TW202237861A - 智慧氫氣生產用於直接還原鐵製造 - Google Patents
智慧氫氣生產用於直接還原鐵製造 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202237861A TW202237861A TW110147588A TW110147588A TW202237861A TW 202237861 A TW202237861 A TW 202237861A TW 110147588 A TW110147588 A TW 110147588A TW 110147588 A TW110147588 A TW 110147588A TW 202237861 A TW202237861 A TW 202237861A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- plant
- steam
- heat
- Prior art date
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 157
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 155
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 139
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 188
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 18
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 70
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 62
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 45
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 32
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 5
- MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N Dinitrosopentamethylenetetramine Chemical compound C1N2CN(N=O)CN1CN(N=O)C2 MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 3
- 229940112112 capex Drugs 0.000 description 2
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 2
- FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N fluocinolone acetonide Chemical compound C1([C@@H](F)C2)=CC(=O)C=C[C@]1(C)[C@]1(F)[C@@H]2[C@@H]2C[C@H]3OC(C)(C)O[C@@]3(C(=O)CO)[C@@]2(C)C[C@@H]1O FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- -1 electricity Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000007327 hydrogenolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001991 steam methane reforming Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
-
- 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
- C01B3/34—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 by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—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 by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
-
- 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
- C25B15/081—Supplying products to non-electrochemical reactors that are combined with the electrochemical cell, e.g. Sabatier reactor
-
- 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
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
-
- 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
