DE4328164C2

DE4328164C2 - Verfahren zur thermisch-metallurgischen Entsorgung von Reststoffen bei der Herstellung von Roheisen in einem koksbeheizten Schachtofen

Info

Publication number: DE4328164C2
Application number: DE19934328164
Authority: DE
Inventors: Jens Dr Ing Lahr; Werner Dipl Ing Kaulbars; Klaus Dr Ing Scheidig
Original assignee: E S C H ENGINEERING SERVICE CE
Current assignee: E S C H ENGINEERING SERVICE CE
Priority date: 1993-08-21
Filing date: 1993-08-21
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2013-08-22
Also published as: DE4328164A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermisch-metallurgischen Entsorgung von Reststoffen bei der Herstellung von Roheisen in einem koksbeheizten Schachtofen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannt ist, im Hoch- und Kupolofen unter Einsatz von Heißwind und Koks flüssiges Roh- bzw. Gußeisen zu erzeugen. Es besteht grundsätzlich die Aufgabe den auf die erzeugte Eisenmenge bezogenen Koksverbrauch zu minimieren, dabei jedoch die erforderliche Temperatur und chemische Zusammensetzung des Eisens zu gewährleisten. Die größte Anwendungsbreite fanden als dafür geeignete technische Maßnahmen die Erhöhung der Windtemperatur, Sauerstoffanreicherung des Windes und der Einsatz von in die Windformen eingebrachten Zusatzbrennstoffen.

Das Einblasen heißer reduzierender Gase im Bereich der Windformen und darüber ist bekannt. So wird z. B. nach der DE-OS 17 83 065 ein aus Gichtgas durch CO₂-Wäsche gewonnenes Kreislaufgas gemeinsam mit Sauerstoff den Windformen zugeführt. Dieses Verfahren wird weiter durch die DE-AS 22 61 766 verbessert, die zusätzliche Formen an der Rast beschreibt, mit deren Hilfe eine weitere Menge an Reduktionsgas eingeblasen wird, um zu ermöglichen, daß das für den Hochofen vorteilhafte Temperaturprofil eingestellt wird.

Bekannt ist ebenfalls, daß mit Hilfe von Hoch- und Kupolöfen Reststoffe entsorgt werden. Diese werden über die Sinterherstellung, als Briketts in den Möller oder mit dem Wind in den Ofen eingebracht. Dabei wirken sich naturgemäß deren chemische und physikalische Eigenschaften sowie deren spezifische Menge auf den Stoff- und Wärmehaushalt des Ofens aus. Durch fehlende ausreichende Kompensationsmöglichkeiten sind die so umsetzbaren Mengen stark eingeschränkt.

Die Kostenvorteile einer Entsorgung insbesondere problematischer Reststoffe mit Hilfe von Aggregaten, die eine Ware herstellen, liegen jedoch auf der Hand. Metallurgische Schachtöfen erscheinen dabei aufgrund der typischen reduzierenden Atmosphäre und hoher Temperaturen besonders geeignet, da gute Chancen bestehen, ohne spezielle zusätzliche Reinigungseinrichtungen relevante Emissionsvorschriften einzuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Verfahren zur Entsorgung von Reststoffen bei der Herstellung von Roheisen in einem koksbeheizten Schachtofen zu zeigen, das es ermöglicht, den Wärmehaushalt in der Schmelzzone des koksbeheizten Schachtofens praktisch ohne Verzögerung zu steuern und dabei die Möglichkeiten des koksbeheizten Schachtofens zur thermisch-metallurgischen Entsorgung von Reststoffen zu nutzen.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß im Bereich der Windformen oder/und darunter ein in Zusammensetzung, Menge und Temperatur geregeltes, aus mindestens einem Brennstoff durch Reaktion mit Sauerstoff oder/und Luft und erforderlichenfalls unter Zusatz von Wasser oder Wasserdampf hergestelltes Gas eingeleitet wird und/oder daß dem Koksbett direkt durch die Außenwand des Schachtofens feste grobkörnige bis stückige oder/und feste pulverförmige oder/und gasförmige oder/und flüssige Stoffe zugeführt werden.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird erreicht, daß durch die Zusammensetzung des hergestellten Gases, die durch die Verhältnisse der Mengen vom zugeführtem Brennstoff, Sauerstoff oder/und Luft und Wasser oder Dampf bestimmt wird sowie durch die Menge des Gases, bezogen auf die erzeugte Roheisenmenge, der Stoffhaushalt und damit auch der Wärmehaushalt des Koksbettes und der darüberliegenden Zonen des koksbeheizten Schachtofens beeinflußt wird und daß die zugeführten festen, gasförmigen oder/und flüssigen Stoffe, die zu entsorgenden Stoffe, wie z. B. Altöl oder Klärschlamm, aber auch die die Technologie des koksbeheizten Schachtofens gestaltenden Stoffe, wie z. B. Siliziumkarbid, sein können, im Rahmen des Stoff- und Wärmehaushalts des Koksbettes umgesetzt werden, wobei das Gas so in Menge, Zusammensetzung und Temperatur erzeugt wird, daß der Stoff- und Wärmehaushalt des Koksbettes und der darüberliegenden Zonen des Schachtofens gemäß den technologischen Erfordernissen des Schachtofenprozesses eingestellt wird. So ist es z. B. möglich, Koks des Koksbettes mit erhöhter Intensität zu verbrennen oder aber auch durch Einstellen entsprechender reduzierender Bedingungen des erzeugten Gases einen Teil der durch die Koksverbrennung in der Zone der Einführung des Heißwindes erzeugten Wärme durch das heiße reduzierende Gas zu ersetzen und somit den Koksverbrauch aus dem Koksbett zu senken. Zur Koksersparnis kommt es ebenfalls wenn die zugeführten Stoffe Kohlen- oder/und Wasserstoff enthalten. Grundsätzlich können dabei als Sonderfälle der erfindungsgemäßen Verfahrensweise die alleinige Zuführung der Stoffe und die alleinige Zuführung des Gases technisch vorteilhaft sein.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß als Brennstoff ein Gemisch aus verschiedenen Brennstoffen, insbesondere auch mit verschiedenen Aggregatzuständen verwendet wird. Dadurch wird erreicht, daß die Möglichkeiten, die Zusammensetzung und/oder die Temperatur des Gases optimal einzustellen, weiter verbessert werden.

