EP1020696B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einblassen von festen Teilchen in einen Schachtofen - Google Patents

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EP1020696B1
EP1020696B1 EP99124593A EP99124593A EP1020696B1 EP 1020696 B1 EP1020696 B1 EP 1020696B1 EP 99124593 A EP99124593 A EP 99124593A EP 99124593 A EP99124593 A EP 99124593A EP 1020696 B1 EP1020696 B1 EP 1020696B1
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EP
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pipe
carrier gas
solid particles
pipe section
injection lance
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Maik Meier
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ArcelorMittal Eisenhuettenstadt GmbH
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Eko Stahl GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/02—Making special pig-iron, e.g. by applying additives, e.g. oxides of other metals
    • C21B5/023—Injection of the additives into the melting part
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal
    • 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
    • F27B1/16—Arrangements of tuyeres

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for blowing in solid particles in a shaft furnace, in particular a blast furnace, in which the solid particles by means of a gaseous flow into the hot wind stream the wind forms are fed.
  • additional fuels via the wind forms the metallurgical process supply.
  • additional fuels such as. B. heating oil
  • suitable pneumatic transport devices Furnace fed.
  • These mostly powdered fuels are thereby Actuation of a carrier gas via pipelines from a storage container via discharge chambers and appropriately trained blowing lances added to the hot wind stream and transported into the furnace interior.
  • a method for supplying a powdered fuel mixture is for Example described in the publication according to DE 30 50 394. After this The powdered fuel mixture is processed immediately after Discharge from a discharge chamber in each pipe with a gas jet acted on, which is directed against the flow. So that should Eligibility of the fuel particles stored in the conveying gas is ensured become.
  • US-A-5 070 797 describes the additional injection of compressed air into a flow of solid fuel particles before entering a hot air stream a hot wind lead to a shaft furnace.
  • the object of the invention is to find a method and a device with which additional fuels in the form of solid particles, such as. B. granules from the Processing of old plastics, dusts or other powdery substances and their Mixtures by means of a gaseous flow into the hot wind stream Wind forms of a shaft furnace, in particular a blast furnace, are promoted, that while lowering the usual pressure on the Conveyor system after a discharge chamber of a pneumatic transport device Faults in the supply of the stove with these additional fuels avoided the maintenance and repair work for such Plants reduced and more favorable conditions for a combustion of the solid Particles in the melting zone of the furnace can be guaranteed.
  • additional fuels in the form of solid particles such as. B. granules from the Processing of old plastics, dusts or other powdery substances and their Mixtures by means of a gaseous flow into the hot wind stream Wind forms of a shaft furnace, in particular a blast furnace
  • Fig. 8 9 is in a hot wind pipe leading to a shaft furnace a central pipe for a flow of solid auxiliary fuel and gas is arranged. Before the hot wind pipe opens into the furnace and at an angle to it, oxygen supply lines are arranged, which swirl the additional fuel in a spiral. The swirling takes place in Contrary to the invention only in the wind pipe and not before the flow in the wind pipe.
  • EP-A-44 096 describes the supply of solid fuel particles and their swirling in one Hot wind form of a blast furnace by means of branch lines that open at an angle in the wind form connected by a pipe bend. In contrast to the invention, the supply line does not take place before but in the wind form.
  • the application of a gaseous medium to the feed stream according to the invention immediately before the solid particles enter a blow-in lance enables the solid particles to be loosened and swirled before entering the hot wind stream of a wind form while increasing the flow rate of the feed stream.
  • the additional introduction of a gaseous medium in the direction of the injection lance with a pressure which is several times higher than that of the conveying medium in this pipe section creates a suction effect in the upstream part of the respective pipe, which considerably reduces the risk of blockages in this previously endangered pipe section .
  • the spiral introduction of the gaseous medium into the flow immediately before entering the blowing lance enables the flow to be formed in a stable manner, as a result of which the solid particles can be transported far into the melting zone of the furnace.
  • the embodiment relates to the injection of solid particles, such as. B. plastic granules or processed components from the shredder light fraction, which are fed to the blast furnace process via the wind molds 5 as part of an environmentally sound recycling.
  • the solid particles are conveyed under pressure from a storage container via pipes to the area of the windmills 5 of the blast furnace.
  • the usual pressure at the beginning of the conveyor line of 2.2-2.5 bar can be reduced to 1.6-2.0 bar using the method according to the invention and the associated device.
  • a pressure of 0.2 - 0.5 bar is set at the end of the conveyor line.
  • the solid particles are added to the hot wind stream via blowing lances 6 arranged on the wind molds and are thus fed to the interior of the furnace.
  • the respective pipeline is connected via a valve 4 to the device according to the invention directly in front of a blowing lance 6.
