WO2002031091A1 - Verfahren und vorrichtung zur präparierung von brennstoffen - Google Patents

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WO2002031091A1
WO2002031091A1 PCT/EP2001/011667 EP0111667W WO0231091A1 WO 2002031091 A1 WO2002031091 A1 WO 2002031091A1 EP 0111667 W EP0111667 W EP 0111667W WO 0231091 A1 WO0231091 A1 WO 0231091A1
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WO
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grinding
coal
erc
additive
spray
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PCT/EP2001/011667
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Bernhard SCHRÖDER
Martin Müller
Holger Wulfert
Walter Hartig
Horst Zewe
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Loesche Gmbh
Erc Emissions-Reduzierungs-Concepte Gmbh
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Priority to EP01983536A priority patent/EP1337609A1/de
Priority to BR0114625-4A priority patent/BR0114625A/pt
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
    • B02C23/20—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy after crushing or disintegrating
    • B02C23/22—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy after crushing or disintegrating with recirculation of material to crushing or disintegrating zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/02—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development
    • 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
    • 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
    • C21B5/004—Injection of slurries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C15/00—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs
    • B02C2015/002—Disintegrating by milling members in the form of rollers or balls co-operating with rings or discs combined with a classifier

Definitions

  • the invention relates to a method for preparing fuels, in particular coal dust for the production of pig iron, according to the preamble of claim 1 and a device for carrying out the method according to the preamble of claim 11.
  • WO 99/64636 discloses a process for producing pig iron in a blast furnace, in which, according to the PCI (Powdered Coal Injection) process, coal dust as auxiliary fuel together with hot wind and / or oxygen is fed to the blast furnace by blow molding in order to reduce the consumption of coke decrease, thereby reducing the cost of production per ton of pig iron.
  • PCI Purified Coal Injection
  • coal dust prepared with a catalyst is used.
  • Aqueous solutions of compounds of the sub-group elements zirconium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc or of aluminum, tin or lead, in particular a copper sulfate solution are proposed as a catalyst additive.
  • the advantages of the coal dust provided with the catalyst additive are said to be the replacement by cheaper coal, less slag accumulation and reduced particle emissions as well as an improved quality of the pig iron.
  • the aforementioned process is further described in the article "Blast furnace efficiency enhancer for pulverized coal injection” by the magazine “Steel Technology” February 2000, page 61 ff.
  • the coal dust supplied for the partial replacement of coke via the blow molds has a particle size of 75 ⁇ m and a moisture content of ⁇ 1%, and 350 to 600 ml of catalyst solution are fed in per ton of coal.
  • the feed takes place with the aid of a separate device, which is arranged after a raw coal silo and before an MPS mill (FIG. 2), raw coal being prepared by spraying with the catalyst solution.
  • the spraying device must meet special requirements due to the corrosive properties of the catalyst solution and that a cleaning system is also required for regular cleaning of the nozzles.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus for preparing fuels, in particular coal dust for pig iron production, which in a particularly simple and efficient manner, both a saving of coke and an increase in the blowing coal and use of allow low-quality coal or petroleum coke (pet-coke).
  • the object is achieved in that a catalyst is used which lowers the ignition temperature of the fuel or increases the rate of combustion at a constant temperature, and in that the catalyst, in particular as a catalyst solution, is applied to the coal particles during the grinding of the coal to fine coal.
  • the coal particles or coal dust prepared in this way can be directly blown into the blow molds of the supplied to the furnace and together with the hot wind, which is heated to approx. 1250 C in a hot air heater, and / or with
  • Interim storage can be supplied.
  • the ignition temperature and the burning behavior are determined by the origin of the coal used.
  • the so-called carburizing or maceral composition plays an important role in the blow molds.
  • the volatile parts of the coal ensure the ignition of the residual coke as soon as it has reached the ignition temperature.
  • the actual temperature increase of the coke within the blow molds does not take place via the combustion of the volatile components, but primarily via the radiant heat of the blow mold walls.
  • the combustion of the remaining coke is kinetically inhibited, with the inertite part of the coal in particular delaying the combustion.
  • Additives with a catalytic effect, ie catalysts that lower the ignition temperature of the residual coke result in better combustion.
  • the burn-up time of the coal is reduced, and because of the shorter burn-off time, the amount of coal injected can be increased, or less volatile coal or pet-coke can be used.
  • ERC additive The catalytically active additive from ERC, hereinafter referred to as ERC additive, is described in DE 198 00 873 C2. It is used as an aqueous solution which contains cerium and iron salts of organic and / or inorganic acids and has a pH below 7 and can contain a wetting agent and / or a neutralizing agent. Reference is made to the compositions and concentrations of the catalyst solution and the fields of use indicated in the aforementioned patent specification.
  • the known catalyst solution for reducing the emission of pollutants during combustion and / or drying and / or thermal processes of carbon-containing fuels is provided and can be a solid fuel such as coal, wood, biomass, waste and heavy oil and other liquid fuels and / or supplied air are added before combustion.
