DD279693A5

DD279693A5 - gasifier

Info

Publication number: DD279693A5
Application number: DD31075487A
Authority: DD
Inventors: Rolf Hauk; Peter Lang; Gero Papst
Original assignee: Voest-Alpine Ag,At
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1990-06-13
Also published as: ZA878871B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einschmelzvergaser (7), in dem zumindest zu einem erheblichen Teil aus Metall bestehendes Material in einem Wirbelbett aufgeschmolzen wird. Das Wirbelbett wird durch ein im unteren Teil des Einschmelzvergasers (7) seitlich durch in angenaehert gleichen Abstaenden angeordnete Duesen (8) eingeblasenes sauerstoffhaltiges Gas aufrechterhalten. Weiterhin werden ein Kohlenstofftraeger und von oben das zu schmelzende Material in den Einschmelzvergaser (7) eingefuehrt. Dieser weist zumindest ueber einen Teil der Hoehe des Wirbelbettes einen horizontalen Querschnitt auf, der in zwei zueinander senkrechten Richtungen unterschiedliche Abmessungen besitzen kann. Die Duesen (8) koennen unterschiedlich weit in das Vergasergefaess hineinragen. Fig. 3The invention relates to a melter gasifier (7), in which at least to a considerable extent of existing metal material is melted in a fluidized bed. The fluidized bed is maintained by an oxygen-containing gas injected laterally through nozzles (8) arranged in approximately equal intervals in the lower part of the melter gasifier (7). Furthermore, a carbon carrier and introduced from above the material to be melted in the melter gasifier (7). This has at least over a portion of the height of the fluidized bed a horizontal cross section, which may have different dimensions in two mutually perpendicular directions. The nozzles (8) can project into the carburetor vessel at different distances. Fig. 3

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Einschmalzvergaser, in dem zumindest zu einem erheblichen Teil aus Metall bestehendes Material in einem Wirbelbett aufgeschmolzen wird, wobei das Wirbelbett durch ein im unteren Teil des Einschmelzvergasers seitlich durch in angenähert gleichen Abständen angeordnet Düsen eingeblasenes sauerstoffhaltiges Gas aufrechterhalten wird und ein Kohlonstoffträger sowie von oben das zu schmelzende Material in den Einschmelzvergaser eingeführt werden.The invention relates to a Einschmalzvergaser, in which at least to a considerable extent of existing metal material is melted in a fluidized bed, wherein the fluidized bed is maintained by an injected in the lower part of the Einschmelzvergasers laterally by approximately equally spaced nozzles oxygen-containing gas and a carbon substrate and From above, the material to be melted are introduced into the melter gasifier.

Characteristic of the known state of the art

Ein derartiger Einschmelzvergaser wird beispielsweise bei der Erzeugung von flüssigem Roheisen eingesetzt. Hierbei wird er mit einem Reduktionsschachtofen gekoppelt, in dem Eisenerz durch Direktreduktior, zunächst zu Eisenschwamm reduziert wird. Der so gebildete Eisenschwamm wird dann von oben in den Einschmelzvergaser gegeben und in diesem aufgeschmolzen. Als Kohlenstoffträger wird in der Regel Kohle ebenfalls von oben in den Einschmelzvergaser eingebracht, während das zur Verbrennung der Kohle benötigte sauerstoffhaltige Gas im unteren Bereich seitlich eingeblasen wird, so daß es zugleich der Aufrechterhaltung des Wirbelbettes dient. Der geschmolzene Eisenschwamm wird fertigreduziert, so daß sich am Boden des Einschmelzvergasers flüssiges Roheisen und darüber flüssige Schlacke ansammeln, die in geeigneten Zeitabständen abgezogen werden.Such a melter gasifier is used, for example, in the production of molten pig iron. Here, it is coupled with a reduction shaft furnace, in which iron ore is reduced by direct reduction, first to sponge iron. The sponge iron thus formed is then added from above into the melter gasifier and melted in it. As a carbon carrier coal is also usually introduced from above into the melter gasifier, while the oxygen-containing gas required for combustion of the coal is injected laterally in the lower area, so that it also serves to maintain the fluidized bed. The molten sponge iron is completely reduced, so that accumulate at the bottom of the melter gasifier liquid pig iron and liquid slag above it, which are withdrawn at appropriate intervals.

Bei einer seitlichen Einblasung von sauerstoffhaltigem Gas, voizugsweise reinem Sauerstoff, wird bei einem Wirbelbett die aktive Schmelzfläche, die für die Schmelzleistung maßgebend ist, von der Eindringtiefe des Gasstrahles im Wirbelbett bestimmt. Dies ergibt sich daraus, daß, im Gegensatz zu einem Festbett der von oben auf das Wirbelbett fallende Eissnschwamm nicht so stark abgebremst wird, daß er schon in einer Höhe des Wirbelbettes geschmolzen wird, in dem sich das aufsteigende Sauerstoffes über die gesamte Querschnittsfläche des Einschmelzvergasers verteilt hat. Der Eisenschwamm wird daher erst im Boreich der Einblasdüsenebene geschmolzen, in der sich das Sauerstoffgas noch nicht nennenswert verteilt hat. Die aktive Schmelzfläche ist somit auf den Bere'ch um die Düsen herum mit einer durch die Länge des jeweiligen Gasstrahles defilierten radialen Ausdehnung konzentriert. Diese Länge ist auf etwa 1,5m begrenzt, da sonst die Einblasgeschwindigkeit übermäßig gesteigert werden müßte. Bei einer zu hohen Gasgeschwindigkeit werden zu viele Feinstteilchen gebildet (Strahlmühleneffekt).In the case of a lateral injection of oxygen-containing gas, preferably pure oxygen, in the case of a fluidized bed, the active melt surface, which is decisive for the melting performance, is determined by the penetration depth of the gas jet in the fluidized bed. This results from the fact that, in contrast to a fixed bed falling from the top of the fluidized bed ice sponge is not slowed down so much that it is already melted at a height of the fluidized bed in which distributes the rising oxygen over the entire cross-sectional area of the melter gasifier Has. The sponge iron is therefore melted only in Boreich the injection nozzle level, in which the oxygen gas has not yet significantly distributed. The active melt surface is thus concentrated on the area around the nozzles with a radial extent flattened by the length of the respective gas jet. This length is limited to about 1.5m, otherwise the injection rate would have to be increased excessively. If the gas velocity is too high, too many ultrafine particles are formed (jet mill effect).

