EP2407742B1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines schachtofens - Google Patents

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EP2407742B1
EP2407742B1 EP10169326.5A EP10169326A EP2407742B1 EP 2407742 B1 EP2407742 B1 EP 2407742B1 EP 10169326 A EP10169326 A EP 10169326A EP 2407742 B1 EP2407742 B1 EP 2407742B1
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shaft furnace
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fuel burner
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Thorsten Kutsch
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KUTSCH, THORSTEN
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • C21B13/023—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces wherein iron or steel is obtained in a molten state
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/16—Tuyéres
    • C21B7/163—Blowpipe assembly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
    • F23D17/005—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or pulverulent fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for operating a shaft furnace in which external energy is supplied to the shaft furnace by an extrinsic combustion.
  • the exhaust gas from the cupola furnaces contains combustible components, essentially carbon monoxide. It is ignited again in a downstream combustion chamber, burned and heated in a heat exchanger on the sucked air. This preheated air is then blown through tuyeres, which are located at the height of the melting zone of the shaft furnace. The injected air supplies the oxygen needed for the coke combustion, so the oxidation zone starts at the nozzle height.
  • the combustion product is carbon dioxide, which is partially reduced by the coke present in the furnace shaft and strives for a pressure and temperature-dependent equilibrium state with the carbon monoxide formed, also known as Boudouard equilibrium.
  • Part of the coke is used to carburize the iron, but much larger part is burnt to carbon dioxide as already mentioned. Due to the high temperature and the oversupply of carbon or unburned coke, the Boudouard equilibrium between carbon monoxide and carbon dioxide shifts in the direction of carbon monoxide.
  • Another known form of feeding foreign energy into a shaft furnace is with additionally attached gas / oxygen burners in the region of the melting zone.
  • additionally a dust injection with air as a carrier medium via a gas / oxygen burner is slagged. The Dusts are continuously fed.
  • the DE 43 10 931 A discloses a method and apparatus for disposing of dusts by burning / slagging in a shaft furnace. By feeding the dusts to the flame of the oxygen burner, the dusts are slagged.
  • the arrangement of the oxygen burner is located in the tuyere area of the shaft furnace, so the dusts of the flame of the oxygen burner can be injected via a tuyere in the melting zone.
  • a disadvantage of these embodiments is that the high Gichtgastemperaturen and the excess of carbon, there is a high carbon monoxide content in the rising Gichtgasen.
  • the injection of carbon dust is limited possible, since it can lead to so-called cold bubbles at excessive amounts of dust, so that coal dust can not be completely burned directly, which in turn can have a negative impact on the iron to be produced.
  • the object is achieved in that the extrinsic combustion is carried out by means of a solid fuel burner.
  • a solid fuel burner which requires a carbonized material as fuel, such as coal dust
  • an extrinsic combustion is achieved, which supplies the shaft furnace with external energy.
  • the coke performs three functions in a shaft furnace.
  • the coke serves as a scaffold for the materials in the furnace shaft and ensures the fürgasung safe, he also serves to carburize the iron. That in the Liquefied liquefied iron drips onto the coke on its way through the shaft, absorbing carbon.
  • the coke serves as fuel and provides the energy needed to melt the iron.
  • the blending gases consist mainly of carbon dioxide and nitrogen.
  • the rising combustion gas pre-heats the material in the furnace shaft and passes over unburned coke above the melt zone, where carbon dioxide and carbon from the coke react and carbon monoxide is formed.
  • Such a reaction is called the Boudouard reaction.
  • the course of the reaction is strongly temperature-dependent, which means that the higher the temperature, the higher the resulting proportion of carbon monoxide.
  • energy is undesirably withdrawn from the process.
  • the fuel supply via a dense phase conveying which supplies the Feststöftbrenner 10 -100 m 3 / h.
  • An inert gas is used as the dense phase conveying gas, which is suitable for dense phase conveying due to its inertness.
  • Dense-flow conveying means, by definition, a larger ratio of product, in this case pulverized coal or a carbonized material, to gas, here an inert gas or nitrogen, or using a smaller amount of gas to deliver a large amount of product.
  • nitrogen is used as the conveying gas, this also results in optimum explosion protection for all types of coal dust or carbonized materials, and at very low nitrogen consumption.
  • oxygen and a combustion-promoting gas are fed to the dense-flow-fed fuel.
  • natural gas is used as a combustion-promoting gas, although other gases are conceivable.
  • the amounts of oxygen, natural gas and fuel are derived from each other by a control, which is controlled by a controller, so that the combustion takes place stoichiometrically.
