WO2019096495A1 - Reduktionsgaszufuhr für direktreduktion - Google Patents

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WO2019096495A1
WO2019096495A1 PCT/EP2018/077527 EP2018077527W WO2019096495A1 WO 2019096495 A1 WO2019096495 A1 WO 2019096495A1 EP 2018077527 W EP2018077527 W EP 2018077527W WO 2019096495 A1 WO2019096495 A1 WO 2019096495A1
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WO
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reduction
reducing gas
gas supply
supply unit
shaft body
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/077527
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Berner
Markus Leopoldseder
Reinhard Pum
Wolfgang Sterrer
Johann Wurm
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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Publication date
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Publication of WO2019096495A1 publication Critical patent/WO2019096495A1/de

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    • 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
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/16—Arrangements of tuyeres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/02—Supplying steam, vapour, gases, or liquids
    • F27D2007/023—Conduits

Definitions

  • the present invention relates to apparatus and methods for the reduction of metal oxide-containing particulate material by direct reduction using a reducing gas.
  • Bustle channels with Bustleslots in the refractory lining of a reduction shaft body are complex to produce. Compared to channels in the bulkhead, bustle channels with bustleslots also hide larger ones
  • Apparatus for the reduction of metal oxide-containing, preferably iron oxide-containing, lumpy material by direct reduction using a reducing gas with a reduction shaft body with interior space for receiving the metal oxide-containing particulate material, with a reducing gas supply line for supplying the
  • Reduction shaft body out in at least one
  • Reduktionsgaszusselaji for guiding reducing gas in a space below the reduction gas duct body protrudes, characterized in that per ReduktionsgaskanalSystem at least one feed line for guiding the reducing gas from the
  • Reduction gas supply line to the reducing gas channel body is present, wherein the feed line opens with an orifice in the reducing gas supply unit of the reduction gas channel body,
  • Reduktionsgaskanalköpers is arranged.
  • the metal oxide-containing particulate material is preferred.
  • the reduction shaft body may be, for example
  • the reduction shaft body has an outer steel shell, as well as in the bounded by the steel shell space - ie within the reduction shaft body - to the steel shell then a refractory lining.
  • the refractory lining of the interior is limited, which to
  • Reduction gas is passed through a reducing gas supply line to the reduction shaft body.
  • a reducing gas channel body In order to guide all the reducing gas from the reducing gas supply line into the interior of the reduction shaft body receiving the lumpy material, at least one reducing gas channel body is present.
  • the reduction gas channel body is suitable for forming a free space in the bed of lumpy Good.
  • the reducing gas flows through the space below the reducing gas channel body into the bed. The reducing gas does not flow into the clearance through the reducing gas channel body and from the reducing gas channel body, but flows from the reducing gas supply unit into the clearance and from there into the bed.
  • the reduction gas channel body does not itself serve as a channel for guiding the reducing gas; he only serves to create a free space in the bed below itself in the bed, which serves as a channel for guiding the reducing gas or its distribution in the bed.
  • the reduction gas channel body protrudes with a portion of its longitudinal extension, that is, a partial section, in a Reduktionsgaszuzentechnik. Of course, it also protrudes into the lumpy Gut receiving the interior of the
  • Reduction shaft body out of this interior it also protrudes into the reducing gas supply unit.
  • the reducing gas supply unit is suitable for guiding the reducing gas into a space below the
  • Reducing gas duct body preferably vertically below the reducing gas channel body, so that during operation reducing gas flows into a space formed vertically below the reduction gas channel body in the bed.
  • a reducing gas channel body is preferably an elongated tube.
  • a reducing gas duct body reference is made to WO2013156548, the disclosure of which is included in the present application.
  • Reduction gas supply line to a ReduktionsgaskanalSystem per ReduktionsgaskanalSystem at least one feed line is present.
  • a feed line opens into the
  • Reduction gas supply unit is arranged in at least one of three ways:
  • Scope of the reduction gas channel body but not on its outwardly facing end face.
  • the enumerated three variants are opposite an orifice in the extension of the longitudinal axis of the
  • Reduction gas channel body from the longitudinal axis of
  • the feed of reducing gas can be optimally selected in accordance with the space available around a special reduction shaft body. This is particularly favorable when remodeling
  • the reduction gas supply unit is within the
  • Reduction shaft body but away from the interior to Absorption of the metal oxide-containing lumpy material. So it lies within the space enclosed by the outer steel shell, but not in the interior to accommodate the
  • Bustleslots as reduction gas supply unit.
  • the remaining Bustle canal with Bustleslots is walled in such a case against the reducing gas supply unit and no longer used for reducing gas supply.
  • Reduction shaft body So it is from the inside out beyond the outer steel shell of, preferably substantially cylindrical, reduction shaft body.
  • Reduction shaft body is rebuilt.
