DE19936935C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Erzeugung von Roheisen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Erzeugung von RoheisenInfo
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Roheisenerzeugung in Schachtöfen, vorzugsweise Hochöfen, bei dem erfindungsgemäß das in der Formenebene durch Vergasung von Koks und Ersatzbrennstoff mit Sauerstoff erzeugte oder aus externen Anlagen über diese Ebene zugeführte, im Ofenschacht aufsteigende Reduktionsgas nach Abschluß der Reduktion von Magnetit oder Wüstit zu Eisen bei Temperaturen von 750 DEG C +- 150 DEG C aus dem Ofen abgeführt und in Teilströmen ohne Auswaschung von Kohlendioxid als Vergasungsmittel über die Formen und über einen Gassammelraum am oberen Ende des Ofenschachtes zum Zwecke der Reduktion von Hämatit zu Magnetit oder Wüstit mit dem Ziel wieder zugeführt wird, die Leistung des Ofens, bezogen auf den klassischen Hochofenbetrieb mit Koks und Heißwind zu steigern, und den Brennstoffverbrauch - bei gleichzeitiger Absenkung der Koksrate - zu senken.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinspa
rung bei der Erzeugung von Roheisen in Schachtöfen, z. B. Hochöfen mit Hilfe von
fossilen und nachwachsenden Brennstoffen, insbesondere von Stein- und Braun
kohlen oder anderen organischen Brennstoffen, wie Müll und Klärschlamm, aus
Eisenerz oder -oxiden, die naturbelassen, pelletiert oder in Form von Feinerz oder
Konzentrat bereitgestellt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Die Erfindung kann angewendet werden bei der Herstellung von Roheisen in
Hochöfen oder anderen Vorrichtungen, die für eine mehrstufige Prozeßführung,
wie z. B. die Reduktion des Erzes zu Eisen und das Aufschmelzen des Eisens,
geeignet sind.
Die Prozeßführung bei der Roheisenerzeugung mit Hilfe von Schachtöfen ist seit
Jahrzehnten weitestgehend unverändert geblieben, obwohl eine Vielzahl von
Maßnahmen zur Leistungssteigerung, durch Vergrößerung der Ofenabmessungen
und Erhöhung des Prozeßdruckes, und zur Reduzierung des Koksverbrauches,
z. B. durch Einblasung von anderen Brennstoffen, wie Kohle, Heizöl, Erdgas,
Kokereigas, Müll, Klärschlamm, Erz sowie die Verwendung von Sauerstoff u. a.
bekannt geworden sind. Ergebnisse teilen u. a. Gudenau in der Zeitschrift "Stahl
und Eisen" 117 (1997) Nr. 6 unter dem Titel "Versuche zum kombinierten Einbla
sen von Kohlenstaub und feinkörnigem Eisenerz in den Hochofen" und auf dem
1st TIMS/IEHK Metallurgical Symposium, 28/29 September 1997 in Kairo unter
dem Titel "Environmental and economical benefits by injecting iron containing re
cyclings and steel plant residues into the blast furnace" und der VDI mit dem
Handbuch "Verwertung durch Einschmelzen, Sekundärmetallgewinnung und
Energienutzung bei der thermischen Behandlung von Abfällen" zum Seminar vom
22. und 23.09.1997 in Düsseldorf mit. Eine grundsätzliche Beschreibung des
Hochofenprozesses gibt unter anderen das Lehrbuch von Ost, H.; Rassow, B.:
"Lehrbuch der chemischen Technologie", 26. Auflage, Leipzig, Barth-Verlag,
1955.
Kennzeichnend für den Stand der Technik der Prozeßführung in Hochöfen ist die
Vergasung von Koks und anderen organischen Brennstoffen im Gegenstrom zum
Schüttgut und der Reduktion des Eisenerzes, so daß der Prozeßwärmebedarf und
die jeweilige Oxidationsstufe des Erzes die Gaszusammensetzung und damit die
maximal mögliche Brennstoffausnutzung im Hochofen bestimmen. Bezogen auf
das Oxidationspotential der Brennstoffe werden im praktischen Betrieb der Hoch
öfen die Brennstoffe mit annähernd 65% ausgenutzt.
