DE102015008090A1 - Method and system for operating a Corex or Finex system - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer eine Reduktionseinrichtung und einen Schmelzvergaser aufweisenden Corex-Anlage oder Finex-Anlage zur Herstellung von Eisenschwamm und von Roheisen beschrieben, bei dem Kokereigas aufbereitet und als Reduktionsgas im Betrieb der Corex-Anlage oder Finex-Anlage verwendet wird. Ferner wird eine zugehörige Anlage offenbart.The invention relates to a method for operating a Corex plant or a Finex plant for producing sponge iron and pig iron having a reduction device and a melt gasifier, in which coking gas is processed and used as reducing gas during operation of the Corex plant or Finex plant. Furthermore, an associated attachment is disclosed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer eine Reduktionseinrichtung und einen Schmelzvergaser aufweisenden Corex- oder Finex-Anlage zur Herstellung von Eisenschwamm und von Roheisen.The present invention relates to a method for operating a reduction device and a melt gasifier having Corex or Finex plant for producing sponge iron and pig iron.

Das Corex- und das Finex-Verfahren sind ein zweistufiges Schmelzreduktionsverfahren, in dem Roheisen auf Basis nichtverkokter Kohle und Eisenerzen hergestellt werden kann. Ziel des Schmelzreduktionsverfahrens ist es, durch die Kombination von Schmelzprozess, Kohlevergasung und Direktreduktion flüssiges Eisen zu erzeugen, dessen Qualität dem Hochofenroheisen entspricht. Die Schmelzreduktion kombiniert den Prozess der Direktreduktion (Vorreduktion von Eisenoxid zu Eisenschwamm) mit einem Schmelzprozess (Endreduktion). Der Prozess läuft zweistufig in getrennten Aggregaten ab. Zuerst werden die Erze zu Eisenschwamm reduziert, und im zweiten Schritt erfolgt die Endreduktion, das Aufschmelzen und die Aufkohlung zu Roheisen.The Corex and Finex processes are a two-stage smelting reduction process in which pig iron based on uncarbored coal and iron ores can be produced. The aim of the smelting reduction process is to produce liquid iron, the quality of which corresponds to blast furnace pig iron, by combining melting process, coal gasification and direct reduction. The smelting reduction combines the process of direct reduction (prereduction of iron oxide to sponge iron) with a melting process (end reduction). The process runs in two stages in separate units. First, the ores are reduced to sponge iron, and in the second step, the final reduction, the melting and the carburizing to pig iron.

Zurzeit wird Kokereigas meistens für Heizzwecke und die Erzeugung von Strom und viel seltener zur Wasserstoffherstellung genutzt. In den letzten Jahren sind jedoch Verfahren entwickelt worden, bei denen aus Kokereigas neben Wasserstoff auch Methan hergestellt wird. Der Hauptnachteil dieser Verfahren ist der enorme Aufwand für die Reinigung und Aufbereitung des Kokereigases und für die Entsorgung der Reinigungsprodukte sowie die Umweltbelastung durch verschiedene toxische Bestandteile. Zudem ist der Energieaufwand für die Reinigung und weitere Verarbeitung des Kokereigases und die Herstellung von Wasserstoff oder von Methan sehr groß.Currently, coke oven gas is mostly used for heating purposes and the production of electricity and much less for hydrogen production. In recent years, however, processes have been developed in which Kokereigas in addition to hydrogen and methane is produced. The main drawback of these processes is the enormous expense of cleaning and conditioning the coke oven gas and disposing of the cleaning products as well as the environmental impact of various toxic components. In addition, the energy required for the purification and further processing of the coke oven gas and the production of hydrogen or methane is very large.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage der beschriebenen Art zu schaffen, die auf besonders effiziente Weise realisiert werden können.The present invention has for its object to provide a method and a system of the type described, which can be realized in a particularly efficient manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betreiben einer eine Reduktionseinrichtung und einen Schmelzvergaser aufweisenden Corex- oder Finex-Anlage zur Herstellung von Eisenschwamm und von Roheisen gelöst, bei dem Kokereigas aufbereitet und als Reduktionsgas im Betrieb der Corex- oder Finex-Anlage verwendet wird.This object is achieved by a method for operating a reduction device and a melt gasifier having Corex or Finex plant for the production of sponge iron and pig iron, prepared in the Kokereigas and used as a reducing gas in the operation of the Corex or Finex plant.

Ferner wird obige Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens gelöst, die als Corex- oder Finex-Anlage ausgebildet ist und einen Schmelzvergaser und eine oberhalb des Schmelzvergasers oder neben dem Schmelzvergaser angeordnete Reduktionseinrichtung aufweist, wobei die Anlage Einrichtungen zur Aufbereitung und Verwendung von Kokereigas als Reduktionsgas im Betrieb der Corex- oder Finex-Anlage besitzt.Furthermore, the above object is achieved by a plant for carrying out this method, which is designed as a Corex or Finex plant and a melt gasifier and above the Schmelzvergasers or next to the Schmelzvergaser arranged reduction device, the plant facilities for the preparation and use of Kokereigas as a reducing gas during operation of the Corex or Finex plant.

Erfindungsgemäß wird ein neues einfaches Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem das Kokereigas ohne großen technischen Aufwand so aufbereitet wird, dass es als Reduktionsgas zur Herstellung von Eisenschwamm und Roheisen in einer Corex- oder Finex-Anlage verwendet werden kann.According to the invention, a new simple method is provided with which the coke oven gas is processed without great technical effort so that it can be used as a reducing gas for the production of sponge iron and pig iron in a Corex or Finex plant.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Überschusswärme/Abwärme des Vergasergases, Reduktionsgases, Topgases und/oder Überschussgases der Corex- oder Finex-Anlage zur Erhitzung des Kokereigases für die Herstellung von Reduktionsgas verwendet. Bei der Aufbereitung des Kokereigases werden dabei toxische Bestandteile, Methan und höhere Kohlenwasserstoffe desselben zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zerlegt.In a further development of the method according to the invention, the excess heat / waste heat of the gasification gas, reducing gas, top gas and / or excess gas of the Corex or Finex plant is used to heat the coke oven gas for the production of reducing gas. During the treatment of the coke oven gas toxic components, methane and higher hydrocarbons thereof are decomposed to carbon monoxide and hydrogen.

In Weiterbildung der Erfindung wird das Kokereigas somit zum größten Teil nach Erhitzung durch Überschusswärme des Vergaser- bzw. des Reduktionsgases und/oder durch Abwärme des Topgases und/oder des Überschussgases und zum Teil kalt dem Vergasergas in verschiedenen Aggregaten der Corex- oder Finix-Anlage zugeführt, zum Reduktionsgas aufbereitet und vermischt mit dem Vergasergas als Reduktionsmittel zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet.In a further development of the invention, the Kokereigas is thus for the most part after heating by excess heat of the carburetor or the reduction gas and / or by waste heat of the top gas and / or the excess gas and partly cold the carburetor gas in various aggregates of the Corex or Finix plant fed, recycled to the reducing gas and mixed with the gas used as a reducing agent for the production of sponge iron.

Bei einer speziellen Ausführungsform wird das Kokereigas mit Vergasergas vermischt und als Reduktionsgas der Reduktionseinrichtung zugeführt.In a specific embodiment, the coking gas gas is mixed with gasification gas and fed as reducing gas to the reduction device.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Corex- oder Finex-Anlage mit einer zweiten Reduktionseinrichtung, insbesondere einer DRI-Reduktionseinrichtung, zur Herstellung von Eisenschwamm betrieben. In einer solchen DRI(Direct Reduced Iron)-Anlage wird Eisenschwamm hergestellt, wobei in diesem Prozess bei erhöhten Temperaturen H2 und CO direkt mit Eisenoxiden reagieren, ohne Eisenerz oder Pellets zu schmelzen.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the Corex or Finex plant is operated with a second reduction device, in particular a DRI reduction device, for the production of sponge iron. In such a Direct Reduced Iron (DRI) plant, sponge iron is produced, in which process at elevated temperatures H 2 and CO react directly with iron oxides without melting iron ore or pellets.

Zielsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise, die Überschusswärme des Vergaser- bzw. Reduktionsgases und die Abwärme des Top- und Überschussgases, die in Wasch- und Kühlanlagen verschwendet wird, soweit wie technisch und wirtschaftlich sinnvoll zur Erhitzung von Kokereigas auszunutzen, höhere Kohlenwasserstoffe und Methan zu zerlegen und aus Kokereigas Reduktionsgas herzustellen, das zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet werden kann. Durch diese erfindungsgemäße Lösung wird der spezifische Ausstoß von Kohlendioxid pro Tonne Eisenschwamm und Roheisen stark reduziert. Auch die Wassermenge im Prozesswasserkreislauf wird über 50% kleiner, wodurch die einzelnen Aggregate entsprechend kleiner und billiger werden und weniger Strom verbrauchen.Objective of the method according to the invention is preferably, the excess heat of the carburetor or reducing gas and the waste heat of the top and excess gas that is wasted in washing and cooling systems, as far as technically and economically useful to use for heating Kokereigas, higher hydrocarbons and methane disassemble and produce from Kokereigas reducing gas, which can be used for the production of sponge iron. By this solution according to the invention, the specific emissions of carbon dioxide per ton of sponge iron and pig iron is greatly reduced. Also the The amount of water in the process water circuit is reduced by more than 50%, which means that the individual units are correspondingly smaller, cheaper, and consume less power.

Das in der Corex- oder Finex-Anlage aus Kokereigas produzierte zusätzliche Reduktionsgas führt zu einer besseren Aufkohlung des Eisenschwammes in der Corex- oder Finex-Reduktionseinrichtung und zu einem niedrigeren Koksverbrauch im Schmelzvergaser.The additional reduction gas produced in the Corex or Finex coking plant gas leads to better carburization of the sponge iron in the Corex or Finex reduction unit and lower coke consumption in the melter gasifier.

Durch den Einsatz von Kokereigas im Corex- oder Finex-Prozess, aus dem zusätzliches Reduktionsgas hergestellt wird, kann die Corex- oder Finex-Anlage auch mit Kohlenstoffträgern mit einem niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen betrieben werden, womit die Palette der Kohlenstoffträger, die im Corex- oder Finex-Prozess eingesetzt werden können, wesentlich erweitert wird.By using coking gas in the Corex or Finex process to produce additional reducing gas, the Corex or Finex plant can also operate on carbon carriers with a low volatiles content, bringing the range of carbon carriers found in the Corex - or Finex process can be used, is significantly expanded.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird das Kokereigas durch Überschusswärme und durch den größten Teil der Abwärme der Corex- oder Finex-Anlage auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass Methan und höhere Kohlenwasserstoffe mit mit Rohstoffen eingebrachtem und in der Anlage gebildeten Wasserdampf und Kohlendioxid unter katalytischer Wirkung des frisch reduzierten Eisenschwammes zur Reaktion gebracht und zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zerlegt werden. Dabei werden Methan und andere organische Bestandteile so weit zerlegt, dass das so aufbereitete Kokereigas, vermischt mit dem Vergasergas, als Reduktionsgas zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet werden kann.By this method according to the invention the coking gas is heated by excess heat and by most of the waste heat of the Corex or Finex plant to such a high temperature that methane and higher hydrocarbons introduced with raw materials and formed in the plant water vapor and carbon dioxide under catalytic effect the freshly reduced sponge iron reacted and decomposed to carbon monoxide and hydrogen. In this case, methane and other organic components are decomposed so far that the thus treated Kokereigas, mixed with the carburetor gas, can be used as a reducing gas for the production of sponge iron.

Durch Nutzung der Überschuss- und Abwärme der Corex- oder Finex-Anlage und des im Gas vorhandenen und gebildeten Kohlendioxides und Wasserdampfes und katalytischer Eigenschaften des frisch reduzierten Eisenschwammes ersetzt diese einfache Aufbereitung von Kokerei- zu Reduktionsgas komplexe Reinigungsanlagen, die als Vorstufe einer weiteren Verarbeitung des Kokereigases erforderlich sind, damit es zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet werden kann.By utilizing the excess and waste heat of the Corex or Finex plant and the carbon dioxide and water vapor present in the gas and the catalytic properties of the freshly reduced sponge iron, this simple treatment of coke oven gas and reducing gas replaces complex purification plants, which serve as a precursor to further processing of the Coke oven gas is required so that it can be used for the production of sponge iron.

Durch Ersatz des Kühlgases durch Kokereigas bei der Corex- oder Finex-Anlage ist erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, auf einen aufwendigen, wartungsintensiven internen Kühlgaskreislauf, in dem viel thermische Energie verschwendet wird, zu verzichten. Anstelle des Kühlgases wird dem etwa 1.050°C heißen Vergasergas das vorerhitzte oder kalte Kokereigas zugeführt, um es unter 900°C abzukühlen und gleichzeitig das Kokereigas auf die gleiche Temperatur zu erhitzen. Es wird ein Teil der Überschusswärme des Vergasergases, das über den Kühlgaskreislauf abgeführt und verschwendet wird, zur Erhitzung des Kokereigases ausgenutzt. Die restliche Überschusswärme des Vergasergases, die auch über den Kühlgaskreislauf abgeführt und verschwendet wird, wird zur Erhitzung vom im Reduktionsgaswärmetauscher vorerhitzten Kokereigas ausgenutzt, das nach weiterer Erhitzung verschiedenen Bereichen (Aggregaten) der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt wird.By replacing the cooling gas by Kokereigas in the Corex or Finex plant according to the invention is particularly provided to dispense with a complex, high-maintenance internal cooling gas cycle in which much thermal energy is wasted. Instead of the cooling gas, the preheated or cold Kokereigas is supplied to the about 1,050 ° C hot gas to cool it below 900 ° C and at the same time to heat the Kokereigas to the same temperature. It is a part of the excess heat of the gasification gas, which is dissipated via the cooling gas circuit and wasted, used to heat the coking oven gas. The remaining excess heat of the gasification gas, which is also dissipated and wasted through the cooling gas circuit, is utilized for heating by coking gas preheated in the reducing gas heat exchanger, which after further heating is supplied to various areas (aggregates) of the Corex or Finex plant.

Speziell ist vorgesehen, dass das im Topgaswärmetauscher vorerhitzte und anschließend im Reduktionsgaswärmetauscher erhitzte Kokereigas über eine Leitung dem Reduktionsgas, über eine Leitung und Fallrohre dem Dombereich des Schmelzvergasers und dem unteren Bereich der Reduktionseinrichtung bzw. dem Zwischenbehälter oder über eine andere Leitung dem Vergasergas zugeführt wird, damit das erhitzte Kokereigas durch Vermischung mit heißeren Gasen und im Kontakt mit heißeren Feststoffpartikeln auf hohe Temperaturen erhitzt wird und durch Reaktionen mit Kohlendioxid und Wasserdampf höhere Kohlenwasserstoffe und zum größten Teil Methan zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zersetzt werden.Specifically, it is provided that the coker gas heated in the top gas heat exchanger and then heated in the reducing gas heat exchanger via a line to the reducing gas, the dome region of the melt gasifier and the lower portion of the reduction device or the intermediate container or via another line to the gasification gas, via a line and downpipes, so that the heated Kokereigas is heated by mixing with hotter gases and in contact with hotter solid particles to high temperatures and by reactions with carbon dioxide and water vapor higher hydrocarbons and mostly methane to carbon monoxide and hydrogen are decomposed.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird das Kokereigas durch Überschusswärme und durch den größten Teil der Abwärme der Corex- oder Finex-Anlage auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass Methan und höhere Kohlenwasserstoffe, mit Rohstoffen eingebrachtem und in der Anlage gebildeten Wasserdampf und Kohlendioxid, unter katalytischer Wirkung des frisch reduzierten Eisenschwammes zur Reaktion gebracht und zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zerlegt werden. Dabei werden Methan und andere organische Bestandteile so weit zerlegt, dass das so aufbereitete Kokereigas, vermischt mit dem Vergasergas, als Reduktionsgas zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet werden kann.By this method, the Kokereigas is heated by excess heat and most of the waste heat of the Corex or Finex plant to such a high temperature that methane and higher hydrocarbons, introduced with raw materials and formed in the plant water vapor and carbon dioxide, under catalytic Effect of freshly reduced sponge iron reacted and decomposed to carbon monoxide and hydrogen. In this case, methane and other organic components are decomposed so far that the thus treated Kokereigas, mixed with the carburetor gas, can be used as a reducing gas for the production of sponge iron.

