DE2036950A1 - Blast furnace with vertical injection pipes - for supplementary reducing gases - Google Patents

Description

• "Verfahren und Vorrichtung für die Verwendung gasförmiger Hilfsreduktionmittel beim Hochofen" Der Koksverbrauch eines Hochofens läßt sich beträchtlich vermindern, wenn es gelingt, durch Einblasen von Reduktionsgasen wie Kohlenmonoxid und Wasserstoff in den Hochofenschacht die Eisenerze bereits weitgehend zu reduzieren, bevor sie mit den aus dem Gestell aufwärtsströmenden aus Koks hergestellten Reduktionsgasen in Berührung treten. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, diese Reduktionsgase möglichst dicht oberhalb der Zone einzublasen, in der infolge der hohen Temperatur der aus dem Gestell aufwärtsströmenden Gase das Aufschmelzen der Möllerbestandteile beginnt.
• Nach den bekannten Vorschlägen für die Durchführung eines solchen Hochofenprozesses werden die Hilfsreduktionsgase durch Öffnungen in der Schachtwand in den Schacht eingeblasen. Eine solche Arbeitsweise hat den Nachteil, daß ein weites Eindringen der seitlich eingeblasenen Gase in die Beschickung praktisch nicht möglich ist, weil der Widerstand der Beschickung die Geschwindigkeit des eingeblasenen Gases in radialer Richtung schnell auf unwirksame Beträge abbaut.
• Erfindungsgemäß werden deshalb die Rilfsreduktionsgase durch im wesentlich vertikale Rohre in den Schacht eingeblasen, wobei diese Rohre von der Gicht aus bis zur Zone des Einblasens in den Hochofenschacht eingeführt werden. Eine solche Arbeitsweise wurde bisher vermutlich in der Hauptsache deshalb nicht in Betracht gezogen, weil eine Führung dieser Einblaserohre innerhalb der Beschickung praktisch nicht möglich ist und deshalb eine gleichmäßige Verteilung der Austragsöffnungen über den Ofenquerschnitt nicht gewährleistet schien. Tatsächlich ergibt sich aber überraschenderweise, daß trotz der großen ungeführten Länge der Rohre im Ofen ( ca. 15 bis 20 m ) diese im wesentlichen vertikal im Ofen gelagert bleiben, wobei dieser Effekt offensichtlich darauf zurückgeht, daß bei den an ihrer obereren Halterung festgehaltenen Rohren durch die Abwärtsbewegung des an den Rohren entlangstreichenden Möllers stets eine Kraftkomponente auf die Rohrwandungen in Richtung auf ihre vertikale Ausrichtung ausgeübt wird.
• Eine weitere besondere Schwierigkeit solcher vertikalen Einblaserohre besteht darin, daß das Gasaustrittsende innerhalb der Beschickung einer starkenHitzeeinwirkung unterliegt, wobei bis zu 10000 C erreicht werden können.Im Zusammenhang mit der Verschleißwirkung des an den Rohrwandungen vorbeigeführten Möllers führt diese Hitzeeinwirkung zu einer relativ schnellen Zerstörung der Rohre im Einblasebereich. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch ausgeglichen, daß die Rohre nach Maßgabe ihres Verschleißes von oben nachgeschoben werden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß oben an das Einblaserohr nach Maßgabe der jeweiligen Absenklänge ein weiteres gleichartiges Rohr angebracht wird. Dieses Anbringen kann durch Anschweißen, Anschrauben, Annieten und dergleichen erfolgen.
• Diese Maßnahme des kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Absenkens der Einblaserohre hat zur Voraussetzung, daß durch den Ofendeckel, durch den hindurch die Rohre aus dem Innenraum des Ofens nach außen geführt werden, Durchführungen mit Abdichtungen bestehen. Solche stopfbüchsenartigen Durchführungen sind in der Technik verschiedene bekannt.
• Eine Weiterausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ebenso wie das Einblasen der Reduktionsgase in den Hochofen durch vertikal in der Beschickung liegende Rohre erfolgt, auch die Abführung von Schachtgasen aus dem Ofen durch ebenfalls vertikale Rohre hindurch vorgenommen wird. Eine solche Abführung von Schachtgasen ist beispielsweise erforderlich, wenn es sich darum handelt, solche durch Reduktion von Eisenerzen bis in die Nähe der Gleichgewichtslage ausgenutzte Gase zum Zwecke der Regeneration nach außen zu führen, um diese nach erfolgter Regeneration in den Ofen wieder einzublasen.
