-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schmelzreduktionssystem, insbesondere
einen Wirbelbettreaktor, der einem Schmelzvergaser reduziertes Eisen
zuführt.
-
BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
-
Allgemein
ist häufig
ein Hochofen verwendet worden, um durch Reduzieren und Schmelzen
eines Eisenerzes eine Eisenschmelze herzustellen. Jedoch bringt
der Hochofen einen Nachteil mit sich insofern, als die Beschickungsmaterialien
eine Vorbehandlung durchlaufen sollten, um die Form von Sintereisenerz
oder Koks zu haben.
-
Um
ein solches Problem zu lösen,
ist eine Wirbelbettreduktionstechnik mit der unmittelbaren Verwendung
von feinem Eisenerz und Kohle ohne Vorbehandlung entwickelt worden.
Das US-Patent Nr. 4978378 oder WO-A-9713879 offenbart eine solche
Technik auf eine typische Weise.
-
Die
darin offenbarte Wirbelbettreduktionstechnik beruht allgemein auf
einem Schmelzvergaser und einem Wirbelbettreduktionsreaktor. Der
Schmelzvergaser vergast die in denselben beschickte Kohle, um ein
Reduziergas herzustellen, und schmilzt das vom Wirbelbettreduktionsreaktor
zugeführte
reduzierte Eisen. Der Wirbelbettreduktionsreaktor benutzt das vom
Schmelzvergaser erzeugte Gas, um ein Eisenerz auf indirekte Weise
zu reduzieren. Der Wirbelbettreduktionsreaktor wird mit einem Vorwärmofen zum
Vorwärmen
des in denselben beschickten Eisenerzes, einem Vorreduzierofen zum
Reduzieren des vom Vorwärmofen
zugeführten
Eisenerzes und einem abschließenden
Reduzierofen versehen.
-
Im
Betrieb wird ein Eisenerz in den Vorwärmofen beschickt und in demselben
erwärmt.
Danach wird das Eisenerz reduziert, während es durch den Vorreduzierofen
und den abschließenden
Reduzierofen hindurchgeht. Das vom Schmelzvergaser erzeugte Reduziergas
wird aufeinanderfolgend in den abschließenden Reduzierofen, den Vorreduzierofen
und den Vorwärmofen
strömen
gelassen. Es ist leicht zu erkennen, daß die Strömungsrichtung des Reduziergases
derjenigen des Eisenerzes unmittelbar entgegengesetzt ist. Das reduzierte
Eisenerz wird kontinuierlich dem Schmelzvergaser, wo ein Niederschlag
an Kohle gebildet wird, zugeführt
und am Niederschlag geschmolzen, um dadurch eine Eisenschmelze herzustellen.
-
Der
Wirbelbettreduktionsreaktor kann entsprechend einem Berührungszustand
zwischen dem Eisenerz und dem Reduziergas in demselben in einen
Bewegtbett-Typ und einen Wirbelbett-Typ eingeteilt werden. In Anbetracht
dessen, daß das
zu reduzierende Eisenerz feine Teilchen mit einer breiten Größenverteilung
hat, ist zu erkennen, daß der
Wirbelbett-Typ wirksam zur Verwendung beim Reduzieren des feinen
Eisenerzes einzusetzen ist. Der Wirbelbett-Typ bezieht sich auf
die Technik, bei der das Gegenstrom-Reduziergas einer an der Unterseite
jedes Reduzierofens als Gasverteiler bereitgestellten Verteilerplatte
zugeführt
wird und das in denselben beschickte Eisenerz reduziert, während es
die von der Oberseite herabfallenden feinen Erzteilchen fluktuieren
läßt.
-
Da
der Wirbelbettreduktionsofen durch Mischen der Eisenerzteilchen
mit dem Gegenstrom-Reduziergas
in demselben ein Wirbelbett bildet, hängt die Produktivität in hohem
Maße von
dem Strömungszustand des
feinen Eisenerzes längs
der in Reihe angeordneten Öfen
und dem Zufuhrzustand des Gegenstrom-Reduziergases ab.
-
Im
einzelnen können,
wenn das Reduziergas, das eine große Menge an Staub enthält, durch
die Düse jeder
Verteilerplatte hindurchgeht, sich die Staubbestandteile allmählich dort
ansammeln. Im Ergebnis dessen fallen die nicht fluidisierten Eisenerzteilchen
auf die Unterseite und verstopfen die Düse. Falls die Düse der Verteilerplatte
verstopft wird, wird der Strom des Reduziergases an der Düse blockiert,
während
die Betriebsbedingungen auf eine ernste Weise verschlechtert werden.
-
Inzwischen
wird am Schmelzvergaser Rohkohle verbrannt und vergast, um Reduziergas
zu erzeugen, und das sich ergebende Reduziergas wird in Abhängigkeit
von dem Gehalt und den Fördergebieten
der Rohkohle und den Betriebsbedingungen unterschieden. Es ist bemerkt
worden, daß die
radikale Schwankung in der Menge des Reduziergaserzeugnisses bis
zu 20–30%
der Durchschnittsmenge erreichen kann. Eine solche, für einen
außerordentlich
kurzen Zeitraum auftretende, radikale Schwankung wird üblicherweise „Druckspitze" genannt.
-
Wenn
in dem Wirbelbettreduktionsverfahren eine solche Druckspitze auftritt,
nimmt die Menge an Hochtemperatur-Reduziergas, das den jeweiligen
Wirbelbettreduktionsöfen
zugeführt
wird, innerhalb einer kurzen Zeit radikal zu und nimmt wieder radikal
ab.
-
Wenn
die Menge an Hochtemperatur-Reduziergas beim Auftreten einer Druckspitze
radikal zunimmt, nimmt die Menge an Reduziergas, die den jeweiligen
Reduktionsöfen
sowie den Gaszufuhrleitungen, welche die Öfen miteinander verbinden,
zugeführt
wird, ebenfalls zu. Demzufolge strömt die große Menge an Reduziergas mit
einer hohen Geschwindigkeit längs
der Leitungen, während
sie den Gegenstrom-Eisenerzfluß blockiert.
In einem ernsten Fall kann der Eisenerzfluß in der entgegengesetzten
Richtung weitergehen. Eine solche Blockade des Eisenerzflusses wird
für eine
verhältnismäßig lange
Zeit aufrechterhalten, selbst nachdem die Druckspitze abgeklungen
ist. Dies verschlechtert die Betriebsbedingungen am Wirbelbettreduktionsreaktor und
verursacht ernsthaften Geräteausfall.
