Αέριο Υψικαμίνων

Αέριο υψικαμίνων για την παραγωγή ενέργειας

Το αέριο υψικαμίνων είναι ένα αέριο το οποίο παράγεται σε διαφορετικούς τύπους υψικαμίνων κατά τη διάρκεια της παραγωγής μετάλλων. Τα υψηλά επίπεδα ενεργειακών απαιτήσεων και τα αυξανόμενα ενεργειακά κόστη παρουσιάζουν μια σημαντική πρόκληση για τη μεταλλουργική βιομηχανία. Κάποια αέρια υψικαμίνων, τα οποία παράγονται ως ελεύθερα υποπροϊόντα κατά τη διάρκεια των διαδικασιών παραγωγής λειτουργούν ως χρήσιμα καύσιμα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Πέρα από τα οικονομικά οφέλη, η χρήση αυτών των αερίων μειώνει τις βιομηχανικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και ελαχιστοποιεί την εξάρτηση από πόρους ορυκτών καυσίμων.

Αέρια προερχόμενα από Μεταλλουργικές Διεργασίες Παραγωγής

Οι μεταλλουργικές διεργασίες παραγωγής συνήθως παράγουν μεγάλες ποσότητες ειδικών αερίων. Για παράδειγμα, τα τρία διαφορετικά στάδια διεργασιών της παραγωγής χάλυβα παρέχουν διάφορους τύπους διαφορετικών αερίων, όπως: αέριο οπτάνθρακα, αέριο μετατροπέα και αέριο υψικαμίνων.

Σύσταση Αερίου Οπτάνθρακα, Αερίου Υψικαμίνων και Αερίου Μετατροπέα

Τύποι αερίων στην παραγωγή χάλυβα  Αέριο Oπτάνθρακα Αέριο Yψικαμίνων Αέριο Μετατροπέα
Πηγή Συστοιχίες καμίνων οπτανθρακοποίησης Υψικάμινος Μετατροπέας
Υλικό εισαγωγής Άνθρακας Οπτάνθρακας & σιδηρομετάλλευμα Χυτοσίδηρος
Προϊόν παραγωγής Οπτάνθρακας Χυτοσίδηρος Χάλυβας
Υδρογόνο % 50-70% 5%
Μεθάνιο % 25-30%
Μονοξείδιο του άνθρακα  % 20% 60%+
Κατώτερη θερμογόνος αξία kWh/Nm3 ~5.0 ~0.9 ~3

schematic-steel

Αέριο Oπτάνθρακα (κοκ)

Το αέριο οπτάνθρακα είναι ένα υποπροϊόν της βιομηχανικής παραγωγής οπτάνθρακα από άνθρακα, το οποίο παράγεται από την υψηλής θερμοκρασίας πυρολυτική απόσταξη άνθρακα οπτανθρακοποίησης. Το αέριο αυτό αποτελείται κυρίως από υδρογόνο (50-60%), μεθάνιο (15-50%), ένα μικρό ποσοστό μονοξειδίου του άνθρακα, άνθρακα και αζώτου. Με μια θερμογόνο αξία των 5 kWh/Nm3, το αέριο οπτάνθρακα αποτελεί ένα καύσιμο άριστης ποιότητας κατάλληλο για αποδοτική παραγωγή ενέργειας μέσω μηχανών αερίου Jenbacher.

Αέριο Υψικαμίνων

Το αέριο υψικαμίνων είναι ένα υποπροϊόν των διεργασιών υψικαμίνων όπου το σιδηρομετάλλευμα ανάγεται με οπτάνθρακα εντός του χυτοσίδηρου. Το αέριο αυτό έχει πολύ χαμηλή θερμογόνο αξία, γύρω στα 0.9kWh/Nm3, κάτι που από μόνο του δεν επαρκεί για την τροφοδότηση μιας μηχανής αερίου. Ωστόσο, όπου υπάρχει η δυνατότητα να αναμιχθεί αυτό το αέριο με άλλα απαέρια καύσης, μπορεί να είναι εφικτή η λειτουργία μέσω αυτού του αναμεμειγμένου αερίου. Για να συζητήσετε εκτενέστερα σχετικά με αυτό το θέμα, μπορείτε να επικοινωνήσετε με το γραφείο της Clarke Energy της περιοχής σας.

