RU125879U1 - DEVICE FOR THE REMOVAL OF CO2 FROM EXHAUST GASES DEVICES FOR THE PRODUCTION OF IRON - Google Patents
DEVICE FOR THE REMOVAL OF CO2 FROM EXHAUST GASES DEVICES FOR THE PRODUCTION OF IRON Download PDFInfo
- Publication number
- RU125879U1 RU125879U1 RU2012114143/05U RU2012114143U RU125879U1 RU 125879 U1 RU125879 U1 RU 125879U1 RU 2012114143/05 U RU2012114143/05 U RU 2012114143/05U RU 2012114143 U RU2012114143 U RU 2012114143U RU 125879 U1 RU125879 U1 RU 125879U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- iron
- steam turbine
- steam
- production
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
- C21B5/06—Making pig-iron in the blast furnace using top gas in the blast furnace process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/22—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/025—Other waste gases from metallurgy plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
- C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
- C21B2100/62—Energy conversion other than by heat exchange, e.g. by use of exhaust gas in energy production
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C2100/00—Exhaust gas
- C21C2100/02—Treatment of the exhaust gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C2100/00—Exhaust gas
- C21C2100/04—Recirculation of the exhaust gas
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
1. Устройство для удаления COиз отходящих газов (12, 44, 55, 59) устройств для производства чугуна, в котором предусмотрено устройство (14) для удаления COпосредством химической абсорбции, при этом для регенерации абсорбента используется пар, отличающееся тем, что часть устройства (17) для регенерации абсорбента- так соединена с паровой турбиной (30) для использования отработанного тепла при производстве чугуна и при необходимости дополнительно с паровой турбиной (34) паротурбинной электростанции (32), что пар низкого давления из паровой турбины (30, 34) может направляться, по меньшей мере, частично в часть устройства (17) регенерации абсорбента,- и/или так соединена с котлом-утилизатором (29) для использования отработанного тепла при производстве чугуна и при необходимости дополнительно с котлом-утилизатором (33) паротурбинной электростанции, что пар низкого давления может использоваться, по меньшей мере, частично для регенерации абсорбента,и причем предусмотрен, по меньшей мере, один трубопровод из группы:- трубопровод, по которому отходящий газ (12) может направляться из доменной печи, в частности из кислородной доменной печи (1) с рециркуляцией отходящего газа, в устройство (14) для удаления COпосредством химической абсорбции,- трубопровод, по которому может направляться отходящий газ (44, 55, 59) из устройства восстановления в устройство (14) для удаления COпосредством химической абсорбции.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из упомянутых трубопроводов соединяют по меньшей мере с одним из следующих устройств:- с плавильным газификатором (48),- с одним или несколькими реакторами восстановления (37-40),- с реактором 1. A device for removing CO from the exhaust gases (12, 44, 55, 59) of devices for the production of cast iron, in which a device (14) for removing CO is provided by chemical absorption, wherein steam is used to regenerate the absorbent, characterized in that a part of the device ( 17) for regeneration of absorbent material - so connected to a steam turbine (30) for using waste heat in the production of pig iron and, if necessary, additionally to a steam turbine (34) of a steam turbine power station (32), that low-pressure steam from a steam turbine (30, 34) can can be sent, at least partially, to a part of the absorbent recovery device (17), and / or is connected to a recovery boiler (29) for using the waste heat in the production of pig iron and, if necessary, additionally to a recovery boiler (33) of a steam turbine power plant that low pressure steam can be used at least partially for the regeneration of the absorbent, and moreover, at least one pipeline from the group is provided: - a pipeline through which the exhaust gas (12) can be directed from the blast furnace to a private from an oxygen blast furnace (1) with exhaust gas recirculation to a device (14) for CO removal by chemical absorption, a pipeline through which exhaust gas (44, 55, 59) can be sent from the recovery device to the removal device (14) CO by chemical absorption. 2. The device according to claim 1, characterized in that at least one of the said pipelines is connected to at least one of the following devices: - with a melting gasifier (48), - with one or more reduction reactors (37-40), - with a reactor
Description
Для производства чугуна, к которому также следует отнести производство аналогичных чугуну продуктов, имеется по существу два известных традиционных процесса: доменный и восстановительная плавка. При доменном процессе чугун сначала производят из железной руды с помощью кокса. Кроме того, может дополнительно использоваться железный лом. Затем посредством дополнительных процессов из чугуна производят сталь. Железную руду в виде кусковой руды, окатышей или агломерата смешивают вместе с восстановителями (в большинстве случаев коксом или также углем, например, в форме угольной мелочи) и другими составным частям (известняком, шлакообразующими и т.д.) в так называемую калошу и затем загружают в доменную печь. Доменная печь представляет собой металлургический реактор, в котором в противотоке столб шихты реагирует с горячим воздухом, так называемым горячим дутьем. Благодаря сжиганию углерода из кокса возникают необходимое для реакции тепло и монооксид углерода или водород, представляющие существенную часть восстановительного газа, протекающие сквозь столб шихты и восстанавливающие железную руду. В результате образуются чугун и шлак, которые периодически выпускаются через летку.For the production of cast iron, which also includes the production of products similar to cast iron, there are essentially two well-known traditional processes: blast furnace and smelting reduction. In a blast furnace process, cast iron is first produced from iron ore using coke. In addition, iron scrap can be additionally used. Then, through additional processes, steel is produced from cast iron. Iron ore in the form of lump ore, pellets or agglomerate is mixed together with reducing agents (in most cases, coke or also coal, for example, in the form of coal fines) and other components (limestone, slag-forming, etc.) into the so-called galosh and then loaded into a blast furnace. A blast furnace is a metallurgical reactor in which, in countercurrent flow, the charge column reacts with hot air, the so-called hot blast. Due to the combustion of carbon from coke, the heat and carbon monoxide or hydrogen necessary for the reaction arise, representing a significant part of the reducing gas, flowing through the charge column and reducing iron ore. As a result, pig iron and slag are formed, which are periodically released through the tap hole.
В так называемой кислородной доменной печи, которая также называется доменной печью рециркуляции колошникового газа (топ-газа или доменного газа), при газификации кокса или угля кислородсодержащие газы, содержащие более 90% кислорода (O2), вдувают в доменную печь.In the so-called oxygen blast furnace, also called blast furnace gas recirculation furnace (top gas or blast furnace gas), when gasifying coke or coal, oxygen-containing gases containing more than 90% oxygen (O 2 ) are blown into the blast furnace.
Для выходящего из доменной печи колошникового газа, здесь называемого топ-газ или доменный газ, должна быть предусмотрена очистка газа (например, пылеуловитель и/или циклон в сочетании с скруббером мокрой очистки, рукавным фильтром или газовым фильтром горячих газов). Кроме того, в доменной кислородной печи предусмотрен, как правило, компрессор преимущественно с дополнительным охладителем для возвращаемых в доменную печь колошниковых газов (топ-газов), а также устройство для извлечения CO2, из уровня техники в большинстве случаев посредством поглощения при изменении давления.For blast furnace gas coming out of the blast furnace, here referred to as top gas or blast furnace gas, gas purification must be provided (for example, a dust collector and / or cyclone in combination with a wet scrubber, bag filter or hot gas gas filter). In addition, in a blast furnace an oxygen furnace is provided, as a rule, with a compressor mainly with an additional cooler for blast furnace gases (top gases) returned to the blast furnace, as well as a device for extracting CO 2 from the prior art in most cases by absorption under pressure.
Другими возможностями для осуществления доменного процесса являются подогреватель восстановительного газа и/или камера сгорания для частичного сгорания с кислородом.Other possibilities for carrying out the blast furnace process are a reducing gas heater and / or a combustion chamber for partial combustion with oxygen.