Durch Zuführung des Kokereigases wird der Wasserstoffanteil im Reduktionsgas erhöht, wodurch die Leistung der Reduktionseinrichtungen gesteigert wird, da die Reduktionsreaktionen der Eisenoxide durch Wasserstoff schneller verlaufen als durch Kohlenmonoxid. Außerdem wird der Temperaturanstieg in der Reduktionseinrichtung, der durch die exotherme Reaktion des Kohlenmonoxides mit Eisenoxiden zustande kommt und zur Agglomeratbildung führt, durch die endotherme Reaktion des Wasserstoffes mit Eisenoxiden, stark gebremst. Das in der Corex- oder Finex-Anlage aus Kokereigas produzierte zusätzliche Reduktionsgas führt zu einer besseren Aufkohlung des Eisenschwammes in der Corex- oder Finex-Reduktionseinrichtung und zu einem niedrigeren Koksverbrauch im Schmelzvergaser.By supplying the coke oven gas, the hydrogen content in the reducing gas is increased, whereby the performance of the reducing means is increased, since the reduction reactions of the iron oxides by hydrogen are faster than by carbon monoxide. In addition, the temperature increase in the reduction device, which is due to the exothermic reaction of the carbon monoxide with iron oxides and leads to agglomeration, strongly braked by the endothermic reaction of hydrogen with iron oxides. The additional reduction gas produced in the Corex or Finex coking plant gas leads to better carburization of the sponge iron in the Corex or Finex reduction unit and lower coke consumption in the melter gasifier.

Weiterhin ist es eine Zielsetzung der Erfindung, den Stickstoff, der in der Corex- oder Finex-Anlage für die pneumatische Förderung des heißen Staubes und als Kühl- und Spülgas genutzt wird, durch Kokereigas zu ersetzen und den Stickstoffanteil im Top- und Überschussgas zu reduzieren. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile, wie zum Beispiel die Steigerung der Leistung der Anlage, Reduzierung der Energieverluste und Reduzierung der Stickstoffverbräuche.Furthermore, it is an object of the invention, the nitrogen, which is used in the Corex or Finex plant for the pneumatic conveying of hot dust and as cooling and purge gas, replace with coke oven gas and reduce the nitrogen content in the top and surplus gas. This results in several advantages, such as increasing the performance of the system, reducing energy losses and reducing nitrogen consumption.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird das aus Kokereigas erzeugte Reduktionsgas zum Teil in der Corex- oder Finex-Anlage und zum größten Teil in einer zweiten Reduktionseinrichtung, insbesondere einer DRI-Reduktionseinrichtung, zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet.In another embodiment, the reducing gas produced from coking gas is used partly in the Corex or Finex plant and for the most part in a second reduction device, in particular a DRI reduction device, for the production of sponge iron.

Neben Nutzung der gesamten Überschusswärme des Corex- oder Finex-Prozesses, die beträchtlich ist und die bei im Betrieb befindlichen Anlagen verschwendet wird, und dem größten Teil der Abwärme des Top- und des Überschussgases, bringt das erfindungsgemäße Hybridverfahren enorme prozesstechnische Vorteile mit sich und reduziert wesentlich die Herstellungskosten von Roheisen und Eisenschwamm und den Ausstoß von Kohlendioxid pro Tonne Roheisen bzw. Eisenschwamm. Außerdem handelt es sich auch um ein sehr einfaches Verfahren zur Aufbereitung von Kokereigas zu Reduktionsgas, das zur Eisenschwammherstellung verwendet werden kann. Dabei werden die toxischen Bestanteile des Kokereigases zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zerlegt, die bei anderen Verfahren entsorgt werden müssen. Weiterhin wird fast die gesamte chemische Energie, die durch Kohle in eine Kokerei- und in die Corex- oder Finex-Anlage eingebracht wird, zur Herstellung von Roheisen und Eisenschwamm bzw. Stahl ausgenutzt.In addition to the use of the total excess heat of the Corex or Finex process, which is considerable and is wasted in operating plants, and most of the waste heat of the top and the excess gas, the hybrid process according to the invention brings with it enormous process advantages and reduces significantly the production costs of pig iron and sponge iron and the emission of carbon dioxide per ton of pig iron or sponge iron. It is also a very simple process for treating coke oven gas into reducing gas that can be used to make sponge iron. The toxic constituents of the coke oven gas are decomposed to form carbon monoxide and hydrogen, which must be disposed of in other processes. Furthermore, almost all the chemical energy that is introduced by coal into a coking plant and into the Corex or Finex plant is utilized for the production of pig iron and sponge iron or steel.

Das Topgas aus der Corex- oder Finex-Reduktionseinrichtung wird vorzugsweise nach Abgabe der Abwärme im Wärmetauscher, nach Waschen, Kühlen und Verdichten einer PSA-Anlage zugeführt, in der Kohlendioxid ausgeschieden wird. Bei der PSA-Anlage handelt es sich um eine Anlage, die die Eigenschaft hat, kleinere Moleküle, wie H2, N2, CO, durchzulassen und größere und schwerere Moleküle, wie CO2, H2S, zurückzuhalten. PSA bedeutet Pressure Swing Adsorption. Bekanntlich wird der Stickstoff in der vorgesehenen PSA-Anlage nicht ausgeschieden. Da sein Anteil aus prozesstechnischen Gründen im Reduktionsgas für die DRI-Reduktionseinrichtung unter 10% liegen soll, führt die Reduzierung seines Anteiles im Top- und Überschussgas der Corex- oder Finex-Anlage zu einem höheren Nutzungsgrad dieser Gase und zur Produktion einer größeren Eisenschwammmenge. Das Produktgas aus der PSA-Anlage, dem Überschussgas zugegeben wird, wird in einem Wärmetauscher und anschließend in einem direkten Gaserhitzer auf die erforderliche Temperatur gebracht bevor es der DRI-Reduktionseinrichtung zugeführt wird. Um Wärmetauscher vor der ”Pitting Korrosion” zu schützen wird dem CO reichen Produktgas eine begrenzte Menge des Wasserdampfes zugeführt um das Gas auf höhere Temperaturen im Wärmetauscher erhitzen zu können.The top gas from the Corex or Finex reduction device is preferably supplied after discharge of the waste heat in the heat exchanger, after washing, cooling and compression of a PSA plant in which carbon dioxide is eliminated. The PSA plant is a facility that has the property of permitting smaller molecules, such as H 2 , N 2 , CO, to pass through and retain larger and heavier molecules, such as CO 2 , H 2 S. PSA means pressure swing adsorption. As is known, the nitrogen is not eliminated in the planned PSA plant. Since its share in the reducing gas for the DRI reduction device should be below 10% for process reasons, the reduction of its share in the top and surplus gas of the Corex or Finex plant leads to a higher degree of utilization of these gases and to the production of a larger amount of sponge iron. The product gas from the PSA plant, to which excess gas is added, is brought to the required temperature in a heat exchanger and then in a direct gas heater before it is fed to the DRI reduction device. In order to protect heat exchangers from "pitting corrosion" the CO rich product gas is supplied to a limited amount of water vapor in order to heat the gas to higher temperatures in the heat exchanger can.

