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Title:
DEVICE AND METHOD FOR TAKING GAS SAMPLES FROM A BLAST FURNACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/128377
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for taking gas samples from a blast furnace, having a rod-shaped probe (33), which is arranged in the furnace chamber of the blast furnace above the charge surface (18) and has a plurality of removal openings (34) for taking gas samples from the furnace chamber, said openings being connected to storage units for connection to an analysis unit, situated outside the furnace chamber, for analysing the gas samples taken, wherein the device has an advancing unit, situated outside the furnace chamber, with which the probe (33) can be moved into and out of the furnace chamber.

Inventors:
FREIMANN MARTIN (DE)
PITHAN JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/082837
Publication Date:
June 23, 2022
Filing Date:
November 24, 2021
Export Citation:
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Assignee:
TMT TAPPING MEASURING TECH GMBH (DE)
International Classes:
C21B7/24; F27B1/28; F27D19/00; F27D21/00; G01N1/26
Domestic Patent References:
WO2017174135A12017-10-12
Foreign References:
JPH0336207A1991-02-15
DE1583187A11970-07-23
DE2709548A11977-09-22
DE3015006A11980-10-30
Attorney, Agent or Firm:
ADVOTEC. PATENT- UND RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT TAPPE MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben aus einem Hochofen mit einer im Ofenraum des Hochofens oberhalb der Mölleroberfläche ( 18) angeordneten stabförmigen Sonde (33), die eine Mehrzahl von Entnahmeöffnungen (34) zur Entnahme von Gasproben aus dem Ofenraum aufweist, welche mit Speichereinrichtungen (42) zum Anschluss an eine außerhalb des Ofenraums angeordnete Analyseeinrichtung (44) zur Analyse der entnommenen Gasproben verbunden sind, wobei die Vorrichtung eine außerhalb des Ofenraums angeordnete Vorschubeinrichtung (37) aufweist, mit der die Sonde (33) in den Ofenraum hinein und aus dem Ofenraum hinaus verfahrbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dass die Sonde (33) in einer Entnahmeposition radial innerhalb des Ofenraums angeordnet ist, derart, dass sich die Sonde (33) zumindest teilweise zwischen der Hochachse ( 15) und der Peripherie (29) des Ofenraums erstreckt. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (33) in einer Horizontalebene innerhalb des Ofenraums angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtungen (42) über unabhängig voneinander betätigbare Ventileinrichtungen (45) mit der gemeinsamen Analyseeinrichtung (44) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben Bestandteil einer Vorrichtungsanordnung umfassend eine Vorrichtung (26) zur Temperaturmessung innerhalb des Ofenraums ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) zur Temperaturmessung eine Mehrzahl von akusti schen Sender-/Empfänger-Anordnungen (28) aufweist, die an der Peripherie (29) des Ofenraums in einer gemeinsamen Messebene (30) angeordnet sind, derart, dass eine Temperaturverteilung innerhalb der Messebene (30) ermittelt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sonde (33) innerhalb der Messebene (30) der Vorrichtung (26) zur Temperaturmessung oder in einer zur Messebene (30) benachbarten Horizontalebene (27) erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, 17 dass die Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben und die Vorrichtung (26) zur Temperaturmessung Bestandteil einer Vorrichtungsanordnung umfassend eine Vorrichtung zur Bestimmung der Topografie der Mölleroberfläche ( 18) im Hochofen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Bestimmung der Topografie der Mölleroberfläche eine Radareinrichtung (20) mit einer Antenneneinrichtung (22) umfasst, die im Bereich eines Ofendeckels ( 13) angeordnet ist, wobei die Antenneneinrichtung (22) auf einer gegenüber der Hochachse ( 15) des Hochofens unter einem Neigungswinkel a geneigten Rotationsachse (24) angeordnet ist und mittels einer Antriebseinrichtung um die Rotationsachse (24) rotierbar ist, derart, dass ein durch die emittierte Radarstrahlung der Antenneneinrichtung (22) gebildeter Radarfächer (49) längs einer Profillinie P auf die Mölleroberfläche ( 18) auftrifft und bei Rotation der Antenneneinrichtung (22) die Mölleroberfläche (18) überstreicht.

