WO1991014791A1 - Verfahren und vorrichtung zum einblasen von kohlenstaub und sauerstoff in einen hochofen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum einblasen von kohlenstaub und sauerstoff in einen hochofen Download PDF

Info

Publication number
WO1991014791A1
WO1991014791A1 PCT/DE1991/000247 DE9100247W WO9114791A1 WO 1991014791 A1 WO1991014791 A1 WO 1991014791A1 DE 9100247 W DE9100247 W DE 9100247W WO 9114791 A1 WO9114791 A1 WO 9114791A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oxygen
coal dust
blow mold
blowing
coal
Prior art date
Application number
PCT/DE1991/000247
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Bosselmann
Manfred Greuel
Ferdinand Kaune
Original Assignee
Küttner Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Küttner Gmbh & Co. Kg filed Critical Küttner Gmbh & Co. Kg
Publication of WO1991014791A1 publication Critical patent/WO1991014791A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal

Definitions

  • the invention relates to a method for blowing coal dust, in particular in a dense-flow conveying method, into / through a blow mold of a blast furnace by means of at least one blow-in lance projecting into the blow mold using oxygen.
  • the invention further relates to a device for blowing coal dust, in particular fed in a dense phase conveying process, into / through a blow mold of a blast furnace by means of at least one blow-in lance projecting into the blow mold using oxygen, in particular for carrying out the aforementioned method.
  • a device for blowing coal dust in particular fed in a dense phase conveying process, into / through a blow mold of a blast furnace by means of at least one blow-in lance projecting into the blow mold using oxygen, in particular for carrying out the aforementioned method.
  • the blast furnace wind has hitherto usually been enriched with oxygen worldwide, which is added to the wind in front of the wind heaters and reaches the blast furnace via cowper, hot wind pipe, nozzle block and blow mold.
  • the procedural part of the above object is achieved in that the coal dust with the oxygen is already brought together directly in the mouth area of the blowing lance (s), and it has furthermore proven to be highly expedient according to the invention if the exit velocity of the coal ⁇ dust from the blowing lance (s) is preferably variable within wide limits, preferably between about 7 m / s and 30 m / s.
  • the exit velocity of the oxygen from the blowing lance - also preferably within wide limits - is variable, preferably between about 50 m / s and the respective speed of sound.
  • the solution to the device-related part of the above object is characterized by at least one injection lance to be introduced into a blow mold of a blast furnace with an inner tube for feeding the coal dust and an outer tube surrounding the inner tube with a gap, preferably concentrically, preferably concentrically, the oxygen in the annular gap is to be led.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention is that the free end of the inner tube is arranged offset inwards relative to the free end of the outer tube. Further preferred embodiments of the present invention are described in the subclaims.
  • the number of blow molds is just as fixed as the geometry in the blow mold range, the latter generally having already been established when the injection of coal dust was not yet thought of or was not thought to be possible .
  • the inner diameter of the blow molds can only be changed to an insignificant extent.
  • the maximum possible wind temperature results from the design of the cowper. Among these i.a. Given the specified boundary conditions, the speed in the blow mold is between approximately 140 and 200 m / s.
  • the heat flow density acting on the coal must be as large as possible so that the coal reaches the reaction temperature as quickly as possible. Furthermore, for rapid and intensive coal conversion, it is highly advantageous if the partial pressure of the oxygen in the vicinity of the coal is high, so that the two reactants are as closely related as possible.
  • the conversion of the coal can be described by the Arrhenius equation, which is known to establish the relationship between temperature, concentration and activation energy.
  • the convective heat transfer on the one hand and the heat transfer by radiation on the other hand are decisive for the heat exchange, the convective component being determined by the differential speed and the differential temperature and the radiation component being determined solely by the differential temperature, namely that which acts on the coal Radiation fraction essentially determined by the inner wall temperature of the blow mold.
  • the amount of heat radiated from the inner wall of the blow mold is constant at a certain wall temperature.
  • the radiation is essentially absorbed by the outer zone of the coal beam, so that a high coal temperature is quickly reached in this outer region and the coal passes through the various stages of the degassing.
  • the convective part of the heat transfer is essentially generated by the difference in speed between wind and coal.
  • the mass exchange caused by the reactants coal and oxygen takes place the faster the higher the temperature of the reactants.
  • the outgassed volatile constituents first burn in a gas / gas reaction at a rate approximately 10 higher than the subsequent gas / solid reaction between the oxygen and the solid carbon.
  • the volatile constituents burn in a boundary layer around the (solid) grain, this boundary layer preventing or at least complicating the access of oxygen to the solid carbon substance for a certain time. If the coal grain can leave the gas cloud around this boundary layer quickly by appropriate speed differences or if the gas cloud is blown away around the boundary layer, the heating process of the solid carbon substance continues before all volatile constituents have been outgassed; a higher coal turnover per unit of time is therefore possible.
  • the throttling provided for a dense-stream conveyance for controlling the conveying velocity and thus the exit velocity can be implemented upstream be arranged to the blowing lance, that is, not be formed by the blowing lance arranged in the blow mold, but lie outside the blow mold, so that the diameter of the blowing lance is thus freely variable within further limits.
  • An alternative to changing the outlet speed is to use several (ie at least two) blowing lances per blow mold, all of them by one Injection line from (namely from its narrow or throttling point) are supplied.
  • blowing lances per blow mold are used, these are preferably arranged according to the invention in such a way that the carbon and oxygen flows of the two blowing lances penetrate, which results in an intimate mixing of coal dust and oxygen during / after the discharge from the blowing lances.
  • the oxygen supplied through the annular gap of the blowing lances is preheated (for example by a suitable choice of the admission pressure and the gap geometry), at the same time protecting the coal flow in the lance from the upper temperature which to plastic areas and thus lead to caking in the lance tube.
  • the service life of the lance is also considerably increased by a suitable choice of the media speeds and the guiding of carbon and oxygen (at least approximately) up to the tip of the lance.
  • the oxygen introduced according to the invention via the blowing lance should essentially (only) serve to bring about a very early initial ignition and premature heating of the coal, and that the oxygen fed through the blowing lance does not determine this (and if it is economically more reasonable) Dimensioning is also not sufficient) to completely convert the coal (even only approximately).
  • the drawing shows a (coal) blowing lance generally designated 1 with an inner tube 2 for a dense flow conveying of coal dust and an outer tube 4 concentrically surrounding the inner tube 2 at a distance b with the formation of an annular gap 3, the one using the blowing lance 1 into a (not shown) blow mold of a (not shown) blast furnace additionally oxygen to be blown according to the invention flows through the annular gap 3 of a blowing lance 1 or a blow mold of the blast furnace.
  • Both the conveying speed and thus ultimately the exit speed of the carbon dust flowing through the inner tube 2 in a sealing flow as well as the flow rate of the oxygen flowing through the annular gap 3 are variable (in each case within wide limits), namely the coal dust exit speed between 7 and 30 m / s and the oxygen exit speed from the lower operating value of approximately 50 m / s to the respective speed of sound.
  • the exit velocity of the coal dust is controlled downstream of the mouth area 7 of the blowing lance 1 through a constriction in the coal dust line (not shown) which lies in front of the blowing lance 1.
  • the oxygen flow can be brought about with a swirl around the longitudinal central axis 8 of the blowing lance 1 and thus around the coal flow exiting from its inner tube 2, so that the above-described "sheathing" of the coal stream with oxygen (for the reasons described above) can be made even more stable.
  • a swirl device arranged in front of or in the annular gap 3

