Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage mit einem Abgaskanal zum Aufnehmen von Abgas von einem Abgaserzeuger an seinem Eingang und zum Abgeben des Abgases an seinem Ausgang, mit einem Ventil in dem Abgaskanal, mit einem stromabwärts zu dem Ventil in dem Abgaskanal angeordneten Sauggebläse zum Fördern des Abgases innerhalb des Abgaskanals in Richtung Ausgang und mit einer Regelungseinrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreib der Abgasanlage. Die vorliegende Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei einer Primärgas-Entstaubungsanlage für Konvertergas; sie ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Es wird auf den folgenden Stand der Technik hingewiesen, der in Stahlwerken zur Behandlung von Primärgas aus Konvertern derzeit üblich ist. Demnach wird das Primärgas, welches bei Betrieb des Konverters aus dessen Mund austritt, zunächst in einem Kühlkanal gekühlt und nachfolgend in einem Abgaswäscher mit Wasser bestäubt. Dem Abgaswäscher ist stromabwärts ein Absauggebläse nachgeschaltet zum Fördern des Primärgases entweder in einen Kamin oder in eine Gasrückgewinnungsanlage. In dem Abgaswäscher ist ein Ventil mit der Funktion einer Venturi-Kehle eingebaut; dort wird das Wasser in den Strom des Primärgases eingestäubt. Während seines Betriebes wird der Konverter typischerweise in verschiedenen Betriebszuständen gefahren; während dieser unterschiedlichen Betriebszustände können die Druckverhältnisse des Primärgases im Abgaskanal jeweils variieren. Um in all diesen verschiedenen Betriebszuständen und bei allen Druckverhältnissen jeweils eine ausreichende Saugleistung für das Primärgas im Abgaskanal zu haben, wird das Sauggebläse traditionell während des gesamten Blasbetriebs mit nahezu auf seiner maximalen Leistung, d. h. mit maximaler Drehzahl betrieben. Parallel dazu ist es üblich, den Öffnungsgrad des Ventils, d. h. der Venturi-Kehle, derart zu regeln, dass eine Regelabweichung zwischen einem Soll-Unterdruck und einem Ist-Unterdruck des Primärgases am Konvertermund oder im Kamin auf einen gewünschten Soll- Unterdruck eingeregelt wird. Der Dauerbetrieb des Gebläses auf konstant hoher Drehzahl hat den Nachteil, dass der Energieverbrauch des Gebläses und damit der Kostenaufwand für den Betrieb des Gebläses sehr hoch sind.

Im Stand der Technik sind bereits zahlreiche Abgasanlagen und Verfahren zu deren Betrieb bekannt, bei denen das Gebläse im Abgaskanal drehzahlgeregelt ist.

So offenbaren die Druckschriften DE 1 289 251 , JP 1 1037455 A, JP 56137015 A, JP 1 1083006 A oder die JP 2008180394 A jeweils eine spezielle Regelung für ein Gebläse in einem Abgaskanal für verschiedenste Arten von Abgaserzeugern, z. B. für Vorwärmsysteme bei einem Zementdrehofen, für einen Heizofen, für einen Lichtbogenofen oder für einen Verbrennungsofen.

Darüber hinaus offenbart die deutsche Offenlegungsschrift DE 3301668 A1 ein Regelverfahren für eine Sekundärentstaubungsanlage, wobei das Absauggebläse im Abgaskanal in seiner Drehzahl derart geregelt wird, dass der Druckverlust der Gesamtanlage auf einen vorgegebenen Sollwert für den Druckverlust der Gesamtanlage eingeregelt wird. Schließlich ist auf der Homepage des Ingenieurbüros Peter Voss-Spilker Service erwähnt, dass die Europäische Union im Juni 2010 strengere Wirkungsgradgrenzwerte für Ventilatoren bei metallurgischen Anlagen festgelegt hat; siehe im Internet unter www.pvsservice.de. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Abgasanlage und für ein Verfahren zu deren Betrieb eine alternative Regelung zur Regelung der Drehzahl des Sauggebläses im Abgaskanal der Abgasanlage vorzusehen, um Energie und Kosten einzusparen.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Abgasanlage durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist die Abgasanlage dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung ausgebildet ist, den Öffnungsgrad des Ventils auf einen vorgegebenen Soll-Öffnungsgrad einzuregeln durch geeignete Variation der Drehzahl des Sauggebläses. Das Ventil mit geregelter Öffnungsstellung im Abgaswäscherabschnitt des Abgaskanals bildet eine geregelte Venturi-Kehle zum Einstäuben von Wasser in das Primärgas im Abgaswäscherabschnitt des Abgaskanals.

