DE2628447A1 - SHAFT FURNITURE FOR THE DIRECT REDUCTION OF IRON ORES - Google Patents
SHAFT FURNITURE FOR THE DIRECT REDUCTION OF IRON ORESInfo
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Description
PRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄMER HiII1TUiTG in EssenPRIED. KRUPP SOCIETY WITH DESCRIBER HiII 1 TUiTG in Essen
Schachtofen zur Direktreduktion von EisenerzenShaft furnace for the direct reduction of iron ores
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schachtofen zur Direktreduktion von Eisenerzen, in dem das Erz mit Hilfe γοη heißem, den Ofen von unten nach oben durchströmenden Reduktionsgas kontinuierlich in Eisenschwamm umgesetzt wird.The present invention relates to a shaft furnace for the direct reduction of iron ores, in which the ore is continuously converted into sponge iron with the aid of γοη hot reducing gas flowing through the furnace from bottom to top.
Es ist bereits bekannt, die sog. Direktreduktion von Eiseners in einen Schachtofen durchzuführen, in dessen oberen Teil das Eisenerz eingeführt und dar von unten nach oben von einem heißen Reduktionsgas durchströmt wird. Um eine hohe Metallisierung des bsi der Direktreduktion entstehenden Eisenschwamms zu erreichen, muß man darauf achten, daß die Erzschüttsäule möglichst gleichmäßig vom heißen Reduktionsgas durchströmt wird. Ferner ist auf die Anwendung einer möglichst hohen Reduktionstemperatur Wert zu legen, deren Höchstwert jedoch dadurch begrenzt wird, daß der innere Druck der Erasäule bei zu hoher Temperatur ein Zusammensintern der metallisierten Erzpartikel verursacht. Die dabei sich bildenden Sinterbrocken blockieren den Materialfluß im Ofen, wodurch der Ofenbetrieb zum Erliegen kommen kann. Die Gleichmäßigkeit der Metallisierung des entstehenden Eisenschwamms ist außerdem von der Yer-It is already known to carry out the so-called direct reduction of Eiseners in a shaft furnace, in its upper part the iron ore is introduced and from below upwards by a hot reducing gas is flowed through. To a high level of metallization of the sponge iron resulting from direct reduction To achieve, one must make sure that the ore pouring column is hot as evenly as possible Reducing gas is flowed through. It is also important to use the highest possible reduction temperature Value, the maximum value of which is limited by the fact that the internal pressure of the Era column at too high a temperature causes the metallized ore particles to sinter together. The ones that are formed in the process Lumps of sinter block the flow of material in the furnace, which brings furnace operation to a standstill can. The evenness of the metallization of the resulting sponge iron is also dependent on the
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weilzeit des Erzes in der Reductionszone des Schachtofens abhängig. !Pur eine optimale Nutzung des aus Kostengründen so weit wie möglich zu begrenzenden Ofenraumes sollte jedes den Ofen durchlaufende Erzstück im Idealfall die gleiche Zeit in der Reduktionszone verweilen, und es wird daher angestrebt, das Bewegungsprofil der Materialströmung dem Massenfluß im Ofen weitestgehend anzunähern.residence time of the ore in the reduction zone of the shaft furnace addicted. ! Pur an optimal use of what is to be limited as much as possible for cost reasons In the furnace space, every piece of ore passing through the furnace should ideally spend the same time in the reduction zone linger, and the aim is therefore to match the movement profile of the material flow with the mass flow in the Bring the furnace as close as possible.