• Unter Regeneration ist hierbei die Herausnahme von Kohlensäure und Wasserdampf durch an sich bekannte Verfahren zu verstehen bzw. die Reduktion des Kohlensäure- bzw. Wasserdampfinhaltes durch fossile Kohlenstoffträger. Das Abziehen solcher für die Regeneration vorgesehenen Schachtgase kann in verschiedenen Höhen des Ofenschachtes erfolgen, wobei die Mündung des vertikalen Abzugsrohres in der Beschickung jeweils in der betreffenden Schachthöhe zu liegen kommt.
• So kann die Mündung der Gasabzugsrohre an einer Stelle des Schachtes zu liegen kommen, bei der die im Schacht aufwärtsströmenden Gase eine Temperatur von etwa 700° C haben. Die mit dieser Temperatur abgezogenen Gase können mit der gleichen Temperatur - ggf.
• nach Durchführung von Maßnahmen zur Abscheidung von Staub - direkt einer chemischen Gasregenerierung zugeführt werden, wobei ggf. die Wärme für die Aufheizung des Gases bis zu dieser Temperatur eingespart wird. Die Mündung der Gasabzugsrohre kann aber auch beispielsweise an einer Stelle im Schacht liegen, wo die Temperatur der aufwärtsströmenden Gase bei etwa 150° C liegt. In diesem Fall besteht der Vorteil gegenüber dem Abziehen der Gase dicht oberhalb der Beschickung, die ebenfalls mit solchen vertikalen Rohren erfindungsgemäß durchgeführt werden kann, darin, daR die so abgezogenen Gase praktisch keinen Wasserdampf enthalten, der aus der Feuchtigkeit des Möllers stammt.
• Eine besondere erfindungsgemäße Ausgestaltung bei der Verwendung vertikaler Gasabzugsrohre besteht darin, daß Gasabzugsrohre verwendet werden, deren Durchmesser gröRer ist als der Durchmesser der gAeichzeitig im Ofenschacht angeordneten Gaseinblaserohre und wobei die Gaseinblasero1lre innerhalb der Gasabzugsrohre angebracht sind. Die Durchmesser sind dann so aufeinander abgestimmt, daß zwischen der Rohrwandung der Gaseinblaserohre und der Rohrwandung der Gasabzugsrohre ein ausreichend weiter Rohrspalt für die Gasabführung verbleibt. Zweckmäßig werden in diesem Fall die ggf. bis tief in die Beschickung heruntergeführten Gasabzugsrohre so ausgeführt, daß sie permanent verlegt werden können, d.h. daß ein verhältnismäßig geringer Verschleiß an den Rohrwandungen erfolgt, so daß keine kontinuierliche Ergänzung, sondern nur eine gelegentliche Ergänzung nach Maßgabe des Verschleißes erforderlich ist. Solche Pe rmanen trohre können aus einem besonders verschleißfesten Material, wie einem Manganstahlguß bestehen, sie können aber auch an ihrer Außenfläche mit besonders verschleißfestem Material verkleidet sein, wie mit Schmelzbasalt oder mit harten keramischen Stoffen auf der Basis von Siliziumkarbid und dergleichen. Die lange Standfestigkeit dieser Gasabzugsrohre kann auch dadurch gesichert sein, daß sie mit einer Wasserkühlung versehen sind, die den durch Temperatureinwirkung hervorgerufenen Verschleiß verhindern oder herab setzen.
• Die vorliegende Erfindung kann auch so genutzt werden, daß bei dem betreffenden Hochofen sowohl vertikale in der Beschickung liegende Rohre wie durch die Hochofenwandung hindurchgeführte Rohre vorgesehen sind. So kann durch die Öffnungen in der Hochofenwandung die Randzone begast werden und durch die mehr in der Ofenmitte angeordneten Vertikalrohre die Mittelzone. Es kann aber auch so gearbeitet werden, daß durch die in der Mittelzone liegenden Rohre das Reduktons gas eingeblasen wird, während durch in entsprechender Höhe der Hochofenwandung angebrachte Öffnungen das verbrauchte Reduktionsgas, das der Regenerierung zugeführt werden soll, abgezogen wird. Der Gasfluß kann auch in umgekehrter Richtung vorgenommen werden.
• Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Abbildungen 1 und 2 schematisch dargestellt.
