DE2633691C2 - Verfahren zur Verhinderung eines Zusetzens der Durchlässe am Boden des Wirbelbettes bei der Reduktion von Eisenerz in mehreren Wirbelbetten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung eines Zusetzens der Durchlässe am Boden des Wirbelbettes bei der Reduktion von Eisenerz in mehreren Wirbelbetten, bei der das Reduktionsgas im Gegenstrom zur Beschickung von der Endstufe der Reduktionsanlage aus eingeführt und zwischen den einzelnen Wirbelbetten eine zusätzliche Abtrennung des Eisenerzes vom Reduktionsgas vorgenommen wird.

In der DE-AS 14 58 777 geht es um die Direktreduktion von Eisenerz in mehrstufigen hintereinander geschalteten Doppelbettwirbelschichtreaktorcn. Gegenstand dieser Veröffentlichung ist es, das Sintern der Partikel bei der Reduzierung zu vermeiden, wobei als Lösung ein enger Temperaturbereich gewählt wird, welcher in Abhängigkeit von der Obergrenzc des erstrebten Reduktionsgrades festgelegt wird.

Nicht erkannt ist dort, daß der Wirkungsgrad der Einbettwirbelschichtreaktoren dadurch beeinträchtigt wird, daß sehr feine Feststoffpartikel die öffnungen der Verteilergitter, von deren Boden aus die Gasbcaufschlagung erfolgt, zusetzen. Es wird dort mit Doppelbettwirbelschichtreaktoren gearbeitet. Eine Naßreinigung ist dort nicht vorgesehen, vielmehr ausgeschlossen. Es isl dort eine Entstaubungsanlage vorgesehen, die da/u bestimmt ist, die in den Gasen mitgerissenen Partikel abzusondern, um die nachgeschalteten Einrichtungen in ihrer Wirkungsweise nicht zu beeinträchtigen.

Weiterhin ist aus der US-PS Si 74 087 bekannt, auf eine starke Anreicherung der Erze in der Wirbclbettanlagc zu verzichten. Behandelt wird dort ein stark Gangari enthaltendes sehr grobes Erz. Dieses wird im Rahmen des Wirbclbetireduzicrverlohrens durch Schläm-■> inen mit Gasen angereichert. Eine Lösung für die Behandlung von Feineisenerz ist nicht in Betracht gezogen.

Bei der bekanntesten Form der Direktreduktion in Wirbelbetlcn, bei dem kaskadenartig angeordnete Rein nktoren zum Einsatz kommen, ist jeder Reaktor mit einen weiten leeren Raum über dem Wirbelbett ausgestaltet, wo das aufsteigende Gas /um ersten Mal von den gröberen Pulvcrpartikeln befreit wird. Reaktoren sind gewöhnlich innen, da normalerweise mit Trockcnentstaubungseinrichtungcn versehen, gewöhnlich vom Mchrzyklontyp, die so ausgelegt sind, daß das reduzierende Gas weiter entstaubt oder aufbereitet wird, bevor es den nächst oberen Reaktor erreicht.

Es wurde nun durch Untersuchungen festgestellt, daß ein von einem Wirbelbett kommendes Gas unvermeidlicherweise eine Fraktion sehr feinen Pulvers enthält, welches unmöglich nach üblichen trockenen Verfahren abgetrennt werden kann. Solche vom Gas mitgerissenen Pulver verstopfen leicht die Perforationen in der Platte oder im Boden, die dazu bestimmt sind, das Gas an einen Über-Kopf-Reaktor zu verteilen. Die Funktion des perforierten Bodens wird hierdurch beeinträchtigt und wirkt sich besonders unangenehm in den letzten Wirbclbetten des Reduktionsreaktors aus, wo das vom

jo Gas getragene Pulver hauptsächlich aus reduziertem Material besteht und daher besonders dazu neigt, an den Wandungen zu kleben und Zunderablagcrungcn und Verfestigungen auf den engeren Durchlässen aufzubauen. Dem Fachmann isl die Folge, nämlich die unglei-

J5 ehe Verteilung des reduzierenden Gases auf die nacheinander vom Gas erreichten Wirbclbetien klar, die Qualität der Fluidisicrung wird negativ beeinflußt, es werden selektive Gaswege im Bett aufgebaut, wobei bestimmte Bereiche durch aufsteigendes Gas gekreuzt oder mehr beeinflußt werden als andere.

Bei einem Verfahren zur Reduktion von Feinerz in mehreren hintereinander geschalteten Wirbclbciten soll nun e>n Verstopfen der perforierten Böden dieser Wirbelbctten durch den im Reduktionsgas enthaltenen

4s Staub, der zum Anbacken neigt, verhindert werden.

