DE2257922C3

DE2257922C3 - Method for operating a blast furnace with an auxiliary reducing gas produced from blast furnace gas

Info

Publication number: DE2257922C3
Application number: DE2257922A
Authority: DE
Inventors: Tsutomo Dipl.-Ing. Fukushima; Heinrich Wilhelm Dr.-Ing. Gudenau; Werner Prof. Dr.-Ing. Wenzel
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1972-11-25
Filing date: 1972-11-25
Publication date: 1978-10-05
Also published as: BE807622A; DE2257922A1; DE2257922B2

Description

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Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit einem aus Gichtgas hergestelltem Hilfsreduktionsgas, bei dem ein Teil des Gichtgases regeneriert wird und bei dem das regenerierte Gichtgas in den Schacht des Hochofens wieder eingeblasen wird.The main patent relates to a method for operating a blast furnace with a furnace gas produced auxiliary reducing gas, in which part of the furnace gas is regenerated and in which the regenerated furnace gas is returned to the shaft of the blast furnace is blown in.

Das Neue gemäß dem Hauptpatent besteht darin, daß als Hochofenwind ein Gemisch aus rückgeführtem Gichtgas und aus Sauerstoff verwendet wird. soThe novelty according to the main patent is that as a blast furnace wind a mixture of recycled Blast furnace gas and oxygen is used. so

Wenngleich das Verfahren gemäß dem Hauptpatent bereits eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, insbesondere durch erhebliche Herabsetzung des Koksverbrauches, bewirkt, kann die Möglichkeit nicht ausgeschlossen werden, daß bei Verwendung von konzentriertem Sauerstoff so hohe Temperaturen im Gestell entstehen, daß Schlacke verdampft, die dann im oberen Bereich des Gestelles, also dort, wo die Temperatur abnimmt, kondensiert und somit den Betrieb des Hochofens behindert. Mithin ist es nicht bo oder zumindest nicht immer möglich, das mit dem Sauerstoff in das Gestell einzublasende regenerierte Gichtgas auf eine Temperatur vorzuwärmen, die an sich, insbesondere auch unter Berücksichtigung einer möglichst weitgehenden Wärmeausnutzung anzustreben ist. hiEven though the process according to the main patent already represents a significant improvement in economic efficiency, in particular through a considerable reduction of the consumption of coke, the possibility cannot be excluded that when using concentrated oxygen so high temperatures arise in the frame that slag evaporates, which is then in the upper area of the frame, i.e. where the temperature decreases, condenses and thus the Operation of the blast furnace obstructed. So it is not bo, or at least not always possible, that with the Oxygen to be blown into the rack, preheating of regenerated furnace gas to a temperature which in itself, in particular, taking into account the greatest possible utilization of heat is to be aimed for. Hi

