DD283651A5

DD283651A5 - Verfahren zum betrieb eines einschmelzvergasers und einschmelzvergaser zu dessen durchfuehrung

Info

Publication number: DD283651A5
Application number: DD88322867A
Authority: DD
Inventors: Vuletic Bogdan; Michael Nagl; Leopold Seirlehner; Wilfried Pirkbauer
Original assignee: ��@��@��@��@��k��
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1988-12-08
Publication date: 1990-10-17
Also published as: RU1838428C; EP0319836A1; JPH01283308A; UA12803A; US4891062A; KR960001709B1; DE3742156C1; AU2459888A; JPH0368081B2; KR890010215A; AU611215B2; ZA889147B; BR8806514A; CA1310826C; EP0319836B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Einschmelzvergasers und einen Einschmelzvergaser zu dessen Durchfuehrung. Bei dem Verfahren zum Betrieb eines Einschmelzvergasers werden eisenerzhaltige Einsatzstoffe oder aus diesen durch Direktreduktion erhaltener Eisenschwamm durch Zugabe von Kohlenstofftraegern und Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases ueber Sauerstoffduesen in einem hierdurch errichteten Flieszbett geschmolzen und zu fluessigem Roheisen oder Stahlvormaterial (fertig) reduziert. Bei einem Ausfall oder einer Absenkung der Sauerstoffzufuhr unter eine vorgegebene Menge sowie bei einem Ausfall der Wasserkuehlung der Sauerstoffduesen wird zu deren Schutz die etwa noch vorhandene Sauerstoffzufuhr unterbunden und stattdessen ein inertes Gas ueber die Sauerstoffduesen in den Einschmelzvergaser eingeleitet. Hierdurch wird vermieden, dasz fluessige Flieszbettmasse in die Sauerstoffduesen eintritt und in diesen erstarrt. Im Falle des Ausfalls der Wasserkuehlung der Sauerstoffduesen dient das inerte Gas zugleich als Kuehlmedium. Fig. 1{Einschmelzvergaser; Direktreduktion; Eisenschwamm; Kohlenstofftraeger; Sauerstoffduesen; Flieszbett; Stahlvormaterial; Wasserkuehlung; inertes Gas, fluessige Flieszbettmasse; Kuehlmedium}

Description

Verfahren zum Betrieb eines Einschmelzvergasers und Einschmelzvergaser zu dessen Durchführung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Einschmelzvergasers, in dem eisenerzhaltige Einsatzstoffe oder aus diesen durch Direktreduktion erhaltener Eisenschwamm durch Zugabe von Kohlenstoffträgem und Zufuhr eines säuerstoffhaltigen Gases über Sauerstoffdusen in einem hierdurch errichteten Fließbett geschmolzen und zu flüssigem Roheisen oder Stahlvormaterial reduziert werden und einen Einschmelzvergaser in dessen Durchführung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Aus der DE-PS 30 34 539 ist ein Verfahren zur direkten Erzeugung von flüssigem Roheisen aus stückigem Bisenerz bekannt, bei dem das Eisenerz in einem Reduktionsschachtofen mittels eines heißen Reduktionsgases zu Eisenschwamm reduziert und dann einem Einschmelzvergaser zugeführt wird. In diesem werden aus eingebrachter Kohle und eingeblasenem 3auerstoffhaltigem Gas die zum Schmelzen des Eisenschwamms erforderliche Wärme und das Reduktionsgas erzeugt. Aus der von oben eingebrachten Kohle und dem im unteren Teil des Vergasers e.ingeblasenen sauerstoffhaltigen Gas wird ein Fließbett gebildet, in dem die ebenfalls oben zugeführten Sisenschwammpartikel abgebremst und aufgeschmolzen werden. Zum Einblasen des sauerstoffhaltigen Gases sind in gleicher Höhe über den Umfang des Einschmelzvergasers verteilte, radiale Sauerstoffdüsen vorgesehen, die aus einer Ringleitung gespeist werden.

Die Säuerst off düsen sind zv/angsläufig wassergekühlt, um den hohen Temperaturen, die im Inneren des Einschmelzvergasers insbesondere vor diesen Düsen herrschen, standhalten zu können. In diesem Bereich, vor den Düsen wird das Fließbett durch die hohen Temperaturen in eine teigige bzw. flüssige Masse umgewandelt.

