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Title:
METHOD FOR CONTROLLING THE POST-COMBUSTION OF WASTE GASES ARISING DURING THE PRODUCTION OF STEEL AND NON-FERROUS METALS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/101535
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for optimising the post-combustion of waste gases which arise in a metallurgical furnace during the production of steel alloys and iron alloys and non-ferrous metals and the alloys thereof from corresponding feedstock. The feedstock is fed into the metallurgical furnace between the surface of the feedstock and the upper edge of the metallurgical furnace until a predefined clearance with a predefined volume is reached, then the metallurgical furnace is covered with a waste gas extraction hood and the smelting process is started, feedstock being added to the metallurgical furnace until the predefined clearance between the surface of the melt or slag consisting of the feedstock and the upper edge of the metallurgical furnace is reached, and the level of the melt or slag in the metallurgical furnace being controlled online by means of radar distance measurements or laser distance measurements.

Inventors:
OTERDOOM, Harmen Johannes (Konkordiastr. 103, DÜSSELDORF, 40219, DE)
FLOCH, Erwan (Engelbertstr. 29, DÜSSELDORF, 40233, DE)
PILGER, Stephan (Brunnenstr. 19, DÜSSELDORF, 40223, DE)
ROTARIUS, Joachim (Engelbertstr. 29, DÜSSELDORF, 40233, DE)
Application Number:
EP2018/080603
Publication Date:
May 31, 2019
Filing Date:
November 08, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SMS GROUP GMBH (Eduard-Schloemann-Str. 4, DÜSSELDORF, 40237, DE)
International Classes:
F23G7/06; C21C5/30; F27D3/00; F27D21/00
Foreign References:
EP0470066A21992-02-05
EP0657549A11995-06-14
US7514033B12009-04-07
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
MEISSNER, Peter E. (Hohenzollerndamm 89, BERLIN, 14199, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Optimierung der Nachverbrennung von bei der Herstellung von Stahl- und Eisenlegierungen und Nichteisenmetallen sowie deren Legierungen aus entsprechendem Ausgangsmaterial in einem metallurgischen Ofen anfal- lenden Abgasen, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial so weit in den metallurgischen Ofen zwischen der Oberfläche des Ausgangsma- terials und der Oberkante des metallurgischen Ofens chargiert wird, bis ein vorbestimmter Freiraum mit einem vorbestimmten Volumen erreicht wird, sodann der metallurgische Ofen mit einer Abgasabzugshaube abgedeckt und der Schmelzvorgang gestartet wird, wobei so lange Ausgangsmaterial in den metallurgischen Ofen nachchargiert wird, bis der vorbestimmte Freiraum zwi- schen der Oberfläche der aus dem Ausgangsmaterial bestehenden Schmelze oder Schlacke und der Oberkante des metallurgischen Ofens erreicht wird, wobei die Pegelhöhe der Schmelze oder der Schlacke im metallurgischen Ofen mittels Radarabstandsmessung oder Laserabstandsmessungen online geregelt wird, und das Ausgangsmaterial entsprechend der Pegelhöhe im me- tallurgischen Ofen nachchargiert wird, sodass der Freiraum mit dem vorbe- stimmten Volumen konstant gehalten wird.

2. Verfahren zur Optimierung der Nachverbrennung von bei der Herstellung von Stahl- und Eisenlegierungen und Nichteisenmetallen sowie deren Legierungen aus entsprechendem Ausgangsmaterial in einem metallurgischen Ofen anfal- lenden Abgasen, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Frei- raums zwischen Pegelhöhe der Schmelze oder der Schlacke und der Ober- kante des metallurgischen Ofens online mittels Radar- oder Lasermessung be- stimmt wird und in Abhängigkeit vom ermittelten Freiraumvolumen Ausgangs- material zur Schmelze nachchargiert wird und zwar derart, dass das Freiraum- volumen im metallurgischen Ofen konstant gehalten wird.

