DE3524011A1 - Verfahren zur kuehlung und reinigung von generatorgas und gichtgas und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vor­ richtung zu dessen Durchführung.

Aus der DE-PS 30 34 539 ist ein Verfahren zur direkten Erzeugung von flüssigem Roheisen aus stückigem Eisenerz bekannt, das in einem Direktredutkionsschachtofen mittels eines Reduktionsgases zu Eisenschwamm reduziert und dann in einem Einschmelzvergaser mit Hilfe von Kohle und sauerstoffhaltigem Gas geschmolzen wird, wobei zugleich das zur Reduktion des Eisenerzes verwendete Generatorgas erzeugt wird. Dieses wird abgekühlt und entstaubt und dann ein erster Teilstrom hiervon in die Reduktionszone des Direktreduktionsschachtofens eingeblasen. Ein zweiter Teilstrom wird zur Erzeugung von Kühlgas für das Generatorgas nochmals gekühlt und gewaschen. Das im Direktreduktionsschachtofen erhaltene Gichtgas wird an dessen oberem Ende abgeführt und einer geeigneten Verwendung zugeführt, wobei es üblicherweise in einem von dem Generatorgas­ kreislauf vollständig getrennten Kühl- und Reinigungsaggregat aufbereitet wird. Diese Aggregate sind sowohl für das Generatorgas als auch für das Gichtgas stark veränderlichen Betriebsbedingungen unterworfen. Im normalen Betrieb wird fast das gesamte im Einschmelz­ vergaser erzeugte Generatorgas als Reduktions­ gas verwendet und auch die Kühlgasmenge kann sehr gering sein, so daß kein oder nur sehr wenig aus dem Generatorgas stammendes, für den Betrieb nicht benötigtes Überschußgas anfällt. Beim Anfahren der nach dem bekannten Verfahren arbeitenden Vorrichtung sowie bei verschiedenen Betriebsstörungen dagegen wird der größte Teil des Generatorgases über das Kühl- und Reinigungsaggregat für das Kühlgas geführt, während die Gichtgas­ menge sehr gering ist. Es ergeben sich daher Schwankungen hinsichtlich der durch die jeweiligen Wäscher geleiteten Gasmengen bis zu einem Verhältnis von etwa 1 : 20. Der Regelbereich der verwendeten Wäscher erstreckt sich jedoch über ein Mengenverhältnis bis etwa 1 : 4. Bei dieses Verhältnis übersteigen­ den Mengenschwankungen können daher der Betrieb der Vorrichtung und die zulässigen Reingasstaubgehalte nicht mehr aufrechterhalten werden. Eine Regelung für Mengenänderungen bis etwa 1 : 20 ließe sich möglicherweise erreichen, wenn jedes Reinigungsaggregat mit zwei verstellbaren Venturiwäschern und den zugehörigen Tropfenabscheidern ausgestattet wäre. Hierbei ergäben sich jedoch andere Schwierig­ keiten, insbesondere die Gefahr der häufigen Verstopfung durch die in den Gasen mitge­ führten erheblichen Staubmengen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren zur Erzeugung von Kühlgas für in einem Einschmelz­ vergaser erzeugtes Generatorgas und von in geeigneter Weise verwendbarem Überschußgas durch Kühlung und Reinigung mindestens eines Teils des Generatorgases und des Gichtgases eines Eisenerz-Reduktionsaggregates, wobei das Kühlgas ausschließlich aus dem Generator­ gas gewonnen wird, dahingehend zu verbessern, daß auch bei starken Schwankungen der den Kühl- und Reinigungsaggregaten zugeführten Gasmengen stets eine Senkung des Staubgehaltes auf die gewünschten Werte, beispielsweise 5 bis 10 mg/Nm³ möglich ist, wobei die Wartung dieser Aggregate einfach und kostengünstig ist und auch ihr Energieverbrauch relativ niedrig liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß für die Erzeugung des Kühl- und des Überschußgases getrennte Kühl- und Reinigungsaggregate ver­ wendet werden und daß zumindest durch die Endstufe des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Kühlgas eine im wesentlichen konstante Gasmenge geführt wird, derart, daß der diese Gasmenge übersteigende Teil des zu kühlen­ den und zu reinigenden Generatorgases in das Kühl- und Reinigungsaggregat für das Überschußgas geleitet wird.

In einer vorteilhaften Ausbildung dieses Ver­ fahrens erfolgt die Reinigung in jedem der Kühl- und Reinigungsaggregate zweistufig und der zur Erzeugung des Überschußgases dienende Teil des Generatorgases wird durch die erste Reinigungsstufe des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Kühlgas und anschließend durch die zweite Reinigungsstufe des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Überschußgas geführt. Es wird vorzugsweise der in der Anordnung aus Einschmelzvergaser und Reduktionsaggregat nicht mehr benötigte Teil der im Einschmelzvergaser insgesamt erzeugten Gasmenge ausschließlich über das Kühl- und Reinigungsaggregat für das Überschuß­ gas abgeführt und weiterhin durch das Kühl- und Reinigungsaggregat für das Kühlgas nur die in der Anordnung aus Einschmelzvergaser und Reduktionsaggregat als Kühl- und Förder­ gas benötigte Gasmenge geleitet. Der als Kühl- und Fördergas in der Anordnung aus Einschmelz­ vergaser und Reduktionsaggregat nicht benötigte Teil des aus dem Kühl- und Reinigungsaggregat für das Kühlgas herausgeführten Gases kann zum Eingang dieses Aggregates zurückgeführt werden, so daß die durch dieses Aggregat hindurch­ geleitete Gasmenge unabhängig vom Kühlgas­ bedarf im wesentlichen konstant ist.

Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist jedes Kühl- und Reinigungsaggregat einen Packungswäscher und einen diesem nachgeschalteten verstellbaren Venturi­ wäscher auf. Hierbei ist vorzugsweise eine Verbindungsleitung vom Ausgang des Packungs­ wäschers des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Kühlgas zum Eingang des Venturiwäschers des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Überschußgas vorgesehen. Eine besonders ge­ eignete Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß im Kühl- und Reinigungsaggregat für das Kühlgas hinter der Abzweigung für die Ver­ bindungsleitung oder hinter diesem Aggregat eine Fördereinrichtung mit einer konstanten Durchflußmenge angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Diese zeigt in schematischer Darstellung die Kühl- und Reinigungsaggregate für das Generatorgas und das Gichtgas einer aus einem Direktreduktionsaggregat und einem Einschmelzvergaser bestehenden Anordnung.

Über eine Leitung 1 wird den Aggregaten das Gichtgas eines Direktreduktionsschachtofens und über eine Leitung 2 der Teil des in einem Einschmelzvergaser erzeugten Generatorgases, der nicht direkt in die Reduktionszone des Direktreduktionsschachtofens eingeblasen wird, zugeführt. Das unter Druck stehende Gichtgas gelangt aus der Leitung 1 in einen Packungs­ wäscher 3, in dem es auf die gewünschte Temperatur gekühlt und vorgewaschen wird. Das so aufbereitete Gichtgas wird dann über eine Leitung 4 in einen verstellbaren Venturiwäscher 5 geleitet.

Der durch die Leitung 2 strömende Teil des Generatorgases gelangt in einen Packungswäscher 6, in dem dieses Gas ebenfalls auf die ge­ wünschte Temperatur abgekühlt und vorge­ waschen wird. Ein Teil dieses so vorbe­ handelten Gases wird über eine Leitung 7 zu einem verstellbaren Venturiwäscher 8 geführt, in dem es nochmals gewaschen wird, so daß der geforderte Reingasstaubgehalt erreicht wird. In einem nachgeschalteten Tropfenabscheider 9 wird dieses Gas anschließend entwässert. Es gelangt dann über eine Leitung 10 zu einem Gebläse 11, durch das es auf den erforderlichen Druck gebracht wird, um als Kühlgas in einer Leitung 12 hauptsächlich zur Einstellung der Generatorgastemperatur zur Verfügung zu stehen.

Das Gebläse 11 ist ein Volumenförderer, der bei konstantem Anlagendruck stets die gleiche Gasmenge fördert, so daß der Venturiwäscher 8 von einer konstanten Gasmenge durchströmt wird. Da die über die Leitung 2 zugeführte Gasmenge nicht der vom Gebläse 11 geförderten Gasmenge entspricht, ist die Ausgangsleitung des Packungswäschers 6 in die Leitung 7 und eine weitere Leitung 13 verzweigt, die die nicht von der Leitung 7 aufgenommene Gasmenge zum Eingang des Venturiwäschers 5 leitet.

Diesem wird somit über die Leitung 4 das im Packungswäscher 3 aufbereitete Gichtgas und über die Leitung 13 ein Teil des im Packungswäscher 6 aufbereiteten Generator­ gases zugeführt. Die Summe dieser beiden Gasmengen ist auch bei außergewöhnlichen Betriebszuständen im wesentlichen konstant. Auch dem Venturiwäscher 5 ist ein Tropfen­ abscheider 14 zur Entwässerung des ge­ reinigten Gases nachgeschaltet. Über eine Leitung 15 wird das gereinigte und gekühlte Überschußgas der Anlage zu geeigneten Verbrauchern geführt.

Das in der Leitung 12 befindliche Kühlgas wird, soweit es in der Anordnung aus Einschmelzvergaser und Direktreduktions­ schachtofen nicht benötigt wird, über eine abgezweigte Leitung 16 dem Einlaß des Packungswäschers 6 wieder zugeführt. Hierdurch wird erreicht, daß durch den Venturiwäscher 8 unabhängig vom Kühlgas­ bedarf der Reduktionsanlage stets eine etwa konstante Gasmenge fließt.

Die beiden Packungswäscher 3 und 6 sind gegen große Schwankungen der hindurchgeleiteten Gasmengen relativ unempfindlich. In ihnen wird der Staub aus den Gasen weitgehend entfernt, so daß die in den Venturiwäschern 5 bzw. 8 herausgewaschenen Staubmengen relativ gering sind und die Gefahr einer Verstopfung dieser Wäscher nicht gegeben ist. Hierdurch ist es auch möglich, am Ausgang der Venturiwäscher Gase mit einem extrem niedrigen Reingasstaubgehalt von 5 mg/Nm³ zu erhalten.

