BRENNSTOFFMISCHUNG ZUR ZUFUHRUNG IN BLASFORMEN BEI DER ROHEISENERZEUGUNG IM HOCH OFEN UND VERFAHREN UND ANLAGE ZUR HERSTELLUNG UND ZUFÜHRUNG DER BRENNSTOFFMISCHU NGFUEL MIXTURE FOR SUPPLYING IN BLOW SHAPES IN ROLLING PRODUCTION IN THE HIGH OVEN AND METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING AND SUPPLYING THE FUEL MIX
Die Erfindung betrifft ein BrennstoffSystem zur Zuführung in Blasformen bei der Roheisenerzeugung im Hochofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung und Zuführung des BrennstoffSystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und eine Anlage zur Herstellung und Zuführung des BrennstoffSystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.The invention relates to a fuel system for supplying blow molding in pig iron production in the blast furnace according to the preamble of claim 1, a method for producing and supplying the fuel system according to the preamble of claim 8 and a plant for producing and supplying the fuel system according to the preamble of claim 18 ,
Es ist bekannt, bei der Roheisenerzeugung in Hochöfen zur Verringerung des Koksverbrauchs mit dem Heißwind, welcher über die Wind- bzw. Blasformen im unteren Teil der Rast eingeleitet wird, noch weitere Reduktions- und Heizstoffe, beispielsweise Kohlenstaub, Öl oder Erdgas, einzublasen, wobei für Kohlenstaub insbesondere das PCI- ( Pulverized Coal Injection) -Verfahren angewendet wird.It is known in the production of pig iron in blast furnaces to reduce coke consumption with the hot blast, which is introduced via the wind or blow molds in the lower part of the rest, even more reducing and heating fuels, such as coal dust, oil or natural gas, blowing for coal dust, in particular the PCI (Pulverized Coal Injection) method is used.
In dem Firmenprospekt "Pulverized Coal Injection Systems" der Paul Wurth S.A. von 05/2002 sind Mahlanlagen zur Erzeugung von Kohlenstaub sowie Verteilungs- und Zuführsysteme zum pneumatischen Zuführen des Kohlenstaubs in Hochofen-Windformen nach dem PCI-Verfahren beschrieben.In the company brochure "Pulverized Coal Injection Systems" of Paul Wurth S.A. From 05/2002 grinding plants for the production of coal dust as well as distribution and supply systems for the pneumatic supply of the coal dust in blast furnace wind forms are described after the PCI procedure.
In der WO 99/64636 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem mit einem Katalysatorzusatz präparierter Kohlenstaub eingeblasen wird. Als Kalalysatorzusatz werden wässrige ö-
sungen von Verbindungen der Nebengruppenelemente Zirkonium, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder von Aluminium, Zinn oder Blei, insbesondere eine Kupfersulfatlösung, vorgeschlagen.WO 99/64636 describes a process in which pulverized coal prepared with a catalyst additive is blown in. As a catalyst supplement, aqueous solutions of compounds of the subgroup elements zirconium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc or of aluminum, tin or lead, in particular a copper sulfate solution proposed.
In dem Artikel "Blast furnace efficiency enhancer for pulverized 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 < 1 mm und einen Feuchtegehalt < 3 % 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, wobei die Rohkohle durch Aufsprühen mit der Katalysatorlösung präpariert wird. Nachteilig ist, 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.In the article "Blast furnace efficiency enhancer for pulverized coal injection" of the journal "Steel Technology" February 2000, page 61 et seq., The aforementioned method is further described. The coal dust supplied for the partial replacement of coke via the blow molds has a particle size <1 mm and a moisture content <3%, and 350 to 600 ml of catalyst solution are fed per tonne of coal. The feeding takes place with the aid of a separate device, which is arranged after a raw coal silo and in front of an MPS mill, wherein the raw coal is prepared by spraying with the catalyst solution. The disadvantage is that the spray device must meet special requirements because of the corrosive properties of the catalyst solution and also in addition a cleaning system for regular cleaning of the nozzle is required.