Da der Durchmes ier der stets einen Kreisquerschnitt besi .zenden Einschmelzvergaser üblicherweise größer ist, als es der Summe der Eindrmgtiefen zweier Gasstrahlen entsprich', ist die aktive Schmelzfläche kleiner als die Querschnittsflache des E nschmelzvergasers in der Düsenebene. Je größer die geforderte Schmelzleistung ist, desto größer muß der Durchmesser des Einschmelzvergasers gewählt werden und desto kleiner wird auch das Verhältnis von aktiver Schmelzfläche zu der Gesamtquerschnittsfläche. Es werden neuerdings Schmelzleistungen von etwa einer Million Tonnen pro Jahr gefordert, für die eine aktive Schmelzfläche des Einschmelzvergasers von etwa 60 m² benötigt wird. Bei den herkömmlichen Vergasern bedingt dies eine freie Querschnittsfläche von etwa 110m². Ein Vergaser dieser Größe ist unwirtschaftlich und führt auch in technischer Hinsicht zu Problemen.Since the diameter of the melter gasifier, which always has a circular cross-section, is usually greater than the sum of the indentation depths of two gas jets, the active melt area is smaller than the cross-sectional area of the enamel gasifier in the nozzle plane. The greater the required melting performance, the greater the diameter of the melter gasifier must be selected and the smaller the ratio of active melt area to the total cross-sectional area. Melting efficiencies of about one million tons per year are now required, for which an active melt area of the melter gasifier of about 60 m ^{2 is} needed. In the case of the conventional carburettors this requires a free cross-sectional area of about 110 m ² . A carburetor of this size is uneconomical and also leads to technical problems.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei einem Einschmelzvergaser den Aufwand für die Erzeugung von flüssigen Roheisen zu senken.The aim of the invention is to reduce the cost of producing molten pig iron in a melter gasifier.

Darlegung des Wesens der !ErfindungPresentation of the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einschmelzvergaser, in dem aus Metall bestehendes Material in einem Wirbelbett aufgeschmolzen wird, wobei das Wirbelbett durch ein durch Düsen eingeblasenes sauerstoffhaltiges Gas aufrechtet halten wird und ein Kohlenstoffträger sowie von oben das zu schmelzende Material eingeführt werden, zu schaffen, in dem selbst bei gioßen Schmelzleistungen das Verhältnis von aktiver Schmelzfläche zur Gesamtquerschnittsfläche sehr hoch ist und nahezu dent Wert 1 entspri. nt.The invention has for its object to provide a melter gasifier, is melted in the existing metal material in a fluidized bed, wherein the fluidized bed is maintained by a nozzle-injected oxygen-containing gas and a carbon support and from above the material to be melted are introduced to create , in which even at gioßen melt performance, the ratio of active melt area to the total cross-sectional area is very high and almost dent value 1 entspri. nt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Einschmelzvergaser zumindest über einen Teil der Höhe des Wirbelbettes einen horizontalen Querschnitt aufweist, der in zwei zueinander senkrechten Richtungen unterschiedliche Abmessungen besitzt.According to the invention this is achieved in that the melter gasifier has a horizontal cross section over at least part of the height of the fluidized bed, which has different dimensions in two mutually perpendicular directions.

Durch diese Gestaltung des Einschmelzvergasers kann bei entsprechender Anordnung der Einblasdüsen für das sauerstoffhaltige Gas erreicht werden, daß jeder Punkt der Querschnittsfläche der Düsenebene im Bereich eines eingeblasenen Gasstrahles liegt, so riaß die gesamte Querschnittsfläche eine aktive Schmelzfläche darstellt. Der Abstand zwischen benachbarten Düsen beträgt zwischen 0,5 und 2 m.This design of the melter gasifier can be achieved with an appropriate arrangement of the injection nozzles for the oxygen-containing gas, that each point of the cross-sectional area of the nozzle plane is in the region of a blown gas jet, so riaß the entire cross-sectional area represents an active enamel surface. The distance between adjacent nozzles is between 0.5 and 2 m.

Bevorzugte Querschnittsflächen haben eine ovale oder eine rechteckige Form. Die rechteckige Form ist besonders vorteilhaft, da sie die Möglichkeit bietet, den gesamten Eir.schmelzvergaser aus quaderförmigen Steinen aufzubauen. Es können somit für den gesamten Vergaser Steine der gleichen Form und Größe verwendet werden, wobei die Steine durch diese einfache Form sehr kostengünstig hergestellt werden könnun.Preferred cross-sectional areas have an oval or a rectangular shape. The rectangular shape is particularly advantageous because it offers the opportunity to build the entire Eir.schmelzvergaser of cuboid stones. It can thus be used for the entire carburetor stones of the same shape and size, the stones can be made very inexpensively by this simple form.