Недостатками доменной печи являются требования к исходному сырью и высокий уровень выбросов углекислого газа. Используемые источники железа и кокс должны быть окускованными и твердыми, так что сохраняются достаточные пустоты в столбе шихты, обеспечивающие протекание при продувке воздухом. CO2-выбросы представляют, собой сильный загрязнитель окружающей среды. Поэтому прилагаются усилия, чтобы изменить тракт доменной печи. Нужно упомянуть здесь производство губчатого железа на основе природного газа (MIDREX, HYL, FINMET), а также способ восстановительной плавки (Согех и Finex способы).The disadvantages of the blast furnace are the requirements for feedstock and a high level of carbon dioxide emissions. The sources of iron and coke used must be agglomerated and solid, so that sufficient voids are retained in the charge column, ensuring flow during air purging. CO 2 emissions are a strong environmental pollutant. Therefore, efforts are being made to change the path of the blast furnace. It is worth mentioning here the production of sponge iron based on natural gas (MIDREX, HYL, FINMET), as well as the reduction smelting method (Sogeh and Finex methods).
При восстановительной плавке используют плавильный газификатор, в котором производят горячий жидкий металл, а также, по меньшей мере, один реактор восстановления, в котором восстанавливают носитель железной руды (кусковая руда, рудная мелочь, окатыши, агломерат) с восстанавливающим газом, причем восстанавливающий газ производят в плавильном газификаторе газификацией угля (и при необходимости мелких частиц кокса) с кислородом (90% или больше).In reduction smelting, a melting gasifier is used in which hot liquid metal is produced, as well as at least one reduction reactor, in which the iron ore carrier (lump ore, ore fines, pellets, sinter) is reduced with a reducing gas, and a reducing gas is produced in the melter gasifier, the gasification of coal (and, if necessary, small particles of coke) with oxygen (90% or more).
Также в способе восстановления плавлением предусмотрены, как правилоAlso, in the fusion reduction process,
- устройства газоочистки (с одной стороны, для топ-газа из реактора восстановления, с другой стороны, для восстановительного газа из плавильного газификатора),- gas purification devices (on the one hand, for top gas from a reduction reactor, on the other hand, for reducing gas from a melting gasifier),
- компрессор, преимущественно, с дополнительным охладителем для возвращаемого в реактор восстановления восстановительного газа,- a compressor, mainly with an additional cooler for returning the recovery gas to the recovery reactor,
- устройство для удаления CO2, согласно уровню техники в большинстве случаев посредством адсорбции с перепадом давления,- a device for removing CO 2 , according to the prior art in most cases by adsorption with a differential pressure,
а также при необходимости нагреватель для восстановительного газа, и/или камера сгорания для частичного сгорания с кислородом.and, if necessary, a heater for reducing gas, and / or a combustion chamber for partial combustion with oxygen.
Согех-процесс - это двухступенчатый способ восстановительной плавки (англ.: smelting reduction). Восстановительная плавка комбинирует процесс прямого восстановления (предварительное восстановление железа до губчатого железа) с процессом плавки (основное восстановление). Известный также Finex-процесс соответствует по существу Согех-процессу, но в качестве рудной мелочи используют железную руду.Sogeh-process is a two-stage method of smelting reduction. Recovery smelting combines the direct reduction process (preliminary reduction of iron to sponge iron) with the smelting process (basic reduction). The Finex process also known is essentially the Sogeh process, but iron ore is used as ore fines.
Для сокращения выбросов CO2 в атмосферу при производстве чугуна его следует улавливать.из отходящих газов производства чугуна и накапливать в связанной форме (англ.: CO2 Capture and Sequestration (CCS)). Для улавливания CO2 до сих пор главным образом применяют абсорбцию с перепадом давления (англ.: PSA -Pressure Swing Adsorption), в частности, также адсорбцию с перепадом давления в вакууме (англ.: VPSA - Vacuum Pressure Swing Adsorption). Адсорбция с перепадом давления является физическим процессом для селективного разделения газовых смесей под давлением. Специальные пористые материалы (например, цеолит, активированный уголь, активированный оксид кремния (SiO2), активированный оксид алюминия (А1 г0з) или сочетание этих материалов) применяются в качестве молекулярного сита, чтобы адсорбировать молекулы в соответствии с их силой адсорбции и/или ее кинетическим диаметром. При PSA используют способность газов с разной силой адсорбировать на поверхности. Газовую смесь вводят в колонну под точно определенным давлением. Теперь адсорбируют нежелательные компоненты (здесь СО2 и H2O) и ценный материал (здесь СО, H2, CH4) беспрепятственно протекает через колонну. Как только адсорбент загружен полностью, давление снижают и колонну промывают. Для эксплуатации 'VPSA-устройств необходим электрический ток для предварительной концентрации обогащенных CO2 возвращаемых газов.In order to reduce emissions of CO 2 into the atmosphere during the production of pig iron, it should be recovered from the flue gas from pig iron production and accumulated in a bound form (English: CO 2 Capture and Sequestration (CCS)). Differential pressure absorption (PSA-Pressure Swing Adsorption), in particular also vacuum pressure adsorption (VPSA - Vacuum Pressure Swing Adsorption), is still mainly used to capture CO 2 . Differential pressure adsorption is a physical process for the selective separation of gas mixtures under pressure. Special porous materials (e.g. zeolite, activated carbon, activated silica (SiO 2 ), activated alumina (A1 g0z) or a combination of these materials) are used as molecular sieves to adsorb molecules in accordance with their adsorption strength and / or its kinetic diameter. In PSA, the ability of gases with different strengths to adsorb to the surface is used. The gas mixture is introduced into the column under a precisely defined pressure. Unwanted components (here CO 2 and H 2 O) are adsorbed and valuable material (here CO, H 2 , CH 4 ) is adsorbed freely through the column. Once the adsorbent is fully charged, the pressure is reduced and the column is washed. To operate 'VPSA devices, an electric current is required to preconcentrate the CO 2 enriched return gases.
Поток газового продукта после адсорбции с перепадом давления, который содержит ценные материалы, содержит в отходящих из производства чугуна газах еще примерно 2-6 об.% CO2. Однако остаточный поток газа из устройств (V) PSA все еще содержит относительно высокие количества восстанавливающего газа (например, СО, H2), которые теряются для производства чугуна.The gas product stream after adsorption with a pressure differential, which contains valuable materials, contains another 2-6 vol.% CO 2 in the exhaust gases from pig iron production. However, the residual gas flow from the PSA devices (V) still contains relatively high amounts of reducing gas (e.g., CO, H 2 ) that are lost to produce iron.
Остаточный поток газа после адсорбции с перепадом давления, который содержит нежелательные компоненты, состоит из следующих отходящих газов при производстве чугуна обычным методом:The residual gas stream after adsorption with a differential pressure, which contains undesirable components, consists of the following exhaust gases in the production of iron by the usual method:
Остаточный газ не может просто термически использоваться, пока он, по причине низкой и/или непостоянной теплоты сгорания," составляющей приблизительно±50%, не будет обогащен для этого другим топливом. Теплота сгорания экспортных газов (той части топ-газов, которая удаляется из процесса производства чугуна) из процесса производства чугуна уменьшается, если его смешивают с топ-газом доменной печи или устройства восстановительной плавки, вследствие чего также снижается КПД снабжаемой экспортным газом электростанции, в случае комбинированной электростанции (англ.:The residual gas cannot simply be thermally used until, due to the low and / or inconsistent calorific value "of approximately ± 50%, it is not enriched for this with other fuels. The calorific value of the export gases (that part of the top gases that are removed from of cast iron production) from the cast iron production process is reduced if it is mixed with the top gas of a blast furnace or a reduction smelting device, as a result of which the efficiency of the power plant supplied with export gas is also reduced, in the case of combined th power (Engl .:
combined cycle power plant, коротко ССРР) вследствие высокого сжатия горючего газа и пониженного- КПД газовой турбины. У паротурбинной электростанции или отопительного котла температура факела во время горения сокращается.combined cycle power plant, shortly SSRP) due to the high compression of combustible gas and low-efficiency gas turbines. At a steam turbine power plant or heating boiler, the flame temperature during combustion is reduced.