Bei erfindungsgemäßen Verfahren wird dem kohlenmonoxid- und wasserstoffhaltigen Gas, anstelle des Wasserdampfes, das im Überschussgaswärmetauscher abgekühlte und in einer Gaswäsche gewaschene Überschussgas mit einer erhöhten Temperatur, damit auch mit einem höheren Wasserdampfgehalt, zugeführt.In the method according to the invention, the carbon monoxide- and hydrogen-containing gas, instead of the water vapor, the excess gas cooled in the excess gas and washed in a gas scrubbing excess gas at an elevated temperature, thus also with a higher water vapor content supplied.

Dadurch erübrigt sich eine Dampferzeugungsanlage sowie die Verdichtung des Überschussgases, da sein Druck ausreichend ist für den Einsatz in der DRI-Anlage. Außerdem wird die PSA-Anlage kleiner und billiger und der Stromverbrauch für die Verdichtung des Gases für die PSA-Anlage geringer. Das Überschussgas kann dem Produktgas aus der PSA-Anlage zugeführt werden, da sein Kohlendioxidgehalt relativ gering ist, und braucht nicht in der PSA-Anlage ausgeschieden zu werden. Die Begrenzung der Überschussgasmenge, die dem kohlenmonoxid- und wasserstoffhaltigen Produktgas zugeführt wird, richtet sich jedoch nach dem Schwefelwasserstoff- bzw. Schwefelgehalt des produzierten Eisenschwammes. Bei zu hohen Werten wird ein Teil des Überschussgases über PSA-Anlage gefahren in der H2S ausgeschieden wird.This eliminates the need for a steam generating plant and the compression of the excess gas, since its pressure is sufficient for use in the DRI system. In addition, the PSA plant is smaller and cheaper and the power consumption for the compression of the gas for the PSA plant lower. The excess gas may be supplied to the product gas from the PSA plant because its carbon dioxide content is relatively low and need not be excreted in the PSA plant. The limitation on the amount of excess gas supplied to the carbon monoxide and hydrogen-containing product gas, however, depends on the hydrogen sulphide or sulfur content of the sponge iron produced. Too high a value, part of the surplus gas is passed over the PSA unit in the H 2 S is precipitated.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, die Abwärme des Topgases aus dem DRI-Reduktionsschacht zur Erhitzung vom kohlenmonoxid- und wasserstoffhaltigen Gas aus der PSA-Anlage und des Überschussgases aus der Gaswäsche auszunutzen, wozu in der Topgasleitung ein Topgaswärmetauscher installiert wird. Dadurch reduziert sich der Bedarf an Brenngas für den zweiten Wärmetauscher. Außerdem wird der zweite Wärmetauscher, der wegen „Pitting-Korrosion” aus speziellem Stahl gefertigt wird, kleiner und billiger.According to the invention, it is further provided to utilize the waste heat of the top gas from the DRI reduction shaft for heating the carbon monoxide and hydrogen-containing gas from the PSA system and the excess gas from the gas scrubbing, for which purpose a top gas heat exchanger is installed in the top gas line. This reduces the need for fuel gas for the second heat exchanger. In addition, the second heat exchanger, which is made of special steel because of "pitting corrosion", gets smaller and cheaper.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Menge des Kokereigases, die dem Vergasergas und verschiedenen Aggregaten der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt wird, sowie die Temperatur des Reduktionsgases für die Reduktionseinrichtungen in Abhängigkeit vom Methangehalt des Topgases aus der DRI-Reduktionseinrichtung eingestellt wird.Furthermore, it is preferably provided that the amount of Kokereigases which is supplied to the gasification gas and various aggregates of the Corex or Finex plant, and the temperature of the reducing gas for the reduction devices is adjusted depending on the methane content of the top gas from the DRI reduction device.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Menge des Kokereigases, die der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt und zum Reduktionsgas verarbeitet wird, durch den Methangehalt des Topgases aus der DRI-Reduktionseinrichtung auf etwa 2% zu begrenzen, um die Verluste niedrig zu halten. Dabei ist eine höhere Temperatur des Reduktionsgases anzustreben, da sie zu einem niedrigeren Methangehalt des Topgases führt. Außerdem wird die Reduktionseinrichtung der Corex- oder Finex-Anlage mit einer spezifisch hohen Reduktionsgasmenge betrieben, um die Überschussgasmenge zu minimieren. Diese Vorgehensweise ist anzustreben, da Methan durch einen relativ hohen Anteil von Kohlendioxid und Wasserdampf in der Reduktionseinrichtung, die durch Reduktion der Eisenoxide gebildet werden, und durch Anwesenheit des katalytisch wirkenden Eisenschwammes, viel stärker in der Corex- oder Finex-Reduktionseinrichtung zerlegt wird als durch Vermischung mit Vergaser- und anderen Gasen in anderen Aggregaten der Corex- oder Finex-Anlage. Dadurch ist der Methangehalt des Topgases viel niedriger als der des Überschussgases. Durch Betrieb dieser Reduktionseinrichtung mit einer hohen spezifischen Reduktionsgasmenge wird die Überschussgasmenge geringer und dadurch die, der DRI-Anlage zugeführte Methanmenge. Die spezifisch hohe Reduktionsgasmenge und die daraus resultierende hohe Metallisierung des Eisenschwammes aus der Reduktionseinrichtung bringt zusätzliche prozesstechnische Vorteile beim Betrieb der Corex- oder Finex-Anlage, wie beispielsweise einen niedrigeren Koksanteil in der Kohlemischung und weniger Schwefel im Roheisen.According to the invention, the amount of coking gas supplied to the Corex or Finex plant and processed into the reducing gas is limited to about 2% by the methane content of the top gas from the DRI reduction device in order to keep the losses low. In this case, a higher temperature of the reducing gas is desirable, since it leads to a lower methane content of the top gas. In addition, the Reduction device of the Corex or Finex plant operated with a specific high reduction gas quantity in order to minimize the amount of excess gas. This approach is desirable because methane is decomposed by a relatively high proportion of carbon dioxide and water vapor in the reduction device, which are formed by reduction of iron oxides, and by the presence of the catalytically active iron sponge much more in the Corex or Finex reduction device than by Mixing with carburetor and other gases in other units of the Corex or Finex plant. As a result, the methane content of the top gas is much lower than that of the excess gas. By operating this reduction device with a high specific amount of reducing gas, the amount of excess gas becomes smaller and thereby the amount of methane supplied to the DRI system. The specific high reduction gas volume and the resulting high metallization of the sponge iron from the reduction device brings additional process engineering advantages in the operation of the Corex or Finex plant, such as a lower coke content in the coal mixture and less sulfur in pig iron.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, die als Corex- oder Finex-Anlage ausgebildet ist und einen Schmelzvergaser und eine oberhalb oder neben dem Schmelzvergaser angeordnete Reduktionseinrichtung aufweist, wobei sie Einrichtungen zur Aufbereitung und Verwendung von Kokereigas als Reduktionsgas im Betrieb der Corex- oder Finex-Anlage besitzt.The present invention further relates to a plant for carrying out the method described above, which is designed as a Corex or Finex plant and having a melt gasifier and arranged above or next to the melt gasifier reduction means, wherein means for the preparation and use of Kokereigas as reducing gas in Operation of the Corex or Finex plant.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Anlage besitzt einen Schmelzvergaser, dem über ein Beschickungssystem Kohlenstoffträger und über eine Leitung Oxidationsmittel zugeführt werden. Oberhalb oder neben dem Schmelzvergaser ist eine Reduktionseinrichtung installiert, dem Eisenträger und Zuschläge zugeführt werden. Der produzierte Eisenschwamm mit Zuschlägen wird durch Austragsschnecken dem Schmelzvergaser zugeführt und mit Asche und Zuschlägen eingeschmolzen. Das geschmolzene Roheisen und die Schlacke werden am unteren Ende des Schmelzvergasers periodisch abgestochen.The system designed according to the invention has a melt gasifier to which carbon carriers are fed via a feed system and oxidants via a line. Above or next to the melter gasifier, a reduction device is installed to which iron carriers and surcharges are supplied. The produced sponge iron with aggregates is fed by discharge screws to the melt gasifier and melted down with ash and aggregates. The molten pig iron and slag are periodically tapped at the bottom of the melter gasifier.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Corex- oder Finex-Anlage mit einer zweiten Reduktionseinrichtung, insbesondere einer DRI-Reduktionseinrichtung, zur Herstellung von Eisenschwamm betrieben. In einer solchen DRI(Direct Reduced Iron)-Anlage wird Eisenschwamm hergestellt, wobei in diesem Prozess bei erhöhten Temperaturen H2 und CO direkt mit Eisenoxiden reagieren, ohne Eisenerz oder Pellets zu schmelzen.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the Corex or Finex plant is operated with a second reduction device, in particular a DRI reduction device, for the production of sponge iron. In such a Direct Reduced Iron (DRI) plant, sponge iron is produced, in which process at elevated temperatures H 2 and CO react directly with iron oxides without melting iron ore or pellets.