  • the pollutant-reducing effect is also listed with regard to the blow molds in the blast furnace process. It is not described how the preparation of the fuel is carried out.
  • a particular advantage of the method according to the invention is the possibility of operating the combustion of the prepared coal dust in the blow molds with a smaller excess of air, so that the formation of nitrogen oxides is suppressed.
  • a particularly advantageous preparation of coal dust with a catalyst solution, in particular with the ERC additive can be carried out in a roller mill in which raw coal or petroleum coke is subjected to a grinding and drying process, ground to coal dust and, with the aid of a fluid flow, in particular hot gas, a classifier above of the grinding chamber is fed.
  • the catalytic additive is expediently sprayed or sprayed as an aqueous solution at a temperature in the range from 5 to 35 ° C. into the grinding visible area, where
  • a particular advantage is that for the ERC additive known devices for water injection in Roller mills can be used.
  • the devices can each be arranged above the grinding rollers and either between two adjacent grinding rollers, opposite one another or at an angle of approximately 120 °.
  • the spray angle can be 10 to 70, preferably about 60 to 70, and approximately vertical or in
  • the arrangement of two devices in the mill housing is advantageous, wherein the spray direction and the spray angle can be the same or different.
  • the devices can be arranged with any conceivable spray angle anywhere in the grinding area and also in the viewing area of the mill.
  • At least one device or nozzle should be arranged in such a way that the catalyst liquid can be metered in and the coal or coke ground material can be prepared even on the grinding bed, which builds up on the grinding plate or the grinding bowl.
  • an injection direction tangential to the semolina cone should preferably be chosen in order to spray the fluid-solid particle clouds moving spirally toward the classifier. This can prevent the wetting of the grit cone wall by the catalyst and caking phenomena, in particular when the injection pressure is high, on the grit cone wall.
  • the ERC additive which is stored in a tank, for example, is fed in via feed lines and a solution with the necessary lent concentration.
  • the injection can be carried out with compressed air, a pressure of about 2 to 10 bar being appropriate.
  • FIG. 1 shows a partial longitudinal section through an airflow roller mill with a spray device.
  • Figure 2 is a highly schematic representation of an airflow roller mill with two spray devices.
  • 3 to 5 a cross section through airflow roller mills with four, three and two grinding rollers and two spray devices each.
  • An air flow roller mill 2 is shown in detail in FIG. 1.
  • grinding rollers 4 roll, of which only one is shown.
  • a blade ring 5 is arranged on the circumference of the grinding plate 3, via which hot gas 13 flows into the grinding and classifying chamber 12 with a swirl flow predetermined by the blade tendency and feeds ground material comminuted by the grinding rollers 4 into a classifier 7 in a material flow 6.
  • the fine material 9 comes out of the classifier 7 via a fine material discharge (not shown) and is supplied to blow molding (not shown) a shaft furnace (not shown) or a silo as an intermediate store (not shown).
  • the carbon particles of the ascending mill fluid flow are prepared with devices 10 which are designed for spraying or spraying a catalyst solution to improve combustion, in particular an ERC additive, into the grinding visible space 12.
  • These devices 10 can be arranged above the grinding rollers 4 and / or at the level of the grinding rollers 4, in particular a little above the grinding table 3 or the grinding plate edge, in particular attached to the mill housing 11. At least one of the spray devices 10 should face the grinding table 3 and should prepare the grinding bed building on the grinding table 3.
  • the catalyst solution can be supplied via a common feed line 18.
  • the devices 10 essentially correspond to spray devices for water, which are usually provided in LOESCHE airflow roller mills for reducing the temperature of the ground material or for safety reasons. These known water spray devices can advantageously be used to inject the ERC additive.
  • the temperature of the ERC additive injected via the device 10 is less than 95 ° C.
  • the injection is carried out with compressed air 14, which is fed to the device 10 at a pressure of 2 to 10 bar.
  • the spray angle of the above and essentially horizontally oriented spray devices 10 is advantageously between 60 and 70 degrees, while the spray angle of the lower spray devices 10 depends on the angle of inclination of the spray jet.
  • a spray device 10 is also arranged at the level of the grinding rollers 4. This device is provided in particular for the preparation of the ground material building up on the grinding plate 3 and the ground material particles thrown over the edge of the grinding plate 3.
  • the hot gas 13 absorbs the sprayed catalyst solution, so that the regrind particles in the upward regrind fluid flow 6 can be wetted or infiltrated.
  • Fig. 2 shows a highly schematic representation of an airflow mill 2, which is equipped above the grinding rollers 4, of which only one grinding roller 4 is shown, with two spray devices 10.
  • the spray devices 10 are fastened in the mill housing 11 and connected to a pump unit (not shown) via feed lines 15.
  • the ERC additive is stored in a tank (not shown) and is diluted with water in a predetermined ratio in front of the pump set.
