WO2015128079A1 - Verfahren zum betreiben einer schachtofenanlage und schachtofenanlage - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer schachtofenanlage und schachtofenanlage Download PDF

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WO2015128079A1 PCT/EP2015/000422 EP2015000422W WO2015128079A1 WO 2015128079 A1 WO2015128079 A1 WO 2015128079A1 EP 2015000422 W EP2015000422 W EP 2015000422W WO 2015128079 A1 WO2015128079 A1 WO 2015128079A1
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petroleum coke
coke
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Heinz Kadelka
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a shaft furnace, in particular a cupola furnace, and a corresponding operable
  • Cupola furnaces are shaft furnaces, which are used, for example, for the production of cast iron from pig iron and scrap. Cupolas are similar in design and operation to blast furnaces, but are smaller. As a fuel, foundry coke is typically used in cupola furnaces.
  • the invention is expressly not limited to use in cupolas, but can be used in all shaft furnaces, which are heated at least with Kokereikoks and which any use is supplied for melting.
  • the term insert thus includes metallic and non-metallic batches. This includes in particular the so-called iron or cold set, consisting of pig iron, cast iron, steel scrap and / or other ferrous additives, but there are also copper-containing or non-metallic batches as an application conceivable.
  • Coke ovens include, for example, metallurgical coke and the more slowly coked foundry coke typically used in cupola furnaces.
  • Petroleum coke in contrast, is understood to mean coke obtained from crude oil, which is produced, for example, from bitumen from the vacuum distillation of crude oil.
  • the Kokereikoks used in shaft furnaces is lumpy and is usually charged automatically. This weighing is very inaccurate and leads to differences in the energy balance of the shaft furnaces, which in turn can lead to the consequences explained in more detail below.
  • the present invention proposes a method for operating a shaft furnace installation and a suitably operable shaft furnace installation with the features of the independent patent claims.
  • Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the following description.
  • a shaft furnace comprising at least one shaft furnace in which at least one fusible insert is melted by heat generated by combustion of coke coke introduced into the at least one shaft furnace and at least temporarily by combustion of petroleum coke fed into the at least one shaft furnace; provided.
  • Such a shaft furnace system is shown in DE 10 2011 107 326 A1 and will be explained in more detail below.
  • the amount of petroleum coke fed in can be increased or decreased, possibly even to zero.
  • the present invention thus proposes a process-dependent control of the feed of the petroleum coke, which in particular to overcome the above-mentioned disadvantages, for example, from the
  • composition of the coke oven coke can vary, resulting in different energy fractions in the melting zone.
  • the Kokereikoks is implemented in the melting zone and possibly missing
  • Gout gases should be made at least 880 ° C to ensure optimal implementation to guarantee contained hydrocarbons and to reach the legal tolerance limits of residual carbon monoxide in the clean gas thus formed. These are typically 150 mg / m 3 . If appropriate temperatures, for example due to insufficient energy content of the top gas, not reached, the combustion chamber used must be additionally heated, for example, with natural gas or petroleum. This is undesirable because of the increased cost.
  • the present invention proposes, in particular, to use an energy content of a top gas withdrawn from the at least one shaft furnace for determining the value characterizing the energy content of the coke oven cheese introduced into the at least one shaft furnace. This can also be assumed that a theoretical calorific value, under real conditions
  • Tolerance variables are determined. In shaft furnace plants are measuring devices for the determination of components of the top gas often already available, for example, to control a firing in a hot blast heat.
  • Carbon monoxide content of the top gas can, as already mentioned, for
  • Adjustment of a firing and / or compliance with the ecological indicators or emission limits of the plant may be required.
  • the energy content of the top gas can also be determined upstream of at least one hot blast by measuring temperature, which allows a particularly simple and accurate determination of the energy content.
  • At least one oxygen-enriched gas mixture to the at least one shaft furnace, the oxygen content of which and / or the amount thereof being adjusted on the basis of the value characterizing the energy content of the coke oven cheese introduced into the at least one shaft furnace.
  • the method according to the invention is particularly suitable for use with shaft furnace systems with at least one cupola furnace.
  • Corresponding systems are generally known, for example for the production of cast iron from pig iron, recycling material and steel scrap.
  • a cupola may be formed, for example, for melting gray cast iron.
  • other shaft furnace systems for melting other metal inserts such as copper, or for melting non-metallic materials, for example for the production of mineral wool, according to the invention operable. It is particularly advantageous if the petroleum coke is fed into the at least one shaft furnace using at least one burner lance. For the design and operation of corresponding burner lances, reference is expressly made to the already mentioned DE 10 2011 107 326 A1.
