DE2059413C3

DE2059413C3 - Verwendung von Kohle als Zusatzbrennstoff in Hochöfen

Info

Publication number: DE2059413C3
Application number: DE2059413A
Authority: DE
Inventors: Leonard Messer; Philip Louis Woolf
Original assignee: American Minechem Corp
Current assignee: American Minechem Corp
Priority date: 1969-12-05
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1979-01-11
Also published as: GB1341689A; DE2059413B2; DE2059413A1; US3775070A

Description

Beim Betrieb von Hochöfen, in die Eisenerz, Grobkoks und Flußspat oben aufgegeben werden, während durch die Blasformen erhitzte Verbrennungsluft (Hochofenwind) eingeblasen wird, ist es zum Zwecke der Einsparung des verhältnismäßig teuren Grobkoks bereits bekannt, mit der Verbrennungsluft billigere ZusatzbrennstolTe ejrjzublasen. Als Zusatzbrennstoffe für Kochöfen kommen beispielsweise Naturgas, Brennöi, Koksofengas, Kohlenteer oder Kohle in Frage.

Bei den Zusatzbrennstoffen für Hochöfen wird jedoch häufig auf flüssige oder gasförmige Brennstoffe zurückgegriffen, obwohl die Verwendung von Kohle in Form von Kohlenstaub oder Stückkohle wirtschaftlich gesehen viel günstiger wäre. Der Verwendung von Kohle stehen aber drei sehr gravierende Nachteile entgegen, nämlich die Gefahr von Kohlenstaubexplosionen, der große technische Aufwand, der für ein Einblassystem für Stüc!>.ohle erforderlich ist, und der starke Verschleiß, den das Einblassystem bei der Verwendung von Stückkohle oder Brechkohle ausgesetzt ist.

Die Verwendung von körnigen "der staubförmigen Kohlepartikeln innerhalb von Verbrennungskammern von Feuerungen ist beispielsweise in der DH-PS 3 79 430, der DE-AS 10 14 267, dem DE-Gbm 18 55 174 und der GB-PS 9 93 949 beschrieben.

Die Zuführung eines Kohleschlammes b/w. Kohle-Wasser-Gemisches zum Brennraum einer Feuerung ist in der DF-AS 12 51 899 beschrieben.

Die Pelletisierung von Kohlenstaub durch Herstel lung eines Kohleschlammes bzw. Kohle-Wasser-Gcmisches und durch Umrühren dieses Kohleschlammes unter Zugabe eines Bindemittels ist in der US-PS 33 77 146 und von Kirchberg, H., »Aufbereitung bergbaulicher Rohstoffe«, Band I, Wilhclm-üronau-Verlag, Jena 1953. Seite 287, beschrieben. Die auf diese Weise hergestellten Kohlepellets werden auch als »Kohlenkaviar« bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Maßnahmen für den Betrieb eines Hochofens /u schaffen, wobei einerseits die Verwendung von billiger Kohle als Zusatzbrennstoff ermöglicht sein soll und andererseits die oben geschilderten gravierenden Nachteile der Verwendung von Kohle ausgeschaltet sind, nämlich die Gefahr von Kohlenstaubexplosionen, der große technische Aufwand, der bisher für ein Hinblassystem für Stück- oder Brechkohle erforderlich gewesen ist, und der starke Verschleiß, den das Hinblassystem bei der Verwendung von Stückkohle ausgesetzt ist.

Diese Aufgäbe wird durch die crfindungsgemäße Verwendung von Kohlepellets, die in bekannter Weise durch Umrühren eines Kohlenschlammes unter Zugabe eines Bindemittels hergestellt wurden, als Zusatzbrennstoff für einen Hochofen in der Weise, daß die Kohlepellets zusammen mit der Verbrennungsluft durch die Blasform des Hochofens eingeblasen werden, gelöst.

Die nach dem sogenannten Pctroleum-Flotationsverfahren hergestellten Kohlepellets sind als Zusatz- ϊ brennstoff für Hochöfen hervorragend geeignet. Sie sind auf der einen Seite so fest, daß sie nicht zu Staub zerrieben werden, wodurch die Gefahr einer Kohlenstaubexplosion beseitigt ist, und auf der anderen Seite sind sie so leicht, daß sie ohne Verwendung irgendwelcher Zusatzeinrichtungen von der Verbrennungsluft mitgeführt und in den Brennraum eingetragen werden. Da sie wenig Asche enthalten, ist die Verbrennung nahezu vollständig, so daß erhebliche Mengen an Hochofenkoks eingespart werden können.

