DE2166408C3 - Verwendung eines Plasmabrenners, der vorzugsweise im Innern der Blasform eines Schachtofens, insbesondere Hochofens, angeordnet ist - Google Patents

Description

lie I rtiiiilung hell iff I die Verwendung eines Plasma tu ι !huts, der vorzugsweise im Innern der Blaslon.i eines Si hachtiifens. insbesondere Hochofen·., angeord η-, ι ist und dessen Ausg.mg die lnr*kiiiinso(iiuing /um Iti'i/iercii eines Reduktioiisgases im den Sch.ichtolcM d.ii'siclli - insbesondere n.iih I l.iiiplpatent Jl JI(Hi. Anspruch K. /um I uhren eines Siliailitofens. insbesoii den· eines Hochofens.

in ike Reduktion von Ti/ in.! reiluzieienden GaMM ist es, beispielsweise aus der DO-PS 28 %.■>, an sich bek innl. ι laviiulHciiiier zum Hi ι stellen dt--* Re.li.k liuMsgasi" /u vci wenden und .hc-e mit emeiii /ii iclonnieieiiilen 1111-!IMSiIiIJgCInISIh /ii speisc'i I in aiii diese W.-.se ii/engtes Reduktionsgas fiilul .nilgniinl del holicieii ei/lelbareii I einpei .il-iien nnl .ι;ιΙμι i.iul i't-iiMi ereil -Viiallcs .im Veinnit niiL"ingeii /n nkiiMinin si heu ι iiiii i|ii.ili|.itiv vet bes->crtci M.ihlet/ciigiing iiigi -llsiiii ,'liihkeileii im einen l'lasm.ibi enner als •.nil heu /ii ι UsSL¹Ii Ullrich sieh an Mih I» -k.iinit. so im KaIiMKiI dei evperiiiiiMilellen I lot lilemptT.ilur IMlVMK i !*. V ; ' M ι 1¹II U lit' ck k I I ('Il M Γ III"! IM IllT I N'illk ! !' Il I zur I ·-..i■· .· h/w ΛιιΙιιί htei Ii.lining eines Plasm.ι.

ι ι .-I-, ■ -.- -I)-.·' I Ii ii lih -. i|ik-n/ l'l.f-m il'i i'Miier·· m i; kl:.- I . - i ' -k \, I ' ! I 1'IMI .lh S JKS inlei I I i'll ¹I i-i; r. . V 1'1.ISIlI₁I ■ ill NlV". Si IeIi !ist. \ I ll I / ( Mh il Sii- 1 in

Aus der GB-PS 10 68 174 ist die Verwendung eines Plasmabrenners zur Umwandlung von Luft in ein Plasma bekannt, mit dem Ziel, eine metallische Charge in einem Elektroofen zu behandeln, wobei Kohlenwasserstoffc als Bestandteile des Plasma nicht in Betracht gezogen sind.

Aus der DE-OS 15 08 032 ist die Behandlung einer Mineraliencharge auf elcktromciullurgischem Wege mittels eines aus Gasen gewonnenen Plasma bekannt, welches mit großer Geschwindigkeit gegen das Bad geschleudert wird, das sich auf dem Grunde eines Elektroofens zwischen dessen Elektroden hindurchbewegt. Diese spezielle Verwendung von Plasma zur Beeinflussung der Vorgänge in einem Elektroofen steht

^IS ersichtlich in keinem technologischen Zusammenhang mit den Vorgängen und Problemen, die Grundlage einer Plasmabrenner-Verwendung eingangs genjnnter Art sind, weil die Verwendung von Keduktionsgasen in Schachtöfen, insbesondere Hochofen, auf die abwärts

-'" wandernde Charge /ii ihrer Reduktion gerichtet ist. also nicht juf eine Charge im einem Schmelztiegel.

