IT201900008019A1 - Metodo e sistema per la produzione di acciaio o di materiali fusi contenenti ferro a emissioni ridotte - Google Patents
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Description
Titolo: “Metodo e sistema per la produzione di acciaio o di materiali fusi contenenti ferro a emissioni ridotte”
DESCRIZIONE
CAMPO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione riguarda generalmente metodi e sistemi per la produzione di acciaio o simili materiali fusi contenenti ferro in forni di fusione/liquefazione (melting) o di fusione/raffinazione (smelting) di minerali metallici, che utilizzano minerale di ferro pre-ridotto, noto anche come ferro ottenuto per riduzione diretta (DRI) o spugna di ferro, in cui l'emissione di CO2 e di altri gas serra è significativamente bassa.
La produzione di acciaio contribuisce con una parte importante delle emissioni industriali di CO2, soprattutto grazie all'uso del carbone come fonte di energia e materia prima in impianti siderurgici integrati composti da altiforni e convertitori di ossigeno. L'acciaio viene prodotto anche attraverso un percorso alternativo che comprende la riduzione diretta di minerali di ferro.
Anche se diverse proposte di metodi e sistemi di recupero del calore dai gas caldi per produrre vapore ed energia si possono trovare nella tecnica nota, la presente invenzione offre un sistema integrato per la produzione "verde" di acciaio in cui l'impatto di CO2 è notevolmente ridotta in quanto l'agente riducente è l'idrogeno trasformato in acqua in un impianto di riduzione del ferro e detta acqua utilizzata per produrre idrogeno per elettrolisi con grandi vantaggi economici. Tale sistema integrato è l'essenza della presente invenzione.
I richiedenti hanno trovato il brevetto USA 8.587.138 (Statler et al.) come esempio di alcune proposte per utilizzare il calore generato nel processo di fusione dei metalli e di fusione in ambiente riducente dei minerali per generare elettricità. Statler non rivela o suggerisce l'integrazione di un impianto di riduzione diretta con l'impianto di fusione dei metalli per ridurre al minimo le emissioni di CO2 del processo di produzione dell'acciaio.
Alcuni metodi proposti per ridurre le emissioni di CO2 nell'industria siderurgica si riferiscono all'utilizzo di fonti di energia rinnovabile, come l'energia solare, eolica e da biomassa per produrre elettricità che a sua volta viene utilizzata per produrre idrogeno per elettrolisi, ma questi sistemi sono ancora in fase di sviluppo e il costo di tale elettricità è ancora elevato rispetto alla potenza di rete disponibile da altre fonti.
Quasi il 70% delle perdite di energia nella produzione di acciaio dei forni elettrici ad arco elettrico (EAF) è associato al gas di scarico, attraverso il quale circa il 15% dell'energia immessa viene persa sotto forma di calore sensibile. Il CO incombusto sviluppatosi durante il processo di fusione e raffinazione effettuato nell'EAF viene bruciato con aria in una camera di post-combustione per il gas di scarico. Si stima che oltre il 25% dell'energia totale immessa nel forno elettrico ad arco elettrico (EAF) possa essere recuperata e utilizzata. Questo recupero di calore del gas di scarico dell'EAF non è tuttavia ampiamente praticato a causa dell'ambiente difficile del sistema dei fumi dell'EAF e della discontinuità della generazione di gas, poiché il processo EAF è un processo a lotti.