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einblasen von insbesondere in einem Dichtstrom-Förderverfahren zugeführtem Kohlenstaub in/durch eine Blasform eines Hochofens mittels wenigstens einer in die Blasform ragenden Einblaslanze unter Verwendung von Sauerstoff, wobei der Kohlenstaub mit dem Sauerstoff im Mündungsbereich (7) der Einblaslanze (1) unmittelbar zusammengeführt wird und die Austrittsgeschwindigkeiten des Kohlenstaubes und des Sauerstoffes vorzugsweise in weiten Grenzen veränderlich sind, und zwar bevorzugt unter Verwendung einer Einblaslanze (1) mit einem kohlenfördernden Innenrohr (2) und einem das Innenrohr unter Bildung eines Ringspaltes (3) konzentrisch umgebenden Außenrohr, wobei der Sauerstoff durch den Ringspalt (3) geführt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen von Kohlen¬ staub und Sauerstoff in einen Hochofen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einblasen von ins¬ besondere in einem Dichtstromz-Förderverfahren zugeführtem Kohlenstaub in/durch eine Blasform eines Hochofens mittels wenigstens einer in die Blasform ragenden Einblaslanze unter Verwendung von Sauerstoff.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Ein¬ blasen von insbesondere in einem Dichtstrom-Förderverfahren zugeführtem Kohlenstaub in/durch eine Blasform eines Hoch¬ ofens mittels wenigstens einer in die Blasform ragenden Einblaslanze unter Verwendung von Sauerstoff, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens. Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades bzgl. des Feinkoh¬ leumsatzes (Verbrennung und Vergasung) im Bereich der Blas¬ formen und der Wirbelzone eines Hochofens wird der Hochofen¬ wind weltweit bisher üblicherweise mit Sauerstoff angerei¬ chert, der dem Wind vor den Winderhitzern zugegeben wird und über Cowper, Heißwindleitung, Düsenstock und Blasform in den Hochofen gelangt.
Dabei wurde und wird ersichtlich davon ausgegangen, daß durch die (gegenüber Normalwind) gesteigerte Sauerstoffkon¬ zentration mehr Kohle umgesetzt werden kann, und daß die Höhe der Temperatur des sog. Formgases (welche durch die erforderliche Dissoziationsenergie der flüchtigen Bestand¬ teile der Kohle mit steigender Kohlemenge zunehmend ernied¬ rigt wird) wieder angehoben wird. Da die Verteilung der Feinkohle im Wind schon aufgrund der üblichen Blasformausge- staltungen sowie der Ausbildung bekannter Kohle-Einblaslan¬ zen nicht homogen ist, kann aber bisher - insbesondere bei Kohle-Einblasanlagen nach dem sog. Dichtstromverfahren - nur ein Teil des dem Wind zugesetzten (bzw. ohnehin im Wind enthaltenen) Sauerstoffs für den Feinkohleumsatz wirksam werden.
Es wurde erkannt, daß es zur Erhöhung der Feinkohle-Umsatz¬ rate erforderlich ist, die Temperatur der Reaktanden (soweit wie irgend möglich) anzuheben und/oder die Reaktionspartner so dicht wie irgend möglich zusammenzubringen und/oder die Verweilzeit der Reaktionspartner in der relevanten Zone zu maximieren, um auf diese Weise nicht nur die Reaktionsinten¬ sität zu erhöhen, sondern - mit dem gleichen Ziel einer Erhöhung des Feinkohle-Umsatzes - zugleich auch für dessen möglichst frühzeitigen Beginn zu sorgen bzw. die hierfür erforderlichen Voraussetzungen zu schaffen. Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu¬ grunde, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen der ein¬ gangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß der Wirkungsgrad des Feinkohleumsatzes erheblich zu steigern ist.
Die Lösung des verfahrensmäßigen Teils der vorstehenden Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Kohlenstaub mit dem Sauerstoff bereits im Mündungsbereich der Einblas¬ lanze(n) unmittelbar zusammengeführt wird, wobei es sich erfindungsgemäß weiterhin als höchst zweckmäßig herausge¬ stellt hat, wenn die Austrittsgeschwindigkeit des Kohlen¬ staubes aus der (den) Einblaslanze(n) vorzugsweise in weiten Grenzen veränderlich ist, und zwar bevorzugt zwischen etwa 7 m/s und 30 m/s.
Weiterhin hat es sich als höchst zweckmäßig herausgestellt, wenn (auch) die Austrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffs aus der Einblaslanze - ebenfalls bevorzugt in weiten Grenzen - veränderlich ist, und zwar bevorzugt zwischen ca. 50 m/s und jeweiliger Schallgeschwindigkeit.
Die Lösung des vorrichtungsmäßigen Teils der obigen Aufgabe ist gekennzeichnet durch wenigstens eine in eine Blasform eines Hochofens einzuführende Einblaslanze mit einem Innen¬ rohr zum Zuführen des Kohlenstaubes und einem das Innenrohr mit Abstand unter Bildung eines Ringspaltes - vorzugsweise konzentrisch - umgebenden Außenrohr, wobei der Sauerstoff in dem Ringspalt zu führen ist.
