DE2512178C3

DE2512178C3 - Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen heißer, mittels Plasmaenergie erzeugter Reduktionsgase in das Gestell eines Hochofens

Info

Publication number: DE2512178C3
Application number: DE19752512178
Authority: DE
Inventors: Vincent Luettich Leroy; Nicolas Luettich Ponghis; Arthur Embourg Poos; Roland Grivegnee Vidal
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1979-02-08
Also published as: FR2265863B1; CA1050265A; DE2512178A1; BE813118A; GB1488976A; LU72058A1; NL7502814A; FR2265863A1; JPS50130617A; DE2512178B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einbringen heißer, mittels Plasmabrenner erzeugter Reduktionsgase in das Gestell eines Hochofens über dessen Hauplblasformen oder über in deren Ebene angeordnete Formen.

Eine Vorrichtung dieser Art ist nach der DE OS 2166 408 bekann:, bei welcher ein Plasmabrenner Verwendung findet. Das Pl.isma wird dabei diinh magnetische Induktion erzeugt bzw. eihitzt. Um besondere Installationen aus hit/cbcständigcn Teilen zu ersparen, wird dieser Plasmabrenner im Innern einer normalen Blasform eines Schachtofens angeordnet. Der Durchsatz durch einen derartigen Plasmabrenner ist jedoch aus geometrischen Gründen begrenzt, so daß man auch dann, wenn man eine sehr hohe Au.strittsgeschwiiidigkeit des Plasmastrahls aus dem Brenner voraussetzt, nur einen entsprechend begrenzten I eil hocherhitzter Reduktionsgase in den Hochofen einführen kann.

Das Einblasen heißer reduzierender Gase ermöglicht insbesondere eine Senkung des Koksverbrauches. Grundsätzlich könnte man den Koksverbrauch so weit verringern, daß er nur noch außer seiner Funktion, das Metall aufzukohlen, als feuerfestes mechanisches Traggerüst zum Abfangen der Beschickung und zur Trennung von Schlacke und Roheisen dient.

Die Erzeugung und die Erhitzung von Reduklioiisga sen sind im übrigen nicht nur in Plasmabrennern der beschriebenen Art, sondern bekanntlich auch auf andere Weise möglich, so zum Beispiel durch katalytische Oxydation unter Einwirkung von Wasserdampf oder durch roilverbrenniing mit Sauerstoff wie es bei gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen An Wendung findet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen und ein besonders geeignetes Verfahren für deren Betriebsweise vorzuschlagen, so daß es möglich ist, den Anteil auf sehr hoher Temperatur erhitzten Reduktionsgasen, die mittels Plasmaenergie erzeugt wurden, an den einzubringenden, heißen Gasen noch beträchtlich zu steigern.

Demgemäß sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung gemäß dem einleitend dargestellten Stand der Technik vor, daß vor der Blasform ein sich konzentrisch zu ihrer Längsachse erstreckender Plasmaofen von zylindrischer Form angeordnet ist, in welchem die heißen Reduktionsgase erzeugt werden. Somit werden die bislang bekanntgewesenen Plasmabrenner durch einen für wesentlich größere Leistungen geeigneten Plasmaofen ersetzt, der im Hinblick auf seine geometrischen Anordnungen von den Abmessungen der Blasformen weitgehend unabhängig ist, da er sich jeweils vor der Blasform befindet.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung lassen sich sogar zwei hintereinander angeordnete Plasmaofen vor jeder Blasform vorsehen.

Die Brenner des oder der Plasmaofen sind zweckmäßig so gestaltet, daß sie sich mit Inertgas, wie zum

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Beispiel Argon oder vorzugsweise mit Stickstoff, beaufschlagen lassen. Wahlweise können sie auch mit industriemäßig reinem Wasserstoff oder sogar mit einem derartig verunreinigten Reduktionsgas beaufschlagt werden, daß es neben Wasserstoff noch relativ große Mengen an CO und Stickstoff und geringe Mengen an H2O und an CO? enthält.

Die konstruktive Ausgestaltung sieht vor, die den bzw. die öfen bildenden Düsen mit einer Kappe zu versehen, V) daß sowohl ein Schutz vor herabrieselndem Wasser als auch eine Schalldämpfung ermöglicht werden.

Das erfindungsgejnaße Verfahren zum Einbringen heißer, mittels Plasmaenergie erzeugter Reduktionsgase in das Gestell eines Hochofens über dessen I lauplblasfornien oder über in deren Ebene angeordnete Formen mittels der Vorrichtung, bei welcher zwei hintereinander angeordnete Plasmaofen vor jeder Blasform vorgesehen sind, sieht vor, daß in diesen Plasmaofen eine zweistufige Erhitzung der Redukttonsgase derart erfolgt, daß der nachgeschaltete Plasmaofen die Reduktionsgase bis auf eine zwischen 1700"C und 2500⁰C liegende Einblastemperatur erhitzt.

Wahlweise kann man auch so vorgehen, daß der erste Plasmaofen mit zu reformierendem Gas und einem oxydierenden Gas beschickt und zur Durchführung des Reformierprozesses mit der Zielsetzung der Bildung von Reduktionsgasen beschickt wird, und daß das reformierte Gas dann im zweiten Plasmaofen auf seine Einblastemperatur erhitzt wird.

Um Betriebsstörungen bei einer Unterbrechung tier Einblasung von heißen Reduktionsgasen in das Hochofengestell /11 vermeiden, werden die Plasmabrenner des oder der Plasmaofen mit Hilfe eines Inertgases, insbesondere mil Hilfe von Stickstoff, unter einem solchen Druck gehalten, daß jegliche Rückstronumg von korrosivem Gjs unterbunden wird.

