EP1948833A2 - Verfahren zum betreiben eines schachtofens und für dieses verfahren geeigneter schachtofen - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines schachtofens und für dieses verfahren geeigneter schachtofen

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EP1948833A2
EP1948833A2 EP06840931A EP06840931A EP1948833A2 EP 1948833 A2 EP1948833 A2 EP 1948833A2 EP 06840931 A EP06840931 A EP 06840931A EP 06840931 A EP06840931 A EP 06840931A EP 1948833 A2 EP1948833 A2 EP 1948833A2
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EP
European Patent Office
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shaft furnace
treatment gas
modulation
furnace
operating
Prior art date
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EP06840931A
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English (en)
French (fr)
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EP1948833B1 (de
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Gerd König
Wolfram KÖNIG
Hans-Heinrich Heldt
Dieter Georg Senk
Heinrich-Wilhelm Gundenau
Alexander Babich
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ThyssenKrupp AT PRO Tec GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AT PRO Tec GmbH
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C21B11/02—Making pig-iron other than in blast furnaces in low shaft furnaces or shaft 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 specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/16—Arrangements of tuyeres
    • 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 specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/26—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a shaft furnace, in which an upper region of the shaft furnace is charged with raw materials which sink under the influence of gravity in the furnace, wherein a part of the raw materials is melted and / or reduced under the influence of the atmosphere prevailing inside the shaft furnace , and in a lower portion of the shaft furnace, a treatment gas is introduced which at least partially affects the atmosphere prevailing inside the shaft furnace and a shaft furnace suitable for the application of this method, such as blast furnace, cupola furnace or incinerator.
  • Such a method, or the shaft furnace is basically known.
  • the shaft furnace can work on the countercurrent principle.
  • Raw materials such as Möller and coke are charged at the top of the shaft furnace of the gout and sink down in the shaft furnace.
  • a treatment gas (so-called wind with 800 - 10 000 m 3 / tRE depending on the size of the furnace) is blow-blown into the furnace.
  • the wind which is usually air heated in advance to about 1000 to 1300 ° C.
  • substitute reducing agents of, for example, 100-170 kg / tRE (eg, coal dust, oil or natural gas) are usually blown into the furnace, which promotes the generation of carbon monoxide.
  • the raw materials melt due to the heat generated by the chemical processes occurring in the shaft furnace.
  • the temperature distribution over the cross section of the shaft furnace is uneven.
  • the so-called "dead man” is formed, while the relevant processes such as gasification (reaction of oxygen with coke or substitute reducing agents to carbon monoxide and carbon dioxide) takes place essentially only in the so-called vortex zone, which is an area is before a blow mold, that is with respect to the cross-section of the furnace is located only in an edge region.
  • the vortex zone has a depth to the center of the furnace of about 1 m and a volume m of about 1.5. 3 are usually arranged in the tuyere several blow molding circumferentially such in that the vortex zone formed before each blow mold overlaps with the vortex zones formed on the left and on the right so that the active area is essentially provided by an annular area.
  • the hot blast can usually be enriched with oxygen in order to intensify the processes just described (gasification in the vortex zone, reduction of the iron ore), which leads to an increase in the performance of the shaft furnace.
  • the hot blast can be enriched prior to introduction with oxygen, or pure oxygen can be supplied separately, wherein for separate feeding a so-called lance can be provided, i. a tube which is e.g. within the blow mold, which is also a tubular part, extends and opens into the furnace within a mouth region of the blow mold.
  • a so-called lance can be provided, i. a tube which is e.g. within the blow mold, which is also a tubular part, extends and opens into the furnace within a mouth region of the blow mold.
  • the hot blast is correspondingly highly enriched with oxygen.
  • the addition of oxygen increases the production costs, so that the efficiency of a modern shaft furnace can not be increased simply by a correspondingly increased oxygen concentration.
  • the efficiency ie the efficiency of a modern shaft furnace is correlated with the so-called gasification in the shaft furnace.
  • An indication of better gasification is about the lowest possible pressure loss in the oven.
  • the object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a shaft furnace with the features of claim 1. 1
  • this object is achieved by a method of the type described above, in which the introduction of the treatment gas is dynamically modulated.
  • Treatment gas takes place in such a way that the operating variables pressure p and / or volume flow V is varied within a time period of less than or equal to 40 s.
  • the change in the pressure and / or the volumetric flow takes place in particular within a period of less than or equal to 20 s, preferably less than or equal to 5 s and particularly preferably less than or equal to 1 s. It has been found that a significantly better gasification and thus an increase in performance and efficiency is achieved when the treatment gas is not introduced evenly in time in the oven, but is varied at short intervals.
  • the introduction of the treatment gas also varies in conventional methods whenever the furnace is started or shut down when different operating parameters are set for a new load of raw materials, or if only the oxygen concentration of the hot blast is changed to a higher value to increase the power.
  • these changes in time are only one-time changes that take place on a time scale of several hours.
  • the dynamic modulation of the introduction of the treatment gas according to the invention takes place on time scales of less than one minute, which is related to the fact that the mean residence time of the gas in the shaft furnace is only 5 to 10 s.
  • temporal changes in the operating parameters at a distance of more than one minute have a comparatively short time span during which the operating parameters are not static.
  • the time span between two changes in the operating parameters, in which the operating parameters are substantially constant, that is static, is greater than the time required to reach the substantially stationary state.
  • such changes are essentially static and are therefore referred to as "quasi-static modulation.”
  • the time period with transient conditions in the shaft furnace is greater than the time period with substantially stationary states. Dynamic modulation disturbs dead-flow zones in the vortex zone, which increases the overall turbulence in the vortex zone; This results in an improved gasification in the vortex zone, which in turn leads to improved gasification in the shaft.
  • the modulation is particularly advantageously carried out quasi-periodically, in particular periodically, the period being T 40 s or less, preferably 20 s or less, in particular 5 s or less.
  • a quasi-periodic modulation should also be understood as one in which g (t) is a continuous, but random function, which undoubtedly distorts the structure of the continuous function f (t) unevenly, although the underlying periodic structure is still recognizable remains.
  • a periodic modulation can be addressed by addressing an equally periodic process that takes place in the vortex zone, resulting in a further improvement of the gasification.
  • the period T is expedient for the period T to be 60 ms or more, preferably 100 ms or more, in particular 0.5 s or more.
  • the residence time of the treatment gas in the vortex zone is extremely low, satisfactory venting can be achieved with period durations in these ranges, with the generation of modulations with even shorter period duration entailing increased technical complexity.
  • T For the period T, 40 s> T> 60 ms, preferably 20 s> T> 100 ms, particularly preferably 10 s> T> 7 s and more preferably 5 s> T> 0.5 s.
  • T is chosen such that the treatment gases in the shaft furnace form a turbulent flow and substantially avoid laminar regions.
  • the modulation is pulsation-like.
  • the pulses themselves can be rectangular pulses, triangular pulses, gaussian pulses (spread mathematical ⁇ -pulse) or have similar pulse shapes, the exact pulse shape has less characterizing effect as the pulse width ⁇ , which is the pulse width at half pulse height (FWHM).
  • a meaningful tuning of the pulse width results when ⁇ is 5 s or less, preferably 2 s or less, in particular 1 s or less.
  • the pulse width ⁇ is 1 ms or more, preferably 10 ms or more, in particular 0.1 s or more. Very small pulse widths are more difficult to produce, on the other hand, with them an influence on processes that take place in the vortex zone with correspondingly short reaction times succeeds.
  • periodic pulsations have a ratio of pulse width to period duration ⁇ : T of 0.5 or less, preferably 0.2 or less, in particular 0.1 or less.
  • T 0.5 or less
  • ⁇ preferably 0.2 or less
  • the ratio ⁇ : T is 10 -4 or greater, preferably 10 -3 or greater, in particular 10 -2 or greater, so that a combination effect can be achieved in the processes which occur periodically in the vortex zones and at certain temperatures Response times are coupled to be addressed.
  • the amplitude of the modulation with respect to a basic value is 5% or more, preferably 10% or more, in particular 20% or more. It has been found that even small differences in amplitude allow a satisfactory für gasung.
  • the amplitude of the modulation with respect to the base value is 100% or less, preferably 80% or less, in particular 50% or less. In particular, harmonic modulations below these limits can be easily realized in terms of the method.
  • the pulse height of a pulse exceeds the substantially unmodulated value between two pulses by a factor of 2 or more, preferably 5 or more, in particular 10 or more.
  • the shock effect of the modulation can be increased, and the disturbance of the Totströmungszonen be amplified in the vortex zone, which eventually leads to a better gasification in the furnace.
  • the factor is 200 or less, preferably 100 or less, in particular 50 or less.
  • a modulation of the introduction of the treatment gas can take place in a variety of ways.
  • the modulation is expediently via setting at least one in particular the introduction of the treatment gas controlling operating size done.
  • a modulation of the pressure of the hot blast can accelerate the gasification in the vortex zone and thus improve the gasification in the shaft.
  • pressure peaks of 300 bar may occur during pressure modulation.