Speziell weist die Anlage Einrichtungen zur Erhitzung des Kokereigases durch die Überschusswärme/Abwärme des Vergasergases, Reduktionsgases, Topgases und/oder Überschussgases der Corex- oder Finex- und der DRI-Anlage auf.Specifically, the system comprises means for heating the coke oven gas by the excess heat / waste heat of the gasifier gas, reducing gas, top gas and / or excess gas of the Corex or Finex and the DRI plant.

Ferner umfasst sie insbesondere Einrichtungen zur Vermischung des Kokereigases mit Vergasergas.Furthermore, it comprises, in particular, means for mixing the coking oven gas with gasification gas.

Speziell ist vorgesehen, dass das im Top- und Reduktionsgaswärmetauscher erhitzte Kokereigas dem Vergasergas und verschieden Aggregaten der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt wird, durch Vermischung mit heißeren Gasen und im Kontakt mit heißeren Feststoffpartikeln auf hohe Temperaturen erhitzt wird und durch Reaktionen mit Kohlendioxid und Wasserdampf, höheren Kohlenwasserstoffen und zum größten Teil Methan zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zersetzt wird.Specifically, it is provided that the heated in the top and reduction gas heat exchanger Kokereigas is supplied to the gasification gas and various aggregates of the Corex or Finex plant is heated by mixing with hotter gases and in contact with hotter solid particles to high temperatures and by reactions with carbon dioxide and Water vapor, higher hydrocarbons and mostly methane to carbon monoxide and hydrogen decomposes.

Die Zugabe des Kokereigases zum Vergasergas und zu verschiedenen Aggregaten der Corex- oder Finex-Anlage ist vorzugsweise so konzipiert, dass die Überschuss- und Abwärme der Corex- oder Finex-Anlage zur Erhitzung des Kokereigases und zur Zersetzung von Methan optimal ausgenutzt wird.The addition of the coke oven gas to the gasification gas and to various aggregates of the Corex or Finex plant is preferably designed so that the excess and waste heat of the Corex or Finex plant is optimally utilized for heating the coking oven gas and for decomposing methane.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit zwei Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau einer Corex- und die 1a einer Finex-Anlage. Es handelt sich eigentlich um das gleiche Verfahren. Die einzigen Unterschiede zwischen diesen Verfahren sind die Partikelgröße der Eisenoxide die in beiden Reduktionseinrichtungen 4 eingesetzt werden und die Type der Reduktionseinrichtung 4. Bei der Corex-Anlage wird als Rohmaterial das stückige Erz, Pellet oder derer Mischung und bei der Finex-Anlage das Feinerz als Rohmaterial eingesetzt. Bei der Corex-Anlage handelt es sich bei der Reduktionserinrichtung 4 um einen Reduktionsschacht, aus dem am unteren Ende der Eisenschwamm von Austragsschnecken 5 ausgetragen und dem Schmelzvergaser 1 zugegeben wird und bei der Finex-Anlage um zwei in Serie geschaltete und übereinander angeordnete Wirbelschichtreaktoren 4 und einen Zwischenbehälter 4a, aus dem der Eisenschwamm von einer Austragsschnecke 5 ausgetragen und dem Schmelzvergaser 1 zugegeben wird.The invention will be explained below with reference to an embodiment in conjunction with two drawings in detail. The 1 shows a schematic representation of the structure of a Corex and the 1a a Finex plant. It is actually the same procedure. The only differences between these methods are the particle size of the iron oxides in both reduction devices 4 be used and the type of reduction device 4 , In the Corex plant, the lumpy ore, pellet or other mixture is used as the raw material and fine ore is used as the raw material in the Finex plant. The Corex system is the reduction device 4 around a reduction shaft, from which at the lower end the sponge iron of discharge screws 5 discharged and the melt gasifier 1 is added and in the Finex plant to two series-connected and stacked fluidized bed reactors 4 and an intermediate container 4a from which the sponge iron from a discharge screw 5 discharged and the melt gasifier 1 is added.

Das Kokereigas wird der Corex- oder Finex-Anlage über eine Leitung 18, mit einem etwa 1 bar höheren Druck als der Anlagendruck zugeführt und über mehrere Leitungen und Aggregate der Corex- oder Finex-Anlage zugegeben.The coking gas is fed to the Corex or Finex plant via a pipe 18 , supplied with a pressure about 1 bar higher than the system pressure and added over several lines and aggregates of the Corex or Finex system.