Es sind schon verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, um eine gleichmäßige Durchströmung der Erz-Schüttsäule mit Reduktionsgas zu erreichen. So werden neben der bekannten Einleitung von Gas durch am Umfang des Ofenschachts angeordnete Düsen in das Schachtinnere, die wegen der begrenzten Eindringtiefe des Ga- ses in die Materialsäule eine gleichmäßige Verteilung des Reduktionsgases erst von einer gewissen Höhe über der Düsenebene ab ermöglicht, und die daher eine verhältnismäßig hohe Materialschüttsäule erfordert, schon zentrale Einleitungsvorrichtungen für das Reduktionsgas angewandt (DT-AS 23 33 519). Auch ist, um ein gleichmäßiges kolbenartiges Absinken des Materials über den gesamten Querschnitt eines zum Austragungsende nach unten konisch zulaufenden Schachtofens zu erreichen, bereits vorgeschlagen worden, kegelförmige Einbauten anzuwenden, die mit der Spitze nach oben, d.h. gegen den Materialstrom weisen.Various measures have already been proposed to ensure a uniform flow through the ore bulk column to achieve with reducing gas. In addition to the well-known introduction of gas through the circumference the furnace shaft arranged nozzles into the shaft interior, which because of the limited penetration depth of the gas ses in the material column a uniform distribution of the reducing gas only from a certain height above the nozzle level from enables, and therefore requires a relatively high material column, already central introduction devices for the reducing gas applied (DT-AS 23 33 519). Also is to be a Uniform piston-like sinking of the material over the entire cross-section towards the discharge end To achieve the bottom conical shaft furnace, it has already been proposed to use conical internals that point upwards, i.e. against the flow of material.
Die Anwendung dieser Maßnahmen liegt zwar im Interesse der Erhöhung des Metallisierungsgrades des erzeugten Eisenschwamms. Dem Bestreben, einen gleichmäßigen Ofengang zu gewährleisten, laufen diese Maßnahmen jedochThe application of these measures is in the interest of increasing the degree of metallization of the generated Sponge iron. Aiming for a smooth oven run However, to ensure these measures are ongoing
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zum Teil zuwider, da sie die Bildung von Sinterbrokken aus metallisiertem Material "begünstigen. Die Bildung von Sinteragglomeraten ist abhängig von der Materialtemperatur und dem in der Materialsäule herrschenden Druck. Untersuchungen über den Materialdruckverlauf in einer zylindrischen Schüttsäule, die nach unten konisch zusammengezogen wird, haben ergeben, daß am übergang vom zylindrischen Teil zum konischen Teil der Säule Druckspilzen auftreten, die dann wesentlich zur Agglomeratbildung beitragen, wenn gleichzeitig eine kritische Materialteiaperatur erreicht wird. Bin entsprechender Druckanstieg in der Materialsäule wird auch beobachtet, wenn kegelförmige Einbauten zur zentralen Einspeisung von Heizgas verwendet werden. An der Spitze dieser Kegel, an denen eine Verdrängung des Materials erfolgt, treten besonders kritische Bedingungen auf, da im Bereich des Heizgaseintritts Druckspitzen im Material entstehen, die ein Zusammensintern von Schüttgut bewirken können. Um ein Zusammensintern von Material zu unterbinden, hat man bei öfen dieser Art deshalb schon mechanische Vorrichtungen angewandt, die das absinkende Erz in bestimmten Ebenen des Ofens in Bewegung halten und so ein Versintern zu größeren Agglomeraten verhindern (US-PS 3 063 695). Einrichtungen dieser Art sind jedoch aufwendig und bedürfen besonderer Wartung, da sie wassergekühlte, über eine Hydraulik angetriebene Breoherwellen vorsehen, die bei den herrschenden Temperaturen einem erheblichen Verschleiß unterworfen sind.partly contrary, since they favor the formation of sintered chunks of metallized material. The formation of sinter agglomerates depends on the material temperature and the pressure prevailing in the material column show that pressure mushrooms occur at the transition from the cylindrical part to the conical part of the column, which then contribute significantly to the formation of agglomerates if a critical material part temperature is reached at the same time Particularly critical conditions occur at the tip of these cones, where the material is displaced, since pressure peaks arise in the material in the area of the heating gas inlet, which can cause bulk material to sinter together For this reason, mechanical devices have already been used in furnaces of this type to prevent the removal of material, which keep the sinking ore in motion in certain levels of the furnace and thus prevent sintering into larger agglomerates (US Pat. No. 3,063,695). However, devices of this type are expensive and require special maintenance, since they provide water-cooled Breoher shafts driven by hydraulics, which are subject to considerable wear and tear at the prevailing temperatures.