10. Verfahren zur Entnahme von Gasproben mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei die Sonde (33 ) aus einer Bereitstellungsposition außerhalb des Ofenraums in eine Entnahmeposition innerhalb des Ofenraums radial verfahren wird, anschließend Entnahmen von Gasproben durch die innerhalb des Ofenraums angeordneten Entnahmeöffnungen (34) mit Speicherung der Gasproben in den Speichereinrichtungen (42) erfolgen, und anschließend die in den Speichereinrichtungen (42) gespeicherten Proben sukzessive in der Analyseeinrichtung (44) analysiert werden. 18 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmen der Gasproben zeitgleich erfolgen. . Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch Zuordnung der in der Entnahmeposition der Sonde (33) mittels der Analyseeinrichtung (44) ermittelten Gaszusammensetzungen zu den mittels der Vorrichtung nach Anspruch 6 an den Entnahmepositionen (34) ermittelten Temperaturwerten mittels einer Prozessoreinrichtung eine funktionale lineare Abhängigkeit zwischen der Temperatur und der Gaszusammensetzung längs der Sonde (33) ermittelt wird, und ausgehend von in definierten Positionen in der Messebene (30) ermittelten Temperaturwerten der Temperaturverteilung entsprechend der funktionalen Abhängigkeit zwischen der Temperatur und Gaszusammensetzung mittel s einer Prozessoreinrichtung die Gaszusammensetzung an den definierten Positionen bestimmt wird, derart, dass eine der Temperaturverteilung überlagerte Verteilung der Gaszusammensetzung innerhalb der Messebene (30) ermittelt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Prozessoreinrichtung der mit der Verteilung der Gaszusammensetzung überlagerten Temperaturverteilung mittels der Vorrichtung nach Anspruch 9 ermittelte Topografiewerte der Mölleroberfläche (18) überlagert werden.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Entnahme von Gasproben aus einem Hochofen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben aus einem Hochofen mit einer im Ofenraum des Hochofens oberhalb der Mölleroberfläche angeordneten stabförmigen Sonde, die eine Mehrzahl von Entnahmeöffnungen zur Entnahme von Gasproben aus dem Ofenraum aufweist, welche mit Speichereinrichtungen zum Anschluss an eine außerhalb des Ofenraums angeordneten Analyseeinrichtung zur Analyse der entnommenen Gasproben verbunden sind, wobei die Vorrichtung eine außerhalb des Ofenraums angeordnete Vorschubeinrichtung aufweist, mit der die Sonde in den Ofenraum hinein und aus dem Ofenraum hinaus verfahrbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entnahme von Gasproben mittels einer derartigen Vorrichtung, wobei die Sonde aus einer Bereitstellungsposition außerhalb des Ofenraums in eine Entnahmeposition innerhalb des Ofenraums radial verfahren wird, anschließend Entnahmen von Gasproben durch die innerhalb des Ofenraums angeordneten Entnahmeöffnungen mit Speicherung der Gasproben in den Speichereinrichtungen erfolgen, und anschließend die in den Speichereinrichtungen gespeicherten Gasproben sukzessive in der Analyseeinrichtung analysiert werden. Steigende Anforderungen an die Hochofentechnologie hinsichtlich Produktivität, Emissionsverminderung und Ressourceneinsatz erfordern den Einsatz fortschrittlicher Messeinrichtungen zur Steuerung und Verfolgung der ablaufenden Prozesse. Messungen der Temperaturen der aus dem Reduktionsprozess aufsteigenden Gase, die in der Vergangenheit nur punktuell über Thermoelemente möglich waren, erfolgen mittlerweile über ein von der Anmelderin unter der Marke TMT SOMA angebotenes akustisches Messsystem, welches eine zweidimensionale Temperaturverteilung in einer oberhalb der Mölleroberfläche durch die Anordnung des Messsystems definierten Messebene liefert.