Когда CO2 из остаточного газа следует связывать, остаточный газ необходимо сжимать, чтобы CO2 находился в жидком виде, и затем жидкий CO2 должен доставляться к его местонахождению, дляWhen CO 2 from the residual gas should be bound, the residual gas must be compressed so that CO 2 is in liquid form, and then liquid CO 2 must be delivered to its location, for
чего в большинстве случаев давление должно повышаться, чтобы CO2 находился в жидко-твердом или сверхкритическом состоянии, где CO2 имеет плотность примерно 1000 кг/м3.which, in most cases, the pressure should increase, so that CO 2 was in a liquid-solid or supercritical state, where CO 2 has a density of about 1000 kg / m 3 .
Сверхкритическое состояние - это состояние выше критической точки на фазовой диаграмме (смотри фиг.1), которое отличается приравниванием плотностей жидкой и газовой фазы. Различия между обоими агрегатными состояниями в этой точке перестают существовать.The supercritical state is a state above the critical point in the phase diagram (see Fig. 1), which differs in the equalization of the densities of the liquid and gas phases. Differences between both aggregative states at this point cease to exist.
Для такого высокого уплотнения должен быть использован многоступенчатый компрессор с высокой производительностью, чтобы доводить обычные плотности до магистрального уровня, который находится в зоне приблизительно более 0°С и более 70 бар (7000000 Па), предпочтительно 80-150 бар при температуре окружающей среды.For such a high seal, a high-performance multi-stage compressor should be used to bring the usual densities to a trunk level that is in the region of more than about 0 ° C and more than 70 bar (7000000 Pa), preferably 80-150 bar at ambient temperature.
Однако остаточный газ из (V) PSA не подходит для того, чтобы быть связанным, так как он имеет наряду с CO2 относительно высокое содержание СО, H2, N2, CH4 и т.д. С одной стороны, содержание СО представляет потенциальную угрозу безопасности, так как он может при негерметичности привести к угрозе для людей (отравление СО) и при определенных обстоятельствах к воспламенению или взрыву. Далее "примеси" CO2, такие как СО, Н2…, действуют на потерю восстановительной способности и влияют на физические свойства сжатого газа благодаря непостоянному содержанию СО, Н2 и т.д., измеримость, сжимаемость, водорастворимость и транспортируемость также изменяются.However, the residual gas from (V) PSA is not suitable to be bound since it has, along with CO 2, a relatively high content of CO, H 2 , N 2 , CH 4 , etc. On the one hand, the content of carbon monoxide presents a potential safety risk, since it can lead to a danger to people (leakage of carbon monoxide) and, in certain circumstances, ignition or explosion if leaks occur. Further, “impurities” of CO 2 , such as CO, H 2 ..., act on the loss of reducing ability and affect the physical properties of the compressed gas due to the inconsistent content of CO, H 2 , etc., measurability, compressibility, water solubility and transportability also change.
Благодаря примесям должно сокращаться расстояние между устройствами, где транспортируемая газовая смесь или транспортируемая жидкость должны быть вновь сжаты, так что растут инвестиции и издержки производства вследствие дополнительных компрессоров или насосов и их потребность в энергии. Или должно быть повышено входное давление в магистрали, чтобы уменьшить количество или производительность дополнительных насосов и компрессоров по магистрали.Due to impurities, the distance between the devices where the transported gas mixture or the transported liquid must be re-compressed must be reduced, so that investment and production costs are increased due to additional compressors or pumps and their energy demand. Or the inlet pressure to the line must be increased to reduce the number or capacity of additional pumps and compressors along the line.
Университет Ньюкасла провел исследования относительно влияния загрязнений на транспортировку сжиженных газов и опубликовал в http://www.geos.ed.ac.uk/ccs/UKCCSC/Newcastle 2 07.ppt, представленные на фиг.2.The University of Newcastle conducted research on the effect of pollution on the transportation of liquefied gases and published at http://www.geos.ed.ac.uk/ccs/UKCCSC/Newcastle 2 07.ppt, presented in figure 2.
Поэтому задачей является отделение CO2 от других газов из отходящих газов производства чугуна в больших количествах методом (V) PSA, и использовать для этого дополнительно с другими газами ценные минимальнозначимые энергоносители как при (V) PSA.Therefore, the task is to separate CO 2 from other gases from the waste gases of pig iron production in large quantities by the (V) PSA method, and use for this purpose additional valuable other energy-efficient sources of energy as with (V) PSA.
Для решения поставленной задачи известны устройства, обеспечивающие удаление CO2 из отходящих газов устройств для производства чугуна посредством химической абсорбции, например WO 2004/052510 A1, 24.06.2004, FR 2874683, 03.03.2006 и ЕР 1967249, 10.09.2008. Наиболее близким по назначению решением является WO 2004/052510 A1, 24.06.2004, в котором раскрыто устройство, обеспечивающее удаление CO2 из отходящих газов устройств для производства чугуна посредством химической абсорбции, при этом для регенерации абсорбента используется пар. Известное решение характеризуется высокими затратами на оборудование.To solve this problem, there are known devices that provide the removal of CO 2 from the exhaust gases of devices for the production of pig iron by chemical absorption, for example WO 2004/052510 A1, 06.24.2004, FR 2874683, 03.03.2006 and EP 1967249, 09/10/2008. The closest solution to the purpose is WO 2004/052510 A1, June 24, 2004, in which a device is disclosed for removing CO 2 from the exhaust gases of pig iron production devices by chemical absorption, and steam is used to regenerate the absorbent. The known solution is characterized by high equipment costs.
Для решения поставленной задачи и устранения недостатков предшествующего уровня техники, предлагается устройство для удаления CO2 из отходящих газов устройств для производства чугуна, в котором предусмотрено устройство для удаления CO2 посредством химической абсорбции, при этом для регенерации абсорбента используется пар, характеризующееся тем, что часть устройства для регенерации абсорбентаTo solve the problem and eliminate the disadvantages of the prior art, a device for removing CO 2 from the exhaust gases of cast iron production devices is proposed, in which a device for removing CO 2 by chemical absorption is provided, while steam is used to regenerate the absorbent, characterized in that a part absorbent regeneration devices
- так соединена с паровой турбиной для использования отработанного тепла при производстве чугуна и при необходимости дополнительно с паровой турбиной паротурбинной электростанции, что пар низкого давления из паровой турбины может направляться, по меньшей мере, частично в часть устройства регенерации абсорбента,- so connected to a steam turbine for using waste heat in the production of pig iron and, if necessary, additionally to a steam turbine of a steam turbine power plant, that low-pressure steam from the steam turbine can be directed at least partially to a part of the absorbent recovery device,
- и/или так соединена с котлом-утилизатором для использования отработанного тепла при производстве чугуна и при необходимости дополнительно с котлом-утилизатором паротурбинной электростанции, что пар низкого давления может использоваться, по меньшей мере, частично для регенерации абсорбента,- and / or so connected to a recovery boiler for using waste heat in the production of pig iron and, if necessary, additionally to a recovery boiler of a steam turbine power plant, that low pressure steam can be used at least partially for regeneration of the absorbent,
и причем предусмотрен по меньшей мере один трубопровод из группыand wherein at least one pipeline from the group is provided
- трубопровод, по которому отходящий газ может направляться из доменной печи, в частности, из кислородной доменной печи с рециркуляцией отходящего газа, в устройство для удаления CO2 посредством химической абсорбции,- a pipeline through which the exhaust gas can be sent from a blast furnace, in particular from an oxygen blast furnace with recirculation of the exhaust gas, to a device for removing CO 2 by chemical absorption,
- трубопровод, по которому может направляться отходящий газ из устройства восстановления в устройство для удаления CO2 посредством химической абсорбции.- a pipeline through which off-gas can be directed from the reduction device to the CO 2 removal device by chemical absorption.
