RU2670822C9 - Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок - Google Patents

Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок Download PDF

Info

Publication number
RU2670822C9
RU2670822C9 RU2016128082A RU2016128082A RU2670822C9 RU 2670822 C9 RU2670822 C9 RU 2670822C9 RU 2016128082 A RU2016128082 A RU 2016128082A RU 2016128082 A RU2016128082 A RU 2016128082A RU 2670822 C9 RU2670822 C9 RU 2670822C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
production
plant
blast furnace
hydrogen
Prior art date
Application number
RU2016128082A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2670822C1 (ru
Inventor
Райнхольд АХАЦ
Йенс ВАГНЕР
Маркус ОЛЕС
Петер ШМЁЛЕ
Ральф Кляйншмидт
Маттиас Патрик КРЮГЕР
Денис КРОТОВ
Олаф Фон Морштайн
Original Assignee
Тиссенкрупп Аг
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52134106&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2670822(C9) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Тиссенкрупп Аг filed Critical Тиссенкрупп Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2670822C1 publication Critical patent/RU2670822C1/ru
Publication of RU2670822C9 publication Critical patent/RU2670822C9/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/285—Plants therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/002—Evacuating and treating of exhaust gases
    • 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
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • 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
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • 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
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C21C5/40—Offtakes or separating apparatus for converter waste gases or dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/30—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines using exhaust steam only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L15/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. with reciprocatory slide valves, other than provided for in groups F01L17/00 - F01L29/00
    • F01L15/10—Valve-gear or valve arrangements, e.g. with reciprocatory slide valves, other than provided for in groups F01L17/00 - F01L29/00 with main slide valve and auxiliary valve dragged thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/02—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey
    • F27B1/025—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey with fore-hearth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/28—Arrangements of monitoring devices, of indicators, of alarm devices
    • 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
    • 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
    • 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
    • C21C2100/06—Energy from waste gas used in other processes
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
    • 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
    • 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
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к комплексу установок для производства стали с доменной печью для производства чугуна, конвертерной сталеплавильной установкой для производства сырой стали, газопроводной системой для газов, выделяющихся при производстве чугуна и/или при производстве сырой стали. Комплекс установок имеет подключенную к газопроводной системе химическую установку или биотехнологическую установку, а также установку для производства водорода. Установка для производства водорода соединена посредством подающего водород трубопровода с газопроводной системой. Комплекс дополнительно содержит электростанцию для выработки электрического тока, сконструированную как газотурбинная электростанция или как газопаротурбинная электростанция и эксплуатируемую с помощью газа, содержащего по меньшей мере порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи колошникового газа и/или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конвертерного газа. Изобретение позволяет создать комплекс установок, с помощью которых можно уменьшить издержки при производстве стали. 10 н. и 52 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к комплексу установок для производства стали, а также к способу эксплуатации комплекса установок.
Комплекс установок для производства стали содержит по меньшей мере доменную печь для производства чугуна, конвертерную сталеплавильную установку для производства сырой стали и газопроводную систему для газов, выделяемых при производстве чугуна и/или при производстве сырой стали. Комплекс установок может иметь, кроме того, электростанцию для выработки электроэнергии, сконструированную как газотурбинная электростанция или газопаротурбинная электростанция и эксплуатируемую при помощи газа, содержащего по меньшей мере выделяющуюся при производстве чугуна в доменной печи порцию смеси колошникового газа доменной печи и/или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конвертерного газа.
В доменной печи чугун добывают из железных руд, флюсов, а также кокса и других восстановителей, таких, как уголь, мазут, газ, биомассы, подготовленных утилизированных полимерных материалов или содержащих прочие углеводороды материалов. В качестве продуктов реакций восстановления неизбежно возникают СО, CO2, водород и водяной пар. Оттянутый из процесса доменной печи колошниковый газ доменной печи часто имеет, наряду с вышеупомянутыми составными частями, высокое содержание азота. Объем газа и состав колошникового газа доменной печи зависит от используемой печи и от режима ее эксплуатации и подвержен колебаниям. Хотя обычно колошниковый газ доменной печи содержит от 35 до 60% объема N2, от 20 до 30% объема СО, от 20 до 30% объема СО2 и от 2 до 15% объема H2. Примерно от 30 до 40% возникающего при производстве чугуна колошникового газа доменной печи используются, как правило, для разогрева горячего воздуха для процесса доменной печи в воздухонагревателях; остающийся объем колошникового газа может использоваться на других внешних заводских участках в целях нагревания или для выработки электроэнергии.
В конвертерной сталеплавильной установке, подключенной к процессу доменной печи, чугун превращается в сырую сталь. Такие мешающие процессу загрязнения, как углерод, кремний, сера и фосфор удаляют при нагнетании кислорода в жидкий чугун. Так как процессы окисления вызывают сильное тепловыделение, в качестве охлаждающего агента часто добавляют металлолом в объемах до 25% по отношению к чугуну. Кроме того, добавляют известь для образования шлаков и легирующих компонентов. Из конвертера для производства стали оттягивается конвертерный газ, имеющий высокое содержание СО, кроме того он содержит азот, водород и CO2. Типичный состав конвертерного газа имеет от 50 до 70% объема СО, от 10 до 20% объема N2, примерно, 15% объема CO2 и, примерно, 2% объема H2. Конвертерный газ, либо сжигают в факеле, либо, - в современных сталеплавильных комбинатах, - улавливают и подводят для энергетического использования.
