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Die Erfindung betrifft ein Verfuhren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und Eisenschwamm aus von Eisenerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlagen gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe in einer Festbett-Reduktionszone zu Eisenschwamm direkt reduziert werden, der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone unter Zufuhr von Kohlenstoffträgem und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und ein CO-und Hz-häitiges Reduktionsgas erzeugt wird, welches in die Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Exportgas abgezogen wird,
und wobei das abgezogene Exportgas einer CO2-Eliminierung und einer Aufheizung unterzogen und als zumindest weitgehend CO2-freies Reduktionsgas gemeinsam mit einem Teil des in der Einschmelzvergasungszone gebildeten Reduktionsgases zur Erzeugung von Eisenschwamm mindestens einer weiteren Reduktionszone zur Direktreduktion von Eisenerz zugeführt wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der AT-396. 255 B bekannt Hierbei wird der Teil des in der Einschmeizvergasungszone gebildeten Reduktionsgases, der als Überschussgas anfällt und der weiteren Reduktionszone zugeführt wird, in einem Wäscher gewaschen, anschliessend mit dem Exportgas vermischt und schliesslich gemeinsam mit dem Exportgas einer CO2-Entfernung unterzogen. Die Zumischung dieses Teiles des Reduktionsgases zum Exportgas erfolgt somit vor der COz-Entfernung, so dass die beiden Reduktionsprozesse - die jeder für sich ein Schwingungen unterworfenes System verkörpern-an einer Stelle miteinander verknüpft sind, die-vom Gasstrom her gesehen-knapp nach dem ersten Reduktionsprozess und weit vom zweiten Prozess liegt.
Hierdurch ist es möglich, Auswirkungen von Schwingungsübertragungen zwischen den Systemen, Resonanzen und Rückkopplungen betreffend Gasmengendurchsätze, Gaszusammensetzungen und Gastemperaturen gering zu halten bzw. zu vermeiden, u. zw. durch ein Vergleichmässigen bzw.
Dämpfen der Abweichungen von den vorgesehenen gewünschten Werten. z. B. ergeben sich Gasvolumens- bzw. Gasströmungsschwankungen aus der Forderung, den Systemdruck des Einschmelzvergasers zwecks Erzeugung eines Reduktionsgases von gleichbleibender Qualität konstant zu halten. Sobald der Druck im Einschmelzvergaser zu hoch wird, erfolgt eine Entspannung durch vermehrtes Einleiten von Reduktionsgas in die Exportgasleitung.
Die Dimensionierung einer CO-Entfemungsaniage richtet sich neben anderen Kriterien wesentlich nach dem dieser Anlage zugeführten Volumenstrom, wobei gemäss der AT-396. 255 B der Reduktionsgasstrom, mit dem maximal gerechnet werden muss, Berücksichtigung finden muss. Du die CO2-Entfemungsanlage einen wesentlichen Anteil an den Gesamtinvestitionen einer Anlage zur Durchführung eines einleitend beschriebenen Verfahrens ausmacht. sind die Investitionskosten für eine Anlage gemäss der AT-396. 255 B sehr hoch.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, das aus der AT-396. 255 B bekannte Verfahren und die aus diesem Dokument bekannte Anlage dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine wesentliche Einsparung an Investitionskosten möglich ist. Insbesondere soll auch eine Herabsetzung der zur Herstellung des Produktes eingesetzten Energie möglich sein.
Dieses Ziel der Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, dass ein Teil des in der Einschmeizvergasungszone erzeugten Reduktionsgases abgezweigt und der weiteren Reduktionszone direkt, d. h. unter Umgehung der COz-Etiminierung und der Aufheizung des Exportgases zugeleitet wird.
Erfindungsgemäss kann somit eine Anlage zur CO2-Eliminierung für eine erheblich geringere Kapazität bemessen werden, wodurch sich die Investitionskosten erheblich emiedrigen. Überraschenderweise zeigt sich, dass eine Verlegung der Verknüpfungsstelle der beiden Reduktionsprozesse naher zur weiteren Reduktionszone keine den Gesamtprozess störenden Folgen zeigt. Für den Fall, dass mit erheblichen Gasvolumens- bzw. Gasströmungsschwankungen zu rechnen ist, ist eine Schwingungsdämpfung durch Sicherungsmassnahmen, wie eine Pufferung, möglich, so dass auch in diesem Fall die erfindungsgemäss erzielten Vorteile voll zum Tragen kommen.
