DE2033377C3 - Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit rückgeführtem, regeneriertem Gichtgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit rückgeführtem, regeneriertem Gichtgas, bei dem dieses Hilfsreduktionsgas durch besondere Einblaseorgane, d. h. unabhängig von dem Hochofenwind, in den Schacht des Hochofens eingeblasen wird.

Bei einem durch die US-PS 28 37 419 bekannten derartigen Verfahren bleibt die Tatsache unberücksichtigt, daß normalerweise zwei Gasströme unterschiedlicher Zusammensetzung durch den Hochofenschacht strömen. Der eine dieser Gasströme ist das Gestellgas, das durch die Verbrennung des Hochofenkokses vor dem Blasformen mit dem durch diese eingeblasenen heißen Wind erzeugt wird. Dieser Gasstrom enthält bei der üblicherweise stattfindenden Verwendung von Normalluft als Hochofenwind große Mengen Stickstoff. Der andere der beiden Gaiströme ist das Hilfsreduktionsgas, das oberhalb der Zone der Erweichung oder des Aufschmelzens des Hochofenmöllers durch die Schachtwand in den Hochofen eingeblasen wird. Dieses Gas kann auch bei sehr hohen Einblasedrücken nur verhältnismäßig wenig tief in die Beschickung des Hochofens eindringen. Es strömt in der Randzone im Hochofen aufwärts, während das Gestellgas zum größten Teil in der Mittelzone nach oben strömt. Das Randgas ist bei den bekannten Verfahren ärmer an Stickstoff als das in der Mitte aufwärts strömende Gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch zu vervollkommnen, daß eine Verringerung des Energiever

brauchs, insbesondere des Kokseinsatzes erzielt wird. Dabei sollen eine weitgehende Eisenerzreduktion und eine größere Rejiutyionsgeschwindigkeit eintreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das zurückzuführende und zu regenerierende Gas mit einer höheren Temperatur und/oder mit einem höheren Gehalt an reduzierenden Bestandteilen bzw. mit einem niedrigeren üehalt an Stickstoff dem Raum im Bereich der Gicht des Hochofens entnommen wird als das nicht zurückzuführende und zu regenerierende

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie auf: einfache Weise und unter Verwendung unkomplizierter Mittel anwendbar ist, da es zu ihrer Verwirklichung letzten Endes darauf ankommt, die im Hochofen bereits vorhandene Aufteilung des Gasstromes in Teilgasströme mit unterschiedlichen Eigenschaften auch bei der Weiterverwendung des Gases beizubehalten. Dabei ist von Bedeutung, daß die Möglichkeit besteht, das Randgas weitgehend stickstofffrei zu halten, so daß entsprechend dem erhöhten Partialdruck an Kohlenmonoxid und Wasserstoff eine weitgehende Eisenerzreduktion und eine größere Reduktionsgeschwindigkeit erzielbar sind.