  • the fuel in the present case petroleum coke
  • the motive nozzle stream has a high momentum.
  • a correspondingly obtained mixture can thus be introduced into the shaft furnace with a high impulse. It can therefore penetrate particularly deep into the shaft furnace or the material introduced therein and thus cause optimal energy recovery of the energy sources used.
  • the energy required for melting the feed material is therefore supplied in the context of the present invention not only via the Kokereikoks, but in addition to the supplied through a corresponding burner lance fuel petcoke. In this way, the melting performance can be optimized and the amount of Kokereikoks be significantly reduced. A reduction in consumption
  • Carburizing the cast iron produced can be used.
  • the proportion of steel scrap in the feed can be increased, which further improves the cost-effectiveness of a corresponding process.
  • the petroleum coke is introduced into a corresponding burner lance, or in other facilities for the introduction of petroleum coke in a shaft furnace, in powder form, the petroleum coke is advantageously particularly finely digested.
  • the petroleum coke preferably has an average particle diameter of from 30 to 90 ⁇ m, in particular from 35 to 60 ⁇ m. This allows a direct and thus efficient through its optimal volume-to-surface ratio
  • the method according to the invention comprises, in particular, the use of at least one control device based on the value of the
  • the present invention also relates to a shaft furnace with at least one shaft furnace, which is adapted to at least melt a fusible insert by heat, which by combustion of Kokereikoks, which is introduced into the at least one shaft furnace, and at least temporarily through
  • Burning of petroleum coke, which is fed into the at least one shaft furnace is provided.
  • a shaft furnace system is characterized by means which are adapted to determine at least one value which characterizes an energy content of the coke oven cheese introduced into the at least one shaft furnace, and by means which are arranged for a deviation of this value from at least one Setpoint by changing the supply of the
  • Petrol cokes at least partially compensate.
  • Such a shaft furnace system is set up in particular for carrying out a method, as has been explained above. It therefore benefits from the aforementioned advantages, to which express reference is therefore made.
  • Such a shaft furnace system has all the means to
  • FIG. 1 shows a shaft furnace installation according to one embodiment of the invention, designated 100 as a whole.
  • the shaft furnace 100 includes in the example shown exactly as
  • the shaft furnace 10 is formed in a known manner. It can be charged with material via a gate opening, not shown here, as illustrated here by arrow 11.
  • the material introduced into the shaft furnace 10 is at least a fusible insert, here illustrated by 12, and illustrated by coke ovens, here at 13.
  • the fusible insert 12 may be, for example, pig iron and / or scrap metal.
  • Coking coke 13 is typically used in the form of foundry coke.
  • 10 further materials are introduced into a corresponding shaft furnace, for example lime and / or certain, for example, silicon and manganese alloying constituents, here illustrated by 14.
  • a wind ring 15 with corresponding nozzles heated air, so-called hot wind, can be blown into the shaft furnace 10.
  • the hot blast 16 may also be supplemented with oxygen using an oxygen-enriched gas 17, for example, technical oxygen, to affect combustion in the shaft furnace 10.
  • an oxygen-enriched gas 17 for example, technical oxygen
  • Shaft furnace 10 further petroleum coke 22 are blown in a ground state, as illustrated in detail in DE 10 2011 107 326 A1.
  • top gas 23 is formed, which can be withdrawn from the gout of the shaft furnace 0.
  • the blast furnace 23 is carbon monoxide and can, according to a treatment, not shown here, for example, a dedusting, are used in a blast furnace 24 for heating the hot blast 16. As already explained, it comes in particular when in one
  • the invention determines at least one value which characterizes an energy content of the coking oven 13 introduced into the at least one shaft furnace. This can result, for example, from the total amount of the introduced Kokereikokses and / or its calorific value or its chemical composition. If it is determined that this value deviates from a nominal value by more than a predetermined value, this can be at least partially compensated for by modifying the feed of the petroleum coke 22 according to the invention.
  • a control device 25 is formed in the example shown.
  • a measuring device 26 is provided in the illustrated example, which may be configured to determine an energy content of the topping gas 23 withdrawn from the shaft furnace 10.
  • the energy content of the top gas 23 is defined in particular by its carbon monoxide content.
  • the measuring device 26 is therefore designed, for example, for measuring a carbon monoxide content of the top gas 23.
  • Such a measuring device 26 can already be present in a corresponding system 100 or additionally be provided within the scope of the present invention.