  • Shut-off devices 16 and solenoid control valves 17 allow metering depending on the amount of coal fed in and the speed of the hot gas.
  • a spray device 10 is arranged just above the grinding table (not shown) and the nozzles are aligned such that the grinding bed is wetted with the catalyst liquid.
  • Fig. 3 shows a cross section through a roller mill 2 with four grinding rollers 4 and two spray devices 10.
  • the spray devices 10 are each arranged almost centrally between two grinding rollers 4 and opposite each other and aligned such that an angle bisector of the spray angle ⁇ (see Fig. 1 and 2) forms a 'secant and, as a result, the carbon particles of the regrind fluid flow are prepared in the spaces between two grinding rollers 4 and in the mill center.
  • the spray devices 10 can expediently also be arranged such that there is a tangential orientation of the spray angle. In this way, neither areas of the grinding rollers nor the housing of the semolina cone (not shown) are wetted, or there is only very little wetting, so that no caking phenomena occur.
  • the tangentially oriented spray devices 10 are shown in broken lines. These tangentially oriented spray devices can be arranged in addition to the approximately radially arranged spray devices 10 or alternatively to these and at different heights.
  • 4 shows an airflow roller mill 2 with three grinding rollers 4 and two spray devices 10. The spray devices 10 are arranged off-center in two of the three spaces between the grinding rollers 4 and spray the ERC additive into the spaces and approximately parallel to an inside end face of one of the two adjacent grinding rollers 4 towards the mill center.
  • the roller mill 2 according to FIG. 5 has two grinding rollers 4 and two spray devices 10. These are opposite one another, but positioned off-center between the two grinding rollers 4.
  • the tangentially oriented spray devices 10 shown in dashed lines in FIG. 3 can be provided.
  • the ERC additive can be supplied by the spray devices 10 in a ratio of 0.2 to 1 liter per ton of coal, with a dilution of about 1:10 taking place.
  • Injection is carried out with compressed air of approximately 2 to 10 bar.
  • the o spray angle ⁇ can be 10 to 70, preferably 60 to 70.
  • the prepared coal dust is fed through the blow molds of a blast furnace at a speed of around 200 m / s. It was found that the residual fire time after the coal was injected was 4 to 5 microseconds and the concentration of the ERC additive was approximately 30 to 50 ppm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Präparierung von Brennstoffen mit einer Katalysatorlösung. Um die Kosten bei der Roheisenerzeugung zu senken und insbesondere eine Reduzierung des Koksverbrauchs durch Anhebung des Einblasekohleanteils sowie durch Einsatz von geringwertigerer Kohle oder von Petrolkoks zu ermöglichen, ist vorgesehen, einen Katalysator, welcher die Zündtemperatur des Brennstoffs herabsetzt, während der Kohlevermahlung von Rohkohle zu Feinkohle bzw. Kohlenstaub als Lösung einzusprühen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Präparierung von Brenn- stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Präparierung von Brennstoffen, insbesondere von Kohlenstaub für die Roheisenerzeugung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Aus der WO 99/64636 ist ein Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem Blashochofen bekannt, bei welchem nach dem PCI (Pulverized Coal Injection)-Verfahren Kohlenstaub als Hilfsbrennstoff zusammen mit Heißwind und/oder Sauerstoff durch Blasformen dem Hochofen zugeführt wird, um den Verbrauch an Koks zu verringern und dadurch die Herstellungskosten pro Tonne Roheisen zu reduzieren. Um eine weitere Senkung des Koksverbrauches zu erreichen, wird mit einem Katalysatorzusatz präparierter Kohlenstaub eingesetzt. Als Katalysatorzusatz werden wässrige Lösungen von Verbindungen der Nebengruppenelemente Zirkonium, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder von Aluminium, Zinn oder Blei, insbesondere eine Kupfersulfatlösung, vorgeschlagen. Vorteile des mit dem Katalysatorzusatz versehenen Kohlenstaubs sollen neben einem reduzierten Koksverbrauch der Ersatz durch preiswertere Kohle, ein geringerer Schlackenanfall und eine verminderte Partikelemission sowie eine verbesserte Qualität des Roheisens sein. In dem Artikel "Blast furnace efficiency enhancer for pul- verized coal injection" der Zeitschrift "Steel Technology" Februar 2000, Seite 61 ff-, ist das vorgenannte Verfahren weiter beschrieben. Der zum partiellen Ersatz von Koks über die Blasformen zugeführte Kohlenstaub weist eine Korngröße ° 75 μm und einen Feuchtegehalt < 1 % auf, und pro Tonne Kohle werden 350 bis 600 ml Katalysatorlösung zugeführt. Die Zuführung erfolgt mit Hilfe einer gesonderten Einrichtung, welche nach einem Rohkohlesilo und vor einer MPS- Mühle angeordnet ist (Fig. 2), wobei Rohkohle durch Aufsprühen mit der Katalysatorlösung präpariert wird. Weiterhin ist beschrieben, dass die Sprühvorrichtung wegen der korrosiven Eigenschaften der Katalysatorlösung besonderen Anforderungen genügen muss und außerdem zusätzlich ein Reinigungssystem zur regelmäßigen Säuberung der Düsen erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die A f g a b e zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Präparieren von Brennstoffen, insbesondere von Kohlenstaub für die Roheisenerzeugung zu schaffen, welche in einer besonders einfachen und effizienten Weise sowohl eine Einsparung von Koks als auch eine Anhebung des Einblasekohleanteils und einen Einsatz von geringwertiger Kohle oder von Petrolkoks (Pet-coke) ermöglichen.
