KR20130087401A - Method and device for regulating the temperature of process gases from plants for raw iron production for use in an expansion turbine - Google Patents
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Abstract
팽창 터빈(34)에 사용하기 위한 선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스(12)의 온도를 조절하기 위한 방법 및 장치가 제공되고, 팽창 터빈(34)에 진입할 때에 프로세스 가스(12)의 입구 온도는 팽창 터빈 내에서 응축이 발생하는 최소 입구 온도 미만으로 저하되지 않도록 조정되고, 및/또는 프로세스 가스(12)는 저압 가스 어큐뮬레이터(13)에 진입할 때에 팽창 터빈으로부터 나오는 프로세스 가스가 어큐뮬레이터를 위해 허용 가능한 최대 입구 온도를 초과하지 않도록 냉각되는 것을 특징으로 한다. 이 방식으로, 적어도 팽창 터빈을 나올 때에 응축 온도 이하로의 배기 가스의 냉각이 방지될 수 있고 또는 저압 가스 어큐뮬레이터 내로의 배기 가스의 도입을 위해 배기 가스 냉각기의 사용이 회피될 수 있다.A method and apparatus are provided for controlling the temperature of process gas 12 from a pig iron manufacturing plant for use in expansion turbine 34, wherein the inlet temperature of process gas 12 is expanded upon entering expansion turbine 34. Adjusted so as not to fall below the minimum inlet temperature at which condensation occurs in the turbine, and / or the process gas 12 enters the low pressure gas accumulator 13 when the process gas coming from the expansion turbine is allowed to accumulate for the accumulator. It is characterized in that it is cooled so as not to exceed the inlet temperature. In this way, at least cooling of the exhaust gas below the condensation temperature when exiting the expansion turbine can be prevented or the use of the exhaust gas cooler for introduction of the exhaust gas into the low pressure gas accumulator can be avoided.
Description
선철(pig iron)과 유사한 제품의 제조를 포함하도록 또한 의도되는 선철의 제조를 위해, 본질적으로 2개의 공지된 통상적으로 채택된 프로세스, 즉 고로(blast furnace) 프로세스 및 용융 환원 프로세스가 존재한다.
For the production of pig iron, which is also intended to include the production of products similar to pig iron, there are essentially two known commonly adopted processes, namely a blast furnace process and a melt reduction process.
고로 프로세스에서, 먼저 선철이 코크스의 도움으로 철광석으로부터 제조된다. 스크랩(scrap)이 또한 부가적으로 사용될 수 있다. 그 이후에, 강이 추가의 프로세스에 의해 선철로부터 제조된다. 괴광(lump ore), 펠릿(pellet) 또는 소결물(sinter)의 형태의 철광석이 환원제(일반적으로, 예를 들어 미분탄 취입 플랜트의 형태의 코크스 또는 다른 석탄) 및 추가의 성분(석회암, 슬래그 형성 플럭스 등)과 함께 혼합되어 소위 고로 장입물(burden)을 형성하고, 이어서 고로 내에 장입된다. 고로는 고로 장입물을 포함하는 고로내 장입재료(stock column)가 열풍(hot blast)으로서 공지된 역류 내의 고온 공기와 반응한다. 코크스로부터 탄소를 연소시킴으로써, 반응을 위해 필요한 열은 환원 가스의 상당한 부분을 나타내는 일산화탄소 및 수소와 함께 생성되고, 고로내 장입재료를 통해 유동하여 철광석을 환원한다. 결과로서 제조된 것은 선철 및 슬래그이고, 이들은 주기적으로 추출된다(tapped off).
In the blast furnace process, pig iron is first produced from iron ore with the aid of coke. Scrap may also additionally be used. Thereafter, steel is produced from pig iron by an additional process. Iron ores in the form of lump ore, pellets or sinters are the reducing agents (usually coke or other coal in the form of pulverized coal blowing plants) and additional components (limestone, slag forming flux). Etc.) to form a so-called blast furnace charge, which is then charged into the blast furnace. The blast furnace reacts with the hot air in the countercurrent known as the hot blast, a stock column containing blast furnace charges. By burning carbon from the coke, the heat needed for the reaction is produced with carbon monoxide and hydrogen representing a significant portion of the reducing gas and flows through the blast furnace charging material to reduce the iron ore. The resultant are pig iron and slag, which are periodically tapped off.
노정 가스(top-gas) 또는 고로 가스 복귀를 갖는 고로라 또한 칭하는 소위 산소 고로에서, 80% 초과의 산소 분율(O2)을 갖는 산호 함유 가스가 코크스 또는 석탄의 가스화 중에 고로 내로 취입된다.
In so-called oxygen blast furnaces, also referred to as top-gas or blast furnaces with blast furnace gas return, coral containing gas having an oxygen fraction (O 2 ) of more than 80% is blown into the blast furnace during gasification of coke or coal.
노정 가스 또는 고로 가스로서 공지된 고로를 떠나는 가스에 대해, 가스 정화가 제공되어야 한다(예를 들어, 습식 스크러버, 백(bag)-필터 유닛 또는 고온 가스 필터와 조합하여 먼지 분리기 및/또는 사이클론). 더욱이, 산소 고로의 경우에, 고로 내로 복귀된 노정 가스를 위한 바람직하게는 애프터쿨러(aftercooler)를 갖는 압축기 그리고, 또한 통상적으로 종래 기술에 따른 압력 변동 흡착(pressure-swing adsorption)에 의해 CO2 제거를 위한 장치가 통상적으로 제공된다.
For gas leaving the blast furnace known as top gas or blast furnace gas, gas purification must be provided (eg, dust separator and / or cyclone in combination with a wet scrubber, bag-filter unit or hot gas filter). . Furthermore, in the case of oxygen blast furnaces, the removal of CO 2 by means of compressors, preferably aftercoolers, for the off-gas returned to the blast furnace, and also by pressure-swing adsorption, usually according to the prior art. Apparatus for is typically provided.
고로 프로세스의 설계를 위한 추가의 옵션은 환원 가스용 히터 및/또는 산소와의 부분 연소를 위한 연소 챔버이다.
A further option for the design of the blast furnace process is a combustion chamber for partial combustion with a heater and / or oxygen for the reducing gas.
고로의 단점은 사용된 재료에 의해 부합되어야 하는 요구조건 및 이산화탄소의 높은 배출이다. 사용된 철 운반체(carrier) 및 코크스는 덩어리 형태이고 경질이어야 하므로, 충분한 공극(void)이 고로내 장입재료 내에 잔류하여, 취입되는 공기가 그를 통해 유동하는 것을 보장하게 된다. CO2 배출은 심각한 환경 오염을 나타낸다. 따라서, 고로 루트를 대체하려는 노력이 존재한다. 천연 가스에 기초하는 해면철 제조(MIDREX, HYL, FINMET) 및 또한 용융 환원 프로세스(COREX 및 FINEX 프로세스)가 여기서 언급될 수 있다.
The disadvantages of the blast furnace are the high emissions of carbon dioxide and the requirements to be met by the materials used. Since the iron carriers and coke used must be lumpy and hard, sufficient voids remain in the blast furnace charging material to ensure that blown air flows through it. CO 2 emissions represent serious environmental pollution. Thus, there is an effort to replace the route. Sponge iron manufacturing based on natural gas (MIDREX, HYL, FINMET) and also a melt reduction process (COREX And FINEX Process) can be mentioned here.
용융 환원의 경우에, 고온 액상 금속이 제조되는 용융 가스화로(melter gasifier) 및 철광석[괴광, 분광(fine ore), 펠릿, 소결물]의 운반체가 환원 가스로 환원되는 하나 이상의 환원 반응기가 사용되고, 환원 가스는 산소(90% 또는 그 초과)로 석탄(및 가능하게는 작은 분율의 코크스)을 가스화함으로써 용융 가스화로 내에서 생성된다.
In the case of melt reduction, one or more reduction reactors are used in which the carrier of the melt gasifier and iron ore (lump ore, pellets, sintered product) from which hot liquid metal is produced is reduced to reducing gas, The reducing gas is produced in the melt gasifier by gasifying coal (and possibly small fractions of coke) with oxygen (90% or more).
용융 환원 프로세스에서, 또한 일반적으로 제공되는 것은In the melt reduction process, also generally provided
- 가스 정화 플랜트(한편으로는, 환원 반응기로부터의 노정 가스용, 다른 한편으로는, 용융 가스화로로부터의 환원 가스용),A gas purification plant (on the one hand, for the stationary gas from the reduction reactor, on the other hand, for the reducing gas from the melt gasifier),
- 환원 반응기 내로 복귀된 환원 가스용, 바람직하게는 애프터쿨러를 갖는 압축기,A compressor for reducing gas returned into the reduction reactor, preferably having an aftercooler,
- 통상적으로 종래 기술에 따른 압력 변동 흡착에 의한 CO2 제거용 장치,-Apparatus for the removal of CO 2 , usually by pressure swing adsorption according to the prior art,
- 그리고 선택적으로, 환원 가스용 히터 및/또는 산소와의 부분 연소용 연소 챔버이다.
And optionally, a combustion chamber for partial combustion with a heater and / or oxygen for the reducing gas.
COREX 프로세스는 2단 용융 환원 프로세스이다. 용융 환원은 용융 환원 프로세스(주 환원)와 직접 환원의 프로세스(해면철로의 철의 사전 환원)를 조합한다.
COREX The process is a two stage melt reduction process. Melt reduction combines a melt reduction process (main reduction) and a process of direct reduction (pre-reduction of iron to sponge iron).
마찬가지로 공지된 FINEX 프로세스는 본질적으로 COREX 프로세스에 대응하지만, 철광석은 분광으로서 도입된다.
Similarly known FINEX The process is essentially COREX Although corresponding to the process, iron ore is introduced as spectroscopy.
선철 제조 또는 합성 가스 제조의 프로세스로부터 유도된 프로세스 가스는 이것이 더 이상 사용될 수 없기 때문에 종종 "배기 가스(export gas)"라 칭하는 것이 있다. 이는 특히 예를 들어, 폐열 보일러 내에서 일반적으로 냉각되고 일반적으로 또한 먼지 제거되는, 특히 건식 먼지 제거되는 선철 제조의 프로세스로부터 유도된 노정 가스의 그 부분을 위한 용어로서 작용한다.
Process gases derived from processes of pig iron manufacturing or synthesis gas production are often referred to as "export gases" because they can no longer be used. This in particular serves as a term for that part of the top gas derived from the process of pig iron manufacturing, which is generally cooled in a waste heat boiler and is also generally dusted, in particular dry dust removed.
COREX 플랜트의 노정 가스로부터 건식 먼지 제거 및 열 추출 이후에, 가스는 대략 150 내지 250℃의 온도 및 전형적으로 3 barg의 압력을 갖는다.
COREX After dry dust removal and heat extraction from the plant's top gas, the gas has a temperature of approximately 150 to 250 ° C. and a pressure of typically 3 bar g .