  • the treatment gas to be introduced has distinguishable components. However, this includes not only the self-evident division of a gas into its components (eg nitrogen, oxygen, etc.), but also different gas phases whose distinctness is due to the fact that they are introduced separately at least at a stage of initiation become. For example, here is the separate oxygen supply by lances, valves or diaphragm to call.
  • the effects achieved in the method according to the invention are significantly enhanced if, together with the treatment gas and / or in addition to the treatment gas, replacement reducing agents are introduced into the shaft furnace.
  • the substitute reducing agent may be pulverized coal produced in particular from anthracite coal, other metallurgical dusts and small granular materials, oil, fats, tars with natural gas or other hydrocarbon carriers, which are converted to CO 2 and CO due to the oxygen, and in particular present as nano-particles. Because of the modulation according to the invention, namely, a higher degree of implementation of the injected replacement reducing agent can be achieved. This applies in particular to pulsation-like modulation, as the reaction is intensified by the pulses.
  • the aforementioned increase in total turbulence in the vortex zone prolongs the very short residence time of the replacement reductants in the vortex zone from only about 0.03 seconds to about 0.05 seconds, which can also increase the reductant conversion. Furthermore, a better implementation of the replacement reducing agent leads to a lower proportion of unburned particles, which promotes the gasification in the "birdsnesf" area and thus allows an additional increase in the injection rate.
  • pressure and / or volume flow of at least one of the distinguishable fractions of the treatment gas and / or pressure and / or mass flow of the replacement reducing agent to be introduced are dynamically modulated. Better intuitivegasung in the shaft is thus also achieved if z. B. the treatment gas, an additional oxygen content is pulsed. Otherwise, or in combination, the pressure at which replacement reductant is injected or its mass flow can be dynamically modulated.
  • the mass flow is identical to the volumetric flow, but on the other hand, the mean density of the substitute reducing agent could be dynamically modulated even with constant volumetric flow. It can also be at least temporarily blown in whole or in part inert gas, for example, unwanted To regulate temperature peaks or to cool the supply lines or arranged in the supply lines valves.
  • the operating variable is particularly advantageously the absolute amount of one of the distinguishable fractions of the treatment gas to be introduced, and / or the relative proportion of one of the distinguishable fractions with respect to a further fraction or the entire treatment gas.
  • the absolute oxygen quantity or the relative oxygen concentration are modulated dynamically, although the main load, namely the hot wind itself does not have to be modulated.
  • This is particularly easy to implement, when pure oxygen or a gas phase with air-increased oxygen concentration is supplied separately at least during part of the introduction. If this happens pulsating, the implementation of the substitute reducing agent can be further intensified, with the further intensified effects already mentioned.
  • the amplitude of the extra oxygen volume flow with respect to that of the background wind in the range 0.25 - 20%, preferably 0.5 - 10%, in particular 1 - 6%.
  • the treatment gas is introduced into the shaft furnace in at least two different ways, and a first operating variable for the control of the portion to be introduced along the first path is dynamically modulated as a second operating variable for controlling the portion of the treatment gas introduced along the second path.
  • first and second operating variables may also be the same operating variable, but their modulation may also be different modulations.
  • a further advantageous method embodiment provides that the first and the second operating variable are periodically modulated with the same period T, wherein their relative phase is shifted by one value. The phase is thus a time shift related to the period T. If the relative time shift is, for example, T / 2, the two operating variables are anticyclically modulated relative to one another.
  • oxygen pulsations may be slightly retarded in relation to corresponding pulsation-like increases in the amount of substitute reducing agent, that is, for example, shifted by 0 ⁇ ⁇ / 2.
  • the inverse period T "1 is set to an autofequency of a subsystem of the atmosphere within the shaft furnace, whereby a subsystem of the atmosphere is firstly understood to mean a spatial subsystem, which here is given by the vortex zones; This refers to the frequency of a linear excitation in the radial direction (from the tuyere to the middle of the furnace) or vortex excitations in the vortex zone of a single blow mold, but also around a vortex-zone vortex excitation in the circumferential direction of the shaft furnace, wherein the standing in the spatial center of this excitation "dead man" for such a vortex oscillation topologically represents a hole.
  • the modulation takes place, for example, in terms of pulse duration, pulse frequency or pulse strength such that a standing wave results in the shaft furnace. Additionally or alternatively, the modulation takes place in such a way that the raw materials sink uniformly in the shaft furnace, in particular in the form of a plug flow. For this purpose, the modulation can be regulated as a function of measured process variables.
  • a further advantage of the stated method lies in influencing the vortex zone geometry, so that the area in which the main coal conversion takes place is increased. It can therefore be increased without additional energy or material expense, the performance of the shaft furnace, so an improved efficiency can be achieved.
  • Another aspect of the invention relates to a method of the type described above, wherein in a first phase of operation at least one of the operating variables is dynamically modulated setting a parameter, the effect of the modulation of the at least one operating variable is registered to at least one characteristic of the shaft furnace, then the Parameters after one predetermined system is varied and the varied parameter is set for the modulation, wherein after each variation and readjustment of their effect on the characteristic is registered, then selected from the variable parameters corresponding to the registered values of the characteristic according to predetermined selection criteria a characteristic value with the associated parameter value and, in a second phase of operation, dynamically modulating the at least one operating variable with the selected parameter value.
  • an optimal parameter value (eg, an optimal period duration) is selected based on which the dynamic (eg periodic) modulation takes place.
  • this optimization method can be carried out for further parameters, so that overall an optimum group of parameters can result, on the basis of which the dynamic modulation takes place.
  • the invention also relates to a shaft furnace, which can be operated by the method according to the invention.
  • the shaft furnace is in particular as explained above with reference to the method according to the invention and further developed.
  • the means for introducing the treatment gas on a first and a second tubular part wherein in addition to a main line over which a portion of the treatment gas is introduced, via the first tubular part, an oxidizing agent and the second tubular part Spare reducing agent is inflatable.
  • an oxidizing agent such as.
  • oxygen or oxygen-enriched air as well as substitute reducing agent can be introduced separately into the shaft furnace, which allows an independent and structurally easy to implement dynamic modulation of the discharges.
  • a control device is set in such a way that within a
  • the operating variables pressure p and / or volumetric flow V can be varied.
  • first and second tubular part are at least partially connected to a double tube lance, wherein the tubular parts may be arranged concentrically or eccentrically to each other.
  • the functional requirements of the tubular parts can be combined with a space-saving arrangement.
  • the first and the second tubular part are spatially separate lances, wherein at least one exit angle of one of the tubular parts is adjustable with respect to a horizontal and / or vertical plane of the shaft furnace, in particular the exit angle of both tubular Parts are independently adjustable.
  • the injection direction of about additional oxygen or the reducing agents with respect to the vortex zone geometry can be varied.
  • it can also be thought to also dynamically modulate the exit angle according to the above explanations when the shaft furnace is operated.
  • ceramic valves in particular disk valves or piston magnet valves, are provided in the supply lines to the shaft furnace, so that the valves are resistant to high temperatures and to high temperatures.
  • the valves therefore have a particularly low thermal expansion and can therefore be operated without difficulty even at the particularly high temperatures occurring during operation.
  • the device for introducing the treatment gas is connected to at least two storage containers, wherein the storage containers are loaded in particular swelling.
  • the storage containers have, in particular, a different volume and / or a different pressure, so that a specific storage container can be connected as needed to achieve a specific modulation. It can also be connected to a plurality of similar storage container so that when emptying the respective storage container, the pressure in the storage tank drops only slightly and sufficient time is available to replenish the storage tank to its original state while the other storage tank is connected.
  • the means for introducing the treatment gas comprises a first set of valves and a second redundant set of valves. This makes it possible to operate the individual sets alternately, so that the valves can cool down.
  • the cooling can be further improved by the not required for the supply of the treatment gas valves by means of a gas, in particular Intertgases be cooled.
  • a method for operating a shaft furnace is specified, which is characterized in particular in addition to the already described method features in that acting on the prevailing in the upper region of the shaft furnace atmosphere from the upper portion of the shaft furnace in a dynamically modulated manner ,
  • the above-described effect of dynamic modulations on an area of the atmosphere restricted to the vortex zones can be reduced to one wider range, namely by B.
  • B. is located in the upper region of the shaft furnace blast furnace gas is dynamically modulated.
  • additional gas can be introduced into the upper region of the shaft furnace and / or the top gas pressure can be modulated by suitable control of valves provided in a top gas discharge.
  • the dynamic modulations can advantageously be matched with respect to, for example, period and amplitude such that a direct further resonance excitation becomes possible, or the excitation of a subsystem of the atmosphere prevailing in the shaft furnace only comes about through a coupling effect of the external excitations.
  • Fig. 1 shows a time-pressure diagram
  • Fig. 2 shows another time-pressure diagram
  • Fig. 3 shows a time-concentration diagram
  • Fig. 4 shows a time-mass flow diagram
  • Fig. 5 shows a combined time-mass / volumetric flow diagram.
  • Fig. 1 it is shown how the pressure of, for example, the treatment gas to be introduced into the shaft furnace can be dynamically modulated.
  • the base pressure p 0 in this example is 2.4 bar.
  • the pressure amplitude 2 ⁇ p in this example is 1.2 bar, ie 50% of the basic pressure value p 0 .