Zudem ergibt sich eine weitere wesentliche Einsparung an Investitionskosten und an Energieaufwand für die Herstellung des Roheisens bzw. Stahlvorproduktes dadurch, dass nur das der der CO2-Eliminierung unterzogene Exportgas einer Aufheizung unterzogen wird und erst anschliessend mit dem abgezweigten Teil des Reduktionsgases vermischt wird. Somit kann die Einrichtung zur Aufheizung wesentlich kleiner dimensioniert werden, da ein wesentlich geringerer Volumenstrom an Gas aufzuheizen ist. Weiters kann das abgezweigte Reduktionsgas eine Teilaufheizung des Exportgases bewirken, wenn es in sehr heissem Zustand, d. h. ohne einer Waschung unterzogen worden zu sein, dem aufgeheizten Exportgas zugemischt wird.
Liegt die
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Temperatur des abgezweigten heissen Reduktionsgases unter der des Reduktionsgases, erlaubt die Zumischung des heissen Reduktionsgases, dass das Exportgas nur auf eine geringere Temperatur aufgeheizt werden muss.
In einer nicht veröffentlichten Anmeldung ein Verfahren beschrieben, bei dem Stückerz in einer Festbett-Direktreduktionszone zu Eisenschwamm reduziert wird, der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und ein CO und H2-haltiges Reduktionsgas erzeugt wird.
das in die FestbettDirektreduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas abgezogen wird, und Feinerz in einer Wirbelbett-Direktreduktionszone im Wirbelbett-Verfahren zu Eisenschwamm reduziert wird, wobei der Wirbelbett-Direktreduktionszone Topgas aus der Festbett-Direktreduktionszone und/oder in der Einschmeizvergasungszone erzeugtes Reduktionsgas, die einer C02-Entfemung und einer Aufheizung unterzogen werden, sowie in der Wirbelbett-Direktreduktionszone entstehendes Abgas zugeführt und als Abgas abgezogen wird Hierbei kann das in der Einschmetzvergasungszone gebildete Reduktionsgas unter Umgehung der C02-Entfemung der WirbelbettDirektreduktionszone zugeführt werden.
Der im abgezweigten ungewaschenen Reduktionsgas noch enthaltene Reststaubgehalt wird durch die Zumischung zu dem aufgeheizten Exportgas derart verdünnt, dass keine Beeinträchtigung der Reduktion in der weiteren Reduktionszone stattfindet.
Gemäss einer bevorzugten Variante wird der abgezweigte Teil des Reduktionsgases einer Entstaubung und einer Wasche unterzogen und das der CO2-Eliminierung unterzogene Exportgas auf eine Temperatur aufgeheizt, die über der gewünschten Reduktionsgastemperatur für die weitere Reduktionszone liegt. Hierdurch vereinfachen sich das Verfahren und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, da das abgezweigte Reduktionsgas in relativ kühlem Zustand leichter handhabbar ist.
Vorteilhaft wird in der weiteren Reduktionszone Feinerz im Wirbelbettverfahren reduziert, u. zw. zweckmässig zwei- oder mehrstufig.
Gemäss einer anderen vorteilhaften Variante wird in der weiteren Reduktionszone Eisenerz in Stück-und/oder Pelletform im Festbettverfahren reduziert.
Vorteilhaft wird zwecks Konstanthaltung der Systemdrücke und Volumsströme der abgezweigte Teil des Reduktionsgases hinsichtlich eines Oberschusses vor Einleitung in die weitere Reduktionszone gespeichert.
Zur Vermeidung von Schwingungsübertragungen von einem Reduktionsprozess zum anderen werden vorteilhaft Druckschwankungen in der Einschmelzvergasungszone durch Zumischen eines Teiles des in der Einschmeizvergasungszone gebildeten Reduktionsgases zum aus der ersten Reduktionszone abgezogenen Exportgas vor Durchführung der CO2-Elminierung des Exportgases ausgeglichen.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem Reduktionsofen für Eisenerz, vorzugsweise in Stück-und/oder Pelletform, einem Einschmetzvergaser, einer den Einschmetzvergaser mit dem Reduktionsofen verbindenden Zuleitung für ein Reduktionsgas, einer den Reduktionsofen mit dem Einschmelzvergaser verbindenden Förderleitung für das im Reduktionsofen gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom Reduktionsofen ausgehenden Exportgas-Ableitung, mit in den Einschmelzvergaser mündenden Zuleitungen für sauerstoffhältige Gase und Kohlenstoffträger, einem am Einschmelzvergaser vorgesehenen Abstich für Roheisen und Schlacke, und mit mindestens einem zusätzlichen Reduktionsreaktor zur Aufnahme von Eisenerz, einer Reduktionsgas-Zuleitung zu diesem Reduktionsreaktor,
einer Abgas-Ableitung aus diesem Reduktionsreaktor und einer Austragsvorrichtung für das in diesem Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Exportgas-Ableitung des Reduktionsofens in eine COz-Etiminierungsaniage mündet, von der die Reduktionsgas-Zuleitung des zusätzlichen Reduktionsreaktors ausgeht, die über eine Heizeinrichtung für das von CO2 gereinigte Exportgas in den zusätzlichen Reduktionsreaktor mündet, und dass von der den Einschmelzvergaser mit dem Reduktionsofen verbindenden Zuleitung für das Reduktionsgas eine Zweigleitung ausgeht, die unter Umgehung der COrEliminierungsanlage und der Heizeinrichtung in die Reduktionsgas-Zuleitung des zusätzlichen Reduktionsreaktors mündet.
