JP2004309067A - Method of using blast furnace gas - Google Patents

Method of using blast furnace gas Download PDF

Info

Publication number
JP2004309067A
JP2004309067A JP2003105475A JP2003105475A JP2004309067A JP 2004309067 A JP2004309067 A JP 2004309067A JP 2003105475 A JP2003105475 A JP 2003105475A JP 2003105475 A JP2003105475 A JP 2003105475A JP 2004309067 A JP2004309067 A JP 2004309067A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
blast furnace
coke oven
kcal
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003105475A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Takamoto
泰 高本
Haruyoshi Shioda
晴是 汐田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2003105475A priority Critical patent/JP2004309067A/en
Publication of JP2004309067A publication Critical patent/JP2004309067A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals

Landscapes

  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve energy use efficiency by manufacturing reformed blast furnace gas by removing and separating CO<SB>2</SB>from blast furnace gas, and effectively combining the reformed blast furnace gas, coke oven gas and converter gas in a steel mill for use. <P>SOLUTION: In the method of using blast furnace gas, the reformed blast furnace gas of high calorific value manufactured by carrying out oxygen enriching blast furnace gas besides removal and separation of CO<SB>2</SB>from blast furnace gas of low calorific value is substituted for a part or all of any one or more kinds of blast furnace gas, coke oven gas, converter gas and LPG used as any one or more kinds of fuel gas out of air-heating furnace fuel gas, coke oven fuel gas and power generating fuel gas. A part or all of the economized coke oven gas is blasted from a blast furnace tuyere and used as a reducing agent in a blast furnace or used as reducing gas for reducing iron ore. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉ガス中のCOを除去分離することによって発熱量の大きな改質高炉ガスを製造し、これを燃料ガス又は還元ガスとして利用する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
製鉄所において、高炉炉頂から排出される高炉ガスは、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス及び発電用燃料ガスの一部として有効利用されている。
【0003】
ところが、上記先行技術では、高炉ガスの発熱量が680〜850kcal/Nm(非特許文献1、参照)と小さいため、900kcal/Nm以上の発熱量の熱風炉燃料ガスまたは1000kcal/Nm以上の発熱量のコークス炉燃料ガスまたは発電用燃料ガスとして利用する場合は、コークス炉ガス、転炉ガス、LPG、LNGなどの2000kcal/Nm以上の発熱量を持つ高カロリーガスを混合する必要がある。
【0004】
コークス炉ガス及び転炉ガスは、製鉄所内から発生する副生ガスであるため、外部購入費用が新たに発生することがなく経済的であるが、コークス炉ガス及び転炉ガスは発熱量が大きいので、製鉄所下工程における鋼材加熱炉等の燃料ガスとして使用されている。
【0005】
そのため、製鉄所のエネルギー需給変動によっては、不足がちな高カロリーガスであるコークス炉ガス及び転炉ガスを補うために、LPG又はLNGなどの高価な高カロリーガスを新たに購入する一方で、余剰となる低カロリーガスである高炉ガスを放散するという問題を生ずることがある。
【0006】
また、微粉炭吹き込みに加えてコークス炉ガスを高炉に吹込むことによって、微粉炭多量吹込み時の高炉操業の安定化をはかる方法が、特許文献1に提示されている。
【0007】
しかしながら、製鉄所全体の燃料バランスからは、高炉でコークス炉ガスを使用すると、高炉送風用の熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス、発電用燃料ガス又は製鉄所下工程における鋼材加熱炉等の燃料ガス等として用いているコークス炉ガス量が不足し、LPG又はLNGなどの高価な高カロリーガスを新たに購入することになり、かえって製鉄所全体での製造コストが上昇することになる。
【0008】
さらに、高炉装入原料鉱石を金属鉄が生成するまで予備還元して高炉に装入すると、高炉燃料比が低減できることが知られているが(非特許文献2、参照)、高炉ガスはCOを19%以上含み、そのままでは還元能力が小さいためFeOまでしか還元できず、高炉装入原料鉱石を金属鉄が生成するまで予備還元するための還元ガスとして高炉ガスを使用することは不可能である。
【0009】
しかるに、高炉ガスから無機固体物質を用いてCOを除去分離する方法が特許文献2に提示されている。
【0010】
しかしながら、特許文献2に提示されている方法は、COと他成分ガスとの無機固体物質への吸着・脱離の時間差(リテンションタイム差)を用いる方法であり、該無機固体物質を充填した反応容器単体ではバッチ処理となり、高炉ガスのように連続的に大量に処理する必要がある場合には多数の反応容器を並列に設置し、ガスの流通経路を切り替えて該反応容器に高炉ガスを通過させる必要があり、設備コストが大きくなる。
【0011】
また、非特許文献3に示されているように、石炭をCOで部分燃焼して製造した還元ガスを用いて鉄鉱石を還元し、還元に使用した後の排ガスから連続的にCOを除去分離し、脱CO後の該ガス(プロセスガスと呼ぶ)を再加熱して還元ガスとして循環利用している。
【0012】
しかしながら、石炭をCOによって部分燃焼した還元ガスはN濃度が低く、該プロセスガス中のN濃度も低い。
【0013】
一方、高炉では、空気又は酸素を富化した空気によってコークス又は微粉炭を羽口先で燃焼して高温の還元ガスを製造しているため、この高温の還元ガス中のN濃度が高く、改質高炉ガス中にはなお30%以上のNが含まれる。
【0014】
しかし、Nは鉄鉱石の還元反応にあずかることがないため、N濃度の高い改質高炉ガスにおいては、還元に寄与するCOとHを還元反応に必要な温度まで加熱するとき、還元に預からないNまでも同時に加熱することになり、前記のN濃度の低いプロセスガスに比べて、加熱に必要なエネルギーが大きくなるので、N濃度の高い改質高炉ガスのみを還元ガスとして利用するのはエネルギー効率が悪い。
【0015】
【特許文献1】
特開平4−268003号公報
【特許文献2】
特開平8−141357号公報
【特許文献3】
特開平11−35950号公報
【非特許文献1】
日本鉄鋼協会編:鉄鋼便覧、3版2巻5章6節2項
【非特許文献2】
重見彰利:製銑ハンドブック,地人書館,(1979),P.200
【非特許文献3】
W.Schlebush:MPT Internatinal 5(1997),p.52
【非特許文献4】
須田泰一朗ら:エネルギー・資源, 23(2002),P.307
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らはこれらの問題の解決を図るため、高炉ガスを高炉送風用の熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス、又は、発電用燃料ガスとして有効利用する方法、及び、改質高炉ガスを有効利用することによって節約したコークス炉ガスを利用する方法を開発することを課題とした。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明は従来方法における上記の問題点を解決するためになされたものであって、その要旨するところは、下記のとおりである。
【0018】
(1) 高炉炉頂から排出される900kcal/Nm未満の高炉ガスからCOを除去分離して、900kcal/Nm以上の改質高炉ガスを製造し、この改質高炉ガスを、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス、及び、発電用燃料ガスの何れか1種又は2種以上の燃料ガスとして使用している900kcal/Nm未満の高炉ガス、2000kcal/Nm以上のコークス炉ガス、転炉ガス、及び、LPGの何れか1種又は2種以上の一部又は全部と代替することを特徴とする高炉ガスの利用方法。
【0019】
(2) 高炉送風用空気に酸素を加えて高炉ガス中のN濃度を50%以下に低下させるとともに、高炉ガスからCOを除去分離して1000kcal/Nm以上の改質高炉ガスを製造し、この改質高炉ガスを、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス、及び、発電用燃料ガスの何れか1種又は2種以上の燃料ガスとして使用している900kcal/Nm未満の高炉ガス、2000kcal/Nm以上のコークス炉ガス、転炉ガス、及び、LPGの何れか1種又は2種以上の一部又は全部と代替することを特徴とする高炉ガスして利用する方法。
【0020】
(3) 前記コークス炉ガスの一部又は全部を、高炉羽口から吹込むことを特徴とする前記(1)又は(2)記載の高炉ガスの利用方法。
【0021】
(4) 高炉炉頂から排出される900kcal/Nm未満の高炉ガスからCOを除去分離して製造した900kcal/Nm以上の改質高炉ガス、又は、高炉送風用空気に酸素を加えて高炉ガス中のN濃度を50%以下に低下させるとともに、高炉ガスからCOを除去分離して製造した1000kcal/Nm以上の改質高炉ガスと、コークス炉ガスの一部又は全部を、鉄鉱石還元用の還元ガスとして還元炉において利用することを特徴とする高炉ガスの利用方法。
【0022】
(5) 前記還元炉で製造した還元鉄を高炉に装入することを特徴とする前記(4)記載の高炉ガスの利用方法。
【0023】
(6) 前記COの除去分離を、ガス吸収法、深冷分離法、ガス吸着法、及び、膜分離法の何れかにより行なうことを特徴とする前記(1)〜(5)の何れかに記載の高炉ガスの利用方法。
【0024】
(7) 前記ガス吸収法がアミン系の吸収液を用いる化学吸収法であることを特徴とする前記(6)記載の高炉ガスの利用方法。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明者は、上記課題を解決し、高炉ガスの有効利用方法を開発するに当たり、高炉炉頂から排出されて除塵・冷却された高炉ガスからCOを除去分離し、単位体積あたりの発熱量を高めた高カロリーの改質高炉ガスを製造し、これを燃料または還元ガスとして利用すればよいとの知見を得た。
【0026】
高炉ガス中にはCOが19〜25vol%、COが19〜25vol%、Hが3〜6vol%含まれ、その他残余成分はNで、高炉ガスの発熱量は650〜850kcal/Nmであるが、特許文献2に提示されているガス吸収法、深冷分離法(蒸留法)、ガス吸着法(圧力スイング吸着法及び温度スイング吸着法)、膜分離法などによってCOを除去分離することにより、900kcal/Nm以上の発熱量の改質高炉ガスを製造することができる。
【0027】
この高カロリーの改質高炉ガスは、低カロリーの高炉ガスよりも付加価値の高い燃料又は還元ガスとして利用することができる。
【0028】
すなわち、900kcal/Nm以上の発熱量の改質高炉ガスを熱風炉燃料ガスとして全量使用することが可能であり、熱風炉燃料ガスとして従来高炉ガスに混合使用しているコークス炉ガス、転炉ガス、LPG、LNGなどの2000kcal/Nm以上の発熱量を持つ高カロリーガスの量を全て節約することができる。
【0029】
また、この改質高炉ガスを1000kcal/Nm以上の発熱量のコークス炉燃料ガス又は発電用燃料ガスの一部として使用する場合、コークス炉燃料ガス又は発電用燃料ガスとして従来高炉ガスに混合使用しているコークス炉ガス、転炉ガス、LPG、LNGなどの2000kcal/Nm以上の発熱量を持つ高価な高カロリーガスの量を一部節約することができる。
【0030】
高炉ガスからCOを除去分離して製造した改質高炉ガス中のCO濃度が高く、N濃度が低いほど、改質高炉ガスの発熱量は大きくなり、改質高炉ガスの利用価値が上がる。高炉の燃料比が高いときには高炉ガスの発熱量が大きく、このとき、高炉ガスからCOを除去分離して得られる改質高炉ガスの発熱量は大きくなる。
【0031】
しかしながら、高炉の燃料比を高くすることは、銑鉄製造の投入エネルギーが大きくなることを意味し、エネルギー効率上好ましいことではない。
【0032】
一方、高炉送風中にOを加えて、高炉送風中O濃度を空気中のO濃度21%よりも高くし、高炉ガス中のN濃度を50%以下に低下させることにより、この高炉ガスからCOを除去分離すると1000kcal/Nm以上の発熱量の改質高炉ガスを製造することができる。
【0033】
この高カロリーの改質高炉ガスは、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス又は発電用燃料ガスとして全量使用することが可能であり、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス又は発電用燃料ガスとして従来高炉ガスに混合使用しているコークス炉ガス、転炉ガス、LPG、LNGなどの2000kcal/Nm以上の発熱量を持つ高価な高カロリーガスの量を全て節約することできる。
【0034】
ここで節約できた発熱量の大きなコークス炉ガス、転炉ガスは加熱炉燃料ガスとして使用することが可能である。その結果、加熱炉燃料ガスとして使用しているLPG又はLNGなどの高価な高カロリーガスの購入量を節減することができる。
【0035】
また、ここで、節約できたコークス炉ガスを高炉羽口から燃料として吹込むことにより、製鉄所全体のコークス炉ガスの使用バランスをとり、LPG又はLNGなどの高価な高カロリーガスの購入量の増加させずに、特許文献1に提示されているような高炉の燃料低減と生産性向上が可能になる。
【0036】
高炉ガスはCOを19%以上含むため、鉄鉱石の還元能力が小さく金属鉄を生成することはできない。しかしながら、この高炉ガスからCOを除去分離した改質高炉ガスは、COとH及びNとからなり、金属鉄を生成するに十分な還元能力を有し、この改質高炉ガスを用いて鉄鉱石を還元して鉄鉱石中の酸化鉄の一部または全部を金属鉄にすることができる。
【0037】
さらに、金属鉄が生成した鉄鉱石を高炉に装入することによって高炉燃料比を低減することができる(非特許文献2、参照)。
【0038】
改質高炉ガスを還元ガスとして用いて高炉装入鉱石を効率的に還元するには700℃以上で反応させる必要があり、還元ガス又は鉱石を昇温する必要がある。
【0039】
改質高炉ガスを熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス又は発電用燃料ガスとして使用することによって節約できたコークス炉ガスを酸素で部分燃焼して高温の還元性ガスを発生させて、これに改質高炉ガスを混合することによって還元に必要な温度を持つ還元ガスを製造することができる。
【0040】
また、改質高炉ガスの昇温エネルギーとして、再生可能エネルギーである木質系バイオマスの燃焼熱を利用することも可能である。
【0041】
なお、発熱量が650〜850kcal/Nmの高炉ガスを発電用燃料ガスとして用いるときは、発熱量が小さいので、通常は、ボイラー用燃料として使用し、ボイラーで製造した蒸気でスチームタービンを駆動し発電している。
【0042】
しかしながら、特許文献3に提示されているように、ボイラー及びスチームタービンによる発電の熱効率は38〜40%と比較的低い。そこで、特許文献3では、ボイラー燃料である石炭を部分水性ガス化処理して発熱量1000〜1500kcal/Nmのガスを留出し、これを、ガスタービン用燃料に用いてガスタービンにて発電するとともに、ガスタービン発電とボイラー及びスチームタービン発電とを組み合わせたコンバインド・サイクル発電を行うことにより発電効率を約46%に高められるとしている。
【0043】
したがって、本発明において述べたように、発熱量が650〜850kcal/Nmの高炉ガスから発熱量1000kcal/Nm以上の改質高炉ガスを製造し、これを、ガスタービン用燃料として用いたガスタービン発電と、ボイラー及びスチームタービンによる発電とを組み合わせたコンバインド・サイクル発電を行うことにより、発電効率の向上が期待される。
【0044】
製鉄所内での使用電力が一定であれば、発電効率の向上によって、発電所での改質高炉ガス使用量一定では発電量が増え余剰電力が生じ、電力の外部への販売が可能となる。
【0045】
一方、製鉄所内での使用電力にあわせて、発電所での発電量一定では、発電所での改質高炉ガス使用量が減少し、改質高炉ガス量に余裕が生じる。この余剰改質高炉ガスは新たな利用が可能であり、例えば、以下に述べる脱COプロセスに必要なエネルギーとして利用できる。
【0046】
高炉ガスからのCOの除去分離する脱COプロセスに、アミン系の吸収液を用いる化学吸収法を用いることにより、大量のガスを効率よく処理することができる。
【0047】
化学吸収法は、吸収塔において高炉ガスとアミン系吸収液とを常温で接触させて高炉ガス中のCOを吸収液に吸収させる工程と、COを吸収した吸収液を再生塔に送り、再生塔においてCOを吸収した吸収液を加熱し、吸収液中のCOを吸収液から分離して吸収液を再生する工程とからなっている。
【0048】
この吸収液の再生に必要な加熱エネルギーは、2.8〜3.0MJ/kg−COである(非特許文献4、参照)。
【0049】
このエネルギーの供給源として必要な燃料の一部又は全部を、高カロリーの改質高炉ガスを製鉄所において利用して得られる効率向上に対応して余剰となるエネルギーを利用して供給したり、製鉄所における、焼結機排ガス、コークス炉排ガス、熱風炉排ガス、加熱炉排ガス、コークス炉ガス、転炉ガス、焼結鉱、コークス、高炉スラグ、冷却水などの未利用の廃顕熱を利用して供給したり、木質系バイオマスの燃焼熱を利用して供給することによって、COの大気中へのあらたな放出を抑制することが可能である。
【0050】
さらに、改質高炉ガスを鉄鉱石の還元ガスとして還元炉において利用する場合には、還元炉から排出されるガスの顕熱又は燃焼熱及び還元鉄の顕熱を、CO吸収液の再生に必要な熱エネルギーとして回収し有効に利用することが可能である。
【0051】
次に、本発明の実施形態を説明する。図1は現状の高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態の概念図である。
【0052】
熱風炉2の加熱用燃料ガスは、高炉ガス11、コークス炉ガス13及び転炉ガス14が混合使用されている。コークス炉3の加熱用燃料ガスは、高炉ガス11、コークス炉ガス13及び転炉ガス14が混合使用されている。
【0053】
熱風炉2及びコークス炉3での使用量を除いた高炉ガス11は、発電所7で発電用燃料ガスとして用いられる。熱風炉2及びコークス炉3での使用量を除いたコークス炉ガス13及び転炉ガス14は、主として、加熱炉等8で燃料ガスとして使用される。
【0054】
コークス炉3で製造されたコークス15は、一部は焼結機4で使用され、大部分は高炉1で使用される。高炉1では、不足するコークスを購入コークス17によって補っている。熱風炉2では、空気19とそれに付加される酸素20とを加熱し、昇温された熱風21が高炉1に送風される。
【0055】
焼結機4で製造された焼結鉱、及び、塊鉱石とペレットからなる鉱石18は、高炉1で還元・溶解され溶銑及び溶滓22となる。高炉炉頂から排出された高炉ガス11は炉頂圧回収発電設備5によって電力12を回収される。
【0056】
図2は、高炉ガス11を化学吸収法による脱COプロセス9において吸収液再生用エネルギー24を使用して分離除去CO25と発熱量900kcal/Nm以上の改質高炉ガス23を得たときの改質高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態の概念図である。
【0057】
熱風炉2の燃料ガスとして改質高炉ガス23を全量使用でき、図1のケースで熱風炉2の燃料ガスとして必要とされた高価な高カロリーガスであるコークス炉ガス及び転炉ガスを全量節約できる。
【0058】
コークス炉3の燃料ガスは発熱量が1000kcal/Nm以上必要なので、改質高炉ガスに少量の転炉ガスを混合する必要があるが、図1のケースに比較して高価な高カロリーガスであるコークス炉ガス及び転炉ガスを節約できる。
【0059】
しかしながら、熱風炉2とコークス炉3において、高炉ガス11に換算したガス使用量が増えるため、発電所7で必要な発電用燃料ガスが不足することになり、転炉ガス14を一部補填して発電所7に送る必要がある。
【0060】
このとき、発電用燃料ガスは改質高炉ガス23と転炉ガス14とを混合したガスになり、混合ガスの発熱量は1000 kcal/Nm以上となり、ガスタービン燃料ガスとして使用することが可能となる。
【0061】
そこで、コンバインドサイクル発電設備に発電設備を増強することにより発電効率が向上し、余剰改質高炉ガス26を得ることが可能となり、LPGやLNGなどの高価な高カロリーガスの購入量を減らすことが可能であるし、あるいは、この余剰改質高炉ガス26をCO吸収液再生用エネルギー24に利用することが可能となる。
【0062】
図3は、空気19に付加する酸素20の量を増し、熱風21の酸素濃度を高くして高炉ガス11の窒素濃度を低下させて、発熱量1000kcal/Nm以上の改質高炉ガス23を得て、その結果得られた余剰となるコークス炉ガス13を高炉1に羽口から吹込んで高炉1の燃料比を低下させたときの改質高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態の概念図である。
【0063】
発熱量1000 kcal/Nm以上の改質高炉ガス23は熱風炉2の燃料ガス及びコークス炉3の燃料ガスとして全量使用可能であり、図1のケースで、熱風炉2の燃料ガス及びコークス炉3の燃料ガスとして必要とされた高価な高カロリーガスであるコークス炉ガス及び転炉ガスを全量節約できる。
【0064】
コークス炉ガス13を高炉1で使用することにより、燃料比が低下し高価な購入コークスの使用量を減らすことができ費用を節減できる。また、コークス炉ガス13を高炉1に羽口から吹込むことにより、高炉ガス11の発熱量と発生量とが増加し、その結果余剰改質高炉ガス26を得ることができる。
【0065】
この余剰改質高炉ガス26は、CO吸収液再生用エネルギー24に利用することが可能である。
【0066】
図4は、改質高炉ガス23を熱風炉2の燃料ガス及びコークス炉3の燃料ガスとして使用することにより節約できるコークス炉ガス23と酸素27を部分燃焼炉28にて反応させて高温還元ガス29を得、この高温の還元ガス29に改質高炉ガス23を混合して温度を調整した還元ガス30を還元鉄製造還元炉10に使用することにより還元鉄32を得て、この還元鉄32を高炉1に装入し高炉1の燃料比を低下させたときの改質高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態の概念図である。
【0067】
還元鉄32を高炉1で使用することにより、燃料比が低下し高価な購入コークスの使用量を減らすことができ費用を節減できる。
【0068】
また、還元鉄製造還元炉10の還元炉排ガス31の顕熱及び燃焼熱と還元鉄32の顕熱を回収することにより、このエネルギーをCO吸収液再生用エネルギー24に利用することが可能である。
【0069】
【実施例】
以下、本発明の高炉ガスをCO除去分離して利用する方法を、表1及び表2に示す比較例と実施例1、実施例2及び実施例3によって詳細に説明する。
【0070】
【表1】

