DE2033377B2 - Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit rückgeführtem, regeneriertem Gichtgas - Google Patents
Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit rückgeführtem, regeneriertem GichtgasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit rückgeführtem, regeneriertem
Gichtgas, bei dem dieses Hilfsreduktionsgas durch besondere Einblaseorgane, d. h. unabhängig von dem
Hochofenwind, in den Schacht des Hochofens eingeblasen wird.
Bei einem durch die US-PS 28 37 419 bekannten derartigen Verfahren bleibt die Tatsache unberücksichtigt,
daß normalerweise zwei Gasströme unterschiedlicher Zusammensetzung durch den Hochofenschacht strömen.
Der eine dieser Gasströme ist das Gestellgas, das durch die Verbrennung des Hochofenkokses vor dem
Blasformen mit dem durch diese eingeblasenen heißen Wind erzeugt wird. Dieser Gasstrom enthält bei der
üblicherweise stattfindenden Verwendung von Normalluft als Hochofenwind große Mengen Stickstoff. Der
andere der beiden Gasströme ist das Hilfsreduktionsgas, das oberhalb der Zone der Erweichung oder des
Aufschmelzen des Hochofenmöllers durch die Schachtwand in den Hochofen eingeblasen wird. Dieses
Gas kann auch bei sehr hohen t'inblaseurücken nur
verhältnismäßig wenig tief in die Beschickung des Hochofens eindringen. Es strömt in der Randzone im
Hochofen aufwärts, während das Gestellgas zum größten Teil in der Mittelzone nach oben strömt. Das Randgas
ist bei den bekannten Verfahren ärmer an Stickstoff als das in der Mitte aufwärts strömende Gas.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch zu vervollkommnen,
daß eine Verringerung des Energieverbrauchs, insbesondere des Kokseinsatzes erzielt wird.
Dabei sollen eine weitgehende Eisenerzredukiion und eine größere Redufctionsgeichwindigkeü eintretea
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das zurückzuführende und zu regenenerende
Gas mit einer höheren Temperatur und/oder mit emem höheren Gehalt an reduzierenden Bestandteilen bzw.
mit einem niedrigeren Gehalt an Stickstoff dem Raum im Bereich der Gicht des Hochofens entnommen wird
als das nicht zurückzuführende und zu regenerierende
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin,
daß sie auf einfache Weise und unter Verwendung unkomplizierter Mittel anwendbar ist, da es zu ihrer Verwirklichung
letzten Endes darauf ankommt, die im Hochofen bereits vorhandene Aufteilung des Gasstromes
in Teilgasströme mit unterschiedlichen Eigenschaften auch bei der Weiterverwendung des Gases beizubehalten.
Dabei it: von Bedeutung, daß die Möglichkeit besteht, das Randgas weitgehend stickstofffrei zu halten,
so daß entsprechend dem erhöhten Partialdruck an Kohlenmonoxid und Wasserstoff eine weilgebende
Eisenerzreduktion und eine größere Reduktionsgeschwindigkeit erzielbar sind.
