这种方法将先进的冶钢技术同发电技术相结合,采用级联方式获取更高的能源效率。详情查看图14。
图14:P-OBF示意图
这一概念的关键技术就是氧气高炉。这种炼铁高炉是非常高效的气化炉,因为它能产生高效的高炉炉顶气。传统高炉的炉顶气由于空气爆破引起的高氮含量造成热值较低。通过采用氧气泵。冶钢效率和炉顶气热能都大幅增加。这使得氧气高炉能产生大量有中热值的洁净煤气,可以用来作为IGCC的燃气。
在中国,清华大学和钢铁研究所中心已经就这一概念的变化进行了研究,即近年来所谓的“氧气高炉以及联合循环(OBF-CC)”研究(Yin et al., 2003; Li et al., 2004)。结果表明OBF-CC具有很多潜在优势:
1.由于氧气高炉可以同时服务于钢铁生产商和天然气生产商,总投资减少。
2.氧气高炉的炉顶气产生的硫很少,所以不需要使用脱硫设备。
3.由于采用级联方式利用能源,能源效率大幅增加。相比较传统的单一工厂在同样产量下氧气高炉燃料消耗减少了34%。
4.钢铁制造厂也是重要的电力消费者,因此,可以直接将大量电力用到这些设施上。
近年来,一些高炉气能联合循环电厂已经在中国的钢铁集团投入运营,为P-OBF技术的发展提供了宝贵的见解。
3.2.2. P-DR
直接还原可以使用天然气作为还原剂和能源来进行生产。但是,低成本的天然气只限于中国。因此,开发经济型的煤炭利用方法会有很大吸引力。
P-DR的概念是基于有效利用作为能源的煤碳提出来的。通过将IGCC热电联合工艺同DR工艺相结合,用一个气化炉来生产合成气。图15描述了这一概念。
图15:P-DR示意图
在中国,对基于煤气化的DR产生兴趣大约在10多年前。1998年,宝钢和鲁南化学工业公司联合开发了世界上第一项DR技术,名为BL-DR技术,其中德士古气化炉中的合成气被用来在井中进行直接还原。到目前为止,一个试点项目已经建立起来并且获得了成功(Li et al., 1999; Lu et al., 2007)。这为P-DR的发展提供了有用的经验。
3.2.3. P-SR
这种概念,如图16描述的,整合了世界一流的钢铁技术,使用SR熔炉而不是传统的高炉。SR工艺生产出来的气体用来作为IGCC热电厂的主要燃料。
图16:P-SR示意图
在中国,清华大学的研究开展了对这个概念的深入研究(Zhang, 2006)。该研究证明了P-SR概念的可行性,并声称P-SR为资源、能源以及环境一体化的可持续发展提供了新的理念。
2007年,宝钢启动了世界上最大的熔融还原炼铁设施,并且计划在2010年中期启动第二个熔融还原炼铁项目。这是中国第一次实施熔融还原技术。在该工程中,熔融还原的尾气可以用来向钢厂和地方电网提供160兆瓦的联合循环发电。