DE2150682C2 - Procedure for operating a blast furnace - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Hochofens gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.The invention relates to a method for operating a blast furnace according to the in the preamble of Claim 1 designated Art.

Ein derartiges Verfahren ist nach der US-PS 29 52 553 bekannt. Dabei wird in der Hauptblasformebene mit Sauerstoff angereicherter Wind eingeblasen, dem weiterhin Dampf zugesetzt isu Die Einblasung der heißen Reduktionsgase erfolgt in wenigstens einer Ebene in die Reservezone, deren Höhenlage wiederum durch Veränderung des Wasserdampfzusatzes zum Heißwind veränderbar ist. Bei der Herstellung von für die Stahlerzeugung einsetzbaren Roheisen läßt sich auf diese Weise der Koksverbrauch von 800 kg/t Roheisen auf 700 kg/t Roheisen senken.Such a method is known from US-PS 29 52 553. This is done in the main blow molding plane Oxygenated wind is blown in, to which steam is still added hot reducing gases takes place in at least one level in the reserve zone, its altitude in turn can be changed by changing the addition of steam to the hot blast. In the manufacture of for The steel production usable pig iron can be in this way the coke consumption of 800 kg / t pig iron to 700 kg / t pig iron.

Weiterhin ist nach der DE-OS 15 83 213 ein Brenner bekannt, der mit technisch reinem Sauerstoff sowie mit einem Kohlenwasserstoff, wie öl oder Naturgas, betreibbar ist. und der als Düsenbrenner in die Blasformen einsetzbar ist. Auf diese Weise wird ein erheblicher Teil des Heizkokses durch den eingesetzten Kohlenwasserstoff ersetzt, wobei der Sauerstoffanteil zwischen 25 bis 100% der für die stöchiometrische Verbrennung des Kohlenwasserstoffes erforderlichen Menge beträgt. Eine Einblasung außerhalb der Hauptblasformebene ist hierbei nicht vorgesehen.Furthermore, according to DE-OS 15 83 213 a burner is known, which with technically pure oxygen and with a hydrocarbon such as oil or natural gas, is operable. and which can be used as a nozzle burner in the blow molds. This way becomes a Substantial part of the hot coke is replaced by the hydrocarbon used, with the oxygen content between 25 to 100% of that required for the stoichiometric combustion of the hydrocarbon Amount is. Injection outside the main blow molding plane is not provided here.

Vom einleitend bezeichneten Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die untere Einblasung in der Hauptblasformebene einerseits und die obere Einblasung in die Reservezone andererseits derart 7u gestalten, daß sich noch eine erheblich stärkere Senkung des Koksverbrauches, bezogen auf das erzeugte Roheisen, erzielen läßt. Dabei sollen sowohl eine einwandfreie Betriebsweise des Hochofens selbst als auch die jeweils gewünschte Zusammensetzung des Roheisens sichergestellt sein.From the state of the art mentioned in the introduction Based on the invention, the object is to provide the lower injection in the main blow molding plane on the one hand and the upper injection into the reserve zone on the other hand in such a way 7u that another considerably greater reduction in coke consumption, based on the pig iron produced, can be achieved. Included should both correct operation of the blast furnace itself and the desired one Composition of the pig iron must be ensured.

Diese Aufgabenstellung wird durch den Vorschlag nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs I gelöst, für den in den Unteransprüchen 2 bis 10 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorgeschlagen .nd.This problem is solved by the proposal according to the characterizing part of claim I, for the advantageous further developments proposed in the dependent claims 2 to 10 .nd.

Auf diese Weise lassen sich grundsätzlich alle Eirflüsse, die durch den Einsatz der zusätzlichen Sauerstoff-Kohlenwasserstoff "tenner in der Hauptblasformebene auf den Ofengang, und zwar insbesondere auf die Reservezone, hervorgerufen werden, nicht nur wirkungsvoll ausgleichen, sondern darüber hinaus noch in Richtung einer weiteren Optimierung der Betriebsbe dingungen des Hochofens nutzen.In this way, all flows that are caused by the use of the additional Oxygen-hydrocarbon separator in the main blow molding plane on the oven, and in particular on the reserve zone, not only effectively compensate, but also in the direction of a further optimization of the operational level use the conditions of the blast furnace.