- C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1235—Hydrocarbons
- C01B2203/1241—Natural gas or methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/24—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by shift reactions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/26—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
-
- 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
- C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
- C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
-
- 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
- C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
-
- 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
- C21B2100/66—Heat exchange
-
- 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
- C21B2100/80—Interaction of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel with 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
本發明涉及直接還原鐵 (direct reduced iron; DRI)的生產，其中氫直接還原在工業設備的背景下協同運作。氫還原與含有至少85 vol.%氫氣的還原氣體一起運作，並接收補充氫氣流。至少部分補充氫氣流是現場，藉由以下至少一種生產：(i) 電解裝置配置為從工業設備一或多個元件回收的蒸汽及/或使用一或多個元件排放的廢熱及/或熱氣體產生的蒸汽中產生氫氣；以及(ii) 煤氣轉化反應器裝置配置為將工業設備至少一個元件排放的含CO氣體轉化為氫氣並去除CO
2。
Description
本發明係關於一種智慧氫氣生產用於直接還原鐵製造的方法及設備。
減少全球二氧化碳排放的必要性及義務，正影響著作為主要負責參與者之一的鋼鐵工業。全球脫碳/去碳正推著鋼鐵製造者朝向基於H
2直接還原鐵 (direct reduced iron; DRI)程序能更可持續生產的過渡期。
氫氣是目前二氧化碳減排的新關鍵因素，特別是未來脫碳鋼鐵生產（綠色氫氣 (green hydrogen)）。
現今，主要的綜合氫氣生產程序是：
i)天然氣的蒸汽重整
這個程序是最一般及最便宜的工業氫氣來源。
天然氣在蒸汽和鎳催化劑存在下被加熱至700~1100 °C。甲烷分子被破壞，形成一氧化碳和氫氣。一氧化碳氣體與蒸汽一起通過氧化鐵或其他氧化物，並通過水煤氣轉化反應(water gas shift reaction)而進一步獲得氫氣。
以這種方式生產的氫氣在經濟上具有吸引力，但需要化石燃料和二氧化碳捕獲以避免排放。
ii)電解裝置(Electrolysis unit)
水基電解(water-based electrolysis)裝置係由幾個電池組成，每個電池由一陽極與一陰極組成，浸沒到電解液中並連接到電源。電力將進水口的水流解離為氫氣和氧氣。
蒸汽供給電解(steam-fed electrolysis)裝置係使用蒸汽作為輸入來產生氫氣和氧氣，其原理與水基電解裝置大致相同。
從資本支出(capital expenditure; CapEx)和營運支出 (operational expenditure;OpEx)的角度來看，水供給電解(water-fed electrolysis)裝置價格昂貴。從資本支出和營運支出的角度來看，蒸汽供給電解裝置價格昂貴；但由於效率較高，其營運支出比水供給便宜。
因此，氫氣生產目前與高成本有關，所以主要驅動因素是找到新的、可替代的以及可持續的解決方案來使用氫氣以降低相關成本。
本發明旨在找到有吸引力的配置(configurations)，以便處於工業環境中可持續及具競爭的方式生產氫氣。
本發明揭露了在氫氣（氫）直接還原 (direct reduction; DR)設備中生產直接還原鐵(DRI)的設備及方法。
氫DR設備的氫氣(H
2)生產是透過創新的配置來實現，其使用煤氣轉化反應器(gas shift reactor)設備及/或蒸汽供給電解裝置來開發複雜煉鋼廠（或較一般的工業現場）中已存在的能量載體來生產氫氣。
上述的能量載體是蒸汽及/或含一氧化碳的氣體 (CO bearing gas)。
根據本發明，生產直接還原鐵(direct reduced iron; DRI)的方法包括：
操作一氫直接還原(DR)設備，其中鐵礦石在一氫氣還原空氣的一豎爐(shaft furnace)中還原，此豎爐與一安排接收來自此豎爐頂部氣體的一程序氣體迴路連接，在一加熱器裝置中加熱頂部氣體之前對其進行處理，並返回此爐中含有至少85 vol.%（85體積%）氫氣的一還原氣體，其中一氫氣流（通常稱為補充氫氣）被添加到加熱器裝置上游的程序氣體迴路中；
操作產生含一氧化碳氣體及/或蒸汽及/或廢熱及/或熱氣體的一工業設備，
