DE1508077A1

DE1508077A1 - Reduktion von Eisenerzen unter Anwendung von Atomwaerme

Info

Publication number: DE1508077A1
Application number: DE19651508077
Authority: DE
Inventors: Block Dipl-Phys Franz-Rudolf; Schenk Dr-Ing Dr-Ing E Hermann; Wenzel Dr-Ing Werner
Original assignee: SCHENK DR ING DR ING E H HERMA
Current assignee: SCHENK DR ING DR ING E H HERMA
Priority date: 1965-05-25
Filing date: 1965-05-25
Publication date: 1969-02-27
Also published as: ES315693A1; CH489268A; JPS5131202B1; DE1508077C3; LU49119A1; DE1508077B2; BE668136A; ES319591A1; US3469969A; NL6510347A; GB1109652A; DE1508078A1

Description

Professor Dr.-Ing. üachen, den 17·5-1965

Dr.-Ing. E.h. Hermann Schenck

Dozent Dr.-Ing. Werner Wenzel Γ ι 1 508077

Expl.

Zusatzanmeldung
zur Hauptanmeldung
"Reduktion von Eisenerzen unter Anwendung von ütomwärme"

In dem Hauptpatent (Patentanmeldung

Sch 33406 VIa/i8a) ist ein Verfahren für die Reduktion von Eisenerzen beschrieben, bei dem das Reduktionsgut mittels der Kühlwärme eines iitomreaktors beheizt wird, derart, daß der jitomreaktor von einem besonderen Kühlmedium auf an sich bekannte Weise gekühlt wird und daß dieses Kühlmedium Wärme in einem besonderen Wärmeaustauscher an ein Hilfsmedium abgibt, daä die V/ärme in das Reaktionsgefäß überführt, in dem die Erzreduktion durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung ist eine ,.'eiterausgestaltung des Verfahrens nach dem Hauptpatent.

j^:Ur die Energienutzung der neaktorkühlwäriae ist es nämlich als Nachteil anzusehen, daß die Reaktion zwischen dem Eisenerz und dem Reduktionsmittel lediglich bei verhältnismäßig hohen Temperaturen durchgeführt werden kann. Dies bedeutet, daß nach dem bekannten Verfahren die Reaktorkühlwärme nur oberhalb der unteren Grenze dieses Temperaturniveaus der Eisenerzreduktion ausgenutzt wird.

Es wurde nun gefunden, daß man vorteilhaft den Eisenerzreduktionsprozeß mit anderen wärmeverbrauchenden Prozessen verknüpft, die es ermöglichen, die xieaktorkühlwärme unterhalb der unteren Grenze des Temperaturniveaus der Eisenerzreduktion auszunutzen. Solche Prozesse sind beispielsweise die Energiegewinnung mit Hilfe von Kraftmaschinen, wie Dampfturbinen und Gasturbinen, Trockenprozesse und Kalzinierungsprozesse, bei denen Wasserdampf

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oder Kohlensäure oder andere gasförmige Bestandteile unter Wärmeaufwand ausgetrieben werden, d.w. die Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser durch Verdampfung und andere·

Es gibt verschiedene Ausführungsformen für die vorliegende Erfindung; so kann das Reaktorkühlmedium nacheinander seine Y/ärme zunächst bei hohem Temperaturniveau an ein Heizmedium für die Eisenerzreduktion und danach an ein weiteres Heizmedium für den nachgeschalteten Prozeß, wie z.B. die Dampferzeugung, abgeben, ü'ür den Wärmeaustausch stehen verschiedene Austauschverfahren und Konstruktionen zur Verfügung. Es kann sich hierbei um einen Wärmeaustauscher handeln, der auf der Heizseite von dem iteaktorkühlmittel durchströmt ist, wänrend er auf der Kühlseite verschiedene Rohrsysteme für das Wärmeübertragungsiüedium der Sisenerzreduktion und für das ,VärmeübertragungsmediUiE für den nachgeschalteten Prozeß aufweist. Diese .ausfuhrungsforu ist in der Abb. 1 schematisch dargestellt.