건식 먼지 제거 및 열 추출 이후에 COREX 플랜트의 노정 가스는 대략적으로 이하의 조성을 갖는다.COREX after dry dust removal and heat extraction The top gas of the plant has approximately the following composition.
CO : 38.5 체적 %CO: 38.5% by volume
CO2 : 31.6 체적 %CO 2 : 31.6 volume%
H2 : 15.3 체적 %H 2 : 15.3% by volume
H2O : 11.1 체적 %H 2 O: 11.1% by volume
CH4 : 1.5 체적 %CH 4 : 1.5% by volume
N2 : 2.0 체적 %
N 2 : 2.0% by volume
배기 가스는, 예를 들어 이것이 더 사용되게 하고 또는 연료 가스로서 즉시 저장될 수 있게 하기 위해, 예를 들어 1단 또는 2단 반경방향 압축기에 의해 압축되고, 이어서 냉각될 수 있다.
The exhaust gas can be compressed, for example by a one or two stage radial compressor, and then cooled, in order to allow it to be used further or to be stored immediately as fuel gas.
그러나, 배기 가스의 에너지 함량, 압축 및 열 에너지는 또한 소위 팽창 터빈 또는 노정 가스 회수 터빈(TRT) 내의 발전을 위해 사용될 수 있다. 배기 가스는 팽창 터빈 이전보다 팽창 터빈 이후에 더 낮은 압력 및 더 낮은 온도를 갖는다.
However, the energy content, compression and thermal energy of the exhaust gases can also be used for power generation in so-called expansion turbines or top gas recovery turbines (TRTs). The exhaust gas has a lower pressure and lower temperature after the expansion turbine than before the expansion turbine.
대략 327 000 Nm3/h의 배기 가스 제조, 건식 먼지 제거, 85%의 효율을 갖는 팽창 터빈 및 97%의 효율을 갖는 그에 연결된 발전기를 갖는 COREX C-3000 플랜트의 경우에, COREX with exhaust gas production of approximately 327 000 Nm 3 / h, dry dust removal, expansion turbine with 85% efficiency and a generator connected to it with efficiency of 97% In the case of the C-3000 plant,
배기 가스가 팽창 터빈을 떠날 때에 배기 가스에 대한 이하의 출구 온도 및 압력과 팽창 터빈 내에서 발생한 생성된 전력 및 응축물이 이하에 지정된 입구 온도 및 압력에서 얻어진다 - 그리고 상기와 같은 배기 조성물이 제공되면 -.When the exhaust gas leaves the expansion turbine, the following outlet temperature and pressure for the exhaust gas and the generated power and condensate generated in the expansion turbine are obtained at the inlet temperature and pressure specified below-and the exhaust composition as provided above -.
[barg]Inlet pressure
[bar g ]
[℃]Inlet temperature
[° C]
[barg]Outlet pressure
[bar g ]
[℃]Outlet temperature
[° C]
[MW]power
[MW]
[t/h]Condensate
[t / h]
배기 가스 라인의 온도 손실 때문에, 실제 온도는 상기에 그리고 이하에 더 지정된 온도로부터 일탈될 수 있다. 팽창 터빈의 작동 파라미터는 유사하게 배기 가스의 가스 조성에 기초하여 변경될 수 있고 따라서 전술된 파라미터로부터 일탈될 수 있다.
Because of the temperature loss of the exhaust gas line, the actual temperature may deviate from the temperature specified above and below. The operating parameters of the expansion turbine can likewise be changed based on the gas composition of the exhaust gas and thus deviate from the above mentioned parameters.
습식 스크러빙이 COREX 플랜트의 노정 가스를 위한 건식 먼지 제거 대신에 실행되면, 이하의 통상의 값이 얻어진다.Wet Scrubs COREX If carried out instead of dry dust removal for the plant's top gas, the following typical values are obtained.
[barg]Inlet pressure
[bar g ]
[℃]Inlet temperature
[° C]
[barg]Outlet pressure
[bar g ]
[℃]Outlet temperature
[° C]
[MW]power
[MW]
[t/h]Condensate
[t / h]
팽창 터빈에 진입할 때 배기 가스의 입구 온도가 대략 150℃의 온도 미만으로, 구체적으로는 146.5℃ 미만이 되도록 저하되면, 팽창 터빈을 떠날 때의 배기 가스의 출구 온도는 51℃의 응축 온도 미만으로 저하된다. 이는 먼지 및 가능하게는 다환 방향족 탄화수소(PAH)의 응축에 기인하여 팽창 터빈 내의 액적 충돌 및 덩어리진(caked) 침전물을 유도한다. 이러한 것은 팽창 터빈의 서비스 수명의 감소 및 서비스를 위해, 즉 침전물을 제거하기 위해 매 3 내지 4개월마다 팽창 터빈이 조업 정지되어야 하는 것을 유도한다.
If the inlet temperature of the exhaust gas when entering the expansion turbine falls below a temperature of approximately 150 ° C., specifically below 146.5 ° C., the exit temperature of the exhaust gas when leaving the expansion turbine is below the condensation temperature of 51 ° C. Degrades. This leads to droplet collisions and caked precipitates in the expansion turbine due to the condensation of dust and possibly polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). This leads to a reduction in the service life of the expansion turbine and the expansion turbine must be shut down every three to four months for service, ie to remove sediment.
모든 팽창 터빈에 있어서, 팽창 터빈 내에 여전히 응축이 존재하지 않는 최소 입구 온도를 배기 가스의 물 함량에 기초하여 결정하는 것이 가능하다. 배기 가스가 팽창 터빈에 진입할 때에 이 최소 입구 온도보다 낮은 온도를 가지면, 응축이 발생한다.
For all expansion turbines it is possible to determine the minimum inlet temperature at which there is still no condensation in the expansion turbine based on the water content of the exhaust gas. If the exhaust gas has a temperature lower than this minimum inlet temperature when entering the expansion turbine, condensation occurs.
다른 한편으로, 배기 가스의 입구 온도가 팽창 터빈에 진입할 때에 175℃를 초과하여 상승하면, 배기 가스의 출구 온도는 75℃ 초과로 증가한다. 배기 가스는 이것이 균일한 양 및 발열량을 갖도록 저압 가스 어큐뮬레이터(accumulator) 내에 진입하기 때문에, 이 경우에 배기 가스의 온도는 직접 또는 간접 냉각에 의해 저압 가스 어큐뮬레이터에 진입하기 이전에 감소되어야 한다. 저압 가스 어큐뮬레이터에 진입할 때에, 따라서 배기 가스는 최대 배기 가스 온도를 초과하지 않아야 한다.
On the other hand, if the inlet temperature of the exhaust gas rises above 175 ° C when entering the expansion turbine, the outlet temperature of the exhaust gas increases above 75 ° C. Since the exhaust gas enters the low pressure gas accumulator such that it has a uniform amount and calorific value, in this case the temperature of the exhaust gas must be reduced before entering the low pressure gas accumulator by direct or indirect cooling. When entering the low pressure gas accumulator, the exhaust gas should therefore not exceed the maximum exhaust gas temperature.
그러나, 이러한 용도로의 배기 가스 냉각기의 사용은 이하의 단점을 갖는다.However, the use of an exhaust gas cooler for this purpose has the following disadvantages.
- 냉각기, 펌프, 파이프라인, 물탱크, 재냉각을 위한 자본 비용,Capital costs for chillers, pumps, pipelines, water tanks, recooling,
- 펌프 및 재냉각을 위한 전력 소비 및 가능하게는 물 소비,-Power consumption and possibly water consumption for pumps and recooling,
- 배기 가스와 냉각수의 직접적인 접촉이 그 내부에 포함된 유해 물질을 대기 내로 유입하게 할 수 있기 때문에, 직접 냉각기의 경우에 환경 문제,-Direct contact with the exhaust gas and cooling water can lead to the introduction of harmful substances contained within it into the atmosphere.
- 간접 냉각기의 경우에 덩어리진 침전물.
-Agglomerated precipitate in the case of indirect coolers.
따라서, 본 발명의 목적은 적어도 팽창 터빈을 떠날 때에 응축 온도 이하로 배기 가스의 냉각을 방지하거나 또는 저압 가스 어큐뮬레이터 내로의 배기 가스의 도입을 위한 연속적인 작동에서 배기 가스 냉각기의 사용을 회피하는 것이다.
It is therefore an object of the present invention to at least avoid the cooling of the exhaust gas below the condensation temperature when leaving the expansion turbine or to avoid the use of the exhaust gas cooler in continuous operation for introduction of the exhaust gas into the low pressure gas accumulator.
상기 목적은 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스의 입구 온도는 팽창 터빈 내에서 응축이 발생하는 최소 입구 온도 미만으로 저하되지 않도록 설정되고, 그리고/또는 프로세스 가스는 저압 가스 어큐뮬레이터에 진입할 때에 팽창 터빈을 떠나는 프로세스 가스가 이 어큐뮬레이터를 위해 허용 가능한 최대 입구 온도 미만이 되지 않게 되도록, 구체적으로는 이하의 수단:The object is set such that when entering the expansion turbine the inlet temperature of the process gas is not lowered below the minimum inlet temperature at which condensation occurs in the expansion turbine, and / or the process gas causes the expansion turbine to enter the low pressure gas accumulator. Specifically, the following means ensure that the leaving process gas does not fall below the maximum allowable inlet temperature for this accumulator:
- 프로세스 가스가 팽창 터빈에 진입하기 이전에 유동하는 폐열 회수 플랜트, 특히 폐열 증기 발생기 플랜트를 조절함으로써 프로세스 가스 온도를 조절하는 것과,Adjusting the process gas temperature by adjusting the waste heat recovery plant, in particular the waste heat steam generator plant, which flows before the process gas enters the expansion turbine,
- 폐열 회수 플랜트, 특히 폐열 증기 발생기 플랜트에 의해 미냉각된 상태로 우회하게 되는 프로세스 가스의 양을 조절함으로써 프로세스 가스 온도를 조절하는 것과,Controlling the process gas temperature by controlling the amount of process gas that is bypassed uncooled by the waste heat recovery plant, in particular the waste heat steam generator plant,
- 팽창 터빈 이전에 냉각된 압축된 추가의 프로세스 가스를 프로세스 가스와 혼합하는 것과,Mixing the compressed compressed further process gas with the process gas before the expansion turbine,
- 프로세스 가스 내에 물을 분사하는 것과(이에 의해, 그러나 이슬점 온도가 시프트될 수 있음),-Spraying water into the process gas (by which the dew point temperature can be shifted),
- 팽창 터빈 이후에 CO2 제거를 위한 플랜트로부터 차가운 잔류 가스를 프로세스 가스와 혼합하는 것Mixing cold residual gas with process gas from the plant for CO 2 removal after the expansion turbine
중 하나 이상에 의해 냉각되는, 청구항 1에 따른 방법에 의해 성취된다.
It is achieved by the method according to claim 1, which is cooled by one or more of.