Der für das Ventil vorgegebene Soll-Öffnungsgrad wird empirisch bzw. auf Basis von Erfahrungswerten ermittelt und vorgegeben. Die beanspruchte Regelung bewirkt vorteilhafterweise, dass das Sauggebläse 130 nicht permanent bei maximaler Leistung bzw. bei maximaler Drehzahl betrieben werden muss, sondern dass dessen Drehzahl bedarfsabhängig gesenkt und damit auch der Bedarf an elektrischer Energie sowie die Kosten für den Betrieb des Gebläses deutlich reduziert werden können.

Ein erstes Ausführungsbeispiel für die beanspruchte Regelungseinrichtung ist in Anspruch 2 beschrieben. Dieses erste Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehzahl für das Sauggebläse nach Maßgabe einer ersten Regeldifferenz zwischen dem vorgegebenen Soll-Öffnungsgrad und einem gemessenen Ist-Öffnungsgrad des Ventils variiert wird. Ziel ist es dabei, die erste Regeldifferenz möglichst zu Null zu machen und auf diese Weise den Öffnungsgrad des Ventils auf dem vorgegebenen Soll-Öffnungsgrad zu halten. Anspruch 3 beschreibt eine dazu alternative Ausgestaltung der Regelungseinrichtung, wonach vorgesehen ist, dass die Drehzahl für das Sauggebläse nach Maßgabe einer zweiten Regelabweichung zwischen einem vorgegebenen Soll-Druckabfall und einem tatsächlich gemessenen Ist-Druckabfall über dem Ventil variiert wird. Ziel ist es dabei, die zweite Regeldifferenz möglichst zu Null zu machen und auf diese Weise den Druckabfall über dem Ventil auf den vorgegebenen Soll-Druckabfall einzuregeln.

Die Entscheidung, ob die Drehzahl für das Sauggebläse nach Maßgabe der ersten oder der zweiten Regelabweichung variiert wird, hängt grundsätzlich davon ab, welche Alternative die größere Drehzahl für das Sauggebläse bereitstellt. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung eine Maximalwert-Auswahlstufe auf, welche jeweils dasjenige Stellsignal auf einen Drehzahlgeber als Stellglied für das Sauggebläse durchschaltet, welches die größere Drehzahl für das Sauggebläse repräsentiert.

Vorteilhafterweise und besonders bevorzugt wird die Erfindung in einer Abgasanlage in einem Stahlwerk mit Konverter betrieben. Bei dem Abgaserzeuger handelt es sich dann um einen Konverter, dessen Konvertermund an den Eingang des Abgaskanals angeschlossen ist. Bei dem Abgas handelt es sich dann um Primärgas, welches bei Betrieb des Konverters aus dessen Konvertermund austritt. Der Abgaskanal weist dann einen Kühlkanalabschnitt auf zum Kühlen des Primärgases, wobei sich der Kühlkanalabschnitt unmittelbar an den Konvertermund anschließt. Zwischen dem Ausgang des Kühlkanalabschnitts und dem Sauggebläse ist ein Abgaswäscherabschnitt im Abgaskanal vorgesehen. In dem Abgaswäscherabschnitt ist das Ventil angeordnet, dessen Öffnungsstellung mit der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung auf eine Soll-Öffnungsstellung eingeregelt wird. Stromabwärts des Absauggebläses wird das Primärgas entweder an einen Kamin oder an eine Gasrückgewinnungsanlage abgegeben.

Die erfindungsgemäßen Regelungen erfolgen grundsätzlich nur, wenn der Konverter im Blasbetrieb betrieben wird, d. h. wenn Sauerstoff in den Konverter eingeblasen wird. Die gemäß dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene alternative Bereitstellung eines Stellsignals für den Drehzahlgeber für das Absauggebläse nach Maßgabe der zweiten Regeldifferenz ist überhaupt nur dann vorgesehen, wenn das Abgas am Ausgang des Abgaskanals an die Gasrückgewinnungsanlage abgegeben wird. In allen anderen Fällen, insbesondere wenn das Primärgas an den Kamin abgegeben wird, wird das zweite Steuersignal S2 nicht für die Maximalwert-Auswahlstufe bereitgestellt; diese schaltet dann automatisch das erste Stellsignal auf den Drehzahlgeber 144 durch.

Die oben erwähnte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein beanspruchtes Verfahren zum Betreiben der zuvor beschriebenen Abgasanlage gelöst. Das gilt insbesondere für den Betrieb der Abgasanlage in einem Stahlwerk mit Konverterbetrieb, wie ebenfalls oben beschrieben.