Il calore del forno elettrico ad arco elettrico (EAF) può essere recuperato utilizzando tubi ad alta pressione progettati per resistere alle condizioni del sistema di fumi a pressioni da 15 a 40 bar e produrre vapore ad alta pressione a 216°C. La temperatura del gas di scarico dopo la fase di recupero del calore viene ridotta a circa 600°C. Utilizzando un accumulatore di vapore, la produzione di vapore ad alta pressione può essere utilizzata in modo continuo indipendentemente dalla natura ciclica del processo EAF (forno ad arco elettrico). Tenova S.p.A. ha dimostrato la possibilità di una produzione di vapore ad una portata media di 20 t/h da un EAF (forno ad arco elettrico) da 140 t/h. Una seconda fase di recupero del calore può essere aggiunta per utilizzare il contenuto termico dei fumi dopo la produzione di vapore, in cui la temperatura del gas di scarico viene abbassata da circa 600°C a circa 200°C utilizzando una normale caldaia a recupero di calore. Utilizzando le due fasi di recupero del calore, è possibile recuperare dal 75% all'80% circa del contenuto energetico totale del gas fuoriuscito dall’EAF (forno ad arco elettrico). Questa energia recuperata ammonta a circa 24.000 megawattora (MWh/anno).
La presente invenzione utilizza l'energia termica prodotta nei processi di produzione dell'acciaio, che altrimenti viene sprecata, mediante l’integrazione di un forno fusorio di DRI (ferro ottenuto per riduzione diretta), di un impianto di produzione DRI (ferro ottenuto per riduzione diretta) e di un'unità di elettrolisi per generare idrogeno, riducendo così l'utilizzo di idrocarburi per produrre tale DRI e di conseguenza le emissioni di CO2 in atmosfera.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione prevede un metodo per la produzione di acciaio fuso o di materiali fusi contenenti ferro a ridotte emissioni di anidride carbonica comprendente il produrre DRI in un forno di riduzione diretta con un gas riducente comprendente idrogeno; fondere almeno una parte di detto DRI in un forno di fusione e generare gas caldi; produrre vapore e/o acqua calda utilizzando il calore contenuto in tali gas caldi. Da detto vapore viene prodotto idrogeno e/o acqua calda per elettrolisi e almeno una parte di detto idrogeno può essere alimentata a detto forno di riduzione diretta come componente di detto gas riducente per produrre detto DRI (ferro a riduzione diretta).
L'invenzione prevede anche un sistema per la produzione di acciaio fuso o di materiali fusi contenenti ferro in cui le emissioni di CO2 sono ridotte al minimo utilizzando idrogeno in un impianto di produzione DRI che viene prodotto mediante elettrolisi utilizzando energia proveniente da un impianto di fusione di DRI.
In una realizzazione, il sistema dell'invenzione comprende un forno di riduzione diretta per produrre DRI; un forno fusorio DRI (EAF) per fondere detto DRI generando gas caldi; un'unità di recupero di calore per produrre vapore e/o acqua calda utilizzando il calore contenuto in detti gas caldi; e un'unità di elettrolisi per produrre idrogeno da detto vapore e/o acqua calda, il cui idrogeno è alimentato a detto forno di riduzione diretta per produrre DRI.
In una realizzazione, il sistema dell'invenzione comprende inoltre un generatore di energia elettrica per produrre energia elettrica che utilizza il vapore del recuperatore di calore, la cui energia elettrica viene utilizzata in tale unità di elettrolisi per produrre idrogeno.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La figura 1 mostra un sistema per la produzione di acciaio che comprende un impianto di riduzione diretta per la produzione di DRI, un forno fusorio di DRI che genera gas ad alta temperatura, un'unità di recupero di calore in cui viene prodotto vapore per la produzione di energia elettrica che viene utilizzato in un'unità di elettrolisi per la produzione di idrogeno utilizzato in detto impianto di riduzione diretta.