Durch die US-PS 31 48 973 ist zwar bereits ein Eisenerz-Reduktionsverfahren bekannt, zu dessen Durchführung ein Schachtofen benutzt wird, der in zwei Bereiche unterteilt ist Im oberen Bereich findet ein Kokungsprozeß statt Im unteren Bereich läuft das eigentliche Reduktionsverfahren ab. Etwa in halber Höhe des Schachtofens ist ein Rohranschluß vorgesehen, der aus dem Randbereich Gas absaugt. Es handelt sich dabei um die gasförmigen Produkte des Kokungsprozesses und des Reduktionsprozesses, wobei die Möglichkeit besteht den Heizwert dieses Gases einzustellen oder das Gas anschließend in einen Anteil mit geringerem und in einen Anteil mit höherem Heizwert zu trennen. Die Möglichkeit daß aus dem Schacht abgezogene Gas rückzuführen, ist weder vorgesehen noch möglich, da das bekannte Verfahren ohne Hilfsreduktionsgas arbeitet.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das rückzuführende Gas durch Öffnungen in der Schachtwand dicht oberhalb oder unterhalb der Beschickungsoberfläche im Temperaturbereich bis etwa 700⁰C entnommen werden. Da aus der Beschickungsoberfläche in der Nähe der Schachtwand das an Kohlenmonoxid und Wasserstoff reichere Hilfsreduktionsgas austritt, in der Mitte der Beschickungsoberfläche hingegen das stickstoffreichere Gestellgas, strömt den Öffnungen in der Schacht wand vornehmlich das stickstoffärmere Gas zu, während das stickstoffreichere Gas nach oben den normalen Gichtgasleitungen zuströmt und durch diese den verschiedenen Verwendungszwekken als Heizgas zugeführt werden kann. Bei Entnahme des rückzuführenden Gases unterhalb der Beschikkungsoberfläche sollten die Entnahmeöffnungen nur so tief angeordnet sein, daß die Temperaturen des abgezogenen Gases etwa 700⁰C nicht überschreiten. So können die Entnahmeöffnungen in der Schachtwand in einer Höhe liegen, in welcher die Temperatur des Möllers zwischen etwa 100 und 200⁰C liegt. In diesem Fall ist in dem entnommenen und zurückzuführenden Gasstrom praktisch noch kein Wasserdampf aus der Feuchtigkeit des Möllers enthalten. Dies hat den Vorteil, daß eine größere Menge des Schachtgases zurückgeführt werden kann, um eine bestimmte Menge an Hilfsbrennstoff in ein Reduktionsgas umzuwandeln, da

praktisch nur die in dem Gas enthaltene Kohlensäure als Oxidationsmittel zur Verfügung steht
■■> Die Herausnahme des rückzuführenden Gases bei noch höheren Temperaturen — bis etvia 700⁰C — hat ' den Vorteil, daß dieses Gas mit dieser hohen Temperatür dem Apparat für die Umsetzung mit einem Hilfsbrennstoff zugeführt werden kann, wobei Temperaturen von etwa 1000⁰C für diese Umsetzung erforderlich sind und die Wärme für die Aufheizung des rückgeführten Gase? auf diese Umseitzungstemperatur eingespart wird.

Eine andere Möglichkeit der Erfindung besteht darin, daß das rückzuführende Gas durch vertikal durch den Raum oberhalb der Beschickung niedergeführte Rohre aus dem Gichtgasstrom der Randzone des Ofens entnommen wird, derart daß die Mündung dieser Rohre^c (Jicht oberhalb oder innerhalb der Beschickung liegt. Derartige Rohre können kreisförmig undie Gichtglokke herum angeordnet sein; etwa derart, daß die kreisförmige Begrenzungslinie der Gichtglocke die vertikalen Maniellinien der Gasabführungsrohre nahezu berührt Derartig angeordnete Gasabführungsrohre entnehmen das Gichtgas aus dem im Hochofenschacht aufwärts strömenden Gas in der Randzone des Ofens, so daß hierbei ebenfalls die angestrebten Wirkungen eintreten. Bei Vorhandensein einer Gichtglocke ist darauf zu achten, daß die an der Glocke vorbeiführenden Gasabführungsrohre das Niedergehen des von der Glocke herunterfallenden Beschickungsmateriais möglichst wenig beeinträchtigen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Rohre mindestens im Bereich des niedergehenden Materials einen in der radialen Richtung von der Glocke aus gestreckten Querschnitt etwa in Form einer Ellipse haben. Weiterhin ist darauf zu achten, daß durch die Auswahl eines geeigneten verschleißfesten Werkstoffes für die Rohre im Bereich des niedergehenden Materials der durch letzteres verursachte Verschleiß möglichst gering gehalten wird.

