DD250437A3 - Verfahren zur prozessabhaengigen injektion von austauschbrennstoffen in schachtoefen und lanze zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur prozessabhaengigen Injektion von Austauschbrennstoffen in Schachtoefen nach DD-EB-155 251, insbesondere von fluessigen Kohlenwasserstoffen und feinkoernigen festen Kohlenstofftraegern in Hochoefen zur Roheisenerzeugung. Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Einsatz metallurgischen Kokses bei der Roheisenerzeugung zu verringern und den Einsatz von Austauschbrennstoffen, insbesondere den kombinierten Einsatz von fluessigen Kohlenwasserstoffen und feinkoernigen festen Kohlenstofftraegern, nach Art und Masse zu optimieren. Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, die Technologie der Beaufschlagung von Schachtoefen mit Austauschbrennstoffen so zu gestalten, dass prozessabhaengig eine optimale Zufuehrung fluessiger Kohlenwasserstoffe und feinkoerniger fester Kohlenstofftraeger gewaehrleistet wird. Die verfahrenstechnische Loesung soll unkompliziert sein und eine gute Zerstaeubung der Austauschbrennstoffe gewaehrleisten. Diese Aufgabe wird geloest, indem gemaess der Erfindung die fluessigen Kohlenwasserstoffe einer Ringduese und vorzugsweise im Dichtstrom die feinkoernigen festen Kohlenstofftraeger einer Zentralduese einer konzentrischen, in einer Windform oder in der Zuleitung zu einer Windform angeordneten Lanze zugefuehrt werden. Die Zentralduese ist mit dem Ende einer Foerderleitung zum Transport der feinkoernigen festen Kohlenstofftraeger identisch. Die Flaechen des freien Querschnitts der Ring- und der Zentralduese stehen in einem erfindungsgemaessen Verhaeltnis. Die Austrittsoeffnung der Ringduese ist um einen erfindungsgemaessen Betrag gegenueber der Austrittsoeffnung der Zentralduese stromaufwaerts verschoben angeordnet. Ferner ist die Ringduese als erfindungsgemaess unterbrochener Ringspalt ausgefuehrt. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur prozeßabhängigen Injektion von flüssigen Kohlenwasserstoffen und feinkörnigen festen Kohlenstoffträgern in Schachtöfen, insbesondere in Hochöfen zur Roheisenerzeugung, nach Patent DD-EB 155251 und eine Lanze zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Substitution metallurgischen Kokses durch mit dem Heißwind einzublasende Austauschbrennstoffe wird mit dem Ziel, eine möglichst große Koksmenge zu ersetzen und dabei den Hochofenprozeß günstig beeinflussen zu können, in den letzten Jahren verstärkt zum Einsatz kombinierter Brennstoffe übergegangen. Diese werden getrennt und auch als Gemisch eingeblasen.

So werden nach einem in der DE-OS 1916717 beschriebenen Eisenerz-Reduktionsverfahren Kohlenstoffträger aller Aggregatzustände vor der Blasform gemischt und durch eine Blasform injiziert. Im Falle einer Mischung aus flüssigen Kohlenwasserstoffen und festen Kohlenstoffträgern, wie z.B. einer Heizöl-Kohlenstaub-Suspension, erscheint dieses Verfahren wenig vorteilhaft, da derartige Gemische eine extrem hohe Viskosität aufweisen können, was sowohl zu fördertechnischen Schwierigkeiten führt, als auch eine unvollständige Verbrennung der Kohlenstoffträger infolge schlechter Zerstäubung bedingt.

In der DD-EB 155251 wird ein Verfahren zur prozeßabhängigen Injektion von Austauschbrennstoffen in Schachtöfen offenbart. Um den Einsatz von Austauschbrennstoffen nach Art und Masse zu optimieren, wird ein bestimmter, vorzugsweise gleichmäßig über den Ofenumfang angeordneter Teil der Windformen mit einem oder mehreren Austauschbrennstoffen beaufschlagt, während die restlichen Windformen entweder ohne Austauschbrennstoff oder mit einem oder mehreren anderen Austauschbrennstoffen arbeiten. Die Haupterfindung enthält jedoch keine Angaben über die verfahrenstechnische Lösung der gleichzeitigen Beaufschlagung einer Windform mit verschiedenen Austauschbrennstoffen, insbesondere mit flüssigen Kohlenwasserstoffen und festen Kohlenstoffträgern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur prozeßabhängigen Injektion von Austauschbrennstoffen in Schachtöfen nach DD-EB 155251, die es ermöglichen, den Einsatz metallurgischen Kokses bei der Roheisenerzeugung zu verringern und den Einsatz von Austauschbrennstoffen, insbesondere den kombinierten Einsatz von flüssigen Kohlenwasserstoffen und feinkörnigen festen Kohlenstoffträgern, nach Art und Masse volkswirtschaftlich zu optimieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Technologie der Beaufschlagung von Schachtöfen mit Austauschbrennstoffen so zu gestalten, daß prozeßabhängig eine optimale Zuführung flüssiger Kohlenwasserstoffe und feinkörniger fester Kohlenstoffträger gewährleistet wird. Es soll eine verfahrenstechnische Lösung für die Zuführung dieser Austauschbrennstoffe gefunden werden, die technisch unkompliziert ist und eine gute Zerstäubung und somit vollständige Verbrennung der Austauschbrennstoffe gewährleistet.

