NL8500309A

NL8500309A - METHOD FOR CONTROLLING FLAME TEMPERATURE IN SHAFT OVENS.

Info

Publication number: NL8500309A
Application number: NL8500309A
Authority: NL
Original assignee: Arbed
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1985-09-16
Also published as: BE901748A; SE8500453L; GB2155603A; DE3502360A1; GB2155603B; FR2559785A1; LU85224A1; SE8500453D0; GB8502804D0

Description

* κ.* κ.

V.0.7022V.0.7022

Werkwijze voor het regelen van de vlamtemperatuur in schachtovens.Method for controlling the flame temperature in shaft furnaces.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het regelen van de vlamtemperatuur in schachtovens in het verloop vein de productie van ruwe metalen.The invention relates to a method for controlling the flame temperature in shaft furnaces in the course of the production of raw metals.

De vlamtemperatuur in schachtovens kan in principe via de wind-5 temperatuur geregeld Worden; men streeft ernaar, een bij de Möller vlamtemperatuur behorende temperatuur meestal langs empirische weg te bereiken en deze dan op geschikte wijze in te stellen.The flame temperature in shaft furnaces can in principle be controlled via the wind temperature; the aim is usually to reach a temperature associated with the Möller flame temperature empirically and then to set it appropriately.

Het is bekend, dat men bij het inwerking zijn van schachtovens de vlamtemperatuur karn laten zakken en gelijktijdig het gebruik aan dure 10 reduktiemiddelen merkbaar verlagen, doordat men goedkope reduktiemidde-len tezamen met hete wind door de blaasvormen in de oven leidt. Zo kan men bijvoorbeeld in hoogovens een bepaald aandeel cokes door vaste brandstof zoals bruinkool, steenkool, vloeibare brandstoffen of gasvormige brandstoffen vervangen, waarbij het hoogovengas zijn stookwaarde 15 behoudt en onder bepaalde omstandigheden zelfs wordt opgevoerd.It is known that, when shaft furnaces are operating, the flame temperature can be lowered and at the same time noticeably reduce the use of expensive reducing agents, by passing cheap reducing agents together with hot wind through the blow molds in the oven. For example, in blast furnaces, a certain proportion of coke can be replaced by solid fuel such as lignite, coal, liquid fuels or gaseous fuels, the blast furnace gas retaining its calorific value and even being increased under certain circumstances.

Het is ook bekend, dat het invoeren van waterdamp in de hoogoven, hetgeen eventueel door de blaasvorming plaats vindt, enerzijds tot een duidelijk afkoelen in het vlambereik leidt, waarbij door het splijten van de watermoleculen zuurstof ontstaat, welke met stofkool tot 20 koolmonoxyde wordt verbonden en dat anderzijds waterstof ontstaat, welke evenals koolmonoxyde een reductiemiddel is en welke de stookwaarde van het hoogovengas verhoogt.It is also known that the introduction of water vapor into the blast furnace, which possibly takes place through the formation of bubbles, on the one hand leads to a clear cooling in the flame range, whereby oxygen is formed by splitting the water molecules, which is combined with carbon to 20 to carbon monoxide and, on the other hand, hydrogen is produced, which, like carbon monoxide, is a reducing agent and which increases the calorific value of the blast furnace gas.

Tenzij men aan de schachtoven vaste, vloeibare of gasvormige middelen toevoert, moeten in elk geval de blaasvormen dienovereenkomstig 25 omgesteld worden en moeten betrouwbare bronnen voor deze hulpmiddelen aanwezig zijn. Zo is het ook niet verrassend, dat de investering aan apparaten, alsmede de kosten voor de aanschaf van de hulpmiddelen, de beoogde besparing ten dele of geheel opheffen.In any case, unless solid, liquid or gaseous agents are supplied to the shaft furnace, the blow molds must be converted accordingly and reliable sources of these aids must be available. It is therefore not surprising that the investment in equipment, as well as the costs of purchasing the aids, partially or completely cancel the intended savings.

Het probleem van de uitvinding bestaat daarin, een werkwijze te 30 ontwikkelen, welke een regeling van de vlamtemperatuur in de schachtoven mogelijk maakt, welke onder toepassing van een algemeen ter beschikking staand goedkoop hulpmiddel en met inachtname van een minimum BAD Omm^r3LtUUr a^sme<^e aan met energie verband houdende kosten plaats vindt en het bovendien mogelijk maakt, de stookwaarde van het schacht- 8500309 -2- ovengas te verhogen.The problem of the invention is to develop a method which allows control of the flame temperature in the shaft furnace, using a generally available inexpensive aid and taking into account a minimum bath size. Energy-related costs occur and, moreover, makes it possible to increase the calorific value of the shaft furnace gas 8500309 -2.