Под "паром низкого давления" понимают водяной пар, который является насыщенным и имеет давление 2-10 бар. Под понятием "паротурбинная электростанция" понимают, с одной стороны, обычные паротурбинные электростанции, в которых тепловая энергия производится при сгорании топлива, с которым производится водяной пар, причем он используется в паровой турбине, и в конце концов преобразуется в электрическую энергию.By "low pressure steam" is meant water vapor that is saturated and has a pressure of 2-10 bar. The term "steam turbine power plant" means, on the one hand, conventional steam turbine power plants in which thermal energy is produced by burning fuel with which water steam is produced, and it is used in a steam turbine, and ultimately is converted into electrical energy.
С другой стороны, приходит на ум в том числе и комбинированная электростанция, точнее электростанция с комбинированным производством электроэнергии и тепла (англ.:On the other hand, a combined power plant comes to mind, more precisely a power plant with combined production of electricity and heat
combined cycle power plant, коротко ССРР), в которой комбинируются принципы газотурбинной электростанции и паротурбинной электростанции. При этом газовая турбина служит в качестве источника тепла для подключенного котла-утилизатора, который, в свою очередь, действует как парогенератор для паровой турбины.combined cycle power plant, briefly SSRP), which combines the principles of a gas turbine power plant and a steam turbine power plant. In this case, the gas turbine serves as a heat source for the connected recovery boiler, which, in turn, acts as a steam generator for a steam turbine.
Благодаря применению процесса химической абсорбции, содержание возвращаемых газов СО, Н2, СН4 в производство чугуна повышается по сравнению с (V) PSA и существенно сокращается содержание CO2 в образующемся синтез-газе (до нескольких объемных частей на миллион).Thanks to the application of the chemical absorption process, the content of the return gases CO, H 2 , CH 4 in the production of pig iron increases compared to (V) PSA and the CO 2 content in the resulting synthesis gas is significantly reduced (up to several volume parts per million).
Применение пара низкого давления из уже существующего парового процесса является менее затратным, чем производство пара при помощи собственного агрегата только для десорбции. Кроме того, применение низкокалорийного энергоносителя, такого как пар, с экономической и экологической точки зрения следует предпочитать высококачественному энергоносителю, такому как электрический ток. Кроме того, заимствование пара из действующей паротурбинной электростанции является возможным из используемого в качестве специально занятого для удаления CO2 генератора пара, топливо для производства пара лучше используется при непрерывном паровом процессе.The use of low-pressure steam from an existing steam process is less costly than producing steam using its own unit for desorption only. In addition, the use of a low-calorie energy carrier, such as steam, should be preferred from an economic and environmental point of view to a high-quality energy carrier, such as electric current. In addition, borrowing steam from an existing steam turbine power plant is possible from a steam generator used as a special generator for CO 2 removal; fuel for producing steam is better used in a continuous steam process.
Остаточный газовый поток после химической абсорбции содержит преимущественно CO2 и после удаления H2S только больше следов H2S и поэтому может выпускаться непосредственно в атмосферу и/или подводиться к CO2-концентратору с последующим хранением CO2 (англ.: Sequestration, например, EOR - enhanced oil recovery, EGR - enhanced gas recovery) и/или применяться в качестве заменителя N2 при производстве железа: остаточный газовый поток состоит преимущественно из CO2 и может использоваться поэтому для сглаживающей загрузки, запорного уплотнения и продувочного и охлаждающего газопотребления.The residual gas stream after chemical absorption mainly contains CO 2 and after removing H 2 S there are only more traces of H 2 S and therefore can be released directly into the atmosphere and / or fed to a CO 2 concentrator followed by storage of CO 2 (English: Sequestration, for example , EOR - enhanced oil recovery, EGR - enhanced gas recovery) and / or used as a substitute for N 2 for iron manufacturing: a residual gas stream consists essentially of CO 2 and can therefore be used for smoothing load isolation seal and purge and cooling gas otrebleniya.
Вследствие незначительного содержания примесей затраты энергии на компрессию остаточного газового потока от химической абсорбции до жидко-твердого или сверхкритического состояния (>73,3 бар) на приблизительно 20-30% ниже чем для остаточного газа из (V) PSA. Следовательно, в газопроводах повышается также расстояние между устройствами, где газ снова должен сжиматься. Вследствие этого снижаются как капиталовложения, так и издержки производства на хранение CO2.Due to the low content of impurities, the energy consumption for compression of the residual gas stream from chemical absorption to a liquid-solid or supercritical state (> 73.3 bar) is approximately 20-30% lower than for the residual gas from (V) PSA. Therefore, in gas pipelines, the distance between the devices also increases, where the gas must again be compressed. As a result, both capital investment and production costs for storing CO 2 are reduced.
По сравнению с адсорбцией с перепадом давления химическая адсорбция с незначительным давлением работает при очищающем газе и незначительном падении давления при удалении CO2, вследствие чего также здесь экономилась энергия. В противоположность VPSA также не нуждается ни в каких вакуумных компрессорах, которые расходуют также большое количество энергии и являются причиной высокой стоимости обслуживания. Незначительное энергопотребление является преимуществом, прежде всего, для тех стран, в которых энергия ограниченна и/или дорога.Compared to adsorption with a differential pressure, chemical adsorption with a slight pressure works with a cleaning gas and a slight pressure drop with the removal of CO 2 , which also saves energy here. In contrast, the VPSA also does not need any vacuum compressors, which also consume large amounts of energy and cause a high maintenance cost. Low energy consumption is an advantage, first of all, for those countries in which energy is limited and / or expensive.
Теперь благодаря более высокому содержанию горючих материалов, в очищенном согласно настоящему решению отходящем газе производства чугуна производительность установки может быть повышена или может быть снижен их удельный расход или же при сжигании этих газов на электростанции может быть реализован повышенный КПД электростанции.Now, due to the higher content of combustible materials in the waste gas of pig iron production purified according to this decision, the plant productivity can be increased or their specific consumption can be reduced, or when these gases are burned at a power plant, an increased efficiency of the power plant can be realized.
Капиталовложения для процесса химической абсорбции сравнимы с ними для устройства VPSA. Но абсорбционный процесс нуждается в больших количествах пара низкого давления с давлением от более чем 2 бар или выше, например, 10 бар. Такой пар был бы дорог, если бы он должен был производиться специально и не мог изыматься из уже существующего источника пара.The investment for a chemical absorption process is comparable to that for a VPSA device. But the absorption process requires large quantities of low pressure steam with a pressure of more than 2 bar or higher, for example, 10 bar. Such steam would be expensive if it had to be produced on purpose and could not be removed from an existing steam source.
Имеются различные способы химической абсорбции, которые подходят для настоящего решения:There are various chemical absorption methods that are suitable for the present solution:
Первый абсорбционный способ отличается применением карбоната калия в качестве абсорбента. Используют горячий карбонат калия (англ.: Hot potassium carbonate (HPC) или "Hot Pot"). В зависимости от производителя этого способа к карбонату калия добавляют различные материалы: активаторы, которые должны повышать отделение CO2, и ингибиторы, которые должны уменьшать коррозию. Широко распространенный способ этого вида известен под названием способ Бенфилда и предлагается UOP. В способе Бенфилда требуется примерно 0,75 кг пара на нормальный м3 очищаемого газа.The first absorption method is characterized by the use of potassium carbonate as an absorbent. Use hot potassium carbonate (English: Hot potassium carbonate (HPC) or "Hot Pot"). Depending on the manufacturer of this method, various materials are added to potassium carbonate: activators, which should increase CO 2 separation, and inhibitors, which should reduce corrosion. A widespread method of this kind is known as the Benfield method and is proposed by UOP. In the Benfield method, approximately 0.75 kg of steam per normal m 3 of gas to be purified is required.