Ergänzend bzw. parallel zu dem bisher beschriebenen Betrieb der Regelungseinrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Verfahren kann im Sinne einer Kaskadenregelung vorgesehen sein, dass zusätzlich die Öffnungsstellung des Ventils im Abgaswäscherabschnitt nach Maßgabe einer dritten Regelabweichung variabel eingestellt werden kann, um den Unterdruck des Abgases am Konvertermund oder im Kamin auf einen vorgegebenen Soll- Unterdruck einzuregeln. Die dritte Regelabweichung repräsentiert dann die Differenz zwischen dem vorgegebenen Soll-Unterdruck und einem erfassten Ist- Unterdruck des Abgases am Konvertermund oder im Kamin.

Der Beschreibung sind zwei Figuren beigefügt, wobei

Figur 1 eine Abgasanlage mit einer erfindungsgemäßen

Regelungseinrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Absauggebläses im Abgaskanal; und ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung zeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbespielen detailliert beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Abgasanlage 100, insbesondere eine Primärgas- Entstaubungsanlage für Konvertgas. Bei Betrieb entweicht aus einem Abgaserzeuger 200 in Form eines Konverters an dessen Konvertermund 210 heißes Primärgas. Dieses Primärgas wird über einen Abgaskanal 1 10 entweder an einen Kamin 300-1 oder an eine Gasrückgewinnungsanlage 300-2 abgegeben. An seinem Eingang 1 10-E ist der Abgaskanal 1 10 an den Konvertermund 210 angeschlossen. Genauer gesagt ist zunächst ein Kühlkanalabschnitt 1 12 des Abgaskanals 1 10 dem Konverter direkt nachgeschaltet. In Strömungsrichtung schließt sich an den Kühlkanalabschnitt 1 12 ein Abgaswäscherabschnitt 1 14 an. Zwischen den Ausgang 1 10-A des Abgaskanals 1 10 und den Ausgang des Abgaswäscherabschnittes 1 14 ist ein Sauggebläse 130 geschaltet. Das Abgas in Form des Primärgases durchströmt den Abgaskanal in Pfeilrichtung.

Innerhalb des Abgaswäscherabschnitts 1 14 ist ein Ventil 120 angeordnet, dessen Öffnungsstellung typischerweise mit Hilfe einer Regelungseinrichtung 400 nach Maßgabe einer dritten Regelabweichung derart variiert wird, dass der Unterdruck des Abgases am Konvertermund oder im Kamin auf einen vorgegebenen Soll- Unterdruck geregelt wird. Die dritte Regelabweichung repräsentiert die Differenz zwischen dem vorgegeben Soll-Unterdruck und einem erfassten Ist-Unterdruck am Konvertermund 210 oder im Kamin. Um die Figur 1 nicht unnötig zu überfrachten, ist der Druckabgriff lediglich am Konvertermund nicht aber im Kamin gezeigt. Der vorgegebene Soll-Unterdruck ist mit dem Bezugszeichen P _SO II bezeichnet und der erfasste Ist-Unterdruck ist mit dem Bezugszeichen P| _ST bezeichnet. Er wird mit Hilfe eines Drucksensors 410 erfasst. Erfindungsgemäß ist eine erste Regelungseinrichtung 140 vorgesehen, um den Öffnungsgrad des Ventils 120 auf einen vorgegebenen Soll-Öffnungsgrad einzuregeln durch geeignete Variation der Drehzahl n des Sauggebläses 130. Die erste Regelungseinrichtung 140 kann ohne oder parallel zu der dritten Regelungseinrichtung 400 betrieben werden.

Der Aufbau und die Funktionsweise dieser ersten Regelungseinreichung 140 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 2 näher erläutert.

In Figur 2 ist zunächst in der unteren Hälfte die Ausbildung der Regelungseinrichtung 140 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Demnach ist ein erstes Messglied 141 -V vorgesehen zum Erfassen des jeweils aktuellen Öffnungsgrades des Ventils 120. Der so ermittelte Ist-Öffnungsgrad Vöffnung ist wird in einem ersten Soll-/lst-Wert-Vergleicher 142 mit einem vorgegebenen Soll-Öffnungsgrad Vöffnung soii verglichen zwecks Ermittlung einer ersten Regeldifferenz e1 . Diese erste Regeldifferenz e1 wird als Signal einem ersten Regler 143 zugeführt, welcher nach Maßgabe der empfangenen ersten Regeldifferenz ein erstes Stellsignal S1 für ein Stellglied in Form eines Drehzahlgebers 144 für das Absauggebläse bereitstellt. Das erste Stellsignal S1 repräsentiert eine erste Drehzahl n1 für das Absauggebläse.

