DE3709071C2 - - Google Patents
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen die direk
te Reduktion von Eisenoxidmaterialien, um metallisches Eisen
in festem Zustand, wie z. B. heiße metallische Pellets oder
heißes Schwammeisen in einem Direktreduktions-Schachtofen
zu erzeugen. Der Begriff "metallisch", wie er im Rahmen die
ser Patentanmeldung gebraucht wird, meint "im wesentlichen
in den metallischen Zustand reduziert", d. h. zumindest stets
einen Anteil von 75% Metall und üblicherweise zumindest ei
nen Anteil von 85% Metall in dem Produkt. Solche metallische
Pellets oder Schwammeisen sind sehr geeignet als Einsatzma
terialien in Schmelzöfen zur Stahlherstellung, wie z. B. in
einem Lichtbogenofen.
Die US-PS 40 54 444 (Clark et al.) lehrt eine Einrichtung zur
Steuerung des Kohlenstoffgehaltes von direkt reduzierten Ei
senpellets, wenn diese kalt aus einem Direktreduktions-
Schachtofen abgeführt werden. Das Gas, das nach der Lehre
dieses Patents eingeblasen wird, ist Methan, Erdgas oder
schweres Kohlenwasserstoffgas, dem wahlweise gereinigtes
Gichtgas von dem Direktreduktionsofen beigemischt werden
kann. Das Gas wird in die Pufferzone eingeblasen, welches
die Zone zwischen der Reduktionszone und der Kühlzone im
Schachtofen ist. Eine der Funktionen nach der Lehre des vorer
wähnten Patents besteht darin, die Beschickung vorzukühlen,
bevor sie die Kühlzone erreicht, um die erforderliche Küh
lung innerhalb der Kühlzone zu reduzieren. Die vorliegende
Erfindung erfordert die Vermeidung dieses Kühleffekts.
Gegenwärtig werden drei bekannte Verfahren zur Erhöhung des
Kohlenstoffanteils von direkt reduzierten Eisenprodukten
verwendet, die alle in der Praxis angewandt werden. Diese
drei Methoden sind:
- (1) die Verringerung der Reduktionsgastemperatur
- (2) die Erhöhung des Methan- oder anderen Kohlenwasserstoff anteils im Reduktionsgas durch Zusatz von Erdgas, und
- (3) das Einblasen von Erdgas in den unteren oder Abgabeab schnitt des Schachtofens.
Jede dieser Methoden erhöht den Kohlenstoffanteil des direkt
reduzierten Eisenprodukts, aber jede dieser Methoden hat
auch Grenzen in der normalen Ofenbetriebsweise.
- (1) Die Verringerung der Reduktionsgastemperatur hat sich weltweit als ein Verfahren zur Erhöhung des Kohlen stoffanteils im Produkt beim Betrieb von Direktreduktionsan lagen als wirksam erwiesen, die Produktionsmenge dieser An lagen (Ausstoß) erleidet jedoch ebenfalls eine Verminderung infolge der hierdurch bedingten Verlangsamung der Reduk tionsreaktionen. Der Verlust an Produktionskapazität bei Ab senkung der Reduktionsgastemperaturen ist über viele Jahre durch Untersuchung der Betriebsergebnisse derartiger Anlagen beobachtet worden.
- 2) Eine Erhöhung des Kohlenwasserstoffanteils im Reduktionsgas
durch Hinzufügung von Erdgas
wurde ebenfalls versucht, um den Koh
lenstoffanteil des Eisenprodukts zu erhöhen. Der zusätzli
che Kohlenwasserstoff im Reduktionsgas spaltet sich bei den
hohen Ofentemperaturen auf und fügt dem Eisenprodukt mehr
Kohlenstoff zu.
