DE2246885B2 - Anlage zur Reduktion von Eisenerzen im Wege der Direktreduktion - Google Patents

Anlage zur Reduktion von Eisenerzen im Wege der Direktreduktion

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DE2246885B2 DE2246885A DE2246885A DE2246885B2 DE 2246885 B2 DE2246885 B2 DE 2246885B2 DE 2246885 A DE2246885 A DE 2246885A DE 2246885 A DE2246885 A DE 2246885A DE 2246885 B2 DE2246885 B2 DE 2246885B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur talysatoren lassen sich stets so wählen, daß ohne Reduktion von Eisenerzen im Wege der Direktreduk- 5" Rußbildung gearbeitet werden kann. Stoff und Wärtion mit Schachtofen und Einrichtung zur Erzeugung mebiianz lassen sich so einstellen, daß die Redukdcr Reduktionsgase aus Prozeßkohlenwasserstoffen, tionsgase praktisch oder zumindest hinreichend frei — wobei die Einrichtung zur Erzeugung der Reduk- sind von Kohlendioxid, Sauerstoff und Wasserdampf, tionsgase zwei regenerative Umformer aufweist, die Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung im Wechseltakt zueinander und im WechseUakt zwi- 55 wird bei der Umformung katalytisch gearbeitet, sehen Umformen und Aufheizung arbeiten sowie an Hierzu empfiehlt die Erfindung, daß die Umformer eine Gichtgasrückführungsanlage mit Waschturm und mit katalytisch wirksamem Wärmespeichergitterwerk Kondensator angeschlossen sind, wobei ferner die ausgerüstet sind. Im allgemeinen wird man bezüglich Umformer für die Atifheizting mit Melzkohlenwasser- Her baulichen Gestaltung einen Umformer und den stoffen und/oder Gichtgas plus Verbrennungsluft be- 60 zugeordneten Luftvorwärmwärmetauscher in einem schickte Aufheizbrenner aufweisen. — Prozeßkoh- einheitlichen Gehäuse zusammenfassen,
lenwasserstoffe bezeichnet im Gegensatz ta Heizkoh- Die Umformung der Prozeßkohlemvasserstoffe in lenwasserstoffe diejenigen, die zur Bildung des Re- den Umformern geschieht selbstverständlich in Anduktionsgases in den Prozeß eingeführt werden. Das wesenneit eines Oxidationsmittels. Wie bereits errückgefühtie Gichtgas dient also als Aufheizbrenn- 65 wähnt kann die Anlage ohne weiteres mit Luft als stoff, es kann aber auch für die Umformung der Pro- Oxidationsmittel gefahren werden. Bs besteht aber zeßkohlenwasserstoife eingesetzt werden. auch die Möglichkeit, Gichtgas aus dem Schachtofen
Bet bekannten Anlagen der beschriebenen Gattung als Oxidationsmittel in den Prozeß zurückzuführen.
Hech bevorzugter Ausführungsform der Erfindung Bei der Ausführungsform nach Fig, I erfolgt die nrird mit Luft als Oxidationsmittel für die Umfor- Umformung der Prazeßkohlenwasserstoffe mit rezirmung der Prozeßkohlenwasserstorte gearbeitet, wobei kuliertem Gichtgas als Oxidationsmittel. Dazu ist die 4\9 Erfindung lehrt, daß die umzuformenden Prozeß- Anlage in an sich bekannter Weise für den Betrieb loWenwasserstaffe und die Luft gemischt sowie als 5 mit Gichtgas als Oxidationsmittel für die umzuior-Mischung in den auf Umformung arbeitenden Um- menden ProzeßkobJenwasserstoffe eingerichtet und former eingeführt werden. Wird mit Gichtgas als mit t.ner Gichtgasrückführungsanlage 8 ausgerüstet, Oxidationsmittel gearbeitet, so werden die umzufor- die über einen Waschturm 9 mit nacbgeschaltetem menden Prozeßkohlenwasserstoffe ur.d das Gichtgas Kondensator 10 geführt ist. Eine Abzweigleitung Il gemischt und als Mischung jeweils in den auf Umfor- 10 führt zu den Aufbeizbrennern 12, die bei der Aufhellung arbeitenden Umformer eingeführt. Die Aufhei- zung der Umformer 2 eingeschaltet werden. In jrung der Umformer geschieht in bekannter Weise Fig. 1 ist der untere der Umformer2 auf Aufheizung durch Verbrennung von Heizkohlcnwasserstoffen, geschaltet. Die Verbrennungsluft wird über das Gewobci es sich um einen Teilstrom der der Umfor- blase 13 zugeführt, sie verbrennt in den Aufheizbrennning als Prozeßkohlenwasserstoffe zugeführten 15 nern 12 das schon erwähnte Gichtgas und gegebe-Koblenwasserstoffe handeln Jcann.