Um die gesandte Querschnittsfläche als aktive Schmelzfläche ausbilden zu können, beträgt die kürzere Querschnittsabmessung etwa zwischen 3 und 5m. Für Einschmelzvergaser mit den üblicherweise geforderten Schmelzleistungen erhält man dann ein Verhältnis der Abmessungen der Querschnittsfläche in den beiden zueinander senkrechten Richtungen im Bereich zwischen etwa 2:1 und 5:1.In order to form the sent cross-sectional area as an active melt surface, the shorter cross-sectional dimension is approximately between 3 and 5m. For melter gasifier with the usually required melting rates, a ratio of the dimensions of the cross-sectional area in the two mutually perpendicular directions in the range between approximately 2: 1 and 5: 1 is then obtained.

Das sauerstoffhaltige Gas ist mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 100 und 200m/s einblasbar.The oxygen-containing gas is inflatable at a speed in the range between 100 and 200m / s.

Der Innendruck des Einschmelzvergasers beträgt in Betrieb zwischen 2 und 8 bar.The internal pressure of the melter gasifier during operation is between 2 and 8 bar.

Die Düsen zum Einblasen des sauerstorfhaltigen Gases sind in einem Winkel zwischen 0 und 30° nach unten geneigt.The nozzles for blowing in the sour peat-containing gas are inclined at an angle between 0 and 30 ° downwards.

In weiterer Ausbildung sind in Richtung der längeren Querschnittsabmessung mehrere hintereinanderliegende Einfüllöffnungen für das zu schmelzende Material und/oder den Kohlenstoffträger vorgesehen.In a further embodiment, a plurality of successive filling openings for the material to be melted and / or the carbon carrier are provided in the direction of the longer cross-sectional dimension.

Die Düsen sind in zwei übereinanderliegenden horizontalen Ebenen angeordnet und der Abstand der Ebenen beträgt zwischenThe nozzles are arranged in two superimposed horizontal planes and the distance between the levels is between

Es ist weiterhin vorgesehen, daß zumindest ein Teil der in den Einschmelzvergaser seitlich einmündenden Düsen über diesen Wandlungsbereich hinaus in das Einschmelzgefäß hineinragend verlängert ist.It is further contemplated that at least a portion of the laterally opening into the melter gasifier nozzles is extended projecting beyond this conversion range in the Einschmelzgefäß.

Jede dritte bis siebente Düse ist innerhalb der Düsenebene in den Einschmelzvergaser hineinragend verlängert.Every third to seventh nozzle is extended projecting into the melter gasifier within the nozzle plane.

Der Neigungswinkel der Düsen ist in der Querschnittsfläche gesehen gegeneinander um ± 15° einstellbar.The angle of inclination of the nozzles is seen in the cross-sectional area against each other by ± 15 ° adjustable.

Oberhalb der Ebene der Düsen ist innerhalb des Einschmelzgefäßes wenigstens ein Ringeinsatz vorgesehen.Above the plane of the nozzles, at least one ring insert is provided inside the melting vessel.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig. 1: eine Eisenerzredukticnsanlage, in der Eisenerz in geschmolzenes Roheisen umgewandelt wird in schematischer Darstellung;Fig. 1: an iron ore reduction plant in which iron ore is converted into molten pig iron in a schematic representation;

Fig. 2: eine Seitenansicht des in der Anlage nach Fig. 1 verwendeten Einschmelzvergasers; Fig. 3: in einem horizontalen Schnitt die Draufsicht auf den Einschmelzvergaser nach Fig. 1 in Höhe des Wirbelbettes; Fig. 4: eine Seitenansicht eines ovalen bzw. eines einem liegenden Zylinder in der Formgebung gleichenden Vergasergefäßes; Fig. 5: einen Teillängsschnitt durch das Vergasergefäß nach Fig.4; Fig.6: eine schematische Teildarstellung des Querschnittes durch ein rundes Vergasergefäß in der Düsenebene, wobei nur einFIG. 2 shows a side view of the melter gasifier used in the plant according to FIG. 1; FIG. Fig. 3: in a horizontal section, the plan view of the melter gasifier of Figure 1 at the level of the fluidized bed. 4 shows a side view of an oval or of a horizontal cylinder in the shape of the same carburetor vessel. FIG. 5 shows a partial longitudinal section through the gasifier vessel according to FIG. 4; FIG. 6 shows a schematic partial representation of the cross section through a round carburetor vessel in the nozzle plane, wherein only one

Viertelkreis dargestellt ist; Fig. 7: zwei .schematische Teildarstellungen möglicher Ringeinsätze innerhalb des Vergasergefäßes oberhalb des Wirbelfettes.Quarter circle is shown; Fig. 7: two. Schematic partial representations of possible ring inserts within the gasifier vessel above the vertebral mass.