Zweckmässig ist der zusätzliche Reduktionsreaktor als Festbettreaktor ausgebildet.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der zusätzliche Reduktionsreaktor als Wirbelbettreaktor ausgebildet, wobei vorteilhaft zwei oder mehr Wirbelbettreaktoren in Serie geschaltet vorgesehen sind.
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Vorteilhaft ist in der Abzweigleitung ein Pufferspeicher vorgesehen, wobei zweckmässig der Pufferspeicher mit einer Bypass-Leitung überbrückbar ist.
Zur Minimierung von Schwingungsübertragungen zwischen den beiden Reduktionsprozessen ist zweckmässig die Zweigleitung über eine Ausgleichsleitung mit der Exportgasableitung vor Einmünden derselben in die CO2-Eliminierungsanlage verbindbar.
Die Erfindung betrifft weiters die Verwendung von nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Roheisen- oder Stahlvorprodukten zur Erzeugung eines handelsf3higen Produkts, wie Walzgut.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele naher erläutert, wobei die in der Zeichnung dargestellten Fig. 1 und 2 jeweils das Verfahrensschema nach je einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.
In einen ersten, einen Festbettreaktor bildenden Reduktions-Schachtofen 1 wird von oben über eine Fordereinrichtung 2 stückiges Eisenerz und/oder Eisenerz in Pelletform über ein nicht dargestelltes Schleusensystem, gegebenenfalls zusammen mit Zuschlagstoffen, chargiert Der Schachtofen 1 steht mit einem Einschmelzvergaser 3 in Verbindung, in dem aus Kohle und sauerstoffhältigem Gas ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches über eine Zuleitung 4 dem Schachtofen 1 zugeführt wird, wobei in der Zuleitung 4 eine Gasreinigungseinrichtung 4'für eine Trocken-Entstaubung vorgesehen ist.
Der Einschmeizvergaser 3 weist eine Zuführung 5 für feste Kohlenstoffträger, eine Zuführung 6 für sauerstoffhältige Gase sowie gegebenenfalls Zuführungen 7 für bei Raumtemperatur flussige oder gasförmige Kohlenstoffträger, wie Kohlenwasserstoffe, sowie für gebrannte Zuschläge auf In dem Einschmelzvergaser 3 sammelt sich unterhalb der Einschmeizvergasungszone 8 schmelzflüssiges Roheisen 9 und schmelzflüssige Schlacke 10, die über einen Abstich 11 abgestochen werden
Das im Schachtofen 1 in einer Festbett-Direktreduktionszone 12, also im Festbettverfahren, zu Eisenschwamm reduzierte Eisenerz wird zusammen mit den in der Direktreduktionszone 12 gebrannten Zuschlägen über eine den Schachtofen 1 mit dem Einschmelzvergaser 3 verbindende Förderleitung 13 zugeführt,
beispielsweise mittels Austragsschnecken etc.. An dem oberen Teil des Schachtofens 1 schliesst eine Exportgas-Ableitung 14 für das in der Direktreduktionszone 12 aus Reduktionsgas entstehende Topgas an.
Das über die Exportgas-Ableitung 14 abgezogene Topgas wird zunächst einer Reinigung in einem Wäscher 15 unterzogen, um es möglichst vollständig von Staubpartikeln zu befreien und den Wasserdampfgehalt zu erniedrigen, so dass es dann als Exportgas einer weiteren Verwendung zur Verfügung steht. Anschliessend gelangt das Exportgas mit Hilfe eines Verdichters 16 in eine COz-Entfemungsantage 17 (z. B. ein CO2-Wäscher oder eine Druckwechsel-Adsorptionsanlage), in der es möglichst weitgehend von CO2 befreit wird. Das aus der COz-Entfemungsanlage 17 austretende Abgas wird gegebenenfalls einer Entschwefelungseinrichtung 18 zugeführt.
