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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 1/2021

02.01.2021 | Original Research Article

A Numerical Study on the Operation of the H2 Shaft Furnace with Top Gas Recycling

verfasst von: Lei Shao, Quanle Wang, Yingxia Qu, Henrik Saxén, Zongshu Zou

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 1/2021

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Abstract

The breakthrough route involving a reduction shaft furnace operated with pure hydrogen gas (here called H2-SF) and the electric arc furnace is widely accepted as one of the most viable future alternatives for industrial-scale production of primary steel with minor CO2 emissions. It has been clarified that the largest portion of the total energy for the entire route is consumed by the H2-SF operation, but this unit has not yet received much attention and should therefore be explored. For this, a mathematical model of a reduction shaft furnace is presented in this paper, where a set of simulations were also performed to shed more light on the operation of the H2-SF equipped with a top gas recycling system. The results show that a high gas feed rate is required for guaranteeing a smooth H2-SF operation due to the strong heat demand. An increase in the feed temperature of the gas or in furnace height can reduce the required gas feed. However, an excessive length may conversely result in an increase in the total energy consumption. The model and its results are expected to be helpful for gaining a better understanding of the complex processes in and constraints of the H2-SF.

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Metadaten
Titel
A Numerical Study on the Operation of the H2 Shaft Furnace with Top Gas Recycling
verfasst von
Lei Shao
Quanle Wang
Yingxia Qu
Henrik Saxén
Zongshu Zou
Publikationsdatum
02.01.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 1/2021
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-020-02020-6

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