Der in einem Hochofen ablaufende Prozess wird wesentlich durch den Aufbau der im Ofengefäß angeordneten Schichtung aus Koks und Erz bestimmt, die die Hochofenmöllerung ausbildet, wobei zur Ausbildung der Schichten eine Begichtung des Hochofens erfolgt, bei der durch die Gicht des Hochofens Erz, Koks und mögliche Zuschläge in den Ofenraum eingebracht werden. Zur Begichtung wird regelmäßig eine um die Hochachse des Hochofens rotierbare Beschickungseinrichtung eingesetzt, die fachthermologisch al s „Drehschurre“ bezeichnet wird und die eine Schüttrampe aufweist, deren Neigung gegenüber der Hochachse verstellbar ist, um möglichst exakt definierte Schichten zur Erzielung eines reproduzierbaren Hochofenprozesses zu ermöglichen.

Hierzu ist es notwendig, die Topografie der Mölleroberfläche möglichst exakt zu bestimmen, wobei es in diesem Zusammenhang bekannt ist, eine von der Anmelderin unter der Marke 3DTop Scan angebotene Radareinrichtung einzusetzen, mit der die Oberflächentopografie erfasst werden kann.

Ein wesentlicher Parameter des Hochofenprozesses ist durch die Gaszusammensetzung des aus der Möllerung aufsteigenden Gichtgases gegeben, wobei es bekannt ist, zur Messung der Gaszusammensetzung mittels einer innerhalb des Ofenraums an der Ofenwand fest installierten Messlanze, die oberhalb der Möllerung angeordnet ist, Gasproben zu entneh- men. Zur Entnahme der Gasproben ist die Messlanze mit einer Mehrzahl von Entnahmeöffnungen versehen, die j eweils über eine Rohrleitung mit einer außerhalb des Ofenraums angeordneten Analyseeinrichtung verbunden sind, wobei die Analysen der j eweils durch unterschiedliche Entnahmeöffnungen dem Ofenraum entnommenen Gasproben in voneinander unabhängigen, j eweils der einzelnen Entnahmeöffnungen zugeordneten Analyseeinrichtungen erfolgen.

Die bekannten Messlanzen befinden sich in einer Anordnung unterhalb der für die Begichtung des Ofens erforderlichen Drehschurre, so dass eine Kollision der rotierenden Drehschurre mit der fest an der Ofenwand installierten Messlanze vermieden werden kann. Allerdings kommt es aufgrund der vorstehend erläuterten Relativanordnung häufig zu einer Kollision des über die Drehschurre in den Ofenraum eingeführten Materials mit der Messlanze, die zwar gegebenenfalls durch eine nach unten geneigte Ausrichtung der Messlanze abgemildert werden kann, wobei die Messlanze j edoch in j edem Fall aufgrund der wiederholten Kollisionen einem entsprechenden Verschleiß unterliegt.

Weiterhin wird es als nachteilig angesehen, dass aufgrund des Anschlusses der einzelnen Entnahmeöffnungen an j eweils eine gesonderte Analyseeinrichtung der Betrieb der bekannten Vorrichtung mit einem entsprechend großen apparativen Aufwand verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben aus einem Hochofen vorzuschlagen, die zum einen einen kollisionsfreien Betrieb ermöglicht, und zum anderen einen vergleichsweise geringen apparativen Aufwand zur Durchführung der Probenanalyse erfordert.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben aus einem Hochofen weist eine im Ofenraum des Hochofens oberhalb der Mölleroberfläche angeordnete stabförmige Sonde mit einer Mehrzahl von Entnahmeöffnungen zur Entnahme von Gasproben aus dem Ofenraum auf, wobei die Entnahmeöffnungen mit Speichereinrichtungen zum Anschluss an eine außerhalb des Ofenraums angeordnete Analyseeinrichtung zur Analyse der entnommenen Gasproben verbunden sind, wobei die Vorrichtung eine außerhalb des Ofenraums angeordnete Vorschubeinrichtung aufweist, mit der die Sonde in den Ofenraum hinein und aus dem Ofenraum hinaus verfahrbar ist.