Tritt ein plötzlicher Ausfall der Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases ein, dann wird diese teigige bzw. flüssige Hasse nach außen in die wassergekühlten Düsen hineingedrückt und erstarrt in diesen. Wenn dann der Einschmelzvergaser wieder in Betrieb genommen wird, kann das sauerstoffhaltige Gas wegen der Verstopfung der Düsen nicht mehr oder nur in begrenzter klenge wieder eingeblasen werden.

Entsprechende Probleme ergeben sich auch bei einer planmäßigen Außerbetriebsetzung des Einschmelzvergasers mit einer langsamen Absenkung des Betriebsdruckes und Reduzierung der Menge des sauerstoffhaltigen Gases. Bei Unterschreiten einer bestimmten Menge ist der Fluß dieses Gases durch alle Düsen nicht mehr gewährleistet. Die teigige bzw. flüssige Masse im Innern des Einschmelzvergasers dringt dann zumindest in einen Teil der Sauerstoffdüsen ein und erstarrt wegen der Wasserkühlung in diesen. Bei der 7,^riederinbetriebnahme des Einschmelzvergasers strömt wegen der entstandenen Düsenverstopfungen das sauerstoffhaltige Gas in kleinen Mengen unkontrolliert durch die Kanäle zwischen den kalten Düsenans'ätzen und der Ausmauerung des Vergasers. An den heißen Stellen kommt es zu einer Entzündung und unkontrollierten Verbrennung, wobei sich die Flamme auch gegen die Ausmauerung und sogar gegen den Panzer des Vergasers richten kann, so daß Schäden an diesen unvermeidbar sind.

Bei einem Ausfall der Kühlwasserzuführung für die Düsen treten zwangsläufig Schäden an den Düsen auf. Ein Ausfall der Kühlwasser zuführung führt auch automatisch zum Ausfall der gesamten Anlage, so daß ebenfalls die Gefahr besteht, daß die flüssige bzw. teigige Fließbettmasse in die Düsen eintritt und diese verstopft.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Einschmelzvergasers und einen Einschmelzvergaser für die Durchführung zur Anwendung zu bringen, mit dem ein störungsfreier Betrieb mit geringem Wartungsaufwand möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Einschmelzvergasers, in dem eisenerzhaltige Einsatzstoffe oder aus diesen durch Direktreduktion erhaltener Eisenschwamm durch Zugabe von Kohlenstofftragern und Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases über Sauerstoffdüsen in einem hierdurch errichteten Fließbett geschmolzen und zu flüssigem Roheisen oder Stahlvormaterial reduziert werden, und einem Einschmelzvergaser zu dessen Durchführung, zu schaffen, bei dem im Falle von Störungen oder auch planmäßigen Veränderungen beim Betrieb eines Einschmelzvergasers Verstopfungen der Sauerstoffdüsen durch Eindringen und nachfolgendes Erstarren von Fließbettmaterial verhindert werden und auch für den Fall des Ausfalls der Kühlwasserzuführung zu den Düsen eine zu deren Beschädigung führende thermische Belastung zu vermeiden sind.

Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zum Schutz der Säuerst off du sen. bei einem Ausfall oder einer Absenkung der Sauerstoffzufuhr unter eine vorgegebene Menge sowie bei einem Ausfall der Wasserkühlung der Sauerstoffdüsen die etwa noch vorhandene Sauerstoffzufuhr unterbunden und stattdessen ein inertes Gas über die Sauerstoffdüsen in den Einschmelzvergaser eingeleitet wird, wobei die Einleitung des inerten Gases nach einer bestimmten Zeitspanne reduziert wird.

Es ist im Sinne der Erfindung, daß die Menge des eingeleiteten inerten Gases in Abhängigkeit von der Art die Einleitung auslösenden Ereignisses gesteuert wird.

Die Erfindung ist dadurch ausgestaltet, daß bei einem Abstellen des Einschmelzvergasers nach allmählicher Absenkung des Betriebsdruckes und der Sauerstoffzufuhr die Menge des inerten Gases auf etwa 15 %, bei Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr bei normalem Betriebsdruck auf etwa 25 5'S und bei Ausfall der Wasserkühlung auf etwa 30 % der lormalmenge des sauerstoffhaltigen Gases eingestellt wird, wobei als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.

Es ist eine Ausübungsform der Erfindung, daß die Ringleitung sowohl mit einer Zuführungsleitung für sauerstoffhaltiges Gas als auch mit einer Zuführungsleitung für inertes Gas verbunden ist und daß in beiden Zuführungsleitungen Durchflußregelarmatureii angeordnet sind.