Aus der DE 100 50 332 AI sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Präparierung von Brennstoffen, insbesondere von Kohlenstaub, für die Roheisenerzeugung bekannt, bei welchen ein Katalysator, welcher Cer- und Eisensalze organischer und/oder anorganischer Säuren enthält und eine Herabsetzung der Zündtemperatur und eine Beschleunigung der Verbrennung und damit einen schnelleren Abbrand des Restkokses bewirkt, eingesetzt wird. Die Präparierung des Kohlenstaubs erfolgt mit einer wässrigen Lösung des Katalysators während der Vermahlung der Rohkohle zu Kohlenstaub. Die Kohlenmühle, z.B. eine Luftstrom-Wälzmühle des LOESCHE-
Typs, muss zur Präparierung des Kohlenstaubs mit entsprechenden Zuführeinrichtungen und Sprüheinrichtungen ausgerüstet sein. Um eine wirkungsvolle Benetzung der Kohlepartikel zu erreichen, sind außerdem Mess- und Regelungs- einrichtungen erforderlich, welche in das Regelungs- und sicherheitstechnische Konzept der gesamten Mahlanlage einbezogen werden müssen und mit zusätzlichen Investitionen und Kosten verbunden sind.From DE 100 50 332 Al a method and an apparatus for preparing fuels, in particular coal dust, for the production of pig iron, in which a catalyst containing cerium and iron salts of organic and / or inorganic acids and a reduction in the ignition temperature and an acceleration of combustion and thus causes a faster burning of the residual coke is used. The preparation of the pulverized coal is carried out with an aqueous solution of the catalyst during the grinding of the raw coal to pulverized coal. The coal mill, eg an air flow roller mill of the LOESCHE Type, must be equipped to prepare the coal dust with appropriate feeders and sprayers. In order to achieve effective wetting of the coal particles, measurement and control facilities are also required, which must be included in the control and safety concept of the entire grinding plant and are associated with additional investment and costs.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein BrennstoffSystem zur Zuführung über die Blasformen eines Hochofens sowie ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen und Zuführen des BrennstoffSystems anzugeben, welche bei einer außerordentlich effizienten Herstellung und Zuführung des BrennstoffSystems zu einem verbesserten Ab- brandverhalten und optimierten Hochofenprozess führen.The invention has for its object to provide a fuel system for feeding via the blow molding of a blast furnace and a method and a system for producing and supplying the fuel system, which in an extremely efficient production and supply of the fuel system to an improved fire behavior and optimized blast furnace process to lead.
In Bezug auf das BrennstoffSystem wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 8 und vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.With respect to the fuel system, the object is achieved by the features of claim 1, procedurally the object is solved by the features of claim 8 and according to the device by the features of claim 18.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, als Brennstoffsystem eine Mischung aus wenigstens einem Kohlenstoffträger und einem vorreduzierten Eisenmaterial einzusetzen und zusammen mit dem Heißwind und/oder Sauerstoff durch die Wind- bzw. Blasformen dem Hochofen zuzuführen, beispielsweise nach dem PCI-Verfahren.The invention is based on the idea of using a mixture of at least one carbon carrier and a prereduced iron material as the fuel system and feeding it together with the hot blast and / or oxygen through the wind or blow molds to the blast furnace, for example according to the PCI process.
Als Kohlenstoffträger, welche auch als Reduktionsmittel bezeichnet werden können, eignen sich grundsätzlich feste, flüssige und gasförmige Kohlenstoffträger sowie deren Suspensionen. Als feste Kohlenstoff räger können Kohle, bei-
spielsweise Steinkohle, aber auch Braunkohle, granulierte Kohle, Kohlemischungen, KohleKoks-Gemische und Kunststoffe, beispielsweise als Kunststoff-Kohle-Mischungen oder Kunststoff-Öl-Suspensionen, als flüssige Kohlenstoffträger Öl und als gasförmige Kohlenstoffträger z.B. Erdgas eingesetzt und zusammen mit einem vorreduzierten Eisenmaterial in einer vorgebbaren Korngröße in Blasformen dem Hochofen zugeführt werden.As carbon carriers, which can also be referred to as reducing agents, solid, liquid and gaseous carbon carriers and their suspensions are generally suitable. As solid carbon carriers, coal, for example hard coal, but also lignite, granulated coal, coal mixtures, coal coke mixtures and plastics, for example as plastic-carbon mixtures or plastic-oil suspensions, as a liquid carbon carrier oil and gaseous carbon carriers such as natural gas used and together with a prereduced iron material in a predetermined grain size in blow molds are fed to the blast furnace.
Bevorzugt wird ein BrennstoffSystem bzw. Systembrennstoff eingesetzt, welches bzw. welcher einen festen Kohlenstoffträger, z.B. Kohle oder ein Gemisch aus Kohle und Petrol- koks, und als vorreduziertes Eisenmaterial ein Zundermaterial, z.B. Walzenzunder, enthält.Preferably, a fuel system is used which contains a solid carbon carrier, e.g. Coal or a mixture of coal and petrol coke, and as a prereduced iron material, a scale material, e.g. Mill scale, contains.
Es ist besonders vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Mischung in einer Mühle, insbesondere in einer Wälzmühle mit integriertem Sichter, beispielsweise in einer Luftstrom-Wälzmühle des LOESCHE-Typs, einem gemeinsamen Mahl- prozess, zweckmäßigerweise einer Mahl-Trocknung, unterzogen und mit einer vorgebbaren Korngröße den Blasformen zugeführt werden kann.It is particularly advantageous that the mixture according to the invention in a mill, in particular in a roller mill with integrated sifter, for example in an air flow roller mill of the LOESCHE type, a common grinding process, suitably a grinding-drying, subjected and with a predetermined grain size can be supplied to the blow molds.
Grundsätzlich können die Kohlenstoffträger bzw. das Brennstoffrohmaterial und das Zundermaterial getrennt in einer geeigneten Mühle bzw. einem Mahlsystem vermählen und gemeinsam in einem insbesondere einstellbaren Mischungsverhältnis oder auch getrennt den Blasformen des Hochofens zugeführt werden. Besonders rationell und bevorzugt ist jedoch ein gemeinsamer Mahl-Sicht-Prozess, z.B. in einer Luftstrom-Wälzmühle .In principle, the carbon carriers or the fuel raw material and the scale material can be ground separately in a suitable mill or grinding system and fed together in a particularly adjustable mixing ratio or else separately to the blow molding of the blast furnace. However, particularly rational and preferred is a common meal-viewing process, e.g. in an airflow roller mill.
