WO2013156548A1 - Vorrichtung und verfahren zur flächenbegasung in einem reduktionsreaktorschacht - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur flächenbegasung in einem reduktionsreaktorschacht Download PDF

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WO2013156548A1
WO2013156548A1 PCT/EP2013/058048 EP2013058048W WO2013156548A1 WO 2013156548 A1 WO2013156548 A1 WO 2013156548A1 EP 2013058048 W EP2013058048 W EP 2013058048W WO 2013156548 A1 WO2013156548 A1 WO 2013156548A1
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reduction
reducing gas
reactor shaft
reduction reactor
interior
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PCT/EP2013/058048
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French (fr)
Inventor
Georg Aichinger
Karl-Heinz Beham
Reinhard Pum
Wolfgang Sterrer
Kurt Wieder
Johann Wurm
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Siemens Vai Metals Technologies Gmbh
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Publication date
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/006—Equipment for treating dispersed material falling under gravity with ascending gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing metal sponge or pig iron from metal oxide-containing particulate material using a reducing gas, comprising a reduction reactor shaft and a plurality of reduction gas inlet passageways in the interior of the reduction reactor shaft for introducing reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft.
  • Reduction gas from the bustie is distributed into the reduction shaft via openings in the refractory lining of the reduction shaft - the bustle slots - from the internal bustie or external bustust.
  • the bustie usually runs the entire circumference of the reduction shaft, and then bustle slots are also essentially around the entire circumference. arranged - because the reducing gas must be introduced evenly distributed to achieve a uniform reduction.
  • the distribution and introduction of the reducing gas takes place in such a way that the bustle slots open into a region of the interior which is not filled by the bed during operation of the reduction shaft.
  • the reduction shaft is often made with a sudden increase in the diameter of its interior as viewed vertically from above along the axis of the reduction shaft - the inner diameter is determined by the refractory lining, so that such an extension can be realized, for example, by changing the thickness of the refractory lining. Due to the angle of repose of the iron oxide-containing material forms on the extension - also called return - around the entire circumference of a not filled by the bed of annulus. The Bustle slots then open into this annulus.
  • the reducing gas entrains dust which, after being introduced into the reduction shaft, is deposited in the annulus and in the bed of the iron oxide-containing material. Therefore, from the circumference of the reduction shaft, at which reducing gas is introduced, toward the center of the bed, an increased pressure gradient increases relative to dust-free gas - the separated dust clogs the flow paths of the reducing gas through the bed. Among other things, this leads to an uneven gasification of the bed and thus to an uneven reduction result.
  • the reduced material in the reduction shaft for example iron sponge
  • a melter gasifier for example as in a COREX® process
  • unfavorable flow of highly dust-laden gas from the melter gasifier may also occur in the center of the reduction shaft due to the low pressure in the flow paths enter the reduction shaft via iron sponge delivery lines, which is undesirable.
  • EP0904415B1 proposed, in addition to a bustie with Bustle slots further provided below the bustie, from the outside of the reduction shaft radially to the center extending channels for the introduction of reducing gas vorzuse- hen. Through these channels reducing gas should be introduced not only on the circumference, but over a cross-sectional area of the reduction shaft into the bed.
  • the disadvantage here is that the channels according to EP0904415B1 must be supported in the center of the reduction shaft consuming, reducing gas for the channels due to the removal of bustie and channels can not be routed from the bustie in the channels, and it with a plurality of channels due the cross-sectional area occupied by them may lead to congestion in the downwardly moving beds.
  • WO2009000409 proposes to introduce the entire reducing gas via channels, without bustie, into the reduction shaft. Since, accordingly, the channels must introduce more reducing gas and be dimensioned correspondingly larger than in
  • blast furnace process for the production of pig iron is known from the prior art, which is supplied in the standard version from above with lumpy iron carriers and coke and is injected at the bottom of hot blast.
  • recent developments have led to the blast furnace being operated with technically pure oxygen and part of the blast furnace gas being treated as an additional reducing gas after being treated as a blast furnace in the lower part of the blast furnace
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method for producing metal sponge or pig iron from metal oxide-containing particulate material using a reducing gas in a reduction reactor shaft, in which the problems of the state of the art are possible completely avoided.
  • Apparatus for producing metal sponge or pig iron from metal oxide-containing particulate material using a reducing gas comprising
  • Reduction gas inlet lines for introducing reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft.
  • a reducing gas channel body passing through the interior of the reduction reactor shaft for distributing reducing gas is present in the interior of the reduction reactor shaft
  • At least one reducing gas supply line for supplying reducing gas below the reducing gas channel body
  • the reduction gas channel body has a flow-through of a cooling medium support tube.
  • the metal sponge is preferably sponge iron.
  • the metal oxide-containing particulate material is preferably chunky iron-containing material.
  • lumped material is meant material with a grain size of, for example, over 5 mm, up to 50 mm in the case of sinter, up to 100 mm after agglomeration processes such as compacting; for example, lump, pellets or sinter.
  • a reduction reactor shaft is understood, for example, to be a shaft reactor, as used, for example, in a COREX® process, or the upper part of a blast furnace, ie the part of a blast furnace in which the indirect gas reduction takes place, above the cohesive zone.
  • a shaft reactor for example, solid sponge iron is produced, while in a blast furnace, liquid pig iron is produced.
  • a plurality of reducing gas inlet lines ending in the interior of the reduction reactor shaft are present.
  • a reducing gas inlet conduit may protrude into the interior space, but also that the end of a reducing gas inlet conduit may be within the interior wall bounding the interior, such as the opening of a bustle slot in the refractory lining.
  • the reducing gas exits the reducing gas inlet lines through reduction gas outlets of these reducing gas inlet lines and then flows through the bed of metal-oxide-containing particulate material.
  • a reducing gas channel body traversing the interior of the reduction reactor shaft for distributing reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft is present. He can traverse the interior as a secant or as a diameter, with a diameter is preferred as a diameter, because reducing gas can then be introduced more symmetrically, more uniformly in the bed.
  • the reduction gas channel body can, for example, run horizontally, so that reducing gas can be introduced into the bed at a vertical level.
  • the reducing gas channel body may also have a lowest point or a highest point with respect to the vertical, so that it has two sections inclined downward or upward from the wall of the reduction reactor shaft to the center of the reduction reactor shaft. Reduction gas may then enter the bed at various vertical levels during operation.
  • the reduction gas channel body traverses the interior of the reduction reactor shaft, which is bounded by the inner walls of the reduction reactor shaft.
  • the reduction gas channel body thus has two inside wall-side ends.
  • At least one end of the reducing gas channel body on the inside wall is substantially perpendicular below the reducing gas channel body at least one reducing gas supply line for supplying reducing gas into the
  • the supply of reducing gas into the interior of the reduction shaft takes place below the reduction gas channel body.
  • a free space is formed below the reduction gas channel body in the bed, which is located in the reduction reactor shaft, determined primarily by the angle of repose of the bed.
  • the free space can also be called reduction gas channel.
  • the reduction gas channel body is suitable for effecting the formation of such a clearance or reduction gas channel in a bed located in the reduction reactor shaft.
  • the free space or reduction gas channel is used for the supply and distribution of reducing gas in the interior of the reduction reactor shaft.
  • the reducing gas can be distributed in the free space over the entire length of the reducing gas channel body and enter the bed evenly.
  • substantially vertically below means that at least part of the mouth of the reducing gas supply line is located vertically below the reduction gas channel body. Then, during operation, the reducing gas emerging from this orifice can enter the bulkhead when ascending into a free space formed below the reducing gas channel body and distribute in this free space, which traverses the interior of the reduction reactor shaft below the reducing gas channel body. As a result, it can enter the bed from the reduction gas channel over the entire length of the reduction gas channel.
  • the reduction gas channel body has a support tube through which a cooling medium can flow.
  • the material used for the reduction gas channel body and especially for the support tube is preferably metal.
  • the cooling of the support tube takes place in order to maintain the required mechanical properties during operation.
  • lower material temperatures make it possible to achieve the required mechanical properties in a smaller size than in uncooled support tubes.
  • Increasing the temperature entails a decrease in the strength of metal, so that at a higher temperature to ensure a certain minimum strength would have to be built larger if no cooling vorläge.
  • the ReduktionsgaskanalSystem or its support tube can be made smaller than described above, provided with insulation, pipes according to the prior art, because in the inventive design inside only the cooling must be provided and no volume for reducing gas supply and insulation is to provide.
  • Distribution of reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft takes place via the free space or reduction gas channel, so that no bushings and associated disadvantages are present.
  • This clearance or reducing gas channel extends over the entire length of the reducing gas channel body, which leads to a more uniform distribution of the reducing gas compared to selective supply of reducing gas through feedthroughs.
  • the reduction gas channel body is suitable for effecting the formation of a free space or reduction gas channel in a bed located in the reduction reactor shaft.
  • the reduction gas channel body can be designed, for example, as a downwardly open half-pipe shell with walls extended downward, preferably substantially parallel, which half-pipe shell rests on a support tube.
