DE4328164C2

DE4328164C2 - Process for the thermal-metallurgical disposal of residues in the production of pig iron in a coke-heated shaft furnace

Info

Publication number: DE4328164C2
Application number: DE19934328164
Authority: DE
Inventors: Jens Dr Ing Lahr; Werner Dipl Ing Kaulbars; Klaus Dr Ing Scheidig
Original assignee: E S C H ENGINEERING SERVICE CE
Current assignee: E S C H ENGINEERING SERVICE CE
Priority date: 1993-08-21
Filing date: 1993-08-21
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2013-08-22
Also published as: DE4328164A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermisch-metallurgischen Entsorgung von Reststoffen bei der Herstellung von Roheisen in einem koksbeheizten Schachtofen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for the thermal-metallurgical disposal of residues in the production of pig iron in a coke-heated shaft furnace according to the generic term of claim 1.

Bekannt ist, im Hoch- und Kupolofen unter Einsatz von Heißwind und Koks flüssiges Roh- bzw. Gußeisen zu erzeugen. Es besteht grundsätzlich die Aufgabe den auf die erzeugte Eisenmenge bezogenen Koksverbrauch zu minimieren, dabei jedoch die erforderliche Temperatur und chemische Zusammensetzung des Eisens zu gewährleisten. Die größte Anwendungsbreite fanden als dafür geeignete technische Maßnahmen die Erhöhung der Windtemperatur, Sauerstoffanreicherung des Windes und der Einsatz von in die Windformen eingebrachten Zusatzbrennstoffen.It is known in the blast furnace and cupola furnace using hot wind and coke liquid raw or to produce cast iron. There is basically the task of the generated one To minimize the amount of iron-related coke consumption, while doing the necessary Ensure the temperature and chemical composition of the iron. The largest The increase in the range of applications found suitable technical measures Wind temperature, oxygen enrichment of the wind and the use of in the wind forms brought in additional fuels.

Das Einblasen heißer reduzierender Gase im Bereich der Windformen und darüber ist bekannt. So wird z. B. nach der DE-OS 17 83 065 ein aus Gichtgas durch CO₂-Wäsche gewonnenes Kreislaufgas gemeinsam mit Sauerstoff den Windformen zugeführt. Dieses Verfahren wird weiter durch die DE-AS 22 61 766 verbessert, die zusätzliche Formen an der Rast beschreibt, mit deren Hilfe eine weitere Menge an Reduktionsgas eingeblasen wird, um zu ermöglichen, daß das für den Hochofen vorteilhafte Temperaturprofil eingestellt wird.The blowing of hot reducing gases in the area of the wind forms and above is known. So z. B. according to DE-OS 17 83 065 a obtained from top gas by CO₂ washing Recycle gas is fed to the wind forms together with oxygen. This procedure will further improved by DE-AS 22 61 766, which describes additional shapes at the rest, with the help of which a further quantity of reducing gas is blown in to enable that the temperature profile advantageous for the blast furnace is set.

Bekannt ist ebenfalls, daß mit Hilfe von Hoch- und Kupolöfen Reststoffe entsorgt werden. Diese werden über die Sinterherstellung, als Briketts in den Möller oder mit dem Wind in den Ofen eingebracht. Dabei wirken sich naturgemäß deren chemische und physikalische Eigenschaften sowie deren spezifische Menge auf den Stoff- und Wärmehaushalt des Ofens aus. Durch fehlende ausreichende Kompensationsmöglichkeiten sind die so umsetzbaren Mengen stark eingeschränkt.It is also known that residual materials are disposed of with the help of blast furnaces and cupola furnaces. These are produced by sintering, as briquettes in the Möller or with the wind in the Oven introduced. Naturally, their chemical and physical effects have an effect Properties and their specific amount on the material and heat balance of the furnace out. Due to the lack of sufficient compensation options, they can be implemented Quantities severely restricted.

