Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung der Energie in metallurgischen Prozessen, bei denen Schrott vorgeheizt wird, oder bei anderen Prozessen in der Metallindustrie, bei welchen brennbare Gase, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, erzeugt werden. Das Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, wenn heiße Gase, beispielsweise von einem elektrischen Lichtbogenofen, durch einen Korb zur direkten Erhitzung von Schrott, beispielsweise Eisen, geleitet werden, der mit Lacken oder Öl verunreinigt ist, wobei diese Verunreinigungen in Form von Tröpfchen oder Dampf von den freiwerdenden Gasen mitgerissen werden.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

In zahlreichen metallurgischen Prozessen gibt es Emissionen heißer Gase, die häufig stark durch Stäube verunreinigt sind. Diese heißen Auspuffgase stellen den Hauptanteil der Energieverluste bei derartigen Prozessen dar. Es wurden daher zahlreiche Verfahren zur Verringerung der Energieverluste vorgeschlagen, beispielweise durch Übertragung von Energie von den ausgestoßenen Gasen an das Rohmaterial, welches in dem Prozeß zugeführt wird. In bestimmten Fällen kann die Wärme in den ausgestoßenen Gasen auch zum Vorheizen von Verbrennungsluft oder anderen Prozeßgasen mit Hilfe unterschiedlicher Arten von Wärmetauschern eingesetzt werden.

Es ist seit langem üblich, regenerative Wärmetauscher zur Übertragung von Energie von einem ausgestoßenen, verunreinigten Gas an ein zugeführtes Gas zu verwenden. Rekuperative Wärmetauscher, bei denen Wärme über eine Trennwand übertragen wird, werden erheblich teurer und erfordern erheblich mehr Wartung. Weiterhin führen sie häufig zu niedrigeren Energieeinsparungen.

Die regenerativen Wärmetauscher können entweder fest oder beweglich angeordnet sein. Im erstgenannten Fall wird die Richtung des Gasflusses periodisch geändert, so daß derselbe Wärmetauscher alternierend durch ankommendes und herausfließendes Gas durchströmt wird. Im letztgenannten Fall wird das Wärmetauschermaterial zwischen den Leitungen für das ankommende und herausfließende Gas verschoben, beispielsweise durch eine Drehbewegung.

Der auf diese Weise durchgeführte regenerative Wärmeaustausch ist auch bei anderen Prozessen nützlich, bei denen beispielsweise eine thermische Oxidation (Verbrennung) auftritt. Ein derartiges Beispiel nennt die US 3 895 918. Grundsätzlich interessant sind auch u.a. die US 2 121 733 und 3 870 474.

Die Abkühlung von Prozeßgasen, die beispielsweise einen Elektrostahlofen verlassen, durch das Schrotteisen, welches einen Teil der nächsten Beschickung in dem Ofen bildet, ist beispielsweise in der US 4 666 402 beschrieben.

Die Erhitzung von Schrott durch heiße Gase führt im allgemeinen zur Emission beträchtlicher Mengen von Verunreinigungen. Der Schrott enthält häufig Metallteile, die mit Öl bedeckt sind, lackiert sind, oder auf andere Weise durch Substanzen kontaminiert sind, die beim Erhitzen verdampfen. Die Gase, welche den Schrottvorwärmprozeß verlassen, können daher eine beträchtliche Belastung der Umwelt darstellen.

Zum Reinigen von Gasen sind zahlreiche Verfahren bekannt. Das im allgemeinen am besten für die Zerstörung von beispielsweise Kohlenwasserstoffen geeignete Verfahren ist die thermische Verbrennung, wobei das verschmutzte Gas auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, daß Ölund Lackreste verbrannt werden und im wesentlichen nur harmlose Restbestandteile übrigbleiben, Kohlendioxid und Wasser. Ein Beispiel hierfür ist in der EP-A-82 304 463.1, Veröffentlichungs-Nr. 74 214, genannt.

Zur Energierückgewinnung und daher zur Reduzierung der Kosten für die Zerstörung der brennbaren Verschmutzungen ist es in der Praxis üblich, einen Wärmeaustausch zwischen dem der Brennkammer zugeführten Gas und dem die Brennkammer verlassenden Gas durchzuführen. Beispiele hierfür sind in den voranstehend genannten Schriften US 3 895 918, US 2 121 733 und US 3 870 474 angegeben.