La Figura 2 mostra una forma di realizzazione del sistema di produzione d'acciaio della Figura 1 con alcuni dettagli aggiuntivi dei componenti principali del sistema di produzione dell'acciaio.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI ALCUNE FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE
Con riferimento alla figura 1, il riferimento numerico 10 indica generalmente un sistema di produzione dell'acciaio con emissioni di CO2 ridotte, costituito da un impianto di riduzione diretta 12 in cui gli ossidi di ferro 14 sono chimicamente ridotti in forma solida per mezzo di un agente riducente come l'idrogeno 16 e che sono trasformati in ferro a riduzione diretta (DRI) 18 in forma solida contenente ferro metallico. Il DRI 18 viene ulteriormente lavorato, da solo o in miscela con rottami di acciaio, in un'acciaieria che comprende tipicamente forni ad arco elettrico (EAF) e forni siviera per la lavorazione metallurgica per produrre acciaio o altri prodotti contenenti ferro fuso come ghisa o ferroleghe. L'EAF della fonderia 20 produce una quantità importante di gas 24 ad alta temperatura, nell'ordine da 1000°C a 1400°C. Il calore di questi gas caldi 24 viene recuperato in una unità di recupero di calore 26 mediante opportuni scambiatori di calore per produrre vapore 28, e/o acqua calda liquida ad una temperatura inferiore a circa 100°C, dall' acqua di alimentazione 30 e i gas di scarico più freddi 32 vengono trattati secondo le modalità note prima di essere opportunamente rilasciati in atmosfera.
Il vapore 28, e/o acqua calda liquida, prodotti utilizzando il calore dei gas caldi 24 vengono immessi in un'unità di elettrolisi 34 dove l'acqua viene suddivisa in un flusso di idrogeno 16 e un flusso di ossigeno 36. Il flusso di idrogeno 16 viene alimentato ad un impianto di riduzione diretta 12 per produrre DRI 18 a partire da materiali contenenti ossidi di ferro 14. Gli ossidi di ferro 14 sono chimicamente ridotti in ferro metallico (DRI) 18 da idrogeno 16, mentre l'acqua 38 è prodotta dalla reazione: FexOy + yH2� xFe yH2O. L'ossigeno 36 può essere utilizzato nell'impianto di riduzione diretta 12 e/o nel forno fusorio di DRI 20 e per molti altri scopi nell'impianto siderurgico 10.
In un impianto siderurgico secondo l'invenzione, l'acqua 38 prodotta dalla reazione di riduzione dell'idrogeno con gli ossidi di ferro viene pulita, opportunamente trattata, riscaldata e convertita in vapore 28 che viene nuovamente suddiviso in idrogeno 16 che viene riutilizzato per la riduzione degli ossidi di ferro formando così un circuito di riciclaggio dell'idrogeno. Questa sinergia di un impianto di riduzione diretta 12 con un'unità di recupero di calore 26 e un'unità di elettrolisi 34 riduce significativamente l'impatto del carbonio del processo di produzione dell'acciaio.
In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, tutto o parte del vapore 40, prodotto nell'unità di recupero di calore 26, viene utilizzato per generare elettricità 42 in un generatore elettrico 44, tale energia elettrica viene poi utilizzata nell'unità di elettrolisi 34 insieme o al posto di altre fonti di energia elettrica 43. L'acqua condensata 45 dopo la generazione di elettricità può essere utilizzata anche nell'unità di elettrolisi 34 per la generazione di idrogeno.
Con riferimento alla figura 2, l'impianto di riduzione diretta 12 comprende un forno di riduzione diretta 50 con zona di riduzione 52 e una zona di scarico inferiore 54 dalla quale il DRI 18 viene scaricato a velocità regolata mediante un apposito meccanismo di scarico 56, ad esempio un alimentatore a stella rotante, un alimentatore vibrante, un alimentatore a vite e simili. Gli ossidi di ferro sotto forma di pellets, grumi o loro miscele 14 sono alimentati al forno di riduzione 50 e scendono per gravità attraverso la zona di riduzione 52 dove il DRI contenente ferro metallico è formato da una reazione di detti ossidi di ferro con un flusso di gas riducente 6 ad alta temperatura compresa tra circa 800°C e circa 1050°C e composto principalmente da idrogeno 16, che può comprendere anche monossido di carbonio, anidride carbonica, metano e azoto in quelle forme in cui un idrocarburo come il gas naturale o un gas di sintesi (syngas) derivato dal carbone è utilizzato come fonte di gas riducente 6.
