RU2693980C2 - Способ снижения выбросов co2 при работе металлургического завода - Google Patents

Способ снижения выбросов co2 при работе металлургического завода Download PDF

Info

Publication number
RU2693980C2
RU2693980C2 RU2016128056A RU2016128056A RU2693980C2 RU 2693980 C2 RU2693980 C2 RU 2693980C2 RU 2016128056 A RU2016128056 A RU 2016128056A RU 2016128056 A RU2016128056 A RU 2016128056A RU 2693980 C2 RU2693980 C2 RU 2693980C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
blast furnace
water
production
energy
Prior art date
Application number
RU2016128056A
Other languages
English (en)
Inventor
Райнхольд АХАЦ
Йенс ВАГНЕР
Маркус ОЛЕС
Петер ШМЁЛЕ
Ральф Кляйншмидт
Кристоф МАЙСНЕР
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
Application filed by Тиссенкрупп Аг filed Critical Тиссенкрупп Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2693980C2 publication Critical patent/RU2693980C2/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • 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
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • F27B1/26—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0006—Electric heating elements or system
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • 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
    • 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
    • Y02P10/25—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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства чугуна и нерафинированной стали на металлургическом заводе с использованием неочищенных отходящих газов, в качестве которых используют по меньшей мере частичное количество колошникового газа доменной печи, образующегося в доменной печи при производстве чугуна, и частичное количество конвертерного газа, образующегося при производстве нерафинированной стали, которые отбирают для получения синтез-газа, используемого для производства химических продуктов, причем для получения синтез-газа используют от 1% до 60%, предпочтительно от 10% до 60% неочищенных газов, образующихся в виде колошникового газа доменной печи и конвертерного газа. При этом энергия, необходимая для металлургического завода, по меньшей мере частично обеспечивается за счет использования электрической энергии, которую получают от возобновляемого источника энергии. Изобретение позволяет улучшить баланс углекислого газа на металлургическом заводе за счет снижения его выбросов в атмосферу. 17 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к способу снижения выбросов CO2 в атмосферу при работе металлургического завода, который содержит по меньшей мере одну доменную печь для производства чугуна и конвертерный цех для производства нерафинированной стали.
Чугун получают в доменной печи из железной руды, добавок и, кроме того, кокса и других восстанавливающих агентов, таких как уголь, нефть, газ, биомассы, переработанные отходы из пластмассы или другие материалы, содержащие углерод и/или водород. В качестве продуктов реакции восстановления неизбежно образуются СО, CO2, водород и водяной пар. Помимо вышеупомянутых компонентов, колошниковый газ доменной печи, отводимый в ходе доменного процесса, часто имеет высокое содержание азота. Количество газа и состав колошникового газа доменной печи зависят от исходного сырья, а также режима работы печи и подвержены изменениям. Обычно колошниковый газ доменной печи содержит от 35 до 60 объем. % N2, от 20 до 30 объем. % СО, от 20 до 30 объем. % CO2 и от 2 до 15 объем. % Н2. Приблизительно от 30 до 40 объем. % колошникового газа доменной печи, образованного при производстве чугуна, как правило, используют в воздухонагревателях для нагревания горячего воздуха в доменном процессе. Остальное количество колошникового газа может быть использовано на других участках завода в целях нагревания или для генерирования электрической энергии.
