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Es sind Verfahren für die Eisengewinnung aus Erzen im Hochofen bekannt, bei denen ein niedriger Koksverbrauch dadurch erzielt wird, dass in den Hochofenschacht Hilfsreduktionsgase eingeblasen werden, zweckmässig durch besondere Einblaseöffnungen in der Schachtwand kurz oberhalb des Beginns der Erweichung bzw. Aufschmelzung des Möllers. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform solcher Verfahren besteht darin, dass das Hilfsreduktionsgas aus fossilen Brennstoffen, insbesondere aus Erdöl oder Edelgas, durch Umsetzung mit einem Teilstrom des Gichtgases aus dem Hochofen gewonnen wird, wobei das Gichtgas in seinem Gehalt an Kohlensäure bzw. Wasserdampf das Oxydationsmittel für die Umwandlung des fossilen Brennstoffes in die Reduktionsgase Kohlenmonoxyd und Wasserstoff stellt.
Die Beheizung dieses Regenerationsprozesses für das Gichtgas mit Hilfe fossiler Brennstoffe erfolgt gewöhnlich durch das überschüssige Gichtgas.
Die Erfindung bedeutet eine wesentliche Verbesserung derartiger Hochofenverfahren mit der Möglichkeit einer weiteren Verringerung des Koksverbrauches und einer Durchsatzsteigerung.
Das Verfahren nach der Erfindung geht davon aus, dass normalerweise zwei verschiedenartige Gasströme durch den Hochofenschacht bei einem derartigen Verfahren geleitet werden. Der eine dieser Gasströme ist das Gestellgas, das durch die Verbrennung des Hochofenkokses vor den Blasformen mit dem durch dieselben eingeblasenen heissen Wind erfolgt. Dieser Gasstrom enthält bei der normalerweise stattfindenden Verwendung von Normalluft als Hochofenwind grosse Mengen Stickstoff. Der andere der beiden Gasströme ist das Hilfsreduktionsgas, das oberhalb der Zone der Erweichung bzw. des Aufschmelzens des Hochofenmöllers durch die Schachtwand in den Hochofen eingeblasen wird. Dieses Gas kann auch bei sehr hohen Einblasedrücken nur verhältnismässig wenig tief in die Beschickung des Hochofens eindringen.
Es strömt in der Randzone in dem Hochofen aufwärts, während das Gestellgas zum grössten Teil in der Mittelzone nach oben strömt. Das Randgas ist bei den bekannten Verfahren ärmer an Stickstoff als das in der Mitte aufwärtsströmende Gas. Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, dieses Randgas weitgehend stickstofffrei zu halten, so dass entsprechend dem erhöhten Partialdruck an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff eine weitergehende Eisenerzreduktion und eine grössere Reduktionsgeschwindigkeit erzielt wird.
Die erfindungsgemässe Massnahme besteht darin, dass die Aufteilung des Gases in Gasströme verschiedener Qualität, die in den Hochofen eingeblasen werden, auch bei der Weiterverwendung des Gases beibehalten wird.
Grundsätzlich soll nach der Erfindung das zurückzuführende und zu regenerierende Gas mit einer höheren Temperatur oder mit einem höheren Gehalt an reduzierenden Bestandteilen oder mit beiden Merkmalen dem Hochofen entnommen werden als das nicht zurückzuführende und zu regenerierende Gas, das normalerweise als Heizgas Verwendung findet.
Die Entnahme des zurückzuführenden Gases und seine Abtrennung von dem nicht zurückzuführenden Gas erfolgt im Bereich der Gicht des Hochofens. Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das rückzuführende Gas durch Öffnungen in der Schachtwand dicht oberhalb der Beschickungsoberfläche abgezogen. Da aus der Beschickungsoberfläche in der Nähe der Schachtwand das an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff reichere Hilfsreduktionsgas, in der Mitte der Beschickungsoberfläche das stickstoffreirhere Gestellgas austritt, strömt solchen Abzugsöffnungen in der Schachtwand vornehmlich das stickstoffärmere Gas zu, während das stickstoffreichere Gas nach oben den normalen Gichtgasleitungen zuströmt und durch diese den verschiedenen Verwendungszwecken als Heizgas zugeführt werden kann.
Die Entnahme des Rückführungsgases durch Öffnungen in der Schachtwand kann auch unterhalb der Beschickungsoberfläche erfolgen, soweit diese Entnahmeöffnungen nur so tief unterhalb der Beschickungsoberfläche liegen, dass die Temperaturen des abgezogenen Gases etwa 700 C nicht überschreiten.
Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform dieses Erfindungsdetails liegen die Entnahmeöffnungen in der Schachtwand in einer derartigen Höhe, dass die Temperatur des Möllers in diesem Bereich zwischen etwa 100 und 200 C liegt. In diesem Fall ist in dem entnommenen zurückzuführenden Gasstrom praktisch noch kein Wasserdampf aus der verdampften Feuchtigkeit des Möllers enthalten. Dies hat den Vorteil, dass eine grössere Menge des Schachtgases zurückgeführt werden kann, um eine bestimmte Menge an fossilem Hilfsbrennstoff in ein Reduktionsgas umzuwandeln, da praktisch nur die in dem Gas enthaltene Kohlensäure als Oxydationsmittel zur Verfügung steht.
Die Herausnahme des Rückführungsgases bei noch höheren Temperaturen-bis etwa 7000c - hat den Vorteil, dass diese Gase mit dieser hohen Temperatur dem Apparat für die Umsetzung mit einem fossilen Hilfsbrennstoff zugeführt werden können, wobei Temperaturen von etwa 1000 C für diese Umsetzung erforderlich sind und die Wärme für die Aufheizung des rückgeführten Gases auf diese Umsetzungstemperatur eingespart wird.
Eine Weiterausgestaltung der Erfindung besteht in veränderten Massnahmen, um den rückzuführenden und zu regenerierenden Teil des Gichtgases von dem übrigen Gichtgas, das normalerweise als Heizgas Verwendung findet, abzutrennen. Eine solche andersartige Massnahme ist die Anordnung von Vertikalrohren, die von oben durch den Raum des Hochofens oberhalb der Beschickung niedergeführt werden. Derartige Rohre können kreisförmig um die Beschickungsglocke herum angeordnet werden, etwa derart, dass die kreisförmige Begrenzungslinie der Beschickungsglocke die vertikalen Mantellinien der Gasabführungsrohre nahezu berührt.
Derartig angeordnete Gasabführungsrohre entnehmen das Gichtgas aus dem im Hochofenschacht
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aufwärtsströmenden Gas in der Randzone des Ofens und erfüllen somit die durch die Erfindung gestellte Aufgabe. Bei der in diesem Beispiel gewählten Begichtungsform des Hochofens mit einer Glocke muss darauf geachtet werden, dass die an der Glocke vorbeiführenden Gasabführungsrohre das Niedergehen des von der Glocke herunterfallenen Beschickungsmaterials möglichst wenig beeinträchtigen. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Rohre mindestens im Bereich des niedergehenden Materials einen in der radialen Richtung von der Glocke aus gestreckten Querschnitt etwa in der Form einer Ellipse haben.
Des weiteren ist darauf zu achten, dass durch die Auswahl eines geeigneten verschleissfesten Materials der Gasabzugsrohre im Bereich des niedergehenden Materials der durch dieses Material an den Rohrwandungen verursachte Verschleiss möglichst gering gehalten wird.
Die Mündung der Gasabzugsrohre kann erfindungsgemäss dicht oberhalb der Beschickungsoberfläche des Hochofens liegen, so dass die aus der Beschickungsoberfläche austretenden im Randbereich des Hochofens stickstoffarmen Gase weitgehend von dem Gasabführungsrohren aufgenommen werden, während das in der Mitte austretende stickstoffreiche Gichtgas durch die normalen Gichtgasabführungsrohre des Hochofens abströmt. Die Mündung der Gasabführungsrohre kann erfindungsgemäss aber auch innerhalb der Beschickung im oberen Teil des Schachtes liegen. Wenn es sich lediglich darum handelt, ein Schachtgas mit höherer Temperatur als das Gichtgas zu entnehmen und zurückzuführen, können solche Gasentnahmerohre auch in der Mitte des Hochofenschachtes angeordnet oder über den gesamten Querschnitt gleichmässig verteilt sein.
Vornehmlich ist es aber zweckmässig, diese Rohre in der Randzone des Hochofens in der Beschickung niederzuführen, um aus dieser Randzone möglichst stickstoffarmes Gas als Rückführungsgas zu entnehmen. Je nachdem, ob man aus dem Schacht lediglich weitgehend wasserdampffreies Gas oder Gas mit möglichst hoher Temperatur entnehmen will, können die Mündungen der Gasentnahmerohre mehr oder minder tief nach unten in der Beschickung angeordnet werden. Um mit jedem Gasentnahmerohr bei möglichst geringem Druckverlust das Gas aus einem möglichst grossen Bereich der umliegenden Schachtbeschickung zu entnehmen, ist vorgesehen, dass die Wandungen der Gasentnahmerohre in der Nähe der Rohrmündung mit Gasdurchtrittsöffnungen versehen sind.