Die Einblasung in der Hauptblasformebene erfolgt mit der Maßgabe, daß die sich aus der Verbrennung des eingeblasenen Kohlenwasserstoffs und einer bestimm tefi Koksitienge ifti Bereich der Einblasung ergebende GäsiemperäUir auf den Öfengang abgestimmt wird. Beispielsweise sollte sie wenigstens !6ÖÖ°C Und vorzugsweise Wenigstens 1800°C betragen. Dies gelingt durch Veränderung der dem Sauerstoff-Kohlenwasser* slöff-Brennef zUgefühften Sauerstoffmenge sowie durch Vorwärmung des Kohlenwasserstoffs bzw. des Sauerstoffs. Durch diese Maßnahmen läßt sich auchThe injection in the main blow molding plane takes place with the proviso that the result from the combustion of the injected hydrocarbon and a certain tefi Koksitienge ifti area of the injection resulting Gas temperature is matched to the furnace cycle. For example, it should at least! 6ÖÖ ° C and preferably be at least 1800 ° C. This works by changing the amount of oxygen added to the oxygen-hydrocarbon * slöff-Brennef as well as by preheating the hydrocarbon or oxygen. These measures can also

erreichen, daß die Kohlenwasserstoffe mit der geringstmöglichen Bildung von Glührückständen oder Ruß erfolgt.achieve that the hydrocarbons with the least possible Formation of ignition residue or soot takes place.

Der über dem stöchiometrischen Verbrennungsverhältnis liegende Sauerstoffüberschuß liegt bei leichten ϊ Kohlenwasserstoffen, wie bei Methan oder Erdgas, zweckmäßig über dem Überschuß bei schweren Kohlenwasserstoffen, wie bei schwerem Heizöl, da die durch die Verbrennung der leichten Kohlenwasserstoffe freigesetzte Wärmemenge geringer ist und letzterer die Verbrennung einer größeren Koksmenge zugeordnet wird. Die Regelung der Temperatur in der Hauptblasformebene läßt sich daher lediglich durch Einstellung der Sauerstoffmenge leicht ausführen und ohne Schwierigkeiten auch automatisieren. Die weiterhin für die Temperatursteuerung vorzunehmende Vorwärmung ist vor allem dann angezeigt, wenn als Kohlenwasserstoff Methan oder Erdgas verwendet wird.The excess of oxygen above the stoichiometric combustion ratio is slightly ϊ Hydrocarbons, such as methane or natural gas, expediently over the excess in the case of heavy ones Hydrocarbons, as in the case of heavy fuel oil, because they are produced by the combustion of light hydrocarbons The amount of heat released is lower and the latter is associated with the combustion of a larger amount of coke will. The regulation of the temperature in the main blow molding plane can therefore only be done by setting the amount of oxygen easily and automate without difficulty. Which continues for preheating to be carried out for temperature control is particularly indicated when as Hydrocarbon methane or natural gas is used.

Für die obere Einblasung in die Reseverzone wird die Menge an Reduktionsgasen zweckmäßig so gewählt, daß sich im unteren Abschnitt der Reservezone mindestens bereits 70% Eisen in metallischem Zustand befindet. Die Erhitzung der Reduktionsgase kann in an sich bekannter Weise außerhalb des Hochofens. beispielsweise durch Wärmespeicher, erfolgen.For the upper injection into the Resever zone, the Amount of reducing gases expediently chosen so that in the lower section of the reserve zone at least 70% iron is already in a metallic state. The heating of the reducing gases can be in on known way outside of the blast furnace. for example by heat storage.

In besonderem Maße wird der Vorteil der Einblasung der Reduktionsgase in die Reservezone noch dadurch gesteigert, daß die Reduktionsgastemperatur der Temperatur der aufsteigenden Gase mit der Maßgabe einer Kompensiert g angepaßt wird. Man kann beispielsweise von einer grundsätzliche" Reduktionsgastemperatur von 1300° C ausgehen und vor Eintritt in die Reservezone ein kaltes Reduktionsgas in einem derartigen Anteil zumischen, daß die erwähnte Kornpensierung eintritt. Dieser Vorgang läßt sich gleichfalls ohne Schwieri -keilen automatisieren.In particular, the advantage of blowing the reducing gases into the reserve zone is increased by the fact that the reducing gas temperature is adapted to the temperature of the rising gases with the stipulation of a compensated g. One can, for example, start from a basic "reducing gas temperature of 1300 ° C. and mix in a cold reducing gas in such a proportion before entering the reserve zone that the aforementioned compensation occurs. This process can also be automated without difficulty.