π Besonders günstig ist die Verbrennung dann, wenn i'ellets mit einer Korngröße bis etwa 3 Millimeter zur Verwendung kommen.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Kohlepellets, die in der im Patentanspruch beschriebenen

M Weise hergestellt worden sind, als Zusatzbrennstoff für Hochöfen wird vor allem in wirtschaftlicher Hinsicht ein sprunghafter technischer Fortschritt erzielt. Dieses gilt insbesondere deshalb, weil Verfahren zur Herstellung von Kohlepellets, sogenanntem »Kohlenkaviar«,

>i bereits seit langem bekannt gewesen ist, ohne daß die Fachwelt bisher die Verwendung derartiger Kohicpellets als Zusatzbrennstoff für Hochöfen auch nur andeutungsweise vorgeschlagen hat.

Zur Herstellung der Kohlepellets werden die in einer

κι Suspensionsflüssigkeit, z. B. Wasser, verteilten, verhältnismäßig kleinen Kohlenartikeln mit einer Binde- oder Übcrbrückungsflüssigkeit, beispielsweise Öl, Pech und anderen kohlenstoffhaltigen Flüssigkeiten angefeuchtet, was dazu führt, daß die angefeuchtelen Kohleteil-

r, chen zu verhältnismäßig festen Kugeln agglomerieren, die, nachdem sie aus der Suspensionsflüssigkeit abgetrennt worden sind, alle für eine pneumatische Förderung b/w. Einblasung wünschenswerten mechanischen Eigenschaften haben. Derartige Kohlepellcts

■ίο sind weniger abrasiv als Brech- ouVr Stückkohle, und sie sind wegen ihres verringerten Aschcgehaltes besonders als Brennstoff geeignet. Dtrartige Kohlepellcts nehmen, verglichen mit Grob- oder Stückkohle, weniger Flüssigkeit auf, wobei außerdem die mit Brechkohle

-r, oder Staubkohle verbundenen Explosions- und Feuergefahren ebenso vermieden sind wie die besonderen Probleme der Luftverunreinigung und der Umweltverschmutzung. Der durch die Bindeflüssigkeit auf den Kohlepellcts erzeugte Überzug hat gleich/eilig auch

-,o die funktion eines guten Rcdu/.iermittels für das Eisenoxid. Das gute Strömungsvermögen der Kohlepelleis. die Beständigkeit ihrer Zusammensetzung, ihre geringe A^Krasivität und die verringerte Gefahr einer Bodcnablagerung führen somit bei der Verwendung als Zusal/-

Y, brennstoff für Hochöfen /u in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht besonders vorteilhalten Ergebnissen, wobei die gleichen Verhältnisse im wesentlichen auch bei der Verwendung derartiger Kohlepellets als Zusatzbrennstoff bei Kraltwerksölcn o. dgl.

f,o beobachtet werden können.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wjrd im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben, Aus einem Speicher oder Vorrat IO wird Brechkohlc oder Kohlenstaub einer Waschanlage 12 zugeführt, in

derein Kohleschlamm bzw. ein Kohle^Wasser-Gemisch erzeugt wird. Der Kohleschlamm 14 besteht somit im wesentlichen aus festen und in Wasser 18 suspendierten Kohlepartikeln 16, und dieser Köhleschlamm wird

durch die Leitung 40 einem Reaktor 22 zugeführt. Dem Reaktor 22 wird außerdem ein flüssiges, Kohlenstoff enthaltendes Bindemittel aus dem Behälter 20 zugeführt Dieses Bindemittel ist gegenüber der Suspensionsflüssigkeit, d.h. gegenüber dem Wasser 18, und auch gegenüber den Ascheteilen lyophob und gegenüber den Kohleteilchen lyophil, so daß dieses flüssige Bindemittel hauptsächlich die Kohleteilchen benetzt oder überzieht und weniger die Asche und andere inerte Bestandteile des Kohleschlammes. Wenn die Kohlepartikeln 16 die Suspensionsflüssigkeit 18 und das kohlenstoffhaltige flüssige Bindemittel 20 mittels des Rührwerkes 44,46,48,50 in dem Reaktor 22 umgerührt werden, werden dip von dem Bindemittel benetzten Kohlepartikeln zu Kohlepellets bzw. Kohlekugeln mit verringertem Aschegehalt agglomeriert.

