[go: up one dir, main page]

RU2569105C2 - Method of treatment of flue gas containing carbon dioxide - Google Patents

Method of treatment of flue gas containing carbon dioxide Download PDF

Info

Publication number
RU2569105C2
RU2569105C2 RU2013137756/03A RU2013137756A RU2569105C2 RU 2569105 C2 RU2569105 C2 RU 2569105C2 RU 2013137756/03 A RU2013137756/03 A RU 2013137756/03A RU 2013137756 A RU2013137756 A RU 2013137756A RU 2569105 C2 RU2569105 C2 RU 2569105C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
carbon dioxide
exhaust gas
hydrocarbon
flue gas
Prior art date
Application number
RU2013137756/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013137756A (en
Inventor
Манфред БАЛЬДАУФ
Томас МАЧУЛЛАТ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2013137756A publication Critical patent/RU2013137756A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569105C2 publication Critical patent/RU2569105C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J1/00Production of fuel gases by carburetting air or other gases without pyrolysis
    • C10J1/20Carburetting gases other than air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/08Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases using flares, e.g. in stacks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00Pretreatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00Waste heat recuperation
    • F23G2206/20Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
    • F23G2206/203Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with a power/heat generating installation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00Control
    • F23G2207/60Additives supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2217/00Intercepting solids
    • F23J2217/10Intercepting solids by filters
    • F23J2217/102Intercepting solids by filters electrostatic
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32Direct CO2 mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to the method of treatment of flue gas containing carbon dioxide and is used at starting and stopping of the converter. Hydrocarbon containing gas is supplied to flue gas, and carbon dioxide of flue gas reacts with hydrocarbon and, at least, partially is transformed into carbon monoxide and hydrogen, while the content of carbon dioxide in flue gas is monitored by the gas sensor for control of supply of hydrocarbon containing gas. Hydrocarbon containing gas is supplied when the content of carbon dioxide in flue gas exceeds the preset value. Flue gas together with the mix "monoxide carbon/hydrogen" is used in additional process of burning. The adjusting ring for prevention of air suction through loose parts is provided in the converter.
EFFECT: possibility of removal of carbon dioxide from flue gas and its use in combustible gas.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способу обработки отходящего газа, содержащего диоксид углерода, согласно пункту 1 формулы изобретения.The invention relates to a method for treating exhaust gas containing carbon dioxide according to paragraph 1 of the claims.

В промышленных процессах, в частности при производстве стали, часто образуются горячие отходящие газы, которые имеют высокое содержание CO2. Это встречается, например, при эксплуатации так называемого конвертера (BOF=Basic Oxygen Furnace - кислородный конвертер). При этом горячие отходящие газы выходят с температурой примерно 1700°C. Отходящее тепло частично используется в паровом котле. Остальное тепло отбирается в испарительном охладителе. Затем отходящие газы путем фильтрации очищаются от частиц пыли. Для прохождения через фильтровальную установку температура отходящего газа не должна превышать 180°C.In industrial processes, in particular in the production of steel, hot exhaust gases that have a high CO 2 content are often formed. This occurs, for example, when operating the so-called converter (BOF = Basic Oxygen Furnace - oxygen converter). In this case, hot exhaust gases exit at a temperature of approximately 1700 ° C. The waste heat is partially used in a steam boiler. The rest of the heat is taken out in the evaporative cooler. Then the exhaust gases by filtration are cleaned from dust particles. To pass through the filter unit, the temperature of the exhaust gas must not exceed 180 ° C.

Отходящий газ, скапливающийся, в частности, в конвертере, имеет на многих стадиях процесса высокое содержание диоксида углерода (CO2). Этот диоксид углерода при попадании в окружающую среду вызывает так называемый парниковый эффект.The waste gas that accumulates, in particular in the converter, has a high content of carbon dioxide (CO 2 ) at many stages of the process. This carbon dioxide when it enters the environment causes the so-called greenhouse effect.

В соответствии с этим задача изобретения состоит в том, чтобы разработать способ обработки содержащего диоксид углерода отходящего газа, посредством которого можно снизить долю диоксида углерода, попадающего в верхние слои атмосферы.Accordingly, it is an object of the invention to provide a process for treating carbon dioxide-containing offgas through which the proportion of carbon dioxide entering the upper atmosphere can be reduced.

Эта задача решена способом с отличительными признаками согласно п.1 формулы изобретения.This problem is solved by a method with distinctive features according to claim 1.