따라서, 본 발명의 3개의 변형예가 존재하는데,Thus, there are three variants of the present invention,
A) 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스의 입구 온도는 팽창 터빈 내에서 응축이 발생하는 최소 입구 온도 미만으로 저하되지 않도록 설정된다. 따라서, 프로세스 가스는 냉각되지 않거나 일반적으로 프로세스 가스의 어떠한 성분도 팽창 터빈 내에서 응축하지 않는 정도로만 폐열 회수 플랜트에 의해 냉각된다. 폐열 회수 플랜트는 어느 경우든 추가의 프로세스 가스 또는 몇몇 다른 열전달 매체(예를 들어, 질소 또는 열 오일)를 가열하기 위해, 증기 발생을 위해 고온 프로세스 가스(대략적으로 350 내지 450℃)의 열을 사용하기 위해, 선철 제조용 플랜트의 부분으로서 존재한다. COREX 플랜트의 시작에서 언급된 예에서, 이는 본 발명에 따른 조절에 의해, 프로세스 가스의 입구 온도가 146.5℃ 미만으로 저하되어서는 안된다는 것을 의미한다. 그러나, 이 수단의 결과로서, 팽창 터빈 이후의 프로세스 가스는 저압 가스 어큐뮬레이터에 대해 너무 고온일 수 있다.
A) When entering the expansion turbine, the inlet temperature of the process gas is set not to drop below the minimum inlet temperature at which condensation occurs in the expansion turbine. Thus, the process gas is cooled by the waste heat recovery plant only to the extent that it is not cooled or generally does not condense any component of the process gas in the expansion turbine. The waste heat recovery plant uses heat of hot process gas (approximately 350-450 ° C.) for steam generation to heat additional process gas or some other heat transfer medium (eg nitrogen or thermal oil) in either case. To this end, it is present as part of the pig iron manufacturing plant. COREX In the example mentioned at the start of the plant, this means that, by the control according to the invention, the inlet temperature of the process gas should not be lowered below 146.5 ° C. As a result of this means, however, the process gas after the expansion turbine may be too hot for the low pressure gas accumulator.
B) 프로세스 가스는 저압 가스 어큐뮬레이터에 진입할 때에, 팽창 터빈을 떠나는 프로세스 가스가 이 어큐뮬레이터를 위한 허용 가능한 최대 배기 가스 온도를 초과하지 않는 이러한 정도로 냉각된다. 이 경우에, 팽창 터빈 내의 응축이 허용되는 것일 수 있다. 프로세스 가스는 이 경우에, 예를 들어 폐열 회수 플랜트 내에서 가스를 냉각함으로써 그리고/또는 팽창 터빈 이전에 물을 분사함으로써 팽창 터빈 이전에 미리 냉각되고, 또는 팽창 터빈 이후에 물을 분사함으로써 그리고/또는 팽창 터빈 이후에 CO2 제거를 위한 플랜트로부터 차가운 잔류 가스를 혼합함으로써 냉각된다. 팽창 터빈 전의 냉각의 경우에, 응축은 이어서 팽창 터빈 내에서 발생할 수 있다. COREX 플랜트의 시작에서 언급된 예에서, 이 수단은 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스의 입구 온도가 단지 175℃ 미만으로 조절되는 것을 의미한다. 또는 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스의 입구 온도는 조절되지 않고, 팽창 터빈을 떠나는 프로세스 가스는 75℃ 미만으로 냉각된다.
B) When the process gas enters the low pressure gas accumulator, the process gas leaving the expansion turbine is cooled to such an extent that the maximum allowable exhaust gas temperature for this accumulator does not exceed. In this case, condensation in the expansion turbine may be acceptable. The process gas is in this case pre-cooled before the expansion turbine, for example by cooling the gas in a waste heat recovery plant and / or by spraying water before the expansion turbine, or by spraying water after the expansion turbine and / or After the expansion turbine it is cooled by mixing cold residual gas from the plant for CO 2 removal. In the case of cooling before the expansion turbine, condensation can then take place in the expansion turbine. COREX In the example mentioned at the start of the plant, this means that the inlet temperature of the process gas is only adjusted below 175 ° C when entering the expansion turbine. Alternatively, when entering the expansion turbine, the inlet temperature of the process gas is not regulated, and the process gas leaving the expansion turbine is cooled below 75 ° C.
C) 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스의 입구 온도는 팽창 터빈 내에서 응축이 발생하는 최소 입구 온도 미만으로 저하되지 않도록, 동시에 저압 가스 어큐뮬레이터에 진입할 때, 프로세스 가스가 이 어큐뮬레이터를 위해 허용 가능한 최대 배기 가스 온도를 초과하지 않는 것을 보장하도록 설정된다. 이 수단의 경우에, 팽창 터빈 내에서의 응축이 회피되고 저압 가스 어큐뮬레이터 내로의 입구에서 충분히 낮은 프로세스 가스 온도가 보장된다. 이는 팽창 터빈 이전에 수단의 결과로서만, 즉 예를 들어 가능하게는 미냉각된 상태로 이를 우회하게 되는 프로세스 가스의 포함에 의해 폐열 회수 플랜트의 대응 조절의 결과로서만 발생할 수 있다. 그러나, 부가로 냉각된 추가의 프로세스 가스가 도입되거나 물이 분사되는 것이 또한 가능하다. COREX 플랜트의 시작시에 언급된 예에서, 이는 예를 들어 대략 150℃ 내지 175℃의 범위의 값으로 조절되는 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스 온도의 입구 온도에 의해 실현될 수 있다. 그러나, 또한 본 발명의 이 제 3 방법의 경우에도, 폐가스는 부가적으로 CO2 제거를 위한 플랜트로부터 차가운 잔류 가스 내에 혼합함으로써 및/또는 물을 분사함으로써 팽창 터빈 이후에 냉각될 수 있다.
C) The maximum allowable process gas for this accumulator when entering the low pressure gas accumulator at the same time, so that the inlet temperature of the process gas when entering the expansion turbine does not drop below the minimum inlet temperature at which condensation occurs in the expansion turbine. It is set to ensure that the exhaust gas temperature does not exceed. In the case of this means, condensation in the expansion turbine is avoided and a sufficiently low process gas temperature is ensured at the inlet into the low pressure gas accumulator. This may occur only as a result of the means prior to the expansion turbine, ie only as a result of the corresponding adjustment of the waste heat recovery plant, for example by the inclusion of a process gas which will possibly bypass it in an uncooled state. However, it is also possible that additionally cooled additional process gases are introduced or water is injected. COREX In the example mentioned at the start of the plant, this can be realized by the inlet temperature of the process gas temperature, for example, when entering an expansion turbine which is adjusted to a value in the range of approximately 150 ° C to 175 ° C. However, also for this third method of the invention, the waste gas can additionally be cooled after the expansion turbine by mixing in cold residual gas and / or by spraying water from the plant for CO 2 removal.
일반적으로 팽창 터빈 이전에 발생하는 프로세스 가스 내로의 물의 분사시에, 어느 경우든 응축 온도 또는 이슬점 온도가 그 결과로서 증가하고, 따라서 팽창 터빈 내에서 응축이 발생하는 최소 입구 온도도 또한 증가한다는 것이 주지된다.
It is generally noted that upon injection of water into the process gas that occurs before the expansion turbine, in either case the condensation temperature or dew point temperature increases as a result, so that the minimum inlet temperature at which condensation occurs in the expansion turbine also increases. do.
폐열 회수 플랜트는 폐열 증기 발생기 플랜트로서 형성될 필요는 없다. 다른 열교환기가 또한 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가스-가스 열 교환기가 예를 들어 선철 제조용 플랜트의 추가의 프로세스 가스를 가열하기 위해 사용될 수 있다. 또는 다른 매체의 가열을 위해 간접적으로 사용되기 위해 질소 또는 열 오일과 같은 다른 열전달 매체가 또한 가열될 수 있다. 상이한 폐열 회수 플랜트의 조합이 또한 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
The waste heat recovery plant need not be formed as a waste heat steam generator plant. Other heat exchangers may also be used instead. For example, one or more gas-gas heat exchangers can be used to heat additional process gases, for example in a pig iron manufacturing plant. Or other heat transfer medium, such as nitrogen or thermal oil, may also be heated to be used indirectly for heating other media. It goes without saying that a combination of different waste heat recovery plants is also possible.
선철 제조용 플랜트로부터 미리 제거되어 있고 팽창 터빈 이후에 선철 제조용 플랜트에 재차 복귀되지 않은 폐가스는 일반적으로 팽창 터빈을 통해 통과하게 되는 프로세스 가스로서 사용된다. 이는 선철 제조용 플랜트로부터 실제로 명백히 배출되기 때문에 "배기 가스"라 칭한다. 여기서 선철 제조용 플랜트는 고로 또는 용융 가스화로 및 환원로 뿐만 아니라 필터 시스템(고온 가스 필터, 백 필터, 사이클론) 및 배기 가스의 냉각을 위한 임의의 폐열 보일러 및 또한 CO2의 제거를 위한 임의의 플랜트를 포함한다.
Waste gases that have been previously removed from the pig manufacturing plant and not returned back to the pig manufacturing plant after the expansion turbine are generally used as process gas to be passed through the expansion turbine. It is called "exhaust gas" because it is actually clearly discharged from the pig iron manufacturing plant. The pig iron manufacturing plant here is not only a blast furnace or a melt gasifier and a reducing furnace but also a filter system (hot gas filter, bag filter, cyclone) and any waste heat boiler for cooling exhaust gases and also any plant for removal of CO 2 . Include.
이 프로세스 가스 또는 배기 가스는 따라서 고로, 특히 산소 고로로부터 노정 가스를 포함할 수 있다.
This process gas or exhaust gas may thus comprise the top gas from the blast furnace, in particular from the oxygen blast furnace.
그러나, 용융 환원 플랜트로부터의 폐가스, 특히However, waste gases from melt reduction plants, in particular
- 용융 가스화로로부터의 폐가스,Waste gas from the melt gasifier,
- 하나 이상의 환원 반응기로부터의 폐가스,Waste gas from one or more reduction reactors,
- 특히 산화철 및/또는 단광의 예열 및/또는 환원을 위한 하나 이상의 고정층 반응기로부터의 폐가스를 또한 포함할 수 있다.
It may also comprise waste gases from one or more fixed bed reactors, in particular for preheating and / or reducing iron oxide and / or briquettes.
따라서, 예를 들어, COREX 프로세스의 경우에 용융 가스화로 및 적어도 하나의 고정층 반응기는 철 운반체의 환원을 위해 사용되고, FINEX 프로세스의 경우에 하나가 다른 하나의 후방에 접속되고 유동상 반응기로서 형성되어 있는 용융 가스화로 및 다수의 환원 반응기가 사용된다.
Thus, for example, COREX In the case of a process, a melt gasification furnace and at least one fixed bed reactor are used for the reduction of the iron carrier, FINEX In the case of a process, a melt gasification furnace and a plurality of reduction reactors are used in which one is connected behind the other and formed as a fluidized bed reactor.