In einen Reduktionsschachtofen 1 werden über eine Einfüllvorrichtung 2 Eisenerz und etwaige Zuschlagstoffe eingegeben. Über eine untere Austrittsöffnung 3 wird durch die Reduktion des Eisenerzes gewonnener Eisenschwamm ausgetragen. Zur Durchführung der Reduktion wird dem Reduktionsschachtofen 1 in der sogenannten Bustle-Ebene über Einlaßöffnungen 4 Reduktionsgas zugeführt, das dem in Reduktionsschachtofen 1 herabsinkenden oxidischen Eisenerz nach oben entgegenströmt und dieses dabei im Wege der Direktreduktion zu Eisenschwamm reduziert.In a reduction shaft furnace 1 iron ore and any additives are entered via a filling device. Via a lower outlet opening 3, iron sponge obtained by the reduction of the iron ore is discharged. In order to carry out the reduction, reduction gas is supplied to the reduction shaft furnace 1 in the so-called Bustle plane via inlet openings 4, which flows upwards against the oxidic iron ore sinking in reduction shaft furnace 1, reducing it to iron sponge by direct reduction.

Das Reduktionsgas enthält reduzierende Bestandteile wie Co und H₂. Weiterhin besitzt es eine für die Reduktion geeignete Temperatur, die etwa im Bereich zwischen 750 und 950⁰C liegt. Das verbrauchte Reduktionsgas wird als Gichtgas durch eine obere Auslaßöffnung 5 des Reduktionsschachtofens 1 abgezogen und in einem Wäscher 6 gereinigt sowie gegebenenfalls von CO2 befreit, bevor es in geeigneter Weise weiterverwendet wird, vorzugsweise von der über eine Auslaßöffnung 12 zu einem Zyklon 13 führenden Leitung wieder in den Reduktionsschachtofen 1 zurückgeführt. Eine weitere Teilmenge kann ohne vorherige Entfernung des CO₂ direkt in einen Einschmelzvergaser 7 zurückgeführt werden.The reducing gas contains reducing components such as Co and H ₂ . Furthermore, it has a suitable temperature for the reduction, which is approximately in the range between 750 and 950 ⁰ C. The spent reducing gas is withdrawn as blast furnace gas through an upper outlet opening 5 of the reduction shaft furnace 1 and cleaned in a scrubber 6 and optionally freed from CO2 before it is used further in a suitable manner, preferably from the via an outlet opening 12 to a cyclone 13 leading line again the reduction shaft furnace 1 returned. Another subset can be returned directly to a melter gasifier 7 without prior removal of CO ₂ .

Der Eisenschwamm gelangt über sich verzweigende Fallrohre aus dem Reduktionsschachtoten 1 in den Einschmelzvergaser 7.The sponge iron passes over branching downpipes from the reduction shaft 1 notes in the melter gasifier. 7

Er fällt von oben auf ein Wirbelbett, das durch im unteren Bereich des Einschmelzvergasers 7 über Einlaßöffnungen bzw. Düsen 8 eingeblasenes sauerstoffhaltiges Gas aufrechterhalten wird. Es wird weiterhin von oben in den Einschmelzvergaser 7 über Einfüllöffnungen 9 ein fester Kohlenstoffträger in Form von Kohle oder Koks eingegeben.It falls from above onto a fluidized bed which is maintained by oxygen-containing gas injected into the lower region of the melter gasifier 7 via inlet openings or nozzles 8. It is also input from above into the melter gasifier 7 via filling openings 9, a solid carbon carrier in the form of coal or coke.

Durch die Verbrennung der Kohle bzw. des Kokses unter dur Einwirkung des sauerstoffhaltigen Gases im Wirbelbett wird soviel Wärme erzeugt, daß der Eisenschwamm schmilzt. Im geschmolzenen Zustand wird er durch den Kohlenstoff fertigreduziert, so daß sich am Boden des Einschmelzvergasers 7 eine Roheisenschmelze ansammelt. Über der Roheisenschmelze sammelt sich flüssige Schlacke. Diese beiden Schmelzen werden in vorgegebenen Zeitabständen über in unterschiedlichen Höhen angeordnete Auslaßöffnungen 10; 11 abgezogen.As a result of the combustion of the coal or coke under the influence of the oxygen-containing gas in the fluidized bed, so much heat is generated that the iron sponge melts. In the molten state, it is finished reduced by the carbon, so that at the bottom of the melter gasifier 7, a pig iron melt accumulates. Molten slag collects above the pig iron melt. These two melts are at predetermined intervals over arranged at different heights outlet openings 10; 11 subtracted.

Bei der Verbrennung der Kohle bzw. des Kokses im Einschmelzvergaser 7 entsteht weiterhin reduzierende Bestandteile, vorzugsweise CO, enthaltendes heißes Gas, das über die Auslaßöffnung 12 im Kopf des Einschmelzvergasers 7 herausgeführt und in einem Zyklon 13 goreinigt wird, bevor es als Reduktionsgas, gegebenenfalls unter Zumischung des kühleren aufbereiteten Gichtgases über die Einlaßöffnungen 4 in den Reduktionsschurhtofen 1 geleitet wird. Die im Zyklon 13 aus dem Gas ausgeschiedenen Feststoffe werden vorzugsweise in Höhe des Wirbelbettes wieder in den Einschmelzvergaser 7 zurückgeführt.During the combustion of the coal or coke in the melter gasifier 7 further produces reducing components, preferably CO, containing hot gas, which is led out through the outlet opening 12 in the head of the melter gasifier 7 and goreinigt in a cyclone 13, before it as a reducing gas, optionally below Added mixing of the cooler treated blast furnace via the inlet ports 4 in the reduction chimney furnace 1 is passed. The solids separated out of the gas in the cyclone 13 are preferably returned to the melter gasifier 7 at the level of the fluidized bed.

