DE2459814B1 - Anlage fuer die direktreduktion von eisenerzen - Google Patents

Description

• Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind zwei Rekuperatoren vorgesehen, deren einer im Wärmetausch mit dem Gichtgas arbeitet und die fühl-
• bare Wärme des Gichtgases ausnutzt, während der andere durch Verbrennen von Gichtgas beheizbar ist.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ausreichende Entschwefelung schwefelhaltiger Gase nur in nasser Schwefelwäsche möglich ist. Das liefert ein gleichsam kaltes Frischgas. Also muß das erzeugte Frischgas nachträglich auf Reduktionstemperatur wieder aufgeheizt werden. Die Fachwelt hat die Aufheizung von hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bestehenden Gasen auf Temperaturen um 1000" C bisher abgelehnt, weil Rußbildung auftritt. Kohlenmonoxid ist auf Grund der Gleichgewichte bis zu Temperaturen von etwa 1100° C nicht stabil, sondern bildet entsprechend dem Boudouard-Gleichgewicht unter Abspaltung von Ruß Kohlendioxid. Nur bei Temperaturen unter 400" C ist in der Praxis die Kohlenstoffbildungsgeschwindigkeit und damit die Rußbildungsgeschwindigkeit vernachlässigbar klein. Im Temperaturbereich von 4000 C bis 800" C ist diese Bildungsgeschwindigkeit so hoch, daß es im allgemeinen zu einer nicht tragbaren Rußbildung kommt. Das gilt insbesondere in Gegenwart von Katalysatoren. Als Katalysatoren sind jedoch alle technisch für Rekuperatoren einsetzbaren Metalle anzusprechen. Überraschenderweise tritt störende Rußbildung nicht ein, wenn mit einer erfindungsgemäßen Anlage gearbeitet wird. Im Rekuperator bzw. in den Rekuperatoren der erfindungsgemäßen Anlage ist das Problem der Rußbildung durch die beschriebene Temperatureinstellung vermieden. In der Einbrennkammer tritt störende Rußbildung ebenfalls nicht auf, weil in einer katalytisch wenig wirksamen Brennkammer mit einem Temperatursprung gearbeitet wird, und zwar in Gegenwart der angegebenen Gehalte des Reduktionsgases an Kohlensäure und Wasserdampf.
• Geeignete Werte für den Kohlensäuregehalt und den Wasserdampfgehalt im Reduktionsgas lassen sich leicht durch Versuche finden. - Die Kohlensäurewäsche und die Schwefelwäsche sind zweckmäßigerweise einstellbar, z.B. durch Veränderung der Waschwassermenge.
• Im folgenden wird die Erfindung an Hand des Schemas einer erfindungsgemäßen Anlage ausführlicher erläutert, wobei im Rahmen eines Ausführungsbeispiels auch erfindungswesentliche Betriebsdaten angegeben werden. Das gilt insbesondere für die Zusammensetzung des Frischgases, des rezirkulierten Gichtgases und des Reduktionsgases und damit für das Mischungsverhältnis.
• Die in der Figur schematisch dargestellte Anlage dient für die Direktreduktion von Eisenerzen, insbesondere von Eisenerzpellets, mit Reduktionsgas. Die Anlage besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus einem Schachtofen 1 mit Beschickeinrichtung 2 in der Gicht und unterer Abzugseinrichtung 3 für Eisenschwamm, einem Gasgenerator 4 für die partielle Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Energieträgern mit Sauerstoff und/oder Luft und/oder Sauerstoffträgern, wie Wasserdampf, zu Frischgas und einer Einrichtung 5 mit Leitung 6 für die Gichtgasrezirkulation eines Teiles des entstehenden Gichtgases.