Als Reduk^ionsgase eignen sich vor allem Rückbildung-gase, die durch Oxydationsumwandlung bzw. durch thermisches Kracken von Kohlenwasserstoffen erzeugt werden. Daneben können diese Gase aber auch durch Behandlung von Hochofengichtgas bzw. von Koksofengas hergestellt werden, was an sich bekannt ist.Above all, regression gases are suitable as reducing gases, those by oxidation conversion or by thermal cracking of hydrocarbons be generated. In addition, these gases can also be treated with blast furnace top gas or by Coke oven gas are produced, which is known per se.

Für die Erzeugung der heißen Reduktionsgase ist in der Regel der Betrieb eines Reaktors wirtschaftlich, der mit einer Ringleitung in Verbindung sieht, die mittels einer feuerfesten Zustellung isoliert ist und an verschiedenen Stellen Anschlüsse für die Einblasung in die Reservezone aufweist.For the generation of the hot reducing gases, in Usually the operation of a reactor economically, which sees in connection with a ring line, which by means of a refractory lining is insulated and at various points connections for the injection into has the reserve zone.

Bei dem zur Verwendung gelangenden Sauerstoff handelt es sich bevorzugt um technisch reinen Sauerstoff oder um ein Gas mit starker Sauerstoff anreicherung. Als Kohlenwassersoff eignet sich neben Erdgas und flüssigem, auch hochviskoses Einsatzmaterial, wie Teer und Bitumen. Derartige flüssige und hochviskose Brennstoffe lassen sich gut im Trägerstahl des Sauerstoffes zerstäuben und mit dem Sauerstoff vermischen.The oxygen used is preferably technically pure Oxygen or a gas with a high concentration of oxygen. As a hydrocarbon is next to Natural gas and liquid, also highly viscous feedstock such as tar and bitumen. Such liquid and Highly viscous fuels can be easily atomized in the carrier steel of the oxygen and with the oxygen mix.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist somit eine wirksame Möglichkeit gegeben, den Koksverbrauch von Hochöfen so weit zu reduzieren, daß beim Ofenbetrieb im Prinzip letztlich nur noch der Verbrauch an Zusatzkoks für die Aufkohlung des Eisens und der Verbrauch an für die Reduktion von Si, P und Mn erforderlichem Koks anstehen.With the method described above, there is thus an effective way of reducing the consumption of coke of blast furnaces to such an extent that in principle only the Consumption of additional coke for the carburization of the iron and the consumption of for the reduction of Si, P and Queuing Mn required coke.

Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurden Versuche mit einem Versuchsofen mit Doppeleinblasung von Rückbildungsgasen gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren angestellt. Die nachfolgende Tabelle zeigt die charakteristischen Merkmale dieses Ofens bei Normalbetrieb, d. h. ohne Einblasungen (Bezugswerte), und zum anderen bei einem Ofengang mit Einblasungen ι Versuchswerte). In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die hierbei erzielten Resultate zwangsläufig schlechter sind als die Ergebnisse bei einem produktionsmäßigen Ofen normaler Kapazität, bei dem die Wärmeverluste wesentlich geringer sind als beim Versuchsofen.As part of the investigations carried out, tests were carried out with a test furnace with double injection of recovery gases employed according to the method described above. The following Table shows the characteristic features of this furnace in normal operation, i.e. H. without blowing (Reference values), and on the other hand in a furnace with blow-in ι test values). In this context it should be noted that the results obtained here are inevitably worse than the Results for a production furnace of normal capacity, where the heat losses are significant are lower than in the test furnace.

Charakteristische MerkmaleCharacteristic features BezugswerteReference values VersuchswerteExperimental values Untere Einblasung
- von leichtem Brennstoff, kg/t RE
- von Sauerstoff, Nm-Vt RELower injection
- of light fuel, kg / t RE
- of oxygen, Nm-Vt RE -- 163
192163
192 Obere Einblasung
- von Rückbildungsgasen, NmVt REUpper injection
- of recovery gases, NmVt RE -- 925925 Wind
- Temperatur, ⁰C
- Sauerstoffgehalt, %wind
- temperature, ⁰ C
- oxygen content,% 1020
211020
21 920
26920
26th Erzeugung, t RE/h
% Normalkoks, kg/t RE
% Trockenkoks, ks/t REGeneration, t RE / h
% Normal coke, kg / t RE
% Dry coke, ks / t RE 1.24
662
6481.24
662
648 1.84
392
3821.84
392
382