Die Arbeitsweise der Venturiwäscher ist von der durch sie hindurchgeführten Gasmenge abhängig. Durch die beschriebenen Maßnahmen, insbesondere durch das ein konstantes Gasvolumen fördernde Gebläse 11 und die Leitung 13 zwischen dem Ausgang des Packungswäschers 6 und dem Einlaß des Venturiwäschers 5 ist jedoch sichergestellt, daß die Venturiwäscher 5 und 8 von im wesent­ lichen konstanten Gasströmen durchflossen werden. Es lassen sich daher optimale Abscheide­ grade einerseits für den Venturiwäscher 5 dadurch, daß der in der Anordnung aus Einschmelz­ vergaser und Direktreduktionsschachtofen nicht benötigte Teil der im Einschmelzvergaser insgesamt erzeugten Gasmenge ausschließlich über diesen Venturiwäscher als Überschußgas abgeführt und andererseits für den Venturiwäscher 8 dadurch, daß durch diesen nur die in der An­ ordnung aus Einschmelzvergaser und Direkt­ reduktionsschachtofen als Kühl- und Fördergas benötigte Gasmenge geleitet wird, erreichen. Damit ist sichergestellt, daß unter allen Betriebsbedingungen der Reingasstaubgehalt die vorgegebenen Werte nicht überschreitet. Da die Venturiwäscher nur die Endreinigung der Gase vornehmen, ist auch nicht zu befürchten, daß diese durch zu großen Staubanfall verstopft werden. Die Vorrichtung liefert somit nicht nur ausgezeichnete Betriebsergebnisse, sondern arbeitet auch weitgehend störungsfrei und wartungsfreundlich.

Claims (12)

1. Verfahren zur Erzeugung von Kühlgas für in einem Einschmelzvergaser erzeugtes Generator­ gas und von in geeigneter Weise verwendbarem Überschußgas durch Kühlung und Reinigung mindestens eines Teils des Generatorgases und des Gichtgases eines Eisenerz-Reduktions­ aggregates, wobei das Kühlgas ausschließlich aus dem Generatorgas gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung des Kühl- und des Überschußgases getrennte Kühl- und Reinigungs­ aggregate verwendet werden und daß zumindest durch die Endstufe des Kühl- und Reinigungs­ aggregates für das Kühlgas eine im wesent­ lichen konstante Gasmenge geführt wird, derart, daß der diese Gasmenge übersteigende Teil des zu kühlenden und zu reinigenden Generatorgases in das Kühl- und Reinigungs­ aggregat für das Überschußgas geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reinigung in jedem der Kühl- und Reinigungsaggregate zweistufig erfolgt und daß der zur Erzeugung des Über­ schußgases dienende Teil des Generatorgases durch die erste Reinigungsstufe des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Kühlgas und anschließend durch die zweite Reinigungsstufe des Kühl- und Reinigungs­ aggregates für das Überschußgas geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Anordnung aus Einschmelzvergaser und Reduktions­ aggregat nicht mehr benötigte Teil der im Einschmelzvergaser insgesamt erzeugten Gasmenge ausschließlich über das Kühl- und Reinigungsaggregat für das Überschuß­ gas abgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Kühl- und Reinigungsaggregat für das Kühl­ gas nur die in der Anordnung aus Einschmelz­ vergaser und Reduktionsaggregat als Kühl- und Fördergas benötigte Gasmenge geleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Kühl- und Fördergas in der Anordnung aus Einschmelzvergaser und Reduktionsaggregat nicht benötigte Teil des aus dem Kühl- und Reinigungsaggregat für das Kühlgas herausgeführten Gases zum Eingang dieses Aggregates zurückgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kühl- und Reinigungsaggregaten eine Entwässerung der jeweils hindurchgeführten Gase erfolgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kühl- und Reinigungsaggregat einen Packungswäscher (3; 6) und einen diesem nachgeschalteten verstellbaren Venturiwäscher (5; 8) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungs­ leitung (13) vom Ausgang des Packungs­ wäschers (6) des Kühl- und Reinigungs­ aggregates für das Kühlgas zum Eingang des Venturiwäschers (5) des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Überschuß­ gas vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang jedes Venturiwäschers (5; 8) ein Tropfen­ abscheider (14; 9 ) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühl- und Reinigungsaggregat für das Kühlgas hinter der Abzweigung für die Verbindungsleitung (13) oder hinter diesem Kühl- und Reinigungs­ aggregat eine Fördereinrichtung (11) mit einer konstanten Durchflußmenge angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Ausgang des Kühl- und Reinigungsaggregates für das Kühlgas ein Gebläse (11) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang des Tropfenab­ scheiders (9 ) des Kühl- und Reinigungs­ aggregats für das Kühlgas über das Gebläse (11) mit dem Eingang des zugeordneten Packungs­ wäschers (6) verbunden ist.