LU83573A1

LU83573A1 - METHOD FOR GAS GENERATION

Info

Publication number: LU83573A1
Application number: LU83573A
Authority: LU
Inventors: K Brotzmann; Bogdandy L Von
Original assignee: Kloeckner Werke Ag
Priority date: 1980-08-22
Filing date: 1981-08-20
Publication date: 1981-12-01
Also published as: ES8206615A1; GB2082624A; NL193320C; GB2082624B; IT8123284A0; PL130522B1; DE3031680C2; JPS5774390A; PL232744A1; BE890047A; CA1181238A; AU7440981A; FR2488903B1; CS253561B2; BR8105352A; SU1148566A3; SE8104704L; IT1137764B; AT385053B; ZA815676B

Description

• KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT Klöcknerstraße 29» 41 Duisburg 1• KLÖCKNER-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT Klöcknerstrasse 29 »41 Duisburg 1

Verfahren zur GaserzeugungGas generation process

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gaserzeugung in einem Eisenbadreaktor» in dem sich ein flüssiges Eisenbad befindet, Ä dem kohlenstoffhaltige, feste oder flüssige Brennstoffe zugeführt werden und auf dessen Badoberfläche ein zumindest teilweise aus * Sauerstoff bestehender Gasstrahl geblasen wird, wobei die Brenn stoffe vergasen, sich im Gasraum oberhalb der Badoberfläche samme] und von dort abgeleitet werden.The invention relates to a method for gas generation in an iron bath reactor »in which there is a liquid iron bath, Ä the carbon-containing, solid or liquid fuels are supplied and on the bath surface an at least partially consisting of * oxygen gas jet is blown, the fuels gasifying, collect in the gas space above the bath surface] and be derived from there.

Die kontinuierliche Vergasung von Kohle oder anderen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in einem Eisenbadreaktor bzw. Stahlbadreaktor mit einer Schlackenschicht zu einem im wesentlichen aus CO und H2 bestehenden Gas ist bereits seit langem bekannt.The continuous gasification of coal or other, carbon-containing fuels in an iron bath reactor or steel bath reactor with a slag layer to a gas consisting essentially of CO and H2 has long been known.

Bei dem Verfahren nach der BE-OS 29 52· 434 wird aus einer oberhalb der Badoberfläche des Eisenbades befindlichen Blaslanze Sauerstoff auf die Badoberfläche geblasen, wodurch sich eine Hochtemperatur-Aufblasestelle bildet. Auf diese Hochtemperatur-Auf blasestelle wird ein festes, kohlestoffhaltiges Pulver zuammen mit einem Trägergas aufgeblasen.In the process according to BE-OS 29 52 · 434, oxygen is blown onto the bath surface from a blowing lance located above the bath surface of the iron bath, as a result of which a high-temperature inflation point is formed. At this high-temperature blowing point, a solid powder containing carbon is blown together with a carrier gas.

Weiterhin ist aus der DE-AS 25 20 883 ein Verfahren bekannt, bei dem Kohle oder ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff unterhalb der Badoberfläche in das Eisenbad eingeblasen werden. Auch der zumindest teilweise aus Sauerstoff bestehender Gasstrahl wird unterhalb der Badoberfläche in das Eisenbad eingeblasen, wobei eine Ummantelung mit Kohlenwasserstoffen dem Schutz der zugehörigen Düsen dient.Furthermore, DE-AS 25 20 883 discloses a method in which coal or a carbon-containing fuel is blown into the iron bath below the bath surface. The gas jet, which at least partially consists of oxygen, is also blown into the iron bath below the surface of the bath, a coating with hydrocarbons serving to protect the associated nozzles.

Schließlich ist aus der DE-PS 25 20 868 ein Verfahren bekannt, bei dem dem Eisenbad zusätzlich energiereiche Kohle, ungebundener Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Calziumkarbid oder Mischungen, gegebenenfalls unabhängig von der Vergasungskohle zugegeben werde Hierdurch wird dem Kohlevergasungsprozeß Wärme zugeführt.Finally, from DE-PS 25 20 868 a method is known in which additional energy-rich coal, unbound carbon, aluminum, silicon, calcium carbide or mixtures are added to the iron bath, possibly independently of the gasification coal. In this way, heat is supplied to the coal gasification process.

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Nachteilig bei diesen bekannten Erfahren ist es, daß die Vergasung schlechter Brennstoffe, insbesondere von Kohlesorten mit j. geringem Heizwert bislang nicht in wirtschaftlicher Weise mögli ist, weil sie den Zusatz von energiereichen Brennstoffen erforc um bei derartigen Brennstoffen die Temperatur des Eisenbades ! aufrechterhalten zu können. Schließlich ist es bei den bekannte j Verfahren nicht möglich, preiswert zur Verfügung stehende 1 * oxidierende Gase, wie beispielsweise Luft, zu verwenden.A disadvantage of this known experience is that the gasification of poor fuels, especially coal types with j. Low calorific value has not been economically feasible because it requires the addition of high-energy fuels to the temperature of the iron bath for such fuels! to be able to maintain. Finally, it is not possible with the known methods to use inexpensive 1 * oxidizing gases, such as air.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die i Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein Verfahre j zu schaffen, mit dem es in wirtschaftlicher Weise möglich ist, i , | aus Kohlenstoff- und/oder Kohlenwasserstoff enthaltenden Brenn- 1 stoffen in fester, gemahlener oder in flüssiger Form in einem I.The object of the present invention is to avoid the i disadvantages of the known methods and to create a method j with which it is economically possible to i, | from fuels containing carbon and / or hydrocarbon in solid, ground or liquid form in an I.

