DE3709072A1 - Verfahren und einrichtung zur erhoehung des kohlenstoffanteils von warmem, direkt reduzierten eisen - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur erhoehung des kohlenstoffanteils von warmem, direkt reduzierten eisenInfo
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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
Hochofen 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 im Ofenheißwind,
- 2) die Erhöhung des Methan- oder anderen Kohlenwasserstoff anteils des Reduktionsgases im Heißwind durch Zusatz von Erdgas, und
- 3) das Einblasen von Erdgas in den unteren oder Abgabeab schnitt des Hochofens.
Jede dieser Methoden erhöht den Kohlenstoffanteil des direkt
reduzierten Eisenprodukts, aber jeder dieser Methoden hat
auch Grenzen in der normalen Ofenbetriebsweise.
Die Verringerung der Reduktions(Heißwind-)Gastemperatur 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.
Eine Erhöhung des Kohlenwasserstoffanteils des Reduktionsga
ses durch Hinzufügung von Erdgas, um das Reduktionsgas im
Heißwind anzureichern, 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 An
teil an Kohlenwasserstoffen, die in die Ofenatmosphäre ein
geführt 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 Wasser
stoff (H 2) zu bilden, zu einem Abkühlungstrend im Schacht
ofen. Die resultierende Verminderung der Temperatur des Be
schickungsgutes verursacht eine langsamere Reduktionsreak
tion zwischen dem Reduktionsgas und dem Eisenoxid und führt
zwangsläufig zu einer niedrigeren Produktivität. Außerdem
beeinflußt in einer Heißentnahme/Heißpreß-Direktreduktions
anlage die zusätzliche Kühlung nachteilig die Fähigkeit des
metallischen Eisenproduktes verpreßt zu werden, eine Situa
tion, die stets vermieden werden muß.
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 hervorra
gende und wirtschaftliche Methode, den Kohlenstoffanteil
des Produkts zu erhöhen. Sie wird nur durch das Maß der Küh
lung begrenzt, die noch im oberen Abschnitt (Reduktionssek
tion) des Schachtofens toleriert werden kann, ohne daß sich
der Ausstoß des Ofens oder die Produktqualität wesentlich
vermindern. Das üblicherweise gewünschte Niveau der Kohlen
stoffaddition zu dem Eisenprodukt kann leicht erreicht wer
den, ohne daß der Punkt der Überkühlung der Ofenbeschickung
erreicht wird, da es wünschenswert ist, das Eisenprodukt na
he der Umgebungstemperatur abzugeben. In Heißentnahme/
Heißpreß-Direktreduktionsanlagen (HD/HB) tritt eine be
stimmte Produktspezifikation zu den Faktoren Produk
tionsausstoß und Produktqualität hinzu, das Produkt muß näm
lich ausreichend heiß bei der Entnahme sein, um in Preß
stücke 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 Tempera
tur unterhalb der Minimaltemperatur für eine gute Verpres
sung absenken.
Die drei vorbeschriebenen Methoden haben alle die gleiche
Temperaturbegrenzung. Die Reduktionstemperatur im Hochofen
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 wesentlich 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 zweiten, einen Bei
trag zu irgendwelchen endothermen Belastungen der Ofenbe
schickung im wesentlichen zu vermeiden.
Es ist ein Grundziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfah
ren und eine Einrichtung zur Herstellung von direkt redu
zierten Eisenprodukten mit höherem Kohlenstoffanteil in ei
nem Direktreduktionsofen zu schaffen, ohne daß hierdurch die
Gesamtbetätigung bzw. der Gesamtbetriebsablauf im Ofen be
einträchtigt werden.
Es ist außerdem ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine
Einrichtung zur Vermeidung von signifikanten endothermen Re
aktionen mit der Beschickung eines Direktreduktionsofens zu
schaffen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung eines Gas
gemisches zur Einblasung in eine Kühl- und Ausgabezone eines
Direktreduktionsofens zu schaffen, die den Betriebsablauf im
Ofen nicht nachteilig beeinflussen.