Комплекс установок опционально может эксплуатироваться в соединении с коксовальной установкой. В этом случае прежде описанный комплекс установок дополнительно содержит установку коксовальной печи, в которой уголь превращают посредством процесса коксования в кокс. При коксовании угля в кокс выделяется коксовый газ, имеющий высокое содержание водорода и значительные объемы СН4. Обычно коксовый газ содержит от 55 до 70% объема H2, от 20 до 30% объема СН4, около 10% объема N2 и от 5 до 10% объема СО. Дополнительно коксовый газ имеет части СО2, NH3 и H2S. На практике коксовый газ используют на различных заводских участках в нагревательных целях и в процессе работы электростанции для выработки электроэнергии. Кроме того, известно, что коксовый газ вместе с колошниковым газом доменной печи или с конвертерным газом используют для производства синтез-газа. Согласно известному из WO 2010/136313 А1 способу коксовый газ разделяют на обогащенный водородом поток газа и на содержащий СН4 и СО поток остаточного газа, причем поток остаточного газа подводят к процессу доменной печи, а обогащенный водородом поток газа смешивают с колошниковым газом доменной печи и перерабатывают его в синтез-газ. Из ЕР 0200880 А2 известно смешивание конвертерного газа и коксового газа и использование в качестве синтез-газа для синтеза метанола.
В интегрированном металлургическом заводе, эксплуатируемым в соединении с коксовальной установкой, почти от 40 до 50% неочищенного газа, выделяющегося в виде колошникового газа доменной печи, конвертерного газа и коксового газа, используют для технологических процессов. Почти от 50 до 60% возникающих газов подводят в электростанцию и используют для выработки электроэнергии. Произведенный в электростанции электрический ток покрывает потребность электрического тока для производства чугуна и производства сырой стали. В идеальном случае энергобаланс замкнут, поэтому, не считая железную руду и углерод в виде угля и кокса в качестве энергоносителя, не требуется никакой другой ввод энергии, а кроме сырой стали и шлака из комплекса установок не выходят никакие другие продукты.
Учитывая вышеизложенное, в основе изобретения лежит задача дальнейшего усовершенствования экономичности всего процесса и предлагается комплекс установок, при помощи которого можно уменьшить издержки на производство стали
На основе комплекса установок для производства стали с доменной печью для производства чугуна, конвертерной сталеплавильной установкой для производства сырой стали и газопроводной системой для газов, выделяемых при производстве чугуна и/или при производстве сырой стали, согласно изобретению предусмотрена подключенная к газопроводной системе химическая или биотехнологическая установка, а также установка для производства водорода, причем установка для производства водорода соединена посредством подающего водород трубопровода с газопроводной системой. Предпочтительные варианты выполнения комплекса установок описываются в п.п. 2-6 формулы изобретения.
Предметом изобретения также является согласно п. 7 формулы изобретения способ эксплуатации комплекса установок для производства стали, имеющего по меньшей мере доменную печь для производства чугуна, конвертерную сталеплавильную установку, химическую или биотехнологическую установку, а также установку для производства водорода. Согласно предложенному способу порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи колошникового газа доменной печи и/или порцию смеси выделяющегося при производстве сырой стали конвертерного газа используют после кондиционирования газа в качестве полезного газа для производства химических продуктов в химической или биотехнологической установке. При этом полезный газ перед его применением в качестве синтез-газа обогащают водородом, образующимся в установке для производства водорода. Из конвертерного газа или из колошникового газа доменной печи или смешанного газа, образованного из колошникового газа доменной печи и конвертерного газа, могут производиться состоящие, по существу, из СО и H2 синтез-газы, состав которых подогнан к последующему процессу в химической или биотехнологической установке. При целенаправленном добавлении водорода, производимого внутри комплекса установок, можно очень точно регулировать соотношение СО и водорода и изменять его в большом диапазоне параметров.
В химической установке могут производиться химические продукты из синтеза-газа, содержащие соответственно компоненты конечной продукции, Химическими продуктами могут быть, например, аммиак или метанол или также другие углеводородные соединения.
Для производства аммиака необходимо подготовить синтез-газ, содержащий в правильном соотношении азот и водород. Азот можно добывать из колошникового газа доменной печи. В качестве источника водорода можно использовать колошниковый газ доменной печи или конвертерный газ, причем водород производят посредством процесса конверсии водяного газа составной части
Figure 00000001
. Для производства углеводородных соединений, например, метанола, нужно подготовить состоящий, по существу, из СО и/или двуокиси углерода и Н2 синтез-газ, содержащий в правильном соотношении компоненты окиси углерода и/или двуокиси углерода и водорода. Соотношение описывается часто модулем (H2-CO2)/(СО+CO2). Водород можно производить, например, посредством реакции конверсии водяного газа составной части СО в колошниковом газе доменной печи. Для подготовки СО можно задействовать конвертерный газ. В качестве источника CO2 может служить колошниковый газ доменной печи и/или конвертерный газ.
Правда, в выше описанных решениях нельзя полностью использовать содержание С или N смешанного газа, так как существует дефицит водорода. Для возможности полного использования содержания С или N выделяющихся при производстве чугуна и/или производстве сырой стали газов для изготовления химических продуктов, согласно предложенному способу, добавляют водород, образующийся в установке для производства водорода. Производство водорода осуществляют предпочтительно посредством электролиза воды, причем электролиз воды можно проводить при помощи электрического тока, выработанного из возобновляемой энергии. При электролизе воды образуется также кислород, который можно использовать в доменной печи для производства чугуна и/или в конвертерной сталеплавильной установке для производства сырой стали.
В рамки изобретения включено также, что синтез-газ производят из конвертерного газа и обогащают его водородом. Содержание H2 в конвертированном газе можно регулировать на любую желаемую величину посредством обогащения водородом, производимым внутри комплекса установок в соответствии с его потребностью.
Кроме того, имеется возможность изготавливать смешанный газ из колошникового газа доменной печи и конвертерного газа, используемого после кондиционирования газа и его обогащения водородом как синтез-газ для производства химических продуктов. При этом целесообразно производить водород посредством электролиза воды с применением электрического тока получаемого от возобновляемой энергии.
