WO1999046411A1 - Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen und/oder stahlvorprodukten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen und/oder stahlvorprodukten Download PDF

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WO1999046411A1
WO1999046411A1 PCT/EP1999/001248 EP9901248W WO9946411A1 WO 1999046411 A1 WO1999046411 A1 WO 1999046411A1 EP 9901248 W EP9901248 W EP 9901248W WO 9946411 A1 WO9946411 A1 WO 9946411A1
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Herbert Mizelli
Josef Stockinger
Kurt Wieder
Johann Wurm
Parviz Zahedi
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Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
Deutsche Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh
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    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of molten pig iron and / or steel precursors from feedstocks formed by iron oxide-containing substances and optionally additives, preferably in the form of pellets and / or pellets, the feedstocks being reduced to sponge iron in a reduction zone, the sponge iron in one Melting gasification zone with the supply of dried solid carbon carriers and with the supply of oxygen-containing gases melted and a CO and H 2 -containing reducing gas is generated, which is introduced into the reduction zone, converted there and withdrawn from the reduction zone and subjected to a gas scrubbing, and optionally as Export gas is supplied to a consumer.
  • the invention further relates to a plant for carrying out the method according to the invention.
  • AT PS 380 697 proposes preheating coal with blown top gas. This creates an increased effort for the construction and operation of such a system, since additional influences during the operation of the melting gasifier and the reduction furnace must be taken into account. In addition, part of the energy of the blast furnace gas is used to dry the coal, thus reducing the efficiency of the system.
  • a method is known from EP 0 498 289 A1 for drying coal which is supplied to melting or coal gasifiers with excess energy which is obtained when coupled to a gas and steam turbine power plant.
  • excess energy is taken from an auxiliary unit and fed to a coal dryer via a fluid by means of heat extraction.
  • the surplus energy can also be one of the top gas Reduction furnace can be removed.
  • a disadvantage of this method is that the excess energy, for example of the top gas, is fed to the actual drying medium via a total of two heat exchanges. This requires an increased effort for the construction and operation of such a system and deteriorates the efficiency due to the inevitable heat losses during heat exchange.
  • Another disadvantage of the proposed method is that a dryer is used for drying the coal. On the one hand, this requires increased equipment and operational expenditure, on the other hand, heat losses of the dried and preheated coal occur during their transport from the dryer to the gasifier.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method of the type mentioned at the outset which avoids or substantially reduces the disadvantages of the prior art mentioned above.
  • the process is intended to ensure effective, energy-utilizing coal drying and preheating, while requiring less equipment and operating outlay.
  • the sensible heat of the dried and heated carbon carriers is to be used to improve the energy balance of the melter gasifier.
  • the heated heat exchange fluid is brought into direct contact with the carbon carriers to be dried, optimal energy utilization is guaranteed.
  • a corresponding, closely spaced arrangement of the heat exchange and drying process can minimize line losses.
  • an inert gas or inert gas mixture is used as the heat exchange fluid, which is chemically inert to the carbon carrier and the reducing gas under the conditions of drying.
  • nitrogen in particular technical nitrogen such as is obtained from an air separation plant, is used for this.
  • technical nitrogen is preferred because, due to its negligible oxygen content, higher drying temperatures can be achieved and therefore less heat exchange fluid is required overall.
  • large amounts of oxygen and therefore an air separation plant are generally required for the smelting reduction process anyway. Therefore nitrogen is readily available and inexpensive.
  • cooled and purified process gas is used as the heat exchange fluid, which process gas is expediently formed by reducing gas containing CO and H 2 , for example a partial flow of the export gas.
  • the method according to the invention is therefore not restricted to the use of nitrogen or export gas as the heat exchange fluid.
  • every gas in the process can be used as a heat exchange fluid, provided that it behaves sufficiently inert, as mentioned above.
  • the gas to be used as the heat exchange fluid must be of sufficient purity, in particular free from dust.
  • the solid carbon carriers are advantageously dried in a manner known per se using a countercurrent process.
  • the heat content of the heat exchange fluid can be used in this way in a particularly energy-saving manner.
  • other drying processes which work, for example, according to the cross-flow or direct-current process can also be used.