  • the supply lines of oxygen and the gas are arranged laterally on the solid fuel burner.
  • the solid fuel burners are mounted at the level of the melting zone, they are arranged symmetrically along the shaft furnace circumference, so a uniform energy distribution in the shaft furnace is achieved. In addition, it is also possible to arrange the solid fuel burner in a tuyere.
  • FIG. 1 shows a shaft furnace system with a solid fuel burner 10 for combustion of Kohtensstaubs.
  • the pulverized coal which serves as fuel is stored, it is also possible to store other materials suitable for combustion therein.
  • the coal dust is passed via a rotary valve 2 or another metering device on to a subsequent trigger member such as a discharge screw 3.
  • the pulverized coal is then passed on to the distributor 5 via a pneumatic transmitter 4.
  • a conveying gas for example an inert gas, flows into the distributor 5 via the conveying gas connection 6.
  • nitrogen is used as a conveying gas of dense phase conveying.
  • the coal dust with the delivery gas is fed into the delivery line 8.
  • the pulverized coal is conducted by means of dense phase conveying to the solids burners 10 arranged at the shaft furnace 20.
  • the solid fuel burner 10 is located below the wind ring 21. Along the shaft furnace circumference several solid fuel burner 10 are mounted, the each connected to a delivery line 8 to the distributor. In the in FIG. 1 illustrated embodiment, the solid fuel burner 10 are arranged in the tuyeres 22. It is also conceivable to mount only solid fuel burner 10 instead of the tuyeres 22.
  • the solid fuel burner 10 is supplied via the delivery flow line 8 with a dense stream of coal dust, for example. Alternatively, other carbonized materials suitable for combustion in the shaft furnace process may also be used. On solid fuel burner 10 two more lines are attached, which supply the solid fuel burner 10 with natural gas and oxygen.
  • the solid fuel burner 10 is supplied with sufficient oxygen via the oxygen line 25, which is connected to a controlled system 27 for achieving stoichiometric combustion.
  • the control path 27 of the combustion is supplied to the optimum amount of oxygen.
  • the regulation of the supply of the gases, as well as the supply of the dense flow of the fuel takes over the controller 30 in order to achieve an optimal, stoichiometric combustion.
  • By achieving a stoichiometric combustion of the shaft furnace 20 is supplied by the extrinsic combustion of the pulverized coal exclusively foreign energy.
  • Fig. 2 shows the solid fuel burner 10.
  • the coal dust which serves as fuel in this case, is passed in the delivery line 8 as a luminous flux by means of a conveying gas via the terminal 11 in the burner.
  • the natural gas connection 12 is supplied with natural gas via the regulated natural gas line 26.
  • the supply of oxygen takes place via the longitudinally offset port 13 and is controlled analogously to the natural gas supply.
  • the solid fuel burner 10 is arranged in a tuyere 22.
  • a Sauerstoftlanze 16 is arranged, which is additionally installed in special cases in the tuyere 22 in order to optimize the combustion, the installation of the solid fuel burner 10 in a tuyere 22 even without additional oxygen lance 16 is possible.
  • the solid fuel burner 10 is mounted in the wind nozzle 22, wherein it is also conceivable that the solid fuel burner 10 are installed along the shaft furnace circumference without wind nozzles 22, so that the wind nozzles 22 and the wind ring 21 omitted and the solid fuel burner 10 directly on the shaft furnace 20 at the level of Melting zone 23 are arranged.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schachtofens bei dem durch eine extrinsische Verbrennung dem Schachtofen Fremdenergie zugeführt wird.
  • Bekannt sind aus dem Stand der Technik Heisswindkupolöfen, bei denen das Abgas unterhalb der Beschickungsöffnung abgesaugt wird. Das Abgas aus den Kupolöfen enthält brennbare Bestandteile, im wesentlichen Kohlenmonoxid. Es wird in einer nachgeschalteten Brennkammer erneut gezündet, verbrannt und heizt dabei in einem Wärmetauscher die angesaugte Luft auf. Diese vorgewärmte Luft wird danach durch Winddüsen, die sich auf der Höhe der Schmelzzone des Schachtofens befinden, eingeblasen. Durch die eingeblasen Luft wird der zur Koksverbrennung erforderliche Luftsauerstoff zugeführt, daher beginnt die Oxidationszone in Düsenhöhe. Das Verbrennungsprodukt ist Kohlendioxid, welches durch den im Ofenschacht vorhandenen Koks zum Teil reduziert wird und mit dem gebildeten Kohlenmonoxid einen druck- und temperaturabhängigen Gleichgewichtszustand anstrebt, auch als Boudouard-Gleichgewicht bekannt. Ein Teil des Kokses dient zur Aufkohlung des Eisens, der aber weitaus grössere Teil wird wie bereits erwähnt zu Kohlendioxyd verbrannt. Aufgrund der Hohen Temperatur und des Überangebotes an Kohlenstoff bzw. noch unverbranntem Koks, verschiebt sich das Boudouard-Gleichgewicht zwischen Kohlenmonoxid und Kohlendioxid in Richtung Kohlenmonoxid.
