Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Reaktionsgefäßes zur Stahlherstellung bei dem Sauerstoff, oder sauerstoffhaltige Gase sowohl von unten in das Schmelzbad eingeblasen, als auch von oben als

vorgeheizter Heißwind auf das Schmelzbad mit einer

Heißwindlanze geblasen wird, wobei der Heißwindlanze über eine Heißwindleitung mit einer Heißwindguelle verbunden ist, sowie Stahlkonverteranordnung selbst, gemäß

Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 9.

Bei der Stahlherstellung in Reaktionsgefäßen, wie bspw in Konvertern wird sowohl Roheisen als auch Schrott als Einsatzmaterial verwendet. Zusätzlich kann aber auch im Direktreduktionsverfahren hergestellter sogenannter Eisenschwamm in Form von DRI (Direct Reduced Iron) oder

HBI (Hot Briquetted Iron) eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist aus der EP 1 920 075 Bl bekannt. Ein weiteres Verfahren ist aus der DE 43 43 957 AI bekannt, bei welchem in der Betriebsphase des Konverters Brennstoffe, Sauerstoff enthaltende Gase und

Eisenrohstoffe, auch Schrott eingeführt werden, und die Reaktionsgase oberhalb der Schmelze im Gasraum des

Konverters mit oxidierenden Gasen nachverbrannt werden. Die dabei entstehende Wärme wird auf die Schmelze übertragen. Zusätzlich wird über Bodendüsen Sauerstoff und/oder Brennstoffe zugeführt.

Soweit ist die Kombination der bodenseitigen Einblasung Sauerstoff sowie die Aufblasung von Heißwind auf die Schmelze als solche bekannt. Unter Heißwind wird ein aufgeheiztes sauerstoffhaltiges Gas verstanden. Das Gas ist typischerweise aus den

Hauptkomponenten Sauerstoff, Stickstoff und Argon zusammengesetzt. Der Sauerstoffgehalt liegt im Bereich von normaler Luft (21%) und kann durch Anreicherung mit Sauerstoff Gehalte von bis zu 50%, vorzugsweise 35% erreichen. Als Heißwind kann aber auch ein Synthesegas verstanden werden, das bspw. aus den Abgasen einer

Verbrennungsreaktion eines Brennstoffs wie zum Beispiel Hochofengas, Koksgas, Konvertergas, Erdgas oder eines gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffs mit Luft gewonnen wird. Der 02-Gehalt des Synthesegases lässt sich durch die Luftzahl der Verbrennung und eine ggfs .

gleichzeitige Anreicherung der Verbrennungsluft mit Sauerstoff und/oder der Vermischung der

Verbrennungsabgase mit reinem Sauerstoff einstellen. Ein solchermaßen erzeugtes Synthesegas weist neben den o.g. Kompnenten noch zusätzlich Gehalte C02 und Wasser als Produkte der Verbrennung auf . Bekanntermaßen wird die Wärmebilanz des chargenweise geführten Konverterprozesses aus der Zieltemperatur beim Abstich bestimmt. Vermöge der Roheisentemperatur und chemischen Zusammensetzung des Roheisens, der

Eigenschaften aller weiteren Einsatzstoffe, der im

Verlauf der Charge frei gesetzten und verbrauchten

Reaktionswärmen sowie der Zielanalyse des Rohstahls bei Abstich wird die Zieltemperatur bei Abstich durch Zugabe einer wohl definierten Menge an Kühlmitteln wie z.B Schrott oder Eisenschwamm anvisiert. Diesen anvisierten Betriebspunkt nennt man den autothermen Punkt des

Verfahrens . Ausgehend von einer bestimmten Zieltemperatur und damit von einem eingestellten Verhältnis von Roheisen zu Kühlmittel, verschiebt sich dieser autotherme Punkt, bei ansonsten gleichen Randbedingungen, für höhere

Abstichtemperaturen hin zu einer niedrigeren

Kühlmittelrate und bei einer niedrigeren

Abstichtemperatur hin zu einer höheren Kühlmittelrate. Wesen dieser autothermen Prozessführung ist, dass die dem Prozess zur Verfügung stehende Gesamtenergie in erster Linie aus der Temperatur und Zusammensetzung des

Roheisens definiert ist, dass das Verhältnis von Roheisen zu Kühlmittel durch den autothermen Punkt vorgegeben ist.

