DE3315431C2 - Verfahren zur Erhöhung der Standzeit von wassergekühlten Winddüsen beim Betrieb eines Blashochofens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Windtemperatur in einem Blashochofen (1) unter Verwendung eines Plasmagenerators zum Schmelzen und zur eventuellen Reduktion von Metallen und/oder Metalloxiden. Die im Plasmagenerator (11) erzeugte Wärmeenergie vom Plasmagenerator wird an das Hochofengas über ein gegenüber dem zu behandelnden Metall inertes oder oxidierendes Gas übertragen, um zu verhindern, daß sich Stickoxid bildet, wobei das Produkt aus dem Sauerstoff-Molenbruch und dem Stickstoff-Molenbruch in dem verwendeten Gas kleiner ist als oder gleich 0,02 ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Standzeit von wassergekühlten Winddüsen beim Betrieb eines Blashochofens, dem Wärmeenergie über einen Plasmagenerator zugeführt wird, wobei im Plasmagenerator erhitztes Gas über die Winddüsen in den Blashochofen eingeführt wird.

Aus der DE-OS 2413 580 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem die dem Hochofen zugeführte Windluft ganz oder teilweise durch ein Plasma geleitet und dabei aufgeheizt wird. Das Plasma wird in einem Plasmagenerator erzeugt. Dabei sind hohe Temperaturen erreichbar. Üblicherweise hat das den Plasmagenerator verlassende Gas eine Temperatur von 3000 bis 4000⁰C. Zudem zeichnet sich der Plasmagenerator durch einen guten und vor allem temperaturunempfindlichen Wirkungsgrad aus.

Durch den Einsatz von Plasmageneratoren ist es möglich, die Temperatur der Windluft gegenüber der konventionellen Betriebsweise eines Blashochofens, bei der die Gaseintrittstemperatur etwa bei 900⁰C liegt, zu vergrößern. — Konventionelle Betriebsweise meint in diesem Zusammenhang eine Aufheizung der Windluft in sogenannten Cowper-Winderhitzern. Die erhöhte Windtemperatur bietet die Möglichkeit für die Einspritzung von Brennstoffen, insbes. Öl, aber auch Kohlenstaub und Koksgrus, Kohle und Koksschlamm in Öl oder Wasser, Naturgas und Kokereigas, wodurch eine bedeutende Einsparung an metallurgischem Koks sowie eine Produktionssteigerung erreicht werden kann. Andere interessante Düsenzusätze im Düsenniveau, im Zusammenhang mit hohen Windtemperaturen, sind Stoffe wie Wasser, Eisenerz, Gichtgasstaub und vorreduzierte Eisenoxide sowie Schlackenbildner.

Der weiteren Verbreiterung des gattungsgemäßen Verfahrens steht entgegen, daß die Standzeit der Winddüsen sehr gering ist und bereits nach kurzer Betriebszeit eine beträchtliche Anzahl der Winddüsen kollabiert. Daraus leitet sich die Aufgabe der Erfindung ab, die darin besteht, das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, daß eine Zerstörung der Winddüsen nicht mehr auftritt, so daß die Winddüsen eine Standzeit erreichen, die durch den normalen Abbrand bestimmt ist
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß in dem Plasmagenerator ein gegenüber dem im Hochofen zu behandelnden Metall inertes oder oxidierendes Gas

' erhitzt wird und daß das Produkt aus dem Sauerstoff-Molenbruch und dem Stickstoff-Molenbruch in diesem Gas kleiner als oder gleich 0,02 gehalten wird. Auf diese Weise wird eine störende Bildung von Stickoxiden verhindert. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Werkstoffzerstörung durch Stickoxide hervorgerufen wird, die sich im Plasmagenerator bilden. Vermutlich lösen sich diese Stickoxide in kondensiertem Wasser an den wassergekühlten Winddüsen, was zu einer ausgedehnten Korrosion und schließlich zur Zerstörung der Winddüsen führt
Das im Piasmageneralor erhitzte Gas kann voiisiändig oder teilweise aus im Umlauf geführtem Gichtgas bestehen. Fernerhin erweist es sich in der Regel als sinnvoll, dem im Plasmagenerator erhitzten Gas ein Zusatzgas, z. B. Luft beizumischen. Ein geeignetes Zusatzgas ist vorgewärmte Windluft Durch Regelung einer der beiden Gasströme ist eine genaue Temperaturführung möglich. In der bevorzugten Ausiührungsform des Verfahrens ist schließlich auch vorgesehen, dem erhitzten Gas einen festen* flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff beizumischen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

F i g. 1 und F i g. 2 zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens.