Das Kracken dieser Kohlenwasserstoffe erzeugt Kohlenstoff, der in das Produkt integriert wird, und Wasserstoff, der nach oben durch den Schachtofen abströmt, wobei er als zu sätzliches Reduktionsmittelgas zur Reduzierung des Eisen oxids zu metallischem Eisen (oder direkt reduziertem Eisen) in der oberen Reduktionszone des Schachtofen wirkt. Der Anteil an Kohlenwasserstoffen, die in die Ofenatmosphäre eingeführt werden können, ist begrenzt, da das Aufspalten bzw. Kracken der Kohlenwasserstoffe eine endotherme Reaktion ist. Ein Übermaß an Kohlenwasserstoffen im Reduktionsgas führt, wenn sie gekrackt werden, um Kohlenstoff (C) plus Wasserstoff (H2) zu bilden, zu einem Abkühlungstrend im Schachtofen. Die resultierende Verminderung der Temperatur des Beschickungsgutes verursacht eine langsamere Reduktionsreaktion zwischen dem Reduktionsgas und dem Eisenoxid und führt zwangsläufig zu einer niedrigeren Produktivität. Außerdem beeinflußt in einer Heißentnahme/Heißpreß-Direktreduktionsanlage die zusätzliche Kühlung nachteilig die Fähigkeit des metallischen Eisenproduktes verpreßt zu werden, eine Situation, die stets vermieden werden muß. - (3) Die Einblasung von Erdgas in die untere konische Kühl- und Abgabezone des Schachtofens hat sich auch als ein Verfahren erwiesen, um zusätzlich Kohlenstoff in die Produkte einer Direktreduktionsanlage einzuführen. Bei einer Anlage, aus der das Produkt kalt entnommen wird, ist dies eine hervorragende und wirtschaftliche Methode, den Kohlenstoffanteil des Produkts zu erhöhen. Sie wird nur durch das Maß der Kühlung begrenzt, die noch im oberen Abschnitt (Reduktionssektion) des Schachtofens toleriert werden kann, ohne daß sich der Ausstoß des Ofens oder die Produktqualität wesentlich vermindern. Das üblicherweise gewünschte Niveau der Kohlenstoffaddition zu dem Eisenprodukt kann leicht erreicht werden, ohne daß der Punkt der Überkühlung der Ofenbeschickung erreicht wird, da es wünschenswert ist, das Eisenprodukt nahe der Umgebungstemperatur abzugeben. In Heißentnahme/ Heißpreß-Direktreduktionsanlagen (HD/HB) tritt eine bestimmte Produktspezifikation zu den Faktoren Produk tionsausstoß und Produktqualität hinzu, das Produkt muß nämlich ausreichend heiß bei der Entnahme sein, um in Preßstücke gepreßt werden zu können. Diese Anforderung an das Produkt begrenzt in erheblichem Maße den Anteil von Erdgas, der in den unteren Abschnitt des Ofens, der das Produkt heiß abgibt, eingeblasen werden kann. Die endotherme Reaktion des Krackens des Erdgases kann die Beschickung auf eine Temperatur unterhalb der Minimaltemperatur für eine gute Verpressung absenken.
Die drei vorbeschriebenen Methoden haben alle die gleiche
Temperaturbegrenzung. Die Reduktionstemperatur im Schachtofen
muß oberhalb von zumindest 760°C gehalten werden, wenn die
Produktion aufrechterhalten werden soll. Im Falle der Anwen
dung eines HD/HB-Ofens muß die Heißausgabetemperatur des Gu
tes (oberhalb ungefähr 700°C) ebenfalls aufrechterhalten
werden, um ein gutes Verpressen des Eisenproduktes zu errei
chen. Dieses abschließende Temperaturerfordernis für Heiß
ausgabeanlagen beeinträchtigt wesentliche die Effektivität
dieser drei Verfahren für die gewünschte Kohlenstoffanrei
cherung in dem Eisenprodukt.
Das Problem ist zweifach. Zum einen besteht es darin, Koh
lenstoff zu dem Produkt hinzuzufügen und zum zweiten, einen Bei
trag zu irgendwelchen endothermen Belastungen der Ofenbe
schickung im wesentlichen zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von direktre
duzierten Eisenprodukten mit höherem Kohlenstoffanteil in
einem Direktreduktionsofen und zur Steuerung eines Gasgemi
sches zur Einblasung in eine Kühl- und Ausgabezone des Di
rektreduktionsofens zu schaffen, ohne daß hierdurch die Ge
samtbetätigung bzw. der Gesamtbetriebsablauf im Ofen beein
trächtigt werden, und wobei signifikante endotherme Reak
tionen mit der Beschickung des Direktreduktionsofens vermie
den werden.