В соответствии с предлагаемым изобретением способом обработки отходящего газа, содержащего диоксид углерода, в отходящий газ подают газ, содержащий углеводороды. Этот углеводородсодержащий газ по меньшей мере частично химически реагирует с диоксидом углерода из отходящего газа, образуя продукты реакции моноксид углерода (CO) и водород (H2). Отходящий газ, который содержит смесь моноксид углерода/водород в подходящей концентрации, применяют в дополнительном процессе горения. До этого он может при необходимости где-то временно храниться. Этот дополнительный процесс горения может, но не обязательно должен, быть неизбежным компонентом способа, в котором аккумулируется обработанный отходящий газ.In accordance with the invention, a method for treating exhaust gas containing carbon dioxide, a gas containing hydrocarbons is supplied to the exhaust gas. This hydrocarbon-containing gas at least partially chemically reacts with carbon dioxide from the exhaust gas, forming the reaction products carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). Exhaust gas, which contains a mixture of carbon monoxide / hydrogen in a suitable concentration, is used in an additional combustion process. Prior to this, it may, if necessary, be temporarily stored somewhere. This additional combustion process may, but does not have to, be an inevitable component of the method in which the treated off-gas is accumulated.

Смесь моноксид углерода/водород (далее упрощенно называемая горючим газом) в предпочтительном варианте осуществления имеет более высокую теплотворную способность, чем введенный углеводородсодержащий газ (далее называемый газом риформинга). Это, в свою очередь, означает, что реакция, идущая между газом риформинга и диоксидом углерода, является эндотермической реакцией, то есть реакцией, которая отбирает тепло из окружающей среды.The carbon monoxide / hydrogen mixture (hereinafter simply referred to as combustible gas) in a preferred embodiment has a higher calorific value than the introduced hydrocarbon-containing gas (hereinafter referred to as reforming gas). This, in turn, means that the reaction between the reforming gas and carbon dioxide is an endothermic reaction, that is, a reaction that removes heat from the environment.

Таким образом, благодаря изобретению существенная часть экологически вредного диоксида углерода удаляется из отходящего газа и может в преобразованной форме подаваться в качестве горючего газа на следующий процесс горения. При этом тепловая энергия отходящего газа превращается в химическую энергию образованного горючего газа.Thus, thanks to the invention, a substantial part of the environmentally harmful carbon dioxide is removed from the exhaust gas and can be supplied in a converted form as combustible gas to the next combustion process. In this case, the thermal energy of the exhaust gas is converted into the chemical energy of the generated combustible gas.

Оказалось целесообразным использовать метан в качестве углеводородсодержащего газа риформинга, в частности, в виде природного газа. При этом начинается сильно эндотермическая реакция для рекуперации диоксида углерода, которая ведет к образованию моноксида углерода и водорода.It turned out to be advisable to use methane as a hydrocarbon reforming gas, in particular in the form of natural gas. In this case, a strongly endothermic reaction begins for the recovery of carbon dioxide, which leads to the formation of carbon monoxide and hydrogen.

Предпочтительно, способ согласно изобретению применяется в производстве стали, так как при получении стали часто образуется содержащий много диоксида углерода отходящий газ с высокой температурой. В частности, отходящий газ конвертера для производства стали подходит для обработки способом согласно изобретению. Конвертер в производстве стали служит для снижения содержания углерода в жидком чугуне.Preferably, the method according to the invention is used in the manufacture of steel, since high temperature-containing off-gas is often generated in the preparation of steel. In particular, the exhaust gas from the steelmaking converter is suitable for processing by the method according to the invention. The converter in the production of steel serves to reduce the carbon content in liquid iron.

В одном варианте осуществления изобретения в отходящий газ можно, помимо газа риформинга, добавлять также воду, предпочтительно в форме пара. Подвод дополнительной воды изменяет отношение моноксида углерода к водороду, что целесообразно при различных применениях в качестве горючего газа.In one embodiment of the invention, in addition to the reforming gas, water can also be added to the exhaust gas, preferably in the form of steam. The supply of additional water changes the ratio of carbon monoxide to hydrogen, which is advisable in various applications as a combustible gas.

Так как содержание углерода в отходящем газе не в каждый момент времени процесса постоянно, отходящий газ целесообразно контролировать. В частности, введя газовый датчик, можно отслеживать содержание диоксида углерода в отходящем газе и в соответствии с этим регулировать введение газа риформинга.Since the carbon content in the exhaust gas is not constant at every instant of the process time, it is advisable to control the exhaust gas. In particular, by introducing a gas sensor, it is possible to monitor the carbon dioxide content in the exhaust gas and, accordingly, to regulate the introduction of reforming gas.

