DE2459966A1

DE2459966A1 - Verfahren zur erzeugung heisser reduktionsgase

Info

Publication number: DE2459966A1
Application number: DE19742459966
Authority: DE
Inventors: Arthur Gerard Poos
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1973-12-27
Filing date: 1974-12-18
Publication date: 1975-07-10

Description

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk Verfahren zur Erzeugung heißer Reduktionsgase Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung überhitzter Reduktionsgase zur Reduktion von Eisenerzen durch Einblasen in einen Hochofen oder in eine Direktreduktionsanlage.
Es ist bekannt, einen Teil des Koks in der Beschickung eines Hochofens sowie einen Teil des über die Hauptblasformen eingeblasenen Heisswindes durch eine bestimmte Menge heißer Reduktionsgase zu ersetzen, die in der Ebene dieser Hauptblasformen eingesetzt werden. Ein solcher Ersatz wird vor allem deswegen vorgeschlagen, um den Verbrauch an Koks, bei dem es sich um einen teuren Brennstoff handelt und dessen Beschaffung zuweilen schwierig ist, zu reduzieren.
Die in der Ebene der Hauptblasformen in den Hochofen eingeblasenen heissen Reduktionsgase enthalten in der Hauptsache CO und H2; es ist bereits vorgeschlagen worden, diese Gase mittels eines Plasmabrenners bis auf eine Temperatur von etwa 20000C zu überhitzen. Es erscheint vertretbar, davon auszugehen, daß auf diesem Wege der Gesamtbedarf an Hitze und Reduktionsgas gedeckt werden könnte. Ausser seiner FunX-tion, das Metall zu entkohlen, würde Koks nur noch als feuerfestes mechanisches Traggerüst zur Abfangung der festen Charge dienen und. die Klärung von Roheisen und Schlacke ermöglichen. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft aus der Sicht einer entsprechenden künftigen Senkung der Kosten für elektrische Energie durch Versorgung mit nuklearem elektrischen Strom.
Darüberhinaus gibt es zur Zeit bereits mehrere Verfahren zur Erzeugung von Reduktionsgasen, insbesondere das Verfahren der katalytischen Teiloxydation unter Einwirkung von Wasserdampf, wie es auf Erdgas Anwendung findet. Alle diese Verfahren wurden jedoch für andere Verwendungszwecke entwickelt, und zwar in der Hauptsache für die chemische Industrie, und sind weit davon entfernt, eine Lösung der im Hüttenwesen anstehenden Probleme zu bieten.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, welches diese Lücke schliessen soll, und bietet darüberhinaus den Vorteil, dass heisse Reduktionsgase aus sekundären Energiestoffen herstellbar sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Erzeugung heisser Reduktionsgase, die in der Hauptsache aus CO und H2 bestehen, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in anfänglich CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H2O enthaltenden Gasen die Menge dieser anstehenden oxydierten Bestandteile durch eine Desoxydationsbehandlung reguliert wird, die das Einblasen eines Brennstoffs in solcher Menge in diese Gase beinhaltet, dass nach erfolgter Einblasung ihr Gehalt an oxydierten Bestandteilen Werte erreicht hat, welche den jeweils optimalen Bedingungen für den künftigen Einsatz dieser Gase im Hochofen oder in einer Erz-Direktreduktionsanlage entspricht, und dass die solcherart erhaltenen Reduktionsgase erhitzt werden, bis sie die für die nachfolgende Verwendung erforderliche Temperatur besitzen.
Nach einer betrieblichen Abwandlung der Erfindung werden Desoxydation und Erhitzung zweckmässigerweise gleichzeitig durchgeführt.
Erfindungsgemäss erfahren die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H2O enthaltenden Gase eine Teildesoxydation, damit ein Rest C02 und H20 in den solcherart erzeugten Reduktionsgasen erhalten bleibt.
Ebenfalls werden erfindungsgemäss die Reduktionsgase auf eine für die Direktreduktion von Eisenerzen geeignete Temperatur erhitzt.
Nach einer weiteren betrieblichen Abwandlung der Erfindung werden die Reduktionsgase auf eine Temperatur zwischen 17000Ö und 25000C erhitzt, umsie dann in das Hochofengestell einzublasen.
Um Temperaturen zwischen 17000C und 2500 0C zu erreichen, erfolgt die Erhitzung der in den Hochofen einzublasenden Reduktionsgase zwckmässigerweise unter Einsatz eines Plasmabrenners.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform sieht vor, die Erhitzung der in den Hochofen einzublasenden Gase in zwei Phasen durchzuführen, und zwar in einer ersten Phase als entsprechende Vorerhitzung mit Hilfe beispielsweise eines Wärmetauschers und in einer zweiten Phase als Überhitzung mit Hilfe eines Plasmabrenners.
In einer ersten Abwandlung dieser Erfindungsvariante erw folgt d.ie Vorerhitzung für die zu desoxydierenden Gase und den Brennstoff separat vor dem Desoxydationsprozess und ansohliessend die Uberhitzung.
Nach einer zweiten Abwandlung dieser erfindungsgemässen Aus führungs form werden Vorerhitzung und Uberhitzung der aus der Desoxydationsbehandlung hervorgegangenen gesamten Gase aufeinanderfolgend unter Einsatz eines Brennstoffs durchgeführt.
Erfindungsgemäss kann der zur Regulierung der Menge an oxydierten Bestandteilen wie CO2 und H2O eingesetzte Brennstoff sein: 1. ein gasförmiger Stoff wie beispielsweise Kokereigas, ein Kohlenwasserstoffgas (Methan, Erdgas) usw., 2. ein flüssiger Stoff wie beispielsweise Schweröl, Naphtha usw.
3. ein fester Stoff wie beispielsweise Kohlenstoff, Braun kohle, Ölsohiefer usw.
Erfindungsgemäss ist desweiteren vorgesehen, die Einblasung der heissen Reduktionsgase in den Hochofen in der Ebene der Hauptblasformen, zum Beispiel quer zu diesen Formen, durchzuführen.
Nach einer betrieblichen Abwandlung der Erfindung erfolgt die Einblasung der heissen Reduktionsgase in den Hochw ofen über Hilfsblasformen, die in der Nähe der Haupt blasformen angeordnet sind.
Erfindungsgemäss hat es sich als zweokmässig erwiesen, dass die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H2O enthaltenden Gase Hochofengichtgase sind, weil sich die Hätten dieser Art von Gas in grossen Mengen entlew dingen Nach einer Abwandlung der Erfindung fallen die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H2O enthaltenden Gase aus der Vergasung einer festen Kohlenstoffsubstanz mit Hilfe eines oxydierenden Gases an.
Die zu vergasende feste Kohlenstoffsubstanz kann erfindungsgemäss Kohle, Braunkohle, Ölschiefer usw.
sein.
Erfindungsgemäss kann das zur Vergasung der festen Kohlenstoffsubstanz eingesetzte oxydierende Gas Luft, mit Sauerstoff bzw. industriemässig reinem Sauerstoff angel reicherte Luft oder auch Wasserdampf sein.
Nach einer weiteren Abwandlung der Erfindung fallen die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie COS und H2O enthaltenden Gase aus der Vergasung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs wie beispielsweise schweres Heizöl ohne RussX bildung an.
Der Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nicht verlassen, wenn ein Teil der Reduktionsgase nach dem orbeschriebenen Verfahren erzeugt wird und der andere Teil aus Jeder beliebigen sonstigen Quelle hervorgeht und mit dem ersten Teil vermischt oder nicht vermischt einer setzt wird.
PATERTANSPR0CHE