Bezüglich der Verfahren wird diese Aufgabe bei dem patentgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß eine
Kohlenwasserstoffgasmischung in die Produktionsausgabezone
eines Schachtofens eingeblasen wird, wobei die Mischung
besteht aus:
- a) einem heißen reformierten, 20-60% CO enthaltenden Gas, das in einem katalytischen Reformer durch Reaktion einer Mischung aus Erdgas (N) und heißer Luft (A) er zeugt wird, und
- b) kaltem bzw. kühlem Erdgas,
wobei der Kohlenstoffanteil des metallischen Eisens durch
den Anteil an Kohlenwasserstoffgas in der obigen Mischung
eingestellt wird und durch geeignetes Mischen der
Komponenten der Gasmischung so eingestellt wird, daß in der
Produktionsausgabezone des Schachtofens ein Gleichgewicht an
endotherm und exotherm ablaufenden Reaktionen besteht.
Üblicherweise verfügbare Gase enthalten ca. 20%
Kohlenmonoxid (CO), 40% Wasserstoff (H2), weniger als 0,4 %
Restwasserdampf (H2O) und Kohlendioxid (CO2) und einen
Ausgleichsanteil an Stickstoff von ca. 40 % (N2).
Die Erreichung dieser Ziele beruht auf der Tatsache, daß die
endothermes Gas/Erdgas-Mischung, vom Standpunkt der Reak
tionswärme aus gesehen, ein im Gleichgewicht befindliches
System bildet. Der Nachteil der alleinigen Hinzufügung von
Naturgas bzw. Erdgas in den Ofen beruht üblicherweise
darauf, daß die endothermen Krackreaktionen innerhalb des
Ofens eine Abkühlung verursachen. In dem endothermen
Gas/Erdgas-Gemisch führt eine ausgeglichene Reaktion zu den
Krackreaktionen:
2 CO (g) = C (s) + CO2 (g).
Dies ist die Boudouard-Reaktion. Diese Reaktion ist wegen
des hohen Kohlenmonoxid-Anteils in dem endothermen Gas
möglich. Wenn die Temperatur im Ofen wegen des Kühleffekts,
bedingt durch das Kracken des Erdgases, beginnt abzufallen,
fördert das Gleichgewicht der Boudouard-Reaktion die Ablage
rung von Kohlenstoff in größerem Maße. Die Ausscheidung von
Kohlenstoff nach der Boudouard-Reaktion ist eine exotherme
Reaktion. Daher wird durch Mischung des endothermen Gases
und des Natur- bzw. Erdgases in einem richtigen Verhältnis
ein Ausgleich zwischen den endothermen und exothermen Wärme
belastungen des Ofens innerhalb desselben verwirklicht. Wenn
das Erdgas die Beschickung des Schachtofens durch Kracken (des
Erdgases) abkühlt, sorgt das Kohlenmonoxid (CO) dafür, daß
die verlorene Wärmemenge durch Aufspaltung in CO2 und festen
Kohlenstoff ersetzt wird.
Die Erdgas/endothermes Gas-Mischung wird in den unteren ko
nischen Abschnitt des Ofens mit einer Temperatur bei oder
über der erforderlichen Minimaltemperatur eingeblasen, die
notwendig ist, um eine gute Verpressung des Ofengutes zu er
reichen. Diese Einlaßtemperatur wird durch die Menge des
kalten Erdgases, die zur Anreicherung des heißen endothermen
Gases hinzugefügt wird, gesteuert. Da die endothermes
Gas/Erdgas-Mischung im unteren konischen Bereich des Ofens
heiß ist, trägt sie zusätzlich zur Unterstützung des Anfah
rens der Anlage bei.
Das endothermes Gas/Erdgas-Gemisch erzeugt mehr Kohlenstoff
als das Verfahren der Verwendung angereicherten Reduktions
gases wegen der niedrigeren Temperatur in der unteren koni
schen Region des Ofens. Im Falle der vorerwähnten Heißwind
anreicherung bzw. Reduktionsgasanreicherung sind die Tempe
raturen ausreichend hoch, um die schweren Kohlenwasserstoffe
im Erdgas zu kracken, aber die Temperatur ist auch zu hoch
zum Ablauf der Boudouard-Reaktion für eine Abscheidung von
Kohlenstoff. In der unteren konischen Region des Ofens sind
die Temperaturen niedriger als die Heißwind- bzw.