Durch die US-PS 31 48 973 ist zwar bereits ein Eisenerz-Reduktionsverfahren
bekannt, zu dessen Durchführung ein Schachtofen benutzt wird, der in zwei Bereiche
unterteilt ist. Im oberen Bereich findet ein Kokung'prozeß
statt Im unteren Bereich läuft das eigentliche Reduktionsverfahren ab. Etwa in halber Höhe des
Schachtofens ist ein Rohranschluß vorgesehen, der aus dem Randbereich Gas absaugt. Es handelt sich dabei
um die gasförmigen Produkte des Kokungsprozesses und des Reduktionsprozesses, wobei die Möglichkeit
besteht, den Heizwert dieses Gases einzustellen oder das Gas anschließend in einen Anteil mit geringerem
und in einen Anteil mit höherem Heizwert zu trennen. Die Möglichkeit, daß aus dem Schacht abgezogene Gas
rückzuführen, ist weder vorgesehen noch möglich, da das bekannte Verfahren ohne Hilfsreduktionsgas arbeitet.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das rückzuführende Gas durch öffnungen in der
Schachtwand dicht oberhalb oder unterhalb der Beschickungsoberfläche im Temperaturbereich bis etwa
7000C entnommen werden. Da aus der Beschickungsoberfläche in der Nähe der Schachtwand das an Kohlenmonoxid
und Wasserstoff reichere Hilfsreduktionsgas austritt, in der Mitte der Beschickungsoberfiäche
hingegen das stickstoffreichere Gestellgas, strömt den Öffnungen in der Schachtwand vornehmlich das stickstoffärmere
Gas zu, während das stickstoffreichere Gas nach oben den normalen Gichtgasleitungen zuströmt
und durch diese den verschiedenen Verwendungszwekken als Heizgas zugeführt werden kann. Bei Entnahme
des rückzuführenden Gases unterhalb der Beschikkungsoberfläche sollten die Entnahmeöffnungen nur so
tief angeordnet sein, daß die Temperaturen des abgezogenen Gases etwa 700"C nicht überschreiten. So
können die Entnahmeöffnungen in der Schachtwand in einer Höhe liegen, in welcher die Temperatur des Möllers
zwischen etwa 100 und 2000C liegt. In diesem Fall
ist in dem entnommenen und zurückzuführenden Gasstrom praktisch noch kein Wasserdampf aus der
Feuchtigkeit des Möllers enthalten. Dies hat den Vorteil, daß eine größere Menge des Schachtgases zurückgeführt
werden kann, um eine bestimmte Menge an Hilfsbrennstoff in ein Reduktionsgas umzuwandeln, da
praktisch nur die in dem Gas enthaltene Kohlensäure als Oxidationsmittel zur Verfügung steht.
Die Herausnahme des rückzuführenden Gases bei noch höheren remperaturen — bis etwa 7(KTC — hat
den Vorteil, da-) dieses Gas mit dieser hohen Temperatur dem Apparat für die Umsetzung mit einem Hilfsbrennstoff
zugeführt werden kam, wobei Temperaturen von etwa 10000C für diese Umsetzung erforderlich
sind und die Wärme für die At-fheizung des rückgeführten
Gases auf diese Umsetzungstempeiatur eingespart
wird.
Eine ordere Möglichkeit der Erfindung besteht darin,
daß das rückzuführende Gas durch vertikal durch den Raum oberhalb der Beschickung niedergeführte Rohre
aus dem Gichtga^trom der Randzone des Ofens entnommen
wird, derart, daß die Mündung dieser Rohre dicht oberhalb oder innerhalb der Beschickung liegt
Derartige Rohre können kreisförmig um die Gichtglokke herum angeordnet sein, etwa derart, daß die kreisförmige
Begrenzungslinie der Gichtglocke die vertikalen Mantellinien der Gasabführungsrohre nahezu berührt.
Derartig angeordnete Gasabführungsrohre entnehmen das Gichtgas aus dem im Hochofenschacht
aufwärts strömenden Gas in der Randzone des Ofens, so daß hierbei ebenfalls die angestrebten Wirkungen
eintreten. Bei Vorhandensein einer Gichtglocke ist darauf zu achten, daß die an der Glocke vorbeiführenden
Gasabführungsrohre das Niedergehen des von de.· Glocke herunterfallenden Beschickungsmaterials mög
liehst wenig beeinträchtigen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Rohre mindestens im Bereich
des niedergehenden Materials einen in der radialen Richtung von der Glocke aus gestreckten Querschnitt
etwa in Form einer Ellipse haben. Weiterhin ist darauf zu achten, daß durch die Auswahl eines geeigneten verschleißfesten
Werkstoffes für die Rohre im Bereich des niedergehenden Materials der durch letzteres verursachte
Verschleiß möglichst gering gehalten wird.