Figure 2004309067
【0071】
【表2】
Figure 2004309067
【0072】
実施例1は、比較例の発熱量768kcal/Nmの高炉ガスからCOを除去分離して発熱量972kcal/Nmの改質高炉ガスを製造した例である。
【0073】
実施例1においては、改質高炉ガスの発熱量が900kcal/Nm以上であるから、高炉送風用の熱風炉燃料ガスとして溶銑1トン当り必要な431Mcal/t−pの全量に使用することが可能であり、比較例において、高炉送風用の熱風炉燃料ガスとして溶銑1トン当り使用していた高価な高カロリーガスであるコークス炉ガス63Mcal/t−pの全量と転炉ガス17 Mcal/t−pの全量とが改質高炉ガスを代替使用することによって節約できた。
【0074】
また、実施例1においては、発熱量1000kcal/Nm以上のコークス炉燃料ガスにするために、改質高炉ガスに溶銑1トン当り19Mcal/t−pの転炉ガスを混合すればよく、比較例において、コークス炉燃料ガスとして溶銑1トン当り使用していた高価な高カロリーガスであるコークス炉ガス72Mcal/t−pの全量と転炉ガス63Mcal/t−pのうちの44Mcal/t−pとが改質高炉ガスを代替使用することによって節約できた。
【0075】
さらに、実施例1においては、節約したコークス炉ガスと転炉ガスの一部を改質高炉ガスに混合して他工程で必要な電力を製造するための発電用燃料ガスとしている。
【0076】
この発電用燃料ガスは1000kcal/Nm以上の発熱量となり、特許文献3で提示されているように、このガスをガスタービン用燃料に用いてガスタービンにて発電するとともに、ガスタービン発電とボイラー及びスチームタービン発電とを組み合わせたコンバインド・サイクル発電を行うことにより、発電効率を比較例の35%から実施例1の45%に高められた。
【0077】
その結果、溶銑1トン当り他工程で使用する電力281kWhを製造するための発電用燃料ガスは溶銑1トン当り153Mcal/t−p節約できた。
【0078】
実施例1で節約できたエネルギーは脱CO用エネルギーに使用することが可能である。実施例1では、溶銑1トン当りの高炉ガスからの脱CO量は348Nm/t−pであり、CO単位体積当りの脱COエネルギー原単位が1.36Mcal/Nm−CO(2.9MJ/kg−COに相当する)なので、溶銑1トン当りの脱CO用エネルギーは473Mcal/t−p必要である。
【0079】
比較例に対し、実施例1で節約できたエネルギー153Mcal/t−pと高炉スラグからの回収顕熱80Mcal/t−pとを脱CO用エネルギーとして使用することによって、新規に調達すべきエネルギーは溶銑1トン当り240Mcal/t−pでよい。
【0080】
すなわち、実施例1では、溶銑1トン当り高炉ガスからCOを348Nm/t−p除去分離するエネルギーとして必要な473Mcal/t−pを含めた、溶銑1トン当りのエネルギー消費量の増加は、比較例に対し240Mcal/t−pとなり、実質的にはCOを348Nm/t−pを240Mcal/t−pで除去分離できたこととなり、CO単位体積当りの実質的な脱COエネルギー原単位は0.69Mcal/Nm−COに低下することができた。
【0081】
実施例2は、高炉ガスからCOを除去分離して製造した改質高炉ガスを高炉送風用の熱風炉燃料ガス及びコークス炉燃料ガスとして、高価な高カロリーガスであるコークス炉ガスと転炉ガスに代替して使用することによって、節約できたコークス炉ガスを高炉羽口から吹込んで高価な購入コークス使用量の削減を実施したものである。
【0082】
溶銑1トン当り215Mcal/t−pのコークス炉ガスを高炉羽口から吹込むと同時に、酸素富化率を比較例の2.5%から5.6%に上昇させたことにより、高炉ガスからCOを除去分離して製造した改質高炉ガスの発熱量は1156kcal/Nmとなった。
【0083】
その結果、高炉送風用の熱風炉燃料ガス及びコークス炉燃料ガスとして改質高炉ガスを全量使用することが可能となり、高炉送風用の熱風炉燃料ガスおよびコークス炉燃料ガスとして使用していた高価な高カロリーガスであるコークス炉ガスの全量と転炉ガスの全量とが節約できた。
【0084】
さらに、実施例2においては、発熱量が1156kcal/Nmの改質高炉ガスを発電用燃料ガスとして使用することによって、特許文献3で提示されているように、これをガスタービン用燃料に用いてガスタービンにて発電するとともに、ガスタービン発電とボイラー及びスチームタービン発電とを組み合わせたコンバインド・サイクル発電を行うことにより、発電効率を比較例の35%から実施例2の45%に高められる。
【0085】
その結果、他工程で使用する電力を製造するための発電用燃料ガスは溶銑1トン当り115Mcal/t−p節約できた。また、高炉プロセスにおいて使用している熱風炉燃料の減少と高炉ガス回収量の増加により、比較例に対し実施例2においては、溶銑1トン当り49Mcal/t−pの高炉プロセスでのエネルギー消費が節約できた。
【0086】
実施例2で節約できたエネルギーは、脱CO用エネルギーに使用することが可能である。実施例2では、溶銑1トン当りの高炉ガスからの脱CO量は328Nm/t−pであり、CO単位体積当りの脱COエネルギー原単位が1.36Mcal/Nm−COであるから、溶銑1トン当りの脱CO用エネルギーは446Mcal/t−p必要である。
【0087】
比較例に対し、実施例2で節約できたエネルギー115Mcal/t−pと49Mcal/t−p、及び、高炉スラグからの回収顕熱80Mcal/t−pを脱CO用エネルギーに使用することによって、新規に調達すべきエネルギーは溶銑1トン当り202Mcal/t−pとなった。
【0088】
さらに、高価な購入コークス使用量を約7kg/t−p節約でき、燃料比の低下による高炉プロセスでのエネルギー消費量の低下50Mcal/t−pも考慮すると、脱COエネルギーも含めた銑鉄製造エネルギー全体の増分は、比較例に対し、溶銑1トン当り152Mcal/t−pとなる。
【0089】
すなわち、実施例2では、溶銑1トン当り高炉ガスからCOを328Nm/t−p除去分離するエネルギーとして必要な446Mcal/t−pを含めた、溶銑1トン当りのエネルギー消費量の増加は、比較例に対し152Mcal/t−pとなり、実質的には、328Nm/t−pのCOを152Mcal/t−pで除去分離できたこととなり、CO単位体積当りの実質的な脱COエネルギー原単位は、0.46Mcal/Nm−COに低下することができた。
【0090】
実施例3は、高炉ガスからCOを除去分離して製造した改質高炉ガスを高炉送風用の熱風炉燃料ガス及びコークス炉燃料ガスとして、高価な高カロリーガスであるコークス炉ガスと転炉ガスに代替して使用することによって、節約できたコークス炉ガスと改質高炉ガスとを用いて鉄鉱石を還元して製造した還元鉄を高炉に使用して高価な購入コークス使用量の削減を実施したものである。
【0091】
実施例3においては、改質高炉ガスの発熱量は976kcal/Nmとなり、発熱量が900kcal/Nm以上であるから、高炉送風用の熱風炉燃料ガスとして、この改質高炉ガスを全量使用することが可能であり、高価な高カロリーガスであるコークス炉ガス全量と転炉ガス全量とを節約できた。
【0092】
また、実施例3においては、発熱量1000kcal/Nm以上のコークス炉燃料ガスにするために、改質高炉ガスに溶銑1トン当り16Mcal/t−pの転炉ガスを混合すればよく、比較例において、コークス炉燃料ガスとして溶銑1トン当り使用していた高価な高カロリーガスであるコークス炉ガスの全量と転炉ガスの一部とが改質高炉ガスを代替使用することによって節約できた。
【0093】
さらに、実施例3においては、節約した転炉ガスの一部を改質高炉ガスに混合して他工程で必要な電力を製造するための発電用燃料ガスとしている。この発電用燃料ガスは1000kcal/Nm以上の発熱量となり、特許文献3で提示されているように、このガスをガスタービン用燃料に用いてガスタービンにて発電するとともに、ガスタービン発電とボイラー及びスチームタービン発電とを組み合わせたコンバインド・サイクル発電を行うことにより発電効率を比較例の35%から実施例3の45%に高められた。
【0094】
その結果、溶銑1トン当り他工程で使用する電力281kWhを製造するための発電用燃料ガスは溶銑1トン当り153Mcal/t−p節約できた。また、高炉プロセスにおいて、燃料費が低下することによる高炉ガス発生量の減少により、エネルギー消費量は溶銑1トン当り15Mcal/t−p増加した。
【0095】
なお、実施例3の還元鉄製造プロセスでは、コークス炉ガスを酸素で部分燃焼して高温の還元ガスを製造するとともに、この高温の還元ガスに鉄鉱石を還元して金属鉄を生成させる能力のある常温の改質高炉ガスを混合して、還元炉での反応に適した温度に調整された還元ガスを製造し、これを使用して、還元率85%の還元鉄を溶銑1トン当り40kg/t−p製造した。
【0096】
このとき、コークス炉ガスを114Mcal/t−p、改質高炉ガスを17Mcal/t−p、及び、酸素を製造エネルギー換算して5Mcal/t−p使用した。
【0097】
また、還元炉からの排出されるCO及びH成分を含む高温の排ガスから回収した潜熱と顕熱、及び、還元炉から排出された高温の還元鉄から回収した顕熱の合計は82Mcal/t−pであった。使用したエネルギーから回収したエネルギーを控除した、この本還元鉄製造プロセスでのエネルギー消費量は、溶銑1トン当り59Mcal/t−pであった。
【0098】
すなわち、実施例3では、高炉プロセスで溶銑1トン当り15Mcal/t−pのエネルギー消費量の増加と還元鉄製造プロセスで溶銑1トン当り59Mcal/t−pのエネルギー消費量の増加があるものの、他工程電力製造で溶銑1トン当り153Mcal/t−pエネルギー消費量を節約できたので、比較例に対し、実施例3においては、溶銑1トン当り79Mcal/t−pエネルギー消費量を節約できた。
【0099】
実施例3で節約できたエネルギーは、脱CO用エネルギーに使用することが可能である。実施例3では、溶銑1トン当りの高炉ガスからの脱CO量は339Nm/t−pであり、CO単位体積当りの脱COエネルギー原単位が1.36Mcal/Nm−CO(2.9MJ/kg−COに相当する)なので、溶銑1トン当りの脱CO用エネルギーは461Mcal/t−p必要である。
【0100】
比較例に対し、実施例3で節約できたエネルギー79Mcal/t−pと高炉スラグからの回収顕熱80Mcal/t−pとを脱CO用エネルギーとして使用することによって、新規に調達すべきエネルギーは溶銑1トン当り301Mcal/t−pでよい。
【0101】
さらに、高価な購入コークス使用量を比較例に対し約11kg/t−p節約でき、燃料比の低下による高炉プロセスでのエネルギー消費量の低下79Mcal/t−pも考慮すると、脱COエネルギーも含めた銑鉄製造エネルギー全体の増分は、溶銑1トン当り222Mcal/t−pとなる。
【0102】
すなわち、実施例3では、溶銑1トン当り高炉ガスからCOを339Nm/t−p除去分離するエネルギーとして必要な461Mcal/t−pを含めた、溶銑1トン当りのエネルギー消費量の増加は、比較例に対し222Mcal/t−pとなり、実質的には、339Nm/t−pのCOを222Mcal/t−pで除去分離できたこととなり、CO単位体積当りの実質的な脱COエネルギー原単位は0.66Mcal/Nm−COに低下することができた。
【0103】
本発明の実施例によれば、製鉄所において、高炉送風用の熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス及び発電用燃料ガスの一部として利用されている高炉炉頂から排出される高炉ガスからCOを除去分離することによって、発熱量の高い改質高炉ガスを製造し、これを、高炉送風用の熱風炉燃料ガス又はコーク炉燃料ガスの全部又は一部として利用することによって高価な高カロリーガスであるコークス炉ガス及び転炉ガスを節約し、発電効率を上昇可能とする発電用燃料ガスとして利用したり、高炉へのコークス炉ガス吹込みに利用して高価な購入コークス量を削減したり、還元鉄を製造し、これを高炉に装入して高価な購入コークス量を削減したり、地球温暖化防止のための対策としてのCOの除去分離に必要なエネルギーを実質的に低減できるなどの有効な利用方法が可能であることが示された。
【0104】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、高炉ガスからCOを除去分離した改質高炉ガスを製造し、製鉄所において改質高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスとを有効に組み合わせて利用することによってエネルギー使用効率の向上が可能となり、工業上及び地球温暖化防止に有用な効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】現状の、高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態を示す概念図である。
【図2】本発明の、改質高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態を示す概念図である。
【図3】本発明の、コークス炉ガスを高炉に吹込んだときの、改質高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態を示す概念図である。
【図4】本発明の、還元鉄を高炉に装入したときの、改質高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの利用形態を示す概念図である。
【符号の説明】
1…高炉
2…熱風炉
3…コークス炉
4…焼結機
5…炉頂圧回収発電設備
6…転炉
7…発電所
8…加熱炉等
9…脱COプロセス
10…還元鉄製造還元炉
11…高炉ガス
12…炉頂圧回収回収電力
13…コークス炉ガス
14…転炉ガス
15…コークス
16…微粉炭
17…購入コークス
18…鉱石
19…空気
20…酸素
21…熱風
22…溶銑及び溶滓
23…改質高炉ガス
24…CO吸収液再生用エネルギー
25…分離除去CO
26…余剰改質高炉ガス
27…酸素
28…部分燃焼炉
29…高温還元ガス
30…還元ガス
31…還元炉排ガス
32…還元鉄[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a method for reducing CO 2 in blast furnace gas.2The present invention relates to a method for producing a reformed blast furnace gas having a large calorific value by removing and separating the same, and using the gas as a fuel gas or a reducing gas.
[0002]
[Prior art]
In an ironworks, blast furnace gas discharged from the blast furnace furnace top is effectively used as a part of hot blast stove fuel gas, coke oven fuel gas, and fuel gas for power generation.
[0003]
However, in the above prior art, the calorific value of the blast furnace gas is 680 to 850 kcal / Nm.3(Refer to Non-patent Document 1), which is 900 kcal / Nm3Hot stove fuel gas with the above calorific value or 1000 kcal / Nm3When used as a coke oven fuel gas or a power generation fuel gas having the above calorific value, 2000 kcal / Nm of coke oven gas, converter gas, LPG, LNG, etc.3It is necessary to mix a high calorie gas having the above calorific value.
[0004]
Since coke oven gas and converter gas are by-product gases generated from the inside of steelworks, they are economical without additional external purchase costs, but coke oven gas and converter gas have a large calorific value. Therefore, it is used as a fuel gas for steel heating furnaces and the like in steelworks downstream processes.
[0005]
Therefore, depending on fluctuations in energy supply and demand at steelworks, expensive high-calorie gas such as LPG or LNG is newly purchased in order to supplement coke oven gas and converter gas, which are high calorie gases that are likely to be in short supply. In some cases, there is a problem that blast furnace gas, which is a low-calorie gas, is released.
[0006]
Patent Document 1 discloses a method of stabilizing the operation of a blast furnace when a large amount of pulverized coal is injected by blowing coke oven gas into a blast furnace in addition to pulverized coal injection.
[0007]
However, from the fuel balance of the entire steelworks, if coke oven gas is used in the blast furnace, the fuel such as the hot blast furnace fuel gas for blast furnace ventilation, the coke oven fuel gas, the fuel gas for power generation, or the steel heating furnace in the downstream process of the steelworks. The amount of coke oven gas used as gas or the like is insufficient, and expensive high-calorie gas such as LPG or LNG is newly purchased, which in turn increases the production cost of the entire steelworks.
[0008]
Furthermore, it is known that the blast furnace fuel ratio can be reduced by preliminarily reducing and charging the blast furnace raw material ore until metallic iron is produced and charging the ore into the blast furnace (see Non-Patent Document 2).2Is reduced to only FeO because of its small reduction capacity, and it is impossible to use blast furnace gas as a reducing gas for pre-reducing the ore charged to the blast furnace until metallic iron is produced. is there.
[0009]
However, using inorganic solid matter from blast furnace gas2A method for removing and separating is disclosed in Patent Document 2.
[0010]
However, the method disclosed in Patent Document 2 discloses that CO 22This method uses the time difference (retention time difference) between the adsorption and desorption of an inorganic solid substance with the other component gas. The reaction vessel alone filled with the inorganic solid substance is a batch process, and is a continuous process like blast furnace gas. When it is necessary to process a large amount of blast furnace gas, it is necessary to install a large number of reaction vessels in parallel and switch the gas flow path to allow the blast furnace gas to pass through the reaction vessels, which increases equipment costs.
[0011]
In addition, as shown in Non-Patent Document 3, coal is converted to CO2Iron ore is reduced using the reducing gas produced by partial combustion in the furnace, and the exhaust gas used for the reduction is continuously CO22To remove CO22The latter gas (referred to as process gas) is reheated and recycled as a reducing gas.
[0012]
However, coal is2The reduced gas partially burned by N2Low concentration, N in the process gas2The concentration is also low.
[0013]
On the other hand, in a blast furnace, coke or pulverized coal is burned at the tuyere with air or oxygen-enriched air to produce a high-temperature reducing gas.2High concentration and still more than 30% N in reformed blast furnace gas2Is included.
[0014]
But N2Does not participate in the reduction reaction of iron ore,2In highly reformed blast furnace gas, CO and H contribute to reduction.2Is heated to the temperature required for the reduction reaction,2Heating at the same time until the above N2Since the energy required for heating is larger than that of a process gas having a low concentration,2It is not energy efficient to use only the reformed blast furnace gas having a high concentration as the reducing gas.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-4-268003
[Patent Document 2]
JP-A-8-141357
[Patent Document 3]
