DE4018408A1

DE4018408A1 - ARRANGEMENT FOR EXHAUSTING OVEN GASES

Info

Publication number: DE4018408A1
Application number: DE4018408A
Authority: DE
Inventors: Alfred Bruenger
Original assignee: WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1991-12-12

Abstract

System for discharge of flue gases, especially from electric arc smelting furnaces. Typically such a furnace (11) provided with at least one flue, is connected to a sealed vent system; the general foundry area also is provided with ducted fume extraction (19). In the invention, the furnace flue length is made as short as possible and connected into the fume extraction ducting so that the hot furnace gases are cooled by mixing with the fume extraction air flow prior to passing to the filtration unit. Alternatively, the furnace gases may be indirectly cooled by the fume extraction air flow through a heat exchanger. Preliminary cooling may be provided by installation of a section of water cooled ducting at the furnace outlet. USE/ADVANTAGE - Smelter operations. Claimed that rapid cooling of furnace gases, typically discharged from a water cooled flue section at 250-400 deg.C. can be achieved to 40-130 deg.C. by cool air dilution, thereby reducing the formation of toxic Dioxin compounds.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abführung von Ofengasen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement for the removal of Furnace gases according to the preamble of claim 1.

Bei Ofenprozessen in industriellen Öfen entstehen häufig heiße Abgase, die abgesaugt und über eine Absaugleitung zu einer abgasreinigenden Filtereinrichtung geführt wer den. Ein Beispiel sind Lichtbogenöfen, mit deren Hilfe Schrott eingeschmolzen wird. Weitere Beispiele sind Schachtöfen, Trommelöfen, Herdöfen, Induktionsöfen usw., die im gesamten Metallbereich eingesetzt werden. Bei solchen Ofenprozessen wird einerseits eine Direktabsau gung von bei dem Ofenprozeß entstehenden Gasen vorgenom men. Zu diesem Zweck ist an einem solchen Ofen mindestens eine Absaugöffnung vorgesehen, die mit einer Ofenabsaug leitung in Verbindung steht. Die direkt abgesaugten Ga se werden im allgemeinen nach Passieren einer kurzen was sergekühlten Rohrstrecke zu einem Filter geführt.Oven processes often occur in industrial ovens hot exhaust gases, which are extracted and via an exhaust line led to an exhaust gas cleaning filter device the. An example are arc furnaces, with their help Scrap is melted down. Other examples are Shaft furnaces, drum furnaces, hearth furnaces, induction furnaces etc., which are used in the entire metal sector. At Such furnace processes become direct extraction on the one hand supply of gases produced in the furnace process men. For this purpose, at least such an oven a suction opening provided with a furnace suction line is connected. The directly suctioned Ga se are generally after passing a short what cooled pipe section led to a filter.

Solche Öfen befinden sich im allgemeinen in Hallen. Trotz der Direktabsaugung am Ofen gelangen staubhaltige Gase in den Hallenbereich, beispielsweise beim Abstich. Daher wird im allgemeinen eine zusätzliche Sekundärabsaugung vorgenommen. Diese erfolgt am Hallendach. Zu diesem Zweck ist das Hallendach mit Absaugöffnungen versehen, die mit einer Hallenabsaugleitung in Verbindung stehen. Such ovens are generally located in halls. In spite of Dust-containing gases enter the furnace directly the hall area, for example during racking. Therefore is generally an additional secondary suction performed. This takes place on the hall roof. To this The purpose of the hall roof is provided with suction openings, connected to a hall suction line.

Die direkt vom Ofen abgesaugten Gase und die aus der Halle abgesaugten Gase werden üblicherweise zu getrenn ten Filtereinrichtungen geführt.The gases extracted directly from the furnace and those from the Hall extracted gases are usually separated led filter devices.