Unverzichtbarer Bestandteil des Hochofenprozesses ist deshalb die regenerative
Vorwärmung der Prozeßluft, die außerhalb des Hochofens einen Teil der chemi
schen Enthalpie des Gichtgases nutzt und damit in den Prozeß zurückführt. Gute
Hochofenanlagen erreichen somit bereits eine Brennstoffausnutzung von ca. 80
% bei Verwendung eines hohen Anteils von teurem und knappem Hüttenkoks als
Brennstoff.
Trotzdem sind eine Vielzahl von Bemühungen bekannt, die Roheisenerzeugung
und den Hochofenbetrieb zu verbessern. Das betrifft insbesondere die Substitu
tion von Hüttenkoks durch Ersatzbrennstoffe, die Absenkung des Brennstoff
verbrauches durch bessere Ausnutzung des Gichtgases und die Steigerung der
Raum-Zeit-Ausbeute vorhandener Anlagen.
So wurde mehrfach vorgeschlagen, Gichtgas durch Auswaschen von Kohlen
dioxid zu Reduktionsgas aufzubereiten und dieses in den Hochofen zurückzu
führen. Austin, P. R. u. a. haben in ISIJ Int. 38 (1998), Nr. 3, S. 239-245 Ergebnisse
von Untersuchungen über die Rezirkulation von Gichtgas in den Hochofenprozeß
veröffentlicht. Im Vergleich zur konventionellen Fahrweise ohne Gichtgasrezirku
lation wurde die Rezirkulation von Gichtgas ohne Auswaschen von Kohlendioxid
mit und ohne Sauerstoffanreicherung des Windes und die Rezirkulation mit Aus
waschen von Kohlendioxid und gleichzeitiger Anreicherung des Windes mit
Sauerstoff untersucht. Nur die letztgenannte Variante führte zu Brennstoffeinspa
rungen und Leistungssteigerung.
Wesentlicher Bestandteil des Standes der Technik sind die Erkenntnisse über die
Vorteile, die sich aus der Verwendung von Sauerstoff anstelle von Heißwind als
Vergasungsmittel in den Wirbelkammern vor den Windformen ergeben. Ein we
sentlicher Nachteil des Standes der konventionellen Hochofentechnik ist, daß Re
duktionsgasbedarf und -qualität bestimmt werden von der Reduktion von Wüstit
zu Eisen, obwohl ein Teil des danach vorliegenden Gases ausreicht, um Hämatit
über Magnetit zu Wüstit zu reduzieren.
Aus der DE-AS 17 58 372 ist ferner ein Verfahren und Ofen zum Gewinnen von
Eisen unter Verwendung einer speziell aufgebauten Schüttgutsäule im Ofen
schacht in Form eines vertikalen zylindrischen Schüttgutrings aus Möller, welcher
in zwei aus Brennstoff gebildeten Zylindern eingebettet ist, bekannt. Dies erfordert drei
Beschickungsvorrichtungen, ist also aufwendig. Darüber hinaus wird hier im
äußeren, aus glühendem Koks bestehenden Schüttgutzylinder eine schlechte
Vergasungsqualität in Kauf genommen.