Un flusso di gas di riduzione esausto viene estratto dal forno di riduzione 50 come gas di testa 58 contenente idrogeno non reagito a causa delle limitazioni dell'equilibrio chimico e delle cinetiche delle reazioni di riduzione, acqua prodotta come sottoprodotto di tali reazioni di riduzione, e in alcune forme di realizzazione anche monossido di carbonio, anidride carbonica, metano e azoto nel caso in cui un idrocarburo come il gas naturale o un gas di sintesi (syngas) derivato dal carbone venga utilizzato come fonte del gas riducente 6 nel forno di riduzione diretta 50. Il gas di testa 58 esce dal forno di riduzione diretta 50 ad una temperatura compresa tra circa 300°C e 450°C e viene fatto passare attraverso uno scambiatore di calore 60 dove viene riscaldato un opportuno fluido 62, ad esempio l'acqua, per produrre il vapore 64. Il vapore 64 può essere utilizzato in un'unità di rimozione CO2 facoltativa o per produrre idrogeno nell'unità di elettrolisi 34, oppure alternativamente il calore del gas di testa 58 può essere utilizzato per preriscaldare il flusso di gas riducente 6 alimentato al forno di riduzione.
Il gas di testa 58, dopo l'uscita dallo scambiatore di calore 60 attraverso il condotto 158, viene pulito e raffreddato in un refrigeratore di gas 66 con acqua. Il vapore acqueo contenuto nel gas di testa 58 è condensato nel refrigeratore 66 come flusso d'acqua 68 e può essere alimentato all'unità di elettrolisi 34 attraverso il condotto 168 dopo appropriato trattamento ed in modo noto.
Una porzione minore del gas di testa pulito e raffreddato 70, come mostrato in figura 2, può essere prelevata dal sistema di riduzione come flusso di gas 72 per evitare l'accumulo di gas inerti nel riciclo del gas di riduzione, se del caso. La valvola 74 viene utilizzata per regolare la quantità di gas di testa spurgato dall'impianto di riduzione 12 e anche per regolare la pressione di esercizio dell'impianto di riduzione 12. Una porzione maggiore 76 del gas di testa pulito 70 viene riciclata attraverso un compressore 78, che eleva la sua pressione per riciclare il gas di testa 70 al forno di riduzione 50.
Il flusso di gas riciclato 80, composto principalmente da idrogeno, viene poi fatto passare attraverso un riscaldatore di gas 85 per innalzare la sua temperatura nell’intervallo da circa 800°C a circa 1000°C in modo che le reazioni di riduzione con gli ossidi di ferro avv engano all'interno del forno di riduzione 50.
Facoltativamente, un flusso di idrocarburi gassosi di reintegro 82 viene aggiunto al flusso di gas riciclato 80 da una fonte adeguata 84 per generare idrogeno e monossido di carbonio che può far parte del gas riducente 6 alimentato al forno di riduzione 50.
In una forma di realizzazione, l'idrocarburo gassoso 82, come gas naturale, viene trasformato in idrogeno e monossido di carbonio per reazione con l'acqua e l'anidride carbonica contenuta nel flusso di gas riciclato 80 in un reformer catalitico 85, formando così il flusso di gas riducente 6.
In un'ulteriore forma realizzativa, il reforming degli idrocarburi gassosi 82 in idrogeno e monossido di carbonio viene effettuata nel forno di riduzione 50 insieme alle reazioni di riduzione e in tal caso il flusso combinato 86 di gas riciclato 80 e idrocarburo gassoso di reintegro 82 viene riscaldato nell'unità di riscaldamento 85 senza catalizzatore, a differenza del caso in cui tale unità 85 è un reformer.
Nella forme realizzative dell’invenzione in cui un idrocarburo gassoso 82 è utilizzato anche come fonte del gas riducente 6, il flusso di gas riciclato 80 viene trattato in un'unità di abbattimento della CO2 88 per separare la CO289 prodotta come sottoprodotto delle reazioni di riduzione del monossido di carbonio con gli ossidi di ferro. L'unità di rimozione della CO2 può essere del tipo in cui la CO2 viene rimossa selettivamente per azione di un solvente come una soluzione di ammine o carbonato di potassio o può essere del tipo in cui la CO2 viene separata per adsorbimento fisico su un'unità PSA (pressure swing adsorbtion), VPSA (vacuum pressure swing adsortion) o membrane a gas.
