EP0166679B1 - Anordnung aus einem Vergaser und Direktreduktionsofen - Google Patents

Anordnung aus einem Vergaser und Direktreduktionsofen Download PDF

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EP0166679B1
EP0166679B1 EP85730074A EP85730074A EP0166679B1 EP 0166679 B1 EP0166679 B1 EP 0166679B1 EP 85730074 A EP85730074 A EP 85730074A EP 85730074 A EP85730074 A EP 85730074A EP 0166679 B1 EP0166679 B1 EP 0166679B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement according
gasifier
gas
shaft
annular
Prior art date
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Expired
Application number
EP85730074A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0166679A1 (de
Inventor
Klaus Langner
Rolf Dr. Hauk
Gero Dr. Papst
Michael Nagl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
Original Assignee
Voestalpine AG
Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
Korf Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine AG, Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH, Korf Engineering GmbH filed Critical Voestalpine AG
Priority to AT85730074T priority Critical patent/ATE31942T1/de
Publication of EP0166679A1 publication Critical patent/EP0166679A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0166679B1 publication Critical patent/EP0166679B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/20—Arrangements of devices for charging

Definitions

  • the invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
  • the reducing gas is generated in a melting vessel in which oxygen and powdered coal are blown onto a liquid iron bath which serves as the reaction medium and the ratio of CO and CO 2 influenced in the gas produced.
  • the reducing gas generated is fed directly into a direct reduction shaft furnace arranged above the melting vessel via a connecting shaft, in which it is cooled to the required reducing gas temperature by an injected coolant.
  • This contains a bottom in the form of an inverted cone, through which the pouring column can be supported in the shaft furnace.
  • the wall of the shaft furnace is led outwards, forming an annular gap above the floor.
  • the bottom layer of the sponge iron particles can be conveyed through the annular gap into the connecting shaft to the melting vessel by rotating a spiral-shaped slide in the center of the base. At the same time, the ascending reducing gas reaches the direct reduction shaft furnace via this annular gap.
  • the known arrangement assumes that the proportion of dust in the reducing gas introduced into the direct reduction shaft furnace via the connecting shaft is low.
  • A. Reducing gas with a high dust content, for example a gas such as that obtained in a fluidized bed gasifier or in the melter gasifier described in DE-PS 28 43 303, would shortly result in the intermediate spaces of the column in the lower region being clogged by the dust carried along.
  • the amount of reducing gas supplied to the direct reduction shaft furnace directly via its discharge openings for the sponge iron had to be limited to approximately 30% of the total amount required for the reduction process (DE-PS 30 34 539).
  • the object of this invention is to provide an arrangement of the type mentioned in the preamble of claim 1 in such a way that even a gas laden with a larger proportion of dust in the amount required for direct reduction can be fed directly from the gasifier to the direct reduction shaft furnace without it becoming one Clogging of the interstices of the pouring column due to the entrained dust and as a result of this an uneven gas distribution in the direct reduction shaft furnace and malfunctions occur.
  • the measures according to the invention increase the cross section of the gas into the column and thus reduce the gas velocity and the depth of penetration of the dust particles.
  • the constant increased movement of the sponge iron particles ensures the required gas permeability, especially in the penetration area of the reducing gas into the bed.
  • annular zone is created in the lower region of the pouring column, in which the iron sponge particles are kept in motion by a mechanical device which is particularly suitable for this purpose, and at the same time their rate of descent is increased.
  • This zone extends from the foot of the pouring column over a larger area of the bed and thus creates the possibility of increasing the inlet cross section for the reducing gas into the bed and thus, at a given throughput, the flow rate of the gas introduced into the bed and, as a result, the depth of penetration of the bed To reduce dust particles.
  • the sponge iron particles are continuously and evenly distributed over the circumference and withdrawn from the ring zone and fed to the melter gasifier or to the outside.
  • the sponge iron particles are preferably discharged from the direct reduction shaft furnace both to the outside via an annular gap or via downpipes and also to the inside through a central opening in the bottom of the direct reduction shaft furnace.
