DE1458762A1

DE1458762A1 - Schachtofen fuer die Direktreduktion von Eisenerz

Info

Publication number: DE1458762A1
Application number: DE1965H0056713
Authority: DE
Inventors: Pantke Dr-Ing Heinz-Dieter; Herbert Hickmann
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1965-07-29
Filing date: 1965-07-29
Publication date: 1969-03-13
Also published as: AT283404B; LU51430A1; GB1111251A; BE684124A; BR6681114D0; FR1487190A; SE314694B; US3450396A; NL6610307A

Description

Patentanmeldung der Firma Hüttenwerk Oberhausen AQ Oberhattsen / EhId» Essener Str. 66

Schachtofen für die Direktreduktion von Eisenerz

Bei der Direktreduktion von Eisenerzen, d.h. bei der Reduktion von Eisenerzen mittels Gasen au Eisenschwamm, ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Reduktion in Schachtöfen durchgeführt wird· Diese Schachtöfen haben eine gewlese ihnlichkeit mit den bekannten Hoohöfen zur Roheisenberstellung» insbes. was den oberen Teil des Hochofens, nämlich den vom Köhlensaok bis zur Begichtung reichenden Schacht, betrifft· Zwischen beiden Schachtofentypen bestehen jedoch wesentliche Unterschiede, was die Systeme für den Materialaustrag und die Einführung der 3ase betrifft· Beim Hochofen fällt das Roheisen flüssig an. Der Materialaustrag ist dementsprechend eiafachf das loheisen fließt durch ein Abstichloch bzw· mehrere Abstichlöcher aus dem Ofen· Im Gegensatz hierzu fällt dtr Eisenschwamm bei den Schachtöfen des Direktreduktionsverfahren» In festem Zustand an. Zu» Austragen

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BAB OflKSINAL

I -r s/ W I \J A,

des Eisenschwammes werden 'bevorzugt Transportelemente, wie Drehschieber oder perpendikulär bewegte Schubbalken, verwendet, die das Fertigprodukt durch einen Spalt zwischen Schachtofenmantel und Bodenplatte hinausdrücken· Ein derartiges Austragsystem erfordert große Kräfte, sowie eine verhältnismäßig große Ausdehnung der Transport« elemente} dies führt wegen der auftretenden Momente zu schweren Konstruktionsteilen und hohem Energieverbrauch· Außerdem sind diese Systeme bei großtechnischen Anlagen in erheblichem Maße störanfällig· Es sind noch keine Konstruktionen bekanntgeworden, die diese Nachteile vermeiden·

Bekannt ist ein Schachtofen für die Direktreduktion von Eisenerz ( vgl. USA Patentschrift 1 174 4^4)ι der aus einem Schacht mit einer Einrichtung zum Materialaustrag und Gasformen für die Einführung von Reduktionsgas besteht j die Einrichtung zum Materialaustrag weist dabei zumindest einen Auslaüftrichter mit darunter angeordnetem Austragförderer auf, während an die Gasformen quer durch den Schacht erstreckte, firstartige Gasverteilerelemente angeschlossen sind. Die Einrichtung zum Materialaustrag besteht dabei aus einer Förderschnecke, die unter dem Trichter angeordnet ist. Das ist an sich nachteilig, weil sich im Trichter bereits Brücken bilden können, die dazu führen, daß der Austragförderer nicht mehr fördert und folglich die Einrichtung zum Materialaustrag im ganzen versagt. Darüber hinaus bilden die Gasverteilerelemente erhebliche Schikanen für den Weg des Materials durch den Schachtofen hindurch, so daß nicht verhindert werden "kann, dafi sioh Im Bereich dieser Elemente Brücken bilden; die am Ende sogar den Weg des Materials durch den Schachtofen hindurch vollständig blockieren»

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BAB OB?G!NAL

UböVöi!

Was die öaseinleitung in den Schachtofen betrifft, wird beim Hochofen der Wind rom Umfang her durch Formen bzw« Düsen waagerecht in das Gestell eingeblasen; dabei bilden sich im Innern des Hochofens vor den Düsenmündungen in Folge der dort stattfindenden Verbrennung des Möllerkokses verhältnismäßig große Hohlräume» aus denen heraus das Gras weitgehend gleichmäßig in die Möllersäule übergeht· Sie Grenafläohe zwischen Gasraum und Möllersäule ist dabei so groß, daß beim Eintritt des Grases in die Möllersäule ein erheblicher Druokverlust nicht entsteht· Bei den Schachtöfen für die Direktreduktion bilden sich hingegen vor den Düsenmündungen im Innern des Schachtofens keine Hohlräume, da die Beschickung des Ofens keine festen Brennstoffe enthält, durch deren Verbrennung solche Hohlräume entstehen könnten. Die Grenzfläche zwischen Gasraum und Möllersäule ist daher nur klein, was einen beträchtlichen und sehr unerwünschten Druckverlust beim Eintritt des Gases in die Möllersäule zur Folge hat; außerdem tritt hierbei das Gas nicht so gleichmäßig wie beim Hochofen in den Möller ein· Bisher hat man sich mit den vorangeführten Fachte!len des im Schachtofen durchgeführten Direktreduktionsverfahren abfinden müssen·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die diese Nachteile vermieden werden· Sie geht von der bisher bei der Gestaltung von Schachtöfen nicht berücksichtigten Konzeption aus, einen Schachtofen für die Direktreduktion hinsichtlich des in ihm stattfindenden Durchganges des Eisenerzee bzw· des daraus entstehenden Eisenachwammeβ gleichsam als Silo anzusehen« Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es anzugeben, wie bei einem Schachtofen störungsfreier Materialaustrag bei

