EP0910671B1 - Verfahren und vorrichtung zur beschickung eines einschmelzvergasers mit vergasungsmitteln und eisenschwamm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der DE 30 34 539 A1 und der DE 37 23 137 C1 bekannt. Die DE 30 34 539 A1 zeigt einen Einschmelzvergaser und einen Reduktionsschacht, der im Abstand über und fluchtend zu dem Einschmelzvergaser angeordnet ist. Im unteren Bereich des Reduktionsschachtes ist in waagerechter Anordnung senkrecht durch die Umfangswandung von diesem eine Mehrzahl von sternartig angeordneten Austragsvorrichtungen in Form von Schnekkenförderern vorgesehen, die den Eisenschwamm aus diesem Bereich des Reduktionsschachtes austragen, so daß er über zugehörige Fallrohre unmittelbar in den Einschmelzvergaser abgegeben wird. Zu diesem Zweck enden die Fallrohre im Kopfbereich des Einschmelzvergasers zentrisch um dessen Mittelachse im Abstand von dieser und zueinander angeordnet. Unmittelbar neben den Einlaßstutzen dieser Fallrohre im Vergaserkopf befinden sich auch die Einlaßöffnungen für das Vergasungsmittel, vorzugsweise Kohle, sowie gleichfalls die Auslässe für das im Vergaser erzeugte Reduktions- bzw. Rohgas.

Durch die Fallrohre ist der Einschmelzvergaser direkt mit dem Reduktionsschacht verbunden. Über diese gelangt daher mit dem unentstaubten Vergasergas eine große Staubmenge in den Reduktionsschacht. Um den Gesamtstaubeintrag in den Reduktionsschacht zu reduzieren und die daraus resultierenden Probleme zu begrenzen, wird die Hauptmenge des Vergasergases nach einer Entstaubung in Heißgaszyklonen mindestens 2 m oberhalb der Förderschnecken der Austragsvorrichtungen als Reduktionsgas in den Reduktionsschacht eingeleitet. Die Schüttung im Reduktionsschacht zwischen der Mündung der Förderschnecken und dem Reduktionsgaseintritt dient als Gassperre, damit die über die Fallrohre in den Reduktionsschacht gelangende Menge des unentstaubten Vergasergases begrenzt wird. Je größer jedoch der Schachtdurchmesser ist, desto größer muß dieser Abstand sein. Bei einem Reduktionsschachtdurchmesser von 5 m beträgt dieser schon über 4 m. Der Reduktionsschacht wird hierdurch entsprechend höher und schwerer.

Dadurch, daß die Förderschnecken in ihrer radialen Anordnung in die senkrecht verlaufenden Wandungsabschnitte im unteren Bereich des Reduktionsschachtes münden, ergibt sich zwischen der hierdurch definierten Ebene innerhalb des Reduktionsschachtes und dem darüber befindlichen Reduktionsgaseinlaß ein Totraum, in welchem der Eisenschwamm nicht reduziert wird, der somit nicht am Verfahrensablauf teilnimmt und diesen in unwirtschaftlicher Weise belastet. Dieser Totraum vergrößert zwangsläufig auch den Abstand zwischen dem Reduktionsschacht und dem darunter befindlichen Einschmelzvergaser und vergrößert das Gewicht des Reduktionsschachtes sowie die Gesamthöhe der Anlage. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Anordnung ist ein sehr geringer Gaswiderstand der Schüttung, gegeben durch einen großen Querchnitt des Reduktionsschachtes in diesem Bereich, wodurch eine erhebliche Gasmenge aus dem Einschmelzvergaser durch die Fallrohre in den Reduktionsschacht strömt, welche viel Staub mit sich trägt. Zusätzlich wird von diesem aufströmenden Vergasergas ein großer Teil von feinen Partikeln des ausgetragenen Eisenschwamms und gegebenenfalls der kalzinierten Zuschlagstoffe in den Fallrohren gesichtet und wieder zum Reduktionsschacht zurückgefördert, so daß der Staubeintrag in den Reduktionsschacht noch erhöht wird. Besonders nachteilig sind Kohlepartikel, die aus den nahen Vergasungsmitteleinlässen in die Fallrohre gelangen und wegen ihrer kurzen Verweilzeit im Vergaser noch einen Teil von flüchtigen Bestandteilen und Teer enthalten, welche im unteren Bereich des Reduktionsschachtes als Bindemittel zu einer Brücken- und Agglomeratbildung und zu einem unkontrollierten Austrag der Förderschnecken führen können.