Die Kostenvorteile einer Entsorgung insbesondere problematischer Reststoffe mit Hilfe von Aggregaten, die eine Ware herstellen, liegen jedoch auf der Hand. Metallurgische Schachtöfen erscheinen dabei aufgrund der typischen reduzierenden Atmosphäre und hoher Temperaturen besonders geeignet, da gute Chancen bestehen, ohne spezielle zusätzliche Reinigungseinrichtungen relevante Emissionsvorschriften einzuhalten.The cost advantages of disposing of particularly problematic residues with the help of However, aggregates that produce goods are obvious. Metallurgical shaft furnaces appear due to the typical reducing atmosphere and high temperatures Particularly suitable because there are good chances without special additional ones Compliance with relevant emission regulations for cleaning facilities.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Verfahren zur Entsorgung von Reststoffen bei der Herstellung von Roheisen in einem koksbeheizten Schachtofen zu zeigen, das es ermöglicht, den Wärmehaushalt in der Schmelzzone des koksbeheizten Schachtofens praktisch ohne Verzögerung zu steuern und dabei die Möglichkeiten des koksbeheizten Schachtofens zur thermisch-metallurgischen Entsorgung von Reststoffen zu nutzen.The object of the invention is therefore a method for the disposal of residues in the Show production of pig iron in a coke-heated shaft furnace that enables the heat balance in the melting zone of the coke-heated shaft furnace practically without Controlling the delay and the possibilities of the coke-heated shaft furnace to use thermal-metallurgical disposal of residues.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß im Bereich der Windformen oder/und darunter ein in Zusammensetzung, Menge und Temperatur geregeltes, aus mindestens einem Brennstoff durch Reaktion mit Sauerstoff oder/und Luft und erforderlichenfalls unter Zusatz von Wasser oder Wasserdampf hergestelltes Gas eingeleitet wird und/oder daß dem Koksbett direkt durch die Außenwand des Schachtofens feste grobkörnige bis stückige oder/und feste pulverförmige oder/und gasförmige oder/und flüssige Stoffe zugeführt werden.The object of the invention is achieved in that in the field of wind forms or / and including one regulated in composition, quantity and temperature, from at least one Fuel by reaction with oxygen and / or air and, if necessary, with addition gas produced by water or steam is introduced and / or that the coke bed Solid coarse to lumpy and / or solid directly through the outer wall of the shaft furnace powdery and / or gaseous or / and liquid substances are supplied.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird erreicht, daß durch die Zusammensetzung des hergestellten Gases, die durch die Verhältnisse der Mengen vom zugeführtem Brennstoff, Sauerstoff oder/und Luft und Wasser oder Dampf bestimmt wird sowie durch die Menge des Gases, bezogen auf die erzeugte Roheisenmenge, der Stoffhaushalt und damit auch der Wärmehaushalt des Koksbettes und der darüberliegenden Zonen des koksbeheizten Schachtofens beeinflußt wird und daß die zugeführten festen, gasförmigen oder/und flüssigen Stoffe, die zu entsorgenden Stoffe, wie z. B. Altöl oder Klärschlamm, aber auch die die Technologie des koksbeheizten Schachtofens gestaltenden Stoffe, wie z. B. Siliziumkarbid, sein können, im Rahmen des Stoff- und Wärmehaushalts des Koksbettes umgesetzt werden, wobei das Gas so in Menge, Zusammensetzung und Temperatur erzeugt wird, daß der Stoff- und Wärmehaushalt des Koksbettes und der darüberliegenden Zonen des Schachtofens gemäß den technologischen Erfordernissen des Schachtofenprozesses eingestellt wird. So ist es z. B. möglich, Koks des Koksbettes mit erhöhter Intensität zu verbrennen oder aber auch durch Einstellen entsprechender reduzierender Bedingungen des erzeugten Gases einen Teil der durch die Koksverbrennung in der Zone der Einführung des Heißwindes erzeugten Wärme durch das heiße reduzierende Gas zu ersetzen und somit den Koksverbrauch aus dem Koksbett zu senken. Zur Koksersparnis kommt es ebenfalls wenn die zugeführten Stoffe Kohlen- oder/und Wasserstoff enthalten. Grundsätzlich können dabei als Sonderfälle der erfindungsgemäßen Verfahrensweise die alleinige Zuführung der Stoffe und die alleinige Zuführung des Gases technisch vorteilhaft sein. The procedure according to the invention ensures that the composition of the gas produced, which is determined by the ratios of the quantities of fuel supplied, Oxygen or / and air and water or steam is determined as well as by the amount of Gases, based on the amount of pig iron produced, the material balance and thus also the Heat balance of the coke bed and the overlying zones of the coke-heated Shaft furnace is influenced and that the supplied solid, gaseous and / or liquid Substances to be disposed of, such as B. waste oil or sewage sludge, but also the Technology of the coke-heated shaft furnace designing materials such. B. silicon carbide can be implemented within the substance and heat balance of the coke bed, whereby the gas is generated in quantity, composition and temperature so that the material and Heat balance of the coke bed and the overlying zones of the shaft furnace according to the technological requirements of the shaft furnace process is set. So it is z. B. possible to burn coke of the coke bed with increased intensity or also by Setting corresponding reducing conditions of the gas produced is part of the heat generated by the coke burning in the zone of introduction of the hot wind to be replaced by the hot reducing gas and thus the coke consumption from the coke bed to lower. Coke is also saved if the added substances are carbon or / and contain hydrogen. Basically, the special cases procedure according to the invention the sole supply of the substances and the sole Feeding the gas may be technically advantageous.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als Brennstoff ein Gemisch aus verschiedenen Brennstoffen, insbesondere auch mit verschiedenen Aggregatzuständen verwendet wird. Dadurch wird erreicht, daß die Möglichkeiten, die Zusammensetzung und/oder die Temperatur des Gases optimal einzustellen, weiter verbessert werden.An advantageous embodiment of the method according to the invention is that as Fuel is a mixture of different fuels, especially with different ones Physical states is used. This ensures that the possibilities that Optimally adjust composition and / or the temperature of the gas, further improved become.

