DE3345107C2

DE3345107C2 -

Info

Publication number: DE3345107C2
Application number: DE19833345107
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl.-Ing. Janusch; Kurt Dipl.-Ing. Leoben At Stift
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1983-01-19
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1987-07-09
Also published as: AT376243B; SE8307240L; SE8307240D0; JPS59140316A; DE3345107A1; ATA16883A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmel zen von zumindest teilweise reduziertem Eisenerz, insbeson dere Eisenschwamm, in einem Einschmelzvergaser, in welchem aus eingebrachter Kohle und eingeblasenem O₂-haltigen Gas die zum Schmelzen des reduzierten Materials erforderliche Wärme und ein Reduktionsgas erzeugt werden.The invention relates to a method for melting zen at least partially reduced iron ore, in particular iron sponge, in a melter gasifier, in which the heat required for melting the reduced material and a reducing gas are generated from introduced coal and injected O ₂ -containing gas.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise der DE-OS 28 43 303 zu entnehmen. Derartige Reduktionsverfahren wurden insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von schlecht oder nicht verkokbaren Kohlenstoffträgern entwickelt. Derartige Verfahren sollten insbesondere dort Vorteile bringen, wo der anlagentechnische Aufwand eines Hochofens auf Grund geringer benötigter Mengen nicht sinnvoll erscheint, oder die Verfüg barkeit von metallurgischem Koks nicht gegeben ist. Bei der bekannten Verfahrensweise wird dem Vergaserkopf des Ein schmelzvergasers Kohle zugeführt, welche mit einem ca. 1200° C heißen Gas in Kontakt gelangt, wobei sie schlagartig getrocknet und entgast wird. Diese Reaktion läuft derart schnell ab, daß die Kohlenstücke weitgehend zerplatzen und zu einem erheblichen Teil zu Koks ausreagieren. Dieser gebildete Koks wird durch Sauerstoff vergast, der über Düsen in den Einschmelzvergaserunterteil eingeblasen wird. Die Strömungs geschwindigkeit muß hierbei im Vergaser so gewählt werden, daß eine stabile Wirbelschicht aufrechterhalten bleibt. Die Temperatur des Wirbelbettes beträgt hierbei je nach Kohlenart und Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen 1300-1800°C, wobei bei niedrigen Temperaturen die schmelzmetallurgischen Bedingungen nicht im erforderlichen Ausmaß erreicht werden. Das Entgasungsverhalten von unbehandelter Kohle ist je nach verwendeter Kohle überaus unterschiedlich, und es treten auch korngrößenabhängige Unterschiede auf. Je nach Art der verwendeten Kohle sind mehr oder minder große Anteile an flüchtigen Bestandteilen in der Kohle enthalten, und alle diese Faktoren beeinträchtigen die Ausbildung einer stabilen Wirbelschicht.Such a method is for example the DE-OS 28 43 303. Such reduction processes were especially with regard to the use of bad or developed non-coking carbon carriers. Such Procedures should be particularly advantageous where the plant engineering effort of a blast furnace due to lower quantities does not seem reasonable, or the availability availability of metallurgical coke is not given. In the known procedure is the carburetor head of the one melting gasifier supplied coal, which with an approx. 1200 ° C hot gas comes in contact, causing it to abruptly is dried and degassed. This reaction runs like this quickly that the pieces of coal largely burst and close react a substantial part to coke. This educated Coke is gasified by oxygen that flows through nozzles in the Melting carburetor lower part is blown. The flow speed must be selected in the carburetor so that a stable fluidized bed is maintained. The The temperature of the fluidized bed is depending on the type of coal and residual volatile constituents 1300-1800 ° C, where at low temperatures the melt metallurgical Conditions cannot be achieved to the extent necessary. The degassing behavior of untreated coal depends on Coal used varies greatly, and it also occurs grain size dependent differences. Depending on the type of Coal used are more or less large proportions volatile components contained in the coal, and all these factors affect the formation of a stable Fluidized bed.