| Eisenbadreaktor ein brennbares Gas aus weniger energiereichen i ; Brennstoffen und unter Verwendung preiswerter oxidierender Gase zu erzeugen, wobei insbesondere die Zugabe von energiereichen Brennstoffen zum Ausgleich der Wärmebilanz des Vergasungsprozes i ; entfallen kann.| Iron bath reactor a flammable gas from less energy i; Generate fuels and using inexpensive oxidizing gases, in particular the addition of high-energy fuels to balance the heat balance of the gasification process i; can be omitted.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Gasstrahl durch den Gasraum auf die Badoberf lache geblasen wird und beim Durchlaufen ' des Gasraums die erzeugten Gase' ansaugt, teilweise verbrennt un so zur Badoberfläche mitreißt, daß die bei der Verbrennung der erzeugten Gase entstehende Wärme an das Eisenbad übertragen wirThis object is achieved in that the gas jet is blown through the gas space onto the surface of the bathroom and sucks in the gases generated as it passes through the gas space, partially burns and entrains the bathroom surface in such a way that the heat generated during the combustion of the gases produced is passed on to the We transfer iron bath

Dabei durchläuft der Gasstrahl den Gasraum oberhalb der Badoberfläche auf einer möglichst großen Strecke. Durch die Strahlwir- ! - kung wird das im Gasraum befindliche, durch Vergasung der Brenn- jThe gas jet traverses the gas space above the bath surface as far as possible. Due to the beam effect! - Kung is that in the gas space, by gasifying the Brennj

Stoffe erzeugte Gas angesaugt'und mitgerissen. Dieser Effekt tritt beispielsweise auch bei einer Wasserstrahlpumpe auf. Da d< auf die Badoberfläche gerichtete Gasstrahl Sauerstoff enthält, wird ein Teil der erzeugten brennbaren Gase verbrannt. Die hierbei entstehende Wärme wird dem Eisenbad zugeführt, weil der Gasstrahl die heißen Verbrennungsprodukte zur Badoberfläche lenkt, so daß die heißen Verbrennungsprodukte mit der Badoberfläche - in Kontakt kommen und ihre Wärme abgeben können.Substances produced gas sucked in and carried away. This effect also occurs with a water jet pump, for example. Since d <gas jet directed at the bath surface contains oxygen, some of the combustible gases generated are burned. The resulting heat is fed to the iron bath because the gas jet directs the hot combustion products to the bath surface, so that the hot combustion products can come into contact with the bath surface and give off their heat.

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Durch das erfindungsgemäße Einblasen eines Gasstrahls aus einem oxidierend wirkenden Gas (Sauerstoff, Luft oder dgl.) auf die Badoberfläche wird es möglich, die Wärmebilanz in einem Eisenbadreaktor wesentlich zu verbessern.By blowing a gas jet from an oxidizing gas (oxygen, air or the like) according to the invention onto the bath surface, it becomes possible to significantly improve the heat balance in an iron bath reactor.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, für den Gasstrahl Luft zu verwenden. Es ist somit nicht erforderlich, technisch reinen Sauerstoff wie bei den bekannten Verfahren einzusetzen. Luft steht normalerweise kostengünstig zur Verfügung und kann mit einfachen Mitteln auf den erforderlichen Arbeitsdruck komprimiert werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Luft vorzuheizen,-um somit dem Vergasungsprozeß nicht die zum Erwärmen der Luft notwendige Wärme zu entziehen. In der Praxis hat sich eine Vorheiztemperatur von 300 - 400 °C als zweckmäßig erwiesen. Bis zu dieser Temperatur können übliche Rohrleitungssysteme und Absperrorgane verwendet werden, auch die Wärmeisolierung der Zuführüngssysteme ist wirtschaftlich durchführbar.The method according to the invention makes it possible to use air for the gas jet. It is therefore not necessary to use technically pure oxygen as in the known processes. Air is normally available cheaply and can be compressed to the required working pressure with simple means. It is particularly advantageous to preheat the air so that the gasification process does not remove the heat required to heat the air. In practice, a preheating temperature of 300 - 400 ° C has proven to be useful. Up to this temperature, conventional pipe systems and shut-off devices can be used, and the thermal insulation of the feed systems can also be carried out economically.

Daneben ist es jedoch möglich, den Gasstrahl aus technisch reinem Sauerstoff auszubilden. Dies ist insbesondere vorteilhaft v bei Brennstoffen mit sehr niedrigem Heizwert. Der Sauerstoffanteil· im- Gasstrahl-wird· damit-im- wesentlichen -durch wirtschaftliche Überlegungen und die Qualität der eingesetzten Brennstoffe r bestimmt.In addition, however, it is possible to form the gas jet from technically pure oxygen. This is particularly advantageous for fuels with a very low calorific value. The proportion of oxygen in the gas jet is thus determined essentially by economic considerations and the quality of the fuels used.