Facoltativamente, il gas idrocarburo di reintegro 82 è costituito da gas di cokeria, gas naturale, gas di sintesi (syngas) da biomassa o altro gas contenente metano e/o gas contenente H2 o CO.
Facoltativamente, il contenuto di carbonio nel DRI può essere regolato per la sua ulteriore lavorazione nel forno fusorio 90, in un ampio intervallo compreso tra lo 0,5% e il 6% circa, preferibilmente tra il 2,5% e il 3,5% circa, iniettando un gas di cementazione 46 da una fonte appropriata 48, che può essere un idrocarburo gassoso, gas di cokeria, gas naturale, gas di sintesi (syngas) da biomassa, o loro miscele, o altri gas di sintesi contenenti metano e/o CO o qualsiasi altro gas contenente carbonio che possa depositare carbonio nel DRI.
In una forma di realizzazione, il DRI viene scaricato freddo dal forno di riduzione 50 facendo circolare un gas di raffreddamento nella parte inferiore 54 del forno di riduzione 50 in modo noto nell’arte. In questo caso, il contenuto di carbonio del DRI può essere regolato utilizzando come gas di raffreddamento un gas di cementazione del DRI, che può essere un idrocarburo gassoso, gas di cokeria, gas naturale, gas di sintesi (syngas) da biomassa, o loro miscele, o altri gas di sintesi (syngas) contenenti metano e/o CO o qualsiasi altro gas contenente carbonio che possa depositare carbonio nel DRI.
Tipicamente, il DRI viene scaricato da detto forno di riduzione 50 ad alta temperatura nell'intervallo tra circa 300°C e circa 750 °C , preferibilmente tra circa 600°C e circa 700°C e caricato caldo in un forno fusorio 90, solitamente un forno ad arco elettrico, dotato di elettrodi 92 e di un condotto di estrazione gas 94 per raccogliere i gas caldi che si producono durante il caricamento, la fusione e la raffinazione del DRI ed eventualmente anche i rottami di acciaio. Questi gas caldi escono dal forno elettrico ad arco 90 ad alta temperatura nell'intervallo tra 1000°C e 1400°C.
Il calore contenuto nel gas caldo 24 estratto dal forno fusorio 90 attraverso il condotto 94 viene utilizzato per produrre vapore 108 in uno scambiatore di calore 96 dove l'acqua 98 viene alimentata da una fonte idonea 100. Un accumulatore di vapore 102 raccoglie il vapore e fa parte di un circuito di recupero del calore attraverso il quale l'acqua viene fatta circolare da una o più unità di pompaggio 104 e tubi 106, 108 e 110.
Facoltativamente, l'acqua calda può anche essere estratta dall’accumulatore di vapore 102, attraverso il tubo 112 e l'unità di pompaggio 114, e alimentata all'unità di elettrolisi 34.
L'acqua raccolta nell'unità di elettrolisi 34 viene utilizzata per produrre idrogeno 16 che viene alimentato attraverso il tubo 116 al forno di riduzione diretta 50 dopo la miscelazione con il flusso di gas riciclato 80 e di idrocarburo gassoso 82 nel flusso combinato 86 che entra nel riscaldatore di gas o reformer catalitico indicato con il numero 85 secondo le forme realizzative alternative più sopra descritte.
In un'altra forma di realizzazione, l'energia del vapore 40 prelevato dal tamburo a vapore 102 viene alimentata ad una turbina 118 che aziona un generatore elettrico 120 per produrre energia elettrica 122 che viene utilizzata nell'unità di elettrolisi 34 per la produzione di idrogeno 16.