Im Gegensatz zu dieser autothermen Prozessführung spricht man von allothermer Prozessführung, wenn man dem Prozess zusätzliche Eneriegeträger in Form von bspw Siliziumoder Aluminiumträgern oder Kohle zuführt . Durch die Zugabe solcher externer Energieträger lässt sich nun das Verhältnis von Roheisen zu Kühlmittel aktiv aus dem autothermen Punkt heraus in Richtung einer geringeren Roheisenrate bzw. höheren Kühlmittelrate verschieben. Für diese Verschiebung muss genau so viel Energie von außen zugegeben werden, wie für das Aufschmelzen des

zusätzlichen Schrottes erforderlich ist. In diese

Energiebilanz geht ebenfalls ein, zu welchem Anteil die von außen zugeführte Energie auch tatsächlich im

Konverterprozess ausgenutzt werden kann.

Aufgrund der vorherrschenden hohen Reaktionstemperaturen sowie der Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Eisenbades, reagiert der im Prozess umgesetzte Kohlenstoff zwar vollständig bis zum Kohlenmonoxid (CO) , Kohlendioxid (C02) entsteht aber nur in geringem Umfang. Dies

bedeutet, dass ein großer Teil der sowohl autotherm als auch allotherm für den Gesamtprozess zu Verfügung gestellten Energie in Form von heißem CO das

Reaktionsgefäß verlässt. Zwar wird diese Energiemenge nach dem heutigen Stand der Technik aufgefangen und nutzbar gemacht und steht für ausgelagerte Prozesse zur Verfügung. Für den Kernprozess der Stahlherstellung ist dieser Energieanteil aber verloren.

Für einen effizienten Herstellungsprozess muss jedoch die vollständige Energiebilanz, d.h. sowohl die im

Frischprozess entstehende Wärme, als auch die als

Heißwind eingebrachte Wärme, sowie die Wärmeaufzehrung durch die Zugabe von Schrott (oder einem anderen

Kühlmittel) mitberücksichtigt werden.

Ferner ist zu berücksichtigen, dass am Markt die

Rohstoffe wie Eisenerze und Kohle von hinreichender Qualität einerseits, sowie Schrott andererseits zeitweise verknappen. Hierbei folgen die Verfügbarkeits- und

Preisschwankungen bei Kohle und Erz regelmäßig anderen Zyklen als dies für Schrott der Fall ist. Daraus entsteht die Bedingung, Stahlerzeugungsprozesse dieser Rohstoffläge anzupassen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Stahlherstellung aus Roheisen und Schrott im Konverter dahingehend weiter zu entwickeln, dass eine konstant hohe Rohstahlmenge bei reduziertem Roheiseneinsatz erzeugt werden kann. Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die

kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Im Hinblick auf eine Konverteranordnung als

Reaktionsgefäß ist die gestellte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 9 gelöst.

Weitere diesbezügliche Ausgestaltungen sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kern der verfahrensgemäßen Erfindung besteht darin, dass der Heißwind auf eine Temperatur zwischen 500°C und 1400°C, vorzugsweise 1200°C aufgeheizt und dem Prozess als externer (allotherm-analoger) Wärmebeitrag gesteuert zugegeben wird, womit freiwerdendes Kohlenmonoxid über den Heißwind exotherm effektiver nachverbrannt und die frei werdende Energie auf das Schmelzbad übertragen wird, derart, dass durch den marginalen allotherm-analogen Wärmebeitrag die autotherme Prozessrate in Richtung einer höheren Kühlmittel- bzw Schrottrate verschoben wird. Es hat sich also herausgestellt, dass man die

üblicherweise mit dem Abgas ausgetragene Energiemenge nur in geringem Maße für den Kernprozess nutzbar machen kann, indem man das hoch CO-haltige Prozessgas direkt im

Reaktionsgefäß mit reinem Sauerstoff nachverbrennt.

Überraschenderweise wurde daher weiterhin festgestellt, dass sich dieser Energieanteil aus der Nachverbrennung im Reaktionsgefäß genau dann erheblich steigern lässt, wenn für die Nachverbrennung Heißwind verwendet in der

Verfahrensgemäß beschriebenen Weise verwendet wird.

Dieser Effekt wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgenutzt und hierdurch ein großer Teil der im

Prozessgas enthaltenen Energie für den Kernprozess nutzbar gemacht. Hierdurch verschiebt sich der

authotherme Punkt erheblich in Richtung einer höheren Kühlmittelrate. D.h. es kann bspw mehr Schrott eingesetzt werden .