Das verdichtete Gas wird über eine Leitung 19 und über einen Topgaswärmetauscher 20, in dem es durch Abwärme des Topgases aus einer Reduktionseinrichtung 4 erhitzt wird, und über einen Reduktionswärmetauscher 22 verschiedenen Aggregaten oder über eine Leitung 25 dem Vergasergas zugeführt. Die Menge des Kokereigases, die dem Vergasergas zugegeben wird, wird so eingestellt, dass das Vergasergas unter 900°C abgekühlt wird, bevor es einem Heißgaszyklon 9 zugeführt und entstaubt wird. Dem Vergasergas wird auch kaltes Kokereigas über eine Leitung 34 zugegeben, falls die Temperatur des Reduktionsgases vor dem Heißgaszyklon zu hoch ist. Der abgeschiedene heiße Staub wird durch das von einem Verdichter 28 auf etwa 6 bar verdichtete und über eine Leitung 29 zugeführte Kokereigas zu einem Staubbrenner 11 pneumatisch gefördert und durch Sauerstoff vergast. Die Nutzung von Kokereigas statt Stickstoff bringt den Vorteil, dass der Stickstoffgehalt in allen Gasen der Corex- oder Finex- und der DRI-Anlage wesentlich reduziert und der Stickstoffverbrauch geringer wird. Außerdem wird die fühlbare Wärme des heißen Staubes zur Aufheizung und Aufbereitung einer Teilmenge des Kokereigases ausgenutzt. Das in einem Reduktionsgaswärmetauscher 22 durch restliche Überschusswärme des Vergasergases erhitzte Kokereigas wird über eine Leitung 23 dem Reduktionsgas, über eine Leitung 24 und Fallrohre dem Dombereich des Schmelzvergasers 1 und dem unteren Bereich des Reduktionsschachtes 4 bzw. des Zwischenbehälters 4a, oder über eine Leitung 25 dem Vergasergas zugegeben. Die Zugabe des erhitzten Kokereigases zum unteren Bereich der Reduktionsschachtes 4 bzw. des Zwischenbehälters 4a führt zur Abkühlung und zur einer höheren Aufkohlung und des Eisenschwammes, wodurch die Agglomeratbildung und Ausfälle der Austragsschnecken 5 durch Agglomerate reduziert wird. Das über eine Leitung 26 dem Überschussgaswärmetauscher 27 zugeführte und durch Abwärme des Überschussgases erhitzte Kokereigas wird vor dem Eintritt in die Reduktionseinrichtung 4, dem Reduktionsgas zugegeben, um seine Temperatur einzustellen. Das nach dem Reduktionswärmetauscher 22 abgezweigte Reduktionsgas mit einem relativ niedrigen Methangehalt wird im Überschussgaswärmetauscher 27 abgekühlt, in einer Gaswäsche 7 durch Wasser mit einer höheren Temperatur gewaschen, dadurch mit einem höheren Wasserdampfgehalt über eine Leitung 30 dem kohlenmonoxid-, wasserstoffhaltigen Produktgas aus der PSA-Anlage 13 zugeführt, um den zweiten Wärmetauscher 14 vor „Pitting-Korrosion” zu schützen. Das Mischgas wird im Topgaswärmetauscher 31 und anschließend im zweiten Wärmetauscher 14 auf etwa 400°C vorerhitzt. Bei Erhitzung auf eine höhere Temperatur als 400°C kommt es zur „Pitting-Korrosion” durch Kohlenmonoxid. Das im Wärmetauschern 31 und 14 vorerhitzte Reduktionsgas wird im Gaserhitzer 15 durch Zugabe von Sauerstoff durch eine Leitung 32 und Teilverbrennung auf die erforderliche Temperatur erhitzt, dem Reduktionsschacht 16 zugeführt und zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet. Der Eisenschwamm wird am unteren Ende des Reduktionsschachtes 16 ausgetragen.The compressed gas is sent via a pipe 19 and a top gas heat exchanger 20 , by doing it by waste heat of the top gas from a reduction device 4 is heated, and a reduction heat exchanger 22 different units or via a pipe 25 supplied to the gasification gas. The amount of coker gas added to the gasifier gas is adjusted so that the gasification gas is cooled below 900 ° C before it reaches a hot gas cyclone 9 fed and dedusted. The carburetor gas is also cold Kokereigas via a line 34 added if the temperature of the reducing gas before the Heißgaszyklon is too high. The separated hot dust is removed by a compressor 28 compressed to about 6 bar and over a pipe 29 fed coke oven gas to a dust burner 11 pneumatically conveyed and gasified by oxygen. The use of coke oven gas instead of nitrogen has the advantage that the nitrogen content in all gases of the Corex or Finex and DRI plants is substantially reduced and nitrogen consumption is reduced. In addition, the sensible heat of the hot dust for heating and processing of a subset of the coke oven gas is utilized. The in a reducing gas heat exchanger 22 coking gas heated by remaining excess heat of the gasification gas is passed through a pipe 23 the reducing gas, via a pipe 24 and downpipes the Dombereich of the melt gasifier 1 and the lower portion of the reduction shaft 4 or the intermediate container 4a , or via a wire 25 added to the gasification gas. The addition of the heated coke oven gas to the lower portion of the reduction shaft 4 or the intermediate container 4a leads to cooling and to a higher carburization and sponge iron, whereby the agglomeration and failure of the discharge screws 5 is reduced by agglomerates. The over a line 26 the excess gas heat exchanger 27 supplied and heated by waste heat of the excess gas Kokereigas is before entering the reduction device 4 , the reducing gas added to adjust its temperature. That after the reduction heat exchanger 22 branched reducing gas with a relatively low methane content is in the excess gas heat exchanger 27 cooled, in a gas wash 7 washed by water at a higher temperature, thereby with a higher water vapor content via a line 30 the carbon monoxide, hydrogen-containing product gas from the PSA plant 13 fed to the second heat exchanger 14 to protect against "pitting corrosion". The mixed gas is in the top gas heat exchanger 31 and then in the second heat exchanger 14 preheated to about 400 ° C. Heating to a temperature higher than 400 ° C results in "pitting corrosion" due to carbon monoxide. That in the heat exchangers 31 and 14 preheated reducing gas is in the gas heater 15 by adding oxygen through a pipe 32 and partial combustion heated to the required temperature, the reduction shaft 16 supplied and used for the production of sponge iron. The sponge iron is at the bottom of the reduction shaft 16 discharged.

Durch Überschuss- und Abwärme einer Corex- oder Finex-Anlage wird im Topgas- und im Reduktionsgaswärmetauscher 20 und 22 vorerhitzte und dem Domebereich des Vergasers 1 und dem Vergasergas zugeführte Kokereigas sowie dem Staubbrenner 11 zugeführte kalte Kokereigas auf eine hohe Temperatur erhitzt. Dabei werden Methan und höhere Kohlenwasserstoffe durch Kohlendioxid und Wasserdampf zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff so weit zerlegt, dass das hinter dem Reduktionsgaswärmetauscher 22 abgezweigte Reduktionsgas bzw. Überschussgas in der DRI-Anlage ohne weitere Zerlegung von Methan und höheren Kohlenwasserstoffen zur Eisenschwammherstellung verwendet werden kann. Das im Reduktionsgas nach dem Reduktionsgaswärmetauscher 22 noch vorhandene und das, über den Reduktions- und Überschussgaswärmetauscher 22, 27 mit dem Kokereigas zugeführte Methan wird in der Reduktionseinrichtung 4, durch die, durch Reduktion der Eisenoxide gebildeten Kohlendioxid und Wasserdampf unter katalytischer Wirkung des frisch reduzierten Eisenschwammes zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zerlegt. Dieses zusätzliche Reduktionsgas wird nur zum Teil zur Reduktion der Eisenoxide in der Reduktionseinrichtung 4 der Corex- oder Finex-Anlage ausgenutzt, und die unverbrauchten Kohlenmonoxid und Wasserstoff werden über Topgas und PSA-Anlage der DRI-Anlage zugeführt und zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet. Die Zuführung des Kokereigases mit einem etwa 1 bar höheren Druck als der Druck der Corex- oder Finex-Anlage, erfolgt über eine Leitung 18. Die Hauptmenge des Kokereigases wird über Leitungen 19 und 26 dem Topgas und dem Überschussgaswärmetauscher 20, 27 zugeführt. Das im Topgaswärmetauscher 20 vorerhitzte Kokereigas wird dem Reduktionsgaswärmetauscher 22 oder über eine Leitung 21 dem Vergasergas zugeführt. Im Reduktionsgaswärmetauscher 22 wird das vorerhitzte Kokereigas weiter erhitzt, bevor es über mehrere Leitungen der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt wird. Das im Überschussgaswärmetauscher 27 erhitzte Kokereigas wird dem Reduktionsgas zugegeben und in die Reduktionseinrichtung eingeleitet und nach Reduktion der Eisenoxide als Topgas herausgeleitet, im Topgaswärmetauscher 20 abgekühlt, in der Gaswäsche 14 gewaschen, vom Verdichter 12 verdichtet und der PSA-Anlage zugeführt.The surplus and waste heat of a Corex or Finex plant is used in the top gas and reduction gas heat exchangers 20 and 22 preheated and the Domegereich the carburetor 1 and the gasifier gas supplied Kokereigas and the dust burner 11 supplied cold Kokereigas heated to a high temperature. This methane and higher hydrocarbons are decomposed by carbon dioxide and water vapor to carbon monoxide and hydrogen so far that the behind the reducing gas heat exchanger 22 diverted reducing gas or excess gas in the DRI plant can be used without further decomposition of methane and higher hydrocarbons for sponge iron production. The in the reducing gas after the reduction gas heat exchanger 22 still existing and that, via the reduction and excess gas heat exchanger 22 . 27 Methane supplied with the coking gas becomes in the reduction device 4 , decomposed by the formed by reduction of iron oxides carbon dioxide and water vapor under the catalytic action of the freshly reduced sponge iron to carbon monoxide and hydrogen. This additional reducing gas will only partially reduce the iron oxides in the reducer 4 exploited the Corex or Finex plant, and the unused carbon monoxide and hydrogen are fed via the top gas and PSA plant of the DRI plant and used for the production of sponge iron. The feed of the coke oven gas with a pressure about 1 bar higher than the pressure of the Corex or Finex system, via a line 18 , The bulk of the coke oven gas is via lines 19 and 26 the top gas and the excess gas heat exchanger 20 . 27 fed. That in the top gas heat exchanger 20 preheated coke oven gas is the reduction gas heat exchanger 22 or via a line 21 supplied to the gasification gas. In the reduction gas heat exchanger 22 The pre-heated coke oven gas is further heated before it is fed through several lines of the Corex or Finex plant. The in excess gas heat exchanger 27 heated Kokereigas is added to the reducing gas and introduced into the reduction device and led out after reduction of the iron oxides as a top gas, in Topgaswärmetauscher 20 cooled, in the gas scrubber 14 washed, from the compressor 12 compressed and fed to the PSA plant.

