EP0910671B1 - Process and device for charging a fusion gasifier with gasifying means and spongy iron - Google Patents
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Definitions
- the invention is based on one in the Figure illustrated embodiment explained in more detail. This shows a vertical section through a device according to the invention.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung.The invention relates to a device according to Preamble of claim 1 and a method under Using this device.
Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE 30 34 539 A1 und der DE 37 23 137 C1 bekannt. Die DE 30 34 539 A1 zeigt einen Einschmelzvergaser und einen Reduktionsschacht, der im Abstand über und fluchtend zu dem Einschmelzvergaser angeordnet ist. Im unteren Bereich des Reduktionsschachtes ist in waagerechter Anordnung senkrecht durch die Umfangswandung von diesem eine Mehrzahl von sternartig angeordneten Austragsvorrichtungen in Form von Schnekkenförderern vorgesehen, die den Eisenschwamm aus diesem Bereich des Reduktionsschachtes austragen, so daß er über zugehörige Fallrohre unmittelbar in den Einschmelzvergaser abgegeben wird. Zu diesem Zweck enden die Fallrohre im Kopfbereich des Einschmelzvergasers zentrisch um dessen Mittelachse im Abstand von dieser und zueinander angeordnet. Unmittelbar neben den Einlaßstutzen dieser Fallrohre im Vergaserkopf befinden sich auch die Einlaßöffnungen für das Vergasungsmittel, vorzugsweise Kohle, sowie gleichfalls die Auslässe für das im Vergaser erzeugte Reduktions- bzw. Rohgas.Such a device is already from the DE 30 34 539 A1 and DE 37 23 137 C1 are known. The DE 30 34 539 A1 shows a melter and a reduction shaft that is spaced above and is aligned with the melter gasifier. In the lower area of the reduction shaft is in horizontal arrangement vertically through the peripheral wall of these a plurality of star-like arranged Discharge devices in the form of screw conveyors provided that the sponge iron out discharge this area of the reduction shaft, see above that it goes directly into the downpipes Smelting gasifier is released. To this end the downpipes end in the head area of the melter centered around its central axis at a distance of this and arranged to each other. Immediately next to the inlet connection of these downpipes in the carburetor head there are also the inlet openings for the gasification agent, preferably coal, as well the outlets for the reduction generated in the carburetor or raw gas.
Durch die Fallrohre ist der Einschmelzvergaser direkt mit dem Reduktionsschacht verbunden. Über diese gelangt daher mit dem unentstaubten Vergasergas eine große Staubmenge in den Reduktionsschacht. Um den Gesamtstaubeintrag in den Reduktionsschacht zu reduzieren und die daraus resultierenden Probleme zu begrenzen, wird die Hauptmenge des Vergasergases nach einer Entstaubung in Heißgaszyklonen mindestens 2 m oberhalb der Förderschnecken der Austragsvorrichtungen als Reduktionsgas in den Reduktionsschacht eingeleitet. Die Schüttung im Reduktionsschacht zwischen der Mündung der Förderschnecken und dem Reduktionsgaseintritt dient als Gassperre, damit die über die Fallrohre in den Reduktionsschacht gelangende Menge des unentstaubten Vergasergases begrenzt wird. Je größer jedoch der Schachtdurchmesser ist, desto größer muß dieser Abstand sein. Bei einem Reduktionsschachtdurchmesser von 5 m beträgt dieser schon über 4 m. Der Reduktionsschacht wird hierdurch entsprechend höher und schwerer.The melter is direct through the downpipes connected to the reduction shaft. Via this therefore with the dedusted gasifier gas large amount of dust in the reduction shaft. To the Reduce total dust input into the reduction shaft and limit the resulting problems is the main amount of gasification gas after dedusting in hot gas cyclones at least 2 m above the screw conveyors of the discharge devices introduced as a reducing gas in the reduction shaft. The fill in the reduction shaft between the mouth of the screw conveyor and the reducing gas inlet serves as a gas barrier, so that over the Downpipes amount coming into the reduction shaft of the dedusted gasifier gas is limited. Each however, the larger the shaft diameter, the larger this distance must be. With a reduction shaft diameter of 5 m this is already over 4 m. The reduction shaft is accordingly higher and heavier.