Erfindungsgemäß werden die vorerwähnten Schwierigkeiten
durch eine kontrollierte, gesteuerte Zuführung von heißem,
reformierten Gas, das mit Erdgas angereichert ist, in die
Ofenausgabezone gelöst.
Die Erreichung dieser Ziele beruht auf der Tatsache, daß die
reformiertes Gas/Erdgas-Mischung, vom Standpunkt der Reak
tionswärme aus gesehen, ein im Gleichgewicht befindliches
System bildet. Der Nachteil der Hinzufügung von Naturgas
bzw. Erdgas in den Ofen beruht üblicherweise darauf, daß die
endothermen Krackreaktionen innerhalb des Ofens eine Abküh
lung verursachen. In dem reformiertes Gas/Erdgas-Gemisch
führt eine ausgeglichene Reaktion zu den Krackreaktionen:
2CO(g)=C(s)+CO2 (g)
Dies ist die Boudouard-Reaktion. Diese Reaktion ist wegen
des hohen Kohlenmonoxid (CO-Anteils) in dem reformierten 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 reformierten 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 Hochofens 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/reformiertes 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 reformier
ten Gases hinzugefügt wird, gesteuert. Da die reformiertes
Gas/Erdgas-Mischung im unteren konischen Bereich des Ofens
heiß ist, trägt sie zusätzlich zur Unterstützung des Anfah
rens der Anlage bei.
Das reformiertes 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 refor
mierten Gas und Erdgas mit einem Mischungsverhältnis, durch
das keine Abkühlung der Beschickung des Hochofens 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 reformiertes Gas/Erdgas-Gemisch
zur Einführung eines wesentlich heißeren Gases in die Mitte
des Hochofens.
Zusammenfassend wird durch das erfindungsgemäß vorgeschlage
ne Verfahren eine reformiertes Gas/Erdgas-Mischung in den un
teren Entnahmeabschnitt oder Kegelteil eines
Direktreduktions-Hochofens 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 Hoch
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 Schacht- bzw. Hochofens 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 Hochofen bezeichnet, der eine
obere Reduktionszone 12 im oberen Bereich des Hochofens 10
eine Heißwindeinführungszone 14 im Mittelabschnitt des Hoch
ofens 10 und eine Aufkohlungssteuerungs- und Produktausgabe
region 16 im Bodenbereich des Hochofens 10 aufweist. Eisen
oxidpellets oder andere Materialien wie Eisenerz werden in
den Hochofen 10 unter dem Einfluß der Schwerkraft von oben
als Beschickung eingeführt, um ein Teilchenbett (Möllersäu
le) von Eisenoxid enthaltendem Material, das die Beschickung
des Hochofens 10 bildet, innerhalb des Ofens herzustellen.
Das metallische oder reduzierte Material wird vom Hochofen
durch die Ausgabeöffnung 20 am Boden entnommen. Ein
Heißwind- und Blassystem, allgemein durch das Bezugszeichen
24 bezeichnet, umgibt den Hochofen 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
stromprinzip zur Gravitationsbewegung der Beschickung nach
oben. Das Reduktionsgas reagiert mit der Beschickung um
Gichtgas zu bilden, das den Hochofen durch ein Gasauslaßrohr
30 an der Oberseite des Hochofens 10 verläßt.
Ein Reformierofen 40 mit durch Heizstoff gefeuerten Brennern
(nicht gezeigt) und eine Mehrzahl von indirekten
Wärmetauscher-Katalysatorrohren 42, die von außen beheizt
werden und von denen nur eines gezeigt ist, erzeugt das hei
ße Reduktionsgas. Das Reduktionsgas strömt von den Katalysa
tor enthaltenden Rohren 42 durch das Rohr 44, das reformier
tes Gas führt. Ein Teil des reformierten Gases strömt durch
das Rohr 46 zu dem Heißwind/Blas-System 24, ein zweiter Teil
des reformierten Gases strömt durch das Rohr 48 zu einer
heißen Venturidüse 50. Das Gasrohr 52 verbindet die Venturi
strecke 50 mit einem Ventil 54, das seinerseits mit dem un
teren konischen Abschnitt 16 des Hochofens 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 Hochofens 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
Hochofen 10, die mit der Verhältnisbildungseinrichtung 72
verbunden ist, analysiert den Methananteil des Gases im Rohr
56.