  • Lumpy carbon carriers in particular lumpy coal and / or lumpy coke and / or carbon-containing pellets and / or carbon-containing briquettes, are expediently used as solid carbon carriers to be dried or intended for use in the melt-down gasification zone.
  • the grain size of the carbon carriers is about 8 to 50 mm. Smaller or larger grain sizes on the one hand do not meet the requirements of the melt-down gasification zone, but in particular with smaller grain sizes there is no longer sufficient gas permeability of the carbon carriers, with larger ones a homogeneous drying effect of the process according to the invention is no longer guaranteed.
  • the heat exchange fluid is circulated between the heat exchange and drying process. Since the heat exchange fluid resulting from the drying of the carbon carriers is loaded with a certain dust load, it is expediently subjected to gas scrubbing after drying
  • the top gas is dedusted in a hot state, in particular filtered hot, before it is heat-exchanged with the heat exchange fluid of the heat exchanger result by hot dedusting of the top gas
  • the temperature of the heat exchange fluid is expediently set to an allowable temperature range after it has been exchanged with the top gas. This temperature range is dependent on the type of coal used and is approximately 100-200 ° C.
  • This temperature range is advantageously set by supplying a partial flow of non-heat-exchanged heat exchange fluid into the heated heat exchange fluid, the temperature of the resulting mixed gas being measured and, depending on this, the supply of non-heat exchanged heat exchange fluid being regulated
  • the invention also relates to a plant which is suitable for carrying out the method according to the invention
  • the feed line connecting the melter gasifier for solid carbon carriers, with feed lines for oxygen-containing gases opening into the melter gasifier and a racking for pig iron and slag provided on the melter gasifier is characterized in that a heat exchanger is provided in the top gas discharge line and the heat exchanger on the outlet side with the charging bunk
  • this system according to the invention it is possible for the first time to use the sensible heat of the top gas without appreciable heat losses for drying the solid carbon carriers provided for the melter gasifier.
  • the system according to the invention makes it possible for the first time to save a separate dryer for the solid carbon carriers, since drying is carried out directly in the charging bunker. This also makes it possible for the first time to use the sensible heat of the dried and heated carbon carriers in the melter to improve its energy balance, since heat losses that occur during transport from a dryer to the charging bunker also no longer occur.
  • the charging bunker is connected to the supply line of the heat exchange fluid by means of a return line. This makes it possible to circulate the heat exchange fluid largely without loss of volume.
  • the return line connecting the charging bunker to the supply line advantageously has a gas cleaning device, in particular a gas scrubber. Since the heat exchange fluid leaving the charging bunker has a certain dust load and a moisture content, it is advantageous to dedust the heat exchange fluid before entering the heat exchanger and to discharge the moisture out of the circuit. Also an in This fan arranged in this line is thereby protected against the abrasive effect of the dust carried along.
  • a hot gas filter is provided in the top gas discharge line upstream of the heat exchanger in order to dedust the top gas before it enters the heat exchanger and to avoid the problems resulting from such a dust load, such as, for example, misplacement and clogging of the heat exchanger .
  • the system according to the invention expediently has a temperature bypass line containing a control valve, which connects the line for heat exchange fluid to be exchanged with the line for heated heat exchange fluid. Depending on the desired end temperature of the heat exchange fluid, the mixture of the two heat exchange fluid flows is controlled by means of the control valve.
  • a reduction reactor designed as a shaft furnace i.e. in its reduction zone 2, 3 pieces of iron oxide-containing feedstocks, such as ore 4, are charged from above via a feed line, optionally with unfired additives 5.
  • the shaft furnace 1 is connected to a melter gasifier 6, in which a reduction gas is generated from carbon carriers and oxygen-containing gas, which is fed to the shaft furnace 1 via a feed line 7 and flows through it in counterflow to the starting materials 4, 5.
  • a gas cleaning device 8 is provided in the feed line 7. Cooled reducing gas is added to the reducing gas for temperature adjustment (not shown).
  • Undried, solid, lumpy carbon carriers 10 are demanded from a storage bunker 9 into a charging bunker 11, where they are dried.
  • the dry carbon carriers 12 are conveyed into the melter gasifier 6 or its melter gasification zone 14 via a conveyor device 13.
  • the melter gasifier 6 has feed lines 15 for oxygen-containing gases. In the meltdown gasifier 6 collect below the meltdown gasification zone 14 molten pig iron 16 and molten slag 17 which are tapped off by means of a tap 18.