In der ü.bb. 1 ist 1) der Atomreaktor, 2) der ,Wärmeaustauscher, 3) das Reaktionsgefäß für die Durchführung der Eisenerzreduktion und 4) d.er Apparat für die Tieftemperaturwärmeausnutzung, z.B. ein Dampfkessel. Zwischen dem Atomreaktor 1) und dem ",Värmeaustauscher 2) verläuft der Kreislauf des Reaktorkühlaiittels, das das Heizmittel für den Wärmeaustauscher darstellt. Zwischen dem Wärmeaustauscher 2) und dem Reaktionsgefäß für die Durchföhrung der Eisenerzreduktion 3) verläuft im oberen Temperaturniveau der Kreislauf 6) des ,/ärmeübertragungsmediums. Y/eiter verläuft zwischen dem Wärmeaustauscher 2) und dem Apparat für die Tieftemperaturwärmeausnutzung 4) der Kreislauf des 77ärmeübertragungsmediums 7) bei dem unteren Temperaturniveau.

In an sich bekannter *ieise sind in aie .kreisläufe aer iVärmeübertragungsmedien in den unteren Temperaturniveaus Förderorgane eingeschaltet, die in dem 3chema nicht enthalten sind. Gleichfalls sind in dem Schema nicht enthalten an sich bekannte Abscheideorgane für die Reinigung der Kreislaufmedien von unerwünschten Stoffen.

Eine andere Form der w'ärmeausnutzung der Reaktorkühlwärme nach der Erfindung ist in der Abb. 2 dargestellt. Hier wird wiederum die

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"Wärme des Atomreaktors (1) durch ein Reaktorkühlmittel (5) in einem Wärmeaustauscher (2) bei dem oberen Temperaturniveau an ein Wärmetransportmedium (6) übergeben, das seine Wärme in dem Reaktionsgefäß (3) an die Eisenerzreduktion abführt. Im unteren Temperaturbereich dagegen gibt das Reaktorkühlmittel (5) seine Wärme direkt an einen wärmeverbrauchenden Prozeß, z.B. an einen Dampfkessel, ab.

Bei dem in dein Schema Abb. 3 dargestellten Verfahren nach der Erfindung besteht der Unterschied gegenüber dem Verfahren nach Abb. 1 darin, daß statt der zwei Wärmeübertragungskreisläufe (6) und (7) zwischen dem Wärmeaustauscher (2), dem Reaktionsgefäß (3) und der Apparatur (4) ein einzelner Wärmetransportkreislauf (θ) verwendet wird, bei dem das wärmeübertragende Ledium zunächst bei dem oberen Temperaturniveau das Reaktionsgefäß (3) aurchläuxt und danach die Wärmeausnutzungsapparatur (4)· .uiebe Lösung ist besonders vorteilhaft bei apparativ eng miteinander gekoppelten Prozessen, wie dies z.B. der Fall ist, wenn es sicn bei der Wärmeausnutzungsapparatur (4) um die Trocken- und Vorwärmeinr^ichtung des Reduktionsgutes für das Reaktionsgefäß (3) handelt.

Das Verfahren, das in der Abb. 4 schematisch dargestellt ist, stellt eine besonders enge Kopplung zwischen dem Atomreaktor und den nachgeschalteten wärmeausnutzenden Prozessen dar. Hier durchläuft das Reaktorkühlmittel nacheinander direkt das Reaktionsgefäß (3) und die ",Yärmeausnutzungsapparatur (4)» z.B. einen Dampfkessel. Diese Anwendungsform der Erfindung ist dann angebracht, wenn durch besondere Maßnahmen, z.B. durch eine ieinstreiriigung des 7/ärmeübertragungs~ kreislaufmediums die überführung unerwünschter strahlender Substanzen in die nachgeschalteten Prozesse vermieden werden kann. Des weiteren wira die Verfahrensweise nach der Abb. 4 dadurch ermöglicht, daß auf der «rfäraeentnahmeseite, also im uereich des Äeaktionsgefäßes (3) und der Apparatur (4) dafür gesorgt wird, daß gegebenenfalls im Kreislaufmedium vorhandene strahlende Substanzen keine ungünstige .Vir^cung ausüben können. Solche Llaßnahmen können z.i. darin bestehen, daß in den nachgeschalteten Apparaturen (3) und (4) ein höherer Druck herrscht als in dem Kreislauf (3)» 8O daß bei LecKstellen in dem Kreislauf kein i>.reislaufmedium in die Apparaturen (3) und (4) austreten kann.

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Das Verfahren nach der Erfindung hat gegenüber dem bekannten Verfahren folgende Vorteilet

Im Atomreaktor werden kleinere Kühlmittelmengen benötigt, wodurch in bekannter Weise der Aufwand herabgesetzt wird.