Vorteilhaft ist die Erfindung ausgebildet, we im in der Zuführungsleitung für sauerstoffhaltiges Gas eine Hengenmeßvorrichtung angeordnet ist und daß die Durchflußregelarmaturen in Abhängigkeit von der gemessenen IJenge sauerstoffhaltiges Gases steuerbar sind,

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derart, daß bei einem vorgegebenen Abfall der gemessenen Menge Sauerstoffhaltigen Gases die Durchflußregelarmatur für das sauerstoffhaltige Gas geschlossen und die Durchflußregelarmatur für das inerte Gas geöffnet v/erden, wobei vorteilhaft die Zuführungsleitung für inertes Gas erfindungsgemäß aus zwei parallelen leitungen für unterschiedliche Zuführungsmengen besteht, die jeweils mit einer eigenen Durchflußregelarmatur versehen sind, und daß zu Beginn des Einleitens des inerten Gases zunächst beide Durchflußregelarmaturen und nach einer vorgegebenen Zeitspanne nur noch die Durchflußregelarmatur in der Leitung mit der geringeren Zuführungsmenge geöffnet sind.

Dadurch, daß zum Schutz der Sauerstoff düsen bei einem Ausfall oder einer Absenkung der Sauerstoffzufuhr unter eine vorgegebene Menge sowie bei einem Ausfall der Y/asserkühlung der Sauerstoff- düsen die etwa noch vorhandene Sauerstoffzufuhr unterbunden und stattdessen ein inertes Gas über die Sauerstoffdüsen in den Sinschmelzvergaser eingeleitet wird, kann vorteilhaft sichergestellt werden, daß der freie Durchgang durch die Düsen auch bei Eintritt eines Störungsfalls oder bei einer Stillsetzung -des Sinschmelzvergasers aufrechterhalten wird, so daß bei einer erneuten Inbetriebsetzung das sauerstoffhaltige Gas kontrolliert ?/ieder zugeführt werden und die Reaktion zwischen diesem Gas und dem Kohlenstoffträger planmäßig ablaufen kann. Beim Ausfall der Kühlwasserzuführung dient das inerte Ga3 gleichzeitig als Kühlmedium für die Notkühlung der Düsen und es bringt zusammen mit dem in den Düsen verbliebenen Y/asser die teigige JPließbettmasse an den Stirnflächen der Düsen zum Erstarren, wodurch die Düsen zusätzlich vor einem Sindringen noch nicht erstarrter Fließbettmasse geschützt werden.

Die erforderliehe Menge inerten Gases ist vom Betriebsdruck des Einschraelzvergasera zum Zeitpunkt des die Einleitung des inerten Gases auslösenden Ereignisses abhängig. Da jedem dieser Ereignisse ein bestimmter Betriebsdruck zugeordnet werden kann, wird zweckmäßig die Menge des eingeleiteten inerten Gases in Abhängigkeit von der Art des die Einleitung auslösenden Ereignisses gesteuert.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1: in schematischer Darstellung eine Anlage zur Herstellung von Roheisen gemäß einer ersten Ausführungsform und

Pig. 2: in schematischer Darstellung eine Anlage zur Herstellung von Roheisen gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Die Anlagen nach den Pig. 1 und 2 enthalten jeweils einen in bekannter V/eise ausgebildeten Direktreduktionsschachtofen 1, dem von oben Eisenerz und gegebenenfalls Zuschlagstoffe zugeführt v/erden. V/eiterhin wird über eine Leitung 2 Reduktionsgas in den unteren Bereich des Schachtofens 1 eingeleitet, das in diesem aufsteigt und das im Gegenstrom herabsinkende Eisenerz reduziert. Das verbrauchte Reduktionsgas wird als Gichtgas aus dem oberen Bereich des Schachtofens 1 abgeführt.

Der durch Reduktion des Eisenerzes entstandene Eisenschwamm gelangt über Fallrohre 3 in einen Einschmelzvergaser 4» in den außerdem über eine Leitung 5 ein fester Kohlenstoffträger, zum

Beispiel Kohle oder Koks, eingebracht und über Düsen 6 ein sauerstoff halt ige s Gas eingeblasen v/erden. Die Fallrohre 3 und die Leitung 5 münden in den oberen Bereich und die Düsen 6 in den unteren Bereich des Einschmelzvergasers 4.