Die Gastemperaturen der direkt vom Ofen abgesaugten Ga se betragen nach Passieren der wassergekühlten Rohr strecke üblicherweise noch etwa 250 bis 400°C. Bei solchen Ofenprozessen entstehende Gase können Bestand teile enthalten, die im Temperaturbereich von 300 bis 400°C zu Dioxinen führen können, die sich an Staubpar tikeln anlagern. D. h., die aus dem Ofen abgesaugten Gase weisen auch nach Passieren der wassergekühlten Rohrstrecke noch Temperaturen auf, die in dem für die Dioxinbildung idealen Temperaturbereich liegt. Es kön nen also Dioxine entstehen, die mit den Staubpartikeln, an denen sie sich anlagern, zu der Filtereinrichtung für das vom Ofen abgesaugte Gas gelangen. Dioxine sind hochgiftig. Sie stellen daher eine Umweltbelastung dar, unabhängig davon, ob sie mit den sie tragenden Staubpartikeln durch die Filtereinrichtung hindurch ins Freie gelangen, oder ob sie zwar im Filter aufge fangen werden, dann aber bei der Filterentsorgung Probleme bereiten.The gas temperatures of the Ga extracted directly from the furnace After passing the water-cooled pipe usually stretch about 250 to 400 ° C. At Gases generated in such furnace processes can survive parts included in the temperature range from 300 to 400 ° C can lead to dioxins, which accumulate dust store items. That is, the ones sucked out of the oven Gases show even after passing the water-cooled Pipe section still at temperatures in the for the Dioxin formation is ideal temperature range. It can So dioxins are created, which with the dust particles, where they attach to the filter device for the gas extracted from the furnace. Are dioxins highly toxic. They therefore pose an environmental impact regardless of whether they are with those carrying them Dust particles through the filter device get out into the open, or whether they are in the filter catch, but then in the filter disposal Cause problems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf möglichst kostengünstige und technisch wenig aufwendige Weise eine wesentliche Reduzierung der Dioxinbildung bei sol chen Ofenprozessen zu erreichen.The invention is based, if possible cost-effective and technically less complex a substantial reduction in dioxin formation in sol chen furnace processes.

Die Lösung der Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen zeigen die Unteransprüche.The solution of the invention is specified in claim 1. The subclaims show advantageous developments.

Die Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die von dem Ofen direkt abgesaugten heißen Gase möglichst dicht an ihrer Austrittsstelle aus dem Ofen mit Hilfe der aus der Halle abgesaugten und wesentlich kühleren Gase soweit abzukühlen, daß sie unterhalb des Tempera turbereichs liegen, in dem die Dioxinbildung stattfindet. Da die aus der Halle, vorzugsweise vom Hallendach, abge saugten Gase üblicherweise eine Temperatur von höchstens 40°C aufweisen, meist noch erheblich kühler sind, kann mit ihrer Hilfe eine wirksame Abkühlung der direkt aus dem Ofen abgesaugten Gase erreicht werden. Sobald die vom Ofen abgesaugten Gase auf unter 300°C abgekühlt sind, entstehen keine Dioxine mehr. Bei praktischen Verwirklichungen der vorliegenden Erfindung kann man problemlos eine Abkühlung auf unter 130°C erreichen.The basic idea of the present invention is the hot gases extracted directly from the furnace if possible with help close to their exit point from the oven the one that is extracted from the hall and much cooler Gases to cool so far that they are below the tempera range in which the dioxin formation takes place. Since the from the hall, preferably from the hall roof, abge sucked gases usually a temperature of at most 40 ° C, are usually much cooler with their help effective cooling off directly gases extracted from the furnace can be reached. As soon as the Gases extracted from the furnace cooled to below 300 ° C there are no more dioxins. With practical One can realize the present invention Cool down to below 130 ° C without any problems.