Может быть также целесообразным установить на конвертере регулировочное кольцо, которое во многих обычных установках уже имеется и которое снижает подсос воздуха через неплотности, то есть нежелательного окружающего воздуха, чтобы тем самым никакая дополнительная реакция между кислородом и газом риформинга не могла иметь места.It may also be advisable to install an adjusting ring on the converter, which is already available in many conventional installations and which reduces air leakage through leaks, i.e. undesired ambient air, so that no additional reaction between the oxygen and the reforming gas can take place.

Горючий газ может, кроме того, временно храниться в (предпочтительно) уже имеющемся газовом резервуаре. Далее, горючий газ может применяться в различных дальнейших процессах, в частности, в сталеплавильной промышленности. Он может применяться, например, для производства электроэнергии на электростанции или для образования технологического пара (при необходимости в комбинации с производством электроэнергии). Кроме того, горючий газ может использоваться для предварительного нагрева слябов, болванок и слитков в элеваторной печи или методической печи и в горелках. Это справедливо, например, для сушки и нагрева ковшей, для нагревательных участков или для распределителей в установках непрерывной разливки.Combustible gas may also be temporarily stored in an (preferably) existing gas reservoir. Further, combustible gas can be used in various further processes, in particular in the steel industry. It can be used, for example, for the production of electricity at a power plant or for the formation of process steam (if necessary in combination with electricity production). In addition, combustible gas can be used to preheat slabs, ingots and ingots in an elevator furnace or in a method furnace and in burners. This is true, for example, for drying and heating ladles, for heating sections or for dispensers in continuous casting plants.

Следующие выгодные варианты осуществления и отличительные признаки изобретения подробнее поясняются на следующих фигурах.The following advantageous embodiments and features of the invention are explained in more detail in the following figures.

При этом показано:It is shown:

фиг. 1: схематическое изображение отдельного этапа способа при обработке отходящего газа из конвертера,FIG. 1: a schematic illustration of a separate step of the method when processing exhaust gas from a converter,

фиг. 2: блок-схема процесса изначальной обработки отходящего газа в сталеплавильной промышленности, согласно уровню техники, иFIG. 2: a flowchart of an initial off-gas treatment process in the steel industry according to the prior art, and

фиг. 3: блок-схема процесса согласно фиг. 2 с дополнительным риформингом отходящего газа.FIG. 3: flowchart of the process of FIG. 2 with additional exhaust gas reforming.

Далее способ обработки отходящего газа будет пояснен, согласно фиг. 1, на примере конвертера, применяющегося при производстве стали. Конвертер 4 служит для того, чтобы удалять избыточный углерод из расплавленного чугуна. Для этого в чугун вводится кислород, и углерод, который находится в жидком чугуне, окисляется до диоксида углерода. Поэтому отходящий газ 2 конвертера 4 содержит существенную долю диоксида углерода.Next, the exhaust gas treatment method will be explained according to FIG. 1, using an example of a converter used in the production of steel. Converter 4 serves to remove excess carbon from molten iron. To do this, oxygen is introduced into the cast iron, and the carbon that is in the molten cast iron is oxidized to carbon dioxide. Therefore, the exhaust gas 2 of the converter 4 contains a substantial proportion of carbon dioxide.

Содержание диоксида углерода в отходящем газе конвертера зависит от его рабочих параметров. В зависимости от подвода кислорода и рабочей температуры содержание диоксида углерода по отношению кмоноксиду углерода в отходящем газе 2 подвержено колебаниям. Отходящий газ 2 течет в канал отходящего газа и там проверяется зондом 3 на содержание в нем диоксида углерода. Если содержание диоксида углерода выше заранее заданного порогового уровня, то по подающий линии 6 газ риформинга 5 проводится в канал 11 отходящего газа. Газ риформинга 5, в качестве которого может применяться, например, природный газ с высоким содержанием метана, по меньшей мере частично реагирует с диоксидом углерода из отходящего газа согласно следующему уравнению реакции (сухой риформинг 7, ср. фиг. 3)The carbon dioxide content in the exhaust gas of the converter depends on its operating parameters. Depending on the oxygen supply and the operating temperature, the content of carbon dioxide in relation to carbon monoxide in the exhaust gas 2 is subject to fluctuations. The off-gas 2 flows into the off-gas channel and there is checked by the probe 3 for the content of carbon dioxide in it. If the carbon dioxide content is above a predetermined threshold level, then reforming gas 5 is fed through the supply line 6 to the exhaust gas channel 11. Reforming gas 5, which can be used, for example, natural gas with a high methane content, at least partially reacts with carbon dioxide from the exhaust gas according to the following reaction equation (dry reforming 7, cf. FIG. 3)