Dadurch, daß die Förderschnecken in ihrer radialen Anordnung in die senkrecht verlaufenden Wandungsabschnitte im unteren Bereich des Reduktionsschachtes münden, ergibt sich zwischen der hierdurch definierten Ebene innerhalb des Reduktionsschachtes und dem darüber befindlichen Reduktionsgaseinlaß ein Totraum, in welchem der Eisenschwamm nicht reduziert wird, der somit nicht am Verfahrensablauf teilnimmt und diesen in unwirtschaftlicher Weise belastet. Dieser Totraum vergrößert zwangsläufig auch den Abstand zwischen dem Reduktionsschacht und dem darunter befindlichen Einschmelzvergaser und vergrößert das Gewicht des Reduktionsschachtes sowie die Gesamthöhe der Anlage. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Anordnung ist ein sehr geringer Gaswiderstand der Schüttung, gegeben durch einen großen Querchnitt des Reduktionsschachtes in diesem Bereich, wodurch eine erhebliche Gasmenge aus dem Einschmelzvergaser durch die Fallrohre in den Reduktionsschacht strömt, welche viel Staub mit sich trägt. Zusätzlich wird von diesem aufströmenden Vergasergas ein großer Teil von feinen Partikeln des ausgetragenen Eisenschwamms und gegebenenfalls der kalzinierten Zuschlagstoffe in den Fallrohren gesichtet und wieder zum Reduktionsschacht zurückgefördert, so daß der Staubeintrag in den Reduktionsschacht noch erhöht wird. Besonders nachteilig sind Kohlepartikel, die aus den nahen Vergasungsmitteleinlässen in die Fallrohre gelangen und wegen ihrer kurzen Verweilzeit im Vergaser noch einen Teil von flüchtigen Bestandteilen und Teer enthalten, welche im unteren Bereich des Reduktionsschachtes als Bindemittel zu einer Brücken- und Agglomeratbildung und zu einem unkontrollierten Austrag der Förderschnecken führen können.The fact that the screw conveyors in their radial Arrangement in the vertical wall sections in the lower area of the reduction shaft flow between the defined one Level within the reduction shaft and the a dead space above the reducing gas inlet, in which the sponge iron is not reduced, the therefore does not participate in the process and this burdened in an uneconomical manner. This dead space inevitably increases the distance between the Reduction shaft and the melter gasifier underneath and increases the weight of the reduction shaft as well as the total height of the system. On Another major disadvantage of this arrangement is a very low gas resistance of the bed due to a large cross section of the reduction shaft in this area, creating a significant Amount of gas from the melter gasifier through the downpipes flows into the reduction shaft, which flows a lot Carries dust with it. In addition, this is flowing up Gasification gas a large part of fine Particles of the discharged sponge iron and, if necessary of the calcined aggregates in the Downpipes sighted and back to the reduction shaft conveyed back so that the dust entry into the reduction shaft is still increased. Particularly disadvantageous are coal particles that come from the nearby gasifier inlets get into the downpipes and because of part of their short dwell time in the carburetor of volatiles and tar which contain in the lower area of the reduction shaft as Binder to form bridges and agglomerates and to an uncontrolled discharge of the screw conveyors being able to lead.
Es hat sich auch herausgestellt, daß bei dieser Anordnung bei der Beschickung des Einschmelzvergasers eine gleichmäßige Verteilung und Vermischung zwischen dem Vergasungsmittel und dem Eisenschwamm im Bereich des Vergaserbettes nicht gewährleistet ist oder zumindest nicht befriedigend sichergestellt werden kann. Diese Inhomogenität in der Beschickung macht sich insbesondere in der Vergasermitte und bei unruhigem Betrieb des Einschmelzvergasers mit starken Schwankungen der Gasmengen und des Anlagendrucks sowie vor den einzelnen Sauerstoffdüsen nachteilig bemerkbar, wenn eine der Eisenschwamm-Fördervorrichtungen ausfällt und vor den zugehörigen Sauerstoffdüsen nur sauere Schlacke aus Kohleasche ohne Eisenschwamm und Zuschlagstoffe eingeschmolzen wird. Weitere Nachteile dieser Anordnung sind ein starker Verschleiß der Ausmauerung in den Fallrohren und die Notwendigkeit der Leerung des Reduktionsschachtes bei größeren Reparaturen an den Fördervorrichtungen. Hierdurch entstehen längere Produktionsausfälle sowie hohe Anfahrkosten. Durch die Tatsache, daß die Fördervorrichtungen nur einseitig gelagert sind, ist weiterhin eine Begrenzung der Größe und der Effektivität der Gesamtanlage gegeben.It has also been found that with this arrangement when charging the melter an even distribution and mixing between the gasifying agent and the sponge iron in the area the carburettor bed is not guaranteed or at least cannot be ensured satisfactorily can. This inhomogeneity in the feed makes especially in the middle of the carburetor and in case of restlessness Operation of the melter with strong Fluctuations in gas quantities and system pressure as well disadvantageously noticeable in front of the individual oxygen nozzles, if one of the sponge iron conveyors fails and in front of the associated oxygen nozzles only acidic ash from coal ash without sponge iron and additives are melted down. Other disadvantages this arrangement is heavy wear the lining in the downpipes and the need emptying the reduction shaft for larger ones Repairs to the conveyor devices. Hereby there are longer production downtimes and high start-up costs. Due to the fact that the conveyors are only supported on one side, is still a limit on the size and effectiveness of the Given overall system.