3. Verfahren zur Optimierung der Nachverbrennung von bei der Herstellung von Stahl- und Eisenlegierungen und Nichteisenmetallen sowie deren Legierungen aus entsprechendem Ausgangsmaterial in einem metallurgischen Ofen anfal- lenden Abgasen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten der Pegelhöhe das Nachchargieren von Ausgangsmaterial ein- gestellt wird und eine entsprechende Menge an Schlacke oder Schmelze aus dem metallurgischen Ofen abgestochen wird, bis die Pegelhöhe an Schmelze oder Schlacke im metallurgischen Ofen die vorbestimmte Höhe und das Frei- volumen wieder erreicht hat.

4. Verfahren zur Optimierung der Nachverbrennung von bei der Herstellung von Stahl- und Eisenlegierungen und Nichteisenmetallen sowie deren Legierungen aus entsprechendem Ausgangsmaterial in einem metallurgischen Ofen anfal- lenden Abgasen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum als Prozessraum genutzt wird, indem die beim Schmelzprozess anfallenden Abgase kontrolliert nachverbrannt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beim

Schmelzprozess entstehenden Gase in Abhängigkeit von der Menge des ein- gesetzten Ausgangsmaterials und des vorhandenen Freiraumvolumens im metallurgischen Ofen so gesteuert werden, dass der Volumenstrom an Abgas konstant gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einblasen von Luft oder anderen reaktiven Gasen aus parallelen Schmelzprozessen in den Freiraum des metallurgischen Ofens eine Erhöhung der Nachverbren- nungstemperatur erfolgt.

Description:
Verfahren zur Regelung der Nachverbrennung von bei der Herstellung von Stahl- und Nichteisenmetallen anfallenden Abgasen

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Nach-verbren- nung von bei der Herstellung von Stahl- und Eisenlegierungen und Nichteisenme- tallen sowie deren Legierungen in einem metallurgischen Ofen anfallenden Abga- sen.

Bei der Produktion von Stahl / Eisen bzw. Buntmetall und deren Legierungen ent- stehen, bei den hierfür zur Verfügung stehenden Öfen und Verfahren, naturgemäß auch Abgase. Einige von diesen Abgasen sind brennbar und entzünden sich erst, wenn die benötigte Verbrennungstemperatur vorhanden ist. Um die gesamten aus- strömenden Brenngase mit Luftsauerstoff zu durchmischen und dem Verbren- nungsprozess die notwendige Zeit zur Verfügung zu stellen, werden diese im obe- ren Bereich des Ofens in der sogenannten Nachverbrennungszone in einem heißen Bereich gehalten und eventuell nochmals mit Sekundärluft vermischt. Hierdurch wird die Verbrennung der noch unverbrannten Anteile des Abgases erreicht, was wiederum mit einer Verringerung an unerwünschten Emissionen verbunden ist.

In allen metallurgischen Öfen, bei denen eine Nachverbrennung und/oder Rückoxi- dation der Abgase stattfindet, kommt es zu einer unvollständigen Verbrennung der brennbaren Anteile dieser Abgase. Die nicht verbrannten Anteile des Abgases so- wie die nicht verbrannten festen Bestandteile gelangen somit in das Gaskühlungs- bzw. Gasreinigungssystem. Insbesondere bei der Herstellung von Ti0 2 , FeCr,

FeMn, FeNi, Cu-, Zn-, Pb-, As- haltiger Schlacken oder bei Prozessen, bei denen die festen Komponenten aufgrund der vorherrschenden extrem hohen Temperatu- ren in einen gasförmigen Aggregatzustand übergehen können (Stichwort: Mg-Gas, SiO-Gas), gelangen die nicht verbrannten Bestandteile bzw. die sich im gasförmigen Aggregatzustand befindlichen aber ansonsten festen Bestandteile in das den me- tallurgischen Öfen nachgeschaltete Abgaskühl- und Reinigungssystem, wo sie wie- der kondensieren und als Feststoff ausfallen. Dies hat zur Folge, dass die Abgas- kühl- und Reinigungssysteme mit Feststoffen zugesetzt werden und nicht mehr effi- zient arbeiten können.