Reduktionsgastemperaturen. Die Atmosphäre ist hinreichend
kühl, um den Ablauf der Boudouard-Reaktion zu sichern, die
die Kohlenstoffablagerung unterstützt, gleichzeitig jedoch
warm genug, um die Kohlenwasserstoffe im Erdgasanteil des
Gemisches zu kracken. Es ist diese leicht kühlere Atmosphäre
bzw. Umgebung in der unteren konischen Region des Ofens, die
dieses Verfahren zu besseren Ergebnissen führt, als sie mit
der einfachen Anreicherung des Heißwindes bzw. Reduktionsga
ses mit Erdgas erreicht werden. Durch diese kühleren Tempe
raturen wird eine doppelte Aufkohlung erreicht, die nicht
bei den Heißwindtemperaturen erreicht werden kann.
Schließlich fügt der Zusatz des Gemisches aus heißem endo
thermen Gas und Erdgas mit einem Mischungsverhältnis, durch
das keine Abkühlung der Beschickung des Schachtofens stattfin
det, ein heißes, nach oben strömendes Gas in die Reduktions
zone des Hochofens ein. Während die Zuführung von Erdgas al
lein eine Zuführung kalten Gases bildet, das vom unteren ko
nischen Bereich des Hochofens nach oben zur Mitte der Reduk
tionszone strömt, führt das endothermes Gas/Erdgas-Gemisch
zur Einführung eines wesentlich heißeren Gases in die Mitte
des Schachtofens.
Zusammenfassend wird durch das erfindungsgemäß vorgeschlage
ne Verfahren eine endothermes Gas/Erdgas-Mischung in den un
teren Entnahmeabschnitt oder Kegelteil eines
Direktreduktions-Schachtofens eingeführt oder eingeblasen und
schafft einen im allgemeinen höheren Kohlenstoffanteil im
Hochofenprodukt als dies bei der Einblasung von Erdgas al
lein der Fall ist. Das Mischungsverhältnis wird überwacht
und gesteuert, um eine Abkühlung der Beschickung des Schacht
ofens zu vermeiden und beim Anfahren desselben führt das er
findungsgemäße Verfahren zur Beschleunigung der Aufheizung
der Beschickung und zur besseren Initiierung des Beginns der
Reduktionsreaktionen. Durch die Erfindung wird das gewünsch
te Kombinationsergebnis, höhere Aufkohlung, keine Abkühlung,
erreicht.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verbesserung eines her
kömmlichen Schachtofens ist im Anspruch 1 näher
gekennzeichnet, vorteilhafte Weiterbildungen derselben ent
halten die Ansprüche 2 bis 8.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei
spiels und einer Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt
schematisch eine Einrichtung zur Verwirklichung des Verfah
rens nach der vorliegenden Erfindung.
Wie in der beigefügten Zeichnung gezeigt, verwendet das er
findungsgemäße Verfahren einen Reduktionsofen 10 vom Verti
kalschachttyp, nachfolgend als Schachtofen bezeichnet, der eine
obere Reduktionszone 12 im oberen Bereich des Ofens 10
eine Reduktionsgaseinführungszone 14 im Mittelabschnitt des
Schachtfens 10 und eine Aufkohlungssteuerungs- und Produktausgabe
region 16 im Bodenbereich aufweist. Eisen
oxidpellets oder andere Materialien wie Eisenerz werden in
den Schachtofen 10 unter dem Einfluß der Schwerkraft von oben
als Beschickung eingeführt, um ein Teilchenbett (Möllersäu
le) von Eisenoxid enthaltendem Material das die Beschickung
des Schachtofens 10 bildet, innerhalb des Ofens herzustellen.
Das metallische oder reduzierte Material wird vom Schachtofen
durch die Ausgabeöffnung 20 am Boden entnommen. Ein Reduktions
gas-Zuführungssystem, allgemein durch das Bezugszeichen
24 bezeichnet, umgibt den Schachtofen 10. Heißes Reduktionsgas
wird in die Reduktionszone durch Gasöffnungen innerhalb des
Heißwindgassystems eingeführt. Das heiße Reduktionsgas
strömt nach innen und durch die Reduktionszone im Gegen
strom zur Beschickung nach
oben. Das Reduktionsgas reagiert mit der Beschickung um
Gichtgas zu bilden, das den Schachtofen durch ein Gasauslaßrohr
30 an der Oberseite des Schachtofens 10 verläßt.
