AT396254B - Vorrichtung zur beschickung eines einschmelzvergasers mit vergasungssubstraten und eisenschwamm - Google Patents

Description

AT396254B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Obeibegriff des Anspruches 1.

Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt (DE-PS 30 34 539). Dort ist der Direktreduktions-Schachtofen im Abstand über und fluchtend zu dem Einschmelzvergaser angeordnet. Im unteren Bereich des Schachtofens sind in waagerechter Anordnung senkrecht durch die Umfangswandung desselben geführt eine Mehrzahl von stemartig angeordneten Austragsvorrichtungen in Form von Schneckenförderern vorgesehen, die den Eisenschwamm über zugehörige Fallrohre aus diesem Bereich des Schachtofens austragen, von wo er über die Fallrohre unmittelbar in den Einschmelzvergaser abgegeben wird. Hierfür enden die Fallrohre im Topbeieich des Einschmelzvergasers zentrisch um dessen Mittelachse und im Abstand hiervon und zueinander angeordnet. Unmittelbar neben den Einlaßstutzen dieser Verbindungsleitungen befinden sich dort auch die Einlaßöffnungen für das Vergasungssubstrat, vorzugsweise Kohle, sowie gleichfalls die Auslässe für das Reduktionsgas bzw. das den Einschmelzvergaser verlassende Rohgas.

Durch die Fallrohre ist der Einschmelzvergaser direkt mit dem Reduktions-Schachtofen verbunden. Auf diesem Wege gelangt neben dem unentstaubten Vergasergas eine große Staubmenge in den Reduktions-Schachtofen. Um die Staubmenge zu reduzieren und die daraus resultierenden Probleme zu begrenzen wird der Eintritt des Reduktionsgases zum Reduktions-Schachtofen mindestens 2 m oberhalb der Förderschnecken eingebracht, wobei die Schüttung in diesem Bereich als Gassperre dient. Dadurch ist die Höhe des Reduktions-Schachtofens ca. 2 m größer als unbedingt erforderlich.

Dadurch, daß die Förderschnecken in ihrer radialen Anordnung in die senkrecht verlaufenden Wandungsabschnitte im unteren Bereich des Reduktions-Schachtofens einmünden, ergibt sich zwischen der hierdurch definierten Ebene innerhalb des Ofenschachtes und seinem darunterliegenden Ofenboden ein Totraum, aus dem heraus der Eisenschwamm nicht gefördert wird, also in unwirtschaftlicher Weise am Verfahrensablauf nicht teilnimmt. Dieser Totraum vergrößert zwangsläufig auch den Abstand zwischen dem Schachtofen und dem darunter angeordneten Einschmelzvergaser, und verlängert so die Verbindungsleitungen zwischen den Austragsenden der Förderschnecken und dem Einschmelzvergaser. Diese nicht unerhebliche Länge der Verbindungsleitungen bzw. Fallrohre (ca. 10 m bei einer Anlage von 300.000 t/Jahr) zwischen Schachtofen und Vergaser kann für die Bewegung des Eisenschwamms durch diese Fallrohre hindurch zu Undefinierten Bedingungen führen, da einerseits die Eisenpartikel vom Austragsende der Förderschnecken unmittelbar an die Ofenwandung des Schachtofens anschließend bis zum Einlaßende der Fallrohre in den Vergaser praktisch im freien Fall (bei geringeren Fördermengen) beschleunigt werden können, um dann mit bereits großer Geschwindigkeit in den Einschmelzvergaser und in desssen unteres Kohlefließbett einzudringen, während es andererseits bei größeren Fördermengen durch die Schneckenförderer infolge des im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung der Eisenpartikel durch die Verbindungsleitungen strömenden heißen Reduktionsgases zum Zusammenbacken der Eisenpartikel bereits in der Verbindungsleitung kommen kann. Auch hat sich herausgestellt, daß eine gleichmäßige Verteilung und Vermischung der Beschickung des Einschmelzvergasers zwischen Vergasungssubstraten und heißem Eisenschwamm im Bereich des Kohlefließbettes bei dieser Anordnung nicht gewährleistet ist oder zumindest nicht ausreichend befriedigend sichergestellt werden kann. Diese Inhomogenität in der Beschickung macht sich insbesondere in der Vergasermitte nachteilig bemerkbar.

