達(dá)涅利ENERGIRON直接還原技術(shù)
2011-06-22 作者:佚名 網(wǎng)友評論 0 條
ENERGIRON直接還原技術(shù)
1.0 — 簡介
在本報(bào)告中我們根據(jù) CO2 排放量分析,比較三種煉鋼工藝對環(huán)境的影響:
- 傳統(tǒng)聯(lián)合煉鋼廠,高爐 — 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(BF-BOF)
- 現(xiàn)代聯(lián)合煉鋼廠,直接還原工藝 (基于天然氣)— 電弧爐(DRP-EAF)。
- 現(xiàn)代聯(lián)合煉鋼廠,直接還原工藝 (基于煤氣化) — 電弧爐(DRP-EAF)。
- 根據(jù)當(dāng)?shù)刂饕芰縼碓?,利用各種工業(yè)氣體,如天然氣或煤氣化產(chǎn)生的合成煤 氣或焦?fàn)t煤氣。
- 煉鋼產(chǎn)業(yè)的特征就是大量使用化石燃料,而化石燃料排放導(dǎo)致全球變暖的溫室氣體(GHG),給環(huán)境造成極大的影響,這些氣體主要是 CO2。CO2 的排放量和特點(diǎn)由煉鋼廠使用的主要燃料的特性所決定。
- 在傳統(tǒng)聯(lián)合煉鋼高爐工藝中,用來還原氧化鐵的主要能源是煤。在現(xiàn)代聯(lián)合煉鋼 DRP 直接還原工藝中,用來還原氧化鐵的主要能源可以是天然氣或煤或任 何工業(yè)氣體。
圖1
這個(gè)套鋼廠設(shè)備包括:煉焦?fàn)t設(shè)備、燒結(jié)車間、生產(chǎn)鐵水(HM)高爐、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(BOF)、鋼包爐∕真空脫氣設(shè)備、生產(chǎn)熱軋帶卷(HRC)的薄板坯連鑄機(jī)和帶鋼熱軋機(jī)。
圖2
圖4.顯示的是現(xiàn)代聯(lián)合煉鋼廠典型能量平衡,這些ENERGIRON直接還原煉鋼廠主要用煤氣化車間生產(chǎn)的合成煤氣。
圖4
3.0 ENERGIRON 直接還原技術(shù)亮點(diǎn)
ENERGIRON ZR 技術(shù)是最新的綜合直接還原技術(shù), 由 HYL 和達(dá)涅利開發(fā),可以顯著降低 CO2 排放,見下文所述。
在這個(gè)裝置中,通過將各種工藝氣體直接送入反應(yīng)器中 ,向反應(yīng)器入口輸送氧氣,還原氣體可以在還原反應(yīng)器中現(xiàn)場”制備。利用這種方式,在豎爐內(nèi)精煉鐵的催化作用在還原過程達(dá)到最高效率。 在此基礎(chǔ)之上,大多數(shù)天然氣 (NG)成分都被用到了冶煉中,只有很小的一部分被轉(zhuǎn)換用以滿足加熱器中的燃料需求。
當(dāng)DR 反應(yīng)器和外部催化轉(zhuǎn)換器時(shí),CO2 以不經(jīng)處理的方式 從轉(zhuǎn)換器的煙道中排放出去,這與沒有轉(zhuǎn)換器的工藝氣體配置相反。和其他技術(shù)相比,配備轉(zhuǎn)換器和不配備轉(zhuǎn)換器的 ENERGIRON DR 工藝共有的主要優(yōu)勢是還原回路擁有一套 CO2 清除系統(tǒng)。
實(shí)際上,這種工藝固有的一個(gè)特點(diǎn)是 能夠選擇性地去除還原過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品—水(H2O)和CO2(CO2),而這同時(shí)也能降低對環(huán)境的影響。頂部的氣體洗滌裝置可以將水消除掉 ,而CO2 清除系統(tǒng)可以將 45% 的 CO2 收集起來。值得注意的是CO2 清除系統(tǒng)也可以 100% 消除回收的工藝氣體中所包含的硫。
裝置的工作壓力為 6-8巴,因此化學(xué)過程對 CO2 的選擇性清除效率非常高。通過選擇性消 除H2O和CO2 兩種氧化劑,還原氣體(H2和CO)得到回收,重新回到 DR反應(yīng)器中,從而能夠優(yōu)化工藝氣體成分,節(jié)省 70-75% 的總能量。 而未配置轉(zhuǎn)換器的 ENERGIRON DR 工廠中,只有 30% 的碳作為煙道氣從工 藝氣體加熱器的煙道中排除,每生產(chǎn)一噸 DRI 能選擇性去除約 70 kg C(或250kgCO2)。
4.0 關(guān)于 CO2 排放技術(shù)的最后一點(diǎn)考慮
下圖 顯示的是傳統(tǒng)(BF-BOF)和現(xiàn)代(DRP-EAF)聯(lián)合鋼廠的 CO2 排放。
對于 DRP-EAF 工藝來說,CO2 排放受兩種配置的影響:
ENERGIRON ZR(未配置轉(zhuǎn)換器)— 天然氣基
ENERGIRON ZR(配置轉(zhuǎn)換器)— 合成煤氣(來自于煤)基
顯然, BF-BOF 工藝和 DR-EAF 工藝之間的 CO2 排放有著明顯的區(qū)別,造成這種差別的原因只是因?yàn)樗麄兪褂昧瞬煌闹魅剂稀?nbsp;
ENERGIRON DR 工廠擁有的優(yōu)勢是生產(chǎn)過程中將排放的部分 CO2選擇性的清除,并且這部分CO2 被投入到商 業(yè)應(yīng)用中或易地封存起來(如油井中),進(jìn)而大幅度減少溫室氣體GHG的排放。通過DRP–EAF 煉鋼工藝的排放的 CO2 僅為 BF-BOF 煉鋼工藝 CO2 排放量的 40%??紤]到 ENERGIRON DRP-EAF 工 藝對 CO2 的選擇性清除,這種工藝的CO2 排放量將被進(jìn)一步降低到 BF-BOFCO2 排放量的 26%。
ENERGIRON 直接還原技術(shù)包含一項(xiàng)吸收 CO2 專利工藝,這項(xiàng)工藝能讓進(jìn)入生產(chǎn)過程的總碳 量在不經(jīng)選擇的情況下,將通過煙道氣 排出碳量控制在總碳量的 30% 之內(nèi)。
上方圖表顯示的 CO2 排放量 不言自明。這項(xiàng)能夠減少 55% CO2 排放量的 技術(shù)將是未來聯(lián)合煉鋼產(chǎn)業(yè)的技術(shù)配置, 將能夠幫助鋼廠達(dá)到 1990 年《京都議定書》規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),減少溫室氣體 排放(GHG)。 和傳統(tǒng)的 BF-BOF 工藝相比,ENERGIRON DRP-EAF 聯(lián)合煉鋼工藝是減少和控制 CO2 排放量的最佳技術(shù)。在天然 氣太 貴或 無法供 應(yīng)的 地方 ,可以 用煤 作為 還原劑 的 ENERGIRON
直接還原工藝成為市場上一種理想的替代方案。
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