  • FIG. 2 shows a pulsation-type modulation of the pressure of a portion of the treatment gas to be introduced into the shaft furnace.
  • the pulse height p max is 50 bar, which means a pulsation with an amplitude factor of 20 compared to, for example, 2.5 bar ambient pressure of the introduced hot blast.
  • the pulses have a pulse width ⁇ of about 0.4 s, so that a ratio of pulse width to period duration of about 0.1 results.
  • a dynamic modulation of the oxygen concentration of the treatment gas is exemplified. This is achieved as follows: A self-unmodulated hot blast of the treatment gas provides a constant base concentration n 0 , which corresponds to the natural oxygen concentration in air (the hot blast here consists of hot air). In addition to the hot blast, two more portions of the treatment gas are now introduced. A first fraction, which consists either of pure oxygen or of an oxygen-containing gas phase with oxygen concentration n ', is pulsed periodically introduced with a period Ti of 2 s. The amount of pure oxygen or the concentration n'i is chosen so that the oxygen concentration is increased with respect to the total treatment gas by a concentration difference ni.
  • / n 0 is about 60%.
  • This phase-shifted pulse-like second gas component leads to an increase in the oxygen concentration with respect to the total treatment gas from n 0 to no + n 2 , as shown in FIG. 3 can be seen.
  • the ratio n 2 / n 0 is about 40%, so the second gas phase effectively supplies less oxygen to the treatment gas than the first. It can be clearly seen in FIG.
  • the phase shift ⁇ is approximately ⁇ / 2.
  • FIG. 4 shows the temporal modulation of the injection rate of substitute reducing agents, which may be coal dust, for example, or, respectively, their mass flow m / dt.
  • substitute reducing agents which may be coal dust, for example, or, respectively, their mass flow m / dt.
  • the pulse width ⁇ here is relatively large and is approximately T / 4.
  • FIG. 5 shows the simultaneous temporal modulation on the one hand of the mass flow m / dt of a substitute reducing agent and on the other hand of a volumetric flow V / dt of oxygen.
  • the temporal modulation of the oxygen volume flow V / dt which also occurs periodically with T, can be generated, for example, by a proportion Vo / dt caused by the natural oxygen volume flow of the introduced hot air, and is periodically increased by additionally supplied oxygen pulses. As can be seen from FIG.
  • a blast furnace is provided as shaft furnace, which has a pressure of about 2 to 4 bar in its interior.
  • the treatment gas can be injected at a continuous pressure of about 10 bar.
  • a storage container which has a pressure of, for example, 20 bar, can be temporarily switched on via a valve.
  • a short-term pulse can be generated with an increased by 1, 5 to 2.5 bar pressure, that is, the pressure of the treatment gas has a pressure of about 12 bar during the pulse.
  • a burst of energy is generated within the blast furnace by the treatment gas, which melts encrustations and slags on the surface of the reaction zone and / or perforates the layer in the encrustations and slags. Since oxygen is transported into the slag layer of the reaction zone by the energy collision, oxidation reactions take place with the slag layer. The resulting dissolved slag allows better flow through the entire blast furnace.
  • the formation of slag can at least be reduced if very small coal particles are mixed in the treatment gas, so that the reaction in the reaction zone results in less unburned constituents that might otherwise settle in the slag.
  • the effects of the modulated blown treatment gas can be enhanced by providing multiple injection sites along the circumference and / or along the height of the blast furnace.
  • a shaft furnace designed, for example, as a cupola can, in principle, be designed and operated as described above with reference to the blast furnace.
  • a cupola is operated at a lower pressure, for example 300 mbar.
  • the treatment gas can be injected continuously at a pressure of 5 bar, wherein the switchable storage container can have a pressure of 12 bar.

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Description

Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens und für dieses Verfahren geeigneter Schachtofen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens, bei dem ein oberer Bereich des Schachtofens mit Rohmaterialien beschickt wird, die unter Einfluss der Schwerkraft im Ofen absinken, wobei ein Teil der Rohmaterialien unter Einwirkung der innerhalb des Schachtofens herrschenden Atmosphäre geschmolzen und/oder reduziert wird, und in einem unteren Bereich des Schachtofens ein Behandlungsgas eingeleitet wird, das die innerhalb des Schachtofens herrschende Atmosphäre zumindest teilweise beeinflusst, sowie einen für die Anwendung dieses Verfahrens geeigneten Schachtofen, wie beispielsweise Hochofen, Kupolofen oder Müllverbrennungsofen.
Ein solches Verfahren, bzw. der Schachtofen ist grundsätzlich bekannt. Allein für die Produktion von Primärschmelze von Eisen wird er überwiegend als Hauptaggregat eingesetzt, wobei andere Verfahren lediglich einen entsprechenden Anteil von nur etwa 5 % haben. Der Schachtofen kann nach dem Gegenstromprinzip arbeiten. Rohmaterialien wie Möller und Koks werden an dem oberen Bereich des Schachtofens der Gicht chargiert und sinken im Schachtofen nach unten. In einem unteren Bereich des Ofens (Blasformebene) wird ein Behandlungsgas (so genannter Wind mit je nach Größe des Ofens 800 - 10 000 m3/tRE) durch Blasformen in den Ofen eingeblasen. Dabei reagiert der Wind, bei dem es sich üblicherweise um vorab in Winderhitzern auf etwa 1000 bis 13000C erhitzte Luft handelt, mit dem Koks, wobei u. a. Kohlenmonoxid erzeugt wird. Das Kohlenmonoxid steigt im Ofen auf und reduziert die im Möller enthaltenen Eisenerze. Darüber hinaus werden üblicherweise noch Ersatzreduktionsmittel mit beispielsweise 100-170 kg/tRE (z. B. Kohlenstaub, Öl oder Erdgas) mit in den Ofen eingeblasen, was die Erzeugung von Kohlenmonoxid fördert.
Zusätzlich zur Reduktion der Eisenerze schmelzen die Rohmaterialien aufgrund der bei den im Schachtofen auftretenden chemischen Prozesse erzeugten Wärme. Die Temperaturverteilung über den Querschnitt des Schachtofens ist allerdings ungleichmäßig. So bildet sich im Zentrum des Schachtofens der so genannte „tote Mann" aus, während sich die relevanten Prozesse wie die Vergasung (Reaktion von Sauerstoff mit Koks oder Ersatzreduktionsmitteln zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid) im wesentlichen lediglich in der so genannten Wirbelzone abspielt, die ein Bereich vor einer Blasform ist, also bezüglich des Querschnitts des Ofens nur in einem Randbereich gelegen ist. Die Wirbelzone besitzt eine Tiefe zur Ofenmitte von etwa 1 m und ein Volumen von etwa 1,5 m3. Üblicherweise sind in der Blasformebene mehrere Blasformen umfänglich derart angeordnet, dass sich die vor jeder Blasform gebildete Wirbelzone mit den links und rechts gebildeten Wirbelzonen überlappt, so dass der aktive Bereich im wesentlichen durch einen kreisringförmigen Bereich gegeben ist. Es bildet sich beim Betrieb des Schachtofens das so genannte „birdsnest" aus.
Weiter kann der Heißwind üblicherweise mit Sauerstoff angereichert werden, um die eben beschriebenen Prozesse (Vergasung in der Wirbelzone, Reduktion der Eisenerze) zu intensivieren, was zu einer Erhöhung der Leistung des Schachtofens führt. Dabei kann beispielsweise der Heißwind vor dem Einleiten mit Sauerstoff angereichert werden, oder auch reiner Sauerstoff getrennt zugeführt werden, wobei zur getrennten Zuführung eine so genannte Lanze vorgesehen werden kann, d.h. ein Rohr welches sich z.B. innerhalb der Blasform, welche ja ebenfalls ein rohrartiges Teil ist, erstreckt und innerhalb eines Mündungsbereichs der Blasform in den Ofen mündet. Insbesondere bei modernen Hochöfen, die mit niedrigem Kokssatz betrieben werden, wird der Heißwind entsprechend hochgradig mit Sauerstoff angereicht. Auf der anderen Seite werden durch die Zugabe von Sauerstoff die Produktionskosten erhöht, so dass die Effizienz eines modernen Schachtofens nicht einfach durch eine entsprechend immer weiter erhöhte Sauerstoffkonzentration erhöhbar ist.
Es ist weiter bekannt, dass die Effizienz, also der Wirkungsgrad eines modernen Schachtofens mit der so genannten Durchgasung im Schachtofen korreliert ist. Damit ist im allgemeinen gemeint, wie gut die Vergasung in der Wirbelzone die Reduktion der Eisenerze und generell der Durchzug der im Schachtofen herrschenden Gasphase von der Blasformebene nach oben zur Gicht funktioniert, wo dann das so genannte Gichtgas abgeleitet wird. Ein Anzeichen für eine bessere Durchgasung ist etwa ein möglichst geringer Druckverlust im Ofen. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass trotz Sauerstoffanreicherung des Heißwindes die Durchgasung in modernen Hochöfen noch nicht vollkommen zufriedenstellend ist. Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens anzugeben, das eine bessere Durchgasung im Ofen gewährleistet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Schachtofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1.