В конвертерном цехе, который расположен ниже по ходу проведения доменного процесса, чугун перерабатывают в нерафинированную сталь. С помощью продувки жидкого чугуна кислородом удаляются нежелательные примеси, такие как углерод, кремний, сера и фосфор. Поскольку окислительные процессы приводят к выделению теплоты, в качестве охлаждающего материала часто добавляют металлические отходы в количествах до 25% по отношению к количеству чугуна. Кроме того, для образования шлака добавляют известь и легирующий элемент. Из конвертера для выплавки стали отводят конвертерный газ, который имеет высокое содержание СО и, кроме того, содержит азот, водород и СО2. Типичный состав конвертерного газа включает от 50 до 70 объем. % СО, от 10 до 20 объем. % N2, приблизительно 15 объем. % CO2 и приблизительно 2 объем. % Н2. Конвертерный газ или сжигают или, на современных сталеплавильных заводах, улавливают и транспортируют для последующего использования с целью обеспечения тепловой энергией.
Процесс производства чугуна в доменной печи и нерафинированной стали в конвертерном цехе неизбежно приводит к связанным с этим процессом постоянным выбросам в атмосферу CO2. После использования запаса исходного сырья в процессе металлургического производства в доменной печи и после использования остаточного содержания, в частности, моноксида углерода, неизбежного по причинам термодинамического характера, для снабжения тепловой энергией, весь введенный углерод, в конце концов, выбрасывается в виде диоксида углерода. Задача изобретения заключается в снижении выбросов в атмосферу вредного, с точки зрения климата, газообразного СО2. Возможно использование предварительно восстановленного или металлического материала, но это дает преимущества только при меньшем количестве выбросов CO2, которые происходят при производстве этих материалов. Использование возобновляемых источников энергии, например, древесного угля или рапсового масла в качестве углеродсодержащих веществ для доменного процесса способствует решению поставленной задачи, если только одновременно нейтрализуется потребление CO2 прибыльными концами слитка во время его роста. В источнике информации P.
Figure 00000001
. Stahl und Eisen [сталь и чугун] 124 2004, No. 5, p. 27-32 отмечено, что при вдувании в фурмы доменных печей продуктов, полученных на металлургическом заводе, таких, например, как коксовый газ, меньшие выбросы CO2 могут быть реализованы в том случае, если предполагается, что металлургический завод имеет закрытый энергетический баланс, расходуемая в доменной печи энергия коксового газа компенсируется получением электрической энергии от возобновляемых источников энергии.
Согласно широко распространенной идее улучшение баланса CO2 при производстве чугуна и нерафинированной стали предполагает изменения в технологическом процессе, которые относятся к работе доменной печи. Эти изменения включают, например, работу доменной печи без азота, при которой вместо горячего воздуха вдувают холодный кислород на уровне фурм, и большую часть колошникового газа направляют на очистку от CO2. Было предложено нагревать доменную печь с помощью плазмы. Процесс работы доменной печи с плазменным нагревом не требует использования ни горячего воздуха, ни кислорода, ни любого другого заменяющего восстанавливающего агента. Однако внедрение новых способов работы доменных печей является серьезным вмешательством в проверенную на практике технологию производства чугуна и нерафинированной стали и влечет за собой значительные потенциальные риски.
В связи с вышеизложенным настоящее изобретение основано на решении задачи улучшения баланса СО2 на металлургическом заводе, который использует традиционно работающую доменную печь для производства чугуна и традиционно работающие конвертерные цеха.
Объектом изобретения и решением поставленной задачи является способ в соответствии с п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные модификации способа изложены в п.п. 2-9 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением по меньшей мере частичное количество колошникового газа доменной печи, который образуется в доменной печи в процессе производства чугуна, и/или частичное количество конвертерного газа, образующегося в процессе производства нерафинированной стали, отбирают для получения синтез-газа, который используется для производства химической продукции. Если для получения синтез-газа используют сырые неочищенные газы, энергия, необходимая для металлургического завода, обеспечивается не во всех случаях, и в соответствии с изобретением обеспечивается по меньшей мере частично за счет использования электрической энергии, которую получают от возобновляемого источника энергии. Использование части неочищенных газов, образующихся при производстве чугуна и нерафинированной стали, для получения химической продукции, и использование электрической энергии, подводимой от возобновляемого источника энергии, для выравнивания баланса энергии находятся в определенном комбинационном соотношении и обуславливают снижение выбросов CO2 в атмосферу при работе металлургического завода, поскольку углерод связан в химических продуктах и не выделяется в виде CO2.