  • An illustrated by a dashed arrow and output by the measuring device 26 measuring signal 27 indicates the energy content the Kokereikokses 13 in the shaft furnace 10 and is supplied to the control device 25 for evaluation and / or further processing.
  • control device 25 can determine a required quantity of petroleum coke 22 and, depending thereon, control a metering device 29 for the petroleum coke 22 via a control signal 28 illustrated by a further dashed arrow.
  • the control device 25 can also be set up to receive or output further measured values and / or control signals 30 and 31, as illustrated schematically here by arrows.
  • the control device 25 may be configured to adjust an amount and / or an oxygen content of the oxygen-containing gas mixture 17 and / or the hot blast 16 applied thereto.
  • the control device 25 can in particular also be connected to a user interaction unit via which a user can specify and / or read out values.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Schachtofenanlage (100) mit zumindest einem Schachtofen (10) vorgeschlagen. In dem zumindest einen Schachtofen (10) wird zumindest ein schmelzbarer Einsatz (12) durch Wärme aufgeschmolzen, welche durch Verbrennung von Kokereikoks (13), der in den zumindest einen Schachtofen (10) eingebracht ist, und zumindest zeitweise durch Verbrennung von Petrolkoks (22), der in den wenigstens einen Schachtofen (10) eingespeist wird, bereitgestellt wird. Zumindest ein Wert, der einen Energiegehalt des eingebrachten Kokereikokses (13) kennzeichnet, wird bestimmt, und eine Abweichung dieses Werts von zumindest einem Sollwert wird durch Verändern der Einspeisung des Petrolkokses (22) zumindest teilweise ausgeglichen. Eine entsprechende Schachtofenanlage (100) ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben einer Schachtofenanlaqe und Schachtofenanlaqe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Schachtofenanlage, insbesondere einer Kupolofenanlage, und eine entsprechend betreibbare
Schachtofenanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Kupolöfen sind Schachtöfen, die beispielsweise zur Herstellung von Gusseisen aus Roheisen und Schrott eingesetzt werden. Kupolöfen ähneln in ihrem Aufbau und ihrer Betriebsweise Hochöfen, sind jedoch kleiner. Als Brennstoff wird in Kupolöfen typischerweise Gießereikoks eingesetzt.
Zu den in dieser Anmeldung verwendeten Begriffen und weiteren Grundlagen der Erfindung sei auf einschlägige Nachschlagewerke verwiesen (siehe D. Schauwinhold et al.: Steel. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineausgabe.
Weinheim: Wiley-VCH, 2000. DOI: 10.1002/14356007.a25_063).
Die Erfindung ist ausdrücklich nicht auf den Einsatz in Kupolöfen beschränkt, sondern kann bei sämtlichen Schachtöfen zum Einsatz kommen, die zumindest mit Kokereikoks beheizt und denen ein beliebiger Einsatz zum Schmelzen zugeführt wird. Der Begriff Einsatz umfasst damit metallische und nichtmetallische Chargen. Hierunter fällt insbesondere der sogenannte Eisensatz oder kalte Satz, bestehend aus Roheisen, Gussbruch, Stahlschrott und/oder sonstigen eisenhaltigen Zuschlagstoffen, es sind aber auch kupferhaltige oder nichtmetallische Chargen als Einsatz denkbar.
Unter Kokereikoks wird hier Koks verstanden, der aus Fettkohle durch Pyrolyse erzeugt wird. Kokereikoks umfasst beispielsweise Hüttenkoks und den in Kupolöfen typischerweise eingesetzten, langsamer verkokten Gießereikoks. Unter Petrolkoks wird im Gegensatz dazu aus Erdöl gewonnener Koks verstanden, der beispielsweise aus Bitumen aus der Vakuumdestillation von Rohöl hergestellt wird. Der in Schachtöfen eingesetzte Kokereikoks ist grobstückig und wird üblicherweise automatisch chargiert. Diese Einwägung ist ausgesprochen ungenau und führt zu Differenzen in der Energiebilanz der Schachtöfen, die wiederum die unten näher erläuterten Konsequenzen nach sich ziehen können.