  • the device is arranged between the blowing lance 6 and the valve 4 and is expediently connected to these by means of screw connections on both sides. It consists of a pipe section 1 and a pipe bend 2 firmly connected to the pipe section 1, which is arranged at an angle of approximately 30 ° to the axis of symmetry of the pipe section 1.
  • the pipe section 1 and the two ends of the pipe bend 2 are connected to one another in a gas-tight manner in the region of the openings, preferably by a welded connection as shown in FIG. 3.
  • the pipe bend 2 has a connection 3 for a compressed air line.
  • the connection 3 is arranged at the upper vertex of the pipe bend 2, the connection being designed so that compressed air can flow into the pipe section 1 via the connection 3 and the pipe bend 2.
  • the compressed air is taken from the line network installed at the blast furnace at approximately 5 to 6 bar and fed to the device according to the invention via a non-illustrated check valve.
  • the existing pressure difference creates a suction effect in the pipeline for the solid particles, as a result of which deposits or blockages in the rear section of the pipeline are avoided.
  • the staggered arrangement of the pipe bend ends on the pipe section 1 can be seen from FIG. 1. It loosens and swirls the solid particles in the area behind the pipe openings in the pipe section 1.
  • the arrangement of the pipe bend ends at an angle of 80 ° to the axis of symmetry of the pipe section 1 produces a spiral movement of the solid particles directed in the direction of the lance 6. This configuration is shown in Fig. 2.
  • the inner diameter of the pipe section 1 is equal to the inner diameter of the downstream blowing lance 6 in order to avoid negative effects on the flow.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einblasen von festen Teilchen in einen Schachtofen, insbesondere einen Hochofen, bei dem die festen Teilchen mittels eines gasförmigen Förderstromes in den Heißwindstrom der Windformen zugeführt werden.
Zum Betreiben von Hochöfen oder anderen vergleichbaren Schachtöfen ist es bekannt, Zusatzbrennstoffe über die Windformen dem metallurgischen Prozeß zuzuführen. Neben flüssigen Zusatzbrennstoffen, wie z. B. Heizöl, werden auch feste Energieträger über geeignete pneumatische Transporteinrichtungen dem Ofen zugeführt. Diese zumeist pulverförmigen Brennstoffe werden dabei durch Beaufschlagung mit einem Trägergas über Rohrleitungen von einem Vorratsbehälter über Ausgabekammern und entsprechend ausgebildete Einblaslanzen dem Heißwindstrom zugesetzt und in das Ofeninnere befördert.
Ein Verfahren zum Zuführen eines pulverförmigen Brennstoffgemisches ist zum Beispiel in der Veröffentlichung gemäß DE 30 50 394 beschrieben. Nach diesem Verfahren wird das pulverförmige Brennstoffgemisch unmittelbar nach dem Austrag aus einer Ausgabekammer in jeder Rohrleitung mit einem Gasstrahl beaufschlagt, der entgegen dem Förderstrom gerichtet ist. Damit soll die Förderfähigkeit der im Fördergas eingelagerten Brennstoffteilchen gesichert werden.
US-A-5 070 797 beschreibt das zusätzliche Einblasen von Druckluft in einen Förderstrom fester Brennstoffteilchen vor dessen Eintreten in einen Heißluftstrom einer Heißwindzuleitung zu einem Schachtofen.
Neben dem Einsatz von pulverförmigen Zusatzbrennstoffen in Form von Kohlenoder Koksstäuben ist es bekannt, Plastegranulate oder Abprodukte aus der Altautoverwertung, wie z. B. die Shredderleichtfraktion nach entsprechender Aufbereitung als Zusatzbrennstoff in einem Hochofen einzusetzen. Diese Stoffe neigen jedoch stärker als normale pulverförmige Brennstoffe zu Verstopfungen in den Rohrleitungen und verursachen Störungen bei der Versorgung der einzelnen Einblaslanzen mit Zusatzbrennstoff. Diesem Zustand wird durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Förderstromes begegnet. Trotz dieser Maßnahmen sind Störungen beim Betrieb derartiger Anlagen nicht zu vermeiden. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Förderstromes tritt in den Rohrleitungen ein verstärkter Verschleiß auf, der zu einem erhöhten Instandhaltungsaufwand für die Anlage führt. Weiterhin führen auftretende Verstopfungen im pneumatischen Transportsystem verstärkt zu Ausfällen an den Einblaslanzen, da eine Kühlung der Einblaslanzen durch den Förderstrom dann nicht mehr gegeben ist. Darüber hinaus hat eine instabile Versorgung der einzelnen Windformen mit Zusatzbrennstoff Auswirkungen auf einen kontinuierlichen Ablauf der metallurgischen Prozesse im Hochofen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, mit denen Zusatzbrennstoffe in Form von festen Teilchen, wie z. B. Granulate aus der Altplasteaufbereitung, Stäube oder andere pulverförmige Stoffe und deren Gemische mittels eines gasförmigen Förderstromes so in den Heißwindstrom der Windformen eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens, gefördert werden, daß unter Absenkung der bisher üblichen Druckbeaufschlagung des Fördersystems nach einer Ausgabekammer einer pneumatischen Transporteinrichtung Störungen bei der Versorgung des Ofens mit diesen Zusatzbrennstoffen vermieden, der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand für derartige Anlagen vermindert und günstigere Bedingungen für eine Verbrennung der festen Teilchen in der Schmelzzone des Ofens gewährleistet werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe entsprechend den Ansprüchen 1 bis 6 gelöst.