  • two web plates could be attached to both sides of a support tube - for example, welded - to ensure analogous in the bed a space below the support tube.
  • the reduction gas channel body has a support tube through which a cooling medium can flow.
  • the support tube in the interior coolant channels to flow through with cooling medium.
  • the support tube is supported on both sides of the outer wall - the shell - of the reduction reactor shaft resting.
  • the supply and removal of the cooling medium takes place, for example, at the location of the support of the reduction gas channel body or its support tube on the jacket of the reduction reactor shaft.
  • cooling medium water is preferably used.
  • a reducing gas supply line for supplying reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft is provided at both inner wall ends of the reducing gas channel body substantially perpendicularly below the reducing gas channel body. This enables a more uniform supply of the reducing gas channel body or reduction gas channel, since it takes place from both ends.
  • the reducing gas outlets of the reducing gas outlet located in the interior of the reduction reactor shaft are preferably located. inlet conduits all within a portion of the vertical longitudinal extent of the reduction reactor shaft which, viewed vertically, has a thickness of up to 100% of the diameter of the reduction reactor shaft.
  • the thickness of the section is up to 40% of the diameter of the reduction reactor shaft, more preferably up to 30% of the diameter of the reduction reactor shaft, most preferably up to 20% of the diameter of the reduction reactor shaft. The smaller the thickness of the section, the easier it is to supply all of the reducing gas inlet lines from a source with reducing gas.
  • reducing gas inlet conduits are designed as bustle slots.
  • reducing gas inlet lines are designed as half-shells open at the bottom with walls extended downwards, preferably substantially parallel, which half-pipe shells rest on support tubes.
  • the support tubes preferably have coolant channels inside.
  • end of the half-pipe shell is provided with a connecting the downwardly extending walls transverse wall.
  • the support tubes protrude from the edge of the reduction reactor shaft into the interior of the reduction reactor shaft, preferably radially. They are not supported on their lying in the interior of the reduction reactor shaft end, so designed as so-called flying pipes.
  • At least several of the reducing gas inlet lines start from an internal bustie, ie are bustle slots of an internal bustie.
  • All reduction gas inlet lines may also be bustle slots of an internal bustie.
  • the number A of reducing gas inlet lines that are bustle slots of an internal bustie is less than or equal to X, that is, A ⁇ XX
  • an internal bustie requires a less elaborate design of the pressure vessel of the reduction reactor shaft and allows a less expensive supply of reducing gas.
  • a higher number of bustle slots can be realized compared to an external bustie.
  • At least a plurality of the reducing gas inlet conduits originate from an external bustie, so are bustle slots of an external bustie.
  • All reduction gas inlet lines can also be bustle slots of an external bustie.
  • the number B of reducing gas inlet lines which are bustle slots of an external bustie is less than or equal to X, that is, B ⁇ X.
  • an external bustie Compared to an internal bustie, an external bustie has the advantage that the bustle slots can be easily cleaned from the outside, and that the refractory lining inside the reduction reactor shaft can be made uncomplicated.
  • the Bustle-slots open as described in the introduction in a not filled in the operation of the reduction shaft area of the interior space. This is achieved, for example, by producing the reduction shaft with a sudden enlargement of the diameter of its interior, seen vertically from above along the longitudinal axis of the reduction shaft.
  • a plurality of the reducing gas inlet conduits are flying tubes. This means that not all reduction gas inlet lines are flying tubes.
  • the number C of reducing gas inlet pipes, which are flying pipes is smaller than X, that is, C ⁇ X.
  • bustle slots By combining bustle slots and flying tubes, reducing gas can be introduced at different distances from the inner wall of the reduction reactor shaft, which leads to a homogenization of the introduction and thus to a better reduction result.
  • the reductant gas supply line is from an internal bustie. It is then, for example, a - specially trained for this task - Bustle slot of the internal bustie, or it is a subsection of this internal bustie.
  • a reducing gas supply line for supplying reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft is present at both inner side ends of the reducing gas channel body substantially perpendicularly below the reducing gas channel body; then two reduction gas supply lines may be present - for example, two subsections of an internal bustie.
  • the reducing gas supply line originates outside the reduction reactor shaft, for example from an external bustie. She is then For example, a - possibly specially trained for this task - Bustle slot the external bustie.
  • the reduction gas channel body is at least partially within that Ab- section of the vertical longitudinal extension of the reduction reactor shaft, which vertically seen a thickness of up to 100%, preferably up to 40%, more preferably up to 30%, most preferably to 20%, of the diameter of the reduction reactor shaft in which the reducing gas outlets of the reducing gas inlet lines are located.
  • reducing gas from the reducing gas outlets can be easily guided to the reducing gas channel body, or it can be easily guided from the source of reducing gas supplying the reducing gas inlet lines to the reducing gas channel body.
  • the internal or external bustie is provided with at least one feed for reducing gas, through which reducing gas is passed into the internal or external bustie.
  • at least one feed with respect to the circumference of the reduction reactor shaft is offset to the position of the reducing gas supply line below an inner wall-side end of the reducing gas channel body, preferably by 45 ° -90 °, particularly preferably substantially 90 °.
  • the reducing gas flows as long as possible in the internal or external bustie before it enters a cavity formed in the operation below the reducing gas channel body enters the bed.
  • dust deposits in the internal or external bustie are minimized.
  • the inner diameter of the reduction reactor shaft is in the region of its longitudinal extent, in which reducing gas channel body and, if appropriate, flying tubes are present, compared with others
  • the expansion is intended to substantially compensate for the loss of cross-sectional area available for the downward movement of the bed in the interior, which is due to the area requirement of the reducing gas duct body and possibly the flying air
  • the region in which the inner diameter of the reduction reactor shaft is widened preferably comprises a section of the vertical longitudinal extension of the reduction reactor shaft which, viewed vertically, has a thickness of up to 100%, preferably up to 40%, particularly preferably up to 30%, most preferably up to to 20%, of the diameter of the reduction reactor shaft.
  • the extension may also be present above the region of the longitudinal extent in which the reduction gas channel body and possibly flying tubes are present.
  • Another object of the present invention is a method for producing metal sponge or pig iron a bed of metal oxide-containing particulate material in a reduction reactor shaft using a reducing gas, wherein
  • a first subset of the reducing gas is introduced into the bed by means of a plurality of reduction gas inlet lines ending in the interior of the reduction reactor shaft, characterized in that
  • a second subset of the reducing gas is distributed into the bed by means of a reduction gas channel body traversing the interior of the reduction reactor shaft, and this second subset of the reducing gas is fed into the interior of the reduction reactor shaft essentially vertically below the reducing gas channel body.
  • the supply of the second subset takes place by means of at least one reducing gas supply line.
  • a free space or reduction gas channel forms in the bed below the reduction gas channel body during operation.
  • the reducing gas can distribute and enter from it into the bed.
  • the reducing gas is thus distributed by means of the reduction gas channel body in the interior of the reduction reactor shaft into the bed.
  • reducing gas inlet lines are designed as bustle slots
  • reducing gas is introduced into the bed by means of the bustle slots.
  • reducing gas inlet lines are designed as downwardly open, lying on support tubes half-pipe shells with downwardly extended walls, for example as a flying tubes, so formed in operation analogous to the Reduktionsgas- channel body below a free space in the bed. In this space, the reducing gas can distribute and enter from it into the bed.
  • the first subset and the second subset are delivered from the same internal and / or external bustie.
  • Figure 1 shows schematically a reduction reactor shaft according to the prior art.
  • FIG. 2 shows schematically a reduction reactor shaft according to the invention.
  • Figure 3 shows schematically a view of the device shown in Figure 2 from above vertically downwards.
  • FIG. 4 shows schematically a reduction gas channel body with free space formed below in the bed.
  • FIG. 5 shows schematically a view analogous to FIG. 3 of another embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 6 shows schematically a section of a device according to the invention.
  • FIG. 7 schematically shows a section along the broken line A - A 'from FIG. 7.
  • FIGS. 2 to 7 While in FIGS. 2 to 7 the illustration of the cooling for the sake of clarity has been dispensed with, the cooling is sketched in FIG. Description of the embodiments
  • FIG. 1 shows that iron oxide-containing lumpy material introduced into a reduction reactor shaft 1 via a feed device 2 forms a bed 3.
  • Reduction gas 4 - represented by corrugated arrows with massive tip - flows through the bed and reduces lumps to sponge iron.
  • the illustration of device parts for removing spent reducing gas from the reduction reactor shaft has been omitted for reasons of clarity.
  • the reducing gas 4 is passed into an internal bust 6 formed in the refractory lining 5 of the reduction reactor shaft 1. From internal Bustie 6 several reduction gas inlet lines for the introduction of reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft - here Bustle slots 7 - go out, which end in the interior of the reduction reactor shaft 1.
  • FIG. 2 for the most part analogous to a device according to the invention, the repetition of the reference symbols used in FIG. 1 is omitted for the sake of clarity.