  • the conveying can be controlled in any direction by means of screw conveyors which can be driven in both directions of rotation.
  • all of the screw conveyors can alternately be conveyed outwards and then inwards in predetermined time periods, or a different sector-specific conveyance can be provided with the aim of keeping all sponge iron particles in motion in the ring zone and local clogging by means of the reducing gas avoid entrained dust.
  • Fig. 1 represents the upper in a longitudinal section Part of a carburetor 1 and the lower part of a direct reduction shaft furnace 2 arranged above.
  • the upper part of the pouring column consists of lumpy iron ore or iron oxide pellets charged from above into the direct reduction shaft furnace and in the lower part of the iron sponge particles formed from it by direct reduction.
  • the direct reduction shaft furnace is connected to the carburetor 1 by a connecting shaft 6.
  • the bottom formed by the support structure 3 and the table top 4 contains an annular gap 7 and a discharge opening designed as a central opening 8 for the sponge iron particles.
  • this annular gap is bridged at the points required for the attachment of the support structure.
  • Both discharge openings are shielded from the pouring column 5, namely by an annular contactor 9 or a cone 10.
  • the sponge iron particles are whirled through one another by a conveyor element formed from a plurality of radially arranged conveying screws 11 and from the lower section of the pouring column 5 both to the annular gap 7 and to the central opening 8 promoted.
  • the screw conveyors as indicated by double arrows 12, can be driven in both directions of rotation by individually assigned drives 13.
  • the radial arrangement of the screw conveyors can be seen in FIG. 2, which represents the section 11-11 of FIG. 1.
  • any other mechanically acting devices for swirling and preferably also for transporting the sponge iron particles can also be used; for example a rotor, a thrust segment or another driver device or also a vibration or vibrating device.
  • the ring apron 9, which serves to shield the annular gap 7, and the cone insert 10, which serves to shield the central opening 8, end just above the conveyor element formed by the screw conveyors 11.
  • the pouring column 5 is supported on the table top 4, which must be dimensioned taking into account these angles of repose.
  • An annular space 14 is formed behind the ring skirt 9 and above the natural angle of repose of the bed, via which reducing gas is introduced into the pouring column.
  • the interior of the direct reduction shaft furnace extends downward outside the upper end of the ring apron and the inside of the ring apron is flush with the inside of the wall section of the direct reduction shaft furnace 2 above.
  • the wall of the direct reduction shaft furnace could also be without extension in the area of the floor be trained if the ring apron is guided conically inwards.
  • the passage cross section for the sponge iron particles in the area adjacent above the conveying member is shaped into an annular zone 15, to which the hot reducing gas can be supplied from the carburetor 1 evenly distributed over the circumference.
  • this ring zone 15 is formed only by the cone insert 10 and the hot reducing gas is, as indicated by arrows 16 and 17, introduced through the annular gas inlet areas 18 and 19 evenly distributed over the circumference into the bulkhead 5.
  • the hot dust-laden reducing gas reaches a region of the pouring column 5 over a large inlet cross-section, in which the sponge iron particles are kept in constant motion by the screw conveyors 11 and are conveyed at an increased throughput speed compared to higher-lying zones.
  • the risk of local clogging of the interstices in the bulkhead can be further reduced and uniform through-gassing of the direct reduction shaft furnace can be achieved.
  • the sponge iron particles discharged via the annular gap 7 are fed through the connecting shaft 6 to the carburetor 1, which is designed as a melter gasifier, and the sponge iron particles discharged via the central opening 8 through a discharge pipe 20 via a nozzle 21 to the outside headed.
  • Modified constructions can of course also convey all iron sponge particles to the outside or into the carburetor 1 or, if necessary, make any division of the partial streams.
  • the 1 To reduce the temperature of the hot reducing gas obtained in the carburetor 1 to the temperature required for the direct reduction shaft furnace are in the 1 also provides indirect cooling by a heat exchanger 22 and direct cooling by adding cooling gas via a central cooling gas distributor 23.
  • the cooling gas is a reducing gas drawn off through a nozzle 24, which is cooled in a cooling gas scrubber 25 and then fed to the cooling gas distributor 23.
