DE2037541B2 - Process for the operation of a blast furnace with a shell reduction gas produced from furnace gas - Google Patents

Process for the operation of a blast furnace with a shell reduction gas produced from furnace gas

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Description

Es sind Verfahren für den Betrieb von Hochöfen bekannt (vgl. z. B. »Stahl und Eisen« Nr. 2, 1970, S. 365), bei denen ein niedriger Koksverbrauch und hohe ßjrchsatzleistungen dadurch erzielt werden, daß besondere Hilfsreduktionsgase, die aus Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff bestehen, in den Hochofenschacht durch die Schachtwand hindurch eingehlasen werden. Die Einblasestelle ist dabei vorteilhaft so gewählt, daß das Hilfsreduktionsgas sich dicht oberhalb der Zone der beginnenden Möllererweichung im Schacht mit dem von unten aus dem Gestell aufwärts strömenden Gestellgas vermischt. Dies entspricht einer Gastemperatur im Schacht von etwa 1200 bis 10000C. Besonders vorteilhaft ist es, die genannte untere Temperaturgrenze zu wählen, weil dann die Reaktion der bei der Gasreduktion der Eisenerze entstehenden Kohlensäure bzw. des Wasserdampfes mit dem Möllerkoks weitgehend unterdrückt wird.There are known methods for operating blast furnaces (cf. z. B. "Stahl und Eisen" No. 2, 1970, p. 365), in which a low coke consumption and high rates are achieved by using special auxiliary reducing gases, which from Carbon monoxide and / or hydrogen exist, are blown into the blast furnace shaft through the shaft wall. The injection point is advantageously chosen so that the auxiliary reducing gas mixes just above the zone of the incipient softening of the Möller in the shaft with the rack gas flowing upwards from the rack. This corresponds to a gas temperature in the shaft of about 1200 to 1000 ° C. It is particularly advantageous to choose the lower temperature limit mentioned, because then the reaction of the carbonic acid or water vapor resulting from the gas reduction of the iron ores with the coke is largely suppressed.

Es ist weiterhin z. B. durch die US-PS 27 90 711 bekannt, zumindest einen Teil des Hilfsreduktionsgases dadurch zu erzeugen, daß ein Teil des Gichtgases durch einen besonderen Regenerationsprozeß von seinem Gehalt an Kohlensäure und Wasserdampf befreit wird. Falls ein Gichtgas mit niedrigerem Heizwert anfällt, ist es besonders vorteilhaft, dieses Gichtgas auch für die Beheizung des Regenerationsprozesses zu verwenden, wobei die Regeneration beispielsweise durch die endotherme Reaktion der Kohlensäure bzw. des Wasser- dampfes mit Erdgas oder öl erfolgen kann. Wenn ein Gichtgas mit hohem Heizwer, anfällt, wie es beim Betrieb von Hochöfen mit konzentriertem Sauerstoff als Wind oder mit sauerstoffangereicherter Luft der Fall ist, kann es auch zweckmäßiger sein, das in diesem Fall wertvolle Gichtgas nicht mehr für Beheizungszwecke zu verwenden, sondern seiner Hochwertigkeit entsprechend beispielsweise als Synthesegas, während die Beheizung mit dem relativ preiswerten Brennstoff, z. B. Methan, vorgenommen wird, der auch für die chemisehe Regenerierung des rückgeführten Gichtgases benutzt wird.It is still z. B. known from US-PS 27 90 711, at least part of the auxiliary reducing gas to produce that part of the furnace gas through a special regeneration process of his Content of carbonic acid and water vapor is released. If a furnace gas with a lower calorific value occurs, is it is particularly advantageous to use this furnace gas also for heating the regeneration process, where the regeneration, for example, through the endothermic reaction of carbonic acid or the water steam can be done with natural gas or oil. If a furnace gas with a high heating value occurs, as is the case with the operation of blast furnaces with concentrated oxygen If wind or oxygen-enriched air is the case, it may also be more appropriate in this case valuable furnace gas no longer to be used for heating purposes, but its high quality, for example, as synthesis gas, while the heating with the relatively inexpensive fuel, such. B. Methane, which is also used for the chemical regeneration of the recirculated furnace gas.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren für denThe invention is based on a method for

