteristiken HK, som sammanfaller med gasreningskarakteristiken GR. Turbin- insatskarakteristiken TE samt turbinarbetskarakteristiken TA definierar mellan sig ett diagramområde A. Den korrigerade mas- ugnskarakteristiken HK definierar nedanför turbinarbetskarakte- ristiken TA ett diagramområde B. Tillståndspunkten P hos anlägg- ningen totalt är så länge som expansionsturbinen 5 termodynamiskt ~ kan arbeta med en energiâtervinning, belägen inom diagramområdet A resp. inom diagramområdet B och kan också vandra i dessa omrâ- den. 7804834-s Utgående från det ovan beskrivna gastryck/gasmängd-diagrammet enligt fig. 3 förstår man den ytterligare läran hos uppfinningen, som kännetecknas av, att vid tillstândspunktens P läge inom _diagramområdet A uppstår en tryckminskning i regleringsspalttvätt- anordningen 4 samt eventuellt (alltefter tillståndspunktens P läge) härutöver också i expansionsturbinen 5 och att gastrycket på masugnens 1 uppsättningsmål 2 via regleringsspalttvättanordningen 4 regleras på sådant sätt, att den tillordnade gasmängden, som motsvaras av den mängd hos expansionsturbinen 5 för detta gastryck, varvid ventilen 9 är stängd i shuntledningen 7. Turbinventilen g 8 behövs icke i detta drifttillstånd utan är endast funktionsnöd- vändig vid anläggningens igångsättning. Allt detta visas medelst gasströmningspilarna i de med tjocka streck utdragna kopplings- linjerna i fig. l och den på motsvarande sätt med tjocka streck- punkterade linjer visade regleringskretsen RK l för gastrycket vid uppsättningsmålet 2. Även när tillstândspunkten P är belägen inom diagramområdet B behöver turbinventilen 8 icke användas. När tillstândspunkten P är belägen inom diagramområdet.B är ventilen 9 i shuntledningen 7 resp. i shuntledningarna 7 öppen och såsom inställningselement inkluderad i regleringskretsen RK 2 för gastrycket på tryckmas- ugnens 1 uppsättningsmâl 2, medan regleringsspalttvättanordningen 4 är inkopplad såsom inställningselement i en ytterligare regle- rare RK 3 för det motsvarande reningsdifferenstrycket. Allt detta visar gasströmningspilarna i de med tjocka linjer dragna kopp- lingslinjerna i fig. 2 och motsvarande med tjocka streckpunkterade markeringar utdragna regleringskretsarna RK 2 och RK 3 i fig. 2, varvid RK 2 fungerar för gastrycket på uppsättningsmålet 2 och RK 3 för gasreningsdifferenstrycket. Såsom redan ovan nämnts kan expansionsturbinen 5 uppvisa ytterligare inställningselement 14 för genomloppsmängden, varigenom en ytterligare anpassning till olika driftsförhâllanden möjliggöres.

Funktionen hos den enligt uppfinningen föreslagna masugnsgasre- ningsanläggningen i samtliga förekommande driftstillstånd torde utan vidare framgå av figurerna: När till och börja med vid igångkörning eller av andra skäl expansionsturbinen 5 icke är i drift sker den totala tryckminskningen för tryckregleringen på 7804834-5 tryckmasugnens l uppsättningsmål 2 i regleringsspalttvättan- ordningen 4. När så expansionsturbinen 5 användes så omlagras tryckminskningen delvis till expansionsturbinen 5. Regleringen av gastrycket på tryckmasugnens l uppsättningsmål 2 genomföres fortfarande med regleringsspalttvättanordningen 4, anpassas dock till expansionsturbinen. Här måste dock beaktas, att ett minimidifferenstryck behövs för gasreningen i regleringsspalt- tvättanordningen 4 för att säkerställa en tillräcklig rening av nasugnsgasen. Den masugnsgas, som avgår ur tvättornet 3 inne- håller fortfarande vattendroppar. Dessa kunna avskiljas i expan- -sionsturbinen 5. Dock kunna ytterligare droppavskiljare 15 vara anordnade som regelmässigt endast inkopplas när expansionsturbi- nen 5 icke är i drift. Turbinventilen 8 fungerar vid de inled- ningsvis beskrivna och i varandra övergående driftstillstånden hos reningsanläggningen med tillståndspunkten i diagramområdet A resp. inom diagramområdet B endast vid igångsättningen eller såsom stängningsventil, exempelvis snabbstängningsventil, vilken användes för det fall, att expansionsturbinen 5 under kort tid måste avstängas för att undvika en obegränsad uppvarvning. I detta fall öppnas samtidigt ventilen 9 i shuntledningen 7, vid flera parallella shuntledningar åtminstone en ventil 9 och regle- ringsspalttvättanordningen 4 övertar återigen helt tryckminsk- ningen för reglering av trycket på tryckmasugnens l uppsättnings- mål. Det torde vara självklart att ytterligare anordningar kunna förefinnas för att vid längre stilleståndstider för expansions- turbinen 5 denna fullständigt skall kunna uttagas ur reningsan- läggningen och underkastas nödvändigt underhåll.

Såsom redan nämnts bestämmes tryckregleringen vid den enligt upp- finningen föreslagna reningsanläggningen genom expansionsturbinens egenskaper. Grundläggande är att expansionsturbinen 5 till varje trycktillstånd för expansionsturbinen 5 endast kan upptaga en bestämd gasmängd. Ur gastryck/gasmängd-diagrammet kan utan vidare avläsas, att expansionsturbinen 5 inom diagramområdet A kan upptaga en något större gasmängd än den som avges från mas- ugnen l. För att vid ett förutgivet tryck på masugnens l uppsätt- ningsmål den förefintliga gasmängden skall kunna anpassas till expansionsturbinens 5 genomloppsförmåga erfordras att trycket framför expansionsturbinen 5 på motsvarande sätt strypes. Detta sker genom regleringsspalttvättanordningen 4, varvid inom detta 7804834-5 _område förhållandena utan vidare äro sådana, att man alltid också erhåller en tillräcklig gasrening med god verkningsgrad.