Das so von CO2 gereinigte Exportgas wird über eine Reduktionsgas-Zuleitung 19 einem zweiten, als Reduktions-Schachtofen 20 ausgebildeten Festbettreaktor, der wie der erste Schachtofen 1 ebenfalls im Gegenstromprinzip arbeitet, zugeführt. In diesem zweiten Schachtofen 20 wird Eisenerz in Stück-und/oder Pelletform ebenfalls in einer Festbett-Reduktionszone 21 direktreduziert Die Erzzuleitung ist mit 20'und die Eisenschwammausbringeinrichtung mit 20" bezeichnet.
Du das Exportgas durch die Reinigung eine starke Abkühlung erfahren hat, wird es vor Einleitung in den zweiten Reduktions-Schachtofen 20 einer Aufheizung unterzogen. Die Aufheizung erfolgt in zwei Stufen : Zunächst wird das gereinigte Exportgas in einer ersten Stufe einer indirekten Aufheizung unterzogen, wobei eine hierzu dienende Heizeinrichtung 22 als Wärmetauscher ausgebildet ist.
Der Wärmetauscher 22 (Rekuperator) wird mit gereinigtem Exportgas, das aus dem zweiten Reduktions-Schachtofen 20 über eine Leitung 23 abgezogen wird, betrieben Zusätzlich wird noch über eine Leitung 24 sauerstoffhältiges Gas (Sauerstoff liegt in Molekülform vor), wie Luft, dem Brenner des Wärmetauschers 22 zugeführt Anschliessend wird das aufgeheizte Exportgas einer Nachverbrennung unterzogen, u. zw. in der Nachverbrennungseinrichtung 25. in der ein Teil des gereinigten Exportgases unter Sauerstoffzuführung 26 verbrannt wird. Hierdurch erreicht das gereinigte Exportgas die für die Reduktion im zweiten Reduktions-Schachtofen 20 erforderliche Temperatur, die in einem Temperaturbereich zwischen 600 und 900 C liegt.
Das aus dem zweiten Reduktions-Schachtofen 20 abgezogene Topgas wird ebenfalls einer Reinigung und Kühlung im Exportgaswäscher 27 unterzogen, um es von Staubpartikeln zu
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säubern und den Wasserdampfgehalt zu erniedrigen, worauf es als Exportgas einer weiteren Verwendung zugeführt werden kann Ein Teil des Exportgases wird über die Leitung 23 dem Wärmetauscher 22 zugeführt.
Ein weiterer Teil des im zweiten Reduktions-Schachtofen 20 anfallenden Exportgases wird über einen Verdichter 28 ebenfalls der CO2-Entfemungsanlage 17 zugeführt, u zw. entweder direkt oder gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel über die Forderleitung 29, die in die Exportgas-Ableitung 14 mündet, und steht dann nach der CO2Entfernung als Recycle- Reduktionsgas dem zweiten Reduktions-Schachtofen 20 zur Verfügung Ein Teil des Exportgases des zweiten Reduktions-Schachtofens 20 wird über die Exportgasleitung 30 anderen Verwendungszwecken zugeführt
Ein Teil des im Einschmelzvergaser 3 gebildeten Reduktionsgases wird über eine Abzweigleitung 31, die von der Zuleitung 4 abzweigt, u.
zw nach Durchführung einer Trockenentstaubung mit der Gasreinigungseinrichtung 4', Im heissen Zustand dem aus RecycleReduktionsgas und von CO2 gereinigtem Exportgas gebildeten Reduktionsgasgemisch zugemischt, u. zw. nachdem dieses Reduktionsgasgemisch den Wärmetauscher 22 und die Nachverbrennungseinrichtung 25 passiert hat. In der Abzweigleitung 31 ist ein Pufferspeicher 31' vorgesehen, durch den der durch die Abzweigleitung 31 dem von CO2 befreiten Exportgas (mit Recycle-Reduktionsgas) zugemischte Reduktionsgas-Volumensstrom weitgehend konstant gehalten werden kann. Der Pufferspeicher 31'kann als Hochdruck- oder auch als Niederdruckspeicher ausgebildet sein.