In verfahrensmäßiger Hinsicht wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs erläuterten Art gelöst, bei dem die Einleitung des Behandlungsgases dynamisch moduliert wird. Die Modulation des
Behandlungsgases erfolgt dabei derart, dass die Betriebsgrößen Druck p und/oder Volumenstrom V innerhalb einer Zeitspanne von kleiner gleich 40 s variiert wird. Die Änderung des Drucks und/oder des Volumenstroms erfolgt insbesondere innerhalb einer Zeitspanne von kleiner gleich 20 s, bevorzugt kleiner gleich 5 s und besonders bevorzugt kleiner gleich 1 s. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass eine deutlich bessere Durchgasung und damit eine Erhöhung der Leistung und Effizienz erreicht wird, wenn das Behandlungsgas nicht zeitlich gleichmäßig in den Ofen eingeleitet wird, sondern in kurzen Zeitabständen variiert wird.
Selbstverständlich variiert die Einleitung des Behandlungsgases auch bei herkömmlichen Verfahren immer dann, wenn der Ofen angefahren oder abgeschaltet wird, wenn für eine neue Ladung Rohmaterialien unterschiedliche Betriebsparameter eingestellt werden, oder wenn lediglich zur Leistungserhöhung die Sauerstoffkonzentration des Heißwindes auf einen höheren Wert umgestellt wird. Diese zeitliche Änderungen sind aber lediglich einmalige Änderungen, die auf einer Zeitskala von mehreren Stunden stattfinden. Die erfindungsgemäße dynamische Modulation der Einleitung des Behandlungsgases findet dagegen auf Zeitskalen von unter einer Minute statt, was damit zusammenhängt, dass die mittlere Verweilzeit des Gases im Schachtofen lediglich 5 bis 10 s beträgt. Im Vergleich zu der erfindungsgemäßen dynamischen Modulation weisen zeitliche Änderungen der Betriebsparameter in einem Abstand von über einer Minute eine vergleichsweise geringe Zeitspanne auf, in der die Betriebsparameter nicht statisch sind. Das heißt die Zeitspanne zwischen zwei Änderungen der Betriebsparameter, in denen die Betriebsparameter im Wesentlichen konstant, das heißt statisch, sind, ist größer als die Zeitspanne die zur Erreichung des im Wesentlichen stationären Zustands benötigt wird. Mit Ausnahme der relativ kurzen Umstellungszeit sind derartige Änderungen im Wesentlichen statisch und werden daher als „quasi statische Modulation" bezeichnet. Bei der erfindungsgemäßen dynamischen Modulation ist die Zeitspanne mit instationären Zuständen im Schachtofen größer als die Zeitspanne mit im Wesentlichen stationären Zuständen. Durch die dynamische Modulation werden Totströmungszonen in der Wirbelzone gestört, was die Gesamtturbulenz in der Wirbelzone erhöht; dies hat eine verbesserte Durchgasung in der Wirbelzone zur Folge, was wiederum zu einer verbesserten Durchgasung im Schacht führt.
Besonders vorteilhaft erfolgt die Modulation quasi-periodisch, insbesondere periodisch, wobei die Periodendauer T 40 s oder weniger, bevorzugt 20 s oder weniger, insbesondere 5 s oder weniger beträgt. Dabei ist eine periodische Modulation durch eine zeitveränderliche Funktion f(t) mit f(t+T) = f(t) charakterisiert, wodurch gleichzeitig die Periodendauer T definiert ist. Unter einer quasiModulation wird hier einerseits verstanden, dass eine Grundmodulation periodischer Natur ist, also beispielsweise eine Funktion h(t) = g (t) f(t) mit periodischem f(t) und einer Mantelfunktion g(t), welche im Vergleich zu f(t) einen nur geringen qualitativen Einfluß auf die Struktur von h(t) hat. Andererseits wäre unter eine quasi-periodischen Modulation auch eine solche zu verstehen, bei der g(t) eine stetige, aber zufallsabhängige Funktion ist, die gewisserweise die Struktur der stetigen Funktion f(t) ungleichmäßig verzerrt, wobei allerdings die zugrundeliegende periodische Struktur noch erkennbar bleibt. Durch eine derartig periodische Modulation kann durch Ansprechen eines ebenfalls periodischen Prozesses, der in der Wirbelzone stattfindet, angesprochen werden, was zu einer weiteren Verbesserung der Durchgasung führt.
Es ist zweckmäßig, wenn die Periodendauer T 60 ms oder mehr, bevorzugt 100 ms oder mehr, insbesondere 0,5 s oder mehr beträgt. Obwohl die Verweilzeit des Behandlungsgases in der Wirbelzone äußerst gering ist, kann mit Periodendauern in diesen Bereichen eine zufriedenstellende Durchgasung erreicht werden, wobei die Erzeugung von Modulationen mit noch geringerer Periodendauer einen erhöhten technischen Aufwand mit sich bringen würde.
Für die Periodendauer T gilt somit insbesondere 40 s > T >60 ms, vorzugsweise 20 s > T > 100 ms, besonders bevorzugt 10 s > T > 7 s und weiter bevorzugt 5 s > T > 0,5 s. Insbesondere ist T derart gewählt, dass die Behandlungsgase im Schachtofen eine turbulente Strömung ausbilden und laminare Bereiche im Wesentlichen vermeiden.
In einer einfachen Verfahrensgestaltung ist vorgesehen, dass die Modulation harmonisch erfolgt. Dies kann durch eine einfache sinusförmige Modulation f(t) = f0 + Δf sin (2 πt/T) in einfacher Weise erreicht werden.
In einer besonders vorteilhaften Verfahrensgestaltung erfolgt die Modulation pulsationsartig. Eine solche Modulation ist etwa durch eine Funktion f(t) = f0 + Σ, δ(t-t,) charakterisiert, wobei δ(t) allgemein einen Puls beschreibt, d. h. wiederkehrenden Pulsspitzen gegenüber einem im wesentlichen konstanten Hintergrund. Die Pulse selbst können Rechteckpulse, Dreieckspulse, gaussartige Pulse (aufgebreiteter mathematischer δ-Puls) sein oder ähnliche Pulsformen besitzen, wobei die genaue Pulsform weniger charakterisierend wirkt wie die Pulsbreite σ, bei der es sich um die Pulsbreite bei halber Pulshöhe handelt (FWHM). Eine sinnvolle Abstimmung der Pulsbreite ergibt sich, wenn σ 5 s oder weniger, bevorzugt 2 s oder weniger, insbesondere 1 s oder weniger beträgt. Andererseits ist es zweckmäßig, wenn die Pulsbreite σ 1 ms oder mehr, bevorzugt 10 ms oder mehr, insbesondere 0,1 s oder mehr beträgt. Sehr kleine Pulsbreiten sind schwieriger herzustellen, andererseits gelingt mit ihnen eine Einflußnahme auf Prozesse, die in der Wirbelzone mit entsprechend geringen Reaktionszeiten ablaufen.
In einer vorteilhaften Verfahrensgestaltung weisen periodische Pulsationen ein Verhältnis Pulsbreite zu Periodendauer σ:T von 0,5 oder kleiner, bevorzugt 0,2 oder kleiner, insbesondere 0,1 oder kleiner auf. Für die Pulsbreite σ gilt somit insbesondere 5 s > σ > 1 ms, vorzugsweise 0,7 s > σ > 25 ms, besonders bevorzugt 0,1 s > σ > 30 ms und weiter bevorzugt 55 ms > σ > 35 ms.
Es ist zweckmäßig, wenn das Verhältnis σ:T 10"4 oder größer, bevorzugt 10"3 oder größer, insbesondere 10"2 oder größer ist. So kann ein Kombinationseffekt erreicht werden, in dem periodisch in den Wirbelzonen ablaufende Prozesse, die an bestimmte Reaktionszeiten gekoppelt sind, angesprochen werden.
In einer möglichen Verfahrensgestaltung beträgt die Amplitude der Modulation bezüglich eines Grundwertes 5 % oder mehr, bevorzugt 10 % oder mehr, insbesondere 20 % oder mehr. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass bereits geringe Amplitudenunterschiede eine zufriedenstellende Durchgasung ermöglichen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Amplitude der Modulation bezüglich des Grundwertes 100 % oder weniger, bevorzugt 80 % oder weniger, insbesondere 50 % oder weniger beträgt. Insbesondere harmonische Modulationen unterhalb diesen Grenzen können verfahrensmäßig einfach realisiert werden.
Es kann bei pulsationsartiger Modulation vorteilhaft sein, wenn die Pulshöhe eines Pulses den im wesentlichen unmodulierten Wert zwischen zwei Pulsen um einen Faktor 2 oder mehr, bevorzugt 5 oder mehr, insbesondere 10 oder mehr übersteigt. So kann die Schockwirkung der Modulation erhöht werden, und die Störung der Totströmungszonen in der Wirbelzone verstärkt werden, was schließlich zu einer besseren Durchgasung im Ofen führt. Andererseits ist es aus verfahrenstechnischen Gründen sinnvoll, wenn der Faktor 200 oder kleiner, bevorzugt 100 oder kleiner, insbesondere 50 oder kleiner ist.