Dabei besteht eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung darin, daß das freie Ende des Innenroh¬ res relativ zum freien Ende des Außenrohres nach innen ver¬ setzt angeordnet ist. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfin¬ dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Aus der Zeitschrift "Steel Times", Februar 1990, S. 83 bis 86, ist eine Anordnung bekannt, die einen in das rückwärtige Ende einer Blasform eines Hochofens ragenden Mehrlochbrenner zeigt, dessen Arbeitsprinzip dem Prinzip eines konventionel¬ len Haushaitungs-Heizungsbrenners entspricht. Dieser Mehr¬ lochbrenner verbrennt Kohle stδchiometrisch bei sehr hoher Temperatur im Brenner selbst, wobei die Temperatur mittels Dampf geregelt wird. Die Verbrennungsgase gelangen aus dem Mehrlochbrenner durch die Blasform in den Hochofen.
Ganz abgesehen davon, daß auch bei dieser bekannten Anord¬ nung der Wirkungsgrad des Feinkohleumsatzes noch keineswegs zufriedenstellend ist, ist die Realisierung dieses Prinzips eines Feinkohleumsatzes an einem Hochofen ersichtlich kon¬ struktiv außerordentlich aufwendig.
Aus der Zeitschrift "Ironmaking and Steelmaking", 1988, Vol. 15, Nr. 8, S. 287 bis 292 ist es auch bereits allgemein bekannt, Kohlenstaub und Sauerstoff in einen Hochofen zu leiten, doch lehrt diese Druckschrift insoweit weder ein konkretes Verfahren noch auch eine hierfür geeignete Vor¬ richtung und läßt mithin offen, wie und wo dieses geschehen solle.
Aus der US-PS 3 758 090 ist schließlich noch ein Brenner für einen Hochofen bekannt, mit dem öl in der Windleitung zu verbrennen ist. Dieser bekannte Brenner ist jedoch zum Ein¬ blasen von Kohlenstaub und Sauerstoff in die Blasform(en) eines Hochofens ersichtlich nicht geeignet. Bevor die vorliegende Erfindung weiterhin erläutert wird, sei - zugleich anknüpfend an die oben erwähnten Erkenntnis¬ se, die Voraussetzung für die Erhöhung des Feinkohleumsatzes sind - zunächst noch allgemein angemerkt, daß ein Hochofen vor seiner Konstruktion zunächst einmal auf eine bestimmte Roheisenerzeugung, also eine bestimmte Roheisen-Produktions¬ menge je Zeiteinheit ausgelegt wird (bzw. ausgelegt worden ist) . Für diese vorgegebene Roheisenkapazität ist eine be¬ stimmte Sauerstoffmenge erforderlich, die dem Hochofen in konventioneller Weise mit dem Wind zugeführt wird.
Bei bereits vorhandenen Hochöfen liegt die Anzahl der Blas¬ formen ebenso fest wie die Geometrie im Blasfor breich, wobei letztere in aller Regel bereits festgelegt worden ist, als an eine Eindüsung von Kohlenstaub noch nicht gedacht wurde bzw. sie noch nicht für möglich gehalten worden ist. Der innere Durchmesser der Blasformen ist bekanntlich nur in unerheblichem Ausmaß veränderbar. Die maximal mögliche Wind¬ temperatur ergibt sich aus der Auslegung der Cowper. Unter diesen i.a. vorgegebenen Randbedingungen ergibt sich eine Geschwindigkeit in der Blasform zwischen ca. 140 und 200 m/s.
Bei Einführung des Kohleeinblasens mußte sich jeweils die Winkelstellung der hierfür verwendeten Einblaslanzen und deren (maximaler) Durchmesser an der vorliegenden Geometrie der Blasform und des Düsenstockes orientieren, wobei eine Stellung zu finden war, bei welcher zur Vermeidung eines unnötigen Blasformverschleißes die eingeblasene Kohle gegen die Blasformwandung prallt. Dabei sind abhängig von der gewählten Art des Einblasverfahrens (Dichtstrom- oder Flug¬ stromverfahren) i.a. nur relativ geringe Variationsmδglich- keiten gegeben. Eine installierte Einblaslanze endet i.d.R. etwa zwischen 30 und 50 cm vor der Blasformspitze. Damit steht nun aber er¬ sichtlich für die Verweilzeit der Kohle in der Blasform nur eine sehr kurze Zeit zur Verfügung. Der Wind legt diese Strecke in ca. 0,002 bis 0,003 s zurück. Diese äußerst kurze Zeitspanne ist aber nun - wie bereits angedeutet - maßgebend für den Wärme- und Stoffaustausch. Dabei ist in diesem Zus¬ ammenhang ersichtlich die Anfangsgeschwindigkeit des einge¬ blasenen Kohlenstaubes sehr entscheidend, da dieser auf die Windgeschwindigkeit beschleunigt werden muß und hierfür zwangsläufig eine bestimmte Zeit benötigt wird.
Um die eingeblasene Kohle schnell und intensiv umsetzen zu können, muß die auf die Kohle wirkende Wärmestromdichte möglichst groß sein, damit die Kohle möglichst schnell auf Reaktionstemperatur kommt. Weiterhin ist es für eine schnel¬ le und intensive Kohleumsetzung höchst vorteilhaft, wenn der Partialdruck des Sauerstoffes in der Nähe der Kohle groß ist, damit die beiden Reaktionspartner möglichst eng beein- ander sind.