Besonders effizient wird diese Ausgestaltung, wenn als Brennstoff ein Gemisch aus einem wasserstoffarmen, wie z. B. Anthrazitstaub, und einem wasserstoffreichen Brennstoff verwendet wird. Dabei werden durch Variation der Anteile dieser Brennstoffe unterschiedliche CO- und H₂-Anteile im Gas bei einem gewünschten Energieeintrag eingestellt, wobei durch die Verwendung des wasserstoffreichen Brennstoffes, wie z. B. Erdgas oder Braunkohlenstaub, in Verbindung mit Wasserdampf durch die Wahl entsprechender Mengenverhältnisse unterschiedliche Temperaturen des Gases bestimmt werden können.This configuration becomes particularly efficient if a mixture of one is used as fuel low hydrogen, such as B. anthracite dust, and a hydrogen-rich fuel is used. Varying the proportions of these fuels makes them different CO and H₂ shares in the gas set at a desired energy input, whereby by Use of the hydrogen-rich fuel, such as. B. natural gas or lignite dust, in Connection with water vapor through the choice of appropriate proportions different temperatures of the gas can be determined.

Außerdem wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt, daß dem Koksbett die festen grobkörnigen bis stückigen Stoffe direkt durch die Außenwand des Schachtofens oberhalb der Zuführung des Gases eingegeben werden. Durch diese Verfahrensweise wird erreicht, daß sowohl Energieträger als auch zu entsorgende grobkörnige bis stückige Reststoffe dem Koksbett zugeführt werden und in diesem nach unten bewegt werden, dabei verbrennen bzw. aufschmelzen, durch die hohen Temperaturen bis zu ihren elementaren Bestandteilen gespalten werden und in das Abgas, das Roheisen bzw. die Schlacke des koksbeheizten Schachtofens übergehen.It is also shown with the method according to the invention that the coke bed is the solid coarse-grained to lumpy materials directly through the outer wall of the shaft furnace above the Supply of the gas can be entered. This procedure ensures that both energy sources and coarse to lumpy residues to be disposed of Coke bed are fed in and are moved downwards in the process, burning or melt, split by the high temperatures down to their elementary components and into the exhaust gas, the pig iron or the slag from the coke-heated shaft furnace pass over.