Durch Zuführung des erhitzten Kokereigases über Leitungen 21 oder 25 zur Abkühlung des Vergasergases unter 900°C entfällt der energieverschwendende Kühlgaskreislauf mit wartungsanfälligen Drehkolbengebläsen 8.By feeding the heated coke oven gas via lines 21 or 25 to cool the carburetor gas below 900 ° C eliminates the energy-consuming cooling gas circuit with maintenance-prone rotary piston fans 8th ,

Im Falle, dass die Temperatur des Reduktionsgases vor dem Eintritt in den Heißgaszyklon 8 auf etwa 900°C ansteigt, wird dem Vergasergas kaltes Kokereigas über eine Leitung 34 zugeführt. Während des normalen Betriebes erfolgt die Einstellung der Temperatur des Reduktionsgases vor dem Heißgaszyklon 9 und vor der Reduktionseinrichtung 4 durch Einstellung von einzelnen Mengen des Kokereigases, die über Wärmetauscher 20, 22 27 oder kalt der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt werden.In the case that the temperature of the reducing gas before entering the hot gas cyclone 8th rises to about 900 ° C, the carburetor gas is cold Kokereigas via a line 34 fed. During normal operation, the temperature of the reducing gas is adjusted before the hot gas cyclone 9 and before the reduction device 4 by adjusting individual amounts of coke oven gas through heat exchangers 20 . 22 27 or cold to the Corex or Finex system.

Die pneumatische Förderung des heißen, im Heißgaszyklon 9 abgeschiedenen Staubes zum Staubbrenner 11 erfolgt durch kaltes, von einem Verdichter 28 auf 6 bar verdichtetes und über eine Leitung 29 der Staubrückführung zugeführtes Kokereigas. Außerdem ist auch vorgesehen, das kalte, verdichtete Kokereigas als Kühl- oder Spülmedium an mehreren Stellen anstelle von Stickstoff einzusetzen. Daraus ergeben sich mehrere prozesstechnische Vorteile, wie geringere Wärmeverluste, höhere Anlagenleistung und ein geringer Stickstoffverbrauch.The pneumatic conveying of hot, in hot gas cyclone 9 separated dust to the dust burner 11 done by cold, by a compressor 28 compressed to 6 bar and via a pipe 29 the coke oven gas supplied to the dust return. In addition, it is also envisaged to use the cold, compressed Kokereigas as cooling or flushing medium at several points instead of nitrogen. This results in several procedural advantages, such as lower heat losses, higher system performance and low nitrogen consumption.

Um die Überschusswärme, die in verschiedenen Bereichen der Corex- oder Finex-Anlage vorhanden ist, oder in den Bereichen, in denen der Stickstoff als Kühlmedium genutzt wird, wird das erhitzte oder kalte Kokereigas diesen Bereichen bzw. Aggregaten zugeführt.To store the excess heat that is present in various areas of the Corex or Finex plant or in areas where the nitrogen is used as the cooling medium, the heated or cold coking gas is fed to these areas or aggregates.

Durch hohe Temperaturen des erhitzten Gases, Anwesenheit von Wasserdampf und Kohlendioxid und katalytische Eigenschaften des Eisenschwammes wird das Kokereigas so aufbereitet, dass es vermischt mit Vergasergas als Reduktionsgas in der Corex- oder Finex- und in der DRI-Reduktionseinrichtung 4 und 16 verwendet wird.Due to high temperatures of the heated gas, presence of water vapor and carbon dioxide, and catalytic properties of the sponge iron, the coking gas is conditioned to be mixed with gasification gas as the reducing gas in the Corex or Finex and DRI reduction equipment 4 and 16 is used.

Die Einstellung eines optimalen Methangehaltes des Topgases aus dem DRI-Reduktionsschacht 16 erfolgt durch Einstellung der einzelnen Mengen des Kokereigases, die dem Vergasergas und den einzelnen Aggregaten der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt werden, sowie durch Einstellung der Temperatur des Reduktionsgases für die Reduktionsschächte 4, 16. Der Methangehalt des Topgases aus dem DRI-Reduktionsschacht 16 sollte unter 2 Vol.-% liegen. Ein höherer Anteil führt zu größeren Verlusten dieses wertvollen Gases, das mit dem Teilstrom des Topgases für Heizzwecke abgezweigt wird, um den Stickstoffanteil im Reduktionsgas auf etwa 10 Vol.-% zu begrenzen. Da mehr Methan bei höheren Temperaturen zerlegt wird, ist es vorteilhaft, die Temperatur des Reduktionsgases für beide Reduktionseinrichtungen 4 und 16 höher einzustellen.The setting of an optimal methane content of the top gas from the DRI reduction shaft 16 is done by adjusting the individual amounts of Kokereigases that are supplied to the gas and the individual aggregates of the Corex or Finex plant, and by adjusting the temperature of the reducing gas for the reduction wells 4 . 16 , The methane content of the top gas from the DRI reduction shaft 16 should be less than 2% by volume. A higher proportion leads to larger losses of this valuable gas, which is branched off with the partial flow of the top gas for heating purposes, in order to limit the nitrogen content in the reducing gas to about 10% by volume. Since more methane is decomposed at higher temperatures, it is advantageous to have the temperature of the reducing gas for both reduction devices 4 and 16 set higher.

Da der Methangehalt des Überschussgases höher als der des Topgases aus der Reduktionseinrichtung 4 liegt, wird eine hohe spezifische Reduktionsgasmenge für die Reduktionseinrichtung 4 eingestellt, damit mehr Kokereigas in der Corex- oder Finex-Anlage eingesetzt, mehr Reduktionsgas aufbereitet und mehr Eisenschwamm hergestellt wird.Since the methane content of the excess gas is higher than that of the top gas from the reduction device 4 is a high specific reduction gas amount for the reduction device 4 adjusted so that more coke oven gas used in the Corex or Finex plant, processed more reducing gas and more sponge iron is produced.

Zur Herstellung von Eisenschwamm in der DRI-Reduktionseinrichtung 16 wird bei laufenden Anlagen das Produktgas aus der PSA-Anlage 13 als Reduktionsgas verwendet. Da das Gas sehr reich an CO ist und bei Erhitzung im Wärmetauscher 14 zur ”Pitting Korrosion” führt, wird dem Gas vor dem Wärmetauscher 14 eine begrenzte Menge des Wasserdampfes zugeführt um das Gas, ohne Schäden am Wärmetauscher 14, auf etwa 400°C zu erhitzen.For producing sponge iron in the DRI reduction device 16 When the system is running, the product gas is removed from the PSA plant 13 used as reducing gas. Because the gas is very rich in CO and when heated in the heat exchanger 14 which leads to "pitting corrosion", is the gas in front of the heat exchanger 14 a limited amount of water vapor supplied to the gas, without damage to the heat exchanger 14 to heat to about 400 ° C.