Es hat sich auch herausgestellt, daß bei dieser Anordnung bei der Beschickung des Einschmelzvergasers eine gleichmäßige Verteilung und Vermischung zwischen dem Vergasungsmittel und dem Eisenschwamm im Bereich des Vergaserbettes nicht gewährleistet ist oder zumindest nicht befriedigend sichergestellt werden kann. Diese Inhomogenität in der Beschickung macht sich insbesondere in der Vergasermitte und bei unruhigem Betrieb des Einschmelzvergasers mit starken Schwankungen der Gasmengen und des Anlagendrucks sowie vor den einzelnen Sauerstoffdüsen nachteilig bemerkbar, wenn eine der Eisenschwamm-Fördervorrichtungen ausfällt und vor den zugehörigen Sauerstoffdüsen nur sauere Schlacke aus Kohleasche ohne Eisenschwamm und Zuschlagstoffe eingeschmolzen wird. Weitere Nachteile dieser Anordnung sind ein starker Verschleiß der Ausmauerung in den Fallrohren und die Notwendigkeit der Leerung des Reduktionsschachtes bei größeren Reparaturen an den Fördervorrichtungen. Hierdurch entstehen längere Produktionsausfälle sowie hohe Anfahrkosten. Durch die Tatsache, daß die Fördervorrichtungen nur einseitig gelagert sind, ist weiterhin eine Begrenzung der Größe und der Effektivität der Gesamtanlage gegeben.

Bei der Vorrichtung nach der DE 37 23 137 C1 werden mehrere der vorgenannten Probleme gelöst oder gemildert. Das Problem eines noch immer relativ hohen Staubeintrages über die Verbindungsleitungen zum Reduktionsschacht und die damit verbundenen Folgeprobleme, mit denen alle Schmelzreduktionsverfahren zu kämpfen haben, sind jedoch auch bei dieser Vorrichtung noch nicht zufriedenstellend gelöst. Ein größerer Teil des Staubes wird in den Verbindungsschächten zwischen den Austrageinrichtungen und dem Reduktionsschacht in der Schüttung zwar während eines normalen Betriebs abgeschieden, so daß weniger Staub in den Reduktionsschacht gelangt; die Verstaubung der Schüttung in den Verbindungsschächten wird jedoch weiterhin hoch bleiben, wodurch die Schüttung in diesem Bereich relativ leicht zum Hängen neigt. Bei einer stärkeren Verstaubung der Ofenschüttung im Reduktionsgas-Eintrittsbereich, dem sogenannten Bustlebereich des Reduktionsschachtes, erhöht sich der Druckunterschied zwischen dem Einschmelzvergaser und dem unteren Bereich des Reduktionsschachtes und dementsprechend die aufströmende Menge des unentstaubten Vergasergases über die Verbindungsschächte bzw. bei der Ausführung der der DE 30 34 539 A1 über die Fallrohre zum Reduktionsschacht. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß das Vergasergas über die Fallrohre bzw. Verbindungsschächte und Austragsvorrichtungen einen direkten Zugang zur relativ unverstaubten Schüttung in der Mitte des Reduktionsschachtes hat. Dabei wird die Wirkung der Windsichtung in dem Kuppelaufsatz des Vergasers bzw. in den Fallrohren ebenfalls immer stärker, der Staubgehalt des zurückströmenden Gases wird immer höher und die Schüttung in den Verbindungsschächten sowie im unteren Bereich des Reduktionsschachtes kann mit diesem Kreislaufstaub so angereichert werden, daß wegen hoher Reibungskräfte in der Schüttung ganz geringe Druckunterschiede ausreichen, um die Schüttung in den Verbindungsschächten und im unteren Teil des Reduktionsschachtes zum Hängen zu bringen, wodurch die bekannten Phänomene der Kanalbildung und der ungestörten Gasströmung mit sehr hohem Staubgehalt vom Einschmelzvergaser zum Reduktionsschacht auftreten. Solche Fälle ereignen sich, wenn zu viel Feinstaub mit der Kohle eingetragen wird, wenn in der Kohlemischung eine größere Menge Kohle eingesetzt wird, die bei hohen Temperaturen stark zerfällt, wenn extrem hohe Temperaturen im Vergaser auftreten, die zu einem stärkeren Kohlezerfall führen, sowie bei stärkerem Erzzerfall im Reduktionsschacht und bei Ausfall bzw. Teilausfall der Staubrückführung. In solchen Fällen können durch den zurückgeführten Staub noch mehr Probleme bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der DE 37 23 137 C1 auftreten als bei der Vorrichtung nach der DE 30 34 539 A1, da durch Zugabe von Vergasungsmittel bzw. Kohle und Eisenschwamm über einen gemeinsamen Kuppelaufsatz, in welchem weit niedrigere Temperaturen herrschen als im Dom des Einschmelzvergasers, der Vergaserstaub überwiegend unentgaste und teerhaltige Kohlepartikel enthält, die zu einer Agglomerat- und Brükkenbildung führen. Diese Brücken können in relativ schmalen Verbindungsschächten viel schwerer beseitigt werden als im Unterteil des Reduktionsschachtes mit seinem großen Querschnitt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der DE 37 23 137 C1 enthält der Staub weniger Kohlepartikel, jedoch ist die Problematik dort ähnlich.