Es wurde gefunden, dass ein Kohlenstaub-Zunder-Gemisch, in welchem der Zunderanteil zwischen etwa 0,5 % und 55 %, vorteilhaft zwischen 3 und 15 %, betragen kann und welches
außerordentlich rationell und effizient vermählen werden kann, zu einem signifikant verbesserten Abbrandverhalten im Hochofen führt und auch zu einem reduzierten Anfall von unverbrannter Kohle führen kann.It has been found that a coal dust-scale mixture in which the proportion of scale can be between about 0.5% and 55%, advantageously between 3 and 15%, and which extremely efficient and efficient grinding, leading to a significantly improved combustion behavior in the blast furnace and can also lead to a reduced incidence of unburned coal.
Im Vergleich zur normalen Verbrennung der Kohle und den bekannten PCI-Verfahren wurde eine deutliche Abbrandbeschleu- nigung des Reduktionsmittels, insbesondere des eingedüsten Kohlenstaubs und zumindest partiell des Kokses, festgestellt. Vorteilhaft ist außerdem, dass aufgrund der Zumi- schung von Zunder bei der Kohlenstaubinjektion eine geringere Menge an aufzugebendem Erz und Reduktionsmittel pro t Roheisenerzeugung eingesetzt werden muss. Es wurde außerdem festgestellt, dass durch die erfindungsgemäße Zumischung von Zunder zu Kohlenstaub eine Absenkung der Flammentemperatur erreicht wird, weshalb die Sauerstoffzugäbe und dadurch die Gestellflächenleistung erhöht werden kann.Compared to the normal combustion of the coal and the known PCI process, a significant burnup acceleration of the reducing agent, in particular of the pulverized coal injected and at least partially of the coke, was found. It is also advantageous that due to the admixture of scale in pulverized coal injection, a smaller amount of ore and reducing agent to be fed per ton of pig iron production must be used. It has also been found that a lowering of the flame temperature is achieved by the addition of scale according to the invention to coal dust, which is why the Sauerstoffzugäbe and thereby the surface area performance can be increased.
Des Weiteren besteht ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Brennstoff-Zunder-Mischung in der rationellen und effektiven Verwertung von Zundermaterial, insbesondere des in Walzprozessen und dergleichen in relativ großen Mengen anfallenden Walzenzunders. Im Wesentlichen ist Zunder ein bei der Warmformgebung und Wärmebehandlung auf einer Stahloberfläche gebildetes Eisen- (II, III)-oxidFurthermore, a significant advantage of the fuel-scale mixture according to the invention is the rational and effective utilization of scale material, in particular the mill scale produced in rolling processes and the like in relatively large quantities. In essence, scale is an iron (II, III) oxide formed on a steel surface during hot forming and heat treatment
( Fe O = FeO . Fe O ), welches Beimischun-(Fe O = FeO. Fe O), which is admixed with
3 4 2 3 gen von Kalziumoxid CaO, Siliciumdioxid SiO , Aluminiumoxid AI 0 , Natriumoxid Na 0, Maσnesiumoxid3 4 2 3 conditions of calcium oxide CaO, silicon dioxide SiO, aluminum oxide Al 0, sodium oxide Na 0, magnesium oxide
2 3 22 3 2
MgO, Mangan und Spuren von Schwefel, P 0 ,MgO, manganese and traces of sulfur, P 0,
2 5 TiO , Zn, Zr, Cu, Cr, Co, V, Ni und Pb aufweist und2 5 comprises TiO, Zn, Zr, Cu, Cr, Co, V, Ni and Pb, and
2 beim Walzen und Schmieden abfällt (Walzenzunder bzw. Hammerschlag) bzw. von der Stahloberfläche abgespült, abgesprüht oder auch durch Entzundern oder Walzen entfernt wird.
Der Eisengehalt im Walzenzunder kann zwischen 30 und 80 % betragen, weshalb eine Verwertung unter dem Aspekt der Wirtschaftlichkeit und auch unter Umweltgesichtspunkten sinnvoll ist. Bisher erfolgt eine Verwertung in Form von pelletiertem oder brikettierten Walzenzunder, welcher zusammen mit dem Hochofenkoks und Möller über den Gichtver- schluss einem Hochofen aufgegeben wird. Nachteilig ist jedoch die Notwendigkeit der Pelletierung bzw. Brikettierung, welche zusätzliche Verfahrensschritte erfordert.2 during rolling and forging drops (mill scale or hammer blow) or rinsed from the steel surface, sprayed or removed by descaling or rolling. The iron content in the mill scale can be between 30 and 80%, which is why it makes sense from the point of view of economic efficiency and also from an environmental point of view. So far, a recovery in the form of pelleted or briquetted mill scale, which is given together with the blast furnace coke and Möller over the Gicht- closure a blast furnace. However, a disadvantage is the need for pelleting or briquetting, which requires additional process steps.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen und Zuführen des erfindungsgemäßen BrennstoffSystems werden ein Kohlenstoffträger, insbesondere ein fester Kohlenstoffträger, oder auch ein Gemisch aus zwei oder mehr Kohlenstoffträgern und ein vorreduziertes eisenhaltiges Material einer Mühle zugeführt und gemeinsam vermählen sowie mit einer vorgebbaren Korngröße nach dem PCI-Verfahren über Blasformen einem Hochofen zugeführt.According to the inventive method for producing and supplying the fuel system of the invention, a carbon carrier, in particular a solid carbon carrier, or a mixture of two or more carbon carriers and a prereduced iron-containing material are fed to a mill and ground together and with a predetermined grain size according to the PCI method fed via blow molding a blast furnace.