Der Umsatz der Kohle kann durch die Arrhenius-Gleichung beschrieben werden, die bekanntlich den Zusammenhang zwi¬ schen Temperatur, Konzentration und Aktivierungsenergie herstellt.
Für den Wärmeaustausch ist bekanntlich einerseits der kon- vektive Wärmeübergang und andererseits der Wärmeübergang durch Strahlung maßgebend, wobei der konvektive Anteil durch die Differenzgeschwindigkeit und die Differenztemperatur und der Strahlungsanteil durch die Differenztemperatur allein bestimmt wird, und zwar wird der auf die Kohle einwirkende Strahlungsanteil im wesentlichen durch die Innenwandtempe¬ ratur der Blasform bestimmt. Der von der Innenwand der Blas¬ form abgestrahlte Wärmebetrag ist bei einer bestimmten Wand¬ temperatur konstant. Die Strahlung wird im wesentlichen von der Außenzone des Kohlestrahles absorbiert, so daß in diesem äußeren Bereich schnell eine hohe Kohletemperatur erreicht wird und die Kohle dabei die verschiedenen Stufen der Entga¬ sung durchläuft. Der konvektive Anteil des Wärmeübergangs wird im wesentlichen durch die Differenzgeschwindigkeit zwischen Wind und Kohle erzeugt.
Der durch die Reaktionspartner Kohle und Sauerstoff bewirkte Stoffaustausch geht um so schneller vor sich je höher die Temperatur der Reaktionspartner ist. Dabei verbrennen zu¬ nächst die ausgegasten flüchtigen Bestandteile in einer Gas/Gas-Reaktion mit einer ca. 10 höheren Geschwindigkeit als die nachfolgende Gas/Feststoff-Reaktion zwischen dem Sauerstoff und dem festen Kohlenstoff. Die flüchtigen Be¬ standteile verbrennen in einer Grenzschicht um das (feste) Korn, wobei diese Grenzschicht eine gewisse Zeit den Sauer¬ stoffzutritt zu der festen Kohlenstoffsubstanz verhindert oder zumindest erschwert. Wenn das Kohlekorn die Gaswolke um diese Grenzschicht durch entsprechende Geschwindigkeitsdif¬ ferenzen schnell verlassen kann bzw. wenn die Gaswolke um die Grenzschicht weggeblasen wird, geht der Aufheizprozeß der festen KohlenstoffSubstanz weiter, ehe alle flüchtigen Bestandteile ausgegast sind; es ist also je Zeiteinheit ein höherer Kohleumsatz möglich.
Um die vorstehenden und obigen Erkenntnisse mit Blick auf die obige Aufgabe und deren Lösung zu optimieren, ist es mithin zweckmäßig, wenn die oben genannten Bedingungen für die angestrebte Erhöhung des Kohleumsatzes (Anhebung der Reaktandentemperatur; inniges Zusammenbringen der Reaktions¬ partner; Maximierung der Verweilzeit der Reaktionspartner in der relevanten Zone) nicht nur alternativ, sondern kumulativ beachtet und berücksichtigt werden, wenn also der Sauerstoff mit der Kohle so nahe wie irgend möglich zusammengebracht wird, u n d wenn die Differenzgeschwindigkeit zwischen Kohle und Gas möglichst groß gemacht wird, um den konvekti- ven Wärmeübergang positiv zu beeinflussen und auch das "Weg¬ spülen" der Grenzschicht, in der die flüchtigen Bestandteile zunächst umgesetzt werden, zu begünstigen, u n d wenn die Kohlewolke in der Blasform so groß wie möglich gemacht wird, damit der Wärmeübergang und der StoffUmsatz optimiert werden, u n d wenn schließlich die Verweilzeit der Kohle in der Blasform möglichst groß ist, damit eine größtmögliche Aufheizung des Kohlestroms zu erreichen ist.
Um die - wie ausgeführt - erfindungsgemäß bevorzugt vorgese¬ hene Veränderung der Austrittsgeschwindigkeit des Kohlestro¬ mes aus der Einblaslanze in weiten Grenzen zu realisieren, kann die bei einer Dichtstrom-Förderung zur Steuerung der Fördergeschwindigkeit und damit der Austrittsgeschwindigkeit vorgesehene, zweckmäßigerweise als Engstelle ausgebildete Drosselung stromaufwärts zu der Einblaslanze angeordnet sein, also nicht durch die in der Blasform angeordnete Ein¬ blaslanze gebildet sein, sondern außerhalb der Blasform liegen, so daß der Durchmesser der Einblaslanze damit in weiteren Grenzen frei variabel ist.
Eine Alternative zur Veränderung der Austrittsgeschwindig¬ keit besteht in der Verwendung von mehreren (also wenigstens zwei) Einblaslanzen je Blasform, die sämtlichst von einem Einblasstrang aus (nämlich von dessen Eng- bzw. Drossel¬ stelle) versorgt werden.
Die bereits beschriebene erfindungsgemäße Verwendung einer konzentrischen Doppelrohr-Einblaslanze mit Ringspalt ermög¬ licht, den im Ringspalt geführten Sauerstoff mit hoher Ge¬ schwindigkeit relativ zum Kohlestrom austreten zu lassen, wobei sich die Sauerstoff-Austrittsgeschwindigkeit ggf. bis zur Schallgeschwindigkeit steigern läßt, die sich bei den jeweils herrschenden Betriebsbedingungen bzgl. Temperatur und Druck ergeben.