Bei der Vorrichtung nach der DE 37 23 137 C1 werden mehrere der vorgenannten Probleme gelöst oder gemildert. Das Problem eines noch immer relativ hohen Staubeintrages über die Verbindungsleitungen zum Reduktionsschacht und die damit verbundenen Folgeprobleme, mit denen alle Schmelzreduktionsverfahren zu kämpfen haben, sind jedoch auch bei dieser Vorrichtung noch nicht zufriedenstellend gelöst. Ein größerer Teil des Staubes wird in den Verbindungsschächten zwischen den Austrageinrichtungen und dem Reduktionsschacht in der Schüttung zwar während eines normalen Betriebs abgeschieden, so daß weniger Staub in den Reduktionsschacht gelangt; die Verstaubung der Schüttung in den Verbindungsschächten wird jedoch weiterhin hoch bleiben, wodurch die Schüttung in diesem Bereich relativ leicht zum Hängen neigt. Bei einer stärkeren Verstaubung der Ofenschüttung im Reduktionsgas-Eintrittsbereich, dem sogenannten Bustlebereich des Reduktionsschachtes, erhöht sich der Druckunterschied zwischen dem Einschmelzvergaser und dem unteren Bereich des Reduktionsschachtes und dementsprechend die aufströmende Menge des unentstaubten Vergasergases über die Verbindungsschächte bzw. bei der Ausführung der der DE 30 34 539 A1 über die Fallrohre zum Reduktionsschacht. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß das Vergasergas über die Fallrohre bzw. Verbindungsschächte und Austragsvorrichtungen einen direkten Zugang zur relativ unverstaubten Schüttung in der Mitte des Reduktionsschachtes hat. Dabei wird die Wirkung der Windsichtung in dem Kuppelaufsatz des Vergasers bzw. in den Fallrohren ebenfalls immer stärker, der Staubgehalt des zurückströmenden Gases wird immer höher und die Schüttung in den Verbindungsschächten sowie im unteren Bereich des Reduktionsschachtes kann mit diesem Kreislaufstaub so angereichert werden, daß wegen hoher Reibungskräfte in der Schüttung ganz geringe Druckunterschiede ausreichen, um die Schüttung in den Verbindungsschächten und im unteren Teil des Reduktionsschachtes zum Hängen zu bringen, wodurch die bekannten Phänomene der Kanalbildung und der ungestörten Gasströmung mit sehr hohem Staubgehalt vom Einschmelzvergaser zum Reduktionsschacht auftreten. Solche Fälle ereignen sich, wenn zu viel Feinstaub mit der Kohle eingetragen wird, wenn in der Kohlemischung eine größere Menge Kohle eingesetzt wird, die bei hohen Temperaturen stark zerfällt, wenn extrem hohe Temperaturen im Vergaser auftreten, die zu einem stärkeren Kohlezerfall führen, sowie bei stärkerem Erzzerfall im Reduktionsschacht und bei Ausfall bzw. Teilausfall der Staubrückführung. In solchen Fällen können durch den zurückgeführten Staub noch mehr Probleme bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der DE 37 23 137 C1 auftreten als bei der Vorrichtung nach der DE 30 34 539 A1, da durch Zugabe von Vergasungsmittel bzw. Kohle und Eisenschwamm über einen gemeinsamen Kuppelaufsatz, in welchem weit niedrigere Temperaturen herrschen als im Dom des Einschmelzvergasers, der Vergaserstaub überwiegend unentgaste und teerhaltige Kohlepartikel enthält, die zu einer Agglomerat- und Brükkenbildung führen. Diese Brücken können in relativ schmalen Verbindungsschächten viel schwerer beseitigt werden als im Unterteil des Reduktionsschachtes mit seinem großen Querschnitt.In the device according to DE 37 23 137 C1 solved or alleviated several of the aforementioned problems. The problem of a still relatively high Dust entry through the connecting lines to the reduction shaft and the related problems, with which all smelting reduction processes too have struggled, but are also with this device not yet solved satisfactorily. A bigger one Part of the dust becomes in the connecting shafts between the discharge devices and the reduction shaft in the bed during a normal one Operating separated, so less dust in the Reduction shaft arrives; the dusting of the fill However, in the connecting shafts stay high, causing the bulk in this Area tends to hang relatively easily. At a increased dust accumulation in the furnace bed in the reducing gas inlet area, the so-called bustle area of the reduction shaft, the increases Pressure difference between the melter and the lower area of the reduction shaft and accordingly the inflowing amount of the dust-free Gasification gas via the connecting shafts or at the execution of DE 30 34 539 A1 on the downpipes to the reduction shaft. This effect will still be there reinforced by the fact that the gasification gas via the downpipes or connecting shafts and discharge devices direct access to the relatively dusty Filling in the middle of the reduction shaft Has. The effect of the wind sifting in the Dome attachment of the carburetor or in the downpipes also increasingly stronger, the dust content of the flowing back Gases are getting higher and the fill in the connecting shafts and in the lower area the reduction shaft can with this circuit dust be enriched so that due to high frictional forces very slight pressure differences in the bed be sufficient to fill the connecting shafts and in the lower part of the reduction shaft to hang, causing the known Phenomena of channel formation and undisturbed Gas flow with a very high dust content from the melter to the reduction shaft occur. Such Cases occur when using too much particulate matter the coal is entered when in the coal mixture a larger amount of coal is used, which at high temperatures decays sharply when extremely high Temperatures occur in the carburetor that lead to a cause greater coal decay, as well as stronger Ore decay in the reduction shaft and in the event of failure or Partial failure of the dust return. In such cases can cause even more problems due to the returned dust in the embodiment of FIG DE 37 23 137 C1 occur as in the device according to DE 30 34 539 A1, because by adding gasifying agent or coal and sponge iron over a common one Dome attachment, in which far lower temperatures prevail than in the dome of the melter gasifier, the carburetor dust predominantly degassed and tar-containing coal particles contains, which leads to an agglomerate and bridging to lead. These bridges can be in relative narrow connecting shafts much more difficult to remove are considered as in the lower part of the reduction shaft its large cross section.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der DE 37 23 137 C1 enthält der Staub weniger Kohlepartikel, jedoch ist die Problematik dort ähnlich.In the embodiment of FIG. 2 the DE 37 23 137 C1, the dust contains fewer carbon particles, however, the problem is similar there.
