DE4407230C2 - Verfahren zur stofflichen Verwertung von festen Reststoffen in einem koksbeheizten Schachtofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stofflichen Verwertung von festen Reststoffen in einem koksbeheizten Schachtofen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es ist bekannt, daß feste Stoffe, insbesondere auch feste Reststoffe, Hochöfen und Kupolöfen sowohl von oben als Möllerbestandteil oder/und über die Windformen bzw. Düsen mittels pneumatischer Förderung zugeführt werden. Diese Verfahrensweisen sind in vielen Fällen völ­ lig ausreichend.

Organische Stoffe, insbesondere Plaste, dürfen jedoch mit dem Möller nicht zugeführt werden, da die beim Absinken in der Möllersäule einsetzende allmähliche Erwärmung dazu führen würde, daß giftige gasförmige Zerfallsprodukte entstehen und vom Gichtgas aufgenommen würden. Die so entstehende Belastung des Gichtgases durch entsprechende Reinigungsverfah­ ren zu beseitigen wäre unwirtschaftlich.

Alternativ ist es möglich derartige Reststoffe in einen feinkörnigen Zustand zu versetzen und sie pneumatisch zu den Windformen bzw. Winddüsen zu fördern. Diese verfahrenstechnische Lösung behebt die Nachteile der Zugabe mit dem Möller, da hinreichende Verweilzeiten in der Hochtemperaturzone gewährleistet werden. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß es für verschiedene feste Reststoffe, z. B. Shredderleichtfraktion, relativ aufwendig ist, diese in einen feinkörnigen und pneumatisch förderfähigen Zustand zu versetzen.

Um diese Aufgabe zu lösen, wurde vorgeschlagen (B. Niemöller "Nutzung von Altkunststoffen als Reduktionsmittel im Hochofenprozeß" Vortrag auf der Kunststoffrecycling-Umweltfach­ konferenz, 10. u. 11. Mai 1993, Frankfurt/Main) mittels einer "degradativen Extrusion" die festen organischen Reststoffe zu verflüssigen und anstelle von Heizöl an Hochöfen einzusetzen. Zusätzlich entsteht dabei die vorteilhafte Möglichkeit der vorherigen Chlorabspaltung. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß sie verfahrenstechnisch und energetisch und damit auch wirtschaftlich besonders aufwendig erscheint. Ferner muß mit nicht verflüssigbaren Rück­ ständen gerechnet werden, die wiederum zu entsorgen wären. Erhöhte Anforderungen an die zum Einsatz gelangenden Kunststoffe schränken die Anwendbarkeit dieser technischen Lehre ein.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein Verfahren zur Verwertung von festen Reststoffen in einem koksbeheizten Schachtofen, das es ermöglicht, die festen Reststoffe, ohne diese vorher in einen pneumatisch förderfähigen Zustand zu versetzen, direkt in die Hochtemperaturzone des koksbeheizten Schachtofens einzuführen.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die festen Reststoffe einem bekannten koksbeheizten Schachtofen, in dessen Unterteil Düsen zur Zuführung eines sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels angeordnet sind, zugeführt werden, wobei die festen Reststoffe in bekannter Weise verdichtet und zu einem Strang geformt werden und daß erfindungsgemäß der Strang sowie zusätzliche pumpfähige Stoffe mittels einer Rohrleitung der Hochtemperaturzone des Schachtofens durch eine der Düsen oder in deren Bereich durch die Wand des Schachtofens zugeführt werden. Durch die erfindungs­ gemäße Verfahrensweise wird erreicht, daß der Strang, sobald er aus der Rohrleitung austritt, insbesondere durch die Strahlungswärme erhitzt wird und an der Oberfläche die aus dieser Erhitzung und/oder der Anwesenheit von Sauerstoff resultierenden Vorgänge wie Vergasung, Verbrennung, Schmelzen, Verdampfung stattfinden. Dabei wird durch entsprechende Dimen­ sionierung des Rohrquerschnittes erreicht, daß der Strang mit einer Geschwindigkeit austritt, die der Umsetzung des Stranges dank der aufgeführten Vorgänge entspricht. Somit wird gewährleistet, daß die mit dem Strang zugeführten Reststoffe, insbesondere organische Rest­ stoffe, mit hinreichender Zeitdauer hohen Temperaturen ausgesetzt sind, die den vollständigen Abbau der organischen Reststoffe garantieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch vorteilhaft ausgestaltet, daß der Strang in Abhängigkeit vom Volumenstrom des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels dosiert wird. Dadurch wird erreicht, daß die Intensität der Zuführung des Stranges der Intensität der Prozes­ se in dem Schachtofen angepaßt wird, da es sich zeigt, daß diese Intensität wesentlich vom Volumenstrom des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels bestimmt wird.