Grundsätzlich kann eine Modulation der Einleitung des Behandlungsgases auf vielfältige Art und Weise erfolgen. Zweckmäßig wird jedoch die Modulation über ein Einstellen mindestens einer insbesondere die Einleitung des Behandlungsgases steuernden Betriebsgröße erfolgen. So kann eine Modulation des Druckes des Heißwinds die Vergasung in der Wirbelzone beschleunigen und so die Durchgasung im Schacht verbessern. Es können beispielsweise bei der Druckmodulation Druckspitzen von 300 bar auftreten. Besonders vorteilhaft weist das einzuleitende Behandlungsgas unterscheidbare Anteile auf. Darunter ist allerdings nicht nur die selbstverständliche Aufteilung eines Gases in seine Komponenten (z. B. Stickstoff, Sauerstoff, ...) zu verstehen, sondern auch verschiedene Gasphasen, deren Unterscheidbarkeit daher rührt, dass sie zumindest in einem Stadium des Einleitens voneinander getrennt eingeleitet werden. Beispielsweise ist hier die getrennte Sauerstoffzuführung durch Lanzen, Ventile oder Membrane zu nennen.
Weiter werden die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichten Wirkungen signifikant verstärkt, wenn zusammen mit dem Behandlungsgas und/oder zusätzlich zu dem Behandlungsgas Ersatzreduktionsmittel in den Schachtofen eingeleitet werden. Wie bereits oben erwähnt, kann es sich bei dem Ersatzreduktionsmittel um insbesondere aus Anthrazitkohle hergestellten Kohlenstaub, andere metallurgische Stäube sowie kleinkörnige Materialien, Öl, Fette, Teere mit Erdgas oder andere Kohlenwasserstoffträger handeln, die aufgrund des Sauerstoffs zu CO2 und CO umgesetzt werden und insbesondere als Nano-Partikel vorliegen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Modulation kann nämlich ein höherer Grad an Umsetzung der eingeblasenen Ersatzreduktionsmittel erreicht werden. Dies gilt insbesondere bei pulsationsartiger Modulation, da durch die Pulse die Umsetzung intensiviert wird. Darüber hinaus wird durch die angesprochene Erhöhung der Gesamtturbulenz in der Wirbelzone die sehr kurze Verweilzeit der Ersatzreduktionsmittel in der Wirbelzone von nur etwa 0,03 s bis 0,05 s verlängert, wodurch ebenfalls die Reduktionsmittelumsetzung gesteigert werden kann. Des weiteren führt eine bessere Umsetzung der Ersatzreduktionsmittel zu einem geringeren Anteil unverbrannter Partikel, was die Durchgasung im „birdsnesf'-Bereich fördert und damit eine zusätzliche Steigerung der Einblasrate erlaubt.
In weiteren vorteilhaften Verfahrensgestaltungen werden Druck und/oder Volumenstrom mindestens eines der unterscheidbaren Anteile des Behandlungsgases und/oder Druck und/oder Massenstrom des einzuleitenden Ersatzreduktionsmittels dynamisch moduliert. Eine bessere Durchgasung im Schacht wird also auch erreicht, wenn z. B. dem Behandlungsgas ein zusätzlicher Sauerstoffanteil pulsationsartig zugeführt wird. Anderweitig oder in Kombination kann auch der Druck, mit dem Ersatzreduktionsmittel eingeblasen werden, oder deren Massenstrom dynamisch moduliert werden. Dabei ist bei gleichbleibender Dichte der Ersatzreduktionsmittel natürlich der Massenstrom mit dem Volumenstrom identisch, andererseits könnte aber auch bei gleichbleibendem Volumenstrom die mittlere Dichte der Ersatzreduktionsmittel dynamisch moduliert werden. Es kann auch zumindest zeitweise ganz oder teilweise Inertgas eingeblasen werden, beispielsweise um unerwünschte Temperaturspitzen herauszuregeln oder die Zuführungsleitungen beziehungsweise in den Zufuhrungsleitungen angeordnete Ventile zu kühlen.
Besonders vorteilhaft handelt es sich bei der Betriebsgröße um die absolute Menge einer der unterscheidbaren Anteile des einzuleitenden Behandlungsgases, und/oder um den relativen Mengenanteil einer der unterscheidbaren Anteile bezüglich eines weiteren Anteils oder des gesamten Behandlungsgases. So kann z.B. besonders einfach die absolute Sauerstoffmenge bzw. die relative Sauerstoffkonzentration dynamisch moduliert werden, obwohl die Hauptlast, nämlich der Heißwind selbst nicht moduliert werden muss. Dies ist insbesondere dann einfach zu realisieren, wenn reiner Sauerstoff oder eine Gasphase mit gegenüber Luft erhöhter Sauerstoffkonzentration zumindest während eines Teils der Einleitung getrennt zugeführt wird. Geschieht dies pulsationsartig, kann die Umsetzung der Ersatzreduktionsmittel weiter intensiviert werden, mit den weiter verstärkten bereits genannten Wirkungen. Dabei kann beispielsweise die Amplitude des Extra-Sauerstoffvolumenstroms bezüglich der des Hintergrundwindes im Bereich 0,25 - 20 %, bevorzugt 0,5 - 10 %, insbesondere 1 - 6 % liegen.
Dies ist auch gleichzeitig ein Beispiel für die vorteilhafte Verfahrensgestaltung, bei der zwei oder mehr (unterschiedliche) Betriebsgrößen moduliert werden. Grundsätzlich sind dabei kombinierte Modulationen von z. B. Heißwinddruck, Sauerstoffanteil, Druck von Extrasauerstoff, Druck oder Konzentration der Ersatzreduktionsmittel usw. denkbar, wobei man zwischen dem zusätzlichen Aufwand für eine weitere Modulation und der gewonnenen Zusatzwirkung abzuwägen hat.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung wird das Behandlungsgas auf mindestens zwei unterschiedlichen Wegen in den Schachtofen eingeleitet und eine erste Betriebsgröße für die Steuerung des entlang des ersten Weges einzuleitenden Anteils wird wie eine zweite Betriebsgröße zur Steuerung des entlang des zweiten Weges eingeleiteten Anteils des Behandlungsgases dynamisch moduliert, wobei es sich bei der ersten und zweiten Betriebsgröße auch um die gleiche Betriebsgröße handeln kann, bei deren Modulation es sich allerdings auch um verschiedene Modulationen handeln kann. Grundsätzlich ist darunter zu verstehen, dass bezüglich jeder Blasform dieselbe oder auch eine unterschiedliche Betriebsgröße dynamisch moduliert werden kann, die Modulation der Behandlungsgasanteile, die durch die jeweiligen Blasformen eingeleitet werden, also unabhängig erfolgen kann. Dabei kann es vorteilhaft auch vorgesehen sein, jeweils eine Gruppe von Anteilen, die durch benachbarte Wege eingeleitet werden, zusammenzufassen, so dass in diesem Sinne unabhängige Einleitungsbereiche entstehen, die wiederum gleichartig moduliert werden können. Durch letzteres kann beispielsweise sektorenweise Einfluss auf den Ofengang genommen werden, wobei dennoch eine gleichmäßige Verteilung des Behandlungsgases (Heißwindes) auf die Blasformen ermöglicht wird. Eine weitere vorteilhafte Verfahrensgestaltung sieht vor, dass die erste und die zweite Betriebsgröße periodisch mit gleicher Periodendauer T moduliert werden, wobei deren relative Phase um einen Wert verschoben ist. Bei der Phase handelt es sich damit um eine auf die Periodendauer T bezogene Zeitverschiebung. Beträgt die relative Zeitverschiebung beispielsweise T/2, so sind die beiden Betriebsgrößen relativ zueinander antizyklisch moduliert. Angesichts wenn auch geringen Verbrennungszeit in den Wirbelzonen kann es beispielsweise vorteilhaft sein, dass Sauerstoffpulsationen gegenüber entsprechenden pulsationsartigen Erhöhungen der Ersatzreduktionsmittelmenge leicht retardiert sind, also beispielsweise um 0 <φ < π/2 verschoben sind.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung wird die inverse Periodendauer T"1 auf eine Autofrequenz eines Teilsystems der Atmosphäre innerhalb des Schachtofens eingestellt. Dabei ist unter einem Teilsystem der Atmosphäre zunächst einerseits ein räumliches Teilsystem zu verstehen, das hier durch die Wirbelzonen gegeben ist, andererseits kann es sich auf einen physikalisch/chemischen Teil der Atmosphäre beziehen, also beispielsweise die Druckverteilung, Wärmeverteilung, Dichteverteilung, Temperaturverteilung oder Zusammensetzung. Bei der Autofrequenz kann es sich um die Frequenz einer linearen Anregung in radialer Richtung (von den Blasformen zur Ofenmitte hin), oder Wirbelanregungen in der Wirbelzone einer einzelnen Blasform handeln, aber auch um eine wirbelzonenübergreifende Wirbelanregung in umfänglicher Richtung des Schachtofens, wobei der im räumlichen Zentrum dieser Anregung stehende „tote Mann" für eine solche Wirbelschwingung topologisch ein Loch darstellt. Durch das Anregen des Teilsystems in einer seiner Autofrequenzen kann eine Resonanzdurchgasung in der Wirbelzone/den Wirbelzonen erreicht werden, die zu einer verbesserten Gesamtdurchgasung im Schacht führt und damit den Wirkungsgrad des Schachtofens erhöht. Besonders bevorzugt erfolgt die Modulation beispielsweise hinsichtlich Impulsdauer, Impulsfrequenz oder Impulsstärke derart, dass sich im Schachtofen eine stehende Welle ergibt. Zusätzlich beziehungsweise alternativ erfolgt die Modulation derart, dass die Rohstoffe im Schachtofen gleichmäßig insbesondere in Form einer Pfropfenströmung absinken. Hierzu kann die Modulation in Abhängigkeit von gemessenen Prozessgrößen geregelt sein.
