Verfahren zur Oxidation brennbarer Bestandteile im Abgas eines Lichtbogenofens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oxidation brennbarer Bestandteile im Abgas eines Lichtbogenofens, wobei in das Abgas durch an mehreren Stellen im Ofenraum angebrachte Injektoren Sauerstoff zur Oxidation der brennbarer Bestandteile im Abgas injiziert wird.

Es ist bekannt, dass im Abgas von Lichtbogenöfen brennbare Bestandteile, vor allem Kohlenstoffmonoxid (CO), enthalten sind. Um einerseits den Anteil von toxischem CO im Abgas zu reduzierten und um andererseits eine Energieeinsparung zu erreichen, ist es bekannt, den CO-Anteil nachträglich zu oxidieren und die dabei freigesetzte thermische Energie zur Aufheizung des Schmelzgutes zu nutzen.

Aus der DE 102 17 090 A1 ist ein Elektrolichtbogenofen mit einer Vorrichtung zur Nachverbrennung von Kohlenmonoxid im Abgas bekannt.

Hierbei wird in das dem Abgaskrümmer aus dem Ofenraum zuströmende Abgas, das das Kohlenmonoxid enthält, Sauerstoff aus einem im Abgaskrümmer angeordneten Injektor zugeführt, so dass das Kohlenmonoxid zumindest teilweise zu Kohlendioxid oxidiert wird.

Aus der WO 97/17475 ist es weiterhin bekannt, dass Abgas zu analysieren und den Sauerstoff dann durch über den Ofenraum verteilt angeordnete Injektoren zu injizieren, so dass auf diese Weise das Kohlenmonoxid zu CO ₂ oxidiert wird.

Bei dieser Ausgestaltung kann die thermische Energie des durch die Oxidation gebildeten CO2 zur Aufheizung des Einsatzes im Lichtbogenofen ausgenutzt werden.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Methoden besteht darin, dass es aufgrund heterogener Zustände im Ofen zu unterschiedlichen CO-Konzentrationen im Ofenraum kommt, so dass die Messung der CO-Konzentration nur in dem Bereich oder für den Bereich richtig ist, an dem die Messung erfolgt. Wird nun die Sauerstoffinjektion aller Injektoren auf diesen gemessenen Wert abgestimmt, so führt dies zu völlig unterschiedlichen Verbrennungen oder

Umsetzungen von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid je nach dem Ort der Injizierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Sauerstoff-Injektion an die heterogenen Zustände innerhalb eines Lichtbogenofens anzupassen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Oxidation brennbarer Bestandteile im Abgas eines Lichtbogenofens, wobei in das Abgas durch an mehreren Stellen im Ofenraum angebrachte Injektoren Sauerstoff zur Oxidation der brennbarer Bestandteile im Abgas injiziert wird, wobei der Anteil brennbarer Abgasbestandteile im unmittelbaren Bereich der einzelnen Sauerstoff-Injektoren gemessen und die Sauerstoffzufuhr in Abhängigkeit von dieser Messung für die einzelnen Injektoren zeitlich und/oder örtlich differenziert gesteuert wird.

Erfindungsgemäß wird also die jeweils lokale CO-Konzentration im Bereich der Sauerstoff- Injektoren erfasst wird, um dann in Abhängigkeit von den so erhobenen Daten den Einsatz der Sauerstoff-Injektoren zu steuern. Das Erfassen kann durch optische Sensoren geschehen, die den Injektoren so zugeordnet sind, dass im Wesentlichen der Gasraum unter dem Wirkungsbereich des jeweiligen Sauerstoffstrahls optisch erfasst und die lokale CO- Konzentration gemessen wird. Hierzu können Lichtleiter in dem Sauerstoffinjektor so angeordnet sein, dass das Licht des Bereiches unter dem Sauerstoffstrahl optisch erfasst wird. Die in den Lichtleiter eintretende Strahlung wird zu einem Empfänger geleitet, in dem die für die brennbaren Bestandteile signifikante Strahlung empfangen und ausgewertet wird. Abhängig davon wird die Sauerstoffzufuhr dann für den jeweiligen Injektor gesteuert. Die Erfindung ermöglicht also eine effiziente, differenzierte und damit zweckgerichtete Steuerung der Nachverbrennung im Lichtbogenofen.

Ein möglicher Zusatznutzen der Erfindung liegt darin, dass die so gewonnenen spektroskopischen Informationen auch für weitere Zustandserfassungen genutzt werden können, wie beispielsweise lokale Temperaturmessungen oder die Gewinnung von Hinweisen über den Einschmelzzustand des Einsatzes.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung erläutert werden.

Hierin ist schematisch ein Lichtbogenofen dargestellt und mit 1 bezeichnet. Mit 2 sind die Elektroden angedeutet und mit 3 der Abgaskrümmer.

örtlich über das Ofengefäß verteilt, ragen Sauerstoff- oder Nachverbrennungsinjektoren 4 in den Ofeninnenraum, die einerseits das Zuführen von Sauerstoff in das Ofengefäß ermöglichen und andererseits die Sensoren 5 enthalten, mit denen die Abgasanalyse, also die Bestimmung des CO-Anteiles erfolgen kann.

Die eingezeichneten Blasen um den Austritt der Injektoren herum sollen andeuten, dass die Erfassung des CO-Anteiles, des im Ofeninneren befindlichen Abgases, im Wesentlichen direkten im Umfeld der Injektoren erfolgt. Damit ergeben sich aufgrund der heterogen Zusammensetzung des Abgases bezogen auf den gesamten Ofeninnenraum unterschiedliche Werte oder CO-Anteile.

Da die einzelnen Injektoren nun aber individuell gesteuert werden können, lassen sich Verbrennungen örtlich an diese Unterschiede einwandfrei anpassen, so dass eine wesentlich verbesserte Nachverbrennung der toxischen Anteile erreichbar ist.