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirtschaftlichkeit des Hochofenbetriebes noch weiter zu vervollkommnen. Dies soll unter anderem durch eineThe invention is based on the object of making the blast furnace operation even more economical to perfect. This is to be achieved, among other things, by a weitergehenden Wärmettusnutzung erreicht werden, die durch eine Beeinflussung der Temperaturverhältnisse im Gestell ermöglicht wird.further utilization of heat can be achieved, which is made possible by influencing the temperature conditions in the frame.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß zusätzliche fluide Brennstoffe, z, B, Erdgas, öl oder Kohlenstaub, in das Hochofengestell eingeblasen werden. Die !Einführung dieser Hilfsbrennstoffe hat eine Herabsetzung der Temperatur im Gestell etwa in Höhe der Blasformen zur Folge, da Erdgas, öl oder dgl. zunächst erwärmt werden, bevor sie umgesetzt werden. Dadurch wird Wärme verbraucht, welche Tatsache sich dahingehend auswirkt, daß zu hohe Temperaturen, die zu den vorerwähnten nachteiligen Wirkungen führen können, nichit auftreten. Vielmehr gibt die Erfindung die Möglichkeit, die Vorwärmtemperatur für das in das Gestell einzublasende Reduktionsgas zu erhöhen, z. B. auf 1400 bis :1500°C. Es können somit für diesen Zweck zusätzliche Gichtgasmengen verwendet werden. Dies gilt auch für eine mögliche höhere Vorwärmung der anderen in das Gestell einzuführenden Medien. Sauerstoff, Öl, CH₄ können z. B. auf 400 oder 500⁰C vorgewärmt: werden. Im Ergebnis führt die Anwendung der Erfindung zu einem optimalen Hochofenbetrieb, der das Vorhandensein eines Gichtgasüberschusses vermeidet Darüber hinaus werden Koksverbrauch, Gesamtwärmeverbrauch und Sauerstoffverbrauch auf ein Minimum verringertTo solve this problem, the invention proposes that additional fluid fuels, such as natural gas, oil or coal dust, be blown into the blast furnace frame. The introduction of these auxiliary fuels results in a lowering of the temperature in the frame approximately at the level of the blow molds, since natural gas, oil or the like are first heated before they are converted. As a result, heat is consumed, which fact has the effect that excessively high temperatures, which can lead to the aforementioned adverse effects, do not occur. Rather, the invention makes it possible to increase the preheating temperature for the reducing gas to be injected into the frame, e.g. B. to 1400 to: 1500 ° C. Additional amounts of blast furnace gas can thus be used for this purpose. This also applies to a possible higher preheating of the other media to be introduced into the frame. Oxygen, oil, CH ₄ can, for. B. preheated to 400 or 500 ⁰ C: are. As a result, the application of the invention leads to an optimal blast furnace operation which avoids the presence of excess furnace gas. In addition, coke consumption, total heat consumption and oxygen consumption are reduced to a minimum

Es ist zwar durch die DE-OS 17 83 065 ein Verfahren zum Betrieb eines Hochofens bekannt, bei welchem der feste Brennstoff teilweise durch flüssige und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe ersetzt wird. Ferner wird ein Gemisch aus rückgeführtem Gichtgas und aus Sauerstoff als Hochofenwind verwendet, ohne daß jedoch regeneriertes Gichtgas auch in den Schacht des Hochofens wieder eingeblasen wird. Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, daß beim bekannten Verfahren im Gestell des Hochofens durch Verbrennen von Koks oder Kohlenwasserstoffen lediglich soviel Reduktionsgas erzeugt wird, wie jeweils beim Hindurchgehen durch den Hochofen zu CO₂ umgesetzt und in einer der Gicht des Hochofens nachgeschalteten Kohlendixoidwäsche entfernt wird. Der sich durch diese CO₂- Wäsche ergebende Verlust an Reduktionsgasmenge wird durch das im Gestell des Hochofens entstehende Reduktionsgas ersetzt, welches bezüglich seiner Menge das durch den vorerwähnten Verlust entstehende Defizit nicht übersteigen soll. Eine derartige Verfahrensweise hat zur Folge, daß praktisch der Bedarf an zu ersetzendem Reduktionsgas den gesamten Betrieb des Hochofens bestimmt und somit alle anderen Einflußgrößen außer Betracht zu bleiben haben. Demgegenüber weist das Verfahren gemäß der Erfindung die für den praktischen Betrieb eines Hochofens notwendige Flexibilität auf. So besteht in der üblichen Weise die Möglichkeit, den Betrieb des Hochofens z. B. an die notwendige Roheisenqualität, an die Beschaffenheit der Erze, des Möllers und auch an das Alter des Ofens anzupassen.A method for operating a blast furnace is known from DE-OS 17 83 065 in which the solid fuel is partially replaced by liquid and / or gaseous hydrocarbons. Furthermore, a mixture of recycled furnace gas and oxygen is used as the blast furnace wind, but without regenerated furnace gas also being blown back into the shaft of the blast furnace. Another important difference is that in the known method in the frame of the blast furnace by burning coke or hydrocarbons, only as much reducing gas is generated as is _{converted into CO 2} when passing through the blast furnace and removed in a carbon dioxide scrubber downstream of the furnace top. The loss of the amount of reducing gas resulting from this CO ₂ scrubbing is replaced by the reducing gas generated in the frame of the blast furnace, the amount of which should not exceed the deficit resulting from the aforementioned loss. Such a procedure has the consequence that practically the need for reducing gas to be replaced determines the entire operation of the blast furnace and thus all other influencing variables have to be disregarded. In contrast, the method according to the invention has the flexibility necessary for the practical operation of a blast furnace. So there is in the usual way the possibility of the operation of the blast furnace z. B. to the necessary pig iron quality, to the nature of the ores, the Möllers and also to the age of the furnace.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das Gichtgas auf chemischem Wege regeneriert werden, Weiterhin sieht die Erfindung die Möglichkeit vor, daß etwa 45 — 70%, vorzugsweise etwa 60% der Gesamtmenge des Reduktionsgases in das Gestell und die restliche Menge in den Schacht des Hochofens eingeblasen werden. Bei der Erzeugung des regenerierten Gichtgases kann eine Aufteilung der Gesamtmenge in einen Anteil mit nöheren und einen Anteil mit niederem Gehalt an C und/oder (CO₂ + H₂O)-GehaltAccording to a further proposal of the invention, the furnace gas can be regenerated chemically. Furthermore, the invention provides the possibility that about 45-70%, preferably about 60% of the total amount of the reducing gas in the frame and the remaining amount in the shaft of the blast furnace be blown in. When generating the regenerated top gas, the total amount can be divided into a portion with a higher and a portion with a lower content of C and / or (CO ₂ + H ₂ O) content