Die Ausbildung der Vorrichtung mit einer stabförmigen, in den Ofenraum hinein und aus dem Ofenraum hinaus verfahrbaren Sonde, die mittels einer außerhalb des Ofenraums angeordneten Vorschubeinrichtung verfahrbar ist, ermöglicht einen Einsatz der Sonde innerhalb des Ofenraums in Ab stimmung mit der Begichtungsmatrix des Hochofens, also eine lediglich temporäre Anordnung der Sonde innerhalb des Ofenraums während der Begichtungspausen, so dass eine Kollision der Sonde mit während der Begichtung in den Ofenraum eingeführtem Material vermieden werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Zuordnung von Speichereinrichtungen zur j eweiligen Entnahmeöffnung eine voneinander unabhängige Zwischenspeicherung der einzelnen Gasproben, so dass nicht unmittelbar im zeitlichen Zusammenhang mit der Probenentnahme eine Analyse der j eweiligen Gasprobe mittels einer der j eweiligen Entnahmeöffnung zugeordneten Analyseeinrichtung durchgeführt werden muss, sondern mittels einer einzigen Analyseeinrichtung die einzelnen, j eweils in einer Probenspeichereinrichtung gespeicherten Gasproben in zeitlich einander nachfolgenden Abfolge analysiert werden können. Damit ist lediglich eine Analyseeinrichtung ausreichend, um sukzessive sämtliche der über die Entnahmeöffnungen dem Ofenraum entnommenen Gasproben zu analysieren. Vorzugsweise ist die Sonde in einer Entnahmeposition radial innerhalb des Ofenraums angeordnet, derart, dass sich die Sonde zumindest teilweise zwischen der Hochachse und der Peripherie des Ofenraums erstreckt, so dass die Position der Entnahmeöffnungen bezogen auf die Hochachse bei definierter Anordnung der Sonde an der Peripherie des Ofenraums allein durch die Längskoordinate der Sonde definiert ist.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Sonde in einer Horizontalebene innerhalb des Ofenraums angeordnet ist, so dass eine Positionierung der Sonde innerhalb einer horizontalen Messebene, die durch die Anordnung einer weiteren Messeinrichtung, also insbesondere eine Vorrichtung zur Temperaturmessung mit einer Mehrzahl von akusti schen Sender-/Empfänger-Anordnungen, oder in einer zumindest dicht benachbart und parallel zu der Messebene angeordneten Horizontalebene möglich ist. Hierdurch können in der Messebene ermittelte Messgrößen, wie insbesondere die Temperatur, mit innerhalb derselben Ebene oder zumindest dicht benachbart zur Messebene ermittelten Werten für die Gaszusammensetzung überlagert werden.

Vorzugsweise sind die Speichereinrichtungen über unabhängig voneinander betätigbare Ventileinrichtungen mit der gemeinsamen Analyseeinrichtung verbunden, so dass unabhängig von einer zeitgleichen Entnahme der Gasproben mittels der Entnahmeöffnungen der Sonde die zeitliche Abfolge der j eweiligen Analyse der Gasproben durch den Bediener beliebig bestimmbar ist.

Wenn die Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben Bestandteil einer Vorrichtungsanordnung umfassend eine Vorrichtung zur Temperaturmessung innerhalb des Ofenraums ist, kann zu einem definierten Messzeitpunkt sowohl die Messung der Gaszusammensetzung als auch die Entnahme der Gasproben erfolgen, so dass nach Durchführung einer unabhängig vom Messzeitpunkt nachfolgend durchgeführten Analyse der Gasproben in der Analyseeinrichtung eine Zuordnung der j eweils an einer Position der j eweiligen Entnahmeöffnung ermittelten Gaszusammensetzung und der Temperatur am Ort der Probenentnahme erfolgen kann.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Vorrichtung zur Temperaturmessung eine Mehrzahl von akustischen Sender-/Empfänger-Anordnung aufweist, die an der Peripherie des Ofenraums in einer gemeinsamen Messebene angeordnet sind, derart, dass eine Temperaturverteilung innerhalb der Messebene ermittelt wird.

Wenn sich die Sonde innerhalb der Messebene der Vorrichtung zur Temperaturmessung oder in einer zur Messebene benachbarten Horizontalebene erstreckt, kann in einem durch die Messebene definierten Abstand von der Mölleroberfläche eine Zuordnung der mittels der Sonde ermittelten Werte der Gaszusammensetzung zu den Temperaturwerten in den mit der Positionierung der Entnahmeöffnungen bei der Entnahme der Gasproben übereinstimmende Positionen erfolgen.