  • the mouths 9a, 9b, 9c, 9d of the bustle slots are the reduction gas outlets of the bustle slots 7. They lie in a horizontal plane 10th
  • a reduction gas channel body 11 passes through the interior of the reduction reactor shaft 1.
  • the reduction gas channel body is designed as a downwardly open, resting on a support tube 12 half-pipe shell 13 with downwardly extended walls.
  • the support tube 12 is supported on both sides of the jacket 14 of the reduction reactor shaft, which is not shown in detail.
  • the reduction gas channel body 11 runs horizontally and traverses the interior as a diameter. It is within that portion of the vertical length of the reduction reactor shaft which is vertical seen has a thickness of up to 100% of the diameter of the reduction reactor shaft - in the illustrated case below 30% - in which the mouths of the Bustle slots are.
  • a reduction gas supply line for supplying reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft is present vertically below the reduction gas channel body 11 - in this case a partial section of the internal bust 6 which is perpendicular below the reduction gas channel body 11 to the interior of the reduction reactor shaft 1 is open - this opening 15 is shown schematically with a rectangle.
  • the support tube 12 is flowed through during operation of water as a cooling medium, which is not shown for clarity.
  • Figure 3 shows a view of the device shown in Figure 2 from above vertically downwards.
  • the two feeds 16a and 16b of the bustie 5 are offset with respect to the circumference of the reduction reactor shaft 1 by substantially 90 ° to the position of - not visible in Figure 3 - reducing gas supply lines below the inside wall-side ends 17a, 17b of the reduction gas channel body.
  • the support tube of the reduction gas channel body is flowed through during operation of water as the cooling medium, which is not shown for clarity.
  • FIG. 4 shows schematically how a clearance 18 is formed below in the bulk material in the reduction gas channel body 11.
  • the support tube 12 carries the half-pipe shell 13 with extended substantially parallel walls. It is also shown that the extended side walls are supported on the support tube by means of struts to prevent bending under the pressure of the bed 3.
  • FIG. 5 shows schematically a view analogous to FIG. 3 of another embodiment of the device according to the invention.
  • an external bustie consisting of the two parts 19a and 19b. It is supplied by the feeds 22 and 23 with reducing gas.
  • the external bustie could also be designed as a continuous ring, which is not shown in an extra figure.
  • the reduction gas channel body 11 connects the two parts 19a and 19b. From the external Bustie go Bustle slots 20, which open in a dashed line indicated annulus, which is formed in the bed due to a sudden expansion of the interior, within the shell 14 of the reduction reactor shaft. Also, for the purpose of introducing reducing gas, flying tubes 21, which are supported on the jacket 14 like the reduction gas channel body, exit. They end in the interior of the reduction reactor shaft. The support tube of the reduction gas channel body is flowed through during operation of water as the cooling medium, which is not shown for clarity.
  • a first subset of the reducing gas is removed by means of a plurality of reduction gas inlet lines ending in the interior of the reduction reactor shaft. Bustle slots of external or internal bustie, or flying pipes outgoing from an external bustie. introduced into the bed.
  • a second subset of the reduction gas is distributed in the bed by means of a reduction gas channel body traversing the interior of the reduction reactor shaft, after this second subset is substantially perpendicular below the reducing gas channel body is fed into the interior of the reduction reactor shaft.
  • FIGS. 6 and 7 show schematically how, in FIG. 3 and FIG. 4, the partial section of the internal bustie 6 functioning as a reducing gas supply line for supplying reducing gas into the interior of the reduction reactor shaft is designed vertically below the reducing gas channel body 11.
  • the first subset of the reducing gas and the second subset of the reducing gas are thus supplied from the same internal bustie.
  • the internal bustie 6 has an extension downwards; the reduction gas channel body 11 is located such that the free space 18 below the reduction gas channel body 11 lies approximately in a plane with the annular space into which the bustle slots 7 open with their mouths 9e.
  • FIG. 6 shows a section of a device according to the invention.
  • An internal bustie 6 is present in the refractory lining 5 in the jacket 14 of the reduction reactor shaft.
  • a section of the internal bustie 6 is extended downwards.
  • the internal bustle 6 bounding the interior wall is shown hatched.
  • some openings of bustle slots 7 are shown in the area of the bottom of the internal bustie 6; Limits of the floor are shown with dashed lines.
  • a Bustie slot 7 with 9e mouth is shown in section.
  • FIG. 7 shows a section along the broken line AA 'of FIG. 7.
  • the flow path of reducing gas 4 - represented by corrugated arrows with solid tip - out of the bustie 6 through opening 15 into a region below the Reduktonsgaskanal organisation 11 is illustrated.
  • the support tube of the reduction gas channel body is flowed through in the operation of water as cooling medium in FIGS. 6 and 7, which, however, is not shown separately for better clarity.
  • FIG. 8 the cooling is sketched in a cross section through a device according to the invention. It is represented by arrows as cooling water is introduced into the support tube 24 and discharged from it.
  • the support tube 24 is installed in the reduction reactor shaft 25 such that reduction gas supply lines for supplying reducing gas are present at both inner side ends of the reduction gas channel body to which the support tube belongs.
  • this is schematically represented by the internal bustie 25 and the bustle slots 26 emanating from it.
  • the contours of the bustie 25 and of the bustle slots 26 are shown by dashed lines.
  • the support tube 24 has inside a coolant supply space 27 and a coolant discharge space 28. These are separated by a concentric with the support tube 24 in the support tube 24 arranged cooling channel tube 29 from each other. In the outer coolant supply space, the cooling water flows to the end of the Support tube, there changes its direction of movement, and flows back through the coolant discharge space and is then discharged from the support tube.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Metallschwamm oder Roheisen aus metalloxidhaltigem stückigem Gut unter Verwendung eines Reduktionsgases, umfassend einen Reduktionsreaktorschacht (1) und mehrere im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) endende Reduktionsgaseinlassleitungen zur Einleitung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1). Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass ein den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) durchquerender Reduktionsgaskanalkörper (11) zur Verteilung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) vorhanden ist, wobei an zumindest einem innenwandseitigen Ende des Reduktionsgaskanalkörpers (11) im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers (11) zumindest eine Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) vorhanden ist, und der Reduktionsgaskanalkörper (11) ein von einem Kühlmedium durchströmbares Tragrohr aufweist. Erfindungsgemäß wird eine erste Teilmenge des Reduktionsgases mittels mehrerer im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes endender Reduktionsgaseinlassleitungen in die Schüttung eingeleitet, und eine zweite Teilmenge des Reduktionsgases mittels eines den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durchquerenden Reduktionsgaskanalkörpers in die Schüttung verteilt. Die zweite Teilmenge des Reduktionsgases wird im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes zugeführt.

Description

Titel
Vorrichtung und Verfahren zur Flächenbegasung in einem
Reduktionsreaktorschacht
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Metallschwamm oder Roheisen aus metalloxidhalti- gem stückigem Gut unter Verwendung eines Reduktionsgases, um fassend einen Reduktionsreaktorschacht und mehrere im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes endende Reduktionsgasein lassleitungen zur Einleitung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes.
Stand der Technik
Bei der Erzeugung von Eisenschwamm durch Umsetzung von als Schüttung in einem Reduktionsschacht befindlichem eisenoxid- haltigen Material mit einem Reduktionsgas erfolgt die Einleitung des Reduktionsgases in den Reduktionsschacht meist im Wesentlichen über einen sich ringförmig um den - zumeist gesamten - Umfang des Reduktionsschachtes erstreckenden sogenannten Bustiekanal - auch kurz Bustie genannt -, der über sogenannte Bustle-slots mit dem eisenoxidhaltigen Material befüllten Innenraum des Reduktionsschachtes in Verbindung steht. Die Bustie kann innerhalb in der Feuerfestausmauerung des Reduktionsschachtes angeordnet sein - eine sogenannte interne Bustie -, oder ausserhalb des Reduktionsschachtes - ei- ne sogenannte externe Bustie. Über von der internen Bustie ausgehende beziehungsweise mit der externen Bustie verbundene Öffnungen in der Feuerfestausmauerung des Reduktionsschachtes - den Bustle-slots - wird Reduktionsgas aus der Bustie in den Reduktionsschacht verteilt. Die Bustie verläuft in der Regel um den gesamten Umfang des Reduktionsschachtes, und Bustle- slots sind dann ebenfalls im Wesentlichen um den gesamten Um- fang angeordnet - denn das Reduktionsgas muss zur Erzielung einer gleichmäßigen Reduktion gleichmäßig verteilt eingeleitet werden.
Die Verteilung und Einleitung des Reduktionsgases erfolgt da- bei in der Regel so, dass die Bustle-slots in einen im Betrieb des Reduktionsschachtes nicht von der Schüttung ausgefüllten Bereich des Innenraums münden. Beispielsweise wird der Reduktionsschacht oft mit einer vertikal von oben entlang der Achse des Reduktionsschachtes gesehen sprunghaften Erwei- terung des Durchmessers seines Innenraumes gefertigt - der Innendurchmesser wird durch die Feuerfestausmauerung bestimmt, so dass eine solche Erweiterung beispielsweise durch Änderung der Dicke der Feuerfestausmauerung realisiert werden kann. Aufgrund des Schüttwinkels des eisenoxidhaltigen Mate- rials bildet sich an der Erweiterung - auch Rücksprung genannt - um den gesamten Umfang ein nicht von der Schüttung befüllter Ringraum aus. Die Bustle-slots münden dann in diesen Ringraum.