Vom Gehalt an flüchtigen Bestandteilen werden sowohl der Ent- und Vergasungsverlauf als auch die Gasmenge sowie die erreichbare Teilverbrennungstemperatur in der Wirbelschicht beeinflußt. Die Höhe der Teilverbrennungstemperatur bestimmt das Einschmelzen des Eisenträgers zu flüssigem Metall und Schlacke. Mit Kohlen, die einen Gehalt an flüchtigen Bestand teilen über 25% waf (= in wasser- und aschfreier Substanz) aufweisen, kann die für den Schmelzprozeß erforderliche Höhe der Teilverbrennungstemperatur nicht mehr erreicht werden. Die Ursache hierfür ist in stark endothermen Spaltreaktionen der flüchtigen Bestandteile zu CO und H₂ zu suchen. Darüber hinaus entstehen bei Kohlen mit hohen Anteilen an flüchtigen Bestandteilen hohe, im Gesamtprozeß nicht direkt verwertbare Gasmengen.The content of volatile constituents influences both the degassing and gasification process as well as the amount of gas and the achievable partial combustion temperature in the fluidized bed. The level of the partial combustion temperature determines the melting of the iron carrier into liquid metal and slag. With coals that have a volatile content of more than 25% waf (= in water and ash-free substance), the level of the partial combustion temperature required for the melting process can no longer be achieved. The reason for this is to be found in strongly endothermic cleavage reactions of the volatile constituents to CO and H ₂ . In addition, large quantities of gas, which cannot be directly used in the overall process, are produced in the case of coals with high volatile constituents.

Die bei dem in der DE-OS 28 43 303 beschriebenen Reduk tionsschmelzverfahren verwendbaren Kohlen beschränken sich daher auf Kohlequalitäten, die unter den vorgenannten Werten an flüchtigen Bestandteilen liegen. Steinkohle mit höheren Gehalten an flüchtigen Bestandteilen scheiden daher für den vorbeschriebenen Verwendungszweck für einen Direkteinsatz aus.The Reduk described in DE-OS 28 43 303 Coal usable by the melting process are limited therefore on coal grades below the aforementioned values are due to volatile components. Hard coal with higher Volatile constituents are therefore excluded for the use as described above for direct use out.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, auch Kohlen mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen verwenden zu können, die nicht direkt eingesetzt werden können, wobei bei einem Verfahren der eingangs genannten Art eine von Inhomogenitäten weitgehend freie Wirbelschicht unabhängig von der Qualität der einzusetzenden Kohle erzielt werden soll. The invention now aims to coals with one Volatile content to be able to use the cannot be used directly, with a method of the type mentioned one of inhomogeneities largely free fluidized bed regardless of quality the coal to be used is to be achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung in der Verwendung einer Steinkohle mit mehr als 25% an flüchtigen Bestandteilen in waf-Zustand, welche verkokt oder weitgehend von flüchtigen Anteilen befreit wurde, mit ihrer fühlbaren Wärme aus der Verkokung und mit einer Körnung von 0 bis 30 mm in einem Einschmelzvergaser zum Schmelzen von zumindest teilweise reduziertem Eisenerz.To achieve this object, the invention consists in Use hard coal with more than 25% volatile Components in waf condition, which are coked or largely was freed from volatile parts, with their palpable Heat from coking and with a grain size of 0 to 30 mm in a melter gasifier for melting at least partially reduced iron ore.