Die Bewegung der Wärmeübertragungsmedien in den verschiedenen Kühl/ Heizkreisläufen erfordert Förderorgane, die umso vorteilhafter arbeiten, bei umso tieferen Temperaturen die Förderung durchgeführt werden kann. Beispielsweise ist die Ausführungsform der Erfindung nach den Abb. 3 und 4 der nach den Abb. 1 und 2 dadurch überlegen, daß bei den erstgenannten der Kreislauf (6) in Fortfall kommt, bei dem eine Förderung des Kreislaufmediums im Bereicxi der unteren Temperaturgrenze der Eisenerzreduktion erforderlich ist.· Besondere Vorteile bietet die Erfindung auch dadurch, daß es möglich ist, das gleichbleibende Energieangebot des Atomreaktors je nach Bedarf mehr oder weniger für die Energieerzeugung auszunutzen.

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Claims

Patentansprüche

1, Verfahren zur Reduktion von Eisenerzen mittels festen, flüssigen oder gasförmigen Reduktionsmitteln, bei dem die in einem Atomreaktor erzeugte tfärme mittels eines wärmeübertragenden Hilfsmediums auf das Reaktionsgut übertragen wird und bei dem in einem besonderen V/ärnieaustauscher das Hilfsmedium von einem durch den Reaktor im Kreislauf geführten Reaktorkühlmedium aufgeheizt vrird, gemäß Patent Mr, ,,,,,··,,,,,,.,,,,,,,,, (Patentanmeldung Sch 33 4o6 VIa/18a), dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme des Reaktorkühlmediums unterhalb des Temperaturniveaus der Eisenerzreduktion für Tieftemperaturprozesse mit niedrigerem Temperaturniveau ausgenutzt wird,

2, Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorwärme bei tiefen Temperaturen für die Energieerzeugung, insbesondere über Wasserdampf, ausgenutzt wird,

3, Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorwärme bei tiefen Temperaturen für Trockenprozesse, insbesondere für die Kohle- und Erztrocknung, ausgenutzt wird,

M-, Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorwärme bei tiefen Temperaturen für die Gewinnung von Süßwasser aus Meerwasser ausgenutzt wird,

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5, Verfahren nach den Ansprüchen 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorkühlmedium nacheinander von einem Heizmedium für die Eisenerzreduktion und von einem Heizmedium für den nachgeschalteten Prozeß, wie Dampferzeugung usw. , gekühlt wird,

6, Verfahren nach den Ansprüchen 1) - 4)_r dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorkühlmittel seine Wärme zunächst bei dem oberen Temperaturniveau an ein Keizmedium für die Eisenerzreduktion abgibt und danach beim unteren Temperaturniveau in einem wärmeverbrauchenden Prozeß, wie beispielsweise einem Dampfkessel, ausgenutzt wird,

7, Verfahren nach den Ansprüchen 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorkühlmedium zunächst von dem Heizmedium für die Eisenerzreduktion gekühlt wird und danach seine Wärme direkt an den nachgeschalteten warmeνerbrauchenden Prozeß abgibt, beispielsweise direkt in einem Dampfkessel weitergekühlt wird.

8, Verfahren nach den Ansprüchen 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorkühlmedium in einem Wärmeaustauscher seine gesamte nutzbare Wärme an ein Heizmedium abgibt, das seinerseits seine Wärme zunächst an den Eisenerzreduktionsprozeß überträgt und danach an den nachgeschalteten Prozeß, z.B. an einen Dampfkessel,

9, Verfahren nach den Ansprüchen 1) - 4), dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktorkühlmittel seine Wärme zunächst direkt an den Fisenerzrsduktionsprozefi und danach an den nachgesehalteten"Prozeß abgibt, ζ,B, an einen Dampfkessel,

Io* Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1) - 9), gekennzeichnet durch einen Atomreaktor, einen - oder mehreren parallelgeschalteten - Wärmeaustausche^ einem - oder mehreren parallelgeschalteten - Reaktionsgefäß, bzw, Gefäßen für die Reduktion von Eisenerzen, einer oder

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mehrerer parallel geschalteter Apparaturen für die Wärmeausnutzung unterhalb des Temperaturniveaus der Eisenerzreduktion, wie beispielsweise Dampfkessel, desweiteren gekennzeichnet durch Kreislauf-Rohrsysteme für den Umlauf von Kühl- und Heizmittel zwischen den oben angegebenen Anlageteilen.

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