DE3344293C2 - Verwendung einer wasserhaltigen Braunkohle in einem Einschmelzvergaser zum Schmelzen von zumindest teilweise reduziertem Eisenerz - Google Patents

Abstract

Beim Schmelzen von zumindest teilweise reduziertem Eisenerz in einem Einschmelzvergaser wird eine Wirbelschicht aufgebaut, in welcher Kohle zusammen mit sauerstoffhaltigem Gas umgesetzt wird, wodurch die Schmelzwärme erzeugt wird und ein Reduktionsgas gebildet wird. Als Kohlenersatz wird wasserhaltige Braunkohle verwendet, welche nicht unmittelbar chargiert werden kann. Vielmehr wird diese wasserhaltige Braunkohle vor dem Einbringen einer Dampftrocknung unterworfen, unmittelbar anschließend in einem Herdofen verkokt und wiederum anschließend als verkokte Kohle mit ihrer fühlbaren Wärme in den Einschmelzvergaser eingebracht. den schnitzelförmigen Stücken und der darunterliegenden Oberfläche verbleibende

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmelzen von zumindest teilweise reduziertem Eisenerz, insbesondere Eisenschwamm, in einem Einschmelzvergaser, in welchem aus eingebrachter Kohle und eingeblasenem Orhaltigen Gas die zum Schmelzen des reduzierten Materials erforderliche Wärme und ein Reduktionsgas erzeugt werden.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise der DE-OS 28 43 303 zu entnehmen. Derartige Reduktionsverfahren wurden insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von schlecht oder nicht verkokbaren Kohlenstoffträgern entwickelt Derartige Verfahren sollten unter anderem dort Vorteile bringen, wo der anlagentechnische Aufwand eines Hochofens auf Grund geringer benötigter Mengen nicht sinnvoll erscheint Bei der bekannten Verfahrensweise wird dem Vergaserkopf des Einschmelzvergasers Kohle zugeführt, welche mit einem ca. 1200° C heißen Gas in Kontakt gelangt wobei sie schlagartig getrocknet und entgast wird. Diese Reaktion läuft schnell ab, so daß die Kohlenstücke weitgehend zerplatzen und zu einem erheblichen Teil zu Koks ausreagieren. Dieser gebildete Koks wird durch Sauerstoff im Einschmelzvergaserunterteil vergast, wobei der Sauerstoff über Düsen in den Einschmelzvergaserunterteil eingeblasen wird. Die Strömungsgeschwindigkeit muß hierbei im Vergaser so gewählt werden, daß eine stabile Wirbelschicht aufrechterhalten bleibt Die Temperatur des Wirbeibettes beträgt hierbei rund 1600° C.

Das Entgasungsverhalten von unbehandelter Kohle ist je nach verwendeter Kohle unterschiedlich und es treten darüberhinaus korngrößenabhängige Unterschiede im Entgasungsverlauf auf. Je nach Art der verwendeten Kohle sind mehr oder minder große Anteile an flüchtigen Bestandteilen in der Kohle enthalten.

Vom Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und eventuell noch vorhandenem freiem oder chemisch gebundenem Wasser wird sowohl der Ent- und Vergasungsverlauf, die Gasmenge sowie die erreichbare Teilverbrennungstemperatur in der Wirbelschicht beeinflußt.

Die Höhe der Teilverbrennungstemperatur bestimmt das Einschmelzen des Eisenträgers zu flüssigem Metall und Schlacke. Mit Kohlen, die einen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von über 25% iwaf (in wasser-, aschefreier Substanz) aufweisen, kann die für den Schmelzprozeß erforderliche Höhe der Teilverbrennungstemperatur nicht mehr erreicht werden. Die Ursache hierfür ist in stark endothermen Spaltreaktionen der flüchtigen Bestandteile zu CO und H2 zu suchen. Darüber hinaus entstehen bei Kohlen mit hohen Anteilen an flüchtigen Bestandteilen hohe, im Gesamtprozeß nicht direkt verwertbare Gasniengen.

Die bei dem in der DE-OS 28 43 303 beschriebenen Reduktionsschmelzverfahren verwendbaren Kohlen beschränken sich daher auf Kohlequalitäten, die unter den vorgenannten Werten an flüchtigen Bestandteilen liegen. Steinkohlen mit höheren Gehalten an flüchtigen Bestandteilen sowie sämtliche Braunkohlen scheiden daher für den vorbeschriebenen Verwendungszweck für einen Direkteinsatz aus.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, auch Kohlen mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, insbesondere billige, stark wasserhaltige Braunkohlen zu verwenden, die nicht direkt eingesetzt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung in der Verwendung einer wasserhaltigen Braunkohle, welehe nach Trocknung mit Dampf unmittelbar mit ihrer fühlbaren Wärme in einem Herdofen verkokt wurde, mit ihrer Wärme aus der Verkokung und mit einer Körnung von 0 bis 30 mm in einem Einschmelzvergaser zum Schmelzen von zumindest teilweise reduziertem Eisen-