Второй абсорбционный способ известен как многоступенчатая аминовая мокрая газоочистка. При этом применяют на первой ступени несколько щелочных водных растворов аминов (преимущественно этаноламин-дериваты), которые химически обратимо поглощают кислые газы, такие как, например, CO2. На второй ступени способа кислый газ термически (нагреванием) отделяют от амина и повторно используют полученный амин для мокрой газоочистки.The second absorption method is known as multistage amine wet scrubbing. In this case, several alkaline aqueous solutions of amines (mainly ethanolamine derivatives), which chemically reversibly absorb acid gases, such as, for example, CO 2, are used in the first stage. In the second step of the method, the acid gas is thermally (heated) separated from the amine and the resulting amine is reused for wet gas treatment.
Известный для этого способ - это Amine Guard FS-способ UOP, который производит уменьшение содержания CO2 до 50 объемных частей на миллион и содержания H2S до 1 объемной частицы на миллион. Для этого способа требуется примерно 1,05 кг пара на нормальный м3 очищаемого газа.A known method for this is the Amine Guard FS UOP method, which reduces the CO 2 content to 50 volume parts per million and the H2S content to 1 volume part per million. This method requires approximately 1.05 kg of steam per normal m 3 of gas to be purified.
Амины, например диэтаноламин (DEA), используются также в качестве активаторов для абсорбционного способа при применении карбоната калия, например, для способа Бенфильда.Amines, for example diethanolamine (DEA), are also used as activators for the absorption method using potassium carbonate, for example, for the Benfield method.
Для аминовой мокрой газоочистки могут быть использованы первичные амины, такие как метиламин, моноэтаноламин (МЕА) и/или дигликольамин (DGA).For amine wet scrubbing, primary amines such as methylamine, monoethanolamine (MEA) and / or diglycolamine (DGA) can be used.
Для аминовой мокрой газоочистки могут быть дополнительно или альтернативно к первичным аминам использованы вторичные амины, например, диэтаноламин (DEA) и/или диизопропаноламин (DIPA).For amine wet scrubbing, secondary amines, for example diethanolamine (DEA) and / or diisopropanolamine (DIPA), can be used in addition to or alternatively to primary amines.
Дополнительно или альтернативно к первичным и/или вторичным аминам могут также использоваться третичные амины, например, триэтаноламин (TEA) и/или метилдиэтаноламин (MDEA). К тому же существующий способ представляет собой aMDEA-способ фирмы БАСФ (предложено Linde и Lurgi), в котором используют активированный метилдиэтаноламин (MDEA). Для этого способа требуется примерно 0,85 кг пара на нормальный м3 очищаемого газа.In addition to or alternatively to primary and / or secondary amines, tertiary amines, for example, triethanolamine (TEA) and / or methyldiethanolamine (MDEA), can also be used. In addition, the existing method is an aMDEA method from BASF (proposed by Linde and Lurgi) that uses activated methyldiethanolamine (MDEA). This method requires approximately 0.85 kg of steam per normal m 3 of gas to be purified.
Соответствующим образом можно выгодно очищать от CO2 топ-газ из доменной печи в частности, из кислородной доменной печи, в которой преимущественно используют кислород в качестве горячего дутья, с возвращением топ-газа.Accordingly, it is possible to advantageously purify CO 2 from the top gas from the blast furnace, in particular from the oxygen blast furnace, in which oxygen is mainly used as a hot blast, with the return of the top gas.
Соответствующий метод применим также для отходящих из устройств восстановительной плавки газов, лучше всего к объединению CO2 по меньшей мере одного из следующих отходящих газов:The corresponding method is also applicable to exhaust gases from reduction smelting devices, and it is best to combine CO 2 of at least one of the following exhaust gases:
- отходящий газ (так называемый избыточный газ) из плавильного газификатора (или газогенератора),- exhaust gas (the so-called excess gas) from the melting gasifier (or gas generator),
- отходящий газ из по меньшей мере одного реактора восстановления,- exhaust gas from at least one reduction reactor,
- отходящий газ (колошниковый газ, также называемый топ-газ) из по меньшей мере одного реактора неподвижного слоя и/или восстановления оксидов железа и/или железных брикетов.- exhaust gas (blast furnace gas, also called top gas) from at least one fixed bed reactor and / or reduction of iron oxides and / or iron briquettes.
Чтобы лучше использовать для производства чугуна восстанавливающие составные части газа после удаления CO2, может быть предусмотрено, чтобы, по меньшей мере, часть очищенного отходящего газа использовалась вновь в качестве восстанавливающего газа для производства чугуна.In order to better use the reducing components of the gas after the removal of CO 2 for the production of pig iron, it may be provided that at least part of the cleaned exhaust gas is used again as the reducing gas for the production of pig iron.
Чтобы легко получать пар низкого давления, лучше всего изымать его в конце расширения из паровой турбины или котла-утилизатора паровой турбины.To easily obtain low pressure steam, it is best to remove it at the end of the expansion from a steam turbine or a waste heat boiler of a steam turbine.
В частности, для доменного процесса может быть предусмотрена магистраль, по которой можно направлять колошниковый газ из доменной печи, в частности, из кислородной доменной печи с возвращением колошникового газа, в устройство для удаления CO2 посредством химической абсорбции.In particular, for the blast furnace process, a line can be provided along which blast furnace gas can be directed from the blast furnace, in particular from an oxygen blast furnace with the return of blast furnace gas, to a device for removing CO 2 by chemical absorption.
Кроме того, в способе восстановительной плавки была соответствующим образом предусмотрена, по меньшей мере, магистраль, по которой отходящий газ из устройства восстановительной плавки может направляться в устройство для удаления CO2 посредством химической абсорбции.In addition, in the reduction smelting method, at least a line was suitably provided in which the exhaust gas from the reduction smelting device can be directed to a CO 2 removal device by chemical absorption.
По меньшей мере, одна из этих магистралей может быть соединена по меньшей мере с одним из следующих средств:At least one of these highways can be connected to at least one of the following means:
- с плавильным газификатором,- with melting gasifier,
- с одним или несколькими реакторами восстановления,- with one or more reduction reactors,
с реактором неподвижного слоя для подогрева и/или восстановления оксидов железа и/или железных брикетов.with a fixed bed reactor for heating and / or reduction of iron oxides and / or iron briquettes.
Следующий вариант выполнения состоит в том, что предусмотрена магистраль, по которой, по меньшей мере, часть очищенного отходящего газа может быть направлена повторно в качестве восстановительного газа для производства чугуна.A further embodiment is that a line is provided along which at least a portion of the cleaned exhaust gas can be recycled as reducing gas for the production of pig iron.
Для введения пара низкого давления в устройство для удаления CO2 может быть предусмотрено, чтобы они были соединены с частью низкого давления паровой турбины и/или котлом-утилизатором.For introducing low pressure steam into the CO 2 removal device, it may be provided that they are connected to the low pressure part of the steam turbine and / or the recovery boiler.
Решение поясняется в дальнейшем посредством показательных и схематических фигур.The solution is further explained by way of indicative and schematic figures.
Фиг.1 показывает фазовую диаграмму CO2.1 shows a phase diagram of CO 2 .
Фиг.2 показывает связь между примесями газов и необходимых для них компрессорных станций при транспортировке сжиженных газов.Figure 2 shows the relationship between the impurities of gases and the necessary compressor stations for transporting liquefied gases.
Фиг.3 показывает соответствующую связь между доменной печью и двумя электростанциями.Figure 3 shows the corresponding relationship between a blast furnace and two power plants.
Фиг.4 показывает соответствующую связь между устройством для восстановительного плавления и двумя электростанциями.Figure 4 shows the corresponding relationship between the device for reductive melting and two power plants.