Wenn die Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben und die Vorrichtung zur Temperaturmessung Bestandteil einer Vorrichtungsanordnung umfassend eine Vorrichtung zur Bestimmung der Topografie der Mölleroberfläche im Hochofen ist, können die mittels der Temperaturmessung ermittelten Temperaturwerte und die mittels der Sonde ermittelten Werte der Gaszusammensetzung verknüpft werden mit den über den vertikalen Abstand der Messebene von der Mölleroberfläche zugeordneten Topografiewerten der Mölleroberfläche, so dass drei unterschiedliche Parameter des Hochofenprozesses, nämlich die Temperatur, die Gaszusammensetzung und die Topografie zu einem im wesentlichen übereinstimmenden Zeitpunkt des Prozesses ermittelbar sind.

Wenn die Vorrichtung zur Bestimmung der Topografie der Mölleroberfläche eine Radareinrichtung mit einer Antenneneinrichtung umfasst, die im Bereich eines Ofendeckels angeordnet ist, wobei die Antenneneinrichtung auf einer gegenüber der Hochachse des Hochofens unter einem Neigungswinkel a geneigten Rotationsachse angeordnet ist und mittel s einer Antriebseinrichtung um die Rotationsachse rotierbar ist, derart, dass ein durch die emittierte Radarstrahlung der Antenneneinrichtung gebildeter Radarfächer längs einer Profillinie auf die Mölleroberfläche auftrifft und bei Rotation der Antenneneinrichtung die Mölleroberfläche überstreicht, kann die Topografie der gesamten Mölleroberfläche mit geringem operativen Aufwand bestimmt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Entnahme von Gasproben mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Sonde aus einer Bereitstellungsposition außerhalb des Ofenraums in eine Entnahmeposition innerhalb des Ofenraums radial verfahren, anschließend erfolgen Entnahmen von Gasproben durch die innerhalb des Ofenraums angeordneten Entnahmeöffnungen mit Speicherung der Gasproben in den Speichereinrichtungen, und anschließend werden die in den Speichereinrichtungen gespeicherten Gasproben sukzessive in der Analyseeinrichtung analysiert.

Vorzugsweise erfolgen die Entnahmen der Gasproben zeitgleich, so dass trotz der einander nachfolgenden Analyse der j eweiligen durch die unterschiedlichen Entnahmeöffnungen dem Ofenraum entnommenen Gasproben die Zusammensetzung sämtlicher Gasproben in einem übereinstimmenden Prozesszeitpunkt bestimmt werden kann.

Vorzugsweise wird durch Zuordnung der in den Entnahmepositionen der Sonde mittels der Analyseeinrichtung ermittelten Gaszusammensetzungen zu den mittels der Vorrichtungen nach Anspruch 7 an den Entnahmepositionen ermittelten Temperaturwerten mittels einer Prozessoreinrichtung eine funktionale lineare Abhängigkeit zwischen der Temperatur und der Gaszusammensetzung längs der Sonde ermittelt, und ausgehend von in definierten Positionen in der Messebene ermittelten Temperaturwerten der Temperaturverteilung entsprechend der funktionalen Abhängigkeit zwischen der Temperatur und der Gaszusammensetzung wird mittels einer Prozessoreinrichtung die Gaszusammensetzung an den definierten Positionen bestimmt, derart, dass eine der Temperaturverteilung Überla- gerte Verteilung der Gaszusammensetzung innerhalb der Messebene ermittelt wird.

Durch die unmittelbare Zuordnung von Gastemperatur und Gaszusammensetzung ist die Voraussetzung für eine entsprechende Steuerung des Hochofenprozesses geschaffen, wobei insbesondere Unregelmäßigkeiten im Hochofenprozess frühzeitig erkennbar sind und somit gesteuert eingegriffen werden kann, bevor Schäden am Hochofen entstehen können.

Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn mittels einer Prozessoreinrichtung der mit der Verteilung der Gaszusammensetzung überlagerten Temperaturverteilung mittels der neben der Vorrichtung zur Temperaturmessung zusätzlichen Vorrichtung zur Bestimmung der Topografie der Mölleroberfläche ermittelte Topografiewerte der Mölleroberfläche überlagert werden, so dass durch die Kenntni s eines entsprechenden weiteren Prozessparametes eine noch gezieltere Steuerung des Hochofenprozesses möglich wird, derart, dass beispielsweise bei einer lokalen Absenkung der Mölleroberfläche in einem Bereich erhöhter Temperatur und einer Gaszusammensetzung mit hohem Brennwert eine entsprechend positionierte Begichtung mit Erz erfolgt, um eine Überhitzung in dem Bereich der Absenkung der Mölleroberfläche zu verhindern.

