NL8001594A - Werkwijze voor het continu in het gestel van een hoog- oven inblazen van fijnkorrelige bruinkool. - Google Patents

Description

. ‘I*

Rheinische Braunkohlenwerke AG te Keulen/Bondsrepubliek Duitsland, en Arbed S.A. te Luxemburg.

Werkwijze voor het continu in het gestel van een hoogoven inblazen van fijnkorrelige bruinkool.

Werkwijze voor het continu inblazen van fijnkorrelige bruinkool in het gestel van een hoogoven.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het continu inblazen van fijnkorrelige bruinkool onder druk in 5 het gestel van een hoogoven door de blaasvormen of wind-• leidingen ervan.

Sedert lange tijd zijn pogingen gedaan om het cokesverbruik van een hoogoven door het toepassen van goedkopere brandstoffen en/of door het direct invoeren van reductiemiddelen in 10 de hoogoven te verminderen.

Zo is het invoeren van zware olie reeds lange tijd gebruikelijk. Verder is het bekend om reductiegasmengsels/ die overwegend uit H2 en CO bestaan, en eventueel door het regenereren van hoogovengas kunnen worden verkregen,in de hoogoven,hetzij 15 in het gestel ervan,hetzij in het ondergedeelte van de eigen-lijke hoogovenschacht in te blazen.

Het inblazen van fijnkorrelige kool , ook bruinkool, in de hoogoven is reeds lange tijd onderwerp van onderzoekingen.

Hoewel door de in de laatste jaren aanzienlijk gestegen 20 prijzen voor verwarmingsolie het toepassen van steenkool zich noodzakelijkerwijze zich steeds daar aanbiedt, waar de steenkool goedkoper dan olie ter beschikking staat, heeft het inblazen van steenkool in’de hoogoven bij het practische bedrijf ervan, tot nog toe in zeer beperkte mate plaatsgevonden.

25 Als oorzaak hiervoor is aan te voeren, dat het transport en de 80 0 1 5 84 f - 2 -ê verdeling van fijnkorrelige kool vanaf een voorraadbunker in de inblaasopening van een hoogoven met meer moeilijkheden gepaard gaat,dan dat dit het geval is bij het toepassen van een vloeibaar of gasvormig medium, zoals bij voorbeeld olie 5 of gas.

Daarbij komt nog, dat in de normale omstandigheden de voorwaarden voor een snelle en daarmede volledige omzetting in een hoogoven bij olie en gas veel gunstiger zijn, dan dat dit het geval is bij vaste brandstoffen.

10 Hierbij moet in aanmerking worden genomen, dat alleen uit kostenoverwegingen een zo volledig mogelijke omzetting van de ingevoerde brandstof noodzakelijk is.

Bovendien zou een onvolledige omzetting, meer in het bijzonder bij vaste brandstoffen, tot ernstige storingen bij het 15 bedrijf van de hoogoven kunnen leiden, bij voorbeeld door het ontstaan van roet welke de doorlaatbaarheid van de vulling van de hoogoven (ertsmengsel en toeslagstoffen) voor het reductiegas verkleint en eventueel ook in het hoogovengas aanwezig is.

20 Het laatste kan in de door het hoogovengas doorstroomde inrichtingen tot storingen aanleiding geven.

Hoewel de toepassing van bruinkoolstof als aanvullende brandstof reeds meer dan tien jaar ter discussie werd ge steld, bij voorbeeld in "neue Hütte,10. Jahrgang,Heft 12,blz. 25 708-710", is de toepassing ervan in de practijk slechts tot proefnemingen beperkt gebleven.

Dit is blijkbaar daarop terug te voeren, dat het niet gelukt is, de vragen en problemen ten aanzien van een zo volledig mogelijke omzetting van de bruinkool in het gestel van de 30 hoogoven op een afdoende wijze op te lossen.

Zo wordt in een discussiebijdrage van J. Mangelsdorf in "Le coke en sidérurgie'.' in verband met het internationale congres Charleroi, 1966 op blz 535 erop gewezen, dat met een groter wordende inzet van bruinkoolstof van bij voorbeeld 35 · 150 - -160 per ton ruwijzer, de uitwisselverhouding kf cokes/kg bruinkoolstof aanzienlijk verkleind wordt.

800 1 5 94 - 3 -

In "Erdöl, Kohle, Erdgas, Petrochemie",18, 1965,biz.112 - 118, wordt over de onderzoekingen van verbrandings- resp. vergas-singsverhouding van afzonderlijke hulpbrandstoffen in de blaas-vormen of windleidingen geschreven.

5 De opvatting komt daarin naar voren, dat de verbranding en de vergassing van fijnkool ten opzichte van aardgas en aardolie gecompliceerder en langzamer zijn, omdat deze over meerdere omzettingen verlopen en die ten dele na elkaar en ten dele naast elkaar verlopen.