Das aufsteigende säuerstoffhaltige Gas und die in entgegengesetzter Richtung absinkenden Teilchen des Kohlenstoffträgers bilden im Einschmelzvergaser 4 ein Fließbett, das die herabfallenden Eisenschwammteilchen zunächst abbremst und in dem diese dann durch die bei der Reaktion des Kohlenstoffträgers mit dem Sauerstoff entstehende Wärme geschmolzen werden. Das sich am Boden des Einschmelzvergasers 4 sammelnde flüssige Roheisen und die auf diesem schwimmende flüssige Schlacke werden über einen Abstich 7 periodisch abgestochen.

Das bei der Reaktion des Kohlenstoffträgers mit dem Sauerstoff entstehende Gas wird über eine Leitung 8 aus dem Einschmelzvergaser 4 herausgeführt und in einem Zyklon 9 gereinigt, bevor es gegebenenfalls nach Abkühlung auf eine geeignete Temperatur durch die Leitung 2 als Reduktionsgas in den Schachtofen 1 gelangt.

Die in gleichmäßigen Abständen über den Umfang des Einschmelzvergasers 4 in gleicher Höhe angeordneten Düsen б sind mit einer Ringleitung 10 verbunden, der das sauerstoffhaltige Gas über eine Leitung 11 zugeführt wird. In dieser Leitung 11 befinden sich eine Regelungsarmatur 12 und eine DurchfluSmengen-Ueßeinrichtung 13. Die zugeführte Menge des säuerstoffhaltigen Gases wird somit von der Heßeinrichtung 13 gemessen und mit Hilfe der Regelungsarmatur 12 eingestellt.

Durch eine Leitung 14» die in die Leitung 11 mündet, kann inertes Gas, insbesondere Stickstoff, in die Leitung 11 eingespeist werden. In die Leitung 14 sind ebenfalls eine Regelungsarmatur 15 und eine Durchflußmengen-Ivießeinrichtung 16 eingesetzt.

Bei der Ausführungsform nach. i?ig. 1 wird beim Unterschreiten der von der Meßeinrichtung 13 ermittelten Durchflußmenge unterhalb einen vorgegebenen Wert die Regelungsarmatur 12 für das sauerstoffhaltige Gas automatisch geschlossen und die Regelungsarmatur 15 für das inerte Gas geöffnet, so daß nun dieses anstelle des sauerstoffhaltigen Gases durch die Düsen 6 in den Einschmelzvergaser 4 strömt. Durch das Einblasen des inerten Gases wird vermieden, daß die Düsenöffnungen durch eindringende flüssige und dann erstarrende iließbettmasse verstopft werden. Das inerte Gas kann gleichzeitig als Kühlmedium für die Düsen wirksam sein und diese vor Schäden durch, zu hohe thermische Belastung schützen, wenn die Kühlwasserzuführung zu diesen ausfällt.

Die Abnahme der Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases kann verschiedene Gründe haben. Sie kann schlagartig erfolgen, wenn ein Störungsfall eintritt, oder auch stetig durchgeführt werden, wenn die Anlage planmäßig stillgesetzt wird.

Die Zuführung des inerten Gases wird vorzugsweise zeitabhängig gesteuert, derart, daß zunächst die für das jeweilige Ereignis maximale Gasmenge durch die Düsen 6 geleitet wird und dann über die Regelarmatur 15 eine gesteuerte Drosselung erfolgt. Die anfängliche Lienge des inerten Gases ist abhängig von der Art des

die Zuführung dieses Gases auslösenden Ereignisses bzw. von dem zum Zeitpunkt dieses Ereignisses herrschenden Betriebsdruck in Einschmelzvergaser 4· Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, diese Menge nach einer allmählichen Absenkung des Betriebsdruclees und der Sauerstoffzufuhr bei der planmäßigen Abstellung des Einschmelzvergasers 4 auf etwa 15 %, bei störungsbedingter plötzlicher Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr bei normalem Betriebsdruck auf etwa 25 % und bei Ausfall der Wasserkühlung, bei der das inerte Gas zusätzlich eine Kühlfunktion übernehmen muß, auf et v/a 30 ^c/o der ETormalmenge des sauerstoffhalt igen Gases einzustellen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 mündet in die Leitung 14 eine weitere Leitung 17 ebenfalls zur Zuführung von inertem Gas, in die eine Regelungsarmatur, 18 eingesetzt ist. Das inerte Gas kann somit über zwei parallele Leitungen geliefert werden, wobei über die Leitung 14 eine größere Menge Gases zugeführt wird als über die Leitung 17.. Die Steuerung der Regelungsarmaturen 15; 18 erfolgt in der V/eise, daß zu Beginn einer Einspeisung von inertem Gas beide Armaturen geöffnet werden und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne die Regelungsarmatur 15 geschlossen wird, so daß nur noch eine relativ kleine LIenge inerten Gases über die Leitung 17 zugeführt wird. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Regelungsarmatur 15 keiner stetigen Regelung bedarf, sondern als einfache Auf-Zu-Armatur ausgestaltet sein kann. Dies führt auch zu einer größeren Sicherheit der Anlage.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei Anwendung des vorliegenden Verfahrens bei einem Ausfall oder einem Außerbetriebsetzen der Anlage alle Düsenöffnungen freigehalten werden, daß