Eine besonders effiziente Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Strang im Verlaufe seiner Bewegung zum Schachtofen, zweckmäßigerweise unmittelbar nach der Bildung des Stranges, einer Querschnittsvergrößerung unterzogen wird. Dadurch wird erreicht, daß, insbesondere dann, wenn während des Betriebes des Schachtofens die Zuführung des Stranges unterbrochen wird, ein dichter Verschluß der Rohrleitung gegen aus dem Schachtofen in die Rohrleitung eindringendes Gas gewährleistet wird, da infolge des ent­ stehenden Differenzdruckes der Strang entgegen seiner Flußrichtung in den durch die z. B. konische Querschnittsvergrößerung ausgebildeten Sitz gepreßt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, indem der Strang durch eine Rohrleitung mit gegenüber dem Strangquerschnitt vergrößerter Querschnittsfläche geführt wird. Durch diese Verfahrensweise wird erreicht, daß die Reibung zwischen Strang und Rohrleitung minimiert wird. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßig in dem Teil der Rohrleitung zur Anwendung kommen, in dem der Strang in hinreichendem Maße nicht mehr plastisch verformbar ist.

Dadurch, daß der Rohrleitung zusätzlich pump­ fähige Stoffe zugeführt werden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Reibung zwischen Strang und Rohrleitung herabgesetzt. Außerdem wird dadurch ein zusätzlicher Energieeintrag in den Schachtofen oder/und die Entsorgung eines flüssigen Rest­ stoffes zusätzlich ermöglicht.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn gasförmige oder flüssige Stoffe in den Bereich der Zuführung des Stranges in die Hochtemperaturzone des Schachtofens mittels einer die Austrittsöffnung der Rohr­ leitung umschließenden Ringdüse eingeblasen werden. Durch diese Verfahrensweise wird ermöglicht, auf Veränderungen der Zusammensetzung der mit dem Strang zugeführten Rest­ stoffe, so sie durch Veränderungen der Parameter des Schachtofenprozesses erkennbar sind, unverzüglich und mit unverzüglicher Wirkung ausgleichend zu reagieren.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin erreicht, indem Sauerstoff in den Bereich der Zuführung des Stranges in die Hochtemperaturzone des Schacht­ ofens mittels einer die Austrittsöffnung der Rohrleitung umschließenden Ringdüse eingeblasen wird. Dadurch wird es möglich, den für Verbrennungs- oder Vergasungsprozesse erforderli­ chen Sauerstoff dort zur Verfügung zu stellen wo er unmittelbar einer Reaktion zugeführt wird. Ferner wird durch eine entsprechende Dosierung des Sauerstoffes die Vollständigkeit der Verbrennung beeinflußt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des unteren Teiles eines koksbeheizten Kupol­ ofens, der mit Winddüsen 1 ausgestattet ist. Unmittelbar vor den Winddüsen 1, die aus einer Heißwindringleitung 2 über Heißwindstichleitungen 3 mit Heißwind versorgt werden, bildet sich die Schmelzzone 4 aus. Eine Rohrleitung 5 wird, wie Fig. 2 zeigt, zur Winddüse 1 durch die Wand der Heißwindstichleitung 3 geführt und endet im Austrittsquerschnitt der Winddü­ se 1.