Der Einschmelzvergaser 7 hat in der senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verlaufenden Richtung die aus Fig. 2 ersichtliche Form.The melter gasifier 7 has in the direction perpendicular to the plane of FIG. 1 extending direction of Fig. 2 apparent form.

Aus Fig. 3 ergibt sich, daß der Einschmelzvergaser 7 unterhalb des Kopfraumes einen rechteckigen Querschnitt besitzt. Die inneren Abmessungen dieses Rechtecks sollen im vorliegenden Beispiel 15m und 4m betragen. Dies ergibt eine freie Querschnittsfläche von 60 m², die, wie im folgenden erläutert wird, praktisch vollständig als aktive Schmelzfläche genutzt werden kann. Der dargestellte Einschmelzvergaser 7 hat somit eine Schmtlzleistung von etwa 1 Million Tonnen pro Jahr.From Fig. 3 it follows that the melter gasifier 7 has a rectangular cross-section below the headspace. The internal dimensions of this rectangle should be 15m and 4m in this example. This results in a free cross-sectional area of 60 m ² , which, as will be explained below, can be used almost completely as an active melt surface. The illustrated melter gasifier 7 thus has a melting capacity of about 1 million tons per year.

Die kürzere Querschnittsabmessung wird so gewählt, daß ein von einer Längsseite eingeblasener Gasstrahl sich etwa über die Hälfte dieser Abmessung erstreckt. Diese Abmessung liegt daher vorzugsweise im Bereich zwischen 3 und 5 m. Die Abmessung in der Längsrichtung ist dann im wesentlichen von der geforderten Schmelzleistung des Einschmelzvergasers 7 abhängig. Für die üblichen Schmelzleistungen beträgt sie etwa das Zwei- bis Fünffache der Abmessung in der hierzu senkrechten Richtung.The shorter cross-sectional dimension is chosen so that a gas jet injected from a longitudinal side extends approximately over half of this dimension. This dimension is therefore preferably in the range between 3 and 5 m. The dimension in the longitudinal direction is then essentially dependent on the required melting performance of the melter gasifier 7. For the usual melting powers, it is about two to five times the dimension in the direction perpendicular thereto.

Im Betrieb des Einschmelzvergasers 7 herrscht in diesem ein Druck zwischen etwa 2 und 8 bar. Die zur Erzielung der erforderlichen Eindringtiefe benötigten Geschwindigkeiten der eingeblasenen Gasstrahlen betragen dann etwa 100 bi?During operation of the melter gasifier 7, a pressure between about 2 and 8 bar prevails therein. The speeds of the blown gas jets required to achieve the required penetration depth are then about 100 bi?

Der Abstand der Einlaßöffnungen bzw. Düsen 8 untereinander richtete sich danach, wie weit sich der aktive Schmelzberf ich um eine Düse 8 herum senkrecht zur Richtung des Gastrshles ausbildet. Um ineinander übergehende Schmelzflächen zu erIi ·.The distance of the inlet openings or nozzles 8 with each other was dependent on how far the active Schmelzberf I forms around a nozzle 8 perpendicular to the direction of Gastrshles. In order to merge into one another melting surfaces.

müssen die Düsen 8 in gegenseitigen Abständen zwischen etwa 0,5 und 2 m angeordnet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an einer Längsseite 14 Einlaßöffnungen bzw. Düsen 8 vorgesehen. Bei einer Länge des Einschmelzvergasers 7 von 15m beträgt somit der Abstand zwischen den benachbarten Einlaßöffnungen bzw. Düsen 8 jeweilsthe nozzles 8 must be arranged at mutual distances between about 0.5 and 2 m. In the present embodiment 14 inlet openings or nozzles 8 are provided on a longitudinal side. With a length of the melter gasifier 7 of 15 m, the distance between the adjacent inlet openings or nozzles 8 is thus in each case

In der hierzu senkrechten Richtung beträgt die Ausdehnung des Einschmelzvergasers 7 4m, wobei auf beiden Seiten jeweils zwei Einlaßöffnungen bzw. Düsen 8 vorgesehen sind. Hier ist somit ein etwas größerer Abstand gewählt worden. In Fig. 2 sind der Übersichtlichkeit wegen nur die Einlaßöffnungen bzw. Düsen 8 des Einschmelzvergasers 7 dargestellt, die in Fig. 3 durch die Außenwand des Einschmelzvergasers 7 gerichtete Pfeile angedeutet sind.In the direction perpendicular thereto, the expansion of the melter gasifier 7 is 4 m, with two inlet openings or nozzles 8 being provided on both sides. Here, therefore, a slightly larger distance has been chosen. In FIG. 2, for clarity, only the inlet openings or nozzles 8 of the melter gasifier 7 are shown, which are indicated in FIG. 3 by the outer wall of the melter gasifier 7 directed arrows.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Eisenschwamms und der Kohle bzw. des Kokses im Einschmelzvergaser 7 sicherzustellen, sind für diese jeweils mehrere in Längsrichtung des Einschmelzvergasers 7 angeordnete Einfüllöffnungen vorgesehen. In Fig. 3 ist die Lage von vier Einfüllöffnungen 9 für die Kohle bzw. den Koks und von ?wei Reihen von jeweils vier Einfüllöffnungen 14 für den Eisenschwamm angedeutet. Diese Einfüllöffnungen 14 befinden sich, wie aus Fig. 1 erkennbar ist, im Kopf des Einschmelzvergasers 7.In order to ensure a uniform distribution of the sponge iron and of the coal or of the coke in the melter gasifier 7, a plurality of filling openings arranged in the longitudinal direction of the melter gasifier 7 are provided for each of these. In Fig. 3, the position of four filling holes 9 for the coal or the coke and of white rows of four filling openings 14 for the sponge iron is indicated. These filling openings 14 are, as can be seen from FIG. 1, in the head of the melter gasifier 7.