其中，至少部分所述氫氣流（補充氫氣流）係由以下至少之一所產生：
電解裝置(means)係配置從此工業設備的一或多個元件所回收的蒸汽及/或從使用此一或多個元件所排放的廢熱及/或熱氣體所產生的蒸汽中產生氫氣；以及
煤氣轉化反應器裝置係配置將此工業設備的至少一元件所排放含CO氣體轉化為富氫(hydrogen-rich)氣體，並且較佳地除去CO
2。
「氫DR設備」可以是以氫氣作為還原氣體供給的一DR設備，其中還原氣體的氫氣含量在85和100 vol.%之間，較佳高於85，或90vol.%，例如在90和95vol.%之間。這種氫DR設備通常包括一個豎爐和相關的回收氣體迴路，稱為程序氣體迴路，通過此迴路對爐頂氣體進行處理（通常經過清潔和壓縮）並加熱以作為還原氣體回收到此爐中，其具有上述氫氣含量。一可選的燃氣迴路（使用部分回收的頂部氣體）可用於加熱器設備的加熱目的。氫氣由氫氣流提供，一般稱為補充氫氣流，根據程序要求，添加到此程序氣體迴路中的量足以達到上述氫氣濃度範圍。因此，補充氫氣流的作用是補充程序迴路中的氫氣量，以達到還原氣體中所需的H
2操作濃度。氫氣補充流通常具有90至100vol.%的H
2含量。氫DR設備通常可以是MIDREX H2設備。
蒸汽可以從任何可能有蒸汽的工業元件中回收。或者或此外，蒸汽可以透過任何已知的熱回收設備產生，其使用工業程序中存在的廢熱源，不然將呈現熱損失。熱回收設備通常可以包括被配置成將熱氣體/廢熱和水帶入熱交換關係以產生蒸汽的一熱交換器。例如，熱回收設備可能包括一個鍋爐，其中水由熱氣體/廢熱加熱。
所產生的蒸汽被供應給一或多個蒸汽供給的電解裝置，這（些）電解裝置可以透過使用電力作為輸入將蒸汽轉化為氫氣和氧氣。可以使用任何適當的電解裝置，能夠將氧氣從水蒸氣中分離出來，例如固體氧化物電解電池 (solid oxide electrolyzer cell; SOEC)。
含一氧化碳氣體代表一氧化碳含量相當高的任何可用工業氣體（例如，至少20體積%或更高，在某些實施例為20至25體積%，但可以使用CO濃度較高的其他氣體）。在煉鐵環境中，含一氧化碳氣體可以是整個設備中任何呈現一氧化碳含量高的冶金氣體（例如高爐氣體、BOF氣體、TGF氣體、SAF廢氣等），較佳為氮含量低。透過基於水煤氣變化 (water gas shift; WGS)技術和CO
2去除的手段及設備，含CO氣體轉化為二氧化碳CO
2流，從其餘部分分離，即基本上是富氫流 (hydrogen-rich stream)。各種技術可以使用，例如本領域用於燃燒前CO
2捕獲的技術。在下文中，此設備將被命名為煤氣轉化反應器設備 (gas shift reactor plant; GSRP)。如本領域所知，GSRP可以包括一WGS反應器結合CO
2捕獲設備（例如胺 (Amine)技術）。或者，可以使用整合技術，配置單個反應器實現WGS反應並分離CO
2。這些技術是本領域已知，無需進一步詳細說明。
任何常見的蒸汽供給電解裝置、任何GSRP裝置和任何適於產生蒸汽的熱回收設備都可以在本發明的環境中使用。
在實施例中，氫DR設備與存在於工業現場的一天然氣DR設備相結合。
此天然氣DR設備通常可能是MIDREX NG設備；或者，它可以被MIDREX MxCol設備或NG/H2設備所取代。
天然氣DR設備通常使用重整/轉化 (reformed)的天然氣從鐵礦石中生產DRI。它包括另一個豎爐和另一個程序氣體迴路，此另一個程序氣體迴路包括加熱器-重整器裝置，以從天然氣（和回收的程序氣體）中產生一合成氣。這合成氣在此另一個豎爐中用作還原氣體，送入此爐還原氣體的典型成分約為30-34 vol.%CO，0-4%CO
2，50-55%H
2，2-6%H
2O，1-4%CH
4，0-2%N
2。
本領域技術人員可以清楚地得知，此天然氣DR設備排放的頂部氣體是熱氣體並含有CO。常見的天然氣DR設備可以與氫氣DR設備協同操作，以減少對外部氫氣的需求。對於MxCol和NG/H2設備也可以這樣做。
在實施例中，此方法包括從天然氣DR設備中回收熱量以在電解裝置中產生蒸汽並產生氫氣。
這可以在天然氣DR設備中的幾個位置完成：
- 熱回收裝置可以安排在所述天然氣DR設備的另一程序氣體迴路上，特別是一除塵裝置的上游，以從回收的頂部氣體中回收熱量並產生蒸汽送入所述電解裝置；
- 熱回收裝置可以安排從所述天然氣DR設備的程序氣體迴路的加熱器重整器裝置中回收煙氣的熱量，特別是在所述天然氣DR設備的煙囪 (stack)之前，以產生蒸汽；
- 熱回收裝置可以安排從所述天然氣DR設備產生的熱DRI（以其形式，例如HDRI，HBI或CRDI）中回收熱量，以產生蒸汽。
蒸汽可以在MxCol和NG/H2設備中以相同的方式（相同的位置）回收熱量來產生，以便通過電解產生氫氣。
工業現場通常可以包括電弧爐 (electric arc furnace; EAF)，特別是用於熔化在DR設備或其他地方生產的DRI。在那裡，熱回收裝置可以有利地安排成從電弧爐發出的熱氣/廢熱中回收熱量以產生蒸汽（送入電解裝置）。
在實施例中，此方法包括從所述天然氣DR設備中提取含一氧化碳氣體並將其送入所述媒氣轉化反應器裝置以產生氫氣。一第一含一氧化碳氣體流可以從程序氣體迴路中分支出來，較佳是壓縮機組的下游。一第二含一氧化碳氣體流可以在除塵裝置之後分支出來。
在實施例中，此方法可包括藉助於一或多個熱回收裝置安排在氫DR設備中的一或多個位置來回收熱量，並將產生的蒸汽送入電解裝置。
熱回收裝置還可以安排在氫DR設備的程序氣體迴路上，特別是除塵裝置的上游，以從回收的頂部氣體中回收熱量並產生蒸汽送入電解裝置。
熱回收裝置可以安排從氫DR設備產生的熱DRI中回收熱量，以產生蒸汽送入電解裝置。
通常，熱回收裝置可以安排從工業設備內的一或多個元件（特別是電弧爐）、從一或多個DRI熱回收系統（來自任何DR設備）、從任何DR設備回收熱量。