Aus der US-A-4 286 775 ist ebenfalls eine Vorrichtung aus einem Einschmelzvergaser und einem oberhalb von diesem angeordneten Reduktionsschacht zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm bekannt. Der Eisenschwamm fällt am unteren Ende des Reduktionsschachtes auf ein horizontales Förderband und wird von diesem zu einer senkrechten Rohrverbindung transportiert, durch die er in den Kopf des Einschmelzvergasers gelangt. In diesem wird er mittels eines Vergasungsmittels in Form von unmittelbar über der Schmelze eingebrachter feingemahlener Kohle sowie Sauerstoffs aufgeschmolzen und zu flüssigem Roheisen reduziert, wobei gleichzeitig Reduktionsgas erzeugt wird. Dieses wird aus dem Kopf des Einschmelzvergasers abgeführt und nach Entstaubung sowie Abkühlung in mittlerer Höhe des Reduktionsschachtes in diesen eingeblasen. Damit möglichst wenig des staubbeladenen Reduktionsgases über die senkrechte Rohrverbindung direkt aus dem Einschmelzvergaser in den Reduktionsschacht gelangt, ist im unteren Teil des Reduktionsschachtes eine Staubsperre vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß ein Sperrgas mit einem gegenüber dem Gasdruck im Kopf des Einschmelzvergasers erhöhten Druck zugeführt wird.