Es ist vorteilhaft, die Einlaßöffnungen bzw. die zugeordneten Düsen 8 so auszurichten, daß sie in den Einschmelzvergaser 7 hinein in einem Winkel zwischen 0 und 30° nach unten geneigt sind.It is advantageous to align the inlet openings or the associated nozzles 8 so that they are inclined into the melter gasifier 7 at an angle between 0 and 30 ° downwards.

Eine gleichmäßige Verteilung des eingeblasenr.i saueretoffhaltigen Gases wird hierdurch schon in einer niedrigeren Höhe erreicht als bei sinem horizontalen Einblasen. Die Höhe des Wirbelbettes und damit des Einschmelzvergasers 7 insgesamt kann auf diese Weise verringert werden.A uniform distribution of the injected oxygen-containing gas is thereby achieved even at a lower level than with a horizontal injection. The height of the fluidized bed and thus of the melter gasifier 7 overall can be reduced in this way.

Die Ausbildung des Wirbelbettes kann dadurch begünstigt werden, daß man die Einlaßöffnungen bzw. Düsen 8 für das sauerstoffhaltige Gas in zwei übereinanderliegenden horizontalen Ebenen anordnet. Der Abstand zwischen diesen beiden Ebenen kann jo nach Größe des Einschmelzvergasers 7 zwischen etwa 0,5 und 2m betragen.The formation of the fluidized bed can be facilitated by arranging the inlet openings or nozzles 8 for the oxygen-containing gas in two superimposed horizontal planes. The distance between these two planes may be about 0.5 to 2 meters in size of the melter gasifier 7.

Bei Anwendung höherer Betriebsdrücke sind rechteckige Vergasergefäße unvorteilhaft, da sie mit hohen Fertigungskosten verbunden sind.When using higher operating pressures rectangular carburetor vessels are disadvantageous because they are associated with high manufacturing costs.

Fig.4 und 5 zeigen im Querschnitt und im Teillängsschnit. eine Ausführungsform eines Vergasergefäßes, das aus einem liegenden Zylinder mit gewölbten seitlichen Abschlußv unden besteht, wobei die Ausmauerung dieses Zylindergefäßes mit Feuerfestmatp; ial so getroifen sein kann, daß die Seitenwände des Vergasergefäßes die in Fig. 4 gezeigte Querschnittsform aufweisen. Gin vorteilhafter Zylinderdurchmesser wurde etwa mit 12 m gefunden, wobei sich unter Berücksichtigung dieser Art der Ausmauerung bei einem Abstand der Düsenebene oberhalb des Vergaserbodens von 2 m eine lichte Höhe über der Düsenebene von etwa 8 m ergibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist nur eine aus Düsen 8 bestehende Düsenebene vorgesehen, die nebeneinander in einem Abstand angeordnet sein können wie das vorstehend für die rechteckige Querschnittsform bereits beschrieben worden ist.4 and 5 show in cross section and in the partial longitudinal section. an embodiment of a carburetor vessel, which consists of a horizontal cylinder with curved lateral conclusion and V, wherein the lining of this cylinder vessel with Feuerfestmatp; ial can be so tilled that the side walls of the gasifier vessel have the cross-sectional shape shown in Fig. 4. Gin advantageous cylinder diameter was found about 12 m, taking into account this type of lining at a distance of the nozzle level above the Vergaserbodens of 2 m results in a clear height above the nozzle level of about 8 m. In this embodiment, only one of nozzle 8 existing nozzle level is provided, which can be arranged side by side at a distance as has already been described above for the rectangular cross-sectional shape.