Bei einer Verwendung von wenigstens zwei Einblaslanzen je Blasform werden diese erfindungsgemäß bevorzugt so angeord¬ net, daß sich die Kohle- und Sauerstoffströme der beiden Einblaslanzen durchdringen, wodurch eine innige Vermischung von Kohlenstaub und Sauerstoff beim/nach dem Austritt aus den Einblaslanzen ergibt.
Als höchst vorteilhaft hat es sich weiterhin ergeben, wenn der durch den Ringspalt der Einblaslanzen zugeführte Sauer¬ stoff (bspw. durch eine entsprechend Wahl des Vordruckes und der Spaltgeometrie) vorgewärmt wird, wobei zugleich der Kohlestrom in der Lanze vor Obertemperatur zu schützen ist, die zu plastischen Bereichen und damit zu Anbackungen im Lanzenrohr führen würde/könnte. Durch eine geeignete Wahl der Mediengeschwindigkeiten und die (zumindest annähernd) bis zur Lanzenspitze getrennte Führung von Kohle und Sauer¬ stoff wird außerdem die Standzeit der Lanze beachtlich er¬ höht.
Durch den Umstand, daß der Kohlestrom erfindungsgemäß gleichsam von dem parallel eingeblasen Sauerstoff "umman¬ telt" wird, wird erfindungsgemäß über eine erheblich längere Flugstrecke eine deutlich höhere Sauerstoffkonzentration aufrechterhalten als dieses im Wind vorbekannter vergleich¬ barer Verfahren bzw. Einrichtungen der Fall ist, ehe sich die Sauerstoffkonzentration dann über einen Queraustausch durch Konzentrationsdifferenzen, Diffusion oder einfache Vermischungsvorgänge in Folge der verwirbelten Windströmung abbaut oder durch eine Umwandlung mit Kohlenwasserstoffen.
Es sei nochmals verdeutlicht, daß der erfindungsgemäß über die Einblaslanze herangeführte Sauerstoff im wesentlichen (nur) dazu dienen soll, eine sehr frühe Initialzündung sowie eine vorzeitige Aufheizung der Kohle herbeizuführen, und daß der durch die Einblaslanze zugeführte Sauerstoff nicht dazu bestimmt (und bei wirtschaftlich vernünftiger Dimensionie¬ rung auch nicht ausreichend) ist, die Kohle (auch nur annä¬ hernd) vollständig umzusetzen.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete (Kohle-)Einblaslanze mit einem Innenrohr 2 für eine Dicht¬ stromförderung von Kohlenstaub und einem das Innenrohr 2 mit Abstand b unter Bildung eines Ringspaltes 3 konzentrisch umgebenden Außenrohres 4, wobei der mittels der Einblas¬ lanze 1 in eine (nicht dargestellte) Blasform eines (nicht dargestellten) Hochofens erfindungsgemäß zusätzlich einzu¬ blasende Sauerstoff jeweils durch den Ringspalt 3 einer Einblaslanze 1 bzw. eine Blasform des Hochofens strömt.
Es ist erkennbar, daß das freie Ende des Innenrohres 2 rela¬ tiv zum freien Ende des Außenrohres 4 um einen Abschnitt a nach innen versetzt ist, daß also das Außenrohr 4 der Ein¬ blaslanze 1 über das Innenrohr 2 entsprechend vorsteht. Diese Maßnahme begünstigt den angestrebten unverzüglichen innigen Kontakt zwischen dem aus der Mündung 7 der Einblas¬ lanze 1 aus deren Innenrohr 2 austretenden Kohlenstaub und dem aus dem Ringspalt 3 austretenden Sauerstoff.
Sowohl die Fördergeschwindigkeit und damit letztlich die Austrittsgeschwindigkeit des durch das Innenrohr 2 in einer Dichtstro fδrderung strömenden Kohlenstoffstaubes als auch die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Ringspalt 3 strö¬ menden Sauerstoffes sind (jeweils in weiten Grenzen) verän¬ derlich, und zwar die Kohlenstaub-Austrittsgeschwindigkeit zwischen 7 und 30 m/s und die Sauerstoff-Austrittsgeschwin¬ digkeit von dem bei etwa 50 m/s liegenden unteren Betriebs¬ wert bis zur jeweiligen Schallgeschwindigkeit.
Die Steuerung der Austrittsgeschwindigkeit des Kohlenstaubes erfolgt stromabwärts zum Mündungsbereich 7 der Einblaslanze 1 durch eine Engstelle in der (nicht dargestellten) Kohlen¬ staubleitung, die vor der Einblaslanze 1 liegt.
Durch eine vor oder im Ringspalt 3 angeordnete Dralleinrich¬ tung kann die Sauerstoffstrδmung mit einem Drall um die Längsmittelachse 8 der Einblaslanze 1 und damit um die aus deren Innenrohr 2 austretende Kohlströmung gebracht werden, so daß die oben beschriebene "Umrαantelung" des Kohlestroms mit Sauerstoff (aus den oben beschriebenen Gründen) noch stabiler gestaltet werden kann. Während des Betriebes kommt es - wie ausgeführt - bereits im Mündungsbereich 7 der Ein¬ blaslanze 1 zu einer extrem frühen Initialzündung, die mit¬ hin noch innerhalb des Blasformraumes erfolgt. Da der Kohlenstaub und der Sauerstoff bis zu ihrem Zusammen¬ treffen im Mündungsbereich 7 voneinander getrennt geführt werden, wobei der außen am kohleführenden Innenrohr 2 (mit erheblich höherer Geschwindigkeit) vorbeistrδmende Sauer¬ stoff gleichzeitig ein hervorragendes Kühlmedium darstellt und damit auch die Standzeit der Einblaslanze insgesamt erhöht, kommt es auch nicht etwa zu einer Verbrennung der Einblaslanze.
BEZUGSZEICHENLISTE (LIST OF REFERENCE NUMERALS)
Figure imgf000015_0001