Ein Reformer 34 mit durch Heizstoff gefeuerten Brennern
(nicht gezeigt) und eine Mehrzahl von indirekten
Wärmetauscher-Katalysatorrohren 36, die von außen beheizt
werden und von denen nur eines gezeigt ist, erzeugt das hei
ße Reduktionsgas. Der Reformierofen 34 wird mit Prozeßgas
von einer Prozeßgasquelle G aus beschickt. Das Reduktionsgas
strömt von den den Katalysator enthaltenden Rohren 36 durch das
das reformierte Gas enthaltende Rohr 38 zu dem Heißwind- und
Blassystem 24.
Ein zweiter katalytischer Reformer 40 mit durch
Brennstoff gefeuerten Brennern (nicht gezeigt) und eine
Mehrzahl von indirekten Wärmetauscher-Katalysatorrohren
42, die von außen beheizt werden (es ist nur einer
gezeigt), erzeugt das endotherme Gas. Das endotherme Gas
fließt von den den Katalysator enthaltenden Rohren 42
durch das Rohr, das das reformierte Gas enthält, zu
einer warmen Venturidüse 50. Das Gasrohr 52 verbindet die
Venturistrecke 50 mit einem Ventil 54, das einerseits mit
dem unteren konischen Abschnitt 16 des Schachtofens 10 durch
ein Rohr 56 verbunden ist.
Eine Erdgasquelle N ist durch ein Rohr 58, das Erdgas führt,
mit dem Rohr 56 verbunden, wobei das das Erdgas führende
Rohr 58 eine Zumeßöffnung 60 und ein Strömungssteuerventil
62 aufweist.
Die elektrische Steuerung für das Verfahren enthält ein
Strömungssteuerglied 68, das ein Signal von der heißen Ven
turidüse 50 aufnimmt und das Ventil 54 steuert, ferner ein
Strömungssteuerglied 70, das ein Signal von der Zumeßöffnung
60 für das Naturgas aufnimmt und ein Signal an das Ventil 62
gibt. Die Strömungssteuerungsorgane 68 und 70 sind mit einer
Verhältnisbildungseinrichtung 72 verbunden, die eine compu
tergesteuerte Steuereinrichtung bildet. Ein Thermoelement
74 im Bodenbereich des Schachtofens 10 kann mit der
Verhältnissteuerungseinrichtung 72, falls gewünscht, verbun
den sein, ist jedoch im allgemeinen mit einer optischen An
zeige zur Ablesung durch eine Bedienungsperson versehen. Ein
Thermoelement 76 im Rohr 56 an der hochofenseitigen Sei
te der Verbindung mit dem Rohr 58, wobei diese Verbindung
der Gemischbildungsabschnitt für die Gase ist, kann eben
falls mit der Verhältnisbildungseinrichtung 72 verbunden
sein. Eine Gasanalyseeinrichtung 78 im Rohr 56 nahe dem
Schachtofen 10, die mit der Verhältnisbildungseinrichtung 72
verbunden ist, analysiert den Methananteil des Gases im Rohr
56.
Im Betrieb wird das Prozeßgas, das von der Quelle G erhalten
wird und Gichtgas von der Schachtofen-Abströmöffnung 30 sein
kann, im katalytischen Reformer 34 im wesentlichen in
Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) aufgespalten. Das
reformierte Gas wird direkt in das Heißwind-/Blassystem 24
als Reduktionsgas eingeführt. Durch Reaktion oder Mischung
aus Erdgas und Luft in einem Luft/Erdgas-Verhältnis von 2:1
bis 3:1 wird in dem Reformierofen 40 das endotherme Gas pro
duziert. Wenn gewünscht, kann die Luft teilweise oder voll
ständig durch Sauerstoff ersetzt werden. Außerdem kann das
Erdgas durch irgendwelche andere gasförmige oder in den gas
förmigen Zustand versetzte Kohlenwasserstoffe ersetzt wer
den. Das auf diese Weise erzeugte endotherme Gas wird durch
die heiße Venturidüse 50 zugemessen, die ein Signal an das
Strömungssteuerglied 68 abgibt, das das Warmventil 54 akti
viert, um die Strömung auf einen bestimmten festgesetzten
Wert zu halten. Erdgas wird von der Quelle N mit Umgebungs
temperatur in das System eingeführt und durch die Drossel
stelle 60 bemessen bzw. dosiert zugeteilt. Die Zumeßöffnung
60 erzeugt ein Signal für die Strömungssteuerungseinrichtung
70. Das Strömungssignal für das reformierte Gas von der
Warmventuridüse 50 wird von der Strömungssteuerungsein
richtung 68 zu der Verhältnisbildungseinrichtung 72 übertra
gen.