. Vorgezogen wird es, die festen oder flüssigen Brennstoffe unter halb der Badoberfläche in das Eisenbad einzublasen. Zum Transporl verwendet man Trägergase, wie beispielsweise Luft, Stickstoff, - Kohlenmonoxid, ein Inertgas oder dgl..Es ist jedoch ebenso möglich, den Brennstoff oberhalb der Badoberfläche zuzuleiten.. It is preferred to blow the solid or liquid fuels into the iron bath below half the bath surface. Carrier gases such as air, nitrogen, carbon monoxide, an inert gas or the like are used for the transport. However, it is also possible to supply the fuel above the surface of the bath.

Der Sauerstoff in dem durch den Gasraum und oberhalb der Bad-oberflache geblasenen Gasstrahl dient insbesondere der Verbrennung eines Teils der aus dem Brennstoff erzeugten Gase.The oxygen in the gas jet blown through the gas space and above the surface of the bath serves in particular to burn part of the gases generated from the fuel.

Die eigentliche SauerstoffZufuhr für den Vergasungsprozeß erfolgt dagegen vorteilhaft durch unterhalb der Badoberfläche befindliche Düsen. Diese bestehen beispielsweise aus mehreren, konzentrischen Rohren, zum Düsenschutz wird außen in bekannter Weise ein Kohlenwasserstoff verwendet.The actual supply of oxygen for the gasification process, on the other hand, advantageously takes place through nozzles located below the bath surface. These consist, for example, of several concentric tubes; a hydrocarbon is used on the outside in a known manner to protect the nozzles.

* Der Anteil des unterhalb der Badoberfläche zugeführten Sauer- j Stoffs im Verhältnis zu Anteil des im Gasstrahl oberhalb der i* The proportion of the oxygen supplied below the bath surface in relation to the proportion of that in the gas jet above the i

JJ

j -4- i j Badoberflâche zugeführten Sauerstoffs kann in beliebigen Grenzen verändert werden. Es ist beispielsweise möglich, 80 % des gesamt Sauerstoffs durch den Gasstrahl von oben zuzuführen und nur 20 % unterhalb der Badoberflâche einzuleiten, oder aber genau umgekehrt 80 % der gesamten, dem Eisenbadreaktor zugeführten Sauerstoffmenge unterhalb der Badoberfläche einzublasen und nur 20 % von oben im Gasstrahl zuzugeben. Es hat sich jedoch gezeigt | daß mindestens 10 % der gesamten, dem Eisenbadreaktor zugeführte ! Sauerstoffmenge mit dem Gasstrahl auf die Badoberfläche zu blase sind, um die Vorteile der Erfindung hinsichtlich des Wärmehaushaltes zu nutzen. Dieser Anteil kann bis zu 100 % gesteigert werden. Dabei hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß diese Sauerstoff des Gasstrahls zur Oxidation des Brennstoffs im Eisenbad dient. Bei der üblichen Betriebsweise des Eisenbadreaktors führt man etwa 40 bis 90 % der Gesamtsauerstoffmenge über den Gasstrahl zu. Den von oben zugeführten Teil hält man schon aus wirtschaftlichen Gründen möglichst hoch, weil dieser Anteil an der Gesamtmenge im allgemeinen mit einem niedrigeren Druck in Vergleich zu dem für die unterhalb der Badoberfläche beinfliehen Düsen notwendigen Druck eingeblasen wird.j -4- i j Bath surface oxygen supplied can be changed within any limits. For example, it is possible to inject 80% of the total oxygen through the gas jet from above and only inject it 20% below the bath surface, or vice versa to inject 80% of the total amount of oxygen fed into the iron bath reactor below the bath surface and only 20% from above in the gas jet to admit. However, it has been shown that at least 10% of the total fed to the iron bath reactor! To blow the amount of oxygen with the gas jet on the bath surface to take advantage of the invention in terms of heat balance. This percentage can be increased up to 100%. It has surprisingly been found that this oxygen of the gas jet serves to oxidize the fuel in the iron bath. In the usual mode of operation of the iron bath reactor, about 40 to 90% of the total amount of oxygen is fed in via the gas jet. The part supplied from above is kept as high as possible for economic reasons, because this portion of the total amount is generally blown in at a lower pressure compared to the pressure required for the nozzles below the bath surface.

Vorzugsweise werden mehrere Gasstrahleilauf die Badoberfläche gerichtet. Das Aufblasen erfolgt in einem größeren Abstand zur Badoberfläche, die Auftreffstelle liegt etwa in der Mitte der ! v Badoberfläche. Entscheidend ist eine hinreichend lange Lauf- I strecke der Gasstrahlen im Gasraum oberhalb der Badoberfläche.Preferably several gas jets are directed onto the bath surface. The inflation takes place at a greater distance from the bath surface, the impact point is approximately in the middle of the! v Bath surface. The decisive factor is a sufficiently long run of the gas jets in the gas space above the bath surface.

