METHOD AND APPARATUS FOR PREVENTING THE DISCHARGE OF POLLUTANT GASES FROM THE FEEDING OPENING OF A CONVERTER ENCLOSURE

Abstract: 1. A method of preventing an escape of gaz from the charging opening of a converter enclosure which has a first gas exhaust opening for the blowing operation of the converter, which gas exhaust opening is effective alone when the charging opening is closed, and a second gas exhaust opening for the charging operation, which second gas exhaust opening is additionally effective when the charging opening is open, characterized in that an auxiliary gas jet is blown during the charging operation into the charging opening, if desired past the crude iron ladle or scrap charging box suspended in front of the charging opening and the optimum jet action is adjusted by a variation of the angle of the nozzle to the plane of the charging opening and by a change of the nozzle position within the space which is available.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung des Gasaustritts aus der Beschickungsöffnung einer Konverter-Umkleidung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung des Gasausstritts aus der Beschickungsöffnung einer Konverterumkleidung, die eine erste, bei geschlossener Beschickungsöffnung allein wirksame Gasabsaugöffnung für den Blasbetrieb des Konverters und eine zweite, bei geöffneter Beschickungs öffnung zusätzlich wirksame Gasabsaugöffnung für den Chargierbetrieb aufweist. Während früher Konverterabgase ungereinigt in die Atmosphäre abgegeben wurden, ist es seit längerer Zeit üblich, die Konverterabgase, zumindest beim Blasbetrieb, abzusaugen und beispielsweise über Elektrofilter zu reinigen, bevor sie in die Atmosphäre abgegeben werden. Dazu wurde der Konverter mit einer Umkleidung versehen, die oberhalb des während des Blasvorgangs senkrecht stehenden Konverters eine Gasabsaugöffnung aufweist. Auf diese Weise konnten jedoch die während des Chargiervorgangs aus dem schräg gestellten Konverter austretenden Gase nicht erfasst werden. Man hat daher die Konverterumkleidung bis über den Beschickungsbereich vorgezogen und dort eine zweite Gasabsaugöffnung angeordnet0 Beide Gasabsaugöffnungen sind üblicherweise an ein gemeinsames Gaskanalsystem angeschlossen, durch das die Gase mittels Gebläse über ein Filter gesaugt und gereinigt an die Atmosphäre abgegeben werden. Um den Chargierbetrieb nicht unnötig zu beeinträchtigen, ist im oberen Teil der Ebene der Beschickungsöffnung üblicherweise noch ein beweglicher Vorhang aus Blechplatten oder Ketten angeordnet, um die Wirksamkeit der zweiten Gasabsaugöffnung zu verbessern. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass trotzdem beim Chargierbetrieb noch erhebliche Gasmengen aus der Konverterumkleidung austreten. Will man vermeiden, dass dieser Gasanteil ungereinigt in die Atmosphäre abgegeben wird, so muss entweder eine dritte Gasabsaugeinrichtung vorgesehen oder die vorhandene erheblich vergrössert werden, um einen ausreichend grossen Unterdruck im Bereich der Beschickungsöffnung erzeugen zu können. Hierfür kommt in erster Linie eine sogenannte Hallenabsau gung in Betracht, mittels derer der gesamte Gasinhalt der Werkshalle erfasst werden kann. Derartige Anlagen sind jedoch sehr unwirtschaftlich, da sie für sehr grosse Gasmengen ausgelegt werden müssen, die, verglichen mit dem Konverterabgas, nur geringfügig verschmutzt sind. Da ausserdem eine Verschmutzung des Gasvolumens der Werkshalle nur intervallweise beim Chargieren auftritt, würde eine Hallenabsaugung nur zeitweilig erforderlich sein. Man müsste also die Hallenabsaugung über grosse