In der Verhältnisbildungseinrichtung 72 wird der Richtwert
für die Erdgas-Strömungssteuerungseinrichtung 70 berechnet
und zur Berücksichtigung an die Steuerungseinrichtung 70
übertragen. Durch dieses Steuerungssystem wird ein festes
Mischungsverhältnis von endothermem Gas zu Erdgas aufrecht
erhalten. Die Gasanalyseeinrichtung 78 bestimmt den Methan
gehalt (CH4) des Gasgemisches vor seinem Einblasen in den
unteren Kegel des Hochofens 10 und gibt den festgestellten
Wert für den Methangehalt an die Verhältnisbildungsein
richtung 72, die das Verhältnis von Erdgasströmung zu Strö
mung des endothermen Gases einstellt, um den gewünschten
Methangehalt einzustellen.
Das Thermoelement 74, das in der Produktausgabekammer 16 des
Schachtofens 10 angeordnet ist, registriert die Temperatur des
Beschickungsgutes, nachdem es die Einblasstelle für das Gas
gemisch passiert hat. Wenn die Temperatur unter der Einbla
sung des Gasgemisches zu stark abfällt, kann die
Verhältnisbildungseinrichtung 72 entweder den Anteil von
Erdgas in dem Gemisch reduzieren oder die Strömungsmenge
bzw. Strömungsgeschwindigkeit der Mischung in den Schachtofen
10 vermindern. Wenn die Temperatur in der Ausgabekammer 16
zu stark ansteigt, kann die Erdgasströmung erhöht oder die
Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemi
sches erhöht werden, in beiden Fällen wird die Temperatur
auf den gewünschten Bereich gesenkt werden. Die
Verhältnisbildungseinrichtung 72 bestimmt, auf welche Weise
das Ergebnis erzielt werden soll, d. h. ob das Gemischver
hältnis oder die Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwindig
keit der Mischungseinführung entsprechend der durch das
Thermoelement 76 angezeigten Gasgemischtemperatur geändert
werden sollen. Wenn die Beimengung von Erdgas vermindert
wird, nähert sich diese Temperatur (des Gemisches) derjeni
gen des heißen, endothermen Gases, abzüglich der inneren
Temperaturverluste durch das Rohrsystem selbst. Ein scharfer
Anstieg der Temperatur, angezeigt durch das Thermoelement 74
für die Produktausgabekammer 16, könnte eine zu starke
CO-Reaktion anzeigen, wobei in diesem Fall der Anteil von
Erdgas bzw. die Einströmung von Erdgas erhöht werden sollte,
um eine örtliche Überhitzung der Beschickung des Ofens zu
vermeiden.
Durch die obigen Darlegungen wird deutlich, daß durch die
Erfindung das Problem der Abkühlung des direkt reduzierten
Eisens durch das endotherme Kracken von Methan oder seiner
Äquivalente zur Erzeugung von Kohlenstoff, und durch exo
therme Dissoziation bzw. Zerlegung von Kohlenmonoxid zur Er
zeugung von Kohlenstoff überwunden wird, so daß endotherme
und exotherme Reaktionen innerhalb der Ausgabesektion des
Ofens bzw. Hochofens ausgeglichen werden bzw. sich im
Gleichgewicht befinden.