Dadurch, daß im Topbereich des Einschmelzvergasers die Auslässe für das Rohgas unmittelbar neben den Einlässen für das Vergasungssubstrat einerseits und den Eisenschwamm andererseits liegen, ist die Staubentwicklung unmittelbar an den Reduktionsgasauslässen besonders hoch, und entsprechend hoch auch die Belastung des Rohgases mit Feinstaub. Dadurch, daß die Austragsvorrichtungen in Förderrichtung des Eisenschwammes vor den Fallrohren, zwischen dem Schachtofen und dem Einschmelzvergaser, nämlich unmittelbar in den seitlichen Wandungen des Ofens angeordnet sind, ergibt sich eine volumenmäßige Zwangssteuerung der durch die Fallrohre hindurchtretenden Eisenschwammenge, was zu erheblichen Verschleißerscheinungen der Fallrohre führt. Letztlich begrenzen sich auch die Förderleistungen der Förderschnecken hierdurch, wie auch durch die Tatsache, daß diese nur einseitig gelagert sind, so daß allein auch hierdurch eine Begrenzung der Größe und der Effektivität der Gesamtanlage gegeben ist

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu verbessern, daß die durch die erhebliche Länge der Verbindungsleitungen zwischen Schachtofen und Vergaser und die Art ihrer Anschlüsse im unteren Bereich des Schachtofens wie auch im Topbereich des Vergasers sich, wie vorstehend beschrieben, ergebenden Nachteile vermieden werden. Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 gegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß die Verbindungsleitungen für den Austrag des Eisenschwamms aus dem Direktreduktions-Schachtofen in dessen untersten Bodenbereich senkrecht einmünden, kann das bisher durch den Schneckenaustrag in seitlicher Richtung als unvermeidlich angesehene Totvolumen für den Eisenschwamm im Schachtofen vollständig vermieden werden und der Schachtofen zumindest um diesen Betrag näher am Einschmelzvergaser in Stellung gebracht werden. Die Länge der Verbindungsleitungen verkürzt sich damit nicht unerheblich, und es besteht eine größere, den Bedürfnissen vorteilhafter anpaßbare Variationsmöglichkeit für die direkte Fühning der Verbindungsleitungen zwischen Schachtofen und Vergaser mit der Möglichkeit einer gleichmäßigeren Verteilung -2-

AT 3% 254 B und Vermischung der dem Einschmelzvergaser zugeführten Möllerung insbesondere auch bezogen auf die Vergasermitte.

Die nahe um die Längsachse des Einschmelzvergasers konzentrierten und damit praktisch zusammengefaßten Einlässe für die Vergasungssubstrate einerseits und den heißen Eisenschwamm andererseits führen dazu, daß der 5 Staubanteil, der vorwiegend im Eingabebereich des Kohle- bzw. Koksstaubs anfällt, von dem eintretenden Eisenschwamm gewissermaßen adsorbiert und mitgerissen wird, wodurch die Staubanreicherung, insbesondere im Topbereich des Einschmelzvergasers, erheblich reduziert weiden kann. Der Staubanteil, der mit dem Rohgas durch die Gasauslässe im Einschmelzvergaser abgeführt wird, verringert sich demgegenüber noch weit», da der Abstand zwischen den Reduktionsgasauslässen und den zentrisch zusammengefaßten Einlaßöffnungen für die 10 Vergasungssubstrate und den heißen Eisenschwamm bei der gewählten Anordnung wesentlich weiter auseinander liegen, als das bei der bekannten Vorrichtung der Fall sein konnte.