  • the melter gasifier 6 At the upper part of the shaft furnace 1 there is a discharge line 20 for the top gas generated in the reduction zone.
  • This top gas is fed to a gas cleaning device designed as a scrubber 21 to remove residual dust and water vapor.
  • the top gas cleaned in the scrubber 21 may be available to another consumer as an export gas after CO 2 elimination (not shown).
  • a heat exchanger 22 is provided in the top gas discharge line 20, to which heat exchange fluid is supplied via a supply line 23 by means of a blower 24 arranged therein.
  • a hot gas filter 25 is arranged in the top gas discharge line 20, through which the top gas is dedusted before it enters the heat exchanger 22.
  • Heated heat exchange fluid is supplied via a line 26 to the lower part of the charging bunker 11.
  • the cooled heat exchange fluid is withdrawn from the charging bunker 11 via a return line 27, fed to a gas scrubber 28, withdrawn from the latter and reintroduced into the supply line 23.
  • a temperature bypass line 29 branches off from the supply line 23, via which the admixture of cold heat exchange fluids into the line 26 is regulated by means of a control valve 30 located therein.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, but also encompasses all means known to the person skilled in the art which can be used to implement the invention.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen und/oder Stahlvorprodukten aus von eisenoxidhaltigen Stoffen und gegebenenfalls Zuschlagstoffen, vorzugsweise jeweils in Stück- und/oder Pelletform gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe in einer Reduktionszone zu Eisenschwamm reduziert werden, der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone unter Zufuhr von getrockneten festen Kohlenstoffträgern und unter Zufuhr sauerstoffhaltiger Gase erschmolzen und ein CO- und H2-haltiges Reduktionsgas erzeugt wird, welches in die Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas aus der Reduktionszone abgezogen und einer Gaswäsche unterzogen, und gegebenenfalls als Exportgas einem Verbraucher zugeführt wird. Das aus der Reduktionszone abgezogene Topgas wird - bevor es gewaschen wird - unter Ausnutzung seiner fühlbaren Wärme mit einem Wärmeaustauschfluid wärmegetauscht und feste Kohlenstoffträger, welche für die Zufuhr in die Einschmelzvergasungszone vorgesehen sind, mit dem erwärmten Wärmeaustauschfluid getrocknet. Die Erfindung betrifft weiters eine Anlage zur Durchführung der Verfahrens.

Description

Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen und/oder Stahlvorprodukten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen und/oder Stahlvorprodukten aus von eisenoxidhältigen Stoffen und gegebenenfalls Zuschlagstoffen, vorzugsweise jeweils in Stück- und/oder Pelletform, gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe in einer Reduktionszone zu Eisenschwamm reduziert werden, der Eisenschwamm in einer Einschmelzvergasungszone unter Zufuhr von getrockneten festen Kohlenstoffträgern und unter Zufuhr sauerstofr ältiger Gase erschmolzen und ein CO- und H2-hältiges Reduktionsgas erzeugt wird, welches in die Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas aus der Reduktionszone abgezogen und einer Gaswäsche unterzogen, und gegebenenfalls als Exportgas einem Verbraucher zugeführt wird. Die Erfindung betrifft weiters eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es ist bekannt, daß Kohlenstoffträger zur Vergasung in Einschmelzvergasern zur Verbesserung dessen Energiehaushaltes von einem durchschnittlichen Feuchtegehalt (< 15 %) getrocknet werden müssen. Ohne Trocknung treten Behinderungen des Transports der Kohlenstoffträger, und durch die endotherme Wirkung des Feuchtigkeitsgehaltes eine Verschlechterung der Energiebilanz und eine Beeinflussung der Zusammensetzung des erzeugten Gases auf. Der Anteil reduzierender Bestandteile des erzeugten Gases kann ohne Trocknung der zu vergasenden Kohlenstoffträger nur durch eine Erhöhung des Energieeintrages, d.h. eine Erhöhung der in den Einschmelzvergaser einzublasenden Sauerstof-finenge vergrößert werden.