CH4+CO2->2CO+2H2 CH 4 + CO 2 -> 2CO + 2H 2 ΔH=+250 кДж/мольΔH = + 250 kJ / mol

Эта реакция является эндотермической, на один моль отбирается 250 кДж тепловой энергии из окружающей среды, то есть из отходящего газа 2. Таким образом, тепловая энергия в результате реакции преобразуется и аккумулируется в образованном горючем газе 7 (CO+H2, называемый также синтез-газом) как химическая энергия. Таким образом, тепловая энергия превращается в химическую энергию, так как горючий газ 9, образующийся согласно уравнению 1, имеет более высокую теплотворную способность, чем использовавшийся первоначально газ риформинга (метан).This reaction is endothermic, 250 kJ of thermal energy from the environment, that is, from the exhaust gas 2, is taken per mole. Thus, the thermal energy as a result of the reaction is converted and accumulated in the generated combustible gas 7 (CO + H 2 , also called synthesis gas) as chemical energy. Thus, thermal energy is converted into chemical energy, since the combustible gas 9 generated according to equation 1 has a higher calorific value than the reforming gas (methane) originally used.

Частные значения теплоты сгорания для исходных веществ и продуктов следующие:Particular values of the calorific value for the starting materials and products are as follows:

CH4: 55,5 МДж/кг=888 МДж/кмольCH 4 : 55.5 MJ / kg = 888 MJ / kmol

CO: 10,1 МДж/кг=283 МДж/кмольCO: 10.1 MJ / kg = 283 MJ / kmol

H2: 143 МДж/кг=286 МДж/кмольH 2 : 143 MJ / kg = 286 MJ / kmol

Теплотворная способность смеси, состоящей из 2 молей моноксида углерода и 2 молей H2, выше теплоты сгорания одного моля CH4 (метан), из которого образуется горючий газ 7, на вышеназванную энтальпию реакции 250 кДж/моль. Повышение теплотворной способности составляет тем самым 28% от вносимой теплотворной способности метана (250 кДж/моль: 888 кДж/моль).The calorific value of a mixture of 2 moles of carbon monoxide and 2 moles of H 2 is higher than the calorific value of one mole of CH 4 (methane), from which combustible gas 7 is formed, for the above reaction enthalpy of 250 kJ / mol. The increase in calorific value is thus 28% of the introduced calorific value of methane (250 kJ / mol: 888 kJ / mol).

В зависимости от применения горючего газа 7 может иметь смысл сдвинуть отношение CO:H2 в пользу водорода. В этом случае вводят также воду (предпочтительно в форме пара) при необходимости в линию 6 подачи газа риформинга. Тем самым возможна экзотермическая реакция сдвига CODepending on the use of the combustible gas 7, it may make sense to shift the CO: H 2 ratio in favor of hydrogen. In this case, water is also introduced (preferably in the form of steam), if necessary, into the reforming gas supply line 6. Thus, an exothermic CO shear reaction is possible.

H2O+CO->CO2+H2 H 2 O + CO-> CO 2 + H 2 ΔH=H-42 кДж/мольΔH = H-42 kJ / mol

вследствие чего изменяется отношение H2 к CO. Хотя из-за этого аккумулируется меньше отходящего тепла (так как здесь речь идет о экзотермической реакции), но достигается более высокое содержание H2 в горючем газе 7, что в некоторых процессах горения выгодно. Это соответствует, в частности, случаю, когда в этих процессах горения теплоперенос происходит посредством излучения, а не конвекцией. В результате сгорания H2 в отходящем газе получается повышенное содержание воды, которая благодаря ее широкому диапазону излучения благоприятствует теплопереносу.as a result, the ratio of H 2 to CO changes. Although less waste heat is accumulated because of this (since this is an exothermic reaction), a higher content of H 2 in the combustible gas 7 is achieved, which is beneficial in some combustion processes. This corresponds, in particular, to the case when heat transfer occurs in these combustion processes through radiation, rather than convection. As a result of the combustion of H 2 in the exhaust gas, an increased water content is obtained, which, due to its wide range of radiation, favors heat transfer.