Der Pufferspeicher 31'ist mittels einer Bypass-Leitung 31" überbrückbar
Ein Teil des im Einschmelzvergaser 3 gebildeten Reduktionsgases wird nach Durchsatz eines Wäschers 32 über eine Leitung 33 und über einen Verdichter 34 im Kreislauf wieder In die Zuleitung 4 eingespeist, um das in sehr heissem Zustand aus dem Einschmelzvergaser 3 austretende Reduktionsgas vor Eintritt in die Gasreinigungseinrichtung 4'zu konditionieren, insbesondere auf einen für den Direktreduktionsprozess im Schachtofen 1 günstigen Temperaturbereich zu kühlen. Über eine strichliert angedeutete Ausgleichsleitung 35 kann gegebenenfalls Reduktionsgas dem aus dem Schachtofen 1 austretenden Exportgas zwecks Konstanthaltung des Systemdruckes - unter Aufteilung des Druckstosses in die Leitungen 35 und 31 - zugemischt werden.
EMI4.1
sondern in Strömungsrichtung des Reduktionsgases erst danach mit dem aus der CO2- Entfemungsanlage 17 kommenden Teil des Reduktionsgases gemischt wird, ist eine erhebliche Reduzierung der Grösse der CO2-Entfemungsanlage 17 möglich.
Erfindungsgemäss ergibt sich eine Einsparung bis etwa 30 % (unter besonderen Umständen auch mehr) der Investitionskosten für die CO2-Entfernungsanlage 17. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass sich auch ein geringerer Volumenstrom des aus der C02-Entfemungsan) age 17 austretenden Abgases und damit auch eine Investitionseinsparung für die Entschwefelungseinrichtung 18 ergeben.
Zudem ergibt sich eine Erhöhung der Reduktantenausbeute des dem zweiten Schachtofen 20 zugeleiteten Reduktionsgases, da von dem Reduktionsgas, das dem Schachtofen 20 unter
EMI4.2
Restgasgehalt im der CO2-Entfemung unterzogenen Exportgas möglich, was weitere Einsparungen bei der Auslegung und auch beim Betrieb der COz-Entfemungsantage 17 mit sich bringt und eine grössere Toleranzbreite für Schwankungen im Gehalt an CO2 des von CO2 gereinigten Exportgases ermöglicht Hierdurch vereinfachen sich die Fahrweise und der regeltechnische Aufwand.
Insgesamt ergibt sich eine bessere Qualität des dem zweiten Schachtofen 20 zugeführten Reduktionsgases und damit eine höhere Produktivität.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass auch die fühlbare Wärme des im Einschmelzvergaser 3 gebildeten Reduktionsgases wirkungsvoll genutzt und für die Direktreduktion im weiteren Reduktions-Schachtofen 20 verwertet wird. Damit lassen sich Einsparungen nicht nur bei der CO2-Entfemungsanlage 17 und bei der Dimensionierung des Wärmetauschers 22 und der Nachverbrennungseinrichtung 25 erzielen, sondern es ergeben sich auch Energieeinsparungen beim Betrieb derselben
Zwar weist das heisse abgezweigte Reduktionsgas nach Durchtritt durch den Staubentfernungszyklon 4'noch einen Reststaubgehalt auf, der jedoch in dem System, ohne
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Störungen zu bewirken, verkraftbar ist,
da durch die Mischung dieses heissen abgezweigten Reduktionsgases mit dem Recycle- Reduktionsgas und dem der Reinigung von CO2 unterworfenen Exportgas der Staubgehalt sehr verdünnt wird. Eine Beeinträchtigung des Direktreduktionsprozesses im zweiten Reduktions-Schachtofen 20 ist daher nicht zu befürchten
Gemäss der in Fig.
2 dargestellten Ausführungsform sind als weiterer bzw zusätzlicher Reduktionsreaktor zwei in Serie hintereinander geschaltete Wirbelbettreaktoren 36,37 vorgesehen, wobei Feinerz über eine Feinerz-Zuleitung 38 dem ersten Wirbelbettreaktor 36 und von diesem über eine Forderleitung 39 zum nachgeordneten Wirbelbettreaktor 37 geleitet wird Das in den Wirbelbettreaktoren 36,37 in jeweils einer Wirbelbett-Direktreduktionszone 40 reduzierte Material (Eisenschwamm) wird nach Fertigreduktion aus dem zweiten Wirbelbettreaktor 37 einer Brikettieranlage 41 zugeführt, wo es heiss- oder kaltbrikettiert wird.