  • the reducing gas generated in the carburetor 1 passes through the connecting shaft 6, in which it is set to the required temperature, through the annular gap 7 or the central opening 8 into the annular space 14 or the space below the cone insert 10 and from there through the annular ones Gas inlet areas 18 and 19 into the pouring column.
  • the sponges 11 distributed over the circumference can continuously convey the sponge iron particles from the lowest section of the pouring column 5 outwards to the annular gap 7 or inwards to the central opening 8.
  • the screw conveyors can be designed to taper inwards towards the central opening 8 (not shown), or, as indicated by dash-dotted lines, wedges 26 can be arranged between adjacent screw conveyors, both towards the central opening 8 as well as converging upwards.
  • the second embodiment differs from the first one essentially in that the direct reduction shaft furnace 2 arranged above the carburetor is supported on its own supporting frame 31.
  • the bottom 32 of the direct reduction shaft furnace supporting the pouring column 5 has only a central opening 8 as a discharge opening for the sponge iron particles, so that the bottom can be supported in a stable manner without cooling problems.
  • Downpipes 33 can also be provided, of which one is shown in broken lines, which make it possible to convey the sponge iron into the carburetor 1 from the outer end of the screw conveyors.
  • stubs 34 are provided in each case in the outer region of the screw conveyors and these are each connected to the interior of the carburetor 1 by a down pipe 33.
  • the screw conveyors can of course also be driven in both directions of rotation, or a combination of screws which continuously convey to the outside and constantly convey to the inside can be provided.
  • the cone insert 10 has passage openings 38 into which the inner ends of the radially arranged screw conveyors 11 engage. These passage openings 38 form a gas inlet for the reducing gas rising in the carburettor shaft 6, specifically for the partial flow denoted by b.
  • Another partial stream c is introduced into the annular zone 15 through an annular gap 39 of the cone insert 10.
  • a partial flow passes through these into the pouring column.
  • the partial flow a forms approximately 65 volume percent
  • the partial flow b forms approximately 25 volume percent
  • the partial flow c forms approximately 10 volume percent of the hot reducing gas introduced into the ring zone 15.
  • the gas is introduced over a large cross-section, there is a low speed and a low penetration depth of dust particles carried along, so that the risk of clogging of the spaces between the sponge iron pellets is further reduced even with a reducing gas with a high dust content, and an even gas distribution can be ensured .
  • nozzles 40 are provided for introducing cooling gas.
  • the connecting shaft contains a compensation section 41, by means of which height differences from the floor 32 supported by the frame 31 can be compensated.
  • the drive 13 shown in FIGS. 3 and 5 is designed in the form of a ratchet mechanism, with each feed screw 11 being assigned two such drives if the feed screw is to be drivable in both directions of rotation.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei der durch die EP-A-1-0094 707 bekanntgewordenen Anordnung dieser Art wird das Reduktionsgas in einem Schmelzgefäß erzeugt, in dem mittels Lanzen Sauerstoff und pulverisierte Kohle auf ein flüssiges Eisenbad geblasen werden, das als Reaktionsmedium dient und das Verhältnis von CO und CO2 im erzeugten Gas beeinflußt. Das erzeugte Reduktionsgas wird über einen Verbindungsschacht, in dem es durch ein eingeblasenes Kühlmittel auf die erforderliche Reduktionsgastemperatur gekühlt wird, direkt in einen oberhalb des Schmelzgefäßes angeordneten Direktreduktionsschachtofen eingeleitet. Dieser enthält einen Boden in Form eines umgekehrten Kegels, durch den die Schüttsäule im Schachtofen abstützbar ist. Die Wand des Schachtofens ist unter Bildung eines Ringspaltes oberhalb des Bodens nach außen geführt. Durch Drehung eines im Zentrum des Bodens angebrachten spiralförmigen Schiebers läßt sich jeweils die unterste Schicht der Eisenschwammpartikel über den Ringspalt in den Verbindungsschacht zum Schmelzgefäß befördern. Gleichzeitig gelangt das aufsteigende Reduktionsgas über diesen Ringspalt in den Direktreduktionsschachtofen.