-
Außerdem nimmt,
falls die Menge an Hochtemperatur-Reduziergas mit dem Auftreten
einer Druckspitze radikal abnimmt, die Strömungsgeschwindigkeit des Reduziergases
ebenfalls radikal ab, so daß das
Eisenerzwirbelbett in jedem Ofen zeitweilig unterbrochen werden
kann. Wenn das Wirbelbett unterbrochen wird, sammeln sich die aus
dem Wirbelbett herausgebrochenen Eisenerzteilchen allmählich auf
der an der Unterseite des Ofens angebrachten Verteilerplatte, während sie
die Verteilerdüse
verstopfen.
-
Wie
oben beschrieben, ist es zum Herstellen flüssiger Betriebsbedingungen
in dem Wirbelbettreduktionsreaktor notwendig, daß das Reduziergas demselben
gleichmäßig mit
einer vorher festgelegten Geschwindigkeit zugeführt werden sollte, während das
Wirbelbett auf eine stabile Weise hergestellt wird.
-
Bei
dem herkömmlichen
Wirbelbettreduktionsreaktor sind jedoch technische Schwierigkeiten
damit verbunden, eine Blockade des Stroms des Reduziergases oder
des Eisenerzes oder das Unterbrechen des Wirbelbetts zu verhindern.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wirbelbettreduktionsreaktor
bereitzustellen, der den Strom von Eisenerz und Reduziergas auf
eine stabile Weise aufrechterhalten kann.
-
Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wirbelbettreduktionsreaktor
bereitzustellen, der ein normales Wirbelbett bilden kann, während er
den flüssigen
Strom von Eisenerz sichert.
-
Es
ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Unterbrechungsverhinderungseinheit
für das
Wirbelbett bereitzustellen, die eine zeitweilige Unterbrechung des
Wirbelbetts mit einer Abnahme beim Reduziergas verhindern kann.
-
Es
ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit
bereitzustellen, die eine Blockade des Eisenerzflusses beim Auftreten
einer Druckspitze verhindern kann.
-
Es
ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Stickstoffgas-Zufuhreinheit
bereitzustellen, die der Unterseite jedes Wirbelbettreduktionsofens
durch Erfassen des Druckunterschieds und der Temperaturveränderung
in demselben Stickstoffgas zuführen
kann.
-
Diese
und andere Ziele können
durch einen Wirbelbettreduktionsreaktor für das Reduzieren von feinem
Eisenerz und das Zuführen
des reduzierten Eisenerzes zu einem Schmelzvergaser erreicht werden,
wie er in Anspruch 1 definiert wird. Der Wirbelbettreduktionsreaktor
schließt
wenigstens zwei oder mehr Wirbelbettöfen ein, die das beschickte
feine Eisenerz auf eine aufeinanderfolgende Weise vorwärmen, vorreduzieren und
schließlich
mit einem vom Schmelzvergaser zugeführten Reduziergas reduzieren.
Ein Gaswäscher
empfängt über ein
Abgasrohr ein Abgas vom abschließenden Reduzierofen, kühlt das
Abgas und wäscht
in dem Abgas enthaltene feine Teilchen aus. Wenigstens zwei oder
mehr Eisenerzauslaßrohre
verbinden die Wirbelbettöfen
miteinander und verbinden den abschließenden Reduzierofen und den
Schmelzvergaser miteinander, um das beschickte Eisenerz zu dem nachfolgenden
Ofen oder dem Schmelzvergaser ausströmen zu lassen. Wenigstens zwei
oder mehr Reduziergaszufuhrrohre verbinden die Wirbelbettöfen miteinander
und verbinden den abschließenden
Reduzierofen und den Schmelzvergaser miteinander, um das vom Schmelzvergaser
erzeugte Reduziergas jedem Wirbelbettofen zuzuführen. Eine Wirbelbettstabilisierungseinheit
stabilisiert das Wirbelbett, wenn das Wirbelbett in jedem Wirbelbettofen
auf Grund der instabilen Zufuhr des Reduziergases von der Unterseite
unterbrochen wird.
-
Die
Wirbelbettstabilisierungseinheit schließt eine Abgaszufuhreinheit
ein. Die Abgaszufuhreinheit führt zu
dem Zeitpunkt, an dem der Druck des Reduziergases innerhalb der
Wirbelbettreduzieröfen
mit dem Auftreten einer Druckspitze radikal abfällt, das Abgas dem Reduziergaszufuhrrohr
zu, das den Schmelzvergaser und die Wirbelbettreduzieröfen miteinander
verbindet.
-
Die
Wirbelbettstabilisierungseinheit kann außerdem eine Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit
einschließen.
Die Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit leitet zu dem Zeitpunkt,
an dem der Innendruck des Schmelzvergasers mit dem Auftreten einer
Druckspitze radikal abfällt,
etwas von dem Reduziergas von jedem zwischen den benachbarten Öfen angeordneten
Eisenerzauslaßrohr
unmittelbar zum Gaswäscher
um.
-
Die
Wirbelbettstabilisierungseinheit kann außerdem eine Reservegaszufuhreinheit
einschließen.
Die Reservegaszufuhreinheit führt
der Unterseite jedes Wirbelbettreduzierofens ein Reservestickstoffgas
zu, wenn eine Düse
einer Verteilerplatte, die an der Unterseite des Wirbelbettreduzierofens
bereitgestellt wird, verstopft ist.
-
Die
Bestandteile der Wirbelbettstabilisierungseinheit werden in einer
gesonderten Weise oder in einer kombinatorischen Weise bereitgestellt.
-
Um
das Wirbelbett in jedem Wirbelbettofen zu stabilisieren, wird jedes
Eisenerzauslaßrohr,
das die benachbarten Öfen
miteinander verbindet, in einer anfänglichen Betriebsphase unterbrochen.
Durch Einblasen des Reduziergases in den Ofen von der Unterseite
und Beschicken des feinen Eisenerzes in den Ofen von oben wird innerhalb
jedes Wirbelbettofens ein Wirbelbett gebildet. Das Wirbelbett wächst in
der Höhe
derart, daß der
höchste
Abschnitt des Wirbelbetts in der gleichen Ebene angeordnet wird
wie der Einlaß des
entsprechenden Eisenerzauslaßrohres.
Das Eisenerzauslaßrohr
wird allmählich
geöffnet,
nachdem das Wirbelbett stabilisiert ist.
-
Im
Fall einer Unterbrechung des Wirbelbetts wird die Wirbelbettstabilisierungseinheit
betätigt,
um das unterbrochene Wirbelbett wiederherzustellen und zu stabilisieren.