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Einblasen von insbesondere in einem Dicht¬ strom-Förderverfahren zugeführtem Kohlenstaub in/durch eine Blasform eines Hochofens mittels wenigstens einer in die Blasform ragenden Einblaslanze unter Verwendung von Sauer¬ stoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstaub mit dem Sauerstoff im Mündungsbereich (7) der Einblaslanze (1) unmit¬ telbar zusammengeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsgeschwindigkeit des Kohlenstaubes aus der Einblas¬ lanze (1) - vorzugsweise in weiten Grenzen - veränderlich ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsgeschwindigkeit des Kohlenstaubes zwischen ca. 7 m/s und 30 m/s veränderlich ist.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Austrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffes aus der Einblaslanze (1) - vorzugsweise in weiten Grenzen - ver¬ änderlich ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Austrittsgeschwindigkeit zwischen ca. 50 m/s und jeweiliger Schallgeschwindigkeit veränderlich ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsgeschwin- digkeit des Kohlenstaubes durch Drosselung der Förderge¬ schwindigkeit stromabwärts zu der Einblaslanze (1) erfolgt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Sauer- stoffstrδmung oder/und der Kohlenstaubstrom einem Drall un¬ terworfen wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff vor dem Austritt aus der Einblaslanze (1) vorgewärmt wird.
9. Vorrichtung zum Einblasen von insbesondere in einem Dicht- strom-Fδrderverfahren zugeführten Kohlenstaub in/durch eine Blasform eines Hochofens mittels wenigstens einer in die Blasform ragenden Einblaslanze unter Verwendung von Sauer¬ stoff, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekenn¬ zeichnet durch wenigstens eine in die Blasform des Hochofens einzuführende Einblaslanze (1) mit einem Innenrohr (2) zum Zuführen des Kohlenstaubes und einem das Innenrohr (2) mit Abstand (b) unter Bildung eines Ringspaltes (3) konzentrisch umgebenden Außenrohr (4) , wobei der Sauersto f in dem Ring¬ spalt (3) geführt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Innenrohres (2) relativ zum freien Endes des Außenrohres (4) um einen Abschnitt (a) nach innen ver¬ setzt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durc eine als Drosselstelle ausgebildete Einrichtung zum Einstel¬ len der Fördergeschwindigkeit des Kohlenstaubes.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle vor der Blasform angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle vor der Einblaslanze (1) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis
13, gekennzeichnet durch eine Drallerzeugungseinrichtung, mittels welcher der sauerstoffstrδmung oder/und die Kohlen- staubstrδmung ein Drall zur Längsmittelachse (8) der Ein¬ blaslanze (1) einzuprägen ist.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zum Verändern der Austrittsgeschwindigkeit des Kohlenstaubes je Blasform wenigstens zwei Einblaslanzen (1) vorgesehen sind, die beide von der Drosselstelle eines einzigen Einblasstranges versorgt werden.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Einblaslanzen (1, 1) einer Blasform so angeordnet sind, daß sich die Kohle- und Sauerstoffströme der Einblaslanzen (1, 1) wenigstens teilweise durchdringen.
PCT/DE1991/000247 1990-03-20 1991-03-20 Verfahren und vorrichtung zum einblasen von kohlenstaub und sauerstoff in einen hochofen WO1991014791A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904008963 DE4008963C1 (de) 1990-03-20 1990-03-20
DEP4008963.0 1990-03-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1991014791A1 true WO1991014791A1 (de) 1991-10-03

