KR20140012737A - 선철 제조를 위한 설비로부터의 폐가스 또는 합성 가스의 주울값을 조절하기 위한 프로세스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 선철 제조용 설비로부터의 폐가스 또는 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 합성 가스 제조를 위한 설비로부터의 합성 가스의 주울값을 조절하기 위한 프로세스 및 설비에 관한 것으로서, 여기서 폐가스 또는 합성 가스의 적어도 일부는 선철을 위한 설비 또는 합성 가스 제조를 위한 설비로부터 유출 가스(12)로서 배출되고, 선택적으로 유출 가스 컨테이너(13) 내에 수집되고, 이어서 가스 터빈(28) 내에서 열적으로 이용되고, 여기서 가스 터빈으로부터의 폐가스는 증기의 생성을 위해 폐열 보일러(29)에 공급된다. 고등급 연료 가스의 첨가를 감소시키기 위해, CO2 제거 설비(14)로부터의 테일 가스(20)의 적어도 일부는 테일 가스의 첨가 후에 유출 가스의 주울값의 함수로서 가스 터빈(28)의 상류측의 유출 가스(12) 내로 혼합되고, 테일 가스의 비율은 유출 가스(12)의 주울값이 사전 규정된 최대 주울값을 초과하게 될 때 증가하고 테일 가스의 비율은 유출 가스(12)의 주울값이 사전 규정된 최소 주울값 미만으로 저하할 때 감소되는 것이 제안된다.
Description
본 발명은 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 선철(pig iron) 제조 설비로부터 폐가스(offgas)의 주울값(joule value)을 조절하기 위한 프로세스에 관한 것으로서, 폐가스의 적어도 일부는 유출 가스(export gas)로서 선철 제조 설비로부터 배출되고, 필요하다면 유출 가스 컨테이너 내에 수집되고 이후에 가스 터빈 내에 열적으로 이용되고, 가스 터빈으로부터의 폐가스는 증기의 생성을 위해 폐열 보일러에 공급된다. 본 발명은 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 합성 가스 제조를 위한 설비로부터 합성 가스의 주울값을 조절하기 위해 동등하게 이용될 수 있고, 합성 가스의 적어도 일부는 유출 가스로서 합성 가스 제조를 위한 설비로부터 배출되지만, 유출 가스 컨테이너 내에 수집되지는 않고, 이후에 가스 터빈 내에 열적으로 이용되고, 가스 터빈으로부터의 폐가스는 증기의 생성을 위해 폐열 보일러에 공급된다. 본 발명의 요지는 또한 본 발명에 따른 프로세스를 수행하기 위한 설비이다.
또한 선철 제품의 제조를 포함할 수 있는 선철의 제조를 위한 기본적으로 2개의 공지된 통상의 방법이 존재하는데, 이들은 고로(blast furnace) 프로세스 및 용융 제련 환원 프로세스이다.
고로 프로세스 중에, 먼저 선철이 코크스에 의해 철광석으로부터 제조된다. 더욱이, 고선(iron scrap)이 부가적으로 사용될 수 있다. 다음에, 강이 추가의 프로세스를 통해 선철로부터 제조된다. 철광석은 환원제(대부분 코크스, 또는 또한 예를 들어 미세 석탄 주입 설비의 형태의 석탄) 및 소위 장입물(burden)을 갖는 추가의 성분(석회암, 슬래그 형성제 등)과 함께 괴강(lump ore), 펠릿 또는 소결물로서 혼합되고, 이어서 고로 내로 장입된다. 고로는 배치 칼럼(batch column)이 역류 유동 내에서 고온 공기, 소위 열풍(hot blast)과 반응하는 야금 반응기(metallurgical reactor)이다. 코크스로부터 탄소를 연소함으로써, 반응을 위해 필요한 열 및 일산화탄소 또는 수소가 생성되고, 상기 수소는 환원 가스의 상당한 부분을 표현하고 배치 칼럼을 통해 유동하여 철광석을 환원한다. 그 결과, 선철 및 슬래그가 생성되고, 이들은 주기적으로 취출된다.
노정 가스(top gas) 또는 노 가스 재순환을 갖는 고로로서 또한 식별되는 소위 산소 고로에서, 90 체적 % 초과의 산소(O2)의 비율을 갖는 산화된 가스가 코크스 또는 석탄의 기화 중에 고로 내로 송풍된다.
가스 정화(예를 들어, 습식 스크러버, 백 필터 유닛 또는 고온 가스 필터와 조합된 먼지 분리기 및/또는 사이클론)가 고로로부터 배출된 가스, 소위 노정 가스 또는 노 가스를 위해 제공되어야 한다. 더욱이, 산소 고로, 바람직하게는 애프터 쿨러를 갖는 압축기 내에서의 대부분의 시간은 고로, 뿐만 아니라 대부분 종래 기술에 따른 압력 스윙 흡착에 의해 CO2를 제거하기 위한 디바이스 내에서 순환되는 노정 가스를 위해 제공된다.
고로 프로세스의 실시예를 위한 추가의 옵션은 환원 가스용 히터 및/또는 산소에 의한 부분 연소를 위한 연소 챔버이다.
고로의 단점은 입력 재료에 대한 수요 및 높은 이산화탄소의 배출이다. 사용되는 광석 소스 및 코크스는 경질의 덩어리의 형태이어야 하여, 충분한 캐비티가 배치 칼럼 내에 잔류하는데, 이는 송풍되는 바람이 통과하여 유동하는 것을 보장한다. CO2 배출물은 강한 환경적 부담을 표현한다. 따라서, 고로 루트를 제거하는 노력이 존재한다. 여기서 주목되는 것은 천연 가스(MIDREZ, HYL, FINMET
) 뿐만 아니라 용융 제련 환원 프로세스(COREX
및 FINEX
프로세스)에 기초하는 해면철 제조이다.