根據另一方面，本發明涉及的一設備包括：
一工業設備，包括至少一個產生含一氧化碳氣體、廢熱及/或蒸汽及/或熱氣體的部件；
一氫直接還原 (DR)設備，包括一豎爐 (shaft furnace)，在其中鐵礦石在一氫氣還原空氣中還原，以及一程序氣體迴路，安排接收來自此豎爐的頂部氣體，在一加熱器裝置中加熱頂部氣體之前對其進行處理，並返回此爐的一還原氣體包含至少80 vol.%的氫氣，其中，將一氫氣流添加到所述加熱器裝置上游的程序氣體迴路中；
氫生產裝置包括至少一種：
i) 電解裝置係配置從此工業設備的一或多個元件所回收的蒸汽中產生氫氣及/或從配置從此一或多個元件所排放的廢熱及/或熱氣體產生蒸汽的熱回收裝置所產生的蒸汽中產生氫氣；及
ii) 氣體轉化反應器裝置，係配置將該工業設備排放的含一氧化碳氣體轉化為氫氣（較佳為將環境相關的CO
2去除）；
其中，由氫生產裝置產生的氫氣流至少部分地被送入此氫DR設備，以添加到所述程序氣體迴路中。
此設備通常可以被配置成實現以上所述之方法。
根據另一方面，本發明涉及一種氫DR設備的操作方法，包括藉由安排在此氫DR設備中的一或多個位置的熱回收裝置來回收熱量，並將產生的蒸汽送入電解裝置以產生氫氣，亦即依次供給至少部分地供給到此氫DR設備的此程序氣體迴路。
熱回收裝置可以安排在氫DR設備的程序氣體迴路上，特別是除塵裝置的上游，以從回收的頂部氣體中回收熱量並產生蒸汽送入電解裝置。
熱回收裝置可以安排從此氫DR設備的一DRI熱回收系統中回收熱量，以產生蒸汽送入電解裝置。
根據再另一方面，本發明涉及一種用於實現先前方法的系統（另見下文實施例4）。
工業現場 (industrial site)的特點是蒸汽和含一氧化碳氣體的可用性。在此背景下，H
2直接還原設備（例如MIDREX® H2）的安裝結果完全整合在現有工業現場內，如以下實施例所示。
可以看出，本發明提出了將DR設備完全整合在工業現場的配置，特別是冶金設備。本發明的重點是通過利用這些工業現場內的協同作用來協助氫DR設備生產H
2。
在以下實施例中，氫氣操作的DR設備是例如MIDREX H2
TM型。
在一些實施例中，氫DR設備安裝在與一天然氣操作的DR設備的現場，例如MIDREX NG型。
實施例#1 – 見圖1的創新方案
現在參考圖1，其示出本發明的一第一實施例，其中一氫DR設備10與氫氣作為還原氣體一起操作，被整合到現有的冶金現場12中。
DR設備10通常對應於MIDREX H2程序。眾所周知，它包括一垂直豎爐16，具有一頂部入口18及一底部出口20。鐵礦石的裝料，以塊狀及/或顆粒狀形式，裝入爐頂並藉由重力下降通過一還原氣體。在從入口到出口的旅程中，裝料保持固態。此還原氣體（主要由H
2組成）橫向引入此豎爐 - 如箭頭處22所示，在還原部分的基礎上向上流動，流經礦床。氧化鐵的還原發生在此爐的上部一富含H
2的還原空氣中，溫度在850-950 °C範圍內。固體產物，例如直接還原鐵 (direct reduced iron; DRI)或還原海綿鐵 (reduced sponge iron)，在冷卻後或處於熱狀態下排出，如所示CDRI（冷DRI (Cold DRI)），HDRI（熱DRI (Hot DRI)）和HBI（熱壓塊鐵(Hot briquetted iron)）。
根據MIDREX H2程序，幾乎使用純氫氣作為DR爐的還原氣體。
還原氣體的理想氫氣含量為100%。在實踐中，H
2含量可能在85至100 vol.%之間變化，其餘部分由N
2、CO、CO
2、H
2O和CH
4組成。這些成分來自H
2補充的純度，以及本領域已知天然氣的最終添加。
本領域技術人員所知，MIDREX H2類似於標準的MIDREX®天然氣程序，不同之處在於H2輸入氣體是在程序外部產生的。因此，無需執行重整程序，只需傳熱即可將氣體加熱到所需溫度。
由於H
2轉化為H
2O並在頂部氣體洗滌器 (scrubber)中冷凝，因此不需要CO
2去除系統（除非上面提到的特別高的 NG添加量）。
參照該圖，DR爐16連接到一頂部氣體回收迴路（或程序氣體迴路）24，包括一洗滌器26、壓縮機裝置28和加熱器裝置30。因此，從DR爐16流出的頂部氣體流經洗滌器26，在那裡除去灰塵並將水冷凝，並進一步流向一壓縮機裝置28。程序氣體迴路24中的氫氣量藉由稱為「氫氣補充」的一氫氣流添加來調節，此取決於程序要求。此氫氣補充流中的H
2含量較佳為90到100%。此氫氣補給流 -氫氣源在框32處標示「氫氣補充」-被注入壓縮機裝置28和加熱器裝置30之間的回收迴路24中。然後將氣體在加熱器裝置30中加熱到所需的溫度範圍，藉此還原氣體就緒準備引入爐16。加熱能量可以藉由環境友好之熱源的方式提供給加熱器裝置30，例如廢熱、電力、氫氣、生物質及/或天然氣作為加熱器裝置所需的燃料。
從本說明中可以理解，還原過程所需的大部分氫氣流都可以在現場生產，到達節點32。或者，可以從一外部源添加H
2，儘管這通常只代表添加到此程序氣體迴路中的氫氣流的一小部分。
蒸汽S1是從工業現場12回收的，在那裡它可以是可用的，或者是可以藉由標準熱回收裝置來生產。例如，廢熱被引導到一熱交換器以從水產生蒸汽（例如鍋爐型蒸汽生產）。
所產生及/或回收的蒸汽可用於供料給一蒸汽供給的電解裝置3，並產生直接流向H
2DR設備的一氫氣流A1。
從工業設備12所回收或所產生的另一蒸汽S2的蒸汽流可以聯合與來自設備12中存在不同程序所產生的氣體中含一氧化碳的氣體G1供給一水煤氣轉化反應器設備1。
煤氣轉化反應器設備 (GSRP)1旨在實現水煤氣轉化反應，其描述一氧化碳和水蒸氣形成二氧化碳和氫氣的反應：
CO + H
2O ⇌ CO
2+ H
2