-
Auf
diese Weise kann der Wirbelbettreduktionsreaktor über eine
lange Zeit auf eine stabile Weise betrieben werden, was die Produktivität bedeutsam
steigert.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Ein
vollständigeres
Verständnis
der Erfindung und viele der damit verbundenen Vorzüge derselben werden
leicht offensichtlich, da dieselbe besser verständlich wird unter Bezugnahme
auf die folgende detaillierte Beschreibung, betrachtet in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche
Bauteile anzeigen, wobei:
-
1 eine
schematische Ansicht eines Wirbelbetreduktionsreaktors mit einer
Wirbelbett-Unterbrechnungsverhinderungseinheit
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist,
-
2 eine
Draufsicht einer Abgaszufuhrdüse
für die
in 1 gezeigte Wirbelbett-Unterbrechnungsverhinderungseinheit
ist,
-
3 eine
schematische Ansicht einer Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit
für den
in 1 gezeigten Wirbelbettreduktionsreaktor ist,
-
4 eine
schematische Ansicht einer Reservegaszufuhreinheit für den in 1 gezeigten
Wirbelbettreduktionsreaktor ist,
-
5 eine
graphische Darstellung ist, die Veränderungen im Reduziergasstrom
mit der in 1 gezeigten Wirbelbett-Unterbrechnungsverhinderungseinheit
oder ohne dieselbe illustriert,
-
6 eine
graphische Darstellung ist, die den Druckunterschied vorn und hinten
an einem Eisenerzauslaßrohr
für den
in 1 gezeigten Wirbelbetreduktionsreaktor beim Auftreten
einer Druckspitze illustriert, und
-
7 eine
graphische Darstellung ist, die den Druckunterschied vorn und hinten
an einem Eisenerzauslaßrohr
für den
in 1 gezeigten Wirbelbettreduktionsreaktor illustriert,
nachdem die Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit betätigt wird.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung
erläutert.
-
1 illustriert
einen Wirbelbettreduktionsreaktor für ein Schmelzreduktionssystem
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
in 1 gezeigt, schließt das Schmelzreduktionssystem
einen Schmelzvergaser 1, in den Kohle und reduziertes Eisenerz
beschickt werden, um eine Eisenschmelze zu erzeugen, einen Wirbelbettreduktionsreaktor 100 zum
indirekten Reduzieren von feinem Eisenerz und eine Wirbelbettstabilisierungseinheit
ein. Die Wirbelbettstabilisierungseinheit kann mit einer Wirbelbett-Unterbrechungsverhinderungseinheit,
einer Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit und einer Reservegaszufuhreinheit
geformt werden und wird später detailliert
beschrieben.
-
Der
Wirbelbettreduktionsreaktor 100 schließt einen Vorwärmofen 40,
einen Vorreduzierofen 30, einen abschließenden Reduzierofen 20 und
ein erstes und ein zweites Eisenerzauslaßrohr 43 und 33,
welche die Öfen 20, 30 und 40 miteinander
verbinden, ein. Die Öfen 40, 30 und 20 werden
in Reihe von oben nach unten angeordnet. Feines Eisenerz wird kontinuierlich
bei Umgebungstemperatur in den Vorwärmofen 40 beschickt und
geht nacheinander durch den Vorreduzierofen 30 und den
abschließenden
Reduzierofen 20, während
es das Hochtemperatur-Reduziergas berührt. In diesem Verfahren wird
das feine Eisenerz zu 90% oder mehr reduziert und dem Schmelzvergaser 1 zugeführt.
-
Kohle
wird kontinuierlich von oben in den Schmelzvergaser beschickt und
bildet darin einen Kohleniederschlag bei einer vorher festgelegten
Höhe. Wenn
der Kohlegehalt des Kohleniederschlags in der Gegenwart von Hochtemperatur-Sauerstoffgas,
das von oben eingeblasen wird, verbrannt wird, wird darin Hochtemperatur-Reduziergas
erzeugt und dem abschließenden
Reduzierofen 20 zugeführt.
-
Inzwischen
führt,
wenn im Vorgang des Erzeugens des Hochtemperatur-Reduziergases am
Schmelzvergaser 1 eine Druckspitze auftritt, während der
Innendruck radikal abfällt,
die Wirbelbett-Unterbrechnungsverhinderungseinheit
nach der vorliegenden Erfindung dem Wirbelbettreduktionsreaktor 100 in
Luftverbindung mit dem Schmelzvergaser 1 ein Abgas zu.
Das heißt,
die Wirbelbett-Unterbrechungsverhinderungseinheit sammelt
das aus dem Vorwärmofen
ausgestoßene
Gas und führt
das gesammelte Abgas einem Reduziergaszufuhrrohr 7 zu,
das den Schmelzvergaser 1 und den abschließenden Reduzierofen 20 miteinander
verbindet.
-
Wie
in 1 gezeigt, schließt die Wirbelbett-Unterbrechungsverhinderungseinheit
ein Abgasleitrohr 2a, bereitgestellt an der Rückseite
eines Wassergaswäschers 50 derart,
daß es
etwas von dem Abgas ablenken kann, einen Kompressor 2 für das Komprimieren
des gesammelten Abgases, einen Druckgasspeicherbehälter 3 für das Speichern
des komprimierten Abgases, ein Regelventil 5 für das Regeln
des Drucks des komprimierten Gases, eine Düse 6 für das Zuführen des
druckgeregelten Gases zum abschließenden Reduzierofen 20 und
ein Abgaszufuhrrohr 4 ein, das die jeweiligen Bauteile
miteinander verbindet.
-
Der
Druckgasspeicherbehälter 3 hat
ein Volumen, das in der Lage ist, 20 bis 30% der Durchschnittsmenge
des vom Schmelzvergaser 1 erzeugten Reduziergases zu speichern.
Außerdem
wird der Druckgasspeicherbehälter 3 mit
einer Vielzahl von Druckregelschaltern 7a und 7b versehen,
um den Innendruck des Behälters 3 1,5
bis 2 mal größer zu erhalten
als der an den Schmelzvergaser 1 angelegte Druck.
-
Das
Druckregelventil 5, das an dem Abgaszufuhrrohr 4 bereitgestellt
wird, das den Druckgasspeicherbehälter 3 und die Düse 6 miteinander
verbindet, regelt nach Empfang von Signalen von einem Prozeßrechner 9 den
Strom des Abgases längs
des Abgaszufuhrrohres 4.
