DE2166408A1 - Verfahren zum herstellen eines reduktionsgases - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines reduktionsgasesInfo
- Publication number
- DE2166408A1 DE2166408A1 DE19712166408 DE2166408A DE2166408A1 DE 2166408 A1 DE2166408 A1 DE 2166408A1 DE 19712166408 DE19712166408 DE 19712166408 DE 2166408 A DE2166408 A DE 2166408A DE 2166408 A1 DE2166408 A1 DE 2166408A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reducing gas
- plasma
- plasma torch
- temperature
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
- C21B5/002—Heated electrically (plasma)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
Ausscheidung aus P 21 Jl 045.2 vom 23.6.I971
Centre de Recherches Metallurg!ques - Centrum voor
Research In de Metallurgie - association sans but lucratif Vereniging zonder Winstoogmerk;
4-7, rue Montoyer, Bruxe He s/Be Igi en
Verfahren zum Herstellen eines Reduktionsgases
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Reduktionsgases unter Verwendung eines Plasmabrenners, dem
ein gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoff und ein Verbrennungsgas zugeführt werden und in dem die Umsetzung
des Kohlenwasserstoffes zu einem Reduktionsgas hoher Temperatur erfolgt.
Für die Reduktion von Erz mit reduzierenden Gasen ist es, beispielsweise aus der DL-PS 28 565, an sich bekannt,
Plasmabrenner zum Herstellen des Reduktionsgases zu ver-
409809/0590
- 2 ORIGINAL INSPECTED
wenden und diese mit einem zu reformierenden Brennstoffgemisch zu speisen. Ein auf diese Weise erzeugtes
Reduktionsgas führt aufgrund der höheren erzielbaren Temperaturen und aufgrund geringeren Anfalles an Verunreinigungen
zu ökonomischerer und qualitativ verbesserter Stahlerzeugung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von Reduktionsfc
gas nach dem eingangs genannten Verfahren weiter zu verbessern und ein Verfahren anzugeben, bei dem insbesondere
Unzulänglichkeiten herkömmlicher Plasmabrenner aufgrund
im Betrieb auftretenden Verschleißes durch verbesserte Erzeugung und Aufrechterhaltung des Plasmabogens möglichst
ausgeschaltet und die noch immer vorhandenen restlichen Verunreinigungen im Reduktionsgas weiter reduziert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäi dadurch gelöst, daß die
Erzeugung und/oder Erhitzung des Plasma mittels elektro-P magnetischer Induktion unter gleichzeitiger Regelung der
Temperatur des erzeugten heißen Reduktionsgases erfolgt.
Es wird also nach der Erfindung von der auf anderen Gebieten der Technik, nämlich in der Hochenergiephysik, entwickelten
Möglichkeit Gebrauch gemacht, mittels elektromagnetischer Induktion ein Plasma zu erzeugen und zu beeinflussen, und
diese Technik wird in dem Teil einer Hochofenanlage angewandt,
— 3 — 409809/0590
■:em die Bereitstellung eines Reduktionsgases und dessen
Injektion in den Hochofen obliegt. Gegenüber herkömmlichen Plasmabrennern weist dabei die erfindungsgemäße Anwendung
der elektromagnetischen Induktion wesentliche Vorteile auf, so vor allem in apparativer Hinsicht wegen Portfalles von
Elektroden, wodurch wesentliche Verschleißelemente vermieden sind, also die Bereitstellung des Reduktionsgases
infolge seltenerer Betriebsunterbrechungen und Reparaturarbeiten verbilligt und verbessert wird. Bei der erfindungsgemäßen
Erzeugung des Plasma unter Verwendung der Technik der elektromagnetischen Induktion werden dabei zugleich die aus
der Praxis bekannten Probleme und Unzulänglichkeiten hinsichtlich des angestrebten konstanten Dauerbetriebes relativ
einfach beherrscht. Schließlich wird die ohnehin schon relativ geringe Verunreinigung des mittels eines Plasmabrenners erzeugten
Reduktionsgases durch die Erfindung noch spürbar weiter verringert, da bei Erzeugung und Beeinflussung des
Plasma mittels der Technik der elektromagnetischen Induktion keinerlei Rauchentwicklung in der Reaktionszone mehr auftritt;
die Erfindung führt' also außer den apparativen Vorteilen zu einem qualitativ verbesserten Reduktionsgas.