• Der Gasgenerator 4 ist über eine Entschwefelungseinrichtung 7 für das Frischgas an den Schachtofen 1 angeschlossen. Dabei ist die Entschwefelungseinrichtung 7 als Schwefelwäsche ausgeführt. Andererseits ist die Gichtgasrezirkulation 5, 6 mit einer Kohlensäurewäsche 8 ausgerüstet. In Strömungsrichtung des Frischgases hinter der Schwefelwäsche 7 befindet sich ein Mischer 9 für die Mischung des Frischgases mit dem rezirkulierten Gichtgas zu Reduktionsgas. Zwischen dem Mischer 9 und dem Schachtofen 1 befindet sich eine zweistufige Einrichtung 10, 11 zur Reduktionsaufheizung. Diese besteht aus zwei Rekuperatoren 10 und einer Sauerstoffeinbrennkammer 11. Das Reduktionsgas wird dabei nach dem Mischer 9 über die Leitung 12 durch die Rekuperatoren 10 und die Sauerstoffeinbrennkammer 11 geführt. Die Rekuperatoren 10 sind für eine Aufheizung des Reduktionsgases auf maximal 500° C ausgelegt. In der Sauerstoffeinbrennkammer 11 erfolgt eine Aufheizung auf eine Temperatur zwischen 900 und 1000" C. Der erste Rekuperator 10 wird durch die fühlbare Wärme des Gichtgases aufgeheizt, der zweite über die Leitung 13 durch Gichtgas, in welches Sauerstoff zusätzlich eingebrannt wird. Grundsätzlich kann die Aufheizung der Rekuperatoren 10 auch mit Fremdenergie erfolgen. - Die Anlage insgesamt wird für die Drücke ausgelegt, die für die Direktreduktion gewünscht werden.
• Entsprechend sind die Gichtgasrezirkulation aber auch der Gasgenerator der Einrichtung zur Erzeugung des Frischgases ausgelegt. In der Gichtgasrezirkulation liegt im Ausführungsbeispiel ein Venturi-Wascher 14. - Die eingetragenen Tafeln sind ohne weiteres verständlich. Die Mengenangaben sollen als Ausführungsbeispiel nur ein Maß für die Relationen darstellen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Anlage für die Direktreduktion von Eisenerzen, insbesondere von Eisenerzpellets, mit Reduktionsgas - bestehend aus Schachtofen, Gasgenerator für die partielle Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Energieträgern mit Sauerstoff und/oder Luft und/oder Sauerstoffträgern, wie Wasserdampf, zu Frischgas und Einrichtung für die Gichtgasrezirkulation, wobei der Gasgenerator über eine Entschwefelungseinrichtung für das Frischgas an den Schachtofen angeschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) Die Entschwefelungseinrichtung (7) ist als Schwefelwäsche ausgeführt, b) die Gichtgasrezirkulation (5, 6) ist mit einer Kohlensäurewäsche (8) ausgerüstet, c) hinter der Schwefelwäsche (7) befindet sich ein Mischer (9) für die Mischung des Frischgases mit dem rezirkulierten Gichtgas zu Reduktionsgas, d) zwischen Mischer (9) und Schachtofen (1) ist eine zweistufige Einrichtung (10,11) zur Reduktionsgasaufheizung aus zumindest einem Rekuperator (10) und Sauerstoffeinbrennkammer (11) angeordnet, wobei der Rekuperator (10) bzw. die Rekuperatoren der Einrichtung zur Reduktionsgasaufheizung für eine Aufheizung des Reduktionsgases auf etwa 5000 C ausgelegt und die Sauerstoffeinbrennkammer (11) für die Restaufheizung auf etwa 900" C bis 1000" C eingerichtet ist.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rekuperator (10) bzw. die Rekuperatoren durch die fühlbare Wärme des Gichtgases aufheizbar sind.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rekuperatoren (10) vorgesehen sind, deren einer im Wärmetausch mit der fühlbaren Wärme des Gichtgases arbeitet, deren anderer durch Verbrennen von Gichtgas beheizbar ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage für die Direktreduktion von Eisenerzen, insbesondere von Eisenerzpellets, mit Reduktionsgas, bestehend aus Schachtofen (mit Beschickeinrichtung in der Gicht und unterer Abzugseinrichtung für Eisenschwamm), Gasgenerator für die partielle Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Energieträgern mit Sauerstoff und/oder Luft und/oder Sauerstoffträgern, wie Wasserdampf, zu Frischgas und Einrichtung für die Gichtgasrezirkulation (eines Teiles des entstehenden Gichtgases), wobei der Gasgenerator für eine Entschwefelungseinrichtung für das Frischgas an den Schachtofen angeschlossen ist. - Kohlenstoffhaltige Energieträger meint im Rahmen der Erfindung auch Kohlenwasserstoff, insbesondere auch sogenanntes Schweröl.