  • Die bekannte Anordnung setzt voraus, daß der Staubanteil des über den Verbindungsschacht in den Direktreduktionsschachtofen eingeleiteten Reduktionsgases gering ist. Ein. Reduktionsgas mit hohem Staubanteil, beispielsweise ein Gas, wie es in einem Wirbelschichtvergaser oder in dem in der DE-PS 28 43 303 beschriebenen Einschmelzvergaser gewonnen wird, hätte in Kürze eine Zusetzung der Zwischenräume der Schüttsäule im unteren Bereich durch den mitgeführten Staub zur Folge. Bei einem stark staubbeladenen Gas mußte daher die dem Direktreduktionsschachtofen direkt über dessen Austragsöffnungen für den Eisenschwamm zugeführte Reduktionsgasmenge auf etwa 30 % der insgesamt für den Reduktionsprozeß erforderlichen Menge begrenzt werden (DE-PS 30 34 539).
  • Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Anordnung der im Gattungsbegriff des Anspruches 1 genannten Art so auszubilden, daß auch ein mit einem größeren Staubanteil beladenes Gas in der für die Direktreduktion benötigten Menge direkt aus dem Vergaser dem Direktreduktionsschachtofen zugeführt werden kann, ohne daß es zu einem Zusetzen der Zwischenräume der Schüttsäule durch den mitgeführten Staub und als Folge hiervon zu einer ungleichmäßigen Gasverteilung im Direktreduktionsschachtofen und zu Betriebsstörungen kommt.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
  • Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden der Eintrittsquerschnitt des Gases in die Schütsäule vergrößert und damit die Gasgeschwindigkeit und die Eindringtiefe der Staubpartikel verkleinert. Durch die ständige verstärkte Bewegung der Eisenschwammpartikel wird die erforderliche Gasdurchlässigkeit besonders im Eindringbereich des Reduktionsgases in die Schüttung gewährleistet.
  • Bei der beanspruchten Vorrichtung wird im unteren Bereich der Schüttsäule eine Ringzone geschaffen, in der durch eine hierfür besonders geeignete mechanische Vorrichtung die Eisenschwammpartikel in Bewegung gehalten werden und zugleich ihre Absinkgeschwindigkeit vergrößert ist. Diese Zone erstreckt sich vom Fuß der Schüttsäule über einen größeren Bereich der Schüttung und schafft so die Möglichkeit, den Einlaßquerschnitt für das Reduktionsgas in die Schüttung zu vergrößern und damit bei vorgegebenem Durchsatz die Strömungsgeschwindigkeit des in die Schüttung eingeleiteten Gases und als Folge hiervon die Eindringtiefe der Staubpartikel herabzusetzen. Die Eisenschwammpartikel werden bei Verwendung von in der Schüttung liegenden, radial angeordneten Förderschnecken kontinuierlich und gleichmäßig über den Umfang verteilt aus der Ringzone abgezogen und dem Einschmelzvergaser zugeführt oder nach außen geleitet. Vorzugsweise erfolgt der Austrag der Eisenschwammpartikel aus dem Direktreduktionsschachtofen sowohl nach außen über einen Ringspalt oder über Fallrohre als auch nach innen durch eine zentrale Öffnung im Boden des Direktreduktionsschachtofens. Durch in beiden Drehrichtungen antreibbare Förderschnecken kann die Förderung nach außen oder nach innen beliebig gesteuert werden. Es können beispielsweise in vorgegebenen Zeitabschnitten abwechselnd sämtliche Förderschnecken nach außen und dann wieder nach innen fördern, oder es kann auch eine sektorförmig unterschiedliche Förderung vorgesehen werden mit dem Ziel, in der Ringzone sämtliche Eisenschwammpartikel in Bewegung zu halten und ein örtliches Zusetzen durch den mit dem Reduktionsgas mitgeführten Staub zu vermeiden.