10 Verder is gebleken dat slechts korrels met een doorsnede van meer dan 1 mm. in de verhittingszone volledig ontgassen, terwijl . de kleinere korrels ten gevolge van het lagere gewicht eerder met de gasstroom uit de verhittingszone worden afgevoerd.

De uitvinding beoogt de werkwijze van de in de inleiding be- 15 schreven soort zodanig uit te voeren, dat de tot nu toe op getreden moeilijkheden en onvolkomenheden ondervangen worden of tenminste vergaand worden vermeden.

Meer in het bijzonder wordt er naar gestreefd, de werkwijze zo uit te voeren, dat het hoogovenbedrijf door het toepassen van 20 fijnkorrelige bruinkool inplaats van olie of gas geen bezwaren van betekenis met zich mede brengt, doch slechts aan veranderde omstandigheden moet worden aangepast.

De omzetting voor en in de hoogoven dient zo volledig mogelijk te zijn en in korte tijd plaats te vinden.

25 De voorbehandeling van de kool voor de toepassing ervan dient eenvoudig te zijn en weinig kosten met zich mede te brengen. Verder dient de werkwijze het toepassen van een ongecompliceerde inrichting voor het inbrengen van de bruinkool in de hoogoven mogelijk te maken.

30 Voor de oplossing van deze problemen wordt volgens de uit vinding voorgesteld, dat de beginsnelheid, waarmede de stofdeeltjes na het verlaten van de toevoerleiding in de richting naar het middengedeelte van het gestel bewegen, wezenlijk lager ligt, dan de snelheid, waarmede de verhitte lucht in de 800 1 5 94 £ - 4 - blaasvorm, resp. in het gestel binnentreedt.

De snelheid van de verhitte lucht dient tenminste tweemaal zo groot te zijn als de beginsnelheid van de stofdeeltjes.

Als bijzonder doelmatig is een snelheid ervan gebleken die 5 groter is dan de terugbrandsnelheid van het bruinkoolstof, die echter minder dan 50 m/sec. , bij voorkeur minder dan 25 m/sec. bedraagt.

Het is eventueel zonder meer mogelijk, met de inblaassnelheid tot aan de terugbrandsnelheid terug te gaan, en wel tot in de 10 orde van grootte van 13 m/sec.

Een dergelijke geringe beginsnelheid, die wezenlijk lager ligt dan de ongeveer 120 - 250 m/sec. bedragende snelheid, waarmede de verhitte lucht met normaal een temperatuur van ongeveer 1000- 1200 °C door de blaasvormen of windleidingen 15 ingeblazen wordt, verlaagt de verblijftijd van de stofdeeltjes in de voor elke blaasvorm aanwezige zone, die van vaste bestanddelen min of meer vrij is.

Bij het practische bedrijf zal het er op neerkomen, dat de omzetting van het afzonderlijke bruinkooldeeltje, dat door de 20 verhitte wind door de windleiding of inblaasleiding resp. de omtrek van het gestel (de haard) in de richting van het midden ervan wordt voortbewogen, bij het bereiken van de grens van deze lege zone practisch géheel is omgezet.

Normaal wordt het bruinkoolstof door een in de zonder meer 25 '“aanwezige blaasvorm of windleiding ingeschoven lans, dus onafhankelijk van de verhitte lucht of verhitte wind, ingeblazen welke de afzonderlijke stofdeeltjes, zodra deze uit de lans in het gebied van de windleiding of de blaasvorm zijn uitgetreden, versneld en in de richting naar de binnenbegrenzing 30 van de genoemde lege zone, dus in hoofdzaak in de richting naar het midden van het gestel voortbeweegt.

Daarbij is het niet beslist noodzakelijk, dat de stofdeeltjes met de eerder genoemde snelheid uit de lans uittreden.

Dit zal slechts dan noodzakelijk zijn, waneer de lans, resp.

35 de uittredeopening ervan, nauwkeurig axiaal ten opzichte van 800 1 5 94 - 5 - blaasvorm of windleiding , resp. de stromingsrichting van de verhitte wind , verloopt.

Wanneer ook deze voorwaarde ontbreekt, kunnen de uittrede-snelheid, en daarmede eventueel de transportsnelheid binnen 5 de toevoerleiding groter zijn, daar het niet op de lansuittre- desnMheid aankomt, maar op de beginsnelheid, waarmede de bruinkooldeeltjes in de richting naar het midden van het gestel voortbewegen.

Het kan doelmatig zijn, dat de bruinkool na het verlaten van 10 de toevoerleiding (de lans) nog een zo lange weg in de blaasvorm af..te leggen heeft, dat de bruinkool. bij het binnentreden in het gestel geheel of grotendeels ontgast is en met de zuurstof van de verhitte wind of verhitte lucht is omgezet, zodat in hoofdzaak, afgezien van de vaste asdelen, gasvormige ont-15 gassings- en omzettingsproducten van de bruinkool in het ge stel binnentreden.