Es besteht daher der Bedarf nach Verbesserungen bei Schachtofenanlagen, die diese Nachteile überwinden und insbesondere eine reproduzierbarere Verfahrensführung auch bei ungenauer Kokereikokseinwaage ermöglichen. Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Schachtofenanlage und eine entsprechend betreibbare Schachtofenanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer
Schachtofenanlage mit zumindest einem Schachtofen aus, in dem zumindest ein schmelzbarer Einsatz durch Wärme aufgeschmolzen wird, welche durch Verbrennung von Kokereikoks, der in den zumindest einen Schachtofen eingebracht ist, und zumindest zeitweise durch Verbrennung von Petrolkoks, der in den wenigstens einen Schachtofen eingespeist wird, bereitgestellt wird. Eine derartige Schachtofenanlage ist in der DE 10 2011 107 326 A1 dargestellt und wird unten näher erläutert.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, zumindest einen Wert, der einen Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen eingebrachten Kokereikokses kennzeichnet, zu bestimmen, und eine Abweichung dieses Wertes von zumindest einem Sollwert durch Verändern der Einspeisung des Petrolkokses zumindest teilweise
auszugleichen. Die Menge des eingespeisten Petrolkokses kann erhöht oder verringert werden, gegebenenfalls auch bis auf null. Die vorliegende Erfindung schlägt damit eine prozessabhängige Steuerung der Einspeisung des Petrolkokses vor, welche sich insbesondere zur Überwindung der eingangs bereits angesprochenen Nachteile, die sich beispielsweise aus den
Ungenauigkeiten in der Chargierung ergeben, als besonders vorteilhaft erweist. Wie erwähnt, ist der in Schachtöfen der eingangs erläuterten Art eingesetzte Energieträger Kokereikoks sehr grobstückig und wird automatisch chargiert. Aufgrund von
Ungenauigkeiten bei der Einwägung ergeben sich mitunter erhebliche Unterschiede in den Energiebilanzen der einzelnen Öfen einer entsprechenden Schachtofenanlage oder beim Betrieb eines Ofens mit unterschiedlichen Chargen. Auch die
Zusammensetzung des Kokereikokses kann variieren, so dass sich unterschiedliche Energieanteile in der Schmelzzone ergeben.
Der Kokereikoks wird in der Schmelzzone umgesetzt und ein ggf. fehlender
Energieanteil aufgrund zu geringer Zuspeisung von Kokereikoks kann zu Problemen in der Temperaturführung, der Analytik, d.h. der Gehalte des erhaltenen Gusses an den erwünschten Komponenten, und der Abgassituation führen.
Insbesondere ein zu geringer Energiegehalt des Gicht- bzw. Rohgases entsprechender Schachtöfen kann zu Komplikationen in der Nachverbrennung, beispielsweise bei der Energierückgewinnung in einem Heißwinderhitzer, führen. Somit ergeben sich
Probleme bei der weiteren Wärmenutzung in Form von Heißwind sowie gegebenenfalls beim Emissionsverhalten entsprechender Schachtofenanlagen: Ist der Energiegehalt des Gichtgases zu gering, muss beispielsweise ein Heißwinderhitzer mit erheblichen Kosten fremdbeheizt werden. Der Energiegehalt des Gichtgases ist dabei im
Wesentlichen durch den Gehalt an Kohlenmonoxid definiert. Durch Anpassung der Einspeisung des Petrolkokses kann ein Mangel an Kohlenmonoxid und damit ein zu geringer Energiegehalt des Gichtgases ausgeglichen werden.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen ist es möglich, problematische Situationen, die sich in der Temperaturführung und der Analyse der Schmelze sowie der Verbrennung der Gichtgase in nachgeschalteten Brennkammern ergeben, zu vermeiden.
Hierbei spielt insbesondere eine Rolle, dass die Verbrennung entsprechender
Gichtgase bei mindestens 880 °C erfolgen sollte, um eine optimale Umsetzung enthaltener Kohlenwasserstoffe zu garantieren und die gesetzlichen Toleranzgrenzen von Restkohlenmonoxid im hierdurch gebildeten Reingas zu erreichen. Diese liegen typischerweise bei 150 mg/m3. Werden entsprechende Temperaturen, beispielsweise aufgrund zu geringer Energiegehalte des Gichtgases, nicht erreicht, muss die verwendete Brennkammer zusätzlich beheizt werden, beispielsweise mit Erdgas oder Erdöl. Dies ist aufgrund der erhöhten Kosten unerwünscht.
