EP2844849A2 - Verfahren zur nutzung der abgase aus anlagen zur roheisenherstellung für die dampferzeugung - Google Patents

Verfahren zur nutzung der abgase aus anlagen zur roheisenherstellung für die dampferzeugung

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EP2844849A2
EP2844849A2 EP13717224.3A EP13717224A EP2844849A2 EP 2844849 A2 EP2844849 A2 EP 2844849A2 EP 13717224 A EP13717224 A EP 13717224A EP 2844849 A2 EP2844849 A2 EP 2844849A2
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EP
European Patent Office
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gas
plant
steam generator
heat recovery
recovery steam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13717224.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Millner
Kurt Wieder
Johann Wurm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GmbH
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
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Filing date
Publication date
Application filed by SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GmbH, Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria filed Critical SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GmbH
Priority to EP13717224.3A priority Critical patent/EP2844849A2/de
Publication of EP2844849A2 publication Critical patent/EP2844849A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
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    • F22B1/183—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines in combination with metallurgical converter installations
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    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2

Definitions

  • the invention relates to a method for using the exhaust gases from plants for pig iron production for steam generation, wherein at least a portion of the exhaust gas removed as export gas from the plant for pig iron production and thermally recovered by combustion and wherein the exhaust gas from the combustion is fed to a heat recovery steam generator.
  • Blast furnace process direct reduction and smelting reduction.
  • iron ore is converted with reduction gas into sponge iron, which is then further processed in the electric arc furnace to produce crude steel.
  • a melter gasifier in which hot liquid metal is produced, and at least one reduction reactor in which the carrier of the iron ore (lump, fine ore, pellets, sinter) is reduced with reducing gas, the reducing gas in the melter gasifier by gasification of Coal (and possibly a small proportion of coke) is produced with oxygen (90% or more).
  • Gas purification systems on the one hand for the top gas from the reduction reactor, on the other hand for the reduction gas from the melter gasifier, a compressor, preferably with aftercooler, for the reduction gas recycled reducing gas, a device for C0 2 removal, according to the prior art usually by pressure change Adsorption and optionally provided a heater for the reducing gas and / or a combustion chamber for partial combustion with oxygen.
  • the COREXO process is a two-stage smelting reduction process.
  • the smelting reduction combines the process of direct reduction (prereduction of iron to
  • the well-known FINEXO process essentially corresponds to the COREX® process, but iron ore is introduced as fine ore.
  • Export gas is used to generate steam.
  • the purpose of this method is to maximize nitrogen-free
  • a disadvantage of the method according to WO 2008/086877 A2 is that, first, before the gas turbine, a fuel compressor must be used and before this the temperature of the export gas must be reduced, so that the compression can be carried out economically.
  • the export gas is usually on Approximately ambient temperature, for example, to about 40 ° C, cooled. Through this cooling but energy goes for the
  • the object is achieved by a method according to claim 1, by passing the export gas into a combustion chamber, which is arranged in front of the heat recovery steam generator, and heat is removed from the export gas after combustion in the heat recovery steam generator without the export gas between combustion and heat recovery steam generator, a gas turbine by adjusting the pressure in the combustion chamber and the heat recovery steam generator above the atmospheric pressure, in particular up to 3.5 bar g , by adjusting the amount of export gas entering the combustion chamber or heat recovery steam generator, respectively, by a gas flow regulator the
  • Heat recovery steam generator is arranged.
  • a heat recovery steam generator or heat recovery steam generator is a steam boiler that uses the hot exhaust gas from an upstream steam generation process.
  • a waste heat boiler has no combustion chamber and no burners, only contact or Konvezzyswevid are arranged, which are covered by the exhaust gas.
  • the sensible heat of the export gas for steam generation in the heat recovery steam generator can be used, the export gas in the form of top gas from a reduction shaft of a COREXO plant or from the fluidized bed reactor of a
  • FINEXO plant can have a temperature of up to 500 ° C.
  • the dust from this export gas contains up to 40 percent carbon, which can be used by combustion for steam generation and not by the dust removal before one
  • an embodiment of the invention provides that the export gas at a temperature greater than 100 ° C, preferably at a temperature greater than 200 ° C, more preferably at a temperature greater than 300 ° C, is passed into the combustion chamber. Accordingly sees an additional or alternative
  • the export gas contains at least a proportion of 5-40 g / Nm 3 of carbon supports, which share in turn 5-40% elemental
  • hydrocarbons contained in the export gas in particular aromatic hydrocarbons such as benzene, to be burned in the combustion chamber and thus rendered harmless on the one hand and used for heat production on the other hand. It may in this case but no or only one
  • the rest is extracted in the form of combustible gases and burned in the steam generator and converted by a turbine generator into electrical energy.
  • Reduction gas for example in the form of natural gas, introduced into the usually carried out as a fixed bed reduction shaft.
  • the combustion chamber according to the invention is usually with
  • Refractory materials lined e.g. be bricked up. It can be used together with the heat recovery steam generator either at
  • the combustion chamber and the heat recovery steam generator are operated under overpressure, by adjusting the overpressure in the combustion chamber and in the heat recovery steam generator, the amount of export gas that enters the combustion chamber can be adjusted. That is, there is no control valve provided in the line, which directs the export gas from the plant for pig iron production to the combustion chamber, but it is the performance of the heat recovery steam generator adapted directly to the performance of the plant for pig iron production, the two are thus pressure-equalizing connected. So that can Even a separate hot flare for the plant for pig iron production omitted, since the export gas is also implemented in the startup and shutdown of the plant for pig iron production in the combustion chamber. In the case of standstill of the plant for pig iron production, a substitute fuel (eg natural gas) can be used, which is burned by its own burner in the combustion chamber. For this purpose, the export gas line with shut-off valves is separated from the combustion chamber.
  • a substitute fuel eg natural gas
  • Carbon-containing fraction of the dust can be completely burned and used for steam generation. It assumes, however, that the burners in the combustion chamber and the heating surfaces of the
  • Heat recovery steam generator for dust loads up to 5 g / Nm 3 are designed.
  • the exhaust gas emerging from at least one reduction reactor of the plant for the production of pig iron is coarsely dedusted from the heat recovery steam generator and that from the exhaust gas
  • Heat recovery steam generator exiting burnt export gas is finely dedusted.
  • the coarse dedusting should in any case be done dry, eg by means of a cyclone, so that the exhaust gas or the export gas is not cooled down.
  • a wet dedusting complex water systems and a sludge treatment would be necessary, the iron girders and the carbon from the dust would be lost with the mud.
  • Heat recovery steam generator exiting burnt export gas is not dedusted.
  • Fine dedusting such as using ceramic filters, electrostatic precipitators or fabric filters. Coarse and fine dedusting are dry.
  • the pressure energy of the export gas in front of the combustion chamber can be reduced in any case via an expansion turbine or via a valve.
  • the pressure of the export gas is usually between 8 and 12 bar g .
  • the use of a relaxation turbine has the
  • the regime for adjusting the amount of export gas may be adjusted before
  • Heat recovery steam generator can be arranged and this does not necessarily have to be executed as a pressure vessel, because he does not have to be operated under pressure.
  • the method according to the invention is in a preferred
  • Embodiment supplied the energy for the reduction of iron ore in the production of pig iron exclusively in the form of fuels. This makes a significant difference
  • the method according to the invention is preferably used in connection with the production of pig iron according to the
  • the export gas contains at least one of the following emissions:
  • Heat recovery steam generator and possibly after the deducted from the heat recovery steam generator burned export gas was dedusted.
  • the system according to the invention for carrying out the method comprises at least
  • the plant according to the invention is characterized in that the heat recovery steam generator is connected directly downstream of the combustion chamber, so that no other unit, in particular no gas turbine, is located between the combustion chamber and the heat recovery steam generator.
  • the system according to the invention is further characterized in that a gas flow regulator is arranged after the heat recovery steam generator for adjusting the pressure in the combustion chamber and heat recovery steam generator above the atmospheric pressure.
  • the combustion chamber and the heat recovery steam generator can be operated under pressure, it can be provided that the Combustion chamber and the heat recovery steam generator are designed as a pressure vessel, the internal pressure of up to 3.5 bar g
  • dedusting arise in the plant according to the invention as follows: between at least one reduction reactor of the plant for pig iron production and the heat recovery steam generator is no dedusting and after the heat recovery steam generator at least one dedusting system is arranged between at least one reduction reactor of the system for
  • Heat recovery steam generator is at least one
  • Fine dedusting system arranged, - between at least one reduction reactor of the plant for
  • Heat recovery steam generator is arranged no dedusting system.
  • a expansion turbine or a valve is arranged in front of the combustion chamber to reduce the pressure energy of the export gas.
  • the plant comprises pig iron production
  • a direct reduction plant, or at least one line is provided with which Exhaust gas from a melter gasifier
  • Exhaust gas can be passed from a reduction shaft of a direct reduction plant in the export gas line.
  • a reduction shaft of a direct reduction plant in the export gas line.
  • Gas flow regulator may be arranged after the heat recovery steam generator, possibly after the dedusting or the
  • the sensible heat of the export gas for Dampf, Electricity generation can be used without having its own
  • Waste heat boiler for the top gas or other waste gas from pig iron production plants must be arranged.
  • Heat recovery steam generator assumes both the function of a conventional waste heat boiler for the top gas or another exhaust gas and the function of the steam generator of the steam power plant.