Dit kan bij voorbeeld daardoor worden bereikt, dat de toevoerleiding (de lans) voor de bruinkool op een geschikte afstand van de monding van de blaasvorm of de windleiding in het ge-20 stel in de blaasvorm uitmondt.

In elk geval heeft de grote relatieve snelheid tussen een deeltje en de verhitte lucht ten gevolge, dat de ontgassings-en de vergassingsproducten van het deeltje direct daarvan worden weggevoerd, zodat, 2olang een relatieve snelheid aan-25 wezig is, steeds verse verhitte wind of lucht met het deeltjes in aanraking wordt gebracht.

In de practijk is het gebleken, dat bij het handhaven van de genoemde voorwaarden, dus bij het aanwezig zijn van een groot snelheidsverschil tussen de wind enerzijds en de bruinkool 30 deeltjes anderzijds, optimale resultaten bereikt kunnen worden.

Dit blijkt bij voorbeeld daaruit, dat de uitwisselverhouding kg droge cokes / kg bruinkoolstof onafhankelijk van de bruinkoolstof hoeveelheid in kg / ton ruwijzer practisch constant blijft.

800 1 5 94 - 6 -

De bruinkool wordt daarbij volledig omgezet.

Het bedrijf van de hoogoven blijft in vergelijking met het invoeren van zware olie geheel onveranderd.

Dit maakt het mogelijk, om in geval van nood, binnen zeer 5 korte tijd, bij voorbeeld bij een storing, van de bruinkool op zware olie en omgekeerd over te schakelen, zonder dat dit op de overige bedrijfsomstandigheden van de hoogoven enige invloed zou kunnen hebben.

Alleen de samenstelling van het hoogovengas ondergaat bij 10 het toepassen van bruinkoolstof een geringe verandering in de zin van een vergroting van het H2 gehalte.

Daardoor wordt een reductie in de schacht van de hoogoven echter eerder op gunstige wijze beinvloed, zodat deze verandering in geen geval nadelig is.

15 Volgens een verder voorètel van de uitvinding kan op gunstige wijze het draaggas minder dan 4%, bij voorkeur ongeveer 3 - 1 % van de totale, door de blaasvormen (windleidingen) ingeblazen hete wind uitmaken.

Zelfs wanneer, zoals het zonder meer mogelijk zal zijn, als 20 draaggas koude lucht wordt toegepast, is de zich daaruit voortvloeiende hoeveelheid te gering om de warmtehuishouding van de hoogoven merkbaar te kunnen beïnvloeden.

Verder bestaat ook de mogelijkheid,als draaggas een gas of een gasmengsel toe te passen, en dat een reductiemiddel bevat 25 en/of in de hoogoven tot een reductiemiddel wordt omgezet.

Daarbij kan het bij voorbeeld gaan om een teruggevoerd, gereinigd hoogovengas, dat eventueel ook geregenereerd zou kunnen zijn.

Ook hier geldt, dat de hoeveelheid van het draaggas te ge-30 ring is, om de warmtehuishouding van de hoogoven merkbaar te kunnen beïnvloeden.

Aldus zijn met betrekking tot de keuze van het draaggas nauwelijks beperkingen aanwezig.

Ok bestaat de mogelijkheid, CH4, of een ander gas of gas 80 0 1 5 94 λ - 7 - mengsel toe te passen.

Zo is het bij voorbeeld denkbaar, het draaggas aan een aan de hoogoven voorgeschakelde vergassingsreactor voor de vervaardiging van het hulpreductiegas te onttrekken, waarbij 5 dit mengsel in hoofdzaak uit CO en H2 zal bestaan.

Het bruinkoolstof kan een watergehalte tot 15%, bij voorkeur 10% bezitten,hoewel ook lagere waarden, bij voorbeeld 5%, zonder meer mogelijk zijn.

Het. is echter gebleken, dat een bruinkoolstof met een water-10 gehalte van ongeveer 10% een soort optimum oplevert, omdat het drogen ervan niet te veel moeilijkheden met zich mede brengt en overigens dit watergehalte in de hoogoven geen bezwaren met zich mede brengt.

Meer in het bijzonder is de aanvullende warmtebehoefte ge-15 ring, te meer omdat deze door de hogere windtemperaturen, waarmede de wind in de hoogoven wordt ingeblazen, gecompenseerd kan worden.