Es ist vorteilhaft, als festen Kohlenstoffträger bzw. Brennstoffrohmaterial Kohle, insbesondere Steinkohle oder Braunkohle, oder eine Mischung von Kohle und Petrolkoks sowie als vorreduziertes Eisenmaterial Zunder, beispielsweise Walzenzunder, welcher einen Metall- bzw. Eisengehalt zwischen 30 und 80 % aufweisen kann, einer Wälzmühle mit integriertem Sichter in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis aufzugeben und einem Mahl-Sichtprozess zu unterziehen.It is advantageous, as a solid carbon carrier or fuel raw material coal, especially hard coal or lignite, or a mixture of coal and petroleum coke and prereduced iron material scale, for example mill scale, which may have a metal or iron content between 30 and 80%, a roller mill Give up with a built-in classifier in a predeterminable mixing ratio and subjected to a grinding-visual process.
Es ist zweckmäßig, ein Brennstoffrohmaterial bzw. -gemisch mit einem Heizwert > 3000 kKal/kg, einer Feuchte von etwa 15 % und einer Aufgabekorngröße von < 10 bis etwa 80 mm zu verwenden .
Der Walzenzunder kann getrennt von dem Brennstoffrohmaterial zur Mühlenaufgabe gefördert und erst in der Mühle dem Brennstoff aterial bzw. den Brennstoffpartikeln zugemischt werden. Von Vorteil für den Mahl- und Sichtprozess und das gewünschte Mahlprodukt ist es jedoch, eine Mischeinrichtung, beispielsweise ein Mischbett oder eine Mischtrommel, der Kohlenmühle vorzuschalten und das Brennstoffrohmaterial mit dem Zundermaterial als Aufgabemischung zuzuführen, zu vermählen und die Feingutmischung nach dem Sichter in einem Filter abzuscheiden und als einblasfertiges BrennstoffSystem den Blasformen des Hochofens zuzuführen.It is expedient to use a fuel raw material or mixture with a calorific value> 3000 kcal / kg, a moisture content of about 15% and a feed particle size of <10 to about 80 mm. The mill scale can be conveyed separately from the fuel raw material to the mill task and mixed with the fuel aterial or the fuel particles in the mill. However, it is advantageous for the milling and screening process and the desired ground product to mix a mixing device, for example a mixed bed or a mixing drum, upstream of the coal mill and feed the fuel raw material with the scale material as a feed mixture, and to mix the fine material mixture after the classifier in a filter to separate and as blow-ready fuel system to supply the blow molding of the blast furnace.
Sicherheitstechnisch vorteilhaft ist eine Vermahlung in inerter Atmosphäre. Durch Verwendung eines Heißgases, z.B. Rauchgas, welches in einem Heißgaserzeuger auf die erforderliche Temperatur gebracht wird, wird der Aufgabemischung die Feuchtigkeit entzogen und eine Mahl-Trocknung durchgeführt. Die Vermahlung kann auch in einer luftbetriebenen Mahlanlage mit Heissluft als Trockengas durchgeführt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Zuführung von Heißgasen für den Mahl-Trocknungsprozess ist die Verwendung von Winderhitzerabgas oder Cowpergas .From a safety point of view, grinding in an inert atmosphere is advantageous. By using a hot gas, e.g. Flue gas, which is brought in a hot gas generator to the required temperature, the feed mixture is deprived of moisture and carried out a grinding-drying. The grinding can also be carried out in an air-driven grinding plant with hot air as drying gas. Another possibility for supplying hot gases for the grinding-drying process is the use of waste-gas or Cowpergas.
Prinzipiell kann der Walzenzunder bei einer mechanischen Entzunderung mit einem hydraulischen Reinigungsvorgang oder bei Walz- und Transportprozessen durch Abrieb anfallen. In der Regel weist der Zunder eine hohe Feuchte (bis 90 %) auf und ist mit Schmierölen und Fetten aus den Walzprozessen belastet. Nach einer Nachbehandlung, z.B. in Absatzbecken oder durch Pressvorgänge, kann der Wassergehalt im Bereich von 2 bis 15 %, der Ölgehalt zwischen 0 und 5 % und die Korngröße etwa 0,5 mm bis maximal 50 mm betragen.