Если металлургический завод работает совместно с коксогазовым заводом (или батареей коксовых печей) по меньшей мере частичное количество коксового газа, который образуется на коксогазовом заводе, кроме того, эффективно используется для производства синтез-газа.
Способ снижения выбросов CO2, соответствующий изобретению, создает большие возможности, поскольку на металлургическом заводе, который работает совместно с коксогазовым заводом, лишь приблизительно от 40 до 50% неочищенных газов, образующихся в виде колошникового газа доменной печи, конвертерного газа и коксового газа, используется в процессах химической технологии, и от 50 до 60% упомянутых производимых газов может быть направлено для использования в других областях применения. На практике эту последнюю часть использовали ранее, главным образом, для генерирования электроэнергии. Если в соответствии со способом согласно настоящему изобретению эта часть газов используется для производства химических продуктов посредством получения синтез-газа, и необходимая электрическая энергия, потребность в которой, следовательно, не удовлетворяется, обеспечивается за счет подачи электрической энергии от возобновляемого источника энергии, то в результате возможно значительное снижение выбросов CO2 в атмосферу металлургическим заводом.
В пределах замысла изобретения для производства синтез-газа предусматривается использование от 1% до 60%, предпочтительно от 10 до 60% неочищенных газов, которые образуются в виде колошникового газа доменной печи и конвертерного газа или в виде колошникового газа доменной печи, конвертерного газа и коксового газа.
Производство синтез-газа надлежащим образом включает операцию очистки газа и операцию предварительной подготовки (с доведением до необходимого состояния), при этом можно, например, для предварительной подготовки использовать паровой риформинг, проводимый с помощью водяного пара, и/или частичное окисление с использованием воздуха или кислорода и/или реакцию конверсии водяного газа, осуществляемую для конверсии СО. Указанные выше стадии подготовки могут быть проведены по отдельности или в комбинации. Синтез-газ, полученный по способу согласно настоящему изобретению, представляет собой газовую смесь, которую используют в процессе синтеза. Термин «синтез-газ» включает, например, газовые смеси N2 и Н2 для синтеза аммиака и, в частности, газовые смеси, которые содержат, главным образом, СО и Н2 или СО2 и Н2 или СО, CO2 и Н2. Из синтез-газов на химическом заводе могут быть произведены химические продукты, содержащие соответствующие компоненты этого реагента. Химическими продуктами могут быть, например, аммиак или метанол или иные другие углеводородные соединения.
Для производства аммиака, например, должен быть использован синтез-газ, который содержит азот и водород в подходящем соотношении. Азот может быть получен из колошникового газа доменной печи. Колошниковый газ доменной печи или конвертерный газ может быть использован, в частности, в качестве источника водорода, при этом водород получают посредством конверсии составляющей газа, включающей СО, путем проведения реакции конверсии водяного газа: (СО+Н2О
Figure 00000002