Mit der Erfindung wird also gezielt über einen, gemessen an der im gesamten Prozess erzeugten autothermen Wärme nur marginalen zusätzlichen Wärmeenergiebeitrag eine erhebliche Steigerung des autothermen Wirkungsgrades erzielt. Dieser marginale, in Bezug auf das

Reaktionsgefäß von extern zugeführte, und somit als allotherm-analoger Energiebeitrag bezeichneter

Wärmebeitrag erhöht dabei die fahrbare Schrott- oder Kühlmittelrate .

In diesem Zusammenhang ist die gesteuerte Beeinflussung der Temperatur und der zugeführten Windmassen durch den Heißwind dabei genau diejenige Stellgröße, mit der die angestrebte Schrott- und/oder Kühlmittelrate gezielt in der oben beschriebenen Weise erhöht wird.

Die Erfindung greift dabei auch die Erkenntnis auf, dass bei Verwendung von Heißwind eine höhere und energetisch effektivere Nachverbrennung erzielt werden kann, als bei der Verwendung von reinem Sauerstoff für die

Nachverbrennung. Dies führt dann dazu, dass bei

gleichbleibender Stoffbilanz bei der Umwandlung von Roheisen zu Stahl im Reaktionsgefäß, vorzugsweise in einem Konverter, mehr Energie für den eigentlichen

Stahlherstellungsprozess zur Verfügung steht. Mit der vorliegenden Erfindung wird erzielt, dass nun ein höherer Anteil des ansonsten im Prozessgas ausgetragenen

Kohlenmonoxids im Reaktionsgefäß, also vorzugsweise im Konverter, nachverbrannt und die dabei frei werdende

Wärme auf das Schmelzbad übertragen wird. Hierdurch steht eine höhere Energie für den Prozess zur Verfügung. Dies wird in erfindungsgemäßer Weise durch die nur marginale von extern zugeführte Wärmeenergie erzielt, die als allotherm-analoger Wärmebeitrag bezeichnet wird. Aber genau dieser nur marginale Wärmebeitrag verschiebt den autothermen Arbeitspunkt des Prozesses deutlich in

Richtung einer höheren Kühlmittelrate. Mit anderen Worten wird durch einen nur kleinen externen Wärmebeitrag der autotherme Arbeitspunkt des Gesamtprozesses ganz

erheblich verschoben, indem durch den nur kleinen

Wärmebeitrag die Nachverbrennung ganz erheblich

effektiver wird.

D.h. die Wärmebilanz im Reaktionsgefäß steigt nicht nur um den Beitrag der externen Wärmezufuhr (allotherm- analog) , denn dieser ist nur marginal, sondern um einen weit überproportionalen autothermen Wärmebeitrag, und genau dieser wird durch die erfindungsgemäße Betriebsweise der verbesserten Nachverbrennung nunmehr erschlossen.

Im Ergebnis bewirkt eine auf die erfindungsgemäße Weise nur kleine zugeführte Wärmemenge, dass die zur Verfügung stehende Gesamtenergie nun zu einem erheblich höheren Teil für den Konverterprozess selbst und nicht für nachgelagerte Prozesse ausgenutzt wird. Für den

Konverterprozess wird hierdurch eine entsprechende

Verschiebung des autothermen Punktes hin zu höheren

Kühlmittel- und geringeren Roheiseneinsätzen erreicht.

In Bezug auf die in der Gesamtreaktionswärme vorliegende Wärmemenge, lässt sich der Prozess aber durch die genaue Steuerung einer dazu relativ kleinen, und damit gut steuerbaren Initialwärme sehr genau beeinflussen.

Diese genannte zusätzliche autotherme Energiemenge kann dann dazu verwendet werden, dass größere Schrottmengen mit aufgeschmolzen werden können. Auch andere Kühlmittel für die Schmelze sind möglich. Auch kann bspw der Einsatz von Eisenschwamm erhöht werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass der Prozess sich auch bei allothermer Prozessführung mit

Einsatz von Kohle als externem Energieträger vorteilhaft führen lässt, indem auch hier die durch die besagte Nachverbrennung des Kohlenmonoxids gewonnene zusätzliche Wärme auf das Schmelzbad übertragen wird, und die zugeführte Kohle besonders effektiv ausgenutzt wird.