Erreicht wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art überraschend dadurch, daß bei der Herstellung von Eisenschwamm aus Feineisenerz das aus jedem Wirbelbett austretende Reduktionsgas unter Wärmeaustausch gekühlt, sorgfältig naß gereinigt, dann erwärmt und dem folgenden kaskadcngeschaltetcn Wirbclbettrcaktor zugeführt wird.

Vorzugsweise werden die einzelnen Wirbclbcilen von gesonderten Reduktionsgasslrömen, die mitcinan-

v, der für eine gemeinsame Knlstaubungsbehandlung vor ihrer Kreislaufrückführung vermischt werden, beaufschlagt.

Zweckmäßig ist es, daß die einzelnen Wirbelbetlcn giisscitig durch einen einzigen Reduktionsgasstrom in

bo Reihe beaufschlagt werden, wobei eine Staub- oder PuI-verentfernungseinrichtung zwischen den Wirbclbettcn angeordnet ist, um das staub- oder pulverfreie Gus vor seiner Zuleitung zur nächsten Stufe aufzuheizen.

Durch die Modifikation im reduzierenden Gaskreis

hO wird sichergestellt, daß die einzelnen Wirbclbettcn getrennt mit heißem reduzierendem Gas, das vorher sorgfältig durch ein NaUwaschvcrfahren entstaubt wurde, beaufschlagt werden.

Bei der Ausführungsform, bei der parallel /u allen in Frage kommenden reduzierenden Reaktoren rückgefiihrt wird, läßt man die einzelnen den Reaktor verlassenden Gasströme konvergieren. Nach der Naßreinigung (Befreiung von Staub und Pulver und von Reaktionsprodukten) sowie nach dem Anreichern mit der notwendigen Menge an Frischgas zum Kompensieren für die Verluste wird das Gas im Kreislauf zu den einzelnen Wirbelbetten in getrennten Strömen rückgefühn.

Nach der Ausführungsform der in Reihe geschalteten Wirbelbette:i durchströmt das reduzierende Gas sämtliche Wirbelbetten im Gegenstrom in einem einzigen Strom. Der Gasstrom wird jedoch zwischen den Wirbclbetten einer Naßreinigungs- bzw. Naßaufbereitungsstufe, die kühlt, ausgesetzt und dann in eine Aufheizstufe gegeben, um es auf die gewünschte Temperatur zu bringen.

Andere Lösungen können in unterschiedlichen Kombinationen der beiden vorgenannten Verführen bestehen. Die Forderung, daß das reduzierende in die Reaktoren eingeführte Gas heiß ist und völlig pulver- und staubfrei ist. soll jedoch immer erfüllt werden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nur mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei ist in durchgezogenen Linien der Kreis des reduzierenden Gases mit den einzelnen parallel beaufschlagten Reaktoren angegeben. Gestrichelt ist der Kreislauf des reduzierenden Gases bezeichnet, wobei die einzelnen Reaktoren in Reihe durch eine einzige Gasströmung verbunden sind.

Das gegebenenfalls vorgewärmte Feineisener/. fließt durch die Leitung 1 und erreicht den ersten reduzierenden Reaktor 2. Die Reaktoren sind kaskadengcschaltet. Von dem Reaktor 2 wird das Erz durch die Leitungen 3 zu den folgenden Reaktoren transportiert. Der schließlich sich ergebende Eisenschwamm wird über die Leitung 4 aus dem letzten Reaktor ausgetragen.

In Strömungsrichtung hinter dem Zirkulaiionskompressor 5 kann das reduzierende Gas zwei Wegen folgen. Auf dem Weg »1« (ausgezogene Linie) wird der Gasstrom kalt in 3 Ströme aufgeteilt, die parallel zu den Gasheizvorrichtungen 6 und dann zu den Reaktoren 2 geführt werden. Die teilweise verbrauchten, reduzierenden, den Reaktor 2 verlassenden Gasströme werden an einen Wärmeaustauscher 7 /ur Rückgewinnung jeglicher nutzbarer Wärme geführt und dann zu einem einzigen Strom 8 kombiniert, der anschließend in d'.-r F.inheii 9 naßgereinigl wird. Der von Staub und Reaktionsprodukten befreite Gasstrom wird dann im Abschnitt 10 kontinuierlich gereinigt, um den Aufbau inerter Materialien zu verhindern. Anschließend wird der Abschnitt 11 gekreuzt, wo eine Anreicherung mit frischen reduzierenden Gasen erfolgt, derart, daß die im Verfahren verlorene Menge wettgemacht wird. Die Gasströmung erreicht dann den Zirkulationskompressor 5, von wo aus ein neuer Kreislauf beginnt.