   Bei einer bekannten Anlage der beschriebenen Gattun (vgl. US-PS 2740706) ist die Gichtgasrezirkulation in den Gasgenerator eingeführt. Zwar ist hierbei in der Gichtgasrezirkulation ein Wasserabscheider vorgesehen, das Gichtgas behält jedoch seine Kohlensäure und soll damit sowie insgesamt an der partiellen Verbrennung der Kohlenwasserstoffe teilnehrnen. Das Frischgas bleibt heiß. Die Entschwefelungseinrichtung arbeitet mit Eisenschwamm od dgl.

   - Die bekannte Anlage läßt es nicht zu, die Eisenerze mit einem Reduktionsgas zu behandeln, welches in bezug auf den metallurgischen Prozeß den modernen Anforderungen genügt und bei ausreichender Leistung und ausreichendem Wirkungsgrad hochwertigen Eisenschwamm liefert, der ohne weiteres und ohne Schwierigkeiten für die Stahlherstellung eingesetzt werden kann. Das gilt insbesondere dann, wenn für die Erzeugung des Reduktionsgases Schweröl und ähnliche Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden müssen, die unter Umständen große Schwefelmengen mitführen und ein entsprechend schwefelhaltiges Frischgas liefern.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage für die Direktreduktion von Eisenerzen, insbesondere von Eisenerzpellets, mit Reduktionsgas zu schaffen, die unabhängig von den eingesetzten Energieträgern bei hoher Leistung und gutem Wirkungsgrad zu hochwertigem Eisenschwamm führt -, und zwar insbesondere auch dann, wenn Schweröl und ähnliche Energieträger zum Einsatz kommen, die schwefelhaltig sind.

   Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Anlage der eingangs beschriebenen Gattung. Die Aufgabe wird gelöst durch die Kombination der folgenden Merkmale:.

   a) die Entschwefelungseinrichtung ist als Schwefelwäsche ausgeführt, b) die Gichtgasrezirkulation ist mit einer Kohlensäurewäsche ausgerüstet, c) hinter der Schwefelwäsche befindet sich ein Mischer für die Mischung des Frischgases mit dem rezirkulierten Gichtgas zu Reduktionsgas, d) zwischen Mischer und Schachtofen ist eine zweistufige Einrichtung - zur Reduktionsgasaufheizung aus zumindest einem Rekuperator und einer Sauerstoffeinbrennkammer angeordnet, wobei der Rekuperator bzw. die Rekuperatoren der Einrichtung zur Reduktionsgasaufheizung für eine Aufheizung des Reduktionsgases auf etwa 500° ausgelegt und die Sauerstoffeinbrennkammer für die Restaufheizung auf etwa 900 bis 1000" C eingerichtet ist. Zwar tritt daher eine Erhöhung des Oxidationsgrades des Reduktionsgases um etwa 6,5% ein, das stört jedoch metallurgisch wenig. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, den überwiegenden Teil des von CO2 und H2O befreiten Gichtgases in den Gaskreislauf zurückzuführen. Lediglich etwa 10% des gereinigten Gichtgases wird zur Vermeidung einer Anreicherung von unerwünschten Gasbestandteilen wie Stickstoff und Edelgas aus dem Kreislauf herausgenommen und für Heizzwecke eingesetzt. Hierdurch wird das im Gasgenerator erzeugte, aus einem (SO/ H2-Gemisch bestehende Reduktionsgas optimal ausgenutzt. Insgesamt sind daher Leistung und Wirkungsgrad der Anlage gut. Die Aufheizung des Rekuperators kann auf verschiedene Weise erfolgen.

   Im allgemeinen wird man dabei den Rekuperator durch die fühlbare Wärme des Gichtgases aufheizen.