In der AT PS 380 697 wird vorgeschlagen, Kohle mit abgezogenem Gichtgas vorzuerwärmen. Dabei entsteht ein erhöhter Aufwand für den Bau und Betrieb einer solchen Anlage, da zusätzliche Einflüsse beim Betrieb des Einschmelzvergasers, sowie des Reduktionsofens berücksichtigt werden müssen. Außerdem wird ein Teil der Energie des Gichtgases bei der Trocknung der Kohle verbraucht und somit verringert sich der Wirkungsgrad der Anlage.
Aus der EP 0 498 289 AI ist ein Verfahren bekannt, Kohle, die Einschmelz- bzw. Kohlevergasern zugeführt wird, mit Überschußenergie zu trocknen, welche bei der Kopplung mit einem Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk anfällt. Dazu wird Überschußenergie einem Hilfsaggregat entnommen und über ein Fluid durch Wärmeauskopplung einem Kohletrockner zugeführt. Die Überschußenergie kann dabei unter anderem auch dem Topgas eines Reduktionsofens entnommen werden. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß die Überschußenergie beispielsweise des Topgases über insgesamt zweimaligen Wärmetausch dem eigentlichen Trocknungsmedium zugeführt wird. Dies erfordert einen erhöhten Aufwand für die Errichtung und für den Betrieb einer solchen Anlage und verschlechtert den Wirkungsgrad aufgrund der unvermeidlichen Wärmeverluste beim Wärmetausch. Nachteilig ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren weiters, daß für die Trocknung der Kohle ein Trockner verwendet wird. Zum einen erfordert dies einen erhöhten apparativen und betriebstechnischen Aufwand, andererseits treten dabei Wärmeverluste der getrockneten und vorerwärmten Kohle bei deren Transport vom Trockner in den Vergaser auf.
Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, das die oben angeführten Nachteile des Standes der Technik vermeidet bzw. wesentlich verringert.
Insbesondere soll das Verfahren eine wirksame, energieausnutzende Kohletrocknung und -vorerwärmung gewährleisten, und dabei sowohl geringeren apparativen als auch betriebstechnischen Aufwand erfordern. Die fühlbare Wärme der getrockneten und erwärmten Kohlenstoffträger soll dabei zur Verbesserung des Energiehaushaltes des Einschmelzvergasers genutzt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus der Reduktionszone abgezogene Topgas - bevor es gewaschen wird - mit einem gasförmigen Wärmeaustauschfluid wärmegetauscht wird und feste Kohlenstoffträger, welche für die Zufuhr in die Einschmelzvergasungszone vorgesehen sind, mit dem erwärmten Wärmeaustauschfluid getrocknet werden.
Da das erwärmte Wärmeaustauschfluid direkt mit den zu trocknenden Kohlenstoffträgern in Kontakt gebracht wird, ist eine optimale Energieausnutzung gewährleistet. Durch eine entsprechende, nahe beieinander liegende räumliche Anordnung des Wärmeaustausch- und Trocknungsvorgangs können Leitungsverluste gering gehalten werden.
Es ist zweckmäßig, wenn als Wärmeaustauschfluid ein inertes Gas oder inertes Gasgemisch verwendet wird, welches sich unter den Bedingungen der Trocknung der Kohlenstoffträger zu diesen und zum Reduktionsgas chemisch inert verhält. In einer vorteilhaften Ausfuhrungsform wird hierfür Stickstoff, insbesondere technischer Stickstoff wie er aus einer Luftzerlegungsanlage erhalten wird, verwendet. Solcher technischer Stickstoff wird bevorzugt, da sich aufgrund seines vernachlässigbaren Sauerstoffgehalts höhere Trocknungstemperaturen erzielen lassen und damit insgesamt weniger Wärmeaustauschfluid benötigt wird. Darüber hinaus sind große Mengen an Sauerstoff und damit eine Luftzerlegungsanlage für das Schmelzreduktionsverfahren im allgemeinen ohnehin erforderlich. Daher ist Stickstoff leicht verfügbar und kostengünstig.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird als Wärmeaustauschfluid gekühltes und gereinigte Prozeßgas verwendet, welches zweckmäßigerweise von CO- und H2-hältigem Reduktionsgas, beispielsweise von einem Teilstrom des Exportgases, gebildet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist also nicht auf die Verwendung von Stickstoff oder Exportgas als Wärmeaustauschfluid beschränkt. Grundsätzlich ist jedes prozeßeigene Gas als Wärmeaustauschfluid verwendbar, sofern es sich, wie oben angeführt, ausreichend inert verhält. Weiters muß das als Wärmeaustauschfluid zu verwendende Gas eine ausreichende Reinheit, insbesondere Staubfreiheit, aufweisen.
