DE2036950C3 - Hochofen mit Zuleitungen für die Zuführung von Hilfsreduktionsgasen in den Hochofenschacht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochofen mit Zuleitungen für die Zuführung von Hilfsreduktionsgasen in den Hochofenschacht oberhalb der Zone der beginnenden

Möllererweichung.

Es ist bekannt, bei derartigen Hochöfen die Hilfsreduktionsgase durch öffnungen in der Schachtwand in den Schacht einzublasea Dies hat jedoch den Nachteil, daß ein weites Eindringen der seitlich eingeblasenen Hilfsreduktionsgase nicht erreicht werden kann, da der Strömungswiderstand der Beschickung zu groß ist Mithin bleibt die Wirksamkeit des Hilfsreduktionsgases in derartigen Fällen auf die

to Randbereiche des Hochofenschachtes begrenzt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochofen der einleitend beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Hilfsreduktionsgase möglichst gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Hochofenschachtes in diesen eingebracht werden können. Weiterhin wird angestrebt, daß das für die Regeneration zu Hilfsreduktionsgas vorgesehene Schachtgas gezielt aus dem Hochofenschacht abgezogen werden kann, so daß es eine günstige Beschaffenheit beispielsweise bezüglich Temperatur und Zusammensetzung für die Regeneration aufweist

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß vertikale Einblaserohre vorgesehen sind, die durch den Ofendeckel von außen hindurchgeführt sind und sich bis zur Zone des Einblasens im Hochofenschacht erstrecken, und die Abdichtung der Einblaserohre am Ofendeckel so ausgebildet ist, daß die Einblaserohre durch die Gicht in den Hochofenschacht hineinschiebbar sind.

Bei einem so ausgebildeten Hochofen besteht durch entsprechende Anordnung der vertikalen Einblaserohre die Möglichkeit die Hilfsreduktionsgase gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Hochofenschachtes zu verteilen, so daß auch die mittleren Querschnittsbereiche von den Hilfsreduktionsgasen durchströmt werden. Eine Führung der Einblaserohre innerhalb der Beschickung ist nicht notwendig, da trotz der großen Menge der ungeführten Abschnitte der Rohre im Ofen — etwa 15 bis 20 m — diese eine im wesentlichen vertikale Lage innerhalb des Hochofenschachtes behalten. Dies ist offensichtlich darauf zurückzuführen, daß auf die im Bereich der Gicht gehaltenen Rohre durch die Abwärtsbewegung des an den Rohren entlanggleitenden Möllers stets eine nach unten gerichtete Kraft ausgeübt wird, die eine vertikale Ausrichtung der Rohre bewirkt.

Da das Gasaustrittsende der Einblaserohre innerhalb der Beschickung einer starken Hitzeeinwirkung unterliegt, wobei bis zu 1000" C erreicht werden können, ist damit zu rechnen, daß die Einblaserohre an ihren unteren Enden, verursacht auch durch die Schleißwirkung des Möllers, relativ schnell zerstört werden. Dies kann dadurch ausgeglichen werden, daß die Einblaserohre durch die Gicht in den Hochofenschacht in Abhängigkeit vom Ausmaß des Verschleißes von oben nachgeführt werden. Dies kann in der Weise durchgeführt werden, daß am oberen, aus der Gicht nach oben herausragenden Ende des im Hochofenschacht befindlichen Einblaserohres nach Maßgabe der jeweiligen Absenklänge ein weiteres gleichartiges Rohr angebracht wird, beispielsweise durch Anschweißen, Anschrauben, Annieten od. dgl.

Zwar ist durch die US-PS 25 91 789 ein Reduktionsschachtofen mit einem von oben in diesen Schacht hineinragenden zentralen Zuführungsrohr für Reduktionsgase bekannt. Dieses Rohr wird jedoch nicht durch den Schachtdeckel hindurchgeführt. Vielmehr wird es von radialen Zuleitungen getragen. Derartige Ausge-

staltungen sind ungünstig, da die radialen Rohre einer außerordentlich großen Beanspruchung durch das durch den Schacht hindurchgleitende Material ausgesetzt sind. Außerdem besteht keine Möglichkeit, das Rohr von oben entsprechend dem an se»iem unteren Bereich stattfindenden Verschleiß nachzuschieben. Dies ist aber notwendig, wenn auf die Dauer ein einwandfreier Betrieb im Sinne der Zielsetzung der Erfindung, nämlich Verringerung des Koksverbrauches durch Einsatz von Hilfsreduktionsgasen, gewährleistet sein solL