Durch die Verwendung einer Dampftrocknungsstufe kann ein Großteil des Wassergehaltes derartiger Braunkohlen entfernt werden und die für den Betrieb einer derartigen Trocknuugsstufe erforderliche Energie kann unmittelbar aus nachfolgenden Stufen, wie Verkokung oder Reduktionsschmelzverfahren rückgewonnen werden. Im Anschluß an die Trocknung wird eine Verkokung vorgenommen und durch diese Verkokung läßt sich sowohl die Korngröße als auch das Entgasungsverhalten der einzusetzenden Kohlen den Erfordernissen des nachfolgenden Einschmelzvergasungsprozesses in günstiger Weise anpassen. Durch die unmittelbare Aufeinanderfolge dieser Verfahrensschritte, insbesondere bei kontinuierlicher Sattdampftrocknung, läßt sich die Restwärme der getrockneten Kohle in günstiger Weise bei der Verkokung ausnützen und es läßt sich eine derartige Verkokung in dem unmittelbar nach der Trocknung auftretenden aktivierten Zustand der getrockneten Kohle, welche noch frei von Alterungserscheinungen ist, besonders leicht und mit geringem Energieaufwand durchführen. Vor allen Dingen lassen sich die flüchtigen Bestandteile der einzusetzenden Kohle im unmittelbaren Anschluß an ein Trocknungsverfahren mit Dampf mit geringerem Energieaufwand abtrennen, als dies mit einer bereits getrockneten, abgekühlten und gealterten Kohle der Fall wäre. Bei der anschließenden Überführung der verkokten Kohle in den Einschmelzvergaser kann wiederum die fühlbare Wärme der verkokten Kohle ausgenützt werden und es kann die Verkokung ohne wssentliche Beeinträchtigung der Energiebilanz durchjeführt werden. Vor allen Dingen die Einstellung eines geringen Anteiles an flüchtigen Bestandteilen und die Einstellung einer für die Einschmelzvergasung günstigen Korngröße tragen hierbei wesent-Hch zur Verbesserung der Energiebilanz des Einschmelzvergasers bei.

Die Teilentgasurig mittels Verkokung ist soweit zu führen, daß der Gehalt des Kokses an flüchtigen Bestandteilen den Erfordernissen des Gesamtprozesses sowohl hinsichtlich der Reduktion als auch dem Einschmelzen optimal entspricht

Die bei der Sattdampftrocknung erzeugte Kohle weist im Vergleich zu anderen Trocknungsverfahren eine höhere Festigkeit auf und ergibt daher bei der Verkokung einen festeren Koks mit einem geringeren Anteil an Feinstkoks.

Bei der anschließenden Überführung der verkokten heißen Kohle in den Einschmelzvergaser kann wieder-

um die fühlbare Wärme der verkokten Kohle ausgenützt werden. Die Einstellung eines Anteiles an flüchtigen Bestandteilen und die optimale Erhaltung einer für die Einschmelzvergasung günstigen Korngröße trägt hierbei wesentlich zur Verbesserung der Energiebilanz und des Prozeßablaufes im Einschmelzvergaser bei.

In bevorzugter Weise wird erfindungsgemäß so vorgegangen, daß die aus der Trocknungsstufe abgezogene Braunkohle im Herdofen auf Temperaturen von 600— 1000°C, insbesondere 800⁰C, gebracht wird und im erforderlichen Ausmaß von den flüchtigen Bestandteilen befreit wird. Ein auf derartigen Temperaturen befindlicher Koks kann hierbei unmittelbar in den Einschmelzvergaser eingebracht werden, ohne daß es zu einem schlagartigen Zerplatzen und damit zu einer Beeinträchtigung der im Einschmelzvergaser gebildeten Wirbelschicht kommt

Für die Ausbildung einer weitgehend homogenen Wirbelschicht in? Entgasungsreaktor ist es vorteilhaft, wenn die Körnung des im Herdofen hergestellten Kokses auf 0—30 nun, vorzugsweise 5—25 mm, eingestellt wird. Eine derartige Einstellung der Körnung vermeidet einen zu hohen Feinstkoksaustrag aus der Wirbelschicht des Einschmelzvergasers in das aus dem Einschmelzvergaser abgeführte heiße Reduktionsgas. Dadurch wird die Menge des in den Einschmelzvergaser zurückzuführenden Feinstmaterials kleingehalten.

Zur Verbesserung der Energiebilanz des vorgeschlagenen Verfahrens wird erfindungsgemäß vorzugsweise das beim Verkoken anfallende Gas teilweise für die Erzeugung des bei der Trocknung erfo;'- jerlichen Dampfes sowie für die Erzeugung der bei dem Verfahren erforderlichen elektrischen Energie, die für iie Sauerstofferzeugung, den Antrieb von Kompressoren und andere Bedarfsqueüen benötigt wird, verwendet. Darüber hinaus kann das Abgas der Reduktionsstufe sowie allenfalls noch vorhandenes Oberschußgas aus dem Einschmelzvergaser für die Stromerzeugung verwendet werden.

Schließlich läßt sich noch eine weitere Verbesserung der Energiebilanz dadurch erzielen, daß die Abhitze aus dem Herdofen zum Vorwärmen des in den Einschmelzvergaser eingeblasenen 02-haltigen Gases verwendet wird. Durch die Kombination einer Kohlentrocknungsstufe mit einer nachfolgenden Verkokungsstufe und einem Einschmelzvergaser ergibt sich eine Verfahrensführung, die sowohl hinsichtlich des Energieaufwandes als auch des metallurgischen Veifahrensablaufes der bisherigen Verfahrensführung überlegen ist. Die im Einschmelzvergaser ablaufenden schmelzmetallurgischen Prozesse werden durch die Verwendung von Braunkohlenkoks, welcher in seiner Reaktivität andere Reduzenten bzw. Energieträger übertrifft, in vorteilhafter Weise beeinflußt

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verwendung einer wasserhaltigen Braunkohle, welche nach Trocknung mit Dampf unmittelbar mit ihrer fühlbaren Wärme in einem Herdofen verkokt wurde, mit ihrer Wärme aus der Verkokung und mit einer Körnung von 0 bis 30 mm in einem Einschmelzvergaser zum Schmelzen von zumindest teilweise reduziertem Eisenerz.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnung des Kokses von 5 bis 25 mm eingestellt wird.