Dioxine können nun nur noch auf der kurzen Strecke zwischen dem Ofenabsaugloch und der Stelle der Einfüh rung der Ofenabsaugleitung in die Hallenabsaugleitung entstehen. Je kürzer man diese Strecke macht, d. h., je dichter man die Stelle der Einführung der Ofen absaugleitung in die Hallenabsaugleitung bei dem Ofenabsaugloch anordnet, umso stärker kann man die Dioxinbildung verhindern.Dioxins can now only be used for a short distance between the oven suction hole and the point of insertion the furnace suction line into the hall suction line arise. The shorter you make this distance, d. H., the closer you get to the place of introduction of the oven suction line in the hall suction line at the Arrange oven suction hole, the stronger you can Prevent formation of dioxins.

Da die Gase nun nur noch auf einer gegenüber dem Stand der Technik vergleichsweise sehr kurzen Strecke zur Dioxinbildung in der Lage sind, läßt sich mit der er findungsgemäßen Maßnahme eine ganz erhebliche Reduzie rung der gesamten Dioxinbildung erreichen. Und dies mit recht geringem technischen und kostenmäßigen Zu satzaufwand. Denn gegenüber herkömmlichen Absauganla gen braucht man nur die Leitungsführung für die Hallen absaugung zu verändern, was sich bei den Gesamtkosten des Absaugleitungssystems kaum auszuwirken braucht.Since the gases are now only at one level the technology comparatively very short distance to Dioxin formation are capable of, with which he measure according to the invention a very considerable reduction total dioxin formation. And this with very little technical and cost-effective addition expense. Because compared to conventional suction systems You only need the cable routing for the halls suction to change what is in the total cost of the suction line system hardly needs to affect.

Die Abkühlung der vom Ofen direkt abgesaugten Gase mit Hilfe der aus der Halle abgesaugten Gase kann ent weder mit Hilfe eines Wärmetauschers geschehen, bei spielsweise wenn man verhindern möchte, daß die aus dem Ofen direkt abgesaugten Gase mit den aus der Halle abgesaugten Gase in Berührung kommen. Dies ist aber im allgemeinen nicht erforderlich, so daß man die Ofenabsaugleitung einfach in die Hallenabsaugleitung münden läßt und die Abkühlung der aus dem Ofen direkt abgesaugten Gase durch Vermischen mit den aus der Halle abgesaugten, wesentlich kühleren Gasen bewirkt. In diesem Fall kommt man zu dem weiteren beträchtlichen Vorteil, daß die vermischten Gase in einer gemeinsamen Leitung zur Filtereinrichtung geführt werden und somit eine einzige Filtereinrichtung sowohl für die aus dem Ofen abgesaugten Gase als auch für die aus der Halle abgesaugten Gase ausreicht.The cooling of the gases extracted directly from the furnace with the help of the gases extracted from the hall, ent done neither with the help of a heat exchanger for example if you want to prevent that from gases extracted directly from the furnace with the gases from the hall extracted gases come into contact. But this is generally not required so that the Simply pull the furnace suction line into the hall suction line can open and the cooling from the oven directly extracted gases by mixing with those from the hall extracted, much cooler gases. In in this case one comes to the further considerable Advantage that the mixed gases in a common Line to the filter device and thus a single filter device for both from the Oven-extracted gases as well as for those from the hall extracted gases is sufficient.

Die bei bekannten Anlagen verwendete wassergekühlte Rohrstrecke am Ausgang des Ofens kann man auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorsehen, um eine entspre chende Vorkühlung der aus dem Ofen abgesaugten Gase zu erwirken, bevor sie zu der Stelle der Einführung in die Hallenabsaugleitung gelangen.The water-cooled used in known systems You can also use the pipe section at the exit of the furnace provide arrangement according to the invention in order to correspond Pre-cooling of the gases extracted from the furnace to obtain before they get to the point of introduction get into the hall suction line.