본 발명을 위해 사용되는 용융 환원 플랜트로부터의 프로세스 가스 또는 배기 가스는 용융 환원 플랜트의 다수의 소스로부터 공급될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 플랜트의 개별 부분(용융 가스화로, 환원 반응기, 고정층 반응기)으로부터의 부분 스트림은 일반적으로 시간 경과에 따라 다양할 것이다.
It goes without saying that the process gas or exhaust gas from the melt reduction plant used for the present invention can be supplied from multiple sources of the melt reduction plant. Partial streams from individual parts of the plant (melt gasification, reduction reactor, fixed bed reactor) will generally vary over time.
선철 제조용 플랜트(고로 또는 용융 환원로)로부터의 언급된 프로세스 가스는 부가적으로 소정의 다른 방식으로 플랜트로부터 또한 제거될 수 있고, 냉각의 목적으로 팽창 터빈 이전에 소위 배기 가스와 냉각된 압축된 추가의 프로세스 가스로서 혼합될 수 있고, 예를 들어 배기 가스 또는 프로세스 가스가 폐열 회수 플랜트에 의해 너무 많이 냉각되어 있고 이들 가스 스트림이 고온 상태로 미리 세척되어 있으면, 가열의 목적으로 이들 프로세스 가스들을 혼합되게 하는 것이 또한 가능하다.
The process gases mentioned from pig iron manufacturing plants (blast furnaces or melt reduction furnaces) can additionally also be removed from the plant in some other way, so-called exhaust gases and cooled compressed additions before expansion turbines for cooling purposes. Can be mixed as, for example, if the exhaust gas or process gas has been cooled too much by the waste heat recovery plant and these gas streams have been prewashed to a high temperature condition, these process gases can be mixed for heating purposes. It is also possible.
예를 들어 환원 반응기로 통과되지 않은 용융 가스화로로부터의 세척된 냉각된 환원 가스(잔여 가스)와 같이, 선철 제조 중에 선철 제조용 플랜트 내에서 임의의 경우에 발생하는 냉각된 프로세스 가스를 사용하는 것이 적합하다.
It is suitable to use a cooled process gas which occurs in any case in the pig iron manufacturing plant during pig iron manufacturing, such as, for example, a washed cooled reducing gas (residue gas) from a molten gasifier that has not been passed to the reduction reactor. Do.
팽창 터빈 내의 응축을 회피하기 위해, 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스의 입구 온도는 대략 145℃의 최소 입구 온도 미만이 되지 않는 것이 제공될 수 있다.
In order to avoid condensation in the expansion turbine, it may be provided that the inlet temperature of the process gas when entering the expansion turbine is not below the minimum inlet temperature of approximately 145 ° C.
저압 가스 어큐뮬레이터에 진입할 때에 배기 가스 또는 프로세스 가스의 응축 및 과잉의 입구 온도를 방지하기 위해, 팽창 터빈에 진입할 때에 프로세스 가스의 입구 온도가 150 내지 175℃의 범위의 값으로 설정되는 것이 가장 양호하게 제공된다. 이는 55 내지 75℃의 범위에서 팽창 터빈을 떠날 때에 프로세스 가스의 출구 온도를 생성하고, 팽창 터빈 이후의 추가의 냉각이 이어서 더 이상 필요하지 않다.
It is best to set the inlet temperature of the process gas to a value in the range of 150 to 175 ° C when entering the expansion turbine, in order to prevent condensation of the exhaust gas or the process gas and excessive inlet temperature when entering the low pressure gas accumulator. Is provided. This creates an outlet temperature of the process gas when leaving the expansion turbine in the range of 55 to 75 ° C., and further cooling after the expansion turbine is then no longer needed.
그러나, 배기 가스 또는 프로세스 가스는 부가적으로 또는 대안적으로 또한 대략 80℃의 저압 가스 어큐뮬레이터에 진입할 때의 최대 입구 온도가 초과되지 않는 정도로 팽창 터빈 전 또는 이후에 냉각될 수 있다.
However, the exhaust gas or process gas may additionally or alternatively also be cooled before or after the expansion turbine to such an extent that the maximum inlet temperature when entering the low pressure gas accumulator of approximately 80 ° C. is not exceeded.
마모(abrasion) 및 오염(soiling)으로부터 팽창 터빈을 보호하기 위해, 프로세스 가스의 적어도 일부가 팽창 터빈 이전에 건식 먼지 제거되는 것이 제공될 수 있다. 건식 먼지 제거는 일반적으로 선철 제조용 플랜트 내에 임의의 경우에 발생하고, 이어서 팽창 터빈을 위해 설치될 전용 건식 먼지 제거 시설을 위한 필요성이 존재하지 않는다. 건식 먼지 제거는 통상적으로 폐열 회수 플랜트의 하류측에 배열된 백 필터에 의해 또는 폐열 회수 플랜트의 상류측에 배열된 세라믹 고온 가스 필터에 의해 발생한다. 게다가, 고온 가스 사이클론 또는 소위 "먼지 포집기(catcher)"(먼지 분리기)가 또한 사용될 수 있는데, 이들은 조대 먼지(coarse dust)를 제거하기 위한 기능을 하고 미세 먼지 제거를 위한 플랜트(백 필터, 고온 가스 필터)의 상류측에 배열된다. 건식 먼지 제거는 너무 많은 에너지가 이에 의해 프로세스 가스로부터 추출되지 않고, 그 이후에 모두가 팽창 터빈 내에 사용되도록 의도되는 습식 프로세스에 비한 장점을 갖는다.
In order to protect the expansion turbine from abrasion and soiling, it may be provided that at least a portion of the process gas is dry dust removed before the expansion turbine. Dry dust removal generally occurs in any case within the pig iron manufacturing plant, and there is no need for a dedicated dry dust removal facility to be subsequently installed for the expansion turbine. Dry dust removal typically takes place by a bag filter arranged downstream of the waste heat recovery plant or by a ceramic hot gas filter arranged upstream of the waste heat recovery plant. In addition, hot gas cyclones or so-called "dust catchers" (dust separators) can also be used, which serve to remove coarse dust and plants for the removal of fine dust (bag filters, hot gases). Upstream side of the filter). Dry dust removal has the advantage over a wet process where too much energy is thereby not extracted from the process gas, and then all are intended to be used in the expansion turbine.
본 발명에 따른 프로세스를 실행하기 위한 대응 장치는, 선철 제조용 플랜트가 프로세스 가스를 팽창 터빈 내로 도입하기 위해 적어도 제 1 프로세스 가스 라인에 접속되고, 팽창 터빈은 프로세스 가스를 위한 저압 가스 어큐뮬레이터에 제 2 프로세스 가스 라인에 의해 접속되도록 구성될 수 있고, 이하의 장치 중 하나, 즉A corresponding apparatus for carrying out the process according to the invention is characterized in that the pig iron manufacturing plant is connected to at least a first process gas line for introducing process gas into the expansion turbine, the expansion turbine being connected to a low pressure gas accumulator for process gas in a second process. It can be configured to be connected by a gas line, one of the following devices, namely
- 제 1 조절 장치 및 폐열 회수 플랜트, 특히 선철 제조용 플랜트 내에서 팽창 터빈 이전에 배열된 폐열 증기 발생기 플랜트로서, 폐열 회수 플랜트용 제 1 조절 장치는 프로세스 가스 온도를 조절하기 위한 기능을 하는, 제 1 조절 장치 및 폐열 회수 플랜트,A first heat control plant and a waste heat steam generator plant arranged before an expansion turbine in a waste heat recovery plant, in particular a pig iron manufacturing plant, the first control device for the waste heat recovery plant having a function for regulating the process gas temperature Regulating unit and waste heat recovery plant,
- 제 2 조절 장치 및 바이패스 라인으로서, 제 2 조절 장치는 바이패스 라인에 의해 미냉각된 상태로 폐열 회수 플랜트, 특히 폐열 증기 발생기 플랜트에 의해 우회하게 되는 프로세스 가스의 양을 조절하기 위한 기능을 하는, 제 2 조절 장치 및 바이패스 라인,A second regulating device and a bypass line, the second regulating device having a function for adjusting the amount of process gas to be bypassed by the waste heat recovery plant, in particular the waste heat steam generator plant, uncooled by the bypass line. Second adjusting device and bypass line,
- 제 1 프로세스 가스 라인 내로 통과하게 되는 선철 제조용 플랜트로부터 냉각된 압축된 추가의 프로세스 가스의 양이 조절되는 제 3 조절 장치,A third regulating device in which the amount of compressed further process gas cooled from the pig iron manufacturing plant that is passed into the first process gas line is controlled,
- 분사 장치에 의해 제 1 또는 제 2 프로세스 가스 라인 내로 분사될 수 있는 물의 양이 조절되는 제 4 조절 장치,A fourth adjusting device in which the amount of water which can be injected into the first or second process gas line by the spraying device is controlled,
- 제 2 프로세스 가스 라인 내로 잔류 가스 라인에 의해 프로세스 가스를 형성하도록 혼합되는 CO2 제거를 위한 플랜트로부터 차가운 잔류 가스의 양이 조절되는 제 5 조절 장치가 또한 부가적으로 제공된다.
There is additionally also provided a fifth regulating device in which the amount of cold residual gas is regulated from the plant for the removal of CO 2 mixed to form the process gas by the residual gas line into the second process gas line.
다수의 이들 5개의 언급된 조절 장치가 존재하면, 이들은 중앙 조절 시설 또는 조절 장치들 중 하나, 예를 들어 첫번째 장치에 연결되고, 다른 조절 장치의 제어 및 설정점 값 및 조작된 값의 계산을 착수한다.
If there are a number of these five mentioned control devices, they are connected to one of the central control facilities or control devices, for example the first device, and undertake the calculation of the control and setpoint values and the manipulated values of the other control devices. do.
고로로부터의 배기 가스가 팽창 터빈 내로 통과하게 되면, 고로로부터, 특히 노정 가스 복귀를 갖는 산소 고로로부터의 노정 가스가 제 1 프로세스 가스 라인 내로 통과하게 될 수 있는 적어도 하나의 라인이 제공된다.
When the exhaust gas from the blast furnace is passed into the expansion turbine, at least one line is provided from which the top gas from the blast furnace, in particular from the oxygen blast furnace with the return gas return, can be passed into the first process gas line.
용융 환원 플랜트로부터의 배기 가스가 팽창 터빈 내로 통과하게 되면, 용융 환원 플랜트로부터의 폐가스가 제 1 프로세스 가스 라인 내로 통과하게 될 수 있는 적어도 하나의 라인이 제공된다. 이 경우에, 이들 라인들 중 적어도 하나는 이하의 장치, 즉When the exhaust gas from the melt reduction plant is passed into the expansion turbine, at least one line is provided through which waste gas from the melt reduction plant can be passed into the first process gas line. In this case, at least one of these lines is the following device, i.e.