Das Reduktionsgas führt Staub mit sich, der nach Einleitung in den Reduktionsschacht in dem Ringraum und in der Schüttung des eisenoxidhaltigen Materials abgeschieden wird. Daher bildet sich vom Umfang des Reduktionsschachtes, an denen Reduktionsgas eingeleitet wird, zum Zentrum der Schüttung hin ein gegenüber staubfreiem Gas erhöhtes Druckgefälle aus - der ab- geschiedene Staub verstopft Strömungswege des Reduktionsgases durch die Schüttung. Das führt unter Anderem zu einer ungleichmäßigen Durchgasung der Schüttung und damit verbunden zu einem ungleichmäßigen Reduktionsergebnis. Wenn das im Reduktionsschacht reduzierte Material- beispielsweise Eisen- schwamm - beispielsweise wie bei einem COREX® Verfahren in einen Einschmelzvergaser geleitet wird, kann es aufgrund des infolge der verstopften Strömungswege geringen Druckes im Zentrum des Reduktionsschachtes auch zu ungünstigem Fluss von stark staubbeladenem Gas aus dem Einschmelzvergaser über Ei- senschwamm-Förderleitungen in den Reduktionsschacht kommen, was unerwünscht ist. Zur Vergleichmäßigung der Einleitung von Reduktionsgas in einen Reduktionsschacht sowie zur Vermeidung der geschilderten Probleme infolge eines gegenüber seinem Umfang geringeren Druckes im Zentrum eines Reduktionsschachtes wird in
EP0904415B1 vorgeschlagen, zusätzlich zu einer Bustie mit Bustle-slots weitere unterhalb der Bustie angeordnete, von der Aussenseite des Reduktionsschachtes radial ins Zentrum verlaufende Kanäle zur Einleitung von Reduktionsgas vorzuse- hen . Über diese Kanäle soll Reduktionsgas nicht nur am Umfang, sondern über eine Querschnittsfläche des Reduktionsschachtes in die Schüttung eingeleitet werden. Nachteilig dabei ist, dass die Kanäle nach EP0904415B1 aufwändig im Zentrum des Reduktionsschachtes abgestützt werden müssen, Reduk- tionsgas für die Kanäle aufgrund der Entfernung von Bustie und Kanälen nicht aus der Bustie in die Kanäle geleitet werden kann, und es bei einer Vielzahl von Kanälen aufgrund der von ihnen eingenommenen Querschnittsfläche zu Stauungen in der sich abwärts bewegenden Schüttungen kommen kann.
WO2009000409 schlägt vor, das gesamte Reduktionsgas über Kanäle, ohne Bustie, in den Reduktionsschacht einzuleiten. Da entsprechend die Kanäle mehr Reduktionsgas einleiten müssen und entsprechend größer zu dimensionieren sind als in
EP0904415B1, verschärfen sich die Stauprobleme. Weiters ist die Gaszufuhr auf die Querschnittsfläche des Schachtes gegenüber Verwendung einer Bustie ungleichmäßiger.
Weiters ist aus dem Stand der Technik ein Hochofenverfahren zur Erzeugung von Roheisen bekannt, welcher in der Standard- ausführung von oben mit stückigen Eisenträgern und Koks versorgt wird und im unteren Bereich Heißwind eingeblasen wird. Neuere Entwicklungen führen unter anderem dazu, dass der Hochofen mit technisch reinem Sauerstoff betrieben wird und ein Teil des Gichtgases nach einer Aufbereitung als zusätzli- ches Reduktionsgas dem Hochofen im unteren Bereich des
Schachtes zugeführt wird. Eine Zufuhr von Reduktionsgas nur über eine Bustie am Umfang führt ebenfalls zu ungleichmäßiger Gasverteilung im Hochofenschacht.
In WO0036159 und WO0036157 ist gezeigt, heißes Reduktionsgas durch ein den Innenraum eines Reduktionsreaktorschachtes durchquerendes Rohr hindurch in den Reduktionsreaktorschacht einzuleiten, was Kühlung des Rohres, Isolierung des Rohres und Durchführung des Reduktionsgases durch die Wand des Rohres in den Innenraum aufwändig macht.
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Metallschwamm oder Roheisen aus metalloxidhaltigem stückigem Gut unter Verwendung eines Reduktionsgases in einem Reduktionsreaktorschacht berei- zustellen, bei dem die Probleme des Standes der Technik mög- liehst vollständig vermieden werden.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine
Vorrichtung zur Erzeugung von Metallschwamm oder Roheisen aus metalloxidhaltigem stückigem Gut unter Verwendung eines Reduktionsgases, umfassend
- einen Reduktionsreaktorschacht,
- mehrere
im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes endende
Reduktionsgaseinlassleitungen zur Einleitung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes.
Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
ein den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durchqueren- der Reduktionsgaskanalkörper zur Verteilung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes vorhanden ist,
wobei
- an zumindest einem innenwandseitigen Ende des Reduktions- gaskanalkörpers im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers
zumindest eine Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers
in den
Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes vorhanden ist, und
- der Reduktionsgaskanalkörper ein von einem Kühlmedium durchströmbares Tragrohr aufweist.
Bei dem Metallschwamm handelt es sich bevorzugt um Eisenschwamm .
Entsprechend handelt es sich bei dem metalloxidhaltigen stückigen Gut bevorzugt um eisenoxidhaltiges stückiges Gut. Unter stückigem Gut ist Material zu verstehen mit einer Korn große von beispielsweise über 5 mm, bis 50 mm im Falle von Sinter, bis 100 mm nach Agglomerationsverfahren wie Kompak- tierung; beispielsweise Stückerz, Pellets oder Sinter.
Unter Reduktionsreaktorschacht ist zu verstehen beispielswei se ein Schachtreaktor wie beispielsweise bei einem COREX®- Verfahren verwendet, oder der obere Teil eines Hochofens - also der Teil eines Hochofens, in welchem die indirekte Gasreduktion stattfindet, oberhalb der kohäsiven Zone. In einem Schachtreaktor wird beispielsweise fester Eisenschwamm produ ziert, während in einem Hochofen flüssiges Roheisen produziert wird.
Zur Einleitung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes sind mehrere im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes endende Reduktionsgaseinlassleitungen vorhanden. Dabei ist unter der Formulierung im Innenraum en- dend zu verstehen, dass eine Reduktionsgaseinlassleitungen in den Innenraum hineinragen kann, aber auch, dass das Ende einer Reduktionsgaseinlassleitung in der den Innenraum begrenzenden Innenwand liegen kann - beispielsweise die Öffnung ei- nes Bustle-slots in der Feuerfestausmauerung.
Das Reduktionsgas tritt im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durch Reduktionsgas-Auslässe dieser Reduktionsgaseinlassleitungen aus den Reduktionsgaseinlassleitungen aus und durchströmt danach die Schüttung aus metalloxidhaltigem stückigem Gut.
Weiterhin ist ein den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durchquerender Reduktionsgaskanalkörper zur Verteilung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktor- Schachtes vorhanden. Er kann den Innenraum als Sekante oder als Durchmesser durchqueren, wobei ein Durchqueren als Durchmesser bevorzugt ist, weil Reduktionsgas dann symmetrischer, gleichmäßiger in die Schüttung eingebracht werden kann.
Der Reduktionsgaskanalkörper kann beispielsweise waagerecht verlaufen, so dass Reduktionsgas auf einem vertikalen Niveau in die Schüttung eingeleitet werden kann. Der Reduktionsgaskanalkörper kann aber auch einen tiefsten Punkt oder einen höchsten Punkt bezüglich der Vertikalen aufweisen, so dass er zwei von der Wand des Reduktionsreaktorschachtes zum Zentrum des Reduktionsreaktorschachtes abwärts oder aufwärts geneigte Teilabschnitte aufweist. Reduktionsgas kann dann im Betrieb auf verschiedenen vertikalen Niveaus in die Schüttung eintreten . Der Reduktionsgaskanalkörper durchquert den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes, welches von den Innenwänden des Reduktionsreaktorschachtes begrenzt ist. Der Reduktionsgaskanalkörper hat also zwei innenwandseitige Enden.
Erfindungsgemäß ist an zumindest einem innenwandseitigen Ende des Reduktionsgaskanalkörpers im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers zumindest eine Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas in den
Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes vorhanden.