Betrieb eines Hochofens mit einem aus Gichtgas hergestellten Hilfsreduktionsgas, bei dem ein Teil des Gichtgases regeneriert wird und bei dem das regenerierte Gichtgas in den Schacht des Hochofens wiedtr eingeblasen wird.Operation of a blast furnace with an auxiliary reducing gas produced from furnace gas, in which part of the Blast furnace gas is regenerated and in which the regenerated furnace gas wiedtr into the shaft of the blast furnace is blown in.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren so zu vervollkommnen, daß der Koksverbrauch weiter herabgesetzt wird. Ferner soll der Stickstoffgehalt des rückzuführenden und zu regenerierenden Gichtgases möglichst gering sein. Insgesamt wird angestrebt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu verbessern und die Durchsatzleistung zu erhöhen.The invention is based on the object of perfecting such a method in such a way that the consumption of coke is further reduced. Furthermore, the The nitrogen content of the furnace gas to be returned and regenerated should be as low as possible. All in all The aim is to improve the economic efficiency of the process and to increase the throughput.

Zi«r Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß als Hochofenwind ein Gemisch aus rückgeführtem Gichtgas und aus Sauerstoff verwendet wird. Dadurch ist eine Verringerung der Verbrennungstemperatur des Sauerstoffs vor den Blasformen auf Temperaturen erreichbar, die eine weitgehende Schlackenverdampfung im Gestell ausschließen. Ferner hat das gemeinsam mit dem Sauerstoff eingeblasene rückgeführte Gichtgas den Vorteil, daß auch im mittleren Bereich des Ofenquerschnittes praktisch stickstofffreies Reduktionsgas vorliegt.The invention proposes to solve this problem suggest that a mixture of recycled furnace gas and oxygen is used as the blast furnace wind. As a result, the combustion temperature of the oxygen in front of the blow molds can be reduced to temperatures that exclude extensive slag evaporation in the frame. Furthermore, that which has been blown in together with the oxygen has been recirculated Blast furnace gas has the advantage that practically nitrogen-free reducing gas is also present in the central area of the furnace cross-section.

Die Menge des rückgeführten Gichtgases, beispielsweise des Kohlenmonoxids. wird erheblich größer sein als diejenige Menge, die vor den Blasformen mit dem Sauerstoff direkt zu Kohlendioxid verbrannt. Um die gleiche temperaturbremsende Wirkung, die bei Verwendung von Normalluft als Hochofenwind der Stick stoff verursacht, auch bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung zu erzielen, ist das Verhältnis von Kohlenmonoxid zu Sauerstoff etwa entsprechend dem von Stickstoff zu Sauerstoff in der Normalluft einzustellen. Wegen des auf Grund der Verwendung von Hilfsreduktionsgas gegebenenfalls stark verringerten Koksverbrauches und der damit relativ niedrigen Windmenge für die Koksverbrennung im Gestell können auch vorteilhaft andere Verhältnisse als etwa 20 :80 für das Verhältnis Kohlenmonoxid : Sauerstoff Verwendung finden. Es ist zweckmäßig, so große Mengen an rückgeführtem Gichtgas bzw. Kohlenmonoxid dem Sauerstoff beizufügen, daß die resultierende Gestellgasmenge genügend Wärme in den Schacht transportiert, um hie.· die wärmeverbrauchenden Reaktionen wie Aufschmelzen des Möllers, Direktreduktion, Carbonat- und Hydratzersetzung, Wasserverdampfung usw. ausreichend mit Wärme zu versorgen.The amount of recirculated top gas, such as carbon monoxide. will be considerably larger than the amount that is burned directly to carbon dioxide with the oxygen before the blow molding. To the The same temperature-reducing effect as the stick when using normal air as the blast furnace wind causes substance to be achieved even when using the method according to the invention, is the ratio of Adjust carbon monoxide to oxygen roughly equivalent to that of nitrogen to oxygen in normal air. Because of the use of Auxiliary reducing gas, if necessary, greatly reduced coke consumption and thus relatively low Amount of wind for coke combustion in the frame can also be advantageous ratios other than about 20:80 for the carbon monoxide: oxygen ratio Find use. It is advisable to use such large amounts of recycled furnace gas or carbon monoxide to be added to the oxygen so that the resulting amount of rack gas transports enough heat into the shaft to prevent the heat-consuming reactions such as melting of the Möllers, direct reduction, Provide sufficient heat for carbonate and hydrate decomposition, water evaporation, etc.

Es ist auch möglich, mit der dem Sauerstoff beigegebenen Gichtgasmerige Schwankungen im Wärmebedarf des Hochofens, die sich beispielsweise in Schwankungen der Abstichtemperatur ausdrücken, zu regulieren und den optimalen Bedingungen anzugleichen.It is also possible, with the furnace gas added to the furnace, to regulate slight fluctuations in the heat requirement of the blast furnace, which are expressed, for example, in fluctuations in the tapping temperature, and to adjust them to the optimal conditions.