Vorteilhafterweise erfolgt die Trocknung der festen Kohlenstoffträger in an sich bekannter Weise nach einem Gegenstromverfahren. Der Wärmeinhalt des Wärmeaustauschfluids kann auf diese Weise besonders energiesparend ausgenutzt werden. Es sind aber auch andere Trocknungsverfahren, die etwa nach dem Kreuz- oder Gleichstromverfahren arbeiten, anwendbar.
Als zu trocknende bzw. für den Einsatz in der Einschmelzvergasungszone vorgesehene feste Kohlenstoffträger werden zweckmäßigerweise stückige Kohlenstoffträger, insbesondere stückige Kohle und/oder stückiger Koks und/oder kohlenstoffhaltige Pellets und/oder kohlenstoffhaltige Briketts, verwendet.
Die Korngröße der Kohlenstoffträger beträgt dabei etwa 8 bis 50 mm. Kleinere oder größere Korngrößen werden einerseits den Anforderungen der Einschmelzvergasungszone nicht gerecht, insbesondere ist aber bei kleineren Korngrößen die ausreichende Durchgasbarkeit der Kohlenstoffträger nicht mehr gegeben, bei größeren ist eine homogene Trocknungswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht mehr gewährleistet. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird das Wärmeaustauschfluid zwischen Warmetausch- und Trocknungsvorgang im Kreislauf gefuhrt Da das aus der Trocknung der Kohlenstoffträger hervorgehende Wärmeaustauschfluid mit einer gewissen Staubfracht beladen ist, wird es nach der Trocknung zweckmaßigerweise einer Gaswasche unterzogen
Jene Mengen an Wärmeaustauschfluid, die entweder wahrend des Trocknungsvorgangs oder bei der Gaswasche aus dem Kreislauf verlorengehen, werden durch eine fortwahrende Zufuhr von Wärmeaustauschfluid in den Kreislauf ersetzt
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird das Topgas in heißem Zustand entstaubt, insbesondere heiß gefiltert, bevor es mit dem Wärmeaustauschfluid warmegetauscht wird Da das aus der Reduktionszone austretende Topgas mit einer hohen Staubfracht beladen ist, können daraus die bekannten Probleme des Verstopfens und Verlegens des Wärmetauschers resultieren Durch eine Heißentstaubung des Topgases können diese Probleme wirksam umgangen werden
Zweckmaßigerweise wird die Temperatur des Wärmeaustauschfluids, nachdem es mit dem Topgas warmegetauscht wurde, auf einen zulassigen Temperaturbereich eingestellt Dieser Temperaturbereich ist abhangig von der Art der verwendeten Kohle und betragt etwa 100 - 200 °C
Die Einstellung dieses Temperaturbereichs erfolgt vorteilhafterweise durch die Zufuhr eines Teilstroms von nicht warmegetauschtem Wärmeaustauschfluid in das erwärmte Wärmeaustauschfluid, wobei die Temperatur des resultierenden Mischgases gemessen und abhangig davon die Zuführ von nicht warmegetauschten Wärmeaustauschfluids geregelt wird
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage, die für die Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens geeignet ist
Eine solche Anlage zur Herstellung von flussigem Roheisen und/oder Stahlvorprodukten aus von eisenoxidhaltigen Stoffen, und gegebenenfalls Zuschlagstoffen, vorzugsweise jeweils in Stuck- und/oder Pelletform, gebildeten Einsatzstoffen, mit einem Reduktionsreaktor für eisenoxidhaltige Stoffe, einem Einschmelzvergaser einer den Einschmelzvergaser mit dem Reduktionsreaktor verbindenden Zuleitung für ein im Einschmelzvergaser gebildetes Reduktionsgas, wobei die Zuleitung mit einer Gasreinigungsvorrichtung versehen ist, mit einer den Reduktionsreaktor mit dem Einschmelzvergaser verbindenden Förderleitung für das im Reduktionsreaktor gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom Reduktionsreaktor ausgehenden, mit einem Wäscher Topgas-Ableitung, einem Chargierbunker fiir feste Kohlenstoffträger mit einer den Chargierbunker mit dem Einschmelzvergaser verbindenden Förderleitung für feste Kohlenstoffträger, mit in den Einschmelzvergaser mündenden Zuleitungen für sauerstof hältige Gase und einem am Einschmelzvergaser vorgesehenen Abstich für Roheisen und Schlacke ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Topgas-Ableitung ein Wärmetauscher vorgesehen ist und der Wärmetauscher ausgangsseitig mit dem Chargierbunker über eine Leitung fiir erwärmtes Wärmeaustauschfluid verbunden ist und der Wärmetauscher eingangsseitig mit einer Versorgungsleitung für Wärmeaustauschfluid versehen ist.