Im Betrieb wird das Prozeßgas von der Quelle G erhalten und
kann abgenommenes Gichtgas von der Hochofen-Abströmöffnung
30 Erdgas, Methan oder ein Gemisch davon sein, das im we
sentlichen zu Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H 2) refor
miert wird. Das reformierte Gas wird geteilt, ein Teil
strömt direkt in das Heißwind/Blassystem 24 als Reduktions
gas und ein zweiter Teil wird durch die Warmventuridüse 50
gemessen bzw. dosiert zugeführt, die ein Signal an das Strö
mungssteuerglied 68 abgibt, das das Warmventil 54 aktiviert,
um die Strömung auf einen bestimmten festgesetzten Wert zu
halten. Erdgas wird von der Quelle N mit Umgebungstemperatur
in das System eingeführt und durch die Drosselstelle 60 be
messen bzw. dosiert zugeteilt. Die Zumeßöffnung 60 erzeugt
ein Signal für die Strömungssteuerungseinrichtung 70. Das
Strömungssignal für das reformierte Gas von der Warmventuri
düse 50 wird von der Strömungssteuerungseinrichtung 78 zu
der Verhältnisbildungseinrichtung 72 übertragen.
In der Verhältnisbildungseinrichtung 72 wird der Setzwert
für die Erdgas-Strömungssteuerungseinrichtung 70 berechnet
und zur Berücksichtigung an die Steuerungseinrichtung 70
übertragen. Durch dieses Steuerungssystem wird ein festes
Mischungsverhältnis von reformiertem 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 reformierten Gases einstellt, um den gewünschten
Methangehalt einzustellen.
Das Thermoelement 74, das in der Produktausgabekammer 16 des
Hochofens 14 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 Hochofen
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, reformierten 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. Der Kohlenstoffanteil bzw. die Aufkohlung des me
tallischen Eisenpelletprodukts hängt vom Kohlenwasserstoff
gas-Anteil des Gasgemisches ab, bestimmt durch die Mischung
der Bestandteile des Gemisches im richtigen Verhältnis für
eine Balance der endothermen und exothermen Reaktionen in
nerhalb der Ausgabesektion des Hochofens 16.
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. Einrichtung für einen vertikalen Schachtofen zur Reduk
tion von Eisenoxid, mit einer oberen Reduktionszone, einer
Zwischenreduktionszone und einer unteren Aufkohlungs- und
Produktausgabezone, einer Reduktionsgas-Einführungsein
richtung zur Einführung von Reduktionsgas zwischen den End
abschnitten des Schachtofens, einer Entnahmeeinrichtung zur
Abführung des reduzierten metallischen Produkts vom Boden
des Schachtofens und einer Einrichtung zur Entfernung von
reagiertem Gichtgas an der Oberseite des Schachtofens, ge
kennzeichnet durch:
einen Reformierofen (40) mit einer Prozeßgasquelle (G), die mit diesem verbunden ist,
eine erste Leitung (44), die einen Gasausgang des Refor mierofens (40) mit der Einrichtung (24) zur Einführung von Reduktionsgas in den Schachtofen (10) verbindet,
eine zweite Leitung (48, 52, 56), die die erste Leitung (44) 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 (48, 52, 56) verbindet,
eine Einrichtung (72) zur Steuerung des jeweiligen Gasan teils, der in die Produktausgabezone (16) aus dem Reformier ofen (40) und der Erdgasquelle (N) eingeführt wird.