Von Vorteil ist eine Aufgabemischung aus ca. 85 % Brennstoffrohmaterial, beispielsweise Steinkohle, und etwa 15 % Walzenzunder. Die Rohkohle in dieser Mischung kann eine Korngröße etwa zwischen 0 und 10 mm ( Warndtkohle) oder zwischen 0 und 50 mm aufweisen. Die Korngröße des Zunders kann bis maximal 50 mm betragen. Die Körnung nach der Mühle liegt bei 50 bis 80 % < 90 μm.In principle, the mill scale can occur during a mechanical descaling with a hydraulic cleaning process or during rolling and transport processes by abrasion. As a rule, the scale has a high moisture content (up to 90%) and is contaminated with lubricating oils and greases from the rolling processes. After a subsequent treatment, eg in sales tanks or by pressing operations, the water content in the range of 2 to 15%, the oil content between 0 and 5% and the grain size of about 0.5 mm to a maximum of 50 mm. An advantage is a feed mixture of about 85% fuel raw material, such as hard coal, and about 15% mill scale. The raw coal in this mixture may have a particle size of approximately between 0 and 10 mm (warning carbon) or between 0 and 50 mm. The grain size of the scale can be up to a maximum of 50 mm. The grain size after the mill is 50 to 80% <90 microns.
Grundsätzlich kann eine gemeinsame Vermahlung von Rohkohle bzw. Rohkohle und Petrolkoks und Zundermaterial in allen hierfür geeigneten Mahlsystemen und Mühlen, z. B. in Kugelmühlen und vertikalen Wälzmühlen und dergleichen, durchgeführt werden. Eine Aufgabemischung aus Kohle/Petrolkoks und Zundermaterial bewirkt keine negative Beeinflussung des Mahlprozesses .In principle, a common grinding of raw coal or raw coal and petroleum coke and Zundermaterial in all suitable grinding systems and mills, z. In ball mills and vertical roller mills and the like. A feed mixture of coal / Petrolkoks and Zundermaterial does not have a negative effect on the milling process.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass die gemeinsame Vermahlung des festen Brennstoffrohmaterials, insbesondere Steinkohle, und des Zunders in einer Wälzmühle des LOESCHE- Typs außerordentlich kostengünstig, rationell und effizient durchgeführt werden kann. Außerdem wurde festgestellt, dass die einen Mahlprozess charakterisierenden Parameter, wie z.B. der spezifische Arbeitsbedarf und der Leistungsfaktor der Mühle, durch eine Zu ischung von Walzenzunder zu Steinkohle oder zu einem Gemisch von Steinkohle und Petrolkoks von 5 bis 15 % keine nachteilige Änderung erfahren. Auch die Korngrößenverteilung ist nahezu identisch, d.h. es gibt im Bereich von 50 % R 90 μm bis 0,05 % R 90 μm jeweils nur sehr geringe Unterschiede, z.B. des spezifischen Arbeitsbedarfs zwischen einer reinen Kohlevermahlung und zur Vermahlung mit Zunder. Mit steigendem Anteil an Zunder in der Brennstoffmischung wurde sogar eine Reduzierung des Arbeitsbedarfs der Mühle festgestellt.
Besonders vorteilhaft ist ein verbessertes Zündverhalten des Brennstoff-Zunder-Gemisches in den Blasformen, welches auch auf Synergieeffekte der gemeinsamen Vermahlung von Walzenzunder und einem Brennstoffrohmaterial zurückgehen kann. So wurde festgestellt, dass nach dem gemeinsamen Mahlprozess Zunderpartikel an den Brennstoffpartikeln haften und trotz der Dichteunterschiede zwischen den Brennstoff- und Zunderpartikeln eine Separation weder beim Mahlen noch beim Sichten und auch nicht während der Zuführung und Injektion nach dem PCI-Verfahren stattfindet. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die innige Verbindung zwischen den Kohlepartikeln und den Zunderbestandteilen die Abbrandbeschleunigung signifikant erhöht.Surprisingly, it has been found that the co-grinding of the solid fuel raw material, in particular hard coal, and the scale in a LOESCHE type roller mill can be carried out extremely inexpensively, efficiently and efficiently. In addition, it has been found that the parameters characterizing a milling process, such as the specific working requirement and the power factor of the mill, are not adversely affected by addition of mill scale to hard coal or to a mixture of hard coal and petroleum coke of 5 to 15%. Also, the particle size distribution is almost identical, ie there are in the range of 50% R 90 microns to 0.05% R 90 microns only very small differences, for example, the specific labor requirements between a pure coal grinding and grinding with scale. As the proportion of scale in the fuel mixture increased, even a reduction in the workload of the mill was noted. Particularly advantageous is an improved ignition behavior of the fuel-scale mixture in the blow molds, which can also be due to synergy effects of the common milling of mill scale and a fuel raw material. Thus, it was found that after the common milling process, scale particles adhere to the fuel particles and, despite the density differences between the fuel and scale particles, separation occurs neither during grinding nor during sifting and also during the feeding and injection according to the PCI process. It has surprisingly been found that the intimate connection between the carbon particles and the scale constituents significantly increases the burn-up acceleration.