- 용융 가스화로,-Melt gasification furnace,
- 하나 또는 그 초과의 환원 반응기,One or more reduction reactors,
- 특히 산화철 및/또는 단광의 예열 및/또는 환원을 위한 고정층 반응기Fixed bed reactors, in particular for preheating and / or reducing iron oxide and / or briquettes
중 적어도 하나에 접속된다.
Is connected to at least one of.
프로세스 가스의 건식 먼지 제거를 위한 플랜트는 팽창 터빈 이전에 배열될 수 있다. 이는 오염 및 연마로부터 팽창 터빈을 보호하기 위한 기능을 한다.
The plant for dry dust removal of the process gas may be arranged before the expansion turbine. This serves to protect the expansion turbine from contamination and polishing.
본 발명이 예로서 제공된 개략도에 기초하여 이하에 더 상세히 설명된다.
The invention is explained in more detail below on the basis of the schematic diagram provided by way of example.
도 1은 먼지 제거를 위한 백 필터 및 하류측 팽창 터빈을 갖는 COREX 플랜트를 도시하고 있는 도면이며,
도 2는 먼지 제거를 위한 세라믹 필터 및 하류측 팽창 터빈을 갖는 COREX 플랜트를 도시하고 있는 도면이며,
도 3은 먼지 제거를 위한 백 필터 및 하류측 팽창 터빈을 갖는 FINEX 플랜트를 도시하고 있는 도면이며,
도 4는 먼지 제거를 위한 백 필터 및 하류측 팽창 터빈을 갖는 FINEX 플랜트를 도시하고 있는 도면이며,
도 5는 먼지 제거를 위한 백 필터 및 하류측 팽창 터빈을 갖는 산소 고로를 도시하고 있는 도면이며,
도 6은 먼지 제거를 위한 세라믹 필터 및 하류측 팽창 터빈을 갖는 산소 고로를 도시하고 있는 도면이다.1 shows a COREX with a bag filter and downstream expansion turbine for dust removal It is a drawing showing a plant,
2 is a COREX with ceramic filter and downstream expansion turbine for dust removal; It is a drawing showing a plant,
3 shows a FINEX with a bag filter and downstream expansion turbine for dust removal; It is a drawing showing a plant,
4 shows a FINEX with a bag filter and downstream expansion turbine for dust removal; It is a drawing showing a plant,
FIG. 5 shows an oxygen blast furnace having a bag filter and a downstream expansion turbine for dust removal;
FIG. 6 shows an oxygen blast furnace with a ceramic filter and a downstream expansion turbine for dust removal.
도 1에서, COREX 플랜트가 도시되어 있다. 이 예에서, 이는 고정층 반응기로서 형성되고 괴광, 펠릿, 소결물 및 첨가제(도면 부호 18 참조)로 장입되는 환원로(17)를 갖는다.
In Figure 1, COREX The plant is shown. In this example, it has a
환원 가스(19)는 괴광 등(18)에 대해 역류로 안내된다. 이 환원 가스는 환원로(17)의 하부 영역에 도입되고, 노정 가스(22)로서 그 상부측에서 떠난다. 환원로(17)로부터의 노정 가스(22)의 열은 증기 발생을 위해 폐열 보일러(21) 내에 사용되고, 이에 의해 생성된 저압 증기가 CO2의 화학 흡착을 위해 플랜트(14) - 여기에는 도시되어 있지 않음 - 의 스트리퍼(stripper)에 공급될 수 있다. 폐열 보일러(21)에 진입하기 이전에, 노정 가스(22)는 먼지 분리기 또는 사이클론(23) 내에서 조대 먼지가 제거될 수 있다. 사이클론(23)으로부터 분리된 먼지(24)는 용융 가스화로(48) 내로 복귀될 수 있다.
The reducing
폐열 보일러(21)를 떠나는 노정 가스는 백 필터(30) 내에서 더 세척되고, 팽창 터빈(34)으로 배기 가스(12)로서 통과된다.
The top gas leaving the
환원로(17)를 위한 환원 가스(19)는 용융 가스화로(48) 내에서 제조되고, 용융 가스화로 내로 한편으로는 괴탄(lump coal)(49)의 형태의 석탄 및 가능하게는 분말 형태의 석탄이 공급되고 다른 한편으로는 환원로(17) 내에서 사전 환원된 철광석이 추가된다. 환원로(17)를 위해서는 너무 미세한 분광(fine ore)(47)이 또한 괴탄(49)과 함께 도입될 수 있다.
The reducing
용융 가스화로(48) 내의 석탄은 가스화되어, 주로 CO 및 H2로 이루어진 가스 혼합물을 생성하고, 노정 가스(발생기 가스)(54)로서 배출되고, 여기서 고온 가스 사이클론으로서 형성되어 있는 분리기(59) 내의 먼지 및 분광이 세척되어 있으면, 부분 스트림은 환원 가스(19)로서 환원로(17)에 통과된다. 여기서 분리된 먼지 및 분리된 분광(25)은 용융 가스화로(48) 내로 복귀된다.
The coal in the
용융 가스화로(48) 내에서 용융된 고온 금속 및 슬래그는 배출된다(화살표 58 참조).
The hot metal and slag melted in the
용융 가스화로(48)로부터 배출된 노정 가스(54)는 혼입된 먼지를 분리하고 먼지(25)를 - 가능하게는 미분 연료(pulverized fuel) 연소기를 경유하여 - 용융 가스화로(48) 내로 복귀시키기 위해, 먼저 분리기(59) 내로 통과된다.
The
조대 먼지가 세척된 노정 가스(54)의 부분은 습식 스크러버(26)에 의해 더 세척되고 COREX 플랜트로부터 잔여 가스(27)로서 제거되고, - 본 발명에 따르면 - 팽창 터빈(34) 이전에 배기 가스(12)에 공급된다. 대안적으로 또는 추가로, 잔여 가스(27)의 부분은 팽창 터빈(34) 이후에 배기 가스(12)와 혼합되어 상기 가스를 냉각할 수 있다.
Part of the coarse dust washed
세척된 노정 가스 또는 발생기 가스(54)의 부분은 습식 스크러버(26) 이후에 가스 압축기(63)로 냉각을 위해 통과되고, 이어서 냉각을 위해 용융 가스화로(48) 이후에 노정 가스 또는 발생기 가스(54)로 냉각 가스(28)로서 복귀된다. 이러한 복귀는 그 내부에 포함된 환원 성분이 COREX 프로세스를 위해 여전히 사용될 수 있게 하고, 다른 한편으로는 약 1050℃로부터 700 내지 870℃로 고온 노정 가스 또는 발생기 가스(54)의 요구된 냉각이 보장되는 것을 허용한다.
A portion of the cleaned top gas or
사이클론(23)과 폐열 보일러(21) 사이에는, 이를 냉각하기 위해, 물이 제 1 분사 장치(29)에 의해 노정 가스(22) 내로 분사된다. 폐열 보일러(21) 이후에, 노정 가스(22)는 백 필터 내로 통과되고, 여기서 미세 먼지가 분리된다. 백 필터 이후에, 배기 가스(12)를 위한 제 1 프로세스 가스 라인(31)이 시작되어 팽창 터빈(34)에서 종료한다. 제 2 프로세스 가스 라인(32)은 팽창 터빈(34)에서 시작하고, 저압 가스 어큐뮬레이터로서 형성된 배기 가스 탱크(13)에서 종료한다.
Between the
제 1 프로세스 가스 라인 내로 먼저 잔여 가스(27)를 위한 라인이 개방되어 있고, 그 이후에 배기 가스(12)를 더 냉각하기 위해 제 2 분사 장치(33)가 제공된다.
A line for the
바이패스 라인(36)에 의해, 노정 가스(22)는 미냉각된 상태로 폐열 보일러(21)에 의해 통과하게 될 수 있다.
By-
제 1 조절 장치(45)에서, 폐열 보일러(21) 내에서 발생하는 프로세스는 조절되지만, 이는 또한 점선이 나타내는 바와 같이 본 발명에 따른 다른 조절 장치에 접속되는데,In the
- 그에 의해 바이패스 라인(36)이 완전히 또는 부분적으로 개방되거나 차단되는, 여기서 제어 가능한 밸브(46)의 형태의 제 2 조절 장치,A second regulating device in the form of a
- 잔여 가스(27)를 위한 라인을 위한, 여기서 제어 가능한 밸브(57)의 형태의 제 3 조절 장치, 및A third regulating device in the form of a
- 여기서 제 2 분사 장치(33)를 위한 제어 가능한 밸브(56)의 형태의 제 4 조절 장치에 접속된다.
It is here connected to a fourth control device in the form of a
더욱이, 제 1 조절 장치(45)는 팽창 터빈(34)에 진입하기 직전에 배기 가스(12)의 온도를 측정하는 제 1 온도 센서(67), 팽창 터빈(34)을 떠난 직후에 배기 가스(12)의 온도를 측정하는 제 2 온도 센서(68) 및 제 1 및 제 2 온도 센서의 측정된 값들 사이의 차이를 측정하는 제 3 온도 센서(69)에 접속된다.
In addition, the
측정된 온도값에 기초하여, 설정점 값이 이어서 결정되고 상기 조절 장치의 보조에 의해 설정된다.
Based on the measured temperature value, the set point value is then determined and set by the assistance of the regulating device.
과잉의 배기 가스는 팽창 터빈(34) 이전에 제 1 라인(70)을 통해, 그리고 팽창 터빈(34) 이후에 제 2 라인(71)을 통해 잔여 가스 연소기 플랜트(72)에 운반되어 거기서 연소될 수 있다.
Excess exhaust gas is conveyed to the residual
압력 센서(73)에 의한 압력 측정 이후에, 배기 가스(12)의 부분은 상기 터빈을 위한 바이패스 라인(74)에 의해 팽창 터빈(34)에 의해 통과되게 될 수 있다. 이는 팽창 터빈의 가속 운전(running up) 및 감속 운전(running down)을 위해 특히 요구될 뿐만 아니라, 가스의 부분량을 조절하기 위해 정상 작동 중에 사용될 수 있다.
After the pressure measurement by the
안전을 위해, 팽창 터빈(34) 이후의 배기 가스(12)와 팽창 터빈(34) 이후에 도입되어 있는 잔여 가스(27)의 가스 혼합물이 완전히 또는 부분적으로 냉각되는 배기 가스 냉각기(75)가 그럼에도 불구하고 팽창 터빈(34) 이후에 배열될 수 있다. 냉각될 부분은 제 2 프로세스 가스 라인(32)으로부터 취해지고, 배기 가스 냉각기(75)를 통해 통과되고, 제 2 프로세스 가스 라인(32)으로 복귀된다. 냉수(76)가 냉각을 위해 사용된다. 본 발명에 따른 조절이 실패하면, 배기 가스(12)가 너무 높은 온도에서 배기 가스 탱크(13)에 진입하지 않는 것이 배기 가스 냉각기(75)에 의해 보장될 수 있다.
For the sake of safety, the
도 1에서와 같이, 도 2에는 COREX 플랜트가 도시되어 있지만, 이는 먼지 제거를 위해 사용되는 필터에 의해 도 1의 것과 상이하다.