CO2+Н2). Смесь коксового газа и колошникового газа доменной печи или газовая смесь, содержащая коксовый газ, конвертерный газ и колошниковый газ доменной печи, также может быть использована с целью получения синтез-газа для синтеза аммиака. Для получения углеводородных соединений, например, метанола необходимо получить синтез-газ, состоящий по существу из СО и/или CO2 и Н2, который содержит компоненты: моноксид углерода и/или диоксид углерода и водород в подходящем правильно выбранном соотношении. Вышеупомянутое соотношение часто имеет вид (Н2-CO2)/(СО+CO2). Водород может быть получен, например, путем конверсии составляющей газа, включающей СО, в колошниковом газе доменной печи с помощью реакции конверсии водяного газа. Для получения СО может быть также использован конвертерный газ. Колошниковый газ доменной печи или конвертерный газ могут служить в качестве источника СО2. Газовая смесь, содержащая коксовый газ и конвертерный газ, или газовая смесь, содержащая коксовый газ, конвертерный газ и колошниковый газ доменной печи, является походящей для получения углеводородных соединений.
В пределах объема изобретения вместо химического завода для производства химических продуктов из синтез-газа может быть также использована установка биотехнологического производства. Установка, о которой идет речь, представляет собой биореактор для ферментации синтез-газа. Под синтез-газом в этом случае следует понимать смеси СО и Н2, предпочтительно с высоким содержанием СО, с помощью которых могут быть получены спирты, ацетон или органические кислоты. В случае использования биохимического процесса водород образуется, главным образом, из воды, которую используют в качестве сбраживаемой среды при ферментации. Источником СО предпочтительно служит конвертерный газ. Точно также возможно использование колошникового газа доменной печи или газовой смеси, содержащей конвертерный газ и колошниковый газ доменной печи. В отличие от вышеуказанных газов, использование коксового газа является неблагоприятным для биотехнологического процесса. Таким образом, с помощью биотехнологического процесса могут быть получены продукты, содержащие углерод из составляющей неочищенных газов, содержащей СО, которые образуются на металлургическом заводе, и водород из воды, используемой в процессе ферментации.
В соответствии с другой модификацией способа, соответствующего настоящему изобретению, синтез-газ обогащают водородом, который получают путем электролиза воды, при этом для электролиза воды также используют электрическую энергию от возобновляемого источника энергии.
Кроме того, металлургический завод может работать в электрической сети вместе с аккумулятором электроэнергии, который питается электрической энергией от возобновляемого источника энергии и впоследствии отдает запасенную энергию электрической нагрузке металлургического завода.
Получаемая извне электрическая энергия, которую по меньшей мере частично и предпочтительно полностью получают от возобновляемого источника энергии, например, от ветряной электростанции, солнечной электростанции, гидроэлектростанции и тому подобного источника, используется для обеспечения электрической энергией, необходимой для работы металлургического завода. Не следует исключать возможность работы металлургического завода совместно с энергетической установкой, выполненной в виде газотурбинной генераторной станции или комбинированной газотурбинной и паротурбинной генераторной станции, причем возможность работы с использованием части газов, образующихся на металлургическом заводе в виде колошникового газа доменной печи, конвертерного газа и коксового газа. Такое комплексное предприятие, включающее энергетическую установку, спроектировано таким образом, что энергетическая установка может быть использована в режиме ожидания и выключается по меньшей мере в определенные периоды времени. Энергетическая установка может быть использована в том случае, если химический завод или биотехнологическая установка не работают, или энергия, поступающая от регенеративных источников энергии или запасенная в аккумуляторе энергии, является недостаточной в течение какого-то времени для покрытия потребности металлургического завода. Для того чтобы комплексное предприятие располагало электрической мощностью, необходимой для производства чугуна и производства нерафинированной стали, в периоды достаточного количества электрической энергии, подводимой от возобновляемых источников, электрическую энергию накапливают в аккумуляторе энергии. Если количество энергии, подводимой при доступной цене извне от возобновляемого источника, является недостаточным, необходимую электрическую энергию получают от аккумулятора энергии. Аккумулятор энергии может быть выполнен в виде химического или электрохимического аккумулятора.