Die GB 1178287 beschreibt einen Hochofen mit kontinuierlicher Gegenstrom
fahrweise und nachgeschalteter, zweistufiger rekuperativer Luftvorwärmung. Um
Vergasung von Brennstoff im oberen Teil des Ofens zu verhindern, werden die
Brennstoffe in einem Metallmantel eingeschlossen, der im unteren Teil des Ofens
schmilzt und Brennstoff freigibt. Dies ist jedoch mit hohen Brennstoffkosten ver
bunden.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine Vor
richtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, welche eine gegenüber
dem Stand der Technik bessere Ausnutzung und Verwertung des Gichtgases,
verbunden mit einer verbesserten Erzeugung von Reduktionsgas aus Ersatz
brennstoffen ermöglichen und eine unter Beachtung der für die Roheisen
erzeugung aus Eisenoxiden speziellen thermodynamischen Randbedingungen
verbesserte Prozeßführung im Ofen vorzuschlagen, wodurch eine weitere Substi
tution von Koks durch Ersatzbrennstoffe der bekannten Art und Reduktionsgas bei
gleichzeitiger Senkung des Brennstoffwärmeverbrauchs sowie eine Steigerung
der Raum-Zeit-Ausbeute, bezogen auf das Ausbringen von Roheisen bei
Verwendung von Sauerstoff zur Windkonditionierung bis hin zum
"Stickstofffreibetrieb" verwirklicht werden können.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen An
sprüche gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der Er
findung dar.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei welchem die
aus der Formenebene und dem unteren Teil des Ofens aufsteigenden Gase bei
einem Temperaturniveau von 750°C ± 150°C über eine erste Gasentnahme dem
Ofenschacht entnommen, gekühlt, entstaubt, im Druck erhöht, regenerativ
und/oder rekuperativ erwärmt und danach ein Teil, der für die Reduktion von Hä
matit zu wahlweise Magnetit oder Wüstit und zur Erwärmung der Schüttung im
Ofen erforderlich ist, unterhalb der Beschickung dem Ofen wieder zugeführt wird,
während ein anderer Teil des Gases als Vergasungsmittel indirekt über eine ex
terne Vergasung von Ersatzbrennstoff zu Reduktionsgas oder direkt über die Formenebene
dem Ofen wieder zugeführt und die dann im Schacht absteigenden
Gase aus dem oberen Teil des Schachtes oberhalb der ersten über eine zweite
Gasentnahme entnommen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das über die erste Gasent
nahme aus dem Hochofen entnommene Gas nach seiner Druckerhöhung und
gegebenenfalls rekuperativer Vorwärmung in bekannten Winderhitzern, vorzugs
weise auf Temperaturen von 1.000 bis 1.200°C weiter vorgewärmt und das so
erzeugte Heißgas über gegebenenfalls vorhandene Heißwindleitungen, ein
schließlich Ringleitung, dem Ofen wieder zugeleitet, wobei das über die zweite
Gasentnahme dem Hochofen entnommene Gas nach Kühlung, Entstaubung und
gegebenenfalls Wiederaufwärmung in den zur Gaserhitzung betriebenen Heiß
gaserzeugern verbrannt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das dem Ofen
über die erste Gasentnahmen entnommene Gas ohne Auswaschung von Kohlen
dioxid als Vergasungsmittel für die Vergasung von Ersatzbrennstoff mit Sauerstoff
bei der Erzeugung von heißem Reduktionsgas in externen Vergasungsstufen oder
in den Wirbelkammern vor den Windformen im Ofen direkt verwendet, wobei das
Kohlendioxid des Vergasungsmittels bei der Vergasung durch den Kohlenstoff der
Ersatzbrennstoffe zu Kohlenmonoxid reduziert wird.
Besonders bevorzugt erfolgt erfindungsgemäß die Rückführung eines Teiles des
dem Hochofen über die erste Gasentnahme entnommenen Gases nach Erhitzung
auf vorzugsweise 1.000 bis 1.200°C in den Ofen unterhalb der Feststoffbeschic
kung und damit die Realisierung der Reduktion von Hämatit zu wahlweise
Magnetit oder Wüstit im Gleichstrom mit dem im Schacht absteigenden Gas bei
annähernd isothermer Betriebsweise im Schachtbereich zwischen Feststoffbe
schickung und zweiter Gasentnahme im Temperaturbereich von 750°C ± 150°C.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich die Festlegung der erzspezifischen Verweil
zeit der Schüttung bei der Reduktion von Wüstit zu Eisen im aufsteigenden Gas
strom des unteren Teiles des Ofenschachtes zwischen Formenebene und erster
Gasentnahme so einzustellen, daß die Reduktion bei Temperaturen um 1.000°C
und annähernd der Hälfte der Verweilzeit abgeschlossen ist, und in der ver
bleibenden Zeit bis zur Formenebene das Schüttgut auf Schmelztemperatur durch
das aufsteigende Gas vorgewärmt wird.