GSRP 1可以是任何適當的技術。因此，它從工業現場12的兩條流（蒸汽S2和含CO氣體G1）進料，以產生兩條主要流，一方面包括二氧化碳，另一方面包括一富氫氣流 (hydrogen-rich stream)，註如流A2。這裡可以理解的是，GSRP 1係進一步配置為分離CO
2，因此CO
2可以從此程序中去除。GSRP設備1可以是常見的，基於任何適當的技術。
GSRP 1流出的富氫氣流可以選擇性地通過一氮去除單元2（例如，使用膜或變壓吸附 (pressure swing adsorption)），以將N
2從氣流中分離出來。
如此產生的氫氣流A2被送到節點32與第一流A1混合，並可能與來自一外部源的另一H
2流混合。這樣組合的氫氣流被引入到頂部氣體回收迴路24中。
含一氧化碳的氣流G1可以藉由一壓縮機裝置34在GSRP 1的上游壓縮。一壓力回收系統（渦輪機）36可以安排在WGS反應器設備1的下游，以從氫氣A2流中回收能量並產生電力供應壓縮機34。
以這種整合解決方案，H
2還原程序所需的大部分氫氣都可以從整合設備內自行生產的氫氣中得到滿足。
本領域技術人員將認知到基於高爐-轉爐 (BF-BOF)路線（即通過燒結冷卻器 (sinter cooler)中的熱回收、通過焦炭乾法淬火 (Coke dry quenching)等產生的蒸汽）的標準煉鋼設備的熱回收的潛力。同樣地，本領域技術人員將很容易地確定基於高爐-轉爐 (BF-BOF)路線（即高爐氣體 (BF gas)、轉爐氣體 (BOF Gas)、潛弧電爐 (submerged-arc furnace; SAF)廢氣 (offgas)等）的標準煉鋼設備中可用的含一氧化碳氣體的數量和類型。
一個特別有趣的配置是所描述的直接還原鐵-電弧爐 (DRI-EAF)設備。DRI-EAF設備的傳統做法僅限於熱回收；含一氧化碳氣體既不普遍性可用，也沒有盈利性利用。
因此，本發明在一個實施例中利用廢熱和含一氧化碳氣體通過電解和水煤氣變化反應從電弧爐 (EAF)到H
2。這樣可以減少對外部H
2源的依賴來操作DR設備。
可以注意到，圖1的配置允許基於蒸汽或含一氧化碳氣體的選擇性操作。也就是說，可以使用從工業現場（即通過電解）熱回收產生的蒸汽產生H
2，或從GSRP設備含一氧化碳氣體產生H2，或兩者來操作DR設備。
實施例#2 - 圖2的方案 實施例2是實施例1的詳細案例，H
2Midrex設備10安裝在現有的Midrex NG設備40內。
如本領域技術人員所知，Midrex NG設備40常規地包括一豎爐 (shaft furnace) 42和一頂部氣體回收迴路44，其具有一頂部氣體洗滌器 (scrubber) 46、程序氣體壓縮機48、一熱回收系統50和一重整器52。圖2所示的熱回收系統50和一重整器52的配置對於一MIDREX NG裝置來說是常規的，其中合成氣（主要是CO和H
2）藉由重整天然氣在重整器52中形成。含CO的回收頂部氣體與天然氣結合，形成爐內的還原性原料氣 (reducing feed gas)，在熱回收系統50中預熱，然後在重整機52中反應生成合成氣流SG。天然氣、部分頂部氣體和空氣在重整器52中被燃燒以維持重整反應，並將煙送往熱回收系統50及更下游到環境（煙囪54）。
可以理解的是，由NG Midrex設備40和電弧爐12組成的煉鋼設備具有不同的廢熱源，可以利用這些廢熱源產生蒸汽來饋給蒸汽供給電解裝置3並產生標示為A1的氫氣用於MIDREX H2設備10。
蒸汽生成是藉由位於以下一或多個位置的熱回收/蒸汽生成設備（例如鍋爐類型）完成的：
熱回收/蒸汽生成裝置5在回收迴路44上的頂部氣體出口（項目5），產生蒸汽流S4；
熱回收/蒸汽生成裝置6在煙氣於煙囪54入口前，產生蒸汽流S2；
熱回收/蒸汽生成裝置7在電弧爐現場12，產生蒸汽流S1；及
熱回收/蒸汽生成裝置8設置從一HBI冷卻系統中回收熱量，產生蒸汽流S5。這裡的熱量是從爐42排出的HBI中提取的，但也可以藉由從CDRI冷卻系統除去的熱量來獲得。
各種蒸汽流S1至S5藉由混合節點56的方法組合形成一累積流S6，送入電解裝置3，在那一氫氣流A1被產生並饋入，經節點32（氫氣補充），氫氣的回收迴路24操作DR設備10。
所有熱回收裝置產生的總蒸汽根據每個Midrex設備裝置的大小，以不同的比例結合和減少來自外部源的所需氫氣補充。
考慮1 MTPY NG Midrex作為參考，可能為1 MTPY H
2Midrex設備節省約60-70%的冶金氫總量。
實施例#3 - 圖3的方案
實施例3表示實施例1另一詳細案例，替代（或累積）實施例2。
這裡又是氫DR設備10與NG DR設備40耦合。
NG還原程序產生的部分含一氧化碳氣體，在此名為頂部氣體燃料 - 流R2 – 及/或程序氣體 - 流R1，從NG回收迴路44中取出並定向到GSRP 1，以便為H
2還原程序產生一氫氣流C1。GSRP 1產生的CO
2流B1至少部分在NG還原程序中被重新引入，以達到重整程序中預定的CO
2比。
氫氣流C1被引入，可選與來自另一來源的氫氣結合，進入氫DR設備10的頂部氣體回收迴路24，加熱器30的上游。
如圖1中，一壓縮機34安排在GSRP 1之前，以壓縮含一氧化碳流R1和R2。能量可以藉由一可選的壓力回收渦輪機36來回收。
以下表1顯示了頂部氣體燃料（流R2）和程序氣體（流R1）的典型氣體成分。
表1
| 體積% | 頂部氣體燃料 (R2) | 程序氣體 (R1) |
| CO | 23.49 | 19.76 |
| CO 2 | 20.57 | 17.39 |
| H 2 | 46.54 | 39.21 |
| H 2O | 2.91 | 15.54 |
| N 2 | 2.40 | 2.26 |
| CH 4 | 4.09 | 5.54 |
| 溫度 (°C) | 35 | 172 |
| 壓力 (barg) | 0.9 | 2.66 |
實施例 #4 – 圖4的方案
最後一個實施例展示可以附加到先前實施例中實現的可能性。