Der Erfindung liegt die Aufgahc zugrunde, für die an sich bekannte Reduktion von Lr/ mit reduzierenden Gasen unter Vciwendung eines Plasmabrenners /um

--"> Herstellen des Reduktionsgases den durch das Hauptpatent gcsi hulzten Plasmabrenner optimal im Sinne sparsamen I insai/es von Koks hei -Viifrechteihaltung der an sich bewahrten Betriebsbedingungen im Hochofen einzusetzen, wozu der an sich durch die höheren ei zielbaren Temperaliiren zu rrwariendi· größere Verschleiß des angewendeten l'lasmabrenncrs möglichst ausgeschaltet und die bei herkömmlicher Anwendung von Plasmabrennern im vorliegenden /usammenhang verbleibende Verunreinigung im Re

•' dukiionsgas weiter reduziert weiden soll.

Die Aufgabe wird erfindungsyem.UJ durch die eingangs genannte Verwendung eines Plasmabrenners gelöst, indem dabei dem Plasmabrenner ein gasförmiger oder llüssiger Kohlenwasserstoff und ein Verhren-

"' mingsgas zugeführt werden und in dem Plasmabrenner die Umsetzung des Kfihlenw asset stoffes zu dem Reduktionsgas hoher Temperatur erfolgt und diese rcmperaliir des Reduktionsgases vor dessen Verlassen des Plasmabrenners auf die I laninieniemperatur »klas-

i' sivehen Ofenganges gebracht und durch dieses den Plasmabrenner verlassende Reduktionsgas herkömmlicher Wind wenigstens teilweise ersetzt wird.

Die angestrebte Verschleißminderung trill also dadurch ein. daß lcdiglnh die I lanimentemperanir des

'" sogenannten klassuihen Ofcugangcs zum Eingriff in den Ablauf der Schachtofen Vorgänge herangezogen und dabei der herkömmliche-weisi· angewandte Wind vv CMIp leu. teilweise durch das Reduktionsgas geda'mpf ler Temperatur ersetzt wird Dieses Reduktionsgas weist besonders hohen Reinheitsgrad auf. weil /ii seiner Gewinnung die .ins der Hochtemperatur Physik be k.innleu !'I.!-,in,ihn Μπιτ atnveiulhar sind, deren Iktriebsweise auf der Anwendung elektromagnetischer Induktion beruht Dadurch m.imiIicIi tritt keinerlei

'■" Rauchentwicklung im der Re.iklioiiszone mehr .inf. und die erfindiingsgemaße Wrwei-dung des Pl ism.ibrenners nach dem I laiipipalenl fuhrt si /nut außer zu app.iMtivcii Vorteilen .null /n einem ,|iiahtativ vi-thesserien Reduktionsgas.

I )iesi.· Vi irti.-illi.ifti'fi Ri-sull.iu ik-i ei Inulini(jSL!cmaßcii \ iTvvciuhiiif-' .les l'l.ts'ii.ibiriniei'- ii.it It dein llaiiplpa lent weiden noch ίλΙιίγ.ίΙ wenn ..'email einet zweckmäßigen Weile, l'iltlunj' de. nirliegeiulcn lifin

dung dem Plasmabrenner ein bereits reformiertes und durch bekannte Mittel vorgewärmtes Reduktionsgas zugeführt wird, das beim Durchgang durch den Plasmabogen des Plasmabrenners erhitzt wird, ehe es in die Blasform des Schachtofens injiziert wird.

Diese Weiterbildung führt auf ein besonders wirtschaftlich gewonnenes, extrem reines und überaus hocherhilzbares Reduktionsgas (mit Temperaturen von mindestens 1800" C), und sie stellt insbesondere auch eine sehr ökonomische Verbesserung in dem Bemühen der Fachwelt dar, den »klassischen« heißen Wind /um Betrieb eines Schachtofens wenigstens teilweise /u ersetzen. Das in bedeutendem Umfange die herkömmliche Verwendung von Koks ersetzende, aus dem Plasmabrenner gelieferte Reduktionsgas weist iim wesentlichen hohe Anteile an CO, Hj und N> auf. und es stellt in besserer Weise uls der Koks — der teilweise nebenher weilerbenui.'t werden kann — die Erwärmung der Kedbkliun der Charge im Schachtofen sicher.