  • At least one partial region comprising the mouth has the
  • Feed line preferably the entire feed line, a
  • the slope has an angle to the horizontal of at least 5 °, more preferably at least 15 °, most preferably at least 30 °.
  • Another object of the present application is a method for reducing a bed of
  • metal oxide-containing, preferably iron oxide-containing, lumpy Good by direct reduction using a reducing gas wherein the entire reducing gas from a reducing gas supply line by means of at least one, suitable for forming a free space in the bed, reducing gas channel body is introduced into the bed, characterized in that
  • Reduction gas is passed in each case via a reducing gas supply unit in a space area below the reducing gas channel body, and the reducing gas via at least one of the
  • Reduction gas supply line outgoing feed line fed to the reducing gas supply unit
  • Reduktionsgaskanalköpers opens into the Reduktionsgaszuzenaji.
  • the direct reduction takes place in a reduction shaft body with interior space for receiving the metal oxide-containing lumpy material.
  • the reduction gas flows through the feed line of the
  • Reduction shaft body but away from the interior for receiving the metal oxide-containing particulate material in the Reduk tiongaszuzenaji.
  • the reducing gas over the
  • Feed line of the reducing gas supply unit is supplied, so although flows within the outer steel shell of the
  • Reduction shaft body but not in the interior to Absorption of the metal oxide-containing lumpy material. Offside is to be understood as spatially separated.
  • Bustleslots as reduction gas supply unit.
  • the remaining Bustle canal with Bustleslots is walled in such a case against the reducing gas supply unit and no longer used for reducing gas supply.
  • the re duktionsgas flows through the feed line of the
  • Reduction shaft body in the reducing gas supply unit Reduction shaft body in the reducing gas supply unit.
  • Reduction gas supply unit is supplied, so emanates from the interior for receiving the metal oxide-containing particulate material as seen beyond the outer steel shell of the
  • Reduction shaft body This provides an advantage when the reduction well body is rebuilt.
  • the inner one is
  • Fireproof lining is easy to do in this case, because no complicated geometries for a
  • Reduktionsgaszuzenü must be created in the refractory lining.
  • the flow direction is given by the inclination of the in the
  • Reduction gas supply unit opening part of the
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention in which reducing gas supply units are located outside the reduction shaft body.
  • Figure 2 shows a section through a portion of the
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIGS 3 and 4 show analogous to Figures 1 and 2
  • Reduction shaft body away from the interior to accommodate metal oxide containing lumpy good lie.
  • FIG. 5 shows a variant of the embodiment
  • Figure 1 shows schematically and by way of example an embodiment form of an inventive device for the reduction of metal oxide-containing lumpy Good by direct reduction using a reducing gas, in which
  • Reduction shaft body 2 are - is shown for clarity, only the portion of the reduction shaft body 2, in which
  • Reduktionsgaszuchtkien 1 are located. They lie from the not visible behind the plane of the paper interior Inclusion of the metal oxide-containing lumpy good as seen beyond the outer steel shell 3 of the substantially
  • Protrude reduction shaft body 2 Protrude reduction shaft body 2; Correspondingly, a plurality of reducing gas supply units 1 are shown, into which the outer end section 6 ', which is not shown, except for its outer end section 6' located outside of the reduction shaft body 2
  • Reduction gas to the reduction shaft body 2 forms a loop around the reduction shaft body 2 around.
  • Pro reducing gas channel body 6 are two feed lines 5a, 5b for guiding the reducing gas from the
  • Reduction gas supply line 4 to the reducing gas channel body 6 is present, wherein the feed lines 5a, 5b in the
  • Reduction gas channel body 6 open.
  • the reducing gas supply units 1 are suitable for conducting reducing gas into a space below the reducing gas supply units 1 .
  • Reduction gas channel body 6 which in Figure 2, a
  • FIG. 3 and FIG. 4 show, analogously to FIG. 1 and FIG. 2, how the reducing gas supply unit within the
  • Bustle Canal 12 formed with bustleslots.
  • the feed line 13 opens above the reducing gas channel body 14.
  • a brick lining 17 in the Bustle Canal is different than the
  • FIGS. 2 and 4 it can be seen that the reducing gas is not introduced into the reducing gas channel bodies 6 and 14, respectively.
  • the invention forms below the operating mode in operation
  • Reduction gas channel body and from the reducing gas channel body in the space flows from the Reduktionsgaszu delivery unit in the free space and from there into the bed.
  • the reduction gas channel body does not itself serve as a channel for guiding the reducing gas; he only serves to create a free space in the bed below in the bed, which serves as a channel to guide the
  • Reduction gas or its distribution in the bed is used.
  • FIG. 5 shows a variant of that in FIGS. 3 and 4
  • Refractory lining which is visible as a protruding bulge.