Gemäß einem kann darüber hinaus die Anordnung so getroffen sein, daß zusätzlich vertikale Abfühningsrohre vorgesehen sind, die durch den Ofendeckel von außen hindurchgeführt sind und sich bis zu der Zone erstrecken, in welcher das durch Reduktion mit Wasserdampf und/oder Kohlendioxid angereicherte Schachtgas aus dem Hochofenschacht herausgenommen wird. Letzteres kommt dann in Frage, wenn das durch die Reduktionsvorgänge im Hochoftaschacht bis in die Nähe der Gleichgewichtslage ausgenutzte Hilfsreduktionsgas außerhalb des Ofens regeneriert und dann wieder in den Hochofenschacht eingeblasen wird. Regeneration bedeutet hierbei die Herausnahme von Kohlensäure und Wasserdampf bzw. die Reduktion des Kohlensäure- bzw. Wasserdampfinhaltes durch Kohlenstoffträger. Das Abziehen des für die Regeneration vorgesehenen Schachtgases kann in unterschiedlichen Höhen des Ofenschachtes erfolgen, wobei die Bildung des vertikalen Abzugsrohres in der Beschickung jeweils in der betreffenden Schachthche zu liegen kommt Es kann dies eine Höhe sein, bei der die im Schacht aufwärts strömenden Gase eine Temperatur von etwa 700⁰C haben. Die mit dieser Temperatur abgezogenen Gase können mit der gleichen Temperatur — gegebenenfalls nach Durchführung von Maßnahmen zur Abscheidung von Staub — direkt einer chemischen Gasregenerierung zugeführt werden, wobei gegebenenfalls die Wärme für die Aufheizung des Gases bis zu dieser Temperatur eingespart wird. Die öffnung der Gasabzugsrohre kann aber auch beispielsweise an einer Stelle im Hochofenschacht liegen, an der die Temperatur der aufwärts strömenden Gase bei etwa 150⁰C liegt Dies hat im Vergleich mit dem Abziehen der Gase dicht oberhalb der Beschickung, die ebenfalls mit den vertikalen Abführungsrohren durchgeführt werden kann, den Vorteil, daß die so abgezogenen Gase praktisch keinen Wasserdampf enthalten, der aus der Feuchtigkeit des Möllers stammt

Die Erfindung sieht weiterhin die Möglichkeit vor, daß die Abführungsrohre einen größeren Durchmesser aufweisen als die Einblaserohre und letztere innerhalb der AbfUhrungsrohre koaxial angeordnet sind. Die Durchmesser der Abführungsrohre und der Einblaserohre sind so gewählt, daß zwischen der Rohrwandung der Einblaserohre und der Rohrwandung der Abführungsrohre ein ausreichend weiter Ringspalt für die Gasabführung verbleibt.

Im übrigen kann die Anordnung so getroffen sein, daß Abführungsrohr und das darin befindliche Einblaserohr durch den Ofendeckel und die große Glocke hindurchgeführt sind und in einem vertikalen, an der großen Glocke angebrachten Abdichtungsrohr angeordnet sind und zwischen Abdichtungsrohr und Ofendeckel, zwischen Abdichtungsrohr und Abführungisrohr sowie zwischen Abführungsrohr und Einblasrohr jeweils eine Dichtung angeordnet ist

Es kann zweckmäßig sein, die gegebenenfalls bis tief

in die Beschickung herunterreichenden Abführungsrohre so auszubilden, daß sie permanent verlegt werden können. Dafür ist ein verhältnismäßig geringer Verschleiß an den Rohrwandungen Voraussetzung, so daß keine kontinuierliche sondern nur eine gelegentliche Ergänzung nach Maßgabe des Verschleißes erforderlich ist Dazu ist es vorteilhaft, die Abführungsrohre aus einem hochverschleißfesten Material herzustellen und/ oder mit einem keramischen Verschleißschutz zu