• In der Abbildung 1, die die Teilabbildung eines Vertikalschnittes durch die Beschickungseinrichtung und den Schachtinhalt eines Hochofens darstellt, bedeutet 1 einen Teilschnitt durch die Hochofendecke; 2 ist der Möllerbehälter oberhalb der großen Verteilerglokke der Begichtungsanlage, die hier als Doppelglockengichtverschluß dargestellt ist. 3 ist die große Glocke, 4 ist der Möllersammelraum oberhalb der kleinen Glocke, 5 ist die kleine Glocke. 6 ist ein vertikales Einblaserohr für Hilfsreduktionsgase, dessen Wärmeisolierung, die insbesondere oberhalb der Einführungsstelle in dem Hochofen notwendig ist, hier nicht besonders dargestellt ist. Das Gaseinblaserohr 6 befindet sich konzentrisch in dem vertikalen Gasabführungsrohr 7, das durch den Möllersammelraum oberhalb der gro-Ren Glocke 2 und durch die Glocke 3 selbst vertikal nach unten bis in die Hochofenbeschickung geführt ist. Das Gaseinblaserohr 6 ist bis tief in die Möllersäule im Hochofenschacht hinuntergeführt, so daß die Ausblaseöffnung 8 etwa in einer Ofentiefe zu finden ist, wo die Mischungstemperatur zwischen dem aufwärtssteigendem Gestellgas und dem aus der Öffnung 8 ausströmenden Hilfsreduktionsgas etwa 1000° C beträgt. Dagegen ist die Gaseinströmöffnung 9 des vertikalen Gasabführungsrohres 7 weiter oben in der Bes chi ckungs säule angeordnet, wo die Temperatur des Gases unterhalb etwa 7000 C beträgt.
• Im vorliegenden Fall ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt, bei dem das Gaseinblaserohr und das Ab führungs rohr durch den Möllerraum 2 oberhalb der Glocke 3 und durch die Glocke 3 selbst hindurchgeführt sind. Dies ist erfindungsgemäß dadurch möglich, daß mit der Glocke 3 ein vertikal nach oben geführtes Abdichtungsrohr 11 verbunden ist, das durch den Deckel 12 des Möllersammelraumes 2 beweglich hindurchgeführt ist. Dieses Abdichtungsrohr 11 wird mit der Glocke 3 zusammen bei der Beschickung von Möller in den Ofen vertikal auf und ab bewegt. Anhand des Schemas der Abbildung 1 läßt sich der Gasfluß in dem Hochofen wie folgt darstellen: Aus der Tiefe des ochofengestells steigt das Gestellgas 13 nach oben und gelangt nach Durchströmen der Aufschmelzzone des Möllers in den Bereich der Mündung 8 des Einblaserohres für Hilfsgas 6. Das durch das Einblaserohr 6 in den Hochofen eingeführte IIilfsreduktionsgas 14, das durch die Mündung -8 in den Ilochofenschacht austritt, vermischt sich mit dem Gestellgas 13 zu dem kombinierten Reduktionsgas 15, wobei eine Mischtemperatur von nicht iiber etwa 10000 C angestrebt wird. Nach erfolgter Reduktionsausnutzung und entsprechender Abkühlung gelangt das Mischreduktionsgas 15 in den Bereich der Mündung 9 des Gasabzugsrohres 7. Ein Teil des verbrauchten Mischreduktionsgases 15 wird durch die Mündung 9 des Rohres 7 abgezogen und als Rohgas für die Regenerierung einer Gasregenerierungsanlage zugeführt, um es nach erfolgter Regeneration wieder als frisches SIilfsreeluktionsgas 14 in den Hochofen ein zu blasen. Ein anderer Teilstrom 17 des verbrauchten Mischreduktionsgases 15 strömt in den Hochofenschacht weiter nach oben, dient hier der Möllervorwärmung, der Austreibung der Feuchtigkeit usw.
• und verläßt die Beschickung durch die Beschickungsoberfläche 10, um oberhalb der BEschickung als Abgas ( Gichtgas ) aus der Gicht des Hochofens abgeführt zu werden, wobei es vornehmlich als Heizgas für die Windvorwärmung und für die Gasregenerierung herangezogen wird.