Die Zufuhr von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktions- Schachtes erfolgt unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet sich unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers in der Schüttung, die sich im Reduktionsreaktorschacht befindet, ein Freiraum aus - bestimmt in erster Linie vom Schüttwinkel der Schüttung. Der Freiraum kann auch Reduktionsgaskanal genannt werden. Der Reduktionsgaskanalkörper ist geeignet, die Ausbildung eines solchen Freiraumes oder Reduktionsgaskanals in einer im Reduktionsreaktorschacht befindlichen Schüttung zu bewirken. Der Freiraum oder Reduktionsgaskanal wird für die die Zufuhr und Verteilung von Reduktionsgas im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes genutzt. Das Reduktionsgas kann sich in dem Freiraum über die gesamte Länge des Reduktionsgaskanalkörpers verteilen und gleichmäßig in die Schüttung eintreten.
Dabei bedeutet im Wesentlichen senkrecht unterhalb, dass zumindest ein Teil der Mündung der Reduktionsgaszufuhrleitung sich senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers befindet. Dann kann im Betrieb das aus dieser Mündung austretende Reduktionsgas beim Aufsteigen in einen unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers gebildeten Freiraum in der Schüttung eintreten und sich in diesem Freiraum, der unter dem Reduktionsgaskanalkörper den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durchquert, verteilen. Dadurch kann es aus dem Reduktionsgas- kanal über die gesamte Länge des Reduktionsgaskanales in die Schüttung eintreten.
Erfindungsgemäß weist der Reduktionsgaskanalkörper ein von einem Kühlmedium durchströmbares Tragrohr auf.
Als Werkstoff für den Reduktionsgaskanalkörper und speziell für das Tragrohr wird bevorzugt Metall eingesetzt. Die Kühlung des Tragrohres erfolgt, um die benötigten mechanischen Eigenschaften im Betrieb aufrecht zu erhalten. Zudem ermöglichen niedrigere Werkstofftemperaturen zur Erreichung der benötigten mechanischen Eigenschaften eine kleinere Bau- große als bei ungekühltem Tragrohr. Erhöhung der Temperatur bringt Abnahme der Festigkeit von Metall mit sich, so dass bei einer höheren Temperatur zur Gewährleistung einer bestimmten Minimal-Festigkeit größer gebaut werden müsste, wenn keine Kühlung vorläge.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Reduktionsgas durch ein den Innenraum eines Reduktionsreaktorschachtes durchquerendes, gegebenenfalls durch ein Kühlmedium gekühltes, Rohr hindurch in den Reduktionsreaktorschacht einzuleiten. Bei Zufüh- rung von heißem Reduktionsgas muss ein solches Rohr außen und auch innen mit einer Isolierung ausgeführt werden, damit die Wärmeabfuhr vom heißen Reduktionsgas zum kühlen Kühlmedium nicht zu groß ist - denn eine solche Wärmeabfuhr würde zu unnötiger Kühlung des Reduktionsgases führen. Da aus thermody- namischen und kinetischen Gründen das Reduktionsgas aber mit einer bestimmten Minimaltemperatur in die Schüttung eintreten soll, müsste es zum Ausgleich einer solchen Kühlung mit höherer Temperatur zugeführt werden als wenn keine solche Kühlung erfolgt. Weiterhin müsste das Kühlmedium zur Wiederverwertung im Kühlkreislauf selber stärker und damit aufwändiger rückkühlt werden.
Ein weiterer Nachteil solcher bekannter Bauarten besteht darin, dass ein einfacher stirnseitiger Austritt des Reduktionsgases bei einem den Innenraum durchquerenden Rohr nicht mög- lieh ist. Um eine Reduktionsgaszufuhr vom Inneren des Rohres in den Innenraum beziehungsweise eine Schüttung zu ermöglichen, sind deshalb Durchführungen durch die Wand des Rohres über die Länge des Rohres erforderlich. Diese Durchführungen führen jedoch ungünstigerweise zu einer mechanischen Schwä- chung des Rohres dort, wo das Rohr im Betrieb durch das Gewicht der Schüttung am höchsten beansprucht wird. Zusätzlich ergeben sich durch die Durchführungen für die Gasströmung Druckverluste, welche Gleichmäßigkeit von Gasverteilung, speziell im Bereich des Zentrums des Schachtes, verringern. Erfindungsgemäß werden solche Nachteile vermieden, da Zufuhr von Reduktionsgas in das Innere des Reduktionsreaktorschachtes nicht durch ein den Innenraum eines Reduktionsreaktorschachtes durchquerendes Rohr erfolgt, sondern durch eine im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkör- pers vorhandene Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes.
Daher kann der Reduktionsgaskanalkörper beziehungsweise sein Tragrohr kleiner gebaut werden als oben beschriebene, mit Isolierungen versehene, Rohre nach dem Stand der Technik, weil bei der erfindungsgemäßen Ausführung innen nur mehr die Kühlung vorgesehen werden muss und kein Volumen für die Reduktionsgaszufuhr und Isolierung bereitzustellen ist.
Verteilung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktions- reaktorschachtes erfolgt über den Freiraum oder Reduktionsgaskanal, so dass keine Durchführungen und damit verbundene Nachteile vorhanden sind. Dieser Freiraum oder Reduktionsgaskanal erstreckt sich über die gesamte Länge des Reduktionsgaskanalkörpers, was im Vergleich zu punktuellen Zufuhr von Reduktionsgas durch Durchführungen zu einer gleichmäßigeren Verteilung des Reduktionsgases führt.
Der Reduktionsgaskanalkörper ist geeignet, die Ausbildung eines Freiraumes oder Reduktionsgaskanales in einer im Redukti- onsreaktorschacht befindlichen Schüttung zu bewirken.
Der Reduktionsgaskanalkörper kann beispielsweise als nach unten offene Halbrohrschale ausgeführt sein mit nach unten verlängerten, bevorzugt im Wesentlichen parallelen, Wänden, welche Halbrohrschale auf einem Tragrohr aufliegt. Statt Ausführungsformen mit Halbrohrschalen auf Tragrohr könnten auch beispielsweise 2 Stegbleche beidseitig an einem Tragrohr befestigt - beispielsweise angeschweißt - sein, um analog in der Schüttung ein Freiraum unterhalb des Tragrohres zu gewährleisten.
Der Reduktionsgaskanalkörper weist ein von einem Kühlmedium durchströmbares Tragrohr auf. Dazu weist das Tragrohr im Inneren Kühlmittelkanäle zur Durchströmung mit Kühlmedium auf. Das Tragrohr ist beidseitig an der Außenwand - dem Mantel - des Reduktionsreaktorschachtes aufliegend abgestützt.
Die Zu- und Abfuhr des Kühlmediums erfolgt beispielsweise an der Stelle der Auflage des Reduktionsgaskanalkörpers beziehungsweise seines Tragrohres am Mantel des Reduktionsreaktor- Schachtes.
Als Kühlmedium wird bevorzugt Wasser verwendet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist an beiden innen- wandseitigen Enden des Reduktionsgaskanalkörpers im Wesentli- chen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers eine Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes vorhanden. Das ermöglicht eine gleichmäßigere - da von beiden Enden her erfolgende - Versorgung des Reduktionsgaskanalkörpers bezie- hungsweise Reduktionsgaskanals.
Grundsätzlich gilt, dass bei gleichmäßigerer Einleitung von Reduktionsgas in die Schüttung auch der vom Reduktionsgas mitgeführte Staub gleichmäßiger in die Schüttung eingebracht wird. Das führt dazu, dass weniger Verstopfungen von Strömungswegen für das Reduktionsgas auftreten und die damit verbundenen Probleme vermindert werden.
Bevorzugt liegen die im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes liegenden Reduktionsgas-Auslässe der Reduktionsgas- einlassleitungen alle innerhalb eines Abschnittes der vertikalen Längserstreckung des Reduktionsreaktorschachtes, welcher vertikal gesehen eine Dicke von bis zu 100% des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes aufweist. Bevorzugt ist die Dicke des Abschnittes bis zu 40% des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes, besonders bevorzugt bis zu 30% des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes, ganz besonders bevorzugt bis zu 20% des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes. Je geringer die Dicke des Abschnittes ist, desto einfacher ist es, alle Reduktionsgaseinlassleitungen aus einer Quelle mit Reduktionsgas zu versorgen.
Nach einer Ausführungsform sind Reduktionsgaseinlassleitungen als Bustle-slots ausgeführt.
Nach einer anderen Ausführungsform sind Reduktionsgaseinlassleitungen als nach unten offene Halbrohrschalen ausgeführt mit nach unten verlängerten, bevorzugt im Wesentlichen parallelen, Wänden, welche Halbrohrschalen auf Tragrohren aufliegen. Die Tragrohre weisen im Inneren bevorzugt Kühlmittelkanäle auf. Bei den Halbrohrschalen ist das im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes liegende Ende der Halbrohrschale mit einer die nach unten verlängerten Wände verbindenden Querwand versehen. Die Tragrohre ragen vom Rand des Reduktionsreaktorschachtes in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes hinein, bevorzugt radial. Sie sind an ihrem im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes liegenden Ende nicht abgestützt, also als sogenannte fliegende Rohre ausgeführt.