根據圖4所示的配置，一包括H
2Midrex設備和電弧爐 (electric arc furnace; EAF)的煉鋼設備可以藉由DR設備10中自行生產還原過程所需的部分氫氣。在此實施例中，利用不同的熱源藉由位於以下一或多個位置的熱回收/蒸汽生成設備（例如鍋爐類型）來產生蒸汽：
熱回收/蒸汽生成裝置60在豎爐16的頂部氣體出口處，在洗滌器26的入口之前，產生蒸汽流S7；
熱回收/蒸汽生成裝置62在電弧爐現場/設備，產生蒸汽流S9；
熱回收/蒸汽生成裝置64與一HBI冷卻系統相結合，產生蒸汽流S8（也可以藉由從CDRI冷卻系統除去熱量來獲得）。
流S7、S8和S9（可能與來自工業現場網路的另一蒸汽流）在混合節點66組合，所得蒸汽流S10被送入一蒸汽供給電解裝置3以產生一氫氣流A1。
熱回收選項（10、11及/或12）和電解裝置可以很容易地整合在圖3的實施例中。
優勢
營運支出/資本支出優勢
現今，H
2DR設備的傳統營運具有與從設備外部來源生產或購買氫氣相關的高營運支出（和資本支出）的缺點。
本發明提供了一種技術上靈活的解決方案，因為它可以為市場條件即將發生改變的現在和未來帶來優勢。
如果今天蒸汽供給的電解裝置由於目前的電價而不能完全地具有成本效益，那麼可以最小化或迴避 (turn off)其對強調水煤氣轉化技術過程的貢獻，與市場購買的工業氫氣和基於電解的氫氣生產相比，當前以最低的Opex生產氫氣似乎是最有吸引力的。
未來，電價將會下降。蒸汽供給電解解決方案將成為生產氫氣的最便捷方式。本實施例的靈活性使得有機會根據最方便的市場條件利用這兩種不同的技術。
因此，考慮到自產氫氣可以根據程序特性和設備規模以不同的比例滿足程序需求，上述創新設備配置可以降低與當前和未來氫氣利用相關的成本。
環境效益
所提出的解決方案基於含一氧化碳氣體及/或蒸汽供給電解。
在使用蒸汽供給電解的情況下，產生的氫氣可以聲稱為無CO
2（前提是相應地產生電力）。
在使用含一氧化碳氣體的情況下，氫氣至少可以聲稱是CO
2中性的（因為沒有額外的CO
2排放，也不需要額外的化石燃料 – 例如對比於蒸汽甲烷重整）。
1:(水)煤氣轉化反應器設備
2:氮去除裝置
3:蒸氣供給電解裝置
5,6,7,8,60,62,64:熱回收/蒸氣生成裝置
10:氫直接還原設備/氫DR設備/DR設備
12:冶金場所/工業現場/工業設備/EAF
16,42:豎爐/DR爐/MIDREX®豎爐
18:頂部入口
20:底部出口
22:箭頭處(引入)
24,44:頂部氣體回收迴路/程序氣體迴路
26,46:(頂部氣體)洗滌器
28,48:(程序氣體)壓縮機
30:(還原氣體)加熱器
32:框/節點
34:壓縮機
36:渦輪機
40:Midrex NG設備/NG DR設備
50:熱回收系統
52:重整器
54:煙囪
56,66:混合節點
A1,A2:氫氣流
B1:二氧化碳流
R1:程序氣體
R2:頂部氣體燃料
SG:合成氣流
BOF:轉爐/鹼性氧氣爐
EAF:電弧爐
BF:高爐
CDRI:冷直接還原鐵/冷還原鐵
HDRI:熱直接還原鐵/熱還原鐵
HBI:熱壓塊鐵
以下將參照附圖以示例的方式描述本發明，其中圖1至圖4涉及本發明的不同實施例。
［圖1］係本發明之一較佳實施例之示意圖；
［圖2］係圖1所示較佳實施例之一較佳詳細範例示意圖；
［圖3］係圖1所示較佳實施例之另一較佳詳細範例示意圖；及
［圖4］係本發明之又一較佳實施例之示意圖，其可附加到先前實施例中實現。
1:(水)煤氣轉化反應器設備
2:氮去除裝置
3:蒸氣供給電解裝置
10:氫直接還原設備/氫DR設備/DR設備
12:冶金場所/工業現場/工業設備/EAF
16:豎爐/DR爐/MIDREX®豎爐
18:頂部入口
20:底部出口
22:箭頭處(引入)
24:頂部氣體回收迴路/程序氣體迴路
26:(頂部氣體)洗滌器
28:(程序氣體)壓縮機
30:(還原氣體)加熱器
32:框/節點
34:壓縮機
36:渦輪機
A1,A2:氫氣流
BOF:轉爐/鹼性氧氣爐
EAF:電弧爐
BF:高爐
CDRI:冷直接還原鐵/冷還原鐵
HDRI:熱直接還原鐵/熱還原鐵
HBI:熱壓塊鐵
Claims (15)
- 一種生產直接還原鐵 (direct reduced iron; DRI)的方法，包括： 操作一氫直接還原 (direct reduction; DR)設備，其中鐵礦石在一富氫空氣的一豎爐中還原，該豎爐與設置為接收來自該豎爐頂部氣體的一程序氣體迴路連接，在一加熱器裝置中加熱頂部氣體之前對其進行處理，並將含有至少85體積%氫氣的一還原氣體返回該爐，其中將一氫氣流添加到該加熱器裝置上游的該程序氣體迴路中； 操作一工業設備產生含一氧化碳氣體及/或廢熱及/或熱氣體， 其中至少部分該氫氣流由以下至少一種產生： 電解裝置配置成從該工業設備的一或多個元件回收的蒸汽及/或使用從此一或多個元件排放的廢熱及/或熱氣體產生的蒸汽中產生氫氣；以及 煤氣轉化反應器裝置配置成將該工業設備至少一元件排放的含一氧化碳氣體轉化為氫氣並除去二氧化碳。
- 如請求項1所述的方法，其中該工業設備包括一天然氣DR設備，其使用重整天然氣從鐵礦石中生產DRI，該天然氣DR設備包括另一豎爐和另一程序氣體迴路，該另一程序氣體迴路包括加熱器-重整器裝置，其從天然氣中產生一合成氣作為還原氣體送入該另一豎爐。
- 如請求項2所述的方法，包括從該天然氣DR設備回收熱量以在該電解裝置中產生蒸汽並產生氫氣。
- 如請求項3所述的方法，其中熱回收裝置係設置在該天然氣DR設備的該另一程序氣體迴路上，特別是從該豎爐出來後與頂部氣體接觸，以從回收的頂部氣體中回收熱量並產生蒸汽，並送入該電解裝置。
- 如請求項3或4所述的方法，其中熱回收裝置係配置從該天然氣DR設備的該程序氣體迴路的該加熱器重整器裝置的煙氣中回收熱量，特別是在該天然氣DR設備的一煙囪前，以產生蒸汽。