Vor Einleitung des Feinerzes in den ersten Wirbelbettreaktor 36 wird es einer Erzvorbereitung, wie einer Trocknung, unterzogen, was jedoch nicht näher dargestellt ist
Das über die Reduktionsgaszuleitung 19 dem Wirbelbettreaktor 37 zugeführte Reduktionsgas wird im Gegenstrom zum Erzdurchfluss vom Wirbelbettreaktor 37 zum Wirbelbettreaktor 36, d. h den in den Wirbelbettreaktoren 36, 37 vorgesehenen Wirbelbett- Direktreduktionszonen 40, über die Gasleitung 42 geführt und als Topgas bzw. nach Reinigung als Exportgas über eine ExportgasAbleitung 30 aus dem in Erzflussrichtung ersten Wirbelbettreaktor 36 abgeleitet.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die in der Figurenbeschreibung dargelegten Ausführungsbeispiele, sondem kann in verschiedener Hinsicht modifiziert werden.
Beispielsweise ist es möglich, anstelle des im Festbettverfahren arbeitenden Schachtofens 1 auch eine Reduktion von Feinerz im Wirbelschichtverfahren vorzusehen, also den Schachtofen 1 durch einen oder mehrere Wirbelbettreaktoren zu ersetzen
Weiters ist es auch möglich, den abgezweigten Teil des im Einschmeizvergaser gebildeten Reduktionsgases nicht nur einer Trockenentstaubung, sondern auch einer Wäsche zu unterziehen und im kalten Zustand nach der Heizeinrichtung 22,25 dem der CO2-Elimimerung und der Aufheizung unterzogenen Exportgas des Schachtofens 1 zuzumischen. In diesem Fall wird dieses Exportgas auf eine etwas höhere Temperatur aufgeheizt, so dass die Zumischung des abgezweigten kalten Teiles des Reduktionsgases ausgeglichen wird.
Die Heizeinrichtung ist bei diesem Verfahren jedoch ebenfalls im wesentlichen nach dem Volumsstrom des Exportgases zu bemessen, so dass hierdurch ebenfalls Investitionskosten gegenüber dem Stand der Technik einsparbar sind.
Im Falle des Zurverfügungstehens von Erdgas konnte anstelle der COz-Entfemungsantage 17 ein Reformer vorgesehen sein, wobei in diesem Fall eine separate Heizeinrichtung 22,25 entfallen kann.
Nachstehend ist anhand zweier Beispiele das erfindungsgemässe Verfahren gegenüber dem Verfahren gemäss dem Stand der Technik näher erläuten :
Beispiel gemäss Stand der Technik (Tabellenwerte gerundet) :
Aus einem Schachtofen 1 einer beispielsweise gemäss der AT-B - 396. 255 ausgestalteten Anlage wird Exportgas abgezogen, gewaschen und steht in einer Menge von 167. 411 Nm3/h mit
EMI5.1
EMI5.2
<tb>
<tb> CO <SEP> 47%
<tb> CO2 <SEP> 25%
<tb> H2 <SEP> 22%
<tb> H20 <SEP> 2%
<tb> H2S <SEP> 100 <SEP> ppm <SEP>
<tb> CH4 <SEP> 1%
<tb> N2. <SEP> air <SEP> 3%
<tb>
Dieses Gas wird nach dem Verdichten mit einem Verdichter einer COz-Wäscne tn etner ( Uz- Entfemungsanlage unterzogen.
Aus der COz-Entfemungsantage entweicht COz-hättiges Abgas in einer Menge von 50. 811 Nrn/n mit der in Tabelle 11 angegebenen chemischen Zusammensetzung, das zu entsorgen ist
Tabelle 11
EMI5.3
<tb>
<tb> CO <SEP> 14%
<tb> CO2 <SEP> 77% <SEP>
<tb> H2 <SEP> 3%
<tb> H20 <SEP> 5%
<tb>
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EMI6.1
<tb>
<tb> H2S <SEP> 317 <SEP> ppm <SEP>
<tb> CH4 <SEP> 1%
<tb> N2, <SEP> Ar <SEP> 1% <SEP>
<tb>
Das von CO2 weitestgehend gereinigte Exportgas, das nunmehr als Reduktionsgas tür einen weiteren Direktreduktionsprozess in einer Menge von 115.643 Nm3/h zur Verfügung steht, weist eine chemische Zusammensetzung, wie sie in Tabelle 111 wiedergegeben ist, auf.
Tabelle 111
EMI6.2
<tb>
<tb> CO <SEP> 62%
<tb> CO2 <SEP> 3%
<tb> H2 <SEP> 30%
<tb> H20 <SEP> 0%
<tb> H2S <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP>
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2, <SEP> Ar <SEP> 4% <SEP>
<tb>
Dieses Reduktionsgas muss noch auf die für die Direktreduktion erforderliche Temperatur erhitzt werden.
