DE940228C - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Kohle im Schachtofen bei gleichzeitiger Gewinnung von fluessigem Eisen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Kohle im Schachtofen bei gleichzeitiger Gewinnung von flüssigem Eisen Es sind Verfahren bekannt zur Herstellung von brennbaren Gasen und solchen, die für Synthesezwecke geeignet sind, bei denen die Schlacke in flüssiger Form abgestochen wird. Als Rohstoff für derartige Verfahren dient in den meisten Fällen Koks.
• Obwohl es technisch und wirtschaftlich besonders erstrebenswert ist, an Stelle von Koks diirekt Kohle zu vergasen, haben sich in den meisten Fällen derartige Absichten nicht durchführen lassen, besonders dann nicht, wenn entweder die Kohle in erheblichem Maße feinkörnige Bestandteile enthält oder bei der Verkokung zu einem feinkörnigen Koks zerfällt. Gewöhnlich bildet sich bei der Vergasung solcher Kohlen im Generator ein Gemenge von geschmolzener Schlacke und feinem Koks, das Ansätze bildet und den Generator verstopft.
• In vielen Fällen hat sich als Abhilfsmaßnahme für die beschriebene Erscheinung die Beifügung von Eisenerz oder eisenoxydhaltigen Substanzen zum Möller zweckmäßig erwiesen. Das Eisenoxyd in der geschmolzenen Schlacke wird durch die darin eingeschlossenen feinen Kohlepartikel reduziert, wobei diese selbst aufgebraucht werden und damit als Störungsgrund aus dem Vergasungsprozeß ausscheiden.
• Außer zur Sicherung des ungestörten Ofenganges ist die Beifügung von Eisenerz zum Möller eines Abstichgenerators erwünscht, um neben der Gaserzeugung als Nebenprodukt Roheisen zu gewinnen. Beträchtliche Mengen Roheisen können auf diese Weise neben dem Hauptprodukt des Generators, Gas, erzeugt werden, ohne daß die Gasleistung des Generators beeinträchtigt wird. Die Gewinnung von Roheisen auf diese Weise ist besonders wirtschaftlich, weil es, statt wie normal unter Verbrauch von Koks, mit Kohle erzeugt wird und praktisch mit keinen Kapitalkosten belastet ist.
• Wird entsprechend den vorstehenden Gedankengängen dem Möller eines Abstichgenerators Eisenerz beigefügt, so findet analog den Vorgängen im Schacht des Eisenhochofens eine chemische Wechselwirkung zwischen dem Gas und den Eisenoxyden bereits oberhalb der Schmelzzone des Generators statt. Durch das Kohlenoxyd und - soweit vorhanden - den Wasserstoff in den im Schacht des Generators aufsteigenden Gasen werden die Eisenoxyde teilweise reduziert- (.indirekte Reduktion). Entsprechende Anteile des Gases werden hierbei -in CO, bzw. H.0 umgewandelt. Dies bedeutet eine Verschlechterung der Qualität des Gases und - soweit das Eisenoxyd die Aufgabe der Reinigung der geschmolzenen Schlacke von suspendierten Kohleteilchen hat (direkte Reduktion) - eine verringerte Wirkung des Eisenerzes für die Gewährleistung des ungestörten Ofenganges. Während bei der Erzeugung von Heizgas die Qualitätsverschlechterung durch die indirekte Reduktion im Schacht keine wesentlichen Folgen hat, ist sie untragbar, wenn es sich darum handelt, im Abstichgenerator mit Hilfe von Sauerstoff und Wasserdampf Synthesegas zu erzeugen. In diesem Fall ist die Verminderung des C O- und H2 Gehaltes und die entsprechende Vermehrung des C 02 und H2 O-Gehaltes unerwünscht und hinsichtlich der nachfolgenden Verfahrensgänge schädlich. Es ist deshalb sinnvoll, nach Möglichkeiten für die Durchführung eines Vergasungsprozesses im Schachtofen zu suchen, bei denen die indirekte Reduktion im Schacht in besonders vorteilhafter Weise möglichst weitgehend unterdrückt wird. Diese besonders vorteilhafte Unterdrückung der indirekten Reduktion im Schacht erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß das Erz-oder ein Teil desselben durch ein Rohr oder mehrere Rohre durch die Vergasungskohle hindurch der Schmelzzone des Ofens zugeführt wird, so daß es der Einwirkung der indirekten Reduktion durch das im Schacht aufsteigende Gas ganz oder teilweise entzogen wird. Die Rohre werden so weit dimensioniert, daß ein sicheres Rutschen des Erzes in ihnen gewährleistet ist. In ihrem unteren Teil müssen sie aus hitzebeständigem Material bestehen. Nach Verlassen des schützenden Rohres hat das Eisenerz nur noch wenig Gelegenheit, mit den reduzierenden Gasen in Reaktion zu treten, bis es in die Schmelzzone gelangt. Es wird im wesentlichen als geschlossene Erzsäule nach unten sinken und schließlich aufgeschmolzen werden. Die Möglichkeiten der Reaktion sind um so geringer, je feinkörniger das Erz ist, da bei feinem Erz das Gas am Eindringen in die Erzsäule behindert ist. Das erfindungsgemäße Vergasungsverfahren arbeitet also besonders günstig bei Verwendung von feinkörnigen und mulmigen Erzen, ein hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit bemerkenswerter Vorteil.
• Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Abwandlung, die besonders dann günstig ist, wenn es sich darum handelt, größere Mengen Roheisen als Nebenprodukt zu erzeugen, oder wenn, wie z. B. beim sauerstoffbetriebenen Niederschachtofen, Eisen das Hauptprodukt ist und ein möglichst hochwertiges Gas als Nebenprodukt erzeugt werden soll. Die. Vergasungskohle für den Generator bzw. Niederschachtofen soll ein Stückgröße nicht unter 5 mm, möglichst aber über zo mm haben. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine wertvolle Möglichkeit, die anfallende Feinkohle in dem Verfahren unterzubringen. Feinkohle und Erz werden miteinander gemischt und getrennt von der Stückkohle in den beschriebenen, bis tief in - den Generatorschacht hineinragenden Rohren dem Generator zugeführt.-Im Maße wie das Kohle-Erz-Gemisch beim Niedersinken im Schacht durch die Rohrwandung hindurch erwärmt wird, findet - beginnend mit etwa 700° - die indirekte Reduktion des Eisenoxydes durch die Kohle statt. Von der Reduktionszone ab abwärts werden zweckmäßig die Rohre perforiert, um die bei der Reaktion entstellenden Gase in den Schacht austreten zu lassen.
• Wenn größere Mengen Eisen erzeugt werden sollen, ist es unter Umständen auch vorteilhaft, grobstöckiges Erz mit der Stückkohle zu chargieren und Feinerz oder eine Mischung von Feinerz mit Feinkohle durch die Führungsrohre direkt der Schmelzzone des Schachtofens zuzuleiten.
• Bei gegebenen Dimensionen des Schachtofens und der vorgeschlagenen Einrichtungen für die direkte Zuführung des Erzes in die Schmelzzone ist die Menge der pro Einheit vergaster Kohle niederschmelzenden Menge Eisenerz in starkem Maße abhängig von der Temperatur, die in der Schmelzzone herrscht. Die Eisenerzmenge ist um so größer, je höher die Temperatur ist. Bei Vergasung mit Sauerstoff -lassen sich hohe Temperaturen vor den Formen erzielen, die sich durch die Beimischung entsprechender Mengen Wasserdampf auf jede gewünschte Höhe einregulieren lassen.
• Wird nach dem vorgeschlagenen Verfahren der Schmelzzone des Generators reines Erz zugeführt oder eine Kohle-Erz-Mischung, deren Kohlegehalt für die vollständige Reduktion nicht ganz oder gerade nur ausreicht, so lassen. sich in dem Schachtofen kohlenstoffarme stahlähnliche Eisensorten herstellen. Dies ist besonders dann möglich, wenn der Schachtofen infolge Vergasung mit Sauerstoff bei hoher Gestelltemperatur arbeitet.
