Numerische Untersuchungen zur Optimierung der Rauchgaserfassung an einem Elektrolichtbogenofen

Abstract

Beim Einschmelzen von Stahlschrott in einem Elektrolichtbogenofen fallen große Mengen an Rauchgas an, die nicht vollständig von der Primär- und Sekundärabsaugung erfasst werden können. Ein Großteil des nicht erfassten Rauchgases befindet sich daraufhin nicht mehr im Einflussgebiet der Strömungssenke und lagert sich in der erweiterten Stahlwerkshalle ab. Zur Verbesserung dieser Problematik wird in der vorliegenden Arbeit untersucht, wie sich eine Veränderung der Absaughaubengeometrie auf den Erfassungsgrad der Entstaubungsanlage auswirkt. Durch Einführen einer Haubenkennzahl können verschiedene Geometrien zunächst miteinander verglichen werden. Die Untersuchung ausgewählter Hauben unter den gegebenen Einströmbedingungen liefert anschließend den Erfassungsgrad der Haube. Zusätzlich werden Konzepte vorgestellt, die den Erfassungsgrad weiter steigern. Ein Optimum wird schließlich durch die Volumenvergrößerung der Haube, sowie eine aerodynamische Anpassung der Haubenwände erreicht. Durch Zuschaltung eines weiteren Absaugkanals kann außerdem eine temporäre Leistungssteigerung der Haube erreicht werden. Die Kombination der beiden Optimierungsansätze liefert eine Verbesserung des Erfassungsgrades um 14,79%.

During the meltdown of scrap steel in a steel mill flue gases are formed by the electric arc furnace. The primary and secondary extraction fail to entirely remove those gases, which thereupon leave the flow drain’s area of influence and settle in the extended hall of the steel mill. In order to optimize this set of problems the thesis submitted herewith inspects the potential of improvement towards capture efficiency offered by the modification of the extracting hood. By introducing a characteristic number for the extracting hood several geometries can be compared. Chosen hoods are subsequently tested with given inflow conditions towards their capture efficiency. Additional concepts are established that enable further efficiency improvement. The best extracting hood is found by increasing the hood’s capacity as well as customizing its barriers. By connecting another drain to the hood its efficiency can temporarily be raised. Combination of these improvements finally provides a capture efficiency’s enhancement of 14,79%.