Die Zuführung des festen Vergasungsmittels direkt über der Schmelze erfordert die Verwendung feingemahlener Kohle. Dies setzt eine entsprechende Vorbehandlung der Kohle voraus und verlangt auch eine bestimmte Kohlequalität. Hierdurch sind die Betriebskosten der bekannten Vorrichtung relativ hoch.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Vorrichtung aus einem Einschmelzvergaser und einem oberhalb von diesem angeordneten Reduktionsschacht zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm, der durch horizontale Austragsvorrichtungen im unteren Teil des Reduktionsschachts und eine Rohrverbindung in den Kopf des Einschmelzvergasers eingebracht und in diesem mit Hilfe eines ebenfalls in den Einschmelzvergaser eingebrachten Vergasermittels sowie eines sauerstoffhaltigen Gases aufgeschmolzen und zu flüssigem Roheisen reduziert wird, wobei gleichzeitig ein Reduktionsgas erzeugt wird, das aus dem Kopf des Einschmelzvergasers abgeführt wird, welche Vorrichtung im unteren Teil des Reduktionsschachtes eine Staubsperre mit einer Zuführungsvorrichtung für Sperrgas mit gegenüber dem Gasdruck im Kopf des Einschmelzvergasers erhöhtem Druck aufweist, so zu verbessern, daß als Vergasungsmittel Kohle mit einem breiten Körnungsband, d.h. unbehandelte Kohle, und zudem von relativ schlechter Qualität eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein bevorzugtes Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Ein Reduktionsschacht 1 ist nur in bezug auf seinen unteren Bodenbereich angedeutet, während ein Einschmelzvergaser 2 auf die Darstellung seines oberen Bereichs beschränkt ist. Im wesentlichen senkrecht zwischen dem Reduktionsschacht 1 und einem Staubsperrbehälter 5 angeordnete, vorzugsweise trichterförmige Verbindungsschächte 4 münden direkt in den waagerechten oder leicht gewölbt ausgebildeten Boden des Reduktionsschachtes 1. In der Schnittdarstellung sind nur zwei Verbindungsschächte 4 wiedergegeben; jedoch sind in bekannter Weise mehrere solcher Verbindungsschächte auf dem Umfang eines Kreises, dessen Mittelpunkt die Längsachse des Reduktionsschachtes 1 bildet, angeordnet. Förderschnecken von Austragsvorrichtungen 7 sind sternartig, bezogen auf die Längsachse des Staubsperrbehälters 5 bzw. des Reduktionsschachtes 1 in radialer Richtung waagerecht angeordnet und verbinden die Verbindungsschächte 4 vom Reduktionsschacht 1 mit Einlässen 9 des Staubsperrbehälters 5, aus welchem der ausgetragene Eisenschwamm unmittelbar über ein Fallrohr 11 zu einem Mischbehälter 12 abgegeben wird. Der Staubsperrbehälter 5 wird im oberen Bereich über mindestens einen Einlaß 10 und/oder über jeweils einen Einlaß 19 der einzelnen Austragsvorrichtungen 7 mit Sperrgas beaufschlagt, um in diesem einen leichten Überdruck in bezug auf den Druck im Einschmelzvergaser 2 aufrechtzuerhalten, so daß der Staubeintrag über das Fallrohr 11 in den Reduktionsschacht 1 unterbunden wird. Als Sperrgas wird üblicherweise das gewaschene und gekühlte Vergasergas verwendet. Dieses Gas dient bei den meisten Eisenerzreduktions-Schmelzverfahren zur Einstellung der Temperatur des Reduktionsgases. Bei Ausfall dieses Kühlgases wird Stickstoff als Sperrgas verwendet. Die Messung des Überdruckes erfolgt über eine Differenzdruckmeßeinrichtung 15 und die Zugabe des Sperrgases findet über eine Regelarmatur 14 statt.

Der Eintrag des Vergasungsmittels erfolgt über einen am Mischbehälter 12 unter einem steilen Winkel angeordneten Einlaß 3. Dieser Einlaß 3 wird durch Zugabe von Kühlgas über eine von Temperaturmeßeinrichtungen 17 und 18 gesteuerte Regelarmatur 16 gekühlt, um Teerablagerungen und eine Ansatzbildung im Einlaß 3 zu vermeiden. Über diese Kühlgaszugabe wird auch Kühlgas über den Mischbehälter 12 in den Dom des Einschmelzvergasers 2 gegeben, wenn in diesem zu hohe Temperaturen, bedingt durch einen Ausfall der Kohlebeschickung, ein unangepaßtes Verhältnis Sauerstoffmenge/Schmelzleistung oder aus anderen Gründen auftreten. Überhöhte Temperaturen im Dombereich des Einschmelzvergasers 2 verstärken den Kohlezerfall, was sich sehr nachteilig auf den Betrieb des Einschmelzvergasers 2 und des Reduktionsschachtes 1 auswirkt, da dadurch eine kleinere Körnung und ein feinerer Staub in größerer Menge entstehen, der Abscheidegrad der Heißgaszyklone für die Entstaubung des Vergasergases schlechter wird und somit neben einer größeren Staubmenge über das Fallrohr 11 wesentlich mehr Staub auch über den Bustlekanal in den Reduktionsschacht 1 gelangt und die Schüttung schnell verstaubt. In derartigen Fällen übernimmt die Temperaturmeßeinrichtung 18 die Regelung der Kühlgasmenge.

Der Mischbehälter 12 ist direkt oberhalb des Einschmelzvergasers 2 angeordnet. Aus dem Mischbehälter 12 wird die Mischung aus heißem Eisenschwamm und kaltem Vergasungsmittel unmittelbar über einen Einlaß 6 in die Mitte des Einschmelzvergasers 2 abgegeben.