Um eine lagemalJige Stabilisierung des Plasmazustandes in dein oder in den Plasmaöfen sicherzustellen, wird der im I lochofen herrschende Druck gemessen und in Abhängigkeit von den jeweils festgestellten Schwankungen die Stärke des dem oder den Plasmabrennern zugeführten elektrischen Stromes in der Weise regu-

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40 liert, daß der Verbrauch an elektrischer Energie konstant bleibt.

Auf Grund der hohen Geschwindigkeiten der den bzw. die Plasmaofen durchströmenden Gase läßt sich eine Stabilisierung des Plasmazustandes auch dadurch erreichen, daß leicht ionisierbare Verbinden, beispielsweise alkalische oder erdalkalische Verbindungen als Halogenide, vorzugsweise CaCIj, in feiner Verteilung den Plasmagasen für die Brenner zugefügt werden.

Zur Veranschaulichung der Erfindung wird weiterhin auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen Bezug genommen.

Darin zeigt

Fig. 1 eine Anordnung der Gaseinblasung bei einem Hochofen von der Ringleitung bis zur Blasform, wahrend

I'ig. 2 einen Querschnitt durch einen Plasmabrenner in seiner Zuordnung zur Blasform darstellt.

F i g. I zeigt einen Teil des nietallisi hen Mantels I und der feuer festen Zustellung 2 eines i lot hofens.

In herkömmlicher Weise ist für die Gaseinblasung in das Gestell des Hocholens eine Ringleitung 3 für den Heißwind vorgesehen, an den sich eine Verbindungsleilung 4 anschließt. Letzterer folgen ein Teilstück 5 und die eigentliche Blasform 6. Ebenfalls sind die Halterung 7 mit ihren Kühlmittclkunälcn und der Formkasten 8 erkennbar.

Wie sich aus F i g. 2 ergibt, mündet das Teilstück 5 in den Plasmaofen 9 ein, der vor der Blasform 6 angeordnet ist, und der koaxial zu dem Teilstikk 5 und der Blasform 6 in bezug auf die gemeinsame Langsachse 10— 11 ausgerichtet ist. Es handelt sich hierbei um einen dreiphasigen Plasmaofen, dessen neutraler Punkt auf der Längsachse 10— 11 liegt.

Der zylindrische Plasmaofen 9 umfaßt eine feuerfeste Ausmauerung 12 und ist mit einem Kühlmantel 13 versehen, durch den Umlaufwasser geführt ist, wie durch die beiden mit 14 bezeichneten Pfeile veranschaulicht wurde. Der Ofen weist drei radiale, um jeweils 120" gegeneinander versetzte Plasmabrenner 15 auf, deren Achsen sich in einem Punkt auf der Längsachse* 10—11 schneiden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 15 20

1. Vorrichtung zum Einbringen heißer, mittels Plasmaenergie erzeugter Reduktionsgase, in das Gestell eines Hochofens über dessen Hauptblasformen oder über in deren Ebene angeordnete Formen, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Blasform (6) ein sich konzentrisch zu ihrer Längsachse (10—11) erstreckender Plasmaofen (9) von zylindrischer Form angeordnet ist, in welchem die heißen Redukfionsgase erzeugt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hintereinander angeordnete Plasmaöfen (9) vor jeder Blasform (6) vorgesehen sind.

Ϊ. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasmagas für die ikenner (15) des oder der Plasmaofen (9) aus Inertgas, wie z. 15. Argon oder Stickstoff, besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasniagas für die Brenner (15) des oder der Plasmaofen (9) aus industriemäßig reinem Wasserstoff besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasmagas für die Brenner (15) des oder der Plasmaofen (9) aus derartig unreinem Reduktionsgas besteht, daß es neben Wasserstoff noch relativ große Mengen von CC) und Stickstoff und geringen Mengen H..O und CO.. enthält.

6. Verfahren zum hinbringen heißer, mittels l'lasmaenergie erzeugter Reduktionsgase in das Gestell eines Hochofens über dessen llaiiptblasformen oder über in deren Ebene angeordnete Formen mittels der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Reduktionsgase zweistufig in beiden Plasmaofen erfolgt, wobei der nachgeschaltete Plasmaoff η die Reduktionsgase bis auf eine zwischen 1700"C und 25OO"C liegende Einblaslemperatur erhitzt.

7. Verfahren zum Einbringen heißer, mittels l'lasmaenergie erzeugter Reduktionsgase in das Gestell eines Hochofens über dessen Hauptblasformen oder über in deren Ebene angeordnete Formen mittels der Vorrichtung oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Plasmaofen zur Durchführung des Reformierprozesses mit dem zu reformierenden Gas und einem oxydierenden Gas beschickt wird, und daß das reformierte Gas im zweiten Plasmaofen auf die Einblastemperaiur erhitzt wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7. dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechung der Einblasung von heißen Reduktionsgasen in das Hochofengestell die Plasmabrenner mit Hilfe eines Inertgases, insbesondere mit Hilfe von Stickstoff, unter einem derartigen Druck gehalten werden, daß jegliche Rückströmung von korrosiven Gasen unterbunden wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur lagemäßigen Stabilisierung des Plasmazustandes in dem oder den Plasmaofen der im Hochofen herrschende Druck gemessen und in Abhängigkeit von den jeweils festgestellten Schwankungen die Stärke des dem oder den Plasmabrennern zugeführten elektrischen Stromes in der Weise reguliert wird, daß der Verbrauch an elektrischer Energie konstant bleibt.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß leicht ionisierbare Verbindungen, wie beispielsweise alkalische oder erdalkalische Verbindungen als Halogenide, vorzugsweise CaCb, in feiner Verteilung den Plasmagasen für die Brenner zugefügt werden.