Mittels der Rohrleitung 5 wird Shredderleichtfraktion aus einem Bunker 6 zugeführt. Zu die­ sem Zweck ist im Bunkerauslauf 7 ein Schneckenförderer 8 angeordnet, der die Shredder­ leichtfraktion in die Rohrleitung 5 drückt. Es können hierfür auch vorteilhaft andere technische Mittel zur Verdichtung fester Stoffe, wie z. B. eine Kolbenpresse, zum Einsatz kommen. Die Shredderleichtfraktion wird mittels der Rohrleitung 5 dem Austrittsquerschnitt der Winddüse 1 zugeführt. Hier tritt die Shredderleichtfraktion aus und wird durch die in der Schmelzzone 4 herrschenden hohen Temperaturen stark erhitzt. Dank der Anwesenheit des Sauerstoffes aus dem Heißwind findet eine thermische und chemische Zersetzung zu einfachen chemischen Verbindungen oder elementaren Stoffen statt, die entweder in die Schlacke des Kupolofenpro­ zesses eingebunden werden oder in das Gichtgas übergehen. Zur Beeinflussung dieses Prozes­ ses, insbesondere um Schwankungen in der Zusammensetzung der Shredderleichtfraktion aus­ zugleichen, werden in Ringkanälen 9 und 10 Erdgas bzw. Sauerstoff dem Austrittsquerschnitt der Rohrleitung 5 zugeführt. Fig. 3 zeigt eine unmittelbar nach dem Schneckenförderer 8 angeordnete konische Matrize 11, in der sich der infolge der Verdichtung erhitzte plastische Strang auf einen größeren Durchmesser ausdehnt. Kommt es zum Stillstand des Schneckenför­ derers, so kühlt sich der Strang an dieser Stelle ab. Durch die Druckdifferenz zwischen Heiß­ wind und Bunker 6 anstehender Heißwind kann nicht zum Bunker strömen, da dies durch den konischen Sitz des Stranges in der Matrize verhindert wird. Weiterhin zeigt Fig. 3 eine in der Rohrleitung 5 angeordnete Querschnittsvergrößerung 12 und einen nachfolgenden Stutzen 13 zur Zuführung von Altöl. Beide Maßnahmen dienen dazu, den Reibungswiderstand des Stran­ ges in der Rohrleitung zu verringern. Sie sind dort in der Rohrleitung 5 angeordnet, wo der Strang infolge Abkühlung erstarrt ist. Es kann erforderlich sein, zwischen der Matrize und der Querschnittsvergrößerung 12 die Rohrleitung 5 zu kühlen, um mit Sicherheit zu erreichen, daß an der Querschnittsvergrößerung 12 der Strang erstarrt ist.

Bezugszeichenliste

1 Winddüsen
2 Heißwindringleitung
3 Heißwindstichleitungen
4 Schmelzzone
5 Rohrleitung
6 Bunker für Shredderleichtfraktion
7 Bunkerauslauf
8 Schneckenförderer
9 Ringkanal zur Zuführung von Erdgas
10 Ringkanal zur Zuführung von Sauerstoff
11 konische Matrize
12 Querschnittsvergrößerung
13 Stutzen zur Zuführung von Altöl

Claims (6)

1. Verfahren zur stofflichen Verwertung von festen Reststoffen in einem koksbeheiztem Schachtofen, in dessen Unterteil Düsen zur Zuführung eines sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels angeordnet sind, wobei die festen Reststoffe verdichtet und zu einem Strang geformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Rohrleitung, der Strang sowie zusätzlich pumpfähige Stoffe der Hochtemperaturzone des Schachtofens durch eine der Düsen, oder in deren Bereich, durch die Wand des Schachtofens zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang in Abhängigkeit vom Volumenstrom des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels dosiert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer in der Rohrleitung angeordneten, sich in Flußrichtung des Stranges im Querschnitt erweiterten Matrize der Strang beim Austritt aus der Matrize mit einem größeren Querschnitt, als beim Eintritt in die Matrize ausgebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang durch eine Rohrleitung mit sich vergrößernder Querschnittsfläche geführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gasförmige oder flüssige Stoffe in den Bereich der Zuführung des Stranges in die Austrittsöffnung der Rohrleitung umschließenden Ringdüse eingeblasen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff in den Bereich der Zuführung des Stranges in die Hochtemperaturzone des Schachtofens mittels einer die Austrittsöffnung umschließenden Ringdüse eingeblasen wird.