die kanalartigen Verbindungen zwischen den Düsenöffnungen und der heißen Pließbettmasse aufrechterhalten werden und daß bei Ausfall der Kühlwasserzuführung Iceine Schäden an den Sauerstoffdüsen auftreten.

Claims

Berlin, 5. 4. 1989 AP G 21 B/322 867 - 1 71 575/24

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Einschmelzvergasers,· in dem eisenerzhaltige Einsatzstoffe oder aus diesen durch Direktreduktion erhaltener Eisenschwamm durch Zugabe von Kohlenstoff trägern und Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases über Sauerstoffdüsen in einem hierdurch errichteten Fließbett geschmolzen und zu flüssigem Roheisen oder Stahlvormaterial reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Sauerstoffdüsen bei einem Ausfall oder einer Absenkung der Sauerstoffzufuhr unter eine vorgegebene Menge sowie bei einem Ausfall der Wasserkühlung der Sauerstoffdüsen die etwa noch vorhandene Sauerstoffzufuhr unterbunden und stattdessen ein inertes Gas über die Sauerstoffdüsen in den Einschmelzvergaser eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des inerten Gases nach einer bestimmten Zeitspanne reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des eingeleiteten inerten Gases in Abhängigkeit von der Art die Einleitung auslösenden Ereignisses gesteuert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Abstellen des Einschmelzvergasers nach allmählicher Absenkung des Betriebsdruckes und der Sauerstoffzufuhr die Menge des inerten Gases auf etwa 15 %_t bei Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr bei normalem Betriebsdruck auf et v/a 25 'Ό und bei Ausfall der Wasserkühlung auf etwa 30 % der liormalrnenge des sauerstoffhaltigen Gases eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Gas Stickstoff verwendet wird.
6. Einschmelzvergaser mit einer Zugabevorrichtung für die Zugabe von Kohlenstoffträgern und Düsen für die Zufuhr eines Sauerstoffhaltigen Gases und einem Fließbett, bei dem zur Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases eine Ringleitung vorgesehen ist, aus der die Sauerstoffdüsen gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringleitung (10) sowohl mit einer Zuführungsleitung (11) für saue r s-toff halt ige s Gas als auch mit einer Zuführungsleitung (14) für inertes Gas verbunden ist und daß in beiden Zuführungsleitungen (11, 14) Durchflußregelarmaturen (12; 15) angeordnet sind.
7. Einschmelzvergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführungsleitung (11) für sauerstoffhaltiges Gas eine MengenmeßVorrichtung (13) angeordnet ist und daß die Durchflußregelarmaturen (12, 15) in Abhängigkeit von der gemessenen Menge säuerstoffhaltiges Gases steuerbar sind, derart, daß bei einem vorgegebenen Abfall der gemessenen Menge sauerstoffhaltigen Gases die Durchflußregelarmatur (12) für das sauerstoffhaltige Gas geschlossen und die Durchflußregelarmatur (15) für das inerte Gas geöffnet werden.
8. Sinschmelzvergaser nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung für inertes Gas aus zwei parallelen Leitungen (H; 17) für unterschiedliche Zuführimgsmengen besteht, die jeweils mit einer eigenen Durchflußregelarmatur (15; 18) versehen sind, und daß zu Beginn des Einleitens des inerten Gases zunächst beide Durchflußregelarmaturen

(15, 18) und nach einer vorgegebenen Zeitspanne nur noch die Durchflußregelarmatur (18) in der Leitung (17) mit der geringeren Zuführungsmenge geöffnet sind.