Die Teilentgasung mittels Verkokung muß soweit geführt werden, daß der Gehalt des Kokses an flüchtigen Bestandteilen den Erfordernissen des Gesamtprozesses sowohl hinsichtlich der Reduktion als auch dem Einschmelzen optimal entspricht. Die je nach Kohlenart erforderliche Vorbehandlung, nämlich eine Teilentgasung durch Verkokung, ist so zu führen, daß der Energieaufwand für das Gesamtverfahren möglichst gering ist. Durch die bevorzugte Verwendung eines Herdofens vor dem Einbringen der Kohle in den Einschmelzvergaser wird zwar ein gewisser apparativer Mehraufwand geleistet. Diesem Mehrauf wand stehen aber die Vorteile einer einstellbaren und gleich bleibenden Qualität des in den Einschmelzvergaser gelangenden heißen Kokses gegenüber. Durch diese Verkokung läßt sich sowohl die Korngröße als auch der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen der einzusetzenden Kohlen den Erfordernissen des nachfolgenden Einschmelzvergasungsprozesses in günstiger Weise anpassen. Vor allen Dingen die Abtrennung von flüch tigen Anteilen bedingt in der Folge geringere Inhomogenitäten in der Ausbildung der Wirbelschicht im Vergaserkopf und damit reproduzierbare Verfahrensbedingungen für das Erschmelzen von Roheisen. Ein dem Einschmelzvergaser vorgeschalteter Herdofen erlaubt es weiters, die weitgehend von flüchtigen Anteilen befreite Kohle mit einer Eigenwärme in den Einschmelzvergaser einzubringen, wodurch sich eine Verbesserung der Energiebi lanz ergibt und ein Teil der für die Verkokung aufgewendeten Energie unmittelbar weiterverwendet werden kann. Da im Einschmelzvergaser hohe Mengen an Reduktionsgasen gebildet werden, welche in der Folge mit Brennern verbrannt werden können, ist es möglich, durch die Kombination des Herdofens mit dem nachgeschalteten Einschmelzvergaser die gesamte erforderliche Energie aus dem Einschmelzvergaser zu beziehen. In vorteilhafter Weise werden die Reduktionsgase aus dem Einschmelzvergaser zumindest teilweise zum Beheizen des Herdofens verwendet, wobei die große Menge an im Einschmelz vergaser entstehenden Reduktionsgase durchaus die erforder liche Menge überschreiten kann.The partial degassing by means of coking has to be carried out so far that the coke's volatile content the requirements of the overall process both with regard to the reduction as well as the melting corresponds optimally. The pretreatment required depending on the type of coal, namely partial degassing by coking must be carried out so that the Energy expenditure for the overall process is as low as possible. Due to the preferred use of a stove before Introducing the coal into the melter is indeed a certain additional equipment expenditure. This extra However, the advantages of an adjustable and equal wall the lasting quality of the gas entering the melter hot coke. This coking can both the grain size and the volatile content Components of the coal to be used meet the requirements of the subsequent smelting gasification process in cheaper Customize way. Above all, the separation from flüch The resulting shares result in lower inhomogeneities in the formation of the fluidized bed in the carburetor head and thus reproducible process conditions for the melting of Pig iron. A stove upstream of the melter gasifier it also allows the largely volatile components liberated coal with its own heat in the melter gasifier bring in, which results in an improvement in the energy lanz results and part of the coking Energy can be used immediately. Since in Melting gasifier formed high amounts of reducing gases which are subsequently burned with burners can, it is possible by combining the stove with the downstream melter, the whole to obtain the required energy from the melter. The reducing gases are advantageously removed from the Melting gasifier at least partially for heating the Stove used, with the large amount of in the smelting carburetor reducing gases are absolutely necessary amount may exceed.

Für die Ausbildung einer weitgehend homogenen Wirbel schicht im Entgasungsreaktor ist es vorteilhaft, wenn die Körnung des im Herdofen hergestellten Kokses auf 0-30 mm eingestellt wird. In bevorzugter Weise wird die Körnung des Kokses von 5-25 mm eingestellt, wodurch die Homogenität der Wirbelschicht weiter verbessert wird. Eine derartige Einstellung der Körnung vermeidet einen zu hohen Feinstkoksaustrag aus der Wirbelschicht des Einschmelz vergasers in das aus dem Einschmelzvergaser abgeführte heiße Reduktionsgas. Dadurch wird die Menge des in den Einschmelz vergaser zurückzuführenden Feinstmaterials kleingehalten.For the formation of a largely homogeneous vertebra layer in the degassing reactor, it is advantageous if the Grain of the coke produced in the hearth furnace to 0-30 mm is set. The grain size of the Coke set from 5-25 mm, which ensures the homogeneity of the Fluidized bed is further improved. Such one Grain setting avoids a too high Very fine coke discharge from the fluidized bed of the melt carburetor into the hot discharged from the melter Reducing gas. This will reduce the amount of meltdown carburetor to be recycled fine material.

In geeigneter Weise wird so vorgegangen, daß die Stein kohle mit mehr als 25% an flüchtigen Bestandteilen im waf-Zustand (Wasser-aschefrei) im Herdofen auf Temperaturen von 600-1000°C, insbesondere 800°C, gebracht und im erforderlichen Ausmaß von den flüchtigen Bestandteilen befreit wird. Ein auf derartigen Temperaturen befindlicher Koks kann hierbei unmittelbar in den Einschmelzvergaser eingebracht werden, ohne daß es zu einem schlagartigen Zerplatzen und damit zu einer Beeinträchtigung der im Ein schmelzvergaser gebildeten Wirbelschicht kommt.Appropriately, the stone is used coal with more than 25% of volatile components in the waf condition (water-ash free) in the stove to temperatures of 600-1000 ° C, especially 800 ° C, brought and in required amount of volatiles is released. One at such temperatures Coke can be put directly into the melter be introduced without causing an abrupt Bursting and thus impairing the in melt gasifier-formed fluidized bed comes.