Mittels dieser erfindungsgemäßen Anlage ist es erstmals möglich, die fühlbare Wärme des Topgases ohne nennenswerte Wärmeverluste zur Trocknung der für den Einschmelzvergaser vorgesehenen festen Kohlenstoffträger zu nutzen. Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Anlage erstmals die Einsparung eines separaten Trockners für die festen Kohlenstoffträger, da die Trocknung direkt im Chargierbunker durchgeführt wird. Dies ermöglicht es auch erstmals, die fühlbare Wärme der getrockneten und erwärmten Kohlenstoffträger im Einschmelzvergaser zur Verbesserung dessen Energiehaushaltes zu nutzen, da Wärmeverluste, die beim Transport von einem Trockner in den Chargierbunker auftreten, ebenfalls nicht mehr auftreten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Anlage ist der Chargierbunker mittels einer Rückfuhrleitung mit der Versorgungsleitung des Wärmeaustauschfluids verbunden. Dies ermöglicht es, das Wärmeaustauschfluid weitgehend ohne Volumensverluste im Kreislauf zu führen.
Vorteilhafterweise weist die den Chargierbunker mit der Versorgungsleitung verbindende Rückführleitung eine Gasreinigungsvorrichtung, insbesondere einen Gaswäscher, auf. Da das den Chargierbunker verlassende Wärmeaustauschfluid eine gewisse Staubfracht und einen Feuchtegehalt aufweist, ist es von Vorteil, das Wärmeaustauschfluid vor dem Eintritt in den Wärmetauscher zu entstauben und die Feuchte aus dem Kreislauf auszuschleusen. Auch ein in dieser Leitung angeordnetes Gebläse wird dadurch vor der abrasiven Wirkung mitgeführten Staubes geschützt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Anlage ist in der Topgas-Ableitung stromaufwärts des Wärmetauscher ein Heißgasfilter vorgesehen, um das Topgas vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher zu entstauben und die aus einer solchen Staubfracht resultierenden Probleme, wie beispielsweise Verlegen und Verstopfungen des Wärmetauschers, zu vermeiden.
Zweckmäßigerweise weist die erfindungsgemäße Anlage eine ein Regelventil enthaltende Temperatur-Bypaßleitung auf, welche die Leitung für zu wärmetauschendes Wärmeaustauschfluid mit der Leitung für erwärmtes Wärmeaustauschfluid verbindet. In Abhängigkeit von der gewünschten Endtemperatur des Wärmeaustauschfluids wird mittels des Regelventils die Mischung der beiden Wärmeaustauschfluidströme gesteuert.
In der Folge werden das erfindungsgemäße Verfahren, sowie die erfindungsgemäße Anlage anhand des in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In einen als Schachtofen 1 ausgebildeten Reduktionsreaktor, d.h. in dessen Reduktionszone 2, werden von oben über eine Zuleitung 3 stückige eisenoxidhältige Einsatzstoffe, wie Erz 4, gegebenenfalls mit ungebrannten Zuschlagstoffen 5, chargiert. Der Schachtofen 1 steht mit einem Einschmelzvergaser 6 in Verbindung, in dem aus Kohlenstoffträgern und sauerstof hältigem Gas ein Reduktionsgas erzeugt wird, welches über eine Zuleitung 7 dem Schachtofen 1 zugeführt wird und diesen im Gegenstrom zu den Einsatzstoffen 4,5 durchströmt. In der Zuleitung 7 ist eine Gasreinigungsvorrichtung 8 vorgesehen. Dem Reduktionsgas wird zur Temperatureinstellung gekühltes Reduktionsgas zugegeben (nicht dargestellt).