На фиг.1 представлена фазовая диаграмма CO2. На горизонтальной оси нанесена температура в К, на вертикальной оси давление в барах (1 бар=105 Па). Отдельные агрегатные состояния (твердое вещество или твердое, жидкое вещество или жидкость и газ или газообразное) разделены друг от друга линиями.Figure 1 presents the phase diagram of CO 2 . The temperature in K is plotted on the horizontal axis, and the pressure in bars on the vertical axis (1 bar = 10 5 Pa). Separate aggregate states (solid or solid, liquid substance or liquid and gas or gaseous) are separated from each other by lines.
Тройная точка - это та точка, где встречаются твердая, жидкая и газообразная фазы.The triple point is the point where the solid, liquid, and gaseous phases meet.
Сверхкритическое состояние (сверхкритическая жидкость) - это состояние выше критической точки на фазовой диаграмме, которое характеризуется приравниванием плотностей жидкой и газовой фазы. Различия между обоими агрегатными состояниями в этой точке прекращают существовать.The supercritical state (supercritical fluid) is the state above the critical point in the phase diagram, which is characterized by the equalization of the densities of the liquid and gas phases. Differences between both aggregative states at this point cease to exist.
На фиг.2 представлена связь между примесями газов и необходимых для них компрессорных станций при транспортировке сжиженных газов.Figure 2 presents the relationship between the impurities of gases and the compressor stations necessary for them during transportation of liquefied gases.
На горизонтальной оси нанесены примеси в % газового объема, на вертикальной оси - расстояние между компрессорными станциями в километрах.Impurities in% of the gas volume are deposited on the horizontal axis, and the distance between the compressor stations in kilometers on the vertical axis.
Для каждой примеси нанесена собственная кривая.Each impurity has its own curve.
При 10% примесей (правый край изображения) показано самое незначительное влияние на расстояние между компрессорными станциями при H2S и далее SO2, CH4, Ar, O2, N2 и СО равнозначно, тогда NO2, которому соответствует самое большое влияние H2, где кривая идет почти к нулю.At 10% impurities (right edge of the image), the smallest effect on the distance between compressor stations at H 2 S and then SO 2 , CH 4 , Ar, O 2 , N 2 and CO is equivalent, then NO 2 , which corresponds to the largest influence H 2 where the curve goes almost to zero.
На фиг.3 представлена кислородная доменная печь 1 с возвращением колошникового газа, в которую подают железную руду из агломерационного устройства 2, а также кокс (не представлено).Figure 3 presents the
Кислородсодержащий газ 3 с содержанием кислорода больше 80% поступает в кольцевой трубопровод 4, также поступает в печи восстановительных газов 6 нагретый восстановительный газ 5 вместе с холодным или подогретым кислородом О2 в доменную печь 1. Шлак 7 и чугун 8 удерживаются внизу. В верхней части доменной печи 1 топ-газ или колошниковый газ 9 изымается и проходит предварительную очистку в сепараторе пыли или циклоне 10 и еще раз очищается в скруббере мокрой очистки 11 (или в рукавном фильтре или фильтрационной системе горячего газа). С одной стороны, такой очищенный топ-газ или колошниковый газ непосредственно может изыматься в качестве экспортного газа 12 из системы доменной печи и подводиться к экспортному резервуару для газа 13, с другой стороны, он может подводиться к устройству 14 химической абсорбции CO2, причем очищенный топ-газ или колошниковый газ ранее был сжат в компрессоре 15 при приблизительно 2-6 бар и охлажден в дополнительном холодильнике 16 примерно до 30-60°С.Oxygen-containing
Устройство 14 химической абсорбции CO2 состоит по существу из абсорбера 17 и десорбера 18. Такие устройства известны из уровня техники и поэтому должны описываться здесь только в основных чертах. В абсорбер 17 очищаемый топ-газ или колошниковый газ 9 подается снизу, в то время как сверху кислые составные части газов абсорбирующего раствора - раствора амина, устремляются вниз. Здесь удаляется CO2 из топ-газа или колошникового газа и очищенный газ снова подводится к доменной печи 1.The CO 2
Наполненный абсорбент (абсорбирующая жидкость) направляется сверху в десорбер 18, где он нагревается теплым паром низкого давления 19, который имеет температуру примерно 120-260°С, в частности, 150°С, до >100°С, в частности, 110-120°С, вследствие чего кислые газы, в частности, CO2, снова высвобождаются в качестве остаточного газа 20. Остаточный газ 20 может или после очистки от H2S 21 снова выпускаться в атмосферу и/или подводиться к следующему компрессору 22 для сжижения CO2, чтобы затем его передавать и хранить, например, под землей, или чтобы использовать его в качестве замены азоту при производстве железа.The filled absorbent (absorbent liquid) is sent from above to the
Поступающий в десорбер конденсат 23 сливается и может подаваться на циркуляцию пара паротурбинной электростанции 32.The
Экспортный газ из дополнительного резервуара для экспортного газа 13 может подводиться к комбинированной электростанции 24 в качестве топлива, при необходимости, через буферную емкость 25 и фильтр 26. Экспортный газ подают в газовый компрессор 27 и газовую турбину 28. Отходящее тепло из газовой турбины используют в котле-утилизаторе 29 для циркуляции пара с паровой турбиной 30. Также из этой паровой турбины 30 пар низкого давления мог бы изыматься для десорбера 18 (не представлено).Export gas from the additional tank for
Альтернативно или дополнительно к комбинированной электростанции 24 экспортный газ 12 может, при необходимости, также подаваться через другой резервуар для экспортного газа 31 в паровой котел 33 паротурбинной электростанции 32 в качестве топлива. Из нее или последних ступеней паровой турбины 34 паротурбинной электростанции 32 пар низкого давления 19 изымается и подается в десорбер 18.Alternatively or in addition to the combined
Энергоемкость давления экспортного газа 12 может также использоваться в расширительной турбине 35 (англ.: Top gas pressure recovery turbine), которая расположена в этом примере между резервуаром для экспортного газа 13 и дополнительным резервуаром для экспортного газа 31.The energy intensity of the pressure of the
Ни в комбинированной электростанции 24, ни в паротурбинной электростанции 32 необходимый экспортный газ 12 не может использоваться с другими целями, например, для сушки сырья (угля, угольной мелочи или руды) 36.Neither in the combined
Фиг.4 показывает соответствующее соединение между устройством для восстановительного плавления и двумя электростанциями, а именно комбинированной электростанцией 24, подробно показанной на фиг.3, и паротурбинной электростанцией 32, также со сходной конструкцией как на фиг.3. Также на фиг.4 может быть предусмотрена или только комбинированная электростанция 24, или только паротурбинная электростанция 32, или как комбинированная электростанция 24, так и паротурбинная электростанция 32.FIG. 4 shows a corresponding connection between a remelting melting apparatus and two power plants, namely a combined
Обе электростанции 24, 32 снабжены Finex-устройством экспортного газа 12, который может сохраняться в промежуточно накопленном резервуаре для экспортного газа 13 или 31. Дополнительно расширительная турбина 35 служит для повторного использования запасенной в экспортном газе 12 энергии. Необходимый для электростанций 24, 32 экспортный газ 12 не может вновь подаваться для сушки сырья 36.Both
Finex-устройство имеет в этом примере четыре реактора восстановления 37-40, которые выполнены в виде реактора кипящего слоя и загружаются рудной мелочью. Рудная мелочь и добавки 41 подвергают сушке 42 и оттуда поступают сначала в четвертый реактор 37, затем в третий 38, второй 39 и, наконец, в первый реактор восстановления 40. Однако, вместо четырех реакторов кипящего слоя 37-40 могут быть в наличии только три.The Finex device in this example has four 37-40 reduction reactors, which are designed as a fluidized bed reactor and are loaded with ore fines. Ore fines and
К рудной мелочи в противотоке подводят восстановительный газ 43. Он вводится у подины первого реактора восстановления 40 и выходит у его верха. Прежде чем он войдет снизу во второй реактор восстановления 39, он может быть подогрет кислородом O2, так же между вторым 39 и третьим 38 реакторами восстановления. Тепло отходящего газа 44 из реакторов восстановления 37-40 используется в котле-утилизаторе 45 для производства энергии, при этом образующийся пар низкого давления 46 подают к десорберу 18 устройства химической абсорбции CO2.