^ Auch hier kann nenfalls zusätzlich Heizkohlenwasserstoffe. Die ~. .. .j T>_ , , . . Rauchgase durchströmen das katalytisch wirksame
Wärmespeichergitterwerk 6 dieses Umformers 2, um über den Kamin 14 ins Freie auszutreten. Gleichzei-20 tig findet in dem oberen der Umformer 2 in der schon beschriebenen Weise die Umformung der Prozeßkohlenwasserstoffe statt. D'. umzuformenden Prozeßkohlenwasserstoffe und das Γ-ichtgas werden gemischt und als Mischung in diesen auf Umformung
lage zur Reduktion von Eisenerzen, wobei die Um- 25 arbeitenden Umformer 2 eingeführt. Das erzeugte formung der Kohlenwasserstoffe mit rezirkuliertem Reduktionsgas passiert den nachgeschalteten Luftvor-Gichtgas durchgeführt wird, wärmv.äi:netauscher3 und danach den Pufferwänne-
tauscher4, der in der schon beschriebenen Weise so ausgelegt ist, daß die Endtemperatur der Reduktions-30 gase bei Eintritt in den Schachtofen 1 praktisch konstant ist.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 erfolgt die Umformung der Prozeßkohlenwasserstoffe mit Luft. Die umzuformenden Prozeßkoh'.enwasserstoffe und
dem die Erze oder Pellets Überkopf aufgegeben wer- 35 die für die Umformung erforderliche Luft werden zuden, sowie mit einer Einrichtung zur Erzeugung der nächst gemischt und dann in den auf Umformung ge-Reduktioasgase aus gasförmigen Prozeßkohlenwas- schalteten oberen Umformer 2 eingeführt, serstoffen. Insbesondere mag es sich dabei um Erd- Der untere Umformer 2 ist wiederum auf Heizung
gas handeln Die Einrichtung zur Erzeugung der Re- geschaltet, die Aufheizung erfolgt mit über ^ie Gichtduktionsgase besitzt zwei miteinander im Wechsel- 4° gasrückführungsanlage 8 rückgeführtem Gichtgas als takt sowie im Wechseltakt zwischen Umformung und Brennstoff und Luft als Verbrennungsmittel. Die Aufheizuag arbeitende regenerative Umformer 2. Je- Rauchgase ziehen wieder über den Kamin 14 ab. — dem Umiormer2 ist auf der Abzugsseite der Reduk- Das hier überschüssige Gichtgas kann über die Leitionsgase je ein ebenfalls regenerativer Luftvorwärm- lung 15 abgezogen und anderer Verwendung zugewärmetai scher 3 nachgeschaltet und diesem ist, auf 45 führt werden.
dem Wege des Reduktionsgases zwischen Umfor- Sowohl für die Ausführungsform nach F i g. 1 als
mern 2 uid Schachtofen 1, ein gemeinsamer Puffer- auch für die Ausführungsform nach F i g. 2 macht wärmetauscher4 nachgeschaltet. Dabei ist die An- man sich ohne weiteres klar, wie bei der eingangs Ordnung so getroffen, daß bei der Aufheizung eines schon beschriebenen Wechseltaktumschaltung die Umformers 2 Verbrennungsluft für die Verbrennung 50 Arbeitsweise ist, wenn der jeweils untere der Umforvon entsprechenden Heizmitteln durch den Luftvor- mer2 auf Umformung, der obere auf Beheizung gewärmwärmetauscher 3 dieses Umformers 2 hindurch- schaltet ist. Die entsprechenden Leitungen sind in führbar ist. Während bei der Umformung von Pro- den Figuren eingezeichnet worden, zeßkohlenwasserstoffen die Reduktionsgase durch Um zu verdeutlichen, wie sich in den Umformern
den LufivorwärmwärmetauschcrS und den Puffer- 55 bzw. in den Luftvorwärmwärmetausrhern bzw.