Darüber hinaus ist es möglich, die Rohre auch in der Mitte des Hochofenschachts anzuordnen oder über den gesamten Querschnitt gleichmäßig zu verteilen. Dies kommt dann in Frage, wenn lediglich ein Schachtgas mit höherer Temperatur als das Gichtgas zu entnehmen und zurückzuführen ist. In Abhängigkeit davon, ob aus dem Hochofenschacht lediglich weitgehend wasserdampffreies Gas oder Gas möglichst hoher Temperatur entnommen werden soll, können die Mündungen der Rohre mehr oder minder tief nach unten in der Beschickung angeordnet sein. Um mit jedem Rohr bei möglichst geringerem Druckverlust das Gas aus einem möglichst großen Bereich der umliegenden Schachtbeschickung zu entnehmen, ist vorgesehen, daß die Wandungen der Rohre in der Nähe der Rohrmündung mit Durchtrittsöffnungen für das Gas verschen sind.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann die rückzuführende Gasmenge durch Gasförderorgane in der Abzugsleitung, durch Gasmengen-Meßgeräte und durch Gasanalysatoren automatisch nach vorgegebenem Programm gesteuert werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch dann mit Vorteil anwendbar, wenn der Hochofen wind aus konzentriertem Sauerstoff bzw. sauerstoffangereicherter Luft besteht. In diesem Fall unterscheidet sich das der Randzone entnommene Gas von dem in der Mitte des Hochofenschachtes aufwärts strömenden Gas im wesentlichen dadurch, daß ersteres größere Mengen an Wasserdampf enthält. Der Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß aus dem Gas der Randzone der Wasserdampf mit einfachen Maßnahmen ausgeschieden werden kann, so daß für die'Erzeugung eines Reduktionsgases aus einer gegebenenMenge an Methan eine größere" Menge an Gichtgas infolge des durch die Wasserdampfäuswaschung herabgesetzten niedrigeren Gehaltes an oxidierenden Bestandteilen im Gichtgas (CO2) zurückgeführt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die im Schema einen Hochofen mit den dazugehörigen Einrichtungen zeigt, näher erläutert

Dem Hochofen 1 sind ein Winderhitzer 2, ein Umlaufgebläse 3 für zurückzuführendes und zu regenerierendes Gichtgas und ein indirekt beheizter Gasumsetzer und Gaserhitzer 4 zugeordnet Der Möllerstrom (Erz, Koks und Zuschläge) 5 wird an der Gicht aufgegeben. Aus dem Gestell des Hochofens werden die flüssigen Produkte (Roheisen und Schlacke) 6 abgeführt

Der Kaltwind 7 wird in den Winderhitzer frei eingeblasen und in diesem zu Heißwind 8 umgewandelt, der in der Blasformebene des Hochofens in letzteren eingeblasen wird. Aus der Mittelzone des Hochofens wird das Gichtgas 9 abgeführt das normalerweise einen relativ hohen Gehalt an Stickstoff aufweist. Der stickstoffreiche Gichtgasstrom 9 wird unterteilt in einen Teilstrom 9a, der der Beheizung des Winderhitzers 2 dient, und in einen Teilstrom 96, der der Beheizung des Gasumsetzers und Gaserhitzers 4 dient und in einen gegebenenfalls nach außen abzuführenden Gichtgasstrom 9c, der normalerweise ebenfalls als Heizgas verwendet wird. Aus der Randzone des Hochofens wird das normalerweise stickstoffarme Gichtgas 10 abgezogen, das von dem Umlaufgebläse 3 zusammen mit dem fluiden Brennstoff 11 (Methan) durch den Gasumsetzer und Gaserhitzer 4 gefördert wird. Zur Verbrennung der Heizgasströme 9a und 96 dienen Verbrennungsluftströme 12a und 126. Die dabei entstehenden Rauchgasströme 13a und 136 werden nach außen abgeleitet Aus dem Gasumsetzer und Gaserhitzer 4 tritt das Reduktionsgas 14 aus, das in den Hochofen 1 wieder eingeblasen wird.