Выходящий из котла-утилизатора 45 отходящий газ 44 очищают в скруббере мокрой очистки 47 и дальше используют в качестве экспортного газа 12, как это описано выше в последовательно подключенных электростанциях. Частичный поток отходящих газов 44 подводят к адсорберу 17 для очистки от CO2.The
Восстановительный газ 43 производят в плавильном газификаторе 48, в который подают с одной стороны уголь в форме кускового угля 49 и уголь в форме порошка 50 совместно с кислородом О2, с другой стороны добавляют сформованную железную РУДУ» частично восстановленную в реакторах восстановления 37-40 и в виде брикетов при брикетировании железа 51 в горячем состоянии (англ.: HCl Hot Compacted Iron). Железные брикеты при этом попадают по транспортеру 52 в накопительную емкость 53, которая выполнена в виде реактора неподвижного слоя, где железные брикеты при необходимости предварительно нагреваются с грубо очищенным генераторным газом 54 из плавильного газификатора 48 и восстанавливаются. Здесь можно также добавлять холодные железные брикеты 63. Затем сверху в плавильный газификатор 48 загружают железные брикеты или оксиды железа. Низковосстановленное железо (engl. LRI=low reduced iron) может также выводиться из железного брикетирования 51.The reducing
Уголь газифицируют в плавильном газификаторе 48 и образуется газовая смесь, которая состоит преимущественно из СО и H2, и выводят в качестве восстановительного газа (генераторного газа) 54 и частичный поток подводят в качестве восстановительного газа 43 к реакторам восстановления 37-40.Coal is gasified in the
Расплавленные в плавильном газификаторе 48 горячие металл и шлак выводят, смотри стрелку 56.Hot metal and slag melted in the
Выведенный из плавильного газификатора 48 отходящий газ 54 подают сначала в сепаратор 57, чтобы отделить от выносимой пыли и вернуть пыль в пылеугольную горелку плавильного газификатора 48.The
Часть очищенного от грубой пыли топ-газа далее очищают посредством скруббера мокрой очистки 58 и отбирают в качестве избыточного газа 59 из Finex-устройства и подают в абсорбер 17 устройства 14 к химической абсорбции CO2.A portion of the top-gas purified from coarse dust is then cleaned by means of a
Другая часть очищенного генераторного газа 54 далее также очищается в скруббере мокрой очистки 60, подводится к охладителю газового компрессора 61 и затем после смешивания с отобранным из адсорбера 17 освобожденным от CO2 генераторным газом 62 снова подается к генераторному газу 54 после плавильного газификатора 48 для охлаждения. Благодаря этой рециркуляции, освобожденные от CO2 газы 62, содержащие в себе восстанавливающие компоненты, могут еще использоваться для Finex-способа и, с другой стороны, обеспечить необходимое охлаждение горячего генераторного газа 54 примерно от 1050°С до 700-870°С.Another portion of the cleaned
Топ-газ 55, выходящий из хранилища 53, где железные брикеты или оксиды железа с обеспыленным и охлажденным генераторным газом 54 из плавильного газификатора 48 нагревают и восстанавливают, очищают в скруббере мокрой очистки 64 и затем подводят к абсорберу 17 для удаления CO2.The
К десорберу 18 может подводиться и пар низкого давления 46 из котла-утилизатора 45 и/или пар низкого давления 19 из паровой турбины 30 комбинированной электростанции 24 и/или пар низкого давления из паровой турбины 34 паротурбинной электростанции 32. Предпочтительно отходящее тепло из процесса производства железа должно быть использовано из-за коротких участков пути между котлом-утилизатором и устройством 14 для химической абсорбции CO2.
Конденсат 23 десорбера 18 поддают в этом примере на циркуляцию пара паротурбинной электростанции 32. Однако, он может быть подан к котлу-утилизатору или комбинированной электростанции.In this example, the
Остаточный газ 20 после десорбера 18 можно вновь выпустить в атмосферу целиком или частично после очистки от H2S 21 или целиком или частично после сжижения посредством компрессора 22 подаваться на хранение CO2.The
Список обозначенийDesignation List
1 доменная печь1 blast furnace
2 агломерационное устройство2 sintering device
3 кислородосодержащий газ3 oxygen-containing gas
4 кольцевой трубопровод4 ring pipeline
5 горячее дутье5 hot blast
6 газовая печь восстановления6 gas recovery furnace
7 шлак7 slag
8 чугун8 cast iron
9 топ-газ или колошниковый газ9 top gas or top gas
10 сепаратор пыли или циклон10 dust separator or cyclone
11 скруббер мокрой очистки11 wet scrubber
12 экспортный газ12 export gas
13 резервуар для экспортного газа13 tank for export gas
14 устройство химической абсорбции CO2 14 chemical absorption device CO 2
15 компрессор15 compressor
16 дополнительный холодильник16 additional refrigerator
17 абсорбер17 absorber
18 десорбер18 stripper
19 пар низкого давления19 pairs of low pressure
20 остаточный газ после десорбера 1820 residual gas after
21 очистка H2S21 cleaning H 2 S
22 компрессор сжижения CO2 22 CO 2 liquefaction compressor
23 конденсат23 condensate
24 комбинированная электростанция24 combined power plant
25 буферная емкость25 buffer capacity
26 фильтр26 filter
27 газовый компрессор27 gas compressor
28 газовая турбина28 gas turbine
29 котел-утилизатор29 waste heat boiler
30 паровая турбина30 steam turbine
31 дополнительный резервуар для экспортного газа31 additional tank for export gas
32 паротурбинная электростанция32 steam turbine power station
33 паровой котел33 steam boiler
34 паровая турбина паротурбинной электростанции 3234 steam turbine steam
35 расширительная турбина35 expansion turbine
36 сушка сырья (угля, угольной мелочи или руды)36 drying of raw materials (coal, coal fines or ore)
37 четвертый реактор восстановления37 fourth recovery reactor
38 третий реактор восстановления38 third recovery reactor
39 второй реактор восстановления39 second recovery reactor
44 выхлопные газы из реакторов восстановления 37-4044 exhaust gases from reduction reactors 37-40
40 первый реактор восстановления40 first recovery reactor
41 рудная мелочь и добавки41 ore fines and additives
42 сушка руды42 ore drying
43 восстановительный газ43 reducing gas
45 котел-утилизатор45 waste heat boiler
46 пар низкого давления из котла-утилизатора 4546 low-pressure steam from the
47 скруббер мокрой очистки для отходящего газа 4447 wet scrubber for
48 плавильный газификатор48 melter gasifier
49 кусковой уголь49 lump coal
50 уголь в форме порошка50 powder coal
51 брикетирование железа51 iron briquetting
52 подъемное устройство52 lifting device
53 выполненный в виде реактора неподвижного слоя накопительный резервуар для подогрева и восстановления оксидов железа и/или железных брикетов53 made in the form of a fixed-bed reactor storage tank for heating and reducing iron oxides and / or iron briquettes
54 отходящий газ или генераторный газ из плавильного газификатора 4854 waste gas or generator gas from the
55 топ-газ из скруббера мокрой очистки 6455 wet scrubber
56 горячие металл и шлак56 hot metal and slag
57 сепаратор для рудной мелочи57 ore separator
58 скруббер мокрой очистки58 wet scrubber
59 избыточный газ59 excess gas
60 скруббер мокрой очистки60 wet scrubber
61 газовый компрессор61 gas compressor
62 освобожденный от CO2 газ (синтез-газ) из абсорбера 1762 freed from the CO 2 gas (syngas) from the
63 холодные железные брикеты63 cold iron briquettes
64 скруббер мокрой очистки64 wet scrubber
Claims (10)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0144009A AT508770B1 (en) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | METHOD FOR REMOVING CO2 FROM EXHAUST GASES FROM PLANTS FOR THE PRODUCTION OF REFRIGERATED IRON |
