2008 - Die Bildung von H2 und CO durch die Eindüsung von gasförmigen, flüssigen und festen Einsatzstoffen in den Hochofen



Zur Analyse der Auswirkungen der Eindüsung von Kunststoffpartikeln als Ersatzreduktionsmittel in einen Hochofen wurde ein komplexes Strömungssimulationsmodell mittels der CFD-Software FLUENT erstellt. Das Computermodell bildet die Windform und die Eindüslanzen, die sich ausbildende Raceway und die angrenzenden Bereiche des Hochofens ab. Das CFD-Modell wurde mit benutzerdefinierten Funktionen aufgebaut, die auf Daten der chemischen und physikalischen Charakterisierung, beispielsweise Zusammensetzung, Dichte, Korngrößenverteilung, Wärmeübergang (Messung mittels Gasbrenner und Laser-Versuch) beruhen. Unter anderem wurden eine vereinfachte Implementierung des Koksbettes (poröse Zone), ein neues Aufheizungs-, Ausgasungs- und Schüttungsinteraktionsmodell der Kunststoffpartikel (mittels modifiziertem DPM-Ansatz), ein angepasstes Wärmestrahlungsmodell sowie ein reaktionskinetischer Ansatz für die chemischen Vorgänge Racewaybereich und in den umgebenden Koksschichten eingebaut.

Die gerechnete Hochofen-Vollgeometrie (ein Segment mit drei Windformen wurde implementiert) umfasst eine detaillierte Abbildung der Windformen, der Eindüslanzen für Schweröl und andere Ersatzreduktionsmittel, sowie insbesondere auch die Windverteilung und -zuleitung, um das Strömungsprofil des Heißwindes und die Reaktionszone richtig abzubilden. Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen können neue Ansatzpunkte zur Optimierung des Hochofenbetriebes liefern.

Abb. 2: Massenanteil Kohlendioxid in der Gasphase

Abb. 3: Absolutgeschwindigkeit in m/s

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