Nachfolgend wird anhand der Figuren eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eine Ausführungsform eines mittels der Vorrichtung durchführbaren Verfahrens näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schachtofen in Schnittdarstellung mit einer am Oberteil eines Ofengefäßes an einer Ofenwand angeordneten Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer mit einer Analyseeinrichtung verbundenen Sonde der in Fig. 1 am Oberteil des Schachtofens angeordneten Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben;

Fig- 3 eine teilweise geschnittene isometrische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Ofengefäßes mit einer neben der Vorrichtung zur Entnahme von Gasproben eine Vorrichtung zur Temperaturmessung innerhalb des Ofenraums sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Topografie der Mölleroberfläche umfassenden Vorrichtungsanordnung.

Fig. 1 zeigt einen Schachtofen 10, der im Wesentlichen aus einem Ofenunterteil 1 1 , einem Ofenoberteil 12 und einem Ofendeckel 13 besteht, in den eine, hier als Drehschurre 14 ausgebildete Beschickungseinrichtung integriert ist, die um eine Hochachse 15 des Schachtofens 10 ver- schwenkbar ist, so dass eine an eine Trichteröffnung 16 der Drehschurre 14 anschließende Schüttrampe 17, die gegenüber der Hochachse 15 neigungsverstellbar ist, definiert positioniert werden kann.

Die Drehschurre 14 dient zur alternierenden Beschickung des Hochofens 10 mit in Fig. 1 im Einzelnen nicht näher dargestellten Koks- und Möllerschichten, wobei möglichst exakt definierte Schichten zur Erzielung eines reproduzierbaren Hochofenprozesses angestrebt werden. Hierzu ist es notwendig, die Topografie einer im Ofenraum ausgebildeten Mölleroberfläche 18 möglichst exakt zu bestimmen.

Zur Erfassung der Mölleroberfläche 18 ist im Bereich des Ofendeckels 13 oberhalb der Mölleroberfläche 18 in einer Ofenwand 19 des Ofenoberteils 12 eine Radareinrichtung 20 angeordnet, wobei ein Gehäuse 21 der Radareinrichtung 20 die Ofenwand 19 durchdringt. Innerhalb des Gehäuses 21 befindet sich eine Antenneneinrichtung 22, die auf einem Antennenträger 23 angeordnet ist, der um eine Rotationsachse 24 drehbar und mit einer hier nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung über eine Trägerwelle 25 antreibbar ist. Die Rotationsachse 24 ist unter einem Winkel a gegenüber der Hochachse 15 geneigt und schneidet die Hochachse 15 etwa in einem Schnittpunkt S mit der Mölleroberfläche 18. Die Antenneneinrichtung 22 ist so ausgebildet, dass eine Hauptachsenrichtung H der Radarstrahlung im Wesentlichen mit der Rotationsachse 24 zusammenfällt und ein Strahlöff- nungswinkel ß der Antenneneinrichtung 22 ausreichend groß ist, um einen Radarfächer 49 auszubilden, der die Beaufschlagung der Mölleroberfläche 18 längs einer Profillinie P des Schachtofens 10 ermöglicht. Im vorliegenden Fall ergibt sich eine Ausbildung des Radarfächers 28 mit Randstrahlen 29, 30. Bei einer Drehung der Antenneneinrichtung 22 um die Rotationsachse 24 um 360° wird von dem Radarfächer 28 die gesamte Mölleroberfläche 18 überstrichen. Wie aus Fig. 1 deutlich wird, kann die Rotation der Radareinrichtung 20 um die Rotationsachse 24 unabhängig von der Stellung der Drehschurre 14 ohne die Gefahr einer Kollision mit der Drehschurre 14 erfolgen.

Wie insbesondere einer Zusammenschau der Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, ist der Schachtofen 10 zusätzlich zu der Radareinrichtung 20 in seinem Ofenoberteil 12 mit einer Temperaturmesseinrichtung 26 versehen, die in einer Horizontalebene 27 eine Mehrzahl von akustischen Sender- /Empfänger-Anordnungen 28 aufweist, die an der durch die Ofenwand 19 gebildeten Peripherie 29 des Ofenraums angeordnet sind, und die dazu dienen, eine Temperaturverteilung innerhalb einer in der Horizontalebene 27 ausgebildeten Messebene 30 zu ermitteln.