Zeitintervalle, also praktisch unnötigerweise durchlaufen lassen, so dass zu den hohen Investitionskosten noch erhebliche Betriebskosten hinzukämen. Andererseits würde eine nur bedazs- weise Einschaltung der Hallenabsaugung zusätzlichen Aufwand für entsprechende Steuereinrichtungen erfordern. Eine derartige Fahrweise würde sich ausserdem nachteilig auf die Lebensdauer der Hallenabsaugeinrichtung auswirken. Wenn der Gasaustritt aus der Beschickungsöffnung durch eine Vergrösserung des Unterdrucks in der Konverterumkleidung verhindert werden soll, muss nach überschlägigen Berechnungen und Modellversuchen die vorhandene Absaugleistung für einen um 50 bis 100 % grösseren Volumenstrom ausgelegt werden, wodurch sich die Anlage in unvertretbarer Weise verteuern würde. Es besteht somit die Aufgabe, den Gasaustritt aus der Konverterunkleidung beim Chargierbetrieb anderweitig zu verhindern, d,h. den Aufwand hierfür im Vergleich zur Hallenabsaugung oder Vergrösserung der vorhandenen Gasabsaugung erheblich geringer zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, in-dem während des Chargierbetriebes in die Beschickungsöffnung, ggfs. an der davor hängenden Roheisenpfanne oder Schrottmulde vorbei, ein Hilfsgasstrahl eingeblasen wird. Durch umfangreiche Modellversuche wurde festgestllt, dass auf diese Weise der Gasaustritt beim Chargieren fast vollständig verhindert werden kann, so dass eine aufwendige Hallenabsaugung oder eine Vergrösserung der vorhandenen Gasabsaugung nicht mehr erforderlich ist. Der Hilfsstrahl überstreicht erfindungsgemäss die Beschickungsöffnung, insbesondere in dem Bereich, in dem der stärkste Gasaustritt zu erwarten ist, wobei die austretenden Gasmengen mitgerissen und in die Umkleidung zurückgeführt werden. Infolge der Injektorwirkung des Hilfsgasstrahls wird der Gasaustritt nicht nur im unmittelbar überstrichenen Bereich der Beschickungsöffnung verhindert, sondern weitgehend auch in den benachbarten Bereichen, so dass beim Chargieren praktisch kein Schwallgas mehr austritt. In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass zum Einblasen des Hilfsgasstrahles eine zur Beschickungsöffnung beliebig einstellbare Düse verwendet wird und dass im Rahmen der jeweiligen Platzverhältnisse durch Variation des Düseneinstellwinkels zur Ebene der Beschickungsöffnung und Veränderung der Lage die optimale Strahlwirkung ermittelt wird. Bei den Modellversuchen wurde ermittelt, dass es zweckmässig ist, den Hilfsgasstrahl mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 150 bis 220 m/s, vorzugsweise von 170 bis 210 m/s einzublasen. Ferner wurde ermittelt, dass der Hilfsgas- strom 0,5 bis 5 % des Absaugvolumens betragen muss. Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, bestehend im wesentlichen aus einer den Konverter gasdicht umschliessenden Umkleidung mit einer durch Schiebetüren verschliessbaren Beschickungsöffnung, einer ersten, senkrecht über dem Konverter angeordneten und bei Blasbetrieb allein wirksamen Gasabsaug öffnung, mit einer zweiten, oberhalb der Beschickungs öffnung angeordneten, bei geöffneter Schiebetür zusätzlich wirksamen Gasabsaugöffnung sowie mit einem aus Blechplatten oder Ketten bestehenden, die zweite Gasabsaugöffnung zur Beschickungsseite hin verlängernden Vorhang sowie einer vor der Beschickungsöffnung angeordneten Düse zum Einblasen eines Hilfsgasstrahles. Vorzugsweise wird die Düse gegenüber der Horizontalen unter einem Winkel von 8 bis 320 nach oben und gegenüber der vertikalen Mittelebene unter einem Winkel von 20 bis 350 in Richtung auf die Beschickungsöffnung angestellt, wobei die Achse des