  • two feed lines 16a, 16b open on horizontal viewing adjacent to the respective reduction gas channel body 18.

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Abstract

Vorrichtung zur Reduktion von metalloxidhaltigem stückigen Gut durch Direktreduktion unter Verwendung eines Reduktionsgases mit Zufuhr des gesamten Reduktionsgases aus einer Reduktionsgaszufuhrleitung (4) in den Innenraum (10) eines Reduktionsschachtkörpers (2,8,15) mit zumindest einem Reduktionsgaskanalkörper (6,14,18), der teilabschnittsweise aus dem Innenraum (10) des Reduktionsschachtkörpers (2,8,15) heraus in zumindest eine Reduktionsgaszufuhreinheit (1) zur Leitung von Reduktionsgas in einen Raumbereich unterhalb des nalkörper (6,4,18) ist zumindest eine Speiseleitung (5a,5b,13,16a,16b) zur Leitung des Reduktionsgases aus der Reduktionsgaszufuhrleitung (4) zu dem Reduktionsgaskanalkörper (6,14,18) vorhanden, wobei die Speiseleitung (5a,5b,13,16a,16b) mit einer Mündung (7) in die Reduktionsgaszufuhreinheit (1) des Reduktionsgaskanalkörpers (6,14,18) mündet. Dabei ist die Mündung (7) gemäß zumindest einem Mitglied aus der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern -zumindest teilweise oberhalb des Reduktionsgaskanalköpers (6,14,18), -zumindest teilweise bei horizontale Betrachtung neben dem Reduktionsgaskanalköper (6,14,18), -zumindest teilweise unterhalb des Reduktionsgaskanalköpers (6,14,18), angeordnet.

Description

Beschreibung
Reduktionsgaszufuhr für Direktreduktion
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtung und Verfahren zur Reduktion von metalloxidhaltigem stückigen Gut durch Direktreduktion unter Verwendung eines Reduktionsgases.
Stand der Technik
Zur Reduktion von metalloxidhaltigem Gut ist es bekannt, in einen Reduktionsschachtkörper eingefülltes stückiges Gut einer Direktreduktion mittels eines zugeführten Reduktions gases zu unterwerfen. Derartige Direktreduktionsschritte werden beispielsweise bei MIDREX ©-Verfahren an Eisenerz pellets, bei COREX © - Verfahren an stückigem Eisenerz, oder bei FINEX® - Verfahren an heiß kompaktiertem Eisen HCl durch geführt. Reduktionsgaszufuhr in den Innenraum des Reduktions schachtkörpers erfolgt dabei beispielswiese wie in W09747773, WO2013156548 oder W02009000409 beschrieben über einen
Bustlekanal mit sogenannten Bustleslots und/oder mittels Reduktionsgaskanalkörpern gebildeten Kanälen in der Schüttung aus stückigem Gut. Bustlekanäle mit Bustleslots in der feuerfesten Ausmauerung eines Reduktionsschachtkörpers sind aufwändig herzustellen. Gegenüber Kanälen in der Schüttung bergen Bustlekanäle mit Bustleslots auch größeres
Verstopfungsrisiko durch Staubeintrag mit dem Reduktionsgas. Zudem verteilen sie das Reduktionsgas weniger gleichmäßig über den Querschnitt des Reduktionsschachtkörpers , da sie am Umfang in die Schüttung münden, während Kanäle unter den Reduktionsgaskanalkörpern sich in der Schüttung vom Umfang weg in das Innere der Schüttung erstrecken.
Über die Art der Zufuhr von Reduktionsgas zu den Reduktions gaskanalkörpern bei Verzicht auf einen Bustlekanal gibt der Stand der Technik keine Auskunft. Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine
Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen die Zufuhr von Reduktionsgas zu einem Reduktionsgaskanalkörper beziehungsweise in den unter dem Reduktionsgaskanalkörper in der Schüttung gebildeten Kanal erfolgen kann.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine
Vorrichtung zur Reduktion von metalloxidhaltigem, bevorzugt eisenoxidhaltigem, stückigen Gut durch Direktreduktion unter Verwendung eines Reduktionsgases, mit einem Reduktionsschachtkörper mit Innenraum zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes, mit einer Reduktionsgaszufuhrleitung zur Zufuhr des
Reduktionsgases zum Reduktionsschachtkörper, und
zur Zufuhr des gesamten Reduktionsgases aus der Reduktions gaszufuhrleitung
in den Innenraum des Reduktionsschachtkörpers
mit zumindest einem Reduktionsgaskanalkörper,
der teilabschnittsweise aus dem Innenraum des
Reduktionsschachtkörper heraus in zumindest eine
Reduktionsgaszufuhreinheit zur Leitung von Reduktionsgas in einen Raumbereich unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers ragt, dadurch gekennzeichnet, dass pro Reduktionsgaskanalkörper zumindest eine Speiseleitung zur Leitung des Reduktionsgases aus der
Reduktionsgaszufuhrleitung zu dem Reduktionsgaskanalkörper vorhanden ist, wobei die Speiseleitung mit einer Mündung in die Reduktionsgaszufuhreinheit des Reduktionsgaskanalkörpers mündet,
wobei die Mündung gemäß zumindest einem Mitglied aus der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern zumindest teilweise oberhalb des
Reduktionsgaskanalköpers ,
zumindest teilweise bei horizontale Betrachtung neben dem Reduktionsgaskanalköper,
zumindest teilweise unterhalb des
Reduktionsgaskanalköpers , angeordnet ist.