Anstelle des Wasserdampfes wird dem kohlenmonoxid- und wasserstoffhaltigen aus der PSA-Anlage 13 eine Teilmenge oder die Gesamtmenge des Überschussgases aus der Gaswäsche 7 mit einer erhöhten Temperatur, damit auch mit einem höheren Wasserdampfgehalt, zugeführt. Ein höherer Wasserdampfgehalt des Überschussgases wird durch Einstellung einer höheren Vorlaufwassertemperatur für die Gaswäsche 7 erreicht. Dadurch erübrigt sich eine Dampferzeugungsanlage sowie die Verdichtung des Überschussgases, da sein Druck ausreichend ist für den Einsatz in der DRI-Anlage. Außerdem wird die PSA-Anlage 13 kleiner und billiger und der Stromverbrauch für die Verdichtung des Gases für die PSA-Anlage geringer. Das Überschussgas kann dem Produktgas aus der PSA-Anlage zugeführt werden, da sein Kohlendioxidgehalt relativ gering ist, und braucht nicht in der PSA-Anlage ausgeschieden zu werden. Die Begrenzung der Überschussgasmenge, die dem kohlenmonoxid- und wasserstoffhaltigen Produktgas zugeführt wird, richtet sich jedoch nach dem Schwefelwasserstoff des Mischgases bzw. Schwefelgehalt des produzierten Eisenschwammes.Instead of the water vapor is the carbon monoxide and hydrogen-containing from the PSA plant 13 a partial amount or the total amount of the excess gas from the gas scrubber 7 with an elevated temperature, thus also with a higher water vapor content, fed. A higher water vapor content of the excess gas is achieved by setting a higher feed water temperature for gas scrubbing 7 reached. This eliminates the need for a steam generating plant and the compression of the excess gas, since its pressure is sufficient for use in the DRI system. In addition, the PSA system 13 smaller and cheaper and the power consumption for the compression of the gas for the PSA plant lower. The excess gas may be supplied to the product gas from the PSA plant because its carbon dioxide content is relatively low and need not be excreted in the PSA plant. The limitation of the amount of excess gas that is supplied to the carbon monoxide and hydrogen-containing product gas, however, depends on the hydrogen sulfide of the mixed gas or sulfur content of the produced sponge iron.

Zur Nutzung der Abwärme des Topgases aus der DRI-Reduktionsschacht 16 wird in die Topgasleitung ein Topgaswärmetauscher 31 eingebaut. In ihm wird neben dem Produktgas aus der PSA 13 auch das, in einer Gaswäsche 7 gewaschene Überschussgas, über Leitung 30 zugeführt, um die Abwärme des Topgases besser ausnutzen und weniger Brenngas für die weitere Aufheizung des Produktgases im Wärmetauscher 14 zu verbrauchen.To use the waste heat of the top gas from the DRI reduction shaft 16 is a top gas heat exchanger in the top gas line 31 built-in. In it, in addition to the product gas from the PSA 13 that too, in a gas wash 7 washed excess gas, via pipe 30 supplied to better exploit the waste heat of the top gas and less fuel gas for the further heating of the product gas in the heat exchanger 14 to consume.

Das Produktgas wird in einen Gaserhitzer 15 durch Sauerstoffzugabe und Teilverbrennung von im Gas vorhandenen Wasserstoff und Kohlenmonoxid, auf die erforderliche Temperatur erhitzt, in den DRI-Reduktionseinrichtung 16 eingeleitet und zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet, der am unteren Ende des Reduktionseinrichtung 16 ausgetragen wird.The product gas is turned into a gas heater 15 by oxygen addition and partial combustion of hydrogen and carbon monoxide present in the gas, heated to the required temperature, in the DRI reduction device 16 introduced and used for the production of sponge iron, at the lower end of the reduction device 16 is discharged.

Claims (13)

Verfahren zum Betreiben einer eine Reduktionseinrichtung und einen Schmelzvergaser aufweisenden Corex- oder Finex-Anlage zur Herstellung von Eisenschwamm und von Roheisen, bei dem Kokereigas aufbereitet und als Reduktionsgas im Betrieb der Corex- oder Finex-Anlage verwendet wird.Method for operating a reduction device and a melt gasifier Corex or Finex plant for the production of sponge iron and pig iron, in which coke oven gas is treated and used as a reducing gas in the operation of the Corex or Finex plant. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überschusswärme/Abwärme des Vergasergases, Reduktionsgases, Topgases und/oder Überschussgases der Corex- oder Finex-Anlage zur Erhitzung des Kokereigases für die Herstellung von Reduktionsgas verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that the excess heat / waste heat of the gasifier gas, reducing gas, top gas and / or excess gas of the Corex or Finex plant is used to heat the coke oven gas for the production of reducing gas. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kokereigas mit Vergasergas vermischt und als Reduktionsgas der Reduktionseinrichtung zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Kokereigas is mixed with gasification gas and fed as reducing gas of the reduction device. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kokereigas auf eine so hohe Temperatur erhitzt wird, dass Methan, höhere Kohlenwasserstoffe und toxische Bestandteile in der Corex- oder Finex-Anlage, insbesondere in der Reduktionseinrichtung, durch Kohlendioxid und Wasserdampf, unter katalytischer Wirkung des frisch reduzierten Eisenschwammes, zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff zersetzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that Kokereigas is heated to such a high temperature that methane, higher hydrocarbons and toxic components in the Corex or Finex plant, in particular in the reduction device, by carbon dioxide and water vapor, under catalytic action of the freshly reduced sponge iron, be decomposed to carbon monoxide and hydrogen. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu Förder-, Kühl- und Spülzwecken verwendete Stickstoff durch kaltes Kokereigas ersetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the nitrogen used for conveying, cooling and rinsing purposes is replaced by cold Kokereigas. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kokereigas erzeugte Reduktionsgas zum Teil in der Corex- oder Finex-Anlage und zum größten Teil in einer zweiten Reduktionseinrichtung, insbesondere einer DRI-Reduktionseinrichtung, zur Herstellung von Eisenschwamm verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reducing gas generated from Kokereigas is used partly in the Corex or Finex plant and for the most part in a second reduction device, in particular a DRI reduction device, for the production of sponge iron. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswäsche von Überschussgas mit erhöhter Vorlaufwassertemperatur gefahren wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas scrubbing is driven by excess gas with increased flow water temperature. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme des Topgases aus der DRI-Reduktionseinrichtung zur Erhitzung von kohlenmonoxid- und wasserstoffhaltigem Gas aus einer PSA-Anlage und des Überschussgases aus einer Gaswäsche ausgenutzt wird.A method according to claim 6, characterized in that the waste heat of the top gas from the DRI reduction device for heating carbon monoxide and hydrogen-containing gas from a PSA plant and the excess gas is used from a gas scrubbing. Verfahren nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Kokereigases, die dem Vergasergas und verschiedenen Aggregaten der Corex- oder Finex-Anlage zugeführt wird, sowie die Temperatur des Reduktionsgases für die Reduktionseinrichtungen in Abhängigkeit vom Methangehalt des Topgases aus der DRI-Reduktionseinrichtung eingestellt wird.A method according to claim 6 or 8, characterized in that the amount of Kokereigases which is supplied to the gasification gas and various aggregates of the Corex or Finex plant, and the temperature of the reducing gas for the reduction devices depending on the methane content of the top gas from the DRI Reduction device is set. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, die als Corex- oder Finex-Anlage ausgebildet ist und einen Schmelzvergaser (1) und eine oberhalb des Schmelzvergasers oder neben dem Schmelzvergaser (1) angeordnete Reduktionseinrichtung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen zur Aufbereitung und Verwendung von Kokereigas als Reduktionsgas im Betrieb der Corex- oder Finex-Anlage besitzt.Plant for carrying out the process according to one of the preceding claims, which is designed as a Corex or Finex plant and a melt gasifier ( 1 ) and one above the melt gasifier or next to the melt gasifier ( 1 ) arranged reduction device ( 4 ), characterized in that it has facilities for the preparation and use of Kokereigas as reducing gas in the operation of the Corex or Finex plant. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Corex- oder Finex-Anlage mit einer zweiten Reduktionseinrichtung, insbesondere einer DRI-Reduktionseinrichtung, zur Herstellung von Eisenschwamm versehen ist.Plant according to claim 10, characterized in that the Corex or Finex plant is provided with a second reduction device, in particular a DRI reduction device, for the production of sponge iron. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen zur Erhitzung des Kokereigases durch die Überschusswärme/Abwärme des Vergasergases, Reduktionsgases, Topgases und/oder Überschussgases der Corex- oder Finex-Anlage aufweist.Plant according to claim 10 or 11, characterized in that it comprises means for heating the coke oven gas by the excess heat / waste heat of the gasifier gas, reducing gas, top gas and / or excess gas of the Corex or Finex plant. Anlage nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen zur Vermischung des Kokereigases mit Vergasergas umfasst.Installation according to claim 10 to 12, characterized in that it comprises means for mixing the Kokereigases with gasification gas.
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