Darüber hinaus ist es möglich die Rohre auch in der Mitte des Hochofenschachts anzuordnen oder über den
gesamten Querschnitt gleichmäßig zu verteilen. Dies kommt dann in Frage, wenn lediglich ein Schachtgas
mit höherer Temperatur als das Gichtgas zu entnehmen und zurückzuführen ist. In Abhängigkeit davon, ob
aus dem Hochofenschacht lediglich weitgehend wasserdampffreies Gas oder Gas mögli<
st hoher Temperatur entnommen werden soll, könnoi die Mündungen
der Rohre mehr oder minder tief nach uritcn in der Beschickung angeordnet sein. Um mit jedem Rohr bei
möglichst geringerem Druckverlust das Gas aus einem möglichst großen Bereich der umliegenden Schachtbeschickung
zu entnehmen, ist vorgesehen, daß die Wandungen der Rohre in der Nähe der Rchrmündung mit
Durchtrittsöffnungen für das Gas versehen sind.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die rück/.uführendc Gasmenge durch Gasförderorgane
in der Abzugsleitung, durch Gasmengen-Meßgeräte und durch Gasanalysatoren automatisch nach
vorgegebenem Programm gesteuert werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch dann mit Vorteil anwendbar, wenn der Hochofenwind aus
konzentriertem Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherter Luft besteht. In diesem Fall unterscheidet sich das
der Randzone entnommene Gas von dem in der Mitte des Hochofenschachtes aufwärts strömenden Gas im
wesentlichen dadurch, daß erstercs größere Mengen an Wasserdampf enthält. Der Vorteil des Verfahrens gemäß
der Erfindung besteht darin, daß aus dem Gas der Randzone der Wasserdampf mit einfachen Maßnahmen
ausgeschieden werden kann, so daß für die Erzeugung «ines Reduktionsgases aus einer gegebenen Meage
an Methan eine größere Menge an Gichtgas infolge
S des durch di*> Wasserdampfauswaschung herabgesetzten
niedrigeren Gehaltes an oxidierenden Bestandteilen im Gichtgas (CO2) zurückgeführt werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die im Schema einen Hochofen mit den
dazugehörigen Einrichtungen zeigt, näher erläutert
Dem Hochofen 1 sind ein Winderhitzer 2, ein Umlaufgebläse
3 für zurückzuführendes und zu regenerierendes Gichtgas und ein indirekt beheizter Gasumsetzer
und Gaserhitzer 4 zugeordnet Der Möllerstrom (Erz, Koks und Zuschläge) 5 wird an der Gicht aufgegeben.
Aus dem Gestell des Hochofens werden die flüssigen Produkte (Roheisen und Schlacke) 6 abgeführt.
Der Kaltwind 7 wird in den Winderhitzer frei eingeblasen und in diesem zu Heißwind 8 umgewandelt, der
in der Blasformebene des Hochofens in letzteren eingeblasen wird. Aus der Mittelzone des Hochofens wird
das Gichtgas 9 abgeführt, das normalerweise einen relativ
hohen Gehalt an Stickstoff aufweist Der stickstoffreiche Gichtgasstrom 9 wird unterteilt in einen
Teilstrom 9a, der der Beheizung des Winderhitzers 2 dient, und in einen Teilstrom 96, dsv der Beheizung des
Gasuinsetzers und Gaserhitzers 4 dient, und in einen gegebenenfalls nach außen abzuführenden Gichtgasstrom
9c, der normalerweise ebenfalls als Heizgas verwendet wird. Aus der Randzone des Hochofens wird
das normalerweise stickstoffarme Gichtgas 10 abgezogen, das von dem Umlaufgebläse 3 zusammen mit dem
fluiden Brennstoff 11 (Methan) durch den Gasumsetzer
und Gaserhitzer 4 gefördert wird. Zur Verbrennung der Heizgasströme 9a und 9b dienen Verbrennungsluftströme
12a und 126. Die dabei entstehenden Rauchgasströtne 13a und 13i>
werden nach außen abgeleitet. Aus dem Gasumsetzer und Gaserhitzer 4 tritt das Reduktionsgas
14 aus, das in den Hochofen 1 wieder einge...,.
sen wird.