В рамках изобретения вместо химической установки для производства продуктов из синтез-газа также может использоваться биотехнологическая установка (биотехнологическая установка). При этом речь идет об установке для ферментации синтез-газа. Синтез-газ используют при помощи ферментации биохимически, причем можно изготавливать такие продукты, как спирты (этанол, бутанол), ацетон или органическую кислоту. Эти продукты, изготовленные посредством ферментации синтез-газа, в данном случае названы только в качестве примера.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения комплекс установок дополнительно содержит установку коксовальной печи. При осуществлении производства чугуна и производства сырой стали в соединении с коксовальной установкой, порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна колошникового газа доменной печи и/или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конвертерного газа можно смешивать с порцией смеси возникающего в установке коксовальной печи коксового газа, а смешанный газ использовать как полезный газ. Для производства синтез-газа, например, для синтеза аммиака можно использовать, как полезный газ, смесь из коксового газа и колошникового газа доменной печи или смешанный газ из коксового газа, конвертерного газа и колошникового газа доменной печи. Для производства углеводородных соединений подходит смешанный газ из коксового газа и конвертерного газа или смешанный газ из коксового газа, конвертерного газа и колошникового газа доменной печи. При этом описанные химические продукты, которые могут изготавливаться в химической установке из колошникового газа доменной печи, конвертерного газа и коксового газа, - это только примеры использования для разъяснения описанных в пунктах формулы изобретения вариантов способа.
Неочищенные газы: коксовый газ, конвертерный газ/или колошниковый газ доменной печи - могут подготавливаться по отдельности или в комбинациях в качестве смешанного газа, а затем подводиться как синтез-газ в химическую установку. Подготовка, в частности, газа коксовой печи, содержит очистку газа для отделения мешающих процессу ингредиентов, в частности, смолы, серы и соединений серы, ароматических углеводородов (ВТХ) и высококипящих углеводородов. Кроме того, необходимо кондиционирование газа для производства синтез-газа. В рамках кондиционирования газа изменяется доля компонентов СО, CO2, H2 внутри неочищенного газа. Кондиционирование газа содержит, например, адсорбцию с изменением давления для отделения и обогащения H2 и/или реакцию конверсии водяного газа для преобразования СО в водород и/или паровой реформинг для преобразования доли СН4 в СО и водорода в коксовом газе.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения комплекс установок содержит электростанцию для выработки электрического тока, сконструированную как газотурбинная электростанция или, как газопаротурбинная электростанция и эксплуатируемую с помощью газа, содержащего по меньшей мере порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи колошникового газа доменной печи и/или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конвертерного газа. Электростанция для выработки электроэнергии и химическая или биотехнологическая установка подключены параллельно по отношению к направлению потока газов. Подводимые, с одной стороны, к электростанции, а, с другой стороны, к химической или биотехнологической установке потоки газа можно регулировать.
В соответствующем изобретению способе по меньшей мере одну порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи колошникового газа доменной печи и или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конвертерного газа используют в качестве сырого газа для производства из них посредством химических реакций в химической установке или биохимических процессов в биотехнологической установке продуктов, в частности, ценных материалов. Результатом использования части этих газов является отсутствие необходимости для комплекса установок в получении электрического тока из внешнего источника. Получаемый из внешнего источника электрический ток может поступать из обычных электростанций или добываться из возобновляемых источников энергии. Предпочтительно получаемый из внешнего источника электрический ток полностью или по меньшей мере частично добывают из возобновляемой энергии, и он поступает, например, из ветросиловых установок, солнечных батарей, геотермических электростанций, гидроэлектростанций, приливных электростанций и так далее. Для достижения возможно более экономической эксплуатации комплекса установок электрический ток дополнительно закупают в периоды низких тарифов на электроэнергию и используют для снабжения комплекса установок, а не использованную для выработки электроэнергии часть полезного объема газа используют после кондиционирования газа в химической установке или биотехнологической установке для производства химических продуктов. Напротив, в периоды высоких тарифов на электроэнергию полезный объем газа подводят полностью или по меньшей мере большей частью к электростанции для выработки электрического тока для снабжения комплекса установок. Химическая установка или биотехнологическая установка переходит соответствующим образом на более низкие режимные параметры в периоды высоких тарифов на электроэнергию. Это же относится к эксплуатируемой с помощью электрического тока установке для электролиза. Если при высоких тарифах на электроэнергию химическая установка переходится на более низкие режимные параметры, потребность в водороде также маленькая. И напротив, при эксплуатации химической установки при низких тарифах на электроэнергию с большей выработкой, водород также можно производить экономично посредством электролиза воды. Для осуществления способа предусматривается регулирование, задающее взаимную эксплуатацию электростанции, с одной стороны, и химической или биотехнологической установки, с другой стороны, в зависимости от изменяющейся величины управления процессом. Величина управления процессом определяется преимущественно как переменная величина, в зависимости от функции, содержащей стоимость получаемого от внешнего источника электрического тока и издержек на производство электрического тока электростанцией.
Заявленный способ обеспечивает экономичную эксплуатацию комплекса установок. При этом польза соответствующего изобретению способа состоит также, в частности, в том, что степень эффективности процесса работы электростанции для выработки электрического тока ниже, чем эффективность химической установки или биотехнологической установки, в которой из синтез-газа изготавливают химические продукты посредством химических реакций или биохимических процессов.
Мощность химической или биотехнологической установки регулируют в зависимости от подводимого к этим установкам смешанного объема синтез-газа. Существенным вызовом для химической установки является динамичное ведение процесса при переменных нагрузках установок. Режим эксплуатации при переменных нагрузках установок может реализовываться, в частности, посредством того, что химическая установка имеет множество параллельно подключенных небольших устройств, подключающихся и отключающихся по отдельности в зависимости от находящегося в распоряжении потока полезного объема газа.
Преимущество использования биотехнологической установки состоит в том, что биотехнологическая установка гибче относительно изменения нагрузки, чем химическая установка.
Кроме того, изобретением является также применение химической установки для подключения ее к металлургическому заводу согласно пункту 18 формулы изобретения.