Aus der US-A-4 286 775 ist ebenfalls eine Vorrichtung aus einem Einschmelzvergaser und einem oberhalb von diesem angeordneten Reduktionsschacht zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm bekannt. Der Eisenschwamm fällt am unteren Ende des Reduktionsschachtes auf ein horizontales Förderband und wird von diesem zu einer senkrechten Rohrverbindung transportiert, durch die er in den Kopf des Einschmelzvergasers gelangt. In diesem wird er mittels eines Vergasungsmittels in Form von unmittelbar über der Schmelze eingebrachter feingemahlener Kohle sowie Sauerstoffs aufgeschmolzen und zu flüssigem Roheisen reduziert, wobei gleichzeitig Reduktionsgas erzeugt wird. Dieses wird aus dem Kopf des Einschmelzvergasers abgeführt und nach Entstaubung sowie Abkühlung in mittlerer Höhe des Reduktionsschachtes in diesen eingeblasen. Damit möglichst wenig des staubbeladenen Reduktionsgases über die senkrechte Rohrverbindung direkt aus dem Einschmelzvergaser in den Reduktionsschacht gelangt, ist im unteren Teil des Reduktionsschachtes eine Staubsperre vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß ein Sperrgas mit einem gegenüber dem Gasdruck im Kopf des Einschmelzvergasers erhöhten Druck zugeführt wird.A device is also known from US-A-4,286,775 from a melter and one above this arranged reduction shaft for the reduction of Known iron ore in sponge iron. The sponge iron falls on at the lower end of the reduction shaft horizontal conveyor belt and becomes one of them transported vertical pipe connection through which he gets into the head of the melter. In this it is by means of a gasification agent in the form of finely ground powder introduced directly above the melt Coal and oxygen melted and closed reduced molten pig iron, while reducing gas is produced. This is from the head of the Melting gasifier removed and after dedusting as well Cooling down in the middle of the reduction shaft blown into this. So as little as possible of the dust-laden Reduction gas via the vertical pipe connection directly from the melter gasifier into the reduction shaft is in the lower part of the reduction shaft a dust barrier is provided which is so designed is that a sealing gas with one opposite Gas pressure in the head of the melter gasifier increased pressure is fed.
Die Zuführung des festen Vergasungsmittels direkt über der Schmelze erfordert die Verwendung feingemahlener Kohle. Dies setzt eine entsprechende Vorbehandlung der Kohle voraus und verlangt auch eine bestimmte Kohlequalität. Hierdurch sind die Betriebskosten der bekannten Vorrichtung relativ hoch.The supply of the solid gasification agent directly over the melt requires the use of finely ground Coal. This requires a corresponding pre-treatment of the Coal ahead and also requires a certain coal quality. As a result, the operating costs of the known Device relatively high.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Vorrichtung aus einem Einschmelzvergaser und einem oberhalb von diesem angeordneten Reduktionsschacht zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm, der durch horizontale Austragsvorrichtungen im unteren Teil des Reduktionsschachts und eine Rohrverbindung in den Kopf des Einschmelzvergasers eingebracht und in diesem mit Hilfe eines ebenfalls in den Einschmelzvergaser eingebrachten Vergasermittels sowie eines sauerstoffhaltigen Gases aufgeschmolzen und zu flüssigem Roheisen reduziert wird, wobei gleichzeitig ein Reduktionsgas erzeugt wird, das aus dem Kopf des Einschmelzvergasers abgeführt wird, welche Vorrichtung im unteren Teil des Reduktionsschachtes eine Staubsperre mit einer Zuführungsvorrichtung für Sperrgas mit gegenüber dem Gasdruck im Kopf des Einschmelzvergasers erhöhtem Druck aufweist, so zu verbessern, daß als Vergasungsmittel Kohle mit einem breiten Körnungsband, d.h. unbehandelte Kohle, und zudem von relativ schlechter Qualität eingesetzt werden kann.It is therefore the object of the present invention the known device from a melter gasifier and a reduction shaft arranged above it for the reduction of iron ore in sponge iron, the with horizontal discharge devices in the lower part of the reduction shaft and a pipe connection in the Introduced head of the melter and in this with the help of a also in the melter gasifier introduced gasifier and an oxygen-containing The gas melted and turned into molten pig iron is reduced, at the same time a reducing gas is generated from the head of the melter is discharged which device in the lower part of the Reduction shaft a dust barrier with a feed device for sealing gas with compared to the gas pressure pressure in the head of the melter gasifier has to improve so that as a gasifying agent Coal with a wide grain band, i.e. untreated Coal, and also of relatively poor quality can be.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein bevorzugtes Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the im characterizing part of claim 1 specified features. Advantageous further developments of the invention Device as well as a preferred method below Use of this device result from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.The invention is based on one in the Figure illustrated embodiment explained in more detail. This shows a vertical section through a device according to the invention.