Es war bereits erwähnt worden, daß es bekannt ist, regeneriertes Gichtgas als Hilfsreduktionsgas in den Hochofenschacht einzublasen. Unabhängig von dieser Maßnahme ist es auch bereits bekannt, nicht regeneriertes oder regeneriertes Gichtgas mit Sauerstoff zusammen als Hochofenwind durch die Blasformen in das Gestell einzublasen. Der Unterschied zwischen diesen bekannten Maßnahmen und der Erfindung besteht darin, daß bei letzterer beide Maßnahmen gleichzeitig bei einem Hochofen zur Anwendung gelangen und damit über die Addition der Einzelwirkungen hinaus eine überraschende Gesamtwirkung erbringen. Insbesondere kann es durch die Abstimmung des Verhältnisses von der in den Hochofenschacht eingeblasenen Gichtgasmenge zu der in das Gestell eingeblasenen Gichtgasmenge, also durch Einstellung der mit dem Sauer-It has already been mentioned that it is known to use regenerated furnace gas as auxiliary reducing gas in the Blow in the blast furnace shaft. Regardless of this measure, it is already known to use non-regenerated or regenerated furnace gas with oxygen together as a blast furnace wind through the blow molds into the Blow in the frame. The difference between these known measures and the invention is that in the latter, both measures at the same time a blast furnace are used and thus beyond the addition of the individual effects a produce surprising overall effect. In particular, it can be done by adjusting the ratio from the amount of furnace gas blown into the blast furnace shaft to the amount of furnace gas blown into the frame, i.e. by setting the

20 37 54i20 37 54 i

stoff freigegebenen Gichtgasmenge die Angleichung des Wärmebedarfs an das Angebot für den Hochofen reguliert werden, auf welche Tatsache auch die beiden bereits erwähnten vorteilhaften Wirkungen, nämlich Reduzierung des Koksverbrauchs und Erhöhung der Durchsatzleistung zurückzuführen sind.The quantity of furnace gas released for the material aligns the heat demand with the supply for the blast furnace regulated, on whatever fact the two beneficial effects already mentioned, namely Reduction in coke consumption and an increase in throughput are due.

Das als Hochofenwind verwendete Gemisch kann aus regeneriertem Gichtgas und konzentriertem Sauerstoff bestehen.The mixture used as blast furnace wind can consist of regenerated furnace gas and concentrated oxygen exist.

Gegenüber den bekannten Verfahren der RückfiLirung von regeneriertem Gichtgas in den Hochofenschacht bei Einblasen von Normaüuft in das Gestell besteht ein erheblicher Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung darin, daß das zu regenerierende Gichtgas praktisch keinen Stickstoff enthält und damit die Regenerationseinrichtungen von dem Stickstoffballast befreit werdea Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, praktisch den gesamten Erzsauerstoff in Form von Kohlendioxid bzw. Wasserdampf aus dem System herauszunehmen, wenn ganz oder teilweise mit einer Gichtgasregenerierung durch eine Gaswäsche gearbeitet wird.Compared to the known methods of refilling of regenerated furnace gas into the blast furnace shaft when Normaüuft is blown into the frame a significant advantage of the method according to the invention is that the furnace gas to be regenerated contains practically no nitrogen and thus frees the regeneration devices from nitrogen ballast werdea In addition, there is the possibility of practically all of the ore oxygen in the form of To remove carbon dioxide or water vapor from the system, if completely or partially with a Blast furnace gas regeneration is carried out by gas scrubbing.

Gegenüber den bekannten Verfahren des Einblasens von regeneriertem Gichtgas mit Sauerstoff in das Gestell des Hochofens besteht der durch das Verfahren gemäß der Erfindung erzielbare Vorteil darin, daß der Koksverbrauch, der ein solches Verfahren infolge des erforderlichen hohen Sauerstoffaufwandes wirtschaftlich und technisch ungünstig beeinflußt, dadurch wesentlich herabgesetzt wird, daß ein großer Teil des Reduktionsgases durch Verwendung wirtschaftliche; er Brennstoffe wie Methan und öl erzeugt werden kann.Compared to the known method of blowing regenerated furnace gas with oxygen into the frame The blast furnace is the advantage achievable by the method according to the invention that the Coke consumption, which makes such a process economical due to the high amount of oxygen required and technically adversely affected, is significantly reduced by the fact that a large part of the reducing gas by using economic; he fuels like methane and oil can be produced.