  • Die Erfindung wird durch zwei Ausführungsbeispiele anhand von fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt und einen Quer schnitt des für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teils einer ersten Ausführungsform,
    • Fig. 3 und 4 in analoger Darstellung eine zweite Ausführungsform, und
    • Fig. 5 den Antrieb der Förderschnecken.
  • Fig. 1 stellt in einem Längsschnitt den oberen Teil eines Vergasers 1 und den unteren Teil eines darüber angeordneten Direktreduktionsschachtofens 2 dar. Der Direktreduktionsschachtofen enthält einen aus einer Stützkonstruktion 3 und einer Tischplatte 4 gebildeten Boden, durch den die Schüttsäule 5 im Schachtofen abstützbar ist. Die Schüttsäule besteht im oberen Teil aus von oben in den Direktreduktionsschachtofen chargiertem stückigem Eisenerz oder aus Eisenoxidpellets und im unteren Teil aus den hieraus durch Direktreduktion gebildeten Eisenschwammpartikeln. Der Direktreduktionsschachtofen ist durch einen Verbindungsschacht 6 mit dem Vergaser 1 verbunden.
  • Der durch die Stützkonstruktion 3 und die Tischplatte 4 gebildete Boden enthält eine als Ringspalt 7 und eine als zentrale Öffnung 8 ausgebildete Austragöffnung für die Eisenschwammpartikel. Im Bereich der Stützkonstruktion 3 ist dieser Ringspalt an den für die Befestigung der Stützkonstruktion erforderlichen Stellen überbrückt. Beide Austragöffnungen sind gegenüber der Schüttsäule 5 abgeschirmt, nämlich durch eine Ringschütze 9 bzw. einen Kegel 10. Durch ein aus mehreren radial angeordneten Förderschnecken 11 gebildetes Förderorgan werden die Eisenschwammpartikel durcheinandergewirbelt und aus dem unteren Abschnitt der Schüttsäule 5 sowohl zu dem Ringspelt 7 als auch zu der zentralen Öffnung 8 befördert. Zu diesem Zweck sind die Förderschnecken, wie durch Doppelpfeile 12 angedeutet ist, durch individuell zugeordnete Antriebe 13 in beiden Drehrichtungen antreibbar. Die radiale Anordnung der Förderschnecken ist aus Fig. 2 ersichtlich, die den Schnitt 11-11 von Fig. 1 darstellt.
  • Danach sind bei dem Ausführungsbeispiel acht gleichmäßig über den Umfang verteilte Förderschnecken 11 vorgesehen.
  • Anstelle der Förderschnecken 11 können auch beliebige andere mechanisch wirkende Vorrichtungen zur Verwirbelung und vorzugsweise auch zum Transport der Eisenschwammpartikel verwendet werden; beispielsweise ein Rotor, ein Schubsegment oder eine andeie Mitnehmervorrichtung oder auch eine Vibrations- oder Rüttelvorrichtung.
  • Wie Fig. 1 zeigt, enden die Ringschürze 9, die zur Abschirmung des Ringspalts 7 dient, und der Kegeleinsatz 10, der zur Abschirmung der zentralen Öffnung 8 dient, kurz oberhalb des durch die Förderschnecken 11 gebildeten Förderorgans. Unter Bildung natürlicher Schüttwinkel unterhalb der Kanten der Abschirmorgane stützt sich die Schüttsäule 5 auf der Tischplatte 4 ab, die unter Berücksichtigung dieser Schüttwinkel bemessen sein muß. Hinter der Ringschürze 9 und oberhalb des natürlichen Schüttwinkels der Schüttung ist ein Ringraum 14 gebildet, über den Reduktionsgas in die Schüttsäule eingeleitet wird.
  • Im in Fig. 1 dargestellten Fall erweitert sich der Innenraum des Direktreduktionsschachtofens außerhalb des oberen Endes der Ringschürze nach unten und die Innenseite der Ringschürze fluchtet mit der Innenseite des darüberliegenden Wandabschnittes des Direktreduktionsschachtofens 2. Es könnte auch die Wand des Direktreduktionsschachtofens ohne Erweiterung im Bereich des Bodens ausgebildet werden, wenn die Ringschürze konisch nach innen geführt wird.