Die variabel eingestellte Drehzahl des Absauggebläses 130 hat unmittelbare Auswirkung auf die Regelstrecke 145, insbesondere gebildet durch den Konverter 200 und den Abgaskanal 1 10 mit dem Kühlkanalabschnitt 1 12 und dem Abgaswäscherabschnitt 1 14. Dementsprechend hat die jeweils aktuelle Drehzahl auch Auswirkung auf die tatsächliche Öffnungsstellung des Ventils 120, welche mit Hilfe des ersten Messgliedes 141 -V erfasst wird. Die am ersten Soll-/lst-Wert-Vergleicher 142 vorgegebene Soll-Öffnungsstellung für das Ventil 120 wird für die bevorzugte Anwendung zur Primärgas-Entstaubung für Konvertergas zu 30 % ± 5 %, bezogen auf die maximale Offenstellung von 100 %, eingeregelt bzw. vorgegeben. Diese Öffnungsstellung von ± 30 % bietet die beiden folgenden Vorteile:

1 . dann ist der Druckabfall, d. h. die Differenz zwischen Druck am Ausgang und Druck am Eingang des Ventils minimal; dies ist vorteilhaft für das Abbrennen des Primärgases nach Verlassen des Abgaskanals 1 10.

2. denn liegt der Arbeitspunkt des Ventils vorteilhafterweise in einem näherungsweise linearen Bereich der Kennlinie des Ventils.

Wenn das Abgas nicht an einen Kamin, sondern an eine Gasrückgewinnungsanlage geleitet wird, bietet sich das nachfolgend beschriebene zweite Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung 140 bzw. für den Betrieb der Abgasanlage an.

Dieses zweite Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der oben bereits erwähnte Druckabfall Api _st über dem Ventil 120 erfasst und mit einem vorgegebenen Soll- Druckabfall Apsoii verglichen wird. Die durch Subtraktion dieser beiden Größen gebildete zweite Regelabweichung β2 wird auf einen zweiten Regler 149 gegeben. Der Druckabfall Api _st über dem Ventil 120 wird ermittelt, indem der Druck am Eingang des Ventils mit Hilfe eines Messglieds 146-E erfasst wird und mit dem von einem Messglied 146-A am Ausgang des Ventils erfassten Druck subtrahiert wird. Die Subtraktion erfolgt in einem Differenzbildner 147.

Der zweite Regler 149 stellt an seinem Ausgang ein zweites Regelsignal S2 bereit, welches eine Drehzahl n2 für das Sauggebläse 130 bzw. dessen Drehzahlgeber 144 repräsentiert. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wählt dann eine Maximalwert-Auswahlstufe 150 entweder das erste Stellsignal S1 oder das zweite Stellsignal S2 zur Durchschaltung auf den Drehzahlgeber 144 aus. Die Maximalwert-Auswahlstufe 150 schaltet jeweils dasjenige Stellsignal S1 , S2 auf den Drehzahlgeber 144 durch, welches die größere Drehzahl n1 , n2 repräsentiert. Wenn das Abgas an die Gasrückgewinnungsanlage abgegeben wird, ist der Schalter SW geschlossen; wenn das Abgas an einen Kamin abgegeben wird, ist er geöffnet. Der Soll-Druckabfall Ap _So ii am Eingang des zweiten Vergleichers 148 wird derart vorgegeben, dass die Zerstäubung des in den Abgaswäscher bzw. dort in das Primärgas eingedüsten Wassers optimal ist.

Bezugszeichenliste

100 Abgasanlage

1 10 Abgaskanal

1 10-E Eingang des Abgaskanals

1 10-A Ausgang des Abgaskanals

1 12 Kühlkanalabschnitt

120 Ventil

130 Sauggebläse

140 Regelungseinrichtung

141 -V Erstes Messglied

142 Erster Vergleicher

143 Erster Regler

144 Stellglied in Form eines Drehzahlreglers für das Absauggebläse

145 Regelstrecke

146-E Zweites Messglied zum Erfassen des Drucks am Eingang des Ventils

146-A Drittes Messglied zum Erfassen des Drucks am Ausgang des Ventils

147 Differenzbildner

148 Zweiter Vergleicher

149 Zweiter Regler

150 Maximalwert-Auswahlstufe

200 Abgaserzeuger, insbesondere Konverter

210 Konvertermund

300-1 Kamin

300-2 Gasrückgewinnungsanlage

S1 Erstes Stellsignal

S2 Zweites Stellsignal

e1 Erste Regeldifferenz

e2 Zweite Regeldifferenz

Vorgegebener Soll-Offnungsgrad des Ventils Vöffnung ist Erfasster bzw. gemessener Ist-Öffnungsgrad des Ventils

Δρεοΐι Vorgegebener Soll-Druckabfall über dem Ventil

Api _s t Gemessener Ist-Druckabfall über dem Ventil

n1 Erste Drehzahl für das Sauggebläse

n2 Zweite Drehzahl für das Sauggebläse