Eine den Ausführungen gemäß Fig. 1 bis 5 nebengeordnete erfindungsgemäße Lösung ist in Fig.6 schematisch angedeutet. Fig. 6 zeigt den Querschnitt durch ein rundes Vergasergefäß in der Düsenebene, wobei hier nur ein Viertelkreis des Einschmelzvergasers 7 wiedergegeben wird. Die im vorzugsweise gleichen Abstand zueinander innerhalb der Düsenebene durch die Wandung des Vergasergefäßes geführten Düsen 8; 8' sind dabei so ausgebildet, daß neben den normalerweise üblich ausgebildeten Düsen 8 Düsen 8' vorgesehen sind, die aus der Ebene des Feuerfestmaterials der Ausmauerung des Einschmelzgefäßes hinausragend sich durch verlängerte Düsenstutzen kennzeichnen, durch die sie weiter als die übrigen Düsen 8 in das Einschmelzgefäß hineingeführt sind. Die Düsenverlängerung kann hierbei zwischen 30 und 100cm betragen, so daß bei sonst gleichen Bedingungen des Drucks und der Gaszuführung die aus diesen verlängerten Düsen 8' eiern Wirbelbett zugeführte Strahlwirkung in ihrer Eindringtiefe zum Vergaserzentrum hin verlängert wird. Für im Querschnitt rund ausgebildete Vergasergefäße ergeben sich hierbei Verbesserungen der Eindringtiefe, die bis zu 10% über dem Herkömmlichen liegen. Das Verhältnis zwischen der durch die Düsen 8 und die Düsen 8' aufrechterhaltenen aktiven Wirbelschicht zu dem zentralen verbleibenden toten Bereich kann mit Jieser Anordnung sogar um 20 bis 60% verbessert werden. Die unterschiedlichen Eindringtiefen der Düsenwirkungen führt aucii zu einer verbesserten und homogenisierten Verteilung der Wirbelschicht über ihren Querschnitt.A solution according to the invention which is juxtaposed to the embodiments according to FIGS. 1 to 5 is schematically indicated in FIG. Fig. 6 shows the cross section through a round carburetor vessel in the nozzle plane, in which case only a quarter circle of the melter gasifier 7 is reproduced. The in the same distance from each other within the nozzle plane through the wall of the carburetor vessel guided nozzles 8; 8 'are designed so that in addition to the normally customary nozzles 8 nozzles 8' are provided, which stand out of the plane of the refractory material of the lining of the meltdown outstanding by elongated nozzle nozzle, through which they further than the other nozzles 8 in the Einschmelzgefäß are led into it. The nozzle extension can in this case be between 30 and 100 cm, so that under otherwise identical conditions of pressure and the gas supply from these extended nozzles 8 'eggs fluidized bed supplied jet effect is extended in their penetration depth to the gas center. Improvements in the penetration depth, which are up to 10% above the conventional results for cross-sectionally round carburetor. The ratio between the active fluidized bed maintained by the nozzles 8 and the nozzles 8 'to the central remaining dead zone can be improved by as much as 20 to 60% with this arrangement. The different penetration depths of the nozzle effects aucii leads to an improved and homogenized distribution of the fluidized bed over its cross section.

Der Neigungswinkel der Düsen 8; 8' untereinander kann je nach gewünschter Wirbelschichtausbildung innerhalb der Querschnittsfläche um ±15° variieren.The inclination angle of the nozzles 8; 8 'with each other, depending on the desired fluidized bed formation within the cross-sectional area vary by ± 15 °.

Eine derart verbesserte endliche Eindringtiefe der Wirbelschichtdüsen ist beispielsweise besonders vorteilhaft bei runden Vergasergefäßen mit einer Jahrestonnenleistung von 0,3 bis 0,8 Millionen Tonnen. Die Anordnung verlängerter Düsen 8' gegenüber den herkömmlichen Düsen 8 ist jedoch voi. der Querschnittsform des Einschmelzvergasers 7 unabhängig und es ist denkbar, daß solche Anordnungen auch für ovale Vergaserformen oder andere Querschnittsformen vorteilhaft sein können. Dadurch, daß nur jede dritte bis siebente Düse 8' zwischen den Düsen 8 innerhalb einer Düsenebene in der beschriebenen Weise verlängert ist, wird die Verkleinerung des radialen Abstands zur Mitte des Vergasergefäßes hin in vorteilhafter Weise berücksichtigt. Dadurch wird auch verhindert, daß sich die einzelnen Strahlen untereinander zu sehr nähern, was zu einer Instabilität der Wirbelschicht Anlaß geben könnte. Die in das Vergasergefäß hineinragenden, also verlängerten Düsen 8', müssen besonders intensiv gekühlt und vollständig in Feuerfestmaterial eingearbeitet werden. Da bei dem in das Schmelzgefäß hineingeführten Düsen 3' das in den Düsenstrahl eingesaugte Wirbelschichtmaterial nicht unmittelbar aus der Wandnähe herangeführt wird, kann davon ausgegangen werden, daß die Feststoff bewegung oberhalb der hineinragenden und mit dem Feuerfestmaterial verkleideten Düsen 8' äußerst gering ist.Such an improved finite penetration depth of the fluidized bed nozzles is for example particularly advantageous in round carburettor vessels with an annual power of 0.3 to 0.8 million tons. However, the arrangement of elongated nozzles 8 'over the conventional nozzles 8 is voi. the cross-sectional shape of the melter gasifier 7 independently and it is conceivable that such arrangements may also be advantageous for oval carburetor molds or other cross-sectional shapes. Characterized in that only every third to seventh nozzle 8 'is extended between the nozzle 8 within a nozzle plane in the manner described, the reduction of the radial distance to the center of the carburetor vessel is taken into account in an advantageous manner. This also prevents the individual rays approach each other too much, which could give rise to instability of the fluidized bed. The projecting into the gasifier vessel, so elongated nozzles 8 ', must be cooled particularly intense and fully incorporated in refractory material. Since in the guided into the melting vessel nozzles 3 'sucked into the jet fluidized bed material is not brought directly from the wall, it can be assumed that the solid motion above the protruding and clad with the refractory material nozzles 8' is extremely low.

Schließlich zeigt Fig. 7 noch zwei Beispiele für die Einbringung von Ringeinsätzen in den Innenraum des Einschmelzgefäßes. Die wie vorstehend beschriebenen Einschmelzvergaser 7 zeichnen sich insbesondere durch eine vorteilhaft verringerte Gefäßhöhe aus, bei der dann allerdings hinsichtlich der Stabilisierung des durch die Düsen 8 bzw. 8' aufrechterhaltenen Wirbelbettes besondere Stabilisierungsmaßnahmen zu treffen sind, insbesondere auch um aus dem Wirbelbett zu weit nach oben bewegtes Feststoffmaterial zurückzuhalten.Finally, Fig. 7 shows two more examples of the introduction of ring inserts in the interior of the Einschmelzgefäßes. The melter gasifier 7 as described above are characterized in particular by an advantageously reduced vessel height, in which, however, special stabilization measures are to be taken with regard to the stabilization of the fluidized bed maintained by the nozzles 8 and 8 ', in particular also too far up from the fluidized bed retain moving solid material.