  • Vorteilhaft ist, daß der Durchtrittsquerschnitt für die Eisenschwammpartikel in dem oberhalb des Förderorgans angrenzenden Bereich zu einer Ringzone 15 geformt ist, der das heiße Reduktionsgas aus dem Vergaser 1 gleichmäßig über den Umfang verteilt zuführbar ist. Im vorliegenden Fall wird diese Ringzone 15 nur durch den Kegeleinsatz 10 gebildet und das heiße Reduktionsgas wird, wie durch Pfeile 16 und 17 angedeutet ist, durch die ringförmigen Gaseinlaßbereiche 18 und 19 gleichmäßig über den Umfang verteilt in die Schüttsäule 5 eingeleitet. Dadurch gelangt das heiße staubbeladene Reduktionsgas über einen großen Eintrittsquerschnitt in einen Bereich der Schüttsäule 5, in der die Eisenschwammpartikel durch die Förderschnecken 11 dauernd in Bewegung gehalten und mit im Vergleich zu höhergelegenen Zonen vergrößerten Durchtrittsgeschwindigkeit gefördert werden. Auf diese Weise lassen sich, wie oben bereits ausgeführt worden ist, auch bei einem stark staubbeladenen Gas die Gefahr ein örtliches Zusetzen der Zwischenräume der Schüttsäule weiter herabsetzen und eine gleichmäßige Durchgasung des Direktreduktionsschachtofens erzielen.
  • Dieser Effekt läßt sich begünstigen, wenn die Förderschnecken in Form eines durch Paddeln gebildeten unterbrochenen Schneckenganges ausgebildet werden, wie sie durch die DE-PS 30 34 539 bekanntgeworden sind, und wenn die Förderschnecken wie im vorliegenden Fall individuell in beiden Drehrichtungen antreibbar sind.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die über den Ringspalt 7 ausgetragenen Eisenschwammpartikel durch den Verbindungsschacht 6 dem Vergaser 1 zugeführt, der als Einschmeizvergaser ausgebildet ist, und die über die zentrale Öffnung 8 ausgetragenen Eisenschwammpartikel durch ein Austragrohr 20 über einen Stutzen 21 nach außen geleitet. Es können durch abgewandelte Konstruktionen selbstverständlich auch sämtliche Eisenschwammpartikel nach außen oder in den Vergaser 1 gefördert oder bedarfsweise beliebige Aufteilungen der Teilströme vorgenommen werden.
  • Zur Herabsetzung der Temperatur des im Vergaser 1 gewonnenen heißen Reduktionsgases auf die für den Direktreduktionsschachtofen erforderliche Temperatur sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 außerdem eine indirekte Kühlung durch einen Wärmetauscher 22 sowie eine direkte Kühlung durch Beimischen von Kühlgas über einen zentralen Kühlgasverteiler 23 vorgesehen. Das Kühlgas ist durch einen Stutzen 24 abgezogenes Reduktionsgas, das in einem Kühlgaswäscher 25 abgekühlt und dann dem Kühlgasverteiler 23 zugeführt wird.
  • Das im Vergaser 1 erzeugte Reduktionsgas gelangt über den Verbindungsschacht 6, in dem es auf die erforderliche Temperatur eingestellt wird, durch den Ringspalt 7 bzw. die zentrale Öffnung 8 in den Ringraum 14 bzw. den Raum unterhalb des Kegeleinsatzes 10 und von da durch die ringförmigen Gaseinlaßbereiche 18 und 19 in die Schüttsäule.