Auch müssen die Stahlhersteller mit steigenden Kosten und strengen umweltrechtli- chen Regelungen zurechtkommen. Eine Steigerung der Energieeffizienz, beispiels- weise im LBO (Lichtbogenofen) durch eine Reduzierung der Kühlungs- und Abgas- verluste, kann helfen die Abgaswerte soweit zu verbessern, um den Bestimmungen gerecht zu werden. Dieses wird beispielsweise erreicht, indem die Verbrennung des im Ofengefäß vorhandenen CO und H2 verbessert wird. Flierzu werden die Abgase länger in der für die Nachverbrennung notwendigen heißen Zone gehalten.

Es hat sich gezeigt, dass die Nachverbrennung in den eingesetzten Öfen niemals stabil ist, sondern im Gegenteil auch sehr eruptiv erfolgen kann. Eine Nachverbren- nung außerhalb des Ofens erfordert ein Mehr an nachgeschaltetem Equipment (Temperatur, Schwankungen). Zudem kommt es vermehrt zu einem erhöhten An- stieg an CO und sonstigen unerwünschten Prozessgasen. Die flüchtigen Bestand- teile kondensieren und setzen sich in der Abgasaufbereitung ab und das häufig an Stellen, die unzugänglich und schwer zu warten sind. Zudem gefährdet entweichen- des Gas (CO, As) die Gesundheit der Operatoren. Bei Lufteintritt in den Ofen durch Spalten, Fugen und Löchern kann es lokal zu extremen Temperaturanstiegen kom- men, was zu Beschädigungen am Ofen führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Nachverbrennung in einem metallurgischen Ofen während des

Schmelzprozesses reguliert werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merk- male des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand von Unteransprüchen. Dabei wird das Ausgangsmaterial so weit in den metallurgischen Ofen zwischen der Oberfläche des Ausgangsmaterials und der Oberkante des metallurgischen Ofens chargiert, bis ein vorbestimmter Freiraum mit einem vorbestimmten Volumen im metallurgischen Ofen erreicht ist, sodann wird der metallurgische Ofen mit einer Ab- gasabzugshaube abgedeckt und der Schmelzvorgang wird gestartet, wobei solange Ausgangsmaterial in den metallurgischen Ofen nachchargiert wird, bis der vorbe- stimmte Freiraum zwischen der Oberfläche der aus dem Ausgangsmaterial beste- henden Schmelze oder Schlacke und der Oberkante des metallurgischen Ofens er- reicht wird, wobei die Pegelhöhe der Schmelze oder der Schlacke im metallurgi- schen Ofen mittels Radarabstandsmessung oder Laserabstandsmessungen online geregelt wird, und das Ausgangsmaterial entsprechend der Pegelhöhe im metallur- gischen Ofen nachchargiert wird, sodass der Freiraum im metallurgischen Ofen mit seinem vorbestimmten Volumen konstant gehalten wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit- tels Radarmessung die Pegelhöhe zwischen der Schmelze oder der Schlacke und der Oberkante des metallurgischen Ofens online bestimmt und in Abhängigkeit von der ermittelten Pegelhöhe das Freiraumvolumen bestimmt und entsprechend das Ausgangsmaterial zur Schmelze nachchargiert und zwar derart, dass das Freiraum- volumen im metallurgischen Ofen dabei konstant gehalten wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah- rens soll bei einer Überschreitung der Pegelhöhe das Nachchargieren von Aus- gangsmaterial eingestellt werden und eine entsprechende Menge an Schlacke oder Schmelze wird aus dem metallurgischen Ofen abgestochen, bis die Pegelhöhe an Schmelze oder Schlacke im metallurgischen Ofen die vorbestimmte Höhe und so- mit das vorbestimmte Freivolumen wieder erreicht hat.

Der Freiraum wird als Prozessraum genutzt, in dem die beim Schmelzprozess an- fallenden Abgase kontrolliert nachverbrannt werden.

Die beim Schmelzprozess entstehenden Abgase werden in Abhängigkeit von der Menge des eingesetzten Ausgangsmaterials und des vorhandenen Freiraumvolu- mens im metallurgischen Ofen so gesteuert, dass der Volumenstrom an Abgas kon- stant gehalten wird. Durch Einblasen von Luft oder anderen reaktiven Gasen aus parallelen Schmelz- prozessen in den Freiraum des metallurgischen Ofens erfolgt eine Erhöhung der Nachverbrennungstemperatur.