In der Zeichnung ist das Schema eines Hochofens mit zugehörigen Einrichtungen dargestellt.The drawing shows the scheme of a blast furnace with associated equipment.

Einem Hochofen 1 sind ein Winderhitzer 2, ein Gaserhitzer 3. eine Gaswäsche 4, in der nach einem an sich bekannten Verfahren Kohlensäure und Wasserdampf ausgewaschen werden, sowie Umlauf gebläse 5 und 6 zugeordnetA blast furnace 1 is a wind heater 2, a gas heater 3. a gas scrubber 4, in which after a known methods carbonic acid and water vapor are washed out, as well as circulation fan 5 and 6 assigned

An der Gicht des Hochofens wird der Möller 7 aufgegeben, der im Normalfall aus Eisenerz, Koks und Zuschlägen besteht. Aus dem Hochofen werden die flüssigen Produkte, Roheisen und Schlacke 8, ausgebracht. In da^ Gestell des Hochofens werden gemeinsam Sauerstoti 9 und regeneriertes rückgeführtes richtgas 10 eingeblasen. Letzteres ist in dem Winderhitzer 2 auf eine Temperatur von beispielsweise tOOO°C erhitzt worden.At the top of the blast furnace, the Möller 7 is abandoned, which is usually made of iron ore, coke and aggregates consists. The liquid products, pig iron and slag 8, are discharged from the blast furnace. In The frame of the blast furnace is shared with oxygen tanks 9 and regenerated recycled straightening gas 10 blown in. The latter is on in the boiler 2 has been heated to a temperature of, for example, 1,000 ° C.

An der Gicht treten die Gichtgase 11 aus dem Hochofen aus, die aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und geringen Mengen an Stickstoff bestehen. Der Gichtgasstrom 11 wird in die Teilströme 12 und 13 unterteilt, wovon der Teilstrom 12 Umlautgas ist, das nach einer weitgehenden Befreiung von Kohlendioxid und Wasserdampf wieder in den Hochofen eingeblasen wird, während der Teilstrom 13 Heizgas für die Deckung des Wärmebedarfes des Hochofens darstellt Falls ein Gasüberschuß entsteht, wird ein Überschußgasstrom 14 dem Gichtgasstrom 11 entnommen.At the top of the furnace, the top gases 11 emerge from the blast furnace, which consist of carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide, Water vapor and small amounts of nitrogen exist. The furnace gas stream 11 is divided into the substreams 12 and 13 divided, of which the substream 12 is umlaut gas, which after an extensive liberation of carbon dioxide and water vapor is blown back into the blast furnace, while the partial flow 13 Represents heating gas for covering the heat demand of the blast furnace. If there is an excess of gas, an excess gas stream 14 is withdrawn from the top gas stream 11.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird der Umlaufgasstrom 12 von dem Umlaufgebläse 5 durch die Gaswäsche 4 gedrückt in der er nach einem der bekannten Reinigungsverfahren weitgehend von seinem Gehalt an CO2 und H20 befreit wird, so daß nach der Gaswäsche 4 ein Gas vorliegt das vorwiegend aus Kohlenmonoxid, etwas Wasserstoff und wenig Stickstoff besteht Aus der Gaswäsche 4 entweichen die ausgewaschene Kohlensäure sowie die Wasser 15. Das gewaschene Gas wird in zwei Teilströme 16 und 17 unterteilt von denen der erste als Hüfsreduktionsgas dient Der Teilstrom 17 wird zusammen mit dem Sauerstoff in das Gestell des Hochofens eingeblasen. Der Teilstrom 16 wird durch einen Gaserhitzer geführt indem er auf Temperaturen zwischen etwa 800 und 10000C erhitzt wird. Er wird dann als heißes Hilfsreduktionsgas bei 19 in den Hochofenschacht eingeblasen.In the embodiment of the invention shown in the drawing, the circulating gas stream 12 is pressed by the circulating fan 5 through the gas scrubber 4, in which it is largely freed of its CO2 and H20 content using one of the known cleaning methods, so that after the gas scrubber 4 a gas is present which consists mainly of carbon monoxide, some hydrogen and a little nitrogen. From the gas scrubber 4, the washed out carbon dioxide and the water 15 escape. The washed gas is divided into two substreams 16 and 17, the first of which is used as auxiliary reducing gas. The substream 17 is used together with the oxygen blown into the frame of the blast furnace. The portion of stream 16 is passed through a gas heater by being heated to temperatures between about 800 and 1000 0 C. It is then blown into the blast furnace shaft as hot auxiliary reducing gas at 19.