man mit Gichtgas arbeiten. Bei Inbetriebnahme der Anlage müssen über Hufsbrenner od. dgl. selbstverständlich »iich die Luftvorwärmwärmetauscher und der Pufferwärmetauscher aufgeheizt werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden s^hematischen Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigt
Fig. 1 die Ansicht einer erfindungsgemäßen An-
F i g. 2 den Gegenstand nach F i g. 1, wobei jedoch die Umformung der Prozeßkohlenwasserstoffe mit Luft als Oxidationsmittel durchgeführt wird.
Die in den Figuren dargestellte Anlage dient zur Reduktion von stückigen oder zu Pellets aufbereiteten Eisenerzen im Wege der Direktreduktion. Die Anlage ist: dazu ausgerüstet mit einem Schachtofen 1,
\värmetauscher4 in den Schachtofen 1 einführbar sind sowie der Pufferwärmetauscher 4 auf konstante Endtemperatur der Reduktionsgase ausgelegt ist. — Das reduzierte Eisen wird bei 5 abgezogen.
dem Pufferwärmetauscher die TemperaturverhäUnise einstellen sei bemerkt, daß in dem auf Umformung geschalteten Umformer 2 die Temperatur des Reduktionsgases von Beginn der Umiormungspcriodc bis
Die Umformer 2 besitzen Wärmespeichergitter- 60 zum Ende der Umformungsperiode beachtlich abwerke 6 aus feuerfester Keramik. Dabei handelt es fällt. Gleichzeitig erfolgt durch dieses Reduktionsgas Sich na«;h bevorzugter Ausführungsform der Erfin- eine Aufheizung des nachgeschalteten Luftvorwärmdung um katalytisch wirksame Wärmespeichergitter- wärmetauschen 3, der zuvor bei der Luftvorwärwerke6. Ein Umformer 2 und der zugeordnete Lufi- mung abgekühlt wurds. Dieser Luftvorwärmwärrnevorwärmwärmetaüscher 3 sind im Ausführungsbei- 65 tauscher 3 steht danach am Ende der Umformungsspiel Zu einem baulich einheitlichen Aggregat zusam- periode für erneute Lufterwärmung zur Verfugung, mengefaßt und dazu in einem einheitlichen Ge- Das Reduktionsgas hat so hinter dem Luftvorwärmhäuse 7 untergebracht. wärmetauscher 3 zunächst zu niedrige, dann zu hohe
Temperatur. In dem Pufferwärmetauscher 4 wird die Temperatur auf den Wert eingestellt, die das Reduktionsgas zeitlich konstant bei Eintritt in den Schachtofen 1 aufweisen soll.
Eine vergleichende Betrachtung soll die Verhältnisse und die erreichten Effekte näher erläutern:
In einer Anlage zur Direktreduktion von Eisenerzen mit einem Schachtofen als Reduktionsgefäß und zwei regenerativ betriebenen Umformern! wurden 43000 NmVh Reduktionsgas erzeugt und in den Schachtofen 1 eingeleitet. Die Temperatur des Reduktionsgases durfte bei Eintritt in den Schachtofen 1 nicht mehr als 950° C betragen, da das reduzierte Ent in diesem Fall oberhalb dieser Temperatur zu erweichen begann. Ein Umformer 2 wurde bei 1400° C beheizt, während in dem anderen Reduktionsgas erzeugt wurde. Nach jeweils 30 Minuten wurden die beiden Umformer 2 umgeschaltet. Zu Beginn der Umformungsperiode trat das Reduktionsgas mit 1300° C, am Ende der Umformungsperiode mit *o 12000C aus dem katalytisch aktiven Teil des betreffenden Umformers aus und mit derselben Temperatur in den Luftvorwärmwärmetauscher 3 ein.
a) Betrieb nur mit I.uftvorwärmwärmetauscher3, »5 ohne Pufferwärmetauscher 4.