Nach der Erhitzung steht es in einer Menge von 116.585 Nm3/h und In der in Tabelle IV wiedergegebenen chemischen Zusammensetzung zur Verfügung
Tabelle IV
EMI6.3
<tb>
<tb> CO <SEP> 59%
<tb> CO2 <SEP> 5%
<tb> H2 <SEP> 28%
<tb> H20 <SEP> 2%
<tb> H2S <SEP> 6ppm
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2. <SEP> Ar <SEP> 4%
<tb>
Bei diesem Beispiel wird kein aus dem weiteren Redukttonsprozen entstehendes Exportgas recycliert, d. h. der CO2-Entfemungsanlage zugeführt, um abermals als Reduktionsgas für den weiteren Direktreduktionsprozess zur Verfügung zu stehen.
Beispiel gemäss der Erfindung (Tabellenwerte gerundet) :
Aus einem Schachtofen 1 tritt Exportgas aus, das gewaschen in einer Menge von 127. 458 Nm3/h mit der in Tabelle V angegebenen chemischen Zusammensetzung zur weiteren Verwendung zur Verfügung steht.
Tabelle V
EMI6.4
<tb>
<tb> CO <SEP> 42%
<tb> CO2 <SEP> 32%
<tb> H2 <SEP> 20% <SEP>
<tb> H20 <SEP> 2%
<tb> H2S <SEP> 100 <SEP> ppm <SEP>
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2, <SEP> Ar <SEP> 3%
<tb>
Dieses bereits einer Waschung unterzogene Exportgas wird mittels der verdichters 16 verdichtet und einer C02-Entfernung, wie einer CO2-Wäsche in der CO2-Entfemungsaniage 17, unterworfen.
Aus der COz-Entfemungsantage 17 entweicht Abgas in einer Menge von 47. 011 Nm3/h, das
EMI6.5
EMI6.6
<tb>
<tb> \ACO <SEP> 10%
<tb> CO2 <SEP> 82%
<tb> H2 <SEP> 2%
<tb> H20 <SEP> 4%
<tb> H2S <SEP> 261 <SEP> ppm
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2, <SEP> Ar <SEP> 1 <SEP> %
<tb>
EMI6.7
Reduktionszone 21 eines weiteren Direktreduktionsprozesses zugeführt wird, fällt in einer Menge von 79 718 Nm3/h mit der in Tabelle VII angegebenen chemischen Zusammensetzung an.
Tabelle VII
EMI6.8
<tb>
<tb> CO <SEP> 61%
<tb>
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EMI7.1
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 3%
<tb> H2 <SEP> 30%
<tb> H20 <SEP> 0%
<tb> H2S <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP>
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2. <SEP> Ar <SEP> 4%
<tb>
Erfindungsgemäss wird über die Leitung 31 aus dem Einschmelzvergaser 8 austretendes Reduktionsgas abgezweigt, u. zw. in einer Menge von 39.952 Nm3/h und mit der in Tabelle VIII angegebenen chemischen Zusammensetzung.
Tabe) ! e V) ! i
EMI7.2
<tb>
<tb> CO <SEP> 63%
<tb> CO2 <SEP> 3% <SEP>
<tb> H2 <SEP> 29%
<tb> H20 <SEP> 2%
<tb> H2S <SEP> 200 <SEP> ppm
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2, <SEP> Ar <SEP> 2%
<tb>
Dieses abgezweigte Reduktionsgas wird mit dem aus der CO2-Entfemungsanlage 17 austretenden, von CO2 weitestgehend gereinigten Exportgas vermischt und bildet so das Reduktionsgas für die weitere Direktreduktionszone 21 Es steht in einer Menge von 119. 670 NM3/n zur Verfügung und weist die in Tabelle IX angegebene chemische Zusammensetzung auf.
Tabelle IX
EMI7.3
<tb>
<tb> CO <SEP> 62% <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 3% <SEP>
<tb> H2 <SEP> 30%
<tb> H20 <SEP> 1%
<tb> H2S <SEP> 71 <SEP> ppm <SEP>
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2, <SEP> Ar <SEP> 4%
<tb>
Dieses Mischreduktionsgas muss nunmehr einer Aufheizung in der Heizeinrichtung 22 bzw.
Nachverbrennungseinrichtung 25 unterzogen werden. Nach der Erhitzung wird es in einer Menge von 120.622 NM3/h mit der in Tabelle X angegebenen chemischen Zusammensetzung in den zweiten Schachtofen 20 eingeleitet und dient dort zur Direktreduktion in der Reduktionszone 21.