В настоящем примере конвертера, в частности конвертера с регулировочным кольцом 13, эту конверсионную обработку отходящего газа 2 диоксидом углерода разумно использовать в двух разных технологических режимах процесса риформинга. С одной стороны, это случай так называемых фаз пуска и останова, на которых отходящий газ до сих пор никогда не использовался, так как содержание CO2 в отходящем газе слишком высокое, а содержание CO слишком низкое. В результате описанного сухого риформинга получается полезный горючий газ согласно уравнению 1 с достаточной теплотворной способностью, который еще будет описан подробнее в отношении дальнейшего хода процесса и который может храниться в газохранилище.In the present example of a converter, in particular a converter with an adjusting ring 13, it is reasonable to use this conversion treatment of flue gas 2 with carbon dioxide in two different technological modes of the reforming process. On the one hand, this is the case of the so-called start-up and shutdown phases, in which the exhaust gas has never been used so far, since the CO 2 content in the exhaust gas is too high and the CO content is too low. As a result of the described dry reforming, a useful combustible gas is obtained according to equation 1 with sufficient calorific value, which will be described in more detail with respect to the further course of the process and which can be stored in the gas storage.

С другой стороны, сухой риформинг может также применяться, чтобы еще больше повысить теплотворную способность газа, обогащенного CO, который и так собирают согласно уровню техники, если этот газ с высоким содержанием горючих компонентов должен смешиваться с низкокалорийными газами с других участков сталеплавильного производства, и смесь для дальнейших процессов горения не обладает достаточной теплотворной способностью.On the other hand, dry reforming can also be used to further increase the calorific value of a gas enriched in CO, which is already collected according to the prior art, if this gas with a high content of combustible components is to be mixed with low-calorie gases from other steelmaking sites, and the mixture for further combustion processes does not have sufficient calorific value.

Применение регулировочного кольца 13 целесообразно, чтобы избежать подсоса воздуха через неплотности, что могло бы привести к сжиганию метана или природного газа, то есть газа риформинга 7, вместо осуществления описанного риформинга согласно уравнению 1. Кроме того, высокое содержание азота в воздухе привело бы к разбавлению конвертерного газа и горючего газа.The use of the adjusting ring 13 is advisable to avoid air leakage through leaks, which could lead to the burning of methane or natural gas, that is, reforming gas 7, instead of the described reforming according to equation 1. In addition, a high nitrogen content in the air would lead to dilution converter gas and combustible gas.

После процесса риформинга отходящий газ охлаждается в паровом котле 8, при этом там образуется пар, который в свою очередь можно использовать для производства электроэнергии.After the reforming process, the exhaust gas is cooled in a steam boiler 8, while steam is formed there, which in turn can be used to generate electricity.

Далее следует грубое обеспыливание 10 отходящего газа 2, который проводится дальше в испарительный охладитель 12. Этот испарительный охладитель 12 необходим, так как для следующей сухой электрофильтрации 14, на которой из отходящего газа 2 удаляется оставшаяся тонкая пыль, отходящий газ должен иметь температуру не выше 180°C. После отделения тонкой пыли отходящий газ 2 через газодувку 10 или сжигается на факельной трубе 18, или после дальнейшего охлаждения проводится в газоохладитель 20 газового резервуара 22.This is followed by a coarse dedusting 10 of the exhaust gas 2, which is carried out further to the evaporative cooler 12. This evaporative cooler 12 is necessary, since for the next dry electrostatic precipitation 14, on which the remaining fine dust is removed from the exhaust gas 2, the exhaust gas must have a temperature of no higher than 180 ° C. After separating the fine dust, the exhaust gas 2 through the gas blower 10 is either burned on the flare pipe 18, or after further cooling is carried out in the gas cooler 20 of the gas tank 22.

Ответ на вопрос, будут ли горючие компоненты отходящего газа 2 сжигаться на факельной трубе или высококалорийный отходящий газ со смесью СО-Н2 будет храниться как горючий газ 9 в газовом резервуаре 22, зависит от содержания диоксида углерода в отходящем газе 2. Описанный риформинг отходящего газа 2 газом риформинга метаном ведет при подходящем управлении риформинга, например, с помощью датчика 3, к тому, что содержание смеси СО-Н2 в отходящем газе после фильтрации так высоко, что максимальную долю отходящего газа, соответственно моноксида углерода и водорода, можно хранить в газовом резервуаре 22 и использовать дальше как горючий газ 9. Сжигание на факеле 18 отходящего газа в результате этих мер снижено до очень малой доли в сравнении с уровнем техники.The answer to the question whether the combustible components of the off-gas 2 will be burned on a flare pipe or whether the high-calorific off-gas with a CO-H 2 mixture will be stored as combustible gas 9 in the gas reservoir 22 depends on the carbon dioxide content in the off-gas 2. The described reforming of the off-gas 2 with methane reforming gas, with a suitable reforming control, for example by means of a sensor 3, to ensure that the content of the CO-H 2 mixture in the exhaust gas after filtration is so high that the maximum proportion of exhaust gas or carbon monoxide hydrogen and hydrogen can be stored in the gas tank 22 and used further as combustible gas 9. The flaring of the exhaust gas 18 as a result of these measures is reduced to a very small fraction in comparison with the prior art.