Weiterhin wird das Verfahren vorteilhaft ausgestaltet, indem dem Koksbett die festen pulverförmigen oder/und gasförmigen oder/und flüssigen Materialien gemeinsam mit dem Gas oder im Bereich der Zuführung des Gases zugeführt werden. Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden pulverförmige oder/und gasförmige oder/und flüssige Energieträger oder auch Reststoffe dem Koksbett zugeführt, wo sie sich mit dem Gasstrom aufwärts bewegen und während des Durchströmens durch das Koksbett in ihre chemischen Elemente aufgespalten werden und in das Abgas, das Roheisen bzw. die Schlacke übergehen.Furthermore, the method is advantageously designed in that the coke bed is fixed powdery and / or gaseous or / and liquid materials together with the gas or be supplied in the area of the supply of the gas. Through this configuration of the The inventive method are powdery and / or gaseous or / and liquid Energy sources or residues are fed to the coke bed, where they deal with the gas flow move upward and while flowing through the coke bed into their chemical Elements are broken down and pass into the exhaust gas, the pig iron or the slag.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. The method according to the invention is explained in more detail with the aid of a subsequent exemplary embodiment explained.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des unteren Teiles eines Kupolofens der mit Windformen 1 einer Gaszuführung 2 einer Einrichtung für die Zuführung von Shreddermüll 3 und einer in der Gaszuführung 2 angeordneter Einrichtungen 4 für die Zuführung von Staub aus der Staubreinigung des Kupolofens ausgestattet ist. Das Gas wird in Gaserzeugungsreaktoren 5 hergestellt, die es ermöglichen, aus Erdgas, Sauerstoff und Wasserdampf ein Gas mit einem breiten Bereich der chemischen Zusammensetzung und auch der Temperatur zu erzeugen. Die Zusammensetzung des Gases und die Mengen an Shreddermüll und an Staub aus der Staubreinigung werden anhand einer Massen- und Wärmebilanzrechnung des Koksbettes und des gesamten Kupolofens ständig bestimmt. Fig. 1 is a schematic representation of the lower part shows a cupola furnace of 4 is provided for the supply of dust from the dust cleaning of the cupola furnace with tuyeres 1 a gas feed 2 of a device for supplying shredder waste 3 and arranged in the gas supply 2 devices. The gas is produced in gas generating reactors 5 , which make it possible to produce a gas from natural gas, oxygen and water vapor with a wide range of chemical composition and also temperature. The composition of the gas and the amounts of shredder waste and dust from dust cleaning are constantly determined using a mass and heat balance calculation of the coke bed and the entire cupola furnace.

BezugszeichenlisteReference list

1 Windformen
2 Gaszuführung
3 Zuführung von Shreddermüll
4 Einrichtungen für die Zuführung von Staub
5 Gaserzeugungsreaktoren. 1 wind forms
2 gas supply
3 Feeding shredder waste
4 devices for the supply of dust
5 gas generating reactors.

Claims

1. A process for the thermal-metallurgical disposal of residues in the production of pig iron in a coke-heated shaft furnace which is equipped with wind molds arranged in its frame and a rack underneath, a coke bed of liquid pig iron and liquid slag being seeped beneath the wind molds, characterized in that in the area of the wind forms or / and below a regulated in composition, quantity and temperature, made from at least one fuel by reaction with oxygen or / and air and, if necessary, with the addition of water or steam, and / or that is introduced Coke bed solid solid coarse to lumpy and / or solid powdery or / and gaseous or / and liquid substances are fed directly through the outer wall of the shaft furnace.

2. The method according to claim 1, characterized by that as a fuel a mixture of different fuels, especially with different states of matter is used.

3. The method one or more of claims 1 to 2, characterized by that as a fuel a mixture of a low-hydrogen and a hydrogen-rich Fuel is used.

4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized by that the coke bed the solid coarse-grained to lumpy materials directly through the outer wall of the shaft furnace above the gas supply.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized by that the coke bed the solid powdery and / or the gaseous or / and the liquid substances together with the gas or in the area of the supply of the gas be fed.