Новые перспективы использования доменного газа

Доменный газ - ценное сырье или опасный отход? Ответ прост - и то, и другое. Эффективное использование доменного газа - ключ к устойчивому развитию металлургии. Новейшие технологии позволяют превратить побочный продукт в экологичное топливо и сырье для химической промышленности.

Что такое доменный газ и откуда он берется

Доменный газ - это газообразный продукт, образующийся в процессе выплавки чугуна в доменных печах. Он представляет собой смесь различных газов и является побочным результатом металлургического производства.

Образование доменного газа происходит следующим образом. В доменной печи при высоких температурах (до 2000°С) протекают реакции восстановления железа из его оксидов. При этом часть углерода, поступающего с коксом, сгорает не полностью и образуется ряд газообразных веществ.

Основными компонентами доменного газа являются:

  • углекислый газ CO2 - 12-20%
  • угарный газ CO - 20-30%
  • водород H2 - 1-4%
  • азот N2 - 55-58%

Кроме того, в небольших количествах присутствует метан CH4. Физические свойства газа - плотность 1,25-1,37 кг/м3, теплота сгорания 3,6-4,6 МДж/м3.

Как используется доменный газ сегодня

В настоящее время доменный газ находит применение на самих металлургических предприятиях в качестве топлива. Основными его потребителями являются:

  • доменные печи (нагрев воздуха в воздухонагревателях);
  • коксовые батареи;
  • прокатные станы (нагрев методических печей).

Однако использование доменного газа имеет ряд недостатков:

  • низкая калорийность по сравнению с природным газом;
  • нестабильный состав и параметры в зависимости от режима работы доменных печей.

Для повышения эффективности применяют обогащение доменного газа кислородом, а также смешивание с другими газами (например, коксовым). К примеру, на НЛМК внедрили цифровой сервис для оптимизации использования доменного и природного газа, что позволило добиться экономии последнего.

Инженер у труб

Очистка и обезвреживание доменного газа

Помимо горючих компонентов, доменный газ содержит значительное количество пыли, которая выносится из печи вместе с газом. Концентрация пыли может достигать 25-30 г/м3.

Очистка газа осуществляется в несколько стадий:

  1. сухая очистка в пылеуловителях;
  2. мокрая очистка в скрубберах с использованием воды;
  3. дополнительная фильтрация перед подачей потребителям.

Пыль, содержащаяся в доменном газе, может приводить к взрывам. Для снижения взрывоопасности газ разбавляют водяным паром или азотом. Кроме того, доменный газ чрезвычайно токсичен из-за высокой концентрации оксида углерода.

Перспективные направления применения

В последнее время активно разрабатываются новые перспективные направления использования доменного газа, помимо применения в качестве топлива на металлургических предприятиях.

Одним из таких направлений является производство синтез-газа методом паровой конверсии доменного газа. Синтез-газ может использоваться для получения ценных химических продуктов, а также как экологичное топливо.

Еще одна перспективная технология - получение водорода из доменного газа для использования в топливных элементах. Водород является экологически чистым энергоносителем и востребован во многих отраслях промышленности.

Кроме того, очищенный доменный газ может служить сырьем для производства метанола, аммиака и других важных химических веществ.

Башня завода

Выработка электроэнергии

Еще одно перспективное применение доменного газа - использование в газотурбинных и парогазовых установках для выработки электроэнергии. Это позволяет не только обеспечить предприятие дополнительной энергией, но и получить прибыль от продажи излишков электроэнергии в сеть.

Например, на Нижнетагильском меткомбинате газотурбинная электростанция мощностью 16 МВт, работающая на доменном газе, вырабатывает до 130 млн кВт*ч электроэнергии в год.

Улучшение экологических показателей

Эффективное использование доменного газа вместо сжигания позволяет значительно улучшить экологические показатели металлургических предприятий.

Во-первых, сокращаются прямые выбросы парниковых газов (CO2, CH4) в атмосферу. Во-вторых, уменьшается потребность в добыче и использовании природного газа. Например, на одном из комбинатов благодаря оптимизации удалось сэкономить более 2 млн м3 природного газа в год.

Кроме того, более эффективное использование доменного газа повышает общую энергоэффективность металлургического производства.

Экономические аспекты

Внедрение передовых технологий использования доменного газа имеет важное экономическое значение.

Во-первых, рациональное применение газа снижает себестоимость основной металлургической продукции за счет экономии топливно-энергетических ресурсов.

Во-вторых, появляется возможность получать дополнительную прибыль от реализации синтез-газа, водорода, электроэнергии, произведенных из доменного газа.

В-третьих, использование собственного доменного газа сокращает затраты на покупку природного газа. На одном предприятии экономия составила около 14 млн долларов в год.

Безусловно, внедрение новых технологий требует начальных инвестиций. Однако их окупаемость, как правило, не превышает 5 лет, что делает такие проекты весьма привлекательными.

Статья закончилась. Вопросы остались?
Комментарии 0
Подписаться
Я хочу получать
Правила публикации
Редактирование комментария возможно в течении пяти минут после его создания, либо до момента появления ответа на данный комментарий.