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EP0296188B1 - Verfahren und vorrichtung zum einbringen von zusatzstoffen in einen schacht- bzw. kupolofen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum einbringen von zusatzstoffen in einen schacht- bzw. kupolofen Download PDF

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EP0296188B1
EP0296188B1 EP88900009A EP88900009A EP0296188B1 EP 0296188 B1 EP0296188 B1 EP 0296188B1 EP 88900009 A EP88900009 A EP 88900009A EP 88900009 A EP88900009 A EP 88900009A EP 0296188 B1 EP0296188 B1 EP 0296188B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
additive
furnace
combustion air
shaft
stream
Prior art date
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EP88900009A
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English (en)
French (fr)
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EP0296188A1 (de
Inventor
Rolf Rietzscher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georg Fischer AG
Original Assignee
Georg Fischer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP0296188A1 publication Critical patent/EP0296188A1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B1/16—Arrangements of tuyeres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for introducing at least one additive, in particular an energy source, into a shaft or Cupola furnace in which combustion air is blown into a furnace shaft via nozzles.
  • the invention also relates to the use of the method and the device for the purposes of disposal.
  • a method for introducing at least one additive, in particular an energy source, into a blast furnace is known.
  • the additive is fed into the combustion air flow and brought with it into the furnace shaft, the additive being sucked into the furnace by the combustion air by generating a negative pressure directly at the point of exit of the additive into the combustion air flow.
  • This condition can lead to blockages in the coal dust supply part.
  • the device proposed for carrying out the method according to claim 5 is characterized by at least one additional injector nozzle which is arranged in the feed line for the additive.
  • the figure shows a furnace wall 1 of a (not shown) shaft or cupola furnace, in which the fired material is fed in at the upper end of the shaft.
  • the fuel passes through the preheating zone, which is heated by the fuel gases, and finally reaches the combustion zone below.
  • a number of supply lines are arranged circumferentially in the combustion zone of the shaft, via which the combustion zone is supplied with hot air.
  • This hot air which also serves as an oxidizing agent, occurs very quickly, i.e. generally into the firing zone at a speed between 200 and 300 m / s.
  • An insert 2 preferably made of a metallic material with a through channel 2a, is arranged in the furnace wall 1.
  • An injector nozzle 7 is arranged in the supply duct 3. The injector nozzle 7 is charged with a provided additive via a feed pipe 4. It is an open funding system that works without the support of funding. Only a metering device, not shown, ensures the continuous supply of the additive.
  • An insert 5 is provided in the through channel 2a.
  • the passage cross section of the insert 5 widens from a smallest radius 6 to the openings 5a and 5b.
  • the end of the injector nozzle reaching into the furnace extends into the area of the narrowest cross-section of the through-channel of the insert 5.
  • a constant negative pressure is created under continuous flow conditions. This negative pressure leads to a suction effect, so the additive supplied via the injector nozzle 7 is, as it were, sucked out of the nozzle in the vacuum region. Since the speed of the hot wind flowing around the injector nozzle is increased in the area of the cross-sectional constriction, the additive is conveyed into the combustion zone of the furnace shaft at the speed of the hot wind.
  • the injector system 8 can have a plurality of nozzle arrangements in series, at least one nozzle arrangement working with external wind or assisted by compressed air and the compressed air being able to be preheated.
  • the suction system described can be operated continuously without problems and can also be loaded with different consistencies, such as fine dust and granules.
  • coal dust, granules up to a grain size of 10 mm can be used as additives.
  • the process also allows the use of problematic substances that have to be burned at certain temperatures so as not to pollute the environment with undesired emissions.
  • the use of the method and the device according to the invention can lead to a reduction in the conventional proportion of fuel, e.g. Coke, lead from 30% and more.
  • the system described is also suitable for the disposal of pollutants.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von mindestens einem Zusatzstoff, insbesondere eines Energieträgers in einen Schacht-bzw. Kupolofen, bei dem Verbrennungsluft über Düsen in einen Ofenschacht geblasen wird. Die Erfindung betrifft aber auch die Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung für Zwecke der Entsorgung.
  • Die Einbringung von Zusatzstoffen in einen Kupolofen ist allgemein bekannt. Dabei werden zwei Ziele verfolgt, nämlich die Verringerung des Verbrauchs metallurgischen Kokses sowie die Steuerung des Betriebes eines Kupolofens.
  • Bie den bekannten technischen Hilfsmitteln zur Injektion von Zusatzstoffen in einen metallurgischen Prozessablauf stellt man fest, dass infolge einer Doppelwirkung des Druckabfalls und des Anstiegs der Temperatur an der Austrittstelle des Injektors, die zur Einbringung vorgesehenen Zusatzstoffe nur in einem ungenügenden Ausmass in den Verbrennungsraum des Kupolofens eingebracht verden können.