Dit probleem wordt volgens de uitvinding opgelost/ doordat men de vlamtemperatuur via het gehalte aan vocht van de verse lucht regelt, welke in de windverhitter geblazen wordt, waarbij een verhoogd vochtgehalte 5 met een lagere vlamtemperatuur alsmede een verhoogd gehalte aan waterstof in het uitlaatgas van de oven overeenstemmen. Dit vocht komt als eindeffect als oververhitte stoom in de schachtoven; een ander kenmerk van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat daarin, dat men de benodigde waterdamp uitsluitend met behulp van de eigen energie produceert. 10 Dit kan geschieden doordat men zich van de latente warmte van de verse lucht bedient, welke in de windverhitter geblazen en door de werkzaamheden van een compressor tot meer dan 100°C verhit wordt.This problem is solved according to the invention by controlling the flame temperature via the moisture content of the fresh air, which is blown into the wind heater, whereby an increased moisture content with a lower flame temperature as well as an increased hydrogen content in the exhaust gas of the match the oven. This moisture comes as an end effect as superheated steam in the shaft furnace; Another characteristic of the method according to the invention consists in that the required water vapor is produced exclusively with the aid of its own energy. This can be done by using the latent heat of the fresh air, which is blown into the wind heater and heated to more than 100 ° C by the work of a compressor.

De werkwijze volgens de uitvinding geeft een aantal voordelen;The method according to the invention has a number of advantages;

Moderne schachtovens worden volgens de tegendrukmethode gedreven, 15 zodat de verse lucht op druk boven de bedrijfsdruk verdicht moet worden, waarbij deze verhit wordt. Een eerste voordeel bestaat daarin, dat het verrassenderwijs niet ongunstig is, doch uitgesproken gunstig is, de naar de windverhitter gevoerde hete verse lucht te koelen. De reden hiervan ligt in het feit, dat de naar de windverhitter door de verse 20 lucht toegevoerde warmte slechts in het onderste gedeelte van de windverhitter werkt, dat wil zeggen dat het frame van de bemetseling thermisch belast wordt. Bij het omschakelen van de windverhitter van de blaasfase op de verhittingsfase, gaat deze warmte zonder meer verloren, doordat zij met de afgewerkte lucht door de schoorsteen wegtrekt.Modern shaft furnaces are driven by the backpressure method, so that the fresh air must be compressed at pressures above the operating pressure, thereby heating it. A first advantage consists in that it is surprisingly not unfavorable, but is extremely favorable to cool the hot fresh air fed to the wind heater. The reason for this lies in the fact that the heat supplied to the wind heater by the fresh air acts only in the lower part of the wind heater, ie the frame of the brickwork is subjected to thermal stress. When the wind heater is switched from the blower phase to the heating phase, this heat is simply lost, because it travels through the chimney with the exhaust air.

25 Een verder voordeel van de werkwijze bestaat daarin, dat het vol gens de uitvinding voldoende is, in de leiding voor verse wind, aansluitend aan de compressor een gecontroleerde hoeveelheid water in te spuiten om te bereiken, dat deze in het vlambereik van de schachtoven in zuurstof en waterstof wordt omgezet. Dit wil zeggen, dat men van een 30 toepassing van een dure stoomgenerator kan afzien, omdat de voor het verwezenlijken van de werkwijze benodige inrichting tot een regelbare waterverstuiver met pomp beperkt is.A further advantage of the method consists in that, according to the invention, it is sufficient to inject a controlled amount of water in the fresh-wind line, immediately after the compressor, in order to ensure that it is injected into the flame range of the shaft furnace. oxygen and hydrogen are converted. This means that it is possible to dispense with the use of an expensive steam generator, because the device required for the realization of the method is limited to an adjustable water atomizer with pump.