На фиг. 2 и 3 еще раз схематически посредством блок-схемы показана разница между способом обработки отходящего газа конвертера согласно уровню техники для и описываемым здесь способом.In FIG. 2 and 3 again, schematically, by means of a flowchart, the difference between the method of processing the exhaust gas of the converter according to the prior art for and the method described herein is shown.

На фиг. 2 (способ согласно уровню техники) в самой левой части находится участок процесса, на котором образуется содержащий CO2 отходящий газ, здесь показанный на примере конвертера 4′, в котором образуется отходящий газ 2. Содержащий диоксид углерода отходящий газ 2 охлаждается в паровом котле 8′ , причем образуется пар для дальнейшего применения. За ним идет испарительный охладитель 12′ , в котором образуется отходящее тепло Q1, которое в этом случае больше не используется. Далее следует сухой электрофильтр 14′ , причем затем в зависимости от содержания диоксида углерода в отходящем газе 2 он или сжигается на факельной трубе 18′ , или хранится в газовом резервуаре 22′ для дальнейшего применения как горючий газ 9.In FIG. 2 (the method according to the prior art), on the left side there is a process section on which CO 2 -containing exhaust gas is generated, shown here as an example of a converter 4 ′ in which the off-gas 2 is generated. The carbon dioxide-containing exhaust gas 2 is cooled in a steam boiler 8 ′, And steam is formed for further use. Behind it is an evaporative cooler 12 ′, in which waste heat Q1 is generated, which in this case is no longer used. This is followed by a dry electrostatic precipitator 14 ′, and then, depending on the content of carbon dioxide in the exhaust gas 2, it is either burned on a flare pipe 18 ′ or stored in a gas tank 22 ′ for further use as combustible gas 9.

Способ, описываемый здесь согласно фиг. 3, отличается от способа уровня техники, представленного на фиг. 2, тем, что между конвертером 4 и парогенератором 8 протекает процесс риформинга 7 в форме сухого риформинга, при этом по подающей линии 6 в процесс подводится газ 5 риформинга, который, как описано уравнением 1, обрабатывает отходящий газ 2.The method described here in accordance with FIG. 3 differs from the prior art method illustrated in FIG. 2, in that a reforming process 7 takes place between the converter 4 and the steam generator 8 in the form of dry reforming, while reforming gas 5 is supplied to the process via a supply line 6, which, as described by equation 1, processes the exhaust gas 2.

Оба способа, помимо описанного введения сухого риформинга 7, отличаются, кроме того, тем, что количество тепла Q2, отобранное в испарительном охладителе 12, меньше, чем количество тепла Q1 из испарительного охладителя 12 согласно фиг. 2, и тем, что количество m2 газа 2, который сжигается в факельной трубе 18, меньше, чем количество m1, которое сжигается в факельной трубе 18' согласно уровню техники.Both methods, in addition to the described introduction of dry reforming 7, are also distinguished by the fact that the amount of heat Q2 taken in the evaporative cooler 12 is less than the amount of heat Q1 from the evaporative cooler 12 according to FIG. 2, and the fact that the amount m2 of gas 2 that is burned in the flare pipe 18 is less than the amount m1 that is burned in the flare pipe 18 'according to the prior art.

Так как смесь горючего газа может повторно использоваться в подходящих установках сталеплавильного завода, производственные стадии, в которых согласно уровню техники дожигание проводится в факеле 18, уменьшаются или сокращаются. Таким образом, внутренняя энергия горючих компонентов отходящего газа вместе с образованным горючим газом используется выгодным образом с аккумуляцией отходящего тепла. Благодаря сокращению времени работы факела удлиняется время сбора газа и снижаются выбросы диоксида углерода из конвертера или через факел.Since the combustible gas mixture can be reused in suitable plants in the steel mill, the production stages in which, after the prior art, the afterburning is carried out in the flare 18, are reduced or reduced. Thus, the internal energy of the combustible components of the exhaust gas together with the generated combustible gas is used in an advantageous manner with the accumulation of waste heat. Due to the reduction of the torch operation time, the gas collection time is extended and carbon dioxide emissions from the converter or through the torch are reduced.