Family

ID=6402660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1991/000247 WO1991014791A1 (de) 1990-03-20 1991-03-20 Verfahren und vorrichtung zum einblasen von kohlenstaub und sauerstoff in einen hochofen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0447908A1 (de)
DE (1) DE4008963C1 (de)
WO (1) WO1991014791A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4136274A1 (de) * 1991-11-04 1993-05-06 Kortec Ag, Zug, Ch Verfahren und vorrichtung zum schutz einer in einer heisswindleitung eines hochofens angeordneten einblasvorrichtung
EP0576869A2 (de) * 1992-07-01 1994-01-05 Paul Wurth S.A. Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen von Kohlenstaub in einen Hochofen

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU91264B1 (en) * 2006-07-12 2008-01-14 Wurth Paul Sa Pulverized coal injection lance
LU91543B1 (en) 2009-03-24 2010-09-27 Wurth Paul Sa Tuyere stock arrangement for a blast furnace and method for operating a blast furnace
LU91691B1 (en) 2010-05-26 2011-11-28 Wurth Paul Sa Tuyere stock arrangement of a blast furnace
DE102014216336A1 (de) 2014-08-18 2016-02-18 Küttner Holding GmbH & Co. KG Verfahren zum Einblasen von Ersatzreduktionsmitteln in einen Hochofen
DE102018113774A1 (de) * 2018-06-08 2019-12-12 Aktien-Gesellschaft der Dillinger Hüttenwerke Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen eines Ersatzreduktionsmittels in einen Hochofen

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU38966A1 (de) *
LU39431A1 (de) * 1959-12-24 1961-01-18
FR1259738A (fr) * 1960-06-11 1961-04-28 British Iron Steel Research Procédé et appareil pour la fabrication de fonte dans un haut-fourneau
EP0044096A1 (de) * 1980-07-14 1982-01-20 Paul Wurth S.A. Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen fester Brennstoffe in die Heissluftleitung eines Schachtofens
WO1986005520A1 (en) * 1985-03-14 1986-09-25 British Steel Corporation Improvements in or relating to ironmaking by means of a smelting shaft furnace
JPS62142707A (ja) * 1985-12-17 1987-06-26 Kawasaki Steel Corp 高炉の粉粒体吹込み方法
JPS62142706A (ja) * 1985-12-17 1987-06-26 Kawasaki Steel Corp 高炉内への粉粒体吹込み方法
JPS62192509A (ja) * 1986-02-17 1987-08-24 Kobe Steel Ltd 高炉の微粉炭吹込み方法
JPS62263906A (ja) * 1986-05-12 1987-11-16 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉羽口からの微粉炭吹込み方法
EP0278221A1 (de) * 1987-01-09 1988-08-17 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Hochofenblasform
JPH0192304A (ja) * 1987-05-30 1989-04-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉の微粉炭吹込み用ノズル

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3758090A (en) * 1971-03-26 1973-09-11 Nippon Kokan Kk Combustion apparatus for blast furnaces
BE1001238A6 (fr) * 1987-12-03 1989-08-29 Centre Rech Metallurgique Procede de reduction des minerais dans un four a cuve.