Далее более подробно разъясняется изобретение посредством изображающего только один пример выполнения чертежа. На фигурах схематически показаны:
на фиг. 1 - упрощенная блок-схема комплекса установок для производства стали с доменной печью для производства чугуна и конвертерной сталеплавильной установкой для производства сырой стали, электростанцией и химической или биотехнологической установкой и установкой для производства водорода;
на фиг. 2 - упрощенная блок-схема комплекса установок, содержащего также дополнительно к доменной печи для производства чугуна и конвертерной сталеплавильной установке для производства сырой стали, электростанции и к химической или биотехнологической установке и установке для производства водорода -установку коксовой печи.
Изображенный на фиг. 1 комплекс установок для производства стали содержит доменную печь 1 для производства чугуна, конвертерную сталеплавильную установку 2 для производства сырой стали, электростанцию 3 для выработки электроэнергии и химическую или биотехнологическую установку 11.
В доменной печи 1 чугун добывают, по существу из железной руды 4 и восстановителей 5, в частности, кокса и угля. Посредством реакций восстановления образуется колошниковый газ 7 доменной печи, содержащий в качестве основных компонентов азот, СО, CO2 и H2. В конвертерной сталеплавильной установке 2, подсоединенной к процессу доменной печи, чугун 6 превращают в сырую сталь 8. Мешающие процессу загрязнения, в частности, углерод, кремний и фосфор удаляют посредством нагнетания кислорода в жидкий чугун. Для охлаждения может подводиться металлолом в объемах до 25% по отношению к объему чугуна. Затем добавляют известь для образования шлаков и легирующих компонентов. Из верхней части конвертера конвертерный газ 9, имеющий очень большую составную часть СО, оттягивают.
Электростанция 3 сконструирована как газотурбинная электростанция или газопаротурбинная электростанция и эксплуатируется с помощью газа, содержащего по меньшей мере порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи 1 колошникового газа 7 доменной печи и порцию смеси выделяющихся в конвертерной сталеплавильной установке 2 конвертированных газов 9. Для транспортирования газов предусмотрена газопроводная система.
Согласно изображенному на фиг. 1 общему итогу, в комплекс установок подводят углерод в качестве восстановителя 5 в виде угля и кокса, а также железную руду 4. В качестве продуктов выходят сырая сталь 8 и неочищенные газы 7, 9, отличающиеся по объему, составу и по теплоте сгорания и чистоте и повторно используемые в различных местах в комплексе установок. При общем рассмотрении от 40 до 50%, предпочтительно, почти 45%, неочищенных газов 7, 9 повторно возвращаются в металлургический процесс для производства чугуна или для производства сырой стали. От 50% до 60%, предпочтительно, около 55%, неочищенных газов 7, 9 подводят в химическую установку 12 или их можно использовать для эксплуатации электростанции 3. Эксплуатируемая с помощью смешанного газа 10 из колошникового газа 7 доменной печи и конвертерного газа 9 электростанция 3 сконструирована так, что она может покрывать потребность комплекса установок в электрическом токе.
Согласно изображению на фиг. 1 предусмотрена химическая или биотехнологическая установка 11, присоединенная к газопроводной системе и параллельно подключенная в отношении снабжения газом к электростанции 3. Газопроводная система имеет газовую стрелку 12 с возможностью управления при эксплуатации для распределения подведенных потоков объема газа к электростанции 3 и химической или биотехнологической установке 11. В направлении потока перед газовой стрелкой предусмотрено смесительное устройство 13 для производства состоящих из колошникового газа 7 доменной печи и конвертерного газа 9 смешанных газов 10.
В изображенном на фиг. 1 комплексе установок по меньшей мере некоторое количество выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи 1 колошникового газа 7 и некоторое количество выделяющегося при производстве сырой стали конвертерного газа 9 используют в качестве полезного газа для эксплуатации электростанции 3 и химической или биотехнологической установки 11. Для покрытия потребности в электрическом токе комплекса установок привлекается получаемый из внешнего источника электрический ток 14 и электрический ток 15 электростанции, вырабатываемый электростанцией 3 комплекса установок. Составляющая тока, получаемого из внешнего источника электрического тока 14 по отношению ко всей потребности в электрическом токе комплекса установок закладывается, как изменяемая величина управления процессом, а подводимый к электростанции 3 полезный объем N1 газа определяется в зависимости от этой величины управления процессом. Не использованную для выработки электроэнергии часть полезного объема N2 газа используют после конденсирования газа в качестве синтез-газа для производства химических продуктов 16 или подводят после кондиционирования газа к биотехнологической установке и используют для биохимических процессов.
Получаемый из внешнего источника электрический ток 14 добывают преимущественно полностью или по меньшей мере частично из возобновляемой энергии и он поступает, например, из ветросиловых установок, солнечных батарей, гидроэлектростанций и так далее. Величину управления процессом, на основу которой задают подводимый в процесс работы электростанции полезный объем N1 газа, определяют, как изменяемую величину в зависимости от функции, содержащей стоимость получаемого из внешнего источника электрического тока и издержки на производство электрического тока 15 электростанцией. Для достижения возможно более экономической эксплуатации комплекса установок электрический ток закупают в периоды низких тарифов на электроэнергию как внешний электрический ток 14 и используют для энергопитания комплекса установок, причем не используемая для выработки электроэнергии часть полезного объема N2 газа химической установки или биотехнологической установки 11 подводят и используют после кондиционирования газа как синтез-газ для производства химических продуктов 16. В периоды высоких тарифов на электроэнергию выделяющиеся при производстве чугуна и производстве сырой стали сырые газы 7, 9 подводят к электростанции 3 для выработки электрического тока для снабжения комплекса установок. Химическая установка 11 или альтернативно предусмотренная биотехнологическая установка соответствующим образом переходит на более низкие режимные параметры в периоды высоких тарифов на электроэнергию.