Verder kan het watergehalte van de bruinkool meer in het bijzonder door de coloidale binding ervan, er toe leiden, dat 20 bij de intrede in de hoogoven door de dan plotseling tot in werking komende hoge temperatuur van bij voorbeeld 1000 .tót 1200 °C., het water explosieachtig verdampt en gezamelijk met de eveneens explosieachtig uitgedreven vluchtige bestanddelen de toch al kleine koolkorrels uiteen doet springen, zo-25 dat het specifieke oppervlak groter wordt met als gevolg, dat de omzetting wordt versneld.

Gunstig is verder, dat in elk geval bij een watergehalte van 10% en bij een windtemperatuur van omstreeks 1100 °C., zeer aanzienlijke hoeveelheden bruinkoolstof, welke tenminste over-30 eenkomen met de op gebruikelijke wijze ingespoten zware olie- hoeveelheden, ingeblazen kunnen worden zonder dat een noemens waardige zuurstofverrijking van de verhitte wind voor het bereiken van een storingsvrije omzetting noodzakelijk is.

800 1 5 94 , - 8 -

Er kunnen ook al naar gelang de bedrijfsvoering van de hoogoven tot 1500 kg bruinkoolstof van de eerder beschreven soort of structuur per uur en blaasvorm in het gestel worden ingeblazen.

5 In afhankelijkheid van de heersende omstandigheden is het mogelijk, 350 kg bruinkoolstof (net een vochtigheid van 10%) per ton cokes in het gestel van de hoogoven in te blazen.

Eventueel bestaat de mogelijkheid, het draaggas-bruinkoolstof-mengsel onmiddellijk voor de uittrede in de blaasvorm , resp.

10 in het gestel van de hoogoven, een draaiende beweging te geven om aldus een nog intensievere vermenging met de verhitte wind en een nog grotere relatieve snelheid tussen deze verhitte wind en het afzonderlijke koolstofdeeltje te bewerk^ stelligen.

15 Noodzakelijk zal dit echter onder normale omstandigheden niet zijn.

De korrelgrootte van het bruinkoolstof dient in het algeméén kleiner dan lmm. te zijn.

Bijzonder gunstig is het, wanneer tenminste 50%, bij voorkeur 20 65% van het bruinkoolstof een korrelgrootte heeft van minder dan 0,1 mm. en mogelijkerwijze minder dan 5% een korrelgrootte bezit van meer dan 0,5 mm.

De gelijkmatigheid van de korrels van het bruinkoolstof zal in elk geval gunstig werken en dit zowel met betrekking tot 25 het transport als met betrekking tot de omzetting in het gestel van de hoogoven.

800 1 5 94

Claims (14)

1. Werkwijze voor het continu inblazen van fijnkorrelige bruinkool onder druk in het gestel van een hoogoven door de blaasvormen of windleidingen ervan, met het kenmerk, dat de aanvangssnelheid, waarmede de stofdeeltjes na het verlaten 5 van de toevoerleiding naar het midden van het gestel toebe- wegen, wezenlijk lager ligt dan de snelheid, waarmede de verhitte wind of lucht in.de blaasvorm, resp. in het gestel binnentreedt.

2. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de snel- 10 heid van de stofdeeltjes groter is dan de terugbrandsnelheid, doch echter minder dan 50 m/sec, en bij voorkeur minder dan 25 m/sec. bedraagt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de bruinkool in de blaasvorm tenminste grotendeels ontgast en 15 omgezet wordt.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het draaggas minder dan 4% en bij voorkeur 3-1% van de gezamelijke, door de blaasvorm ingeblazen verhitte wind uitmaakt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als draaggas gecomprimeerde koude lucht wordt toegepast.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat als draaggas een gas of gasmengsel wordt toegepast, dat een reductiemiddel bevat en/of in de hoogoven tot 25 een reductiemiddel wordt omgezet.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat als draaggas voor het bruinkoolstof een teruggevoerd, gereinigd, ho.ogovengas wordt toegepast. S00 1 5 94 V * - 10 -

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het hoogovengas is geregenereerd.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het bruinkoolstof een watergehalte bezit 5 tot 15%,en bij voorkeur tot 10%.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de door het watergehalte van de bruinkool benodigde aanvullende warmtebehoefte door een overeenkomende aanvullende bruinkoolstof hoeveelheid of door een verhoging van de windtemperatuur 10. wordt gecompenseerd.

11. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het draaggas-bruinkool-mengsel onmiddellijk voor het uittreden in de blaasvorm, resp. in het gestel, in een draaiende beweging wordt gebracht.

12. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat bruinkoolstof wordt toegepast waarvan de korrel-grootte in hoofdzaak onder 1 mm doorsnede ligt.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat tenminste 50%,bij voorkeur 65% van het stof een korrelgrootte 20 heeft van minder dan 0,1 mm doorsnede.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat minder dan 5% van het bruinkoolstof een korrelgrootte heeft van meer dan 0,5 mm doorsnede. 800 1 5 94