Ein Reduktionsschacht 1 ist nur in bezug auf seinen
unteren Bodenbereich angedeutet, während ein Einschmelzvergaser
2 auf die Darstellung seines oberen
Bereichs beschränkt ist. Im wesentlichen senkrecht zwischen
dem Reduktionsschacht 1 und einem Staubsperrbehälter
5 angeordnete, vorzugsweise trichterförmige Verbindungsschächte
4 münden direkt in den waagerechten
oder leicht gewölbt ausgebildeten Boden des Reduktionsschachtes
1. In der Schnittdarstellung sind nur zwei
Verbindungsschächte 4 wiedergegeben; jedoch sind in
bekannter Weise mehrere solcher Verbindungsschächte auf
dem Umfang eines Kreises, dessen Mittelpunkt die Längsachse
des Reduktionsschachtes 1 bildet, angeordnet.
Förderschnecken von Austragsvorrichtungen 7 sind sternartig,
bezogen auf die Längsachse des Staubsperrbehälters
5 bzw. des Reduktionsschachtes 1 in radialer Richtung
waagerecht angeordnet und verbinden die Verbindungsschächte
4 vom Reduktionsschacht 1 mit Einlässen 9
des Staubsperrbehälters
5, aus welchem der ausgetragene Eisenschwamm
unmittelbar über ein Fallrohr 11 zu einem Mischbehälter
12 abgegeben wird. Der Staubsperrbehälter 5 wird
im oberen Bereich über mindestens einen Einlaß 10
und/oder über jeweils einen Einlaß 19 der einzelnen
Austragsvorrichtungen 7 mit Sperrgas beaufschlagt, um
in diesem einen leichten Überdruck in bezug auf den
Druck im Einschmelzvergaser 2 aufrechtzuerhalten, so
daß der Staubeintrag über das Fallrohr 11 in den Reduktionsschacht
1 unterbunden wird. Als Sperrgas wird
üblicherweise das gewaschene und gekühlte Vergasergas
verwendet. Dieses Gas dient bei den meisten Eisenerzreduktions-Schmelzverfahren
zur Einstellung der Temperatur
des Reduktionsgases. Bei Ausfall dieses Kühlgases
wird Stickstoff als Sperrgas verwendet. Die
Messung des Überdruckes erfolgt über eine Differenzdruckmeßeinrichtung
15 und die Zugabe des Sperrgases
findet über eine Regelarmatur 14 statt.A reduction shaft 1 is only in relation to its
indicated lower floor area while a
Der Eintrag des Vergasungsmittels erfolgt über einen
am Mischbehälter 12 unter einem steilen Winkel angeordneten
Einlaß 3. Dieser Einlaß 3 wird durch Zugabe
von Kühlgas über eine von Temperaturmeßeinrichtungen
17 und 18 gesteuerte Regelarmatur 16 gekühlt, um
Teerablagerungen und eine Ansatzbildung im Einlaß 3
zu vermeiden. Über diese Kühlgaszugabe wird auch
Kühlgas über den Mischbehälter 12 in den Dom des Einschmelzvergasers
2 gegeben, wenn in diesem zu hohe
Temperaturen, bedingt durch einen Ausfall der Kohlebeschickung,
ein unangepaßtes Verhältnis Sauerstoffmenge/Schmelzleistung
oder aus anderen Gründen auftreten.
Überhöhte Temperaturen im Dombereich des Einschmelzvergasers
2 verstärken den Kohlezerfall, was
sich sehr nachteilig auf den Betrieb des Einschmelzvergasers
2 und des Reduktionsschachtes 1 auswirkt,
da dadurch eine kleinere Körnung und ein feinerer
Staub in größerer Menge entstehen, der Abscheidegrad
der Heißgaszyklone für die Entstaubung des Vergasergases
schlechter wird und somit neben einer größeren
Staubmenge über das Fallrohr 11 wesentlich mehr Staub
auch über den Bustlekanal in den Reduktionsschacht 1
gelangt und die Schüttung schnell verstaubt. In derartigen
Fällen übernimmt die Temperaturmeßeinrichtung
18 die Regelung der Kühlgasmenge.The gasification agent is entered via a
arranged on the
Der Mischbehälter 12 ist direkt oberhalb des Einschmelzvergasers
2 angeordnet. Aus dem Mischbehälter
12 wird die Mischung aus heißem Eisenschwamm und kaltem
Vergasungsmittel unmittelbar über einen Einlaß 6
in die Mitte des Einschmelzvergasers 2 abgegeben.The
Im Eintrittsbereich der Verbindungsschächte 4 oder
oberhalb hiervon eingebaute Brückenbrecher 13 verhindern
den Eintritt von größeren Agglomeraten in die
Verbindungsschächte 4. Hierdurch wird die Schüttung
in den Verbindungsschächten 4 vom Gewicht der darüber
befindlichen Materialsäule entlastet und aufgelokkert,
so daß die Bildung von Brücken vermieden wird.
Nach Bedarf kann auch im unteren Bereich der Verbindungsschächte
4 ein zusätzlicher Brückenbrecher eingebaut
sein. Die einzelnen Brückenbrecher 13 werden
mittels eines Hydraulikzylinders jeweils um etwa 30°
hin- und herbewegt.In the entrance area of the connecting shafts 4 or
Prevent built-in
Der Einsatz des Staubsperrbehälters 5 ermöglicht, daß
die direkte Verbindung jeder einzelnen Austragsvorrichtung
7 mit dem Einschmelzvergaser 2 durch das
gemeinsame Fallrohr 11 ersetzt wird. Dadurch verringert
sich die Anzahl der Verbindungen von etwa sechs
bis acht auf eine Rohrverbindung. Er ermöglicht auch,
daß unabhängig von der Anlagengröße kürzere und dadurch
robustere, weniger wartungsanfällige und billigere
Austragsvorrichtungen 7 eingesetzt werden, die
auch ohne problematische und kostspielige Leerung des
Reduktionsschachtes 1 ausgetauscht werden können.