einen Reformierofen (40) mit einer Prozeßgasquelle (G), die mit diesem verbunden ist,
eine erste Leitung (44), die einen Gasausgang des Refor mierofens (40) mit der Einrichtung (24) zur Einführung von Reduktionsgas in den Schachtofen (10) verbindet,
eine zweite Leitung (48, 52, 56), die die erste Leitung (44) 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 (48, 52, 56) verbindet,
eine Einrichtung (72) zur Steuerung des jeweiligen Gasan teils, der in die Produktausgabezone (16) aus dem Reformier ofen (40) und der Erdgasquelle (N) eingeführt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Leitung (48, 52, 56) eine Warmventuridüse (50) und
ein erstes Strömungssteuerventil (54) aufweist, sowie eine
Steuerungseinrichtung (68), die zur Einstellung des ersten
Strömungssteuerventils (54) in Abhängigkeit von einem
Signal, das von der Warmventuridüse (50) erzeugt ist,
steuerbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die dritte Leitung (54) eine Zumeßöffnung (60) und ein zwei
tes Strömungssteuerventil (62) aufweist, und eine Einrich
tung (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
(64) und des zweiten Ventils (62) Strömungssteuerungsein
richtungen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungssteuerungseinrichtungen (68, 70) durch eine com
putergesteuerte 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
(48, 52, 56) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der zweiten Leitung (48, 52, 56) eine Einrichtung (76) 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 Gastem
peratur unmittelbar stromab des Verbindungsknotens zwischen
der zweiten Leitung (48, 52, 56) und der dritten Leitung (58)
vorgesehen ist.
9. Verfahren zur Steuerung des Kohlenstoffanteils von heißen
metallischen Eisenpellets, die im Gegenstrom von heißem Re
duktionsgas unter Abwärtsbewegung einer Eisenoxidbeschickung
in einem im wesentlichen vertikalen Schachtofen erzeugt wer
den, wobei der Schachtofen eine obere Reduktionszone und ei
ne untere Produktausgabezone aufweist, gekennzeichnet durch:
Einführung von zerkleinertem Eisenoxid in das Innere des Schachtofen (10), um eine Beschickung desselben herzustel len,
Entfernung eines Teils der Beschickung vom Boden der Pro duktausgabezone (16) um ein gravitationsbedingtes Sinken der Beschickung im Schachtofen (10) zu erreichen,
Einführung eines heißen Reduktionsgases in die Reduktions zone (14), um mit dieser absinkenden Beschickung zu reagie ren und ein reagiertes Gichtgas zu bilden,
Entfernen des reagierten Gichtgases von der Oberseite der Reduktionszone, um eine Gegenströmung von Reduktionsgas durch die sich nach unten bewegende Beschickung zu erzeugen,
Einführung eines Kohlenwasserstoffgasgemisches von heißem, reformierten Reduktionsgas und kaltem Erdgas zu der Produkt ausgabezone (16) des Schachtofens, wodurch der Kohlenstoff anteil des metallischen Eisenpelletprodukts durch Variation der Kohlenwasserstoffgas-Eingangsbedingungen zu dem Schacht ofen (10) gesteuert wird.
Einführung von zerkleinertem Eisenoxid in das Innere des Schachtofen (10), um eine Beschickung desselben herzustel len,
Entfernung eines Teils der Beschickung vom Boden der Pro duktausgabezone (16) um ein gravitationsbedingtes Sinken der Beschickung im Schachtofen (10) zu erreichen,
Einführung eines heißen Reduktionsgases in die Reduktions zone (14), um mit dieser absinkenden Beschickung zu reagie ren und ein reagiertes Gichtgas zu bilden,
Entfernen des reagierten Gichtgases von der Oberseite der Reduktionszone, um eine Gegenströmung von Reduktionsgas durch die sich nach unten bewegende Beschickung zu erzeugen,
Einführung eines Kohlenwasserstoffgasgemisches von heißem, reformierten Reduktionsgas und kaltem Erdgas zu der Produkt ausgabezone (16) des Schachtofens, wodurch der Kohlenstoff anteil des metallischen Eisenpelletprodukts durch Variation der Kohlenwasserstoffgas-Eingangsbedingungen zu dem Schacht ofen (10) gesteuert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das heiße reformierte Reduktionsgas ein katalytisch refor
miertes Gas, das aus der Gruppe enthaltend Methan, Erdgas,
reagiertes Gichtgas aus der Reduktionszone eines Direktre
duktionsofens oder Mischungen derselben ausgewählt wurde,
ist.