Das metalloxidhaltige stückige Gut ist bevorzugt
eisenoxidhaltiges stückiges Gut.
Der Reduktionsschachtkörper kann beispielsweise ein
Direktreduktionsschacht beispielsweise einer MIDREX®-Anlage, oder ein HCI-Bin einer FINEX®-Anlage, oder ein Reduktions schacht einer COREX®-Anlage sein.
Der Reduktionsschachtkörper weist eine äußere Stahlhülle, sowie in dem von der Stahlhülle umgrenzten Raum - also innerhalb des Reduktionsschachtkörpers - an die Stahlhülle anschließend eine feuerfeste Ausmauerung auf. Durch die feuerfeste Ausmauerung wird der Innenraum begrenzt, welcher zur
Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes dient.
Reduktionsgas wird durch eine Reduktionsgaszufuhrleitung zum Reduktionsschachtkörper geführt. Um das gesamte Reduktionsgas aus der Reduktionsgaszufuhrleitung in den das stückige Gut aufnehmenden Innenraum des Reduktionsschachtkörpers zu leiten, ist zumindest ein Reduktionsgaskanalkörper vorhanden. Es können auch mehrere Reduktionsgaskanalkörper vorhanden sein. Der Reduktionsgaskanalkörper ist zur Ausbildung eines Freiraumes in der Schüttung aus stückigem Gut geeignet. Im Betrieb strömt das Reduktionsgas durch den Freiraum unter dem Reduktionsgaskanalkörper in die Schüttung. Das Reduktionsgas strömt nicht durch den Reduktionsgaskanalkörper und aus dem Reduktionsgaskanalkörper in den Freiraum, sondern es strömt von der Reduktionsgaszufuhreinheit in den Freiraum und von dort in die Schüttung. Der Reduktionsgaskanalkörper dient also nicht selber als Kanal zur Führung des Reduktionsgases; er dient nur dazu, unterhalb von sich in der Schüttung einen Freiraum in der Schüttung zu schaffen, der als Kanal zur Führung des Reduktionsgases beziehungsweise seiner Verteilung in der Schüttung dient. Der Reduktionsgaskanalkörper ragt mit einem Abschnitt seiner Längserstreckung, also teilabschnitts weise, in eine Reduktionsgaszufuhreinheit. Selbstverständlich ragt er auch in den das stückige Gut aufnehmenden Innenraum des
Reduktionsschachtkörpers ; aus diesem Innenraum heraus ragt er auch in die Reduktionsgaszufuhreinheit.
Die Reduktionsgaszufuhreinheit ist geeignet zur Leitung des Reduktionsgases in einen Raumbereich unterhalb des
Reduktionsgaskanalkörpers; bevorzugt senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers, so dass im Betrieb Reduktionsgas in einen senkrecht unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers ausgebildeten Freiraum in der Schüttung strömt.
Ein Reduktionsgaskanalkörper ist bevorzugt ein längliches Rohr. Bezüglich Ausführung eines Reduktionsgaskanalkörpers wird auf die WO2013156548 verwiesen, deren Offenbarung dazu von der vorliegenden Anmeldung mit umfasst ist.
Zur Leitung des Reduktionsgases aus der
Reduktionsgaszufuhrleitung zu einem Reduktionsgaskanalkörper ist pro Reduktionsgaskanalkörper zumindest eine Speiseleitung vorhanden. Eine Speiseleitung mündet in die
Reduktionsgaszufuhreinheit des betreffenden Reduktionsgaska nalkörpers . Die Mündung einer Speiseleitung in die
Reduktionsgaszufuhreinheit ist auf zumindest eine der drei folgenden Arten angeordnet:
- Mündung zumindest teilweise oberhalb des Reduktionsgaszu fuhrkörpers .
- Mündung zumindest teilweise unterhalb des Reduktionsgaszu fuhrkörpers .
- Mündung bei horizontaler Betrachtung zumindest teilweise neben dem Reduktionsgaskanalkörpers.