Ferner spielt in diesem Zusammenhang eine Rolle, dass es insbesondere zur
Verringerung des Abbrands von Silicium und Eisen im Schachtofen wünschenswert ist, einen entsprechenden Schachtofen reduzierend zu betreiben. In aller Regel werden den erläuterten Schachtöfen, beispielsweise Kupolöfen, vergleichsweise teure Silicium- Kohlenstoff-, Eisen-Mangan- und/oder Eisen-Silicium-Legierungskomponenten zugesetzt, um die in der Schmelze geforderten Analysen zu erreichen. Wird ein Schachtofen mit einem zu geringen Kokereikoksanteil in der Schmelzzone betrieben, und wird dies nicht durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
ausgeglichen, steht bei gleicher Heißwindmenge (und gleichem Sauerstoffgehalt des Heißwinds) der Anteil Sauerstoff, der nicht mit dem Koks reagiert, im Überschuss zur Verfügung. Dieser Sauerstoff kann somit mit anderen Einsatzstoffen, insbesondere mit dem Silicium, Eisen und Mangan, reagieren und auf diese Weise die
Schlackenbasizität negativ beeinflussen.
Kennt man jedoch die Energiemenge (d.h. den Kokereikoksanteil) in der Schmelzzone, kann diese mit Petrolkoks gezielt ausgeglichen werden und hierdurch sowohl ein geringer Abbrand als auch ein verringerter Fremdenergieeinsatz erzielt werden. Die erhaltene Qualität des gebildeten Gusses, beispielsweise von Gusseisen, kann verbessert werden. Entsprechend betriebene Schachtöfen weisen deutlich verbesserte ökonomische und ökologische Kennzahlen auf. Die vorliegende Erfindung schlägt dabei insbesondere vor, einen Energiegehalt eines aus dem wenigstens einen Schachtofen abgezogenen Gichtgases zur Bestimmung des den Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen eingebrachten Kokereikokses kennzeichnenden Werts zu verwenden. Hierbei kann auch von einem theoretischen Heizwert ausgegangen werden, wobei unter Realbedingungen
Toleranzgrößen ermittelt werden. In Schachtofenanlagen stehen Messeinrichtungen zur Bestimmung von Komponenten des Gichtgases häufig bereits zur Verfügung, beispielsweise um eine Zufeuerung in einem Heißwinderhitzer zu regeln.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, als den Energiegehalt des Gichtgases dessen Kohlenmonoxidgehalt zu ermitteln. Herkömmliche Schachtofenanlagen können bereits zur Ermittlung des Kohlenmonoxidgehalts des Gichtgases eingerichtet sein, wozu entsprechende Messeinrichtungen vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in diesem Fall besonders einfach zu implementieren. Eine Ermittlung des
Kohlenmonoxidgehalts des Gichtgases kann, wie bereits angesprochen, zur
Einstellung einer Zufeuerung und/oder zur Einhaltung der ökologischen Kennzahlen bzw. Emissionsgrenzwerte der Anlage erforderlich sein.
Vorteilhafterweise kann der Energiegehalt des Gichtgases auch stromauf wenigstens eines Winderhitzers durch Temperaturmessung ermittelt werden, was eine besonders einfache und genaue Ermittlung des Energiegehalts ermöglicht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafterweise auch vorgesehen, dem zumindest einen Schachtofen zumindest ein sauerstoffangereichertes Gasgemisch zuzuführen, dessen Sauerstoffgehalt und/oder dessen Menge auf Grundlage des Werts, der den Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen eingebrachten Kokereikokses kennzeichnet, eingestellt wird. Durch diese Maßnahme steht eine weitere Eingriffsmöglichkeit zur Verfügung, wenn die Einstellung der Menge des eingespeisten Petrolkokses in den wenigstens einen Schachtofen nicht oder nicht mit ausreichender Dynamik möglich ist.
Wie bereits angesprochen, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Verwendung mit Schachtofenanlagen mit zumindest einem Kupolofen.
Entsprechende Anlagen sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise zur Erzeugung von Gusseisen aus Roheisen, Kreislaufmaterial und Stahlschrott. Ein Kupolofen kann beispielsweise zum Schmelzen von Grauguss ausgebildet sein. Wie bereits erwähnt, sind jedoch auch andere Schachtofenanlagen zum Schmelzen von anderen metallischen Einsätzen wie beispielsweise Kupfer, oder auch zum Schmelzen von nichtmetallischen Materialien, beispielsweise zur Erzeugung von Mineralwolle, erfindungsgemäß betreibbar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Petrolkoks unter Verwendung von zumindest einer Brennerlanze in den wenigstens einen Schachtofen eingespeist wird. Zur Ausgestaltung und zum Betrieb entsprechender Brennerlanzen sei ausdrücklich auf die eingangs bereits erwähnte DE 10 2011 107 326 A1 verwiesen.