As in Figure 1, Figure 2 shows COREX Although the plant is shown, this differs from that of FIG. 1 by the filter used for dust removal.
도 1로부터의 노정 가스를 위한 사이클론(23) 대신에, 세라믹 필터 요소를 갖는 고온 가스 필터(11)가 사용된다. 고온 가스 필터에서, 주로 세라믹, 파이버 세라믹 또는 소결 금속의 다공성 캔들의 형태의 고온 가스 필터 요소가 사용된다. 필터 캔들 상에 축적된 먼지는 통상적으로 질소(N2)로 작동되는 역세(backwashing) 장치에 의해 필터 캔들로부터 세척될 수 있다.
Instead of the
고온 가스 필터(11) 내의 분리된 먼지는 대안적으로 용융 가스화로(48)로 복귀될 수 있다.
Separated dust in the
추가의 변형 실시예는, 사이클론, 보다 자세하게는 고온 가스 사이클론이 고온 가스 필터(11) 이전에 배열되는 것이다. 이는 추가로 환원될 노정 가스(22)의 먼지 함유를 허용한다.
A further variant is that the cyclone, more particularly the hot gas cyclone, is arranged before the
도 3에서, FINEX 플랜트가 도 1 및 도 2의 COREX 플랜트 대신에 사용된다.
In Figure 3, FINEX Plant is COREX of FIGS. 1 and 2 It is used instead of the plant.
배기 가스(12)는 팽창 터빈(34)에 공급되고, 그 이후에 저압 가스 어큐뮬레이터로서 형성된 배기 가스(13) 내에서 재차 완충 저장된다. 이 가스는 그 이후에 연료로서 원료 건조 플랜트 또는 발전 플랜트에 공급될 수 있다(도면 부호 35 참조).
The
FINEX 플랜트는 이 예에서 유동상 반응기로서 형성되고 분광으로 장입되는 4개의 환원 반응기(37 내지 40)를 갖는다. 분광 및 첨가제(41)는 광석 건조 시설(42)로 공급되고 거기로부터 먼저 제 4 반응기(37)로 공급되고, 이들은 이어서 제 3 환원 반응기(38), 제 2 환원 반응기(39) 및 마지막으로 제 1 환원 반응기(40) 내로 통과된다. 그러나, 4개의 유동상 반응기(37 내지 40) 대신에, 단지 3개만이 또한 존재할 수 있다.
FINEX The plant has four
환원 가스(43)는 분광에 대해 역류로 안내된다. 이 가스는 제 1 환원 반응기(40)의 저부에 도입되어 그 상부측에서 떠난다. 아래로부터 제 2 환원 반응기(39)에 진입하기 이전에, 이 환원 가스는 또한 유사하게 제 2 환원 반응기(39)와 제 3 환원 반응기(38) 사이에서 산소(O2)로 가열될 수 있다. 환원 반응기(37 내지 40)로부터의 폐가스(44)의 열은 증기 발생을 위해 폐열 보일러(21) 내에서 사용되고, 이에 의해 생성된 저압 증기가 CO2의 화학적 흡착을 위해 플랜트(14)의 스트리퍼에 공급될 수 있다.
The reducing
제 4 환원 반응기(37)를 떠나는 폐가스(44)는 폐열 보일러(21) 이후에 백 필터(30) 내에서 세척된다. 백 필터(30)를 떠나는 폐가스의 부분 스트림이 배기 가스(12)로서 팽창 터빈(34)에 공급되고, 추가의 부분 스트림이 복귀 가스(79)로서 FINEX 프로세스에서 재차 사용되도록 의도된다. 이 목적으로, 이는 냉수(78)에 의해 가스 냉각기(77) 내에서 냉각되고, 복귀 가스 압축기(80) 내에서 압축되고, 하류측 냉각기(81) 내에서 재차 냉각되고, 이어서 예를 들어 흡착(예를 들어, 압력 변동 플랜트 또는 진공 압력 변동 플랜트) 또는 화학적 흡착에 의해 CO2의 제거를 위한 플랜트(14)에 공급된다.
The
선철의 제조시에 대기로의 CO2의 배출이 감소되어야 하면, 이는 선철 제조로부터의 폐가스로부터 분리되어 결합 형태[CO2 포집 및 격리(sequestration)(CCS)]로 저장된다.
If the release of CO 2 to the atmosphere in the production of pig iron should be reduced, it is separated from the waste gas from the production of pig iron and stored in combined form (CO 2 capture and sequestration (CCS)).
화학적 흡착(14) 이후의 잔류 가스 스트림(82)은 주로 CO2를 함유하고, 잔류 가스(82)의 일부는 제 2 프로세스 가스 라인(32) 내로 개방되어 있는 잔류 가스 라인(84)을 통해 배기 가스 탱크 내로 진입 이전에 배기 가스(12)로 통과하게 될 수 있다. 이를 위해 대응 제 5 조절 장치(20)가 도 3에 도시되어 있다.
The
환원 가스(43)는 도 3에서 용융 가스화로(48) 내에서 생성되고, 이 용융 가스화로 내로 한편으로는 괴탄(49)의 형태의 석탄 및 가능하게는 분말 형태(50)의 석탄이 공급되고 - 분말 형태의 석탄은 산소(O2)와 함께 -, 다른 한편으로는 환원 반응기(37 내지 40) 내에서 사전 환원되고 철 단광처리(briquetting) 시설(51) 내에서 고온 상태에서 단광(HCI: 열간 압착 철)으로 성형된 철광석이 추가된다. 단광은 이 경우에 고정층 반응기로서 형성된 저장 탱크(53) 내로 이송 플랜트(52)에 의해 통과되고, 여기서 단광은 가능하게는 용융 가스화로(48)로부터 조대 세척된 발생기 가스(54)로 예열되고 환원된다. 여기서, 차가운 단광(65)이 또한 첨가될 수 있다. 그 이후에, 단광 또는 산화물은 위로부터 용융 가스화로(48) 내로 장입된다. 저환원철(LRI)이 마찬가지로 단광처리 시설(51)로부터 배출될 수 있다.
The reducing
용융 가스화로(48) 내의 석탄은 가스화되어, CO와 H2로 주로 이루어지는 가스 혼합물을 생성하고, 환원 가스(발생기 가스)(54)로서 배출되고, 부분 스트림은 환원 가스(43)로서 환원 반응기(37 내지 40)로 통과된다.
The coal in the
용융 가스화로(48) 내에 용융된 고온 금속 및 슬래그가 배출된다(화살표 58 참조).
The molten hot metal and slag in the
용융 가스화로(48)로부터 배출된 노정 가스(54)는 혼입된 먼지를 분리하고 미분 연료 연소기를 경유하여 용융 가스화로(48) 내로 먼지를 복귀시키기 위해, 분리기(59) 내로 먼저 통과된다.
The
조대 먼지가 세척된 노정 가스의 부분은 습식 스크러버(60)에 의해 더 세척되고 구체적으로는 복귀 가스 압축기(80) 이전에 CO2의 화학 흡수를 위해 플랜트(14)로 잔여 가스(61)로서 공급된다.
The part of the coarse dust-washed top gas is further washed by the
세척된 발생기 가스(54)의 추가의 부분은 마찬가지로 가스를 냉각하기 위해 습식 스크러버(62) 내에서 더 세척되고, 가스 압축기(63)로 냉각을 위해 통과되고, 이어서 플랜트(14)로부터 취해지고 CO2가 제거된 복귀 가스(79)와 혼합 이후에, 냉각을 위해 용융 가스화로(48) 이후에 발생기 가스(54)로 복귀된다. CO2가 제거된 가스(79)의 이 복귀는 그 내부에 함유된 환원 성분이 여전히 FINEX 프로세스를 위해 사용될 수 있게 하고, 다른 한편으로는 고온 발생기 가스(54)의 요구 냉각이 보장될 수 있게 한다.
A further portion of the washed
단광 또는 산화철이 용융 가스화로(48)로부터 먼지 제거되고 냉각된 발생기 가스(54)로 가열되고 환원되는 저장 플랜트(53)를 떠나는 노정 가스(55)는 습식 스크러버(66) 내에서 세척되고 이어서 마찬가지로 CO2의 제거를 위해 플랜트(14)에 공급될 수 있다.
The
CO2 제거를 위한 화학적 흡착 플랜트의 경우에, 플랜트(14)의 스트리퍼는 폐열 보일러(21)로부터 저압 증기가 공급될 수 있다. 바람직하게는, 철 제조 프로세스로부터 폐열은 폐열 보일러와 CO2의 화학 흡수를 위한 플랜트(14) 사이의 짧은 거리 때문에 이 경우를 위해 사용되어야 한다.
In the case of a chemical adsorption plant for CO 2 removal, the stripper of the
스트리퍼의 응축물은 이 예에서 폐열 보일러(21)의 증기 회로에 공급될 수 있다.
The condensate of the stripper can in this example be supplied to the steam circuit of the
배기 가스(12)는 여기서 환원 반응기(37 내지 40)의 폐가스(44)만으로 이루어진다.
The
본 예시적인 실시예에 존재하는 모든 조절 장치[제 1 장치(45), 제 2 장치(46), 제 4 장치(56) 및 제 5 장치(20)]는 서로 접속되고, 이들의 조작된 변수는 중앙에서 지정된다.
All regulating devices (
제 2 분사 장치(33), 선택적 배기 가스 냉각기(75), 잔여 가스 연소기 플랜트(72), 온도 센서(67 내지 69), 압력 센서(73) 및 바이패스 라인(74)의 작동 모드는 도 1에 설명된 바와 같다.
The mode of operation of the
도 4의 플랜트는 도 3의 것에 본질적으로 대응하지만, 도 4에서 제 4 환원 반응기(37)를 떠나는 폐가스(44)는 폐열 보일러(21) 이전에 고온 가스 필터(11) 내에서 세척된다. 폐열 보일러(21)를 떠나는 폐가스의 부분 스트림은 이어서 배기 가스(12)로서 팽창 터빈(34)에 공급되고, 추가의 부분 스트림은 복귀 가스(79)로서 FINEX 프로세스에서 재차 사용되도록 의도된다.