Bei der letztgenannten Variante ist gemeint in Richtung der Längsachse des Reduktionsgaskanalkörpers gesehen; nicht umfasst ist in der letztgenannten Variante in der
Verlängerung der Längsachse des Reduktionsgaskanalkörpers, also stirnseitig, neben dem Reduktionsgaskanalkörper. Umfasst sind von den drei genannten Varianten also Mündungen am
Umfang des Reduktionsgaskanalkörpers, nicht jedoch an seiner nach außen gewandten Stirnseite.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die aufgezählten drei Varianten sind gegenüber einer Mündung in der Verlängerung der Längsachse des
Reduktionsgaskanalkörpers von der Längsachse des
Reduktionsschachtkörpers aus gesehen - also stirnseitig - radial betrachtet platzsparender.
Mit einer oder mehreren der drei genannten Varianten kann die Einspeisung von Reduktionsgas den Platzverhältnissen um einen speziellen Reduktionsschachtkörper optimal entsprechend gewählt werden. Das ist besonders günstig beim Umbau
bestehender Reduktionsschachtkörper auf die in dieser
Anmeldung vorgestellte Lösung, da dort der verfügbare Platz durch bereits bestehende andere Aggregate und Vorrichtungs teile in verschiedene Richtungen stark begrenzt sein kann.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Reduktions gaszufuhreinheit innerhalb des
Reduktionsschachtkörpers , aber abseits des Innenraums zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes. Sie liegt also innerhalb des von der äußeren Stahlhülle umschlossenen Raumes, aber nicht in dem Innenraum zur Aufnahme des
metalloxidhaltigen stückigen Gutes. Abseits ist als räumlich getrennt zu verstehen.
Das ist beispielsweise der Fall, wenn ein Teilabschnitt eines bei einem bereits existierenden Reduktionsschachtkörper in der Feuerfestausmauerung vorhandenen internen Bustlekanals mit Bustleslots als Reduktionsgaszufuhreinheit genutzt wird. Der restliche Bustlekanal mit Bustleslots wird in so einem Fall gegenüber der Reduktionsgaszufuhreinheit abgemauert und nicht mehr zur Reduktionsgaszufuhr genutzt.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Re duktionsgaszufuhreinheit außerhalb des
Reduktionsschachtkörpers . Sie liegt also vom Innenraum aus gesehen jenseits der äußeren Stahlhülle des, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen, Reduktionsschachtkörpers .
Das ist beispielsweise der Fall, wenn der
Reduktionsschachtkörper neu gebaut wird. Die innere
Feuerfestausmauerung ist in diesem Fall einfach zu
bewerkstelligen, da keine komplizierten Geometrien für eine Reduktionsgaszufuhreinheit in der Feuerfestausmauerung angelegt werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat zumindest ein die Mündung umfassender Teilbereich der
Speiseleitung, bevorzugt die gesamte Speiseleitung, ein
Gefälle mit tiefstem Punkt am mündungsseitigen Ende der
Speiseleitung. Dadurch wird die Ablagerung von Staub in der Speiseleitung, und daraus resultierende Verstopfungsgefahr, vermindert. Bevorzugt hat das Gefälle einen Winkel gegenüber der Horizontalen von mindestens 5°, besonders bevorzugt mindestens 15°, ganz besonders bevorzugt mindestens 30°.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zur Reduktion einer Schüttung aus
metalloxidhaltigem, bevorzugt eisenoxidhaltigem, stückigen Gut durch Direktreduktion unter Verwendung eines Reduktionsgases, wobei das gesamte Reduktionsgas aus einer Reduktionsgaszufuhrleitung mittels zumindest eines, zur Ausbildung eines Freiraumes in der Schüttung geeigneten, Reduktionsgaskanalkörpers in die Schüttung eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
Reduktionsgas jeweils über eine Reduktionsgaszufuhreinheit in einen Raumbereich unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers geleitet wird, und das Reduktionsgas über zumindest eine von der
Reduktionsgaszufuhrleitung ausgehende Speiseleitung der Reduktionsgaszufuhreinheit zugeführt
gemäß zumindest einem Mitglied der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
zumindest teilweise oberhalb des
Reduktionsgaskanalköpers ,
zumindest teilweise bei horizontale Betrachtung neben dem Reduktionsgaskanalköper,
zumindest teilweise unterhalb des
Reduktionsgaskanalköpers , in die Reduktionsgaszufuhreinheit mündet.
Die Direktreduktion findet in einem Reduktionsschachtkörper mit Innenraum zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes statt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform mündet das Reduktions gas über die Speiseleitung der
Reduktionsgaszufuhreinheit zugeführt innerhalb des
Reduktionsschachtkörpers , aber abseits des Innenraums zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes in die Reduk tionsgaszufuhreinheit. Das Reduktionsgas, das über die
Speiseleitung der Reduktionsgaszufuhreinheit zugeführt wird, mündet also zwar innerhalb der äußeren Stahlhülle des
Reduktionsschachtkörpers , aber nicht im Innenraum zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes. Abseits ist als räumlich getrennt zu verstehen.