  • Wie Fig. 2 zeigt, können durch die über den Umfang verteilt angeordneten Förderschnecken 11 die Eisenschwammpartikel aus dem untersten Abschnitt der Schüttsäule 5 kontinuierlich nach außen zum Ringspalt 7 oder nach innen zur zentralen Öffnung 8 gefördert werden. Um hierbei tote Zonen zu vermeiden, können die Förderschnecken nach innen zur zentralen Öffnung 8 hin konisch zulaufend ausgebildet sein (nicht dargestellt), oder es können, wie strichpunktiert angedeutet ist, zwischen benachbarten Förderschnecken Keile 26 angeordnet werden, die sowohl zur zentralen Öffnung 8 hin als auch nach oben hin konvergieren.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bis 5 sind für Teile, die denen des ersten Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 entsprechen, die gleichen Bezugszahlen verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten im wesentlichen dadurch, daß sich der über dem Vergaser angeordnete Direktreduktionsschachtofen 2 auf einem eigenen Traggerüst 31 abstützt. Der die Schüttsäule 5 abstützende Boden 32 des Direktreduktionsschachtofens weist als Austragöffnung für die Eisenschwammpartikel nur eine zentrale Öffnung 8 auf, so daß der Boden ohne Kühlprobleme stabil abgestützt werden kann. Es können aber auch zusätzlich Fallrohre 33 vorgesehen sein, von denen eines gestrichelt dargestellt ist, die es ermöglichen, den Eisenschwamm vom äußeren Ende der Förderschnecken in den Vergaser 1 zu fördern. Zu diesem Zweck sind jeweils im außenliegenden Bereich der Förderschnecken 11 Stutzen 34 vorgesehen und diese durch jeweils ein Fallrohr 33 mit dem Innenraum des Vergasers 1 verbunden. Selbstverständlich können in diesem Fall die Förderschnecken auch in beiden Drehrichtungen antreibbar sein bzw. kann eine Kombination von ständig nach außen fördernden und ständig nach innen fördernden Schnecken vorgesehen werden.
  • Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der größte Teil des Reduktionsgases über einen ringförmigen Einlaß von der Peripherie her in die Ringzone 15 eingeblasen. Dieser Anteil ist mit a bezeichnet. Da durch Entfallen des Ringspaltes 7 der ersten Ausführungsform das Reduktionsgas nicht mehr über diesen Weg in den hinter der Ringschürze 9 gebildeten Ringraum 14 geleitet werden kann, ist mindestens ein in den Ringraum 14 mündender Stutzen 35 vorgesehen, der über eine Gasleitung 36 mit einem Gasauslaß 37 des Vergasers 1 verbunden ist.
  • Der Kegeleinsatz 10 weist beim zweiten Ausführungsbeispiel Durchtrittsöffnungen 38 auf, in die die inneren Enden der radial angeordneten Förderschnecken 11 eingreifen. Diese Durchtrittsöffnungen 38 bilden einen Gaseinlaß für das im Vergaserschacht 6 hochsteigende Reduktionsgas, und zwar für den mit b bezeichneten Teilstrom. Ein weiterer Teilstrom c wird durch einen Ringspalt 39 des Kegeleinsatzes 10 in die Ringzone 15 eingeleitet. Außerdem gelangt bei vorhandenen Fallrohren 33 ein Teilstrom über diese in die Schüttsäule. Der Teilstrom a bildet etwa 65 Volumenprozente, der Teilstrom b etwa 25 Volumenprozente, und der Teilstrom c etwa 10 Volumenprozente des in die Ringzone 15 eingeleiteten heißen Reduktionsgases. Da das Gas über einen großen Querschnitt eingeleitet wird, ergibt sich eine geringe Geschwindigkeit und eine geringe Eindringtiefe mitgeführter Staubpartikel, so daß die Gefahr eines Zusetzens der Zwischenräume zwischen den Eisenschwammpellets auch bei einem Reduktionsgas mit hohem Staubanteil hierdurch weiter herabgesetzt und eine gleichmäßige Gasverteilung gewährleistet werden kann. Im Verbindungsschacht 6 und im Gasrohr 36 sind Stutzen 40 zur Einleitung von Kühlgas vorgesehen. Außerdem enthält der Verbindungsschacht einen Ausgleichsabschnitt 41, durch den Höhendifferenzen zu dem durch das Gerüst 31 getragenen Boden 32 ausgleichbar sind.
  • Der in den Fig. 3 und 5 dargestellte Antrieb 13 ist in Form eines Klinkenschaltwerkes ausgebildet, wobei jeder Förderschnecke 11 zwei solcher Antriebe zugeordnet sind, wenn die Förderschnecken in beiden Drehrichtungen antreibbar sein soll.