Der in der Blasformebene des Hochofens 1 eingeblasene Heißwind 8 bildet das Gestellgas, das aus dem Gestell des Hochofens durch den Schacht nach oben strömt. Oberhalb der Blasformebene liegt die Aufschmelzzone 15, in der mittels des aufwärtsströmenden Gestellgases aus dem reduzierten Erz das Primäreisen und die Primärschlacke erschmolzen werden. Das Reduktionsgas 14 wird durch öffnungen in der Schachtwand 16 dicht oberhalb der Erweichungs- und Aufschmelzzone 15 eingeblasen. Hierdurch bilden sich im Hochofenschacht zwei Gasströme aus, von denen der durch den mittleren Schachtteil verlaufende Gasstrom im wesentlichen aus dem Gestellgas besteht, und der in der Randzone aufwärtsströmende Gasstrom im wesentlichen au» dem durch die Schachtwand eingeblasenen Reduktionsgas. Das in der Mittelzone des Schachtes aufwärtsströmende Gas wird in der Hauptsache, nachdem es aus der Beschickungsoberfläche 17 ausgetreten ist, durch die normalen Gasabzugsöffnungen an der Gicht als stickstoffreiches Gichtgas 9 aus dem Hochofen abgeführt. Dagegen wird das in der Randzone aufwärtsströmende stickstoffärmere Gas, nachdem es aus der Beschickungsoberfläche 17 ausgetreten ist, durch öffnungen in der Schachtwand 18, die bei dieser Ausführungsform dicht oberhalb der Beschickungsoberfläche 17 liegen, abgezogen. Das stickstoffarme Gichtgas 10 wird mit dem fluiden Brennstoff, der in den meisten Fällen aus Methan besteht, vermischt und mit-

tels des Umwälzgebläses 3 durch den indirekt beheizten Gasumsetzer und Gaserhitzer 4 gedrückt, wobei aus dem fluiden Brennstoff 11 und dem Gehalt des rückgeführten Gichtgases 10 an oxidierenden Bestandteilen (GO2 und H2O) Reduktionsgas (CO + H2) gebildet wird. Dieses neu gebildete Reduktionsgas ist ver-

mehrt durch den Gehalt des rückgeführten Gichtgases 10 an unverbrauchtem Reduktionsgas. Das so erzeugte Reduktionsgas 14 wird mit der im Gaserhitzer eingestellten Temperatur von etwa 800⁰C bis 1000⁰C durch die öffnungen in der Wand 16 des Hochofens 1 in der Hochofenschacht eingeblasen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   * 1- Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit rückgeführtem, regeneriertem Gichtgas, bei dem dieses Hilfsreduktionsgas durch besondere EinbJaseorgane, d. h. unabhängig von dem Hochofenwind, in den Schacht des Hochofens eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zurückzuführende und zu regenerierende Gas mit einer höheren Temperatur und/oder mit einem höheren Gehalt annJ-^duzierepden Bestandteilen _tbzw. mit., einem niedtijgerfjn Gehalt anf Stickstoff dfnf Raum r im Bereich "der Gicht ctes Hochofens entnommen wird als das nicht-zurückzuführende und zu regenerierende Gas. ,. ~ .
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rückzuführende. Gas durch öffnungen in der Schachtwand dicht oberhalb oder unterhalb der Beschickungsoberfläche im Temperaturbereich bis etwa 700° entnommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das rückzuführende Gas durch vertikal durch den Raum oberhalb der Beschickung niedergeführte Rohre aus dem Gichtgasstrom der Randzone des Ofens entnommen wird, derart, daß die Mündung dieser Rohre dicht oberhalb oder innerhalb der Beschickung liegt
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rückzuführende Gasmenge durch Gasförderorgane in der Abzugsleitung, durch Gasmengen-Meßgeräte und Gasanalysatoren automatisch nach vorgegebenem Programm gesteuert wird.