Das ist beispielsweise der Fall, wenn ein Teilabschnitt eines bei einem bereits existierenden Reduktionsschachtkörper in der Feuerfestausmauerung vorhandenen internen Bustlekanals mit Bustleslots als Reduktionsgaszufuhreinheit genutzt wird. Der restliche Bustlekanal mit Bustleslots wird in so einem Fall gegenüber der Reduktionsgaszufuhreinheit abgemauert und nicht mehr zur Reduktionsgaszufuhr genutzt.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform mündet das Re duktionsgas über die Speiseleitung der
Reduktionsgaszufuhreinheit zugeführt außerhalb des
Reduktionsschachtkörpers in die Reduktionsgaszufuhreinheit. Das Reduktionsgas, das über die Speiseleitung der
Reduktionsgaszufuhreinheit zugeführt wird, mündet also vom Innenraum zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes aus gesehen jenseits der äußeren Stahlhülle des
Reduktionsschachtkörpers . Das gewährt einen Vorteil, wenn der Reduktionsschachtkörper neu gebaut wird. Die innere
Feuerfestausmauerung ist in diesem Fall einfach zu bewerk stelligen, da keine komplizierten Geometrien für eine
Reduktionsgaszufuhreinheit in der Feuerfestausmauerung angelegt werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat das Reduktions gas beim Eintritt in die
Reduktionsgaszufuhreinheit eine in Richtung
Reduktionsgaszufuhreinheit abwärts geneigte
Strömungsrichtung. Dadurch wird die Ablagerung von Staub in der Speiseleitung, und daraus resultierende
Verstopfungsgefahr, vermindert. Bevorzugt hat die
Strömungsrichtung einen Winkel gegenüber der Horizontalen von mindestens 5°, besonders bevorzugt mindestens 15°, ganz besonders bevorzugt mindestens 30°. Die Strömungsrichtung ist gegeben durch die Neigung des in die
Reduktionsgaszufuhreinheit mündenden Teilbereichs der
Speiseleitung . Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer schematischer beispielhafter Figuren von Ausführungsformen beschrieben .
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der Reduktionsgaszufuhreinheiten außerhalb des Reduktionsschachtkörpers liegen.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch einen Teilbereich der
Figur 1.
Figuren 3 und 4 zeigen in zu Figuren 1 und 2 analogen
Ansichten Ausführungsformen, bei denen
Reduktionsgaszufuhreinheiten innerhalb des
Reduktionsschachtkörpers abseits des Innenraums zur Aufnahme von metalloxidhaltigem stückigen Gut liegen.
Figur 5 zeigt eine Variante der Ausführungsform mit
Reduktionsgaszufuhreinheit innerhalb des
Reduktionsschachtkörpers mit Mündungen der Speiseleitungen neben dem Reduktionsgaskanalkörper.
Beschreibung der Ausführungsformen Beispiele
Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Reduktion von metalloxidhaltigem stückigen Gut durch Direktreduktion unter Verwendung eines Reduktionsgases, in welcher
Reduktionsgaszufuhreinheiten 1 außerhalb des
Reduktionsschachtkörpers 2 liegen - dargestellt ist zur besseren Übersichtlichkeit lediglich der Teilabschnitt des Reduktionsschachtkörpers 2, in dem sich
Reduktionsgaszufuhreinheiten 1 befinden. Sie liegen vom nicht sichtbar hinter der Papierebene liegenden Innenraum zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes aus gesehen jenseits der äußeren Stahlhülle 3 des im Wesentlichen
zylindrischen Reduktionsschachtkörpers 2.
Es sind mehrere, bevorzugt im Wesentlichen zylindrisch ausgeführte, Reduktionsgaskanalkörper vorhanden, die mit ihren dem Innenraum abgewandten Endabschnitten aus dem
Reduktionsschachtkörper 2 herausragen; entsprechend sind auch mehrere Reduktionsgaszufuhreinheiten 1 dargestellt, in welche die bis auf ihren außerhalb des Reduktionsschachtkörpers 2 liegenden äußeren Endabschnitt 6' nicht dargestellten
Reduktionsgaskanalkörper 6 hineinragen.
Die Reduktionsgaszufuhrleitung 4 zur Zufuhr des
Reduktionsgases zum Reduktionsschachtkörper 2 bildet eine Ringleitung um den Reduktionsschachtkörper 2 herum.
Pro Reduktionsgaskanalkörper 6 sind zwei Speiseleitungen 5a, 5b zur Leitung des Reduktionsgases aus der
Reduktionsgaszufuhrleitung 4 zu dem Reduktionsgaskanalkörper 6 vorhanden, wobei die Speiseleitungen 5a, 5b in die
Reduktionsgaszufuhreinheit 1 des jeweiligen
Reduktionsgaskanalkörpers 6 münden.