  • Dedusting is reduced by the at least partial relocation of dedusting after the heat recovery steam generator, the cost of dedusting in the production of pig iron. Due to the lower pressure losses in the saving of
  • Gas purification plants can use the pressure of the export gas before or after the heat recovery steam generator in an expansion turbine.
  • the dust deposited according to the invention either falls dry, is burned or scrubbed in the combustion chamber. It's falling less or no dust than mud, which is what
  • Emissions can be reduced because the process water quantity is at least reduced by the invention and the hydrocarbons contained in the export gas are burned in the combustion chamber.
  • FIG. 3 shows a plant according to the invention with a COREXO plant and dry dedusting of the top gas
  • FIG. 4 shows a plant according to the invention with a COREXO plant and partial wet cleaning of the top gas
  • FIG. 5 shows a plant according to the invention with a FINEXO system and dry dedusting of the top gas
  • Fig. 6 shows a plant according to the invention with a FINEXO system and partial wet cleaning of the top gas.
  • Fig. 1 shows a system diagram without dedusting the export gas 12 (top gas) before the heat recovery steam generator 29.
  • the illustrated here Plant for the production of pig iron is a COREXO plant whose exact operation of the description to Fig. 3 can be seen. But it could also lead to any other plant for pig iron production export gas 12 to the combustion chamber 23.
  • the COREXO plant has a reduction shaft 45, which is designed as a fixed bed reactor, and is charged with lump, pellets, sinter and additives, see reference numeral 46 in Fig. 3. In countercurrent to the lump etc., the reducing gas 43 is guided. It is introduced at the bottom of the reduction shaft 45 and exits at the top as top gas 57 from. The top gas 57 from the reduction shaft 45 is not cleaned and at least part of it is taken as export gas 12 from the COREXO plant. With regard to the further use of the top gas 57, see FIG. 3.
  • the reduction gas 43 for the reduction shaft 45 is produced in a melter gasifier 48, in which coal is supplied on the one hand, and on the other hand the iron ore prereduced in the reduction shaft 45 is added.
  • Melt carburetor 48 is gasified, the resulting gas mixture is withdrawn as top gas (generator gas) 54 and a partial flow as reducing gas 43 fed to the reduction shaft 45.
  • top gas generator gas
  • the withdrawn from the melter gasifier 48 generator gas 54 is passed into a separator 59 to dry precipitate with discharged dust and the dust on dust burner in the
  • top dust 54 purified by the coarse dust is further purified by wet scrubber 68 and removed as excess gas 69 from the COREXO plant and admixed with the top gas 57 or the export gas 12.
  • Wet scrubber 68 is cooled to a gas compressor 70
  • Repatriation may contain the reducing components contained therein can still be exploited for the COREX® process and on the other hand, the required cooling of the hot top or gas generator 54 from about 1050 ° C to 700-900 ° C can be ensured.
  • the amount of the excess gas 69, which is supplied to the export gas 12 is measured by a flow meter 17 and in
  • a gas flow regulator 31 which is arranged in the exhaust pipe after the heat recovery steam generator 29, set.
  • the pressure regulator 33 arranged behind the flowmeter 17 in the direction of flow of the excess gas 69 optionally opens the valve assigned to it to such an extent that the pressure in the melter gasifier 48 does not reach a predetermined value
  • the arrangement of the gas flow regulator 31 after the heat recovery steam generator 29 is advantageous because there the
  • Gas temperature is lower than the temperature of the export gas in front of the combustion chamber 23rd
  • the excess gas 69 has a higher pressure and a higher temperature than the top gas 57, which can be used to purify the excess gas in a wet scrubber 68 and then supply it to the top gas 57.
  • the exhaust gas from the combustion chamber 23 is fed directly into the heat recovery steam generator 29, where there is steam for the steam cycle with a
  • the plant according to FIG. 2 corresponds in most of the plant parts to that of FIG. 1 with the difference that in FIG. 2 before the heat recovery steam generator 29, namely after the reduction shaft 45 and before the confluence of the excess gas 69, a dry
  • Dedusting the top gas 57 takes place in a coarse dedusting system 74.
  • a coarse dedusting system 74 For this purpose, after the heat recovery steam generator 29 still another - especially dry - dedusting system 73 (eg with ceramic filters, electrostatic precipitators or fabric filters) can be arranged.
  • This embodiment can be applied when the burner and the heat exchangers of the waste heat steam generator 29 are designed for export gas 12 or exhaust gas with a dust content of about 5 g / Nm 3 . Otherwise, the fine dedusting system 73 would also be in front of the combustion chamber 23 (and after
  • the gas flow regulator 31 in FIG. 2 if this withstands a dust load of approximately 5 g / Nm 3 and temperatures of 300-500 ° C., it can also be applied immediately after the dry coarse dedusting, ie after the coarse dedusting plant 74, to be ordered.
  • Fig. 3 shows the connection according to the invention between a
  • the power plant 24 is supplied by a COREXO plant with export gas 12, which can be cached in an export gas container, not shown. Not required for the power plant 24 export gas 22 may - as shown here - the
  • Hot torch 19 or the metallurgical gas network about one
  • the pressure energy content of the export gas 12 may also be in an expansion or
  • Relaxation turbine 35 (English Top gas pressure recovery turbine) can be exploited, which is arranged in this example in front of the line 21 for export gas 22 to the hot flare.
  • a corresponding diversion for the export gas 12 to the expansion turbine 35 is provided that the export gas 12 is not to be guided through the expansion turbine 35, for example due to low pressure.
  • a corresponding pressure-controlled valve 18 is provided in the diversion.
  • the export gas 12 is the combustion chamber 23 as fuel
  • the burnt export gas is passed from the combustion chamber 23 directly into the heat recovery steam generator 29. There the burnt export gas gives its heat to the heat exchangers
  • the COREXO plant has in this example a reduction shaft 45, which is designed as a fixed bed reactor and with
  • Lump ore, pellets, sinter and additives is charged, see reference numeral 46.
  • the reducing gas 43 is guided. It is introduced at the bottom of the reduction shaft 45 and exits at the top as top gas 57 from.
  • the top gas 57 from the reduction shaft 45 is in a
  • Fine dedusting system 73 which is designed here as a hot gas filter with ceramic filters, dry dedusted and removed at least a portion as export gas 12 from the COREXO plant.
  • One part could be freed from C0 2 via a PSA plant, which is not shown here, located in the COREXO plant, and returned to the reduction shaft 45.
  • the reduction gas 43 for the reduction shaft 45 is produced in a melter gasifier 48 into which coal in the form of lumpy coal 49, optionally with fine ore, is introduced. In addition, oxygen is supplied to 0 2 . On the other hand, the iron ore prereduced in the reduction shaft 45 is added.
  • the coal in the melter gasifier 48 is gasified, resulting in a gas mixture consisting mainly of CO and H 2 , and as a top gas
  • the generator gas 54 withdrawn from the melter gasifier 48 is passed into a separator 59, which is designed as a hot gas cyclone, to dry precipitate with discharged dust, in particular fine ore, and to return the dust 71 to the melter gasifier 48 via dust burners.
  • a portion of the top dust 54 purified by the coarse dust is further purified by wet scrubber 68 and removed as excess gas 69 from the COREXO plant and admixed with the top gas 57 or the export gas 12.
  • the control of the amount of the excess gas 69 has already been described in FIG.
  • a portion of the purified top or generator gas 54 after the wet scrubber 68 is cooled to a gas compressor 70
  • the reduction shaft 45 does not have to be a fixed bed, it can also be designed as a fluidized bed. At the lower end, either sponge iron, hot briquetted iron or low-reduction iron are removed depending on the charged feedstock and depending on the process.
  • the export gas 12 finally arrives after the fine dedusting system 73 in the combustion chamber 23, where it burned and
  • Any excess export gas 12 can also be derived between expansion turbine 35 and combustion chamber 23, optionally after the gas cooler 25 to the hot flare 19. After this
  • Heat recovery steam generator 29, the gas flow regulator 31 is provided, which is regulated in dependence on the flow meter 17, not shown here (see FIGS. 1 and 2).
  • the system and the function of the system according to FIG. 3 otherwise correspond to those of FIG. 2.
  • the plant according to FIG. 4 largely corresponds to that of FIG. 3, but the dedusting of the top gas 57 is carried out differently: instead of a dedusting plant 73 in the form of a hot gas filter as in FIG. 3, a dry coarse dusting takes place in one
  • Coarse dedusting plant 74 (cyclone), followed by a wet scrubber 11, followed by a fine dedusting plant 73 in the form of several fabric filters.
  • a wet scrubber 11 Around the wet scrubber 11 around a diversion for the top gas 57 is provided to bypass the wet scrubbing of the top gas.
  • the dust 72 from the coarse dedusting 74 can in the
  • the gas flow regulator 31 is here after the
  • Heat recovery steam generator 29 is provided.
  • Exports gas 12 supplied which can be cached in an export gas tank 13. Not required for the power plant 24 export gas 22 can be returned to the metallurgical gas network, such as a raw material drying, or the hot flare 19.
  • the FINEXO plant has in this example as reduction reactors four fluidized bed reactors 37-40, which are charged with fine ore. Fine ore and additives 41 are fed to the ore drying 42 and from there first to the fourth reactor 37, then they get into the third 38, the second 39 and finally into the first fluidized bed reactor 40.
  • Fine ore and additives 41 are fed to the ore drying 42 and from there first to the fourth reactor 37, then they get into the third 38, the second 39 and finally into the first fluidized bed reactor 40.
  • fluidized bed reactors 37-40 can also be present only three.
  • the reducing gas 43 is guided. It is introduced at the bottom of the first fluidized bed reactor 40 and exits at its top. Before it enters from below into the second fluidized bed reactor 39, it can still with
  • Oxygen 0 2 are heated, as well as between the second 39 and third 38 fluidized bed reactor.
  • Fluidized bed reactors 37-40 are used in a fine dedusting plant 73, as a hot gas filter with ceramic filter elements
  • Downstream combined cycle power plant 24 continues to be used.
  • the reducing gas 43 is in a melter gasifier 48
  • Fluidized bed reactors 37-40 prereduced and in the
  • Iron briquetting 51 in hot condition to briquettes English: HCl Hot Compacted Iron
  • briquettes English: HCl Hot Compacted Iron
  • Iron briquettes arrive via a conveyor 52 in a storage tank 53, which is designed as a fixed bed reactor, where the iron briquettes with coarse purified gas generator 54 from the melter gasifier 48 optionally preheated and reduced. Cold iron briquettes 65 can also be added here. Subsequently, the iron briquettes or oxides are charged from above into the melter gasifier 48. Low reduced iron (LRI) may also be withdrawn from iron briquetting 51.
  • LRI Low reduced iron
  • the coal in the melter gasifier 48 is gasified, it produces a gas mixture consisting mainly of CO and H 2 , and withdrawn as a reducing gas (generator gas) 54 and a partial flow as reducing gas 43 is fed to the fluidized bed reactors 37-40.
  • the hot metal melted in the melter gasifier 48 and the slag are withdrawn, see arrow 58.
  • the withdrawn from the melter gasifier 48 top gas 54 is first passed into a separator 59 (hot gas cyclone) to
  • Another part of the purified gas generator 54 is also further purified in a wet scrubber 62, fed to a gas compressor 63 for cooling and then after mixing with the removed from the PSA system 14, freed from CO 2 product gas 64 back to the generator gas 54 after the melter gasifier 48th supplied for cooling.
  • a wet scrubber 62 fed to a gas compressor 63 for cooling and then after mixing with the removed from the PSA system 14, freed from CO 2 product gas 64 back to the generator gas 54 after the melter gasifier 48th supplied for cooling.
  • Iron oxides with dedusted and cooled generator gas 54 are heated and reduced from the melter gasifier 48, emerging top gas 55 is purified in a wet scrubber 66 and then also at least partially fed to the PSA unit 14 to remove C0 2 .
  • One part could also be the exhaust 44 from the
  • the PSA system 14 may also be a part of the exhaust gas 44 from the
  • Fluidized bed reactors 37-40 are added directly.
  • the gases to be supplied to the PSA system 14 are previously cooled in a gas cooler 75, which works like gas cooler 25 based on cold water, is still compressed in a compressor 15 and then cooled in an aftercooler 16.
  • the residual gas 20 from the PSA plant 14 can be completely or partially admixed with the export gas 12, for example via a residual gas tank 13 to equalize the residual gas quality. However, it can also be added via the unneeded export gas 22 to the metallurgical gas network or the hot flare 19 can be supplied for combustion, as has already been described under FIG.
  • the pressure of the exhaust gas 44 from the fluidized bed reactors 37-40 can, as shown in Figs. 3-4, in a
  • Relaxation turbine 35 are exploited and then, if necessary to be cooled in front of the combustion chamber 23 partially in a gas cooler 25 on a cold water basis.
  • Combustion chamber 23 with that of Fig. 3 and 4.
  • the gas flow regulator 31 is disposed after the heat recovery steam generator 29.
  • FIG. 6 coincides except for the dedusting of the exhaust gas 44 with that of Fig. 5.
  • a wet scrubber 11 is first arranged in the line for the exhaust gas 44 from the fluidized bed reactors 37-40, which as shown in FIG 4 can be at least partially bypassed via a diversion, in order to achieve the best possible effect according to the invention of the highest possible exhaust gas 44 or export gas 12.
  • a fine dedusting system 73 is arranged in the form of a plurality of fabric filters, in which the exhaust gas is dry-cleaned of fine dust.
  • the gas flow regulator 31 is arranged here as in FIG. 5.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Verfahren zur Nutzung der Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung für die Dampferzeugung, wobei zumindest ein Teil des Abgases als Exportgas (12) aus der Anlage zur Roheisenherstellung abgeführt und durch Verbrennung thermisch verwertet wird und wobei das Abgas aus der Verbrennung einem Abhitzedampferzeuger (29) zugeführt wird. Um mehr Energie aus dem Exportgas (12) zur Stromerzeugung nutzen zu können, ist vorgesehen, dass das Exportgas (12) in eine Brennkammer (23) geleitet wird, die vor dem Abhitzedampferzeuger (29) angeordnet ist, und dass dem Exportgas (12) nach der Verbrennung im Abhitzedampferzeuger (29) Wärme entzogen wird, ohne dass das Exportgas (12) zwischen Verbrennung und Abhitzedampferzeuger eine Gasturbine durchläuft, wobei der Druck in Brennkammer (23) und Abhitzedampferzeuger (29) über dem Atmosphärendruck, insbesondere bis zu 3,5 barg, eingestellt wird, und zwar durch einen Gasflussregler (31), der nach dem Abhitzedampferzeuger (29) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Nutzung der Abgase aus Anlagen zur
Roheisenherstellung für die Dampferzeugung
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung für die Dampferzeugung, wobei zumindest ein Teil des Abgases als Exportgas aus der Anlage zur Roheisenherstellung abgeführt und durch Verbrennung thermisch verwertet wird und wobei das Abgas aus der Verbrennung einem Abhitzedampferzeuger zugeführt wird.
STAND DER TECHNIK
Zur Herstellung von Roheisen, womit auch die Herstellung
roheisenähnlicher Produkte umfasst sein soll, gibt es im
Wesentlichen drei bekannte gängige Verfahren: das
Hochofenverfahren, die Direktreduktion und die Schmelzreduktion. In Direktreduktionsanlagen wird Eisenerz mit Reduktionsgas zu Eisenschwamm umgesetzt, der dann im Elektrolichtbogenofen zu Rohstahl weiter verarbeitet wird.
Bei der Schmelzreduktion kommt ein Einschmelzvergaser zum Einsatz, in dem heißes flüssiges Metall hergestellt wird, sowie zumindest ein Reduktionsreaktor, in dem der Träger des Eisenerzes (Stückerz, Feinerz, Pellets, Sinter) mit Reduktionsgas reduziert wird, wobei das Reduktionsgas im Einschmelzvergaser durch Vergasung von Kohle (und gegebenenfalls eines kleinen Anteils von Koks) mit Sauerstoff (90% oder mehr) erzeugt wird. Beim Schmelzreduktionsverfahren sind in der Regel Gasreinigungsanlagen (einerseits für das Topgas aus dem Reduktionsreaktor, andererseits für das Reduktionsgas aus dem Einschmelzvergaser) , ein Kompressor, vorzugsweise mit Nachkühler, für das in den Reduktionsreaktor zurückgeführte Reduktionsgas, eine Vorrichtung zur C02-Entfernung, nach dem Stand der Technik meist mittels Druckwechsel-Adsorption sowie optional ein Erhitzer für das Reduktionsgas und/oder eine Brennkammer für die teilweise Verbrennung mit Sauerstoff vorgesehen.
Der COREXO-Prozess ist ein zweistufiges Schmelzreduktionsverfahren (engl.: smelting reduction) . Die Schmelzreduktion kombiniert den Prozess der Direktreduktion (Vorreduktion von Eisen zu
Eisenschwamm) mit einem Schmelzprozess (Hauptreduktion) . Das ebenfalls bekannte FINEXO-Verfahren entspricht im Wesentlichen dem COREX®-Verfahren, allerdings wird Eisenerz als Feinerz eingebracht .
Aus der WO 2008/086877 A2 ist es bekannt, eine COREXO-Anlage mit einem Kombikraftwerk zu verbinden. Das Exportgas aus der COREX®- Anlage wird dabei in einer unmittelbar vor einer Gasturbine angeordneten Brennkammer verbrannt, das verbrannte Exportgas in der Gasturbine abgearbeitet und erst dann einem Dampfkessel zugeführt, wo der thermische Energieinhalt des verbrannten
Exportgases zur Erzeugung von Dampf verwendet wird. Zweck dieses Verfahrens ist es, ein möglichst Stickstoff-freies
Verbrennungsabgas zu erhalten, dass einen hohen C02-Anteil aufweist .
Nachteilig am Verfahren nach der WO 2008/086877 A2 ist, dass erstens vor der Gasturbine ein Brennstoffverdichter zum Einsatz kommen muss und vor diesem die Temperatur des Exportgases verringert werden muss, damit die Verdichtung wirtschaftlich durchgeführt werden kann. Dabei wird das Exportgas meist auf annähernd Umgebungstemperatur, beispielsweise auf etwa 40°C, abgekühlt. Durch diese Kühlung geht aber Energie für die
nachfolgende Dampferzeugung verloren. Zweitens muss vor der
Verdichtung, in der Regel auf über 20 bar, das Exportgas von Staub befreit werden, weil Topgas eine Staubkonzentration von ca. 20 g/Nm3 aufweist und dies für Turbomaschinen zu hoch wäre. Damit geht aber ebenfalls jene Energie des Staubs für die Stromerzeugung verloren, die in den brennbaren Staubanteilen enthalten ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Nutzung der Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung für die Erzeugung elektrischer Energie zur Verfügung zu stellen, das mehr Energie aus dem Exportgas zur Stromerzeugung nutzt als beim Verfahren nach der WO 2008/086877 A2.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, indem das Exportgas in eine Brennkammer geleitet wird, die vor dem Abhitzedampferzeuger angeordnet ist, und indem dem Exportgas nach der Verbrennung im Abhitzedampferzeuger Wärme entzogen wird, ohne dass das Exportgas zwischen Verbrennung und Abhitzedampferzeuger eine Gasturbine durchläuft, wobei der Druck in Brennkammer und Abhitzedampferzeuger über dem Atmosphärendruck, insbesondere bis zu 3,5 barg, eingestellt wird, und zwar durch Einstellen der Menge an Exportgas, die in die Brennkammer bzw. den Abhitzedampferzeuger gelangt, durch einen Gasflussregler, der nach dem
Abhitzedampferzeuger angeordnet ist.
Ein Abhitzedampferzeuger oder kurz Abhitzekessel (engl, heat recovery steam generator) ist ein Dampfkessel, der das heiße Abgas aus einem vorgeschalteten Prozess zur Dampferzeugung nutzt. Ein Abhitzekessel hat keinen Feuerraum und keine Brenner, es sind nur Berührungs- oder Konvektionsheizflächen angeordnet, die vom Abgas überströmt werden.
Durch das Weglassen der Gasturbine entfallen die bei einer
Gasturbine zwingend notwendige Verdichtung und Entfernung von Staub aus dem Exportgas und damit auch die Kühlung des Exportgases vor der Gasturbine. Damit kann die fühlbare Wärme des Exportgases für die Dampferzeugung im Abhitzedampferzeuger verwendet werden, wobei das Exportgas in Form von Topgas aus einem Reduktionsschacht einer COREXO-Anlage oder aus dem Wirbelschichtreaktor einer
FINEXO-Anlage eine Temperatur von bis zu 500 °C haben kann.
Zusätzlich enthält der Staub dieses Exportgases bis zu 40 Prozent Kohlenstoff, der durch Verbrennung für die Dampferzeugung genutzt werden kann und nicht durch die Staubentfernung vor einer
Gasturbine für die Dampferzeugung verloren geht.
Entsprechend sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Exportgas mit einer Temperatur größer 100°C, bevorzugt mit einer Temperatur größer 200°C, besonders bevorzugt mit einer Temperatur größer 300°C, in die Brennkammer geleitet wird. Entsprechend sieht eine zusätzliche oder alternative
Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass das Exportgas zumindest einen Anteil von 5-40 g/Nm3 an Kohlenstoffträgern enthält, wobei dieser Anteil wiederum 5-40% elementaren
Kohlenstoff enthält. Es können aber auch im Exportgas enthaltene Kohlenwasserstoffe, insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, in der Brennkammer verbrannt und damit einerseits unschädlich gemacht und andererseits zur Wärmegewinnung verwendet werden. Es darf in diesem Fall aber keine oder nur eine
entsprechend geringe Gasreinigung zwischen dem Reduktionsreaktor und der Brennkammer stattfinden.
Eine alternative Ausführungsform zur erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass statt der Brennkammer vor dem
Abhitzedampferzeuger innerhalb des Abhitzedampferzeugers ein oder mehrere Brenner angeordnet sind, welche das Exportgas verbrennen, wie dies etwa aus der AT 340 452 B bereits bekannt ist. Dort wird zwar ebenfalls das Abgas aus Reduktionsreaktoren in einem
Wasserdampfgenerator verbrannt, allerdings erfolgt dort die
Erzeugung des Reduktionsgases anders als beim COREX®- oder FINEX®- Verfahren. Gemäß der AT 340 452 B werden Eisenträger und
kohlenstoffhaltiges Material gemeinsam in eine als Wirbelschicht ausgebildete Vorreduktionszone eingebracht, wo das kohlenstoffhaltige Material durch Teilverbrennung in ein
reduzierendes Gas umgewandelt wird. Der Eisenträger wird
anschließend, wieder gemeinsam mit weiterem kohlenstoffhaltigem Material in eine Endreduktionszone eingebracht, wo mit Hilfe von elektrischem Strom geschmolzenes Roheisen hergestellt wird. Nur ein Teil des kohlenstoffhaltigen Materials wird zur
Roheisenerzeugung verwendet, der Rest wird in Form brennbarer Gase abgezogen und im Dampfgenerator verbrannt und mit Hilfe eines Turbinengenerators in elektrische Energie umgewandelt.
Mit dem Verfahren nach der AT 340 452 B könne nach dortigen
Angaben gegenüber dem Hochofen die Herstellung von Koks entfallen. Als weiterer Vorteil wird angeführt, dass die gesamte Vergasung in der Erzeugungsstufe von Eisen erfolgt, nämlich in der
Wirbelschicht selbst. Dies wiederum stellt einen wesentlichen Unterschied zum COREX®- oder FINEX®-Verfahren dar, wo das
Reduktionsgas in einem von dem oder den Reduktionsreaktoren verschiedenen Aggregat, nämlich dem Einschmelzvergaser,
hergestellt wird. Bei der Direktreduktion wiederum wird das
Reduktionsgas, etwa in Form von Erdgas, in den meist als Festbett ausgeführten Reduktionsschacht eingebracht.
Die erfindungsgemäße Brennkammer wird in der Regel mit
Feuerfestmaterialien ausgekleidet, z.B. ausgemauert sein. Sie kann gemeinsam mit dem Abhitzedampferzeuger entweder bei
Atmosphärendruck oder unter Überdruck betrieben werden. Der
Überdruck kann bis zu etwa 3,5 barg (=3,5 * 105 Pa) betragen.
Da Brennkammer und Abhitzedampferzeuger unter Überdruck betrieben werden, kann durch Einstellen des Überdrucks in der Brennkammer und im Abhitzedampferzeuger die Menge an Exportgas, die in die Brennkammer gelangt, eingestellt werden. Das heißt, es ist kein Regelventil in der Leitung vorgesehen, welche das Exportgas aus der Anlage zur Roheisenherstellung zur Brennkammer leitet, sondern es wird die Leistung des Abhitzedampferzeugers unmittelbar an die Leistung der Anlage zur Roheisenherstellung angepasst, die beiden sind somit druckausgleichend miteinander verbunden. Damit kann auch eine eigene Heißfackel für die Anlage zur Roheisenherstellung entfallen, da das Exportgas auch im An- und Abfahrbetrieb der Anlage zur Roheisenherstellung in der Brennkammer umgesetzt wird. Im Fall des Stillstandes der Anlage zur Roheisenherstellung kann ein Ersatzbrennstoff (z.B. Erdgas) verwendet werden, der über eigene Brenner in der Brennkammer verbrannt wird. Dazu wird die Exportgasleitung mit Absperrarmaturen von der Brennkammer getrennt .
Da das aus dem Reduktionsreaktor (der Reduktionsschacht beim COREXO-Verfahren, die Wirbelschichtreaktoren beim FINEX®- Verfahren, der Reduktionsschacht bei der Direktreduktion) austretende Abgas mit Staub beladen ist, muss das von diesem Abgas entnommene Exportgas vom Staub befreit werden, bevor das Exportgas nach seiner Verbrennung in die Atmosphäre entlassen werden kann. Für die Entstaubung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten:
Die erste Ausführungsform besteht darin, dass das aus mindestens einem Reduktionsreaktor der Anlage zur Roheisenherstellung austretende Abgas vor dem Abhitzedampferzeuger nicht entstaubt und nur das aus dem Abhitzedampferzeuger austretende verbrannte
Exportgas entstaubt wird. Dies hat den Vorteil, dass der
Kohlenstoff-haltige Anteil des Staubs vollkommen verbrannt und zur Dampferzeugung genützt werden kann. Es setzt aber voraus, dass die Brenner in der Brennkammer und die Heizflächen des
Abhitzedampferzeugers für Staubbelastungen bis 5 g/Nm3 ausgelegt sind.
Andernfalls muss gemäß einer zweiten Ausführungsform zumindest vorgesehen werden, dass das aus mindestens einem Reduktionsreaktor der Anlage zur Roheisenherstellung austretende Abgas vor dem Abhitzedampferzeuger grob entstaubt und das aus dem
Abhitzedampferzeuger austretende verbrannte Exportgas fein entstaubt wird. Die Grobentstaubung sollte jedenfalls trocken erfolgen, z.B. mittels Zyklon, damit das Abgas bzw. das Exportgas nicht abgekühlt wird. Bei einer Nassentstaubung wären zusätzlich aufwändige Wassersysteme und eine Schlammaufbereitung notwendig, die Eisenträger und der Kohlenstoff aus dem Staub würden mit dem Schlamm verloren gehen.
Oder es kann zur Reduzierung der Staubbelastung im Brenner bzw. im Abhitzedampferzeuger auch gemäß einer dritten Ausführungsform vorgesehen werden, dass das aus mindestens einem Reduktionsreaktor der Anlage zur Roheisenherstellung austretende Abgas vor dem Abhitzedampferzeuger fein entstaubt und das aus dem
Abhitzedampferzeuger austretende verbrannte Exportgas nicht entstaubt wird. Hier wird man meist vor der Brennkammer zuerst eine Grobentstaubung, etwa mittels Zyklon, und dann eine
Feinentstaubung, etwa mittels keramischer Filter, Elektrofilter oder Gewebefilter, durchführen. Grob- und Feinentstaubung erfolgen trocken .
Die Druckenergie des Exportgases vor der Brennkammer kann in jedem Fall über eine Entspannungsturbine oder über ein Ventil abgebaut werden. Der Druck des Exportgases liegt in der Regel zwischen 8 und 12 barg. Der Einsatz einer Entspannungsturbine hat den
Vorteil, dass ein Teil der fühlbaren Wärme thermodynamisch genutzt wird und die Exportgastemperatur durch die Entspannung um ca. 100- 150°C abgesenkt wird. Im Fall einer Entspannungsturbine kann die Regelung zur Einstellung der Menge an Exportgas vor dem
Abhitzedampferzeuger angeordnet werden und dieser muss nicht notwendiger Weise als Druckbehälter ausgeführt werden, weil er nicht unter Druck betrieben werden muss. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer bevorzugten
Ausführungsvariante die Energie für die Reduktion des Eisenerzes in der Roheisenherstellung ausschließlich in Form von Brennstoffen zugeführt. Dies stellt einen wesentlichen Unterschied zum
Verfahren nach der AT 340 452 B dar, weil dort in der Endreduktion elektrischer Strom zur Reduktion verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt im Zusammenhang mit der Roheisenherstellung nach dem
- Schmelzreduktionsverfahren oder
- Direktreduktionsverfahren durchgeführt. Entsprechend enthält das Exportgas zumindest eines der folgenden Abgase :
- Abgas aus einem Einschmelzvergaser einer
Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas aus zumindest einem Wirbelschichtreaktor oder
Reduktionsschacht einer Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas aus zumindest einem Festbettreaktor zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts einer Schmelzreduktionsanlage
- Abgas aus einem Reduktionsschacht einer Direktreduktionsanlage .
Beim Schmelz- oder beim Direktreduktionsverfahren erfolgt ein Einstellen der Menge an Exportgas vorteilhaft nach dem
Abhitzedampferzeuger, und zwar gegebenenfalls nachdem das aus dem Abhitzedampferzeuger austretende verbrannte Exportgas entstaubt wurde.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des Verfahrens umfasst zumindest
- eine Anlage zur Roheisenherstellung,
- eine Exportgasleitung, mit welcher ein Teil des Abgases als Exportgas aus der Anlage zur Roheisenherstellung abgeführt werden kann,
- eine Brennkammer, in welche die Exportgasleitung mündet und wo das Exportgas verbrannt werden kann,
- einen der Brennkammer nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger, in welchem das Abgas aus der Brennkammer zur Erzeugung von Dampf verwendet werden kann. Die erfindungsgemäße Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abhitzedampferzeuger unmittelbar der Brennkammer nachgeschaltet ist, dass sich also kein anderes Aggregat, insbesondere keine Gasturbine, zwischen Brennkammer und Abhitzedampferzeuger befindet. Die erfindungsgemäße Anlage ist weiters dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des Drucks in Brennkammer und Abhitzedampferzeuger über dem Atmosphärendruck ein Gasflussregler nach dem Abhitzedampferzeuger angeordnet ist.
Damit die Brennkammer und der Abhitzedampferzeuger unter Druck betrieben werden können, kann vorgesehen sein, dass die Brennkammer und der Abhitzedampferzeuger als Druckbehälter ausgelegt sind, die einem Innendruck von bis zu 3,5 barg
standhalten können.
Die verschiedenen Varianten der Entstaubung ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Anlage wie folgt: zwischen mindestens einem Reduktionsreaktor der Anlage zur Roheisenherstellung und dem Abhitzedampferzeuger ist keine Entstaubungsanlage und nach dem Abhitzedampferzeuger ist zumindest eine Entstaubungsanlage angeordnet, - zwischen mindestens einem Reduktionsreaktor der Anlage zur
Roheisenherstellung und dem Abhitzedampferzeuger ist
zumindest eine Grobentstaubungsanlage und nach dem
Abhitzedampferzeuger ist zumindest eine
Feinentstaubungsanlage angeordnet, - zwischen mindestens einem Reduktionsreaktor der Anlage zur
Roheisenherstellung und dem Abhitzedampferzeuger ist
zumindest eine Feinentstaubungsanlage und nach dem
Abhitzedampferzeuger ist keine Entstaubungsanlage angeordnet.
Es kann vorgesehen werden, dass zum Abbau der Druckenergie des Exportgases vor der Brennkammer eine Entspannungsturbine oder ein Ventil angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung münden zur Durchführung der Reduktion in die Reduktionsreaktoren der Anlage zur Roheisenherstellung ausschließlich Leitungen für Brennstoffe. Stromleitungen wie in der AT 340 452 B sind damit ausgeschlossen. Im Fall einer COREX®- oder FINEXO-Anlage ist dieser Brennstoff Kohle .
Entsprechend umfasst die Anlage zur Roheisenherstellung
vorzugsweise
- eine Schmelzreduktionsanlage oder
- eine Direktreduktionsanlage, bzw. ist zumindest eine Leitung vorgesehen, mit welcher - Abgas aus einem Einschmelzvergaser einer
Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas aus zumindest einem Wirbelschichtreaktor oder
Reduktionsschacht einer Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas aus zumindest einem Festbettreaktor zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts einer Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas aus einem Reduktionsschacht einer Direktreduktionsanlage in die Exportgasleitung geleitet werden kann. Im Fall einer Schmelz- oder Direktreduktionsanlage kann der
Gasflussregler nach dem Abhitzedampferzeuger angeordnet sein, und zwar gegebenenfalls nach der Entstaubungsanlage oder der
Feinentstaubungsanlage .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die fühlbare Wärme des Exportgases zur Dampfbzw. Stromerzeugung genutzt werden, ohne dass ein eigener
Abhitzekessel für das Topgas oder ein anderes Abgas aus Anlagen zur Roheisenherstellung angeordnet werden muss. Der
erfindungsgemäße Abhitzedampferzeuger übernimmt dabei sowohl die Funktion eines herkömmlichen Abhitzekessels für das Topgas oder ein anderes Abgas als auch die Funktion des Dampferzeugers des Dampfkraftwerks .
Durch den Entfall der Nassentstaubung wird kein oder zumindest weniger Prozesswasser bei der Roheisenherstellung benötigt. Bei zwei der drei vorgeschlagenen Ausführungsvarianten für die
Entstaubung wird durch die zumindest teilweise Verlagerung der Entstaubung nach den Abhitzedampferzeuger der Aufwand für die Entstaubung bei der Roheisenherstellung verringert. Aufgrund der geringeren Druckverluste bei der Einsparung von
Gasreinigungsanlagen kann der Druck des Exportgases vor oder nach dem Abhitzedampferzeuger in einer Entspannungsturbine genutzt werden .
Der erfindungsgemäß abgeschiedene Staub fällt entweder trocken an, wird in der Brennkammer verbrannt oder verschlackt. Es fällt dadurch weniger oder gar kein Staub als Schlamm an, was
gegebenenfalls die Schlammmenge verringert.
Emissionen können verringert werden, weil die Prozesswassermenge durch die Erfindung zumindest verringert wird und die im Exportgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe in der Brennkammer verbrannt werden. Die Korrosion durch Kondensation von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, kurz PAK, auf dem Weg des
Exportgases wird aufgrund der - im Vergleich zu Anlagen mit
Gasturbinen - höheren Gastemperaturen verringert oder sogar vermieden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beispielhaften und schematischen Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Anlagenschema ohne Entstaubung des Exportgases (Topgases) vor dem Abhitzedampferzeuger,
Fig. 2 zeigt ein Anlagenschema mit Entstaubung des Exportgases (Topgases) vor dem Abhitzedampferzeuger,
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage mit einer COREXO-Anlage und trockener Entstaubung des Topgases, Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage mit einer COREXO-Anlage und teilweiser Nassreinigung des Topgases,
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage mit einer FINEXO-Anlage und trockener Entstaubung des Topgases,
Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage mit einer FINEXO-Anlage und teilweiser Nassreinigung des Topgases.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt ein Anlagenschema ohne Entstaubung des Exportgases 12 (Topgases) vor dem Abhitzedampferzeuger 29. Die hier dargestellte Anlage zur Roheisenherstellung ist eine COREXO-Anlage, deren genaue Funktionsweise der Beschreibung zu Fig. 3 zu entnehmen ist. Es könnte aber auch jede andere Anlage zur Roheisenherstellung Exportgas 12 zur Brennkammer 23 führen. Die COREXO-Anlage weist einen Reduktionsschacht 45 auf, welcher als Festbettreaktor ausgebildet ist, und mit Stückerz, Pellets, Sinter und Additiven beschickt wird, siehe Bezugszeichen 46 in Fig. 3. Im Gegenstrom zum Stückerz etc. wird das Reduktionsgas 43 geführt. Es wird am Boden des Reduktionsschachts 45 eingebracht und tritt an dessen Oberseite als Topgas 57 aus. Das Topgas 57 aus dem Reduktionsschacht 45 wird nicht gereinigt und zumindest ein Teil davon wird als Exportgas 12 aus der COREXO-Anlage entnommen. Bezüglich der weiteren Verwendung des Topgases 57 siehe Fig. 3.
Das Reduktionsgas 43 für den Reduktionsschacht 45 wird in einem Einschmelzvergaser 48 hergestellt, in den einerseits Kohle zugeführt wird, und dem andererseits das im Reduktionsschacht 45 vorreduzierte Eisenerz zugegeben wird. Die Kohle im
Einschmelzvergaser 48 wird vergast, das entstehende Gasgemisch wird als Topgas (Generatorgas) 54 abgezogen und ein Teilstrom als Reduktionsgas 43 dem Reduktionsschacht 45 zugeleitet. Das im
Einschmelzvergaser 48 erschmolzene heiße Metall und die Schlacke werden abgezogen, siehe Pfeil 58.
Das aus dem Einschmelzvergaser 48 abgezogene Generatorgas 54 wird in einen Abscheider 59 geleitet, um mit ausgetragenen Staub trocken abzuscheiden und den Staub über Staubbrenner in den
Einschmelzvergaser 48 zurückzuführen. Ein Teil des vom Grobstaub gereinigten Topgases 54 wird mittels Nasswäscher 68 weiter gereinigt und als Überschussgas 69 aus der COREXO-Anlage entnommen und dem Topgas 57 bzw. dem Exportgas 12 beigemischt. Ein Teil des gereinigten Top- oder Generatorgases 54 nach
Nasswäscher 68 wird zur Abkühlung einem Gaskompressor 70
zugeleitet und dann wieder dem Top- oder Generatorgas 54 nach dem Einschmelzvergaser 48 zur Kühlung zugeführt. Durch diese
Rückführung können die darin enthaltenen reduzierenden Anteile noch für das COREX®-Verfahren ausgenützt werden und andererseits kann die erforderliche Kühlung des heißen Top- oder Generatorgases 54 von ca. 1050°C auf 700-900°C sichergestellt werden.
Die Menge des Überschussgases 69, das dem Exportgas 12 zugeführt wird, wird mit einem Durchflussmesser 17 gemessen und in
Abhängigkeit vom gemessenen Durchfluss ein Gasflussregler 31, der in der Abgasleitung nach dem Abhitzedampferzeuger 29 angeordnet ist, eingestellt. Der in Flussrichtung des Überschussgases 69 hinter dem Durchflussmesser 17 angeordnete Druckregler 33 öffnet das ihm zugeordnete Ventil gegebenenfalls so weit, dass der Druck im Einschmelzvergaser 48 einen vorgegebenen Wert nicht
überschreitet. Die Anordnung des Gasflussreglers 31 nach dem Abhitzedampferzeuger 29 ist vorteilhaft, weil dort die
Gastemperatur niedriger ist als die Temperatur des Exportgases vor der Brennkammer 23.
Das Überschussgas 69 weist einen höheren Druck und eine höhere Temperatur auf als das Topgas 57, was dazu genützt werden kann, das Überschussgas in einem Nasswäscher 68 zu reinigen und dann dem Topgas 57 zuzuführen. Das Gleiche gilt für das Überschussgas 61, das in einem Nasswäscher 60 gereinigt wird, und das Abgas 44 einer FINEXO-Anlage . Da dieser Nasswäscher 68 beim COREXO-Verfahren auch das rückgeführte Generatorgas kühlt, müsste man dieses etwa durch eine Wassereinspritzung kühlen, wenn man das Überschussgas 69 nicht durch einen Nasswäscher abkühlen, sondern seine Energie für den Abhitzedampferzeuger 29 nützen wollte.
Das Exportgas 12, bestehend aus Überschussgas 69 und Topgas 57, wird in die Brennkammer 23 geleitet und dort verbrannt. Das Abgas aus der Brennkammer 23 wird direkt in den Abhitzedampferzeuger 29 geleitet, wo es Dampf für den Dampfkreislauf mit einer
Dampfturbine 30 erzeugt. Das aus dem Abhitzedampferzeuger 29 austretende Abgas wird in einer Entstaubungsanlage 56, die hier als Kombination von Grobentstaubung und Feinentstaubung
ausgebildet ist, trocken von Staub befreit und durch den Kamin 34 in die Atmosphäre geleitet. Die Anlage gemäß Fig. 2 entspricht in den meisten Anlagenteilen jener aus Fig. 1 mit dem Unterschied, dass in Fig. 2 vor dem Abhitzedampferzeuger 29, nämlich nach dem Reduktionsschacht 45 und vor der Einmündung des Überschussgases 69, eine trockene
Entstaubung des Topgases 57 in einer Grobentstaubungsanlage 74 stattfindet. Dafür muss dann nach dem Abhitzedampferzeuger 29 noch eine - insbesondere trockene - Feinentstaubungsanlage 73 (z.B. mit keramischen Filtern, Elektrofiltern oder Gewebefiltern) angeordnet werden. Diese Ausführungsform kann dann angewendet werden, wenn der Brenner und die Wärmetauscher des Abhitzedampferzeugers 29 für Exportgas 12 bzw. Abgas mit einem Staubgehalt von ca. 5 g/Nm3 ausgelegt sind. Andernfalls wäre die Feinentstaubungsanlage 73 ebenfalls vor der Brennkammer 23 (und nach der
Grobentstaubungsanlage 74) anzuordnen, siehe strichlierte
Darstellung, sie könnte dafür nach dem Abhitzedampferzeuger 29 entfallen .
Ähnliches gilt für die Anordnung des Gasflussreglers 31 in Fig. 2: wenn dieser einer Staubbelastung von ca. 5 g/Nm3 und Temperaturen von 300-500°C standhält, kann dieser auch unmittelbar nach der trockenen Grobentstaubung, also nach der Grobentstaubungsanlage 74, angeordnet werden.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer
COREXO-Anlage mit trockener Entstaubung des Topgases einerseits und einem Kraftwerk 24 andererseits. Das Kraftwerk 24 wird von einer COREXO-Anlage mit Exportgas 12 versorgt, welches in einem nicht dargestellten Exportgasbehälter zwischengespeichert werden kann. Nicht für das Kraftwerk 24 benötigtes Exportgas 22 kann - wie hier dargestellt - der
Heißfackel 19 oder dem Hüttenwerksgasnetz, etwa einer
Rohstofftrocknung, zugeführt werden. Der Druckenergieinhalt des Exportgases 12 kann auch in einer Expansions- oder
Entspannungsturbine 35 (engl. Top gas pressure recovery turbine) ausgenützt werden, die in diesem Beispiel vor der Leitung 21 für Exportgas 22 zur Heißfackel angeordnet ist. Eine entsprechende Umleitung für das Exportgas 12 um die Entspannungsturbine 35 ist vorgesehen, falls das Exportgas 12 - etwa aufgrund zu geringen Drucks - nicht durch die Expansionsturbine 35 geführt werden soll. Ein entsprechendes druckgeregeltes Ventil 18 ist in der Umleitung vorgesehen . Das Exportgas 12 wird der Brennkammer 23 als Brennstoff
zugeleitet, und davor, falls nötig, von einem Gaskühler 25 abgekühlt. Das verbrannte Exportgas wird von der Brennkammer 23 direkt in den Abhitzedampferzeuger 29 geleitet. Dort gibt das verbrannte Exportgas seine Wärme an die Wärmetauscher
(Heizflächen) ab, der dadurch erzeugte Dampf treibt die
Dampfturbine 30 und den mit ihr verbundenen Generator zur
Stromerzeugung an.
Die COREXO-Anlage weist in diesem Beispiel einen Reduktionsschacht 45 auf, welcher als Festbettreaktor ausgebildet ist und mit
Stückerz, Pellets, Sinter und Additiven beschickt wird, siehe Bezugszeichen 46. Im Gegenstrom zum Stückerz etc. 46 wird das Reduktionsgas 43 geführt. Es wird am Boden des Reduktionsschachts 45 eingebracht und tritt an dessen Oberseite als Topgas 57 aus. Das Topgas 57 aus dem Reduktionsschacht 45 wird in einer
Feinentstaubungsanlage 73, die hier als Heißgasfilter mit keramischen Filtern ausgebildet ist, trocken entstaubt und zumindest ein Teil als Exportgas 12 aus der COREXO-Anlage entnommen. Ein Teil könnte über eine hier nicht dargestellte, in der COREXO-Anlage befindliche PSA-Anlage von C02 befreit und wieder dem Reduktionsschacht 45 zugeführt werden.
Das Reduktionsgas 43 für den Reduktionsschacht 45 wird in einem Einschmelzvergaser 48 hergestellt, in den Kohle in Form von stückiger Kohle 49, gegebenenfalls mit Feinerz, eingebracht wird. Zusätzlich wird Sauerstoff 02 zugeführt. Andererseits wird das im Reduktionsschacht 45 vorreduzierte Eisenerz zugegeben. Die Kohle im Einschmelzvergaser 48 wird vergast, es entsteht ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus CO und H2 besteht, und als Topgas
(Generatorgas) 54 abgezogen und ein Teilstrom als Reduktionsgas 43 dem Reduktionsschacht 45 zugeleitet wird. Das im Einschmelzvergaser 48 erschmolzene heiße Metall und die Schlacke werden abgezogen, siehe Pfeil 58.
Das aus dem Einschmelzvergaser 48 abgezogene Generatorgas 54 wird in einen Abscheider 59, der als Heißgaszyklon ausgeführt ist, geleitet, um mit ausgetragenem Staub, insbesondere Feinerz, trocken abzuscheiden und den Staub 71 über Staubbrenner in den Einschmelzvergaser 48 zurückzuführen. Ein Teil des vom Grobstaub gereinigten Topgases 54 wird mittels Nasswäscher 68 weiter gereinigt und als Überschussgas 69 aus der COREXO-Anlage entnommen und dem Topgas 57 bzw. dem Exportgas 12 beigemischt. Die Regelung für die Menge des Überschussgases 69 wurde bereits bei Fig. 1 beschrieben .
Ein Teil des gereinigten Top- oder Generatorgases 54 nach dem Nasswäscher 68 wird zur Abkühlung einem Gaskompressor 70
zugeleitet und dann wieder dem Top- oder Generatorgas 54 nach dem Einschmelzvergaser 48 zur Kühlung zugeführt. Durch diese
Rückführung können die darin enthaltenen reduzierenden Anteile noch für das COREX®-Verfahren ausgenützt werden und andererseits kann die erforderliche Kühlung des heißen Top- oder Generatorgases 54 von ca. 1050°C auf 700-900°C sichergestellt werden.
Der Reduktionsschacht 45 muss nicht als Festbett, er kann auch als Wirbelschicht ausgebildet sein. Am unteren Ende werden je nach chargierten Einsatzstoffen und je nach Verfahrensführung entweder Eisenschwamm, heiß brikettiertes Eisen oder niedrig reduziertes Eisen entnommen.
Das Exportgas 12 gelangt nach der Feinentstaubungsanlage 73 schließlich in die Brennkammer 23, wo es verbrannt und
anschließend direkt in den Abhitzedampferzeuger 29 geleitet wird. Etwaiges überschüssiges Exportgas 12 kann auch noch zwischen Entspannungsturbine 35 und Brennkammer 23, gegebenenfalls nach dem Gaskühler 25 zur Heißfackel 19 abgeleitet werden. Nach dem
Abhitzedampferzeuger 29 ist der Gasflussregler 31 vorgesehen, der in Abhängigkeit vom hier nicht dargestellten Durchflussmesser 17 (siehe Fig. 1 und 2) geregelt wird. Die Anlage und die Funktion der Anlage gemäß Fig. 3 entsprechen sonst jener aus Fig. 2.
Die Anlage gemäß Fig. 4 entspricht weitgehend jener aus Fig. 3, jedoch wird die Entstaubung des Topgases 57 anders durchgeführt: statt einer Feinentstaubungsanlage 73 in Form eines Heißgasfilters wie in Fig. 3 erfolgt eine trockene Grobenstaubung in einer
Grobentstaubungsanlage 74 (Zyklon) , gefolgt von einem Nasswäscher 11, gefolgt von einer Feinentstaubungsanlage 73 in Form mehrerer Gewebefilter. Um den Nasswäscher 11 herum ist eine Umleitung für das Topgas 57 vorgesehen, um die Nasswäsche des Topgases zu umgehen .
Der Staub 72 aus der Grobentstaubungsanlage 74 kann in den
Einschmelzvergaser 48 zurückgeführt werden.
Der Gasflussregler 31 ist hier ebenfalls nach dem
Abhitzedampferzeuger 29 vorgesehen.
In Fig. 5 wird das Kraftwerk 24 von einer FINEXO-Anlage mit
Exportgas 12 versorgt, welches in einem Exportgasbehälter 13 zwischengespeichert werden kann. Nicht für das Kraftwerk 24 benötigtes Exportgas 22 kann wieder dem Hüttenwerksgasnetz, etwa einer Rohstofftrocknung, oder der Heißfackel 19 zugeführt werden.
Die FINEXO-Anlage weist in diesem Beispiel als Reduktionsreaktoren vier Wirbelschichtreaktoren 37-40 auf, welche mit Feinerz beschickt werden. Feinerz und Additive 41 werden der Erztrocknung 42 zugeführt und von dort zuerst dem vierten Reaktor 37, sie gelangen dann in den dritten 38, den zweiten 39 und schließlich in den ersten Wirbelschichtreaktor 40. Anstelle von vier
Wirbelschichtreaktoren 37-40 können aber auch nur drei vorhanden sein. Im Gegenstrom zum Feinerz wird das Reduktionsgas 43 geführt. Es wird am Boden des ersten Wirbelschichtreaktors 40 eingebracht und tritt an dessen Oberseite aus. Bevor es von unten in den zweiten Wirbelschichtreaktor 39 eintritt, kann es noch mit
Sauerstoff 02 erwärmt werden, ebenso zwischen zweitem 39 und drittem 38 Wirbelschichtreaktor. Das Abgas 44 aus den
Wirbelschichtreaktoren 37-40 wird in einer Feinentstaubungsanlage 73, die als Heißgasfilter mit keramischen Filterelementen
ausgebildet ist, gereinigt und als Exportgas 12 im
nachgeschalteten Kombikraftwerk 24 weiter verwendet.
Das Reduktionsgas 43 wird in einem Einschmelzvergaser 48
hergestellt, in den einerseits Kohle in Form von stückiger Kohle 49 und von Kohle in Pulverform 50 - diese gemeinsam mit Sauerstoff 02 - zugeführt wird, in den andererseits das in den
Wirbelschichtreaktoren 37-40 vorreduzierte und in der
Eisenbrikettierung 51 in heißem Zustand zu Briketts (engl.: HCl Hot Compacted Iron) geformte Eisenerz zugegeben wird. Die
Eisenbriketts gelangen dabei über eine Förderanlage 52 in einen Speicherbehälter 53, der als Festbettreaktor ausgebildet ist, wo die Eisenbriketts mit grob gereinigtem Generatorgas 54 aus dem Einschmelzvergaser 48 gegebenenfalls vorgewärmt und reduziert werden. Hier können auch kalte Eisenbriketts 65 zugegeben werden. Anschließend werden die Eisenbriketts bzw. -oxide von oben in den Einschmelzvergaser 48 chargiert. Niedrig reduziertes Eisen (engl. LRI = low reduced iron) kann ebenfalls aus der Eisenbrikettierung 51 abgezogen werden. Die Kohle im Einschmelzvergaser 48 wird vergast, es entsteht ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus CO und H2 besteht, und als Reduktionsgas (Generatorgas) 54 abgezogen und ein Teilstrom als Reduktionsgas 43 den Wirbelschichtreaktoren 37-40 zugeleitet wird. Das im Einschmelzvergaser 48 erschmolzene heiße Metall und die Schlacke werden abgezogen, siehe Pfeil 58.
Das aus dem Einschmelzvergaser 48 abgezogene Topgas 54 wird zuerst in einen Abscheider 59 (Heißgaszyklon) geleitet, um mit
ausgetragenem Staub trocken abzuscheiden und den Staub über
Staubbrenner in den Einschmelzvergaser 48 zurückzuführen. Ein Teil des vom Grobstaub gereinigten Topgases wird mittels Nasswäscher 60 weiter gereinigt und als Überschussgas 61 aus der FINEXO-Anlage entnommen, ein Teil kann auch der PSA-Anlage (PSA = Pressure Swing Adsorption = Druckwechseladsorption) 14 zur C02-Entfernung zugeführt werden. In der Leitung für Überschussgas 61 ist ein Druckregler analog jenem Druckregler 33 in den Fig. 1 und 2 angeordnet, mit welchem der für den Einschmelzvergaser 48 notwendige Druck eingestellt wird.
Ein weiterer Teil des gereinigten Generatorgases 54 wird ebenfalls in einem Nasswäscher 62 weiter gereinigt, zur Abkühlung einem Gaskompressor 63 zugeleitet und dann nach Mischung mit dem aus der PSA-Anlage 14 entnommenen, von CO2 befreiten Produktgas 64 wieder dem Generatorgas 54 nach dem Einschmelzvergaser 48 zur Kühlung zugeführt. Durch diese Rückführung des von C02 befreiten Gases 64 können die darin enthaltenen reduzierenden Anteile noch für das FINEXO-Verfahren ausgenützt werden und andererseits kann die erforderliche Kühlung des heißen Generatorgases 54 von ca. 1050°C auf 700-870°C sichergestellt werden.
Das aus der Speicheranlage 53, wo die Eisenbriketts bzw.
Eisenoxide mit entstaubtem und gekühltem Generatorgas 54 aus dem Einschmelzvergaser 48 erwärmt und reduziert werden, austretende Topgas 55 wird in einem Nasswäscher 66 gereinigt und dann ebenfalls zumindest teilweise der PSA-Anlage 14 zur Entfernung von C02 zugeführt. Ein Teil könnte auch dem Abgas 44 aus den
Wirbelschichtreaktoren 37-40 zugemischt werden. Der PSA-Anlage 14 kann auch ein Teil des Abgases 44 aus den
Wirbelschichtreaktoren 37-40 direkt zugemischt werden. Die der PSA-Anlage 14 zuzuführenden Gase werden vorher in einem Gaskühler 75, der wie Gaskühler 25 auf Basis von Kaltwasser arbeitet, gekühlt, in einem Kompressor 15 noch verdichtet und danach in einem Nachkühler 16 noch gekühlt.
Das Restgas 20 aus der PSA-Anlage 14 kann ganz oder zum Teil dem Exportgas 12 zugemischt werden, etwa über einen Restgasbehälter 13 zur Vergleichmäßigung der Restgasqualität. Es kann aber auch über das nicht benötigte Exportgas 22 dem Hüttenwerksgasnetz zugegeben oder der Heißfackel 19 zur Verbrennung zugeführt werden, wie dies schon unter Fig. 3 beschrieben wurde.
Der Druck des Abgases 44 aus den Wirbelschichtreaktoren 37-40 kann, genauso wie in den Fig. 3-4 gezeigt, in einer
Entspannungsturbine 35 ausgenützt werden und anschließend, falls notwendig, vor der Brennkammer 23 teilweise in einem Gaskühler 25 auf Kaltwasserbasis gekühlt werden.
Sonst decken sich Aufbau und Funktion der Anlage ab der
Brennkammer 23 mit jenem aus Fig. 3 und 4. Der Gasflussregler 31 ist nach dem Abhitzedampferzeuger 29 angeordnet.
Die Ausführung nach Fig. 6 deckt sich bis auf die Entstaubung des Abgases 44 mit jener aus Fig. 5. In Fig. 6 ist in der Leitung für das Abgas 44 aus den Wirbelschichtreaktoren 37-40 zuerst ein Nasswäscher 11 angeordnet, der wie in Fig. 4 über eine Umleitung zumindest teilweise umgangen werden kann, um den erfindungsgemäßen Effekt des möglichst heißen Abgases 44 bzw. Exportgases 12 bestmöglich erzielt werden kann.
Im Anschluss an den Nasswäscher 11 ist eine Feinentstaubungsanlage 73 in Form mehrerer Gewebefilter angeordnet, in welcher das Abgas trocken vom Feinstaub befreit wird. Der Gasflussregler 31 ist hier wie in Fig. 5 angeordnet.
Bezugszeichenliste : 11 Nasswäscher
12 Exportgas
13 Restgasbehälter
14 PSA-Anlage
15 Kompressor
16 Nachkühler
17 Durchflussmesser
18 Druckregler bei Entspannungsturbine 35
19 Heißfackel
20 Restgas
21 Leitung für Exportgas zur Heißfackel 19
22 nicht benötigtes Exportgas
23 erstes Messgerät zur Heizwertmessung
24 Kraftwerk
25 Gaskühler 26 Filter
27 Gaskompressor
28 Gasturbine
29 Abhitzedampferzeuger
30 Dampfturbine
31 Gasflussregler
32 Leitung für Restgas zu Hüttenwerkgasnetz bzw. Heißfackel 19
33 Druckregler für Überschussgas 69
34 Kamin
35 Entspannungsturbine
37 Vierter Wirbelschichtreaktor
38 Dritter Wirbelschichtreaktor
39 Zweiter Wirbelschichtreaktor
40 Erster Wirbelschichtreaktor
41 Feinerz und Additive
42 Erztrocknung
43 Reduktionsgas
44 Abgas aus Wirbelschichtreaktoren 37-40
45 Reduktionsschacht
46 Stückerz, Pellets, Sinter und Additive
48 Einschmelzvergaser
49 stückige Kohle
50 Kohle in Pulverform
51 Eisenbrikettierung
52 Förderanlage
53 als Festbettreaktor ausgebildeter Speicherbehälter zur Vorwärmung und Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts
54 Top- oder Generatorgas aus Einschmelzvergaser 48
55 Topgas aus Nasswäscher 66
56 Entstaubungsanlage
57 Topgas aus Reduktionsschacht 45
58 heißes Metall und Schlacke
59 Abscheider für Feinerz
60 Nasswäscher
61 Überschussgas
62 Nasswäscher
63 Gaskompressor 64 von C02 befreites Gas (Produktgas) aus PSA-Anlage 14
65 kalte Eisenbriketts
66 Nasswäscher
67 Nasswäscher nach Reduktionsschacht 45
68 Nasswäscher nach Abscheider für Feinerz 59
69 Überschussgas aus COREXO-Anlage
70 Gaskompressor nach Nasswäscher 68
71 Staub aus Abscheider 59
72 Staub aus Grobentstaubungsanlage 74
73 Feinentstaubungsanlage
74 Grobentstaubungsanlage
75 Gaskühler vor PSA-Anlage 14

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Nutzung der Abgase aus Anlagen zur
Roheisenherstellung für die Dampferzeugung, wobei zumindest ein Teil des Abgases als Exportgas (12) aus der Anlage zur Roheisenherstellung abgeführt und durch Verbrennung thermisch verwertet wird und wobei das Abgas aus der Verbrennung einem Abhitzedampferzeuger (29) zugeführt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass das Exportgas (12) in eine Brennkammer (23) geleitet wird, die vor dem Abhitzedampferzeuger (29) angeordnet ist, und dass dem Exportgas (12) nach der
Verbrennung im Abhitzedampferzeuger (29) Wärme entzogen wird, ohne dass das Exportgas (12) zwischen Verbrennung und
Abhitzedampferzeuger eine Gasturbine durchläuft, wobei der Druck in Brennkammer (23) und Abhitzedampferzeuger (29) über dem Atmosphärendruck, insbesondere bis zu 3,5 barg,
eingestellt wird, und zwar durch Einstellen der Menge an Exportgas (12), die in die Brennkammer (23) bzw. den
Abhitzedampferzeuger (29) gelangt, durch einen Gasflussregler
(31), der nach dem Abhitzedampferzeuger (29) angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Exportgas (12) mit einer Temperatur größer 100°C, bevorzugt mit einer Temperatur größer 200°C, besonders bevorzugt mit einer Temperatur größer 300°C, in die Brennkammer (23) geleitet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Exportgas (12) zumindest einen Anteil von 5-40 g an Kohlenstoffträgern enthält, wobei dieser Anteil 5-40% elementaren Kohlenstoff enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus mindestens einem
Reduktionsreaktor (37-40, 45) der Anlage zur
Roheisenherstellung austretende Abgas vor dem
Abhitzedampferzeuger (29) nicht entstaubt und nur das aus d> Abhitzedampferzeuger (29) austretende verbrannte Exportgas entstaubt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus mindestens einem
Reduktionsreaktor (37-40, 45) der Anlage zur
Roheisenherstellung austretende Abgas vor dem
Abhitzedampferzeuger (29) grob entstaubt und das aus dem Abhitzedampferzeuger (29) austretende verbrannte Exportgas fein entstaubt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus mindestens einem
Reduktionsreaktor (37-40, 45) der Anlage zur
Roheisenherstellung austretende Abgas vor dem
Abhitzedampferzeuger (29) fein entstaubt und das aus dem Abhitzedampferzeuger (29) austretende verbrannte Exportgas nicht entstaubt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Energie für die Reduktion des Eisenerzes in der Roheisenherstellung ausschließlich in Form von Brennstoffen (49, 50) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Roheisenherstellung nach dem
- Schmelzreduktionsverfahren oder
- Direktreduktionsverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass das Exportgas (12) zumindest eines der folgenden Abgase enthält:
- Abgas (61, 69) aus einem Einschmelzvergaser (48) einer Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas (44, 57) aus zumindest einem Wirbelschichtreaktor (37-40) oder Reduktionsschacht (45) einer
Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas (55) aus zumindest einem Festbettreaktor (53) zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts einer Schmelzreduktionsanlage
- Abgas aus einem Reduktionsschacht einer
Direktreduktionsanlage .
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schmelz- oder beim
Direktreduktionsverfahren ein Einstellen der Menge an Exportgas (12) nach dem Abhitzedampferzeuger (29) erfolgt, und zwar nachdem das aus dem Abhitzedampferzeuger (29) austretende verbrannte Exportgas entstaubt wurde.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 10, umfassend zumindest
- eine Anlage zur Roheisenherstellung,
- eine Exportgasleitung, mit welcher ein Teil des Abgases als Exportgas (12) aus der Anlage zur Roheisenherstellung abgeführt werden kann,
- eine Brennkammer (23) , in welche die Exportgasleitung mündet und wo das Exportgas (12) verbrannt werden kann,
- einen der Brennkammer (23) nachgeschalteten
Abhitzedampferzeuger (29), in welchem das Abgas aus der Brennkammer zur Erzeugung von Dampf verwendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Abhitzedampferzeuger (29) unmittelbar der Brennkammer (23) nachgeschaltet ist und dass zum Einstellen des Drucks in Brennkammer (23) und
Abhitzedampferzeuger (29) über dem Atmosphärendruck ein Gasflussregler (31) nach dem Abhitzedampferzeuger (29) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die
Brennkammer (23) und der Abhitzedampferzeuger (29) als
Druckbehälter ausgelegt sind, die einem Innendruck von bis zu 3,5 barg standhalten können.
Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem
Reduktionsreaktor (37-40, 45) der Anlage zur Roheisenherstellung und dem Abhitzedampferzeuger (29) keine Entstaubungsanlage und nach dem Abhitzedampferzeuger zumindest eine Entstaubungsanlage (56) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem
Reduktionsreaktor (37-40, 45) der Anlage zur
Roheisenherstellung und dem Abhitzedampferzeuger (29) zumindest eine Grobentstaubungsanlage (74) und nach dem Abhitzedampferzeuger (29) zumindest eine
Feinentstaubungsanlage (73) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem
Reduktionsreaktor (37-40, 45) der Anlage zur
Roheisenherstellung und dem Abhitzedampferzeuger (29) zumindest eine Feinentstaubungsanlage (73) und nach dem Abhitzedampferzeuger (29) keine Entstaubungsanlage angeordnet ist .
Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Reduktion in die Reduktionsreaktoren (37-40, 45) der Anlage zur
Roheisenherstellung ausschließlich Leitungen für Brennstoffe (49, 50) münden.
Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anlage zur Roheisenherstellung
- eine Schmelzreduktionsanlage (37-40, 45, 48) oder
- eine Direktreduktionsanlage umfasst.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitung vorgesehen ist, mit welcher
- Abgas (61, 69) aus einem Einschmelzvergaser (48) einer Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas (44, 57) aus zumindest einem Wirbelschichtreaktor (37-40) oder Reduktionsschacht (45) einer
Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas (55) aus zumindest einem Festbettreaktor (53) zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder
Eisenbriketts einer Schmelzreduktionsanlage,
- Abgas aus einem Reduktionsschacht einer
Direktreduktionsanlage in die Exportgasleitung geleitet werden kann.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall einer Schmelz- oder
Direktreduktionsanlage ein Gasflussregler (31) nach dem Abhitzedampferzeuger (29) angeordnet ist, und zwar nach der Entstaubungsanlage (56) oder der Feinentstaubungsanlage (73) .
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