-
Wie
in 2 gezeigt, wird die Druckgaszufuhrdüse 6 am
Reduziergaszufuhrrohr 7 bereitgestellt, das den Schmelzvergaser 1 und
den abschließenden
Reduzierofen 20 miteinander verbindet. Um das Abgas in den
Innenraum 8 des Reduziergaszufuhrrohres 7 einzublasen,
wird die Druckgaszufuhrdüse 6 mit
einem kreisförmigen
Rohrabschnitt, der das Reduziergaszufuhrrohr 7 außen umschließt, und
einer Vielzahl von linearen Rohrabschnitten 6a versehen,
die vom kreisförmigen
Rohrabschnitt abzweigen, während
sie durch das Reduziergaszufuhrrohr 7 zum Innenraum 8 desselben
hindurchgehen. Die Zahl der abgezweigten linearen Rohrabschnitte 6a der
Druckgaszufuhrdüse 6 wird
vorzugsweise so festgelegt, daß sie
sechs (6) bis acht (8) beträgt.
-
Wenn
das Reduziergas aus dem Schmelzvergaser 1 durch den Innenraum 8 des
Reduziergaszufuhrrohrs 7 dem abschließenden Reduzierofen 20 zugeführt wird,
führt die
wie oben strukturierte Gaszufuhrdüse 6 dem abschließenden Reduzierofen 20 ebenfalls
das komprimierte Gas aus dem Druckgasspeicherbehälter 3 zu.
-
Es
wird nun die Betriebsweise der Wirbelbett-Unterbrechungsverhinderungseinheit
beschrieben.
-
Das
vom Schmelzvergaser 1 erzeugte Hochtemperatur-Reduziergas
wird hauptsächlich
dem abschließenden
Reduzierofen 20 zugeführt
und geht nacheinander durch den Vorreduzierofen 30 und
den Vorwärmofen 40,
während
es das beschickte feine Eisenerz reduziert. Danach wird das Reduziergas über den Wassergaswäscher 50 ausgestoßen.
-
Das
Abgas wird teilweise über
das an der Rückseite
des Wassergaswäschers 50 bereitgestellte
Abgasleitrohr 2a dem Kompressor 2 zugeführt und
dort komprimiert. Das komprimierte Gas wird im Druckgasspeicherbehälter 3 gespeichert.
Zu diesem Zeitpunkt werden die zwei Druckregelschalter 7a und 7b synchron mit
dem Kompressor 2 betätigt
derart, daß der
Innendruck des Gasspeicherbehälters 3 konstant
gehalten werden kann.
-
Inzwischen
wird der Druck des vom Schmelzvergaser 1 erzeugten Reduziergases
auf eine kontinuierliche Weise durch einen Drucksensor 1a gemessen.
Der am Drucksensor 1a gemessene Druckwert wird zum Prozeßrechner 9 übertragen.
Der Prozeßrechner 9 berechnet
die Druckveränderungsgeschwindigkeit
in jedem Ofen und erfaßt
das Auftreten einer Druckspitze, wenn der berechnete Wert 0,05 bar/s
beträgt.
-
Wenn
der Prozeßrechner 9 das
Auftreten einer Druckspitze erfaßt, öffnet das am Druckgaszufuhrrohr 4 bereitgestellte
Druckregelventil 5, und das komprimierte Gas wird auf eine
gleichmäßige Weise
dem abschließenden
Reduzierofen 20 zugeführt.
-
Das
Einblasen des komprimierten Gases wird vorzugsweise an einem Zeitpunkt
vorgenommen, wenn der Innendruck des Schmelzvergasers 1 mit
dem Auftreten einer Druckspitze radikal zunimmt und wieder radikal
abnimmt. Das Einblasen des komprimierten Gases wird durch Unterbrechen
des Druckregelventils 5 blockiert, wenn die Druckveränderungsgeschwindigkeit
in jedem Ofen auf 0,05 bar/s verringert wird.
-
Kurz
gesagt wird, wenn das komprimierte Gas jedem Ofen in dem Volumen
zugeführt
wird, das dem verringerten Volumen an Reduziergas zu dem Zeitpunkt
entspricht, wenn das Volumen an Reduziergas mit dem Auftreten einer
Druckspitze radikal abnimmt, eine radikale Abnahme im Gasfluß am Ofen
verhindert, während
eine mögliche
Unterbrechung des Eisenerzwirbelbetts darin verhindert wird.
-
Es
wird nun unter Bezugnahme auf 3 die Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit
für den Wirbelbettreduktionsreaktor
beschrieben.
-
Die
Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit dient dazu, beim Auftreten
einer Druckspitze innerhalb des Schmelzvergasers 1 etwas
von dem Reduziergas in dem ersten und dem zweiten Eisenerzauslaßrohr 43 und 33,
welche die Öfen 20, 30 und 40 miteinander
verbinden, zum Wassergaswäscher 50 hin
umzuleiten.
-
Die
Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit schließt ein erstes
Umleitungsrohr 10, das am ersten Eisenerzauslaßrohr 43 zwischen
dem Vorwärmofen 40 und
dem Vorreduzierofen 30 bereitgestellt wird, ein zweites
Umleitungsrohr 11, das am zweiten Eisenerzauslaßrohr 33 zwischen
dem Vorreduzierofen 30 und dem abschließenden Reduzierofen 20 bereitgestellt
wird, und Schaltventile 12 und 13 ein, die an
dem ersten und dem zweiten Umleitungsrohr 10 und 11 bereitgestellt
werden. Das erste und das zweite Umleitungsrohr 10 und 11 sind
mit einem Abgasrohr 42 verbunden, das den Vorwärmofen 40 und
den Wassergaswäscher 50 miteinander
verbindet.
-
Stickstoffgas-Spülrohre 14a, 14b und 15a, 15b werden
an der Vorderseite und der Rückseite
der Schaltventile 12 und 13 des ersten und des
zweiten Umleitungsrohrs 10 bzw. 11 bereitgestellt.
Die an der Vorderseite der Schaltventile 12 und 13 angeordneten
Stickstoffgas-Spülrohre 14a und 15a verhindern,
daß das feine
Eisenerz in das erste und das zweite Umleitungsrohr 10 und 11 strömen, und
spülen
das feine Eisenerz zu dem Vorreduzierofen 30 oder dem abschließenden Reduzierofen 20 hin.
Die an der Rückseite
der Schaltventile 12 und 13 angeordneten Stickstoffgas-Spülrohre 14b und 15b blasen
Stickstoffgas zum Abgasrohr 42 hin. Darüber hinaus werden an den Stickstoffgas-Spülrohren 14a, 14b, 15a und 15b Regelventile 16a, 16b, 17a und 17b bereitgestellt,
um die Zufuhr von Stickstoffgas auf eine angemessene Weise zu regeln.