Wie dort dargestellt, kann der Brennstoff, im vorliegenden Fall Petrolkoks, einer entsprechenden Brennerlanze zugeführt und von einem Treibdüsenstrom mitgerissen werden. Der Treibdüsenstrom weist einen hohen Impuls auf. Ein entsprechend erhaltenes Gemisch kann damit mit einem hohen Impuls in den Schachtofen eingebracht werden. Es kann daher besonders tief in den Schachtofen bzw. das darin eingebrachte Material eindringen und somit eine optimale energetische Verwertung der eingesetzten Energieträger bewirken.
Die zum Schmelzen des Einsatzmaterials erforderliche Energie wird also im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur über den Kokereikoks, sondern zusätzlich über den durch eine entsprechende Brennerlanze zugeführten Brennstoff Petrolkoks zugeführt. Auf diese Weise kann auch die Schmelzleistung optimiert und die Menge an Kokereikoks erheblich reduziert werden. Eine Reduzierung des Verbrauchs an
Kokereikoks von bis zu 30 % ist möglich.
Die Verwendung von Petrolkoks ist insbesondere auch deshalb vorteilhaft, weil dieser unter Umständen durch das Erreichen höherer Rinneneisentemperaturen zur
Aufkohlung des erzeugten Gusseisens verwendet werden kann. Somit kann gegebenenfalls der Stahlschrottanteil im Einsatzmaterial gesteigert werden, was die Wirtschaftlichkeit eines entsprechenden Verfahrens nochmals verbessert.
Der Petrolkoks wird in eine entsprechende Brennerlanze, bzw. auch in anderen Einrichtungen zur Einbringung von Petrolkoks in einen Schachtofen, in Pulverform eingebracht, wobei der Petrolkoks vorteilhafterweise besonders fein aufgeschlossen ist. Der Petrolkoks weist dabei vorzugsweise einen mittleren Korndurchmesser von 30 bis 90 pm, insbesondere von 35 bis 60 pm, auf. Dieser ermöglicht durch sein optimales Verhältnis von Volumen zu Oberfläche einen direkten und somit effizienten
Energieeintrag. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere die Verwendung von zumindest einer Steuereinrichtung, die auf Grundlage des Werts, der den
Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen eingebrachten Kokereikokses kennzeichnet, zumindest einen AnSteuerbefehl an zumindest eine Fördereinrichtung zur Förderung des Petrolkokses ausgibt. Dies ermöglicht eine besonders effiziente und zuverlässige Verfahrensführung durch Verwendung an sich bekannter Steuerungs- und Regelungsverfahren.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Schachtofenanlage mit zumindest einem Schachtofen, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen schmelzbaren Einsatz durch Wärme aufzuschmelzen, welche durch Verbrennung von Kokereikoks, der in den zumindest einen Schachtofen eingebracht ist, und zumindest zeitweise durch
Verbrennung von Petrolkoks, der in den wenigstens einen Schachtofen eingespeist wird, bereitgestellt wird.
Eine erfindungsgemäße Schachtofenanlage zeichnet sich durch Mittel aus, die dafür eingerichtet sind, zumindest einen Wert, der einen Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen eingebrachten Kokereikokses kennzeichnet, zu bestimmen, sowie durch Mittel, die dafür eingerichtet sind, eine Abweichung dieses Werts von zumindest einem Sollwert durch Verändern der Einspeisung des
Petrolkokses zumindest teilweise auszugleichen.
Eine derartige Schachtofenanlage ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor erläutert wurde. Sie profitiert daher von den zuvor erwähnten Vorteilen, auf die daher ausdrücklich verwiesen wird.
Eine derartige Schachtofenanlage verfügt über sämtliche Mittel, die sie zur
Durchführung eines entsprechenden Verfahrens befähigen, insbesondere über zumindest eine Steuereinrichtung, zumindest eine Messeinrichtung und zumindest eine Fördereinrichtung für den Petrolkoks, wobei die zumindest eine Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, auf Grundlage eines durch die zumindest eine Messeinrichtung bereitgestellten Messsignals ein Ansteuersignal an die zumindest eine
Fördereinrichtung auszugeben. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur weiter erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt eine Schachtofenanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In Figur 1 ist eine Schachtofenanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
Die Schachtofenanlage 100 umfasst im dargestellten Beispiel genau einen als
Kupolofen veranschaulichten Schachtofen 10. Wie erläutert, kann die vorliegende
Erfindung jedoch auch in Schachtofenanlagen 100 mit zwei oder mehr Schachtöfen 10 zum Einsatz kommen.