Facoltativamente, l'acqua calda in uscita dalla turbina 118 può essere alimentata all'unità di elettrolisi 34 attraverso il condotto 168 dopo un trattamento appropriato in modo noto nell’arte.
Nell'unità di elettrolisi 34 si produce un flusso di ossigeno 124 che può essere utilizzato facoltativamente per innalzare la temperatura del gas riducente 6 mediante combustione parziale alimentandolo attraverso il tubo 126 fino al tubo 116, oppure nel processo di fusione o raffinazione del DRI effettuato nel forno elettrico ad arco 90 o altrimenti nell'impianto di riduzione diretta 12 o nel forno fusorio 20.
L'unità di elettrolisi 34 può essere di qualsiasi tipo disponibile per uso industriale e può anche essere un'unità di co-elettrolisi in cui l'acqua viene decomposta in idrogeno e ossigeno e la CO2 viene anche suddivisa in monossido di carbonio e ossigeno. L’energia elettrica 122 prodotta dal generatore 120 può essere usata nell’unità di elettrolisi 34 congiuntamente a o in luogo di altre fonti disponibili di energia elettrica 43.
In un'altra forma di realizzazione, il sistema dell'invenzione comprende un elettrolizzatore a membrana elettrolitica polimerica (PEM), o un elettrolizzatore alcalino dove viene utilizzata come elettrolita una soluzione alcalina liquida di idrossido di sodio o potassio, o un elettrolizzatore ad ossido solido (SOE) che utilizza un materiale ceramico solido come elettrolita che conduce selettivamente ioni di ossigeno caricati negativamente a temperature elevate.
L'invenzione fornisce quindi un sistema sinergico per produrre acciaio o un materiale contenente ferro fuso integrando un impianto di riduzione diretta 12, un forno fusorio di DRI 20, un’unità di recupero di calore 26, un generatore di energia elettrica a turbina a vapore 44 e un'unità di elettrolisi 34 con emissioni di CO2 inferiori rispetto agli impianti siderurgici attualmente in uso.
Resta ovviamente inteso che la descrizione dell'invenzione di cui sopra è stata redatta a scopo illustrativo e che la portata dell'invenzione non si limita alle forme di realizzazione qui descritte, ma è definita dalle rivendicazioni allegate, e che una serie di cambiamenti e modifiche possono essere apportate alle forme di realizzazione dell'invenzione comprese nell'ambito di queste rivendicazioni.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per produrre acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) con emissioni ridotte di anidride carbonica, comprendente il produrre DRI (18) in un forno di riduzione diretta (12, 50) con un gas riducente (6) comprendente idrogeno (16); il fondere almeno una parte di detto DRI in un forno di fusione (20) e la generazione di gas caldi (24); il produrre vapore e/o acqua calda (28, 40) utilizzando il calore contenuto in detti gas caldi (24); caratterizzato dal fatto di produrre idrogeno (16) da detto vapore e/o acqua calda (28, 40) mediante elettrolisi e di alimentare almeno una parte di detto idrogeno (16) a detto forno di riduzione diretta (12, 50) come componente di detto gas riducente (6) per produrre detto DRI (18).
- 2. Un metodo per produrre acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato inoltre dalla produzione di energia elettrica (42) utilizzando detto vapore (40); e utilizzando detta energia elettrica (42) per produrre detto idrogeno (16) per elettrolisi.
- 3. Un metodo per produrre acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 1, in cui detto forno fusorio (20) è un forno elettrico ad arco (EAF).
- 4. Un metodo per la produzione di acciaio o di materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzato dalla produzione di ossigeno (36, 124) per elettrolisi e dall'utilizzo di almeno una porzione di detto ossigeno (36, 124) per aumentare la temperatura del gas riducente (6) prima della sua alimentazione al reattore di riduzione (12, 50).
- 5. Un metodo per produrre acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato inoltre dalla produzione di ossigeno (36, 124) per elettrolisi e dall'utilizzo di almeno una porzione di detto ossigeno (36, 124) nel forno ad arco elettrico (20) in cui si producono detti acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22).