Das zu Beginn der Umformungsperiode 1300° C heiße Reduktionsgas wurde in dem Luftvorwärmwärmetauscher 3 auf 700° C abgekühlt. Die aus dem Reduktionsgas abgegebene Wärmemenge wurde in der keramischen Masse des Wärmetauschers gespeichert, wobei sich dessen Temperatur entsprechend erhöhte. Zum Ende der Umformungsperiode betrug die Temperatur des Reduktionsgases nur noch 1200 C. Wegen der inzwischen erhöhten Temperatur des Luftvorwärmwärmetauschers 3 war die Wärmeabgabe geringer. Das Reduktionsgas wurde nur noch auf 950 C, die erlaubte Maximaltemperatur für den Schachtofen 1. abgekühlt. — Mit einem Luftvorwärmwärmetauscher 3 allein gelingt die Anpassung der Temperaturniveaus für Gasurmetzung und Erzreduktion nur unvollkommen. Es ergab sich eine periodische Schwankung der Reduktionsgastemperatur zwisehen 700 und 950 C bei einer mittleren Temperatur von 825° C.
b) Betrieb mit LuftvorwämtwärrnetauscherS Had kleinem Pufferwärmetauscher 4.
Zwischen Umformer 2 und Schachtofen 1 wurde So ein Pufferwärmeitauscher4 geschaltet. Er enthielt eine Speichermasse von 45 t aus Besatzsteinen, wie sie für Hochofenwinderhitzer verwendet werden.
Während des Bellieizens wurden 13 900 Nm3Zh Verbrennungsluft über den Luftvorwärmwärmetauscher 3 der Verbrennungszone zugeführt. Zu Beginn der Umformungsperiode wurde das Reduktionsgas von 13000C über Luftvorwärmwärmetauscher 3 und Pufferwärmetauscher 4 auf 890n C, am Ende der Umformungsperiode bei 12000C wurde es auf 950° C abgekühlt. Die periodische Schwankung der Reduktionsgastemperatur betrug nurmehr 60° C bei einer mittleren Temperatur von 920° C.
c) Betrieb mit Luftvorwärmwärmetauscher 3 und vergrößei tem Pul'ferwärmetauscher 4.
Der Pufferwärntietauscher 4 wurde gegenüber dem Fall b) in seiner Speichennasse von 45 t auf 60 t vergrößert. Während des Beheizens wurden 12 100 Nm*/h Verbrennungsluft über den Luf tvorwärmwärmetauscher 3 der Verbrennungszone zugelführt. Zu Beginn der Umformungsperiode wurde das Reduktionsgas von 1300 C über Luftvorwärmwärmetauscher 3 und Pufferwärmetauscher 4 auf 940' C, am Ende der Umformungsperiode auf 950 C abgekühlt. Die periodische Schwankung der Reduktionsgastemrieratur betrug nur noch 100C bei einer mittleren Temperatur von 945 C. Diese Temperatur liegt schon dicht bei der erlaubten maximalen Betriebstemperatur des Schachtofens von 950 C in diesen Beispielen.
Die vergleichende Betrachtung zeigt, daß durch richtige Dimensionierung von Luftvorwärm- und Puffenvärmctauscheiη 3 bzw. 4, die sich aus dem zeitlichen Verlauf der Reduktionsgastemperatur, der Reduktionsgasmenge und der Geometrie von Luftvorwärmwärmetauscher 3 und Pufferwärmetauscher 4 nach den Gesetzen des regenerativen Wärmetausches ergibt, die mittlere Arbeitstemperatur für die Reduktionsstufe beliebig genau der erlaubten höchsten Betriebstemperatur annähern läßt. Soll die Reduktionstemperatur höher liegen, wird die über den Luftvorwärmwärmetauscher 3 der Verbrennungszone zugeführte Laftiriertge verringert, soll eine niedrige Reduktioniitemperatur eingehalten Werden, wird die Luftmenge entsprechend vergrößert.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

  1. (GB-PS 1099 320) wird ohne weiteres in Kauf gePatentansprüche: nommen, daß die Temperatur eines regenerativen
    Umformers zwischen der Aufheiztemperatur, die J. Anlage zur Reduktion von Eisenerzen im nach einer Aufheizung
    Wege der Direktreduktion, mit Schachtofen und 5 temperatur, oieoe" **
    Einrichtung zur Erzeugung der Reduktionsgase Anlage auf den enawn J
    eus Prozeßkohlenwasserstoffen, — wobei die schwankt und daß folglich die
    Einrichtung zur Erzeugung der Reduktionsgase {^"V^,11.6" e.S·,, λ»
    'zwei regenerative Umformer aufweist, die im Reduktionsgas tritt aauci
    WechseUakt zueinander und im WechseUakt zwi- io mit um einige ™e»
    sehen Umformen und Avfheizung arbeiten sowie Temperatur in den,Sch««Jtofen.ein.
