Reformage de gaz sidérurgiques par assistance plasma

Reforming of blast-furnace gases using plasma

• Auteur / Autrice : Cassiane Oliveira Martins
• Direction : Frédéric Marias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 14/09/2022
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de thermique energétique et procédés - Laboratoire de Génie Thermique Énergétique et Procédés (EA1932)
• Jury : Président / Présidente : José Páscoa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : José Páscoa, Sabine Sochard, Pascal Floquet, Fabrice Patisson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mélaz Tayakout, Sabine Sochard, Pascal Floquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation CFD

Mots clés libres

Modélisation

Cfd

Réacteur

Plasma

Ajustement cinétique

CCUS

Modeling

Reactor

Cfd

Plasma

Ajustement cinétique

CCUS

Résumé

L’acier est un élément essentiel pour le développement d’infrastructures et sa demande va augmenter dans les prochaines décennies. La production d’acier est encore largement dépendante des procédés de réduction basés sur le carbone et l’industrie sidérurgique est ainsi notamment confrontée au défi de réduction de ses émissions de CO2.Dans ce contexte, le projet IGAR (Injection de Gaz Réducteur) a été développé par ArcelorMittal avec l’objectif de tester, à l’échelle industrielle, l’injection de gaz réducteur (CO, H2) directement dans le haut fourneau. Le gaz réducteur serait produit à partir de la conversion des gaz sidérurgiques à l’aide d’un réacteur plasma, où la réaction de reformage à sec du méthane (CH4+CO2->2H2+2CO) aurait lieu. Ce rapport de thèse comporte toutes les études développées pour la conception et le dimensionnement de ce réacteur de conversion de gaz sidérurgiques, en commençant par le pré-dimensionnement du réacteur, avec l'hypothèse de réacteur parfaitement agité, et en passant par la conception détaillée en utilisant la mécanique des fluides numérique (CFD).

Steel is an essential element for the development of infrastructure and its demand tends to increase in the coming decades. Steel production is still largely dependent on carbon-based reduction processes and the steel industry is confronted with the major challenge of reducing its CO2 emissions. In this context, the IGAR (Injection of Reducing Gas) project was developed by ArcelorMittal with the aim of testing, at industrial scale, the injection of reducing gas (CO, H2) directly into the blast furnace. The reducing gas would be produced from the conversion of steelmaking gases using a plasma reactor, where the dry reforming of methane (CH4+CO2->2H2+2CO) would take place.This thesis report includes all the studies developed for the design and sizing of the plasma reactor constructed to convert the steelmaking gases, beginning with the pre-sizing of the reactor, using CSTR assumption, and detailed design using computational fluid dynamics (CFD).