JP-A-11-35950
[Non-patent document 1]
The Iron and Steel Institute of Japan: Steel Handbook, 3rd Edition, Volume 2, Chapter 5, Section 6, Section 2
[Non-patent document 2]
Shigetomi Akitoshi: Ironmaking Handbook, Jinjinshokan, (1979), P.S. 200
[Non-Patent Document 3]
W. Schlebush: MPT International 5 (1997), p. 52
[Non-patent document 4]
Taiichiro Suda et al .: Energy and Resources, 23 (2002), p. 307
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve these problems, the present inventors have proposed a method of effectively utilizing blast furnace gas as a hot blast stove fuel gas for blast furnace blowing, a coke oven fuel gas, or a fuel gas for power generation, and a reforming blast furnace. The objective was to develop a method to utilize coke oven gas saved by effective use of gas.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the above problems in the conventional method, and the gist thereof is as follows.
[0018]
(1) 900 kcal / Nm discharged from the blast furnace top3Blast furnace gas less than CO2900 kcal / Nm3The above reformed blast furnace gas is produced, and the reformed blast furnace gas is used as one or more of a hot blast furnace fuel gas, a coke oven fuel gas, and a fuel gas for power generation. 900kcal / Nm3Blast furnace gas of less than 2000 kcal / Nm3A method of using a blast furnace gas, wherein the method replaces any or all of the above coke oven gas, converter gas, and LPG.
[0019]
(2) Add oxygen to the air for blast furnace blast and add N2While reducing the concentration to 50% or less, CO21000 kcal / Nm3The above reformed blast furnace gas is produced, and the reformed blast furnace gas is used as one or more of a hot blast furnace fuel gas, a coke oven fuel gas, and a fuel gas for power generation. 900kcal / Nm3Blast furnace gas of less than 2000 kcal / Nm3A method of using as a blast furnace gas, which is substituted for part or all of any one or more of the above coke oven gas, converter gas, and LPG.
[0020]
(3) The method for utilizing blast furnace gas according to (1) or (2), wherein part or all of the coke oven gas is blown from a blast furnace tuyere.
[0021]
(4) 900 kcal / Nm discharged from the blast furnace top3Blast furnace gas less than CO2900kcal / Nm manufactured by removing and separating3Oxygen is added to the above reformed blast furnace gas or blast furnace blast air to add N to the blast furnace gas.2While reducing the concentration to 50% or less, CO2Kcal / Nm manufactured by removing and separating3A method of using blast furnace gas, wherein the reforming blast furnace gas and part or all of the coke oven gas are used in a reduction furnace as a reducing gas for reducing iron ore.
[0022]
(5) The method for utilizing blast furnace gas according to (4), wherein the reduced iron produced in the reduction furnace is charged into a blast furnace.
[0023]
(6) The CO2The blast furnace gas according to any one of the above (1) to (5), wherein the separation of the blast furnace gas is performed by any one of a gas absorption method, a cryogenic separation method, a gas adsorption method, and a membrane separation method. How to Use.
[0024]
(7) The method for utilizing blast furnace gas according to (6), wherein the gas absorption method is a chemical absorption method using an amine-based absorbing solution.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to solve the above-mentioned problem and to develop a method for effectively utilizing the blast furnace gas, the present inventor has found that the blast furnace gas discharged from the blast furnace2It has been found that a high calorie reformed blast furnace gas having a higher calorific value per unit volume can be produced and used as a fuel or a reducing gas.
[0026]
19-25 vol% CO in blast furnace gas, CO2Is 19 to 25 vol%, H2Is contained in an amount of 3 to 6% by volume, and the remaining components are N2And the calorific value of the blast furnace gas is 650-850 kcal / Nm3However, the gas absorption method, cryogenic separation method (distillation method), gas adsorption method (pressure swing adsorption method and temperature swing adsorption method), membrane separation method, etc.2900 kcal / Nm3The reformed blast furnace gas having the above calorific value can be produced.
[0027]
The high-calorie reformed blast furnace gas can be used as a fuel or a reducing gas having higher added value than the low-calorie blast furnace gas.
[0028]
That is, 900 kcal / Nm3It is possible to use the entire amount of the reformed blast furnace gas having the above calorific value as a hot blast stove fuel gas, and to use coke oven gas, converter gas, LPG, LNG, etc. conventionally used as a hot blast stove gas in a blast furnace gas mixture. 2000kcal / Nm3It is possible to save all the amount of high calorie gas having the above calorific value.
[0029]
Also, this reformed blast furnace gas was supplied at 1000 kcal / Nm.3When used as a part of a coke oven fuel gas or a power generation fuel gas having the above calorific value, coke oven gas, converter gas, LPG which is conventionally used as a coke oven fuel gas or a power generation fuel gas in a blast furnace gas mixture is used. 2000kcal / Nm such as LNG3Part of the amount of expensive high-calorie gas having the above calorific value can be saved.
[0030]
Blast furnace gas to CO2CO concentration in the reformed blast furnace gas produced by removing and separating2The lower the concentration, the greater the calorific value of the reformed blast furnace gas and the higher the utility value of the reformed blast furnace gas. When the fuel ratio of the blast furnace is high, the calorific value of the blast furnace gas is large.2The calorific value of the reformed blast furnace gas obtained by removing and separating the gas is large.
[0031]
However, increasing the fuel ratio of the blast furnace means that the input energy for producing pig iron increases, which is not preferable in terms of energy efficiency.
[0032]
On the other hand, O2Blast furnace blasting O2O concentration in air2Concentration higher than 21%, N in blast furnace gas2By reducing the concentration to 50% or less, CO21000 kcal / Nm3The reformed blast furnace gas having the above calorific value can be produced.
[0033]
This high-calorie reformed blast furnace gas can be used in its entirety as a hot blast stove fuel gas, a coke oven fuel gas or a fuel gas for power generation, and is conventionally used as a hot blast stove fuel gas, a coke oven fuel gas or a fuel gas for power generation. 2000 kcal / Nm of coke oven gas, converter gas, LPG, LNG, etc. mixed with blast furnace gas3It is possible to save all the amount of expensive high-calorie gas having the above calorific value.
[0034]
The coke oven gas and converter gas having a large calorific value saved here can be used as a heating furnace fuel gas. As a result, the purchase amount of expensive high-calorie gas such as LPG or LNG used as the heating furnace fuel gas can be reduced.
[0035]
Also, by blowing the saved coke oven gas as fuel from the blast furnace tuyere, the use of coke oven gas in the entire steelworks is balanced, and the purchase amount of expensive high calorie gas such as LPG or LNG is reduced. Without increasing, it is possible to reduce fuel and improve productivity of the blast furnace as disclosed in Patent Document 1.
[0036]
Blast furnace gas is CO2, The iron ore has a low reducing ability and cannot produce metallic iron. However, from this blast furnace gas, CO2Blast furnace gas from which CO was removed and separated was CO and H2And N2It has sufficient reducing ability to produce metallic iron, and it is possible to reduce iron ore using this reformed blast furnace gas to convert some or all of iron oxide in iron ore to metallic iron. it can.
[0037]
Furthermore, the blast furnace fuel ratio can be reduced by charging the iron ore generated by metallic iron into the blast furnace (see Non-Patent Document 2).
[0038]
In order to efficiently reduce the ore charged in the blast furnace using the reformed blast furnace gas as a reducing gas, it is necessary to react at 700 ° C. or higher, and it is necessary to raise the temperature of the reducing gas or the ore.
[0039]
The coke oven gas saved by using the reformed blast furnace gas as a hot blast stove fuel gas, a coke oven fuel gas or a fuel gas for power generation is partially burned with oxygen to generate a high-temperature reducing gas, which is then converted. By mixing high quality blast furnace gas, a reducing gas having a temperature required for reduction can be produced.
[0040]
It is also possible to use the combustion heat of woody biomass, which is a renewable energy, as the temperature rising energy of the reforming blast furnace gas.
[0041]
The calorific value is 650-850 kcal / Nm3When the blast furnace gas is used as a fuel gas for power generation, the calorific value is small. Therefore, the blast furnace gas is usually used as fuel for a boiler, and the steam produced by the boiler drives a steam turbine to generate power.
[0042]
However, as disclosed in Patent Document 3, the thermal efficiency of power generation by a boiler and a steam turbine is relatively low at 38 to 40%. Therefore, in Patent Document 3, coal as a boiler fuel is subjected to partial water gasification treatment to generate a calorific value of 1000 to 1500 kcal / Nm.3Gas is used as gas turbine fuel, and the gas is used as fuel for gas turbine to generate power. At the same time, combined cycle power generation combining gas turbine power generation with boiler and steam turbine power generation is performed to reduce power generation efficiency by about 46%. %.
[0043]
Therefore, as described in the present invention, the calorific value is 650 to 850 kcal / Nm.3Calorific value from blast furnace gas of 1000 kcal / Nm3Improving power generation efficiency by producing the above reformed blast furnace gas and performing combined cycle power generation combining gas turbine power generation using it as fuel for gas turbines and power generation using boilers and steam turbines Is done.
[0044]
If the power used in the steelworks is constant, the power generation efficiency is improved, and if the amount of reformed blast furnace gas used in the power plant is constant, the power generation increases and surplus power is generated, and the power can be sold outside.
[0045]
On the other hand, if the amount of power generation at the power plant is constant in accordance with the power used in the steelworks, the amount of reformed blast furnace gas used at the power plant will decrease, and the amount of reformed blast furnace gas will have a margin. This surplus reforming blast furnace gas can be newly used, and for example, CO 2 removal described below2It can be used as energy required for the process.
[0046]
CO from blast furnace gas2Removal of CO2By using a chemical absorption method using an amine-based absorbing solution for the process, a large amount of gas can be efficiently treated.
[0047]
In the chemical absorption method, a blast furnace gas and an amine-based absorbing solution are brought into contact with each other at room temperature in an absorption tower to remove CO2 in the blast furnace gas.2Absorbing CO2 into the absorbing solution;2Is sent to a regeneration tower, where CO is absorbed.2Is heated, and CO in the absorbing solution is heated.2From the absorbing solution to regenerate the absorbing solution.