Die Reduktionsgaszufuhreinheiten 1 sind geeignet zur Leitung von Reduktionsgas in einen Raumbereich unterhalb des
Reduktionsgaskanalkörpers 6, was in Figur 2, die einen
Schnitt durch einen Teilbereich der Figur 1 darstellt, sichtbar ist. Ebenfalls sichtbar ist in Figur 2, dass die Mündung 7 der Speiseleitung 5a teilweise bei horizontaler Betrachtung neben dem Reduktionsgaskanalköper 6, und
teilweise unterhalb des Reduktionsgaskanalköpers 6 angeordnet ist. Ebenso ist aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, dass die Speiseleitungen 5a, 5b ein Gefälle in Richtung Mündung 7 in die Reduktionsgaszufuhreinheit 1 haben.
Figur 3 und Figur 4 zeigen analog zu Figur 1 und Figur 2, wie die Reduktionsgaszufuhreinheit innerhalb des
Reduktionsschachtkörpers 8 beziehungsweise seiner äußeren Stahlhülle 9, aber abseits des Innenraums 10 zur Aufnahme von metalloxidhaltigem stückigen Gut liegt. Sie liegt in der Feuerfestausmauerung 11; sie ist durch einen abgemauerten Bereich eines in der Feuerfestausmauerung 11 eines existierenden Reduktionsschachtkörpers 8 vorhandenen
Bustlekanals 12 mit Bustleslots gebildet. Die Speiseleitung 13 mündet oberhalb des Reduktionsgaskanalköpers 14.
Eine Abmauerung 17 im Bustlekanal ist anders als die
Feuerfestausmauerung 11 schraffiert dargestellt.
In den Figuren 2 und 4 ist zu sehen, dass das Reduktionsgas nicht in die Reduktionsgaskanalkörper 6 beziehungsweise 14 eingeleitet wird. Allgemein - also nicht eingeschränkt auf die in den Figuren 2 und 4 gezeigten Ausführungsformen - bildet sich erfindungsgemäß im Betrieb unterhalb des
Reduktionsgaskanalkörpers ein Freiraumes in der Schüttung aus stückigem Gut aus; das Reduktionsgas strömt durch den
Freiraum unter dem Reduktionsgaskanalkörper in die Schüttung. Das Reduktionsgas strömt nicht durch den
Reduktionsgaskanalkörper und aus dem Reduktionsgaskanalkörper in den Freiraum, sondern es strömt von der Reduktionsgaszu fuhreinheit in den Freiraum und von dort in die Schüttung.
Der Reduktionsgaskanalkörper dient also nicht selber als Kanal zur Führung des Reduktionsgases; er dient nur dazu, unterhalb von sich in der Schüttung einen Freiraum in der Schüttung zu schaffen, der als Kanal zur Führung des
Reduktionsgases beziehungsweise seiner Verteilung in der Schüttung dient.
Figur 5 zeigt eine Variante der in Figuren 3 und 4
dargestellten Ausführungsform mit Reduktionsgaszufuhreinheit innerhalb des Reduktionsschachtkörpers 15, nämlich einem abgemauerten Teil eines internen Bustlekanals in der
Feuerfestausmauerung, der als hervorstehende Ausbuchtung sichtbar ist. Pro Reduktionsgaszufuhreinheit münden zwei Speiseleitungen 16a, 16b bei horizontale Betrachtung neben dem jeweiligen Reduktionsgaskanalköper 18.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausfüh rungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Liste der Bezugszeichen
1 Reduktionsgaszufuhreinheit
2 Reduktionsschachtkörper
3 Stahlhülle
4 Reduktionsgas zufuhrleitung
5a, 5b Speiseleitungen
6 Reduktionsgaskanalköper
6 Äußerer Endabschnitt des Re duktionsgaskanalkörpers 6
7 Mündung der Speiseleitung
8 Reduktionsschachtkörper
9 Stahlhülle
10 Innenraum zur Aufnahme von me talloxidhaltigem stückigen Gut
11 Feuerfestausmauerung
12 Bustlekanal
13 Speiseleitung
14 Reduktionsgaskanalkörper
15 Reduktionsschachtkörper
16a, 16b Speiseleitungen
17 Abmauerung
18 Reduktionsgaskanalkörper
Liste der Anführungen Patentliteratur
W09747773
WO2013156548
W02009000409

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Reduktion von metalloxidhaltigem,
bevorzugt eisenoxidhaltigem, stückigen Gut durch
Direktreduktion unter Verwendung eines Reduktionsgases, mit einem Reduktionsschachtkörper (2,8,15) mit Innenraum zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes, mit einer Reduktionsgaszufuhrleitung (4) zur Zufuhr des Reduktionsgases zum Reduktionsschachtkörper (2,8,15), und
zur Zufuhr des gesamten Reduktionsgases
aus der Reduktionsgaszufuhrleitung (4)