  • Diese Reaktion ist stark endotherm und führt zwangsläufig zu einem erhöhten Energiebedarf. Dieser äußert sich in einem Mehrverbrauch an Koks.
  • Eine weitere bekannte Form des Zuführens von Fremdenergie in einen Schachtofen besteht mit zusätzlich angebrachten Gas/Sauerstoffbrennern im Bereich der Schmelzzone. Bei einer solchen Ausführungsform wird zusätzlich eine Staubinjektion mit Luft als Trägermedium über einen Gas/Sauerstoffbrenner verschlackt. Die Stäube werden dabei kontinuierlich zugeführt.
  • Die DE 43 10 931 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entsorgen von Stäuben durch Verbrennen/Verschlacken in einem Schachtofen. Durch die Zuführung der Stäube zur Flamme des Sauerstoffbrenners werden die Stäube verschlackt. Die Anordnung des Sauerstoffbrenners befindet sich im Winddüsenbereich des Schachtofens, so können die Stäube der Flamme des Sauerstoffbrenners über eine Winddüse in die Schmelzzone eingeblasen werden.
  • Nachteilig an diesen Ausführungsformen ist, dass durch die hohen Gichtgastemperaturen sowie den Überschuss an Kohlenstoff, sich ein hoher Kohlenmonoxidgehalt in den aufsteigenden Gichtgasen befindet. Zudem ist das Einblasen von Kohlenstäuben nur begrenzt möglich, da es bei zu grossen Staubmengen zum sogenannten Kaltblasen führen kann, so dass Kohlenstaubmengen nicht direkt vollständig verbrannt werden können, was wiederum einen negativen Einfluss auf das zu produzierende Eisen haben kann.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu erschaffen, mit dem die Kohlenmonoxidbildung im Gichtgas deutlich reduziert und der Koksverbrauch als Primärbrennstoff im Schachtofen wesentlich vermindert werden kann.
  • Gemäss den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die extrinsische Verbrennung mittels eines Feststoffbrenners durchgeführt wird. Durch den Feststoffbrenner, der als Brennstoff ein karbonisiertes Material benötigt, beispielsweise Kohlenstaub, wird eine extrinsische Verbrennung erzielt, welche dem Schachtofen Fremdenergie zuführt. Durch die Zuführung der Fremdenergie benötigt der Schachtofen weniger Koks, um die benötigte Temperatur und Schmelzenergie zu erreichen. Der Koks erfüllt drei Funktionen in einem Schachtofen. Einerseits dient der Koks als Stützgerüst für die im Ofenschacht befindlichen Materialien und stellt die Durchgasung sicher, zudem dient er der Aufkohlung des Eisens. Das in der Schmelzzone verflüssigte Eisen tropft auf dem Weg durch den Schacht auf den Koks und nimmt hierbei Kohlenstoff auf.
  • Als dritte Funktion, welche den grössten Teil des Koks beansprucht, dient der Koks als Brennstoff und liefert die benötigte Energie zum Schmelzen des Eisens. Durch die Zufuhr von vorgewärmter Verbrennungsluft wird der Koks zu Kohlendioxid verbrannt. Die Verbrehnungsgase bestehen hauptsächlich aus Kohlendioxid und Stickstoff. Das aufsteigende Verbrennungsgas wärmt das im Ofenschacht befindliche Material vor und strömt an unverbranntem Koks oberhalb der Schmelzzone vorbei, wo es zu einer Reaktion von Kohlendioxid und dem Kohlenstoff aus dem Koks kommt und Kohlenmonoxid gebildet wird. Eine solche Reaktion wird als Boudouard-Reaktion bezeichnet. Der Verlauf der Reaktion ist stark temperaturabhängig, das bedeutet, je höher die Temperatur ist, desto höherer ist der entstehende Anteil an Kohlenmonoxid. Durch die in diesem Prozess ablaufende stark endotherme Reaktion, wird dem Prozess unerwünschter Weise Energie entzogen. Da aber grundsätzlich die unvermeidliche Reaktion nur ablaufen kann, wenn der entsprechende Reaktionspartner gegeben ist, was in diesem Fall Koks ist, ist davon auszugehen, dass beim vorliegenden Prozess, bei welchem durch die Zuführung von Fremdenergie mittels zusätzlichem Feststoffbrenner, der Koksbedarf um ca. 30% gesenkt wird und somit auch die Reaktionsoberfläche sich entsprechend reduziert, ein Kohlenmonoxidrückgang zu verzeichnen ist. Die Koksreduktion kann erfolgen, da der Feststoffbrenner Fremdenergie in den Schachtofen speist und somit kann mit weniger Koks und der zusätzlichen Fremdenergie die benötigte Wärme erzielt werden, da ein Teil der Energie bzw. Wärme durch den Feststoffbrenner erzeugt und dem Schachtofen zugeführt wird.