Sowohl rekuperative als auch regenerative Wärmetauscher enthalten verhältnismäßig enge Kanäle, durch welche beispielsweise ein Gas fließt. Ist das Gas verunreinigt, so lagern sich in diesen Kanälen Verunreinigungen ab und blockieren diese allmählich. Bei rekuperativen Wärmetauschern führt dies schnell zu einer verschlechterten Leistung der Wärmetauscher. Zwar sind regenerative Wärmetauscher nicht so empfindlich, jedoch leiden auch sie an einer beeinträchtigten Wärmeübertragungskapazität und an einem erhöhten Flußwiderstand bei ansteigender Verschmutzung.

Die voranstehend erwähnten US 2 121 733 und US 3 870 474 beschreiben daher Einrichtungen zum kontinuierlichen Entfernen verschmutzten Materials aus den Wärmetauschern und zur Zufuhr neuen oder gereinigten Materials zu den Wärmetauschern. Wenn die entfernten Verschmutzungen in dem Prozeß erneut verwendet werden können, aus welchem sie entfernt wurden, können sie im allgemeinen nicht wiedergewonnen werden, wenn nicht komplizierte Waschund Reinigungsvorrichtungen eingesetzt werden. Wenn die Verschmutzungen stark an den Wärmetauscherkörpern anhaften oder sich sogar chemisch mit Substanzen in diesen Körpern verbinden, so kann eine Reinigung unmöglich oder so kostenaufwendig werden, daß eine Ablagerung vorgezogen wird. Dies stellt eine Verschwendung natürlicher Rohstoffe dar und sollte selbstverständlich vermieden werden.

Um bei verringerten Betriebskosten und geringeren Verstopfungsproblemen Energie von heißen Prozeßgasen zurückzugewinnen und diese Energie auf kalte Gase zu übertragen, die in demselben Prozeß zugeführt werden, schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren vor, welches auf einem regenerativen Wärmeaustausch beruht.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist im Patentanspruch 1 angegeben und die Vorrichtung im Patentanspruch 5. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 bzw. 6 angegeben.

Bei diesen Verfahren werden heiße und kalte Gase wechselweise durch zwei oder mehr Betten eines Packungsmaterials geleitet. Die Packung besteht aus einem Material, welches im Zusammenhang mit der Beschickung in dem Prozeß zugeführt wird, von welchem die heißen Gase stammen, oder in einem geeigneten nahen Prozeß. Wenn die Wärmetauscher in einem solchen Ausmaß verschmutzt werden, daß sie überhaupt nicht mehr zufriedenstellend arbeiten, wird die Packung entfernt und in den Prozeß eingebracht, und den Wärmetauschern wird eine neue Packung zugeführt.

Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, beide Wärmetauscher gleichzeitig auszuleeren, und sie können wahlweise nicht immer vollständig geleert werden.

Fig. 1 ist ein Flußdiagramm einer Einrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.

Fig. 2 ist ein Beispiel einer Ausführungsform des kennzeichnenden Teils der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend genauer unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

In einem elektrischen Lichtbogenofen 1 erzeugte heiße Gase gelangen durch einen Kanal 2 mit einer Einstelldrossel 3 zu einer Brennkammer 4, in welcher sie mit Gasen vermischt werden, die über einen Kanal 13 von dem Schrottvorwärmprozeß zugeführt werden und mit brennbaren Verunreinigungen belastet sind. In der Verbrennungskammer werden diese Verunreinigungen verbrannt, und die sich ergebenden Abgase werden teilweise über einen Kanal 5 dem Schrottvorwärmprozeß zugeführt und teilweise über einen Kanal 14 zum Kühlen und Reinigen, bevor sie in die Atmosphäre abgegeben werden.

Der durch den Kanal 5 geleitete Anteil der Gase gelangt zuerst durch einen ersten Schrottkorb 6, einen Kanal 7 sowie einen zweiten Schrottkorb 8 und verläßt den Schrottvorwärmprozeß, belastet mit brennbaren Verunreinigungen, über einen Kanal 9, ein Gebläse 10 und einen Kanal 11. Falls erwünscht, ist es selbstverständlich möglich, eine derartige Verbindung vorzusehen, daß nur einer der Schrottkörbe 6 und 8 von den Gasen durchquert wird.