-
Inzwischen
werden an den Endabschnitten der Eisenerzauslaßrohre 43 und 33 nahe
dem Vorreduzierofen 30 bzw. dem abschließenden Reduzierofen 20 ein
erster und ein zweiter Drucksensor 18 und 19 bereitgestellt,
um Veränderungen
in dem auf das erste und das zweite Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 ausgeübten Druck
zu erfassen und zu messen. Der Prozeßrechner 9 bestimmt
das Schalten der Schaltventile 12 und 13 auf der
Grundlage des an dem ersten und dem zweiten Drucksensor 18 und 19 gemessenen
Druckwertes.
-
Die
Positionen T1 und T2, an denen das erste und das zweite Umleitungsrohr 10 und 11 mit
dem ersten und dem zweiten Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 verbunden
werden, werden vorzugsweise auf der gleichen Ebene angeordnet wie
der höchste
Abschnitt des Wirbelbetts in dem Vorreduzierofen 30 oder
dem abschließenden
Reduzierofen 20 oder höher
als derselbe. Bei dieser Struktur wird das feine Eisenerz selbst
beim Auftreten einer Druckspitze daran gehindert, in das erste und
das zweite Umleitungsrohr 10 und 11 zu strömen.
-
Das
erste und das zweite Umleitungsrohr 10 und 11 werden
mit einem hitzebeständigen
Stahl hergestellt, der in der Lage ist, dem Hochtemperatur-Reduziergas
gut standzuhalten, und die Durchmesser derselben werden vorzugsweise
so festgelegt, daß sie
die Hälfte
derjenigen des ersten und des zweiten Eisenerzauslaßrohres 43 und 33 betragen.
-
Es
wird nun die Betriebsweise der Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit
beschrieben.
-
Falls
der Eisenerzreduktionsprozeß an
den entsprechenden Öfen 40, 30 und 20 normal
durchgeführt wird,
so daß die
Druckspitze nicht auftritt, werden die Schaltventile 12 und 13 in
einem geschlossenen Zustand gehalten. In diesem Fall strömt das vom
Schmelzvergaser 1 zugeführte
Hochtemperatur-Reduziergas normalerweise nacheinander längs des
ersten und des zweiten Gaszufuhrrohres 22 und 32 und
des Abgasrohres 42.
-
Wenn
der Strom des Reduziergases normalerweise hergestellt wird, öffnen die
Regelventile 16a, 16b, 17a und 17b,
um den entsprechenden Rohren Stickstoffgas zuzuführen, während die geschlossenen Schaltventile 12 und 13 als
Grenzen genommen werden. Auf diese Weise wird der Strom des Abgases
vom Abgasrohr 42 blockiert, und der Strom von Fremdmaterialien
und feinem Eisenerz von dem ersten und dem zweiten Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 zu
dem ersten und dem zweiten Umleitungsrohr 10 und 11 wird
ebenfalls blockiert.
-
Wenn
jedoch das Hochtemperatur-Reduziergas beim Auftreten der Druckspitze
im Schmelzvergaser 1 zu dem ersten und dem zweiten Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 hin überströmt, erfassen
die Drucksensoren 1a, 18 und 19 das Überströmen des
Reduziergases und übertragen
die erfaßten
Ergebnisse zum Prozeßrechner 9.
Der Prozeßrechner 9 analysiert
die eingegebenen Signale und berechnet die Druckveränderungsgeschwindigkeit
des Reduziergases. Wenn der berechnete Wert 0,05 bar/s beträgt, erfaßt der Rechner 9 das
Auftreten einer Druckspitze.
-
Falls
der an den Druckmessern 18 und 19 gemessene Wert über den
festgelegten Bezugswert hinausgeht, weist der Rechner 9 an,
das erste oder das zweite Schaltventil 12 oder 13 zu öffnen. Wenn
das erste oder das zweite Schaltventil 12 oder 13 öffnet, werden
das Abgasrohr 42, das erste und das zweite Umleitungsrohr 10 und 11,
und das erste und das zweite Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 miteinander
verbunden. Im Ergebnis dessen wird die große Menge an Hochtemperatur-Reduziergas,
die in das erste und das zweite Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 eingeleitet
und nach oben gehoben wird, über
das erste und das zweite Umleitungsrohr 10 und 11 zum
Abgasrohr 42 umgeleitet.
-
Da
das Reduziergas auf die obige Weise umgeleitet wird, kann das Strömen des
Reduziergases in der Richtung entgegengesetzt zur Strömungsrichtung
des Eisenerzes in dem ersten und dem zweiten Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 verhindert
werden, während
der flüssige
Strom des Eisenerzes ohne Blockade gesichert wird. Darüber hinaus
wird der Gegenstrom des Eisenerzes von dem ersten und dem zweiten
Eisenerzauslaßrohr 43 und 33 zu
dem Vorwärmofen 40 oder
dem Vorreduzierofen 30 ebenfalls verhindert.
-
Der
Bezugswert der Druckveränderungsgeschwindigkeit
wird so festgelegt, daß er
an den hinteren Abschnitten des Vorreduzierofens 30 bzw.
des abschließenden
Reduzierofens 20 abgeleitet wird. Es wird festgelegt, daß der Wert
der am Drucksensor 18 des Vorreduzierofens 30 gemessenen
Druckveränderungsgeschwindigkeit
0,05 bar/s oder mehr beträgt
und der Wert der am Drucksensor 19 des abschließenden Reduzierofens
gemessenen Druckveränderungsgeschwindigkeit
0,03 bar/s oder mehr beträgt.
-
Es
wird nun unter Bezugnahme auf 4 die Reservegaszufuhreinheit
beschrieben.
-
An
der Unterseite des abschließenden
Reduzierofens 20, der Vorreduzierofens 30 und
des Vorwärmofens 40 werden
Verteilerplatten 24, 34 und 44, jeweils
mit einer Düse,
bereitgestellt, um das vom Schmelzvergaser erzeugte Reduziergas
darin zu verteilen.
-
Wenn
die Düsen
der Verteilerplatten 24, 34 und 44 verstopft
werden, führt
die Reservegaszufuhreinheit der Unterseite der Öfen 20, 30 und 40 das
Reservestickstoffgas zu.
-
Die
Reservegaszufuhreinheit schließt
Auslaßregelventile 41, 31 und 21,
die an den jeweiligen Eisenerzauslaßrohren 43, 33 und 23 bereitgestellt
werden, erste Differenzdrucksensoren 45, 35 und 25 für das Erfassen
des Differenzdrucks zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Eisenerzauslaßrohre 43, 33 und 23, zweite
Differenzdrucksensoren 47, 37 und 27 für das Erfassen
des Differenzdrucks zwischen der Oberseite und der Unterseite der
Verteilerplatten 24, 34 und 44 und Reservegaszufuhrrohre 49, 39 und 29 für das Zuführen des
Reservegases zur Unterseite des jeweiligen Wirbelbettofens 40, 30 und 20 ein.