Fig. 7 zeigt in einer schematisierten Schnittdarstellung auf der linken Seite die Hälfte des Innenraumes eines Einschmelzgefäßes in den ein Ringeinsatz 15 eingehängt ist, während die rechte Hälfte der Darstellung zwei übereinandergeordnete schmalere Ringeinsätze 15' andeutet. Die Ringeinsätze 15; 15' bilden schräg von radial innen nach radial außen verlaufende Leitflächen, die sogenannte Fontänenbildungen innerhalb der Wirbelschicht weitgehend verhindern. Die Ringeinsätze 15; 15', die selbstverständlich auch neben den angedeuteten Auführungsformen radial unterschiedlich zueinander innerhalb des Einschmelzgefäßes in Stellung gebracht sein oder auch aus mehr als zwei Ringeinsätzen bestehen können, halten die gegebenenfalls nach oben steigenden Feststoffpartikel genau dort zuiück, wo innerhalb des Einschmelzvergasers die Fontänenbildungen am häufigsten auftreten könnon. Für die Anordnung und Ausbildung der Ringeinsätze 15; 15' ist darauf zu achten, daß die Projektionsfläche derselben, bezogen auf den Vergaserquerschnitt, nicht zu groß ist, damit durch diese in ihren Bereich die Gasgeschwindigkeit nicht so merklich erhöht werden, daß sich hierdurch Nachteile ergeben können. Die Ringeinsätze 15; 15' können auch durch andere Prallplatten oder dergleichen ersetzt werden die an den Wandungen des Einschmelzgefäßes aufgehängt oder anderweitig befestigt werden.Fig. 7 shows in a schematic sectional view on the left half of the interior of a Einschmelzgefäßes in which a ring insert 15 is mounted, while the right half of the illustration indicates two superposed narrower ring inserts 15 '. The ring inserts 15; 15 'form obliquely from radially inward to radially outwardly extending guide surfaces, which largely prevent so-called fountain formations within the fluidized bed. The ring inserts 15; 15 ', which may of course also be placed next to the indicated Auführungsformen radially different from each other within the Einschmelzgefäßes or may consist of more than two ring inserts, keep the optionally rising upwards solid particles zuiück where within the Einschmelzvergasers the fountain formations occur most often könnon. For the arrangement and design of the ring inserts 15; 15 'is to ensure that the projection surface of the same, based on the carburetor cross-section, is not too large, so that they are not so significantly increased in their area, the gas velocity that this can result in disadvantages. The ring inserts 15; 15 'may also be replaced by other baffles or the like suspended or otherwise secured to the walls of the meltdown vessel.

Claims

1. melter gasifier, in which at least to a considerable extent of existing metal material is melted in a fluidized bed, wherein the fluidized bed by a laterally injected in the lower part of the Einschmelzvergasers by approximately equally spaced nozzles oxygen-containing gas and a carbon carrier and from above the material to be melted are introduced into the melter gasifier, characterized in that the melter gasifier (7) has a horizontal cross-section over at least part of the height of the fluidized bed, which has different dimensions in two mutually perpendicular directions.

2. melter gasifier according to claim 1, characterized in that the distance between adjacent nozzles (8) is between 0.5 and 2 m.

3. melter gasifier according to claim 1 or 2, characterized in that the shorter cross-sectional dimension is between 3 and 5m.

4. melter gasifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the dimensions between 2: ^λ and 5: 1.

5. melter gasifier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the oxygen-containing gas at a speed in the range between 100 and 200m / s is inflatable.

6. melter gasifier according to one of claims 1 to 5, characterized in that its internal pressure in operation is between 2 and 8 bar.

7. melter gasifier according to one of claims 1 to 6, characterized in that the nozzles [8) are inclined for injecting the oxygen-containing gas at an angle between 0 and 30 ° downwards.

8. melter gasifier according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the direction of the longer cross-sectional dimension a plurality of successive filling openings (9; 14) are provided for the material to be melted and / or the carbon support.

9. melter gasifier according to one of claims 1 to8, characterized in that the nozzles are arranged in two superimposed horizontal planes.

10. melter gasifier according to claim 9, characterized in that the distance of the planes is between 0.5 and 2 m.

11. melter gasifier according to one of claims 1 to 10, djdurch characterized in that the cross section is rectangular.

12. melter gasifier according to one of claims 1 to 10, characterized in that the cross section is oval.

13. melter gasifier according to claims 1 to 12, characterized in that at least a part of the Einschmelzveryaser (7) laterally opening Düson (8; 8 ') is extended beyond this wall region projecting out into the Einschmelzgefäß.

14. melter gasifier according to claim 1 and 13, daöurch in that every third to seventh nozzle (8, 8 ') is extended projecting within the nozzle plane in the melter gasifier.

15. melter gasifier according to claim 13 and 14, characterized in that the inclination angle of the nozzle (8, 8 ') in the cross-sectional area seen against each other by ± 15 ° is adjustable.

16. Einschmelzve ^r gaser according to claims 1 to 15, characterized in that at least one ring insert (1 b, 15 ') above the plane of the nozzles (8, 8') is provided within the Einschmelzgefäßes.

For this 3 pages drawings