Im Eintrittsbereich der Verbindungsschächte 4 oder oberhalb hiervon eingebaute Brückenbrecher 13 verhindern den Eintritt von größeren Agglomeraten in die Verbindungsschächte 4. Hierdurch wird die Schüttung in den Verbindungsschächten 4 vom Gewicht der darüber befindlichen Materialsäule entlastet und aufgelokkert, so daß die Bildung von Brücken vermieden wird. Nach Bedarf kann auch im unteren Bereich der Verbindungsschächte 4 ein zusätzlicher Brückenbrecher eingebaut sein. Die einzelnen Brückenbrecher 13 werden mittels eines Hydraulikzylinders jeweils um etwa 30° hin- und herbewegt.

Der Einsatz des Staubsperrbehälters 5 ermöglicht, daß die direkte Verbindung jeder einzelnen Austragsvorrichtung 7 mit dem Einschmelzvergaser 2 durch das gemeinsame Fallrohr 11 ersetzt wird. Dadurch verringert sich die Anzahl der Verbindungen von etwa sechs bis acht auf eine Rohrverbindung. Er ermöglicht auch, daß unabhängig von der Anlagengröße kürzere und dadurch robustere, weniger wartungsanfällige und billigere Austragsvorrichtungen 7 eingesetzt werden, die auch ohne problematische und kostspielige Leerung des Reduktionsschachtes 1 ausgetauscht werden können. Beim Austausch kann die Förderschnecke in einen relativ kleinen Materialhaufen hineingedreht und dann hineingeschoben werden. Der Staubsperrbehälter 5 wird üblicherweise im oberen Bereich mit einem Mannlochdeckel versehen, so daß eine Inspektion und ein schneller Austausch dieser wichtigen Vorrichtungen, auf deren kontinuierlichen Betrieb nur mit großen Nachteilen für den Betrieb der Gesamtanlage verzichtet werden kann, möglich werden.

Durch die Zugabe des Sperrgases über die Regelarmatur 14 und die Druckdifferenzmeßeinrichtung 15 über den mindestens einen Einlaß 10 in den oberen Bereich des Staubsperrbehälters 5 und/oder über die Einlässe 19 in den oberen Bereich der einzelnen Austragsvorrichtungen 7 wird im Zugabebereich ein leichter Überdruck, bezogen auf den Druck im Einschmelzvergaser 2, aufrechterhalten und damit der Eintrag von Staub aus dem Einschmelzvergaser 2 in den Reduktionsschacht 1 unterbunden. Auch die mit dem Eisenschwamm ausgetragenen Feinpartikel werden nicht mehr durch das aufströmende Vergasergas gesichtet und zum Reduktionsschacht 1 zurückbefördert, sondern sie werden durch die nach unten gerichtete Strömung eines Teils des Sperrgases zum Einschmelzvergaser 2 hin verdrängt. Dadurch wird der Staubeintrag in den Reduktionsschacht 1 im normalen Betrieb im Vergleich zu den bekannten Reduktionsschächten um ein Viertel bis ein Drittel reduziert, und in Problemfällen um wesentlich mehr, wodurch eine robustere und stabilere Fahrweise des Reduktionsschachtes und der Gesamtanlage gewährleistet ist. Es werden ohne Kohlepartikel und Vergaserstaub, die im Reduktionsschacht als Bindemittel wirken, keine festen Agglomerate mehr im unteren Teil des Reduktionsschachtes 1 gebildet, ohne die bei gleichzeitiger Herabsetzung der Verstaubung der Schüttung im unteren Bereich des Reduktionsschachtes 1 ein stabiler Betrieb der Fördereinrichtungen mit konstanter Fördergeschwindigkeit gegeben ist.