Die Sender-/Empfänger-Anordnungen 28 weisen vorliegenden Fall als Sender eine hier nicht näher dargestellte Lautsprechereinrichtung auf, mit der ein akustisches Signal ausgesendet wird, das von einer als Mikrofoneinrichtung ausgebildeten Empfängereinrichtung empfangen wird. In Fig. 3 sind am Beispiel einer Sende-/Empfängeranordnung 28 Signalstrecken 3 1 zwischen einem Sender der Sender-/Empfänger-Anordnung 28 und den Empfängern gegenüberliegender Sender-/Empfänger-Anord- nungen 28 dargestellt, wobei die Signal strecken die Messebene 30 defi- nieren. Da die Signallaufzeiten der akustischen Signale längs den Signalstrecken 3 1 abhängig sind von der Temperatur des oberhalb der Mölleroberfläche 18 ausgebildeten Gichtgases, das bei der Reduktion des im Ofenunterteil 1 1 angeordneten Erzes gebildet wird, lässt sich aus der Signallaufzeit eine gemittelte Temperatur des Gichtgases längs einer Signalstrecke 3 1 ermitteln. Eine Überlagerung sämtlicher zwischen den Sender-/Empfänger-Anordnungen 28 ausgebildeten Signalstrecken 3 1 ermöglicht auf Basis geeigneter Algorithmen die Ermittlung einer in der Messebene 30 gegebenen Temperaturverteilung, so dass etwa Hotspots erkennbar werden und insbesondere unter Berücksichtigung der mittels der Radareinrichtung 20 ermittelten Topografie der Mölleroberfläche 18 gezielt Maßnahmen zur Prozesssteuerung des Hochofenprozesses eingeleitet werden können. Eine derartige Maßnahme kann dann beispielsweise darin bestehen, dass für den Fall, dass ein derartiger Hotspot einem Bereich der Mölleroberfläche 18 zugeordnet ist, der eine zur umgebenden Mölleroberfläche 18 stark reduzierte Füllstandshöhe aufweist, gezielt mit einer überproportionalen Menge von Erz beschickt wird, um temporär die reduzierende temperatursteigernde Wirkung des Koks zu verringern und somit die Temperatur an der betreffenden Stelle der Mölleroberfläche abzusenken.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der Schachtofen 10 an seinem Ofenoberteil 12 im vorliegenden Fall zusätzlich zu der Radareinrichtung 20 und der Temperaturmesseinrichtung 26 mit einer Gasprobenentnahmevorrichtung 32 versehen, die eine im Ofenraum des Schachtofens 10 oberhalb der Mölleroberfläche 18 angeordnete stabförmige Sonde 33 mit einer Mehrzahl von Entnahmeöffnungen 34 zur Entnahme von Gasproben aus dem Ofenraum aufweist. Die Gasprobenentnahmevorrichtung 32 weist eine außerhalb des Ofenraums, hier auf eine Hochofenbühne 35 angeordnete Gestelleinrichtung 36 auf, die eine Vorschubeinrichtung 37 umfasst, mittels der die Sonde 33 in den Ofenraum hinein und aus dem Ofenraum hinaus verfahrbar ist. Um eine gasdichte Durchdringung der Ofenwand 19 zu ermöglichen, ist an der Ofenwand 19 ein mit einer Stopfbuchsenpackung versehener Hochofenstutzen 38 vorgesehen, der darüber hinaus ein Absperrventil 48 aufweist, um bei einer vollständig außerhalb des Ofenraums angeordneten Sonde 33 eine Abdichtung des Ofenraums zu ermöglichen.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Sonde in ihrer in Fig. 1 dargestellten Entnahmeposition radial innerhalb des Ofenraums angeordnet, wobei sich die Sonde 33 in eine zur Messebene 30 der Temperaturmesseinrichtung 26 benachbarten Horizontalebene 39 erstreckt, so dass gegebenenfalls Messungen mit der Temperaturmesseinrichtung 26 auch dann erfolgen können, wenn sich die Sonde 33 in der dargestellten Entnahmeposition befindet, ohne dass die Sonde 33 die Signalübertragung längs der Signalstrecken 3 1 der Temperaturmesseinrichtung 26 behindern könnte.