Der Schachtofen 10 ist in bekannter Weise ausgebildet. Er kann über eine hier nicht gezeigte Gattierungsöffnung mit Material beschickt werden, wie hier durch Pfeil 11 veranschaulicht. Bei dem in den Schachtofen 10 eingebrachten Material handelt es sich dabei zumindest um einen schmelzbaren Einsatz, hier mit 12 veranschaulicht, und um Kokereikoks, hier mit 13 veranschaulicht. Wie erläutert, kann es sich bei dem schmelzbaren Einsatz 12 beispielsweise um Roheisen und/oder Metallschrott handeln. Der Kokereikoks 13 wird typischerweise in Form von Gießereikoks verwendet.
Typischerweise werden in einen entsprechenden Schachtofen 10 weitere Materialien eingebracht, beispielsweise Kalk und/oder bestimmte, beispielsweise silicium- und manganhaltige Legierungsbestandteile, hier mit 14 veranschaulicht. Über einen Windring 15 mit entsprechenden Düsen kann erhitzte Luft, sogenannter Heißwind, in den Schachtofen 10 eingeblasen werden. Der Heißwind 16 kann auch unter Verwendung eines sauerstoffangereicherten Gases 17, beispielsweise technischem Sauerstoff, mit zusätzlichem Sauerstoff beaufschlagt werden, um die Verbrennung in dem Schachtofen 10 zu beeinflussen. Durch die Verbrennung des Kokereikokses 13 kommt es in einer Schmelzzone 18 zu einem zunehmenden Aufschmelzen des schmelzbaren Einsatzes 12, welcher in einem Gestell 19 des Schachtofens 10 flüssig vorliegt. Über einen Abstich 20 kann dieses aufgeschmolzene Material aus dem Schachtofen 10 abgezogen werden. Über eine oder mehrere Brennerlanzen 21 kann in den Schmelzbereich des
Schachtofens 10 ferner Petrolkoks 22 in vermahlenem Zustand eingeblasen werden, wie im Detail in der DE 10 2011 107 326 A1 veranschaulicht.
Beim Betrieb des Schachtofens 10 bildet sich Gichtgas 23, das aus der Gicht des Schachtofens 0 abgezogen werden kann. Das Gichtgas 23 ist kohlenmonoxidhaltig und kann, nach einer hier nicht dargestellten Aufbereitung, beispielsweise einer Entstaubung, in einem Winderhitzer 24 zur Erwärmung des Heißwinds 16 verwendet werden. Wie bereits erläutert, kommt es insbesondere dann, wenn in einem
entsprechenden Schachtofen 10 ausschließlich Kokereikoks verbrannt wird, zu Schwankungen in dem Energiegehalt des Gichtgases 23 und weiteren Nachteilen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es daher vorgesehen, zumindest einen Wert, der einen Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen eingebrachten Kokereikokses 13 kennzeichnet, zu bestimmen. Dieser kann sich beispielsweise aus der gesamten Menge des eingebrachten Kokereikokses und/oder dessen Heizwert bzw. dessen chemischer Zusammensetzung ergeben. Wird festgestellt, dass dieser Wert um mehr als einen vorbestimmten Wert von einem Sollwert abweicht, kann dies erfindungsgemäß durch ein Verändern der Einspeisung des Petrolkokses 22 zumindest teilweise ausgeglichen werden.
Hierzu ist im dargestellten Beispiel eine Steuereinrichtung 25 ausgebildet. Ferner ist im dargestellten Beispiel eine Messeinrichtung 26 bereitgestellt, die dafür eingerichtet sein kann, einen Energiegehalt des aus dem Schachtofen 10 abgezogenen Gichtgases 23 zu ermitteln. Wie erläutert, wird der Energiegehalt des Gichtgases 23 insbesondere über dessen Kohlenmonoxidgehalt definiert. Die Messeinrichtung 26 ist daher beispielsweise zur Messung eines Kohlenmonoxidgehalts des Gichtgases 23 ausgebildet. Eine derartige Messeinrichtung 26 kann in einer entsprechenden Anlage 100 ohnehin vorhanden sein oder im Rahmen der vorliegenden Erfindung zusätzlich bereitgestellt werden. Ein durch einen gestrichelten Pfeil veranschaulichtes und durch die Messeinrichtung 26 ausgegebenes Messsignal 27 kennzeichnet den Energiegehalt des Kokereikokses 13 in dem Schachtofen 10 und wird der Steuereinrichtung 25 zur Auswertung und/oder Weiterverarbeitung zugeführt.