[0048]
The heating energy required to regenerate this absorbent is 2.8 to 3.0 MJ / kg-CO2(See Non-Patent Document 4).
[0049]
A part or all of the fuel required as a source of this energy is supplied using surplus energy corresponding to the efficiency improvement obtained by using a high calorie reformed blast furnace gas at a steel mill, Utilizes unused waste sensible heat such as sintering machine exhaust gas, coke oven exhaust gas, hot blast oven exhaust gas, heating furnace exhaust gas, coke oven gas, converter gas, sinter, coke, blast furnace slag, and cooling water at steelworks Or by utilizing the heat of combustion of woody biomass,2New release into the atmosphere can be suppressed.
[0050]
Further, when the reforming blast furnace gas is used in the reduction furnace as a reducing gas for iron ore, the sensible heat or combustion heat of the gas discharged from the reduction furnace and the sensible heat of2It can be recovered and used effectively as thermal energy necessary for regeneration of the absorbing solution.
[0051]
Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram of the current use of blast furnace gas, coke oven gas and converter gas.
[0052]
A blast furnace gas 11, a coke oven gas 13 and a converter gas 14 are mixed and used as a fuel gas for heating the hot blast stove 2. The fuel gas for heating the coke oven 3 is a mixture of a blast furnace gas 11, a coke oven gas 13 and a converter gas 14.
[0053]
The blast furnace gas 11 excluding the amount used in the hot blast stove 2 and the coke oven 3 is used as a fuel gas for power generation in the power plant 7. The coke oven gas 13 and the converter gas 14 excluding the amounts used in the hot blast stove 2 and the coke oven 3 are mainly used as fuel gas in the heating furnace 8 or the like.
[0054]
Part of the coke 15 produced in the coke oven 3 is used in the sintering machine 4 and most is used in the blast furnace 1. In the blast furnace 1, the shortage of coke is supplemented by purchased coke 17. In the hot blast furnace 2, the air 19 and the oxygen 20 added thereto are heated, and the heated hot air 21 is sent to the blast furnace 1.
[0055]
The ore 18 produced by the sintering machine 4 and the ore 18 composed of lump ore and pellets are reduced and melted in the blast furnace 1 to become hot metal and slag 22. The blast furnace gas 11 discharged from the blast furnace top is recovered in the power 12 by the furnace pressure recovery power generation equipment 5.
[0056]
FIG. 2 shows the removal of CO from the blast furnace gas 11 by a chemical absorption method.2Separation and removal of CO using energy 24 for regenerating the absorbent in process 9225 and calorific value 900 kcal / Nm3It is a conceptual diagram of the utilization form of reforming blast furnace gas, coke oven gas, and converter gas when the above-mentioned reforming blast furnace gas 23 is obtained.
[0057]
The entire amount of the reformed blast furnace gas 23 can be used as the fuel gas of the hot blast stove 2, and the coke oven gas and the converter gas, which are expensive high calorie gases required as the fuel gas of the hot stove 2 in the case of FIG. it can.
[0058]
The fuel gas of the coke oven 3 has a calorific value of 1000 kcal / Nm.3Because of the above requirements, it is necessary to mix a small amount of converter gas with the reforming blast furnace gas, but it is possible to save the coke oven gas and converter gas, which are expensive high-calorie gases, as compared with the case of FIG.
[0059]
However, in the hot blast stove 2 and the coke oven 3, the amount of gas used as blast furnace gas 11 increases, so that the power generation fuel gas required in the power plant 7 becomes insufficient, and the converter gas 14 is partially replenished. Need to be sent to the power plant 7.
[0060]
At this time, the fuel gas for power generation is a mixed gas of the reforming blast furnace gas 23 and the converter gas 14, and the calorific value of the mixed gas is 1000 kcal / Nm.3As described above, the fuel gas can be used as a gas turbine fuel gas.
[0061]
Therefore, by increasing the power generation equipment to the combined cycle power generation equipment, the power generation efficiency is improved, the surplus reformed blast furnace gas 26 can be obtained, and the purchase amount of expensive high calorie gas such as LPG and LNG can be reduced. It is possible, or alternatively, to use this excess reforming blast furnace gas 26 as CO2.2It can be used for the energy 24 for absorbing liquid regeneration.
[0062]
FIG. 3 shows that the amount of oxygen 20 added to the air 19 is increased, the oxygen concentration of the hot air 21 is increased, the nitrogen concentration of the blast furnace gas 11 is reduced, and the calorific value is 1000 kcal / Nm.3The above reformed blast furnace gas 23 is obtained, and the resulting surplus coke oven gas 13 is blown into the blast furnace 1 from the tuyere to reduce the fuel ratio of the blast furnace 1, It is a key map of utilization form of gas and converter gas.
[0063]
Calorific value 1000 kcal / Nm3The above reforming blast furnace gas 23 can be used in its entirety as the fuel gas of the hot blast stove 2 and the fuel gas of the coke oven 3. In the case of FIG. It is possible to save the entire cost of the coke oven gas and converter gas, which are expensive and high calorie gases.
[0064]
By using the coke oven gas 13 in the blast furnace 1, the fuel ratio is reduced and the amount of expensive coke purchased can be reduced, thereby reducing costs. Further, by blowing the coke oven gas 13 into the blast furnace 1 from the tuyere, the calorific value and the generation amount of the blast furnace gas 11 increase, and as a result, the surplus reforming blast furnace gas 26 can be obtained.
[0065]
The surplus reforming blast furnace gas 26 contains CO 22It can be used for the energy 24 for absorbing liquid regeneration.
[0066]
FIG. 4 shows that the coke oven gas 23 and oxygen 27, which can be saved by using the reformed blast furnace gas 23 as the fuel gas for the hot blast furnace 2 and the fuel gas for the coke oven 3, are reacted in the partial combustion furnace 28 to produce a high-temperature reducing gas. The reduced iron 32 is obtained by using the reduced gas 30 whose temperature has been adjusted by mixing the reformed blast furnace gas 23 with the high-temperature reduced gas 29 in the reduced iron production reduction furnace 10. FIG. 2 is a conceptual diagram of a utilization form of a reforming blast furnace gas, a coke oven gas, and a converter gas when the fuel ratio of the blast furnace 1 is reduced by charging the blast furnace 1 with the blast furnace.
[0067]
By using the reduced iron 32 in the blast furnace 1, the fuel ratio is reduced, the amount of expensive coke used can be reduced, and the cost can be reduced.
[0068]
Further, by recovering the sensible heat and combustion heat of the reducing furnace exhaust gas 31 and the sensible heat of the reduced iron 32 in the reducing furnace 10 for reducing iron production, this energy is reduced to CO2.2It can be used for the energy 24 for absorbing liquid regeneration.
[0069]
【Example】
Hereinafter, the blast furnace gas of the present invention is CO2The method of removal and separation will be described in detail with reference to Comparative Examples and Examples 1, 2 and 3 shown in Tables 1 and 2.
[0070]
[Table 1]
Figure 2004309067
[0071]
[Table 2]
Figure 2004309067
[0072]
In Example 1, the heating value of the comparative example was 768 kcal / Nm.3From blast furnace gas to CO2And calorific value 972 kcal / Nm3This is an example of producing a reformed blast furnace gas of the present invention.
[0073]
In Example 1, the calorific value of the reforming blast furnace gas was 900 kcal / Nm.3From the above, it is possible to use 431 Mcal / tp required for 1 ton of hot metal as hot air stove fuel gas for blast furnace blowing. The total amount of coke oven gas 63 Mcal / tp, which is an expensive high calorie gas used per ton, and the total amount of converter gas 17 Mcal / tp can be saved by replacing the reformed blast furnace gas. Was.
[0074]
In Example 1, the calorific value was 1000 kcal / Nm.3In order to obtain the above coke oven fuel gas, a converter gas of 19 Mcal / tp per ton of hot metal may be mixed with the reformed blast furnace gas. The total amount of 72 Mcal / tp of the coke oven gas, which is an expensive high calorie gas, and 44 Mcal / tp of the converter gas of 63 Mcal / tp can be saved by replacing the reformed blast furnace gas. Was.
[0075]
Further, in the first embodiment, a part of the coke oven gas and the converter gas saved is mixed with the reforming blast furnace gas to be used as a fuel gas for power generation for producing electric power required in another process.
[0076]
The fuel gas for power generation is 1000 kcal / Nm3As described in Patent Document 3, this calorific value is used to generate electric power by a gas turbine using this gas as a fuel for a gas turbine, and a combined turbine that combines gas turbine power generation with a boiler and steam turbine power generation. By performing the cycle power generation, the power generation efficiency was increased from 35% in the comparative example to 45% in Example 1.
[0077]
As a result, the fuel gas for power generation for producing 281 kWh of electric power to be used in another process per ton of hot metal could be saved by 153 Mcal / tp per ton of hot metal.
[0078]
The energy saved in Example 1 is CO 22It can be used for energy. In Example 1, CO2 removal from blast furnace gas per ton of hot metal2The amount is 348Nm3/ Tp, and CO2CO2 removal per unit volume2Energy intensity is 1.36 Mcal / Nm3-CO2(2.9 MJ / kg-CO2), So CO removal per ton of hot metal2The required energy is 473 Mcal / tp.
[0079]
In comparison with the comparative example, the energy saved in Example 1 of 153 Mcal / tp and the sensible heat recovered from the blast furnace slag of 80 Mcal / tp were removed from CO2.2The energy to be newly procured by using it as energy for use may be 240 Mcal / tp per ton of hot metal.
[0080]
That is, in the first embodiment, the blast furnace gas2Is 348 Nm3The increase in energy consumption per ton of hot metal, including 473 Mcal / tp required as energy for removal / tp removal, is 240 Mcal / tp relative to the comparative example, and is substantially CO 22Is 348 Nm3/ Tp was removed and separated at 240 Mcal / tp, and CO2Substantial removal of CO per unit volume2Energy intensity is 0.69Mcal / Nm3-CO2Could be lowered.
[0081]
In Example 2, the blast furnace gas was2By removing and separating the reformed blast furnace gas produced as a hot blast stove fuel gas and a coke oven fuel gas for blowing the blast furnace, by replacing the coke oven gas and the converter gas, which are expensive high calorie gases, The reduced coke oven gas is blown from the blast furnace tuyere to reduce the amount of expensive coke used.
[0082]
By injecting 215 Mcal / tp coke oven gas per ton of hot metal from the blast furnace tuyere and simultaneously increasing the oxygen enrichment rate from 2.5% of the comparative example to 5.6%, CO2The calorific value of the reformed blast furnace gas produced by removing and separating is 1156 kcal / Nm3It became.