In herkömmlicher Weise wird man die Hallenabsaugöff nungen vorzugsweise am Hallendach anbringen. Sind mehrere Hallenabsaugöffnungen vorhanden, werden die se vorzugsweise über einzelne Leitungsstücke mit einem Sammelkanal für die Dachabsaugung verbunden. In a conventional way, you will be the Hallenabsaugöff Preferably attach the openings to the hall roof. are If there are several hall exhaust openings, the se preferably with individual line sections a collecting duct for the roof suction connected.

Sind in einer Halle mehrere Öfen untergebracht, wird an jedem dieser Öfen eine Hallenabsaugleitung vorbei geführt, in welche das Ofenabsaugrohr des je zugehöri gen Ofens eingeführt wird oder einmündet.If several ovens are accommodated in one hall, a hall suction line passes each of these ovens out into which the oven exhaust pipe of the respective belong is introduced or flows into the furnace.

Wie dicht die Hallenabsaugleitung an dem Ofen vorbei geführt wird, hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab. Prinzipiell sollte die Hallenabsaugleitung so dicht wie möglich an dem Ofen vorbeigeführt den, um die eine Dioxinentstehung ermöglichende Abgasstrecke so klein wie möglich zu halten. Wenn für die Hallenabsauglei tung im Bereich des Eintritts der vom Ofen abgesaugten Gase entsprechend hitzebeständiges Material verwendet wird und es die Konstruktion und Umgebung des Ofens zulassen, könnte die das Absaugloch des Ofens mit der Hallenabsaugleitung verbindende Ofenabsaugleitung auf eine Länge von praktisch Null reduziert werden. Bei praktischen Ausführungsformen der Erfindung überwiegen Abstände zwischen Ofen und Hallenabsaugleitung von ca. 10 m. Ein geeigneter Bereich dieses Abstandes liegt et wa zwischen 0 und 20 m, vorzugsweise im Bereich von et wa 2 bis 15 m.
How closely the hall suction line is led past the furnace depends on the respective circumstances. In principle, the hall suction line should run as close as possible to the furnace in order to keep the exhaust gas path that allows the formation of dioxins as small as possible. If heat-resistant material is used for the hall suction line in the area of the entry of the gases extracted from the furnace and the design and surroundings of the furnace allow it, the furnace suction line connecting the suction hole of the furnace with the hall suction line could be reduced to a length of practically zero. In practical embodiments of the invention, distances between the furnace and the hall suction line of approximately 10 m prevail. A suitable range of this distance is approximately between 0 and 20 m, preferably in the range of approximately 2 to 15 m.

Die Erfindung sowie weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nun anhand einer Ausführungsform unter Zuhilfenahme einer einzigen Zeichnung näher erläutert.The invention, as well as other aspects and advantages of Invention are now based on an embodiment with the help of a single drawing explained.

Die beiliegende Figur zeigt einerseits eine bevor zugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dient andererseits zur Erläuterung einer bekann ten Ausführungsform.The attached figure shows one before preferred embodiment of the present invention and on the other hand serves to explain a known embodiment.

Bei der Darstellung in der Figur wird rein beispiel haft angenommen, daß in einer Halle zwei Lichtbogen öfen 11 aufgestellt sind. Von der Halle ist ledig lich das Hallendach 13 angedeutet.In the illustration in the figure it is assumed purely by way of example that two arc furnaces 11 are installed in a hall. From the hall only the hall roof 13 is indicated.

Jeder der beiden Lichtbogenöfen 11 weist mehrere Elektroden 14 und ein Absaugloch 15 auf. In jedes Absaugloch 15 mündet eine Ofenabsaugleitung 17 mittels welcher eine Primärabsaugung von in dem zugehörigen Lichtbogen 11 entstehenden Gasen durchgeführt wird.Each of the two arc furnaces 11 has a plurality of electrodes 14 and a suction hole 15 . A furnace suction line 17 opens into each suction hole 15 , by means of which primary suction of gases arising in the associated arc 11 is carried out.