Nach einer Ausführungsform gehen zumindest mehrere der Reduktionsgaseinlassleitungen von einer internen Bustie aus, sind also Bustle-slots einer internen Bustie.
Es können auch alle Reduktionsgaseinlassleitungen Bustle- slots einer internen Bustie sein. Bei einer Anzahl X von Reduktionsgaseinlassleitungen ist die Anzahl A von Reduktionsgaseinlassleitungen, die Bustle-slots einer internen Bustie sind, kleiner oder gleich X, also A ≤ XX Im Vergleich zu einer externen Bustie erfordert eine interne Bustie eine weniger aufwändige Ausführung des Druckbehälters des Reduktionsreaktorschachtes, und erlaubt eine weniger aufwändige Zuleitung von Reduktionsgas. Ausserdem kann gegenüber einer externen Bustie eine höhere Anzahl von Bustle-slots realisiert werden.
Nach einer anderen Ausführungsform gehen zumindest mehrere der Reduktionsgaseinlassleitungen von einer externen Bustie aus, sind also Bustle-slots einer externen Bustie.
Es können auch alle Reduktionsgaseinlassleitungen Bustle- slots einer externen Bustie sein. Bei einer Anzahl X von Reduktionsgaseinlassleitungen ist die Anzahl B von Reduktionsgaseinlassleitungen, die Bustle-slots einer externen Bustie sind, kleiner oder gleich X, also B ≤ X.
Gegenüber einer internen Bustie hat eine externe Bustie den Vorteil, dass die Bustle-slots einfacher von aussen gereinigt werden können, und dass die Feuerfestausmauerung im Inneren des Reduktionsreaktorschachtes unkomplizierter ausgestaltet werden kann.
Bevorzugterweise münden, speziell im Falle der Verwendung von staubbeladenem Reduktionsgas, die Bustle-slots wie in der Einleitung beschrieben in einen im Betrieb des Reduktionsschachtes nicht von der Schüttung ausgefüllten Bereich des Innenraums. Das wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Reduktionsschacht mit einer vertikal von oben entlang der Längsachse des Reduktionsschachtes gesehen sprunghaften Erweiterung des Durchmessers seines Innenraumes gefertigt ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind mehrere der Reduktionsgaseinlassleitungen fliegende Rohre. Das bedeutet, dass nicht alle Reduktionsgaseinlassleitungen fliegende Rohre sind. Bei einer Anzahl X von Reduktionsgaseinlassleitungen ist die Anzahl C von Reduktionsgaseinlassleitungen, die fliegende Rohre sind, kleiner als X, also C<X . Bevorzugt ist bei A < X zumindest eine der Reduktionsgasein- lassleitungen , die nicht Bustie-Slots einer internen Bustie sind, ein fliegendes Rohr; ganz besonders bevorzugt alle, also X-A=C.
Bevorzugt ist bei B < X zumindest eine der Reduktionsgasein- lassleitungen , die nicht Bustie-Slots einer externen Bustie sind, ein fliegendes Rohr; ganz besonders bevorzugt alle, also X-B=C.
Durch Kombination von Bustie-Slots und fliegenden Rohren lässt sich Reduktionsgas in verschiedenen Abständen von der Innenwand des Reduktionsreaktorschachtes einleiten, was zur Vergleichmäßigung der Einleitung und damit zu einem besseren Reduktionsergebnis führt.
Im Vergleich zu einem durchgehenden Reduktionsgaskanalkörper bewirken fliegende Rohre eine einfachere Montage und bessere Auswechslungsmöglichkeit, während sie auch bezüglich gleichmäßiger Verteilung des Reduktionsgases gegenüber einem Reduktionsreaktorschacht nur mit Bustie einen Gewinn bringen. Nach einer Ausführungsform entspringt die Reduktionsgaszufuhrleitung von einer internen Bustie. Sie ist dann beispielsweise ein - gegebenenfalls für diese Aufgabe speziell ausgebildeter - Bustle-slot der internen Bustie, oder sie ist ein Teilabschnitt dieser internen Bustie. Bevorzugt ist, dass an beiden innenwandseitigen Enden des Reduktionsgaskanalkör- pers im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaska- nalkörpers eine Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes vorhanden ist; dann können zwei Reduktionsgaszufuhrleitungen vorhanden sein - beispielsweise zwei Teilabschnitte einer internen Bustie.
Nach einer anderen Ausführungsform entspringt die Reduktionsgaszufuhrleitung ausserhalb des Reduktionsreaktorschachtes, beispielsweise von einer externen Bustie. Sie ist dann bei- spielsweise ein - gegebenenfalls für diese Aufgabe speziell ausgebildeter - Bustle-slot der externen Bustie.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden
die Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers
und zumindest einige, bevorzugt alle, Reduktionsgaseinlass- leitungen aus derselben internen und/oder externen Bustie mit Reduktionsgas versorgt.
Das vermindert den baulichen Aufwand, der bei einer getrennt voneinander erfolgenden Versorgung notwendig wäre.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Reduktions- gaskanalkörper zumindest teilweise innerhalb desjenigen Ab- Schnittes der vertikalen Längserstreckung des Reduktionsreaktorschachtes, welcher vertikal gesehen eine Dicke von bis zu 100%, bevorzugt bis zu 40%, besonders bevorzugt bis zu 30%, ganz besonders bevorzugt bis zu 20%, des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes aufweist, in dem die Reduktionsgas- Auslässe der Reduktionsgaseinlassleitungen liegen. Auf diese Weise kann Reduktionsgas aus den Reduktionsgas-Auslässen leicht zum Reduktionsgaskanalkörper geführt werden, beziehungsweise es kann leicht aus der die Reduktionsgaseinlassleitungen versorgenden Quelle für Reduktionsgas zu dem Reduk- tionsgaskanalkörper geführt werden.
Die interne oder externe Bustie ist mit zumindest einer An- speisung für Reduktionsgas versehen, durch die Reduktionsgas in die interne oder externe Bustie geleitet wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Anspeisung bezüglich des Umfanges des Reduktionsreaktorschachtes zu der Position der Reduktionsgaszufuhrleitung unterhalb eines in- nenwandseitigen Endes des Reduktionsgaskanalkörpers versetzt, bevorzugt um 45°- 90°, besonders bevorzugt im Wesentlichen 90°. Auf diese Weise strömt das Reduktionsgas einen möglichst langen Weg in der internen oder externen Bustie, bevor es in einen im Betrieb unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers gebildeten Hohlraum in der Schüttung eintritt. Dadurch werden aufgrund der Strömungsgeschwindigkeiten des Reduktionsgases in der Bustie Staubablagerungen in der internen oder externen Bustie minimiert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innendurchmesser des Reduktionsreaktorschachtes in dem Bereich seiner Längserstreckung, in dem Reduktionsgaskanalkörper und gegebe- nenfalls fliegende Rohre vorhanden sind, gegenüber anderen
Bereichen seiner Längserstreckung erweitert. Die Erweiterung soll im Wesentlichen den Verlust von zur Abwärtsbewegung der Schüttung im Innenraum zur Verfügung stehender Querschnittsfläche kompensieren, welcher sich durch den Flächenbedarf des Reduktionsgaskanalkörpers und gegebenenfalls der fliegende
Rohre ergibt. Beträgt dieser Verlust beispielsweise 10 % der Fläche der Querschnittsfläche im Innenraum, dann sollte der Innendurchmesser etwa 2 - 10 % erweitert sein. Dadurch können Stauprobleme in der sich abwärts bewegenden Schüttung vermin- dert werden, da Fläche, die von den fliegenden Rohren oder dem Reduktionsgaskanalkörper eingenommen wird und damit für eine Abwärtsbewegung der Schüttung nicht zur Verfügung steht, durch die Erweiterung wieder kompensiert wird. Der Bereich, in dem der Innendurchmesser des Reduktionsreaktorschachtes erweitert ist, umfasst bevorzugt einen Abschnitt der vertikalen Längserstreckung des Reduktionsreaktorschachtes, welcher vertikal gesehen eine Dicke von bis zu 100%, bevorzugt bis zu 40%, besonders bevorzugt bis zu 30%, ganz besonders bevorzugt bis zu 20%, des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes aufweist.
Die Erweiterung kann auch oberhalb des Bereiches der Längserstreckung, in dem Reduktionsgaskanalkörper und gegebenenfalls fliegende Rohre vorhanden sind, vorhanden sein. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Metallschwamm oder Roheisen aus einer Schüttung aus metalloxidhaltigem stückigem Gut in einem Reduktionsreaktorschacht unter Verwendung eines Reduktionsgases, wobei
eine erste Teilmenge des Reduktionsgases mittels mehrerer im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes endender Reduktions- gaseinlassleitungen in die Schüttung eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
eine zweite Teilmenge des Reduktionsgases mittels eines den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durchquerenden Re- duktionsgaskanalkörpers in die Schüttung verteilt wird, und diese zweite Teilmenge des Reduktionsgases im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes zugeführt wird. Die Zufuhr der zweiten Teilmenge erfolgt mittels zumindest einer Reduktionsgaszufuhrleitung .