Ein weiterer Vorteil des angegebenen Verfahrens liegt in einer Beeinflussung der Wirbelzonengeometrie, so dass der Bereich, in dem die Hauptkohleumsetzung stattfindet, vergrößert wird. Es kann also ohne zusätzlichen energetischen oder materiellen Aufwand die Leistung des Schachtofens erhöht werden, also ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht werden.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren der eingangs erläuterten Art, bei dem in einer ersten Betriebsphase mindestens eine der Betriebsgrößen unter Einstellung eines Parameters dynamisch moduliert wird, die Auswirkung der Modulation der mindestens einen Betriebsgröße auf mindestens eine Kenngröße des Schachtofens registriert wird, anschließend der Parameter nach einem vorgegebenen System variiert wird und der variierte Parameter für die Modulation neu eingestellt wird, wobei nach jeder Variation und Neueinstellung deren Auswirkung auf die Kenngröße registriert wird, dann unter den den variierten Parametern entsprechenden registrierten Werten der Kenngröße nach vorgegebenen Auswahlkriterien ein Kenngrößenwert mit dem dazugehörigen Parameterwert ausgewählt wird, und in einer zweiten Betriebsphase die mindestens eine Betriebsgröße mit dem ausgewählten Parameterwert dynamisch moduliert wird. Bei diesem Verfahren wird vorteilhaft zunächst festgestellt, wie die dynamische Modulation zweckmäßig durchzuführen ist, indem ein Parameter, der beispielsweise die Periodendauer für eine periodische Modulation sein kann, variiert wird und durch die Variation anhand einer Kenngröße, die beispielsweise der Wirkungsgrad des Schachtofens sein kann, ein optimaler Parameterwert (z. B. eine optimale Periodendauer) ausgewählt wird, anhand dessen die dynamische (z. B. periodische) Modulation erfolgt.
Vorteilhaft lässt sich dieses Optimierungsverfahren für weitere Parameter durchführen, so dass sich insgesamt eine optimale Schar von Parametern ergeben kann, anhand der die dynamische Modulation erfolgt.
Die Erfindung betrifft auch einen Schachtofen, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann. Der Schachtofen ist insbesondere wie vorstehend anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert aus- und weitergebildet.
Vorteilhaft weist bei einem solchen Schachtofen die Einrichtung zum Einleiten des Behandlungsgases ein erstes und ein zweites rohrartiges Teil auf, wobei zusätzlich zu einem Hauptleitungsweg, über den ein Anteil des Behandlungsgases eingeleitet wird, über das erste rohrartige Teil ein Oxidationsmittel und über das zweite rohrartige Teil ein Ersatzreduktionsmittel einblasbar ist. Auf diese Weise kann technisch einfach sowohl ein Oxidationsmittel wie z. B. Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte Luft wie auch Ersatzreduktionsmittel getrennt in den Schachtofen eingeleitet werden, was eine unabhängige und bautechnisch einfach zu realisierende dynamische Modulation der Einleitungen zulässt. Erfindungsgemäß ist hierzu eine Steuereinrichtung derart eingestellt, dass innerhalb einer
Zeitspanne von kleiner gleich 40 s die Betriebsgrößen Druck p und/oder Volumenstrom V variiert werden.
Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn das erste und zweite rohrartige Teil zumindest teilweise zu einer Doppelrohrlanze verbunden sind, wobei die rohrartigen Teile konzentrisch oder exzentrisch aneinander angeordnet sein können. So können die funktionellen Anforderungen an die rohrartigen Teile mit einer platzsparenden Anordnung verbunden werden. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass es sich bei dem ersten und dem zweiten rohrartigen Teil um räumlich getrennte Lanzen handelt, wobei mindestens ein Austrittswinkel einer der rohrartigen Teile gegenüber einer horizontalen und/oder vertikalen Ebene des Schachtofens einstellbar ist, insbesondere die Austrittswinkel beider rohrartiger Teile unabhängig voneinander einstellbar sind. So kann die Einblasrichtung von etwa Zusatzsauerstoff oder den Reduktionsmitteln bezüglich der Wirbelzonengeometrie variiert werden. Insbesondere kann auch daran gedacht werden, den Austrittswinkel entsprechend den obigen Erläuterungen ebenfalls dynamisch zu modulieren, wenn der Schachtofen betrieben wird.
In den Zuleitungen zu dem Schachtofen sind insbesondere keramische Ventile, insbesondere Scheibenventile oder Kolbenmagnetventile vorgesehen, so dass die Ventile hochtemperaturbeständig und temperaturfest sind. Die Ventile weisen daher eine besonders geringe Wärmedehnung auf und können daher auch bei den im Betrieb auftretenden besonders hohen Temperaturen ohne Schwierigkeiten betrieben werden.
Vorzugsweise ist die Einrichtung zum Einleiten des Behandlungsgases mit mindestens zwei Speicherbehältern verbunden, wobei die Speicherbehälter insbesondere schwellend belastet werden. Die Speicherbehälter weisen insbesondere ein unterschiedliches Volumen und/oder einen unterschiedlichen Druck auf, so dass je nach Bedarf zur Erreichung einer bestimmten Modulation ein bestimmter Speicherbehälter angeschlossen werden kann. Es können auch mehrere gleichartige Speicherbehälter angeschlossen sein, damit beim Entleeren des jeweiligen Speicherbehälters der Druck im Speicherbehälter nur unwesentlich abfällt und ausreichend Zeit zur Verfügung steht den Speicherbehälter auf seinen Ursprungszustand wieder aufzufüllen während der andere Speicherbehälter angeschlossen ist.
Insbesondere weist die Einrichtung zum Einleiten des Behandlungsgases einen ersten Satz Ventile und einen zweiten redundanten Satz Ventile auf. Dies ermöglicht es, die einzelnen Sätze alternierend zu betreiben, so dass sich die Ventile abkühlen können. Die Abkühlung kann weiter verbessert werden, indem die für die Zuleitung des Behandlungsgases nicht benötigten Ventile mit Hilfe eines Gases, insbesondere Intertgases, gekühlt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens angegeben, das insbesondere neben den bereits erläuterten Verfahrensmerkmalen dadurch gekennzeichnet ist, dass auf die im oberen Bereich des Schachtofens herrschende Atmosphäre ausgehend von dem oberen Bereich des Schachtofens in einer dynamisch modulierten Weise eingewirkt wird. Auf diese Weise kann die oben erläuterte Auswirkung von dynamischen Modulationen auf einen auf die Wirbelzonen beschränkten Bereich der Atmosphäre auf einen größeren Bereich ausgeweitet werden, indem nämlich z. B. das sich im oberen Bereich des Schachtofens befindliche Gichtgas dynamisch moduliert wird. Dazu kann beispielsweise zusätzliches Gas in den oberen Bereich des Schachtofens eingeleitet werden und/oder der Gichtgas-Druck durch geeignete Ansteuerung von in einer Gichtgas-Ableitung vorgesehenen Ventilen moduliert werden.
Insbesondere kann vorgesehen werden, eine auf der Blasformebene erfolgende dynamische Modulation und die im oberen Bereich (an der Gicht) erfolgende dynamische Modulation aufeinander abzustimmen. So können etwa weitere Resonanzanregungen eines Teilsystems der im Schachtofen herrschenden Atmosphäre angeregt werden, wodurch eine weiter verbesserte Durchgasung im Schachtofen erreicht werden kann. Dabei können die dynamischen Modulationen vorteilhaft bezüglich beispielsweise Periode und Amplitude derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine direkte weitere Resonanzanregung möglich wird, oder die Anregung eines Teilsystems der im Schachtofen herrschenden Atmosphäre erst durch eine Koppelwirkung der äußeren Anregungen zustandekommt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Erläuterung der beiliegenden Zeichnung, in der
Fig. 1 ein Zeit-Druck-Diagramm zeigt,
Fig. 2 ein weiteres Zeit-Druck-Diagramm zeigt,
Fig. 3 ein Zeit-Konzentrations-Diagramm zeigt,
Fig. 4 ein Zeit-Massestrom-Diagramm zeigt, und
Fig. 5 ein kombiniertes Zeit-Masse/Volumenstrom-Diagramm zeigt.
In Fig. 1 ist dargestellt, wie der Druck beispielsweise des in den Schachtofen einzuleitenden Behandlungsgases dynamisch moduliert werden kann. Man erkennt, dass der Druck p(t) harmonisch um einen Basisdruck p0 schwankt, mit einer Frequenz von f = l/T = 10 Hz. Der Basisdruck p0 beträgt in diesem Beispiel 2,4 bar. Die Druckamplitude 2Δp beträgt in diesem Beispiel 1,2 bar, also 50% des Basisdruckwerts p0. Der in Fig. 1 dargestellte Druckverlauf des Heißwindes ist also durch P(t) = p0 + Δp sin (2π t/T) gegeben.