Durch den gezielten Einsatz der gesteuerten Zufuhr von Heißwind lässt sich die Effektivität der gesamten

Verbrennung, bestehend aus der Umsetzung des Kohlenstoffs mit reinem Sauerstoff sowie der Nachverbrennung mit Heißwind optimal einstellen. Dies gilt gleichermaßen für die Umsetzung von im Metallbad gelösten Kohlenstoff wie für den von außen in Form von Kohle zugeführten

Kohlenstoff. Da die als externer Brennstoff eingeleitete Kohle in der Regel kalt zugeführt wird, lässt sich die heißwindunterstützte Verbrennung exakt auf die jeweiligen Prozessbedingungen optimieren. Durch die hohe

energetische Ausnutzung der eingeleiteten Kohle steht auch betriebssicher die notwendige Wärme zur Verfügung, für die Zufuhr dieser KALTEN Brennstoffe. D.h. auch der im Übrigen durch zugeführte Brennstoffe allotherme

Energieanteil wird so effektiver nutzbar. In alternativer Ausgestaltung ist angegeben, dass alternativ zur Zuführung von Kohle Erdgas zugeführt wird.

Weiterhin ist vorteilhaft angegeben, dass der Prozess auch mit konstanter Kühlmittelmenge gefahren und die erforderliche Energiemenge durch eine variabel

nachgeführte Kohlenmenge gesteuert werden kann.

Die Blasposition der Heißwindlanze ist

oberhalb des Schmelzbades und innerhalb des

Oberkonverters positioniert. Gegenüber einer Position außerhalb des Konverters oberhalb der Konvertermündung kann so, falls erforderlich, die Strahlausbreitung des Heißwindstrahls optimiert werden. Weiterhin wirkt sich eine Position der Lanzenspitze innerhalb des Konverters positiv auf die Abschirmung der Schallemissionen aus, die in erheblichem Umfang an der Mündung der Heißwindlanze entstehen können. Allerdings macht eine Position der Lanzenspitze innerhalb des Konvertergefäßes erforderlich, dass die gesamte Heißwindlanze in Lanzenrichtung verfahrbar ist, damit sich die Lanze soweit zurückziehen lässt, dass sich die Lanzenspitze außerhalb des

Konvertergefäßes und insbesondere außerhalb des

Drehkreises des Konvertergafäßes befindet. Nur so lässt sich das Konvertergeäß in die zum Chargieren und

Entleeren erforderlichen Positionen drehen, ohne die Heißwindlanze zu beschädigen.

Weiterhin ist erforderlich, dass der von oben auf das Schmelzbad aufgeblasene Heißwind über einen direkt am hinteren Ende der Heißwindlanze eingreifenden

Heißwindanschluss geführt wird, welcher die feststehende Heißwindleitung mit der in der Einfahrhöhe verfahrbaren Heisswindlanze verbindet. In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Heißwindlanze mit einer Bewegungsrichtung entlang Ihrer Längsrichtung in den Konverter eingefahren wird, und dass der von oben auf das Schmelzbad aufgeblasene Heißwind über einen direkt am oberen Ende einer Heißwindlanze eingreifenden Heißwindanschluss geführt wird, welcher eine feststehende Heißwindleitung mit der in der

Einfahrhöhe variablen Heisswindlanze verbindet.

Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die

Heißwindlanze mit einer Bewegungsrichtung entlang Ihrer Längrichtung zu einer Position oberhalb der oberen

Öffnung des Konverters gefahren wird, und dass der von oben auf das Schmelzbad aufgeblasene Heißwind über einen direkt am oberen Ende einer Heißwindlanze eingreifenden Heißwindanschluss geführt wird, welcher eine feststehende Heißwindleitung mit der in der Einfahrhöhe variablen Heisswindlanze verbindet. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Heißwindlanze insbesondere entlang der

Längsachse aus heißwindseitig gemufften Rohrstücken besteht .

Auf diese Weise kann die Heißwindleitung sowie der

Heißwindverschluss aber auch die äußere Lanze räumlich festehend sein, während sich die Heißwindlanze im Inneren zur Kompensation der auf der Heißwindseite entstehenden thermischen Ausdehnung ungehindert ausdehnen kann.

Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die

Heißwindlanze über die Heißwindleitung von einem

stationären und kompakt ausgebildeten Pebble Heater gespeist wird, bei dem der erzeugte Heißwind

kaltwindseitig mit Sauerstoff angereichert wird.