The plant of FIG. 4 essentially corresponds to that of FIG. 3, but the
도 5에서, 본 발명은 산소 고로에 기초하여 표현되어 있다. 여기서, 소결 플랜트(2)로부터의 철광석 및 코크스(도시 생략)는 장입 장치에 의해 위로부터 고로(1) 내로 공급된다. 80% 초과의 산소 함량을 갖는 산소 함유 가스(3)가 환상 파이프(bustle pipe)(4) 내로 도입되고, 유사하게 석탄이 분말 형태(50)로 도입된다. 환원 가스로(6)에서, 환원 가스(5)는 산소(O2)와 연소 공기가 연소를 위해 공급되는 상태로 가열된다. 차가운 또는 예열된 산소(O2)와 함께, 가열된 환원 가스(5)는 고로(1) 내로 도입된다. 슬래그(7) 및 선철(8)은 저부에서 고로(1)로부터 배출된다. 고로(1)의 상측부에서, 노정 가스 또는 고로 가스(9)는 제거되어 먼지 분리기 또는 사이클론(10) 내에서 사전 세척된다. 이 방식으로 세척된 노정 가스 또는 고로 가스(9)는 여전히 너무 고온이어서 그 에너지가 증기 발생을 위해 폐열 보일러(21) 내에서 의미 있는 방식으로 사용될 수 있게 된다. 다른 도면의 폐열 보일러(21)의 경우에서와 같이, 여기에서도 좌측의 회로는 증기 회로를 표현하고 있고, 우측의 회로는 응축물의 가열 및 증발을 위한 기능을 한다. 폐열 보일러 전의 노정 가스(9)를 냉각하기 위해, 재차 물을 위한 제 1 분사 장치(29)가 제공된다. 바이패스 라인(36)에 의해, 노정 가스(9)는 재차 미냉각된 상태로 폐열 보일러(21) 주위에서 안내될 수 있다. 폐열 보일러(21) 이후에, 노정 가스(9)는 백 필터(30)(그러나, 습식 스크러버가 또한 대신에 이 지점에 배열될 수 있음)에 진입하고 더 세척되어, 미세 먼지가 또한 분리되고 제거될 수 있게 된다[백 필터(30)의 하단부에서의 화살표 참조].
In Fig. 5, the present invention is expressed based on an oxygen blast furnace. Here, iron ore and coke (not shown) from the
세척된 가능하게는 냉각된 노정 가스(9)는 한편으로는 고로 시스템으로부터 배기 가스(12)로서 직접 제거되어 팽창 터빈(34)으로 그 이후에 배기 가스 탱크(13)로 공급될 수 있다. 다른 한편으로는, 이 가스는 CO2 제거를 위해 플랜트(14)로 공급될 수 있고, 세척되어 복귀될 노정 가스 또는 고로 가스(9)는 가스 냉각기(77) 내에서 미리 냉각되어 있고, 이는 냉수(78)로 냉각되고, 이어서 압축기(15)에 의해 대략 2 내지 6 barg로 압축되고 애프터쿨러(16) 내에서 대략 30 내지 60℃로 냉각된다. 단지 다음에 복귀될 노정 가스(9)만이 CO2 제거를 위해 플랜트(14) 내로 도입된다. 이 플랜트의 작동 모드는 도 3을 참조하여 이미 설명되어 있다. 도 4에 부가적으로 제공된 것은 복귀될 노정 가스(9)가 단지 가스 냉각기(77), 단지 플랜트(14) 또는 가스 냉각기(77) 및 플랜트(14)에 의해 연료 가스로서 환원 가스로(6) 내로 통과하게 되는 라인 - 점선으로 표현되어 있음 - 이다.
Washed and possibly cooled
CO2가 세척된 생성물 가스는 직접적으로 그리고/또는 환원 가스로(6) 내에서 가열 이후에 환원 가스(5)로서 고로(1)에 복귀된다. CO2-농후 잔류 가스(82)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 대기로 직접 배출되고 그리고/또는 후속의 CO2 저장 장치(처리, 예를 들어 EOR - 향상된 오일 회수 -, EGR - 향상된 가스 회수)를 갖는 CO2 압축 시설에 실제로 공급될 수 있고 그리고/또는 그러나 또한 철 제조에서 N2에 대한 대체물로서 사용될 수도 있는데, 잔류 가스 스트림은 주로 CO2로 이루어지고, 따라서 장치, 차단 밀봉부 및 선택된 플러싱-가스 및 냉각-가스 소비자를 장입하기 위해 사용될 수 있다.
The product gas from which the CO 2 has been washed is returned to the blast furnace 1 as reducing gas 5 directly and / or after heating in the reducing
그러나, 잔류 가스(82)의 일부가 또한 환원 가스로(6)에 연료 가스로서 공급될 수 있다. 마지막으로, 잔류 가스(82)의 일부는 제 2 프로세스 가스 라인(32) 내로 개방되어 있는 잔류 가스 라인(84)을 통해, 냉각을 위해 배기 가스 탱크 내로 진입 이전에 배기 가스(12)에 통과하게 될 수 있다. 이를 위한 대응 제 5 조절 장치(20)가 도 4에 도시되어 있다.
However, part of the
본 예시적인 실시예에서 존재하는 모든 조절 장치[제 1 장치(45), 제 2 장치(46), 제 4 장치(56) 및 제 5 장치(20)]는 서로 접속되고, 이들의 조작된 변수는 중앙에서 지정된다.
All the regulating devices (
제 2 분사 장치(33), 선택적 배기 가스 냉각기(75), 잔여 가스 연소기 플랜트(72), 온도 센서(67 내지 69), 압력 센서(73) 및 바이패스 라인(74)의 작동 모드는 도 1에 설명된 바와 같다.
The mode of operation of the
도 6으로부터의 플랜트는 단지 노정 가스(9)의 세척의 유형에 의해서만 도 5의 플랜트와 상이하다. 구체적으로, 도 6에서 노정 가스(9)는 먼지 분리기 또는 사이클론(10) 이후에 고온 가스 필터(11) 내에서 더 세척되어, 미세한 먼지가 또한 분리되어 제거될 수 있게 된다[고온 가스 필터(11)의 하단부에서의 화살표 참조]. 이 방식으로 세척된 노정 가스 또는 고로 가스(9)는 단지 이어서 폐열 보일러(21) 내로 통과하게 된다.
The plant from FIG. 6 differs from the plant of FIG. 5 only by the type of cleaning of the
배기 가스 탱크(13)로부터의 배기 가스(12)는 - 본 발명의 실시예와 무관하게 - 조합된 열 및 발전소 또는 증기 발전소에 연료로서 통과하게 될 수 있다.
The
1: 고로 2: 소결 플랜트
3: 산소 함유 가스 4: 환상 파이프
5: 환원 가스 6: 환원 가스로
7: 슬래그 8: 선철
9: 노정 가스 또는 고로 가스 10: 먼지 분리기 또는 사이클론
11: 고온 가스 필터 12: 배기 가스
13: 배기 가스 탱크 14: CO2의 화학적 흡착용 플랜트
15: 압축기 16: 애프터쿨러
17: 환원로 18: 괴강, 펠릿, 소결 및 첨가제
19: 환원 가스 20: 제 5 조절 장치(밸브)
21: 폐열 보일러 22: 노정 가스
23: 사이클론 24: 먼지
25: 먼지 및 분광 26: 습식 스크러버
27: 잔여 가스 28: 냉각 가스
29: 제 1 분사 장치 30: 백 필터
31: 제 1 프로세스 가스 라인 32: 제 2 프로세스 가스 라인
33: 제 2 분사 장치 34: 팽창 터빈
35: 원료 건조 플랜트로(석탄, 분탄 또는 광석 건조) 또는 발전소로
36: 바이패스 라인 37: 제 4 환원 반응기
38: 제 3 환원 반응기 39: 제 2 환원 반응기
40: 제 1 환원 반응기 41: 분광 및 첨가제
42: 철광 건조 시설 43: 환원 가스
44: 폐열 45: 제 1 조절 장치
46: 제 2 조절 장치(밸브) 47: 분광
48: 용융 가스화로 49: 괴탄
50: 분말 형태의 석탄 51: 단광 시설
52: 운반 플랜트 53: 저장 탱크
54: 노정 가스 또는 발생기 가스 55: 노정 가스
56: 제 4 조절 장치(밸브) 57: 제 3 관련 장치(밸브)
58: 고온 금속 및 슬래그 59: 분광용 분리기
60: 습식 스크러버 61: 잔여 가스
62: 습식 스크러버 63: 가스 압축기
64: CO2가 제거된 가스 65: 차가운 단광
66: 습식 스크러버 67: 제 1 온도 센서
68: 제 2 온도 센서 69: 제 3 온도 센서
70: 제 1 라인 71: 제 2 라인
72: 잔여 가스 연소기 플랜트 73: 압력 센서
74: 바이패스 라인 75: 배기 가스 냉각기
76: 냉수 77: 가스 냉각기
78: 냉수 79: 복귀 가스
80: 복귀 가스 압축기 81: 냉각기
82: 잔류 가스 83: 연소 가스
84: 잔류 가스 라인1: blast furnace 2: sintering plant
3: oxygen-containing gas 4: annular pipe
5: reducing gas 6: reducing gas
7: slag 8: pig iron
9: top gas or blast furnace gas 10: dust separator or cyclone
11: high temperature gas filter 12: exhaust gas
13: Exhaust gas tank 14: Plant for chemical adsorption of CO 2
15: compressor 16: aftercooler
17: reduction furnace 18: mass steel, pellets, sintering and additives
19: reducing gas 20: fifth regulator (valve)
21: waste heat boiler 22: top gas
23: cyclone 24: dust
25: dust and spectroscopy 26: wet scrubber
27: residual gas 28: cooling gas
29: first injection device 30: bag filter
31: first process gas line 32: second process gas line
33: second injector 34: expansion turbine
35: raw material drying plant (coal, coal or ore drying) or power plant
36: bypass line 37: fourth reduction reactor
38: third reduction reactor 39: second reduction reactor
40: first reduction reactor 41: spectroscopy and additives
42: iron ore drying plant 43: reducing gas
44: waste heat 45: first adjusting device
46: second regulating device (valve) 47: spectroscopy
48: melt gasification furnace 49: lump coal
50: coal in powder form 51: briquetting plant
52: conveying plant 53: storage tank
54: top gas or generator gas 55: top gas
56: fourth adjusting device (valve) 57: third related device (valve)
58: hot metal and slag 59: spectroscopy separator
60: wet scrubber 61: residual gas
62: wet scrubber 63: gas compressor
64: CO 2 removed gas 65: cold briquette
66: wet scrubber 67: first temperature sensor
68: second temperature sensor 69: third temperature sensor
70: first line 71: second line
72: residual gas combustor plant 73: pressure sensor
74: bypass line 75: exhaust gas cooler
76: cold water 77: gas cooler
78: cold water 79: return gas
80: return gas compressor 81: cooler
82: residual gas 83: combustion gas
84: residual gas line
Claims (14)
상기 팽창 터빈(34)에 진입할 때에 상기 프로세스 가스(12)의 입구 온도는 팽창 터빈 내에서 응축이 발생하는 최소 입구 온도 미만으로 저하되지 않도록 설정되고, 및/또는 상기 프로세스 가스(12)는 저압 가스 어큐뮬레이터(13)에 진입할 때에 팽창 터빈을 떠나는 프로세스 가스가 상기 어큐뮬레이터를 위해 허용 가능한 최대 입구 온도 미만이 되지 않도록, 구체적으로는 이하의 수단:
- 상기 프로세스 가스(12)가 팽창 터빈(34)에 진입하기 이전에 유동하는 폐열 회수 플랜트, 특히 폐열 증기 발생기 플랜트(21)를 조절함으로써 프로세스 가스 온도를 조절하는 것과,
- 폐열 회수 플랜트, 특히 폐열 증기 발생기 플랜트(21)에 의해 미냉각된 상태로 우회하게 되는 프로세스 가스의 양을 조절함으로써 프로세스 가스 온도를 조절하는 것과,
- 상기 팽창 터빈(34) 이전에 냉각된 압축된 추가의 프로세스 가스(27)를 프로세스 가스(12)와 혼합하는 것과,
- 상기 프로세스 가스(12) 내에 물을 분사하는 것(29, 33)과,
- 상기 팽창 터빈(34) 이후에 CO2 제거를 위한 플랜트(14)로부터 차가운 잔류 가스(82)를 프로세스 가스(12)와 혼합하는 것
중 하나 이상에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
In a method for regulating the temperature of a process gas 12 from a pig iron manufacturing plant for use in an expansion turbine 34,
When entering the expansion turbine 34 the inlet temperature of the process gas 12 is set so as not to drop below the minimum inlet temperature at which condensation occurs in the expansion turbine, and / or the process gas 12 is at low pressure. Specifically, the process means leaving the expansion turbine upon entering the gas accumulator 13 does not fall below the maximum allowable inlet temperature for the accumulator:
Adjusting the process gas temperature by adjusting the waste heat recovery plant, in particular the waste heat steam generator plant 21, which flows before the process gas 12 enters the expansion turbine 34;
Adjusting the process gas temperature by controlling the amount of process gas that is bypassed uncooled by the waste heat recovery plant, in particular waste heat steam generator plant 21,
Mixing the further compressed compressed process gas 27 before the expansion turbine 34 with the process gas 12,
Spraying water (29, 33) into the process gas (12),
Mixing the cold residual gas 82 with the process gas 12 from the plant 14 for CO 2 removal after the expansion turbine 34.