J . Normalerweise ist ein Mindestabstand zwischen den Düsen des | v Gasstrahls und der Badoberfläche von etwa 2 m einzuhalten.J. Usually there is a minimum distance between the nozzles of the | v The gas jet and the bath surface of about 2 m must be observed.

! Die Düsen werden in der feuerfesten Ausmauerung im oberen Bereit des Eisenbadreaktors angeordnet. Sie können, hauptsächlich beim 'Aufblasen von Luft, aus einem einfachen Rohr, oder wie zum Beispiel beim Einsatz von technisch reinem Sauerstoff, aus zwei konzentrischen Rohren bestehen. Bei der letzteren Ausführung strömt der Sauerstoff durch das Zentralrohr, zum Schutz der Düsen wird im Ringspalt Stickstoff, Kohlenmonoxid, ein Inertgas ein Kohlenwasserstoff oder dgl. in geringen Mengen (0,1 bis 5 % bezogen auf das oxidierende Gas) eingeleitet.! The nozzles are placed in the refractory lining in the upper ready of the iron bath reactor. They can consist of a simple tube, mainly when inflating air, or two concentric tubes, such as when using technically pure oxygen. In the latter embodiment, the oxygen flows through the central tube; to protect the nozzles, nitrogen, carbon monoxide, an inert gas, a hydrocarbon or the like are introduced in small amounts (0.1 to 5% based on the oxidizing gas) in the annular gap.

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Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, im Eisenbadreaktor ein weitgehend schwefelfreies Gas zur Verbrennung in Kessel- und Heizungsanlagen, beispielsweise für die Stromerzeugung, aus schwefelhaltigen Brennstoffen herzustellen. Der Schwefel wird dabei von einer CaO-haltigen Schlacke im Eisenbadreaktor aufgenommen. Die erforderlichen Schlackenbildner, insbesondere CaO, werden bevorzugt in pulverisierter Form den sauerstoffhaltigen Gasen, die man unterhalb der Badoberfläche in das Eisenbad einführt, aufgeladen. Das Zumischen der Schlackenbildner zu den Brennstoffen oder ein getrenntes Einleiten von CaO mit einem Trägergas, liegt eben-» falls im Sinne der Erfindung. Die gebildete Schlacke, einschließ lich der darin angereicherten Aschebestandteile der Brennstoffe, kann portionsweise aus dem Eisenbadreaktor entfernt werden oder zur Verbesserung der Wärmebilanz gemäß des deutschen Patentes 25 20 584 im flüssigen Zustand entschwefelt und weitgehend dem Eisenbadreaktor wieder flüssig zugeführt-werden.A preferred application of the process according to the invention is to produce a largely sulfur-free gas for combustion in boiler and heating systems, for example for power generation, in the iron bath reactor from sulfur-containing fuels. The sulfur is taken up by a CaO-containing slag in the iron bath reactor. The required slag formers, in particular CaO, are preferably charged in powdered form to the oxygen-containing gases which are introduced into the iron bath below the bath surface. The addition of the slag formers to the fuels or a separate introduction of CaO with a carrier gas is also »within the meaning of the invention. The slag formed, including the ash constituents of the fuels enriched therein, can be removed in portions from the iron bath reactor or desulfurized in the liquid state to improve the heat balance according to German patent 25 20 584 and largely returned to the iron bath reactor in liquid form.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat beispielsweise, abhängig vom eingesetzten Brennstoff,. Produktionsgase der nachfolgend genannten Zusammensetzung ergeben. Für das Vergasen von 1 t Koks mit ca. 10 % Asche und einem Schwefelgehalt von 1 % werden ca. 2400 nr Luft mit einer Vorwärmtemperatur von 300 °C ur terhalb der Badoberfläche in das Eisenbad geleitet und gleichzei- 3 tig 2400 m Luft mit gleicher Vorheiztemperatur auf das Bad geblasen. Die Eisenschmelze hat eine Temperatur von ca. 1400 °C une 3 einen Kohlenstoffgehalt von ca. 2 %. Pro Tonne Koks sind 5500 mThe application of the method according to the invention has, for example, depending on the fuel used. Production gases of the following composition result. For the gasification of 1 t coke with approx. 10% ash and a sulfur content of 1%, approx. 2400 nr air with a preheating temperature of 300 ° C below the surface of the bath is led into the iron bath and at the same time 2400 m air with the same Blown preheat temperature on the bathroom. The molten iron has a temperature of approx. 1400 ° C and a carbon content of approx. 2%. There are 5500 m per ton of coke

Gas, bestehend aus ca.. 25 % CO, ca. 6 % C02, ca. 69 % N2, ca.Gas, consisting of approx. 25% CO, approx. 6% C02, approx. 69% N2, approx.

0.002 % Schwefel, mit einer Temperatur von 1400 °C entstanden.0.002% sulfur, with a temperature of 1400 ° C.

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Das Gas hatte einen Staubanteil von ca. 2 g/m und ließ sich direkt in einer Kesselanlage verfeuern.The gas had a dust content of approx. 2 g / m and could be burned directly in a boiler system.