Ein Pebble Heater ist ein intermittierend betriebener Regenerator. Wie bei Regeneratoren üblich, unterscheidet man beim Betrieb von Regeneratoren eine Heiz- und eine

Blasphase. Während der Heizphase werden die heißen Abgase aus einer Brennkammer durch einen keramischen Besatz geleitet und übertragen ihre Wärme auf den Besatz . In einer zweiten, sogenannten Blasphase, werden kalte Gase durch den beschriebenen, aufgeheizten Besatz geleitet, nehmen dort die zwischengespeicherte Wärme auf und verlassen den Regenerator als Heißwind.

Dieser Heißwind wird dann über die besagte

Heißwindleitung der Heißwindlanze zugeführt.

In weiterer Verfahrensgemäßer Ausgestaltung ist

angegeben, dass über die eingeblasene Heißwindmenge über die Einstellung der in den Pebble Heater zugeführten Kaltluftmenge geregelt wird. So ist es möglich den

Wärmehaushalt innerhalb des Konverters optimal zu regeln, so dass größere Mengen von Schrott gefahren werden können, die die Schmelze eigentlich tendenziell abkühlen. Durch die Heißwindsteuerung jedoch ist die Schrott- oder Kühlmittelzugäbe nunmehr in erhöhtem Maße möglich.

Dies wiederum hat zur Folge, dass das Verfahren wegen des verminderten Roheiseneinsatzes C02 reduziert gefahren werden kann.

Ebenso wird durch die Verwendung von Heißwind eine

Effizienzsteigerung der Heißwindverbrennung erreicht. Der N-Balast wird extern aufgewärmt, wodurch sich der wärmetechnische Wirkungsgrad der Nachverbrennung im

Konverter verbessert.

In Bezug auf den Stahlkonverter besteht der Kern der Erfindung darin, dass Mittel zur Temperaturerfassung der Heißwindtemperatur im Heißwinderzeuger, und/oder der Heißwindleitung und/oder der Heißwindlanze und/oder der Abstichtemperatur vorgesehen sind, und die durch die Heißwindverbrennung erzielbare zusätzliche Wärmemenge in einer Steuer-/Regeleinrichtung aus der Temperatur ermittelbar und darüber die zugeführte Kühlmittel- oder Schrottmenge über geregelte Schütter in den Konverter direkt oder indirekt Steuer- oder regelbar ist.

Eine indirekte Steuerung oder Regelung bedeutet hierbei, dass man auch die Temperatur im Konverter indirekt bspw durch Schrottzugabe regeln kann.

Diesbezüglich ist vorteilhaft ausgestaltet, dass über die Kohlezufuhr in das Reaktionsgefäß bzw den Stahlkonverter mengenmäßig regelbar ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Heißwindlanze entlang der Längsrichtung

verfahrbar ist, und dass der von oben auf das Schmelzbad aufgeblasene Heißwind über einen direkt am oberen Ende einer Heißwindlanze eingreifenden Heißwindanschluss geführt wird, welcher eine feststehende Heißwindleitung mit der in Längsrichtung verfahrbaren Heisswindlanze verbindet.

Besonders vorteilhaft ist es, dass die Heißwindlanze aus entlang der Längsachse segmentierten, ineinander

greifenen Ausdehnungsmuffen oder -ringen besteht, derart, dass die Heißwindlanze bei steigender Wärmebeaufschlagung eine definierte Längenausdehnung ausführt.

Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die

Heißwindlanze über eine feststehende Heißwindleitung mit einem stationären Pebble Heater oder jeder anderen Art Regenerator verbunden ist, und dass die Verbindung zwischen Heißwindlanze und Heißwindleitung über einen automatisch lösbaren Heißwindverschluss erfolgt. In letzter vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die eingeblasene Heißwindmenge ausschließlich über Stellmittel zur geregelten Zufuhr der in den Pebble Heater zugeführten Kaltluftmenge regelbar ist. Insgesamt ist anzumerken, dass Heißwind nicht mit

Schläuchen heranführbar ist, d.h. es müssen feuerfest ausgekleidete Leitungen verwendet werden. Aus dem

Umstand, dass es sich um einen Heißwind-Lanze handelt müssen die auftreteneden Temperaturschwankungen konstruktiv also ganz anders berücksichtigt werden, als bei einer Lanze mit kalten Sauerstoff.