Claims (6)

1. Способ обработки содержащего диоксид углерода отходящего газа (2), который образуется в процессе производства стали в конвертере (4) при удалении избыточного углерода из расплавленного чугуна, причем в отходящий газ подводят углеводородсодержащий газ (5), и диоксид углерода отходящего газа при взаимодействии с углеводородом по меньшей мере частично превращается в моноксид углерода и водород, и отходящий газ вместе со смесью (9) моноксид углерода/водород применяется затем в процессе горения, отличающийся тем, что в конвертере (4) предусмотрено регулировочное кольцо для предотвращения подсоса воздуха через неплотности, и что содержание диоксида углерода в отходящем газе контролируется газовым датчиком для управления подачей углеводородсодержащего газа (5), и углеводородсодержащий газ подводят в отходящий газ, когда содержание диоксида углерода в отходящем газе оказывается выше заранее заданного порогового уровня,
и при этом углеводородсодержащий газ подается в конвертер в процессе пуска и/или процессе останова.
1. A method of processing carbon dioxide-containing off-gas (2), which is formed during the production of steel in a converter (4) by removing excess carbon from molten iron, and hydrocarbon-containing gas (5) is introduced into the off-gas, and off-gas carbon dioxide is reacted with hydrocarbon is at least partially converted to carbon monoxide and hydrogen, and the exhaust gas together with the mixture (9) carbon monoxide / hydrogen is then used in the combustion process, characterized in that in the converter (4) is provided An adjustment ring is provided to prevent air leakage through leaks, and that the carbon dioxide content in the exhaust gas is monitored by a gas sensor to control the supply of hydrocarbon-containing gas (5), and the hydrocarbon-containing gas is introduced into the exhaust gas when the carbon dioxide content in the exhaust gas is above a predetermined threshold level
and wherein the hydrocarbon-containing gas is supplied to the converter during the start-up and / or shutdown process.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диоксид углерода в отходящем газе вступает с углеводородсодержащим газом (7) в эндотермическую реакцию, и отходящий газ (2) в результате этой реакции охлаждается.2. The method according to p. 1, characterized in that the carbon dioxide in the exhaust gas enters with the hydrocarbon-containing gas (7) in an endothermic reaction, and the exhaust gas (2) is cooled as a result of this reaction. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что углеводородсодержащий газ (5) содержит метан.3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the hydrocarbon-containing gas (5) contains methane. 4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в отходящий газ (2) помимо углеводородсодержащего газа (5) подводят воду.4. The method according to p. 1 or 2, characterized in that in the exhaust gas (2) in addition to the hydrocarbon-containing gas (5), water is supplied. 5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что смесь (9) моноксидуглерода/водород временно хранится в газовом резервуаре.5. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the mixture (9) of carbon monoxide / hydrogen is temporarily stored in a gas tank. 6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что смесь (9) моноксид углерода/водород используется как горючий газ. 6. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the mixture (9) carbon monoxide / hydrogen is used as a combustible gas.
RU2013137756/03A 2011-01-13 2012-01-02 Method of treatment of flue gas containing carbon dioxide RU2569105C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011002612A DE102011002612A1 (en) 2011-01-13 2011-01-13 Process for treating a carbon dioxide-containing exhaust gas
DE102011002612.6 2011-01-13
PCT/EP2012/050015 WO2012095328A2 (en) 2011-01-13 2012-01-02 Method for treating a carbon dioxide-containing waste gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013137756A RU2013137756A (en) 2015-02-27
RU2569105C2 true RU2569105C2 (en) 2015-11-20

Family

ID=45478312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013137756/03A RU2569105C2 (en) 2011-01-13 2012-01-02 Method of treatment of flue gas containing carbon dioxide

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20140013665A1 (en)
EP (1) EP2659185A2 (en)
KR (1) KR20140020846A (en)
CN (1) CN103547863A (en)
BR (1) BR112013017844A2 (en)
DE (1) DE102011002612A1 (en)
RU (1) RU2569105C2 (en)
WO (1) WO2012095328A2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018219105A1 (en) * 2018-11-08 2020-05-14 Dürr Systems Ag Process for cleaning a raw gas stream and cleaning device
CN114196797A (en) * 2021-11-24 2022-03-18 中冶南方工程技术有限公司 Converter flue gas carbon dioxide recovery system and process
JP2023166946A (en) * 2022-05-10 2023-11-22 功 坂上 Methane collection processing system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2170135C2 (en) * 1995-06-06 2001-07-10 Бп Амоко Корпорейшн Catalytic system for processing of waste gas for reduction of blowouts of volatile chemical matters
US7452401B2 (en) * 2006-06-28 2008-11-18 Praxair Technology, Inc. Oxygen injection method
JP2010223573A (en) * 2009-02-27 2010-10-07 Jfe Steel Corp Method and apparatus for cooling exhaust gas generated from metallurgical furnace