11. Verfahren zur Erzeugen eines heißen, aufgekohlten metal
lischen Eisenprodukts in einem im wesentlichen vertikalen
Schachtofen, der eine obere Reduktionszone aufweist, in der
Eisenoxid mit einem gasförmigen Reduktionsmittel reagiert
und der eine untere Aufkohlungssteuerungs- und Produktausga
bezone aufweist, gekennzeichnet durch:
Einführen teilchenförmigen Eisenoxids in das Innere des Schachtofens (10), um eine Beschickung desselben herbeizu führen,
Entfernen eines Teils der Beschickung aus der Abgabezone (16), um ein gravitationsbedingtes Absinken der Beschickung im Schachtofen (10) zu erreichen,
Einführen eines heißen gasförmigen Reduktionsmittels in die absinkende Beschickung innerhalb der Reduktionszone (14), um mit der Beschickung zu reagieren und ein metallisches Eisen produkt und reagiertes Gichtgas zu erzeugen,
Abführen des reagierten Gichtgases von der Oberseite des Schachtofens (10), um im Gegenstromprinzip das Reduktionsgas durch die absinkende Beschickung zu führen,
Einblasen einer Kohlenwasserstoffgasmischung, bestehend aus heißem, reformierten Reduktionsgas und kaltem Erdgas zu der Produktausgabezone (16) des Schachtofens (10), wodurch der Kohlenstoffanteil des metallischen Eisenpelletprodukts durch Steuerung der Mischung des reformierten Gases und des Erdga ses im richtigen Verhältnis gesteuert wird, derart, daß in der Ausgabezone (16) des Schachtofens (10) ein Gleichgewicht der endothermen und exothermen Reaktionen erhalten wird.
Einführen teilchenförmigen Eisenoxids in das Innere des Schachtofens (10), um eine Beschickung desselben herbeizu führen,
Entfernen eines Teils der Beschickung aus der Abgabezone (16), um ein gravitationsbedingtes Absinken der Beschickung im Schachtofen (10) zu erreichen,
Einführen eines heißen gasförmigen Reduktionsmittels in die absinkende Beschickung innerhalb der Reduktionszone (14), um mit der Beschickung zu reagieren und ein metallisches Eisen produkt und reagiertes Gichtgas zu erzeugen,
Abführen des reagierten Gichtgases von der Oberseite des Schachtofens (10), um im Gegenstromprinzip das Reduktionsgas durch die absinkende Beschickung zu führen,
Einblasen einer Kohlenwasserstoffgasmischung, bestehend aus heißem, reformierten Reduktionsgas und kaltem Erdgas zu der Produktausgabezone (16) des Schachtofens (10), wodurch der Kohlenstoffanteil des metallischen Eisenpelletprodukts durch Steuerung der Mischung des reformierten Gases und des Erdga ses im richtigen Verhältnis gesteuert wird, derart, daß in der Ausgabezone (16) des Schachtofens (10) ein Gleichgewicht der endothermen und exothermen Reaktionen erhalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das heiße reformierte Reduktionsgas ein katalytisch refor
miertes Gas ist, ausgewählt aus der Gruppe Methan, Erdgas,
reagiertes Gichtgas aus der Reduktionszone eines Direktre
duktionsofens und/oder Mischungen derselben.
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