Gemäß der DD-EB 155251 wird ein Teil der Windformen mit einem oder mehreren Austauschbrennstoffen und die restlichen Windformen entweder ohne Austauschbrennstoff oder mit einem oder mehreren anderen Austauschbrennstoffen betrieben. Gegenstand der Zusatzerfindung ist der Fall, daß eine Kombination flüssiger Kohlenwasserstoffe und feinkörniger fester Kohlenstoffträger als Austauschbrennstoff genutzt wird. Erfindungsgemäß ist, daß die flüssigen Kohlenwasserstoffe einer Ringdüse und vorzugsweise im Dichtstrom feinkörnige feste Kohlenstoffträger einer Zentraldüse einer konzentrischen, in einer Windform oder in der Zuleitung zu einer Windform angeordneten Lanze zugeführt werden. Der Vorteil dieser Verfahrensweise besteht darin, daß zur Optimierung des Hochofenprozesses die Beaufschlagung der einzelnen Windformen mit Austauschbrennstoff nach Art und Menge variiert werden kann. Diese Verfahrensweise ermöglicht es z. B. auch, daß gemäß der Haupterfindung eine Windform mit feinkörnigen festen Kohlenstoffträgern beaufschlagt wird, während der benachbarten Windform flüssige Kohlenwasserstoffe zugeführt werden. Die Zusatzerfindung ermöglicht, beide Austauschbrennstoffe gleichzeitig in bestimmten Mengenverhältnissen einzublasen. Dabei wird in Übereinstimmung mit der Haupterfindung ein vorzugsweise gleichmäßig über den Ofenumfang angeordneter Teil der Windformen in einem definierten Mengenverhältnis mit Austauschbrennstoff beaufschlagt, während die restlichen Windformen mit einem anderen bestimmten Mengenverhältnis der Austauschbrennstoffe arbeiten. So gelingt es unter Beachtung metallurgischer Erfordernisse, den Einsatz flüssiger und fester Austauschbrennstoffe zu optimieren. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Verfahrensweise der Zuführung der Austauschbrennstoffe durch eine konzentrische Lanze eine vollständige Verbrennung beider Ersatzbrennstoffe bei großen Regelbreiten sowohl der absoluten Durchflußmengen, als auch des Mengenverhältnisses der Austauschbrennstoffe. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Zentraldüse mit dem Ende einer Förderleitung zum Transport der feinkörnigen festen Kohlenstoffträger identisch ist. Dabei ist erfindungsgemäß die Fläche des freien Querschnitts der Ringdüse das 0,5- bis 1,2fache, vorzugsweise das 0,6- bis 0,8fache, der Fläche des freien Querschnitts der Zentraldüse, wobei die Austrittsöffnung der Ringdüse um bis zu 1,5, vorzugsweise um 0,5 bis 0,8, Innendurchmesser der Zentraldüse gegenüber der Austrittsöffnung der Zentraldüse stromaufwärts verschoben angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, daß die flüssigen Kohlenwasserstoffe, nachdem sie aus der Ringdüse ausgetreten sind, durch den Heißwind gut zerstäubt werden, bevor sie sich mit den aus der Zentraldüse austretenden feinkörnigen festen Kohlenstoffträgern vermischen können. Der Abstand zwischen den Austrittsöffnungen der Ring- und der Zentraldüse ist erfindungsgemäß nach oben begrenzt, damit die Geschlossenheit und Stabilität der entstehenden Fackel bewahrt bleibt.

Um eine verbesserte Zerstäubung der flüssigen Kohlenwasserstoffe zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Ringdüse in bekannter Weise als unterbrochener Ringspalt ausgeführt ist, wobei erfindungsgemäß die Anzahl der die Ringdüse bildenden Kanäle nicht kleiner als 5, vorzugsweise 7 bis 10, und das Verhältnis des mit Kanälen versehenen Umfangs der Ringdüse zu deren Gesamtumfang kleiner als 0,6, vorzugsweise von 0,3 bis 0,5, sind. Durch diese Lösung wird erreicht, daß die flüssigen Kohlenwasserstoffe besser zerstäubt werden als durch eine Ringdüse mit gleichem freien Querschnitt, da die freie Oberfläche der austretenden Strahlen wesentlich vergrößert ist. Ein optimaler Effekt ist bei der erfindungsgemäßen Anzahl der Kanäle zu beobachten. Der mit Kanälen versehene Umfang ist nach oben begrenzt, um eine Vereinigung der austretenden Strahlen vor der Zerstäubung auszuschließen.