Aus einem Vorratsbunker 9 werden ungetrocknete, feste stückige Kohlenstoffträger 10 in einen Chargierbunker 11 gefordert, wo sie getrocknet werden. Die trockenen Kohlenstoffträger 12 werden über eine Fördereinrichtung 13 in den Einschmelzvergaser 6, bzw. dessen Einschmelzvergasungszone 14 gefordert.
Der Einschmelzvergaser 6 weist Zuleitungen 15 für sauerstoffhältige Gase auf. Im Einschmelzvergaser 6 sammeln sich unterhalb der Einschmelzvergasungszone 14 schmelzflüssiges Roheisen 16 und schmelzflüssige Schlacke 17, die über einen Abstich 18 abgestochen werden.
Die im Schachtofen 1 in dessen Reduktionszone 2 zu Eisenschwamm teil- oder fertigreduzierten Einsatzstoffe 4,5 werden dem Einschmelzvergaser 6 über eine oder mehrere Förderleitungen 19 zugeführt, beispielsweise mittels Förderschnecken. An den oberen Teil des Schachtofens 1 schließt eine Ableitung 20 für das in der Reduktionszone entstehende Topgas an. Dieses Topgas wird zwecks Befreiung von Reststaub und Wasserdampf einer als Wäscher 21 ausgebildeten Gasreinigungseinrichtung zugeleitet.
Das im Wäscher 21 gereinigte Topgas steht gegebenenfalls nach einer CO2-Eliminierung (nicht dargestellt) als Exportgas einem weiteren Verbraucher zur Verfügung.
Stromaufwärts des Wäschers 21 ist in der Topgas- Ableitung 20 ein Wärmetauscher 22 vorgesehen, dem über eine Versorgungsleitung 23 mittels eines darin angeordneten Geblases 24 Wärmeaustauschfluid zugeführt wird. Stromaufwärts des Wärmetauschers 22 ist in der Topgas-Ableitung 20 ein Heißgasfilter 25 angeordnet, durch den das Topgas vor dessen Eintritt in den Wärmetauscher 22 entstaubt wird.
Erwärmtes Wärmeaustauschfluid wird über eine Leitung 26 dem unteren Teil des Chargierbunkers 11 zugeführt. Das abgekühlte Wärmeaustauschfluid wird über eine Rückfuhrleitung 27 aus dem Chargierbunker 11 abgezogen, einem Gaswäscher 28 zugeführt, aus diesem abgezogen und wieder in die Versorgungsleitung 23 eingebracht.
Von der Versorgungsleitung 23 zweigt eine Temperatur-Bypaßleitung 29 ab, über welche mittels eines darin befindlichen Regelventils 30 die Zumischung kalten Wärmeaustauschfluids in die Leitung 26 geregelt wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, sondern umfaßt auch alle dem Fachmann bekannten Mittel, die zur Ausführung der Erfindung herangezogen werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von flüssigem Roheisen und/oder Stahlvorprodukten aus von eisenoxidhältigen Stoffen und gegebenenfalls Zuschlagstoffen, vorzugsweise jeweils in Stück- und/oder Pelletform, gebildeten Einsatzstoffen, wobei die Einsatzstoffe in einer Reduktionszone zu Eisenschwamm direkt reduziert werden, der Eisenschwamm in einer
Einschmelzvergasungszone unter Zuführ von getrockneten festen, sowie gegebenenfalls flüssigen und/oder gasförmigen Kohlenstoffträgern und unter Zufuhr sauerstoffhältiger Gase erschmolzen und ein CO- und H2-hältiges Reduktionsgas erzeugt wird, welches in die Reduktionszone eingeleitet, dort umgesetzt und als Topgas aus der Reduktionszone abgezogen und einer Gaswäsche unterzogen, und gegebenenfalls als Exportgas einem
Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Reduktionszone abgezogene Topgas - bevor es gewaschen wird - mit einem gasförmigen Wärmeaustauschfluid wärmegetauscht wird und feste Kohlenstoffträger, welche für die Zufuhr in die Einschmelzvergasungszone vorgesehen sind, mit dem erwärmten Wärmeaustauschfluid getrocknet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeaustauschfluid ein Gas oder Gasgemisch verwendet wird, welches sich unter den Bedingungen der Trocknung der Kohlenstoffträger zu diesen und zum Reduktionsgas chemisch inert verhält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeaustauschfluid Stickstoff, insbesondere technischer Stickstoff, wie er aus einer Luftzerlegungsanlage erhalten