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175779A (en) * 1978-01-18 1979-11-27 Foster Wheeler Energy Corporation Stress control collar
JPH0211715A (en) * 1988-06-30 1990-01-16 Kawasaki Steel Corp Method and apparatus for recovering exhaust gas in converter
JP3926917B2 (en) * 1998-03-17 2007-06-06 株式会社東芝 Combustion system
DE10012051A1 (en) * 2000-03-14 2001-09-20 Rudolf Jeschar Process for recovering heat in high temperature processes comprises reacting in a reformer a partial stream of gaseous or liquid fuel with a partial stream of hot combustion gases in an endothermic gasification reaction to form a fuel gas
EP1803922A4 (en) * 2004-07-28 2010-10-06 Nissan Motor Fuel supply system
JP2007147161A (en) * 2005-11-28 2007-06-14 Electric Power Dev Co Ltd Exhaust gas disposal method and apparatus for combustion apparatus
AU2009247197B8 (en) * 2008-05-16 2012-03-15 Jfe Steel Corporation Method for reforming exhaust gas generated from metallurgical furnace and apparatus therefor
JP5476792B2 (en) * 2008-05-16 2014-04-23 Jfeスチール株式会社 Method for reforming exhaust gas generated from metallurgical furnace, reformer, and method for producing reformed gas
DE102009030521A1 (en) * 2009-06-25 2010-12-30 Siemens Aktiengesellschaft Process for the use of waste heat of an industrial process, as well as apparatus and their use

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2170135C2 (en) * 1995-06-06 2001-07-10 Бп Амоко Корпорейшн Catalytic system for processing of waste gas for reduction of blowouts of volatile chemical matters
US7452401B2 (en) * 2006-06-28 2008-11-18 Praxair Technology, Inc. Oxygen injection method
JP2010223573A (en) * 2009-02-27 2010-10-07 Jfe Steel Corp Method and apparatus for cooling exhaust gas generated from metallurgical furnace

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011002612A1 (en) 2012-07-19
US20140013665A1 (en) 2014-01-16
CN103547863A (en) 2014-01-29
WO2012095328A2 (en) 2012-07-19
BR112013017844A2 (en) 2019-09-24
WO2012095328A3 (en) 2013-11-21
RU2013137756A (en) 2015-02-27
KR20140020846A (en) 2014-02-19
EP2659185A2 (en) 2013-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2757479C (en) Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas
US8506917B2 (en) Gas treatment method and apparatus for circulating fluidized-bed gasification system
RU2601981C2 (en) Method for treatment of waste gas containing carbon dioxide coming from the process of electrosmelting
RU2011125340A (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING RAW SYNTHESIS GAS
JP6366679B2 (en) Operation method of cement production plant
CA2729114C (en) Combustion of co and combustibles in steel furnace offgases
RU2012107479A (en) METHOD FOR RESTORING BASED ON REFORMING GAS WITH RECIRCULATION OF REDUCING GASES AND DECARBONIZING A PART OF THE EXHAUST GAS USED AS A FUEL GAS FOR REFORMING-GAS
JP2012523309A (en) Method and apparatus for treating an acid gas stream
RU2569105C2 (en) Method of treatment of flue gas containing carbon dioxide
JP6917266B2 (en) Gas refining system equipped with gas combustion treatment device, combustion treatment method, and gas combustion treatment device
US8771638B2 (en) Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas
JP2012031470A (en) Method of reforming exhaust gas generated from arc furnace, reforming device, and method of manufacturing reformed gas
EA028730B1 (en) Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas
RU2630118C1 (en) Method for processing of carbon-containing raw material in reactor with metal melt
RU2525012C2 (en) Application of converter gas for production of fuel
RU2637439C1 (en) Method for converter gases utilisation for hydrogen production
JP5569666B2 (en) Fuel gas reforming method
JPH11228974A (en) Method and apparatus for producing gas rich in hydrogen and carbon monoxide from refuse
JP2006110515A (en) Waste gasification reforming method

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160229

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180103