Nach der zweiten Ausführungsform (gestrichelte Linie) wird der gereinigte Gasstrom hinter dem Zirkulalionskompressor 5 zum letzten Reaktor 2 nach Kreuzen der ersten Heizeinrichtung 6 geführt. Das teilweise verbrauchte, reduzierende, den Reaktor verlassende Gas wird zum ersten Wärmeaustauscher 7 zur Rückgewinnung jeglicher nutzbarer Wärme geführt und wird dann in der ersten Einheit 9 naü gereinigt. Das resultierende (Jas erleidet in der /weilen Gruppe von Einheiten die gleiche Behandlung wie in der ersten Stufe, nämlich es wird in der Kinheil 6 vorbehandelt, zum vorherigen Reaktor 2 im Kreislauf rüCKgcführt, jegliche nui/bare Wärme wird bei 7 rückgewonnen; schließlich erfolgt eine Reinigung in der Kinheil 9. Das gleiche Verfahren gilt für das den zweiten Reaktor verlassende Gas.

Das aus dem ersten Reaktor austretende Gas, Wei's chcs .On Staub. Pulver und Reaktionsprodukten befreit ist, wird dann laufend gereinigt, um irgendwelche Ansammlungen von Materialien zu vermeiden, und zwar durch die liinhcit 10 und wird dann mit rnehr Frischgas in der Leitung bzw. Einheit 11 zur Kompensation der

ίο Verluste angereichert. Der Strom erreicht dann den Zirkulationskompressor 5, wo der Zyklus von neuem beginnt.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird es möglich, unabhängig Menge und Temperatur des jeden Reaktor beaufschlagenden Gases einzustellen. Zusammen mit der hohen Rcduktionsleistung des Gases, insbesondere in Kombination hiermit, wenn dieses in die Reaktoren »parallel« (durchgezogene Linie) eingeführt wird, führt die erfindungsgemäße Maßnahme zu einer größeren Produktion.

Ein weiterer Vorteil ist in der Möglichkeit zu sehen, die Reaktorgröße durch Verminderung des leeren Raumes über den Wirbelbetten zu begrenzen. Eine Dimensionsverminderung der Trockenentstaubungsanlage bedeutet ebenfalls einen zusätzlichen Vorteil. Das jeden Reaktor verlassende Gas braucht nämlich nicht in sorgfältiger Weise von Staub oder Pulver befreit zu werden, da es nicht mehr veranlaßt wird, den vorherigen Reaktor zu beaufschlagen.

jo Einer der wesentlichsten Vorteile der Erfindung ist natürlich darin zu sehen, daß das Gas besser über die Böden der Wirbclbeiten verteilt werden kann und dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß eine Verstopfung der perforierten Böden aufgrund dessen, daß staubfreies

Γ; Gas diese erreicht, verhindert werden kann. Dies bedeutet, daß ein Klebenbleiben oder ein Zusammenbacken der festen Masse verhindert wird und hierdurch die Zuverlässigkeit der Anlage verbessert und der Ausnutzungsgrad erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung eines Zusetzcns der Durchlässe am Boden des Wirbelbett« bei der Reduktion von Eisenerz in mehreren Wirbclbettcn, bei der das Reduktionsgas im Gegenstrom zur Beschickung von der Endstufe der Rcduktion.sanlagc aus eingeführt und zwischen den einzelnen Wirbelbetten eine zusätzliche Abtrennung des Eisenerzes vom Reduktionsgas vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ilcrsiellung von Eisenschwamm aus Feineisenerz das aus jedem Wirbelbett austretende Reduktionsgas unter Wärmeaustausch gekühlt, sorgfältig naß gereinigt, dann erwärmt und dem folgenden kaskadcngcschaltetcn Wirbelbettreaktor zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wirbelbetten von gesonderten Reduktionsgasströmen, die miteinander für eine gemeinsame Entstaubungsbehandlung vor ihrer Kreislaufrückführung vermischt werden, beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wirbelbetten gasseitig durch einen einzigen Reduktionsgasstrom in Reihe beaufschlagt werden, wobei eine Staub- oder Pulverentfernungseinrichtung zwischen den Wirbelbetten angeordnet ist. um das staub- oder pulverfreie Gas vor seiner Zuleitung zur nächsten Stufe aufzuheizen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Direktreduktion von Eisenerz in mehreren Wirbclbcitcn, dadurch gekennzeichnet, daß einige Wirbclbcttcn durch das reduzierende Gas parallel, andere in Reihe beaufschlagt werden.