Beide Komponenten werden im Rahmen des Mahlprozesses durch die Zerkleinerungsvorgänge unter jeder Walze in innigsten Kontakt gebracht. Es wird davon ausgegangen, dass die im Walzenzunder vorliegenden Metalloxide quasi aufgesch iert am Kohlekorn bzw. den Kohlepartikeln anhaften. Vorteilhaft hierfür sind mit hoher Wahrscheinlichkeit auch die im Zunder vorhandenen Ölreste, die den Verbindungs- bzw. Verkle- bungsprozess unterstützen. Diese innige Verbindung zwischen dem zu verbrennenden Kohlekorn und den Zunderbestandteilen, bei denen es sich um Metalloxide mit einem definierten Re- dox-Potential und einer katalytischen Wirkung handelt, führt zu einem überraschend verbesserten Abbrandverhalten der Kohlestaubpartikel . Das erfindungsgemäße BrennstoffSystem bzw. das einblasfertige Brennstoff-Zunder-Gemisch bietet somit nicht nur die Möglichkeit, das Beiprodukt Zunder in einer außerordentlich einfachen und ökonomischen Weise der Roheisenerzeugung wieder zuzuführen, sondern ist gleichzeitig mit einer Optimierung des Hochofenprozesses verbunden.
Vorteilhaft ist des Weiteren, dass aufgrund der Zuführung des Walzenzunders über die Blasformen das Öl des Walzenzunders sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist und die Gefahr der Bildung schädlicher Verbrennungsprodukte sehr gering ist. Maßnahmen zur Verkapselung am Walzenzunder anhaftenden Öls, welche beispielsweise in der DE 100 38 566 AI beschrieben sind, sind deshalb nicht erforderlich.Both components are brought into intimate contact during the grinding process by the comminution processes under each roller. It is assumed that the metal oxides present in the mill scale will adhere quasi to the carbon grain or the carbon particles. Also of advantage for this are the oil residues present in the scale, which support the bonding or bonding process. This intimate connection between the coal grain to be burned and the scale constituents, which are metal oxides having a defined redox potential and a catalytic action, leads to a surprisingly improved burning behavior of the coal dust particles. The fuel system according to the invention or the ready-to-inject fuel-scale mixture thus not only offers the possibility of recycling the by-product scale in an extraordinarily simple and economical way, but is simultaneously associated with an optimization of the blast furnace process. It is also advantageous that due to the supply of Walzenzunders on the blow molding, the oil of the mill scale is exposed to very high temperatures and the risk of the formation of harmful combustion products is very low. Measures for encapsulation on oil oily adhering oil, which are described for example in DE 100 38 566 AI, are therefore not required.
Vorrichtungsmäßig ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einer Anlage für ein PCI-Verfahren vor der Mühle und getrennt von den Einrichtungen für das Brennstoffrohmaterial zusätzlich eine Fördereinrichtung und/oder eine Dosiereinrichtung für das in einem Vorratsbunker oder -silo gelagerte Zundermaterial, z.B. Walzenzunder, angeordnet sind.In terms of the device, it is provided according to the invention that in a system for a PCI process in front of the mill and separate from the devices for the fuel raw material, a conveying device and / or a metering device for the scale material stored in a storage bunker or silo, e.g. Mill scale, are arranged.
Alternativ kann für eine Vormischung des Walzenzunders bzw. des vorreduzierten Eisenmaterials und des Brennstoffrohma- terials eine Vormischeinrichtung vor der Mühle angeordnet sein, so dass eine Aufgabemischung mit einem vorgebbaren Mischungsverhältnis gebildet und der Vermahlung, z.B. über einen Dosierbunker, zugeführt werden kann.Alternatively, for a premix of the mill scale or of the prereduced iron material and of the fuel raw material, a premixing device may be arranged in front of the mill, so that a feed mixture having a predeterminable mixing ratio is formed and subjected to milling, e.g. can be supplied via a metering bunker.
Außerdem kann es sich als zweckmäßig erweisen, wenn nach einem Filter, in welchem die Kohlenstaub-Zunder-Mischung aus der Mühle abeschieden wird, und vor einem Silo zur Aufnahme der einblasfertigen Mischung eine weitere Mischeinrichtung vorgesehen ist.In addition, it may prove useful if, after a filter in which the coal dust-scale mixture is separated from the mill, and in front of a silo for receiving the ready-blowing mixture, a further mixing device is provided.
In der Regel sind nach dem Feingutsilo Sendegefäße bzw. Zuführbehälter und ein Verteilungssilo angeordnet, und über Injektionsleitungen erfolgt die Zuführung der erfindungsgemäßen Brennstoffmischung in die Blasformen des Hochofens.
Es ist vorteilhaft, dass das erfindungsgemäße BrennstoffSystem in gleicher Weise wie Kohlenstaub nach dem PCI-Verfahren' über die Blasformen den Hochofen zugeführt werden kann. Es wird beispielhaft auf den Firmenprospekt "Pulverized Coal Injection Systems" der Firma Paul Wurth S.A. verwiesen, in dem die gängigen Zuführsysteme mittels Schwerkraft oder pneumatisch, sowie Verteilungs- und FörderSysteme, einschließlich der Dicht- oder Dünnstromförderung sowie die Mess- und Regelungssysteme und eine mögliche Vorheizung des Kohlenstaubs im Einzelnen beschrieben sind.As a rule, after the Feingutsilo transmitting vessels or feed tank and a distribution silo are arranged, and via injection lines, the supply of the fuel mixture according to the invention takes place in the blow molding of the blast furnace. It is advantageous that the fuel system according to the invention can be fed to the blast furnace in the same way as pulverized coal by the PCI process via the blow molds. Reference is made by way of example to the company brochure "Pulverized Coal Injection Systems" from Paul Wurth SA, in which the conventional feed systems using gravity or pneumatic, as well as distribution and conveying systems, including dense phase or thin-flow conveying, and the measuring and control systems and one possible Preheating of the pulverized coal are described in detail.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in der einzigen Zeichnung ist ein Anlagenschema zur Erläuterung des erfindungsgemäßen BrennstoffSystems sowie des Verfahrensablaufs und von Vorrichtungen der Anlage in stark schematisierter Weise dargestellt.The invention will be further explained below with reference to a drawing; in the single drawing a system diagram for explaining the fuel system according to the invention and the process sequence and devices of the system is shown in a highly schematic manner.