Das Hallendach 13 ist mit mehreren schematisch ange deuteten Dachabsaugöffnungen versehen, mit deren Hil fe eine Sekundärabsaugung von in die Halle gelangten Gasen durchgeführt wird. Die Dachabsaugöffnungen 19 sind je über ein Rohrstück 21 mit einem Sammelkanal 23 verbunden. In den Sammelkanal 23 münden zwei Dach absaugleitungen 25, die je zu einem der beiden Licht bogenöfen 11 herabgeführt und an diesen vorbeigeführt sind. Die Dachabsaugleitungen 25 weisen in der Nähe des je zugehörigen Lichtbogenofens 11 je eine Ein mündung 27 auf, in welche die Ofenabsaugleitung 17 des je zugehörigen Lichtbogenofens 11 einmündet. Die beiden Dachabsaugleitungen 25 führen an ihren in Gasströmrichtung hinter den Einmündungen 27 liegen den Enden in eine Gassammelleitung 29, von welcher die gesammelten Gase zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Filter zur Abgasfilterung geführt wer den.The hall roof 13 is provided with a plurality of schematically indicated roof suction openings, with the aid of which a secondary suction of gases entering the hall is carried out. The roof suction openings 19 are each connected to a collecting duct 23 via a pipe section 21 . In the collecting duct 23 open two roof suction lines 25 , each down to one of the two light arc furnaces 11 and are guided past these. The roof suction lines 25 each have an orifice 27 in the vicinity of the associated arc furnace 11 , into which the furnace suction line 17 of the associated arc furnace 11 opens. The two roof suction lines 25 lead at their ends in the gas flow direction behind the orifices 27 into a gas manifold 29 , from which the collected gases are led to a filter (not shown in the drawing) for filtering the exhaust gas.

Die Ofenabsaugleitungen 17 können durch wassergekühl te Rohrstrecken gebildet sein oder solche wasserge kühlten Rohrstrecken enthalten. Im Bereich der Ein mündung 27 einer jeden Dachabsaugleitung 25 findet eine Vermischung der über die Ofenabsaugleitung 17 direkt abgesaugten, heißen Ofengase mit den über das Hallendach abgesaugten, wesentlich kühleren Gasen statt. D. h., von den Einmündungen 27 ab haben die direkt aus den Lichtbogenöfen 11 abgesaugten Gase nur noch eine Temperatur unterhalb der für eine Dioxinentstehung liegenden Temperatur. Die Strecke, innerhalb welcher Dioxine entstehen können, ist daher auf die kurze Länge der jeweiligen Ofenabsaugleitung 17 begrenzt.The furnace suction lines 17 can be formed by water-cooled pipe sections or contain such water-cooled pipe sections. In the area of the mouth 27 of each roof suction line 25 there is a mixing of the hot furnace gases, which are directly extracted via the furnace suction line 17 , with the significantly cooler gases which are extracted via the hall roof. In other words, from the outlets 27 , the gases extracted directly from the arc furnaces 11 only have a temperature below the temperature for the formation of dioxins. The distance within which dioxins can form is therefore limited to the short length of the respective furnace suction line 17 .

Zum Vergleich ist in der beiliegenden Zeichnung noch die Gasabführung bei herkömmlichen Anordnungen ge zeigt. Dabei mündete jede Ofenabsaugleitung 17 in einen Ofenabgaskanal 31 und der Sammelkanal 23 mün dete in einen Hallenabgaskanal 33. Der Ofenabgaskanal 31 und der Hallenabgaskanal 33 führten zu getrennten Filtern. Die über die Ofenabsaugleitungen 17 abge saugten Ofengase behielten in dem Ofenabgaskanal 31 noch über eine relativ lange Strecke Temperaturen in einem für die Dioxinbildung erforderlichen Tempera turbereich. Es bestanden daher recht lange Reaktions strecken für die Dioxinbildung. Entsprechend hoch konnte die Menge des gebildeten Dioxins sein.For comparison, the gas discharge in conventional arrangements is shown in the accompanying drawing. Each furnace suction line 17 opened into a furnace exhaust duct 31 and the collecting duct 23 opened into a hall exhaust duct 33 . The furnace exhaust duct 31 and the hall exhaust duct 33 led to separate filters. The furnace gases sucked off via the furnace suction lines 17 retained temperatures in the furnace exhaust duct 31 for a relatively long distance in a temperature range required for the dioxin formation. There were therefore quite long reaction distances for the dioxin formation. The amount of dioxin formed could be correspondingly high.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist die Reaktions strecke, in welcher es zur Dioxinbildung kommen kann, erheblich verkürzt worden, was zu einer entsprechend verringerten Dioxinmenge führt.The reaction is due to the measure according to the invention distance in which dioxin formation can occur, has been significantly shortened, resulting in a corresponding reduced amount of dioxin leads.