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU38966A1 (de) *
LU39431A1 (de) * 1959-12-24 1961-01-18
FR1259738A (fr) * 1960-06-11 1961-04-28 British Iron Steel Research Procédé et appareil pour la fabrication de fonte dans un haut-fourneau
EP0044096A1 (de) * 1980-07-14 1982-01-20 Paul Wurth S.A. Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen fester Brennstoffe in die Heissluftleitung eines Schachtofens
WO1986005520A1 (en) * 1985-03-14 1986-09-25 British Steel Corporation Improvements in or relating to ironmaking by means of a smelting shaft furnace
JPS62142707A (ja) * 1985-12-17 1987-06-26 Kawasaki Steel Corp 高炉の粉粒体吹込み方法
JPS62142706A (ja) * 1985-12-17 1987-06-26 Kawasaki Steel Corp 高炉内への粉粒体吹込み方法
JPS62192509A (ja) * 1986-02-17 1987-08-24 Kobe Steel Ltd 高炉の微粉炭吹込み方法
JPS62263906A (ja) * 1986-05-12 1987-11-16 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉羽口からの微粉炭吹込み方法
EP0278221A1 (de) * 1987-01-09 1988-08-17 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Hochofenblasform
JPH0192304A (ja) * 1987-05-30 1989-04-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉の微粉炭吹込み用ノズル

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Patent Abstracts of Japan, Band 11, Nr. 369 (C-461)(2816), 2. Dezember 1987; & JP-A-62142706 (KAWASAKI STEEL CORP.) 26. Juni 1987 *
Patent Abstracts of Japan, Band 11, Nr. 369 (C-461)(2816), 2. Dezember 1987; & JP-A-62142707 (KAWASAKI STEEL CORP.) 26. Juni 1987 *
Patent Abstracts of Japan, Band 12, Nr. 148 (C-493)(2995), 7. Mai 1988; & JP-A-62263906 (SUMITOMO METAL IND.) 16. November 1987 *
Patent Abstracts of Japan, Band 12, Nr. 47 (C-475)(2894), 12. Februar 1988; & JP-A-62192509 (KOBE STEEL) 24. August 1987 *
Patent Abstracts of Japan, Band 13, Nr. 302 (C-616)(3650), 12. Juli 1989; & JP-A-01092304 (SUMITOMO METAL IND.) 11. April 1989 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4136274A1 (de) * 1991-11-04 1993-05-06 Kortec Ag, Zug, Ch Verfahren und vorrichtung zum schutz einer in einer heisswindleitung eines hochofens angeordneten einblasvorrichtung
WO1993009254A1 (de) * 1991-11-04 1993-05-13 Kortec Ag Verfahren und vorrichtung zum schutz einer in einer heisswindleitung eines hochofens angeordneten einblasvorrichtung
US5403378A (en) * 1991-11-04 1995-04-04 Kortec Ag Method and apparatus for protecting an injection device disposed in a hot blast conduit of a blast furnace
EP0576869A2 (de) * 1992-07-01 1994-01-05 Paul Wurth S.A. Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen von Kohlenstaub in einen Hochofen
EP0576869A3 (de) * 1992-07-01 1994-03-09 Wurth Paul Sa
US5451034A (en) * 1992-07-01 1995-09-19 Paul Wurth S.A. Device for the injection of pulverized coal into a blast furnace crucible

Also Published As

Publication number Publication date
EP0447908A1 (de) 1991-09-25
DE4008963C1 (de) 1991-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69906125T2 (de) Integrierte vorrichtung zum einspritzen von technologischen gasen und feststoffen sowie verfahren zur anwendung dieser vorrichtung zum behandeln metallischer schmelzen
DE60305321T2 (de) Injektorbrenner für metallurgische schmelzgefässe
DE69922441T2 (de) Kohärenter Überschallgasstrahl zum Zuführen von Gas in eine Flüssigkeit
DE60004424T2 (de) Lanze mit kohärentem Mehrfachstrahl
DE68915298T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nachverbrennung.
DE2527618C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung von Kohlenstaub
DE69730702T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur verbrennung von brennstoff
DE3327597A1 (de) Verfahren und brenner zum verbrennen von fluessigen oder gasfoermigen brennstoffen unter verminderter bildung von nox
DE60129961T2 (de) Direktschmelzungsverfahren und -vorrichtung
EP0095103A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch partielle Oxidation von Kohle-Wasser-Suspensionen
EP1466022A1 (de) VERFAHREN ZUR PYROMETALLURGISCHEN BEHANDLUNG VON METALLEN, METALLSCHMELZEN UND/ODER SCHLACKEN SOWIE EINE INJEKTORVORRICHTUNG
EP0177090A2 (de) Vorrichtung zur Erzeugung zündfähiger Feststoff/Gas-Suspensionen
AT411363B (de) Einrichtung zum schmelzen von stäuben
DE4102189C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Eingabe reagierender Substanzen in einen Schmelzofen
WO1991014791A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum einblasen von kohlenstaub und sauerstoff in einen hochofen
DE60201780T2 (de) Metallfeinungsverfahren, insbesondere zweistufiges Sauerstoffaufblasverfahren
EP1481101A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen stahlherstellung unter einsatz von metallischen einsatzmaterialien
DE1020139B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Furnace-Russ
DE3047541C2 (de) Blasform zum Flammspritzen
DE3441358A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur partiellen verbrennung und vergasung von kohlenstoffhaltigem material
DE2309821C2 (de) Verfahren und Brenner zur Herstellung einer hauptsächlich Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasmischung
DE3111913A1 (de) Verfahren und analge zur russherstellung
DE1814615C (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb von Schachtofen, insbesondere von Hochofen
DE2321853B2 (de) Verfahren und Düse zum Behandeln von Metallschmelzen mit Fluidstrahler!
DE10103535A1 (de) Gasbrenner

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BR JP SU US