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gleichzeitig gleichmäßiger und vollständiger Reduzierung des Einsatzgutes über den gesamten Querschnitt sichergestellt werden kann. Bekanntlich unterscheidet man hei kontinuierlichen Durchgang eines Schüttgutes durch einen Silo, dessen Austrag kleiner als der Silodurchmesser ist, aktive und passive Zonen· Während das Schüttgut in der aktiven Zone im Innern des Silos zum Austrag hin absinkt, findet in der passiven Zone am Silorand, die je nach den verwendeten Schüttgütern erhebliches Ausmaß erreicht, kein oder nur ein geringer Materialtransport statt·

Die Grenzfläche zwischen beiden Zonen kann in erster Näherung als Oberfläche eines Ellipsoids gekennzeichnet werden· Zur Vermeidung der- passiven Zone nimmt man häufig entsprechende Abschrägungen der an den Austrag anschließen- -den Bunkerwände vor, so daß sog. Auslauftrichter entstehen. Es ist bekannt, zur Verbreiterung der aktiven Zone im Innern eines Silos in einer bestimmten Entfernung über dem Austrag eine Verteilecheibe annähernd horizontal anzuordnen· Bei richtiger Wahl der Größe der Scheibe und ihres Abstandes über der Austragöffnung kann die sich am Silorand bildende passive Zone auf ein Minimum verkleinert werden. Im Betrieb bildet sich alsbald über der Scheibe eine neue kegelförmige passive Zone« die aber im Vergleich zu dem Gesamtinhalt des Silos unbedeutend ist und durch einen ensprechenden zusätzlichen Einbau vermieden werden kann.

Die Erfindung betrifft einen Schachtofen für di· Direktreduktion von Eisenerz, bestehend aus Schacht, Einrichtung

zum Materialaustrag und Oasformen für die Einführung von Reduktionsgas, wobei die Einrichtung zum aterialaustrag zumindest einen Auslauftrichter mit darunter angeordnetem Austragförderer aufweist und an die Gasformen firstartige,

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den Querschnitt de· Schachtes durchsetzende Gasverteilerelemente angeschlossen sind. Die Erfindung besteht darin, daß der Austragförderer als Schwingförderer ausgebildet und oberhalb des oder eines jeden Auslauftrichters lediglich ein Gasverteilerelement angeordnet ist· Im einzelnen bestehen im Rahmen der erfindungsgemäßen Kombination mehrere Möglichkeiten· So ist eine Ausftihrungsform, die sich durch Einfachheit und Funktionssicherheit auszeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei einander gegenüberliegende Gasformen mit Gaseintrittdüsen angeordnet und diese durch das Gasverteilerelement gleichsam überbrückt sind· Das Gasverteilerelement besteht dabei zweckmäßigerweise aus einem nach oben firstartigen, nach unten entsprechend rinnenförmigen Einbauteil, welches oberhalb der Gaseintrittsrohre den Schachtofeninnenraum durchsetzt· Im allgemeinen wird man auch das Gasverteilerelement kühlen z.B. als Doppelmantelkonstruktion mit Wasserkühlung oder Heißdampfkühlung ausführen.

Handelt es sich um einen Schachtofen mit mehreren längs des Schachtumfanges verteilten Gasformen, so empfiehlt es eich, auf dem die Gasformen überbrückenden Gasverteilerelement eine nach oben kegelförmige oder pyramidenförmige Haube zentral ia Schachtofen unmittelbar oberhalb den Auslauftriohtern anzuordnen, daß sich kein Material darauf ablagert· Tatsächlich bringt nämlich die beschriebene Gestaltung der Einrichtung zum Materialaustrag einen definierten Materialfluß durch den Schacht des erfindungsgemäßen Schachtofens« Dieser bedingt wiederum eine gleichmäßige Verteilung des Reduktionsgases Über den gesamten

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INSPECTED

Ofenquerschnitt, in Wechselwirkung mit dem beschriebenen Gasverteilerelement· Gleichzeitig kann das Verteilerelement dazu dienen, die aktiven Zonen im Innern des Schachtofens zu verbreitern und die Geschwindigkeiten des Materialflusses zu bestimmen bzw« zu beeinflussen· Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Schachtofen einerseits der Materialaustrag auf einfachste Weise und unter Verzicht auf störanfällige Aggregate gegenüber vorbekannten Einrichtungen erheblich verbessert wird, während andererseits dieser Materialaustrag zu Bedingungen führt, die eine gleichmäßige Gasverteilung bewirken. Durch die Verwendung des Schwingförderers wird gleichzeitig eine Durchlockerung des Materials im Schachtofenunterteil bewirkt und damit eine gleichmäßige Gasverteilung erreicht» Zugleich kann wegen der Auflockerung des Materials im Bereich der Gasverteilerelemente die Anzahl der Gasverteilerelemente beachtlich reduziert werden, und zwar auf ein Gasverteilerelement je Auslauftrichter·