Gemäß FR-A-2 681 417, Fig. 8, 9, ist in einer zu einem Schachtofen führenden Heißwindleitung ein Zentralrohr für einen Förderstrom von festem Zusatzbrennstoff und Gas angeordnet. Vor der Mündung der Heißwindleitung in den Ofen und hierzu schräg angeordnet sind Sauerstoffzuleitungen, welche der Zusatzbrennstoff spiralförmig verwirbeln. Die Verwirbelung erfolgt in Gegensatz zur Erfindung erst in der Windleitung und nicht vor dem Eintreten des Förderstroms in die Windleitung.
EP-A-44 096 beschreibt die Zuleitung fester Brennstoffteilchen und deren Verwirbelung in einer Heißwindform eines Hochofens mittels in der Windform schräg einmündender Zweigleitungen, die über einen Rohrbogen verbunden, sind. Anders als erfindungsgemäß erfolgt die Zuleitung nicht vor sondern in der Windform.
Die erfindungsgemäße Beaufschlagung des Förderstromes mit einem gasförmigen Medium unmittelbar vor Eintritt der festen Teilchen in eine Einblaslanze ermöglicht eine Auflockerung und Verwirbelung der festen Teilchen vor Eintritt in den Heißwindstrom einer Windform bei gleichzeitiger Erhöhung der Fließgeschwindigkeit des Förderstromes. Die zusätzliche Einleitung eines gasförmigen Mediums in Richtung der Einblaslanze mit einem Druck, der um ein mehrfaches über dem des Fördermediums in diesem Rohrabschnitt liegt, wird im vorgeordneten Teil der jeweiligen Rohrleitung eine Sogwirkung erzeugt, die die Gefahr von Verstopfungen in diesem bisher gefährdeten Rohrabschnitt erheblich vermindert. Die spiralförmige Einleitung des gasförmigen Mediums in den Förderstrom unmittelbar vor Eintritt in die Einblaslanze ermöglicht eine stabile Ausbildung des Förderstromes, wodurch ein Transport der festen Teilchen bis weit in die Schmelzzone des Ofens möglich ist.
Durch die Beaufschlagung des Förderstromes mit einem zusätzlichen gasförmigen Medium vor einer Einblaslanze ist sichergestellt, daß bei einer auftretenden Verstopfung in den zu jeder Einblaslanze führenden Rohrleitung ein Verbrennen der Lanzen nicht mehr möglich ist, da die Kühlung der Einblaslanze mit dem zusätzlichen gasförmigen Medium gewährleistet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörende Vorrichtung sollen nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörenden Zeichnungen zeigen
Fig. 1 :
Seitenansicht der Vorrichtung
Fig. 2 :
Draufsicht der Vorrichtung
Fig. 3 :
Verbindung Rohrbogen mit Rohrabschnitt
Fig. 4 :
Vorrichtung im eingebauten Zustand
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf das Einblasen von festen Teilchen, wie z. B. Plastegranulat oder aufbereitete Bestandteile aus der Shredderleichtfraktion, die im Rahmen einer umweltgerechten Verwertung als Energieträger dem Hochofenprozeß über die Windformen 5 zugeführt werden. Die festen Teilchen werden dabei unter Druckbeaufschlagung von einem Vorratsbehälter über Rohrleitungen bis in den Bereich der Windformen 5 des Hochofens gefördert.
Der übliche Druck am Anfang der Förderstrecke von 2,2 - 2,5 bar kann unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der dazugehörenden Vorrichtung auf 1,6 - 2,0 bar abgesenkt werden. In Abhängigkeit von der Förderstrecke, die je nach Ofengröße und Anzahl der Vorratsbehälter unterschiedlich sein kann, stellt sich am Ende der Förderstrecke ein Druck von 0,2 - 0,5 bar ein. Die festen Teilchen werden über an den Windformen angeordnete Einblaslanzen 6 dem Heißwindstrom zugesetzt und so dem Ofeninneren zugeführt. Dazu ist unmittelbar vor einer Einblaslanze 6 die jeweilige Rohrleitung über ein Ventil 4 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden. Die Vorrichtung ist zwischen Einblaslanze 6 und Ventil 4 angeordnet und zweckmäßigerweise mittels beidseitiger Schraubverbindungen mit diesen verbunden.