Es kann besonders zweckmäßig sein, den Plasmabrenner"im
Inneren einer normalen Windform eines Schachtofens anzuordnen. Dadurcn werden Installationen aus speziellen hitze-
beständigen Teilen für die Weiterleitung des reformierten heißen Gases eingespart. Das mittels des Plasmabrenners
erzeugte bzw. schon vorhanden gewesene, aber auf die notwendige hohe Temperatur gebrachte reformierte Gas wird in
die Blasformen und vorzugsweise durch die Windformen des Schachtofens in diesen injiziert. Da das über den Plasmabrenner
in den Schachtofen gelangende Reduktionsgas eine extrem hohe Temperatur aufweist, können bemerkenswerte
Mengen an Koks eingespart werden, die ansonsten durch ihre Verbrennung in den Blasformen, die notwendige Wärme für den
Ablauf der Reduktionsreaktion im Schachtofen zu liefern hätten.
Da mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens aus den obengenannten Gründen auf besonders wirtschaftliche Weise ein
extrem reines und überaus hocherhitztes Reduktionsgas (mit Temperaturen von mindestens 18OO°C) erzeugt und in die
Blasformen injiziert wird, stellt dieses Verfahren eine besonders ökonomische Verbesserung in dem Bemühen dar, den
"klassischen" heißen Wind zum Betrieb des Schachtofens wenigstens teilweise zu ersetzen. Dieses in bedeutendem Umfange
die herkömmliche Verwendung von Koks ersetzende, aus dem Plasmabrenner gelieferte Reduktionsgas weist im wesentlichen
hohe Anteile an CO, Hp und Np auf und stellt in
besserer V/eise als der Koks - der teilweise nebenher weiterbenutzt werden kann - die Erwärmung und Reduktion der Charge
4 09809/05 90 - - 5 -
im Schachtofen (insbesondere Hochofen) sicher.
Zur Gewinnung des Reduktionsgases werden dem Plasmabogen im Plasmabrenner die gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffe
in geeignetem Mischungsverhältnis zugeführt, beispielsweise in Form von Erdgas, Heizöl oder dergl.j
das ferner zugeführte sauerstoffhaltige Verbrennungsgas,
z.B. Sauerstoff, Wasserdampf, Luft oder beliebige andere gasförmige Mischungen mit einem Gehalt an Np, Op, Hp,
Ho0* CO* ^p' werden gleichzeitig in den Plasmabrenner
eingegeben und leiten eine teilweise Oxydation der Kohlenwasserstoffe zu CO und Hp ein, d.h. eine Umwandlung
in ein reformiertes Gas hoher Temperatur, welches dann als Reduktionsgas in die Blasformen eines Schachtofens
injiziert wird.
Da es Zweck des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Reduktionsgases ist, mindestens einen Teil des in
den Ofen eingeblasenen Windes bzw. der zur Erzeugung dieses Windes herkömmlicherweise benötigten Koksmengen zu ersetzen,
indem stattdessen dieses Hochenergie-Reduktionsgas in den Schachtofen injiziert wird, wird es ztnrarzweckmäJSigerweise
auf die Flammentemperatur des "klassischen" Ofenganges gebracht. Daraus ergibt sich eine umso höhere Einsparung an
Koks, je stärker die ansonsten zu verwendende Windmenge ver-
- 6 409809/0590
ringert wird, ohne die anderen Betriebsbedingungen zu beeinflussen, so daß fortan Winderhitzer geringerer
Leistung verwendet oder diese sogar ganz vermieden werden können, falls die Menge und die Temperatur des heißen
reformierten und zu injizierenden Gases genügend groB bzw. hoch ist. Die Temperatur des zu injizierenden reformierten
Gases wird also zweckmäfigerweise auf einen solchen Wert als optimalen Wert eingestellt, der der Temperatur des
P "klassischen" Ofenganges entspricht.