  • Da zur Verbrennung des Kohlenstaubs im Feststoffbrenner reiner Sauerstoff verwendet wird, ist die Verbrennungsluftmenge für die reduzierte Koksmenge genauso herabzusetzen. Somit wird rund 1/3 der Energie durch die Kohlenstaubverbrennung mit reinem Sauerstoff dem Prozess zugeführt. Durch die Reduzierung der Verbrennungsluft wird auch das Abgasvolumen verringert.
  • Aufgrund der niedrigeren Abgasmenge verringert sich die Gasgeschwindigkeit im Schacht, wodurch das Vorwärmen des Materials im Schacht verbessert wird und weniger Abwärme bzw. Energie aus dem Schachtofen bzw. Kupolofen getragen wird.
  • Die Brennstoffzuführung erfolgt über eine Dichtstromförderung, welche dem Feststöftbrenner 10 -100 m3/h zuführt. Als Dichtstromfördergas wird ein Inertgas verwendet, was sich durch seine Reaktionsträgheit gut für eine Dichtstromförderung eignet. Dichtstromförderung bedeutet, per Definition ein grösseres Verhältnis von Produkt, in diesem Fall Kohlenstaub bzw. ein karbonisiertes Material, zu Gas, hier ein Inertgas bzw. Stickstoff oder das Verwenden einer kleineren Menge Gas für die Förderung einer grossen Produktemenge. Bei einer Verwendung von Stickstoff als Fördergas ergibt sich zudem ein optimaler Explosionsschutz für alle Arten von Kohlenstaub bzw. karbonisierten Materialien und das bei sehr geringem Stickstoffverbrauch.
  • Durch die extrinsische Verbrennung, welche mit dem Feststoffbrenner erzeugt wird und stöchiometrisch verläuft, wird dem Schachtofen ausschliesslich Fremdenergie zugeführt. Somit kann der Koksbedarf im Schachtofen reduziert werden, was wiederum eine Verminderung der Kohlenmonoxidbildung zur Folge hat. Weiter kann durch eine stöchiometrische Feststoffverbrennung das Kaltblasen vermieden werden, zudem erlaubt das Verbrennen des dichtstromgeförderten Brennstoffs eine grössere Menge an Kohlenstaub bzw. karbonisiertem Material zu verbrennen als bei Verfahren bei dem der Kohlenstaub ausschließlich eingeblasen wird. Es kann deutlich mehr Kohlenstaub anstelle des Kokses verbrannt werden als bei herkömmlichen Verfahren, was eine Einsparung des Koksverbrauchs zur Folge hat.
  • Zur Erzielung einer stöchiometrischen Verbrennung im Feststoffbrenner werden zum dichtstromgeförderten Brennstoff Sauerstoff und ein verbrennungsförderndes Gas zugeführt. Um den Kohlenstaub stöchiometrisch verbrennen zu können, wird als verbrennungsförderndes Gas Erdgas verwendet, wobei auch andere Gase denkbar sind. Die Mengen des Sauerstoffs, Erdgases und des Brennstoffs werden durch eine Regelung, die über eine Steuerung gelenkt wird, so aufeinander abgestammt, dass die Verbrennung stöchiometrisch erfolgt. Die Zuleitungen des Sauerstoffs und des Gases sind seitlich am Feststoffbrenner angeordnet. Die Feststoffbrenner sind auf der Höhe der Schmelzzone angebracht, sie sind symmetrisch entlang des Schachtofenumfangs angeordnet, so wird eine gleichmässige Energieverteilung im Schachtofen erreicht. Zudem besteht auch die Möglichkeit den Feststoffbrenner in einer Winddüse anzuordnen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben, wobei sich die Erfindung nicht nur auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Schachtofenanlage inkl. einer Dichtstromförderung des Brennstoffs zum Feststoffbrenner,
    • Figur 2 einen Feststoffbrenner in dreidimensionaler Ansicht,
    • Figur 3 einen Feststoffbrenner eingebaut in einer Winddüse.