  • Aus der DE-OS 31 09 111 ist eine Anlage zum Eingeben von Kohle in metallurgische Prozessgefässe mit einer Vielzahl von Einblasstellen und einer entsprechenden Anzahl von zu den Einblasstellen führenden Injektionsleitungen bekannt. Um die Unregelmässigkeiten beim Einbringen von feinkörnigem Brennstoff in einen beispielsveise Kupolofen zu vermeiden, sind bei dieser Anlage die Injektionsleitungen je mit umfangreichen Regel- und Steuereinrichtungen versehen. Zudem verden die feinkörnigen Brennstoffe in den Zuführrinnen mittels eines Fördermediums bis zum Eintritt in den Verbrennungsraum geleitet.
  • Aus der DE-PS 154585 ist ein Verfahren zum Einbringen von mindestens einem Zusatzstoff insbesondere eines Energieträgers in einen Hochofen bekannt. Dabei wird der Zusatzstoff in den Verbrennungsluftstrom geleitet und mit diesem in den Ofenschacht gebracht, wobei durch Erzeugen eines Unterdruckes unmittelbar an der Austrittsstelle des Zusatzstoffes in den Verbrennungsluftstrom der Zusatzstoff von der Verbrennungsluft in den Ofen gesaugt wird.
  • Dieser Vorschlag, der aus dem Jahr 1903 stammt, konnte in der Folge nicht industriell verwertet verden.
  • Das Einsaugen alleine reicht nicht, denn:
    • a) durch Aenderung des inneren Ofenwiderstandes der Unterdruck zusammenbrechen kann
    • b) durch bestimmte Regelvorgänge im Abgassystem ein Gegendruck aufgebaut werden kann, wodurch der Unterdruck im Saugrohr zusammenbricht.
  • Dieser Zustand kann zu Verstopfungen im Kohlenstaubzuleitungsteil führen.
  • Um die bekannten aufwendigen und hochempfindlichen Steuerund Regelmechanismen zu vermeiden und dennoch eine kontinuierlich gleichmässige Zuführung von Energieträgern in einem metallurgischen Verbrennungsprozess zu gewährleisten, hat sich die Anmelderin die Aufgabe gestellt, die bekannten Einrichtungen zu vereinfachen bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, bei dem eventuell auftretende Druckänderungen durch Wirksamwerden eines zusätzlichen Injektorsystems ausgeglichen werden.
  • Die zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Einrichtung nach Anspruch 5 ist gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche Injektordüse, die in der Zufuhrleitung für den Zusatzstoff angeordnet ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
  • Anhand der beiliegenden Figur wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Die Figur zeigt eine Ofenwand 1 eines (nicht dargestellten) Schacht- oder Kupolofens, bei denen das Brenngut am oberen Ende des Schachtes aufgegeben wird. Das Brenngut durchläuft die von den Brenngasen beheizte Vorwärmzone und gelangt schliesslich in die darunterliegende Brennzone. In der Brennzone des Schachtes sind umfangsmässig eine Reihe von Zuführleitungen angeordnet, über welche die Brennzone mit Heissluft beschickt wird. Diese Heissluft, die gleichzeitig als Oxydationsmittel dient, tritt sehr schnell, d.h. im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit zwischen 200 und 300 m/s in die Brennzone ein.
  • Ein Einsatz 2, vorzugsweise aus einem metallischen Material mit einem Durchgangskanal 2a ist in der Ofenwand 1 angeordnet. Eine Zuführleitung 3, die für die Zuführung von Heissluft bzw. Heisswind in die Brennzone bestimmt ist, mündet in einer Ausnehmung des Einsatzes 2. Eine Injektordüse 7 ist in dem Zuführkanal 3 angeordnet. Die Injektordüse 7 wird über ein Zuführrohr 4 mit einem vorgesehenen Zusatzstoff beschickt. Es handelt sich dabei um ein offenes Fördersystem, das ohne Unterstützung eines Fördermittels arbeitet. Lediglich eine nicht dargestellte Dosiereinrichtung sorgt für die kontinuierliche Zuführung des Zusatzstoffes.
  • Im Durchgangskanal 2a ist ein Einsatz 5 vorgesehen. Der Durchgangsquerschnitt des Einsatzes 5 erweitert sich von einem kleinsten Radius 6 bis zu den Oeffnungen 5a und 5b.
  • Das in den Ofen reichende Ende der Injektordüse reicht in den Bereich des engsten Querschnittes des Durchgangskanals des Einsatzes 5. An der Querschnittverengung, die durch den Durchmesser 6 definiert ist, entsteht bei kontinuierlichen Strömungsverhältnissen ein konstanter Unterdruck. Dieser Unterdruck führt zu einer Saugwirkung, sodass der über die Injektordüse 7 zugeführte Zusatzstoff im Unterdruckbereich gleichsam aus der Düse gesaugt wird. Da im Bereich der Querschnittsverengung die Geschwindigkeit des die Injektordüse umströmenden Heisswindes erhöht wird, wird der Zusatzstoff mit der Geschwindigkeits des Heisswindes in die Brennzone des Ofenschachtes befordert.