ATA1440/2009 | 2009-09-11 | ||
PCT/EP2010/063023 WO2011029792A1 (en) | 2009-09-11 | 2010-09-06 | Method for removing co2 from exhaust gases of plants for producing raw iron |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU125879U1 true RU125879U1 (en) | 2013-03-20 |
Family
ID=43301330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012114143/05U RU125879U1 (en) | 2009-09-11 | 2010-09-06 | DEVICE FOR THE REMOVAL OF CO2 FROM EXHAUST GASES DEVICES FOR THE PRODUCTION OF IRON |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN203002174U (en) |
AT (1) | AT508770B1 (en) |
BR (1) | BR212012005399U2 (en) |
RU (1) | RU125879U1 (en) |
UA (2) | UA75033U (en) |
WO (1) | WO2011029792A1 (en) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT510618B1 (en) * | 2010-11-04 | 2013-02-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | PROCESS FOR REMOVING CO2 FROM EXHAUST GASES |
AT511243B1 (en) * | 2011-03-17 | 2013-01-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | HÜTTENTECHNISCHE ANLAGE WITH EFFICIENT DOWNWATER USE |
JP5843464B2 (en) | 2011-04-06 | 2016-01-13 | 三菱重工業株式会社 | Carbon dioxide recovery system and method |
DE102011103279A1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Hitachi Power Europe Gmbh | Method for purifying flue-gas stream from equipment component e.g. blast furnace of metallurgical plant, involves supplying flue gas stream of carbon-di-oxide scrubber to flue gas scrubber |
AT510565B1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-05-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | DEVICE FOR REGULATING PROCESS GASES IN A PLANT FOR PRODUCING DIRECTLY REDUCED METAL ORCHES |
RU2665529C1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Centrifugal gas scrubber with vortex nozzles |
RU2665526C1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Conical jet scrubber |
RU2665527C1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Centrifugal gas scrubber |
RU2658022C1 (en) * | 2017-12-05 | 2018-06-19 | Олег Савельевич Кочетов | Two-step dust collector system with inertial dust separator |
RU2658024C1 (en) * | 2017-12-05 | 2018-06-19 | Олег Савельевич Кочетов | Two-step installation of dust-collector |
RU2665528C1 (en) * | 2017-12-05 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Vortex dust collector with counter-swirling flows |
RU2665535C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Vortex dust collector with counter-swirling flows |
RU2665525C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Conical jet scrubber with vortex sprayer |
RU2665531C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Two-step installation of dust-collector |
RU2665532C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-08-30 | Олег Савельевич Кочетов | Two-step dust collector system with inertial dust separator |
US12060622B2 (en) | 2021-01-07 | 2024-08-13 | Nucor Corporation | Direct reduced iron system and method |
RU208117U1 (en) * | 2021-03-15 | 2021-12-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Cyclone |
BE1030059B1 (en) | 2021-12-21 | 2023-07-17 | Thyssenkrupp Ag | Device for the simplified binding of carbon dioxide from a metallurgical gas |
DE102021214833A1 (en) | 2021-12-21 | 2023-01-05 | Thyssenkrupp Ag | Device for the simplified binding of carbon dioxide from a metallurgical gas |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2792777B2 (en) * | 1992-01-17 | 1998-09-03 | 関西電力株式会社 | Method for removing carbon dioxide from flue gas |
NO20023050L (en) * | 2002-06-21 | 2003-12-22 | Fleischer & Co | Process and facilities for carrying out the process |
JP4138399B2 (en) * | 2002-08-21 | 2008-08-27 | 三菱重工業株式会社 | Method for producing liquefied natural gas |
FR2848123B1 (en) * | 2002-12-04 | 2005-02-18 | Air Liquide | PROCESS FOR THE RECOVERY OF HIGH-FURNACE GAS AND ITS USE FOR THE MANUFACTURE OF THE CAST IRON |
FR2874683B1 (en) * | 2004-08-31 | 2007-03-30 | Air Liquide | PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING CARBON DIOXIDE FROM SILICON GAS BY CHEMICAL ABSORPTION |
FR2891013B1 (en) * | 2005-09-16 | 2011-01-14 | Inst Francais Du Petrole | GENERATION OF ENERGY BY GAS TURBINE WITHOUT C02 EMISSION |
NO332159B1 (en) * | 2006-01-13 | 2012-07-09 | Nebb Technology As | Process and facilities for energy efficient capture and separation of CO2 from a gas phase |
EP1967249A1 (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-10 | RWE Power Aktiengesellschaft | Method based on two phase distillation for utilising low temperature heat for the regeneration of CO2 solvents during CO2 capture from exhaust gases via CO2-scrubbing |
-
2009
- 2009-09-11 AT AT0144009A patent/AT508770B1/en not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-06-09 UA UAU201202739U patent/UA75033U/en unknown
- 2010-09-06 UA UAU201205160U patent/UA76874U/en unknown
- 2010-09-06 WO PCT/EP2010/063023 patent/WO2011029792A1/en active Application Filing
- 2010-09-06 RU RU2012114143/05U patent/RU125879U1/en not_active IP Right Cessation
- 2010-09-06 CN CN2010900011302U patent/CN203002174U/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-06 BR BR212012005399U patent/BR212012005399U2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011029792A1 (en) | 2011-03-17 |
AT508770B1 (en) | 2011-04-15 |
CN203002174U (en) | 2013-06-19 |
AT508770A4 (en) | 2011-04-15 |
BR212012005399U2 (en) | 2015-11-03 |
UA76874U (en) | 2013-01-25 |
UA75033U (en) | 2012-11-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU125879U1 (en) | DEVICE FOR THE REMOVAL OF CO2 FROM EXHAUST GASES DEVICES FOR THE PRODUCTION OF IRON | |
JP5166443B2 (en) | Electric energy generation method and equipment in gas / steam turbine (combined cycle) power plant | |
US20120237421A1 (en) | Method for Removing CO2 From Exhaust Gases, Such as Exhaust Gases From Plants for Producing Raw Iron or Exhaust Gases From Syngas Plants | |
RU2546266C2 (en) | Method of producing direct reduced iron with limited emissions of co2 into atmosphere | |
CN109072104B (en) | System and method for power generation including methanation processing | |
KR20140131332A (en) | Partial oxidation reaction with closed cycle quench | |
CN102449124A (en) | Process for recovery of carbon dioxide from a fluid stream, in particular from syngas | |
JP2007254270A (en) | Method of treating gaseous mixture comprising hydrogen and carbon dioxide | |
RU2598062C2 (en) | Method of controlling combustion heat of exhaust gases from plants for production of cast iron or for synthetic gas | |
RU2532757C2 (en) | Method of reduction based on reforming-gas with reduced nox emissions | |
KR101534589B1 (en) | Method of operating regenerative heaters in blast furnace plant | |
AT510618B1 (en) | PROCESS FOR REMOVING CO2 FROM EXHAUST GASES | |
KR20140094505A (en) | Ironmaking process and installation | |
JP2013006990A (en) | Coal gasification-combined electric power plant and coal gasification plant | |
CN102320568A (en) | Method and device for preparing synthetic gas or hydrogen with BGL pressuring slag gasification and pure oxygen non-catalytic partial oxidation | |
CN202208705U (en) | Device for preparing synthesis gas or hydrogen through BGL pressurizing molten slag gasification with pure oxygen non-catalytic partial oxidation | |
CN101879397A (en) | Be used for from the use of the oxygen concentrator of blast furnace gas separation of nitrogen | |
CN118308150A (en) | Method for purifying aromatic hydrocarbon compound impurities in coke oven gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20140907 |