DE927633C - Verfahren und Betrieb eines Hochofens als Niederschachtofen - Google Patents

Description

• Verfahren und Betrieb eines Hochofens als Niederschachtofen Die Steigerung des Sauerstoffgehaltes im Hochofenwind über ein gewisses Maß hinaus führt dazu, daß der Schacht des Hochofens kalt wird. Fährt man mit nahezu reinem Sauerstoff, so schrumpft die Reaktionszone auf wenige Meter Schachthöhe zusammen, während der darüberliegende Teil des Schachtes ohne Nutzen für den Prozeß ist. Die Temperatur fällt schließlich im Schacht unter den Taupunkt, so daß durch die Kondenswasserbildung in Verbindung mit dem Säuregehalt des aufsteigenden Gases starke Korrosionserscheinungen an der Apparatur auftreten. Des weiteren führt die Schlammbildung zu Verkrustungen und Verstopfungen.
• Der normale Hochofen ist damit für den reinen Sauerstoffbetrieb oder für die Verwendung von hochangereichertem Wind nicht geeignet. Vielmehr haben die genannten Erscheinungen zur Einführung eines neuen Typs eines Verhüttungsschachtofens geführt, den sogenannten Niederschachtofen.
• Die betrieblichen Vorteile des Niederschachtofens sind: a) die Möglichkeit, Kohle oder minderwertigen Koks an Stelle von festem Hochofenkoks verwenden zu können, b) mulmige oder kleinstückige Erze an Stelle der vom Hochofen geforderten Erzqualitäten verwenden zu können, c) der Anfall eines hochwertigen Gichtgases, d) eine Produktionssteigerung pro Quadratmeter Schachtquerschnitt gegenüber dem Hochofen.
• Diese Vorteile lassen es in vielen Fällen ratsam erscheinen, nach Möglichkeiten zu suchen, um vorhandene Hochöfen mit Sauerstoff zu fahren, d. h. als Niederschachtofen zu betreiben. Im folgenden wird ein Verfahren und eine Einrichtung beschrieben für Umwandlung eines Hochofens in einen Niederschachtofen bei gleichzeitiger Nutzbarmachung des gesamten Hochofens für das Verfahren.
• Die Merkmale des neuen Verfahrens sind die folgenden: In dem Hochofen wird von der Gicht ein zentrales Rohr niedergeführt. In dieses Rohr wird chargiert, so daß es normalerweise bis oben gefüllt ist, um eine unnötige Zerkleinerung der Chargen beim Abstürzen in den Schacht zu vermeiden. Der Durchmesser des Rohres ist so gehalten, daß ein sicheres Rutschen in demselben gewährleistet ist. Im Innern des Rohres können besondere spiralförmige oder ebene Stützflächen angebracht werden, die die Belastung der Beschickungssäule in den unteren Teilen des Rohres durch das darüberliegende Gewicht abfangen. Das Beschickungsrohr wird etwa bis in die Höhe der Rast in dem Schacht nach unten geführt. Das aus dem Beschickungsrohr austretende Chargiergut böscht sich nach der Schachtwandung hin ab. Dies hat zur Folge, daß bei einem Böschungswinkel von etwa q.5° die Austrittsfläche an der Gicht auf das il/2fache gesteigert ist. Ein Umstand, der im Verein mit der Tatsache der um den Stickstoffballast verminderten Gasmenge dazu führt, daß die Gasaustrittsgeschwindigkeiten niedrig sind, oder bei gleicher Gasaustrittsgeschwindigkeit wie im normalen Hochofen der als Niederschachtofen mit Sauerstoff betriebene Hochofen wesentlich höher belastet werden kann.