Для полного использования содержания углерода и содержание азота выделяющихся при эксплуатации комплекса установок сырых газов для производства химических продуктов, необходимо подводить водород для компенсации дефицита водорода. Поэтому комплекс установок дополнительно имеет установку 21 для производства водорода, соединенную посредством подающего водород трубопровода 22 с газопроводной системой. Установка 21 для производства водорода может быть, в частности, установкой для электролиза воды. Осуществление электролиза воды энергоемкое и поэтому его проводят прежде всего в периоды низких тарифов на электроэнергию, в которые также эксплуатируют химическую установку 11 или биотехнологическую установку, а электростанция 3 переходит на более низкие режимные параметры. Дополнительно произведенный водород подводят к химической установке 11 вместе с полезным объемом газа, такого как синтез-газ. Благодаря этому можно значительно увеличить производственную мощность химической установки 11. Это же имеет место, если вместо химической установки 11 предусмотрена биотехнологическая установка.
В примере выполнения по фиг. 2 комплекс установок содержит дополнительно установку 17 коксовальной печи. При коксовании угля 18 в кокс 19 выделяется газ 20 коксовальной печи, содержащий большую долю водорода и СН4. Части газа 20 коксовальной печи могут использоваться для разогрева воздухонагревателей в доменной печи 1. Газопроводная система включает систему распределения газа для газа 20 коксовальной печи. В направлении потока перед газовой стрелкой 12 предусмотрено смесительное устройство 13 для производства смешанного газа 10, состоящего из колошникового газа 7 доменной печи, конвертерного газа 9 и газа 20 коксовальной печи. С помощью газовой стрелки можно управлять подводимыми к электростанции 3 и к химической установке или биотехнологической установке 11 потоками объемов газа.
При эксплуатации установки, изображенной на фиг. 2, порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна колошникового газа 7 доменной печи и/или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конвертерного газа 9 смешивают с порцией смеси, возникающих в установке 17 коксовальной печи газов 20 коксовальной печи. Смешанный газ 10 используют для эксплуатации электростанции 3, а также для эксплуатации химической установки 11 или биотехнологической установки после операции кондиционирования газа и насыщения его водородом.
Колошниковый газ 7 доменной печи, конвертерный газ 9 и газ 20 коксовальной печи можно комбинировать как угодно друг с другом. Комбинацию потоков 7, 9, 20 газа ориентируют на желаемый синтез-газ или продукт, который должен изготавливаться в химической установке 11 или в биотехнологической установке при применении синтез-газа. При этом происходит дополнительное обогащение водородом, предпочтительно производимым в установке 21 посредством электролиза воды.

Claims (62)

1. Металлургический комплекс для производства стали, содержащий доменную печь (1) для производства чугуна, конвертерную сталеплавильную установку (2) для производства сырой стали, газопроводную систему для газов, выделяющихся при производстве чугуна и/или при производстве сырой стали, отличающийся тем, что он содержит подключенную к газопроводной системе химическую установку (11) и установку (21) для производства водорода, причем установка (21) для производства водорода соединена посредством подающего водород трубопровода (22) с газопроводной системой, при этом комплекс дополнительно содержит электростанцию (3) для выработки электрического тока, сконструированную как газотурбинная электростанция или как газопаротурбинная электростанция и эксплуатируемую с помощью газа, содержащего по меньшей мере порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи (1) колошникового газа и/или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке (2) конвертерного газа, при этом газопроводная система имеет газовую стрелку (12), выполненную с возможностью переключения для распределения подводимых к электростанции (3) и к химической установке (11) потоков объема газа.
2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что подающий водород трубопровод (22) соединен с расположенным в направлении потока перед химической установкой (11) смесительным устройством (13), при этом подводимый в смесительное устройство (13) поток газа обогащают водородом.
3. Комплекс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что химическая установка (11) соединена с трубопроводом для конверторного газа, при этом подающий водород трубопровод (22) соединен с трубопроводом для конверторного газа так, что конвертерный газ для его применения в химической установке (11) обогащен водородом.
4. Комплекс по п. 1 или 2, отличающийся тем, что установка (21) для производства водорода имеет установку для электролиза воды.
5. Комплекс по п. 3, отличающийся тем, что установка (21) для производства водорода имеет установку для электролиза воды.
6. Комплекс по п. 4, отличающийся тем, что установка для электролиза соединена при помощи отводного устройства для кислорода с доменной печью (1) и/или с установкой для производства сырой стали.
7. Комплекс по п. 5, отличающийся тем, что установка для электролиза соединена при помощи отводного устройства для кислорода с доменной печью (1) и/или с установкой для производства сырой стали.
8. Металлургический комплекс для производства стали, содержащий доменную печь (1) для производства чугуна, конвертерную сталеплавильную установку (2) для производства сырой стали, газопроводную систему для газов, выделяющихся при производстве чугуна и/или при производстве сырой стали, отличающийся тем, что он содержит подключенную к газопроводной системе биотехнологическую установку (11) и установку (21) для производства водорода, причем установка (21) для производства водорода соединена посредством подающего водород трубопровода (22) с газопроводной системой, при этом комплекс дополнительно содержит электростанцию (3) для выработки электрического тока, сконструированную как газотурбинная электростанция или как газопаротурбинная электростанция и эксплуатируемую с помощью газа, содержащего по меньшей мере порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи (1) колошникового газа и/или порцию смеси выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке (2) конвертерного газа, при этом газопроводная система имеет газовую стрелку (12), выполненную с возможностью переключения для распределения подводимых к электростанции (3) и к биотехнологической установке (11) потоков объема газа.
9. Комплекс по п. 8, отличающийся тем, что подающий водород трубопровод (22) соединен с расположенным в направлении потока перед биотехнологической установкой (11) смесительным устройством (13), при этом подводимый в смесительное устройство (13) поток газа обогащают водородом.