Besonders effizient wird diese Ausgestaltung, wenn als Brennstoff ein Gemisch aus einem wasserstoffarmen, wie z. B. Anthrazitstaub, und einem wasserstoffreichen Brennstoff verwendet wird. Dabei werden durch Variation der Anteile dieser Brennstoffe unterschiedliche CO- und H₂-Anteile im Gas bei einem gewünschten Energieeintrag eingestellt, wobei durch die Verwendung des wasserstoffreichen Brennstoffes, wie z. B. Erdgas oder Braunkohlenstaub, in Verbindung mit Wasserdampf durch die Wahl entsprechender Mengenverhältnisse unterschiedliche Temperaturen des Gases bestimmt werden können.

Außerdem wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gezeigt, daß dem Koksbett die festen grobkörnigen bis stückigen Stoffe direkt durch die Außenwand des Schachtofens oberhalb der Zuführung des Gases eingegeben werden. Durch diese Verfahrensweise wird erreicht, daß sowohl Energieträger als auch zu entsorgende grobkörnige bis stückige Reststoffe dem Koksbett zugeführt werden und in diesem nach unten bewegt werden, dabei verbrennen bzw. aufschmelzen, durch die hohen Temperaturen bis zu ihren elementaren Bestandteilen gespalten werden und in das Abgas, das Roheisen bzw. die Schlacke des koksbeheizten Schachtofens übergehen.

Weiterhin wird das Verfahren vorteilhaft ausgestaltet, indem dem Koksbett die festen pulverförmigen oder/und gasförmigen oder/und flüssigen Materialien gemeinsam mit dem Gas oder im Bereich der Zuführung des Gases zugeführt werden. Durch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden pulverförmige oder/und gasförmige oder/und flüssige Energieträger oder auch Reststoffe dem Koksbett zugeführt, wo sie sich mit dem Gasstrom aufwärts bewegen und während des Durchströmens durch das Koksbett in ihre chemischen Elemente aufgespalten werden und in das Abgas, das Roheisen bzw. die Schlacke übergehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des unteren Teiles eines Kupolofens der mit Windformen 1 einer Gaszuführung 2 einer Einrichtung für die Zuführung von Shreddermüll 3 und einer in der Gaszuführung 2 angeordneter Einrichtungen 4 für die Zuführung von Staub aus der Staubreinigung des Kupolofens ausgestattet ist. Das Gas wird in Gaserzeugungsreaktoren 5 hergestellt, die es ermöglichen, aus Erdgas, Sauerstoff und Wasserdampf ein Gas mit einem breiten Bereich der chemischen Zusammensetzung und auch der Temperatur zu erzeugen. Die Zusammensetzung des Gases und die Mengen an Shreddermüll und an Staub aus der Staubreinigung werden anhand einer Massen- und Wärmebilanzrechnung des Koksbettes und des gesamten Kupolofens ständig bestimmt.

Bezugszeichenliste

1 Windformen
2 Gaszuführung
3 Zuführung von Shreddermüll
4 Einrichtungen für die Zuführung von Staub
5 Gaserzeugungsreaktoren.

Claims

1. Verfahren zur thermisch-metallurgischen Entsorgung von Reststoffen bei der Herstellung von Roheisen in einem koksbeheizten Schachtofen, der mit in dessen Gestell angeordneten Windformen und einem darunter befindlichen Abstich ausgestattet ist, wobei unterhalb der Windformen ein Koksbett von flüssigem Roheisen und flüssiger Schlacke durchsickert wird, gekennzeichnet dadurch, daß im Bereich der Windformen oder/und darunter ein in Zusammensetzung, Menge und Temperatur geregeltes, aus mindestens einem Brennstoff durch Reaktion mit Sauerstoff oder/und Luft und erforderlichenfalls unter Zusatz von Wasser oder Wasserdampf hergestelltes Gas eingeleitet wird und/oder daß dem Koksbett direkt durch die Außenwand des Schachtofens feste grobkörnige bis stückige oder/und feste pulverförmige oder/und gasförmige oder/und flüssige Stoffe zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Brennstoff ein Gemisch aus verschiedenen Brennstoffen, insbesondere auch mit verschiedenen Aggregatzuständen, verwendet wird.

3. Verfahren einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Brennstoff ein Gemisch aus einem wasserstoffarmen und einem wasserstoffreichen Brennstoff verwendet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß dem Koksbett die festen grobkörnigen bis stückigen Stoffe direkt durch die Außenwand des Schachtofens oberhalb der Zuführung des Gases zugeführt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß dem Koksbett die festen pulverförmigen oder/und die gasförmigen oder/und die flüssigen Stoffe gemeinsam mit dem Gas oder im Bereich der Zuführung des Gases zugeführt werden.