• Bei dem hier dargestellten Beispiel der Erfindung ist auch besonderes Gewicht zu legen auf die Maßnahmen der Abdichtung der verschiedenen Rohre gegeneinander und gegenüber der Beschickungsvorw richtung. Dieser Abdichtungsaufgabe dienen die Rohrdichtungen 20, 21 und 22, die in an sich bekannter Weise etwa als Stopfbüchsendichtungen, aber auch als Labyrinthdichtungen und dergleichen ausgeführt sein können. Die Dichtung 20 besteht zwischen dem Einführungsrohr für Hilfsreduktionsgas 6 ( Innenrohr ) und dem Abführungsrohr für verbrauchtes und zu regenerierendes Schachtgas 7 ( Mittelroher ). Die Abdichtung 21 dient der Abdichtung zwischen dem Gasabführungsrohr 7 ( Mittelrohr ) und dem Mollerraumabdicbtungsrohr 11 ( Außenrohr ). Die Dichtung 22 dichtet den Möllersammelraum 2 bzw.
• dessen Decke 12 gegenüber dem Möllcrraumabdi chtungsrohr 11 ab. Dieses Abdichtungsrohr 11 bewegt sich mit der Glocke zusammen, so daß die Abdichtungen 22 und 21 bei jedem Glockenspiel die Bewegung des mit der Glocke bewegten Rohres 11 aufzunehmen haben. In der Abildung 2 ist gestiichelt die Lage der Glocke 3a und der Abdichtungsstelle 21a bei abgesenkter Glocke eingezeichinet.

Claims (6)

1. "Verfahren und Vorrichtung für die Verwendung gasförmi-

   ger Hilfsreduktionsmittel beim Hochofen" Patentansprüche 1. Verfahren für die Verwendung gasförmiger Hilfsreduktionsmittel beim hochofen, wie der Verwendung von Kohlenmonoxid oder Wasserstoff oder Mischungen dieser, bei dem das Reduktionsgas oberhalb der Zone der beginnenden Möllererweichung in den Hochofenschacht eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsreduktionsgase durch im wesentlichen vertikale Rohre von der Gicht aus bis zur Zone des Einblasens in den Hochofenschacht eingeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschleiß der Einblaserohre an der Einblasestelle - insbesondere durch llitzeeinwirkung - dadurch ausgeglichen wird, daB die Rohre nach Maßgabe ihres Verschleißes von oben nachgeschoben werden, wobei oben an das Einblaserohr nach Maßgabe der Absenklänge desselben ein weiteres gleichartiges Rohr angebracht wird durch AnschweiRen oder dergleichen.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung des für eine Regeneration vorgesehenen Teiles des durch Reduktion mit Kohlensäure bzw. Wasserdampf angereicherten Schachtgases ebenfalls durch vertikal von oben in der Schacht niedergeführte Rohre erfolgt, wobei die Mündung dieser Rohre bei einer derartigen Höhe des Schachtes liegt, daß das abgeführte Gas eine Temperatur von nicht über etwa 7000 C hat, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinblaserohre minen kleineren Durchmesser haben als die Gasabführungsrohre und konzentrisch innerhalb der Gasabführungsrohre angeordnet sind.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas ab führungsrohre aus einem hochversehleißfestem Material hergestellt sind und/oder mit einem verschleißkeramischen Verschleißschutz versehen sind, insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre durch Wasserkühlung vor IIitzeeinwirkung geschützt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine der Rohrgruppen, entweder die Gaseinblaserohre oder die Gasabführungsrohre als Vertikalrohre ausgebildet sind, während entweder die Gaseinführung oder die Gas ab führung durch Öffnungen in der Schachtwand erfolgt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Hochofen, durch Einblaserohre für Reduktionsgas, durch die die gichtabschleißende Decke des Hochofens von außen hindurchgeführt sind und deren Mündung im Bereich des beginnenden Aufschmelzens der ITochoEenLes chi ckung liegt, mi t einer Ab di ch tung zwischen den Einblaserohren und der Hochofendeeke an der Gicht, die ein ständiges iurchschieben weiterer Rohrlängen gestartet, desweiteren gekennzeichnet durch Gas ab füh rungs roh re, die einen größeren Durchmesser aufweisen als die Gaseinblaserohre und in denen die Gaseinblaserohre konzentrisch angeordnet sind, die nach oben aus dem Raum oberhalb der Besehickungsoberfläche des Hochofens nach außen herausgeführt sind und die nach unten entweder bis dicht über die Mölleroberfläche reichen oder in der Beschickung des Ofens niede rge führt sind bis zu einer Sehachthöhe, wo maximal eine Temperatur von etwa 7000 C vorliegt, schließlich gekennzeichnet durch Verbindungsrohrleitungen von den Einblaserohren für Reduktionsgas zu einer reduktionsgaserzeugenden Anlage und durch Verbindungsrohrleitungen vo- den Gasabführungsrohren zu einer Gasregenerierungsanlage.