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Katalysator eingesetzt wird, welcher die Zündtemperatur des Brennstoffs herabsetzt oder bei gleichbleibender Temperatur die Abbrandgeschwindigkeit erhöht, und dass der Katalysator, insbesondere als Katalysatorlösung, während der Vermahlung der Kohle zu Feinkohle auf die Kohlepartikel aufgebracht wird. Die derart präparierten Kohlepartikel bzw. der Kohlenstaub kann direkt den Blasformen des Hoch- ofens zugeführt und zusammen mit Heißwind, welcher in einem o Winderhitzer auf ca. 1250 C erwärmt wird, und/oder mit
Sauerstoff Blasformen eines Hochofens oder einem Silo zur
Zwischenlagerung zugeführt werden.
Es wurde gefunden, dass eine Präparierung mit einem Katalysator, welcher von der Firma ERC-Emissions-Reduzierungs- Concepte GmbH unter der Produktbezeichnung carbamin 5010 angeboten wird und in DE 198 00 873 C2 offenbart ist, zu einer Reduzierung der Zündtemperatur von Brennstoffen und einer Beschleunigung der Verbrennung führt. Eine herabgesetzte Zündtemperatur und eine Beschleunigung der Verbrennung innerhalb der Blasformen bedeutet eine schnellere Zündung und einen schnelleren Abbrand des Restkokses, d.h. eine nahezu vollständige Verbrennung der Kohle innerhalb der Blasformen. Diese Faktoren bestimmen neben dem Sauerstoffpartialdruck, der Temperatur der Blasformen (Strahlungsanteil) und der Mahlfeinheit der Kohle sowie deren Eintrittstemperatur und deren Feuchtigkeit maßgeblich die Effizienz der Kohlenstaubeinblasung und deren Wirkung auf den Verbrauch von Koks und die Qualität und Quantität des erzeugten Roheisens.
Die Zündtemperatur und das Abbrandverhalten werden von der Herkunft der verwendeten Kohle bestimmt. Dabei spielt bei den Blasformen die sogenannte Inkohlung bzw. Mazeralzusam- mensetzung eine bedeutende Rolle. Die flüchtigen Anteile der Kohle gewährleisten die Zündung des Restkokses, sobald dieser die Zündtemperatur erreicht hat. Die eigentliche Temperaturanhebung des Kokses erfolgt innerhalb der Blas- formen jedoch nicht über die Verbrennung der flüchtigen Bestandteile, sondern in erster Linie über die Strahlungswärme der Blasformwände. Der Abbrand des verbleibenden Restkokses ist kinetisch gehemmt, wobei insbesondere der Inertinitteil der Kohle die Verbrennung verzögert. Katalytisch wirkende Additive, d.h. Katalysatoren, welche die Zündtemperatur des Restkokses herabsenken, bewirken einen besseren Abbrand. Die Abbrandzeit der Kohle wird reduziert, und wegen der kürzeren Abbrandzeit kann die Einblasmenge der Kohle erhöht oder es können niederflüchtigere Kohlen oder auch Pet-coke eingesetzt werden.
Das katalytisch wirkende Additiv von ERC, nachfolgend ERC- Additiv genannt, ist in der DE 198 00 873 C2 beschrieben. Es wird als eine wässrige Lösung, welche Cer- und Eisensalze organischer und/oder anorganischer Säuren enthält und einen pH-Wert unter 7 aufweist sowie ein Benetzungsmittel und/oder ein Neutralisationsmittel enthalten kann, verwendet. Es wird auf die in der vorgenannten Patentschrift angegebene Zusammensetzungen und Konzentrationen der Katalysatorlösung und die Einsatzgebiete verwiesen.