Dadurch, daß die Förderschnecken nicht mehr unmittelbar am Direktreduktions-Schachtofen und damit in Bewegungsrichtung des heißen Eisenschwammes vor den Fallrohren angeordnet sind, sondern am Ende dieser Verbindungsleitungen unmittelbar vor dem Eintritt des Eisenschwamms in den Einschmelzvergaser, wird die IS Belastung der Fallrohre, wie auch des Reduktionsaggregates mit dem vorerwärmten Feinstaub noch zusätzlich herabgesetzt, da dieser Staub bereits am Anfang in den Schneckengängen der Austragsvorrichtung abgeschieden und von dort unmittelbar unter kürzestem Wege jeweils sofort in den Vergaser zurückbefördert wird. Der Reduktions-Schachtofen wird um ca. 2 m kürzer, da die Staub- und Gassperre zwischen Förderschnecken und Gaseintritt nicht mehr »forderlich ist. Die sich durch das Hindurchziehen des heißen Eisenschwammes durch die 20 Verbindungsleitungen ergebenden g»ingen Sinkgeschwindigkeiten in diesen Rohren, von ca. 0,003 m/s bei 4 Fallrohren mit einem lichten Durchmesser von 0,8 m, führt zu einer starken Herabsetzung der bisher beobachteten Verschleißerscheinung dieser Fallrohre. Die kürzeren und/oder im Durchmess» geringer ausgeführten Förderschnecken werden weniger Energie benötigen, was einen weiteren Vorteil dies» Anordnung mit sich bringt. 25 Verringerung der Bauhöhe der Gesamtanlage, Verklein»ung des Schachtofenvolumens, geringere Reparaturanfälligkeit und sicherere Arbeitsweise der Förderschnecken führen zu wirtschaftlicherer Arbeitsweise bei veringerten Investitionen.

Anhand der beiliegenden Zeichnung, die zwei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt schematisiert und teilweise wied»gibt, soll die vorliegende Erfindung näh» erläutert weiden. 30 Es zeig»i:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine eifindungsgemäße Vorrichtung, bei der die Einlässe für das V»gasungs-substrat und den heißen Eisenschwamm in einen Kuppelaufsatz einmünden und

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1, bei d» anstelle des Kuppelaufsatzes kurze zusätzliche Rohrstutzen vorgesehen sind, die die Schneckenförderer mit dem inneren des Einschmelzvergasers in dessen Topbereich 35 verbinden.

Der Direktreduktions-Schachtofen (1) ist in der schematisierten Zeichnung, nur in bezug auf seinen unteren Bodenbereich angedeutet, während d» Einschmelzv»gaser (2) auf die Darstellung seines obersten Behälterbereiches beschränkt ist. Die im wesentlichen senkrecht zwischen dem Direktreduktions-Schachtofen (1) und dem Einschmelzvergaser (2) angeordneten V»bindungsleitungen (4), münden direkt im waagerecht od» leicht 40 gewölbt ausgebildeten Boden des Schachtofens. Von den V»bindungsleitungen (4) sind in d» Schnittdarstellung jeweils nur zwei wiedergegeben, in bekannter Weise ist jedoch eine Mehrzahl solcher Fallrohre im Abstand zueinander entlang eines Kreisringes, dessen Mittelpunkt die Längsachse des Schachtofens bildet, angeordnet. Unabhängig vom Abstand der Auslässe (8) für den Eisenschwamm von dieser Mittelachse enden die Verbindungsleitungen (4) jeweils entfernt von den senkrechten Seitenwandungen des Schachtofens, und mit 45 ihrem dem Auslaß (8) entfernt liegenden Ende im Einlaßbeieich einer zugehörigen Austragsvorrichtung (7) in Form ein» Förderschnecke für jede Verbindungsleitung (4). Die Förderschnecken sind stemartig, bezogen auf die Längsachse des Schachtofens (1) bzw. des Einschmelzvergasers (2), in radialer Richtung waagerecht angeordnet und verbinden die Fallrohre vom Schachtofen hin zu Einlässen (9) in den Einschmelzvergas» (2).