Der Verfahrensablauf lässt vier wesentliche Verfahrensschritte zur Herstellung und Verwendung eines neuen BrennstoffSystems für Blasformen eines Hochofens erkennen.The process sequence reveals four major process steps for the manufacture and use of a new blast furnace blast furnace fuel system.
In einer ersten Stufe erfolgt die Vorbereitung der Komponenten für das erfindungsgemäße Brennstoffsystem 10, welches durch eine gemeinsame Vermahlung in einer Mühle 2 hergestellt wird. Im vorliegenden Beispiel ist für den Mahl- prozess eine Luftstrom-Wälzmühle des LOESCHE-Typs vorgesehen. Es können jedoch auch andere vertikalen Wälzmühlen oder auch Kugelmühlen und dergleichen eingesetzt werden.In a first stage, the preparation of the components for the fuel system 10 according to the invention, which is produced by a common grinding in a mill 2 takes place. In the present example, an air flow roller mill of the LOESCHE type is provided for the grinding process. However, other vertical Wälzmühlen or ball mills and the like can be used.
Ausgangsstoffe sind wenigstens ein fester Kohlenstoffträger 6, beispielsweise Kohle, insbesondere Steinkohle oder Braunkohle, oder ein Gemisch aus Steinkohle und Petrolkoks, nachfolgend kurz Rohkohle 6 genannt. Die Rohkohle 6 gelangt von einer Halde 8 in einen Rohkohlebunker 16 und über eine Fördereinrichtung bzw. Kohlenzuteilung 15 auf eine Fördereinrichtung 5, welche der Mühle 2 vorgelagert ist.
Als zweite Komponente wird ein vorreduziertes Eisenmaterial 7, vorzugsweise Zundermaterial, wie z.B. Walzenzunder, aus einem Zunderbunker 17 bzw. einer Lagereinrichtung mit Hilfe einer Fördereinrichtung bzw. Zunderzuteilung 14 der Fördereinrichtung 5 zur Herstellung einer Aufgabemischung 4 zugeleitet.Starting materials are at least one solid carbon carrier 6, for example coal, in particular hard coal or lignite, or a mixture of hard coal and petroleum coke, hereinafter referred to as raw coal 6. The raw coal 6 passes from a heap 8 in a raw coal bunker 16 and a conveyor or coal allocation 15 to a conveyor 5, which is the mill 2 upstream. As a second component, a prereduced iron material 7, preferably scale material, such as mill scale, from a scale bunker 17 or a storage device with the aid of a conveyor or scale allocation 14 of the conveyor 5 for producing a feed mixture 4 is fed.
Alternativ kann die Aufgabemischung 4 auch in einem Mischbett oder einer Mischtrommel hergestellt werden, indem die Rohkohle und das Zundermaterial miteinander vermischt und über einen Dosierbunker der Mühle aufgegeben werden (nicht dargestellt). Zweckmäßig ist es, die Aufgabemischung 4 aus Rohkohle 6 und Walzenzunder 7 in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis der Mühle 2 zuzuführen.Alternatively, the feed mixture 4 can also be produced in a mixed bed or a mixing drum by mixing the raw coal and the scale material with one another and feeding it to the mill via a metering bunker (not shown). It is expedient to feed the feed mixture 4 from raw coal 6 and mill scale 7 in a predeterminable mixing ratio of the mill 2.
In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt die Vermahlung der Aufgabemischung 4 zu einem einblasfertigen Brennstoffsystem 10. Dies erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Luftstrom- Wälzmühle 2 und im Inertbetrieb. Unter Zuführung eines in einem Heißgaserzeuger 11 auf die erforderliche Trocknungstemperatur erhitzten Inert- bzw. Heißgases 9 wird die Aufgabemischung 4 einer Mahl-Trocknung unterzogen. Das Heißgas 9 kann vorteilhaft im Kreislauf gefahren werden (nicht dargestellt), und der Heißgaserzeuger 11 kann z.B. mit Gichtgas betrieben werden.In a second process step, the grinding of the feed mixture 4 to a ready-blowing fuel system 10. This takes place in the present embodiment in an air flow roller mill 2 and in inert mode. By supplying a heated in a hot gas generator 11 to the required drying temperature inert or hot gas 9, the feed mixture 4 is subjected to a grinding-drying. The hot gas 9 may advantageously be circulated (not shown) and the hot gas generator 11 may be e.g. be operated with blast furnace gas.