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Mängel der bekannten Schachtöfen zu vermeiden und einen Ofen zu schaffen, der ohne mechanisch bewegte Einrichtungen sowohl eine gleichmäßige Durehgasung der Schüttgutsäule als auch einen gMchmäßigen Materialfluß sicherstellt, ohne daß die Gefahr des Zusammeiisinterns von Erzteilchen auftritt. Die Läsung dieser Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 der Anmeldung angegebenen Maßnahmen erreicht, nach denen die freie Querschnittsfläche des Ofens an den Stellen erweitert ist, an denen die Einspeisung des heißen Rediiktionsgases erfolgt. Durch eine entsprechende stufenartige Vergrößerung der Querschnittsfläche das Ofens lockert sich die absinkende Schütt- säule vor den Heißgaseintritten auf, was sowohl zu einer Erhöhung des Zwischenkornvolurnens als auch zu einer Abnahme des Materialdruckes führt. Beides führt sowohl zu einer Begünstigung der Durehgasung als auch zu einer Herabsetzung der Gefahr einer Sinterbildung. The present invention aims to avoid the shortcomings of the known shaft furnaces and one To create furnace, which without mechanically moving devices both a uniform Durehgasung of the bulk material column as well as a smooth material flow, without the risk of Occurs together with ore particles. The solution this object is achieved by the measures specified in claim 1 of the application which the free cross-sectional area of the furnace is expanded at the points where the feed of the hot reducing gas takes place. With a corresponding step-like increase in the cross-sectional area of the furnace loosens the sinking bulk material column in front of the hot gas inlets, which leads to an increase in the intermediate grain volume as well as to leads to a decrease in the material pressure. Both leads both to a favored Durehgasung and to a reduction of the risk of sinter formation.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes einen Längsschnitt durch einen Schachtofen zur Direktreduktion in schematischer Darstellung.The drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention a longitudinal section through a shaft furnace for direct reduction in a schematic representation.
In dem Schachtofen 1 mit einem kreisrunden Querschnitt von etwa 4 bis 8 m Durchmesser, ist eine Auskleidung 2 mit feuerfestem Material von 25 bis 60 cm Stärke vorgesehen. Da3 zu reduzierende Erz wird dem Innenraum 3 des Schachtofens 1 über eine über dem Ofen angeordnete Aufgabevorrichtung 4 zugeführt. EsIn the shaft furnace 1 with a circular cross-section of approximately 4 to 8 m in diameter, there is a lining 2 provided with refractory material from 25 to 60 cm thick. The ore to be reduced is given to the Interior 3 of the shaft furnace 1 is supplied via a feed device 4 arranged above the furnace. It
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entsteht im Innenraum 3 eine Materialsäule 5, die sich von oben nach unten bewegt und die von dem. Heißgas durchströmt wird, das über Düsen 6 im unteren Drittel des Schachtes am Umfang verteilt und über eine zentral angeordnete Gaseinspeisevorrichtung 7, die in der Längsachse des Schachtofens 1 angeordnet ist, zugeführt wird. Die Zufuhr des Reduktionsgases zu den Düsen 6 erfolgt über einen Ringkanal 8, die Zufuhr des Reduktions— gases zur zentralen Gaseinspeisevorrichtung 7 über die mit feuerfestem Material ausgekleidete Leitung 10.arises in the interior 3 a column of material 5, which moves from top to bottom and of the. Hot gas flows through it, which is distributed around the circumference via nozzles 6 in the lower third of the shaft and via a centrally arranged gas feed device 7, which is in the longitudinal axis of the shaft furnace 1 is arranged, is fed. The reducing gas is fed to the nozzles 6 The supply of the reducing gas to the central gas feed device 7 via an annular channel 8 the pipe 10 lined with refractory material.