  • Figur 1 zeigt eine Schachtofenanlage mit einem Feststoffbrenner 10 zur Verbrennung des Kohtensstaubs. In den Silos 1 wird der Kohlenstaub, welcher als Brennstoff dient, gespeichert, es ist auch möglich andere zur Verbrennung geeignete Materialien darin zu lagern. Der Kohlenstaub wird über eine Zellradschleuse 2 oder eine andere Dosierungseinrichtung weiter an ein nachfolgendes Abzugsorgan wie beispielsweise eine Austragschnecke 3 geleitet. Der Kohlenstaub wird dann weiter über einen Pneumatik-Sender 4 an den Verteiler 5 geleitet. In den Verteiler 5 strömt zudem über den Fördergasanschluss 6 ein Fördergas, beispielsweise ein Inertgas. Im aufgezeigten Beispiel wird Stickstoff als Fördergas der Dichtstromförderung verwendet. Im Verteiler 5 wird der Kohlenstaub mit dem Fördergas in die Förderleitung 8 eingespeist. Der Kohlenstaub wird mittels Dichtstromförderung zu den am Schachtofen 20 angeordneten Feststoffbrennern 10 geleitet. Der Feststoffbrenner 10 befindet sich unterhalb des Windrings 21. Entlang des Schachtofenumfangs werden mehrere Feststoffbrenner 10 montiert, die jeweils mit einer Förderleitung 8 mit dem Verteiler verbunden sind. In der in Figur 1 dargestellten Ausführung sind die Feststoffbrenner 10 in den Winddüsen 22 angeordnet. Denkbar ist auch anstelle der Winddüsen 22 nur Feststoffbrenner 10 zu montieren. Der Feststoffbrenner 10 wird über die Förderstromleitung 8 mit einem Dichtstrom aus beispielsweise Kohlenstaub versorgt. Alternativ sind auch andere karbonisierte Materialien verwendbar, die sich zur Verbrennung im Schachtofenprozess eignen. Am Feststoffbrenner 10 sind zwei weitere Leitungen angebracht, die den Feststoffbrenner 10 mit Erdgas und Sauerstoff versorgen. Der Feststoffbrenner 10 wird über die Sauerstoffleitung 25, die mit einer Regelstrecke 27 zur Erzielung einer stöchiometrischen Verbrennung verbunden ist, mit ausreichend Sauerstoff versorgt. Durch die Regelstrecke 27 wird der Verbrennung die optimale Menge an Sauerstoff zugeführt. Analog dazu ist die ebenfalls am Feststoffbrenner 10 angeschlossene Erdgasleitung 26, die gleichermaßen eine Regelstrecke 28 zur Regelung der Erdgasmenge aufweist. Die Regelung der Zuführung der Gase, so- ' wie der Zuführung des Dichtstroms des Brennstoffs übernimmt die Steuerung 30 um eine optimale, stöchiometrische Verbrennung zu erzielen. Durch die Erreichung einer stöchiometrischen Verbrennung wird dem Schachtofen 20 durch die extrinsische Verbrennung des Kohlenstaubs ausschliesslich Fremdenergie zugeführt.
  • Fig. 2 zeigt den Feststoffbrenner 10. Der Kohlenstaub, der in diesem Fall als Brennmaterial dient, wird in der Förderleitung 8 als Lichtstrom mit Hilfe eines Fördergases über den Anschluss 11 in den Brenner geleitet. Durch die seitlich angeordneten Anschlüsse 12, 13 wird das entsprechende verbrennungsfördernde Gas sowie Sauerstoff zugeführt. Der Erdgasanschluss 12 wird über die geregelte Erdgasleitung 26 mit Erdgas versorgt. Die Zuführung des Sauerstoffs erfolgt über den in Längsrichtung versetzten Anschluss 13 und wird analog zur Erdgaszuführung geregelt.
