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Hoogovens - Hauts fourneaux
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La "fabrique de nuages" de Dunkerke

ArcelorMittal travaille en collaboration avec des producteurs d'électricité et leur revend les gaz combustibles en trop. Ces gaz sont les suivants.

Le gaz de cokerie provient de la distillation de la houille dans une cokerie. Il contient environ 50% d'hydrogène, 20% de méthane, 20% de monoxyde de carbone et 10% de gaz divers. De tous les gaz produits dans le processus sidérurgique, le gaz de cokerie est le plus énergétique. Il était même utilisé comme gaz ménager (pour la cuisson) jusque dans les années 1960 sous le nom de gaz de ville. C'est la raison pour laquelle de nombreuses cokeries ont été construites autour des grandes villes (avec les gazomètres bien connus). La présence de monoxyde de carbone le rendait toxique même à faible dose. Le gaz naturel qui lui a été substitué n'est qu'asphyxiant (réduction du taux d'oxygène dans l'air).

Le gaz de haut fourneau (BFG = Blast Furnace Gas) est peu énergétique, mais le fourneau en produit de telles quantités que ce serait dommage de le perdre. Le gaz contient 20% de monoxyde de carbone comme composant actif, et le monoxyde est déjà peu caloriférique. Tout l'oxygène est en fait remplacé par le monoxide.

L'utilisation idéale gu gaz de haut fourneau est dans une centrale électique où il sert à faire bouillir l'eau pour les turbines. La basse température de flame n'est ici pas importante.

Le gaz de haut fourneau est si peu énergétique qu'il faut ajouter du gaz naturel quand on l'utilise sur place pour réchauffer les vents insufflés dans le fourneau (cowpers). Il sert également à réchauffer les brames avant laminage.

Le gaz de convertisseur (LDG = Linz-Donawitz Gas) sont produits dans les convertisseurs à oxygène (procédé Linz-Donawitz, de l'endroit où ce procédé a été utilisé pour la première fois). Le carbone présent dans la fonte brûle et s'échappe sous forme de monoxyde de carbone et on obtient de l'acier sauvage. La réaction produit tellement de chaleur qu'on peut ajouter jusqu'à 35% de ferrailles (qui ne participent pas à la réaction). Alors qu'un haut fourneau est alimenté en air, un convertisseur LD est alimenté en oxygène. Le gaz d'échappement contient de ce fait pratiquement pas d'azote, mais plus de 60% de monoxyde de carbone.

Le gaz de cokerie est purifié (il contient du soufre et de l'ammoniaque qui est utilisé dans l'industrie chimique), le gaz de haut fourneau et le gaz de convertusseur sont filtrés. Tous les gaz sont utilisés soit sur place, soit vendus aux producteurs d'électricité. On retire ainsi le maximum de la houille: elle sert non seulement à réduire et faire fondre le minérai, mais l'énergie restante est récupérée pour la production d'électricité (plus d'informations sur les centrales électriques associées aux hauts-fourneaux).

Sidmar en andere europese staalproducenten werken samen met electriciteitsproducenten en verkoopt zijn overschot aan brandbaar gas.


De cokesfabriek van Sidmar in werking.
Cokesgas ontstaat bij de droge destillatie van cokes in een cokesfabriek. Het bevat ongeveer 50% waterstofgas, 20% methaangas, 20% koolstofmonoxyde en 10% andere gassen. Van alle gassen die in het fabricageproces van staal ontstaan is cokesgas het meest energetische: tot in de jaren '60 werd het gebruikt in huishoudens voor het koken (in de vorm van stadsgas). Daarom dat er veel cokesfabrieken rond de grote steden gebouwd werden, samen met de bekende "gazometers". Door de aanwezigheid van koolstofmonoxyde is het giftig. Nadien werd er op aardgas overgeschakeld dat niet giftig is (enkel verstikkend, omdat de zuurstofconcentratie in de lucht zakt).

Hoogovengas (BFG oftewel Blast Furnace Gas) is weinig energetisch, maar een hoogoven produceert enorme hoeveelheden hoogovengas. Hoogovengas heeft een gelijkaardige samenstelling als generatorgas. Zuurstof is hier vervangen door koolstofmonoxide. Het gas bevat enkel 20% koolstofmonoxyde als actieve component, en koolstofmonoxyde heeft op zich al een lage energetische waarde.

Hoogovengas wordt best gebruikt in nabijgelegen electriciteitscentrales om water aan de kook te brengen (de lage vlamtemperatuur is hier geen nadeel). Als het ter plaatse gebruikt wordt om de lucht die in de hoogoven ingeblazen wordt voor te verwarmen (cowpers) moet die verrijkt worden met aardgas om een voldoende hoge temperatuur te bereiken. Hoogovengas wordt ook gebruikt om de staalplakken opnieuw gloeiend heet te maken in de staalwalserij.

Convertergas ontstaat bij de behandeling van ruwijzer in het oxystaal procédé (omzetting in staal). Er wordt zuivere zuurstof in het vloeibare ruwijzer ingespoten. De aanwezige koolstof verbrand en levert zoveel warmte af dat tot 35% schroot gesmolten kan worden. Terwijl een hoogoven aangeblazen wordt met lucht, wordt er in de converter zuivere zuurstof ingespoten (oxystaal of LD proces, Linz-Donawitz, naar de naam van de plaats waar het procédé voor het eerst toegepast werd). Dit heeft als gevolg dat er minder "ballastgas" (stikstof) aanwezig is in de uitlaatgassen. Convertorgas (LDG = Linz-Donawitz Gas) bevat dan ook 60% koolstofmonoxyde (de rest zijnde hoofdzakelijk koolstofdioxyde).

Cokesgas wordt chemisch gezuiverd (het bevat zwavel en ammoniak dat door de industrie gegeerd is), hoogovengas en convertergas worden gefilterd. Alle gassen die niet ter plaatse gebruikt worden voor het opnieuw verwarmen van de plakken of voor andere toepassingen worden doorverkocht aan de electriciteitsproducenten. Zo haalt men het maximum uit de steenkool: het wordt gebruikt om ijzerertsten te reduceren en te smelten, en de restenergie wordt gebruikt voor electriciteitsopwekking. Men tracht de minst energetische gassen ter plaatse te gebruiken en de rijkere gassen door te verkopen (meer informatie over de electriciteitscentrales die gekoppeld zijn aan een hoogoven).

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