Beim Austausch kann die Förderschnecke in einen relativ
kleinen Materialhaufen hineingedreht und dann
hineingeschoben werden. Der Staubsperrbehälter 5 wird
üblicherweise im oberen Bereich mit einem Mannlochdeckel
versehen, so daß eine Inspektion und ein
schneller Austausch dieser wichtigen Vorrichtungen,
auf deren kontinuierlichen Betrieb nur mit großen
Nachteilen für den Betrieb der Gesamtanlage verzichtet
werden kann, möglich werden.The use of the dust container 5 allows that
the direct connection of each individual discharge device
7 with the
Durch die Zugabe des Sperrgases über die Regelarmatur
14 und die Druckdifferenzmeßeinrichtung 15 über den
mindestens einen Einlaß 10 in den oberen Bereich des
Staubsperrbehälters 5 und/oder über die Einlässe 19
in den oberen Bereich der einzelnen Austragsvorrichtungen
7 wird im Zugabebereich ein leichter Überdruck,
bezogen auf den Druck im Einschmelzvergaser 2,
aufrechterhalten und damit der Eintrag von Staub aus
dem Einschmelzvergaser 2 in den Reduktionsschacht 1
unterbunden. Auch die mit dem Eisenschwamm ausgetragenen
Feinpartikel werden nicht mehr durch das aufströmende
Vergasergas gesichtet und zum Reduktionsschacht
1 zurückbefördert, sondern sie werden durch
die nach unten gerichtete Strömung eines Teils des
Sperrgases zum Einschmelzvergaser 2 hin verdrängt.
Dadurch wird der Staubeintrag in den Reduktionsschacht
1 im normalen Betrieb im Vergleich zu den
bekannten Reduktionsschächten um ein Viertel bis ein
Drittel reduziert, und in Problemfällen um wesentlich
mehr, wodurch eine robustere und stabilere Fahrweise
des Reduktionsschachtes und der Gesamtanlage gewährleistet
ist. Es werden ohne Kohlepartikel und Vergaserstaub,
die im Reduktionsschacht als Bindemittel
wirken, keine festen Agglomerate mehr im unteren Teil
des Reduktionsschachtes 1 gebildet, ohne die bei
gleichzeitiger Herabsetzung der Verstaubung der
Schüttung im unteren Bereich des Reduktionsschachtes
1 ein stabiler Betrieb der Fördereinrichtungen mit
konstanter Fördergeschwindigkeit gegeben ist.By adding the sealing gas via the control valve
14 and the pressure
Der zwischen dem Staubsperrbehälter 5 und dem Einschmelzvergaser
2 eingebaute Mischbehälter 12 dient
zur Vermischung von Eisenschwamm und Vergasungsmittel,
wodurch sich mehrere Vorteile ergeben. Durch die
Zugabe des Eisenschwamms und des Vergasungsmittels
über den gemeinsamen Einlaß 6 entfallen sechs bis
acht getrennte Einlässe für den Eisenschwamm bzw. ein
großer Kuppelaufsatz, wodurch die Ausmauerung im großen
Dombereich des Einschmelzvergasers 2 stabiler und
leichter ausgeführt werden kann. Durch eine vorteilhafte
Ausbildung des Staubsperrbehälters 5 und des
Mischbehälters 12, die jeweils mit Verschleißtaschen
versehen werden, wird erreicht, daß der Eisenschwamm
und zum Teil auch das Vergasungsmittel auf ein Materialpolster
fallen, wodurch der Verschleiß der Ausmauerung
herabgesetzt wird. Der schräg angeordnete
Einlaß 3 richtet den Materialstrom des Vergasungsmittels
zum Teil auf ein Materialpolster und zum Teil
gegen den Materialstrom der nach unten rutschenden
Mischung. Dadurch werden diese beiden Materialströme
vermischt in die Mitte des Einschmelzvergasers 2 abgegeben
und die Wand des Einlasses 6, gegen die der
Materialstrom des Vergasungsmittels gerichtet ist,
wird durch die nach unten abfließende Schicht des
Eisenschwamms bzw. der Mischung vor Verschleiß geschützt.