Tabelle X
EMI7.4
<tb>
<tb> CO <SEP> 59%
<tb> CO2 <SEP> 5% <SEP>
<tb> H2 <SEP> 28%
<tb> H20 <SEP> 2%
<tb> H2S <SEP> 70 <SEP> ppm
<tb> CH4 <SEP> 1 <SEP> %
<tb> N2, <SEP> Ar <SEP> 4%
<tb>
Auch Bei diesem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel ist das der weiteren Redukdonszone 21 zugeführte Reduktionsgas frei von Recycle- Reduktionsgas, d. h. dass aus der weiteren Reduktionszone 21 austretendes Exportgas nicht, wie in den Fig 1 und 2 dargestellt, über die Leitung 29 der CO2-Entfemungsanlage 17 zugeführt wird, sondern es wird ausschliesslich für externe Verbraucher zur Verfügung gestellt.
Wie aus dem Vergleich der beiden Beispiele zu erkennen ist. ergeben sich durch das erfindungsgemässe Verfahren gegenüber dem Stand der Technik die nachstehend aufgelisteten
Vorteile : # Der Exportgas-Verdichter 16 kann auf ? ? der Kapazität ausgelegt werden.
'Die getrennte Führung des aus dem Schachtofen 1 abgezogenen Exportgases und des aus dem Einschmelzvergaser 3 abgezweigten Reduktionsgases bewirkt eine Verkleinerung regeltechnischer Schwankungen, damit kann 'der Verdichter 16 gleichmässiger betrieben werden, # der Verdichter 16 mit weniger Reserve ausgelegt werden, 'die Regelung des Verdichters 16 vereinfacht werden, . der Druckabfall über die CO2-Entfernungsanlage 17 wegen geringerer Volumensschwankungen, die verarbeitet werden müssen, besser konstant gehalten werden und
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. der Betrieb der COz-Entfemungsantage 17 ruhiger gehalten werden, wodurch die Anlage leichter betrieben werden kann.
'Der elektrische Stromverbrauch/t Produkt sinkt um ungefähr 15 %, da 'der Motor für den Verdichter 16 um mehr als 25 % kleiner dimensioniert werden kann und gleichmässiger belastet wird.
'Für die Reduktanten im über die Leitung 31 zugeleiteten Reduktionsgas ist die Ausbeute 100 %, wodurch sich eine höhere Produktion von ungefähr 3 bis 4 % ergibt - Speicherbehälter für der zweiten Reduktionszone 21 zugeführtes Reduktionsgas werden fur eine bessere Beaufschlagung der Heizeinrichtung 22,25 besser genützt.
'Die COz-Entfernungsantage 17 kann wesentlich kleiner dimensioniert werden 'Die COz-Entfemungsaniage 17 hat im zugeleiteten Exportgas einen höheren CO2Partialdruck.
'Ein Rest-COz-Gehait im COz-ge reinigten Exportgas muss nicht so genau eingehalten werden Schwankungen werden durch über die Leitung 31 zugeführtes Reduktionsgas verdünnt", d h ausgeglichen.
') Im Abgas der CO2-Entfernungsanlage 17 ist der H2S-Gehalt geringer und . es fällt weniger Abgas an.
Patentansprüche :
1 Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen oder flüssigen Stahlvorprodukten und
Eisenschwamm aus von Eisenerz, vorzugsweise in Stück- und/oder Pelletform, und gegebenenfalls Zuschlügen gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe in einer
Festbett-Reduktionszone (12) zu Eisenschwamm direkt reduziert werden, der
Eisenschwamm in einer Einschmeizvergasungszone (8) unter Zufuhr von Kohlenstoffträgern und sauerstoffhältigem Gas erschmolzen und ein CO-und Hz-häitiges
Reduktionsgas erzeugt wird, welches in die Reduktionszone (12) eingeleitet, dort umgesetzt und als Exportgas abgezogen wird,
und wobei das abgezogene Exportgas einer CO2-Eliminierung und einer Aufheizung unterzogen und als zumindest weitgehend CO2-freies Reduktionsgas gemeinsam mit einem Teil des in der
Einschmelzvergasungszone (8) gebildeten Reduktionsgases zur Erzeugung von
Eisenschwamm mindestens einer weiteren Reduktionszone (21 ; 40) zur Direktreduktion von Eisenerz zugeführt wird. dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des in der
Einschmetzvergasungszone (8) erzeugten Reduktionsgases abgezweigt und der weiteren
Reduktionszone direkt, d h. unter Umgehung der CO2-Eliminierung und der Aufheizung des Exportgases zugeleitet wird.