10. Комплекс по п. 8 или 9, отличающийся тем, что биотехнологическая установка соединена с трубопроводом для конверторного газа, при этом подающий водород трубопровод (22) соединен с трубопроводом для конверторного газа так, что конвертерный газ для его применения в биотехнологической установке обогащен водородом.
11. Комплекс по п. 8 или 9, отличающийся тем, что установка (21) для производства водорода имеет установку для электролиза воды.
12. Комплекс по п. 10, отличающийся тем, что установка (21) для производства водорода имеет установку для электролиза воды.
13. Комплекс по п. 11, отличающийся тем, что установка для электролиза соединена при помощи отводного устройства для кислорода с доменной печью (1) и/или с установкой для производства сырой стали.
14. Комплекс по п. 12, отличающийся тем, что установка для электролиза соединена при помощи отводного устройства для кислорода с доменной печью (1) и/или с установкой для производства сырой стали.
15. Способ производства стали на металлургическом комплексе для производства стали, имеющем доменную печь (1) для производства чугуна, конвертерную сталеплавильную установку (2), химическую установку (12) и установку (21) для производства водорода, при этом порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи (1) колошникового газа и/или порцию смеси выделяющегося при производстве сырой стали конвертерного газа используют после кондиционирования газа в качестве полезного газа для производства химических продуктов (16), причем полезный газ обогащают перед его применением в качестве синтез-газа водородом, образующимся в установке (21) для производства водорода, при этом часть полезного газа подводят к электростанции (3) и используют для получения электроэнергии, причем электростанция (3) и химическая установка (11) включены параллельно, причем подводимые с одной стороны к электростанции, а с другой стороны к химической установке (11) потоки газа регулируют.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что синтез-газ производят из конвертерного газа и обогащают его водородом.
17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что производят смешанный газ, состоящий из колошникового газа доменной печи и конвертерного газа, используемый после кондиционирования газа и обогащения его водородом как синтез-газ для изготовления химических продуктов.
18. Способ по любому из пп. 15–17, отличающийся тем, что водород производят посредством электролиза воды.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что электролиз воды проводят с помощью электрического тока, выработанного из возобновляемой энергии.
20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что образующийся при электролизе воды кислород используют в доменной печи (1) для производства чугуна и/или в конвертерной сталеплавильной установке (2).
21. Способ по п. 19, отличающийся тем, что образующийся при электролизе воды кислород используют в доменной печи (1) для производства чугуна и/или в конвертерной сталеплавильной установке (2).
22. Способ по любому из пп. 15-17, 19-21, отличающийся тем, что произведенный объем водорода рассчитывают так, что содержание углерода и азота в полезном газе полностью используют для превращения в химические продукты.
23. Способ по п. 18, отличающийся тем, что произведенный объем водорода рассчитывают так, что содержание углерода и азота в полезном газе полностью используют для превращения в химические продукты.
24. Способ по любому из пп. 15-17, 19-21, 23, отличающийся тем, что от 5 до 60% объема газа, выделяющегося при производстве чугуна в качестве колошникового газа доменной печи и/или конвертерного газа в конвертерной сталеплавильной установке (2), подводят к химической установке (11) для производства химических продуктов (16).
25. Способ по п. 18, отличающийся тем, что от 5 до 60% объема газа, выделяющегося при производстве чугуна в качестве колошникового газа доменной печи и/или конвертерного газа в конвертерной сталеплавильной установке (2), подводят к химической установке (11) для производства химических продуктов (16).
26. Способ по п. 22, отличающийся тем, что от 5 до 60% объема газа, выделяющегося при производстве чугуна в качестве колошникового газа доменной печи и/или конвертерного газа в конвертерной сталеплавильной установке (2), подводят к химической установке (11) для производства химических продуктов (16).
27. Способ по любому из пп. 15-17, 19-21, 23, 25, 26, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
28. Способ по п. 18, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
29. Способ по п. 22, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
30. Способ по п. 24, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
31. Способ по любому из пп. 15-17, 19-21, 23, 25, 26, 28-30, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
32. Способ по п. 18, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
33. Способ по п. 22, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
34. Способ по п. 24, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
35. Способ по п. 27, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
36. Способ производства стали на металлургическом комплексе для производства стали, имеющем доменную печь (1) для производства чугуна, конвертерную сталеплавильную установку (2), биотехнологическую установку и установку (21) для производства водорода, при этом порцию смеси выделяющегося при производстве чугуна в доменной печи (1) колошникового газа и/или порцию смеси выделяющегося при производстве сырой стали конвертерного газа используют после кондиционирования газа в качестве полезного газа для производства химических продуктов (16), причем полезный газ обогащают перед его применением в качестве синтез-газа водородом, образующимся в установке (21) для производства водорода, при этом часть полезного газа подводят к электростанции (3) и используют для получения электроэнергии, причем электростанция (3) и биотехнологическая установка (11) включены параллельно, причем подводимые с одной стороны к электростанции, а с другой стороны к биотехнологической установке (11) потоки газа регулируют.
37. Способ по п. 36, отличающийся тем, что синтез-газ производят из конвертерного газа и обогащают его водородом.
38. Способ по п. 36, отличающийся тем, что производят смешанный газ, состоящий из колошникового газа доменной печи и конвертерного газа, используемый после кондиционирования газа и обогащения его водородом как синтез-газ для изготовления химических продуктов или в биотехнологической установке для биохимических процессов.
39. Способ по любому из пп. 36–38, отличающийся тем, что водород производят посредством электролиза воды.
40. Способ по п. 39, отличающийся тем, что электролиз воды проводят с помощью электрического тока, выработанного из возобновляемой энергии.
41. Способ по п. 39, отличающийся тем, что образующийся при электролизе воды кислород используют в доменной печи (1) для производства чугуна и/или в конвертерной сталеплавильной установке (2).