Bei Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet sich im Betrieb unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers ein Freiraum oder Reduktionsgaskanal in der Schüttung aus. In diesem Freiraum kann sich das Reduktionsgas verteilen und aus ihm in die Schüttung eintreten. Das Reduktionsgas wird also mittels des Reduktionsgaskanalkörpers im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes in die Schüttung verteilt.
Wenn Reduktionsgaseinlassleitungen als Bustle-slots ausgeführt sind, wird mittels der Bustle-slots Reduktionsgas in die Schüttung eingeleitet.
Wenn Reduktionsgaseinlassleitungen als nach unten offene, auf Tragrohren aufliegende Halbrohrschalen mit nach unten verlängerten Wänden, beispielsweise als fliegende Rohre, ausgeführt sind, so bildet sich im Betrieb analog zu dem Reduktionsgas- kanalkörper unterhalb ein Freiraum in der Schüttung aus. In diesem Freiraum kann sich das Reduktionsgas verteilen und aus ihm in die Schüttung eintreten. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die erste Teilmenge und die zweite Teilmenge aus derselben internen und/oder externen Bustie geliefert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand schematischer beispielhafter Darstellungen von Ausführungsformen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch einen Reduktionsreaktorschacht nach dem Stand der Technik.
Figur 2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Reduktionsreaktorschacht .
Figur 3 zeigt schematisch eine Ansicht der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung von oben vertikal abwärts.
Figur 4 zeigt schematisch einen Reduktionsgaskanalkörper mit unterhalb in der Schüttung ausgebildetem Freiraum.
Figur 5 zeigt schematisch eine zu Figur 3 analoge Ansicht einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung .
Figur 6 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 7 zeigt schematisch einen Schnitt entlang der unterbro- chen dargestellten Linie A-A' aus Figur 7.
Während in den Figuren 2 bis 7 auf die Darstellung der Kühlung zur besseren Übersichtlichkeit verzichtet wurde, ist in Figur 8 die Kühlung skizziert. Beschreibung der Ausführungsformen
Figur 1 nach dem Stand der Technik zeigt, dass in einem Reduktionsreaktorschacht 1 über eine Zufuhrvorrichtung 2 eingebrachtes eisenoxidhaltiges stückiges Material eine Schüttung 3 ausbildet. Reduktionsgas 4 - dargestellt durch gewellte Pfeile mit massiver Spitze - durchströmt die Schüttung und reduziert das Stückerz dabei zu Eisenschwamm . Auf die Darstellung von Vorrichtungsteilen zum Abziehen von verbrauchtem Reduktionsgas aus dem Reduktionsreaktorschacht wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Das Reduktionsgas 4 wird in eine in der Feuerfestausmauerung 5 des Reduktionsreaktorschachtes 1 geformte interne Bustie 6 geleitet. Von der internen Bustie 6 gehen mehrere Reduktionsgaseinlassleitungen zur Einleitung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes - hier Bustle-slots 7 - aus, die im In- nenraum des Reduktionsreaktorschachtes 1 enden. Mittels dieser Bustle-slots 7 wird entsprechend dem Stand der Technik das Reduktionsgas in die Schüttung eingeleitet. Aufgrund eines Rücksprunges im Durchmesser des Innenraumes des Reduktionsreaktorschachtes bildet sich um den gesamten Umfang des Reduktionsreaktorschachtes ein nicht von der Schüttung be- füllter Ringraum 8 aus.
In der zu Figur großteils analogen Figur 2 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die Wiederholung der in Figur 1 genutzten Bezugszeichen aus Gründen der Übersichtlichkeit meist verzichtet. Es sind Mündungen 9a, 9b, 9c, 9d mehrerer Bustle-slots 7 eingezeichnet; aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde nicht jeder eingezeichneten Mündung ein eigenes Bezugszeichen zugeordnet. Die Mündungen 9a, 9b, 9c, 9d der Bustle-slots sind die Reduktionsgasauslässe der Bustle-slots 7. Sie liegen in einer horizontalen Ebene 10.
Ein Reduktionsgaskanalkörper 11 durchquert den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes 1. Der Reduktionsgaskanalkörper ist als nach unten offene, auf einem Tragrohr 12 aufliegende Halbrohrschale 13 mit nach unten verlängerten Wänden ausgeführt. Das Tragrohr 12 ist beidseitig am Mantel 14 des Reduktionsreaktorschachtes abgestützt, was nicht extra im Detail dargestellt ist. Der Reduktionsgaskanalkörper 11 verläuft waagerecht und durchquert den Innenraum als Durchmesser. Er liegt innerhalb desjenigen Abschnittes der vertikalen Längserstreckung des Reduktionsreaktorschachtes, welcher vertikal gesehen eine Dicke von bis zu 100% des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes aufweist - im dargestellten Fall unterhalb 30% -, in dem die Mündungen der Bustle-slots liegen. An beiden innenwandseitigen Enden des Reduktionsgaskanalkör- pers 11 ist senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers 11 eine Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes vorhanden - in diesem Fall ein Teilabschnitt der internen Bustie 6, der senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers 11 zum In- nenraum des Reduktionsreaktorschachtes 1 offen ist - diese Öffnung 15 ist mit einem Rechteck schematisch dargestellt. Das Tragrohr 12 wird im Betrieb von Wasser als Kühlmedium durchströmt, was zur besseren Übersichtlichkeit nicht extra dargestellt ist.
Figur 3 zeigt eine Ansicht der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung von oben vertikal abwärts. Die beiden Anspeisungen 16a und 16b der Bustie 5 sind bezüglich des Umfanges des Reduktionsreaktorschachtes 1 um im Wesentlichen 90° zu der Po- sition der - in Figur 3 nicht sichtbaren - Reduktionsgaszufuhrleitungen unterhalb des innenwandseitigen Enden 17a, 17b des Reduktionsgaskanalkörpers versetzt. Das Tragrohr des Reduktionsgaskanalkörpers wird im Betrieb von Wasser als Kühlmedium durchströmt, was zur besseren Übersichtlichkeit nicht extra dargestellt ist.
Figur 4 zeigt schematisch, wie beim Reduktionsgaskanalkörper 11 unterhalb in der Schüttung ein Freiraum 18 ausgebildet ist. Das Tragrohr 12 trägt die Halbrohrschale 13 mit verlän- gerten im Wesentlichen parallelen Wänden. Es ist auch dargestellt, dass die verlängerten Seitenwände am Tragrohr mittels Streben abgestützt sind, um ein Verbiegen unter dem Druck der Schüttung 3 zu verhindern.
Ein entsprechender Freiraum bildet sich bei analoger Kon- struktion der vorne beschriebenen fliegenden Rohre aus. Das Tragrohr 12 wird im Betrieb von Wasser als Kühlmedium durchströmt, was zur besseren Übersichtlichkeit nicht extra dargestellt ist. Figur 5 zeigt schematisch eine zu Figur 3 analoge Ansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung .
Hier ist eine externe Bustie vorhanden, die aus den beiden Teilen 19a und 19b besteht. Sie wird durch die Anspeisungen 22 und 23 mit Reduktionsgas versorgt. Die externe Bustie könnte auch als durchgehender Ring ausgeführt sein, was allerdings nicht in einer extra Figur dargestellt ist. Der Re- duktionsgaskanalkörper 11 verbindet die beiden Teile 19a und 19b. Von der externen Bustie gehen Bustle-slots 20 aus, die in einen strichliert angedeuteten Ringraum, welcher in der Schüttung infolge einer sprunghafte Erweiterung des Innenraums ausgebildet wird, innerhalb des Mantels 14 des Reduktionsreaktorschachtes münden. Ebenfalls gehen zwecks Einleitung von Reduktionsgas fliegende Rohre 21, die so wie der Redukti- onsgaskanalkörper am Mantel 14 abgestützt sind, aus. Sie enden im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes. Das Tragrohr des Reduktionsgaskanalkörpers wird im Betrieb von Wasser als Kühlmedium durchströmt, was zur besseren Übersichtlichkeit nicht extra dargestellt ist.
In den Darstellungen in den Figuren 2 bis 5 wird bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Eisenschwamm eine erste Teilmenge des Reduktionsgases mittels mehrerer im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes endender Reduktionsgaseinlassleitungen - Bustle-slots externer oder interner Bustie, beziehungsweise fliegende Rohre ausgehende von einer externen Bustie - in die Schüttung eingeleitet. Eine zweite Teilmenge des Reduktionsgases wird mittels eines den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durchquerenden Reduktionsgaskanalkörpers in der Schüttung verteilt, nachdem diese zweite Teilmenge im wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes zugeführt wird.
Die Figuren 6 und 7 zeigen schematisch, wie in Figur 3 und Figur 4 der als Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes fungierende Teilabschnitt der internen Bustie 6 senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers 11 ausgeführt ist. Die erste Teilmenge des Reduktionsgases und die zweite Teilmenge des Reduktionsgases werden also aus derselben internen Bustie geliefert. Die interne Bustie 6 hat nach unten hin eine Erweiterung; der Reduktionsgaskanalkörper 11 liegt so, dass der Freiraum 18 unter dem Reduktionsgaskanalkörper 11 in etwa in einer Ebene liegt mit dem Ringraum, in den die Bustle-slots 7 mit ihren Mündungen 9e münden.