-
Die
Auslaßregelventile 41, 31 und 21 dienen
zum Unterbrechen des Reduziergas-Gegenstroms in den Eisenerzauslaßrohren 43, 33 und 23,
während
sie regeln, daß das
Eisenerz in der normalen Strömungsrichtung
strömt.
-
Die
ersten Differenzdrucksensoren 45, 35 und 25 werden
zwischen den oberen und den unteren Enden der Eisenerzauslaßrohre 43, 33 und 23 angeordnet,
während
die Auslaßregelventile 41, 31 und 21 dazwischengeschaltet
werden. Thermometer 46, 36 und 26 werden
an den vorderen Abschnitten der jeweiligen Auslaßregelventile 41, 31 und 21 angeordnet,
um eine radikale Temperaturveränderung
des in den Eisenerzauslaßrohren 43, 33 und 23 gegenströmenden Reduziergases
zu erfassen, wenn die Düsen
der Verteilerplatten 44, 34 und 24 verstopft
sind.
-
Die
zweiten Differenzdrucksensoren 47, 37 und 27 werden
zwischen den Ober- und den Unterseiten der Verteilerplatten 44, 34 und 24 angeordnet.
-
Die
Reservegaszufuhrrohre 49, 39 und 29 werden
an den jeweiligen Reduziergaszufuhrrohren 7, 22 und 32 mit
Schaltventilen 48, 38 und 28 versehen,
um die Menge des in jeden Ofen einzublasenden Stickstoffgases zu
regeln.
-
Es
wird nun die Betriebsweise der Reservegaszufuhreinheit beschrieben.
Zu diesem Zweck wird zuerst die anfängliche Arbeitsweise des Schmelzreduktionssystems
geklärt.
-
Bei
der Arbeitsweise des Schmelzreduktionssystems wird über ein
Eisenerzbeschickungsrohr 63 aus einem Beschickungsbunker 60 feines
Eisenerz in den Vorwärmofen 40 beschickt
und geht durch den Vorreduzierofen 30 und den abschließenden Reduzierofen 20 hindurch,
während
es fluidisiert und reduziert wird. Das reduzierte Eisenerz wird
in den Schmelzvergaser 1 beschickt. Inzwischen wird das
vom Schmelzvergaser 1 auf Grund des Verbrennens von Kohle
erzeugte Reduziergas über
die jeweiligen Reduziergaszufuhrrohre 7, 22 und 32 nacheinander
von der Unterseite derselben in den abschließenden Reduzierofen 20,
den Vorreduzierofen 30 und den Vorwärmofen 40 geblasen.
Das in die jeweiligen Öfen 40, 30 und 20 eingeleitete
Reduziergas wird durch die jeweiligen Verteilerplatten 44, 34 und 24 auf
gleichmäßige Weise
zur Oberseite derselben hin verteilt und reagiert mit dem Eisenerz,
um es zu reduzieren, während
es ein Wirbelbett bildet.
-
Bei
den anfänglichen
Verarbeitungsschritten, wenn das Auslaßregelventil 41 öffnet, das
an dem Eisenerzauslaßrohr 43 bereitgestellt
wird, das den Vorwärmofen 40 und
den Vorreduzierofen 30 miteinander verbindet, und das Reduziergas über das
entsprechende Gaszufuhrrohr 32 in die Unterseite des Vorwärmofens 40 geblasen
wird, wird eine große
Gasmenge längs
des Eisenerzauslaßrohres 43 strömen gelassen.
-
Demzufolge
wird das in den Vorwärmofen 40 beschickte
Eisenerz nicht auf flüssige
Weise fluidisiert und setzt sich auf der Verteilerplatte 44 ab,
während
es die Düse
derselben verstopft. Der Differenzdruck an der Verteilerplatte 44 wird
mit der Erscheinung der Nicht-Fluidisierung des Eisenerzes innerhalb
des Vorwärmofens 40 gesteigert,
so daß das
Eisenerz nicht auf wirksame Weise wärmebehandelt werden kann. Die
Steigerung des Differenzdrucks an der Verteilerplatte 44 wird
durch die Steigerung der Eisenerzdichte im Vorwärmofen 40 begleitet.
Im Ergebnis dessen wird der Auslaß des Eisenerzbeschickungsrohrs 63 verstopft,
und das gesamte Eisenschmelze-Herstellungsverfahren wird angehalten.
-
Aus
diesem Grund muß,
wenn anfangs Eisenerz in den Vorwärmofen 40 beschickt
wird, das Auslaßregelventil 41 des
Eisenerzauslaßrohres
geschlossen werden derart, daß das
Reduziergas nur in die Unterseite der Verteilerplatte 44 des
Vorwärmofens 40 eingeleitet
wird. In diesem Zustand, wenn das innerhalb des Vorwärmofens 40 gebildete
Eisenerz-Wirbelbett in der Höhe
hinauf zum gleichen Niveau wie der Einlaß des Eisenerzauslaßrohres 43 gehoben
wird, öffnet
das Auslaßregelventil 41 allmählich, und
das Eisenerz wird durch das Eisenerzauslaßrohr 43 abgegeben,
wodurch das Wirbelbett stabilisiert wird.
-
Wenn
die Höhe
des Wirbelbetts auf dem Niveau höher
als der Auslaß des
Auslaßregelventils 41 angeordnet
wird, wird das Abgeben des Eisenerzes vom Vorwärmofen 40 zum Eisenerzauslaßrohr 43 selbst
im Öffnungszustand
des Auslaßregelventils 41 flüssig gestaltet,
und das Reduziergas wird nicht gegenströmen gelassen.
-
Die
Wirbelbetten innerhalb des Vorreduzierofens 30 und des
abschließenden
Reduzierofens 20 können
ebenfalls auf die gleiche Weise stabilisiert werden wie dasjenige
des Vorwärmofens 40.
Das heißt,
die Auslaßregelventile 41, 31 und 21 werden
im anfänglichen
Betriebszustand geschlossen und öffnen
allmählich oder
periodisch in Abhängigkeit
vom Grad der Stabilisierung des Wirbelbetts in jedem Ofen, um dadurch
das Eisenerz auf eine flüssige
Weise abzugeben.
-
Falls
das Wirbelbett in jedem Ofen auf Grund möglicher Fehler instabil wird,
erfaßt
ein Sensor einen solchen Zustand.
-
Zuerst
können
die Düsen
der Verteilerplatten 24, 34 und 44 auf
Grund der großen
Menge im Reduziergas enthaltenen Staubes oder der aus dem Wirbelbett
freigesetzten Eisenerzteilchen allmählich verstopft werden. Wenn
die Verteilerplatten 24, 34 und 44 verstopft
werden, wird ein Unterschied im Druck zwischen der Oberseite und
der Unterseite jeder Verteilerplatte erzeugt und durch die zweiten
Differenzdrucksensoren 47, 37 und 27 erfaßt.