Αέριο Μετατροπέα

Το αέριο μετατροπέα παράγεται από τον χυτοσίδηρο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής χάλυβα. Η τεχνολογία χαλυβουργίας μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες διαφορετικών διεργασιών: διαμόρφωση με εμφύσηση ή ανοικτοί κάμινοι. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διαμόρφωσης με εμφύσηση, ο χυτοσίδηρος διυλίζεται με οξυγόνο ή αέρα, μειώνοντας την αναλογία του άνθρακα και παρέχοντας αρκετή θερμότητα επεξεργασίας ώστε να διατηρεί τον χάλυβα υγρό. Με την παγκόσμια παραγωγή ακατέργαστου χάλυβα να αγγίζει το 60%, η διαδικασία Linz-Donawitz (LD), η οποία ταξινομείται ως μία διαδικασία διαμόρφωσης με εμφύσηση, είναι η πιο κοινή μέθοδος για την παραγωγή ακατέργαστου χάλυβα. Από την άλλη, η διαδικασία ανοικτής καμίνου αφαιρεί το οξυγόνο από τα πρόσθετα θραύσματα και μεταλλεύματα, κάτι που απαιτεί μία επιπλέον προμήθεια θερμότητας για την παραγωγή χάλυβα. Μία από τις πιο κοινές διαδικασίες ανοικτής καμίνου είναι η κάμινος βολταϊκού τόξου. Το αέριο μετατροπέα από την διαδικασία Linz-Donawitz (LD) και τις ηλεκτρικές διεργασίες τήξης μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις μηχανές αερίου Jenbacher. Το αέριο αυτό αποτελείται από περίπου 60% μονοξείδιο του άνθρακα, 15% διοξείδιο του άνθρακα, 15% άζωτο και μικρές ποσότητες υδρογόνου και μεθανίου.

Αέριο Υψικαμίνων Σιδηροκραμάτων

Στα σιδηροκράματα συμπεριλαμβάνονται το σιδηροχρώμιο (FeCr), το σιδηρομαγγάνιο (FeMn), το σιδηροπυρίτιο (FeSi), το πυριτιομαγγάνιο (SiMn), το μεταλλικό πυρίτιο (Si-Metal), το διοξείδιο του τιτανίου (TiO₂) και πιο σπάνια το σιδηροτιτάνιο (FeTi), το σιδηρονιόβιο (FeNb), το σιδηροβανάδιο (FeV), το σιδηρονικέλιο (FeNi) καθώς και το ανθρακασβέστιο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακετυλενίου (αιθινίου). Όλες οι υψικάμινοι, κλειστές και ανοικτές, παράγουν αέρια καύσης διαφόρων συνθέσεων και θερμογόνων αξιών. Η συμπεριφορά καύσης αυτών των αερίων δημιουργεί σημαντικές απαιτήσεις για τον σχεδιασμό των μηχανών. Η Clarke Energy προσφέρει ειδικά διαμορφωμένες μηχανές αερίου Jenbacher, οι οποίες παρέχουν αποτελεσματική καύση αυτών των αερίων για τη συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας.

Η υψηλή περιεκτικότητα κάποιων από αυτά τα αέρια σε υδρογόνο έχει ως αποτέλεσμα τη γρήγορη διαδικασία καύσης, η οποία αυξάνει τον κίνδυνο κραδασμών ή πρόωρης ανάφλεξης των μηχανών. Για τη μείωση αυτού του κινδύνου, η Jenbacher έχει σχεδιάσει ένα σύστημα ελέγχου μηχανών, το οποίο έχει τη δυνατότητα να τροφοδοτεί τις μηχανές με πολύ πτωχό μίγμα και το οποίο παράλληλα καθιστά δυνατή τη σχετικά γρήγορη αντίδραση στις διακυμάνσεις του φορτίου των μηχανών. Κάποια από τα συστατικά αυτών των αερίων, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, έχουν αργή ταχύτητα καύσης, ενώ το ίδιο το αέριο είναι τοξικό. Η Jenbacher έχει αναπτύξει ειδικά συστήματα καύσης μηχανών αερίου, τα οποία επιτρέπουν την καύση αυτών των αερίων με αποτελεσματικό και αξιόπιστο τρόπο ενώ παράλληλα προσφέρουν ένα πακέτο τεχνολογίας ασφαλείας που επιτρέπει την ασφαλή διαχείριση βλαβερών αερίων όπως το μονοξείδιο του άνθρακα. Και οι δύο τύποι αερίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή θερμού νερού, ατμού και ηλεκτρισμού. Ο ατμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά τις μεταλλουργικές διαδικασίες. Ο ηλεκτρισμός που παράγεται από μηχανές Jenbacher μπορεί είτε να χρησιμοποιηθεί επιτόπου είτε να διατεθεί στο δημόσιο δίκτυο.

