Bildung, Reaktion und Minderung von Cyanwasserstoff (HCN) im Hochofenprozess

Kremers, Florian GND

Im Zuge dieser Arbeit wurde Cyanwasserstoff (HCN), welcher als Bestandteil des Hochofengichtgases für die NOx-Emissionen bei der Verbrennung des Gichtgases z.B. in den Winderhitzern relevant ist, im Hochofenprozess untersucht.

Hierbei wurde durch Messungen die Bildung von HCN in Wirbelzonennähe verortet. Für die Bildung des in der Gicht detektierten HCN sind sowohl die über die Einblaskohle eingetragenen Brennstoffstickstoffverbindungen als auch mit dem Wind eingebrachte Stickstoffoxide von vernachlässigbarer Bedeutung.

Da HCN in Anwesenheit von Eisenträgern abgebaut werden kann, was experimentell im Zuge dieser Arbeit nachgewiesen wurde, gelangt HCN ausschließlich über den Koksmittelkanal der Hochofenschüttung in die Gicht. Der Anteil an HCN, welcher im Gichtgas vorliegt, ist dementsprechend hauptsächlich von der Durchströmung des Koksmittelkanals abhängig. Diese wird durch vielfältige Faktoren wie beispielsweise die geometrische Ausdehnung des Koksmittelkanals, die Beschaffenheit der Einsatzstoffe aber auch durch den (lokalen) Gestellfüllgrad beeinflusst.

Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wurde eine Verfahrensweise zur Kontrolle des Stoffmengenanteils an HCN im Gichtgas von Hochöfen entwickelt: Mittels der gezielten Begichtung von Eisenträgern auf den Koksmittelkanal lässt sich der Anteil an HCN im Gichtgas innerhalb weniger Minuten verringern.

Diese Methodik wurde im Zuge dieser Arbeit auf ihren weiteren Einfluss auf den Hochofenprozess untersucht, wobei keine negativen Auswirkungen festgestellt werden konnten.

Ergänzend wurde der Einfluss der Teufe auf den Anteil an HCN im Gichtgas quantifiziert und das Verhalten von HCN im Hochofenprozess bei Stillständen untersucht.

In this work hydrogen cyanide (HCN), which is the only relevant fuel nitrogen compound in the blast furnace gas and therefore mainly responsible for the NOx emissions of the hot blast stoves, was analyzed inside the blast furnace process.

Measuring HCN at different heights of the blast furnace, the site of formation was identified to be closely related to the raceway. For the formation of this HCN being detected in the throat, the fuel nitrogen compounds entering with the injected pulverized coal as well as nitric oxides, which are contained in the hot blast, are of minor relevance.

As HCN is reduced in contact with iron containing materials, which was experimentally determined in the course of this work, the only possibility for HCN to get into the throat is passing the central coke chimney. For this reason, the fraction of HCN in the blast furnace gas mainly depends on the intensity of the gas flow through this coke chimney. This flow is influenced by various factors e.g. the extent of the coke chimney, the properties of the burden material but also the (local) liquid level in the hearth.

Taking these results into consideration, a method for controlling the fraction of HCN in the blast furnace gas was developed: By well-aimed charging of ferrous burden onto the central coke chimney, the fraction of HCN in the blast furnace gas could be decreased within minutes.

This procedure was analyzed in detail especially focusing on negative influences on the blast furnace process itself. As a result, there were no negative effects determined.

In addition, the role of the stock line concerning the fraction of HCN in the blast furnace gas was quantified and the behavior of HCN during a shutdown was analyzed.

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Kremers, F., 2019. Bildung, Reaktion und Minderung von Cyanwasserstoff (HCN) im Hochofenprozess. https://doi.org/10.17185/duepublico/70275
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