- 如請求項3、4或5所述的方法，其中熱回收裝置係配置從該天然氣DR設備產生的熱DRI中回收熱量，以產生蒸汽。
- 如前請求項其中任一項所述的方法，其中該工業現場包括一電弧爐及熱回收裝置配置從該電弧爐排放的廢熱及/或熱氣體中回收熱量以產生蒸汽，並可能從下游設備中回收。
- 如請求項2至7其中任一項所述的方法，包括從該天然氣DR設備提取含一氧化碳氣體，並將該提取含一氧化碳氣體送入該媒氣轉化反應器裝置，較佳地，一第一含一氧化碳氣體流係從該壓縮機裝置下游的該程序氣體迴路中提取及/或一第二含一氧化碳氣體流係從該程序氣體迴路中的該除塵裝置之後提取。
- 如前請求項其中任一項所述的方法，包括藉由設置在該氫DR設備的一或多個位置的熱回收裝置來回收熱量，並將所產生的蒸汽送入該電解裝置。
- 如請求項9所述的方法，其中熱回收裝置係設置在該氫DR設備的該另一程序氣體迴路上，特別是從該另一豎爐出來後與頂部氣體接觸，以從回收的頂部氣體中回收熱量並產生蒸汽送入該電解裝置。
- 如請求項9或10所述的方法，其中熱回收裝置係設置從該氫DR設備產生的熱DRI中回收熱量，以產生蒸汽送入該電解裝置。
- 如前請求項其中任一項所述的方法，其中該工業設備包括一燒結設備 (sinter plant)、一焦爐設備 (coke oven plant)、一電弧爐 (Electric Arc Furnace; EAF)、一高爐 (Blast Furnace; BF)、一埋弧爐 (Submerged arc furnace; SAF)、連鑄機 (continuous casters)、軋機 (rolling mills)、鹼性氧氣爐 (Basic Oxygen Furnace; BOF)等其中的一個或多個。
- 如前請求項其中任一項所述的方法，其中該程序氣體迴路包括該加熱器裝置上游的氣體凈化裝置和壓縮機裝置，該氫氣流添加是在該壓縮機裝置和加熱器裝置之間完成。
- 如請求項1至13所述的方法，其中添加到該氫DR設備的該程序氣體迴路中的該氫氣流含有90至100體積%氫氣：並且可選來自其他來源的氫氣送入該氫DR設備。
- 一種設備 (plant)包括： 一工業設備，包括至少一產生含一氧化碳氣體、廢熱及/或蒸汽及/或熱氣體的元件； 一氫直接還原 (direct reduction; DR)設備，包括一豎爐，在其中鐵礦石在一氫還原空氣中還原，以及一程序氣體迴路，係設置接收來自該豎爐的頂部氣體，在一加熱器裝置中加熱頂部氣體之前對其進行處理，並將含有至少80體積%氫氣的一還原氣體返回該爐，其中將一氫氣流添加到該加熱器裝置上游的該程序氣體迴路中； 氫生產裝置包括至少一種： 電解裝置配置從該工業設備的一或多個元件回收的蒸汽中產生氫氣及/或從配置從此一或多個元件所排放的廢熱及/或熱氣體產生蒸汽的熱回收裝置產生的蒸汽中產生氫氣； 媒氣轉化反應器裝置配置為將該工業設備排放的含一氧化碳氣體轉化為氫氣並除去二氧化碳； 其中由該氫生產裝置產生的該氫氣流至少部分被送入該氫DR設備，以添加到該程序氣體迴路中。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LULU102327 | 2020-12-18 | ||
| LU102327 | 2020-12-18 | ||
| EP21153083.7 | 2021-01-22 | ||
| EP21153083.7A EP4032991A1 (en) | 2021-01-22 | 2021-01-22 | Smart hydrogen production for dri making |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202237861A true TW202237861A (zh) | 2022-10-01 |
Family
ID=79025075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW110147588A TW202237861A (zh) | 2020-12-18 | 2021-12-17 | 智慧氫氣生產用於直接還原鐵製造 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240052441A1 (zh) |
| EP (1) | EP4263878A1 (zh) |
| JP (1) | JP2024502731A (zh) |
| KR (1) | KR20230119202A (zh) |
| TW (1) | TW202237861A (zh) |
| WO (1) | WO2022129515A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240018205A (ko) * | 2022-08-02 | 2024-02-13 | 주식회사 포스코 | 용철 제조 설비 및 용철 제조 방법 |
| SE2250977A1 (en) * | 2022-08-18 | 2024-02-19 | Luossavaara Kiirunavaara Ab | A direct reduction facility for reduction of a metal oxide material |
| GB202213759D0 (en) * | 2022-09-20 | 2022-11-02 | Univ Birmingham | Improved blast furnace |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108374067B (zh) * | 2018-04-09 | 2019-07-02 | 东北大学 | 一种飞速还原直接炼钢的装置及方法 |
| IT201900008019A1 (it) * | 2019-06-04 | 2020-12-04 | Tenova Spa | Metodo e sistema per la produzione di acciaio o di materiali fusi contenenti ferro a emissioni ridotte |
| CN113874486B (zh) * | 2019-06-06 | 2023-02-24 | 米德雷克斯技术公司 | 利用氢气的直接还原工艺 |
-
2021
- 2021-12-17 WO PCT/EP2021/086477 patent/WO2022129515A1/en active Application Filing
- 2021-12-17 KR KR1020237024011A patent/KR20230119202A/ko unknown
- 2021-12-17 EP EP21831062.1A patent/EP4263878A1/en active Pending
- 2021-12-17 US US18/257,748 patent/US20240052441A1/en active Pending
- 2021-12-17 JP JP2023536803A patent/JP2024502731A/ja active Pending
- 2021-12-17 TW TW110147588A patent/TW202237861A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022129515A1 (en) | 2022-06-23 |
| KR20230119202A (ko) | 2023-08-16 |
| JP2024502731A (ja) | 2024-01-23 |
| EP4263878A1 (en) | 2023-10-25 |
| US20240052441A1 (en) | 2024-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220235426A1 (en) | Method and system for producing steel or molten-iron-containing materials with reduced emissions | |
| TW202237861A (zh) | 智慧氫氣生產用於直接還原鐵製造 | |
| LU101960B1 (en) | Method for operating a metallurgic plant for producing iron products | |
| JP2004309067A (ja) | 高炉ガスの利用方法 | |
| JP2015025206A (ja) | 高炉又は製鉄所の操業方法 | |
| CN115427588B (zh) | 炼钢设备和还原铁的制造方法 | |
| WO2009037587A2 (en) | Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier | |
| CA2846689A1 (en) | Method for treating waste gases from plants for pig iron production and/or synthesis gas | |
| TWI803522B (zh) | 用於製造熱合成氣(尤其用於鼓風爐操作)之方法 | |
| EP4032991A1 (en) | Smart hydrogen production for dri making | |
| JP5640786B2 (ja) | 高炉又は製鉄所の操業方法 | |
| JP3594898B2 (ja) | 溶融還元炉ガスの利用方法および利用装置 | |
| JP2024532378A (ja) | 溶鉄の製造方法 | |
| JP2003261301A (ja) | 製鉄コプロダクションによる水素製造方法 | |
| EA046713B1 (ru) | Способ производства водорода для получения железа прямого восстановления | |
| CN116888281A (zh) | 用于dri制造的智能氢气生产 | |
| CN112850643B (zh) | 一种高效的二氧化碳转化方法 | |
| JP2024519148A (ja) | 直接還元鉄を製造するための方法 | |
| Bergman et al. | HSC Simulations of coal based DR in ULCORED | |
| TW202336237A (zh) | 用於操作高爐設備的方法 | |
| CA3219997A1 (en) | A method for manufacturing direct reduced iron | |
| KR20240112310A (ko) | 제강 방법 및 관련 플랜트 네트워크 | |
| WO2023025921A1 (en) | Method for operating a metallurgical plant for producing iron products | |
| US20140167336A1 (en) | Integration of oxygen transport membrane with coal based dri process |