Self-reforming of coke oven gas in gas-based shaft furnace: thermodynamic analysis and reforming mechanism

Der Artikel untersucht die Selbstreformierung von Koksofengas (COG) in gasbasierten Schachtöfen, wobei der Schwerpunkt auf thermodynamischen Analysen und Reformmechanismen liegt. Sie unterstreicht die dringende Notwendigkeit saubererer und nachhaltigerer Produktionsmethoden in der Stahlindustrie, die für einen erheblichen Anteil der weltweiten Kohlenstoffemissionen verantwortlich ist. Die Studie untersucht die Verwendung von COG, einem Nebenprodukt des Koksprozesses, als Reduktionsmittel in direkten Reduktionsmethoden, die einen geringen Energieverbrauch, geringe Umweltverschmutzung und geringe Emissionen aufweisen. Verschiedene COG-Reformierungstechnologien, darunter Dampfreformierung, Trockenreformierung und partielle Oxidationsreformierung, werden ebenso diskutiert wie ihre Herausforderungen und Fortschritte. Der Artikel stellt einen neuartigen Ansatz vor, bei dem metallisierte Pellets als in-situ-Katalysatoren für die autothermische Reformierung von COG verwendet werden, wodurch externe Reformatoren oder Katalysatoren überflüssig werden. Die thermodynamische Analyse mittels FactSage 8.3 wird eingesetzt, um die Auswirkungen von Temperatur, CO2-Konzentration und H2O-Konzentration auf die COG-Reform zu untersuchen. Die Studie zeigt, dass hohe Temperaturen und optimale Konzentrationen von CO2 und H2O die Umwandlung von CH4 und die Synthesegasausbeute signifikant verbessern. Experimentelle Ergebnisse bestätigen diese Ergebnisse weiter und zeigen das Potenzial dieser Methode, die COG-Nutzung zu optimieren und die Kohlenstoffemissionen in der Stahlproduktion zu reduzieren. Der Artikel bietet wichtige Einsichten in den selbstreformierenden Mechanismus der COG und bietet einen gangbaren Weg zur Verbesserung der Effizienz und Nachhaltigkeit des direkten Reduktionsprozesses.