42. Способ по п. 40, отличающийся тем, что образующийся при электролизе воды кислород используют в доменной печи (1) для производства чугуна и/или в конвертерной сталеплавильной установке (2).
43. Способ по любому из пп. 36-38, 40-42, отличающийся тем, что произведенный объем водорода рассчитывают так, что содержание углерода и азота в полезном газе полностью используют для превращения в химические продукты.
44. Способ по п. 39, отличающийся тем, что произведенный объем водорода рассчитывают так, что содержание углерода и азота в полезном газе полностью используют для превращения в химические продукты.
45. Способ по любому из пп. 36-38, 40-42, 44, отличающийся тем, что от 5 до 60% объема газа, выделяющегося при производстве чугуна в качестве колошникового газа доменной печи и/или конвертерного газа в конвертерной сталеплавильной установке (2), подводят к биотехнологической установке (11) для производства химических продуктов (16).
46. Способ по п. 39, отличающийся тем, что от 5 до 60% объема газа, выделяющегося при производстве чугуна в качестве колошникового газа доменной печи и/или конвертерного газа в конвертерной сталеплавильной установке (2), подводят к биотехнологической установке (11) для производства химических продуктов (16).
47. Способ по п. 43, отличающийся тем, что от 5 до 60% объема газа, выделяющегося при производстве чугуна в качестве колошникового газа доменной печи и/или конвертерного газа в конвертерной сталеплавильной установке (2), подводят к биотехнологической установке (11) для производства химических продуктов (16).
48. Способ по любому из пп. 36-38, 40-42, 44, 46, 47, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
49. Способ по п. 39, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
50. Способ по п. 43, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
51. Способ по п. 45, отличающийся тем, что к полезному газу примешивают газ коксовальной печи.
52. Способ по любому из пп. 36-38, 40-42, 44, 46, 47, 49-51, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
53. Способ по п. 39, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
54. Способ по п. 43, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
55. Способ по п. 45, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
56. Способ по п. 48, отличающийся тем, что электростанция (3) переходит на более низкие режимные параметры в режиме частичной или базовой нагрузки, при этом ограничивают подводимый к электростанции поток объема газа, если стоимость электроэнергии из возобновляемой энергии меньше на заданный коэффициент, чем стоимость выработанного электростанцией (3) электрического тока.
57. Применение в качестве синтез-газа для производства химических продуктов выделяющегося при производстве чугуна колошникового газа доменной печи металлургического комплекса для производства стали по п. 1 после его кондиционирования и обогащения водородом.
58. Применение в качестве синтез-газа для производства химических продуктов выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конверторного газа металлургического комплекса для производства стали по п. 1 после его кондиционирования и обогащения водородом.
59. Применение в качестве синтез-газа для производства химических продуктов колошникового газа и конверторного газа, выделяющихся соответственно при производстве чугуна в доменной печи и в конвертерной сталеплавильной установке металлургического комплекса для производства стали по п. 1, после их кондиционирования и обогащения водородом.
60. Применение в качестве синтез-газа для производства химических продуктов выделяющегося при производстве чугуна колошникового газа доменной печи металлургического комплекса для производства стали по п. 8 после его кондиционирования и обогащения водородом.
61. Применение в качестве синтез-газа для производства химических продуктов выделяющегося в конвертерной сталеплавильной установке конверторного газа металлургического комплекса для производства стали по п. 8 после его кондиционирования и обогащения водородом.
62. Применение в качестве синтез-газа для производства химических продуктов колошникового газа и конверторного газа, выделяющихся соответственно при производстве чугуна в доменной печи и в конвертерной сталеплавильной установке металлургического комплекса для производства стали по п. 8, после их кондиционирования и обогащения водородом.
RU2016128082A 2013-12-12 2014-12-11 Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок RU2670822C9 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013113921.3A DE102013113921A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113921.3 2013-12-12
PCT/EP2014/003319 WO2015086153A1 (de) 2013-12-12 2014-12-11 Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2670822C1 RU2670822C1 (ru) 2018-10-25
RU2670822C9 true RU2670822C9 (ru) 2018-11-29

Family

ID=52134106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016128082A RU2670822C9 (ru) 2013-12-12 2014-12-11 Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10604816B2 (ru)
EP (1) EP3080308B1 (ru)
KR (2) KR20210040469A (ru)
CN (1) CN105960469B (ru)
AU (2) AU2014361208A1 (ru)
BR (1) BR112016011093B1 (ru)
CA (1) CA2930470C (ru)
DE (1) DE102013113921A1 (ru)
ES (1) ES2808865T3 (ru)
MX (1) MX2016006185A (ru)
PL (1) PL3080308T3 (ru)
RU (1) RU2670822C9 (ru)
TW (1) TWI641692B (ru)
UA (1) UA119336C2 (ru)
WO (1) WO2015086153A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013113933A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas im Verbund mit einem Hüttenwerk
DE102013113958A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113913A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113950A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113921A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102016209027A1 (de) * 2016-05-24 2017-11-30 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
WO2017216272A1 (de) 2016-06-16 2017-12-21 Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh Verfahren und anlage zur bereitstellung von nachhaltigem polyvinylchlorid (pvc)
DE102016210841A1 (de) 2016-06-17 2017-12-21 Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh Verfahren zur Bereitstellung von nachhaltigem Polyvinylchlorid (PVC)
EP3425070B1 (en) 2017-07-03 2022-01-19 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for operating an iron-or steelmaking-plant
CN110997946A (zh) * 2017-08-23 2020-04-10 蒂森克虏伯股份公司 用于生铁生产的设备组和用于运行设备组的方法
DE102018209042A1 (de) * 2018-06-07 2019-12-12 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes.