- 6. Un metodo per la produzione di acciaio o di materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato inoltre dall'ottenimento di almeno una parte dell'acqua utilizzata per produrre idrogeno per elettrolisi dal vapore acqueo condensato contenuto in un flusso di gas riducente esausto estratto da detto forno di riduzione diretta come gas di testa (58).
- 7. Un sistema (10) per produrre acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) a ridotte emissioni di anidride carbonica, comprendente un forno di riduzione diretta (12, 50) per produrre DRI (18) con un gas riducente (6) comprendente idrogeno (16); un forno di fusione di DRI (20) per fondere detto DRI (18) generando gas caldi (24); un'unità di recupero di calore (26) per produrre vapore e/o acqua calda (28, 40) utilizzando il calore contenuto in detti gas caldi (24), e un'unità di elettrolisi (34) per produrre idrogeno (16) da detto vapore e/o acqua calda (28), il cui idrogeno (16) è alimentato a detto forno di riduzione diretta (12, 50) come componente di detto gas riducente (6) per produrre DRI (18).
- 8. Un sistema (10) per produrre acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre un generatore di energia elettrica (44) per produrre energia elettrica (42) utilizzando il vapore (40) dell'unità di recupero di calore (26), la cui energia elettrica è utilizzata in detta unità di elettrolisi (34) per produrre idrogeno (16).
- 9. Un sistema (10) per la produzione di acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 7, in cui detto DRI (18) viene fuso in un forno ad arco elettrico (20) in cui si generano gas ad alta temperatura (24), e comprendente anche una prima unità di scambio termico (26) per produrre vapore o acqua calda (28, 40) utilizzando il calore proveniente da detti gas ad alta temperatura (24) effluenti da detto forno ad arco elettrico (20); ulteriormente caratterizzato anche da un'unità di elettrolisi (34) per produrre idrogeno (16) da detto vapore o acqua calda (28); un primo condotto (116) che collega detta unità di elettrolisi (34) e detto forno a riduzione diretta (12, 50) per alimentare almeno una parte di detto idrogeno (16) per produrre detto DRI (18); e un forno ad arco elettrico (20, 90) per fondere detto DRI (18) per produrre detto acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22).
- 10. Un sistema (10) per la produzione di acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato inoltre da un generatore elettrico (44) per produrre energia elettrica (42) utilizzando detto vapore (40) e mezzi conduttori elettrici che collegano detto generatore elettrico (44) e detta unità di elettrolisi (34) per produrre detto idrogeno (16) per elettrolisi.
- 11. Un sistema (10) per la produzione di acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 9, ulteriormente caratterizzato da un secondo condotto (126) che collega detta unità di elettrolisi (34) e un primo condotto (116) per alimentare almeno una porzione di ossigeno (36,124) prodotto per elettrolisi in detta unità di elettrolisi (34) per aumentare la temperatura del gas riducente (6) prima di essere alimentato a detto forno di riduzione diretta (12, 50).
- 12. Un sistema (10) per la produzione di acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato inoltre da un refrigeratore di gas (66) collegato a detto forno di riduzione diretta (12, 50) per raffreddare almeno una parte dei gas riducenti esausti estratti da detto forno di riduzione diretta (12, 50) come gas di testa (58) contenente acqua formata dalla riduzione degli ossidi di ferro in ferro metallico; un quarto condotto (158) che collega detto forno di riduzione diretta e detto refrigeratore di gas; e un quinto condotto (168) che collega detto refrigeratore di gas e detta unità di elettrolisi (34).
- 13. Un sistema (10) per la produzione di acciaio o materiali fusi contenenti ferro (22) secondo la rivendicazione 12, ulteriormente caratterizzato da un'unità di trattamento delle acque per pulire e condizionare detta acqua condensata (68) prima di essere utilizzata in detta unità di elettrolisi (34).
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