Es ist von besonderem Vorteil, dass die Vermahlung der Brennstoff-Zunder-Aufgabemischung 4 in der Mühle 2 in gleicher Weise wie die Vermahlung von Rohkohle zu Kohlenstaub durchgeführt werden kann. Der aufgegebene Walzenzunder 7 hat in der Regel eine Vorbehandlung zur Reduzierung des Wasseranteils und des anhaftenden Öls durchlaufen. Durch die Mahl-Trocknung der Aufgabemischung 4 in der Mühle
2 mit integriertem Sichter 3 wird mit dem einblasfertigen Brennstoff-Zunder-Gemisch 10 ein Brennstoffsystem hergestellt, welches den Hochofenprozess optimiert.It is of particular advantage that the milling of the fuel scale feed mixture 4 in the mill 2 can be carried out in the same way as the grinding of raw coal to pulverized coal. The abandoned mill scale 7 has usually undergone a pretreatment to reduce the water content and the adhering oil. By the grinding-drying of the feed mixture 4 in the mill 2 with integrated classifier 3, a fuel system which optimizes the blast furnace process is produced with the ready-to-inject fuel-scale mixture 10.
In einem nachgeschalteten Filter 12, beispielsweise einem Gewebe- oder Schlauchfilter, wird die staubförmige Brennstoff-Zunder-Mischung 10 abgeschieden und gelangt über ein Zellrad 18 in einen Silobehälter 20.In a downstream filter 12, such as a fabric or bag filter, the dust-like fuel-scale mixture 10 is deposited and passes through a cellular wheel 18 in a silo container 20th
Der Silobehälter 20 symbolisiert mit den weiteren Einrichtungen zur pneumatischen Zuführung des einblasfertigen Brennstoff-Zunder-Gemisches 10 den dritten Verfahrensschritt. Dieser beinhaltet die Silolagerung, die Regelung der pneumatischen Zuführung des einblasfertigen Brennstoff- Zunder-Gemisches 10 mit Hilfe eines Stickstoff-Druckbehälters 21, Sendegefäßen oder Zuführbehältern 22, 23 und eines Verteilungsbehälters 24 sowie einer Verbindungsleitung bzw. Förderleitung 25. Von dem Verteilungsbehälter 24 gehen entsprechend der Anzahl der Blasformen 27 Injektionsleitungen 26 für die Blasformen 27 ab, über welche das einblasfertige Brennstoff- bzw. Rohkohle-Zunder-Gemisch 10 zusammen mit dem Heißwind eingeblasen wird. o Aufgrund der hohen Temperaturen von etwa >2000 C im Bereich der Blasformen des Hochofens verbrennt der Kohlenstoff des Brennstoffes zu Kohlenmonoxid, welches das Eisenoxid der Erze unter Bildung von Kohlendioxid zu Eisen reduziert. Da es sich bei den Zunderpartikeln des Brennstoff-Zunder-Ge- ischs vornehmlich um Eisenoxide handelt, werden diese ebenfalls reduziert.The silo container 20 symbolizes the third method step with the further devices for pneumatic feeding of the ready-to-inject fuel-scale mixture 10. This includes the silo storage, the regulation of the pneumatic feed of the ready-blowing fuel-scale mixture 10 by means of a nitrogen pressure vessel 21, transmitting vessels or feed containers 22, 23 and a distribution container 24 and a connecting line or feed line 25. From the distribution container 24 go accordingly the number of blow mold 27 injection lines 26 for the blow mold 27 from, over which the einblasfertigige fuel or raw coal-scale mixture 10 is blown together with the hot blast. O Due to the high temperatures of about> 2000 C in the blast furnace blast furnace, the carbon of the fuel burns to carbon monoxide, which reduces the iron oxide of the ores to iron to form carbon dioxide. Since the scale particles of the fuel scale are mainly iron oxides, they are also reduced.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Brennstoffsystems, bestehend aus einer einblasfertigen Brennstoff- Zunder-Mischung, ist darin zu sehen, dass die Reduktions-
mittelmenge für den Zunder gegenüber einer vergleichbaren Menge aufzugebenden Erzes, bezogen auf den Metallinhalt, geringer ist. Gleichzeitig wird eine Verwertung eines Beiproduktes erreicht. Vorteilhaft ist auch, dass insbesondere ölkontaminiertes Zundermaterial eingesetzt werden kann. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die Zuführung des erfindungsgemäßen Brennstoff-Zunder-Gemisches über die Blasformen des Hochofens zu einer Optimierung des Hochofenprozesses, z.B. durch Erhöhung der Abbrandbeschleunigung des Reduktionsmittels, vornehmlich der eingedüsten Kohle und zumindest partiell auch des Kokses führt. Weitere Vorteile sind die rationelle, effektive Herstellung und Zuführung des erfindungsgemäßen BrennstoffSystems .
An essential advantage of the fuel system according to the invention, consisting of an injection-ready fuel-scale mixture, is that the reduction average amount for the scale compared to a comparable amount of ore to be fed, based on the metal content, is lower. At the same time a recovery of a by-product is achieved. It is also advantageous that, in particular oil-contaminated Zundermaterial can be used. It has also been shown that the feeding of the fuel-scale mixture according to the invention via the blow molding of the blast furnace to optimize the blast furnace process, eg by increasing the Abbrandbeschleunigung of the reducing agent, primarily the injected coal and at least partially also of the coke leads. Further advantages are the rational, effective production and supply of the fuel system according to the invention.