In Fig. 2 ist eine pulsationsartige Modulation des Drucks eines Anteils des in den Schachtofen einzuleitenden Behandlungsgases dargestellt. Konkret kann es sich dabei um reinen Sauerstoff handeln, der zusätzlich zum Heißwind in den Schachtofen eingeleitet wird. Auch hier ist die Modulation periodisch, allerdings mit einer Periodendauer von T = 4s. Die Pulshöhe pmax beträgt 50 bar, was gegenüber dem mit beispielsweise 2,5 bar Umgebungsdruck des eingeleiteten Heißwindes eine Pulsation mit Amplitudenfaktor 20 bedeutet. Die Pulse haben eine Pulsbreite σ von etwa 0,4 s, so dass ein Verhältnis von Pulsbreite zu Periodendauer von etwa 0,1 ergibt.
In Fig. 3 ist eine dynamische Modulation der Sauerstoffkonzentration des Behandlungsgases beispielhaft dargestellt. Diese kommt wie folgt zustande: Ein selbst nicht modulierter Heißwindanteil des Behandlungsgases liefert eine konstante Basiskonzentration n0, welcher der natürlichen Sauerstoffkonzentration in Luft entspricht (der Heißwind besteht hier aus heißer Luft). Zusätzlich zu dem Heißwind werden nun noch zwei weitere Anteile des Behandlungsgases eingeleitet. Ein erster Anteil, der entweder aus reinem Sauerstoff oder aus einer Sauerstoff enthaltenden Gasphase mit Sauerstoffkonzentration n', besteht, wird pulsationsartig periodisch mit Periodendauer Ti von 2 s eingeleitet. Die Menge des reinen Sauerstoffs bzw. die Konzentration n'i wird dabei so gewählt, dass die Sauerstoffkonzentration bezüglich des gesamten Behandlungsgases um eine Konzentrationsdifferenz ni erhöht wird. Hier beträgt das Verhältnis n|/n0 etwa 60%. Analog wird zusätzlich eine zweite Gasphase pulsationsartig eingeleitet, wobei die Pulsation ebenfalls periodisch mit der gleichen Periodendauer T2 = Ti erfolgt, allerdings phasenverschoben um eine Phase φt. Dieser phasenverschobene pulsationsartig zugeführte zweite Gasanteil führt zu einer Erhöhung der Sauerstoffkonzentration bezüglich des gesamten Behandlungsgases von n0 auf no + n2, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Das Verhältnis n2/n0 beträgt etwa 40%, die zweite Gasphase führt also dem Behandlungsgas effektiv weniger Sauerstoff zu als die erste. Man kann gut in Fig. 3 erkennen, dass auch die gesamte Sauerstoffkonzentration n(t) des Behandlungsgases periodisch ist, und zwar mit einer Periodendauer T = T) = T2, da sie sich aus der Überlagerung zweier (dreier mit n0) periodisch modulierter Gasphasen ergibt. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel beträgt die Phasenverschiebung φ, etwa π/2. Es wäre allerdings auch denkbar, sie auf π einzustellen, wobei die beiden zusätzlichen Gasphasen dann antizyklisch wären. In diesem Fall wäre die Sauerstoffkonzentration n(t) quasiperiodisch mit Periode T/2. Ohne Phasenverschiebung (φ, = 0) erhielte man eine Sauerstoffkonzentration n(t), welche ebensogut durch eine einzige zusätzlich eingeleitete Gasphase erreichbar wäre.
Fig. 4 zeigt die zeitliche Modulation der Injektionsrate von Ersatzreduktionsmitteln, die hier z.B. Kohlenstaub sein können, bzw. entsprechend deren Massenstrom m/dt. Auch hier ist einem kontinuierlichen Massenstrom mo/dt ein pulsierender Zusatzanteil überlagert, der einmal alle T = 20 S eine Erhöhung um 30%, und antizyklisch alle T = 20 S eine Erhöhung um 50 % bewirkt. Der gesamte Massenstrom m/dt hat also Periode T, ist aber quasi periodisch mit τ = T/2. Die Pulsbreite σ ist hier relativ groß und beträgt etwa T/4. Fig. 5 zeigt die simultane zeitliche Modulation einerseits des Massenstroms m/dt eines Ersatzreduktionsmittels und andererseits eines Volumenstroms V/dt von Sauerstoff. Für den Massenstrom m/dt gilt ähnliches wie in der obigen Beschreibung zu Fig. 4, außer dass die Pulsform unterschiedlich ist, und die Periode T in Fig. 5 T = 0,6 s beträgt. Die zeitliche Modulation des Sauerstoffvolumenstroms V/dt, die ebenfalls periodisch mit T erfolgt, läßt sich beispielsweise erzeugen, indem ein Anteil Vo/dt durch den natürlichen Sauerstoffvolumenstrom der eingeleiteten Heißluft hervorgerufen wird, und periodisch durch zusätzlich zugeführte Sauerstoffpulse erhöht wird. Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, sind die zusätzlichen Sauerstoffpulse gegenüber der Pulsation des Massenstroms der Ersatzreduktionsmittel um eine Zeit Δt = 0,02 s verschoben, was einer Phasenverschiebung von φt = π/15 entspricht. Durch die so gewählte Phasenverschiebung hat die erhöhte Menge an Ersatzreduktionsmittel, die in die Wirbelzone eingeblasen wird, einerseits einen Vorsprung gegenüber dem folgenden Sauerstoffpuls, und steht so gewisserweise zur Umsetzung bereit, während andererseits der folgende Sauerstoffpuls die Umsetzung des Ersatzreduktionsmittels bewirken kann, bevor dieses die Wirbelzone verläßt. Folglich kann eine zuverlässig hohe Umsetzung des Ersatzreduktionsmittels bei gesteigerter Einblasrate erreicht werden, was zu einer besseren Durchgasung im Schachtofen führt.
Die anhand der Fig. 1 bis 5 erläuterten Beispiel einer dynamischen Modulation der Einleitung des Behandlungsgases sowie auch weiterer Komponenten stellen lediglich nur einen Teil der Möglichkeiten dar, die erfindungsgemäße dynamische Modulation zu verwirklichen. Die in der obigen Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können, wie bereits aus den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen erkennbar, sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausfuhrungsformen wesentlich sein.
Beispielsweise ist als Schachtofen ein Hochofen vorgesehen, der in seinem Inneren einen Druck von ca. 2 bis 4 bar aufweist. Das Behandlungsgas kann mit einem kontinuierlichen Druck von ca. 10 bar eingeblasen werden. Um eine pulsierende Modulation zu erreichen, kann über ein Ventil zeitweilig ein Speicherbehälter zugeschaltet werden, der einen Druck von beispielsweise 20 bar aufweist. Durch das Zuschalten des Speicherbehälters kann beispielsweise ein kurzzeitiger Puls mit einem um 1 ,5 bis 2,5 bar erhöhten Druck erzeugt werden, dass heißt der Druck des Behandlungsgases weist während des Pulses einen Druck von ca. 12 bar auf. Aufgrund diese Pulses wird innerhalb des Hochofens durch das Behandlungsgas ein Energiestoß erzeugt, der Verkrustungen und Schlacken am Rade der Reaktionszone aufschmilzt und/oder die Schicht in den Verkrustungen und Schlacken perforiert. Da durch den Energiestoß Sauerstoff in die Schlackeschicht der Reaktionszone transportiert wird, finden Oxidationsreaktionen mit der Schlackeschicht statt. Die dadurch herausgelöste Schlacke ermöglicht eine bessere Durchströmung des gesamten Hochofens. Die Entstehung von Schlacke kann zumindest reduziert werden, wenn in dem Behandlungsgas möglichst kleine Kohlepartikel zugemischt werden, so dass sich bei der Reaktion in der Reaktionszone weniger unverbrannte Bestandteile ergeben, die sich ansonsten in der Schlacke festsetzen könnten. Die Effekte des moduliert eingeblasenen Behandlungsgases können verstärkt werden, indem mehrere Einblasungsstellen entlang des Umfangs und/oder entlang der Höhe des Hochofens vorgesehen werden.