Schließlich wird die Zerstäubung der flüssigen Kohlenwasserstoffe weiter verbessert, wenn erfindungsgemäß die Fläche des freien Querschnitts der Austrittsöffnung der Ringdüse vorzugsweise um 20% bis 50% kleiner als die Fläche des freien Querschnitts der Ringdüse ausgeführt ist. Dadurch wird eine zusätzliche Beschleunigung der Strömung der flüssigen Kohlenwasserstoffe unmittelbar vor dem Austritt des Strahles aus der Ringdüse erreicht, was naturgemäß zu einer intensiveren Zerstäubung führt.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend von einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert

Die Zeichnung zeigt:

Figur 1: Schema einer konzentrischen Lanze zur Zuführung flüssiger Kohlenwasserstoffe und feinkörniger fester Kohlenstoffträger in eine Windform oder in eine Zuleitung zu einer Windform

Bei der Ausführungsform des Verfahrens nach Fig. 1 werden flüssige Kohlenwasserstoffe wie z. 8. Heizöl einer Ringdüse 3 und Kohlenstaub im Dichtstrom einer Zentraldüse 5 der konzentrischen Lanze zugeführt. Die Zentraldüse 5 ist mit dem Ende der Förderleitung 2 zur Dichtstromförderung des Kohlenstaubes identisch. Die Fläche des freien Querschnitts der Ringdüse 3 ist das 0,8fache der Fläche des freien Querschnitts der Zentraldüse 1. Die Austrittsöffnung 4 der Ringdüse 3 ist um 5 mm gegenüber der Austrittsöffnung der Zentraldüse stromaufwärts verschoben angeordnet. Mittels dieser Lanze können 100 bis 500kg/h Kohlenstaub und bis zu 1501/h Heizöl zugeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, die Lanze mit nur einem oder keinem der beiden Austauschbrennstoffe zu beaufschlagen. In diesem Falle wird den nicht mit Austauschbrennstoff beaufschlagten Düsen ein geeignetes Schutzmedium zugeführt. Die Ringduse 3 ist als unterbrochener Ringspalt ausgeführt. Dieser unterbrochene Ringspalt besteht aus 8 gleichmäßig über den Umfang angeordneten Kanälen, wobei das Verhältnis des mit Kanälen versehenen Umfangs der Ringdüses (3) zu deren Gesamtumfang 0,5 beträgt. Die Fläche der Austrittsöffnung 4 der Ringdüse 3 ist um 20% kleiner als die Fläche des freien Querschnitts der Ringdüse 3 ausgeführt.

Claims (4)

1. Verfahren zur prozeßabhängigen Injektion von Austauschbrennstoffen in Schachtöfen, gekennzeichnet dadurch, daß flüssige Kohlenwasserstoffe einer Ringdüse und vorzugsweise im Dichtstrom feinkörnige feste Kohlenstoffträger einer Zentraldüse einer konzentrischen, in einer Windform oder in der Zuleitung zu einer Windform angeordneten Lanze zugeführt werden.

2. Lanze zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zentraldüse (1) mit dem Ende einer Förderleitung (2) zum Transport der feinkörnigen festen Kohlenstoffträger identisch ist, daß die Fläche des freien Querschnitts der Ringdüse (3) das 0,5- bis 1,2fache, vorzugsweise das 0,6- bis 0,8fache, der Fläche des freien Querschnitts der Zentraldüse (1) ist und daß die Austrittsöffnung (4) der Ringdüse (3) um bis zu 1,5, vorzugsweise um 0,5 bis 0,8, Innendurchmesser der Zentraldüse (1) gegenüber der Austrittsöffnung (5) der Zentraldüse (1) stromaufwärts verschoben angeordnet ist.

3. Lanze nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ringdüse (3) in bekannter Weise als unterbrochener Ringspalt ausgeführt ist, wobei die Anzahl der die Ringdüse bildenden Kanäle nicht kleiner als 5, vorzugsweise 7 bis 10, und das Verhältnis des mit Kanälen versehenen Umfangs der Ringdüse (3) zu deren Gesamtumfang kleiner als 0,6, vorzugsweise von 0,3 bis 0,5, sind.

4. Lanze nach Punkt 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Fläche des freien Querschnitts der Austrittsöffnung (4) der Ringdüse (3) vorzugsweise um 20% bis 50% kleiner als die Fläche des freien Querschnitts der Ringdüse (3) ausgeführt ist.