ίο versehen. So kennen die Abführungsrohre aus Manganstahlguß bestehen. Als Verschleißschutz kommen Schmelzbasalt oder harte keramische Stoffe auf der Basis von Siliziumcarbid in Frage. Die lange Standfestigkeit dieser Abführungsrohre kann auch dadurch erreicht werden, daß sie durch Wasserkühlung vor Hitzeeinwirkung geschützt sind. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung können öffnungen in der Schachtwandung vorgesehen sein, durch die frisches Hilfsreduktionsgas bzw. verbrauchtes Hilfsreduktionsgas zugeführt bzw. abgeführt wird. So kann durch die Offnungen in der Hochofenwand die Randzone begast werden, wohingegen die mittlere Zone des Hochofenschachtes durch mehr in der Ofenmitte angeordnete Einblaserohre begast wird. Es kann aber auch so gearbeitet werden, daß durch die in der mittleren Zone liegenden Einblaserohre das Reduktionsgas eingeblasen wird, während durch in entsprechender Höhe der Hochofenwandung angebrachte öffnungen das verbrauchte Hilfsreduktionsgas, das der Regenerierung zugeführt werden soll, abgezogen wird. Auch ein Gasschiüß in umgekehrter Richtung ist möglich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema dargestellt Es zeigt
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch die Beschickungseinrichtung eines Hochofens;

F i g. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 in größerem Maßstab.

In der Abbildung 1 bedeutet 1 einen Teilschnitt durch die Hochofendecke; 2 ist der Möllerbehälter oberhalb der großen Verteilerglocke der Begichtungsanlage, die hier als Doppelglockengichtverschluß dargestellt ist. 3 ist die große Glocke, 4 ist der Möllersammeiraum oberhalb der kleinen Glocke, 5 ist die kleine Glocke, 6 ist ein vertikales Einblaserohr für Hilfsreduktionsgase, dessen Wärmeisolierung, die inbesondere oberhalb der Einführungsstelle in dem Hochofen notwendig ist. hier nicht besonders dargestellt ist. Das Gaseinblaserohr 6 befindet sich konzentrisch in dem vertikalen Gasabführungsrohr 7, das durch den Möllersammelraum oberhalb der großen Glocke 2 und durch die Glocke 3 selbst vertikal nach unten bis in die Hochofenbeschickung geführt ist Das Gaseinblaserohr 6 ist bis tief in die Möllersäule im Hochofenschacht hinuntergeführt, so daß die Ausblaseöffnung 8 etwa in einer Ofentiefe zu finden ist, wo die Mischungstemperatur zwischen dem aufwärtssteigendem Gestellgas und dem aus der öffnung 8 ausströmenden Hilfsreduktionsgas etwa 1000⁰C beträgt Dagegen ist die Gaseinströmöffnung 9 des vertikalen Gasabführungsrohres 7 weiter oben in der Beschickungssäule angeordnet, wo die Temperatur des Gases unterhalb etwa 700° C beträgt

Im vorliegenden Fall ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt, bei dem das Gaseinblaserohr und das Abführungsrohr durch den Möllerraum 2 oberhalb der

b:> Glocke 3 und durch die Glocke 3 selbst hindurchgeführt sind. Dies ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß mit der Glocke 3 ein vertikal nach oben geführtes Abdichtungsrohr 11 verbunden ist, das durch den

Deckel 12 des Möllersammelraumes 2 beweglich hindurchgeführt ist. Dieses Abdichtungsrohr 11 wird mit der Glocke 3 zusammen bei der Beschickung von Möller in den Ofen vertikal auf und ab bewegt. Anhand des Schemas der Abbildung 1 läßt sich der Gasfluß in dem Hochofen wie folgt darstellen: Aus der Tiefe des Hochofenges'ells steigt das Gestellgas 13 nach oben und gelangt nach Durchströmen der Aufschmelzzone des Möllers in den Bereich der Mündung 8 des Einblaserohres für Hilfsgas 6. Das durch das Einblaserohr 6 in den Hochofen eingeführte Hilfsreduktionsgas 14, das durch die Mündung 8 in den Hochofenschacht austritt, vermischt sich mit dem Gestallgas 13 zu dem kombinierten Reduktionsgas 15, wobei eine Mischtemperatur von nicht über etwa 1000°C angestrebt wird. Nach erfolgler Reduktionsausnutzung und entsprechender Abkühlung gelangt das Mischreduktionsgas 115 in den Bereich der Mündung 9 des Gasabzugsrohres 7. Ein Teil des verbrauchten Mischreduktionsgases 15 wird durch die Mündung 9 des Rohres 7 abgezogen und als Rohgas für die Regenerierung einer Gasregenericrungsanlage zugeführt, um es nach erfolgter Regeneration wieder als frisches Hilfsreduktionsgas 14 in den Hochofen einzublasen. Ein anderer Teilstrom 17 des verbrauchten Mischreduktionsgases 15 strömt in den Hochofenschacht weiter nach oben, dient hier der Möllervorwärmung, der Austreibung der Feuchtigkeit usw. und verläßt die Beschickung durch die Beschikkungsoberfläche 10, um oberhalb der Beschickung als Abgas (Gichtgas) aus der Gicht des Hochofens abgeführt zu werden, wobei es vornehmlich als Heizgas für die Wind vorwärmung und für die Gasregenerierung herangezogen wird.