Das durch die Heißgasdüsen β in das Innere 3 des Schachtofens 1 eingeleitete heiße Reduktionsgas besteht aus etwa 40 bis 70^ Hp und 60 bis 3C$ GO und hat abhängig von der Sinterneigung des Einsatzmaterials eine lemperatur zwischen 700 und 1000 C. Der Rest des benötigten Reduktionsgases wird dem Innenraum 3 des Schachtofens 1 über die zentrale Gaseinspeisavarichtung 7 zugeführt, die mit einem pilzförmigen. Aufbau 11 versehen ist. Die Aufteilung der Gasmenge erfolgt in der Weise, daß etwa 15 bis 30$ der gesamten Reduktionsgas— menge über die zentrale Gaseinspeisung 7 zugeführt wird.The hot reducing gas introduced into the interior 3 of the shaft furnace 1 through the hot gas nozzles β consists of about 40 to 70 ^ Hp and 60 to 3C $ GO and depending on the sintering tendency of the input material, it has a temperature between 700 and 1000 C. The rest of the required reducing gas is the interior 3 of the shaft furnace 1 via the central Gaseinspeisavarichtung 7 supplied to the with a mushroom-shaped. Structure 11 is provided. The amount of gas is distributed in such a way that that about $ 15 to $ 30 of the total reducing gas- amount is supplied via the central gas feed 7.
Gemäß der Erfindung ist der Querschnitt des Schachtofens an den Stellen, an denen die Gaseinspeisung erfolgt, erweitert, um die für einen Abbau des Innendrucks der Materialsäule erforderliche Auflockerung des Schüttguts zu erreichen, und zwar in der Weise,According to the invention, the cross section of the shaft furnace is at the points where the gas feed takes place, expanded to the loosening necessary for a reduction of the internal pressure of the material column of the bulk material in such a way that
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daß sich die Innenwand des Schachtofens an den Stellen 12 und 13 konisch nach unten erweitert, Dadurch wird eine entscheidende Verringerung der Sinterneigung in diesen kritischen Bereichen bewirkt. Vorzugsweise erfolgt die stufenweise Erweiterung des Querschnittes so, daß jeweils eine Zunahme von 12 bis 20^tbezogen auf die jeweilige obere Querschnittsfläche,vorgesehen ist. Darüberhinaus ist es, um das Entstehen von kritischen Temperaturzonen, die sich über den gesamten Querschnitt des Schachts erstrecken, besonders vorteilhaft, wenn die ain Umfang angeordnete Düsen zur Gaseinspeisung und die zentrale Gaseinspeisung in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, und zwar so, wie dies im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles geschieht in der Weise, dai3 die zentrale Gas einspei sung unterhalb der Einspeisung durch am Mantel des Ofens angeordnete Düsen erfolgt. Der vertikale Abstand zwrischen den am Umfang angeordneten Düsen 6 und der zentralen Düse 7 beträgt dabei zweckmäßig zwischen 1 und 3 m, vorzugsweise etwa 2 m. Das reduzierte Material wird durch den Austrag 14 abgezogen.that the inner wall of the shaft furnace widens conically downwards at points 12 and 13. This results in a decisive reduction in the tendency to sinter in these critical areas. The step-wise expansion of the cross-section is preferably carried out in such a way that an increase of 12 to 20 ^ t in relation to the respective upper cross-sectional area is provided. In addition, in order to create critical temperature zones that extend over the entire cross-section of the shaft, it is particularly advantageous if the nozzles for gas feed arranged on the circumference and the central gas feed are arranged at different heights, as in the case In the illustrated embodiment, the central gas feed takes place below the feed through nozzles arranged on the jacket of the furnace. The vertical distance between the nozzles 6 arranged on the circumference and the central nozzle 7 is expediently between 1 and 3 m, preferably about 2 m.
Ansprüche -Expectations -
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D/Ro39/76
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