Beim Vergasen einer Gasflammkohle mit 78 %C, 5 % H, 7 % 0, 5 % Asche, entstand ein Gas folgender Zusammensetzung: 19.0 % CO, 4.8 % H2, 4.6 % C02, 66.5 % N2.When gasifying a gas flame coal with 78% C, 5% H, 7% 0.5% ash, a gas of the following composition was formed: 19.0% CO, 4.8% H2, 4.6% C02, 66.5% N2.

'-n \ -6-'-n \ -6-

Eine energiearme, getrocknete Braunkohle mit 64.0 Gew-% C, 4.9 Gew-% H, 23.6 Gew-% 0, 5.9 Gew-% Asche, 0.4 Gew-% Schwefel und il einem Heizwert von 5680 kcal, die mit Luft von 300 °C nach de j. erfindungsgemäßen Verfahren im Eisenbadreaktor vergast wird, er- ! gibt ein Gas mit 21.4 Vol-% Co, 6.2 Vol-% H2, 5.4 Vol-% Co2, | 6.2 Vol-% H20, 60.7 Vol-% N2, 20 ppm Schwefel und einem Heiz- | wert von 806 kcal/m^. Zur Entschwefelung werden ca. 9 kg CaO/ i t Kohle dem Eisenbadreaktor zugeführt.A low-energy, dried lignite with 64.0% by weight of C, 4.9% by weight of H, 23.6% by weight of 0, 5.9% by weight of ash, 0.4% by weight of sulfur and a calorific value of 5680 kcal with air of 300 ° C after de j. process according to the invention is gasified in the iron bath reactor, er! gives a gas with 21.4 vol% Co, 6.2 vol% H2, 5.4 vol% Co2, | 6.2 vol% H20, 60.7 vol% N2, 20 ppm sulfur and a heating | worth 806 kcal / m ^. For desulfurization, approx. 9 kg CaO / t coal are fed to the iron bath reactor.

Die Anwendung von Sauerstoff gemäß der Erfindung erweist sich i immer dann als vorteilhaft, wenn die Forderung nach einem ener- j giereichen Gas mit geringem N2~Gehalt im Vordergrund steht oder wenn besonders energiearme Brennstoffe für die Vergasung im Ei— , senbadreaktor herangezogen werden. Welche Sauerstoffträgergase oder ob reiner Sauerstoff bei der Vergasung im Eisenbadreaktor zum Einsatz kommen, ist in erster Linie nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten und in Hinblick auf die Anwendung der erzeugten Gase zu entscheiden. Es ergeben sich keine verfahrenstechni sehen Probleme beim Vergasen und beim Ausgleich der Energiebi-! lanz des Prozesses durch die teilweise Verbrennung der erzeug- i ten Gase im Gasraum des Reaktors und beim Einsatz unterschiedlicher sauerstoffhaltiger Medien, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.The use of oxygen according to the invention always proves to be advantageous when the demand for an energy-rich gas with a low N 2 content is in the foreground or when particularly low-energy fuels are used for gasification in the iron bath reactor. Which oxygen carrier gases or whether pure oxygen is used for gasification in the iron bath reactor is to be decided primarily from an economic point of view and with regard to the use of the gases produced. There are no procedural problems with gasification and balancing the energy! process due to the partial combustion of the gases produced in the gas space of the reactor and when using different oxygen-containing media, according to the method according to the invention.

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I: I. * [; ii « - 6a -I: I. * [; ii «- 6a -

Eine weitere# besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, der Schmelze im Reaktorgefäß Stoffe# die Eisen in gebundener oder ungebundener Form enthalten, zuzuführen, wie beispielsweise Erz, um flüssiges Eisen (Roheisen) herzustellen und gleichzeitig ein Gas zu erzeugen. Demgemäß wird bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die aus der teilweisen Nachverbrennung der im Eisenbadreaktor erzeugten Gase , entstehende Wärme mindestens teilweise zur Reduktion der Eisen- i enthaltenden Stoffe, _insbesondere~Erz»--genutzt-.- Der -Elsenschmei-*- j ze im Reaktorgefäß werden neben den kohlenstoffhaltigen, festen | oder flüssigen Brennstoffen sowie Sauerstoff und Schlackenbild- j ner, zusätzlich Stoffe, die Eisen mindestens teilweise in oxi- i.A further # particularly advantageous embodiment of the invention consists of supplying substances # containing iron in bound or unbound form to the melt in the reactor vessel, such as ore, in order to produce liquid iron (pig iron) and at the same time to produce a gas. Accordingly, in this embodiment of the method according to the invention, the heat arising from the partial afterburning of the gases generated in the iron bath reactor is used at least partially to reduce the iron i-containing substances, in particular ~ ore. -.- Der -Elsenschmei - * - j ze in addition to the carbon-containing, solid | or liquid fuels as well as oxygen and slag formers, additional substances that iron at least partially in oxi.

discher Form enthalten, wie beispielsweise Erz, zugeführt. Der j wesentliche wirtschaftliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen idischer form, such as ore, supplied. The j essential economic advantage of this i