Besonders zweckmäßig im Hinblick auf einen günstigen Wirkungsgrad bei der Zurverfügungstellung des Reduktionsgases ist es,
dem Plasmabrenner ein bereits reformiertes und durch herkömmliche Mittel vorerhitztes Gas zur Aufheizung auf die optimale Temperatur
zur Verfügung zu stellen. Durch einen derartigen Betrieb des Plasmabrenners mit bereits vorerhitztem Reduktionsgas wird
der ganz erhebliche zusätzliche wirtschaftliche Vorteil erzielt, dal die Kalorien zum Vorerhitzen des in den Plasmabrenner
einzuführenden Reduktionsgases auf beliebige andere herkömmliche, inbesonders wirtschaftlichere Weise zur Verfügung gestellt
werden als durch Bereitstellen der entsprechenden Energie für die elektromagnetische Betriebseinrichtung des Plasmabrenners.
Es werden die klassischen Verfahren herangezogen, um die Erhöhung eines niedrigen Energieniveaus des Gases billiger als ·
mittels eines Plasmabrenners sicherzustellen; und der Plasmabrenner selbst wird dazu benutzt, die extrem hohe Temperatur
bereitzustellen, also das hohe Energieniveau sicherzustellen.
409809/0590
Durch diese Zweiteilung des AufheizungsVorganges für das
in den Schachtofen zu injizierende Reduktionsgas bleiben
einmal die oben schon ausgeführten Vorteile der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beibehalten und andererseits
ist, insgesamt gesehen, dieser Betriebsablauf besonders wirtschaftlich.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß angewandten Plasmabrenners ist es, daß die Temperaturbeeinflussung in
ebenfalls besonders wirtschaftlicher Weise insbesondere eine genaue Temperaturregelung bei relativ geringem apparativem
Zusatzaufwänd ermöglicht ist. Diese Temperaturregelung erfolgt, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, zweckmäßig
durch Beeinflussung der Prequens und/oder insbesonders der Stärke des Stromes für den Betrieb des auf Basis der elektromagnetischen
Induktion arbeitenden Piasmagernators, also über die Generatorintensität, d.h. den Ionisationsstrom für
das zu reformierende bzw. nur noch aufzuheizende Gasgemisch.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird zuzusätzlich zu oder statt dieser Temperaturregelung des Reduktionsgases
(über den Betriebsstrom des Plasmagenerators) eine Temperaturregelung des gewonnenen Reduktionsgases durch Beeinflussung
der Zusammensetzung der Zufuhr für das im Plasmabrenner zu reformierende Gasgemisch ausgeführt. Es wird also für die
Temperaturregelung von den bekannten Gesetzmäßigkeiten der
409809/033 0
chemischen Reaktion des Reformierens der Kohlenwasserstoffe
mit Sauerstoff Gebrauch gemacht. Gemäß diesen allgemeingültigen Reaktionsgesetzen ergibt sich eine Energiebilanz
und eine Endtemperatur, die vom Volumen und von der Natur des der Reformierung unterworfenen Gasgemisches direkt abhängig
ist". In praktischer Verwertung dieser Erkenntnisse wird daher die Temperatur des im Plasmabrenner erzeugten
Reduktionsgases dadurch beeinflußt, daß in die Zusammen-P
Setzung derjenigen Speisegase eingegriffen wird, die Anlaß
sind für den Ablauf der Reaktion im Plasmabrenner; denn die Energiebilanz jedes dieser zugeführten Gase ist voneinander
unterschiedlich, und diese Gegebenheit wird zur Erhöhung oder Erniedrigung der Endtemperatur des Verfahrensproduktes am Ausgang des Plasmabrenners vorteilhaft heran gezogen,
indem die der Reformierung im Plasmabrenner zu unterwerfenden Gase in für die gewünschte Temperatur geeigneter
Dosierung zugeführt werden, was ohne apparative Schwierigkeiten durchführbar und meßtechnisch überwachbar
ist und noch zusätzlich zur Temperaturregelung über den Betriebsstrom erfolgen kann.
Diese Temperaturregelung weist ganz besondere Vorteile im Hinblick auf den beschriebenen Verwendungszweck des Verfahrensproduktes
am Ausgang des Plasmabrenners auf, da eine feine und genaue Temperaturregelung, ohne Zufuhr von Balaststoffen
oder Premdgasen in die Reaktionszone, erfolgt, also
40980 9/059 0 ~9~
~9~ 21664
die eingangs geschilderten günstigen Bedingungen hinsichtlich des Betriebes eines Hochofens mit dem erfindungsgemäß
gewonnenen besonders reinen Reduktionsgas durch diese Temperaturbeeinflussung nicht beeinträchtigt werden.