    an eine GichtgasriickfuhrungsanLge mit Wasch- turschwankungen hat man bsher als eine Eigenart turm und Kondensator angeschlossen sind, wobei regenerativer Proz«ß&*n«>8 und als; folglich unverferner die Umformer tu? die Aufheizung mit ™idbar m Kauf genommen Sie sind *frmodyna-Heizkohlenwasserstoffen und/oder Gichtgas plus 15 misch und beemttachtigen beachtlich den Redutc-Verbrennungsluft beschickte Aufheizbrenner auf- tionsvorgang und im Ergebnis die Redukt.o.sra e der weisen, dadurch gekennzeichnet, daß tu reduzierenden Eisenerze - Im ubngen erfolgt im den Umformern (2) auf der Abzugsseite der Re- Rahmen der bekannten Maßnahmen dr- Umformung duktionsgase * ein regenerativer Luftvorwärm- der Prozeßkohlenwasserstoffe mit rez.rkul.ertem wärmetauschtr (3) für die Aufheizbrenner (12) *° Gichtgas aus dem Schachtofen
    und diesem, auf dem Wege der Reduktionsgase Grundsätzlich ist es bei ähnlichen Vorrichtungen
    zwischen Umformern (2) und Schachtofen (1), auch bekannt (DT-AS 1 201 377), die Verbrennungsein gemeinsamer, auf konstante Endtemperatur luft mittels besonderer Luftvorwarmwarrnetauscher der Reduktionsgase ausgelegter, regenerativer vorzuwärmen, wobei mit rekuperativen Warmetau-Fufferwärmetauscher (4) nachgeschaltet ist. *5 sehen, gearbeitet wird. Bei dieser Anlage werden im
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- übrigen die umzuformenden Prozcukonlenwasserzeichnet, daß die Umformer (2) mit katalytisch stoffe und Luft gemischt sow.e als Mischung in einen wirksamen Wärmespeichergitterwerken (6) aus- regenerativen Umformer eingeführt. Dabei erfolgt gerüstet sind. zunächst eine Vorverbrennung und bei der Umfor-
  3. 3. Anlage' nach den Ansprüchen 1 und 2, da- 30 mung ist rezirkuliertes Gichtgas anwesend Auch hier durch gekennzeichnet, daß ein Umformer (2) und tritt das Reduktionsgas mit stark schwankender der zugeordnete Luftvorwärmwärmetauscher (3) Temperatur in den Schachtofen ein.
    in einem einheitlichen Gehäuse H) zusammenge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
    faßt sind. Anlage der eingangs beschriebenen Gattung so wci-
  4. 4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- 35 ter auszubilden, daß die Reduktionsgase stets mit durch gekennzeichnet, daß ein Mischer für die konstanter und vorgebbarer Temperatur in den umzuformenden Prozeßkohlenwasserstoffe mit Schachtofen eingeführt werden können.
    Luft und/oder mit Gichtgas vorgesehen sowie die Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung,
    Mischung in den auf Umformung arbeitenden daß ilen Umformern auf der Abzugsseite der Reduk-Umformer (2) einführbar ist. 40 tiunsgase je ein regenerativer Luftvorwärmwärme
    tauscher für die Aufheizbrenner und diesem, auf dem Wege der Reduktionsgase zwischen Umformern und Schachtofen, ein gemeinsamer, auf konstante Endtemperatur der Reduktionsgase ausgelegter regenera-
    45 tiver Pufferwärmetauscher nachgeschaltet ist. Im
    Rahmen der Erfindung kann die Umformung thermisch oder katalytisch durchgeführt werden. Temperatur bei rein thermischer Arbeitsweise und/oder Ka-
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