Claims (18)

1. Способ производства чугуна и нерафинированной стали на металлургическом заводе, включающий получение чугуна в по меньшей мере одной доменной печи и нерафинированной стали в конвертерном цеху с использованием неочищенных отходящих газов, при этом необходимую электрическую энергию по меньшей мере частично обеспечивают за счет подключения металлургического завода к электрической сети вместе с аккумулятором энергии, который питается электрической энергией от возобновляемого источника энергии и затем отдает накопленную энергию электрическим нагрузкам металлургического завода, отличающийся тем, что в качестве неочищенных отходящих газов используют по меньшей мере частичное количество колошникового газа доменной печи, образующегося в доменной печи при производстве чугуна, и частичное количество конвертерного газа, образующегося при производстве нерафинированной стали, которые отбирают для получения синтез-газа, используемого для производства химических продуктов, причем для получения синтез-газа используют от 1% до 60%, предпочтительно от 10% до 60% неочищенных газов, образующихся в виде колошникового газа доменной печи и конвертерного газа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлургический завод работает совместно с коксогазовым заводом и по меньшей мере частичное количество коксового газа, полученного на коксогазовом заводе, используют для получения синтез-газа.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для получения синтез-газа используют от 1% до 60%, предпочтительно от 10% до 60% неочищенных газов, образующихся в виде колошникового газа доменной печи, конвертерного газа и коксового газа.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что производство синтез-газа включает операцию очистки газа и операцию подготовки газа.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что производство синтез-газа включает операцию очистки газа и операцию подготовки газа.
6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что указанная подготовка газа включает проведение операции парового риформинга, осуществляемого с помощью водяного пара, и/или частичное окисление с использованием воздуха или кислорода и/или реакцию конверсии водяного газа.
7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанная подготовка газа включает проведение операции парового риформинга, осуществляемого с помощью водяного пара, и/или частичное окисление с использованием воздуха или кислорода и/или реакцию конверсии водяного газа.
8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что синтез-газ, используемый для производства химических продуктов на биотехнологическом предприятии, получают из конвертерного газа или колошникового газа доменной печи или смеси газов, содержащей конвертерный газ и колошниковый газ доменной печи.
9. Способ по п. 3, отличающийся тем, что синтез-газ, используемый для производства химических продуктов на биотехнологическом предприятии, получают из конвертерного газа или колошникового газа доменной печи или смеси газов, содержащей конвертерный газ и колошниковый газ доменной печи.
10. Способ по любому из пп. 1, 2, 5–7, 9, отличающийся тем, что синтез-газ обогащают водородом, который получают с помощью электролиза воды, при этом для проведения электролиза воды используют электрическую энергию, подводимую от возобновляемого источника энергии.
11. Способ по п. 3, отличающийся тем, что синтез-газ обогащают водородом, который получают с помощью электролиза воды, при этом для проведения электролиза воды используют электрическую энергию, подводимую от возобновляемого источника энергии.
12. Способ по п. 4, отличающийся тем, что синтез-газ обогащают водородом, который получают с помощью электролиза воды, при этом для проведения электролиза воды используют электрическую энергию, подводимую от возобновляемого источника энергии.
13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что синтез-газ обогащают водородом, который получают с помощью электролиза воды, при этом для проведения электролиза воды используют электрическую энергию, подводимую от возобновляемого источника энергии.
14. Способ по любому из пп. 1, 2, 5–7, 9, 11–13, отличающийся тем, что металлургический завод подключают к электрической сети вместе с аккумулятором энергии, который питается электрической энергией от возобновляемого источника энергии и затем отдает накопленную энергию электрическим нагрузкам металлургического завода и/или для электролиза воды.
15. Способ по п. 3, отличающийся тем, что металлургический завод подключают к электрической сети вместе с аккумулятором энергии, который питается электрической энергией от возобновляемого источника энергии и затем отдает накопленную энергию электрическим нагрузкам металлургического завода и/или для электролиза воды.
16. Способ по п. 4, отличающийся тем, что металлургический завод подключают к электрической сети вместе с аккумулятором энергии, который питается электрической энергией от возобновляемого источника энергии и затем отдает накопленную энергию электрическим нагрузкам металлургического завода и/или для электролиза воды.
17. Способ по п. 8, отличающийся тем, что металлургический завод подключают к электрической сети вместе с аккумулятором энергии, который питается электрической энергией от возобновляемого источника энергии и затем отдает накопленную энергию электрическим нагрузкам металлургического завода и/или для электролиза воды.
18. Способ по п. 10, отличающийся тем, что металлургический завод подключают к электрической сети вместе с аккумулятором энергии, который питается электрической энергией от возобновляемого источника энергии и затем отдает накопленную энергию электрическим нагрузкам металлургического завода и/или для электролиза воды.
RU2016128056A 2013-12-12 2014-12-11 Способ снижения выбросов co2 при работе металлургического завода RU2693980C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013113942.6A DE102013113942A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen beim Betrieb eines Hüttenwerks
DE102013113942.6 2013-12-12
PCT/EP2014/003314 WO2015086148A1 (de) 2013-12-12 2014-12-11 Verfahren zur reduzierung von co2-emissionen beim betrieb eines hüttenwerks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2693980C2 true RU2693980C2 (ru) 2019-07-08