Der zwischen dem Staubsperrbehälter 5 und dem Einschmelzvergaser 2 eingebaute Mischbehälter 12 dient zur Vermischung von Eisenschwamm und Vergasungsmittel, wodurch sich mehrere Vorteile ergeben. Durch die Zugabe des Eisenschwamms und des Vergasungsmittels über den gemeinsamen Einlaß 6 entfallen sechs bis acht getrennte Einlässe für den Eisenschwamm bzw. ein großer Kuppelaufsatz, wodurch die Ausmauerung im großen Dombereich des Einschmelzvergasers 2 stabiler und leichter ausgeführt werden kann. Durch eine vorteilhafte Ausbildung des Staubsperrbehälters 5 und des Mischbehälters 12, die jeweils mit Verschleißtaschen versehen werden, wird erreicht, daß der Eisenschwamm und zum Teil auch das Vergasungsmittel auf ein Materialpolster fallen, wodurch der Verschleiß der Ausmauerung herabgesetzt wird. Der schräg angeordnete Einlaß 3 richtet den Materialstrom des Vergasungsmittels zum Teil auf ein Materialpolster und zum Teil gegen den Materialstrom der nach unten rutschenden Mischung. Dadurch werden diese beiden Materialströme vermischt in die Mitte des Einschmelzvergasers 2 abgegeben und die Wand des Einlasses 6, gegen die der Materialstrom des Vergasungsmittels gerichtet ist, wird durch die nach unten abfließende Schicht des Eisenschwamms bzw. der Mischung vor Verschleiß geschützt. Da somit das Vergasungsmittel mit einer heißen Ausmauerungswand, an welcher sich Teer- und Staubansätze bilden könnten, praktisch nicht in Kontakt kommt, kann man bei dieser vorteilhaften Ausbildung auf die bei separater Zugabe des Vergasungsmittels sonst unverzichtbare wassergekühlte Auskleidung beim Einlaß 6 verzichten. Dadurch entfällt ein Aggregat, das dem Einschmelzvergaser 2 die Wärme entzieht und in längeren Zeitabständen wegen Verschleißes oder Reißens der Schweißnähte ersetzt werden muß. Bei einer separaten Zugabe der Kohle in die Vergasermitte und des Eisenschwamms in einem Außenring, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist, rutschen die gröberen Kohlepartikel nach außen und die feinen Partikel bleiben in der Mitte, die auch schlechter durchgast wird und kälter bleibt. Wenn dann eine größere Kohlemenge mit kleinerer Körnung aus der kälteren Mitte des Vergaserbettes in den stärker durchgasten und heißeren Außenring abrutscht, in welchem sie durch ein großes Wärmeangebot des Vergaserbettes und des aufsteigenden Gases sehr schnell entgast, bewirkt sie einen schnellen Anstieg der produzierten Gasmenge bzw. des Druckes und damit einen unruhigen Betrieb der Gesamtanlage. Je feiner die Kohle ist, desto schneller entgast sie und verstärkt die vorbeschriebenen Vorgänge. Durch eine Vermischung des Eisenschwamms und des Vergasungsmittels im Mischbehälter 12 und die gemeinsame Abgabe der Mischung in die Mitte des Einschmelzvergasers 2 wird erreicht, daß in der schlechter durchgasten Vergasermitte die Restfeuchte und ein großer Teil der flüchtigen Bestandteile der Kohle durch fühlbare Wärme des Eisenschwamms entgasen, bevor die Mischung aus der kälteren Mitte des Vergaserbettes in den stärker durchgasten und heißeren Außenring abrutscht. Die gemeinsame Zugabe mit den heißen und schwereren Eisenschwammpartikeln, die dadurch länger in der Mitte mit der Feinkohle verweilen und ihre Entgasung bewirken, sorgt auch für mehr Bewegung und weniger Entmischung, wodurch das Lückenvolumen des Vergaserbettes und die Gasströmung im mittleren Bereich ansteigen und dieser Bereich heißer wird. Falls auch größere Mengen der Feinkohle aus der Vergasermitte in den heißen Außenring abrutschen, wird weniger Gas erzeugt, da die Mischung viel weniger und schon zu einem großen Teil entgaste Kohle enthält als bei Zugabe der Kohle über einen separaten Einlaß. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus gleichmäßigeren Bedingungen im Schmelzbereich der einzelnen Sauerstoffdüsen. Auch wenn eine der Austragsvorrichtungen 7 nur eingeschränkt fördert oder ganz ausfällt oder schlechter reduzierten Eisenschwamm und weniger kalzinierte Zuschlagstoffe austrägt, gelangt bei einer gemeinsamen Zugabe von Eisenschwamm und Vergasungsmittel über die Verqasermitte eine nahezu gleichförmige Mischung aus entgaster Kohle Eisenschwamm und kalzinierten Zuschlagstoffen zum Einschmelzbereich jeder einzelnen Sauerstoffdüse. Daher ist die vorherige Vermischung von Eisenschwamm von Vergasungsmittel in dem Mischbehälter 12 und eine gemeinsame Zugabe in die Mitte des Einschmelzvergasers außerordentlich wichtig für einen ruhigen und stabilen Betrieb des Einschmelzvergasers und der Gesamtanlage.

