DE2520868A1

DE2520868A1 - Verfahren zur zufuehrung von waerme im eisenbadreaktor

Info

Publication number: DE2520868A1
Application number: DE19752520868
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Ing Brotzmann; Hans-Georg Dr Ing Fassbinder; Helmut Prof Dr Ing Knueppel
Original assignee: Eisenwerke Gesellschaf Maximilianshuette mbH
Current assignee: Kloeckner CRA Patent GmbH
Priority date: 1975-05-10
Filing date: 1975-05-10
Publication date: 1976-11-18
Also published as: JPS5724396B2; DE2520868C3; DE2520868B2; JPS52804A; SU1024013A3

Description

VERFAHREN ZUR ZUFÜHRUNG VON WÄRME BEIM KOHLE VERGASUNGSPROZE SS IM EISENBAD REAKTOR r Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozeß im Eis enbadreaktor, insbesondere bei Verwendung von Kohlesorten mit geringem Heizwert.
Es gehören heute Verfahren zum Stand der Technik, bei denen in einem Reaktorgefäß, das eine Eisenschmelze enthält und normalerweise mit Eisenbadreaktor bezeichnet wird, Kohle und Sauerstoff als Reaktionspartner dieser Schmelze zugeführt werden und als Reaktionsprodukt ein brennbares Gas ergeben, Das erzeugte Reaktionsgas besteht im wesentlichen aus ca. 70 % bis ca. 80 % CO und ca. 15 % bis ca. 25 % H2. Das erzeugte Gas ist u. a. hervorragend als Reduktionsgas, z. B. für Eisenerz, geeignet. Durch eine geeignete Schlackenführung irn Eisenbadreaktor kann darüber hinaus auf verhältnismäßig einfache Weise der Schwefelanteil im erzeugten Gas sehr gering gehalten werden.
Das Verfahren zur Kohlevergasung im Eisenbadreaktor erlaubt es, in relativ kleinen Anlagen große Mengen von brennbaren Gasen bzw.
Reduktionsgas zu erzeugen. Beispielsweise ist es möglich, in einem 3 Eisenbadreaktor mit einem Volumen von ca. 50 m täglich bis zu 1000 t Kohle zu vergasen. Dabei entsteht ca. 100 000 m Reduktionsgas pro Stunde.
Neben den deutlichen Vorteilen dieses Prozesses hat es sich als einen Nachteil in der Betriebspraxis erwiesen, daß es nicht möglich ist, nennenswerte Energiemengen dem Prozeß von außen zuzuführen, beispielsweise durch eine zusätzliche elektrische Lichtbogenheizung oder über eine Teilverbrennung der erzeugten Gase. Wahrscheinlich ist dieser Tatbestand auf die hohe Reaktionsdichte beim Umsatz von Kohle und Sauerstoff im Eisenbad zurückzuführen, die eine zusätzliche Energiezufuhr bei sehr schlechtem Wirkungsgrad nur beschränkt zuläßt.
Aufgrund dieser Zusammenhänge bleibt das bekannte Kohlevergasungsverfahren im Eisenbadreaktor auf die Verwendung von relativ energiereiche kohle- und kohlenwasserstoffhaltige Substanzen beschränkt, die bei der Prozeßführung eine positive Wärmebilanz ergeben.
Da das Verfahren wegen der Verwendung des Eisenbades bei einer Temperatur von ca. 14500C betrieben werden muß und der Wärmeinhalt der erzeugten Gase einen erheblichen Anteil in der Energiebilanz darstellt, ist das bekarinte Kohlevergasungsverfahren im wesentlichen auf die Verwendung von Kohlesorten begrenzt, die normalerweise einen Heizwert von ca. 7000 kcal/kg aufweisen, aber deren Teilverbrennung zu CO (und H2) bereits genügend Wärme in den Vergasungsprozeß einbringen muß. Eine Kohle, die zuviel Wasserstoff, Schwefel oder Asche enthält und keine positive Wärmebilanz aufweist, führt deshalb zu einer laufenden Abkühlung des Eisenbades und kann mit dem bekannten Vergasungsprozeß im Eisenbadreaktor nicht verarbeitet werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein wirtschaftliches Verfahren zu schaffen, Kohlesorten mit geringem Heizwert, die bei ihrer Vergasung im Eisenbadreaktor nach den bekannten Verfahren zu einer Abkühlung des Elsenbades führen, ohne Zufuhr von externer Energie mit einem Wärmeüberschuß im Eisenbadreaktor zu vergasen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, Kohlesorten, die in dem Eisenbadreaktor bei ihrer Vergasung zu einer Abkühlung des Eisenbades führen, durch eine Aufbereitung und/oder Umsetzung derart zu modifizieren, daß beim Vergasungsprozeß im Eisenbadreaktor ohne externe Energiezufuhr ein Wärmeüberschuß erreicht wird.
Eine wichtige Voraussetzung für die vorliegende Erfindung bestand in der Erkenntnis, daß alle Maßnahmen von außen, also extern, im Eisenbadreaktor Energie zuzuführen, sich in der Praxis als vollkommen unwirksam erwiesen und daß nur gewisse Variationen der Reaktionspartner vorgenommen werden können, damit die Wärmebilanz der im E isenbad umzusetzenden Stoffe insgesamt positiv wird.