-
Wenn
sich erweist, daß der
Wert des an den Differenzdrucksensoren 47, 37 und 27 gemessenen
Differenzdrucks über
den Bezugswert hinausgeht, wird erfaßt, daß das Wirbelbett in jedem Ofen
instabil wird und das Einblasen des Reduziergases durch die Verteilerplatten 24, 34 und 44 nicht
auf angemessene Weise vorgenommen wird. In diesem Zustand werden
das Beschicken des Eisenerzes in jeden Ofen und das Abgeben aus
demselben unbeständig,
und das zum Bilden des Wirbelbetts erforderliche Reduziergas wird
nicht normal zugeführt.
Demzufolge wird das Wirbelbett nur geringfügig über den Verteilerplatten 24, 34 und 44 gebildet, während das
Verstopfen der Düsen
derselben beschleunigt wird. In einem ernsten Fall wird das Eisenerz
zusammen mit dem Reduziergas über
das entsprechende Eisenerzauslaßrohr
in den Eisenerzbeschickungsbunker 60, den Vorwärmofen 40 oder
der Vorreduzierofen 30 gegenströmen gelassen, wodurch das Wirbelbett
in jedem Ofen ausgelöscht
wird.
-
Es
kann erwogen werden, daß die
Auslaßregelventile 21, 31 und 41 gesteuert
werden, um geschlossen zu werden, wenn das Reduziergas in die Eisenerzauslaßrohre 23, 33 und 43 strömen gelassen
wird, um dadurch den Strom des Reduziergases und den Gegenstrom
des Eisenerzes zu den Eisenerzauslaßrohren 23, 33 und 43 zu
verhindern. Da jedoch die Temperatur des in die Eisenerzauslaßrohre 23, 33 und 43 strömenden Reduziergases
außerordentlich
hoch ist, während
es von einem radikalen Temperaturanstieg an der Strömungsbahn
begleitet wird, können
die Auslaßregelventile 21, 31 und 41 auf
dem Weg nicht auf eine flüssige Weise
betätigt
werden.
-
Falls
die zweiten Differenzdrucksensoren 47, 37 und 27 das
Verstopfen der Düsen
der Verteilerplatten 24, 34 und 44 erfassen,
kann ein solcher Düsenverstopfungsfehler
auf die folgende Weise wirksam behoben werden. Unter den normalen
Betriebsbedingungen wird der Druckunterschied zwischen der Oberseite
und der Unterseite der Verteilerplatten üblicherweise so festgelegt,
daß er
im Bereich von 100–300
mbar liegt. Daher wird, falls der an den Differenzdruckmessern 47, 37 und 27 gemessene
Differenzdruck radikal ansteigt, um über 300 mbar hinauszugehen,
festgestellt, daß die
verteilerplatte 24, 34 und 44 verstopft
sind.
-
In
einem solchen Fall weist der Prozeßrechner 9 an, die
an den Reservegaszufuhrrohren 49, 39 und 29 bereitgestellten
Schaltventile 28, 38 und 48 zu öffnen, und
führt das
Reservestickstoffgas über
die Reservegaszufuhrrohre 49, 39 und 29 den Öfen 20, 30 und 40 zu.
Das Stickstoffgas spült
die Verteilerplatten 24, 34 und 44, um
dadurch den Differenzdruck zwischen der Oberseite und der Unterseite
derselben abfallen zu lassen. Nachdem der Düsenverstopfungsfehler behoben
ist und der mindestfluidisierte Zustand aufrechterhalten wird, werden
die Auslaßregelventile 21, 31 und 41 geschlossen,
und die Zufuhr des Stickstoffgases wird angehalten, während der
normale Strom des Reduziergases gleichbleibend gehalten wird.
-
Wenn
das Reduziergas auf Grund des Verstopfens der Verteilerplatten 24, 34 und 44 in
den Eisenerzauslaßrohren 23, 33 und 43 gegenströmen gelassen
wird, wird ein Druckunterschied zwischen dem Einlaß und dem
Auslaß der
Eisenerzauslaßrohre 23, 33 und 43 hergestellt.
Der Differenzdruck wird an den ersten Differenzdrucksensoren 45, 35 und 25 gemessen.
-
Wenn
der Differenzdruck radikal abnimmt, um unter 100 mbar abzusinken,
wird festgestellt, daß das Reduziergas
in den Eisenerzauslaßrohren 23, 33 und 43 gegenströmen gelassen
wird. In diesem Fall wird festgelegt, daß die Auslaßregelventile 21, 31 und 41 auf
einmal geschlossen werden. Falls jedoch das Betätigen der Auslaßregelventile 21, 31 und 41 unmöglich wird, öffnen die
Schaltventile 28, 38 und 48, um der Unterseite der
betreffenden Öfen
Stickstoffgas zuzuführen.
Nachdem der Düsenverstopfungsfehler
der Verteilerplatten 24, 34 und 44 durch
den Spülvorgang
des Stickstoffgases behoben ist und der mindestfluidisierte Zustand
aufrechterhalten wird, werden die Auslaßregelventile 21, 31 und 41 geschlossen,
und die Zufuhr des Stickstoffgases wird angehalten, während der
normale Strom des Reduziergases gleichbleibend gehalten wird.
-
Wenn
das Reduziergas in den Eisenerzauslaßrohren 23, 33 und 43 gegenströmen gelassen
wird, wird schließlich
die Temperatur derselben radikal erhöht. In diesem Fall wird die
erhöhte
Temperatur an den Thermometern 26, 36 und 46 in
den Eisenerzauslaßrohren 23, 33 und 43 gemessen.
-
Wenn
die gemessene Temperatur den Bezugswert um mehr als 50°C überschreitet, öffnen die
Schaltventile 28, 38 und 48, um der Unterseite
der jeweiligen Öfen
Stickstoffgas zuzuführen.
-
Nachdem
der Düsenverstopfungsfehler
durch den Spülvorgang
des Stickstoffgases behoben ist und der mindestfluidisierte Zustand
aufrechterhalten wird, werden die Auslaßregelventile 21, 31 und 41 geschlossen,
und die Zufuhr des Stickstoffgases wird angehalten, während der
normale Strom des Reduziergases gleichbleibend gehalten wird.
-
Wie
oben beschrieben, wird die Unterbrechung des Wirbelbetts auf Grund
des Verstopfens der Verteilerplatten durch die ersten Differenzdrucksensoren 45, 35 und 25,
die zweiten Differenzdrucksensoren 47, 37 und 27 oder
die Thermometer 26, 36 und 46 gemessen.