Claims (12)
1. Vorrichtung zum Erzeugen von direktreduziertem heißem Eisen mit
erhöhtem Kohlenstoffgehalt in einem vertikalen Schachtofen,
wobei das benötigte Reaktionsgas mittels eines Reformers
hergestellt ist,
gekennzeichnet durch
- - einen zweiten, Katalysatoren enthaltenden Reformer (40),
- - eine Einrichtung zum Einführen einer Mischung aus Luft und einem gasförmigen Kohlenwasserstoff in den zweiten Reformer (40),
- - eine zweite Leitung (52, 56), die einen Gasauslaß (44) des zweiten Reformers (40) mit der Aufkohlungs- und Produktausgabezone (16) des Schachtofens (10) verbindet,
- - eine Erdgasquelle (N),
- - eine dritte Leitung (58), die die Erdgasquelle (N) mit der zweiten Leitung (52, 56) verbindet und
- - eine Einrichtung (72) zur Steuerung des jeweiligen Gasanteils, der in die Produktionsausgabezone (16) aus dem Reformer (40) und der Erdgasquelle (N) eingeführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Leitung (52, 56) eine Warm-Venturi-Düse (50)
und ein erstes Strömungssteuerventil (54) aufweist sowie eine
Steuerungseinrichtung (68), die zur Einstellung des
ersten Strömungssteuerungsventils (54) in Abhängigkeit
von einem Signal, das von der Warm-Venturi-Düse (50)
erzeugt ist, steuerbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die dritte Leitung (58) eine Zumeßöffnung (60) und ein
zweites Strömungssteuerventil (62) aufweist und eine
Einrichtung (70) zur Einstellung des zweiten
Strömungssteuerventils (62) in Abhängigkeit von einem
Signal, das durch die Erdgas-Zumeßöffnung (60) erzeugt
ist, steuerbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtungen (68, 70) zur Einstellung des ersten
Ventils (54) und des zweiten Ventils (62)
Strömungssteuerungseinrichtungen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungssteuerungseinrichtungen (68, 70) durch eine
computergesteuerte Verhältnisbildungseinrichtung (72)
verbunden sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der Produktausgabezone (16) des Schachtofens
(10) ein Thermoelement (74) zwischen einer
Produktausgabeöffnung (20) und einer Einströmöffnung der
zweiten Leitung (52, 56) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der zweiten Leitung (52, 56) eine Einrichtung (78)
zur Analyse des in der Leitung dem Schachtofen (10)
zuströmenden Gasgemisches eingesetzt ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung (78) zur Bestimmung und Anzeige der
Gastemperatur unmittelbar stromab des Verbindungsknotens
zwischen der zweiten Leitung (52, 56) und der dritten
Leitung (58) vorgesehen ist.
9. Verfahren zum Erzeugen von direktreduziertem, heißen
Eisen mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt in einem im
wesentlichen vertikalen Schachtofen, welcher eine obere
Reduktionszone aufweist, in der Eisenoxid mit einem
gasförmigen Reduktionsmittel reagiert und der eine
untere Aufkohlungssteuerungs- und Poduktausgabezone
aufweist,
gekennzeichnet durch
- - Einblasen einer Kohlenwasserstoffgasmischung in die
Produktausgabezone (16) des Schachtofens (10), wobei
die Mischung besteht aus:
- a) einem heißen, reformierten, 20-60% CO enthaltenden Gas, das in einem katalytischen Reformer (40) durch Reaktion einer Mischung aus Erdgas (N) und heißer Luft (A) erzeugt wird, und
- b) kaltem bzw. kühlem Erdgas,
wobei der Kohlenstoffanteil des metallischen Eisens
durch den Anteil an Kohlenwasserstoffgas in der obigen
Mischung eingestellt wird und durch geeignetes Mischen
der Komponente der Gasmischung so eingestellt wird, daß
in der Produktausgabezone (16) des Schachtofens (10) ein
Gleichgewicht an endotherm und exotherm ablaufenden
Reaktionen besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als
heißes reformiertes Reduktionsgas ein katalytisch
reformiertes Gas, das aus der Gruppe, enthaltend Methan,
Erdgas, reagiertes Gichtgas aus der Reduktionszone eines
Direktreduktionsofens oder Mischungen derselben,
ausgewählt wurde, eingesetzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das 20-60% CO enthaltende Gas durch Reaktion von Luft
und Ergas in einem Luft/Erdgas-Verhältnis von 2:1 bis
3:1 erzeugt wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/842,513 US4702766A (en) | 1986-03-21 | 1986-03-21 | Method of increasing carbon content of direct reduced iron and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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