Ein beispielsweise als Kupolofen ausgebildeter Schachtofen kann prinzipiell wie vorstehend anhand des Hochofens erläutert ausgebildet sein und betrieben werden. Üblicherweise wird ein Kupolofen bei einem geringeren Druck beispielsweise 300 mbar betrieben. In diesem Fall kann das Behandlungsgas kontinuierlich mit einem Druck von 5 bar eingeblasen werden, wobei der zuschaltbare Speicherbehälter einen Druck von 12 bar aufweisen kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, bei dem ein oberer Bereich des Schachtofens mit Rohmaterialien beschickt wird, die unter Einfluss der Schwerkraft im Schachtofen absinken, wobei ein Teil der Rohmaterialien unter Einwirkung der innerhalb des Schachtofens herrschenden Atmosphäre geschmolzen und/oder zumindest teilweise reduziert wird,
und in einem unteren Bereich des Schachtofens ein Behandlungsgas eingeleitet wird, das die innerhalb des Schachtofens herrschende Atmosphäre zumindest teilweise beeinflusst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einleitung des Behandlungsgases derart dynamisch moduliert wird, dass bei der Modulation der
Betriebsgrößen Druck p und/oder Volumenstrom V zumindest zeitweise innerhalb einer Zeitspanne von < 40 s, insbesondere < 20 s, bevorzugt < 5 s und besonders bevorzugt < 1 s variiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Modulation der quasi-periodisch, insbesondere periodisch, vorzugsweise harmonisch erfolgt, wobei für die Periodendauer T 40 s > T> 60 ms, insbesondere 20 s > T > 100 ms vorzugsweise 10 s > T > 0,5 s und besonders bevorzugt 5 s > T > 0,7 s gilt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Modulation pulsationsartig erfolgt, wobei für eine Pulsbreite σ eines Pulses 5 s > σ > 1 ms insbesondere 0,7 s > σ > 25 ms, bevorzugt 0,1 s > σ > 30 ms und besonders bevorzugt 55 ms > σ > 35 ms gilt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Modulation über ein Einstellen mindestens einer, insbesondere die Einleitung des Behandlungsgases steuernde Betriebsgröße, insbesondere Druck p und/oder V , erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Behandlungsgas auf mindestens zwei unterschiedlichen Wegen in den Hochofen eingeleitet wird, und eine erste Betriebsgröße für die Steuerung des entlang des ersten Weges einzuleitenden Anteils des Behandlungsgases dynamisch moduliert wird, sowie eine zweite Betriebsgröße zur Steuerung des entlang des zweiten Weges eingeleiteten Anteils des Behandlungsgases dynamisch moduliert wird, wobei es sich bei der ersten und zweiten Betriebsgröße um die gleiche Betriebsgröße und unterschiedliche Modulationen handelt oder es sich bei der ersten und zweiten Betriebsgröße um unterschiedliche Betriebsgrößen und gleiche Modulationen handelt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste und die zweite Betriebsgröße periodisch mit gleicher Periodendauer T moduliert werden, wobei deren relative Phase um einen vorbestimmten Wert verschoben ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die inverse Periodendauer T'' auf eine Autofrequenz eines Teilsystems der Atmosphäre innerhalb des Hochofens eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Behandlungsgas zumindest zeitweise teilweise oder vollständig Inertgas enhält, um im Volumenstrom des Behandlungsgases angeordnete Ventile zu kühlen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Behandlungsgas derart moduliert wird, dass das Behandlungsgas im Schachtofen eine stehende Welle ausbildet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Einleitung des Behandlungsgases derart geregelt wird, dass die Rohmaterialien innerhalb des Schachtofens gleichmäßig, insbesondere in Form einer Pfropfenströmung, absinken.
1 1. Schachtofen, insbesondere Hochofen, Kopolofen oder Müllverbrennungsofen, insbesondere betreibbar durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit
einer Einrichtung zum Beschichten eines oberen Bereichs des Hochofens mit Rohmaterialien,
einer Einrichtung zum Einleitung eines Behandlungsgases in einen unteren Bereich des Schachtofens mit einer die Einleitung durch einstellbare Betriebsgrößen steuernde Steuereinrichtung, wobei die Einstellung der Betriebsgrößen die innerhalb des Hochofens herrschende Atmosphäre zumindest teilweise bestimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart eingestellt ist, dass die Betriebsgrößen Druck p und/oder Volumenstrom
V innerhalb einer Zeitspanne von < 40 s, insbesondere < 20 s, bevorzugt < 5 s und besonders bevorzugt < 1 s eine Variation erfährt.
12. Schachtofen nach Anspruch 1 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Betriebsgrößen mit Hilfe eines keramischen Ventils, insbesondere Scheibenventil oder Kolbenmagnetventil, erfolgt.
13. Schachtofen nach Anspruch 1 1 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einleiten des Behandlungsgases ein erstes und ein zweites rohrartiges Teil aufweist, wobei zusätzlich zu einem Hauptleitungsweg, über den ein Anteil des Behandlungsgases eingeleitet wird, über das erste rohrartige Teil ein Oxidationsmittel und über das zweite rohrartige Teil ein Ersatzreduktionsmittel einblasbar ist.
14. Schachtofen nach einem der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einleiten des Behandlungsgases einen ersten Satz Ventile und einen zweiten redundanten Satz Ventile zum alternierenden Betrieb des ersten und zweiten Satzes aufweist.
15. Schachtofen nach einem der Ansprüche 11 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einleiten des Behandlungsgases mit mindestens zwei insbesondere schwellend betriebenen Speicherbehältern verbunden ist, wobei die Speicherbehälter ein unterschiedliches Volumen und/oder unterschiedliche Drücke aufweisen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10386119B2 (en) 2014-03-05 2019-08-20 Thyssenkrupp Ag Method for operating a shaft furnace

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005053505A1 (de) * 2005-11-09 2007-05-10 At.Protec Technologie Team Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Hochofens und für dieses Verfahren geeigneter Hochofen
DE102007029629A1 (de) * 2007-06-26 2009-01-02 Thyssenkrupp At.Pro Tec Gmbh Schachtofen und Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens
JP2012136762A (ja) * 2010-12-28 2012-07-19 Kubota Corp シャフト炉およびこれを用いた銑鉄溶湯の製造方法
AT510686B1 (de) * 2011-02-23 2012-06-15 Sgl Carbon Se Verfahren zum aufarbeiten von verbrauchtem kohlenstoffhaltigen kathodenmaterial
DE102012103996B4 (de) 2011-06-01 2017-04-20 Krytem - Kryotechnische + medizinische Systeme GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Schachtofens sowie Ventil zur Einleitung in einen Schachtofen
US9797023B2 (en) 2013-12-20 2017-10-24 Grede Llc Shaft furnace and method of operating same
DE102019135200A1 (de) * 2019-12-19 2021-06-24 SMB Rohrleitungsbau Wildau GmbH & Co. KG Rohr, Reaktor und Verfahren

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2814479A (en) * 1953-01-12 1957-11-26 Otto J Leone Blast furnace control system
DE1012944B (de) * 1954-10-08 1957-08-01 Ko We Niederschachtofen Ges M Verfahren zur Regelung der Windtemperatur des Heisswindschachtofens
DE1408625A1 (de) * 1960-06-27 1968-11-21 Esso Res & Engineering Company Hochtemperaturverfahren zum Reduzieren von Erzen zu Metallen
GB986807A (en) 1961-01-20 1965-03-24 Yawata Iron & Steel Co Blast controlling device for blast furnaces
DE1229564B (de) * 1961-10-13 1966-12-01 Siderurgie Fse Inst Rech Verfahren zum selbsttaetigen Regeln der Brennstoffzufuhr in einen Hochofen mittels Brennern, die in den Heisswindformen angeordnet sind
NL157056B (nl) 1970-06-20 1978-06-15 Nippon Kokan Kk Werkwijze voor het reduceren van ijzererts in een hoogoven.
BE794545A (en) * 1973-01-25 1973-07-25 Centre Rech Metallurgique Injecting reducing gases into blast furnaces - in a pulsating mode to avoid tuyere blockages by the charge
US4031183A (en) * 1975-03-17 1977-06-21 Terence Arthur Rourke Process for calcining limestone
US4097225A (en) * 1976-02-17 1978-06-27 Terence Arthur Rourke Process and apparatus for calcining limestone
AT378970B (de) * 1982-12-21 1985-10-25 Voest Alpine Ag Verfahren und vorrichtung zur herstellung von flùssigem roheisen oder stahlvorprodukten
JPH01162708A (ja) 1987-12-18 1989-06-27 Nkk Corp 高炉操業法
DE19835271A1 (de) * 1998-08-04 2000-02-10 Linde Ag Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens
DE19909742A1 (de) * 1999-03-05 2000-09-07 Linde Tech Gase Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens
DE19936395C2 (de) * 1999-08-03 2002-07-18 Antonia Buntz Kosmetikpflaster und Verfahren zum Anheben der weiblichen Brust mittels eines solchen Kosmetikpflasters und seine Verwendung
DE19954556A1 (de) * 1999-11-12 2001-05-23 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Schmelzofens
CN1144882C (zh) * 1999-11-30 2004-04-07 宝山钢铁股份有限公司 冶金竖炉鼓风方法及其设备
JP4742442B2 (ja) 2000-08-10 2011-08-10 Ｊｆｅスチール株式会社 微粉炭の多量吹込みによる高炉操業方法
DE102005053505A1 (de) * 2005-11-09 2007-05-10 At.Protec Technologie Team Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Hochofens und für dieses Verfahren geeigneter Hochofen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007054308A2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10386119B2 (en) 2014-03-05 2019-08-20 Thyssenkrupp Ag Method for operating a shaft furnace

Also Published As

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WO2007054308A3 (de) 2007-09-13
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WO2007054308A2 (de) 2007-05-18
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AU2006311226B2 (en) 2010-09-09
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EA013386B1 (ru) 2010-04-30
US20120217684A1 (en) 2012-08-30

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