Wenn festgestellt wird, daß in
den Öfen
anormale Bedingungen hergestellt werden, wird den betreffenden Öfen Stickstoffgas
zugeführt,
um das unterbrochene Wirbelbett wiederherzustellen. Danach öffnen die
Auslaßregelventile 21, 31 und 41,
um das normale Reduktionsverfahren auf eine stabile Weise fortzusetzen.
-
Die
folgenden Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung weiter.
-
Die
Spezifikation und die Versuchsbedingungen für den Wirbelbettreduktionsreaktor
des Schmelzreduktionssystems waren wie folgt.
-
SPEZIFIKATION DES WIRBELBETTREDUKTIONSREAKTORS
(DES VORWÄRMOFENS,
DES VORREDUZIEROFENS UND DES ABSCHLIEßENDEN REDUZIEROFENS)
-
- Radius des verengten Abschnitts (der Verteilerplatte): 0,3
m
- Radius des verbreiterten Abschnitts: 0,7 m
- Winkel des konisch geformten unteren Abschnitts: 4°
- Höhe
des geneigten Abschnitts (vom Oberteil der Verteilerplatte aus):
4,0 m
- Höhe
des zylindrisch geformten oberen Abschnitts: 2,5 m
- Tiefe des unteren Abschnitts unter der Verteilerplatte: 3,0
m
-
FEINES EISENERZ
-
- Teilchen-(Korn-)Größe des feinen
Eisenerzes: 8 mm oder geringer
- Teilchengrößenverteilung:
0,05
mm oder geringer: 4,6%, 0,05–0,15
mm: 5,4%
0,15–0,5
mm: 16,8%, 0,5–4,75
mm: 59,4%
4,75–8
mm: 13,8%
- Chemische Zusammensetzung des feinen Eisenerzes:
T.Fe:
62,17%, FeO: 0,51%, SiO2: 5,5%
TiO2: 0,11%, Mn: 0,05%, S: 0,012%
P: 0,65%,
Zahl der Kristalle: 2,32%
-
REDUZIERGAS
-
- Chemische Zusammensetzung
CO: 65%, H2:
25%, CO2: 5%, N2:
5%
- Temperatur des Wirbelbettreduktionsreaktors
Abschließender Reduzierofen:
850°C,
Vorreduzierofen:
800°C,
Vorwärmofen:
750°C
- Strömungsgeschwindigkeit:
Normalzustand:
1,7 m/s (Verteilerplatte)
Druck: 2,5–3,0 bar/g
-
BEISPIEL 1
-
Die
Veränderungen
des Stroms des Reduziergases mit und ohne Wirbelbett-Unterbrechungsverhinderungseinheit
wurden miteinander verglichen, und die Ergebnisse werden in 5 illustriert.
-
In
der Zeichnung zeigt A das Auftreten einer Druckspitze im Schmelzvergaser
an, B zeigt den Fluß des Reduziergases
am Einlaß des
Wirbelbettofens an, und C zeigt den Fluß des Reduziergases am Auslaß des Wirbelbettofens
an.
-
Wie
in 5 gezeigt, stellte es sich heraus, daß die Veränderung
des Flusses des Reduziergases mit der Wirbelbett-Unterbrechungsverhinderungseinheit
bedeutend verringert wird, wenn die Druckspitze innerhalb des Schmelzvergasers
auftritt.
-
Daher
kann beim Auftreten einer Druckspitze wirksam verhindert werden,
daß das
Wirbelbett unterbrochen wird, wenn das komprimierte Abgas zu dem
Zeitpunkt, an dem der Fluß des
Reduziergases radikal abfällt,
dem abschließenden
Reduzierofen zugeführt
wird.
-
BEISPIEL 2
-
Der
Druckunterschied zwischen der Vorderseite und der Rückseite
des Eisenerzauslaßrohrs
bei einem Nichtvorhandensein oder einem Vorhandensein der Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit
wurde gemessen, und die Ergebnisse werden in 6 und 7 illustriert.
-
Wie
in 6 gezeigt, wurde beim Nichtvorhandensein der Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit
der Strom des Eisenerzes im Eisenerzauslaßrohr beim Auftreten einer
Druckspitze blockiert oder umgekehrt, und der Druckunterschied wurde
auf eine radikale Weise hergestellt.
-
Beim
Vorhandensein der Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit jedoch
stieg der Druckunterschied anfangs auf geringfügige Weise an und fiel danach
ab, wie in 7 gezeigt. Es wurde vermutet,
daß beim
Auftreten einer Druckspitze die große Menge an Hochtemperatur-Reduziergas,
die in das Eisenerzauslaßrohr
eingeleitet wird, über
die Umleitungsrohre zum Abgasrohr 42 umgeleitet wird und
folglich der Druckunterschied zwischen der Oberseite und der Unterseite
des Eisenerzauslaßrohres
verringert wird.
-
Daher
kann die Eisenerzstrom-Blockadeverhinderungseinheit wirksam die
Blockade des Stroms oder den Gegenstrom des Eisenerzes zwischen
den Öfen
verhindern.
-
BEISPIEL 3
-
Die
Zeit des Betriebs mit oder ohne Reservegaszufuhreinheit wurde gemessen,
und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 angegeben.
-
-
Wie
in Tabelle 1 angezeigt, konnte die Betriebszeit mit der Installation
der Reservegaszufuhreinheit bedeutend gesteigert werden, und der
normale Betrieb konnte selbst bei der Unterbrechung des Wirbelbetts schnell
wieder gestartet werden.
-
Darüber hinaus
waren die anderen Betriebsbedingungen wie folgt. Die Nutzungsrate
von Gas betrug etwa 30–35%,
und die Menge des Gasverbrauchs pro Tonne feinen Eisenerzes betrug
1300–1500
Nm3/Erztonne. Die Reduktionsrate des vom
Vorwärmofen 40 in
den Vorreduzierofen 30 beschickten feinen Eisenerzes betrug
10–15%,
diejenige des vom Vorreduzierofen 30 in den abschließenden Reduzierofen 20 beschickten vorreduzierten
Eisenerzes betrug 30–40%
und diejenige des vom abschließenden
Reduzierofen 20 in den Schmelzvergaser 1 beschickten
reduzierten Eisenerzes betrug 85–90%.
-
Daher
kann beim Vorhandensein der Reservegaszufuhreinheit ein möglicher
zeitweiliger Betriebsausfall schnell repariert werden, während es
möglich
gemacht wird, den Wirbelbettreaktor über eine lange Zeit auf stabile
Weise zu betreiben.