  • In Fig. 3 ist der Feststoffbrenner 10 in einer Winddüse 22 angeordnet. In der hier dargestellten Einbauvariante, ist neben dem Festsstoffbrenner 10 noch eine Sauerstoftlanze 16 angeordnet, die in besonderen Fällen zusätzlich in die Winddüse 22 eingebaut wird, um die Verbrennung zu optimieren, wobei der Einbau des Feststoffbrenners 10 in eine Winddüse 22 auch ohne zusätzliche Sauerstofflanze 16 möglich ist. Der Feststoffbrenner 10 wird in der Winddüse 22 montiert, wobei auch denkbar ist, dass die Feststoffbrenner 10 entlang des Schachtofenumfangs ohne Winddüsen 22 installiert werden, so dass die Winddüsen 22 und der Windring 21 entfallen und die Feststoffbrenner 10 direkt am Schachtofen 20 auf der Höhe der Schmelzzone 23 angeordnet sind.
  • Durch die Montage des Feststoffbrenners 10 in der Winddüse 22 wird die Verbrennung durch die einströmende Luft zusätzlich unterstützt. Ober den Anschluss 11 wird der Brennstoff zum Feststoffbrenner geleitet, was in diesem Fall Kohlenstaub ist, denkbar ist jedoch jedes karbonisierte Material wie beispielsweise Kunststoffabfall, Braunkohle, Holzstaub Altreifen als Staub, Holzkohle, Mehl, Getreide Staub von Getreidepelzen usw.. Der Flansch 17 ist mit dem Windring 2,1 verbunden wodurch die Luft in die Winddüse 22 strömt.
    • 1
    Silo
    2
    Zellradschleuse
    3
    Austragschnecke
    4
    Pneumatik-Sender
    5
    Verteiler
    6
    Fördergasanschluss
    8
    Förderleitung
    10
    Feststoffbrenner
    11
    Anschluss Brennstoffleitung (Kohlenstaubleitung)
    12
    Anschluss Gasleitung (Erdgasleitung)
    13
    Anschluss Sauerstoffleitung
    16
    Sauerstofflanze
    17
    Flansch
    20
    Schachtofen
    21
    Windring
    22
    Winddüse
    23
    Schmelzzone
    25
    Sauerstoffleitung
    26
    Gasleitung (Erdgasleitung)
    27
    Regelstrecke Sauerstoff
    28
    Regelstrecke Gasleitung (Erdgasleitung)
    30
    Steuerung

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens (20) zur Erzeugung von Eisen bei dem durch eine extrinsische Verbrennung dem Schachtofen (20) Fremdenergie zugeführt wird, wobei die extrinsische Verbrennung mittels mindestens eines am Schachtofenumfang angeordneten Feststoffbrenners (10) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung am Feststoffbrenner stöchiometrisch abläuft und dem Schachtofen ausschließlich Fremdenergie zugeführt wird, und die Brennstoffzuführung des Feststoffbrenners (10) durch eine Dichtstromförderung erfolgt, wobei das Verhältnis von Brennstoff zu einem zur Dichtstromförderung verwendeten Fördergas größer als 1 ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Dichtstromförderung dem Feststoffbrenner (10) 10 - 100 m3/h Brennstoff zugeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff ein karbonisiertes Material ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff Kohlenstaub ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördergas zur Dichtstromförderung ein Inertgas ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Inertgas Stickstoff ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer stöchiometrischen Verbrennung Sauerstoff in den Feststoffbrenner (10) zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, das zur Erzielung einer stöchiometrischen Verbrennung ein verbrennungsförderndes Gas, vorzugsweise Erdgas in den Feststoffbrenner (10) zugeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorgegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengen des zur Verbrennung zugeführten Sauerstoffs, Erdgases und des dichtstromgeförderten Brennstoffs über eine Steuerung (30) geregelt werden.
  10. Vorrichtung zum Betreiben eines Schachtofens (20) zur Erzeugung von Eisen bei dem durch eine extrinsische Verbrennung dem Schachtofen (20) Fremdenergie zugeführt wird, wobei mindestens ein Feststoffbrenner (10) am Schachtofenumfang angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung am Feststoffbrenner stöchiometrisch abläuft und dem Schachtofen ausschließlich Fremdenergie zugeführt wird, wobei der Feststoffbrenner (10) in einer Winddüse (22) angeordnet ist, und die Brennstoffzuführung des Feststoffbrenners (10) durch eine Dichtstromförderung erfolgt, wobei das Verhältnis von Brennstoff zu einem zur Dichtstromförderung verwendeten Fördergas größer als 1 ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Feststoffbrenner (10) achssymmetrisch um den Schachtofenumfang angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schachtofen (20) ein Kupolofen ist.
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