Die Sonde 33 ist derart innerhalb des Ofenraums angeordnet, dass die Entnahmeöffnungen 34 der Sonde 33 , die im vorliegenden Fall äquidistant über die Länge der Sonde 33 verteilt angeordnet sind, die Mölleroberfläche 18 längs des Radius r einer durch die Mölleroberfläche 18 gebildeten Kreisfläche überdecken. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die distale Entnahmeöffnung 34 auf der den Mittelpunkt M der Mölleroberfläche 18 definierenden Hochachse 15 des Schachtofens 10 und die proximale Entnahmeöffnung 34 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Ofenwand 19, so dass die Entnahmeöffnungen 34 definierten Oberflächenpunkten Px bis P 6 der Mölleroberfläche 18 zugeordnet sind.

Fig- 2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Sonde 33 mit den hier auf einer LTnterseite eines Sondenkorpus 40 ausgebildeten Entnahmeöffnungen 34, die j eweils über eine Fluidleitung 41 an eine außerhalb des Sondenkorpus 40 angeordnete Speichereinrichtung 42 angeschlossen sind. Die Speichereinrichtungen 42 ihrerseits sind j eweils über eine Fluidleitung 43 an eine Analyseeinrichtung 44 angeschlossen, wobei in den Fluidleitungen 43 j eweils eine Ventileinrichtung 45 vorgesehen ist, derart, dass die über die Entnahmeöffnungen 34 dem Ofenraum entnom- menen und in den Speichereinrichtungen gespeicherten Gasproben zur Analyse der Gaszusammensetzung der einzelnen Gasproben unabhängig voneinander der Analyseeinrichtung 44 zugeführt werden können.

Die in Fig. 2 dargestellte Sonde 33 ermöglicht eine in der Anzahl der Anzahl der Entnahmeöffnungen 34 entsprechende gleichzeitige Entnahme von Gasproben, die in den Speichereinrichtungen 42 unabhängig voneinander gespeichert werden können. Um unabhängig von der Anordnung der Sonde 33 innerhalb oder außerhalb des Ofenraums eine vom Zeitpunkt der Probenentnahme unabhängige Fixierung der j eweiligen Gaszusammensetzung der Gasproben zu ermöglichen, ist den Speichereinrichtungen 42 j eweils noch eine weitere Ventileinrichtung 46 vorgeordnet. Die Ventileinrichtung 46 ist mit einem Nebenanschluss 47 für eine Spülgaszuführung versehen ist, um während einer Anordnung der Sonde 33 außerhalb des Ofenraums eine Spülung der Fluidleitungen 41 zu ermöglichen, so dass bei einander nachfolgenden Probenentnahmen durch die Sonde 33 eine Beeinflussung der Gasproben durch Rückstände vorhergehender Gasproben ausgeschlossen werden kann.

Wie anhand der Darstellung in Fig. 3 nachvollziehbar, ermöglicht die definierte Anordnung der Sonde 33 bzw. der Entnahmeöffnungen 34 der Sonde 33 in der Messebene 30 oder dicht benachbart der Messebene 30, in der mittels der Temperaturmesseinrichtung 26 die Temperaturverteilung ermittelt wird, eine definierte Zuordnung zwischen den in den Positionen der Entnahmeöffnungen 34 dem Gichtgas entnommenen Gasproben und der im Bereich der Entnahmeöffnungen 34 ermittelten Temperaturen des Gichtgases, so dass längs dem Verlauf der Sonde 33 , also hier längs des Radius r der Messebene 30, die Abhängigkeit zwischen der Temperatur und der Gaszusammensetzung als lineare Funktion darstellbar ist. Ausgehend von der somit bekannten Abhängigkeit zwischen Temperatur und Gaszusammensetzung kann nun in Abhängigkeit von der mittels der Temperaturmesseinrichtung 26 ermittelten Gichtgastemperatur an einem beliebigen Ort in der Messebene 30 die Gaszusammensetzung des Gichtgases bestimmt werden.