erfolgen, wobei das Gas mit den höheren Gehalten in das Gestell und das Gas mit den niederen Gehalten in den Schacht eingeblasen werden. Eine derartige Verfahrensweise trägt der Tatsache Rechnung, daß normalerweise ein in das Gestell eines Hochofens eingeblasenes Reduktionsgas geringere Anforderungen bezüglich der Restgehalte an CO₃ und HjO sowie an Krackruß stellt als Reduktionsgas, das in den Hochofenschacht eingeblasen wird. Dies beruht darauf, daß CO₂ und H₂O bei den hohen Temperaturen im Gestell durch den in diesem vorhandenen Koks bzw. durch die gleichzeitig eingeblasenen fluiden Brennstoffe im Gestell selbst zu CO und H₂ reduziert werden, während bei dem in den Schacht eingeblasenen Reduktionsgas infolge der niedrigeren Temperaturen eine solche Reduzierung oder Regenerierung normalerweise nicht stattfindet, so daß die Partikaidrücke an CO₂ und H₂ die durch die thermodynamischen Bedingungen gegebene Ausnutzbarkeit des Schachtgases beeinträchtigen. Mit dem regenerierten Gichtgas in das Gestell gelangter Krackruß wird durch den gleichzeitig eingeblasenen Sauerstoff verbrannt, wohingegen bei dem in den Schacht eingeblasenen Reduktionsgas diese Voraussetzung nicht gegeben ist.take place, the gas with the higher contents being blown into the frame and the gas with the lower contents being blown into the shaft. Such a procedure takes into account the fact that normally a reducing gas blown into the frame of a blast furnace has lower requirements with regard to the residual contents of CO ₃ and HjO as well as cracked soot than reducing gas which is blown into the blast furnace shaft. This is based on the fact that CO ₂ and H ₂ _{O are reduced to CO and H 2} at the high temperatures in the rack by the coke present in this or by the simultaneously injected fluid fuels in the rack itself, while reducing gas is blown into the shaft As a result of the lower temperatures, such a reduction or regeneration does not normally take place, so that the particle pressures of CO ₂ and H ₂ impair the exploitation of the shaft gas given by the thermodynamic conditions. Cracked soot that has got into the rack with the regenerated furnace gas is burned by the oxygen blown in at the same time, whereas this requirement is not met with the reducing gas blown into the shaft.