Die Mindestlänge der V»bindungsleitungen (4) sollte so gewählt w»den, daß die von ihnen aufgenommene 50 Eisenschwamm-Schüttsäule d» Druckdifferenz zwischen dem Schachtofen und dem V»gas» standhält, d. h. als

Sperrorgan zwischen diesen dient. Diese Mindestlänge sollte mindestens 2 m betragen. Weiterhin sollte der Innendurchmesser der V»bindungsleitungen (4) so bemessen sein, daß Brückenbildungen durch den Eisenschwamm mit Sich»heit ausgeschlossen sind. Es werden dah» vorzugsweise Innendurchmesser von mindestens 0,5 m, z. B. 0,8 m verwendet. 55 Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist auf den Topbereich des Einschmelzv»gasers (2), also den ob»en Abschluß desselben, zentrisch zur und in Richtung der genannten Längsachse ein Kuppelaufsatz (5) vorgesehen, d» eine glockenartige Erweiterung des Einschmelzv»gas»s an dies» Stelle vorgibt. Wiederum hi»zu mittig und senkrecht auf den Kuppelaufsatz (5) führt in diesen, in d» dargestellten Weise, die Einlaßöffnung (3) für das Vergasungssubstrat, also Kohle, Koks oder dgl., während die Einlässe (9), die unmittelbar die Austrags-60 Öffnungen der Schneckenförderer (7) bilden, senkrecht hi»zu stehen und damit in den B»eich d» zylindrischen

Scitenwand des Kuppelaufsatzes (5) münden, ln bezug auf den Kuppelaufsatz (5) und damit die Einlaßöffnungen -Ί und (3) relativ weit entfernt befindet sich im Topbereich der Einschmelzvergaserwandung die wiederum -3-

Claims (9)