Auch in diesem Zusammenhang ergibt sich eine umso höhere Einsparung an Koks, je starker die ansonsten «tu verwendende Wmdmenge verringert wird, ohne die anderen Betriebsbedingungen des Schachtofens zu beeinflussen, wenn das durch den Plasmabrenner er/eugtc Hochenergie-Reduktionsgas mit der Flarnmeniemperatur des »klassischen« Ofenganges in den Schachtofen inji/iert wird; dadurch ist der Einsat/, von Winderhitzern geringerer Leistung möglich, sofern Winderhitzer nicht sogar ganz überflüssig werden, fallls nämlich die Menge und die Temperatur des heißen, reformierten und /u injizierenden Gases genügend yroH ist.

Ihnen die vorerwähnte zusätzliche Maßnahme, dem Plasmabrenner ein bereits reformiertes und durch herkömmliche Mittel vorgewärmtes Reduktionsgas zuzuführen, wird dabei der ganz erhebliche zusätzliche wirtschaftliche Vorteil erzielt, daü die KaIm ten /um Voierwarmen des in den Plasmabrenner einzuführende Reduktionsguses auf beliebige andere, herkömmliche und insbesondere wirtschaftliche Weise zur Verfügung gestellt werden können, so daß insoweit entsprechende Energie für die elektromagnetische Betriebseinrichtung iles Plasmabrenners selbst eingespart werden kann. Denn die Verwendung klassischer Erwarnuingsverfah ren zur Erhöhung des zunächst niedrigen Energieniveaus des Gases kann billiger sein als der entsprechende Aufwand /um Betrieb des Plasmabrenners. Der Plasinahrenner selbst wird il.iiin nur noch dazu hcmii/t. die extrem hohe Temperatur bereitzustellen, also das Energieniveau zusätzlich anzuheben. Durch diese Zweiteilung des Auihci/ungsvorgangcs für das in den Schachtofen /u iii|i/ierendc Reduktionsgas bleiben einerseits die schon dargelegten Vorteile der ciTni diingsgemäßen Verwendung des Plasmabrenners heibe hallen, während andererseits insgesamt gesellen ein besonders wirtschaftlicher Betriebsiiblauf erziel) wird

line /weckmäßige Weiterbildung der liiimliing besieht datin, eine Temperaturregelung des heißen Reduktioiisg.ises über Beeinflussung des Stromes fur den Beiriet) des l'lasinabrenncis vorzunehmen, weil dadurch eine besonders genaue Temperaturregelung ermöglicht wird, ohne zusätzliche verfahrenstechnische Eingriffe in den Iteiriehsabluiif zu erfordern

Verfahrenstechnisch besonders interessant kann es sein, gemäß einer anderen oder zusätzlichen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung eine Temperaturvariation des heißen Reduktionsgases über Eingriff in die's Zusammensetzung der Mischung der dem Plasmabrenner zugefühnen Gase vorzunehmen, womit also von der bekannten Gesetzmäßigkeit der chemischen Reaktion des Reformierens der Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff Gebrauch gemacht wird. Gemäß diesen allgemein

tu gültigen Reaklionsgcscizien ergibt sich eine Energibilanz. und eine Endtemperatur.die vom Volumen und von der Natur des der Kefurmieriing unterworfenen Gasgemisches direkt abhängig ist. Iu praktischer Verwertung dieser Erkenntnisse wird daher die

!·"> Temperatur des im Plasmabrenner erzeugten Reduktionsgases dadurch beeinflußt, daß in die Zusammensetzung derjenigen Speisegase eingegriffen wird, die Anlaß sind für den Ablauf der Reaktion im Plasm: brenner: denn die Energiebilanz, jedes dieser zugeführt _n Gase ist voneinander unterschiedlich, und diese Gegehenheit wird zur Erhöhung oder Erniedrigung der Emllemperaliir des Verfahrensprodiiktes am Ausgang des Plasmabrenners voneilhali herangezogen, indem die der Reformierimg im Plasmabienner zu unterwerfenden

2"> Ciase in für die gewünschte Temperatur geeigneter Dosierung zugeführt werden, was uhne apparative Schwierigkeiten durchlührhar und inellicihiiisch über· wachbar ist und noch zusätzlich zur lemperattirrege hing über ilen IL'trichsstroni erfolgen kann.