Durch die temperaturgeregelte Zugabe des entstaubten Kühlgases über die Regelarmatur 16 und die Temperaturmeßeinrichtung 17 wird vermieden, daß es im Einlaß 3 für das Vergasungsmittel zu Teerausscheidungen und etwaigen Verstopfungen kommt. Wie bereits erwähnt, wird diese geregelte Kühlgaszugabe auch bei überhöhten Temperaturen im Dom des Einschmelzvergasers 2 zu einer geregelten Kühlung in diesem genutzt. In diesem Fall wird über den Einlaß 3 mehr Kühlgas zugegeben, als für seine Kühlung selbst erforderlich ist, und die Regelung der Kühlgasmenge erfolgt über die im Dom des Einschmelzvergasers 2 installierte Temperaturmeßeinrichtung 18.

Durch die Zugabe des Sperr- und des Kühlgases jeweils von oben und über mit Gefälle verlegte Leitungen wird eine etwaige Verstopfung dieser Leitungen vermieden.

Dadurch, daß die Austragsvorrichtungen 7 für den Eisenschwamm nur über eine gemeinsame Verbindung, bestehend aus dem Staubsperrbehälter 5, dem Fallrohr 11, dem Mischbehälter 12 und dem Vergasereinlaß 6, mit dem Einschmelzvergaser 2 verbunden sind, wird der Gesamtquerschnitt der Verbindung zwischen Einschmelzvergaser und Reduktionsschacht stark reduziert. Die Anzahl der Verbindungen verringert sich von sechs bis acht auf nur ein Fallrohr mit unwesentlich größerem Querschnitt als dem der Einzelverbindungen, da dieser nicht von der ausgetragenen Menge des Eisenschwamms und der Zuschlagstoffe, sondern von der Größe der Gegenstände, die das Fallrohr blockieren können, bestimmt wird. Eine große, über diesen relativ kleinen Querschnitt ausgetragene Gesamtmenge des Eisenschwamms und der Zuschlagstoffe erzeugt durch freien Fall einen so starken Pumpeffekt, daß eine sehr kleine Menge des zum Einlaß 10 des Staubsperrbehälters 5 geführten Sperrgases ausreicht, um die Strömung des Vergasergases zum Reduktionsschacht 1 zu unterbinden. Die Brückenbrecher 13 oberhalb jeder Austragsvorrichtung 7 bzw. oberhalb jedes und/oder in jedem vorzugsweise trichterförmigen Verbindungsschacht 4 haben einerseits die Aufgabe, die Schüttung in dem jeweiligen Verbindungsschacht 4 vom Gewicht der darüber befindlichen Materialsäule zu entlasten und dadurch aufzulockern, so daß sich darunter keine Brücken bilden können, und andererseits für den Fall, daß sich während eines Stillstands Agglomerate oberhalb der Brückenbrecher 13 bilden, diese zu zerstören. Der Abstand eines Brückenbrechers 13 zum Einlaß 8 des zugehörigen Verbindungsschachtes wird so gewählt, daß die Abmessungen der größten Agglomerate, die diesen Bereich durchwandern können, kleiner sind als der Durchmesser der engsten Stelle der Verbindungsschächte 4.

Claims (12)