Sie besteht aus einem Rohrabschnitt 1 und einem mit dem Rohrabschnitt 1 festverbundenen Rohrbogen 2, der unter einem Winkel von ca. 30° zur Symmetrieachse des Rohrabschnittes 1 angeordnet ist. Am Umfang des Rohrabschnittes 1 sind in vertikaler Ebene zur Symmetrieachse des Rohrabschnittes 1 zwei zueinander versetzt angeordnete Öffnungen angebracht, deren Größe dem Innendurchmesser des Rohrbogens 2 entspricht. Der Rohrabschnitt 1 und die beiden Enden des Rohrbogens 2 sind im Bereich der Öffnungen gasdicht, vorzugsweise durch eine Schweißverbindung wie aus Fig. 3 ersichtlich, miteinander verbunden. Der Rohrbogen 2 weist einen Anschluß 3 für eine Druckluftleitung auf. Der Anschluß 3 ist am oberen Scheitelpunkt des Rohrbogens 2 angeordnet, wobei die Verbindung so ausgebildet ist, daß Druckluft über den Anschluß 3 und dem Rohrbogen 2 in den Rohrabschnitt 1 strömen kann. Die Druckluft wird mit ca. 5 bis 6 bar aus dem am Hochofen installierten Leitungsnetz entnommen und über ein nicht näher dargestelltes Rückschlagventil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt. Durch die vorhandene Druckdifferenz entsteht eine Sogwirkung in der Rohrleitung für die festen Teilchen, wodurch Ansatzbildungen bzw. Verstopfungen im hinteren Abschnitt der Rohrleitung vermieden werden. Die versetzte Anordnung der Rohrbogenenden am Rohrabschnitt 1 ist aus Fig. 1 ersichtlich. Sie bewirkt eine Auflockerung und Verwirbelung der festen Teilchen im Bereich hinter den Rohreinmündungen im Rohrabschnitt 1. Die Anordnung der Rohrbogenenden in einem Winkel von 80° zur Symmetrieachse des Rohrabschnittes 1 erzeugt eine in Richtung der Lanze 6 gerichtete, spiralförmige Bewegung der festen Teilchen. Diese Ausgestaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Der Innendurchmesser des Rohrabschnittes 1 ist gleich dem Innendurchmesser der nachgeordneten Einblaslanze 6, um negative Einwirkungen auf den Förderstrom zu vermeiden.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1
Rohrabschnitt
2
Rohrbogen
3
Anschluß
4
Ventil
5
Windform
6
Einblaslanze

Claims (6)

  1. Verfahren zum Einblasen von festen Teilchen in einen Schachtofen, insbesondere einen Hochofen, bei dem die festen Teilchen mitteln eines gasförmigen Förderstromes über Einblaslanzen (6) in den Heißwindstrom der Windformen (5) zugeführt werden, wobei der gasförmige Förderstrom unmittelbar vor Eintritt in eine Einblaslanze mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt wird, dessen Druck an dieser Stelle über dem Druck des Förderstromes liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium so in den Förderstrom eingeleitet wird, daß unter Erhöhung der Fließgeschwindigkeit die im Förderstrom eingelagerten festen Teilchen verwirbelt und in eine, in Richtung des Lanzenaustritts gerichtete, spiralförmige Bewegung versetzt werden.
  2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit einer in eine Windform (5) einmündenden Einblaslanze (6) für einen Förderstrom eines feste Teilchen enthaltenden Gases und welcher einem der Einblaslanze (6) vorgeordneten Rohrabschnitt (1), mindestens zwei gegenüberliegende und zueinander versetzt angeordnete Rohreinmündungen für die Zuleitung von Gas aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohreinmündungen über einen Rohrbogen (2) miteinander verbunden sind, an dem ein Anschluß (3) für ein gasförmiges Medium angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrbogen (2) in einem Winkel von 20° bis 40° zur Symmetrieachse des Rohrabschnittes (1) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohreinmündungen im Rohrabschnitt (1) im gleichen Abstand zur Symmetrieachse des Rohrabschnittes (1) versetzt angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohreinmündungen unter einem Winkel kleiner 90°, vorzugsweise zwischen 80° und 70° zur Symmetrieachse des Rohrabschnittes (1) angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (1) den gleichen Innendurchmesser aufweist wie die Einblaslanze (6).
EP99124593A 1998-12-14 1999-12-10 Verfahren und Vorrichtung zum Einblassen von festen Teilchen in einen Schachtofen Expired - Lifetime EP1020696B1 (de)

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