in den Innenraum (10) des Reduktionsschachtkörpers (2,8,15) mit zumindest einem Reduktionsgaskanalkörper (6,14,18), der teilabschnittsweise aus dem Innenraum (10) des
Reduktionsschachtkörpers (2,8,15) heraus in zumindest eine Reduktionsgaszufuhreinheit (1) zur Leitung von Reduktionsgas in einen Raumbereich unterhalb des Reduktionsgaskanalkörpers
(6.4.18) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass pro Reduktionsgaskanalkörper (6,4,18) zumindest eine
Speiseleitung (5a, 5b, 13, 16a, 16b) zur Leitung des
Reduktionsgases aus der Reduktionsgaszufuhrleitung (4) zu dem Reduktionsgaskanalkörper (6,14,18) vorhanden ist, wobei die Speiseleitung (5a, 5b, 13, 16a, 16b) mit einer Mündung (7) in die Reduktionsgaszufuhreinheit (1) des Reduktionsgaskanalkörpers
(6.14.18) mündet,
wobei die Mündung (7) gemäß zumindest einem Mitglied aus der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern zumindest teilweise oberhalb des
Reduktionsgaskanalköpers (6, 14, 18) , zumindest teilweise bei horizontale Betrachtung neben dem Reduktionsgaskanalköper (6,14,18),
zumindest teilweise unterhalb des
Reduktionsgaskanalköpers (6, 14, 18) , angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsgaszufuhreinheit (1) innerhalb des
Reduktionsschachtkörpers (2,8,15), aber abseits des
Innenraums (10) zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsgaszufuhreinheit (1) außerhalb des
Reduktionsschachtkörpers (2,8,15) liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein die Mündung (7)
umfassender Teilbereich der Speiseleitung (5a, 5b, 13, 16a, 16b) , bevorzugt die gesamte Speiseleitung (5a, 5b, 13, 16a, 16b) , ein Gefälle mit tiefstem Punkt am mündungsseitigen Ende der
Speiseleitung (5a, 5b, 13, 16a, 16b) hat.
5. Verfahren zur Reduktion einer Schüttung aus
metalloxidhaltigem, bevorzugt eisenoxidhaltigem, stückigen Gut durch Direktreduktion unter Verwendung eines
Reduktionsgases, wobei das gesamte Reduktionsgas aus einer Reduktionsgaszufuhrleitung (4) mittels zumindest eines, zur Ausbildung eines Freiraumes in der Schüttung geeigneten, Reduktionsgaskanalkörpers (6,14,18) in die Schüttung
eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Reduktionsgas jeweils über eine Reduktionsgaszufuhreinheit (1) in einen Raumbereich unterhalb des
Reduktionsgaskanalkörpers (6,14,18) geleitet wird, und das Reduktionsgas über zumindest eine von der
Reduktionsgaszufuhrleitung (4) ausgehende Speiseleitung
(5a, 5b, 13, 16a, 16b) der Reduktionsgaszufuhreinheit (1) zugeführt
gemäß zumindest einem Mitglied der Gruppe bestehend aus den Mitgliedern
zumindest teilweise oberhalb des
Reduktionsgaskanalköpers (6, 14, 18) ,
zumindest teilweise bei horizontale Betrachtung neben dem Reduktionsgaskanalköper (6,14,18),
zumindest teilweise unterhalb des
Reduktionsgaskanalköpers (6, 14, 18) , in die Reduktionsgaszufuhreinheit (1) mündet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Direktreduktion in einem Reduktionsschachtkörper (2,8,15) mit Innenraum (10) zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass
das Reduktionsgas über die Speiseleitung (5a, 5b, 13, 16a, 16b) der Reduktionsgaszufuhreinheit (1) zugeführt innerhalb des Reduktionsschachtkörpers (2,8,15), aber abseits des
Innenraums (10) zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes in die Reduktionsgaszufuhreinheit (1) mündet.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Direktreduktion in einem Reduktionsschachtkörper (2,8,15) mit Innenraum (10) zur Aufnahme des metalloxidhaltigen stückigen Gutes
stattfindet,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsgas über die
Speiseleitung (5a, 5b, 13, 16a, 16b) der
Reduktionsgaszufuhreinheit (1) zugeführt
außerhalb des Reduktionsschachtkörpers (2,8,15) in die
Reduktionsgaszufuhreinheit (1) mündet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsgas beim Eintritt in die Reduktionsgaszufuhreinheit (1) eine in Richtung
Reduktionsgaszufuhreinheit (1) abwärts geneigte
Strömungsrichtung hat.
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