炭素循環製鉄のAspen Plusによるモデル化とシステム全体の評価

Evaluation of active carbon recycling energy system for ironmaking process by modeling with Aspen Plus

林 健太郎*; 鈴木 克樹*; 栗原 孝平*; 中垣 隆雄*; 笠原 清司  

Hayashi, Kentaro*; Suzuki, Katsuki*; Kurihara, Kohei*; Nakagaki, Takao*; Kasahara, Seiji

炭素循環製鉄の化学プロセスシミュレータAspen Plusによるモデル化と、システム全体のCO排出量、エクセルギー消費量評価を行った。CO再生法として、CO電解と、HTGR-ISプロセスで製造したHとの逆シフト反応(RWGS)によるCO還元を検討した。CO還元プロセスでは、RWGS平衡を保つために化学量論比よりも多量のHが投入され、未消費Hは高炉で鉄鉱石還元に使われる。そのため、CO還元プロセスの方がCO排出削減幅が大きくなるものの、エクセルギー消費量も大きくなった。CO電解プロセスでは、BFG循環率, CO還元率の上昇により炭素循環量が増大し、CO排出量は削減されるものの、電解電力増大のために、後者ではエクセルギー消費量が大きくなった。

Evaluation of active carbon recycling energy system for ironmaking process by modeling with Aspen Plus was carried out by CO emission and exergy consumption. The investigated CO recovery methods were CO electrolysis and CO reduction in reverse water gas shift reaction (RWGS) using H made in the HTGR-IS process. More H than stoichiometric amonut was required to keep RWGS equilibrium and H not used in RWGS was consumed by iron ore reduction in the BF. Though CO decrease was more in CO reduction process, exergy consumption was larger. CO decrease was larger in higher BFG circulation ratio and CO reduction ratio due to more carbon recycle. Exergy consumption was large in the higher reduction ratio because of more electricity consumption.