Claims (16)

1. Anordnung aus einem Vergaser, insbesondere einem Einschmelzvergaser und einem Direktreduktionsschachtofen mit einer Schüttung aus stückigem Eisenerz oder aus Eisenoxidpellets, der einen Boden, durch den die Schüttsäule im Schachtofen abstützbar ist, Austragöffnungen im Boden für den Austrag der Eisenschwammpartikel sowie mindestens eine mechanische Vorrichtung zum Befördern der Eisenschwammpartikel zu den Austragöffnungen und mindestens einen Einlaß für das vom Vergaser gelieferte Reduktionsgas in die Schüttung im unteren Abschnitt der Schüttsäule enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine mechanische Vorrichtung (11) vorgesehen ist zur ständigen gegenseitigen hin- und hergehenden Bewegung der Partikel der Schüttung im an den Einlaß für das Reduktionsgas angrenzenden, vom Reduktionsgas durchströmten Bereich zumindest während dessen Zuführung, und daß in den entgegengesetzten Endabschnitten des Wirkungsbereichs der mechanischen Vorrichtung (11) jeweils mindestens eine Austragöffnung (7,8; 34) für die Eisenschwammpartikel angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß das Reduktionsgas gleichmäßig über den Umfang des Ofens (2) verteilt zuführbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet,
daß der Durchtrittsquerschnitt für die Eisenschwammpartikel oberhalb des Bodens (3, 4; 32) durch einen Einsatz (10) zu einer Ringzone (15) verringert ist, durch den das Reduktionsgas zuführbar ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das untere Ende des Ofens (2) durch einen Verbindungsschacht (6) mit dem Vergaser (1) verbunden ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mechanische Vorrichtung durch mehrere radial angeordnete Förderschnecken (11) gebildet ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mechanische Vorrichtung durch einen Rotor oder ein Schubsegment gebildet ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mechanische Vorrichtung durch eine Vibrations- oder Rüttelvorrichtung gebildet ist.
8. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Förderschnecken (11) in Form eines durch Paddeln gebildeten unterbrochenen Schneckengangs ausgebildet sind.
9. Anordnung nach Anspruch 5 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Umfangsrichtung zwischen den Förderschnecken (11) Keile (26) angeordnet sind.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine als Ringspalt (7) zwischen dem Boden (3,4) und der Innenwand des Direktreduktionsschachtofens (2) ausgebildete Austragöffnung für die Eisenschwammpartikel vorgesehen ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine als zentrale Öffnung (8) im Boden (3, 4; 38) des Direktreduktionsschachtofens (2) ausgebildete Austragöffnung für die Eisenschwammpartikel vorgesehen ist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand des Direktreduktionsschachtofens (2) eine Ringschürze (9) aufweist und ein sich hinter der Ringschürze (9) oberhalb des natürlichen Schüttwinkels der Schüttung ausbildender Ringraum (14) mit einem Gasauslaß (37) des Vergasers (1) verbunden ist.
13. Anordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Innenraum des Direktreduktionsschachtofens (2) außerhalb des oberen Endes der Ringschürze (9) nach unten erweitert und die Innenseite der Ringschürze (9) mit der Innenseite des darüberliegenden Wandabschnittes des Direktreduktionsschachtofens (2) fluchtet.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kegeleinsatz (10) wenigstens einen gegenüber der Schüttung abgeschirmten, mit dem Vergaser verbundenen, ringförmigen Gaseinlaß (19, 39) bildet.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 und 8 - 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die inneren Enden der radial angeordneten Förderschnecken (11) in Durchtrittsöffnungen (38) des Kegeleinsatzes (10) eingreifen, die einen mit dem Vergaser (1) verbundenen Gaseinlaß für das Reduktionsgas bilden.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 und 8 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Austragöffnung (34) an den äußeren Enden der radial angeordneten Förderschnecken (11) jeweils über eine Verbindungsleitung (33) mit dem Vergaser (1) verbunden sind.
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