Family

ID=52134102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016128056A RU2693980C2 (ru) 2013-12-12 2014-12-11 Способ снижения выбросов co2 при работе металлургического завода

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20160319381A1 (ru)
EP (1) EP3080305A1 (ru)
KR (3) KR20220054444A (ru)
CN (1) CN105960470A (ru)
AU (1) AU2014361203B2 (ru)
BR (1) BR112016012587B1 (ru)
CA (1) CA2930342A1 (ru)
DE (1) DE102013113942A1 (ru)
MX (1) MX2016006971A (ru)
RU (1) RU2693980C2 (ru)
TW (1) TWI660072B (ru)
UA (1) UA119337C2 (ru)
WO (1) WO2015086148A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2734215C1 (ru) * 2020-04-16 2020-10-13 Автономная некоммерческая организация «Научно-исследовательский институт проблем экологии» Способ выплавки чугуна в доменной печи

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
DE102013113950A1 (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
DE102013113933A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas im Verbund mit einem Hüttenwerk
LU100453B1 (en) * 2017-09-25 2019-03-29 Wurth Paul Sa Method for Producing a Synthesis Gas, in particular for use in Blast Furnace Operation
DE102018211104A1 (de) * 2018-07-05 2020-01-09 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer Produktionsanlage
EP3670705B1 (en) 2018-12-21 2022-02-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Carbon dioxide conversion process
CN112662824A (zh) * 2020-12-18 2021-04-16 昆明理工大学 一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺
CN114657317B (zh) * 2022-03-24 2023-03-28 鞍山市恒成设备制造有限公司 一种低碳冶金方法
WO2023217703A1 (en) 2022-05-11 2023-11-16 Topsoe A/S Process and plant for producing renewable fuels
CN115807143A (zh) * 2022-12-20 2023-03-17 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种高炉煤气动态调控方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2353036C1 (ru) * 2008-05-12 2009-04-20 Юрий Петрович Баталин Способ электроэнергоснабжения потребителя
WO2013164297A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Metallurgische anlage

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3515250A1 (de) * 1985-04-27 1986-10-30 Hoesch Ag, 4600 Dortmund Verfahren zur herstellung von chemierohstoffen aus koksofengas und huettengasen
AT385051B (de) * 1986-08-07 1988-02-10 Voest Alpine Ag Huettenwerk und verfahren zur erzeugung von stahl
US5454853A (en) * 1994-06-10 1995-10-03 Borealis Technical Incorporated Limited Method for the production of steel
PL2464617T3 (pl) * 2009-08-13 2014-09-30 Silicon Fire Ag Sposób i instalacja do dostarczania nośnika energii opartego na węglowodorze, które wykorzystują udział metanolu wytworzony regeneracyjnie i udział metanolu, który jest wytworzony poprzez bezpośrednie utlenianie, lub poprzez częściowe utlenianie, lub poprzez reforming
DE102011077819A1 (de) * 2011-06-20 2012-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Kohlendioxidreduktion in Stahlwerken
CA2848250A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 Linde Aktiengesellschaft Method for obtaining olefins from furnace gases of steel works

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2353036C1 (ru) * 2008-05-12 2009-04-20 Юрий Петрович Баталин Способ электроэнергоснабжения потребителя
WO2013164297A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Metallurgische anlage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Утилизация конвертерного газа на Магнитогорском металлургическом комбинате. Электронный журнал энергосервисной компании (ЭСКО) "Экологические системы" N3, март 2007, Найдено в Интернет http://journal.esco.co.ua/2007_3/art46.html. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2734215C1 (ru) * 2020-04-16 2020-10-13 Автономная некоммерческая организация «Научно-исследовательский институт проблем экологии» Способ выплавки чугуна в доменной печи

Also Published As

Publication number Publication date
TWI660072B (zh) 2019-05-21
AU2014361203B2 (en) 2019-01-31
KR20160098339A (ko) 2016-08-18
BR112016012587B1 (pt) 2021-04-20
MX2016006971A (es) 2017-01-20
KR20220054444A (ko) 2022-05-02
BR112016012587A2 (pt) 2017-08-08
CN105960470A (zh) 2016-09-21
TW201546331A (zh) 2015-12-16
DE102013113942A1 (de) 2015-06-18
UA119337C2 (uk) 2019-06-10
US20160319381A1 (en) 2016-11-03
WO2015086148A1 (de) 2015-06-18
KR20210038695A (ko) 2021-04-07
AU2014361203A1 (en) 2016-06-30
CA2930342A1 (en) 2015-06-18
EP3080305A1 (de) 2016-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2693980C2 (ru) Способ снижения выбросов co2 при работе металлургического завода
RU2670513C1 (ru) Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок
US20220235426A1 (en) Method and system for producing steel or molten-iron-containing materials with reduced emissions
RU2709323C1 (ru) Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок
RU2661688C1 (ru) Способ производства синтез-газа в цикле работы металлургического завода
RU2670822C1 (ru) Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок
RU2710492C1 (ru) Производственный сталелитейный комплекс и способ эксплуатации производственного комплекса
JP5069087B2 (ja) 高炉ガスの利用方法
Draxler et al. Technology Assessment and Roadmapping (Deliverable 1.2)
Kurunov European perspectives on the extractive metallurgy of iron