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CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES (Belgique).
Procédé de valorisation du gaz de gueulard d'un haut fourneau.
La présente invention concerne un procédé de valorisation du gaz de gueulard provenant d'un haut fourneau.
On sait que les hauts fourneaux produisent de très importantes quantités de gaz, dit gaz de gueulard, provenant de la réduction, par le carbone et l'hydrogène,. du minerai oxydé qui y est enfourné.
Depuis longtemps, ce gaz est largement utilisé dans les usines sidérurgiques elles-mêmes, où il constitue un combustible bon marché pour de nombreuses applications.
Toutefois, l'évolution récente de la technique a conduit à réduire assez sensiblement la consommation d'énergie dans les installations sidérurgiques. Cette diminution de consommation se manifeste de façon particulièrement spectaculaire par l'introduction de la technique de la coulée continue de l'acier qui.
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e/, qui permet de2supprimer les fours de réchauffage des lingots. tf\
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De même, le rendement thermique de nombreux fours a été nettement amélioré, ce qui a également entraîné une'baisse de la consommation d'énergie.
Il en résulte que les besoins en combustibles de l'industrie sidérurgique ont fortement diminué et que l'on dispose à présent d'un excédent important de gaz de gueulard.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de valoriser le gaz de gueulard en vue d'une utilisation plus noble que la simple combustion.
Plus précisément, la présente invention propose un procédé de traitement du gaz de gueulard, après que celui-ci ait été dépoussiéré et refroidi de façon connue, de façon à produire un gaz réducteur utilisable notamment dans le haut fourneau lui-même.
A cet effet, le procédé de valorisation du. gaz de gueulard, qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on dépoussière et on refroidit le dit gaz de gueulard, est essentiellement caractérisé en ce que l'on comprime le dit gaz de gueulard, dépoussiéré et refroidi, à une pression au moins égale à 6 bars,, en ce que l'on chauffe le dit gaz comprimé à une température comprise entre 3000C et 500 C, en ce que l'on réalise la conversion catalytique à la vapeur du CO contenu dans le gaz comprimé
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et chaud de façon à le transformer en un mélange gazeux composé principalement de C02 et de Hen ce que l'on refroidit le dit mélange gazeux à une température inférieure à 100 C et en ce que l'on extrait l'hydrogène-du dit mélange gazeux.
Selon une modalité intéressante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on réalise le chauffage du dit gaz comprimé
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f et le refroidissement du dit mélange gazeux après la conver-0 y
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sion dans des échangeurs de chaleur distincts : il a cependant été trouvé avantageux de réaliser ces deux opérations dans un échangeur unique.
Egalement selon l'invention, on utilise la chaleur dégagée par la réaction de conversion pour produire la vapeur destinée à cette conversion.
En cas de besoin, on produit un complément de chaleur à partir d'un combustible quelconque, par exemple à partir de gaz de gueulard dépoussiéré et refroidi.
Toujours selon l'invention, on extrait l'hydrogène du dit mélange gazeux par adsorption et régénération au moyen de lits d'adsorbants spécifiques.
La présente invention porte également sur l'utilisation au haut fourneau de l'hydrogène produit par le procédé qui vient d'être décrit.
Selon une première variante d'utilisation, on réchauffe l'hydrogène jusqu'à une température pouvant atteindre 14000C et on l'injecte dans la partie inférieure de la cuve du haut fourneau.
L'hydrogène chaud injecté selon cette variante permet de couvrir, au moins en partie, les besoins thermiques du four et il contribue dès lors à réduire la consommation de coke.
Dans le cadre de cette première variante d'utilisation, on peut
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combiner cette injection d'hydrogène chaud une injection de combustible, tel que du charbon, du gaz ou un hydrocarbure
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liquide, au niveau des ou par les --il ;/K 11 < < p
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Selon une seconde variante d'utilisation, on chauffe l'hydrogène jusqu'à une température supérieure à 1000 C, on le mélange avec du vent chaud provenant des cowpers et on l'injecte dans le. creuset du haut fourneau au niveau des tuyèresprincipales.
Dans les deux variantes, le chauffage peut être réalisé au moyen d'un combustible quelconque, en particulier du gaz de gueulard dépoussiéré et refroidi, et/ou par voie électrique, notamment. au moyen d'une torche à plasma.
Dans ce dernier cas, l'installation nécessaire est particulièrement simple.
Le procédé de l'invention permet de produire, à partir du gaz de gueulard, un gaz réducteur chaud qui peut être en totalité utilisé au haut fourneau lui-même, dans l'hypothèse extrême où les besoins de l'industrie en gaz combustible se réduiraient au point de pouvoir être entièrement couverts par d'autres sources, par exemple du gaz de four à coke.