Während die beschriebene Temperaturregelung in dem niederenergetischen Stadium des Ablaufes eingreift, ist daneben
oder stattdessen auch die vorbeschriebene Temperaturregelung im hochenergetischen Stadium des Verfahrensablaufes, d.h.
Beeinflussung des Betriebsstromes möglich, und eine Überlagerung dieser Eingriffe ermöglicht es, allen Betriebserfordernissen
hinsichtlich der Verwendung des Reduktionsgases ■ für einen Schachtofen optimal zu genügen.
Die Anwendung des erfindungsgemäß erzeugten hochenergetischen Reduktionsgases erlaubt es zwar, den Aufwand an Koks in einem
Schachtofen auf einen sehr geringen Anteil der herkömmlichen Menge herabzusetzen, theoretisch sogar auf den Wert Null abzusenken;
in der Praxis wird jedoch eine Restkoksmenge in der Größenordnung von 10 - 80 kg je Tonne weiterhin benutzt. Die
Bedeutung dieses Koksrestes liegt darin,die Kohlung des aufbereiteten
Metalles zu Ende zu führen, die durch injiziertes CO erst zum Teil bewirkt wurde, und gegebenenfalls die
Boudouard-Reaktion oder die "solution loos"-Reaktion entsprechend
zu beeinflussen.
- 10 -
4 09809/0590
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Maßnahmen beschränkt, sondern umfaßt auch alle fachmännischen
Abwandlungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen Merkmale einschließlich der für das erfindungsgemäße
Verfahren typischen Vorrichtungen zum Ausüben des beschriebenen Verfahrens.
-11 -
409809/0590
Claims (6)
1.) Verfahren zum Herstellen eines Reduktionsgases unter Verwendung eines Plasmabrenners, dem ein gasförmiger
oder flüssiger Kohlenwasserstoff und ein Verbrennungsgas zugeführt werden und in dem die Umsetzung des
Kohlenwasserstoffes zu einem Reduktionsgas hoher Temperatur erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Erzeugung und/oder Erhitzung des Plasma mittels elektromagnetischer Induktion unter gleichzeitiger Regelung
der Temperatur des erzeugten heißen Reduktionsgases erfolgt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugen und/oder Aufheizen des Reduktions^gases
mittels wenigstens eines im Innern der Blasformen des Schachtofens angeordneten Plasmabrenners erfolgt.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Schachtofen zu injizierende Reduktionsgas
im Plasmabrenner auf die Flammen-Temperatur des "klassischen" Ofengan^es gebracht wird und den herkömmlichen Wind wenigstens
teilweise ersetzt.
-12 -
4098Q3/059Q
4.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Plasmabrenner
vorzugsweise ein bereits reformiertes und durch bekannte Mittel vorgeheitzes Reduktionsgas zugeführt
wird, das beim Durchgang durch den Plasmabogen erhitzt und dann in die Windformen eines Schachtofens injiziert wird.
5.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
* dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturregelung über
Beeinflussung des Stromes für Betrieb des Plasmabrenners erfolgt.
6.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5*
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des heißen Reduktionsgases auf seinen optimalen Wert durch Eingriff
in die Zusammensetzung der Mischung der dem Plasmabrenner
zugeführten Gase geändert wird.