[0083]
As a result, it becomes possible to use all of the reformed blast furnace gas as the hot blast stove fuel gas and the coke oven fuel gas for the blast furnace blast, and the expensive blast furnace fuel gas and the coke oven fuel gas used for the blast furnace blast were used. The total amount of coke oven gas and converter gas, which are high calorie gases, was saved.
[0084]
Further, in Example 2, the calorific value was 1156 kcal / Nm.3As described in Patent Document 3, by using the reformed blast furnace gas as a fuel gas for power generation, the gas is used as a fuel for a gas turbine to generate power in a gas turbine, and gas turbine power generation and a boiler and By performing combined cycle power generation in combination with steam turbine power generation, the power generation efficiency can be increased from 35% in the comparative example to 45% in the second embodiment.
[0085]
As a result, fuel gas for power generation for producing electric power to be used in another process could be saved by 115 Mcal / tp per ton of hot metal. Also, due to the decrease in hot blast stove fuel used in the blast furnace process and the increase in the amount of blast furnace gas recovered, in Example 2 as compared with the comparative example, the energy consumption in the blast furnace process of 49 Mcal / tp per ton of hot metal was reduced. I was saved.
[0086]
The energy saved in Example 2 is2It can be used for energy. In Example 2, CO2 removal from blast furnace gas per ton of hot metal2The amount is 328Nm3/ Tp, and CO2CO2 removal per unit volume2Energy intensity is 1.36 Mcal / Nm3-CO2Therefore, CO removal per ton of hot metal2The required energy is 446 Mcal / tp.
[0087]
In comparison with the comparative example, the energy saved in Example 2 was 115 Mcal / tp and 49 Mcal / tp, and the sensible heat recovered from blast furnace slag of 80 Mcal / tp was removed from CO2.2By using it for domestic energy, the energy to be newly procured was 202 Mcal / tp per ton of hot metal.
[0088]
Furthermore, the amount of expensive purchased coke can be saved by about 7 kg / tp, and a reduction in energy consumption in the blast furnace process due to a decrease in fuel ratio of 50 Mcal / tp is considered.2The increase of the entire pig iron production energy including the energy is 152 Mcal / tp per ton of hot metal with respect to the comparative example.
[0089]
That is, in Example 2, the blast furnace gas per ton of hot metal2Is 328 Nm3The increase in energy consumption per ton of hot metal, including 446 Mcal / tp required for the energy to separate / tp, is 152 Mcal / tp compared to the comparative example, and is substantially 328 Nm3/ Tp CO2Was removed and separated at 152 Mcal / tp, and CO2Substantial removal of CO per unit volume2The unit energy consumption is 0.46 Mcal / Nm3-CO2Could be lowered.
[0090]
Example 3 is based on the blast furnace gas2By removing and separating the reformed blast furnace gas produced as a hot blast stove fuel gas and a coke oven fuel gas for blowing the blast furnace, by replacing the coke oven gas and the converter gas, which are expensive high calorie gases, The reduced iron produced by reducing iron ore using the saved coke oven gas and reformed blast furnace gas is used in a blast furnace to reduce the amount of expensive coke used.
[0091]
In Example 3, the calorific value of the reforming blast furnace gas was 976 kcal / Nm.3And the calorific value is 900 kcal / Nm3From the above, it is possible to use all of the reformed blast furnace gas as a hot blast furnace fuel gas for blast furnace blasting, thereby saving the total amount of coke oven gas and the total amount of converter gas, which are expensive high-calorie gases. Was.
[0092]
In the third embodiment, the calorific value is 1000 kcal / Nm.3In order to make the above-mentioned coke oven fuel gas, a converter gas of 16 Mcal / tp per ton of hot metal may be mixed with the reformed blast furnace gas. All of the expensive and high calorie gas, coke oven gas, and part of the converter gas were saved by replacing the reformed blast furnace gas.
[0093]
Further, in the third embodiment, a part of the saved converter gas is mixed with the reformed blast furnace gas to be used as a fuel gas for power generation for producing electric power required in another process. The fuel gas for power generation is 1000 kcal / Nm3As described in Patent Document 3, this calorific value is used to generate electric power by a gas turbine using this gas as a fuel for a gas turbine, and a combined turbine that combines gas turbine power generation with a boiler and steam turbine power generation. By performing the cycle power generation, the power generation efficiency was increased from 35% in the comparative example to 45% in Example 3.
[0094]
As a result, the fuel gas for power generation for producing 281 kWh of electric power to be used in another process per ton of hot metal could be saved by 153 Mcal / tp per ton of hot metal. In the blast furnace process, energy consumption increased by 15 Mcal / tp per ton of hot metal due to a decrease in blast furnace gas generation due to a decrease in fuel cost.
[0095]
In the reduced iron production process of Example 3, the coke oven gas was partially burned with oxygen to produce a high-temperature reduced gas, and the iron ore was reduced to the high-temperature reduced gas to produce metallic iron. A reforming blast furnace gas at a certain room temperature is mixed to produce a reducing gas adjusted to a temperature suitable for a reaction in a reducing furnace, and this is used to reduce reduced iron having a reduction rate of 85% to 40 kg per ton of hot metal. / Tp product.
[0096]
At this time, coke oven gas was used at 114 Mcal / tp, reforming blast furnace gas was used at 17 Mcal / tp, and oxygen was used at 5 Mcal / tp in terms of production energy.
[0097]
In addition, CO and H discharged from the reduction furnace2The total of the latent heat and sensible heat recovered from the high-temperature exhaust gas containing the components and the sensible heat recovered from the high-temperature reduced iron discharged from the reduction furnace was 82 Mcal / tp. The energy consumption in this reduced iron production process, in which the recovered energy was subtracted from the energy used, was 59 Mcal / tp per ton of hot metal.
[0098]
That is, in Example 3, although there is an increase in energy consumption of 15 Mcal / tp per ton of hot metal in the blast furnace process and an increase in energy consumption of 59 Mcal / tp per ton of hot metal in the reduced iron production process, Since 153 Mcal / tp energy consumption per ton of hot metal could be saved by another process power production, 79 Mcal / tp energy consumption per 1 ton of hot metal could be saved in Example 3 in comparison with the comparative example. .
[0099]
The energy saved in Example 3 is the2It can be used for energy. In Example 3, CO2 removal from blast furnace gas per ton of hot metal2The amount is 339Nm3/ Tp, and CO2CO2 removal per unit volume2Energy intensity is 1.36 Mcal / Nm3-CO2(2.9 MJ / kg-CO2), So CO removal per ton of hot metal2The required energy is 461 Mcal / tp.
[0100]
In comparison with the comparative example, the energy 79 Mcal / tp saved in Example 3 and the sensible heat recovered from the blast furnace slag 80 Mcal / tp were removed from CO 2.2The energy to be newly procured by using it as energy for use may be 301 Mcal / tp per ton of hot metal.
[0101]
Furthermore, the amount of expensive coke used can be reduced by about 11 kg / tp compared to the comparative example, and considering the reduction of energy consumption in the blast furnace process due to the decrease in fuel ratio of 79 Mcal / tp, CO2The total increase in pig iron production energy including energy is 222 Mcal / tp per ton of hot metal.
[0102]
That is, in the third embodiment, the blast furnace gas2Is 339 Nm3The increase in energy consumption per ton of hot metal including 461 Mcal / tp required as energy for removing / tp removal is 222 Mcal / tp relative to the comparative example, which is substantially 339 Nm.3/ Tp CO2Was removed and separated at 222 Mcal / tp, and CO2Substantial removal of CO per unit volume2Energy unit consumption is 0.66 Mcal / Nm3-CO2Could be lowered.
[0103]
According to an embodiment of the present invention, in a steel mill, hot blast stove fuel gas for blast furnace blowing, coke oven fuel gas, and blast furnace gas discharged from the blast furnace top used as a part of the fuel gas for power generation use CO2.2To produce a reformed blast furnace gas with a high calorific value, and use this as all or a part of the hot blast stove fuel gas or coke oven fuel gas for blowing the blast furnace, thereby increasing the cost of high calorie gas. It can be used as a fuel gas for power generation that can increase the power generation efficiency by saving coke oven gas and converter gas, and can be used to inject coke oven gas into the blast furnace to reduce the amount of expensive coke purchased. To produce reduced iron and put it into a blast furnace to reduce the amount of expensive coke purchased and CO as a measure to prevent global warming2It has been shown that an effective utilization method is possible such that the energy required for the removal and separation of methane can be substantially reduced.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, CO2 is converted from blast furnace gas.2The production of reformed blast furnace gas from which gas has been removed and separated, and the effective use of the reformed blast furnace gas, coke oven gas and converter gas at the steel works, enables the improvement of energy use efficiency, and enables industrial and global It can be expected to have a useful effect in preventing global warming.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram showing a current utilization mode of a blast furnace gas, a coke oven gas, and a converter gas.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a utilization mode of a reforming blast furnace gas, a coke oven gas, and a converter gas according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a use form of a reforming blast furnace gas, a coke oven gas, and a converter gas when a coke oven gas is blown into a blast furnace according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a utilization mode of a reforming blast furnace gas, a coke oven gas, and a converter gas when reducing iron is charged into a blast furnace according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Blast furnace
2. Hot air stove
3. Coke oven
4: Sintering machine
5 ... Furnace top pressure recovery power generation equipment
6 ... Converter
7 ... Power station
8. Heating furnace, etc.
9 ... CO2 removal2process
10. Reduced iron production reduction furnace
11 Blast furnace gas
12: Furnace top pressure recovery power
13 ... Coke oven gas
14. Converter gas
15 ... Coke
16 ... Pulverized coal
17 ... Purchase coke
18 ore
19 ... air
20 ... oxygen
21 ... Hot air
22 ... Hot metal and slag
23 ... Reforming blast furnace gas
24 ... CO2Absorbent regeneration energy
25: Separation and removal CO2
26 ... Excess reforming blast furnace gas
27 ... oxygen
28 Partial combustion furnace
29 High-temperature reducing gas
30 ... Reducing gas
31: Reduction furnace exhaust gas
32 ... Reduced iron