DE102018212015A1 (de) * 2018-07-19 2020-01-23 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2125613C1 (ru) * 1995-10-10 1999-01-27 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Способ получения жидкого чугуна или жидких стальных полупродуктов и установка для его осуществления
WO2000005421A1 (en) * 1998-07-24 2000-02-03 Improved Converters, Inc. Blast furnace with narrowed top section and method of using
US20060027043A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-09 Hylsa S.A. De C.V. Method and apparatus for producing clean reducing gases from coke oven gas
JP2011225969A (ja) * 2010-03-29 2011-11-10 Jfe Steel Corp 高炉又は製鉄所の操業方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2420568A1 (fr) 1978-03-24 1979-10-19 Texaco Development Corp Procede pour produire un gaz de synthese nettoye et purifie et un gaz riche en co
JPS5655508A (en) * 1979-10-08 1981-05-16 Nippon Kokan Kk <Nkk> Blast furnace operation method
DE3515250A1 (de) * 1985-04-27 1986-10-30 Hoesch Ag, 4600 Dortmund Verfahren zur herstellung von chemierohstoffen aus koksofengas und huettengasen
EP0244551B1 (de) * 1986-05-07 1990-03-14 VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU GESELLSCHAFT m.b.H. Integriertes Hüttenwerk
JP2004309067A (ja) 2003-04-09 2004-11-04 Nippon Steel Corp 高炉ガスの利用方法
CN1803746A (zh) * 2005-06-23 2006-07-19 昆山市迪昆精细化工公司 以钢铁企业焦炉气、转炉气为原料制取甲醇的工艺
NZ560757A (en) 2007-10-28 2010-07-30 Lanzatech New Zealand Ltd Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol
US8133298B2 (en) 2007-12-06 2012-03-13 Air Products And Chemicals, Inc. Blast furnace iron production with integrated power generation
US20090249922A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Bristlecone International, Llc Process for the production of steel using a locally produced hydrogen as the reducing agent
CN101343580A (zh) * 2008-08-22 2009-01-14 四川天一科技股份有限公司 一种以焦炉气和高炉气制取甲醇合成气的方法
WO2011018124A1 (de) 2009-08-13 2011-02-17 Silicon Fire Ag Verfahren und anlage zum bereitstellen eines kohlenwasserstoff-basierten energieträgers unter einsatz eines anteils von regenerativ erzeugtem methanol und eines anteils von methanol, der mittels direktoxidation oder über partielle oxidation oder über reformierung erzeugt wird
DE102009022509B4 (de) 2009-05-25 2015-03-12 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
JP5166352B2 (ja) 2009-06-01 2013-03-21 コベルコクレーン株式会社 多段伸縮ブーム
CN102079689B (zh) * 2009-11-30 2012-04-25 四川达兴能源股份有限公司 生产甲醇的方法和设备
KR101464056B1 (ko) * 2010-03-02 2014-11-21 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 고로의 조업 방법, 제철소의 조업 방법, 및 산화탄소 함유 가스의 이용 방법
WO2011116141A2 (en) * 2010-03-18 2011-09-22 Sun Hydrogen, Inc. Clean steel production process using carbon-free renewable energy source
EP2657215B1 (en) 2011-04-28 2017-06-28 Sichuan Daxing Energy Co., Ltd Method and device for producing methanol
DE202011105262U1 (de) * 2011-06-03 2012-09-05 Carbon-Clean Technologies Ag Anlage zur kohlendioxidarmen, vorzugsweise kohlendioxidfreien Erzeugung eines flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers und/oder zur Direktreduktion von Metalloxiden
DE102011077819A1 (de) 2011-06-20 2012-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Kohlendioxidreduktion in Stahlwerken
US20140343339A1 (en) * 2011-09-15 2014-11-20 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining olefins from furnace gases of steel works
DE102013113933A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas im Verbund mit einem Hüttenwerk
DE102013113950A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113942A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen beim Betrieb eines Hüttenwerks
DE102013113980A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung von Ammoniakgas und CO2 für eine Harnstoffsynthese
DE102013113921A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113913A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113958A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2125613C1 (ru) * 1995-10-10 1999-01-27 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Способ получения жидкого чугуна или жидких стальных полупродуктов и установка для его осуществления
WO2000005421A1 (en) * 1998-07-24 2000-02-03 Improved Converters, Inc. Blast furnace with narrowed top section and method of using
US20060027043A1 (en) * 2004-08-03 2006-02-09 Hylsa S.A. De C.V. Method and apparatus for producing clean reducing gases from coke oven gas
JP2011225969A (ja) * 2010-03-29 2011-11-10 Jfe Steel Corp 高炉又は製鉄所の操業方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2014361208A1 (en) 2016-07-14
ES2808865T3 (es) 2021-03-02
US10604816B2 (en) 2020-03-31
KR20160098226A (ko) 2016-08-18
CA2930470A1 (en) 2015-06-18
TW201533245A (zh) 2015-09-01
CA2930470C (en) 2018-09-25
TWI641692B (zh) 2018-11-21
US20160304978A1 (en) 2016-10-20
CN105960469B (zh) 2019-02-22
KR20210040469A (ko) 2021-04-13
EP3080308A1 (de) 2016-10-19
AU2019202471A1 (en) 2019-05-02
EP3080308B1 (de) 2020-05-06
UA119336C2 (uk) 2019-06-10
MX2016006185A (es) 2016-09-13
DE102013113921A1 (de) 2015-06-18
RU2670822C1 (ru) 2018-10-25
BR112016011093B1 (pt) 2021-02-17
AU2019202471B2 (en) 2020-09-17
CN105960469A (zh) 2016-09-21
PL3080308T3 (pl) 2020-11-02
WO2015086153A1 (de) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2670822C9 (ru) Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок
RU2709323C1 (ru) Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок
RU2670513C1 (ru) Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок
RU2661688C1 (ru) Способ производства синтез-газа в цикле работы металлургического завода
AU2019203801B2 (en) Combined system for producing steel and method for operating the combined system
KR20210015926A (ko) 강을 생산하기 위한 플랜트 컴플렉스 및 플랜트 컴플렉스를 작동하기 위한 방법

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification