EP3578909A1 - Device and method for inserting a replacement reduction agent into a blast furnace - Google Patents

Device and method for inserting a replacement reduction agent into a blast furnace Download PDF

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EP3578909A1
EP3578909A1 EP19173292.4A EP19173292A EP3578909A1 EP 3578909 A1 EP3578909 A1 EP 3578909A1 EP 19173292 A EP19173292 A EP 19173292A EP 3578909 A1 EP3578909 A1 EP 3578909A1
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EP
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replacement
gas
tube
pipe
solid
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EP19173292.4A
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Dillinger Huettenwerke AG
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AG Der Dillinger Huettenwerke
Dillinger Huettenwerke AG
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    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
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    • F27D2003/168—Introducing a fluid jet or current into the charge through a lance
    • F27D2003/169—Construction of the lance, e.g. lances for injecting particles

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing a replacement reducing agent into a blast furnace comprising a pipe through which the replacement reducing agent can be introduced into the blast furnace.
  • the invention further relates to a blast furnace provided with the apparatus and a method for introducing a replacement reducing agent into a blast furnace.
  • Carbon powder is introduced as the replacement reducing agent through a so-called injection lance into the passage of a nozzle block for hot blast and injected with the hot blast in a lower part of the blast furnace, which is called the vortex zone.
  • the substitute reducing agent is supplied in the production of pig iron to replace the coke used in the blast furnace, which has a much higher price.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned, by means of which the implementation of the replacement reducing agent can be improved.
  • the arrangement of the tubes in one another ensures that the replacement reduction gas, which is preferably formed by hydrogen or coke gas, and the replacement reduction solid, which can be formed by carbon powder, coke powder or another powdered carbonaceous material, burn more efficiently, in particular by the fact that the substitute reducing gas ignites earlier after exiting the tube, and that the substitute reducing solid can be efficiently gasified earlier and in a wider range due to the delivery through the double tube.
  • the replacement reduction gas which is preferably formed by hydrogen or coke gas
  • the replacement reduction solid which can be formed by carbon powder, coke powder or another powdered carbonaceous material
  • the replacement reduction gas By introducing the replacement reduction gas, the use of the costly coke in the blast furnace can be additionally reduced.
  • the replacement reduction gas has the considerable advantage that no solid particles remain in the blast furnace. Consequently, thanks to the invention, the total amount of substitute reducing agent can be increased beyond a maximum amount of solid substitution reducing solid which can be used in the production of pig iron, thereby saving additional costs.
  • the construction of the nozzle assembly of the blast furnace through which the replacement reducing agent is introduced into the furnace is simplified, and the nozzle assembly can be made structurally more stable since the replacement reducing gas and the replacement reduction solid are supplied at one location rather than separately spaced tubes have to.
  • the use of a double pipe, as it flows into the sparger for the hot blast reduces the flow cross-section of the sparger to a lesser extent compared to using two spaced injection lances and therefore allows for improved incorporation of the hot blast, replacement reducing gas and replacement reduction solids.
  • the inner tube and the outer tube are arranged coaxially.
  • the apparatus comprises means for feeding the double tube with the substitute reducing solid and means for feeding the double tube with the substitute reducing gas.
  • the outer tube and the inner tube are expediently respectively connected to only one of the feeders.
  • the replacement reduction solid feed means is provided to introduce the replacement reduction solid, which is preferably powdery, into the double tube by means of a carrier gas.
  • the carrier gas may be an inert gas, preferably nitrogen or air, although the use of air is problematic from a safety point of view, but may promote particularly early ignition of the replacement reducing gas.
  • the replacement reducing gas is supplied to the tube as coke gas recovered from pyrolysis of hard coal in a coking plant and containing at least 40%, preferably at least 50% hydrogen.
  • coke gas which normally contains 20 to 30% methane, 7.5 to 12% nitrogen and 5% carbon monoxide
  • the amount of coke that is needed in the production of pig iron on the other hand can coke gas used in the coking is used in the blast furnace, thereby reducing the amount of carbon dioxide produced in the coking plant as a whole and the pig iron production in the blast furnace.
  • the replacement reduction gas feed means is preferably provided for charging coke gas.
  • the replacement reductant gas feed means comprises a replacement reductions gas reservoir, preferably a coke gas reservoir
  • the replacement reductions solids feed means comprises a replacement reductions solids reservoir, preferably a carbon powder reservoir, the replacement reductions solids feed means preferably further comprising a carrier gas reservoir.
  • the substitute reducing gas feeding device is for controlling and / or regulating the injection rate, with which the substitute reducing gas is introduced, and / or the substitute reducing solids feed means are arranged to control and / or regulate the rate of injection introducing the substitute reducing solid, and preferably the carrier gas.
  • the substitute reducing gas feeding device is for controlling and / or regulating the injection rate, with which the substitute reducing gas is introduced, and / or the substitute reducing solids feed means are arranged to control and / or regulate the rate of injection introducing the substitute reducing solid, and preferably the carrier gas.
  • the double pipe such that the respective ends of the outer pipe and the inner pipe are spaced apart from each other on the side where the replacement reducing gas and the replacement reducing gas are discharged from the double pipe, respectively, as viewed in the longitudinal direction of the double pipe.
  • the inner tube protrudes from the outer tube or the end of the outer tube protrudes beyond the end of the inner tube, there are different Verwirbelungsformen that can affect the gasification.
  • a blast furnace 2 having a tuyere shape for blowing hot blast at which, as described below with reference to FIGS. 2 and 3 is explained in more detail, a device 1 according to the invention for introducing coal dust and coke gas is arranged.
  • FIG. 2 shows the tuyere a guided through a furnace wall 14 pipe 12 for introducing the hot blast
  • the flow direction is indicated by the arrow 15.
  • a double tube 3 which comprises an outer tube 4 and an inner tube 5 arranged in the outer tube 4, is guided through an opening in the hot blast tube 12 into the interior of the hot blast tube 12 such that one end of the double tube 3 at the height of the furnace wall 14 in the region of Hot blast tube axis is arranged.
  • Fig. 3 is schematically shown that the double tube 3 is connected to a device 7 for injecting the coal dust and with a device 8 for injecting coke gas.
  • the Kohlestaubeinblas worn 7 is adapted to inject the coal dust by means of a carrier gas, which may be, for example, nitrogen or air, and includes a coal dust reservoir 10 and a reservoir 11 for the carrier gas.
  • the coke gas injection device 8 comprises a coke gas reservoir 9.
  • the Kohlestaubeinblas driven 7 is connected directly to the inner tube 5, so that the coal dust can be introduced together with the carrier gas through the inner tube 5.
  • the Koksgaseinblas driven 8 is connected to the outer tube 4, that the coke gas is passed through an annular gap 6 formed between the outer tube 4 and the inner tube 5.
  • the Koksgaseinblas driven 8 could be connected to the inner tube 5 and the Kohlestaubeinblas driven 7 with the outer tube 4.
  • the gas mixture consists only of CO, H 2 and N 2 .
  • the gases flow from the lower to the upper part of the furnace. This iron oxides are reduced to metallic iron and additionally form CO 2 and H 2 O.
  • the blast furnace gas consists of H 2 , H 2 O, CO, CO 2 and N 2 and leaves the blast furnace.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Ersatzreduktionsmittels in einen Hochofen (2), die ein Rohr umfasst, durch das hindurch sich das Ersatzreduktionsmittel in den Hochofen einbringen lässt. Erfindungsgemäß umfasst das Ersatzreduktionsmittel einen Ersatzreduktionsfeststoff, der im festen Aggregatzustand vorliegt, sowie ein Ersatzreduktionsgas und das Rohr ist ein Doppelrohr (3), das ein Außenrohr (4) und ein inneres, innerhalb des Außenrohrs (4) angeordnetes Innenrohr (5) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) dazu vorgesehen ist,durch das Innenrohr (5) den Ersatzreduktionsfeststoff und durch einen ringförmigen Spalt (6) zwischen dem Außenrohr (4) und dem Innenrohr (5) das Ersatzreduktionsgas einzubringen oder durch den ringförmigen Spalt (6) den Ersatzreduktionsfeststoff und durch das Innenrohr (5) das Ersatzreduktionsgas einzubringen. Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung (1) eine Einrichtung (7) zur Beschickung des Doppelrohrs (3) mit dem Ersatzreduktionsfeststoff und eine Einrichtung (9) zur Beschickung des Doppelrohrs (3) mit dem Ersatzreduktionsgas auf, wobei das Außenrohr (4) und das Innenrohr (5) jeweilig mit lediglich einer der Beschickungseinrichtungen (7,8) verbunden sind. Die Erfindung betrifft ferner einen Hochofen, der die Erfindung aufweist, und ein Verfahren zum Einbringen eines Ersatzreduktionsmittels in einen Hochofen (2).The invention relates to a device for introducing a substitute reducing agent into a blast furnace (2), which device comprises a pipe through which the substitute reducing agent can be introduced into the blast furnace. According to the invention, the substitute reducing agent comprises a substitute reducing solid, which is in the solid state of aggregation, as well as a substitute reducing gas, and the tube is a double tube (3) which comprises an outer tube (4) and an inner inner tube (5) arranged within the outer tube (4), wherein the device (1) is provided to introduce the substitute reducing solid through the inner tube (5) and the substitute reducing gas through an annular gap (6) between the outer tube (4) and the inner tube (5), or the substitute reducing solid through the annular gap (6) and to introduce the substitute reducing gas through the inner tube (5). The device (1) expediently has a device (7) for charging the double tube (3) with the substitute reducing solid and a device (9) for charging the double tube (3) with the substitute reducing gas, the outer tube (4) and the inner tube ( 5) are each connected to only one of the charging devices (7, 8). The invention further relates to a blast furnace which includes the invention and a method for introducing a substitute reducing agent into a blast furnace (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Ersatzreduktionsmittels in einen Hochofen, die ein Rohr umfasst, durch das hindurch sich das Ersatzreduktionsmittel in den Hochofen einbringen lässt.
Die Erfindung betrifft ferner einen mit der Vorrichtung versehenen Hochofen und ein Verfahren zum Einbringen eines Ersatzreduktionsmittels in einen Hochofen.The invention relates to a device for introducing a replacement reducing agent into a blast furnace comprising a pipe through which the replacement reducing agent can be introduced into the blast furnace.
The invention further relates to a blast furnace provided with the apparatus and a method for introducing a replacement reducing agent into a blast furnace.

Vorrichtungen und Verfahren der eingangs genannten Art sind durch Benutzung bekannt. Kohlepulver wird als das Ersatzreduktionsmittel durch eine sogenannte Einblaslanze in den Gang eines Düsenstocks für Heißwind gegeben und mit dem Heißwind in einen unteren Teil des Hochofens, der als Wirbelzone bezeichnet wird, eingeblasen. Das Ersatzreduktionsmittel wird bei der Roheisenherstellung zugeführt, um den im Hochofen verwendeten Koks zu ersetzen, der einen deutlich höheren Preis hat.Devices and methods of the type mentioned are known by use. Carbon powder is introduced as the replacement reducing agent through a so-called injection lance into the passage of a nozzle block for hot blast and injected with the hot blast in a lower part of the blast furnace, which is called the vortex zone. The substitute reducing agent is supplied in the production of pig iron to replace the coke used in the blast furnace, which has a much higher price.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels derer die Umsetzung des Ersatzreduktionsmittels verbessert werden kann.The invention has for its object to provide a device of the type mentioned, by means of which the implementation of the replacement reducing agent can be improved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Ersatzreduktionsmittel einen Ersatzreduktionsfeststoff, der im festen Aggregatzustand vorliegt, sowie ein Ersatzreduktionsgas umfasst und das Rohr ein Doppelrohr ist, das ein Außenrohr und ein inneres, innerhalb des Außenrohrs angeordnetes Innenrohr umfasst, wobei die Vorrichtung dazu vorgesehen ist,

  1. a) durch das Innenrohr den Ersatzreduktionsfeststoff und durch einen ringförmigen Spalt zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr das Ersatzreduktionsgas oder
  2. b) durch den ringförmigen Spalt den Ersatzreduktionsfeststoff und durch das Innenrohr das Ersatzreduktionsgas einzubringen.
According to the invention, this object is achieved in that the substitute reducing agent comprises a substitute reducing solid in the solid state and a substitute reducing gas and the tube is a double tube comprising an outer tube and an inner tube disposed inside the outer tube, the device being provided therefor .
  1. a) through the inner tube, the replacement reduction solid and through an annular gap between the outer tube and the inner tube, the replacement reducing gas or
  2. b) through the annular gap to introduce the replacement reduction solid and through the inner tube, the replacement reduction gas.

Vorteilhaft wird durch die Anordnung der Rohre ineinander erreicht, dass das Ersatzreduktionsgas, das vorzugsweise durch Wasserstoff oder Koksgas gebildet ist, und der Ersatzreduktionsfeststoff, der durch Kohlepulver, Kokspulver oder einen anderen pulverförmigen kohlenstoffhaltigen Stoff gebildet sein kann, effizienter verbrennen, insbesondere dadurch, dass sich das Ersatzreduktionsgas nach Austritt aus dem Rohr früher entzündet und dass der Ersatzreduktionsfeststoff aufgrund der Zuführung durch das Doppelrohr früher und in einem größeren Bereich effizient vergast werden kann.Advantageously, the arrangement of the tubes in one another ensures that the replacement reduction gas, which is preferably formed by hydrogen or coke gas, and the replacement reduction solid, which can be formed by carbon powder, coke powder or another powdered carbonaceous material, burn more efficiently, in particular by the fact that the substitute reducing gas ignites earlier after exiting the tube, and that the substitute reducing solid can be efficiently gasified earlier and in a wider range due to the delivery through the double tube.

Ferner kann durch das Einbringen des Ersatzreduktionsgases die Verwendung des kostenintensiven Kokses im Hochofen zusätzlich reduziert werden. Gegenüber dem festen Ersatzreduktionsfeststoff, bei dessen Verwendung in der Wirbelzone nicht vergaste Restekohlepulverpartikel die Durchgasbarkeit im Ofenschacht und somit die Produktion des Hochofens beeinträchtigen, hat das Ersatzreduktionsgas den erheblichen Vorteil, dass keine festen Partikel im Hochofen verbleiben. Folglich kann dank der Erfindung die Gesamtmenge an Ersatzreduktionsmittel über eine Maximalmenge an festem Ersatzreduktionsfeststoff, welche bei der Roheisenherstellung benutzt werden kann, hinaus vergrößert und dadurch zusätzlich Kosten eingespart werden.Furthermore, by introducing the replacement reduction gas, the use of the costly coke in the blast furnace can be additionally reduced. Compared to the solid replacement reduction solid, whose use in the vortex zone not gassed residual carbon powder particles affect the Durchgasbarkeit in the furnace shaft and thus the production of the blast furnace, the replacement reduction gas has the considerable advantage that no solid particles remain in the blast furnace. Consequently, thanks to the invention, the total amount of substitute reducing agent can be increased beyond a maximum amount of solid substitution reducing solid which can be used in the production of pig iron, thereby saving additional costs.

Darüber hinaus vereinfacht sich die Konstruktion des Düsenstocks des Hochofens, durch den hindurch das Ersatzreduktionsmittel in den Ofen eingebracht wird, und der Düsenstock kann konstruktiv stabiler aufgebaut werden, da das Ersatzreduktionsgas und der Ersatzreduktionsfeststoff nur an einer Stelle und nicht über getrennt voneinander angeordnete Rohre zugeführt werden müssen.
Ferner verringert die Benutzung eines Doppelrohrs, sofern es in das Einblasrohr für den Heißwind mündet, im Vergleich zur Verwendung zweier im Abstand voneinander angeordneter Einblaslanzen den Strömungsquerschnitt des Einblasrohrs in geringerem Maße und ermöglichen deshalb eine verbesserte Einbringung der Gesamtheit aus Heißwind, Ersatzreduktionsgas und Ersatzreduktionsfeststoff.In addition, the construction of the nozzle assembly of the blast furnace through which the replacement reducing agent is introduced into the furnace is simplified, and the nozzle assembly can be made structurally more stable since the replacement reducing gas and the replacement reduction solid are supplied at one location rather than separately spaced tubes have to.
Further, the use of a double pipe, as it flows into the sparger for the hot blast reduces the flow cross-section of the sparger to a lesser extent compared to using two spaced injection lances and therefore allows for improved incorporation of the hot blast, replacement reducing gas and replacement reduction solids.

Zweckmäßigerweise sind das Innenrohr und das Außenrohr koaxial angeordnet.Conveniently, the inner tube and the outer tube are arranged coaxially.

In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Beschickung des Doppelrohrs mit dem Ersatzreduktionsfeststoff und eine Einrichtung zur Beschickung des Doppelrohrs mit dem Ersatzreduktionsgas auf. Das Außenrohr und das Innenrohr sind zweckmäßigerweise jeweilig mit lediglich einer der Beschickungseinrichtungen verbunden.In one embodiment of the invention, the apparatus comprises means for feeding the double tube with the substitute reducing solid and means for feeding the double tube with the substitute reducing gas. The outer tube and the inner tube are expediently respectively connected to only one of the feeders.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ersatzreduktionsfeststoffbeschickungseinrichtung dazu vorgesehen, den Ersatzreduktionsfeststoff, der vorzugsweise pulverförmig ist, mittels eines Trägergases in das Doppelrohr einzubringen. Das Trägergas kann ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff oder Luft sein, wobei die Verwendung von Luft unter Sicherheitsaspekten zwar problematisch ist, aber eine besonders frühe Entzündung des Ersatzreduktionsgases fördern kann.In one embodiment of the invention, the replacement reduction solid feed means is provided to introduce the replacement reduction solid, which is preferably powdery, into the double tube by means of a carrier gas. The carrier gas may be an inert gas, preferably nitrogen or air, although the use of air is problematic from a safety point of view, but may promote particularly early ignition of the replacement reducing gas.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ersatzreduktionsgas dem Rohr als Koksgas, das bei Pyrolyse von Steinkohle in einer Kokerei gewonnen wird und mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 % Wasserstoff enthält, zugeführt.
Vorteilhaft kann durch die Verwendung von Koksgas, das normalerweise 20 bis 30 % Methan, 7,5 bis 12 % Stickstoff und 5 % Kohlenmonoxid enthält, zum einen die Menge an Koks, die bei der Roheisenherstellung benötigt wird, reduziert werden, zum anderen kann das bei der Verkokung anfallende Koksgas im Hochofen verwendet werden und dadurch die Menge des in der Gesamtheit bei der Verkokung in einer Kokerei und der Roheisenherstellung im Hochofen anfallende Kohlendioxid reduziert werden. Neben den Vorteilen der geringeren Kohlendioxidemission für die Umwelt können auch Kosten für den Zukauf von Zertifikaten für die Emission von Kohlendioxid reduziert werden.
Die Ersatzreduktionsgasbeschickungseinrichtung ist dementsprechend vorzugsweise zur Beschickung mit Koksgas vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention, the replacement reducing gas is supplied to the tube as coke gas recovered from pyrolysis of hard coal in a coking plant and containing at least 40%, preferably at least 50% hydrogen.
Advantageously, can be reduced by the use of coke gas, which normally contains 20 to 30% methane, 7.5 to 12% nitrogen and 5% carbon monoxide, on the one hand, the amount of coke that is needed in the production of pig iron, on the other hand can coke gas used in the coking is used in the blast furnace, thereby reducing the amount of carbon dioxide produced in the coking plant as a whole and the pig iron production in the blast furnace. In addition to the benefits of reducing carbon dioxide emissions to the environment, the cost of purchasing carbon dioxide emission certificates may also be reduced.
Accordingly, the replacement reduction gas feed means is preferably provided for charging coke gas.

In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ersatzreduktionsgasbeschickungseinrichtung ein Ersatzreduktionsgasreservoir, vorzugsweise ein Koksgasreservoir, und die Ersatzreduktionsfeststoffbeschickungseinrichtung ein Ersatzreduktionsfeststoffreservoir, vorzugsweise ein Kohlepulverreservoir, wobei die Ersatzreduktionsfeststoffbeschickungseinrichtung bevorzugt ferner ein Trägergasreservoir aufweist.In one embodiment of the invention, the replacement reductant gas feed means comprises a replacement reductions gas reservoir, preferably a coke gas reservoir, and the replacement reductions solids feed means comprises a replacement reductions solids reservoir, preferably a carbon powder reservoir, the replacement reductions solids feed means preferably further comprising a carrier gas reservoir.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Ersatzreduktionsgasbeschickungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Einblasrate, mit der das Ersatzreduktionsgas einbracht wird, oder/und die Ersatzreduktionsfeststoffbeschickungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Einblasrate, mit der das Ersatzreduktionsfeststoff und vorzugsweise das Trägergas einbracht wird, eingerichtet. Dadurch kann zusätzlich auf den Vergasungsvorgang Einfluss genommen werden, indem das Mengenverhältnis der miteinander zu vergasenden Stoffe eingestellt wird. Außerdem kann die Form der Verwirbelungen, die sich beim Eintritt des Ersatzreduktionsgases und des Ersatzreduktionsfeststoffs bilden, beeinflusst werden.In a further embodiment of the invention, the substitute reducing gas feeding device is for controlling and / or regulating the injection rate, with which the substitute reducing gas is introduced, and / or the substitute reducing solids feed means are arranged to control and / or regulate the rate of injection introducing the substitute reducing solid, and preferably the carrier gas. As a result, it is additionally possible to influence the gasification process by adjusting the quantitative ratio of the substances to be gasified with one another. In addition, the shape of the turbulences that form when the replacement reduction gas and the replacement reduction solid enter can be influenced.

Ferner wäre vorstellbar, dass Doppelrohr vorzusehen derart, dass die jeweiligen Enden des Außenrohrs und des Innenrohrs auf der Seite, auf der der Ersatzreduktionsfeststoff bzw. das Ersatzreduktionsgas aus dem Doppelrohr austritt, in Längsrichtung des Doppelrohrs gesehen im Abstand voneinander angeordnet sind. Je nachdem, ob das Innenrohr aus dem Außenrohr vorsteht oder das Ende des Außenrohrs über das Ende des Innenrohrs hinausragt, ergeben sich unterschiedliche Verwirbelungsformen, die sich auf die Vergasung auswirken können.Further, it would be conceivable to provide the double pipe such that the respective ends of the outer pipe and the inner pipe are spaced apart from each other on the side where the replacement reducing gas and the replacement reducing gas are discharged from the double pipe, respectively, as viewed in the longitudinal direction of the double pipe. Depending on whether the inner tube protrudes from the outer tube or the end of the outer tube protrudes beyond the end of the inner tube, there are different Verwirbelungsformen that can affect the gasification.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbespielen und der beiliegenden, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
einen Hochofen, der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist,
Fig. 2
einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
Fig. 3
schematisch einen weiteren Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments and the accompanying drawings relating to the exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1
a blast furnace provided with the device according to the invention,
Fig. 2
a part of the device according to the invention, and
Fig. 3
schematically another part of the device according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Hochofen 2 dargestellt, der eine Windform zum Einblasen von Heißwind aufweist, an der, wie unten anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert ist, eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Einbringen von Kohlestaub und Koksgas angeordnet ist.In Fig. 1 a blast furnace 2 is shown having a tuyere shape for blowing hot blast at which, as described below with reference to FIGS. 2 and 3 is explained in more detail, a device 1 according to the invention for introducing coal dust and coke gas is arranged.

Wie Fig. 2 zeigt, umfasst die Windform ein durch eine Ofenwand 14 geführtes Rohr 12 zum Einbringen des Heißwinds, dessen Strömungsrichtung mit dem Pfeil 15 gekennzeichnet ist. Ein Doppelrohr 3, das ein Außenrohr 4 und ein in dem Außenrohr 4 angeordnetes Innenrohr 5 umfasst, ist durch eine Öffnung in dem Heißwindrohr 12 in das Innere des Heißwindrohrs 12 geführt derart, dass ein Ende des Doppelrohrs 3 auf Höhe der Ofenwand 14 im Bereich der Heißwindrohrachse angeordnet ist.How Fig. 2 shows the tuyere a guided through a furnace wall 14 pipe 12 for introducing the hot blast, the flow direction is indicated by the arrow 15. A double tube 3, which comprises an outer tube 4 and an inner tube 5 arranged in the outer tube 4, is guided through an opening in the hot blast tube 12 into the interior of the hot blast tube 12 such that one end of the double tube 3 at the height of the furnace wall 14 in the region of Hot blast tube axis is arranged.

In Fig. 3 ist schematisch gezeigt, dass das Doppelrohr 3 mit einer Einrichtung 7 zum Einblasen des Kohlestaubs und mit einer Einrichtung 8 zum Einblasen von Koksgas verbunden ist. Die Kohlestaubeinblaseinrichtung 7 ist zum Einblasen des Kohlestaubs mittels eines Trägergases, das beispielsweise Stickstoff oder Luft sein kann, eingerichtet und umfasst ein Kohlestaubreservoir 10 und ein Reservoir 11 für das Trägergas. Die Koksgaseinblaseinrichtung 8 umfasst ein Koksgasreservoir 9.In Fig. 3 is schematically shown that the double tube 3 is connected to a device 7 for injecting the coal dust and with a device 8 for injecting coke gas. The Kohlestaubeinblaseinrichtung 7 is adapted to inject the coal dust by means of a carrier gas, which may be, for example, nitrogen or air, and includes a coal dust reservoir 10 and a reservoir 11 for the carrier gas. The coke gas injection device 8 comprises a coke gas reservoir 9.

Die Kohlestaubeinblaseinrichtung 7 ist direkt mit dem Innenrohr 5 verbunden, sodass der Kohlestaub gemeinsam mit dem Trägergas durch das Innenrohr 5 eingebracht werden kann. Die Koksgaseinblaseinrichtung 8 ist derart dem Außenrohr 4 verbunden, dass das Koksgas durch einen zwischen dem Außenrohr 4 und dem Innenrohr 5 gebildeten Ringspalt 6 geleitet wird.
Alternativ könnte die Koksgaseinblaseinrichtung 8 mit dem Innenrohr 5 und die Kohlestaubeinblaseinrichtung 7 mit dem Außenrohr 4 verbunden sein.The Kohlestaubeinblaseinrichtung 7 is connected directly to the inner tube 5, so that the coal dust can be introduced together with the carrier gas through the inner tube 5. The Koksgaseinblaseinrichtung 8 is connected to the outer tube 4, that the coke gas is passed through an annular gap 6 formed between the outer tube 4 and the inner tube 5.
Alternatively, the Koksgaseinblaseinrichtung 8 could be connected to the inner tube 5 and the Kohlestaubeinblaseinrichtung 7 with the outer tube 4.

Bei und nach Austritt des Koksgases, der Kohle und des Trägergases in das Heißwindrohr 12 entzündet sich der Wasserstoff, es bildet sich die in Fig. 2 gezeigte Flamme 16 und es kommt u.a. zu den folgenden, an sich bekannten Reaktionen:

  • Verbrennung bzw. Oxidationen:

             H2 + ½ O2 = H2O

             C + O2 = CO2

  • Reduktionen:

             H2O + C = H2 + CO

             CO2 + C = 2 CO

  • Spaltung/Reforming:

             CH4 + ½ O2 = CO + 2 H2

During and after discharge of the coke gas, the coal and the carrier gas into the hot blast pipe 12, the hydrogen ignites, it forms the in Fig. 2 shown flame 16 and it comes, inter alia, to the following known reactions:
  • Combustion or oxidation:

    H 2 + ½ O 2 = H 2 O

    C + O 2 = CO 2

  • reductions:

    H 2 O + C = H 2 + CO

    CO 2 + C = 2 CO

  • Cleavage / reforming:

    CH 4 + ½ O 2 = CO + 2H 2

Das Gasgemisch besteht beim Verlassen der Wirbelzone nur aus CO, H2 und N2. Die Gase strömen vom unteren zum oberen Teil des Ofens. Dabei werden Eisenoxide zu metallischem Eisen reduziert und bilden zusätzlich CO2 und H2O. Das Gichtgas besteht aus H2, H2O, CO, CO2 und N2 und verlässt den Hochofen.When leaving the vortex zone, the gas mixture consists only of CO, H 2 and N 2 . The gases flow from the lower to the upper part of the furnace. This iron oxides are reduced to metallic iron and additionally form CO 2 and H 2 O. The blast furnace gas consists of H 2 , H 2 O, CO, CO 2 and N 2 and leaves the blast furnace.

Claims (10)

Vorrichtung zum Einbringen eines Ersatzreduktionsmittels in einen Hochofen (2), die ein Rohr umfasst, durch das hindurch sich das Ersatzreduktionsmittel in den Hochofen einbringen lässt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ersatzreduktionsmittel einen Ersatzreduktionsfeststoff, der im festen Aggregatzustand vorliegt, sowie ein Ersatzreduktionsgas umfasst und das Rohr ein Doppelrohr (3) ist, das ein Außenrohr (4) und ein inneres, innerhalb des Außenrohrs (4) angeordnetes Innenrohr (5) umfasst, wobei die Vorrichtung (1) dazu vorgesehen ist, a) durch das Innenrohr (5) den Ersatzreduktionsfeststoff und durch einen ringförmigen Spalt (6) zwischen dem Außenrohr (4) und dem Innenrohr (5) das Ersatzreduktionsgas oder b) durch den ringförmigen Spalt (6) den Ersatzreduktionsfeststoff und durch das Innenrohr (5) das Ersatzreduktionsgas einzubringen.Apparatus for introducing a replacement reducing agent into a blast furnace (2) comprising a pipe through which the replacement reducing agent can be introduced into the blast furnace,
characterized,
in that the substitute reducing agent comprises a substitute reducing solid which is in solid state and a substitute reducing gas and the pipe is a double pipe (3) comprising an outer pipe (4) and an inner pipe (5) arranged inside the outer pipe (4) the device (1) is intended to a) by the inner tube (5) the replacement reduction solid and by an annular gap (6) between the outer tube (4) and the inner tube (5) the replacement reducing gas or b) through the annular gap (6) the replacement reduction solid and through the inner tube (5) the replacement reducing gas contribute. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Außenrohr (4) und das Innenrohr (5) koaxial angeordnet sind.Device according to claim 1,
characterized,
that the outer tube (4) and the inner tube (5) are arranged coaxially. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (1) eine Einrichtung (7) zur Beschickung des Doppelrohrs (3) mit dem Ersatzreduktionsfeststoff und eine Einrichtung (8) zur Beschickung des Doppelrohrs (3) mit dem Ersatzreduktionsgas aufweist, wobei das Außenrohr (4) und das Innenrohr (5) jeweilig mit lediglich einer der Beschickungseinrichtungen (7,8) verbunden sind.Apparatus according to claim 1 or 2,
characterized,
in that the device (1) has a device (7) for feeding the double tube (3) with the replacement reducing solid and a device (8) for feeding the double tube (3) with the replacement reducing gas, the outer tube (4) and the inner tube (5 ) are respectively connected to only one of the charging means (7, 8). Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ersatzreduktionsfeststoffbeschickungseinrichtung (7) dazu vorgesehen ist, den Ersatzreduktionsfeststoff, der vorzugsweise pulverförmig ist, mittels eines Trägergases in das Doppelrohr (3) einzubringen.Device according to claim 3,
characterized,
in that the replacement reduction solids charging device (7) is provided for introducing the replacement reduction solid, which is preferably in powder form, into the double tube (3) by means of a carrier gas. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ersatzreduktionsfeststoff Kohlepulver ist und das Trägergas vorzugsweise ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, oder Luft ist.Device according to claim 4,
characterized,
that the substitute reducing solid coal powder and the carrier gas is preferably an inert gas, in particular nitrogen, or air. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ersatzreduktionsgasbeschickungseinrichtung (7) ein Ersatzreduktionsgasreservoir (9), vorzugsweise ein Wasserstoffreservoir, insbesondere einem Koksgasreservoir, und die Ersatzreduktionsfeststoffbeschickungseinrichtung (8) ein Ersatzreduktionsfeststoffreservoir (10), vorzugsweise ein Kohlepulverreservoir, umfasst, wobei die Ersatzreduktionsfeststoffbeschickungseinrichtung (7) bevorzugt ferner ein Trägergasreservoir (11) aufweist.Device according to one of claims 3 to 5,
characterized,
in that the replacement reductions gas feed device (7) preferably comprises a replacement gas reservoir (9), preferably a hydrogen reservoir, in particular a coke gas reservoir, and the replacement reductions solids feed device (8) comprises a replacement reductions solids reservoir (10), preferably a carbon powder reservoir, the replacement reductions solids feed device (7) preferably further comprising a carrier gas reservoir (11 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Doppelrohr (3) in einem Rohr (12) zum Einblasen von Heißwind in den Hochofen (2) mündet.Device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that the double tube (3) in a tube (12) for blowing hot blast into the blast furnace (2) opens. Hochofen zur Herstellung von Roheisen, der eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.A blast furnace for the production of pig iron, comprising a device according to one of claims 1 to 7. Verfahren zum Einbringen eines Ersatzreduktionsmittels in einen Hochofen (2), bei dem das Ersatzreduktionsmittel durch ein Rohr in den Hochofen eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ersatzreduktionsmittel einen Ersatzreduktionsfeststoff, der im festen Aggregatzustand vorliegt, sowie ein Ersatzreduktionsgas umfasst und das Rohr durch ein Doppelrohr (3) gebildet wird, das ein Außenrohr (4) und ein inneres, innerhalb des Außenrohrs (4) angeordnetes Innenrohr (5) umfasst, wobei a) durch das Innenrohr (5) der Ersatzreduktionsfeststoff und durch einen ringförmigen Spalt (6) zwischen dem Außenrohr (4) und dem Innenrohr (5) das Ersatzreduktionsgas oder b) durch den ringförmigen Spalt (6) der Ersatzreduktionsfeststoff und durch das Innenrohr (5) das Ersatzreduktionsgas eingebracht wird.Method for introducing a replacement reducing agent into a blast furnace (2), in which the replacement reducing agent is introduced through a pipe into the blast furnace,
characterized,
in that the substitute reducing agent comprises a substitute reducing solid which is in the solid state and a substitute reducing gas and the pipe is formed by a double pipe (3) comprising an outer pipe (4) and an inner pipe (5) arranged inside the outer pipe (4) , in which a) by the inner tube (5) of the replacement reduction solid and by an annular gap (6) between the outer tube (4) and the inner tube (5) the replacement reducing gas or b) the replacement reducing gas through the annular gap (6) and the replacement reducing gas through the inner tube (5) is introduced. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Doppelrohr (3) aus einem Ersatzreduktionsgasreservoir, vorzugsweise einem Wasserstoffreservoir (9), insbesondere einem Koksgasreservoir, und aus einem Ersatzreduktionsfeststoffreservoir (10), vorzugsweise einem Kohlepulverreservoire, gespeist wird.Method according to claim 9,
characterized,
in that the double pipe (3) is fed from a replacement reduction gas reservoir, preferably a hydrogen reservoir (9), in particular a coke gas reservoir, and from a replacement reductions solids reservoir (10), preferably a coal powder reservoir.
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