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein interne Bustie 6 ist in der Feuerfestausmauerung 5 im Mantel 14 des Reduktionsreaktorschachtes vorhanden. Ein Teilabschnitt der internen Bustie 6 ist nach unten hin erweitert. Die die interne Bustie 6 zum Innenraum begrenzende Wandung ist schraffiert dargestellt. In der internen Bustie 6 sind einige Öffnungen von Bustle-slots 7 im Bereich des Bodens der internen Bustie 6 dargestellt; Begrenzungen des Bodens sind mit strichlierten Linien dargestellt. Ein Bustie slot 7 mit Mündung 9e ist im Schnitt dargestellt.
An dem Teilabschnitt der internen Bustie 6, der nach unten hin erweitert ist, tritt ein Reduktionsgaskanalkörper 11 durch die schraffiert dargestellte Wandung in den Innenraum ein. Es ist zur besseren Übersichtlichkeit nur ein Teilstück des Reduktionskanalkörpers 11 mit Tragrohr 12 und Halbrohrschale 13 dargestellt. Senkrecht unter dem Reduktionsgaskanalkörper 11 weist die schraffiert dargestellte Wandung eine Öffnung 15 auf, durch die Reduktionsgas in den Innenraum eingeleitet wird. Diese Öffnung 15 ist eine Reduktionsgaszufuhr- leitung ausgehend von der internen Bustie 6. Der Reduktionsgaskanalkörper 11 liegt so, dass der Freiraum 18 unter dem Reduktionsgaskanalkörper 11 in etwa in einer Ebene liegt mit den Mündungen der Bustle-slots, von denen zur besseren Übersichtlichkeit nur eine, nämlich Mündung 9e, dargestellt ist. In Figur 7 ist ein Schnitt entlang der unterbrochen dargestellten Linie A-A' aus Figur 7 gezeigt. Der Strömungsweg von Reduktionsgas 4 - dargestellt durch gewellte Pfeile mit massiver Spitze - aus der Bustie 6 heraus durch Öffnung 15 in einen Bereich unter dem Reduktonsgaskanalkörper 11 ist illustriert.
Das Tragrohr des Reduktionsgaskanalkörpers wird in den Figuren 6 und 7 im Betrieb von Wasser als Kühlmedium durchströmt, was zur besseren Übersichtlichkeit jedoch nicht extra darge- stellt ist.
Während in den Figuren 2 bis 7 auf die Darstellung der Kühlung zur besseren Übersichtlichkeit verzichtet wurde, ist in Figur 8 die Kühlung skizziert in einem Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Es ist durch Pfeile dargestellt, wie Kühlwasser in das Tragrohr 24 eingeleitet und aus ihm ausgeleitet wird. Das Tragrohr 24 ist im Reduktionsreaktorschacht 25 so installiert, dass an beiden innenwandseiti- gen Enden des Reduktionsgaskanalkörpers, zu dem das Tragrohr gehört, Reduktionsgaszufuhrleitungen zur Zufuhr von Reduktionsgas unterhalb vorhanden sind. In der Figur 8 ist das schematisch dargestellt durch die interne Bustie 25 und die von ihr ausgehenden Bustle-slots 26. In dem von dem Tragrohr 24 bedeckten Teil des Querschnittes sind die Konturen der Bustie 25 beziehungsweise der Bustle-slots 26 strichliert dargestellt.
Das Tragrohr 24 besitzt im Inneren einen Kühlmittelzufuhrraum 27 und einen Kühlmittelabfuhrraum 28. Diese sind durch ein konzentrisch mit dem Tragrohr 24 im Tragrohr 24 angeordnetes Kühlkanalrohr 29 voneinander abgetrennt. Im aussenliegenden Kühlmittelzufuhrraum strömt das Kühlwasser bis zum Ende des Tragrohres, ändert dort seine Bewegungsrichtung, und strömt durch den Kühlmittelabfuhrraum zurück und wird dann aus dem Tragrohr ausgeleitet.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Liste der Bezugszeichen
1 Reduktionsreaktorschacht 2 Zufuhrvorrichtung
3 Schüttung
4 Reduktionsgas
5 Feuertestausmauerung
6 Interne Bustie
7 Bustle-slot
8 Ringraum
9a, 9b, 9c, 9d Mündungen der Bustle-slots 7
10 horizontalen Ebene 10, in der die Mündungen 9a, 9b, 9c, 9d der Bustle-slots 7 liegen
11 Reduktionsgaskanalkörper 12 Tragrohr
13 Halbrohrschale
14 Mantel (des Reduktionsreaktorschachtes 1)
15 Öffnung
16a, 16b Anspeisungen der Bustie 5 17a, 17b innenwandseitigen Enden des
Reduktionsgaskanalkörpers 1
18 Freiraum
19a, 19b Teile einer externen Bustie
20 Bustle-slots
21 Fliegendes Rohr
22 Anspeisung
23 Anspeisung
24 Tragrohr
25 Interne Bustie
26 Bustle-slots
27 Kühlmittelzufuhrraum
28 Kühlmittelabfuhrräum
29 Kühlkanalrohr Liste der Anführungen
Patentliteratur EP0904415B1
WO2009000409
WO0036159
WO0036157

Claims

Ansprüche
1) Vorrichtung zur Erzeugung von Metallschwamm oder Roheisen aus metalloxidhaltigem stückigem Gut unter Verwendung eines
Reduktionsgases, umfassend
- einen Reduktionsreaktorschacht (1),
- mehrere
im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) endende Reduktionsgaseinlassleitungen zur Einleitung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1), dadurch gekennzeichnet, dass
- ein den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) durchquerender Reduktionsgaskanalkörper (11) zur Verteilung von Reduktionsgas in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) vorhanden ist,
wobei
- an zumindest einem innenwandseitigen Ende des Reduktions- gaskanalkörpers (11) im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers (11)
zumindest eine Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers
in den
Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) vorhanden ist, und
- der Reduktionsgaskanalkörper (11) ein von einem Kühlmedium durchströmbares Tragrohr aufweist.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes (1) liegenden
Reduktionsgas-Auslässe der Reduktionsgaseinlassleitungen alle innerhalb eines Abschnittes der vertikalen Längserstreckung des Reduktionsreaktorschachtes (1) liegen, welcher vertikal gesehen eine Dicke von bis zu 100% des Durchmessers des Re- duktionsreaktorschachtes (1) aufweist. 3) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr von Reduktionsgas unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers
und zumindest einige, bevorzugt alle, Reduktionsgaseinlass- leitungen aus derselben internen und/oder externen Bustie mit Reduktionsgas versorgt werden.
4) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Reduktionsgaskanalkörper (11) zumindest teilweise innerhalb desjenigen Abschnittes der vertikalen Längserstreckung des Reduktionsreaktorschachtes (1) liegt, welcher vertikal gesehen eine Dicke von bis zu 100%, bevorzugt bis zu 40%, besonders bevorzugt bis zu 30%, ganz besonders bevorzugt bis zu 20%, des Durchmessers des Reduktionsreaktorschachtes (1) aufweist, in dem die Reduktionsgas- Auslässe der Reduktionsgaseinlassleitungen liegen.
5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die interne oder externe Bustie mit zumindest einer Anspeisung für Reduktionsgas versehen ist, durch die Reduktionsgas in die interne oder externe Bustie geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anspeisung bezüglich des Umfanges des Reduktionsreaktorschachtes (1) zu der Position der Reduktionsgaszufuhrleitung unterhalb eines innenwandsei- tigen Endes des Reduktionsgaskanalkörpers (11) versetzt ist bevorzugt um 45°- 90°, besonders bevorzugt im Wesentlichen 90° . 6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Reduktionsreaktorschacht (1) in dem Bereich seiner Längserstreckung, in dem Reduktionsgaskanalkörper (11) und gegebenenfalls fliegende Rohre (21) vorhanden sind, gegenüber anderen Bereichen seiner Längserstreckung erweitert ist. 7) Verfahren zur Erzeugung von Metallschwamm oder Roheisen aus einer Schüttung aus metalloxidhaltigem stückigem Gut in einem Reduktionsreaktorschacht unter Verwendung eines Reduktionsgases, wobei
eine erste Teilmenge des Reduktionsgases mittels mehrerer im Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes endender Reduktions- gaseinlassleitungen in die Schüttung eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
eine zweite Teilmenge des Reduktionsgases mittels eines den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes durchquerenden Re- duktionsgaskanalkörpers in die Schüttung verteilt wird, und diese zweite Teilmenge des Reduktionsgases im Wesentlichen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers in den Innenraum des Reduktionsreaktorschachtes zugeführt wird.
8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilmenge und die zweite Teilmenge aus derselben internen und/oder externen Bustie geliefert werden.
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