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert) es zeigern

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen erfindungegemäßen Schachtofen}

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig· 1 in gegenüber der Fig» 1 vergrößerter Darstellung,

Fig· 3 entsprechend der Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Aueführungsfora eines erfindugsgemäßen Schachtofen«,

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Der In den Figuren dargestellte Schaohtofen 1 ist für die Direktreduktion von Eisenerz bestimmt und besitzt im Ofenunterteil eine Einrichtung zum Materialaustrag sowie Gasformen 2 für die Gaseinführuhg· Die Einrichtung zum Materialaustrag besteht aus zumindest einem (Fig. 1, Fig· 2) vom Sehachtirmenumfang auf die Austragöffnung eingezogenem Auslauftrichter 3 mit darunter angeordnetem Austragförderer 4. In Fig. 3 ist angedeutet worden, daß auch mehrere Auslauftrichter 3 nebeneinander angeordnet sein können· Die Auslauftrichter 3 sind gekühlt, im Ausführungsbeispiel handelt es sich um Doppelmantelkonstruktionen, a,b, die für Wasserkühlung oder Heißdampfkühlung eingerichtet sind.

Unter den Auslauftrichtern 3 befinden sich Austragförderer 4, die Schwingförderer sind. Der durch die Auslauftrichter 3 bedingte Materialfluß, insbes. in Verbindung mit der Auflockerung des Materials durch die Schwingförderer 4, bringt eine günstige Gasverteilung. Zur weiteren Verbesserung der Gasverteilung ist in Kombination zu den beschriebenen Maßnahmen unmittelbar oberhalb des oder der Auslauftrichter 3 im Bereich der Ofenmitte ein nach oben firstartiges, die Gasformen gleichsam überbrückendes Gasverteilerelement 5 angeordnet, unter denen Gaseintrittsrohre 6 oder Gaseintrittsdüsen münden, die über die Gasformen 2 eingeführt sind.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 sind zwei einander gegenüberliegende Gasformen 2 angeordnet, die durch das

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Verteilerelement 5 gleichsam überbrückt sind, das den Schachtofeninnenraum durchsetzt. Das Gasverteilerelement 5 ist gekühlt, es ist beispielsweise wiederum eine Doppelmantelkonstruktion c,d mit Wasser- oder Heißdampfkühlung· In der Ausführungsform nach Pig· 3 ist das Gasverteilerelement 5 als nach oben kegelförmige oder pyramidenförmige Haube ausgeführt, unter der die Gaseintrittsdüsen bzw, Gaseintrittsrohre 6 münden, die von den Gasformen 2 her zu diesem Gasverteilerelement geführt sind. Das Gas gelangt durch die Gasformen 2 in den Schachtofen und unterhalb des Gasverteilerelementes 5 in die Beschickung des Ofens, wie die eingezeichneten-Pfeile andeuten. In allen Fällen sind die Gasverteilerelemente 5 zugleich Elemente, die die sog· aktive Zone des Ofens vergrößern bzw, in der aktiven Zone den Material fluß definieren.

Ansprüche :

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Claims

1· Schachtofen für die Direktreäufction von Eisenerz, bestehend aue Schacht, Einrichtung zum Materialaustrag tiiid Gasformen für die Einführung το» Reduktionsgas, wobei die Einrichtung zum Materialaustrag zumindest einen Auslauftrichter alt darunter angeordnetem Austragförderer aufweist und an die Gasformen quer durch den Schacht erstreckte, firstartige Gasverteilerelemente angeschlossen» dadurch gekennzeichnet, daß der Auetragförderer als Schwingförderer ausgebildet und unmittelbar oberhalb des oder eines jeden Auslauftrichtere lediglich ein Gasverteilerelement angeordnet ist.

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei einander gegenüberliegende Grasformen (2) Kit Gaseintrittsrohren (6) angeordnet und diese durch das Terteilereleoent (5) überbrückt sind.

3· Schachtofen nach den Ansprüchen 1 and Z₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Gasrerteilerelera«nt (5) aus einem nach oben firstartigen, nach unten ensprechend rinnenforeigen Einbauteil besteht, welches eberhalb der Gaseintritterohre (6) den Sohachtofeninnenrau« durchsetzt·

4· Schachtofen nach den Ansprüchen 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß das Gäsverteilerelement (5) gekühlt, z.B. als Doppel»antelkoset*uktion (a,b) mit Wasserkühlung oder Heißdampfkühlung, ausgeführt ist·

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5· Schachtofen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das GasTerteilerelement (5) als nach oben kegelföraige oder pyramidenförmige Haube ausgeführt ist.

Patentanwälte Br. Andrejewski Br. Honke

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