Le procédé permet encore d'utiliser de façon pratiquement totale
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. - l'énergie calorifique du coke, car les seuls effluents du procédé sont du CO, résultant de la conversion catalytique du CO, et éventuellement l'azote présent dans le gaz de gueulard.
Bien entendu, il ne sortirait pas du cadre de la présente in-
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o vention de mélanger au gaz de gueulard dépoussiéré et refroidi tout autre gaz récupéré dans l'usine sidérurgique, tel que par
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exemple du gaz de four à coke ou du gaz de convertisseur d'acié-
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rixe.
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METALLURGICAL RESEARCH CENTER CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE Non-profit association Vereniging zonder winstoogmerk in BRUXELLES (Belgium).
Process for upgrading the blast gas from a blast furnace.
The present invention relates to a process for upgrading the top gas from a blast furnace.
We know that blast furnaces produce very large quantities of gas, known as top gas, from reduction, by carbon and hydrogen. oxidized ore that is placed there.
This gas has long been widely used in the steel plants themselves, where it is an inexpensive fuel for many applications.
However, recent developments in the technique have led to a fairly substantial reduction in energy consumption in steel plants. This reduction in consumption is manifested in a particularly spectacular way by the introduction of the technique of continuous casting of steel which.
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e /, which makes it possible to remove the furnaces for heating ingots. tf \
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Likewise, the thermal efficiency of many ovens has been significantly improved, which has also resulted in lower energy consumption.
As a result, the fuel needs of the steel industry have declined sharply and there is now a large surplus of blast gas.
The present invention relates to a process for upgrading the gas of the top for a more noble use than simple combustion.
More specifically, the present invention provides a process for treating the blast gas, after it has been dusted and cooled in a known manner, so as to produce a reducing gas which can be used in particular in the blast furnace itself.
To this end, the recovery process for. top gas, which is the subject of the present invention, in which the said top gas is dusted and cooled, is essentially characterized in that the said top gas, dusted and cooled, is compressed to a pressure at least equal to 6 bars, in that the said compressed gas is heated to a temperature between 3000C and 500 C, in that the catalytic conversion to vapor of the CO contained in the compressed gas is carried out
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and hot so as to transform it into a gaseous mixture composed mainly of C02 and Hen that the said gaseous mixture is cooled to a temperature below 100 C and in that the hydrogen is extracted from the said mixture gaseous.
According to an advantageous method of implementing the method of the invention, the said compressed gas is heated.
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f and the cooling of said gas mixture after the conver-0 y
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sion in separate heat exchangers: it has however been found advantageous to carry out these two operations in a single exchanger.
Also according to the invention, the heat released by the conversion reaction is used to produce the steam intended for this conversion.
If necessary, additional heat is produced from any fuel, for example from dust-free and cooled downpipe gas.
Still according to the invention, the hydrogen is extracted from the said gas mixture by adsorption and regeneration by means of specific adsorbent beds.
The present invention also relates to the use in the blast furnace of the hydrogen produced by the process which has just been described.
According to a first variant of use, the hydrogen is heated to a temperature which can reach 14000C and it is injected into the lower part of the tank of the blast furnace.
The hot hydrogen injected according to this variant makes it possible to cover, at least in part, the thermal requirements of the furnace and it therefore contributes to reducing the consumption of coke.
Within the framework of this first variant of use, it is possible to
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combine this injection of hot hydrogen with an injection of fuel, such as coal, gas or a hydrocarbon
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liquid, at or through - it; / K 11 <<p
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According to a second variant of use, the hydrogen is heated to a temperature above 1000 ° C., it is mixed with hot wind from the cowpers and it is injected into the. blast furnace crucible at the main nozzles.
In both variants, the heating can be carried out by means of any fuel, in particular of the dust-free and cooled top gas, and / or electrically, in particular. using a plasma torch.
In the latter case, the installation required is particularly simple.
The process of the invention makes it possible to produce, from the top gas, a hot reducing gas which can be entirely used in the blast furnace itself, in the extreme case where the needs of the industry in combustible gas are would reduce to the point where they could be fully covered by other sources, such as coke oven gas.
The process still allows practically total use
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. - the calorific energy of the coke, because the only effluents from the process are CO, resulting from the catalytic conversion of CO, and possibly the nitrogen present in the top gas.
Of course, it would not be outside the scope of this information.
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o vention to mix with the dust-free and cooled downpipe gas any other gas recovered in the steel plant, such as by
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example of coke oven gas or steel converter gas
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brawl.
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