Figur 1 zeigt die wichtigsten Komponenten für die

Verfahrensdurchführung in einem funktionalen

Zusammenhang. Innerhalb des um die Kippachse 2 kippbaren Konverters 1 befindet sich eine Eisenschmelze. Durch Bodendüsen oder Bodenöffnungen im Konverter 1 werden Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Kohlenstoff (Kohle) , auch Kalk sowie Kohlenwasserstofe CnHm dem Schmelzbad zugeführt. Die dabei zugesteuerten jeweiligen Mengen werden von einer Steuereinrichtung 20 ermittelt und entsprechende Steuersignale auf die gehörigen Steller 21, 22 und 23 gegeben. Von oberhalb des Schmelzbades wird Heißwind über eine Heißwindlanze 3 in den Konverter 1 geblasen. Die Heißwindlanze 3 ist auf einem Lanzenwagen 4 angeordnet, der ebenfalls von der Steuereinrichtung 20 gesteuert wird. Die Heißwindlanze 3 ist mit einem

Heißwindverschluss 5 versehen, welcher durch eine

Hubbewegung des Lanzenwagens 4 samt Heißwindlanze 3 von der feststehenden Heißwindleitung 6 getrennt werden kann, bzw durch eine Absenkbewegung mit der Heißwindleitung 6 gasschlüssig verbunden werden kann. Der Heißwindverschluss ist eine automatisch gesteuerte Einrichtung, mit welcher die gasdichte Verbindung von Heißwindleitung und Heißwindlanze mittels automatischer Kopplungsmittel hergestellt werden kann. Die Heißwindleitung 6 wird gespeist von einem sogenannten Pebble Heater 10, der in der Blasphase aus Kaltwind Heißwind erzeugt. Der Kaltwind wird in einem Gebläse 13 erzeugt, und kann optional auch zusätzlich mit Sauerstoff angereichert werden. Die Wärmebilanz im Konverter, und damit auch die über die Heißwindlanze zugeführte Wärme wird dabei

vorteilhafterweise ausschließlich über die

Zusteuerungsregelung der Kaltluftzufuhr zum Pebble Heater gesteuert bzw geregelt. Genau hierüber erfolgt die

Steuerung des zugeführten Heißwindes, und genau darüber wird die Verbrennungsrate und die gesamten allothermen Wärmebeiträge im Reaktionsgefäß bzw im Stahlkonverter optimierend gesteuert.

Wichtig für die Bestimmung der Wärmebilanz des Prozesses ist dabei die Erfassung der Temperatur Tl im Pebble Heater 10, der Temperatur T2 in der Heißwindlanze 3 und/oder direkt der Temperatur T3 im Konverter, über entsprechende Temperaturmessmittel. Ein wesentlicher

Beitrag, oder alternativ auch der ausschließliche Beitrag zur Temperaturberücksichtigung, ist die Erfassung der Abstichtemperatur T4, gemessen über entsprechende

Temperaturmessmittel, und deren entsprechende Umrechnung und Berücksichtigung in der Gesamtwärmebilanz des

Konverterprozesses, die ebenfalls in der

Steuereinrichtung erfasst und berechnet wird. Zusätzlich müssen alle eingesetzen Stoffmengen erfasst werden. Bei allothermer Prozessführung, also mit Zufuhr von externer Energie, vorzugsweise durch das Einleiten von Kohle in das Eisenbad, wird die Prozessführung auch aus der Wärmebilanz der Kohlevergasung beeinflusst. Unter der Kohlevergasung im Konverterprozess versteht man das Einleiten von Kohle (nicht vorgeheizt) in ein

kohlenstoffhaltiges Bad von bspw 1.500 °C. Dabei erfolgt eine Umsetzung des eingeleiteten Kohlenstoffs zu

Kohlenmonoxid CO, durch die Zuführung von Sauerstoff. Die Einleitung von kalter Kohle in das Eisenbad zehrt erheblich Energiemengen auf, die zum Aufheizen der Kohle, zur Pyrolyse der Kohle und Bindung der Kohleasche in die Prozessschlacke, und zur Lösung des Kohlenstoffs im Eisenbad benötigt wird.

Unterschiedliche Kohlesorten varieren in diesem

Energiebeitrag.