Een ander voordeel berust op de mogelijkheid, in de windverhitter zelf de hoge temperatuur in te stellen, welke geschikt is voor het warm-35 tedragende materiaal. Zo is het bekend, dat windverhitters met een be-®^^me?s^!)!ng" uit silicaatstenen met hoge temperaturen bedreven moeten wor- 8500309 / -3- den. Dit brengt uiteraard dienovereenkomstig hoge windtemperaturen met zich. Wil de werker met de hoogoven echter op bepaalde gronden de vlam-temperatuur in de hoogoven doen zakken, bijvoorbeeld vanwege een niet te ontkomen-verandering in de Möller-samenstelling, dan kan deze dit doen, 5 zonder noemenswaardige kosten op zich te nemen, doordat hij volgens de uitvinding het vochtgehalte in de verse lucht verhoogt.Another advantage is based on the possibility to set the high temperature in the wind heater itself, which is suitable for the heat-carrying material. It is known, for example, that wind heaters with a silicate bricks must be operated at high temperatures. This naturally entails correspondingly high wind temperatures. However, if the worker with the blast furnace lowers the flame temperature in the blast furnace on certain grounds, for example because of an unavoidable change in the Möller composition, he can do this, without incurring any significant costs, because according to the invention increases the moisture content in the fresh air.

De bij de taepassing van de werkwijze resulterende verhoging van de stookwaarde van het hoogovengas geeft nog een extra voordeel. Zo kon worden waargenomen, dat het zuurstofgehalte van het hoogovengas bij een ver-10 se lucht-vochtgehalte van 10g/Nm^ rond 0,6% bedraagt, waarbij deze waar- * de tot ongeveer 1,2% oploopt,waaneer menhet luchtvochtgehalte tot 20 g/Nm^ verhoogt.The increase in the calorific value of the blast furnace gas resulting from the use of the method provides an additional advantage. It was thus observed that the oxygen content of the blast furnace gas at a fresh air moisture content of 10 g / Nm 2 is around 0.6%, the value rising to about 1.2%, when the air moisture content is increased to 20 g / Nm ^ increases.

Voorts werd waargenomen, dat het inspuiten van water in de verse luchtleiding met een regelmatig werken van de oven, dat wil zeggen met 15 verlaagde druk verbonden is, waardoor het stroomverbruik van de compres-sormotor zakt.Furthermore, it has been observed that the injection of water into the fresh air line is associated with a regular operation of the furnace, ie with reduced pressure, thereby decreasing the power consumption of the compressor motor.

In elk geval moet erop worden gewezen, dat het in te spuiten water bij voorkeur ontminiraliseerd moet zijn. In feite kan kalkneerslag op de bemetseling van de windverhitter tot moeilijkheden leiden, doordat in het 20 vuurvaste materiaal een smeltpuntverlaging zou kunnen optreden.In any case, it should be noted that the water to be injected should preferably be demineralized. In fact, lime deposits on the masonry of the wind heater can lead to difficulties, because a melting point decrease could occur in the refractory material.

De uitvinding wordt hierna aam de hand van een voorbeeld nader toegelicht, waarbij fig. 1 schematisch een mogelijke uitvoeringsvorm van de uitvinding sg edachte.voorstelt.The invention will be explained in more detail below with reference to an example, wherein Fig. 1 schematically represents a possible embodiment of the invention.

25 De schachtoven 5 is via een van een schuif V3 voorziene leiding 6 met een windverhitter 1 verbonden. Deze omvat in hoofdzaak een draag-frame 11 alsmede warmteaccumulerende elementen 10. De windverhitter 1 is bovendien via een van een schuif VI voorziene leiding 8 met een schoorsteen 4 alsmede via een van een schuif V2 voorziene leiding 7 met 30 een compressor 4 verbonden.The shaft furnace 5 is connected to a wind heater 1 via a pipe 6 provided with a slide V3. It mainly comprises a support frame 11 as well as heat-accumulating elements 10. The wind heater 1 is moreover connected via a pipe 8 provided with a slide VI to a chimney 4 and via a pipe 7 provided with a slide V2 with a compressor 4.

Tijdens de verhittingsfase van de windverhitter zijn de schuiven V3 en V2 gesloten, schuif VI is geopend en een brander 2 wordt met gas G en lucht A gevoed.During the heating phase of the wind heater, the slides V3 and V2 are closed, slide VI is open and a burner 2 is supplied with gas G and air A.