Eine Aufteilung der Gesamtmenge an regeneriertem Gichtgas in die beiden vorerwähnten Anteile kann in verhältnismäßig einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß bei Umsetzung der Gichtgase in einem Regenerator in der Anfangsphase einer Regeneratorperiode die Umsetzungstemperatur höher ist als in der Endphase. Normalerweise werden in dieser Anfangsphase deshalb geringere CO₂- und H₂O-Gehalte im regenerierten Gas festgestellt als in der Endphase, so daß unter Anwendung der Lehre gemäß der Erfindung das Gas der Anfangsphase dem Hochofenschacht JS zuzuführen ist, während das in der Endphase erzeugte Gas in das Gestell eingeleitet wird.A division of the total amount of regenerated furnace gas into the two aforementioned portions can be achieved in a relatively simple manner in that, when the furnace gases are converted in a regenerator, the reaction temperature is higher in the initial phase of a regenerator period than in the end phase. Normally, therefore, lower CO ₂ and H ₂ O contents are found in the regenerated gas in this initial phase than in the final phase, so that, using the teaching according to the invention, the gas from the initial phase is to be fed to the blast furnace shaft JS, while that produced in the final phase Gas is introduced into the rack.

Eine weitere Möglichkeit für die Erzeugung von Gasanteilen mit unterschiedlichen Qualitäten besteht darin, daß das regenerierte Gichtgas durch einen Zyklon geführt wird und das feststoffarme, aus der Mitte des Zyklons abgeführte Gas in den Hochofenschacht und das feststoffreichere Gas aus der Randzone des Zyklons in das Hochofengestell eingeblasen werden.There is another possibility for the production of gas components with different qualities in that the regenerated furnace gas is passed through a cyclone and the low-solids, from the middle of the Cyclone discharged gas into the blast furnace shaft and the solid-rich gas from the edge zone of the cyclone are blown into the blast furnace frame.

In der Zeichnung ist das Schema einer Hochofenanlage dargestellt.The drawing shows the scheme of a blast furnace system.