Verfahrensvariante besteht darin, daß mit geringem technischen Aufwand Erz durch eine relativ kleine Menge Kohle direkt reduziert wird und gleichzeitig dabei ein Gas entsteht, das vielseitig anwendbar ist. Es werden für die Erzeugung einer Tonne Eisen durch Reduktion von Eisenerz ca. 1,1 t Kohle (Zusammensetzung ungefähr 78 % C, 5 % H2, 3 % H20, 5 % Asche, 5 % 02# 1 % S, Heizwert Hu 7.500 kcal/m3) benötigt. Gleichzeitig entsteht ein industriell verwertbares Gas mit der ungefähren Zusammensetzung von 57 % CO, 14 % C02# 14 % H2r 14 % H20 und einem Heizwert Hu von etwa 2.100 kcal/m*.Process variant is that ore is reduced directly with a relatively small amount of coal with little technical effort and at the same time a gas is produced which is versatile. Approx. 1.1 t coal (composition approx. 78% C, 5% H2, 3% H20, 5% ash, 5% 02 # 1% S, calorific value Hu 7,500 kcal) are used to produce a ton of iron by reducing iron ore / m3) is required. At the same time, an industrially usable gas is created with the approximate composition of 57% CO, 14% C02 # 14% H2r 14% H20 and a calorific value Hu of around 2,100 kcal / m *.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine wirtschaft-/λ liehe Optimierung der Eisenherstellung in Kombination mit der -6b - Führt man beispielsweise einen ähnlichen Verfahrensschritt ohne die erfindungsgemäße Rückübertragung der Energie aus der teilweisen Nachverbrennung der im Eisenbad erzeugten Gase durch, so wären beim Einsatz der gleichen Kohle zur Herstellung von 1 t Eisen aus Eisenerz ungefähr 3 t Kohle erforderlich. Das Abgas hätte dann eine Zusammensetzung von 70 % CO, 1 % CC^» 27 % H2» 1 % H2O und einen Heizwert Hu von etwa 2.700 kcal/m3 ·The process according to the invention thus enables an economical optimization of the iron production in combination with the -6b. If, for example, a similar process step is carried out without the energy transfer from the partial afterburning of the gases generated in the iron bath according to the invention, the same would be used Coal to produce 1 ton of iron from iron ore requires approximately 3 tons of coal. The exhaust gas would then have a composition of 70% CO, 1% CC ^ »27% H2» 1% H2O and a calorific value Hu of around 2,700 kcal / m3 ·

Die weiterhin bekannten mehrstufigen Verfahren zur Reduktion von Eisenerz und zur Erzeugung von flüssigem Eisen, beispielsweise , nach der DE-OS 24 01 909 haben den Nachteil, daß die entstehenden ; Gase aufgrund ihres niedrigen Heizwertes ohne das kostennachteili« Zumischen von energiereichen Gasen nur noch für untergeordnete Zwecke einsetzbar sind. Bei diesem Prozeß für die Herstellung einer Tonne Eisen sind ca. 650 kg Kohle erforderlich. Es entsteht dabei ein Gas mit der ungefähren Analyse von 41 % CO, 30 % CC>2# 18 % H2O, 10 % H2 und einem Heizwert Hu von 1.100 kcal/ms.The known multistage process for reducing iron ore and for producing liquid iron, for example, according to DE-OS 24 01 909 have the disadvantage that the resulting; Gases can only be used for subordinate purposes due to their low calorific value without the cost disadvantage. This process for producing one ton of iron requires approximately 650 kg of coal. The result is a gas with the approximate analysis of 41% CO, 30% CC> 2 # 18% H2O, 10% H2 and a calorific value Hu of 1,100 kcal / ms.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Erz in das Eisenbad sowohl durch Bodendüsen direkt oder auch von oben auf das Bad aufgeblasen werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zugabe des Erzes mindestens teilweise zusammen mit dem Sauerstoff, den man auf das Bad bläst. Bei dieser Arbeitsweise wird das staubförmige Erz bereits in der Gasatmosphäre vorgeheizt und vorreduziert, wodurch der thermische Wirkungsgrad des Verfahrens gesteigert wird. Zur weiteren Verbesserung dieses Effektes kann es zweckmäßig sein, in der Aufblasdüse Vorrichtungen zu verwenden, die zu einer Aufweitung des Strahles mit den Erzteilchen beitragen, z. B. dadurch, daß der Strahl mit einem Drall die Düse verläßt.In the method according to the invention, the ore can be blown into the iron bath either directly through floor jets or from above onto the bath. In an advantageous embodiment of the invention, the ore is added at least partially together with the oxygen which is blown onto the bath. With this procedure, the dust-like ore is preheated and pre-reduced in the gas atmosphere, which increases the thermal efficiency of the process. To further improve this effect, it may be appropriate to use devices in the inflation nozzle which contribute to an expansion of the jet with the ore particles, e.g. B. in that the jet leaves the nozzle with a swirl.