Danach ist die bekannte Katalysatorlösung zur Reduzierung der Emission von Schadstoffen bei Verbrennungen und/oder Trocknungen und/oder thermischen Prozessen von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen vorgesehen und kann einem festen Brennstoff, wie Kohle, Holz, Biomasse, Abfall sowie Schweröl und anderen flüssigen Brennstoffen und/oder der zugeführten Luft vor der Verbrennung zugegeben werden. Die schadstoffreduzierende Wirkung ist auch im Hinblick auf die Blasformen im Hochofenprozess aufgeführt. Nicht beschrieben ist, wie die Präparierung des Brennstoffes durchgeführt wird.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Möglichkeit, die Verbrennung des präparierten Kohlenstaubes in den Blasformen mit einem geringeren Luftüber- schuss zu betreiben, so dass die Bildung von Stickoxiden zurückgedrängt wird. Eine besonders vorteilhafte Präparierung von Kohlenstaub mit einer Katalysatorlösung, insbesondere mit dem ERC-Additiv, kann in einer Wälzmühle durchgeführt werden, in welcher Rohkohle oder Petrolkoks einem Mahl-Trocknungsprozeß unterworfen, zu Kohlenstaub vermählen und mit Hilfe einer Fluidströmung, insbesondere Heißgas, einem Sichter oberhalb des Mahlraums zugeführt wird.
Zweckmäßigerweise wird das katalytische Additiv als wässrige Lösung mit einer Temperatur im Bereich von 5 bis o 35 C in den Mahl-Sichtraum eingedüst oder versprüht, wo
Temperaturen unterhalb der Siede- bzw. Zersetzungstemperatur herrschen.
Vorrichtungsmäßig wurde gefunden, dass eine Eindüsung des ERC-Additivs in einer Mühle, insbesondere in einer Wälzmühle, z.B. einer LOESCHE-Luftstrom-Wälzmühle, eine besonders wirkungsvolle Präparierung der zerkleinerten Brennstoffpartikel bewirkt. Es wird davon ausgegangen, dass die Mahlgut-Fluid-Stömung innerhalb einer LOESCHE-Luftstrom- Wälzmühle in Verbindung mit einer entsprechenden Anordnung der wenigstens einen Sprüheinrichtung und Ausrichtung der Sprühstrahlen die Benetzung und/oder Durchdringung der Kohle- bzw. Kokspartikel fördert. Durch den Zerkleinerungsvorgang tritt eine signifikante Oberflächenvergrößerung der Kohle ein, so dass damit eine deutlich höhere Belegungsdichte auf Reaktionsoberflächen erfolgt und auch freigelegte Porenräume besser benetzt bzw. infiltriert werden können.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass für das ERC-Ad- ditiv an sich bekannte Einrichtungen zur Wassereindüsung in Wälzmühlen verwendet werden können. Die Einrichtungen können dabei jeweils oberhalb der Mahlwalzen und entweder zwischen zwei benachbarten Mahlwalzen, einander gegenüberlie- o gend oder in einem Winkel von etwa 120 angeordnet o sein. Der Sprühwinkel kann 10 bis 70 vorzugsweise o etwa 60 bis 70 betragen und etwa senkrecht oder in
Richtung Mahlwalzen oder Sichter ausgerichtet sein. Vorteilhaft ist die Anordnung von zwei Einrichtungen im Mühlenghäuse, wobei die Sprührichtung und die Sprühwinkel gleich oder unterschiedlich sein können.
Grundsätzlich können die Einrichtungen mit jedem denkbaren Sprühwinkel überall im Mahlraum und auch im Sichtraum der Mühle angeordnet werden. Wenigstens eine Einrichtung oder Düse sollte so angeordnet sein, dass schon auf dem Mahlbett, welches sich auf dem Mahl eller oder der Mahlschüssel aufbaut, eine Zudosierung der Katalysatorflüssigkeit und eine Präparierung des Kohle- oder Koksmahlgutes erfolgen kann. Bei der Anordnung der Sprüheinrichtungen in Höhe eines Grießekonus ist vorzugsweise eine Einblasrichtung tan- gential zum Grießekonus zu wählen, um die sich spiralförmig zum Sichter hin bewegenden Fluid-Feststoffpartikel-Wolken zu besprühen. Dadurch kann vermieden werden, dass eine Benetzung der Grießekonuswandung mit dem Katalysator erfolgt und Anbackungserscheinungen, insbesondere bei einem entsprechend hohen Eindüsungsdruck, an der Grießekonuswandung auftreten.
Es ist zweckmäßig, die Zuführung des ERC-Additivs in Abhängigkeit von der zu vermählenden Kohle, deren Aufgabemenge und der Geschwindigkeit des Fluids zu regeln. Das ERC- Additiv, welches z.B. in einem Tank gelagert wird, wird über Zuführleitungen zugeführt und vor der Eindüsung unter Zusatz von Wasser eine Lösung mit der jeweils erforder- liehen Konzentration hergestellt. Die Eindüsung kann mit Druckluft erfolgen, wobei ein Druck von etwa 2 bis 10 bar zweckmäßig ist.