1. AT 396 254 B kreisbogenförmige Anordnung der Auslässe (6) für das Roh- bzw. Reduktionsgas. Die Eintrittsgeschwindigkeit des Eisenschwamms in den Einschmelzvergaser (2) wird durch die seitliche Einbringung desselben unmittelbar durch die Schneckenförderer (7), d. h. allein durch deren Austrag bestimmt, wobei die Sinkgeschwindigkeit des Eisenschwamms innerhalb der Fallrohre (4) hierfür keine Rolle mehr spielt S Die mittige innerhalb des Kuppelaufsatzes (5) zusammengefaßte Zugabe sowohl des Vergasungssubstrates über die Einlaßöffnung (3) als auch des heißen Eisenschwamms über die Austragsvorrichtung (7) konzentriert die Staubbildung von Kohle, Koks oder dgl. innerhalb dieses Kuppelaufsatzes (5), der dann zwangsläufig durch den Eisenschwamm weiter in den Innenraum des Einschmelzvergasers mitgerissen wird. Der Eisenschwamm fällt zusammen mit dem Vergasungssubstrat weitgehend zentrisch in das Kohlefließbett oder auch ein Festbett des 10 Einschmelzvergasers (2), von wo aus automatisch eine weitgehend homogene Teilung erfolgt. Vom zentrischen Fallbereich der Kohle und des Eisenschwammes, zwar noch im Topbereich des Einschmelzvergasers angeordnet, aber ausreichend entfernt, liegen die ein staubarmes Rohgas aus dem Innenraum des Vergasers ausbringenden Auslässe (6). Für den Fall, daß der waagerechte Querschnitt des Einschmelzvergasers nicht wie allgemein üblich rund 15 ausgebildet ist, sondern oval oder eine andere Formgebung besitzt, können mehrere solcher Kuppelaufsätze (5) im Topbereich einer solchen Vergaserform angeordnet werden. In der Ausführungsform nach Fig. 2 wird auf einen Kuppelaufsatz verzichtet, wobei unter Beibehaltung der senkrechten Auslässe (8) im Boden des Direktreduktions-Schachtofens (1) für die Veibindungsleitungen (4), deren den Auslässen (8) entgegengesetztes Ende in radial zur Längsachse und waagerecht angeordneten 20 Austragsvorrichtungen (7) mündet Die als Schneckenförderer ausgebildeten Austragsvonichtungen (7) entsprechen ansonsten in Anordnung und Ausführung denjenigen nach Fig. 1. Die Austragsenden der Schneckenförderer nach der Ausbildung gemäß Fig. 2 münden in kurze abgewinkelte, jedoch im wesentlichen senkrechte Vorstutzen (10) ein, die über eine sehr kurze Distanz in den Innenraum des Einschmelzvergasers (2) einmünden. Mittig zu den im zentrischen Topbereich des Einschmelzvergasers auf einem Kreis angeordneten 25 Rohrstutzen (10) befindet sich fluchtend und in Richtung der Längsachse des Einschmelzvergasers (2) bzw. des Direktreduktions-Schachtofens (1) die Einlaßöffnung (3) für das Vergasungssubstrat. Auch hier kann die Anordnung wieder so getroffen werden, daß der Abstand zwischen der Einlaßöffnung (3) und den um diese herum angeordneten Einlässen der Rohrstutzen (10) klein gegenüber dem Abstand zu den Auslässen (6) für das Roh-bzw. Reduktionsgas ist. Damit ergeben sich äquivalente Vorteile zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Auch 30 hier vermindert sich insbesondere durch starke Zugabe des Eisenschwammes über die Schneckenförderer die Eintrittsgeschwindigkeit in den Vergaser, was zu längeren Verweilzeiten des Eisenschwammes in der heißen aus Koks- und/oder Kohlestücken gebildeten Wirbelschicht im Vergaser führt. Für den Fall, daß ein Festbettvergaser zur Anwendung kommt, gilt dieses entsprechend, was letzlich ein besseres Aufschmelzen des Eisenschwammes sicherstellt. 35 PATENTANSPRÜCHE 40 1. Vorrichtung zur Beschickung eines Einschmelzvergasers mit Vergasungssubstraten, z. B. Kohle, und mit 45 Eisenschwamm, der aus einem oberhalb des Einschmelzvergasers angeordneten Direkbeduktions-Schachtofen ausgetragen wird, bestehend aus Ein- und Auslässen im unteren Teil des Schachtofens und im oberen Bereich des Vergasers symmetrisch zur Längsachse des Schachtofens und/oder des Vergasers verlaufenden Verbindungsleitungen in Form von Fallrohren zwischen dem Schachtofen und dem Vergaser, und radial zu dieser Längsachse ausgerichteten Austragsvorrichtungen für den Eisenschwamm, wie Schneckenförderer od. dgl., dadurch 50 gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (4) für den Austrag des Eisenschwamms aus dem Direktreduktions-Schachtofen (1) in dessen untersten, im wesentlichen waagerecht verlaufenden Bodenbereich wenigstens annähernd senkrecht einmünden, daß die Austragsvorrichtungen (7) an den Einlässen (9,10) des Einschmelzvergasers in Austragungsrichtung nach den Verbindungsleitungen (4) angeordnet sind, und daß der Einlaß (3) für das Vergasungssubstrat in und mittig zu der Längsachse des Einschmelzvergasers (2), unmittelbar 55 benachbart zu den Einlässen (9,10), liegt
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einschmelzvergaser (2) die Einiässe (9) für den Eisenschwamm und die mittige Einlaßöffnung (3) für das Vergasungssubstrat innerhalb eines Kuppelaufsatzes (5) des Einschmelzvergasers (2) einmünden. -4- 60 AT 396 254 B
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlässe (9) senkrecht zur Längsachse des Vergasers (2), und der Einlaß (3) zentrisch in der Längsachse des Einschmelzvergasers und damit auch des Kuppelaufsatzes (5) einmündet.
4. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den senkrecht zur Längsachse des Vergasers (2) verlaufenden Einlässen (9), die radial und waagerecht hierzu liegenden Austragsvorrichtungen (7) enden, in deren von den Einlässen (9) entfernt liegenden Abschnitten, die Verbindungsleitungen (4) einmünden.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Austragsende der am Ende der Verbindungsleitungen (4) vorgesehenen Austragsvorrichtungen (7), und dem Einlaß (9) in den Einschmelzvergas»' (2), im wesentlichen senkrecht verlaufende kurze Rohrstutzen (10) angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (4), als Sperrorgane dienend eine solche Mindestlänge besitzen, daß die von ihnen aufgenommene Eisenschwammsäule die Druckdifferenz zwischen Direktreduktions-Schachtofen (1) und Einschmelzvergas» (2) ausgleicht.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (4) eine Mindestlänge von 2 m besitzen.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (4) eine eine Brückenbildung durch den Eisenschwamm ausschließende lichte Weite haben.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung«! (4) einen lichten Durchmesser von mindestens 0,5 m aufweisen. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-