Hilfsgasstrahls die Ebene der Beschickungsöffnung in einem Punkt schneidet, der 10 bis 30 % der Öffnungsbreite B vom seitlichen Rand und 10 bis 40 % der Öffnungshöhe H vom oberen Rand der Beschickungs öffnung entfernt ist. Ferner ist es zweckmässig, dass zusätzlich in der für die Beschickung des Konverters verwendeten Schrottmulde in deren vorderen Teil eine Klappe angeordnet ist. Dabei ist der Drehpunkt der Klappe so anzuordnen, dass er in Beschickungsstellung der Schrottmulde innerhalb des aus Blechplatten oder Ketten bestehenden Vorhangs liegt. Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgedankens werden anhand der Figuren näher erläutert. Figur 1 zeigt stark vereinfacht einen Konverter mit Roheisenpfanne in Chargierstellung. Figur 2 zeigt in Ansicht und Schnitt die Beschickungs öffnung mit Roheisenpfanne. Figur 3 zeigt in Ansicht und Schnitt die Beschickungs öffnung mit Schrottmulde. Figur 4 zeigt ein Diagramm der Ergebnisse von Modellversuchen. Gemäss Figur 1 befindet sich der schwenkbare Konverter 5 innerhalb einer Konverterumkleidung 1, die u.a. eine verschliessbare Beschickungsöffnung 2 aufweist. Während des Blasbetriebes (gestrichelte Darstellung des Konverters) ist die Beschickungsöffnung 2 geschlossen und die anfallenden Gasmengen werden durch die Absaugöffnung 3 und den Sammelkanal 8 abgesaugt und einer nicht dargestellten Entstaubungsanlage zugeführt. Es ist gewährleistet, dass beim Blasbetrieb keine Schwallgase aus der Konverterumkleidung 1 austreten können. Zum Chargieren muss die Beschickungsöffnung 2 geöffnet und der Konverter 5 in die dargestellte Chargierstellung geschwenkt werden. Chargiert wird entweder flüssiges Roheisen mittels an einem Kranhaken 6 hängender Roheisenpfanne 7 oder aber Schrott mittels Schrottmulde 13 (vergl. Figur 3). Da der Konverter 5 auch während des Chargierbetriebes durch seinen Boden mit Druckgas beaufschlagt werden muss, treten aus seiner Öffnung in erheblichem Umfang Schwall gase aus, die nicht ungereinigt in die Werkshalle oder in die Umgebung abgelassen werden können. Es ist daher schon bei herkölz! ichen Anlagen vorgesehen, unmittelbar oberhalb des Chargierbereiches eine weitere Gasabsaugöffnung 4 anzuordnen, die über einen Kanal 16 an den gemeinsamen Abgaskanal 8 angeschlossen ist. Diese zweite Absaugöffnung 4 ist meist mit einem Vorhang 10 aus Ketten oder Blechplatten kombiniert, um den Austrittsquerschnitt oberhalb der Chargiergeräte möglichst weitgehend zu verschliessen. Mit 9 ist die Bedienungsbühne gekennzeichnet Wie eingangs beschrieben und aus der Darstellung in Figur 1 ersichtlich, bestehen erhebliche konstruktive und räumliche Schwierigkeiten, das Austreten von Schwallgasen aus der Beschickungsöffnung 2 während des Chargierbetriebes zu verhindern oder jedenfalls weitgehend einzuschränken. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass während des Chargierbetriebes in die Beschickungsöffnung ein Hilfsgasstrahl eingeblasen wird. In Figur 2 ist die Anordnung der Düse 11 mit Bezug auf die in Ansicht und Schnitt dargestellte Beschickungs öffnung 2 gezeigt. Die Düse 11 ist so angeordnet, dass der Hilfsgasstrahl 12 insbesondere den Teil der Beschickungsöffnung 2 überstreicht, in dem der Hauptteil der austretenden Schwallgase zu ervarten ist. Ferner muss beachtet werden, dass die Düse nur ausserhalb des Arbeitsbereiches der Chargiergeräte angeordnet werden kann, um deren Funktion nicht zu stören. Die Anordnung der Düse 11 erfolgt daher vorzugsweise infrem durch die An-sprüche 6 und 7 näher gekennzeichneten Bereich, wobei mit H und B die Höhe und Breite der Beschickungsöffnung bezeichnet sind. Alle übrigen Ziffern haben die gleiche Bedeutung wie in Figur 1. In Figur 3 ist der Bereich der Beschickungsöffnung 2 noch einmal mit einer davorhängenden Schrottmulde 13 in Ansicht und Schnitt dargestellt. Auch in diesem Fall werden die austretenden Schwallgase durch den Hilfsgasstrahl 12 injektorartig erfasst und in die Konverterumkleidung 1 zurückgeführt, wo sie über die Gasabsaugöffnung 3 und den Abgaskanal 8 der Entstaubungsanlage zugeführt werden. Auf diese Weise wird das Austreten von Schwallgas im freien Bereich um die Schrottmulde 13 herum weitgehend vermieden. Da jedoch die Schrottmulde 13 in Schrägstellung für einen Teilbereich der Beschickungsöffnung wie ein Kamin wirkt, hat es sich als zweckmässig erwiesen, in dieser noch eine Klappe 14 anzuordnen. Diese Klappe ist frei pendelnd aufgehängt und wird durch den herausrutschenden Schrott selbsttätig geöffnet; sie fällt auch selbsttätig in die Fliessstellung zurück, sobald der Schrottauslauf beendet ist. Damit wird die Wirkung des Hilfsgasstrahles unterstützt und ein Austreten von Schwallgas durch die Schrottmulde 13 verhindert. Im übrigen haben auch in Figur 3 die Bczugsziffern die gleiche Bedeutung wie in Figur 1. In Figur 4 sind die Messergebnisse von Modellversuchen in einem Diagramm zusammengefasst. Es sind zwei Kurvenverläufe eingezeichnet, und zwar einmal für den Fall, dass die Absauggasmenge bis auf 160 O/o erhöht wird, und zum zweiten für den Fall, dass mit dem erfindungsgemässen Hilfsgasstrahl gearbeitet wird. Geht man davon aus, dass die Ausschwallgasmenge ohne diese Massnahme mit 100 % bezeichnet wird, so kann die austretende Schwallgasmenge auf etwa 18 % reduziert werden, wenn die Msaug- gasmenge auf 160 O/o erhöht wird. Diese Massnahme würde einen erheblich höheren Investitionsaufwand erfordern, da die Abgassammelleitung, das Abgasgebläse und die Entstaubungseinrichtung entsprechend grösser ausgelegt werden müssten. Wie sich aus dem Verlauf der zweiten Kurve ergibt, kann die austretende Schwallgasmenge auf 20 % reduziert werden, wenn für den Hilfsgasstrahl eine Austrittsgeschwindigkeit von 150 m/s gewählt wird. Um die gleiche Wirkung zu erzielen, müsste die Absauggasmenge bereits um 50 % erhöht werden. Mit einer weiteren Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit des Hilfsgasstrahles auf 170 bis 200 m/s, kann die austretende Schwallgasmenge auf wenige % begrenzt werden. Um die gleiche Wirkung zu erreichen, müsste die Absauggasmenge auf 200 bis 250 % erhöht werden, wie sich aus einer Extrapolation der ersten Kurve unschwer ableiten lässt. Die zweite Kurve lässt ferner erkennen, dass bei einer weiteren Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit des Hilfs- gasstrahles wieder eine grössere Schwallgasmenge austritt, woraus sich ergibt, dass es bei optimaler geometrischer Anordnung der Düse für den Hilfsgasstrahl auch eine optimale Austrittsgeschwindigkeit gibt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Modellversuche ergeben haben, dass mit der erfindungsgemässen Anwen- dung eines Hilfsgasstrahles das Austreten von Schwall- gasen aus der Konverterunkleidung während des Chargierbetriebes mit vergleichsweise geringem Aufwand fast vollständig verhindert werden kann. Selbstverständlich muss die optimale Anordnung der Düse unter den jeweils vorgegebenen Platzverhältnissen erprobt werden. Für die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten baulichen Verhältnisse, kann die Düsenanordnung gemäss den Vorschriften in den Ansprüchen 6 und 7 vorgenommen werden. Bei davon wesentlich abweichenden Konstruktionen für die Konverterumkleidung bzw. Be schi ckungsöffnung, kann die optimale Düs enano rdnung auch ausserhalb der angegebenen Bereiche liegen. Wichtig ist, dass durch die InJektorwirkung des Hilfsgasstrahles die Bereiche der Beschickungsöffnung erfasst werden, in denen das Maximum der austretenden Schwallgase erwartet wird. Patentansprüche

Claims: PATENTÄNSPRÜCHE 1. Verfahren zur Verhinderung des Gasaustritts aus der Beschickungsöffnung einer Konverterumklei dung, die eine erste, bei geschlossener Be schickungsöffnung allein wirksame Gasabsaug öffnung für den Blasbetrieb des Konverters und eine zweite, bei geöffneter Beschickungsöffnung zusätzlich wirksame Gasabsaugöffnung für den Chargierbetrieb aufweist, dadurch ekennzeichnet, dass während des Chargierbetriebs in die Be schickungsöffnung, ggfs. an der davor hängenden Roheisenpfanne oder Schrottmulde vorbei, ein Hilfsgasstrahl eingeblasen wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einblasen des Hilfsgasstrahles eine zur Be schickungsöffnung beliebig einstellbare Düse ver wendet wird und dass im Rahmen der jeweiligen Platz verhältnisse durch Variation des Düseneinstellwin kels zur Ebene der Beschickungsöffnung und Verände rung der Lage die optimale Strahlwirkung ermittelt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Hilfsgasstrahl mit einer Austritts geschwindigkeit von 150 bis 220 m/s, vorzugsweise von 170 bis 210 m/s eingeblasen wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgasstrom 0,5 bis 5 /ó des ohne Anwendung des Hilfsgasstromes zu erwartenden Gasaustrittsstromes beträgt. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend im wesentlichen aus einer einen Konverter gas dicht umschliessenden Umkleidung mit einer durch Schiebetüren verschliessbaren Beschickungsöffnung, einer ersten senkrecht über dem Konverter ange ordneten und bei Blasbetrieb allein wirksamen Gasabsaugöffnung, mit einer zweiten, oberhalb der Beschickungsöffnung angeordneten, bei ge öffneter Schiebetür zusätzlich wirksamen Gasab saugöffnung, sowie mit einem aus Blechplatten oder Ketten bestehenden, die zweite Gasabsaug öffnung zur Beschickungsseite hin verlängernden Vorhang, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Be schickungsöffnung (2) eine Düse (11) zum Einblasen eines Hilfsgasstrahles (12) angeordnet ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (11) gegenüber der Horizontalen unter einem Winkel von 8 bis 320 nach oben und gegenüber der vertikalen Mittelebene unter einem Winkel von 20 bis 350 in Richtung auf die Beschickungsöff nung (2) angestellt ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Hilfsgasstrahles (12) die Ebene der Beschickungsöffnung (2) in einem Punkt schnei det, der 10 bis 30 % der Öffnungsbreite B vom seit lichen Rand und 10 bis 40 O/o der Öffnungshöhe H vom oberen Rand der Beschickungsöffnung (2) entfernt ist. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich in der für die Beschickung des Konverters (5) verwendeten Schrottmulde (13) in deren vorderen Teil eine Klappe (14) angeordnet ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass der Drehpunkt der Klappe (14) so angeord net ist, dass er in BeschicRungsstellung der Schrott mulde (13) innerhalb des aus Blechplatten oder Ketten bestehenden Vorhangs (10) liegt.

Inventors: BONIG, GUNTER, HOBERT, GERHARD, JURY, EGON, DIPL.-ING., LAIMER, FRIEDRICH, MOSERN, PETER, ROUSSAUX, ROBERT, Bönig, Günter, MOSER, PETER
Applicants: METALLGESELLSCHAFT AG, UNION SIDERURGIQUE DU NORD ET DE L'EST DE LA FRANCE PAR ABREVIATION  "USINOR", VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: C21C5
IPC codes: C21C5