  • Damit eventuell auftretende Aenderungen der Druckverhältnisse nicht zu Verstopfungen führen, muss die Anlage mit einem zusätzlichen Injektorsystem 8 unterstützt werden, um zu gewährleisten, dass eine eingestellte Zusatzstoffmenge, z.B. Kohlenstoff- (C), immer die Brennzone im Ofen erreicht. Das Injektorsystem 8 kann mehrere Düsenanordnungen in Serie aufweisen, wobei mindestens eine Düsenanordnung mit Fremdwind bzw. pressluftunterstützt arbeitet und die Pressluft vorgewärmt werden kann.
  • Das beschriebene saugende System kann ohne Probleme kontinuierlich betrieben und regeltechnisch auch mit unterschiedlichen Konsistenzen, wie Feinstäube und Granulate beschickt werden.
  • Beim beschriebenen Verfahren können als Zusatzstoffe Kohlenstaub, Granulate bis zu einer Korngrösse von 10 mm verwendet werden. Das Verfahren erlaubt es auch Problemstoffe, die unter bestimmten Temperaturen verbrannt werden müssen, um nicht durch unerwünschte Emission die Umwelt belasten, zu verwenden.
  • Die Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung kann zu einer Reduktion des herkömmlichen Brennstoffanteils, z.B. Koks, von 30% und mehr führen.
  • Das beschriebene System ist auch für die Entsorgung von Schadstoffen geeignet.
  • Bei der Entsorgung von Schadstoffen ist gedacht (und teilweise auch bereits erfolgreich erprobt) an:
    • Calcium-Karbid-Schlacke
    • Giesserei-Altsande und Kernabfälle
    • Filterstäube, aus Kupolöfen, Abschlagstellen und weiteren Anfallstellen
    • Schleifstäube, ölhaltige Späne
    • und andere eigene, d.h. in der Giesserei anfallende Deponie- und Problemstoffe
    • wie aber auch Schadstoffe Fremder (Flugasche, Altöle) oder eine Kombination aus beiden, eigener und fremder Schadstoffe, z.B.
    • voll-saugfähige Brennstoffe, wie Petrolkoks oder Graphit mit flüssigen Abfällen getränkt (z.B. Kondensator-Oel), oder Abfallstäube und phenolhaltige oder
    • kohlenwasserstoff-haltige Problemstoffe vermischt mit Flugasche oder ölhaltigen Deponiestoffen.

Claims (10)

1. Verfahren zum Einbringen von mindestens einem Zusatzstoff, insbesondere eines Energieträgers, in einen Schacht- bzw. Kupolofen, bei dem Verbrennungsluft über Düsen in den Ofenschacht geblasen wird, wobei der Zusatzstoff in den Verbrennungsluftstrom eingeleitet und mit diesem in den Ofenschacht gebracht wird, wobei durch Erzeugung eines Unterdruckes unmittelbar an der Austrittsstelle des Zusatzstoffes in den Verbrennungsluftstrom der Zusatzstoff in den Ofenschacht gesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, eventuell auftretende Druckänderungen durch Wirksamwerden eines zusätzlichen Injektorsystems ausgeglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck durch eine Querschnittsverengung im Durchgangskanal in der Ofenwand erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen, des Zusatzstoffes mit dem Verbrennungsluftstrom in den Ofenschacht eine Injektordüsenanordnung zur Aufrechterhaltung des Unterdruckes verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff ein Brennstoff ist, insbesondere Kohlenstaub, Granulate mit einer Korngrösse bis 10 mm.
5. Einrichtung zum Einbringen von mindestens einem Zusatzstoff, insbesondere eines Energieträgers, in einen Schacht- bzw. Kupolofen, bei dem Verbrennungsluft über Düsen in den Ofenschacht gelangt, wobei in der Wand des Ofenschachtes mindestens eine Zufuhrleitung für den Verbrennungsluftstrom vorgesehen ist, in der ein querschnittverengender Einsatz angeordnet ist, in die eine Injektordüsenanordnung mündet, mittels welcher der Zusatzstoff in den Verbrennungsluftstrom einbringbar ist und die eine von der Verbrennungsluft umströmte Rohrleitung aufweist, deren ein Ende mit einem Vorratsbehälter für den Zusatzstoff verbunden ist und deren anderes Ende in den Verengungsbereich des Einsatzes hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zusätzliche Injektordüse in der Zufuhrleitung für den Zusatzstoff angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsenanordnungen in Serie angeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Düsenanordnung mit Fremdwind arbeitet.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine pressluftunterstützte Düsenanordnung vorgesehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressluft vorgewärmt ist.
10. Verwendung des Verfahrens und der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Entsorgung von Problemstoffen.
EP88900009A 1986-12-24 1987-12-23 Verfahren und vorrichtung zum einbringen von zusatzstoffen in einen schacht- bzw. kupolofen Expired - Lifetime EP0296188B1 (de)

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CA (1) CA1337958C (de)
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CZ (1) CZ285238B6 (de)
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DE (1) DE3769142D1 (de)
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