Vorteilhaft werden die Drücke dabei in der ersten und zweiten Gasentnahme so
eingestellt, daß darüber eine Vermischung der auf- und absteigenden Gase im
Ofen dahingehend regelbar ist, daß die Vermischung sowohl weitgehend vermie
den, als auch gezielt herbeigeführt werden kann.
Die Prozeßtemperatur bei der Reduktion von Hämatit zu Magnetit oder Wüstit im
Gleichstrom mit dem Gas wird erfindungsgemäß eingestellt durch den Wärmeein
trag mit dem rezirkulierten Heißgas und gegebenenfalls durch Zumischung von
Luft und damit partieller Oxidation im oberen Schachtbereich des Hochofens.
Eine weitere Verbesserung der Gichtgasausnutzung wird erfindungsgemäß er
reicht, indem das dem Ofen über die zweite Gasentnahme entnommene Gas
nach seiner Kühlung, Entstaubung vor seiner Wiederaufwärmung und Verbren
nung in den Heißgaserzeugern auch im Druck erhöht und das nach den Heißgas
erzeugern vorliegende Verbrennungsgas zur Erzeugung von technischer Arbeit in
Gasturbinenanlagen entspannt und diese zur Stromerzeugung sowie zur Ver
sorgung der Verbrennung in den Heißgaserzeugern, der partiellen Oxidation bei
der absteigenden Reduktion von Hämatit zu Wüstit und der Luftzerlegung mit
Druckluft verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entspricht in
ihrem unteren Teil bis zur ersten Gasentnahme einem Hochofen des Standes der
Technik, während der obere Teil aus zwei gasdichten Zylindern mit unterschiedli
chen Durchmessern besteht, die ineinander so verbunden sind, daß der erste Zy
linder mit dem größten Durchmesser in das Ofenunterteil eintaucht und mit die
sem und dem sich im Ofen befindlichen Schüttgut rundum einen Gassammelraum
bildet, aus dem über eine oder mehrere Rohrleitungen oder Kanäle die aufstei
genden Gase abgezogen werden, während der zweite Zylinder mit kleinerem
Durchmesser mit einem Füllschacht ausgerüstet ist, der mit dem Zylinder und
dem Schüttgut einen zweiten Gassammelraum bildet, über den der für die Reduktion
von Hämatit oder Magnetit verfahrenstechnisch erforderliche Teil des Gases
aus der ersten Gasentnahme dem Ofen wieder zugeführt wird und der mit dem
ersten Zylinder und dem Schüttgut einen dritten Gassammelraum bildet, aus dem
die absteigenden Gase aus der Reduktionsstufe Hämatit zu Magnetit oder Wüstit
aus dem Ofen abgeleitet und der externen Verwertung zugeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Heißgaseinblas
vorrichtung auf, die in ihrer äußeren Gestaltung einer üblichen Windform ent
spricht, welche erfindungsgemäß mit einem dem Stand der Technik entsprechen
den Brenner zur Vergasung von Ersatzbrennstoff, vorzugsweise Kohlebrennstaub
oder blasfähiger Feinkoks, mit Sauerstoff ausgerüstet ist, wobei über diese Ein
blasvorrichtung anstelle von Heißwind heißes Gas aus der ersten Gasentnahme
und/oder heißes Reduktionsgas aus externer Produktion in die Formenebene des
Ofens eingeleitet wird und mit Hilfe des Brenners das rück- oder zugeführte Gas,
der Ersatzbrennstoff und Luft und/oder Sauerstoff in die Formenebene so einge
bracht werden, daß im Ofen eine Wirbelkammer freigeblasen wird, in der sich
rückgeführtes Gas, Ersatzbrennstoff, Luft und/oder Sauerstoff bei Temperaturen
von über 1.900°C zu Reduktionsgas umsetzen.