Im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemä* Ben Verfahrens können schließlich noch die folgenden Produktionspläne in den Fällen herangezogen Werden, 65 — da Roheisen mit einem Gehalt von 4,5% G und 1,2% Si erzeugt werden soll, bei dem eine Flammentemperatur von 2300⁰C an den Blasformen erforderlich ist:In the context of the implementation of the method according to the invention, the following production plans can finally be used in the cases 65 - since pig iron with a content of 4.5% G and 1.2% Si is to be produced with a flame temperature of 2300 ⁰ C is required on the blow molds:

Produktionsplan 1Production plan 1

je t Roheisen wird eine Koksmenge von ungefähr 125 kg verwendet. Ein Teil dieser 125 kg, und zwar 44 kg, verbrennt am Formenrüssel mit einer Flammentemoeratur von 4000⁰G.An amount of coke of around 125 kg is used per t of pig iron. A part of this 125 kg, namely 44 kg, burns on the mold trunk with a flame temperature of 4000 ⁰ G.

Darüber hinaus werden 220 kg extra schweres Heizöl verwendet, dessen teilweise Verbrennung in den in Höhe der Windformen gelegenen Sauer- — stoff/Brennstoff-Brennern erfolgt Dieses Heizöl wird in Gegenwart von Sauerstoff verbrannt und 5 — ergibt Heizgase mit einer Temperatur im Bereich von 2000⁰C. Hieraus resultiert in Höhe der Windformen eine Einblasung von 700 m³ Reduktionsgasen mit einer Temperatur von etwa 2300"C. Diese Gase reichen aus, um den Wärembedarf in io — der unteren Zone des Offens zu decken.
Durch zusätzliche Einblasung von 700 m³ (N) Rückbildungsgasen im oberen Teil des Ofens, die auf 1000°C vorgewärmt sind, können der Wärmebedarf und der Bedarf an Reduktionselemten des Hochofens ebenfalls gedeckt werden.In addition, 220 kg of extra heavy fuel oil is used, some of which is burned in the oxygen / fuel burners located at the height of the wind forms.This fuel oil is burned in the presence of oxygen and 5 - produces heating gases with a temperature in the range of 2000 ⁰ C. This results in an injection of 700 m ^{3 of} reducing gases with a temperature of about 2300 "C at the height of the wind forms. These gases are sufficient to cover the heat requirement in io - the lower zone of the opening.
By additionally blowing in 700 m ³ (N) of regeneration gases in the upper part of the furnace, which are preheated to 1000 ° C, the heat demand and the need for reducing elements of the blast furnace can also be covered.

Produktionsplan 2Production plan 2

- je t Roheisen werden 185 kg Hochofenkoks verwendet.- 185 kg of blast furnace coke are produced per t of pig iron used.

In Höhe der Windformen wird je t Roheisen eine Erdgasmenge von 21Om³ (N) in den Sauerstoff/ Brennstoff-Brennern bei teilweiser Verbrennung in Gegenwart von O2 verbrannt und werden die Heizgase eingeblasen.At the height of the wind forms, a quantity of natural gas of 210m ³ (N) per t of pig iron is burned in the oxygen / fuel burners with partial combustion in the presence of O2 and the heating gases are blown in.

In der oberen Ebene werden die hauptsächlich CO und H2 enthaltenden Reduktionsgase in einer Menge von 770 m³ (N) je t Roheisen eingeblasen, wobei diese Gase auf eine Temperatur von 1000⁰C vorgewärmt sind.In the upper level, the reducing ^{gases mainly containing CO and H2 are blown in in an amount of 770 m 3} (N) per t of pig iron, these gases being preheated ^{to a temperature of 1000 ° C.}