An der Gicht des Hochofens 1 werden Koks 4 sowie Erz und Zuschläge 5 aufgegeben. Die den Hochofen 1 verlassenden Gichtgase 6 werden einer Gichtgasreinigung 2 zugeführt, in der durch Kühlung der größte Teil des Wasserdampfes aus dem Gichtgas in Form von flüssigem Wasser entfernt wird und der Staubgehalt in üblicher Weise durch bekannte Maßnahmen herabgesetzt wird. Der Gichtgasreinigung 2 ist ein Gasumsetzer 3 nachgeschaltet, in dem das Gichtgas mittels fossiler Brennstoffe, z. B. Erdgas, Öl oder Kohle, regeneriert wird. Dabei setzen sich die Kohlensäure des Gichtgases und der Restgehalt an Wasserdampf mit den Kohlenstoffträgern unter Bildung von CO und H2 um. Das die Gichtgasreimgung 2 verlassende gereinigte Gichtgas 7 wird in die Teilströme 8, 9 und 10 um·.:, <eilt, von denen der Teüslrom 8 das zu regenerierende Gichtgas ist und der Teilstrom 9 für die Beheizung des Gasumsetzers 3 verwendet wird. Der Teilstrom 10 ist nur dann vorhanden, wenn überschüssiges Gichtgas von der Hochofenanlage nach außen abgegeben wird. In dem Gasumsetzer 3 werden neben den Teilströmen 8 und 9 der für die Regenerierung des Gichtgasteilstromes 8 erforderliche fossile Brennstoff 11, beispielsweise öl, sowie Verbrennungsluft 12 gegeben. Aus dem Gaszusetzer 3 treten das regenerierte Gichtgas 13 und Rauchgas 14 aus. Das regenerierte Gichtgas 13 wird in zwei Teilströme 13a, 136 aufgeteilt, von denen der normalerweise größere Teilstrom 13a mit Sauerstoff 15 und einem fluiden Brennstoff 16 in das Gestell eingeblasen wird. Der normalerweise kleinere Teilstrom 136 wird in den Hochofenschacht eingeblasen, und zwar vorzugsweise dicht oberhalb der Aufschmelzzone des Möllers. Am Boden des Gestells werden Roheisen 17 und Schlacke 18 abgezogen.At the top of the blast furnace 1, coke 4 as well as ore and surcharges 5 are given up. The blast furnace 1 Leaving furnace gases 6 are fed to a furnace gas cleaning system 2, in which most of them are cooled by cooling of the water vapor is removed from the furnace gas in the form of liquid water and the dust content in is usually reduced by known measures. The furnace gas cleaning 2 is a gas converter 3 downstream, in which the furnace gas by means of fossil fuels, z. B. natural gas, oil or coal, regenerated will. The carbonic acid of the top gas and the residual content of water vapor settle with the carbon carriers with the formation of CO and H2. The cleaned furnace gas 7 leaving the furnace gas purification 2 is in the partial streams 8, 9 and 10 um ·.:, <rushes, of which the partial flow 8 is the furnace gas to be regenerated and the partial flow 9 is for heating the gas converter 3 is used. The partial flow 10 is only available when excess furnace gas from the Blast furnace plant is released to the outside. In the gas converter 3, in addition to the substreams 8 and 9 the fossil fuel 11 required for the regeneration of the top gas partial flow 8, for example oil, and combustion air 12 given. The regenerated furnace gas 13 and flue gas emerge from the gas additive 3 14 off. The regenerated furnace gas 13 is divided into two substreams 13a, 136, of which the normally larger partial flow 13a with oxygen 15 and a fluid fuel 16 is blown into the frame will. The normally smaller partial flow 136 is blown into the blast furnace shaft, specifically preferably just above the melting zone of the Möllers. At the bottom of the frame are pig iron 17 and Slag 18 withdrawn.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Verfahren für den Betrieb eines Hochofens mit einem aus Gichtgas hergestellten Hilfsredukt'ionsgas, bei dem ein Teil des Gichtgases regeneriert wird und bei dem das regenerierte Gichtgas in den Schacht des Hochofens wieder eingeblasen wird und als Hochofenwind ein Gemisch aus rückgeführtem Gichtgas und aus Sauerstoff verwendet wird nach ι ο DBP 2037 541, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich fluide Brennstoffe, z. B. Erdgas, öl oder Kohlenstaub, in das Hochofengestell eingeblasen werden.1. Process 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 and a mixture of recycled furnace gas and oxygen is used as a blast furnace wind according to ι ο DBP 2037 541, characterized in that additionally fluid fuels, e.g. B. natural gas, oil or coal dust, are blown into the blast furnace frame.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gichtgas auf chemischem Wege regeneriert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the furnace gas by chemical means is regenerated.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 45% bis 70%, vorzugsweise etwa 60%, der Gesamtmenge des Reduktionsgases in das Gestell und die restliche Menge in den Schacht des Hochofens eingeblasen werden.3. The method according to claim 2, characterized in that about 45% to 70%, preferably about 60%, of the total amount of the reducing gas in the rack and the remaining amount in the shaft of the Be blown into the blast furnace.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung des regenerierten Gichtgases eine Aufteilung der Gesamtmen- ge in einen Anteil mit höheren und einen Anteil mit niederem Gehalt an C und/oder ^CO₂ + H₂O)-Gehalt erfolgt, wobei das Gas mit den höheren Gehalten in das Gestell und das Gas mit den niederen Gehalten in den Schacht eingeblasen werden.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that in the generation of the regenerated top gas a division of the total amount into a portion with a higher and a portion with a lower content of C and / or ^ CO ₂ + H ₂ O) - Content takes place, the gas with the higher contents being blown into the frame and the gas with the lower contents being blown into the shaft.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 — 4, dadurch gekennzeichnet, daß d?s regenerierte Gichtgas durch einen Zyklon geführt wird und das feststoffarme, aus der Mitte des Zyklons abgeführte Gas in den Hochofenschacht und das feststoffreichere Gas aus der Randzone des Zyklons in das Hochofengestell eingeblasen werden.5. The method according to claims 2-4, characterized characterized in that the regenerated furnace gas is passed through a cyclone and the low-solids gas discharged from the center of the cyclone into the Blast furnace shaft and the gas with the higher solids content from the edge zone of the cyclone into the blast furnace frame be blown in.