Der Vorteil der Erfindung liegt in einer Absenkung der Betriebskosten der Rohei
senerzeugung mit Hochöfen, durch eine mögliche Leistungssteigerung von bis zu
150% und darüber, bezogen auf den Hochofenbetrieb mit Heißwind- und Koks
betrieb bei Einblasung von Ersatzbrennstoff in die Formenebene bei Reduzierung
des Brennstoffbedarfes von üblicherweise insgesamt 500 bis 550 kg/t auf bis zu
450 kg/t Roheisen und darunter sowie gleichzeitiger Absenkung der Koksrate von
bisher 350 bis 400 kg/t auf bis zu 250 kg/t Roheisen und darunter durch bessere
Ausnutzung des Gichtgases und Senkung der Direktreduktion im Schacht in Folge
gezielter Temperaturführung.
Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Fig. 1 beschrieben,
ohne daß damit eine Einschränkung des Schutzumfangs beabsichtigt ist.
Der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Roheisen (Ofen) 1 wird
über ein übliches Eintragssystem 2 mit Schüttgut 3, bestehend aus Möller, Zu
schlägen und Koks, zyklisch beschickt. Schüttgut 3 und Füllschacht 4 bilden mit
dem zweiten Zylinder 5 den Gassammelraum 6, über den der für die Reduktion
von Hämatit zu Magnetit oder Wüstit erforderliche Gasteilstrom 7, des dem Ofen 1
über die erste Gasentnahme 8 entnommenen, aus der Formenebene im Ofen 1
aufsteigenden Gases 9, wieder zugeführt wird.
Das dem Ofen über 8 entnommene Gas 9 wird in 15 rekuperativ gekühlt und wie
dererwärmt, entstaubt und im Druck auf das für die Einblasung in die Formenebe
ne 11 des Ofens 1 erforderliche Niveau angehoben. Danach wird das Gas in be
kannten, zyklisch betriebenen Heißgasgeneratoren 12, die mit dem aus dem Ofen
1 über die zweite Gasentnahme 13 entnommenen, im Ofen 1 absteigenden Gas
14 aus der Reduktion von Hämatit zu Magnetit oder Wüstit, das in 10 rekuperativ
gekühlt und wiedererwärmt, entstaubt und im Druck auf das zur Einspeisung in
den Ofen 1 über den Gassammelraum 6 erforderliche Niveau erhöht wird, wech
selweise beheizt. Die dafür benötigte Druckluft 16 liefert die Gasturbolader-Anlage
17, der ein Rekuperator 16 zur Vorwärmung der Druckluft 16 nachgeschaltet ist.
Die Gasturbolader-Anlage 17 ist gekoppelt mit einem Turbogenerator zur Strom
erzeugung 20.
Ein anderer Teil des Gasstromes 9 wird nach seiner Aufbereitung in 15 und Erhit
zung in 12 als Vergasungsmittel 21 über eine Ringleitung 22 den Einblasformen
23, die in ihrer äußeren Gestaltung den Windformen heutiger Hochöfen entspre
chen, zugeführt. Die Einblasformen 23 sind mit Brennern zur Vergasung von Er
satzbrennstoff, vorzugsweise für Kohlebrennstaub oder blasfähigen Feinkoks aus
gerüstet, denen über die Leitung 24 Sauerstoff aus der kryogenen Luftzerle
gungsanlage 25 und die Leitung 26 Kohlebrennstaub aus dem Silo 27 über das
Dichtstromdosiersystem 28 zugeführt wird.
Für den Fall, daß nicht das gesamte in der Formenebene 11 erzeugte und über
den Gassammelraum 8 dem Ofen 1 entnommene Gas 9 rezirkuliert werden kann,
wird das Überschußgas 29 in einer Brennkammer 30 zum Zwecke der Tempera
turerhöhung des Gasturbinenarbeitsmittels 31 verbrannt. Die dafür erforderliche
Druckluft 32 liefert, wie auch die Druckluft für die Luftzerlegung 33 die Gasturbola
der-Anlage 17.
Zum Zwecke der alternativen externen Erzeugung von heißem Reduktionsgas 34
sieht die Erfindung den Betrieb einer zweistufigen externen Vergasung 35 von Er
satzbrennstoff 26 mit dem Ofen 1 entnommenem Gas 9 und Sauerstoff 24 vor.