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren für den Betrieb eines Hochofens, bei dem eine untere Einblasung in der Hauptblasformebene erfolgt und heiße Reduktionsgase in die Reservezone als obere Einblasung eingebracht werden, welche hauptsächlich aus CO und H₃ bestehen und von gleicher oder höherer Temperatur als die im Bereich dieser Einblasung befindliche Beschickung sind, dadurch gekennzeichnet, daß die unten; Einblasung durch an sich bekannte Sauerstoff-Kohlenwasserstoff-Brenner vorgenommen wird, die auf einen in bezug auf die stöchiometrische Verbrennung derartigen Sauerstoff-Oberschuß eingestellt sind, daß durch die Verbrennung von Heizkoks mit diesem Oberschuß die für den Hochofenbetrieb in der Hauptblasformebene erforderliche Temperatur erreicht wird, während die obere Einblasung in den unteren Abschnitt der Reserve;zone erfolgt.1. Process for operating a blast furnace in which a lower injection takes place in the main blow molding plane and hot reducing gases are introduced into the reserve zone as upper injection, which mainly consist of CO and H ₃ and are at the same or higher temperature than in the area of this injection are located loading, characterized in that the bottom; Injection is carried out by oxygen-hydrocarbon burners known per se, which are set to such an excess of oxygen in relation to the stoichiometric combustion that the temperature required for blast furnace operation in the main blow molding plane is reached through the combustion of hot coke with this excess, while the upper injection takes place in the lower section of the reserve zone. 2. Verfahren nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Gase im Bereich der unteren Einblasung durch Regulierung der dem Sauerstoff-Kohlenwasserstoff- Brenner zugeführten Sauerstoffmenge geregelt wird.2. The method according to claim i. characterized in that the temperature of the gases is in the range the lower injection by regulating the amount supplied to the oxygen-hydrocarbon burner Oxygen amount is regulated. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff bzw. der Sauerstoff für die untere Einblasung vorgewärmt Wi'den.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hydrocarbon or the Wi'den preheated oxygen for the lower injection. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß durch die obere Einblasung eine solche Menge an Reduktionsgasen in den Hochofen eingeführt wird, daß sich im unteren Abschnitt der Fieservezone mindestens 70% Eisen im metallischen Zustand aus der Beschickung ergeben.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that through the upper Injection of such an amount of reducing gases is introduced into the blast furnace that in the lower section of the Fieservezone at least 70% iron in the metallic state from the charge result. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der in den Hochofen durch die obere Einblasung eingeführten Reduktionsgas^: der Temperatur der aufsteigenden Gase im Bereich der Einblaszone derart angepaßt wird, daß die Temperaturschwankungen der Materialien an dieser Stelle kompensier! werden.5. The method according to any one of claims I to 4, characterized in that the temperature of the in reducing gas introduced into the furnace through the upper injection: the temperature of the rising Gases in the area of the injection zone is adapted in such a way that the temperature fluctuations compensate for the materials at this point! will. 6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß Reduktionsgase verwendet werden, deren Temperatur am Austritt der Einblasvornchtung etwas über der errforderlichen Temperatur liegt, und daß die Temperatur der Reduktionsgase am Eintritt des Hochofens durch Zugabe eines kalten Reduktionsgases· reguliert wird.6. The method according to claim 5, characterized in that that reducing gases are used, their temperature at the outlet of the Einblasvornchtung slightly above the required temperature, and that the temperature of the reducing gases at the inlet of the blast furnace is regulated by adding a cold reducing gas. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Temperatur der in den Hochofen durch die obere Einblasung eingeführten Reduktionsgase an die Temperatur der im Bereich der Einblaszone aufsteigenden Gase automatisch erfolgt durch Regulierung der Zugabe kalten Reduktionsgases.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the adjustment of the temperature of the reducing gases introduced into the blast furnace through the upper blow-in to the temperature of the Gases rising in the area of the injection zone are automatically carried out by regulating the addition cold reducing gas. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es bei den durch die so obere Einblasung eingeführten heißen Reduktionsgasen Um Rückblidurijjsgase handelt, die enispre* chend den bekannten Techniken der Oxydatiönsüm-' Wandlung bzw, des thermischen Krackens eines K.öhlenwasserstoffmediums erzeugt werden,8. The method according to any one of claims I to 7, characterized in that it by the so hot reducing gases introduced above. according to the known techniques of oxidation Conversion or thermal cracking of a hydrocarbon medium can be generated, 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die obere Einblasung eingeführten Reduktionsgase durch Behandlung von Hochofengichtgas bzw. Koksofengas hergestellt werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the reducing gases introduced through the upper injection Treatment of blast furnace top gas or coke oven gas are produced. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die obere Einblasung eingeführten Reduktionsgase in einem Reaktor erzeugt werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the through the upper Injection introduced reducing gases are generated in a reactor.