Die erfindungsgemäße Maßnahme erfordert nicht nur re lativ geringen technischen und kostenmäßigen Aufwand, der durch die Möglichkeit der Einsparung eines Filters wieder ausgeglichen werden kann. Es besteht der weite re beträchtliche Vorteil, daß bereits installierte und in Betrieb befindliche Anlagen hinsichtlich ihres Dioxinausstoßes erheblich reduziert werden können, indem einfach die Dachabsaugleitungen 25 mit den Einmündun gen 27 nachträglich installiert werden.The measure according to the invention not only requires relatively low technical and cost expenditure, which can be compensated for by the possibility of saving a filter. There is the wide re considerable advantage that already installed and operating systems can be significantly reduced in terms of their dioxin emissions by simply installing the roof suction lines 25 with the mouths 27 afterwards.

Claims

1. Arrangement for the discharge of gases, which arise during operation of industrial ovens ( 11 ) housed in halls, for example electric arc ovens, such an oven ( 11 ) having at least one suction hole ( 15 ), to which an oven suction device ( 17 ) is connected, and such a hall has at least one hall suction opening ( 19 ) to which a hall suction line ( 25 ) is connected, characterized in that
that the hall suction line ( 25 ) on the furnace ( 11 ) is introduced before and the furnace suction line ( 17 ) in the vicinity of the furnace ( 11 ) leads into the hall suction line ( 25 ),
such that the (11) sucked hot gases are cooled just after its exit from the furnace (11) by means of the exhausted from the hall, substantially cooler Ga ses from the furnace.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the furnace suction pipe ( 17 ) opens into the hall suction pipe ( 25 ) so that the hot furnace gases are mixed with the cooler hall gases.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the hall suction line ( 25 ) at the location of a guide of the furnace suction line ( 17 ) is provided with a heat exchanger through which the hot furnace gas is passed and cooled by the cooler hall gas.

4. Arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that a water-cooled pipe section is arranged between the suction hole ( 15 ) of the furnace ( 11 ) and the point of introduction of the furnace suction line ( 25 ), by means of which the furnace gas is pre-cooled.

5. Arrangement according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the hall suction opening ( 19 ) is provided on the hall roof ( 13 ).

6. Arrangement according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that a plurality of hall suction openings ( 19 ) are provided which are connected together with the hall suction line ( 25 ).

7. Arrangement according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that a plurality of ovens ( 11 ) are provided and on each of the ovens ( 11 ) a hall suction line ( 25 ) is passed.

8. Arrangement according to claim 7, characterized in that a plurality of hall suction lines ( 25 ) via a collecting duct ( 23 ) with a plurality of hall suction openings ( 19 ) are connected.

9. The arrangement according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the hall suction line ( 25 ) or hall suction lines ( 25 ) is guided to a filter device or are.

10. The arrangement according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the gases extracted from the furnace ( 11 ) are cooled to temperatures below 300 ° C with the aid of the gases extracted from the hall.

11. The arrangement according to claim 10, characterized, that cooling to less than 200 ° C, preferably less than 130 ° C.