Tijdens de blaasfase daarentegen is de brander 2 niet in bedrijf, 35 de schuif VI is gesloten en de schuiven V2 en V3 zijn geopend. Verdich-BAD QBIGIMAfcompressor 4 blaast dan verse lucht in de windverhitter 1 waar 8500309 -4- deze verhit wordt alvorens deze in de schachtoven 5 komt. Een meetapparaat 16 controleert de vlamtemperatuur in de schachtoven 5 en is, onder tussenschakeling van een omzetter,meteen rekeninrichting 9 verbonden. Deze vergelijkt de temperatuurmeetwaarde met voorafbepaalde gewenste waarden 5 en bedient dienovereenkomstig de regelschuif 14 zodat de hoeveelheid water, welke voor het instellen van de gewenste vlamtemperatuur nodig is, vanaf een reservoir 13 met kalkvrij water in een bij de leiding 7 behorend verstuivingsmondstuk 15 komt. Omdat de uit de verdichter 4 tredende lucht een temperatuur van bijvoorbeeld 170°C heeft, komt een meng-10 sel van lucht en waterdamp in de windverhitter 1.During the blowing phase, on the other hand, the burner 2 is not in operation, the slide VI is closed and the slides V2 and V3 are open. Verdich-BAD QBIGIMafcompressor 4 then blows fresh air into the wind heater 1 where 8500309 -4- it is heated before it enters the shaft furnace 5. A measuring device 16 controls the flame temperature in the shaft furnace 5 and is connected to a calculator 9 with the interconnection of a converter. This compares the temperature measurement value with predetermined set values 5 and accordingly actuates the control slide 14 so that the amount of water required for setting the desired flame temperature comes from a reservoir 13 with lime-free water into an atomizing nozzle 15 associated with the line 7. Since the air leaving the compactor 4 has a temperature of, for example, 170 ° C, a mixture of air and water vapor enters the wind heater 1.

In plaats van water met verse lucht na he.t verdichten toe te voeren, kan men uiteraard ook het vochtgehalte van de door de compressor aangezogen lucht verhogen. Bovendien bestaat de mogelijkheid aan de verse lucht in plaats van water waterdamp toe te voegen, waarbij het duide-15 lijk is (gezien de voordelen van de uitvinding) water door middel van een aan het systeem eigen energie, bijvoorbeeld een wateruitwisselaar in de leiding 7, te verdampen. Wezenlijk voor de uitvinding is het, dat het vochtgehalte van de verse lucht, alvorens deze in de windverhitter komt, op een gewenste waarde wordt afgesteld.Instead of adding water with fresh air after densification, it is of course also possible to increase the moisture content of the air drawn in by the compressor. In addition, it is possible to add water vapor to the fresh air instead of water, whereby it is clear (in view of the advantages of the invention) water by means of an energy inherent in the system, for example a water exchanger in the pipe 7 , to evaporate. It is essential for the invention that the moisture content of the fresh air before it enters the wind heater is adjusted to a desired value.

20 De regeling kan, zoals in het uitvoeringsvoorbeeld beschreven, door controle van de vlamtemperatuur en door middel van een rekeninrichting continu plaats vinden.Ook bestaatechterde mogelijkheid, het vochtgehalte van de bijvoorbeeld door een compressor aangezogen lucht te controleren en door middel (voor elke schachtoven te bepalen) , vah ijkcurven 25 het vochtgehalte van de lucht op de waarde te brengen, welke tot de gewenste vlamtemperatuur leidt.The control can, as described in the exemplary embodiment, be carried out continuously by checking the flame temperature and by means of a calculating device. There is also the possibility of checking the moisture content of the air drawn in by a compressor, for example, and by means of (for each shaft furnace ), using calibration curves 25 to adjust the moisture content of the air to the desired flame temperature.

BAD ORIGINALBAD ORIGINAL

85003098500309

Claims

Method for controlling the flame temperature in shaft furnaces supplied with hot air via heaters, characterized in that the control is effected via a control of the moisture content of the fresh air blown into the wind heater 5 is becoming.

2. Process according to claim 1, characterized in that the flame temperature in the shaft furnace is checked, compared with a desired value and, depending on this, the fresh air is loaded with a more or less larger amount of water.

Process according to claim 1, characterized in that the moisture content of the fresh air is checked and brought to it by supplying controlled amounts of atomized water to an empirically obtained desired value, which leads to the desired flame temperature.

4. A method according to any one of claims 2 or .3, characterized in that the fresh air is loaded with water after a compression phase.

A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an increased amount of atomized water is supplied to the fresh air to reduce the flame temperature and to simultaneously increase the hydrogen content in the exhaust gas from the shaft furnace.

6. Process according to claim 1, characterized in that the fresh air is charged with water vapor, whereby the water is used in particular for the system's own energy for evaporation. BATH ORIGINAL 8500309