Vid ett närmande av turbinkarakteristiken till masugnskarakteri- stiken H skulle regleringsspalttvättanordningarna 4 vid detta arbetssätt köras längre ut-och i själva skärningspunkten vara fullt utkörda. I denna punkt motsvarar tryckfallet och gas- mängden - räknat på expansionsturbinen 5 - exakt masugnsvärdena.

I denna punkt skulle dock differenstrycket på regleringsspalt- _ tvättanordningen 4 praktiskt taget vara lika med noll. Härigenom skulle någon rening icke längre vara möjlig. För att upprätthålla denna rening genomföres differenstryckregleringen, som vid ett underskridande av ett inställt differenstryckvärde inkopplar regleringskretsen RK 3 för differenstryckregleringen av regle- ringsspalttvättanordningen 4 på beskrivet sätt och härigenom således kopplar om regleringen. Om nu vid ett konstant differens- tryck på regleringsspalttvättanordningen 4 skulle uppstå en tryckökning på masugnen l omlagras den härför erforderliga tryck- regleringen på ventilen 9 i shuntledningen. På motsvarande sätt *arbetas när flera parallella shuntledningar förefinnes. Om vid ett konstant differenstryck på regleringsspalttvättanordningen 4 en tryckminskning skulle uppstå vid masugnen l omkopplas åter- igen till en tryckreglering via regleringsspalttvättanordningen 4.

Om masugnen l skall köras på sådant sätt, att tillståndspunkten _ för längre tid är belägen inom området C framför turbininsats- karakteristiken TE eller inom området D nedanför avsnittet B är det lämpligt att avstänga turbinen 5 vid ett underskridande av dess börvridtal. Trycksänkningen för reglering av trycket på ugnens l uppsättningsmål övertages då ensamt av reglerings- ispalttvättanordningen 4. Det är självklart, att icke till upp- finningen hörande byggnadselement bringas att fungera vid exem- pelvis en plötslig trycksänkning vid en ugnsskada under det s k stukningsförloppet eller vid andra sällsynta driftstillstånd.

Claims (3)

7804834-5 11 P a t e n t k r a v

1. Masugnsgasreningsanläggning för en tryckmasugn (1) med ett till tryckmasugnens (1) uppsättningsmål (2) anslutet tvättorn (3) med en på ett förutgivet reningsdifferens- tryck inställbar regleringsspalttvättanordning (4), en till tvättornet (3) ansluten expansionsturbin (5) med shuntledning (7) samt i shuntledningen (7) anordnad ventil (9), en regleringsanordning (10, RK1) för gastrycket på tryck- masugnens (1) uppsättningsmâl (2), i vilken anordning regleringsspalttvättanordningen (4) ingår såsom ett in- ställningselement, och med en reningsdifferenstryckreg- lering (11), varvid i ett gastryck/gasmängd-diagram för expansionsturbinen (5) förefinnes en turbininsatskarakteristik (TE) och en tur- binarbetskarakteristik (TA), för masugnen (1) förefinnes en masugnskarakteristik (H) och för differenstrycktvättanordningen (4) en gasreningskarakteristik (GR), vilken gasreningskarakte- ristik (GR) korrigerar masugnskarakteristiken (H) (HK = korri- gerad masugnskarakteristik), varvid dessutom turbininsatskarak- teristiken (TE) samt turbinarbetskarakteristiken (TA) mellan sig definierar ett diagramområde A, den korrigerade masugns- karakteristiken (HK) under turbinarbetskarakteristiken (TA) ett diagramområde B, medan tillståndspunkten P hos anläggningen totalt, så länge expansionturbinen (5) kan arbeta med energi- återvinning, är belägen eller kan vandra i diagramområdet A eller B, k ä n n e t e c k n a d av, att bakom den (icke differentierade) regleringsspalttvättanordningen (4) är ansluten endast en ledning (13), som uppvisar expansionsturbinen (5) med en endast i inkörningstillståndet funktionsnödvändig tur- binventil (8) samt shuntledningen (7) med ventilen (9), - att 7so4ss4+5 12 när tillstândspunkten P är belägen inom diagramområdet A uppnås en tryckminskning i regleringsspalttvättanordningen (4) samt eventuellt också i expansionsturbinen (5) och gastrycket på tryckmasugnens (1) uppsättningsmål (2) via regleringsspalt- tvättanordningen (4) regleras på sådant sätt, att den till- ordnade gasmängden motsvarar gasmängden hos expansionsturbinen (5) för detta gastryck, varvid ventilen i shuntledningen (7) är sluten, och att när tillståndspunkten P är belägen inom diagramområdet B ventilen (9) i shuntledningen (7) är öppen och anordnad att tjänstgöra såsom inställningselement i reg- leringskretsen RK2 för gastrycket på masugnens (1) uppsätt- ningsmâl (2), medan regleringsspalttvättanordningen (4) är in- kopplad såsom inställningselement i en ytterligare reglerings- krets RK3 för det motsvarande reningsdifferenstrycket.

2. Masugnsreningsanläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att shuntledningen (7) består av två parallella shunt- kanaler, som uppvisar motsvarande ventiler (9).

3. Masugnsreningsanläggning enligt ett av kraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att expansionsturbinen (5) upp- visar ytterligare inställningselement (14) för genomloppsmängden.