So kann bspw abhängig von der Kohlesorte und von der Prozessführung der Energiebedarf für den Kohleumsatz höher sein, als der Energiegewinn aus der Verbrennung des Kohlenstoffs im Eisenbad durch reinen Sauerstoff zu Kohlenmonoxid.

Mit Hilfe der besagten Nachverbrennung, wird die

verfügbare Energie um den Nachverbrennungsanteil, also der Weiterverbrennung von CO zu C02 und ggfs von H zu H20 erhöht. Dies führt dazu, dass, je höher die

Nachverbrennunng ist, umso günstiger die

Gesamtenergiebilanz aus Kohlevergasung und nachfolgender Nachverbrennung ist.

Dabei ist nunmehr beobachtet worden, dass sich mit steigender Nachverbrennung der bei den höher flüchtigen Kohlen nachteilige hohe Energiebedarf für den Umsatz der Kohle im Eisenbad umkehrt.

Vorteilhaft wirken sich hier insbesondere die aus der Kohle freigesetzten flüchtigen Bestandteile mit hohen Anteilen an Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen, die in der Nachverbrennung zusätzliche Energie für den Prozess mit einbringen aus.

Die Konsequenz aus der Wärmebilanz der Kohlevergasung in Verbindung mit der Nachverbrennung ist, dass in einem Eisenbadprozess mit hoher Nachverbrennung Kohle sehr effektiv als zusätzlicher Energieträger eingebracht werden kann.

Man spricht dann von einer allothermen Prozessführung (Einbeziehung externer Energiequellen / -träger) . Die allotherme Prozessführung wird hierbei

erfindungsgemäß im Konverterverfahren eingesetzt.

Somit erfolgt die Prozessführung im Konverter über die gesteuerte Zugabe der Einsatzstoffe und zumindest der Erfassung der Abstichtemperatur T4

Bei der allothermen Prozessführung bietet sich im

Konverterverfahren auch eine reziproke Prozessführung an, bei welcher der Prozess mit konstanter Kühlmittelrate gefahren wird, wobei fehlende Energieeinträge durch

Einleiten der exakt erfolderlichen Kohlemenge eingestellt werden können.

Zusammenfassend lässt sich nun sagen, dass nicht nur im Bezug zur im Stahlbad enthaltenen, sondern auch im Bezug zur durch die Nachverbrennung freigesetzten Enthalpie ist der marginal allothterme Energiebeitrag für die Erwärmung des Heißwindes gering. Durch diesen vergleichsweise niedrigen Energiebeitrag wird aber erreicht, dass der feuerungstechnische

Wirkungsgrad der Nachverbrennung erheblich verbessert wird. Erreicht wird dies dadurch, dass bei vorgewärmter Verbrennungsluft, d.h. Heißwind, die Temperatur der Verbrennungsgase insgesamt angehoben wird. Durch diese höhere Rauchgastemperatur steigt gemäß nulltem Hauptsatz der Thermodynamik der auf das Metallbad (1.500°C) übertragene Anteil an fühlbarer Wärme aus dem Rauchgas. Kernpunkt des erfindungsgemäß genutzten Effektes ist die mit 1.500 °C sehr hohe Badtemperatur. Durch diesen

Bezugspunkt ist es ein großer Unterschied, ob in einem Zweischrittprozess zunächst die Konvertergase und dann Erdgas mit kalter Luft verbrannt werden, oder ob durch die Verbrennung von Erdgas die Verbrennungsluft durch einen Regenerator vorgewärmt wird, und die so erzeugte Heißluft zur Verbrennung der Konvertergase verwendet wird. Im ersten Fall werden zwei im Verhältnis zum

Metallbad „kühle" Rauchgasströme erzeugt. Im zweiten Fall ist das Rauchgas aus der Nachverbrennung wesentlich heißer als bei Einsatz von Kaltluft.

Bezugszeichen

1 Stahlkonverter

2 Konverterkippeinrichtung

3 Heißwindlanze

4 Lanzenwagen

5 Heißwindverschluß

6 Heißwindleitung

7 Schrottschütter

10 Pebble Heater

11 Brennkamer

12 Sauerstoffdosierer

13 Gebläse

20 Steuereinrichtung

21 Steller für Sauerstoffbodendüsen

22 Steller für Stickstoffbodendüsen

23 Steller für Kohlenzufuhr

Tl Temperaturfühler

T2 Temperaturfühler

T3 Temperaturfühler

T4 Temperaturfühler