wird, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeaustauschfluid gekühltes und gereinigtes Prozeßgas verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gekühlte und gereinigte Prozeßgas von einem CO- und H2- hältigen Reduktionsgas, beispielsweise von einem Teilstrom des Exportgases, gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der festen Kohlenstoffträger eine Gegenstromtrocknung ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zu trocknende feste Kohlenstoffträger stückige Kohlenstoffträger, insbesondere stückige Kohle und/oder stückiger Koks und/oder kohlenstoffhaltige Pellets und/oder kohlenstoffhaltige Briketts, verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaustauschfluid im Kreislauf geführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Trocknung der Kohlenstoffträger hervorgehende Wärmeaustauschfluid einer Gaswäsche unterzogen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
Volumensverluste des im Kreislauf geführten Wärmeaustauschfluids durch eine fortwährende Zufuhr von Wärmeaustauschfluid in den Kreislauf ersetzt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Topgas, bevor es mit dem Wärmeaustauschfluid wärmegetauscht wird, heiß entstaubt, insbesondere heiß gefiltert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Wärmeaustauschfluids, nachdem es mit dem Topgas wärmegetauscht wurde, auf einen zulässigen Temperaturbereich eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des erwärmten Wärmeaustauschfluids durch Zufuhr nicht wärmegetauschten Wärmeaustauschfluids eingestellt wird.
14. Anlage zur Herstellung von flüssigem Roheisen und/oder Stahlvorprodukten aus von eisenoxidhältigen Stoffen (4), und gegebenenfalls Zuschlagstoffen (5), vorzugsweise jeweils in Stück-, und/oder Pelletform, gebildeten Einsatzstoffen, mit einem Reduktionsreaktor (1) für eisenoxidhältige Stoffe, einem Einschmelzvergaser (6), einer den Einschmelzvergaser (6) mit dem Reduktionsreaktor (1) verbindenden Zuleitung (7) für ein im Einschmelzvergaser (6) gebildetes Reduktionsgas, wobei die Zuleitung (7) mit einer Gasreinigungsvorrichtung (8) versehen ist, mit einer den Reduktionsreaktor (1) mit dem Einschmelzvergaser (6) verbindenden Förderleitung (19) für das im Reduktionsreaktor (1) gebildete Reduktionsprodukt, mit einer vom Reduktionsreaktor (1) ausgehenden, mit einem Wäscher (21) versehenen Topgas- Ableitung (20), mit einem
Chargierbunker (11) für feste Kohlenstoffträger (12), mit einer den Chargierbunker (11) mit dem Einschmelzvergaser (6) verbindenden Fördereinrichtung (13), mit in den Einschmelzvergaser (6) mündenden Zuleitungen (15) für sauerstoffhältige Gase und einem am Einschmelzvergaser (6) vorgesehenen Abstich (18) für Roheisen (16) und Schlacke (17), dadurch gekennzeichnet, daß in der Topgas- Ableitung (20) ein
Wärmetauscher (22) vorgesehen ist und der Wärmetauscher (22) ausgangsseitig mit dem Chargierbunker (11) über eine Leitung (26) für erwärmtes Wärmeaustauschfluid verbunden ist und der Wärmetauscher (22) eingangsseitig mit einer Versorgungsleitung (23) für Wärmeaustauschfluid versehen ist.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Chargierbunker (11) über eine Rückführleitung (27) mit der Versorgungsleitung (23) für Wärmeaustauschfluid verbunden ist.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückführleitung (27) stromabwärts des Chargierbunkers (11) eine Gasreinigungsvorrichtung (28), insbesondere ein Gaswäscher, vorgesehen ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Topgas-Ableitung (20) stromaufwärts des Wärmetauschers (22) ein Heißgasfilter (25) vorgesehen ist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsleitung (23) mit der von dem Wärmetauscher (22) abgehenden Leitung (26) über eine ein Regelventil (30) enthaltende Temperatur-Bypaßleitung (29) verbunden ist.
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