^09 809/ S 9O
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE752793 | 1970-06-30 | ||
BE756555 | 1970-09-23 | ||
BE762676A BE762676A (en) | 1971-02-08 | 1971-02-08 | Injecting gas into a shaft furnace |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2166408A1 true DE2166408A1 (de) | 1974-02-28 |
DE2166408B2 DE2166408B2 (de) | 1978-01-05 |
DE2166408C3 DE2166408C3 (de) | 1978-08-31 |
Family
ID=27159344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712166408 Expired DE2166408C3 (de) | 1970-06-30 | 1971-06-23 | Verwendung eines Plasmabrenners, der vorzugsweise im Innern der Blasform eines Schachtofens, insbesondere Hochofens, angeordnet ist |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2166408C3 (de) |
LU (1) | LU63434A1 (de) |
NL (1) | NL7109013A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2463811A1 (fr) * | 1979-08-21 | 1981-02-27 | Westinghouse Electric Corp | Procede et appareil pour chauffer electriquement un haut fourneau |
EP0157917A2 (de) * | 1983-11-29 | 1985-10-16 | Hüls Aktiengesellschaft | Reduktion von Metallverbindungen |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4421553A (en) * | 1980-05-06 | 1983-12-20 | Centre De Recherches Metallurgiques | Process for operating a blast furnace |
-
1971
- 1971-06-23 DE DE19712166408 patent/DE2166408C3/de not_active Expired
- 1971-06-29 LU LU63434D patent/LU63434A1/xx unknown
- 1971-06-30 NL NL7109013A patent/NL7109013A/xx active Search and Examination
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2463811A1 (fr) * | 1979-08-21 | 1981-02-27 | Westinghouse Electric Corp | Procede et appareil pour chauffer electriquement un haut fourneau |
EP0157917A2 (de) * | 1983-11-29 | 1985-10-16 | Hüls Aktiengesellschaft | Reduktion von Metallverbindungen |
EP0157917A3 (de) * | 1983-11-29 | 1986-03-19 | Hüls Aktiengesellschaft | Reduktion von Metallverbindungen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2166408C3 (de) | 1978-08-31 |
DE2166408B2 (de) | 1978-01-05 |
DE2131045A1 (de) | 1972-01-27 |
NL7109013A (de) | 1972-01-03 |
LU63434A1 (de) | 1971-09-24 |
DE2131045B2 (de) | 1975-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102019217631B4 (de) | Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz | |
DE3544792C2 (de) | ||
DE2403780C3 (de) | Verfahren zum Verhütten von Metalloxyd | |
WO2017050704A1 (de) | Verfahren zur thermischen spaltung von kohlenwasserstoffen und korrespondierende vorrichtung | |
WO2023030956A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer eisenschmelze | |
DE2166408A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines reduktionsgases | |
AT511243B1 (de) | Hüttentechnische anlage mit effizienter abwärmenutzung | |
EP0031034B1 (de) | Verfahren zum regelbaren Aufkohlen oder Erwärmen in Schutzgas von Werkstücken aus Stahl | |
DE3121975A1 (de) | "verfahren zum betrieb eines hochofens" | |
DE2839794C3 (de) | Verfahren zur Verarbeitung hüttenmännischer Zwischenprodukte, sulfidischer Erze und/oder Erzkonzentrate | |
EP0596095B1 (de) | Verfahren und einrichtung zum erhitzen und schmelzen von stückigem eisenschwamm | |
DE4306710C2 (de) | Verfahren und Anlage zur direkten Reduktion von Eisenoxiden | |
DE905974C (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gasen mit einem bestimmten Kohlenoxyd-Wasserstoff-Verhaeltnis, insbesondere fuer die Erzreduktion | |
DE822089C (de) | Verfahren zur unmittelbaren Gewinnung von Stahl aus Eisenerzen und Schrott | |
DE3690575C2 (de) | Verfahren zum Verbrennen von Kohlestaub | |
EP0521523A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Kupolofens | |
DE741825C (de) | Verfahren zur Herstellung von Magnesiumoxyd und Schwefeldioxyd durch Reduktion von Magnesiumsulfat | |
DE2512178A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum einbringen heisser reduktionsgase in einen schachtofen | |
DE2715977C2 (de) | Verfahren zur Heißbrikettierung von Kohle/Koksmischungen | |
DE952819C (de) | Verfahren zum Vergasen von Kohle im Schachtofen bei gleichzeitiger Gewinnung von Eisen | |
AT128326B (de) | Verfahren zur Verminderung des spezifischen Brennstoffverbrauches und Regelung der Temperatur in metallurgischen Öfen aller Art. | |
DE562185C (de) | Verfahren zur Einfuehrung des Windes in Hochoefen | |
DE2608924C3 (de) | Verfahren zum Frischen einer kohlenstoffhaltigen Eisenschmelze | |
DE626294C (de) | Verfahren zum unmittelbaren Herstellen von fein verteiltem Eisen | |
DE515982C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von hochwertigen, brennbaren Gasen aus bituminoesen Stoffen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: HAFNER, D., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 8500 NUERNBERG |