F i g. 1 zeigt die Erfindung in Anwendung an einem Hochofen 1, der auf die übliche Weise durch eine öffnung 2 beschickt wird. Das den Hoch«/en verlassende Gichtgas wird durch die Leitung 3 einem nicht dargestellten Gasreiniger zugeführt. Vom Gasreiniger wird es vorzugsweise über die Rohrleitung 4 einem ebenfalls nicht dargestellten Wärmetauscher zugeführt, wie beispielsweise einem Cowper-Apparat, und dann über einen Schornstein abgeführt. Die dem Hochofen zugeführte Windluft, zumeist vorgewärmt, wird durch die Leitung 5 dem um den Ofen umlaufenden Windring 6 zugeführt, an den eine Anzahl von Rohrabzweigungen 7 und Winddüsen 8 angeschlossen sind, die in den Hochofen 1 münden. Zur Erhöhung der Windtemperatur der dem Hochofen 1 zugeführten Windluft wird ein Plasmagenerator 10 verwendet, welcher in dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel in der Rohrleitung 11 angeordnet ist. Durch die Rohrleitung 11 strömt ein Gas (im folgenden als Plasmagas bezeichnet), das im Plasmagenerator 10 aufgeheizt wird. Vor dem Windring 6 sind die Rohrleitungen 5 und 11 zusammengeführt. Hier erfolgt eine Vermischung der Windluft und des Plasmagases. Mittels eines in der Rohrleitung 11 angeordneten Stellventils 12 ist das in den Hochofen 1 eingespeiste Gas hinsichtlich Durchsatz und Temperatur einstell- und regelbar.

Das in der Rohrleitung 11 geführte Plasmagas hat erfindungsgemäß eine solche Zusammensetzung, daß das Produkt aus dem Sauerstoff-Molenbruch und dem Stickstoff-Molenbruch kleiner als oder gleich 0,02 ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht es vollständig oder teilweise aus im Umlauf geführtem Gichtgas.

Die Winddüsen 8 besitzen einen wassergekühlten Kühlmantel, dessen konstruktive Ausbildung in den Fi-

guren allerdings nicht dargestellt ist Wie insbes. in F i g. 2 angedeutet führt eine Rohrleitung 9 zur Winddüse 8, durch die dem in den Hochofen eintretenden Gas ein fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoff, z. B. öl Kohlenstaub oder Naturgas, beigemischt werden kann. Die konstruktive Ausführung ist z. B. aus der DE-OS 24 13 580 bekannt. Im übrigen zeigt die F i g. 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die besonders auf hohe Gastemperaturen von 1500⁰C und mehr abgestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Plasmagenerator 10 unmittelbar vor der Blasdüse 8 angeordnet und zwar einerseits, um die Wärmebeanspruchung in den, an den Hochofen angeschlossenen Rohrleitungen herabzusetzen und andererseits, um Wärmeverluste zu verringern. Das in den Plasmagenerator JO eingeleitete Plasmagas besteht entsprechend dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gasgemisch. Mittels der Rohrleitung 13 wird ein Teilstrom der aus dem Windring 6 kommenden Windluft abgezweigt Vor dem Plasmagenerator 10 wird die Windluft mit einem anderen Gasstrom, ζ. Β. Gichtgas, das über die Rohrleitung 14 zugeführt wird, gemischt Die Teilströme sind mittels der Stellglieder 15, 16 so einstellbar, daß in dem Plasmagas, welches dem Plasmagenerator zugeführt wird, das Produkt aus dem Sauerstoff-Molenbruch und dem Stickstoff-Molenbruch kleiner als oder gleich 0,02 ist Es versteht sich, daß mittels der Stellglieder 15 und 16 auch die Menge sowie die Temperatur des in den Hochofen eintretenden Gasstromes regelbar ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erhöhung der Standzeit von wassergekühlten Winddüsen beim Betrieb eines Blashochofens, dem Wärmeenergie über einen Plasmagenerator zugeführt wird, wobei im Plasmagenerator erhitztes Gas über die Winddüsen in den Blashochofen eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Plasmagenerator ein gegenüber dem im Hochofen zu behandelnden Metall inertes oder oxidierendes Gas erhitzt wird, und daß das Produkt aus dem Sauerstoff-Molenbruch und dem Stickstoff-Molenbruch in diesem Gas kleiner als oder gleich 0,02 gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Plasmagenerator erhitzte Gas vollständig öder teilweise aus im Umlauf geführtem Gichtgas besteht

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem erhitzten Gas ein Zusatzgas, z. B. Luft, beigemischt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem erhitzten Gas ein fester, flüssiger und/oder gasförmiger Brennstoff beigemischt wird.