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Bosse, Phillip

Name:Bosse, Phillip
Thema:Mathematisches Hochofenmodell zur Untersuchung der Austauschbarkeit von Koks durch Ersatzreduktionsmittel
Abgabe:2003

Zusammenfassung:

Die Verminderung des spezifischen Koksverbrauches als wesentlicher Kostenfaktor beim Hochofenverfahren ist eine der Zielgrößen zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit. Da der Hochofen heute weitgehend am theoretischen Minimum des spezifischen Verbrauches an Reduktionsmitteln betrieben wird, kann der spezifische Koksverbrauch zum überwiegenden Teil nur durch den Austausch von Koks durch Ersatzreduktionsmittel gesenkt werden.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein einfaches mathematisches Modell zur Bilanzierung des Gesamtprozesses des Hochofenverfahrens auf der Grundlage von Massen- und Energiebilanzen aufzubauen, um damit Möglichkeiten zur Senkung des spezifischen Koksverbrauches und zur Rezirkulation des Gichtgases energetisch zu untersuchen. Es wird der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf den Kokssatz und die Gichtgasrezirkulation diskutiert.

Es wird gezeigt, dass mit unterschiedlichen Ersatzreduktionsmitteln (z.B. mit Kohlenstaub, Öl, Methan, rezirkuliertem Gichtgas und reformiertem Methan als Reduktionsgas) bis zu einem bestimmten Grenzwert eine Senkung des spezifischen Kokssatzes zu erzielen ist. Problematisch bleibt hierbei, dass die Prozesstemperatur durch das Einblasen von Ersatzreduktionsmitteln über die Windformen - besonders beim Einblasen eines relativ schwach kalorischen und wasserstoffhaltigen Gases - zum Teil erheblich sinkt, was die einblasbare spezifische Menge begrenzt. Dieser negative Effekt kann durch Gegenmaßnahmen, wie z.B. Sauerstoffanreicherung oder Erhöhung der Windtemperatur, nur teilweise ausgeglichen werden. Aus energetischer Sicht ist es jedoch möglich, durch das Einblasen eines brennbaren Gases oberhalb der Windformen in einem Temperaturbereich von T = 900 °C bis 1500 °C, also oberhalb der internen Vergasungszone, die einblasbare Gasmenge erheblich zu steigern und den spezifischen Koksverbrauch zu senken. Die Modellrechnungen betrachten die Stoff- und Energiebilanzen des Hochofens, nicht jedoch die physikalischen Einflussgrößen auf den Ofenbetrieb. Unberücksichtigt bleibt, ob eine betriebliche Umsetzung der genannten Maßnahmen technisch realisierbar ist und zudem einer Wirtschaftlichkeitsanalyse standhält.

 

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