Der Teilstrom 17 wird durch das Umwälz- bzw. Windgebläse 6 durch den Winderhitzer 2 gedruckt und hier ebenfalls auf etwa 100O0C aufgeheizt Das so erzeugte Heißgas 10 wird mit dem Sauerstoff 9 zusammen in das Gestell des Hochofens 1 eingeblasen. Eine gegenüber der Darstellung der Zeichnung vereinfachte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß an Stelle der beiden Erhitzer 2 und 3 ein einzelner Gaserhitzer verwendet wird, so daß die Aufteilung in heißes Hilfsreduktionsgas und heißes Gestelleinblasegas erst hinter dem gemeinsamen Winderhitzer erfolgt Der Teilstrom 13 des Gichtgases 11 dient als Heizgas und wild einmal mit Luft 20 zusammen in den Gaserhitzer 3 eingeblasen, aus dem das Verbrennungsprodukt als Heizgas und Luft in Form von Rauchgas 21 abgeführt wird. Ein weiterer Teil des Heizgases 13 dient mit der eingeblasenen Luft 22 zusammen zur Beheizung des Winderhitzers 2, aus dem die Verbrennungsprodukte 23 abgeführt weiden.The partial flow 17 is printed by the circulation or wind blower 6 through the hot blast stoves 2 and here also heated to about 100O 0 C. The hot gas produced in this way 10 is blown with the oxygen 9 together in the frame of the blast furnace. 1 An embodiment of the invention that is simplified compared to the representation of the drawing consists in that a single gas heater is used instead of the two heaters 2 and 3, so that the division into hot auxiliary reducing gas and hot rack injection gas only takes place after the common blast heater serves as heating gas and blown once with air 20 together into the gas heater 3, from which the combustion product is discharged as heating gas and air in the form of flue gas 21. Another part of the heating gas 13 is used together with the air 22 blown in to heat the heater 2, from which the combustion products 23 are discharged.

An die Stelle der in der Zeichnung dargestellten Gaswaschanlage 4 kann noch eine chemische Gasregenerierung "reten, die mit einem Brennstoff wie Methan beaufschlagt wird und in der das Methan mit der Kohlensäure und dem Wasserdampf des Gichtgases unter Beheizung mit Gichtgas oder Methan umgesetzt wird.In place of the gas scrubbing system 4 shown in the drawing, chemical gas regeneration can also be used "reten, which is charged with a fuel like methane and in which the methane with the carbonic acid and the steam of the top gas is reacted with heating with top gas or methane.

Es können auch Gaswäsche und chemische Gasregenerierung beim gleichen Hochofen parallel angewen-Gas scrubbing and chemical gas regeneration can also be used in parallel in the same blast furnace.

det werden; eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Gaswäsche vor oder hinter die chemische Regenerierung geschaltet wird. Schließlich kann auch in den Schacht chemisch regeneriertes Gichtgas eingeblasen werden und in das Gestell gewaschenes Gichtgas und umgekehrt.be det; Another possibility is that the gas scrubbing before or after the chemical regeneration is switched. Finally, chemically regenerated furnace gas can also be blown into the shaft and blast furnace gas washed into the rack and vice versa.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit einem aus Gichtgas hergestellten Hilfsreduktionsgas, bei dem ein Teil des Gichtgases regeneriert wird und bei dem das regenerierte Gichtgas in den Schacht des Hochofens wieder eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochofenwind ein Gemisch aus rückgeführtem Gichtgas lind aus Sauerstoff verwendet wird.1. Method for operating a blast furnace with an auxiliary reducing gas produced from the top gas, in which part of the top gas is regenerated and in which the regenerated furnace gas is blown back into the shaft of the blast furnace, characterized in that a mixture of recycled furnace gas is used as the blast furnace wind lind is used from oxygen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Gestell rückgeführte Gichtgasmenge etwa derjenigen Stickstoffmenge entspricht, die bei der Sauerstoffgewinnung aus Luft vom Sauerstoff abgetrennt ist2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of furnace gas returned to the frame corresponds approximately to that amount of nitrogen that is used in the extraction of oxygen from air is separated from the oxygen 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß csit der dem Sauerstoff beigegebenen Gichtgasmenge die Angleichung des Wärmebedarfs3. The method according to claim 1, characterized in that csit is added to the oxygen Blast furnace gas the equalization of the heat demand en das Angebot für den Hochofen reguliert wird.en the supply for the blast furnace is regulated. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus regeneriertem Gichtgas und konzentriertem Sauerstoff besteht.4. The method according to claim 1, characterized in that the mixture of regenerated There is blast furnace gas and concentrated oxygen.
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