Das rückzuführende Gas kann durch die Gasentnahmeöffnungen in der Schachtwand oder durch die Gasabführungsrohre unter dem überdruck des Gases im Hochofenschacht ausströmen, es kann aber auch vorteilhaft durch Gasförderorgane in den Abführungsrohrleitungen abgesaugt werden. In jedem Fall ist es zweckmässig, das Verhältnis zwischen rückgeführter Gasmenge und durch die Gichtgasleitungen des Hochofens nach oben abgeführter Gasmenge durch Einbau von Gasmengenmessgeräten, Gasanalysatoren und Temperaturmessgeräten und geeignete Verwendung der Messdaten automatisch zu regulieren.
Das Verfahren nach der Erfindung kann auch dann vorteilhaft durchgeführt werden, wenn der Hochofenwind aus konzentriertem Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherter Luft besteht. In diesem Fall unterscheidet sich das der Randzone entnommene Gas, von dem in der Mitte des Hochofenschachtes aufwärtsströmenden Gas, im wesentlichen dadurch, dass das Erstere grössere Mengen an Wasserdampf enthält. Der Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass aus dem Gas der Randzone der Wasserdampf mit einfachen Messnahmen ausgeschieden werden kann, so dass für die Erzeugung eines Reduktionsgases aus einer gegebenen Menge an Methan eine grössere Menge an Gichtgas zurückgeführt werden kann infolge des durch die Wasserdampfauswaschung herabgesetzten und seines niedrigeren Gehaltes an oxydierenden Bestandteilen im Gichtgas (C02).
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachfolgend weiter erläutert. Die Zeichnung ist die schematische Darstellung einer einfachen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. bedeutet einen Hochofen,--2--den dazugehörigen Winderhitzer,--3--ist ein Umlaufgebläse
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Kaltwind, der in den Winderhitzer eingeblasen wird und in diesem zu Heisswind umgewandelt wird, der als Heiss wind --8-- in die Blasformenebene des Hochofens eingeblasen wird.--9--ist das aus der Mittelzone des Hochofens abgeführte Gichtgas, das normalerweise einen relativ hohen Gehalt an Stickstoff enthält.
Das stickstoffreiche Gichtgas--9--wird unterteilt in einen Teilstrom--9a--, der der Beheizung des Winderhitzers--2--dient, in einen weiteren Teilstrom--9b--, der der Beheizung des Gasumsetzers und Gaserhitzers--4--dient und in einen gegebenenfalls nach aussen abzuführenden Gichtgasstrom--9c--, der
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dienen und die zur Erzeugung von Rauchgasströmen--13a und 13b--führen, die nach aussen abgeleitet werden. Aus dem Gasumsetzer und Gaserhitzer--4--tritt das Reduktionsgas--14--aus, das in den Hochofen wieder eingeblasen wird.
Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Hochofenverfahrens ist die folgende : Der in der Blasformenebene des Hochofens eingeblasene Heisswind --8-- bildet das Formengas, das aus dem Gestell des
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Hochofens durch den Schacht nach oben strömt. Oberhalb der Blasformenebene liegt die Aufschmelzzone --15--, in der mittels des aufwärtsströmenden Gestellgases aus dem reduzierten Erz das Primäreisen und die Primärschlacke erschmolzen wird. Das Reduktionsgas--14--wird durch Öffnungen in der Schachtwand --16-- dicht oberhalb der Erweichungs-und Aufschmelzzone--15--eingeblasen.
Hiedurch bilden sich zwei Gasströme im Hochofenschacht aus, von denen der durch den mittleren Schachtteil verlaufende Gasstrom im wesentlichen aus dem Gestellgas besteht und der in der Randzone aufwärtsströmende Gasstrom im wesentlichen aus dem durch die Schachtwand eingeblasenen Reduktionsgas besteht. Das in der Mittelzone des Schachtes
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Hochofen abgeführt. Dagegen wird das in der Randzone aufwärtsströmende stickstoffärmere Gas, nachdem es aus der Beschickungsoberfläche--17--ausgetreten ist, durch Öffnungen in der Schachtwand--18-, die bei dieser Ausführungsform dicht oberhalb der Beschickungsoberfläche --17-- liegen, abgezogen.
Das
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--10-- wirdrückgeführten Gichtgases--10--an oxydierenden Bestandteilen (C02 und H20) Reduktionsgas (CO + H2) gebildet wird. Dieses neu gebildete Reduktionsgas ist vermehrt durch den Gehalt des rückgeführten Gichtgases - -10-- an unverbrauchtem Reduktionsgas. Das so erzeugte Reduktionsgas --14-- wird mit der im
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--16-- in den Hochofenschacht eingeblasen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit rückgeführtem, regenerierten Gichtgas, bei dem dieses Hilfsreduktionsgas durch besondere Einblaseorgane, d. h. unabhängig vom Hochofenwind, in den Schacht des
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regenerierenden Bestandteilen dem Raum im Bereich der Gicht des Hochofens entnommen wird als das nicht zurückzuführende und zu regenerierende Gas.
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