Claims (7)

高炉炉頂から排出される900kcal/Nm未満の高炉ガスからCOを除去分離して、900kcal/Nm以上の改質高炉ガスを製造し、この改質高炉ガスを、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス、及び、発電用燃料ガスの何れか1種又は2種以上の燃料ガスとして使用している900kcal/Nm未満の高炉ガス、2000kcal/Nm以上のコークス炉ガス、転炉ガス、及び、LPGの何れか1種又は2種以上の一部又は全部と代替することを特徴とする高炉ガスの利用方法。CO 2 is removed and separated from blast furnace gas of less than 900 kcal / Nm 3 discharged from the blast furnace furnace top to produce a reformed blast furnace gas of 900 kcal / Nm 3 or more. coke oven fuel gas, and any one or are used as two or more of the fuel gas 900 kcal / Nm 3 less than blast furnace gas, 2000 kcal / Nm 3 or more coke oven gas power generation fuel gas, converter gas , And a method of using blast furnace gas characterized by replacing part or all of one or more of LPG. 高炉送風用空気に酸素を加えて高炉ガス中のN濃度を50%以下に低下させるとともに、高炉ガスからCOを除去分離して1000kcal/Nm以上の改質高炉ガスを製造し、この改質高炉ガスを、熱風炉燃料ガス、コークス炉燃料ガス、及び、発電用燃料ガスの何れか1種又は2種以上の燃料ガスとして使用している900kcal/Nm未満の高炉ガス、2000kcal/Nm以上のコークス炉ガス、転炉ガス、及び、LPGの何れか1種又は2種以上の一部又は全部と代替することを特徴とする高炉ガスの利用方法。Oxygen is added to the blast furnace blast air to reduce the N 2 concentration in the blast furnace gas to 50% or less, and CO 2 is removed from the blast furnace gas and separated to produce a reformed blast furnace gas of 1000 kcal / Nm 3 or more. The blast furnace gas of less than 900 kcal / Nm 3, wherein the reforming blast furnace gas is used as one or more of a hot blast stove fuel gas, a coke oven fuel gas, and a fuel gas for power generation, A method of using a blast furnace gas characterized by substituting a part or all of one or more of coke oven gas, converter gas, and LPG of Nm 3 or more. 前記コークス炉ガスの一部又は全部を、高炉羽口から吹込むことを特徴とする請求項1又は2記載の高炉ガスの利用方法。3. The method according to claim 1, wherein a part or all of the coke oven gas is blown from a blast furnace tuyere. 高炉炉頂から排出される900kcal/Nm未満の高炉ガスからCOを除去分離して製造した900kcal/Nm以上の改質高炉ガス、又は、高炉送風用空気に酸素を加えて高炉ガス中のN濃度を50%以下に低下させるとともに、高炉ガスからCOを除去分離して製造した1000kcal/Nm以上の改質高炉ガスと、コークス炉ガスの一部又は全部を、鉄鉱石還元用の還元ガスとして還元炉において利用することを特徴とする高炉ガスの利用方法。900 kcal / Nm 3 or more reformed blast furnace gas produced by removing and separating CO 2 from blast furnace gas of less than 900 kcal / Nm 3 discharged from the blast furnace furnace top, or oxygen is added to blast furnace blowing air and oxygen is added to the blast furnace gas. with lowering of N 2 concentrations below 50%, and 1000 kcal / Nm 3 or more in the reformed blast furnace gas produced by removing separating CO 2 from the blast furnace gas, some or all of the coke oven gas, iron ore reducing A method of using blast furnace gas, which is used in a reduction furnace as a reducing gas for use. 前記還元炉で製造した還元鉄を高炉に装入することを特徴とする請求項4記載の高炉ガスの利用方法。The method according to claim 4, wherein the reduced iron produced in the reduction furnace is charged into a blast furnace. 前記COの除去分離を、ガス吸収法、深冷分離法、ガス吸着法、及び、膜分離法の何れかにより行なうことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の高炉ガスの利用方法。The removal separation of the CO 2 gas absorption method, cryogenic separation method, a gas adsorption method, and, blast furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein the performing by either membrane separation method How to use gas. 前記ガス吸収法がアミン系の吸収液を用いる化学吸収法であることを特徴とする請求項6記載の高炉ガスの利用方法。The method according to claim 6, wherein the gas absorption method is a chemical absorption method using an amine-based absorption liquid.
JP2003105475A 2003-04-09 2003-04-09 Method of using blast furnace gas Withdrawn JP2004309067A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003105475A JP2004309067A (en) 2003-04-09 2003-04-09 Method of using blast furnace gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003105475A JP2004309067A (en) 2003-04-09 2003-04-09 Method of using blast furnace gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004309067A true JP2004309067A (en) 2004-11-04