Da somit das Vergasungsmittel mit einer heißen
Ausmauerungswand, an welcher sich Teer- und
Staubansätze bilden könnten, praktisch nicht in Kontakt
kommt, kann man bei dieser vorteilhaften Ausbildung
auf die bei separater Zugabe des Vergasungsmittels
sonst unverzichtbare wassergekühlte Auskleidung
beim Einlaß 6 verzichten. Dadurch entfällt ein Aggregat,
das dem Einschmelzvergaser 2 die Wärme entzieht
und in längeren Zeitabständen wegen Verschleißes oder
Reißens der Schweißnähte ersetzt werden muß. Bei einer
separaten Zugabe der Kohle in die Vergasermitte
und des Eisenschwamms in einem Außenring, wie dies
bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, rutschen
die gröberen Kohlepartikel nach außen und die
feinen Partikel bleiben in der Mitte, die auch
schlechter durchgast wird und kälter bleibt. Wenn
dann eine größere Kohlemenge mit kleinerer Körnung
aus der kälteren Mitte des Vergaserbettes in den
stärker durchgasten und heißeren Außenring abrutscht,
in welchem sie durch ein großes Wärmeangebot des Vergaserbettes
und des aufsteigenden Gases sehr schnell
entgast, bewirkt sie einen schnellen Anstieg der produzierten
Gasmenge bzw. des Druckes und damit einen
unruhigen Betrieb der Gesamtanlage. Je feiner die
Kohle ist, desto schneller entgast sie und verstärkt
die vorbeschriebenen Vorgänge. Durch eine Vermischung
des Eisenschwamms und des Vergasungsmittels im Mischbehälter
12 und die gemeinsame Abgabe der Mischung in
die Mitte des Einschmelzvergasers 2 wird erreicht,
daß in der schlechter durchgasten Vergasermitte die
Restfeuchte und ein großer Teil der flüchtigen Bestandteile
der Kohle durch fühlbare Wärme des Eisenschwamms
entgasen, bevor die Mischung aus der kälteren
Mitte des Vergaserbettes in den stärker durchgasten
und heißeren Außenring abrutscht. Die gemeinsame
Zugabe mit den heißen und schwereren Eisenschwammpartikeln,
die dadurch länger in der Mitte mit der Feinkohle
verweilen und ihre Entgasung bewirken, sorgt
auch für mehr Bewegung und weniger Entmischung, wodurch
das Lückenvolumen des Vergaserbettes und die
Gasströmung im mittleren Bereich ansteigen und dieser
Bereich heißer wird. Falls auch größere Mengen der
Feinkohle aus der Vergasermitte in den heißen Außenring
abrutschen, wird weniger Gas erzeugt, da die
Mischung viel weniger und schon zu einem großen Teil
entgaste Kohle enthält als bei Zugabe der Kohle über
einen separaten Einlaß. Ein weiterer Vorteil ergibt
sich aus gleichmäßigeren Bedingungen im Schmelzbereich
der einzelnen Sauerstoffdüsen. Auch wenn eine
der Austragsvorrichtungen 7 nur eingeschränkt fördert
oder ganz ausfällt oder schlechter reduzierten Eisenschwamm
und weniger kalzinierte Zuschlagstoffe austrägt,
gelangt bei einer gemeinsamen Zugabe von Eisenschwamm
und Vergasungsmittel über die Verqasermitte
eine nahezu gleichförmige Mischung aus entgaster Kohle
Eisenschwamm und kalzinierten Zuschlagstoffen zum
Einschmelzbereich jeder einzelnen Sauerstoffdüse.
Daher ist die vorherige Vermischung von Eisenschwamm
von Vergasungsmittel in dem Mischbehälter 12 und eine
gemeinsame Zugabe in die Mitte des Einschmelzvergasers
außerordentlich wichtig für einen ruhigen und
stabilen Betrieb des Einschmelzvergasers und der Gesamtanlage.The between the dust container 5 and the
Durch die temperaturgeregelte Zugabe des entstaubten
Kühlgases über die Regelarmatur 16 und die Temperaturmeßeinrichtung
17 wird vermieden, daß es im Einlaß
3 für das Vergasungsmittel zu Teerausscheidungen und
etwaigen Verstopfungen kommt. Wie bereits erwähnt,
wird diese geregelte Kühlgaszugabe auch bei überhöhten
Temperaturen im Dom des Einschmelzvergasers 2 zu
einer geregelten Kühlung in diesem genutzt. In diesem
Fall wird über den Einlaß 3 mehr Kühlgas zugegeben,
als für seine Kühlung selbst erforderlich ist, und
die Regelung der Kühlgasmenge erfolgt über die im Dom
des Einschmelzvergasers 2 installierte Temperaturmeßeinrichtung
18.Due to the temperature-controlled addition of the dusted
Cooling gas via the
Durch die Zugabe des Sperr- und des Kühlgases jeweils von oben und über mit Gefälle verlegte Leitungen wird eine etwaige Verstopfung dieser Leitungen vermieden.By adding the barrier gas and the cooling gas each from above and over pipes with a gradient a possible blockage of these lines avoided.
Dadurch, daß die Austragsvorrichtungen 7 für den Eisenschwamm
nur über eine gemeinsame Verbindung, bestehend
aus dem Staubsperrbehälter 5, dem Fallrohr
11, dem Mischbehälter 12 und dem Vergasereinlaß 6,
mit dem Einschmelzvergaser 2 verbunden sind, wird der
Gesamtquerschnitt der Verbindung zwischen Einschmelzvergaser
und Reduktionsschacht stark reduziert. Die
Anzahl der Verbindungen verringert sich von sechs bis
acht auf nur ein Fallrohr mit unwesentlich größerem
Querschnitt als dem der Einzelverbindungen, da dieser
nicht von der ausgetragenen Menge des Eisenschwamms
und der Zuschlagstoffe, sondern von der Größe der
Gegenstände, die das Fallrohr blockieren können, bestimmt
wird. Eine große, über diesen relativ kleinen
Querschnitt ausgetragene Gesamtmenge des Eisenschwamms
und der Zuschlagstoffe erzeugt durch freien
Fall einen so starken Pumpeffekt, daß eine sehr kleine
Menge des zum Einlaß 10 des Staubsperrbehälters 5
geführten Sperrgases ausreicht, um die Strömung des
Vergasergases zum Reduktionsschacht 1 zu unterbinden.