Characterized by being cooled by one or more of
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
선철 제조용 플랜트로부터 미리 제거되어 팽창 터빈(34) 이후에 선철 제조용 플랜트로 재차 복귀되지 않은 폐가스가 프로세스 가스(12)로서 사용되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
The method of claim 1,
Characterized in that a waste gas which is previously removed from the pig manufacturing plant and not returned to the pig manufacturing plant after the expansion turbine 34 is used as the process gas 12,
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
고로로부터, 특히 산소 고로(1)로부터의 노정 가스(9)가 프로세스 가스로서, 가능하게는 추가의 프로세스 가스로서 사용되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that, from the blast furnace, in particular the top gas 9 from the oxygen blast furnace 1 is used as the process gas, possibly as an additional process gas,
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
용융 환원로(17, 37 내지 40, 48)로부터의 폐가스(22, 27, 44)가 프로세스 가스로서, 가능하게는 추가의 프로세스 가스로서 사용되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that waste gases 22, 27, 44 from melt reduction furnaces 17, 37-40, 48 are used as process gas, possibly as further process gas,
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
이하의 폐가스, 즉
- 용융 가스화로(48)로부터의 폐가스(27),
- 적어도 하나의 환원로(37 내지 40)로부터의 폐가스(44),
- 특히 산화철 및/또는 단광의 예열 및/또는 환원을 위한 적어도 하나의 고정층 환원로(17)로부터의 폐가스(22)
중 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
The method of claim 4, wherein
The following waste gases, namely
Waste gas 27 from the melt gasifier 48,
Waste gas 44 from at least one reduction furnace 37 to 40,
Waste gas 22 from at least one fixed bed reduction furnace 17, in particular for preheating and / or reducing iron oxide and / or briquettes
Characterized in that at least one of is used,
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
상기 팽창 터빈(34)에 진입할 때의 프로세스 가스(12)의 입구 온도는 대략 145℃의 최소 입구 온도 미만이 되지 않는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Characterized in that the inlet temperature of the process gas 12 when entering the expansion turbine 34 does not become below the minimum inlet temperature of approximately 145 ° C,
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
상기 팽창 터빈(34)에 진입할 때의 프로세스 가스(12)의 입구 온도는 150 내지 175℃의 범위의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
The method according to claim 6,
Characterized in that the inlet temperature of the process gas 12 when entering the expansion turbine 34 is set to a value in the range of 150 to 175 ℃,
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
상기 프로세스 가스(12)는 대략 80℃의 저압 가스 어큐뮬레이터(13)에 진입할 때의 상기 최대 입구 온도가 초과되지 않는 정도로 팽창 터빈(34) 이전 또는 이후에 냉각되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 1 to 7,
The process gas 12 is characterized in that it is cooled before or after the expansion turbine 34 to such an extent that the maximum inlet temperature when entering the low pressure gas accumulator 13 at approximately 80 ° C. is not exceeded.
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
상기 프로세스 가스(12)의 적어도 일부는 팽창 터빈(34) 이전에 건식 먼지 제거되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법.
The method according to any one of claims 1 to 8,
At least a portion of the process gas 12 is characterized in that dry dust is removed before the expansion turbine 34,
Method for regulating the temperature of process gas from pig iron manufacturing plant.
선철 제조용 플랜트는 프로세스 가스(12)를 팽창 터빈(34) 내로 도입하기 위해 적어도 제 1 프로세스 가스 라인(31)에 접속되고, 상기 팽창 터빈(34)은 프로세스 가스를 위한 저압 가스 어큐뮬레이터(13)에 제 2 프로세스 가스 라인(32)에 의해 접속되고, 이하의 장치 중 하나, 즉
- 제 1 조절 장치(45) 및 폐열 회수 플랜트, 특히 선철 제조용 플랜트 내에서 상기 팽창 터빈(34) 이전에 배열된 폐열 증기 발생기 플랜트(21)로서, 상기 폐열 회수 플랜트(21)용 제 1 조절 장치(45)는 프로세스 가스 온도를 조절하기 위한 기능을 하는, 제 1 조절 장치(45) 및 폐열 회수 플랜트,
- 제 2 조절 장치(46) 및 바이패스 라인(36)으로서, 상기 제 2 조절 장치(46)는 바이패스 라인(36)에 의해 미냉각된 상태로 폐열 회수 플랜트, 특히 폐열 증기 발생기 플랜트(21)를 우회하는 프로세스 가스의 양을 조절하기 위한 기능을 하는, 제 2 조절 장치(46) 및 바이패스 라인(36),
- 상기 제 1 프로세스 가스 라인(31) 내로 통과하게 되는 선철 제조용 플랜트로부터 냉각된 압축된 추가의 프로세스 가스(27)의 양을 조절하는 제 3 조절 장치(57),
- 분사 장치(33)에 의해 상기 제 1 프로세스 가스 라인(31) 또는 제 2 프로세스 가스 라인(32) 내로 분사될 수 있는 물의 양을 조절하는 제 4 조절 장치(56),
- 상기 제 2 프로세스 가스 라인(32) 내로 잔류 가스 라인(84)에 의해 프로세스 가스(12)를 형성하도록 혼합되는 CO2 제거를 위한 플랜트로부터 차가운 잔류 가스의 양이 조절되는 제 5 조절 장치(20)가 또한 부가적으로 제공되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법을 실행하기 위한 장치.
Apparatus for carrying out a method for regulating the temperature of a process gas from a pig iron manufacturing plant according to any one of claims 1 to 9,
The pig iron manufacturing plant is connected to at least a first process gas line 31 for introducing process gas 12 into expansion turbine 34, which is connected to a low pressure gas accumulator 13 for process gas. Connected by the second process gas line 32, one of the following devices, i.e.
A first regulating device 45 and a waste heat steam generator plant 21 arranged before the expansion turbine 34 in a waste heat recovery plant, in particular in a pig iron manufacturing plant, the first regulating device for the waste heat recovery plant 21. 45, a first regulating device 45 and a waste heat recovery plant, functioning to regulate the process gas temperature,
A second regulating device 46 and a bypass line 36, the second regulating device 46 being uncooled by the bypass line 36, in particular a waste heat recovery plant, in particular a waste heat steam generator plant 21. Second regulating device 46 and bypass line 36, which serve to regulate the amount of process gas bypassing
A third regulating device 57 for regulating the amount of compressed further process gas 27 cooled from the pig iron manufacturing plant that is passed into the first process gas line 31,
A fourth regulating device 56 for regulating the amount of water which can be injected into the first process gas line 31 or the second process gas line 32 by means of an injection device 33,
A fifth regulating device 20 in which the amount of cold residual gas is regulated from the plant for CO 2 removal mixed by the residual gas line 84 to form the process gas 12 into the second process gas line 32. ) Is also additionally provided,
Apparatus for implementing a method for controlling the temperature of a process gas from a pig iron manufacturing plant.
고로로부터, 특히 노정 가스 복귀를 갖는 산소 고로(1)로부터의 노정 가스(9)가 제 1 프로세스 가스 라인(31) 내로 통과하게 될 수 있는 하나 이상의 라인이 제공되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법을 실행하기 위한 장치.
11. The method of claim 10,
It is characterized in that at least one line is provided through which the top gas 9 from the blast furnace, in particular from the oxygen blast furnace 1 with the top gas return, can be passed into the first process gas line 31,
Apparatus for implementing a method for controlling the temperature of a process gas from a pig iron manufacturing plant.
용융 환원 플랜트로부터의 폐가스(22, 27, 44)가 제 1 프로세스 가스 라인(31) 내로 통과하게 될 수 있는 하나 이상의 라인이 제공되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법을 실행하기 위한 장치.
11. The method of claim 10,
Characterized in that one or more lines are provided through which waste gases 22, 27, 44 from the melt reduction plant can be passed into the first process gas line 31,
Apparatus for implementing a method for controlling the temperature of a process gas from a pig iron manufacturing plant.
상기 라인들 중 하나 이상은 이하의 장치, 즉
- 용융 가스화로(48),
- 하나 또는 그 초과의 환원로(37 내지 40),
- 특히 산화철 및/또는 단광의 예열 및/또는 환원을 위한 고정층 환원로(17)
중 하나 이상에 접속되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법을 실행하기 위한 장치.
13. The method of claim 12,
At least one of the lines is a device,
Melt gasifier (48),
One or more reduction furnaces (37-40),
Fixed-bed reduction furnaces 17 especially for preheating and / or reducing iron oxide and / or briquettes
Characterized in that connected to at least one of,
Apparatus for implementing a method for controlling the temperature of a process gas from a pig iron manufacturing plant.
상기 프로세스 가스(12)의 건식 먼지 제거를 위한 플랜트(11, 23, 30)는 팽창 터빈(34) 이전에 배열되는 것을 특징으로 하는,
선철 제조용 플랜트로부터 프로세스 가스의 온도를 조절하기 위한 방법을 실행하기 위한 장치.The method according to any one of claims 10 to 13,
The plant 11, 23, 30 for dry dust removal of the process gas 12 is characterized in that it is arranged before the expansion turbine 34,
Apparatus for implementing a method for controlling the temperature of a process gas from a pig iron manufacturing plant.
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