1. Vorrichtung aus einem Einschmelzvergaser (2) und einem oberhalb von diesem angeordneten Reduktionsschacht (1) zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm, der durch horizontale Austragsvorrichtungen (7) im unteren Teil des Reduktionsschachtes (1) und eine Rohrverbindung (11) in den Kopf des Einschmelzvergasers (2) eingebracht und in diesem mit Hilfe eines ebenfalls in den Einschmelzvergaser (2) eingebrachten Vergasungsmittels sowie eines sauerstoffhaltigen Gases aufgeschmolzen und zu flüssigem Roheisen reduziert wird, wobei gleichzeitig ein Reduktionsgas erzeugt wird, das aus dem Kopf des Einschmelzvergasers (2) abgeführt wird, welche Vorrichtung im unteren Teil des Reduktionsschachtes (1) eine Staubsperre mit einer Zuführvorrichtung (10) für Sperrgas mit gegenüber dem Gasdruck im Kopf des Einschmelzvergasers (2) erhöhtem Druck aufweist,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtungen (7) in einen im unteren Teil des Reduktionsschachtes (1) angeordneten Staubsperrbehälter (5) münden, an den die zum Einschmelzvergaser (2) führende Rohrverbindung (11) angeschlossen ist und der mit der Zuführvorrichtung (10) für Sperrgas verbunden ist, und daß am vergaserseitigen Ende der Rohrverbindung (11) ein Mischbehälter (12) vorgesehen ist, der einen zusätzlichen Einlaß (3) für das Vergasungsmittel aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (12) einen Auslaß aufweist, der unmittelbar mit einem Einlaß (6) in der Mitte des Einschmelzvergaserkopfes verbunden ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrverbindung zwischen dem Reduktionsschacht (1) und dem Einschmelzvergaser (2) ein Fallrohr (11) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Reduktionsschachtes (1) in ringförmig an der Innenseite der Außenwand des Reduktionsschachtes (1) angeordnete, senkrechte Verbindungsschächte (4) mündet, an deren unterem Ende sich jeweils eine Austragsvorrichtung (7) befindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Verbindungsschächte (4) jeweils ein Brückenbrecher (13) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung (7) jeweils an ihrer Außenseite Einlaß (19) zur Zuführung des Sperrgases aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Einlaß (3) für das Vergasungsmittel im Mischbehälter (12) mit einer Kühlgasquelle verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung zwischen der Kühlgasquelle und dem zusätzlichen Einlaß (3) für das Vergasungsmittel eine von einer Temperaturmeßeinrichtung (17,18) gesteuerte Regelarmatur (16) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung für das Sperrgas eine Druckdifferenzmeßeinrichtung (15) und eine Regelarmatur (14) aufweist.
10. Verfahren zum Beschicken eines Einschmelzvergasers (2) mit Eisenschwamm aus einem Reduktionsschacht (1) und mit einem Vergasungsmittel unter Verwendung einer Vorrichtung aus dem Einschmelzvergaser (2) und dem oberhalb von diesem angeordneten Reduktionsschacht (1) zur Reduktion von Eisenerz in Eisenschwamm, der durch horizontale Austragsvorrichtungen (7) im unteren Teil des Reduktionsschachtes (1) und eine Rohrverbindung (11) in den Kopf des Einschmelzvergasers (2) eingebracht und in diesem mit Hilfe eines ebenfalls in den Kopf des Einschmelzvergasers (2) eingebrachten Vergasungsmittels sowie eines sauerstoffhaltigen Gases aufgeschmolzen und zu flüssigem Roheisen reduziert wird, und gleichzeitig ein Reduktionsgas erzeugt wird, das aus dem Kopf des Einschmelzvergasers (2) abgeführt wird, wobei die Austragsvorrichtungen (7) in einen im unteren Teil des Reduktionsschachtes (1) angeordneten Staubsperrbehälter (5) münden, an den die zum Einschmelzvergaser (2) führende Rohrverbindung (11) angeschlossen ist, und der Staubsperrbehälter (5) mit einer Zuführvorrichtung (10) für Sperrgas mit gegenüber dem Gasdruck im Kopf des Einschmelzvergasers (2) erhöhtem Druck verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenschwamm im unteren Teil des Reduktionsschachtes (1) durch die Austragsvorrichtungen (7) in einen Raum (5) befördert wird, in welchem durch ein Sperrgas ein höherer Druck als im Kopf des Einschmelzvergasers (2) erzeugt wird, und daß der Eisenschwamm und das Vergasungsmittel vor ihrer Eingabe in den Einschmelzvergaser (2) miteinander vermischt und in der Mitte des Kopfes des Einschmelzvergasers (2) in diesen eingebracht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergasungsmittel vor dessen Vermischung mit dem Eisenschwamm ein Kühlgas zugesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Sperrgases und des Kühlgases jeweils von oben und durch mit Gefälle verlegte Leitungen erfolgt.

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