Neben den Vorteilen in Bezug auf einen geringeren Koksverbrauch durch Substitution des teureren Kokses oder teuerer Kohle durch biligere Kohle oder auch Petrol-Koks und die dadurch erreichte Kostenreduzierung bei der Erzeugung von Roheisen wird eine verringerte Staubemission und eine verbesserte Qualität des Roheisens erreicht. Es wird eine Reduzierung der Verbrennungsluft bzw. des Sauerstoffs möglich, wodurch die Bildung von Stickoxiden verringert wird. Billigere und teurere Kohlen unterscheiden sich insbesondere in ihrem Anteil an Flüchtigen und ihrem Ascheanteil. Billigere Kohle besitzt einen geringeren Anteil an Flüchtigen, in der Regel weniger als 25 bis 30 %, und einen erhöhten Ascheanteil, in der Regel mehr als 7 bis 8 %. Eine verringerte Staubemission, d.h. eine Verringerung der Emission von unverbranntem Ruß, führt zu einer Senkung der Energieverluste und geringeren Aufwendungen beim Waschvorgang der Gase des Blashochofens, da die Rußentfernung einen erheblichen energetischen und technischen Aufwand erfordert. Die Verringerung der Rußemission ist Ausdruck der Qualität des Ausbrandes der eingeblasenen Kohlenmenge und damit der Wirksamkeit des eingesetzten Katalysators.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in dieser zeigen in einer stark schematisierten Darstellung
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Luftstrom-Wälzmühle mit einer Sprüheinrichtung;
Fig. 2 eine stark schematisierte Darstellung einer Luftstrom-Wälzmühle mit zwei Sprüheinrichtungen; Fig. 3 bis 5 einen Querschnitt durch Luftstrom-Wälzmühlen mit vier, drei und zwei Mahlwalzen und jeweils zwei Sprüheinrichtungen.
In Fig. 1 ist eine Luftstrom-Wälzmühle 2 ausschnittsweise dargestellt. Auf einem Mahlteller 3 rollen Mahlwalzen 4, von denen nur eine Mahlwalze dagestellt ist, ab. Am Umfang des Mahltellers 3 ist ein Schaufelkranz 5 angeordnet, über welchen Heißgas 13 mit einer durch die Schaufelneigung vorgegebenen Drallströmung in den Mahl- und Sichtraum 12 einströmt und von den Mahlwalzen 4 zerkleinertes Mahlgut in einer Mahlgut-Fluidströmung 6 einem Sichter 7 zuführt. Noch nicht genügend zerkleinertes Material fällt durch einen Grießekonus 8 auf den Mahlteller 3 zurück und wird einer weiteren Zerkleinerung unterzogen. Das Feingut 9 gelangt über einen Feingutaustrag (nicht dargestellt) aus dem Sichter 7 und wird Blasformen (nicht dargestellt) eines Schachtofens (nicht dargestellt) oder einem Silo als Zwischenlager (nicht dargestellt) zugeführt.
Eine Präparierung der Kohlepartikel des aufsteigenden Mahl- gut-Fluid-Stromes erfolgt mit Einrichtungen 10, welche zum Einsprühen oder Eindüsen einer Katalysatorlösung zur Verbesserung der Verbrennung, insbesondere eines ERC-Additivs, in den Mahl-Sichtraum 12 ausgebildet sind. Diese Einrichtungen 10 können oberhalb der Mahlwalzen 4 und/oder in Höhe der Mahlwalzen 4, insbesondere wenig über dem Mahlteller 3 bzw. dem Mahltellerrand angeordnet, insbesondere am Mühlengehäuse 11 befestigt sein. Wenigstens eine der Sprüheinrichtungen 10 sollte zum Mahlteller 3 gerichtet sein und eine Präparierung des sich auf dem Mahlteller 3 aufbauenden Mahlbettes bewirken. Die Zuführung der Katalysatorlösung kann über eine gemeinsame Zuleitung 18 erfolgen. Die Einrichtungen 10 entsprechen im Wesentlichen Sprühvorrichtungen für Wasser, welche zur Herabsetzung der Temperatur des Mahlgutes bzw. aus Sicherheitsgründen in der Regel in LOESCHE-Luftstrom-Wälzmühlen vorgesehen sind. Vorteilhafterweise können diese bekannten Wassersprüheinrichtungen zum Eindüsen des ERC-Additivs verwendet werden.
Die Temperatur des über die Einrichtung 10 eingedüsten o ERC-Additivs beträgt weniger als 95 C. Die Eindüsung erfolgt mit Druckluft 14, welche mit einem Druck von 2 bis 10 bar der Einrichtung 10 zugeleitet wird. Der Sprühwinkel der oberhalb und im wesentlichen horizontal ausgerichteten Sprüheinrichtungen 10 liegt vorteilhafterweise zwischen 60 und 70 Grad, während der Sprühwinkel der unteren Sprüheinrichtungen 10 vom Neigungswinkel des Sprühstrahls abhängt.
Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung der Sprüheinrichtungen 10 in Höhe des unteren Bereichs des Grießekonus 8, da eine effiziente Präparierung der Mahlgutpartikel der aufsteigenden Mahlgut-Fluid-Strömung 6 erreicht wird. In Fig. 1 ist außerdem in Höhe der Mahlwalzen 4 eine Sprüheinrichtung 10 angeordnet. Diese Einrichtung ist insbesondere zur Präparierung des sich auf dem Mahlteller 3 aufbauenden Mahlgutes und der über den Rand des Mahltellers 3 geschleuderten Mahlgutpartikel vorgesehen. Außerdem nimmt das Heißgas 13 die versprühte Katalysatorlösung auf, so dass die Mahlgutpartikel in der aufwärts gerichteten Mahlgut-Fluid- Strömung 6 benetzt oder infiltriert werden können.
Fig. 2 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Luftstrommühle 2, welche oberhalb der Mahlwalzen 4, von denen nur eine Mahlwalze 4 dargestellt ist, mit zwei Sprüheinrichtungen 10 ausgerüstet ist. Die Sprüheinrichtungen 10 sind im Mühlengehäuse 11 befestigt und über Zuleitungen 15 mit einem Pumpenaggregat (nicht dargestellt) verbunden. Das ERC-Additiv wird in einem Tank (nicht dargestellt) gelagert und wird vor dem Pumpenaggregat mit Wasser in einem vorgegebenen Verhältnis verdünnt. Absperrorgange 16 und Magnetsteuerventile 17 ermöglichen eine Dosierung in Abhängigkeit von der aufgegebenen Kohlenmenge und der Geschwindigkeit des Heißgases.
Außerdem ist eine Sprüheinrichtung 10 kurz oberhalb des Mahltellers (nicht dargestellt) angeordnet und die Düsen derart ausgerichtet, dass das Mahlbett mit der Katalysatorflüssigkeit benetzt wird.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Wälzmühle 2 mit vier Mahlwalzen 4 und zwei Sprüheinrichtungen 10. Die Sprüheinrichtungen 10 sind jeweils nahezu mittig zwischen zwei Mahlwalzen 4 und einander gegenüberliegend angeordnet und derart ausgerichtet, dass eine Winkelhalbierende des Sprühwinkels α (siehe Fig. 1 und 2) eine' Sekante bildet und dadurch die Kohlepartikel des Mahlgut-Fluid-Stroms in den Zwischenräumen zwischen zwei Mahlwalzen 4 und im Mühlenzentrum präpariert werden.
Die Sprüheinrichtungen 10 können zweckmäßigerweise auch derart angeordnet werden, dass eine tangentiale Ausrichtung des Sprühwinkels gegeben ist. Auf diese Weise werden weder Bereiche der Mahlwalzen noch das Gehäuse des Grießekonus (nicht dargestellt) benetzt, oder es erfolgt nur eine sehr geringe Benetzung, so dass keine Anbackungserscheinungen auftreten. Die tangential ausgerichteten Sprüheinrichtungen 10 sind strichliert dargestellt. Diese tangential ausgerichteten Sprüheinrichtungen können zusätzlich zu den etwa radial angeordneten Sprüheinrichtungen 10 oder alternativ zu diesen und in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein. Fig. 4 zeigt eine Luftstrom-Wälzmühle 2 mit drei Mahlwalzen 4 und zwei Sprüheinrichtungen 10. Die Sprüheinrichtungen 10 sind außermittig in zwei der drei Zwischenräume zwischen den Mahlwalzen 4 angeordnet und sprühen das ERC-Additiv in die Zwischenräume und etwa parallel zu einer innenseitigen Stirnfläche einer der zwei benachbarten Mahlwalzen 4 in Richtung Mühlenzentrum.
Die Wälzmühle 2 nach Fig. 5 weist zwei Mahlwalzen 4 und zwei Sprüheinrichtungen 10 auf. Diese sind einander gegenüberliegend, jedoch außermittig zwischen den zwei Mahlwalzen 4 positioniert. Zusätzlich oder alternativ zu den Sprüheinrichtungen 10 der Figuren 4 und 5 können die in Fig. 3 strichliert dargestellten, tangential ausgerichteten Sprüheinrichtungen 10 vorgesehen sein.
Durch die Sprüheinrichtungen 10 kann das ERC-Additiv in einem Verhältnis von 0,2 bis 1 Liter pro Tonne Kohle zugeführt werden, wobei eine Verdünnung von etwa 1 : 10 erfolgt. Die
Eindüsung erfolgt mit Druckluft von etwa 2 bis 10 bar. Der o Sprühwinkel α kann 10 bis 70 , vorzugsweise 60 bis o 70 betragen.