Diese Variante der Erzeugung von heißem Reduktionsgas 34 wird bevorzugt ge
wählt, wenn die Ersatzbrennstoffe 26, z. B. aufgrund ihres hohen Aschegehaltes
oder ihres Ascheschmelzverhaltens nicht für die direkte Einblasung in die Formen
ebene 11 des Ofens 1 geeignet sind, oder wenn auf Grund des
Durchströmungsverhaltens der kohäsiven Zone 36 im Ofen 1 die Aushaltung von
Asche 37 bessere Betriebsbedingungen im Ofen 1 sicherstellt. Die flüssige
Schlacke 38 und das erschmolzene Roheisen 39 werden auf bekannte Weise aus
dem Ofen abgezogen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Er
zeugung von Roheisen in Schachtöfen, vorzugsweise Hochöfen, bei Re
zirkulation dem Ofen selbst entnommener Gase und Verwendung von
Sauerstoff zur Vergasung von Koks und Ersatzbrennstoff im Ofen, ge
kennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
- - die aus der Formenebene (11) im unteren Teil des Ofens (1) aufstei genden Gase werden bei einem Temperaturniveau von 750°C ± 150°C über eine erste Gasentnahme (8) dem Ofenschacht entnommen, ge kühlt, entstaubt, im Druck erhöht, regenerativ und/oder rekuperativ er wärmt;
- - ein Teil (7) des entnommenen Gases (9), der für die Reduktion von Hämatit wahlweise zu Magnetit oder Wüstit und zur Erwärmung der Schüttung (3) im Ofen (1) erforderlich ist, wird unterhalb der Feststoff beschickung (2) in den Ofen (1) zurückgeführt;
- - ein anderer Teil des Gases (9) wird als Vergasungsmittel (21) direkt über die Formenebene (11) und/oder indirekt über eine externe Verga sung (35) von Ersatzbrennstoff (26) zu Reduktionsgas (34) dem Ofen (1) wieder zugeführt und die dann im Schacht absteigenden Gase (14) aus dem oberen Teil des Schachtes oberhalb der ersten Gasentnah mestelle (8) über eine zweite Gasentnahme (13) entnommen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das über die
erste Gasentnahme (8) aus dem Hochofen (1) entnommene Gas (9) nach
seiner Druckerhöhung und gegebenenfalls rekuperativer Vorwärmung (15)
in bekannten regenerativen Heißgaserzeugern (12) vorzugsweise auf
Temperaturen von 1.000 bis 1.200°C weiter vorgewärmt wird und das so
erzeugte Heißgas über Heißwindleitungen,
einschließlich Ringleitung (22), dem Ofen (1) wieder zugeleitet wird, wäh
rend das über die zweite Gasentnahme (13) aus dem Ofen (1) abgeführte
Gas (14) nach Kühlung, Entstaubung und gegebenenfalls Wiederaufwär
mung (10) in den zur Gaserhitzung betriebenen regenerativen Heißgaser
zeugern (12) verbrannt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das dem Ofen (1) über die erste Gasentnahme (8) entnommene Gas
(9) ohne Auswaschung von Kohlendioxid als Vergasungsmittel für die Ver
gasung von Ersatzbrennstoff (26) mit Sauerstoff für die Erzeugung von
heißem Reduktionsgas (34) in externen Vergasungsstufen (35) oder in den
Wirbelkammern des Ofens (1) vor den Windformen (23) verwendet wird,
wobei das Kohlendioxid des Vergasungsmittels bei der Vergasung durch
den Kohlenstoff der Ersatzbrennstoffe (26) zu Kohlenmonoxid um
gewandelt wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Rückführung eines Teiles (7) des
dem Ofen (1) über die erste Gasentnahme (8) entnommenen Gases (9)
nach Erhitzung auf vorzugsweise 1.000 bis 1.200°C in den Ofen (1) unter
halb der Beschickung (2) und damit die Realisierung der Reduktion von
Hämatit wahlweise zu Magnetit oder Wüstit im absteigenden Gleichstrom
bei annähernd isothermer Betriebsweise im Schachtbereich zwischen Fest
stoffbeschickung (2) und zweiter Gasentnahme (13) im Temperaturbereich
von 750°C ± 150°C durchgeführt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit der Schüttung (3) während
der Reduktion von Wüstit zu Eisen im unteren Teil des Ofenschachtes im