• Für die Chargierung des Erzes bzw. des Kohle-Erz-Gemisches neben der Vergasungskohle gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die Ausführungsform ist verschieden, j e nachdem die Schutzrohre oder das Schutzrohr senkrecht nach oben geführt werden unter die Chargiervorrichtung oder ob sie seitlich schräg aus dem Schacht herausgeführt werden. Eine besonders einfache Einrichtung für die Chargierung ergibt sich, wenn man die in der Abbildung dargestellte Anordnung wählt. Ein zentrales senkrechtes Rohr ist in der Mitte des Schachtes angeordnet. Die Chargiervorrichtung, die aus an sich bekannten Elementen besteht, wirft die gesamte Charge in das zentrale Rohr ab. Der gewünschte Effekt läßt sich mit dieser Chargiereinrichtung durch das folgende Chargierverfahren erreichen: Wenn der Schachtinhalt so weit abgesunken ist, daß das Mittelrohr gerade eine neue Charge aufnehmen kann, wird eine Charge Erz bzw. Kohle-Erz-Gemisch aufgegeben. Damit ist das Mittelrohr wieder bis oben gefüllt. Hiernach wird Stückkohle chargiert, die, da das Mittelrohr gefüllt ist, restlos in den Ringraum des Schachtes fällt. Es kann auch zweckmäßig sein, die beiden Chargenzusammensetzungen zu vertauschen unA im Mittelrohr Stückkohle aufzugeben, während der Ringraum das Kohle-Erz-Gemisch führt. Diese Lösung bietet sich besonders dann an, wenn Eisen das Hauptprodukt des Schachtofens ist.
• Eine weitere Ausgestaltung der Beschickungseinrichtung besteht darin, daß das Mittelrohr mit einem Deckel versehen wird, der von außerhalb des Schachtofens bewegt werden kann, so daß er die 'Öffnung des Mittelrohres frei gibt, wenn dies für die Chargierzwecke erforderlich ist.
• In der Zeichnung ist ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter Ofen schematisch dargestellt.
• In dem Schachtofen i mit den Düsen 2, dem Abstich 3 und der Beschickungseinrichtung .4. befindet sich das zentrale Rohr 5. Durch die Beschickungseinrichtung q. wird in den Ringraum des Schachtes Stückkohle 6 gegeben und in das zentrale Rohr ein Gemisch von Feinkohle und Erz 7. Die sich im Gestell des Schachtofens sammelnde Schlacke 8 und das flüssige Eisen 9 werden durch das Abstichloch 3 abgezogen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Vergasen von Kohle im Schachtofen mit flüssigem Abstich der Schlacke bei gleichzeitiger Gewinnung von flüssigem Eisen aus Erzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Erz oder ein Teil des Erzes durch ein Rohr oder mehrere Rohre durch die Vergasungskohle hindurch der Schmelzzone des Ofens zugeführt wird, so daß es der Einwirkung der indirekten Reduktion durch die im Schacht aufsteigenden Gase ganz oder teilweise entzogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anwendung feinkörnigen Erzes die Durchströmung der Erzsäule von den Schachtofengasen behindert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem in die Führungsrohre aufgegebenen Erz so viel Feinkohle beigemischt wird, wie zur direkten Reduktion des Eisenoxydes mit Kohlenstoff erforderlich ist. q..
4. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungskohle in die Führungsrohre chargiert wird, während das Eisenerz bzw. das Erz-Kohle-Gemisch den Raum um die Rohre herum einnimmt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Verwendung eines einzelnen Führungsrohres dieses und der Ringraum um das Führungsrohr herum von einer gemeinsamen Beschickungseinrichtung bedient werden, derart, daß jeweils zuerst mit der einen Sorte des Beschickungsgutes das Führungsrohr gefüllt wird und anschließend über den Schüttkegel des gefüllten Führungsrohres hinweg der Ringraum mit der anderen Sorte des Beschickungsgutes.
6. 6. Schachtofen für das Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Ofenschacht ein oder mehrere senkrechte Führungsrohre vorgesehen sind, deren untere Enden wenig oberhalb der Schmelzzone münden, während die oberen Enden entweder aus der Schachtabdeckung herausragen oder unterhalb der Schachtabdeckung bis in die Höhe des Gasabzuges reichen.
7. 7. Schachtofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Führungsrohre mit beweglichen Deckeln versehen sind, die von außerhalb des Ofens in eine nichtstörende Stellung gebracht werden können, wenn das oder die Führungsrohre chargiert werden sollen. B.
8. Schachtofen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen der Rohre, bei denen mit einer Gasentwicklung im Erz bzw. im Erz-Kohle-Gemisch infolge Hitzeeinwirkung zu rechnen ist, Löcher in der Rohrwand für den Durchtritt dieser Gase in den Vergasungsraum angebracht sind.
9. 9. Schachtofen nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrohre die Schachtwand schräg aufwärts verlaufend durchbrechen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 846 553.