Bei dem hier dargestellten Beispiel der Erfindung ist auch besonderes Gewicht zu legen auf die Maßnahmen der Abdichtung der verschiedenen Rohre gegeneinander und gegenüber der Beschickungsvorrichtung. Dieser Abdichtungsaufgabe dienen die Rohrdichtungen 20, 21 und 22, die in an sich bekannter Weise etwa als Stopfbüchsendichlungen, aber auch als Labyrinthdichtungen und dergleichen ausgeführt sein können. Die Dichtung 20 besteht zwischen dem Einführungsrohr für Hilfsreduktionsgas ft (Innenrohr) und dem Abführungsrohr für verbrauchtes und zu regenerierendes Schachtgas 7 (Mittelrohr). Die Abdichtung 21 dient der Abdichtung zwischen dem Gasabführungsrohr 7 (Mittelrohr) und dem Möllerraumabdichtungsrohr 11 (Außenrohr). Die Dichtung 22 dichtet den Möllersammelraum 2 bzw. dessen Decke 12 gegenüber dem Möllerraumabdichtungsrohr 11 ab. Dieses Abdichtungsrohr 11 bewegt sich mit der Glocke zusammen, so daß die Abdichtungen 22 und 21 bei jedem Glockenspiel die Bewegung des mit der Glocke bewegten Rohres 11 aufzunehmen haben. In der Abbildung 2 ist gestrichelt die Lage der Glocke 3a und der Abdichtungsstelle 21a bei abgesenkter Glocke eingezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Hochofen mit Zuleitungen für die Zuführung von Hilfsreduktionsgasen in den Hochofenschacht oberhalb der Zone der beginnenden Möllererweichung, dadurch gekennzeichnet, daß vertikale Einblaserohre (6) vorgesehen sind, die durch den Ofendeckel (12) von außen hindurchgeführt sind und sich bis zur Zone des Einblasens im Hochofenschacht erstrecken, und die Abdichtung der Einblaserohre (6) am Ofendeckel (12) so ausgebildet ist, daß die Einblaserohre (6) durch die Gicht in den Hochofensekacht hineinschiebbar sind.

2. Hochofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich vertikale Abführungsrohre (7) vorgesehen sind, die durch den Ofendeckel (12) von außen hindurchgeführt sind und sich bis zu der Zone erstrecken, in welcher das durch Reduktion mit Wasserdampf und/oder Kohlendioxid angereicherte Schachtgas aus dem Hochofenschacht herausgenommen wird.

3. Hochofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführungsrohre (7) einen größeren Durchmesser aufweisen als die Einblaserohre (6) und letztere innerhalb der Abführungsrohre (7) koaxial angeordnet sind.

4. Hochofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abführungsrohr (7) und das darin befindliche Einblaserohr (6) durch den Ofendeckel (12) und die große Glocke (3) hindurchgeführt sind und in einem vertikalen, an der großen Glocke (3) angebrachten Abdichtungsrohr (11) angeordnet sind und zwischen Abdichtungsrohr (11) und Ofendeckel (12), zwischen Abdichtungsrohr (U) sowie Abführungsrohr (7) sowie zwischen Abführungsrohr (7) und Einblasrohr (6) jeweils eine Dichtung (22; 21; 20) angeordnet ist

5. Hochofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen, außerhalb des Hochofendeckels (12) liegenden Ende des Einblaserohres (.6) ein weiterer Rohrabschnitt anbringbar ist.

6. Hochofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung der Abführungsrohre (7) in einer Höhe liegt, in welcher das abzuführende Gas eine Temperatur von nicht über etwa 700⁰C aufweist.

7. Hochofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführungsrohre (7) aus einem hochverschleißfestem Material hergestellt sind und/oder mit einem keramischen Verschleißschutz versehen sind.

8. Hochofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführungsrohre (7) durch Wasserkühlung vor Hitzeeinwirkung geschützt sind.

9. Hochofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß öffnungen in der Schachtwandunjj vorgesehen sind, durch die frisches Hilfsreduktionsgas bzw. verbrauchtes Hilfsreduktionsgas zugeführt bzw. abgeführt wird.