Eine Maßnahme im Sinne der vorliegenden Erfindung besteht darin, der energiearmen Kohle, d. h. einer Kohle mit geringem Heizwert, die billig in großen Mengen zur Verfügung steht, Kohlenstoff zuzumischen. Eine Möglichkeit besteht darin, energiereiche Kohlesorten der billigen, energiearmen Kohle in der Menge beizumischen, daß das Erfindungsziel, nämlich ein Wärmeüberschuß bei der Kohlevergasung im Eisenbadreaktor zu erreichen, verwirklicht wird. Statt der verschiedenen energiereichen Kohlen, z. B. Anthrazit, hat es sich als günstig herausgestellt, ungebundenen Kohlenstoff, z. B. Koks, zu verwenden.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Weg sieht vor, die Kohle mit geringem Heizwert zu trocknen und/oder vorzuheizen und danach in den Eisenbadreaktor einzuleiten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden dem Eisenbad im Eisenbadreaktor kontinuierlich Stoffe zugeführt, deren Oxidationsreaktion exotherm verläuft. Vorzugsweise können hierfür Elemente verwendet werden, die eine hohe Wärmetönung aufweisen und die zu Oxidationsprodukten führen, die eine günstige Wirkung auf die Schlackenzusammensetzung haben. So kann z. B. vorteilhafterweise Aluminium oder Silizium zusammen mit Kohlestaub,oder getrennt davon, eingeblasen werden. Beispielsweise können über den Zusatz von 10 g Aluminium/kg Kohle etwa 75 kcal dem Eisenbad zugeführt werden. Im gleichen Sinne lassen sich z. B. auch Kalziumkarbid und ähnliche Stoffe verwenden.
Die Zuführung der genannten und ähnlicher Wärmeträger kann entweder als Beimischung zu den minderwertigen Kohlesorten mit geringem Heizwert, die im Eisenbadreaktor vergast werden, erfolgen oder separat davon durchgeführt werden, Es entspricht dem Sinn dieser Erfindung, die Reaktionspartner sowie die zusätzlichen Wärmeträger über Düsen, die unterhalb der Badoberfläche in der Ausmauerung des Eisenbadreaktors angeordnet sind, einzuleiten. Diese an sich bekannten Düsen sind aus konzentrischen Rohren aufgebaut und verschleißen gleichmäßig mit der Ausmauerung.
Zu ihrem Schutz gegen vorzeitigen Verschleiß werden sie mit einem Schutzmedium beschickt, das vorzugsweise aus gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwas serstoffen oder kohlenwas s erstoffenthaltenden Medien besteht.
In der Betriebspraxis hat sich beim Vergasen von Kohlesorten mit geringem Heizwert in einem Eisenbadreaktor als sehr zweckmäßig herausgestellt, einen gewissen Anteil, vorzugsweise der Elemente mit hoher Wärmetönung, beispielsweise Aluminium und/oder Silizium, zur Temperaturregulierung des Eisenbades getrennt von der normalen Versorgung des Eisenbades mit den Reaktionspartnern einzuleiten. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperaturüberwachung des Eisenbades direkt zur Temperaturregelung heranzuziehen. Sobald die Temperatur der Eisenschmelze abzufallen droht, wird die Zufuhr von den starken Wärmeträgern, beispielsweise Aluminium undtoder Silizium, erhöht und umgekehrt, bei ansteigender Temperatur des Eisenbades, gedrosselt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ö) Verfahren zur Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozeß im Eisenbadreaktor, insbesondere bei Verwendung von Kohlesorten mit geringem Heizwert, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlesorten, die in dem Eisenbadreaktor bei ihrer Vergasung zu einer Abkühlung des Eisenbades führen, durch eine Aufbereitung und/oder Umsetzung derart modifiziert werden, daß beim Vergasungsprozeß im Eisenbadreaktor ohne externe Energiezufuhr ein Wärme überschuß erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Kohlesorten mit geringem Heizwert Anteile von energiereicherer Kohle und/oder ungebundener Kohlenstoff, z. B. Koks, beigemischt werden.
3 Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlesorten mit geringem Heizwert getrocknet und/oder vorgewärmt dem Eisenbadreaktor zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Kohlesorten mit geringem Heizwert Aluminium, Silizium, Kalziumkarbid einzeln oder beliebige Mischungen davon beigemischt werden,
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß energier eiche Kohle, ungebundener Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Kalziumkarbid einzeln oder in beliebiger Mischung, getrennt von der Kohle, dem Eisenbad im Eisenbadreaktor zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur gezielten Regelung der Eisenbadtemperatur im Eisenbadreaktor energiereiche Kohle, ungebundener Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Kalz iumkarbid einzeln oder beliebige Mischungen davon, unabhängig von Zusätzen zur Vergasungskohle,der Eisenbadschmelze zugeführt werden.