Family

ID=33467977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003105475A Withdrawn JP2004309067A (en) 2003-04-09 2003-04-09 Method of using blast furnace gas

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004309067A (en)

Cited By (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100703557B1 (en) 2005-12-21 2007-04-03 주식회사 포스코 A mixing method of off-gases from steel works to reduce fluctuation of the heating value of the mixed gas
JP2007169749A (en) * 2005-12-26 2007-07-05 Jfe Steel Kk Method for operating iron works, and producing system of pig iron and gas
JP2008247929A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Jfe Steel Kk Manufacturing method of fuel storable in liquefied state from by-produced gas from iron mill
JP2009120896A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Jfe Steel Corp Method for utilizing blast furnace gas
WO2009116674A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Jfeスチール株式会社 Method for separating blast furnace gas
JP2009226257A (en) * 2008-03-19 2009-10-08 Sumitomo Seika Chem Co Ltd Process for separation of blast furnace gas, and system of separating blast furnace gas
JP2009257324A (en) * 2008-03-18 2009-11-05 Jfe Steel Corp Operating method of gas turbine combined power generation facility and energy operation method in ironworks
JP2009257736A (en) * 2008-03-18 2009-11-05 Jfe Steel Corp Blast furnace gas separating method
JP2010043314A (en) * 2008-08-11 2010-02-25 Nippon Steel Corp Methods for producing reduced iron and pig iron
CN101978234A (en) * 2007-10-31 2011-02-16 杰富意钢铁株式会社 Separation method for blast furnace gas
WO2011039810A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 新日鉄エンジニアリング株式会社 Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas in blast furnace gas utilization process
WO2011039809A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 新日鉄エンジニアリング株式会社 Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas
WO2011081276A1 (en) * 2009-12-28 2011-07-07 주식회사 포스코 Apparatus for manufacturing molten iron
KR101050799B1 (en) * 2008-12-30 2011-07-20 주식회사 포스코 Molten iron manufacturing equipment
KR101076110B1 (en) 2009-03-26 2011-10-21 현대제철 주식회사 Preparation method and preparation apparatus of syngas containing hydrogen and carbon monoxide
JP2012012678A (en) * 2010-07-02 2012-01-19 Jfe Steel Corp Blast furnace operation method
CN102359400A (en) * 2011-09-14 2012-02-22 中冶赛迪工程技术股份有限公司 Comprehensive utilization system for waste heat steam of steel enterprise
JP2012520939A (en) * 2009-03-17 2012-09-10 アルセロルミタル・インベステイガシオン・イ・デサロジヨ・エセ・エレ Method for recirculating blast furnace gas and related equipment
JP2012524233A (en) * 2009-04-20 2012-10-11 ミドレックス テクノロジーズ,インコーポレイテッド Method and apparatus for separating carbon dioxide from spent gas
JP2012525491A (en) * 2009-04-28 2012-10-22 ポール ヴルス エス.エイ. Method of supplying charge to blast furnace
JP2012525490A (en) * 2009-04-28 2012-10-22 ポール ヴルス エス.エイ. Load supply method to blast furnace
JP2012527528A (en) * 2009-05-20 2012-11-08 ポール ヴルス エス.エイ. Thermal storage heater operation method
EP2626439A1 (en) 2008-03-18 2013-08-14 JFE Steel Corporation Method for separating blast furnace gas
KR101321072B1 (en) 2011-09-06 2013-10-23 주식회사 포스코 Apparatus for manufacturing syngas containing co and h2 and method thereof
EP2719777A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Blast-furnace process with coke-oven gas injection and production plant for same
CN104006654A (en) * 2014-05-21 2014-08-27 江苏华德工业炉有限公司 Different-section different-side air and coal gas dual-regeneration burner heating furnace
KR101451405B1 (en) 2012-11-30 2014-10-15 주식회사 포스코 Apparatus for hardening microgranulates and apparatus for manufacturing molten iron comprising the same
CN104593533A (en) * 2014-12-24 2015-05-06 鞍山钢铁集团公司第二发电厂 Low-calorific-value operating method of blast furnace gas-fired 300MW generator set
KR101534589B1 (en) * 2011-10-19 2015-07-07 풀 부르스 에스.에이. Method of operating regenerative heaters in blast furnace plant
JP2015174949A (en) * 2014-03-17 2015-10-05 株式会社神戸製鋼所 Method of producing ashless coal
KR20160018813A (en) * 2013-06-14 2016-02-17 씨씨피 테크놀로지 게엠베하 Blast furnace and method for operating a blast furnace
JP2016505800A (en) * 2012-12-21 2016-02-25 プライメタルズ テクノロジーズ オーストリア ゲー・エム・ベー・ハーPrimetals Technologies Austria GmbH Method and apparatus for overheating a delivery gas used in a reduction process to compensate for volume fluctuations
JP2016513004A (en) * 2013-02-15 2016-05-12 ミドレックス テクノロジーズ,インコーポレイテッド Method and apparatus for separating carbon dioxide from spent gas
CN106566904A (en) * 2016-11-02 2017-04-19 朝阳力宝重工集团有限公司 Method of one-step reducing melted iron ore concentrate to obtain low sulfur/phosphor pig iron
JP2017127092A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 Jfeスチール株式会社 Power adjustment method
JP2020020012A (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Jfeスチール株式会社 Pig-iron manufacturing facility and method for manufacturing pig-iron using the same
US10604816B2 (en) 2013-12-12 2020-03-31 Thyssenkrupp Ag Combined system for producing steel and method for operating the combined system
LU101514B1 (en) * 2019-12-03 2021-06-07 Wurth Paul Sa Method for Converting a Blast Furnace Plant
CN114657317A (en) * 2022-03-24 2022-06-24 鞍山市恒成设备制造有限公司 Low-carbon metallurgy method
WO2023019917A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 中冶赛迪工程技术股份有限公司 Carbon cycle-based blast furnace-converter steel production method
CN115888321A (en) * 2023-01-06 2023-04-04 山西晋南钢铁集团有限公司 Production process of novel steel coking hydrogen for reducing carbon emission