Die Brückenbrecher 13 oberhalb jeder Austragsvorrichtung
7 bzw. oberhalb jedes und/oder in jedem vorzugsweise
trichterförmigen Verbindungsschacht 4 haben
einerseits die Aufgabe, die Schüttung in dem jeweiligen
Verbindungsschacht 4 vom Gewicht der darüber befindlichen
Materialsäule zu entlasten und dadurch
aufzulockern, so daß sich darunter keine Brücken bilden
können, und andererseits für den Fall, daß sich
während eines Stillstands Agglomerate oberhalb der
Brückenbrecher 13 bilden, diese zu zerstören. Der
Abstand eines Brückenbrechers 13 zum Einlaß 8 des
zugehörigen Verbindungsschachtes wird so gewählt, daß
die Abmessungen der größten Agglomerate, die diesen
Bereich durchwandern können, kleiner sind als der
Durchmesser der engsten Stelle der Verbindungsschächte
4.The fact that the discharge devices 7 for the sponge iron
only exists through a common connection
from the dust container 5, the
Claims (12)
- Device comprising a fusion gasifier (2) and a reduction shaft (1) arranged thereabove for reduction of iron ore into spongy iron which is introduced via horizontal discharge devices (7) in the lower part of the reduction shaft (1) and a pipe connection (11) into the head of the fusion gasifier (2) and melted therein with the aid of a gasifying means which is also introduced into the fusion gasifier (2) as well as an oxygen-containing gas and reduced to pig iron, whilst at the same time producing a reduction gas which is discharged from the head of the fusion gasifier (2), which device comprises in the lower section of the reduction shaft (1) a dust-blocking feature with a feed device (10) for a sealing gas at a higher pressure than that of the gas pressure in the head of the fusion gasifier (2), characterised in that the discharge devices (7) terminate in a dust-blocking container (5) arranged in the lower section of the reduction shaft (1) to which is connected the pipe connection (11) which connects to the fusion gasifier (2) and which is connected to the feed device (10) for sealing gas, and at the end of the pipe connection (11) at the end of the gasifier is provided a mixing container (12) comprising an additional inlet (3) for the gasifying means.
- Device according to Claim 1, characterised in that the mixing container (12) comprises an outlet which is connected directly to an inlet (6) in the centre of the fusion gasifier head.
- Device according to one of Claims 1 or 2, characterised in that the pipe connection between the reduction shaft (1) and the fusion gasifier (2) is a downpipe.
- Device according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the lower section of the reduction shaft (1) terminates in vertical connecting shafts (4) arranged annularly on the inside of the external wall of the reduction shaft (1), having a respective discharge device (7) at their lower end.
- Device according to Claim 4, characterised in that a respective bridge breaker (13) is provided at the upper end of the connecting shafts (4).
- Device according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the discharge device (7) comprises at its outside a respective inlet (19) for delivery of the sealing gas.
- Device according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the additional inlet (3) for the gasifying means is in the mixing container (12) connected to a cooling gas source.
- Device according to Claim 7, characterised in that in the connecting pipe between the cooling gas source and the additional inlet (3) for the gasifying means is provided a regulating armature (16) which is controlled by a temperature measuring device (17, 18).
- Device according to one of Claims 1 to 8, characterised in that the feed device for the sealing gas comprises a pressure difference measuring device (15) and a regulating armature (14).
- Process of feeding a fusion gasifier (2) with sponge iron from a reduction shaft (1) and with a gasifying means whilst using a device of the fusion gasifier (2) and the reduction shaft (1) arranged thereabove for reduction of iron ore in sponge iron, which is fed via horizontal discharge devices (7) in the lower section of the reduction shaft (1) and a pipe connection (11) in the head of the fusion gasifier (2) and melted therein with the aid of a gasifying means which is also introduced into the head of the fusion gasifier (2), as well as an oxygen-containing gas and reduced to liquid pig iron, and at the same time a reduction gas is produced which is discharged from the head of the fusion gasifier (2), and the discharge devices (7) terminate in a dust-blocking container (5), which is arranged in the lower section of the reduction shaft (1) and connected to the pipe connection (11) which connects to the fusion gasifier (2), and the dust-blocking container (5) is connected to a feed device (10) for sealing gas at a pressure above the gas pressure in the head of the fusion gasifier (2), characterised in that the sponge iron is conveyed in the lower section of the reduction shaft (1) by the discharge devices (7) into an area (5) in which a pressure above that in the head of the fusion gasifier (2) is produced by a sealing gas, and the sponge iron and the gasifying means are mixed together prior to delivery into the fusion gasifier (2) and delivered via the centre of the head of the fusion gasifier (2) into the latter.
- Process according to Claim 10, characterised in that prior to being mixed with sponge iron, a cooling gas is added to the gasifying means.
- Process according to Claim 11, characterised in that delivery of the sealing gas and the cooling gas is respectively from the top and via pipes laid with a drop.
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