Die Zuführung des präparierten Kohlenstaubs durch die Blasformen eines Hochofens erfolgt mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 m/s. Es wurde festgestellt, dass die Restbrandzeit nach dem Eindüsen der Kohle 4 bis 5 Mikrosekunden und die Konzentration des ERC-Additivs etwa 30 bis 50 ppm beträgt .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Präparierung von Brennstoffen mit einem Katalysator, insbesondere von Kohlenstaub, welcher bei der Roheisenerzeugung in einem Hochofen in Blasformen verbrannt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Katalysator, welcher die Zündtemperatur herabsetzt oder bei gleichbleibender Temperatur die Ab- brandgeschwindigkeit des Brennstoffs erhöht, während der KohleVermahlung von Rohkohle zu Feinkohle oder Kohlenstaub den Kohlepartikeln zugeführt wird, insbesondere auf die Kohlepartikel aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Katalysator ein zur Reduzierung der Emission von Schadstoffen bei Verbrennungen und/oder Trocknungen und/oder thermischen Prozessen von kohlenstoffhaltigem Gut geeignetes ERC-Additiv eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das ERC-Additiv als Lösung, welche Cer und Eisen als Salze anorganischer und/oder organischer Säuren in einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert < 7 enthält, in den Mahl-Sichtraum (12) gesprüht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rohkohle in einer Wälzmühle (2) mit auf einem Mahlteller ( 3 ) abrollenden Mahlwalzen ( 4 ) vermählen und das ERC-Additiv oberhalb des Mahltellers (3) und/ oder der Mahlwalzen (4) zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rohkohle in einer Luftstrom-Wälzmühle (2) mit einem integrierten Sichter (7) und einem Mahl-Sichtraum ( 12 ) einem Mahl-Trocknungs-Prozess unterworfen und das ERC-Additiv mit einer Temperatur unter o 100 C in den Mahl-Sichtraum (12) zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das ERC-Additiv mit einem Sprühwinkel α von o etwa 10 bis 70 dem Mahl-Sichtraum (12) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das ERC-Additiv horizontal und tangential zu einem unteren Bereich eines Grießekonus ( 8 ) in den Mahl-Sichtraum (12) gesprüht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zuführung des ERC-Additivs in Abhängigkeit von der zugeführten Rohkohle und der Fluidgeschwindig- keit geregelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das ERC-Additiv mit Druckluft in den Mahl-Sichtraum (12) eingedüst und die Druckluft mit einem Druck von 2 bis 10 bar zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das ERC-Additiv in einem Verhältnis von 0,2 bis 1 Liter pro Tonne Kohle zugeführt wird und eine Verdünnung von etwa 1 : 10 erfolgt.
11. Vorrichtung zum Präparieren von Brennstoff mit einem Katalysator, insbesondere von Kohlenstaub für die Roheisenerzeugung und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Wälzmühle zur Vermahlung von Rohkohle oder Koks in Feinkohle oder Kohlenstaub, insbesondere eine Luftstrom-Wälzmühle (2), mit auf einem Mahlteller (3) abrollenden Mahlwalzen (4) und einem integrierten Sichter (7), einem Mühlengehäuse (11), einem Mahl- Sichtraum (12) und einer Zuführung für Rohkohle sowie einem Feingutaustrag für Feinkohle bzw. Kohlenstaub ( 9 ) vorgesehen ist und wenigstens eine Einrichtung ( 10 ) in dem Mahl-Sichtraum (12) angeordnet ist, mit welcher der Katalysator während des Mahl- und Sichtprozesses den Kohlepartikeln zur Herabsetzung der Zündtemperatur oder zur Erhöhung der Abbrandgeschwindigkeit bei gleicher Temperatur zuführbar und insbesondere auf die Kohlepartikel aufbringbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Einrichtungen als Sprüheinrichtungen ( 10 ) ausgebildet und oberhalb des Mahltellers ( 3 ) und/oder der Mahlwalzen (4) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Sprüheinrichtungen (10) Einrichtungen verwendet werden, welche zur Wassereindüsung in den Mahl-Sichtraum (12) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprüheinrichtungen (10) einen Sprühwinkel o α im Bereich von etwa 10 bis 70 aufweisen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zwei Sprüheinrichtungen (10) vorgesehen und, in Draufsicht gesehen, jeweils zwischen zwei Mahlwalzen (4) angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprüheinrichtungen ( 10 ) mittig oder außermittig zwischen zwei benachbarten Mahlwalzen (4) angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Katalysator als Lösung den Sprüheinrichtungen (10) mit Hilfe eines Pumpenaggregats zuführbar und mit Druckluft von 7 bis 10 bar eindüsbar und versprühbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprüheinrichtungen (10) horizontal angeordnet und derart in Richtung Zwischenräume zwischen den Mahlwalzen (4) und Mühlenzentrum ausgerichtet sind, dass, bezogen auf einen Querschnitt der Wälzmühle (2), eine Winkelhalbierende des Srühwinkels α eine Sekante bildet.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch g e k e n n z e l e h n e t, dass wenigstens eine Sprüheinrichtung in Richtung Mahlteller ( 3 ) und auf das sich aufbauende Mahlbett gerichtet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Sprüheinrichtungen ( 10 ) tangential zu einem Grießekonus (8) ausgerichtet sind.
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