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erzeugung heißer Reduktionsgase, die im wesentlichen aus CO und H2 bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß in anfänglich CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H2O enthaltenden Gasen die Menge dieser oxydierten Bestandteile durch eine Desoxydationsbehandlung reguliert wird, in deren Verlauf ein Brennstoff in hinreichender Menge in diese Gase eingeblasen wird, damit ihr Gehalt an oxydierten Bestandteilen den optimalen Bedingungen für den folgenden Einsatz dieser Gase im Hochofen oder in einer Erz-Direktreduktionsanlage entspricht, und daß die erhaltenen Reduktionsgase dann auf die für die sich anschließende Verwendung erforderliche Temperatur erhitzt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Desoxydation und Erhitzung gleichzeitig durchgeführt werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H20 enthaltenden Gase eine Teildesoxydation erfahren, wobei ein Rest CO2 und H20 in den solcherart erzeugten Reduktionsgasen erhalten bleibt.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsgase auf eine für die Direktreduktion von Eisenerzen geeignete Temperatur erhitzt werden.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsgase auf eine Temperatur zwischen 17000C und 25000C erhitzt und dann in das Hochofengestell eingeblasen werden.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Reduktion.sgase in den Hochofen in der Ebene der Hauptblasformen, insbesondere quer zu diesen, eingeblasen werden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasung der heißen Reduktionsgase in den Hochofen über Hilfsblasformen, die in der Nähe der Hauptblasformen angeordnet sind, vorgenommen wird.
8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daR die Erhitzung der Reduktionsgase unter Einsatz eines Plasmabrenners erfolgt.
9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung der Reduktionsgase in zwei Phasen durchgeführt wird, und zwar in einer ersten Phase als entsprechende Vorerhitzung, insbesondere mit Hilfe eines Wärmeaustauschers, untin einer zweiten Phase als Überhitzung mit Hilfe eines Plasmabrenners.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorerhitzung für die zu desoxydierenden Gase und den Brennstoff getrennt vor dem Desoxydationsprozess und anschließend die Überhitzung erfolgt..
11. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Vorerhitzung und Überhitzung der aus der Desoxydationsbehandlung hervorgegangenen gesamten Gaseaufeinanderfolgend unter Einsatz eines Brennstoffs durchgeführt werden.
12. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Brennstoff ein gasförmiger Stoff, insbesondere Kokereigas, Erdgas, Methan oder ein anderes Kohlenwasserstoffgas ist.
13. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als eingesetzter Brennstoff ein flüssiger Brennstoff, insbesondere Schweröl oder Naphtha verwendet wird.
14. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als eingesetzter Brennstoff ein fester Brennstoff, insbesondere Steinkohle, Braunkohle oder blschiefer verwendet wird.
15. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H20 enthaltenden Gase Hochofengichtgase sind.
16. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H2O enthaltenden Gase aus der Vergasung einer festen Kohlenstoffsubstanz mit Hilfe eines oxydierenden Gases erzeugt werden.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als zu vergasende feste Kohlenstoffsubstanz Steinkohle, Braunkohle, Ölschiefer oder dergleichen verwendet wird.
18. Verfahren gemäß den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Vergasung der festen Kohlenstoffsubstanz eingesetzte oxydierende Gas aus Luft, mit Sauerstoff bzw. industriemäßig reinem Sauerstoff angereicherter Luft oder aus Wasserdampf besteht.
19. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die CO, H2 und oxydierte Bestandteile wie CO2 und H2O enthaltenden Gase bei der Vergasung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs, insbesondere schweren Heizöls, ohne Russbildung erzeugt werden.