Als Einsatzstoffe, die Eisen mindestens teilweise in oxidischer Form enthalten, eignen sich neben Erz unterschiedlicher Qualität insbesondere Pellets und Briketts aus unvollständig reduziertem Erz.In addition to ore of different quality, pellets and briquettes made from incompletely reduced ore are particularly suitable as starting materials which contain iron at least partially in oxidic form.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft an > , - 6c — unmittelbarer Nähe als Brenngase zu verwenden, beispielsweise als Ersatz für Erdgas. Das bei dem Prozeß gemäß der Erfindung entstehende und teilweise nachverbrannte Gas hat hauptsächlich aufgrund des relativ hohen CO-Anteils etwa die gleiche Flammentemperatur wie Erdgas, kann also ohne wesentliche Umstellungen an den Einrichtungen der Öfen Erdgas substituieren.The method of the invention can be used particularly advantageously in the immediate vicinity as fuel gases, for example as a replacement for natural gas. The gas that is produced and partially post-burned in the process according to the invention has approximately the same flame temperature as natural gas, mainly due to the relatively high proportion of CO, so it can substitute natural gas for the furnaces without major changes.

Das nachfolgende Beispiel beschreibt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem konverterähnlichen Reaktorgefäß mit 60 t Eisenschmelze. Im Boden des Konverters sind zehn Düsen mit , einem lichten Durchmesser von 28 mm angebracht. Durch zwei der Düsen wird Kohlenstaub mit einer Menge von 350 kg/min eingeblasen, - wobei als Trägergas Stickstoff, Kohlendioxyd oder auch Reduktionsgas aus dem Konverter selbst verwendet werden kann. Durch drei Düsen wird Sauerstoff zusammen mit Erz eingeblasen, während die anderen fünf Düsen mit Sauerstoff, teilweise beladen mit Schlackenbildnern wie z. B. Kalk, beschickt werden. Durch eine Seitendüse, die im oberen konischen Teil des Konverters angebracht ist, werden etwa 50 % des Sauerstoffs auf das Bad geleitet. Mit einer Kohle der genannten Zusammensetzung und einem Erz mit 85 % Fe2°3 werden pro ^Stunde 20 t Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 3 % hergestellt. Der Sauerstoffbedarf für die Vergasung von einer Tonne Kohle bei gleichzeitigem Einschmelzen von 1.450 kg Erz beträgt 580 m3 . Es entsteht ein Kohle- oder Brenngas mit der ge-b nannten Zusammensetzung (ca. 57 % CO, 14 % CC^t 14 % ^».14 % und einem Heizwert Hu von ca. 2.100 kcal/m3)..The following example describes the use of the process according to the invention in a converter-like reactor vessel with 60 t of molten iron. In the bottom of the converter there are ten nozzles with a clear diameter of 28 mm. Coal dust is blown through two of the nozzles at a rate of 350 kg / min, whereby nitrogen, carbon dioxide or also reducing gas from the converter itself can be used as the carrier gas. Oxygen is blown in together with ore through three nozzles, while the other five nozzles are filled with oxygen, partly loaded with slag formers such as e.g. B. lime. About 50% of the oxygen is directed to the bath through a side nozzle located in the upper conical part of the converter. With a coal of the composition mentioned and an ore with 85% Fe2 ° 3, 20 t of iron with a carbon content of approx. 3% are produced per ^ hour. The oxygen requirement for the gasification of one ton of coal while melting 1,450 kg of ore is 580 m3. A coal or fuel gas with the named composition (approx. 57% CO, 14% CC ^ t 14% ^ ». 14% and a calorific value Hu of approx. 2,100 kcal / m3) is produced.

Es liegt auch im Sinne der Erfindung, das Reaktorgefäß so zu gestalten, daß es gleichzeitig als Konverter dient, um darin direkt Stahl herzustellen. Zu diesen Zweck wird jeweils vor dem Abstich der Kohlenstoffgehalt von ca. 2 bis 3 %, wie er während des normalen Eisenbadreaktorbetriebes ist, auf etwa 0,05 % abgesenkt und eine Teilmenge von etwa 20 t abgestochen. Es verbleibt im .-.Konverter eine Menge von etwa 50 t, die dann beim gleichzeitigen* Blasen von Sauerstoff und Kohle mit etwas Kohleüberschuß langsam wieder auf den für den Dauerbetrieb gewünschten Kohlenstoffgehalt von 2 bis 3 % auf gekohlt wird. Bei dieser Arbeitsweise hat es sich » - 7 .It is also within the scope of the invention to design the reactor vessel in such a way that it also serves as a converter in order to produce steel directly in it. For this purpose, the carbon content is reduced from about 2 to 3%, as it is during normal iron bath reactor operation, to about 0.05% and a portion of about 20 t is tapped off before tapping. There remains in the converter a quantity of about 50 t, which is then slowly carbonized again with the simultaneous * blowing of oxygen and coal with a little excess of coal to the carbon content of 2 to 3% desired for continuous operation. In this way of working it has »- 7.

bevor man den Kohlenstoff vollständig hcrausfrischt, d.h. ungefähr bei einem Restkohlenstoffgehalt zwischen 0,5 bis 2 Die anschlies send neu gebildete Frischschiache, die mit dem abgestochenen Stahlbad im Gleichgewicht steht, verbleibt dann im Konverter.before completely freshening the carbon, i.e. approximately at a residual carbon content between 0.5 to 2 The newly formed fresh water, which is in equilibrium with the tapped steel bath, then remains in the converter.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme der Zeichnung erläuter· Diese zeigt einen Längsschnitt durch einen Eisenbadreaktor.The method according to the invention is explained below using an exemplary embodiment and with the aid of the drawing. This shows a longitudinal section through an iron bath reactor.

Ein etwa birnenförmiges, gasdicht abgeschlossenes Reaktorgefäß 2< ist etwa zur Hälfte mit einem flüssigen Eisenbad 21 angefüllt, die Badoberfläche 22 befindet sich somit etwa in halber Höhe des Reaktorgefäßes 20. Im Boden des Reaktorgefäßes ist eine Düse 23 für das Einleiten von fein zerteilter Kohle 24 vorgesehen. Weiterhin befindet sich im Boden des Reaktorgefäßes 20 eine Sauerstoffdüse 25, über die getrennt von der Düse 23 Sauerstoff in das flüssige Eisenbad 21 eingeleitet wird. In der praktischen Ausführung ist diese Sauerstoffdüse 25 . v.on einemAn approximately pear-shaped, gas-tight reactor vessel 2 <is approximately half filled with a liquid iron bath 21, the bath surface 22 is thus approximately halfway up the reactor vessel 20. In the bottom of the reactor vessel is a nozzle 23 for the introduction of finely divided coal 24 intended. Furthermore, there is an oxygen nozzle 25 in the bottom of the reactor vessel 20, via which oxygen 23 is introduced into the liquid iron bath 21 separately from the nozzle 23. In practical terms, this oxygen nozzle is 25. of a

Ringspalt für Kohlenwasserstoffe oder dgl. zum Düsenschutz umgeben.Annular gap for hydrocarbons or the like. Surrounded by nozzle protection.

Im oberen Bereich des Konverters sind zwei Düsen 26 und 27 durci die Wandung des Reaktorgefäßes 20 hindurchgeführt. Sie werden mit Luft 28 versorgt und bilden die Strahlen 29, die etwa auf den Mittelbereich der Badoberflâche 22 gerichtet sind. Die Aus-trittsöffnungen der Düsen 26 und 27 befinden sich etwa 2 m ober halb der Badoberfläche 22.In the upper area of the converter, two nozzles 26 and 27 are passed through the wall of the reactor vessel 20. They are supplied with air 28 and form the jets 29, which are directed approximately to the central area of the bath surface 22. The outlet openings of the nozzles 26 and 27 are located approximately 2 m above the bath surface 22.

Die Gasstrahlen 29 durchlaufen den oberhalb der Badoberfläche 2 befindlichen Gasraum 30 und reißen aufgrund ihrer Strahlwirkung einen Teil der bereits durch Vergasung der Kohle 24 erzeugten Gase 31 mit sich. Durch den Sauerstoffgehalt der Gasstrahlen 29 wird ein Teil dieser Gase 31 verbrannt. Die Verbrennungswärne wird durch die Badoberfläche 22 an das Eisenbad 21 weitergegebe .0 / iThe gas jets 29 pass through the gas space 30 located above the bath surface 2 and, due to their jet effect, take with them part of the gases 31 already generated by gasification of the coal 24. Part of these gases 31 is burned by the oxygen content of the gas jets 29. The heat of combustion is passed on to the iron bath 21 through the bath surface 22 .0 / i

Claims

1. A process for generating gas in an iron bath reactor in which there is a liquid iron bath, to which carbon-containing solid or liquid fuels are fed and on the bath surface of which a gas jet consisting at least partially of oxygen is blown, the fuels gasifying, in the gas space above the bath surface collect and be derived from there, characterized in that the gas jet is blown through the gas space onto the bath surface and, as it passes through the gas space, sucks in the generated gases, partially burns and so entrains the bath surface that the heat generated during the combustion of the gases generated the iron bath is transferred.

2. The method according to claim 1, characterized in that the gas jet directed onto the bath surface consists of technically pure oxygen.

3. The method according to .Anspruch .1, characterized in that the gas jet blown through the gas space and onto the bath surface consists of air.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in addition to the gas jet blown through the gas space and onto the bath surface, an at least partially oxygen-containing gas is introduced into the iron bath below the bath surface.

5. The method according to claim 4, characterized in that the amount of oxygen blown onto the bath surface is at least 10% of the total amount of oxygen fed to the iron bath reactor., Ï -2- j

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the gas jet directed through the gas space and onto the bath surface is preheated.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the gas introduced below the bath surface is preheated.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that - the fuel is introduced below the bath surface in the 'iron bath.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the length of the gas jet in the gas space is greater than two meters. / V i - 3 - ι »*

10. The method according to one or more of claims 1 to 9,. characterized in that - in the iron bath reactor, gas and liquid iron substances which at least partially keep iron in oxidic form are produced at the same time.

11. The method according to one or more of claims 1 to 10, characterized 'in that as substances which contain iron at least partially in oxidic form, in particular ore, partially pre-reduced egg such as pellets and / or briquettes, are fed to the iron bath reactor.

12. The method according to one or more of claims 1 to .11, since by g ek e nn z'e "i'chn et that the substances which contain iron in at least partially oxidic form, in particular ore, oxidize together with the the gas, mainly oxygen, is blown onto the melt.

13. The method according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the carbon-containing iron produced is freshened into steel in the reactor vessel. \ l ^ f. X V »'\'