Die Steuereinrichtung 25 kann auf dieser Grundlage eine erforderliche Menge an Petrolkoks 22 ermitteln und in Abhängigkeit hiervon über ein mit einem weiteren gestrichelten Pfeil veranschaulichtes Ansteuersignal 28 eine Dosiereinrichtung 29 für den Petrolkoks 22 ansteuern.
Die Steuereinrichtung 25 kann auch zur Entgegennahme bzw. Ausgabe weiterer Messwerte und/oder Ansteuersignale 30 und 31 eingerichtet sein, wie hier mit Pfeilen schematisch veranschaulicht. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 25 dafür eingerichtet sein, eine Menge und/oder einen Sauerstoffgehalt des sauerstoffhaltigen Gasgemisches 17 und/oder des damit beaufschlagten Heißwinds 16 einzustellen. Die Steuereinrichtung 25 kann insbesondere auch an eine Benutzerinteraktionseinheit angebunden sein, über die ein Benutzer Werte vorgeben und/oder auslesen kann.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Betreiben einer Schachtofenanlage (100) mit zumindest einem Schachtofen (10), in dem zumindest ein schmelzbarer Einsatz (12) durch Wärme aufgeschmolzen wird, welche durch Verbrennung von Kokereikoks (13), der in den zumindest einen Schachtofen (10) eingebracht ist, und zumindest zeitweise durch Verbrennung von Petrolkoks (22), der in den zumindest einen Schachtofen (10) eingespeist wird, bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wert, der einen Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen (10) eingebrachten Kokereikokses (13) kennzeichnet, bestimmt wird, und dass eine Abweichung dieses Werts von zumindest einem Sollwert durch Verändern der Einspeisung des Petrolkokses (22) zumindest teilweise ausgeglichen wird. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei ein Energiegehalt eines aus dem wenigstens einen Schachtofen (10) abgezogenen Gichtgases (23) zur Bestimmung des den Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen (10) eingebrachten Kokereikokses (13) kennzeichnenden Werts verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 2, wobei als der Energiegehalt des Gichtgases (23) dessen Kohlenmonoxidgehalt und/oder Temperatur ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Energiegehalt des Gichtgases (23) stromauf wenigstens eines Winderhitzers (24) ermittelt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein sauerstoffangereichertes Gasgemisch (17) dem zumindest einen Schachtofen (10) zugeführt wird, dessen Sauerstoffgehalt und/oder Menge auf Grundlage des Werts, der den Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen (10) eingebrachten Kokereikokses (13) kennzeichnet, eingestellt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das zum Betreiben einer Schachtofenanlage (100) mit zumindest einem Kupolofen eingesetzt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Petrolkoks (13) unter Verwendung zumindest einer Brennerlanze (21 ) in den wenigstens einen Schachtofen (10) eingespeist wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Steuereinrichtung (25) verwendet wird, die auf Grundlage des Werts, der den Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen (10) eingebrachten Kokereikokses (13) kennzeichnet, zumindest einen Ansteuerbefehl an zumindest eine Fördereinrichtung (29) für den Petrolkoks (22) ausgibt. Schachtofenanlage (100) mit zumindest einem Schachtofen (10), der dazu ausgebildet ist, zumindest einen schmelzbaren Einsatz (12) durch Wärme aufzuschmelzen, welche durch Verbrennung von Kokereikoks (13), der in den zumindest einen Schachtofen (10) eingebracht ist, und zumindest zeitweise durch Verbrennung von Petrolkoks (22), der in den zumindest einen Schachtofen (10) eingespeist wird, bereitgestellt wird, gekennzeichnet durch Mittel (25, 26), die dafür eingerichtet sind, zumindest einen Wert, der einen Energiegehalt des in den wenigstens einen Schachtofen (10) eingebrachten Kokereikokses (13) kennzeichnet, zu bestimmen, und Mittel (25, 29) die dafür eingerichtet sind, eine Abweichung dieses Werts von zumindest einem Sollwert durch Verändern der Einspeisung des Petrolkokses (22) zumindest teilweise auszugleichen. 0. Schachtofenanlage (100) nach Anspruch 9, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
1. Schachtofenanlage (100) nach Anspruch 9 oder 10, die zumindest eine
Steuereinrichtung (25), zumindest eine Messeinrichtung (26) und zumindest eine Fördereinrichtung (29) für den Petrolkoks (22) umfasst, wobei die zumindest eine Steuereinrichtung (25) dazu ausgebildet ist, auf Grundlage eines durch die zumindest eine Messeinrichtung (26) bereitgestellten Messsignals (27) ein Ansteuersignal (28) an die zumindest eine Fördereinrichtung (29) auszugeben.
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