zwischen Formenebene (11) und erster Gasentnahme (8) aufsteigenden
Gasstrom so eingestellt wird, daß die Reduktion bei Schüttguttemperaturen
um 1.000°C und annähernd der Hälfte der Verweilzeit abgeschlossen ist
und in der verbleibenden Zeit bis zur Formenebene (11) die Schüttung (3)
durch das aufsteigende Gas hauptsächlich auf Schmelztemperatur vor
gewärmt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drücke in der ersten (8) und zweiten
Gasentnahme (13) so eingestellt werden, daß dadurch eine Vermischung
der auf- und absteigenden Gase im Ofen (1) gesteuert wird, wobei diese im
wesentlichen vermieden oder definiert herbeigeführt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßtemperatur bei der Reduktion
von Hämatit zu Magnetit oder Wüstit im absteigenden Gasstrom durch den
Wärmeeintrag mit dem rezirkulierten Heißgas (7) und gegebenenfalls durch
partielle Oxidation des Gases im oberen Schachtbereich des Ofens (1) mit
zusätzlich zugeführter Luft (16) eingestellt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das über die zweite Gasentnahme (13)
entnommene Gas (14) nach seiner Kühlung und Entstaubung (10) vor sei
ner Wiederaufwärmung und Verbrennung in den Heißgaserzeugern (12) im
Druck erhöht und das nach den Heißgaserzeugern (12) vorliegende Ver
brennungsgas (29) zur Erzeugung von technischer Arbeit in Gasturbinen
anlagen entspannt und diese zur Stromerzeugung (20) und zum Antrieb
von Kompressoren (17) zur Versorgung der Verbrennung in den Heißgas
erzeugern (12), der partiellen Oxidation bei der absteigenden Reduktion
von Hämatit zu Magnetit oder Wüstit und der Luftzerlegung (25) mit Druck
luft (16, 32, 33) verwendet wird.
9. Vorrichtung zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Er
zeugung von Roheisen, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der
Vorrichtung bis zur ersten Gasentnahme (8) entsprechend einem bekannten Hochofen
(1) ausgestaltet ist, während der obere Teil aus zwei gasdichten Zylindern mit
unterschiedlichen Durchmessern besteht, die miteinander so verbunden
sind, daß der erste Zylinder mit einem gegenüber dem zweiten Zylinder (5)
größeren Durchmesser in das Ofenunterteil eintaucht und mit diesem und
dem sich im Ofen befindenden Schüttgut (3) einen Gassammelraum (8)
bildet, aus dem über eine oder mehrere Rohrleitungen oder Kanäle die im
Ofen (1) aufsteigenden Gase (9) abgezogen werden, während der zweite
Zylinder (5) mit kleinerem Durchmesser mit einem Füllschacht ausgerüstet
ist, der mit dem Zylinder und dem Schüttgut (3) einen zweiten
Gassammelraum (6) bildet, über den der für die Reduktion von Hämatit zu
Wüstit und Magnetit verfahrenstechnisch erforderliche Teil (7) des Gases
(9) aus der ersten Gasentnahme (8) dem Ofen (1) wieder zugeführt wird,
und der mit dem ersten Zylinder und dem Schüttgut (3) einen dritten Gas
sammelraum (13) bildet, aus dem die absteigenden Gase (14) aus der
Reduktionsstufe Hämatit zu Magnetit oder Wüstit aus dem Ofen (1) abge
leitet und der externen Verwertung zugeführt werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet, durch die Kombination
einer Heißgaseinblasvorrichtung (23) mit einem Brenner zur Vergasung
von Ersatzbrennstoff (26) vorzugsweise Kohlebrennstaub oder blasfähigem
Feinkoks, mit Sauerstoff.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999136935 DE19936935C2 (de) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Erzeugung von Roheisen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999136935 DE19936935C2 (de) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Verfahren und Vorrichtung zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Erzeugung von Roheisen |
Publications (2)
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