«ι Diese Temperaturregelung weiit L''¹"'' bcMmdcie Vorteile im Hinblick auf den beschriebenen Verwen Jungs/weck des Verfahrensprodukics .im Ausgang des Plaiinabreiiners auf, d.i eine leine und genaue Teinperaltii regelung, ohne Zufuhr von Ballaststoffen

Ii odei I remdgascri m die Reaktimis/niie. erfolgt, al'.o die eingangs geschilderten günstigen Bi.-duigimgcn hinsieht IkIi de» Betriebes eines Hochofens nut dem ciTindungs gemäß gewonnenen besonders uinen Reduktionsgas dtirih diese Teinper.ilurbecmfliissung im hl hcciiilräih

»■' ligt werden.

Wahrend die beschriebene Temperaturregelung in dem nicilerenergetischeii Stadium des Ablaufes ein greift, ist daneben oder stau dessen auch die vorbeschriehcne 'Temper.itiirregelung im hochenergcti

ii sehen Stadium des Verf.ihrens.iblaiifes. d. h. Beeinflussung des Betriebsstroiiies mogln h. und eine Überlagerung dieser Eingnlfe ermöglicht es. allen Betriebserfordernissen hinsu hllich der Verwendung des Rediiklions gases fur einen Schachtofen optimal /n genügen

in Die Anwendung des crfmdungsguiial) erzeugten hin heiiergetisclien Keduktionsg.ises eil.iiibi es /war den Aufwand an Koks in einem Schachtofen auf einen sehr geringen Anleil der ticikommliclKii Menge herabzusetzen, theoretisch sogai iiif den Wen Null

■ ab/iisenken, in der Pr,ms wird icdoch eint Restkoks menge in der GroUenoidnrng von Hl-- Kt) kg te loiine weiterhin benutzt. Die Bedeutung dieses Koksresies hegt ilarin. die Kohltiug des .iiilbeieiteten Mci.illes /ii I nde /u fühlen, die durch iii|i/iertes ( O erst /iiiu Ieil

'D bewirkt wurde, und gegebenen!.ills die Bouclmiaid Re aktion oder die »solution I ims« Reaktion enispiechend zu beeinflussen.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verwendung eines Plasmabrenners, der vorzugsweise im Innern der Blasform eines Schachtofens, insbesondere Hochofens, angeordnet ist und dessen Ausgang die Injektionsöffnung zum Injizieren eines Reduktionsgases in den Schachtofen darstellt — insbesondere nach Patent 21 JI 045, An spruch 8. —. zum Führen eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens, wobei dem Plasmabrenner ein gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoff und ein Verbrennungsgas zugeführt werden und in dem Plasmabrenner die Umsetzung des Kohlenwasserstoffes zu dem Reduklionsgas hoher Tempera tür erfolgt und diese Temperatur des Reduktionsgases vor dessen Verlassen des Plasmabrenners auf die llamnienteinperatur »klassischen« Ofenganges gebracht und durch dieses den Plasmabrenner verlassende Reduklionsgas herkömmlicher Wind wenigstens teilweise ersetzt wird.

2 Verwendung eines Plasmabrenners nach An spruch I. wobei dem Plasmabrenner ein bereits reftirmiei les und durch bekannte Mittel vorgcwiimi !•.'s Reduktionsgas zugeführt wild, das beim Duich gang durch den Plasiuahogen des Plasinabrenncis erhitzt wird, ehe es in die Blasform des Schaihtofens iii|iziert wird.

1. Verwendung eines Plasmabrenners nach An spruch I oder 2 unter Vornahmt'eine:* Iiiiiperatur regelung des heißen Redtiktionsgases ul>cr Deem MiISSiIiIg des Stromes für Jen Bell ich de·· Plasma brcnriers.

t. Verwendung eines Pi ism.ibreiii'.ers n.it Ii wenig sums einem der <\iis|>niclic I l>ii I i'iiler Vornahme einer 1 emperaliirvanalioii des heißen Rcdiiklioiisg.ises übe,- T.ingrilf in die Zusammensetzung der Misiliung ihr dem l'la*>.:ial)ii liner /ugeluhiteii Gase