Die gekühlten und verunreinigten Gase gelangen durch den Kanal 11 zu einem ersten zusätzlichen Schrottkorb 12 mit einer vorher erwärmten Packung zur Erhitzung der Gase. Die Gase werden dann durch einen Kanal 13 der Brennkammer 4 zugeführt, in welcher sie mit den heißen Gasen von dem elektrischen Lichtbogenofen gemischt werden, und der Hauptanteil der aus dem Schrottvorwärmprozeß mitgerissenen Verunreinigungen wird verbrannt. Sauerstoff oder Luft und, falls erforderlich, zusätzlicher Brennstoff werden der Brennkammer 4 durch geeignete Einrichtungen (nicht gezeigt) zugeführt.

Der Anteil der Gase, der von der Brennkammer 4 durch den Kanal 14 gelangt, fließt durch einen zweiten zusätzlichen Schrottkorb 15, der eine vorher abgekühlte Packung enthält, welche durch die Gase aufgewärmt wird, und gelangt daraufhin durch einen Kanal 16, einen Gaskühler 17, einen Kanal 18, einen Staubfilter 19, ein Gebläse 20 und einen Kanal 21 und dann in die Atmosphäre hinaus.

Die Menge des durch die Schrottkörbe 6 und 8 hindurchgehenden Gases wird je nach Erfordernis durch das Gebläse 10 eingestellt. Wenn im Betrieb einer dieser Schrottkörbe geleert wird, so wird das Gas nur durch den anderen Schrottkorb geleitet.

Wenn der Inhalt des ersten zusätzlichen Schrottkorbes 12 auf eine vorbestimmte Temeperatur abgekühlt wurde, und/oder der Inhalt des zweiten zusätzlichen Schrottkorbes 15 auf eine andere vorbestimmte Temperatur erwärmt wurde, so erfolgt eine Umschaltung der Funktion dieser beiden zusätzlichen Schrottkörbe, so daß die Gase aus dem Kanal 11 dem Schrottkorb 15 zugeführt werden. Das Gas von dem Kanal 14 wird dann stattdessen zum Schrottkorb 12 geleitet.

Im erstgenannten Betriebszustand sind daher die Ventile 11a, 13a, 14b und 16b geöffnet, während die Ventile 11b, 13b, 14a und 16a geschlossen sind. Bei dem letztgenannten Betriebszustand ist dies umgekehrt.

Im Betrieb nimmt der Druckabfall aufeinanderfolgend in den zusätzlichen Schrottkörben 12, 15 zu, infolge der Ablagerung von Staub und möglicherweise kondensierten Verunreinigungen, und auch infolge der Oxidation des Packungsmaterials. Zum geeigneten Zeitpunkt werden die Körbe und/oder die darin befindliche Packung ausgetauscht, und die verbrauchte Packung wird in den Lichtbogenofen 1 eingegeben.

Falls erforderlich, ist es möglich mit Hilfe der Ventile 31-42 andere Verbindungen durchzuführen, beispielsweise eine Änderung der Beziehung zwischen den Schrottkörben 6 und 8, oder eine Umgehung eines oder mehrerer der Schrottkörbe 6, 8, 12 und 15, wenn dies gerechtfertigt ist.

Fig. 2 zeigt mit mehr Einzelheiten die zusätzlichen Schrottkörbe 12 und 15 mit dem zugeordneten Kanalleitungssystem. Ein abnehmbares Oberteil 22 ist oben auf dem Schrottkorb 12 angeordnet, der auf einen Saugkasten 24 und einen Förderwagen 23 gestellt wird. Die Position der Ventile entspricht dem voranstehend erwähnten, letztgenannten Betriebszustand, wenn sich der Schrottkorb 15 stromaufwärts der Brennkammer 4 und der Schrottkorb 12 stromabwärts befindet.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf ihre voranstehende Beschreibung beschränkt die nur beispielhaft erfolgt, sondern kann auf zahlreiche unterschiedliche Arten innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche abgeändert werden.