Die erhaltenen Kohlepellets werden in derTrennstufe 26 von den feinen Ascheteilen, dem Wasser und anderen mineralischen Bestandteilen getrennt. Die abgeschiedenen Kohlepellets werden einem Injektor 28 zugeführt, durch den sie in einer kontrollierten Menge mit Verbrennungsluft gemischt werden, die in cnen Hochofen 30 eingeblasen wird, der von oben her mit Erz 32, Grobkoks 34 und Flußspat 36 beschickt wird.

Die Größe und Härte der kugelförmigen Kohlepellets kann durch die Wahl der Art und Menge des flüssigen Bindemittels und den Grad, in dem die Mischung umgerührt wird, bestimmt werden. Für den vorliegenden Zweck kat sich eine maximale Korngröße der kugelförmigen Kohlepellets von etwa 3 Millimeter als zweckmäßig erwiesen. Die eingesetzte Bindemittelmengc liegt zweckmäßigerweise bei 5 Gew.-% der festen Bestandteile.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zwei Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Aus Brcch- bzw. Staubkohle wurde ein Kohlenschlamm erzeugt, der 10-40 Gew.-% Feststoffe enthielt. Dieser Kohlenschlamm wurde durch die Einlaßleitung 40 in das Reaktorgehiiuse 38 in dessen Bodenbercich cingcfiihrl, während Kohlenwasserstoff enthaltendes Bindemittel durch die Leitung 42 zugeführt wurde. Die Menge des verwendeten Bindemittels lag, bezogen auf den FcststolTanteil, bei 6-25 Gcw.-%. Der zugeführtc Kohlenschlamm und da^r Bindemittel wurden in dem Reaktor 22 mit einem Rührwerk miteinander vermischt, das Schabeschauleln 44 und Rührflügel 46 umfaßt, die mit einer rotierenden, mit dem rotierenden Innenzylinder 50 verbundenen Antriebswelle 48 verbunden sind.

ί Der im Badenbereich zugeführte Kohlenschlamm und das durch die Leitung 42 zugeführte Bindemittel wurden mittels des Rührwerkes innig miteinander vermischt und strömten dabei zwischen dem rotierenden Innenzylinder 50 und dem Gehäuse 38 nach oben und

in traten dann durch eine vergitterte Auslaßö(Tnung52aus dem Gehäuse 38 aus. Die Kohlepartikeln wurden in den Reaktor 22 zu im wesentlichen kugelförmigen Kohlepellets 24 agglomeriert, und die Kohlepellets wurden nach Verlassen des Reaktors 22 mittels des Siebes

Ii 54 von dem Wasser und den feinen Mineralteilen getrennt, die durch den Ablauftrichter 56 abgeführt wurden. Die fertigen Kohlepellets 24 hatten eine größere Härte und Korngröße als die dem Reaktor 22 zugeführten Kohlepartikeln.

JiI Das Ergebnis ist in der folgenden Tafel enthalten.

TaIeI

Probe des Anteil an Feststoffen (Gew.-%)
J"> Kohlensehlamr.;os

anfänglicher	Aschengehalt	Anteil un
Aschengehalt	der Kohle-	schwerem
	pellets	Brennöl als
		Bindemittel
12,1	7,7	13,6
10,4	4,7	19,4
21,8	4.7	17,2
32,6	5.6	15.0

Beispiel 2

Es wurde im wesentlichen in dergleichen Weise vorgegangen wie im Beispiel 1, wobei innerhalb üos Rcaktors 22, jedoch bei Raumtemperatur und nicht bei einer Temperatur von ca. 38 C gearbeitet wurde. Um bei Raumtemperatur arbeiten zu können, wurde zur Erniedrigung der Viskosität des Bindemittels in Form von schwerem Brennöl als Nebenprodukt ein leichtes Lösungsmittel zugefügt, und zwar, bezogen ;iuf die Menge des schweren Brennöls, in einer Menge von IO-l5Gew.-%.

llier/ii I BIaIl Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Kohlepellets, die in bekannter Weise durch Umrühren eines Kohlenschlammes unter Zugabe eines Bindemittels hergestellt wurden, als Zusatzbrennstoff für einen Hochofen in der Weise, daß die Kohlepellets zusammen mit der Verbrennungsluft durch die Blasformen des Hochofens eingeblasen werden.