Zur Verbesserung der Energiebilanz des vorgeschlagenen Verfahrens kann das beim Verkoken anfallende Gas für die Erzeugung der bei dem Verfahren erforderlichen elektrischen Energie, die für die Sauerstofferzeugung, den Antrieb von Kompressoren u. a. Bedarfsquellen benötigt wird, verwendet werden. Darüber hinaus kann das Abgas der Reduktionsstufe sowie allenfalls noch vorhandenes Überschußgas aus dem Einschmelzvergaser für die Stromerzeugung verwendet werden. To improve the proposed energy balance The gas produced during coking can be used for the Generation of the electrical required in the process Energy required for the production of oxygen, the drive of Compressors and a. Sources of need is used will. In addition, the exhaust gas of the reduction stage and any excess gas from the Smelting gasifier can be used for power generation.

Schließlich läßt sich noch eine weitere Verbesserung der Energiebilanz dadurch erzielen, daß die Abhitze aus dem Herdofen zum Vorwärmen des in den Einschmelzvergaser einge blasenen O₂-haltigen Gases verwendet wird.Finally, a further improvement in the energy balance can be achieved in that the waste heat from the hearth furnace is used for preheating the O ₂ -containing gas blown into the melter gasifier.

Weitere Vorteile bei der Verfahrensführung und der Energiebilanz ergeben sich dadurch, daß der bei der Verkokung anfallende Feinkoks in der Körnung 0-5 mm, sowie der aus dem Abgas des Einschmelzvergasers in der nachgeschalteten Gasreinigung anfallende Koksstaub gemeinsam mit der Einsatz kohle brikettiert und dem Einschmelzvergaser wieder zugeführt wird, sowie dadurch, daß der bei der Verkokung anfallende Feinkoks in der Körnung 0-5 mm, sowie der aus dem Abgas des Einschmelzvergasers in der nachgeschalteten Gasreinigung anfallende Koksstaub mittels Reduktionsgas in den Einschmelzvergaser, vorzugsweise in der Nähe der Sauer stoffdüsen, geblasen wird.Further advantages in the conduct of the process and Energy balance result from the fact that the coking accruing fine coke in the grain size 0-5 mm, as well as from the exhaust gas of the melter in the downstream Gas cleaning resulting coke dust together with the use coal briquetted and fed back to the melter is, and in that the coking Fine coke in the grain size 0-5 mm, as well as from the exhaust gas of the Melting gasifier in the downstream gas cleaning resulting coke dust by means of reducing gas in the Smelting gasifier, preferably near the Sauer fabric nozzles, is blown.

Durch die Kombination einer Verkokungsstufe mit einem Einschmelzvergaser ergibt sich eine Verfahrensführung, die sowohl hinsichtlich des Energieaufwandes als auch des metal lurgischen Verfahrensablaufes der bisherigen Verfahrensfüh rung überlegen ist. Die im Einschmelzvergaser ablaufenden schmelzmetallurgischen Prozesse werden durch die Verwendung von Steinkohlenkoks in vorteilhafter Weise beeinflußt. By combining a coking stage with a Melting gasifier results in a procedure that both in terms of energy consumption and metal lurgical procedure of the previous procedure tion is superior. The ones running in the melter metallurgical processes are by using influenced by hard coal coke in an advantageous manner.

Claims

1. Use hard coal with more than 25% volatile constituents in the waf state, which are coked or was largely freed from volatile components with their sensible heat from the coking and with a grain size of 0 up to 30 mm in a melter for melting at least partially reduced iron ore.

2. Use according to claim 1, characterized in that the grain size of the coke is adjusted from 5 to 25 mm.

3. Use according to claim 1 or 2, characterized records that the coke produced in coking in the grain size 0-5 mm, as well as that from the waste gas of the smelting carburetor occurring in the downstream gas cleaning Coke dust briquetted together with the coal and the Smelting gasifier is fed again.

4. Use according to claim 1, 2 or 3, characterized records that the coke produced in coking in the grain size 0-5 mm, as well as that from the waste gas of the smelting carburetor occurring in the downstream gas cleaning Coke dust by means of reducing gas in the melter gasifier, preferably in the vicinity of the oxygen nozzles.