Der in der Blasformebene des Hochofens 1 eingeblasene Heißwind 8 bildet das Gestellgas, das aus dem
Gestell des Hochofens durch den Schacht nach oben strömt. Oberhalb der Blasformebene liegt die Aufschmelzzone
15, in der mittels des aufwärtsströmenden Gestellgases aus dem reduzierten Erz das Primäreisen
und die Primärschlacke erschmolzen werden. Das Reduktionsgas 14 wird durch öffnungen in der Schachtwand
16 dicht oberhalb der Erwetchungs- und Aufschmelzzone 15 eingeblasen. Hierdurch bilden sich im
Hochofenschacht zwei Gasströme aus, von denen der durch den mittleren Schachtteil verlaufende Gasstrom
im wesentlichen aus dem Gestellgas besteht, und der in der Randzone aufwärtsströmende Gasstrom im wesentlichen
aus dem durch die Schachtwand eingeblasenen Reduktionsgas. Das in der Mittelzone des Schachtes
aufwärtsströmende Gas wird in der Hauptsache, nachdem es aus der Beschickungsoberfläche 17 ausgetreten
ist. durch die normalen Gasabzugsöffnungen an der Ciicht als stickstoffreiches Gichtgas 9 aus dem
Hochofen abgeführt. Dagegen wird das in der Randzone aufwärtsströmende stickstoffärmere Gas, nachdem
es aus der Beschickungsoberfläche 17 ausgetreten ist, durch Öffnungen in der Schachtwand 18, die bei dieser
<»5 Ausführungsform dicht oberhalb der Beschickungsoberfläche 17 liegen, abgezogen. Das stickstoffarme
Gichtgas 10 wird mit dem fluiden Brennstoff, der in den meisten Fällen aus Methan besteht, vermischt und mit-
2Ü 33 377
tels des Umwälzgebläses 3 durch den indirekt beheizten Gasumsetzer und Gaserhitzer 4 gedrückt, wobei
aus dem fluiden Brennstoff 11 und dem Gehalt des rückgeführten Gichtgases 10 an oxidierenden Bestandteilen
(CCh und H2O) Reduktionsgas (CO + H2) gebildet
wird. Dieses neu gebildete Reduktionsgas ist vermehrt durch den Gehalt des rückgeführten Gichtgas
10 an unverbrauchtem Reduktionsgas. Das so erzeug Reduktionsgas 14 wird mit der im Gaserhitzer eing
stellten Temperatur von etwa 800°C bis 1000"C dun die öffnungen in der Wand 16 des Hochofens 1 in d<
Hochofenschacht eingeblasen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
1
Claims (4)
1. Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit
rückgeführtem, regeneriertem Gichtgas, bei dem dieses Hüfsreduktionsgas durch besondere EinbJaseorgane.
& h. unabhängig von dem Hochofertwind,
in den Schacht des Hochofens eingeblasen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das zurückzuführende und tu regenerierende Gas mit einer
höheren Temperatur und/oder mit einem höheren Gehalt an reduzierenden Bestandteilen bzw. mit
einem niedrigeren Gehalt an Stickstoff dem Raum im Bereich der Gicht des Hochofens entnommen
wird als das nicht zurückzuführende und zu regenerierende
Gas.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß das rückzuführende Gas durch öffnungen in der Schachtwand dicht oberhalb oder unierhalb
der Beschickungsoberfläche im Temperaturbereich bis etwa 700° entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das rückzuführende Gas durch vertikal
durch den Raum oberhalb der Beschickung niedergeführte Rohre aus dem Gichtgasstrom der
Randzone des Ofens entnommen wird, derart, daß die Mündung dieser Rohre dicht oberhalb oder innerhalb
der Beschickung liegt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückzuführende Gasmenge
durch Gasförderorgane in der Abzugsleitung, durch Gasmengen-Meßgeräte und Gasanalysaloren
automatisch nach vorgegebenem Programm gesteuert wird.
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Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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