• Der Abstand der Mündung des Beschickungsrohres von der Formenebene hängt von der Art des Brennstoffes und von der Weiterbehandlung des Gases ab. Je größer nämlich dieser Abstand ist, um so niedriger ist unter sonst gleichen Verhältnissen die Austrittstemperatur des Gases, und umgekehrt. Im allgemeinen ist es erwünscht, daß das Gichtgas mit etwa z5o bis 2oo° den Hochofen verläßt. Bei Verwendung von Koks als Brennstoff und ohne weitere Nachbehandlung des Gases im Schacht des Ofens wird deshalb die Mündung des Beschickungsrohres so hoch angeordnet, daß das aus dem Beschickungsbett austretende Gas eine Temperatur von etwa r5o bis 2oo° hat. Wird der Schachtofen mit Kohle betrieben,. so muß mit dem Auftreten von Schwelprodukten der Kohle im Gichtgas gerechnet werden. Diese Schwelprodukte sind aber unerwünscht, insofern sie hochsiedend sind und insbesondere, wenn sie pechartigen Charakter haben. Das Pech und die schweren Öle setzen sich in den nachgeschalteten, der Reinigung des Gases dienenden Einrichtungen ab und führen dort zu Schwierigkeiten. Im Falle der Verwendung von Kohle wird deshalb das Beschickungsrohr so weit in dem Schacht nach unten geführt, daß die Temperatur der austretenden Gase oberhalb der Kracktemperatur der Schwelprodukte liegt, z. B. bei 6oo°. Es ist zweckmäßig dafür zu sorgen, daß die Lage der Mündung des Beschickungsrohres den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß man das Rohr vertikal verschiebbar ausbildet, entweder als Ganzes oder in seinem unteren Teil. Bei der gegebenen Anordnung bleiben etwa zwei Drittel des Hochofenschachtes leer. Der mittlere und obere Teil des Schachtes werden von dem Gas mit einer Geschwindigkeit von etwa r bis 2 m/Sek. durchströmt. Diese niedrige Gasgeschwindigkeit führt zu einem günstigen Verhalten des vorschlagsgemäß betriebenen Ofens hinsichtlich der mit dem Gas ausgetragenen Staubmengen.
• Es ist ein wesentlicher Bestandteil dieses Vorschlages, den freien Schachtraum für die weitere Behandlung des Gases auszunutzen. Das Gichtgas hat bei der Verwendung von hochprozentigem Sauerstoff eine Zusammensetzung, die es für die Verwendung als Synthesegas nach einer gewissen Vorbehandlung geeignet macht.
• _ Diese Vorbehandlung betrifft: a) Entfernung von H2 S und anderen Schwefelverbindungen, b) Entfernung von harzartigen Bestandteilen, c) Einstellung des richtigen Verhältnisses von C O zu H2.
• Für die Durchführung einer solchen Vorbehandlung im freien Schacht des Hochofens eignen sich besonders solche Verfahren, bei denen die zu entfernenden Bestandteile bei höherer Temperatur an einem festen Katalysator umgewandelt und/oder absorbiert werden. Zum Beispiel wird Eisenoxyd im umfangreichen Maße für die genannten Zwecke angewandt.
• Eine günstige Ausführungsform dieses Verfahrens ist die folgende: In der Höhe der Mündung des Beschickungsrohres befindet sich im Schacht des Ofens ein ringförmiger Rost. Auf diesem Rost liegt feinkörniges Eisenerz von einer Korngröße, die vermöge ihrer Schwere von dem durch den Schacht strömenden Gag nicht mitgeführt wird. Das aus dem Gestell des Hochofens aufsteigende Gas durchströmt das Eisenoxydbett, wobei dies, ähnlich wie bei der Vergasung in einem Winklergenerator, heftig durcheinander gewirbelt wird. Es findet eine intensive Reaktion statt, wobei die Temperatur und die Schichthöhe in gewünschter Weise eingestellt werden können. Der für die Konvertierung des CO zu H2 erforderliche Wasserdampf wird dem Gas vor dem Durchströmen des Eisenoxydbettes zugefügt. Bei entsprechend hoher Temperatur im Eisenoxydbett kann erreicht werden, daß die asphaltartigen und hochsiedenden Bestandteile des Gases, die in demselben bei Verwendung von Kohle gewöhnlich enthalten sind, gekrackt werden.
• Infolge der Teerkrackung mit der Kohlenoxydspaltung reichert sich das Eisenoxyd ständig mit Kohlenstoff an. Es ist deshalb erforderlich, daß laufend ein Teil des Oxydes entfernt und durch frisches ersetzt wird. Die Herausnahme des Eisenoxydes geschieht zweckmäßig durch einen Durchlaß in der Hochofenwand. Das Eisenoxyd wird dann in an sich bekannter Weise, z. B. durch Verbrennen des Kohlenstoffes mit Luft, regeneriert und durch einen weiteren in einer höheren Ebene des Hochofenschachtes gelegenen Durchlaß in den Schacht wieder eingebracht. Die ständige Erneuerung des Eisenoxydbettes kann auch so erfolgen, daß laufend ein Teil des Eisenoxydes abgezogen und verhüttet wird. während ein entsprechender Teil frisches Eisenerz zugefügt wird. Die Verhüttung kann so erfolgen, daß das mit Kohlenstoff angereicherte Eisenoxyd direkt der Schmelzzone des Ofens zugeführt wird oder daß es dem an der Gicht aufgegebenen Möller beigefügt wird.
• Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß die für die Reinigung des Gases erforderlichen Substanzen diesem nach Verlassen des Beschickungsbettes in Form eines feinen Staubes beigemischt werden, der in der nachgeschalteten Staubreinigungsanlage wieder abgeschieden wird. Ein Teil des Staubes wird hierbei zweckmäßig zwischen dem Hochofen und der Staubabscheidungsanlage im Kreislauf gefahren. Die Temperaturregelung im Hochofen kann hinsichtlich ihrer Höhe und räumlichen Verteilung in an sich bekannter Weise dadurch unterstützt werden, daß ein Teil des Gichtgases im Kreislauf gefahren wird, d. h. in den Hochofen in der Höhe der Formen wieder eingeblasen wird. Für die Rufheizung dieses Kreislaufgases werden zweckmäßig die bei jedem Hochofen vorhandenen Winderhitzer herangezogen.
• In der Zeichnung ist ein Hochofen, der als Niederschachtofen gefahren wird, schematisch dargestellt.
• In dem Hochofen mit dem Schacht i, der Rast 2, dem Gestell 3, dem Gichtgasabzug 4, den Winddüsen 5 und dem Abstich 6 befinden sich das zentrale Beschickungsrohr 7 und der Rost B.
• Das durch das Zentralrohr niedergeführte Beschickungsgut g wird in üblicher Weise im Gestell zu Schlacke io und Metall i i umgesetzt. Die aus dem Gestell aufsteigenden Gase durchströmen, bevor sie zur Gicht gelangen, die auf dem Rost liegende Reaktionsschicht 12.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb eines Hochofens als Niederschachtofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung von der Gicht in einem zentralen, in den Schacht eingebauten Rohr niedergeführt wird und daß das Gichtgas außerhalb des Beschickungsrohres in dem Schacht selbst nach oben geführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittstemperatur aus dem Beschickungsbett durch den Abstand der Mündung des Beschickungsrohres von der Formenebene reguliert wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Schachtraum für Gasreinigungs- und Gasumwandlungsoperationen Verwendung findet. 4. Verfahren nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem freien Schachtraum eine die Gasreinigung bzw. Umwandlung hervorrufende oder beschleunigende Masse angewandt wird, die vermöge ihrer Korngröße durchgewirbelt wird. 5. Verfahren nach Anspruch i, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Reinigungs-und/oder Umwandlungsmasse ständig ein Teil abgezogen und ein gleicher Teil frischer oder regenerierter Masse zugeführt wird. 6. Verfahren nach Anspruch i, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungs-und/oder Umwandlungsmasse dem Gichtgas nach dem Verlassen des Beschickungsbettes in Staubform zugefügt, von diesem mitgeführt und in der Staubreinigungsanlage abgeschieden wird. 7. Verfahren nach Anspruch i, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Staubes zwischen dem Hochofen und der Staubreinigungsanlage im Kreislauf geführt wird. B. Verfahren nach Anspruch i und 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Reinigungs-und/oder Umwandlungsmasse Eisenoxyd Verwendung findet. g. Verfahren nach Anspruch i und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Eisenoxydmasse ständig abgezogen und in dem Hochofen verhüttet wird. io. Hochofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, bei dem ein zentrales Beschickungsrohr bis tief in den Schacht, z. B. bis zur Höhe des Kohlensackes, niedergeführt wird. i i. Hochofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, 2 und io, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Beschickungsrohres vertikal verschiebbar ausgebildet ist. 12. Hochofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem freien Schachtraum ein Rost angebracht ist als Unterlage für die Reinigungs-und/oder Umwandlungsmasse. 13. Hochofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zentralen Beschickungsrohr spiralförmige oder ebene Stützflächen angebracht sind. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr.
2. 2 Zig o46.