Cited By (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100703557B1 (en) 2005-12-21 2007-04-03 주식회사 포스코 A mixing method of off-gases from steel works to reduce fluctuation of the heating value of the mixed gas
JP2007169749A (en) * 2005-12-26 2007-07-05 Jfe Steel Kk Method for operating iron works, and producing system of pig iron and gas
JP2008247929A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Jfe Steel Kk Manufacturing method of fuel storable in liquefied state from by-produced gas from iron mill
CN101978234A (en) * 2007-10-31 2011-02-16 杰富意钢铁株式会社 Separation method for blast furnace gas
JP2009120896A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Jfe Steel Corp Method for utilizing blast furnace gas
EP2641980A1 (en) 2008-03-18 2013-09-25 JFE Steel Corporation Method for separating blast furnace gas
JP2009257324A (en) * 2008-03-18 2009-11-05 Jfe Steel Corp Operating method of gas turbine combined power generation facility and energy operation method in ironworks
JP2009257736A (en) * 2008-03-18 2009-11-05 Jfe Steel Corp Blast furnace gas separating method
WO2009116674A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Jfeスチール株式会社 Method for separating blast furnace gas
EP2626439A1 (en) 2008-03-18 2013-08-14 JFE Steel Corporation Method for separating blast furnace gas
KR101244129B1 (en) 2008-03-18 2013-03-14 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Mrthod for separating blast furnace gas
JP2009226257A (en) * 2008-03-19 2009-10-08 Sumitomo Seika Chem Co Ltd Process for separation of blast furnace gas, and system of separating blast furnace gas
JP2010043314A (en) * 2008-08-11 2010-02-25 Nippon Steel Corp Methods for producing reduced iron and pig iron
KR101050799B1 (en) * 2008-12-30 2011-07-20 주식회사 포스코 Molten iron manufacturing equipment
US8992664B2 (en) 2009-03-17 2015-03-31 ArcelorMittal Investigación y Desarrollo, S.L. Blast furnace top gas recycling process and corresponding recycling equipment
JP2012520939A (en) * 2009-03-17 2012-09-10 アルセロルミタル・インベステイガシオン・イ・デサロジヨ・エセ・エレ Method for recirculating blast furnace gas and related equipment
KR101076110B1 (en) 2009-03-26 2011-10-21 현대제철 주식회사 Preparation method and preparation apparatus of syngas containing hydrogen and carbon monoxide
JP2012524233A (en) * 2009-04-20 2012-10-11 ミドレックス テクノロジーズ,インコーポレイテッド Method and apparatus for separating carbon dioxide from spent gas
KR101561228B1 (en) 2009-04-28 2015-10-16 풀 부르스 에스.에이. Method for feeding a burden to a blast furnace
KR101557776B1 (en) 2009-04-28 2015-10-06 풀 부르스 에스.에이. Method for feeding a burden to a blast furnace
JP2012525491A (en) * 2009-04-28 2012-10-22 ポール ヴルス エス.エイ. Method of supplying charge to blast furnace
JP2012525490A (en) * 2009-04-28 2012-10-22 ポール ヴルス エス.エイ. Load supply method to blast furnace
US8845778B2 (en) 2009-04-28 2014-09-30 Paul Wurth S.A. Method for feeding a burden to a blast furnace
JP2012527528A (en) * 2009-05-20 2012-11-08 ポール ヴルス エス.エイ. Thermal storage heater operation method
TWI489065B (en) * 2009-05-20 2015-06-21 Wurth Paul Sa Method for operating a regenerative heater
KR101299894B1 (en) * 2009-09-30 2013-08-23 신닛떼쯔 수미킨 엔지니어링 가부시끼가이샤 Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas in blast furnace gas utilization process
WO2011039810A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 新日鉄エンジニアリング株式会社 Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas in blast furnace gas utilization process
CN102341509B (en) * 2009-09-30 2014-03-12 新日铁工程技术株式会社 Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas in blast furnace gas utilization process
WO2011039809A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 新日鉄エンジニアリング株式会社 Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas
CN102341509A (en) * 2009-09-30 2012-02-01 新日铁工程技术株式会社 Method for separating and collecting carbon dioxide from blast furnace gas in blast furnace gas utilization process
WO2011081276A1 (en) * 2009-12-28 2011-07-07 주식회사 포스코 Apparatus for manufacturing molten iron
JP2012012678A (en) * 2010-07-02 2012-01-19 Jfe Steel Corp Blast furnace operation method
KR101321072B1 (en) 2011-09-06 2013-10-23 주식회사 포스코 Apparatus for manufacturing syngas containing co and h2 and method thereof
CN102359400A (en) * 2011-09-14 2012-02-22 中冶赛迪工程技术股份有限公司 Comprehensive utilization system for waste heat steam of steel enterprise
KR101534589B1 (en) * 2011-10-19 2015-07-07 풀 부르스 에스.에이. Method of operating regenerative heaters in blast furnace plant
EP2719777A1 (en) * 2012-10-12 2014-04-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Blast-furnace process with coke-oven gas injection and production plant for same
KR101451405B1 (en) 2012-11-30 2014-10-15 주식회사 포스코 Apparatus for hardening microgranulates and apparatus for manufacturing molten iron comprising the same
JP2016505800A (en) * 2012-12-21 2016-02-25 プライメタルズ テクノロジーズ オーストリア ゲー・エム・ベー・ハーPrimetals Technologies Austria GmbH Method and apparatus for overheating a delivery gas used in a reduction process to compensate for volume fluctuations
JP2016513004A (en) * 2013-02-15 2016-05-12 ミドレックス テクノロジーズ,インコーポレイテッド Method and apparatus for separating carbon dioxide from spent gas
JP2016524654A (en) * 2013-06-14 2016-08-18 ツェーツェーペー テヒノロジー ゲーエムベーハー Blast furnace and blast furnace operating method
KR102232167B1 (en) * 2013-06-14 2021-03-24 씨씨피 테크놀로지 게엠베하 Blast furnace and method for operating a blast furnace
KR20160018813A (en) * 2013-06-14 2016-02-17 씨씨피 테크놀로지 게엠베하 Blast furnace and method for operating a blast furnace
US10604816B2 (en) 2013-12-12 2020-03-31 Thyssenkrupp Ag Combined system for producing steel and method for operating the combined system
JP2015174949A (en) * 2014-03-17 2015-10-05 株式会社神戸製鋼所 Method of producing ashless coal
CN104006654A (en) * 2014-05-21 2014-08-27 江苏华德工业炉有限公司 Different-section different-side air and coal gas dual-regeneration burner heating furnace
CN104593533A (en) * 2014-12-24 2015-05-06 鞍山钢铁集团公司第二发电厂 Low-calorific-value operating method of blast furnace gas-fired 300MW generator set
JP2017127092A (en) * 2016-01-13 2017-07-20 Jfeスチール株式会社 Power adjustment method
CN106566904A (en) * 2016-11-02 2017-04-19 朝阳力宝重工集团有限公司 Method of one-step reducing melted iron ore concentrate to obtain low sulfur/phosphor pig iron
JP2020020012A (en) * 2018-08-02 2020-02-06 Jfeスチール株式会社 Pig-iron manufacturing facility and method for manufacturing pig-iron using the same
LU101514B1 (en) * 2019-12-03 2021-06-07 Wurth Paul Sa Method for Converting a Blast Furnace Plant
WO2021110528A1 (en) * 2019-12-03 2021-06-10 Paul Wurth S.A. Method for converting a blast furnace plant
WO2023019917A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 中冶赛迪工程技术股份有限公司 Carbon cycle-based blast furnace-converter steel production method
CN114657317A (en) * 2022-03-24 2022-06-24 鞍山市恒成设备制造有限公司 Low-carbon metallurgy method
CN115888321A (en) * 2023-01-06 2023-04-04 山西晋南钢铁集团有限公司 Production process of novel steel coking hydrogen for reducing carbon emission

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004309067A (en) Method of using blast furnace gas
US20220235426A1 (en) Method and system for producing steel or molten-iron-containing materials with reduced emissions
KR101551887B1 (en) System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas
JP5482802B2 (en) Steel making method
JP6190522B2 (en) Reduction of iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas
US9377242B2 (en) Method for treating waste gases from plants for pig iron production
CA2731290A1 (en) Method and system for energy-optimized and co2 emission-optimized iron production
MX2007001249A (en) Method and apparatus for producing clean reducing gases from coke oven gas.
WO2009037587A2 (en) Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier
TW202219278A (en) Metallurgic plant for producing iron products and method of operating thereof
CN102010924A (en) Method for producing directly reduced iron from coal
US20240052441A1 (en) Smart hydrogen production for dri making
CN114480754A (en) Blast furnace iron-making method by coupling hydrocarbon
KR101376138B1 (en) Apparatus for manufacturing molten iron and method for manufacturing thereof
WO2019057930A1 (en) Method for producing hot synthesis gas, in particular for use in blast furnace operation
JP5640786B2 (en) How to operate a blast furnace or steelworks
Sui et al. Current situation and development prospects of metallurgical by-product gas utilization in China's steel industry
JP4427295B2 (en) Reducing gas desulfurization method, blast furnace operating method and reducing gas utilization method
EP4032991A1 (en) Smart hydrogen production for dri making
JP5069087B2 (en) How to use blast furnace gas
CN112662824A (en) Blast furnace hydrogen-rich smelting process for efficiently utilizing metallurgical waste gas
WO2023025921A1 (en) Method for operating a metallurgical plant for producing iron products

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060704