Πλεονεκτήματα της χρήσης Αερίου Υψικαμίνων για την Παραγωγή Ενέργειας με Μηχανές Αερίου

  • Ανεξάρτητη παροχή ενέργειας.
  • Μειωμένες ενεργειακές δαπάνες και μεγαλύτερη προβλεψιμότητα και σταθερότητα.
  • Αποδοτική και οικονομική παροχή συστήματος συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ).
  • Υψηλότερη ηλεκτρική απόδοση σε σχέση με άλλες τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας (όπως αεριοστρόβιλοι ή ατμοστρόβιλοι).
  • Ιδανικό για ένα φάσμα ηλεκτρικής ισχύος από μερικές εκατοντάδες kW έως και 20-30MW.
  • Δεν απαιτείται υψηλή πίεση αερίου.
  • Εναλλακτικός τρόπος απόρριψης προβληματικών αερίων με παράλληλη αξιοποίησή τους ως πηγή ενέργειας.
  • Αντικαθιστά τα συμβατικά καύσιμα.
  • Περιβαλλοντικά οφέλη λόγω της μείωσης αερίων θερμοκηπίου.

Οι ικανότητές μας στη χρήση Αερίου Υψικαμίνων

Στην περίπτωση του αερίου οπτάνθρακα, κάθε τόνος οπτάνθρακα που παράγεται απελευθερώνει έως και 470 Nm3 αερίου οπτάνθρακα, από το οποίο κατά κανόνα το 60% χρησιμοποιείται για εσωτερικές διεργασίες, ενώ το υπόλοιπο αέριο είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας μέσω μηχανών αερίου Jenbacher αγγίζοντας σχεδόν τα 400 kWh/te.

Μέσω της διαδικασίας LD, απελευθερώνονται σχεδόν 50 Nm3 αερίου μετατροπέα, το οποίο μπορεί να καεί στις μηχανές αερίου Jenbacher προκειμένου να παρέχει περίπου 50kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτός ο τύπος μηχανής καίει πτωχό αέριο με τα συστατικά καύσης να περιλαμβάνουν κυρίως το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο. Η λειτουργία των μηχανών ουσιαστικά εξαρτάται από την καθαρότητα του αερίου βιομάζας που προκύπτει από τη διαδικασία αεριοποίησης και τον επακόλουθο καθαρισμό. Η διαχείριση της πίσσας και των σωματιδίων του αερίου που τροφοδοτούνται στη μηχανή είναι καίριας σημασίας.

Σημαντική έρευνα έχει πραγματοποιηθεί πάνω στη συγκεκριμένη εφαρμογή, με την Jenbacher να εγκαθιστά τις πρώτες της εμπορικές εφαρμογές μηχανών αερίου με αέριο οπτάνθρακα το 1995 και με αέριο μετατροπέα LD το 2004. Σχεδόν 30 μηχανές αερίου Jenbacher λειτουργούν αυτή τη στιγμή με αέριο οπτάνθρακα, αέριο μετατροπέα LD ή άλλα αέρια υψικαμίνων. Αυτές οι μονάδες πρόσφατα άγγιξαν συνδυαστικά ένα συνολικό ποσό που υπερβαίνει τις 1 εκατομμύριο ώρες λειτουργίας, υπογραμμίζοντας έτσι την υψηλή τεχνογνωσία της Jenbacher. Σε σύγκριση με τη χρήση φυσικού αερίου για παραγωγή ενέργειας, οι τεχνολογικά εξοπλισμένες μονάδες της Jenbacher έχουν επιτύχει εξοικονομήσεις διοξειδίου του άνθρακα 2 εκατομμυρίων τόνων από την στιγμή της έναρξης λειτουργίας τους.

TRONOX Namaqua Sands at Saldanha Bay – Titanium Slag (8 x JMS620 GS-SL engines yield 13.6 MWe)

 

IFM Mooi Nooi near Rustenburg – Ferrochrome (10 x JMS620 GS-SL engines yield 17 MWe

 

IFM Mooi Nooi near Rustenburg – Ferrochrome (10 x JMS620 GS-SL engines yield 17 MWe

Επιπλέον απορίες;

Εάν έχετε τεχνικές ερωτήσεις που χρειάζονται απάντηση, εάν θα θέλατε να κλείσετε ένα ραντεβού με τον σύμβουλο πωλήσεων ή για να εξετάσουμε μαζί τις δυνατότητες εφαρμογής.