고온 액체 금속이 생성되는 용융 제련 기화기, 뿐만 아니라 철광석(괴강, 미세 광석, 펠릿, 소결물)의 소스가 환원 가스에 의해 환원되는 적어도 하나의 환원 반응기가 용융 제련 환원 프로세스 중에 사용되고, 여기서 환원 가스는 산소(90% 이상)에 의한 석탄(필요하다면, 작은 부분의 코크스)의 기화에 의해 용융 제련 기화기 내에서 생성된다.
일반적으로, 용융 제련 환원 프로세스 중에
- 가스 정화 설비(한편으로는 환원 반응기로부터의 노정 가스를 위한, 다른 한편으로는 용융 제련 기화기로부터의 환원 가스를 위한),
- 환원 반응기 내에서 재순환되는 환원 가스를 위한 압축기, 바람직하게는 애프터 쿨러,
- 주로 종래 기술에 따른 압력 스윙 흡착에 의한 CO2 제거를 위한 디바이스,
- 뿐만 아니라, 선택적으로, 환원 가스용 히터 및/또는 산소에 의한 부분 연소를 위한 연소 챔버가 또한 제공된다.
COREX
프로세스는 2-단계 용융 제련 환원 프로세스이다. 용융 제련 환원 프로세스는 직접 환원(해면철로의 철의 사전 환원)의 프로세스를 용융 제련 프로세스(주 환원)와 조합한다.
동등하게 잘 알려진 FINEX
프로세스는 COREX
프로세스에 상당히 대응하지만, 철광석이 미세 광석으로서 도입된다.
본 발명은 선철 생성 뿐만 아니라, 합성 가스 설비에 사용되는 것이 가능할 수 있다. 합성 가스는 수소를 함유하고 주로 합성 반응에 사용되어야 하는 CO를 또한 함유하는 모든 기체 혼합물이다. 합성 가스는 또한 고체, 액체 또는 기체 물질로부터 제조될 수 있다. 특히, 이들은 석탄 기화(석탄은 수증기 및/또는 산소와 함께 수소 및 CO로 변환됨) 및 천연 가스로부터의 합성 가스의 제조(수소 및/또는 산소와 함께 수소 및 CO로의 메탄의 변환)를 포함한다. 유리하게는, 석탄 기화의 경우에, 유출 가스 저장부는 선철 제조 설비에 따라 제공되는 바와 같이, 생략될 수 있는데, 이는 기화기로부터의 높은 합성 가스 압력(주로 > 20 barg, 바람직하게는 대략 40 barg)이 또한 일반적으로 대략 20 내지 25 bag의 가스 압력이 요구되는 가스 터빈 내에 동등하게 사용될 수 있기 때문이다. 그러나, CO2 제거 설비로부터의 CO2가 농후한 테일 가스(tail gas)는 압축기에 의한 합성 가스 유동의 압력으로 압축되어야 한다.
분위기 내로의 CO2 배출물이 선철의 제조시에 또는 합성 가스의 생성시에 감소되어야 하면, 이들은 선철로부터의 폐가스 또는 합성 가스 제조로부터 제거되어야 하고 조합된 형태[CO2 포획 및 분리(CCS)]로 포획되어야 한다
지금까지, 압력 스윙 흡착(PSA), 특히 또한 진공 압력 스윙 흡착(VPSA)은 CO2를 제거하기 위해 주로 사용되어 왔다. 압력 스윙 흡착은 압력 하에서 기체 혼합물의 선택적 분해를 위한 물리적 프로세스이다. 특정 다공성 재료[예를 들어, 제올라이트, 활성화 탄소, 활성화 실리콘 산화물(SiO2), 활성화 알루미늄 산화물(Al2O3) 또는 이들 재료의 조합된 사용]가 이들의 흡착 강도 및/또는 이들의 동역학 직경에 따라 분자를 흡착하기 위해 분자체로서 사용된다. PSA 중에, 가스가 표면에 대해 다양한 강도로 흡착하는 사실이 사용된다. 기체 혼합물은 정확하게 규정된 압력 하에서 칼럼 내로 도입된다. 이제, 바람직하지 않은 성분(여기서, CO2 및 H2O) 및 재생 가능한 재료(여기서, CO, H2, CH4)는 방해받지 않는 상당한 정도로 칼럼을 통해 유동한다. 흡착제가 완전히 적재되자마자, 압력은 감소되고, 칼럼은 역세척된다. 재순환되고 CO2가 농후한 가스의 이전의 압축을 위한 전류가 (V)PSA 설비를 작동하기 위해 요구된다.
재생 가능한 재료를 함유하는 압력 스윙 흡착 후의 생성 가스 유동은 여전히, 예를 들어 선철 생성으로부터의 폐가스 내에서 2 내지 6 체적 % CO2를 함유한다. 그러나, (V)PSA 설비로부터의 테일 가스 유동은 여전히 선철 제조 중에 손실되는 비교적 높은 환원 가스 비율(예를 들어, CO, H2)을 포함한다.
바람직하지 않은 성분을 함유하는 압력 스윙 흡착 후의 테일 가스 유동은 통상적으로 선철 제조로부터 폐가스 내에서 이하와 같이 구성된다.
조합 VPSA 중의 체적 % PSA 중의 체적 %
H2 2.2 5.5
N2 1.5 2.4
CO 10.9 16.8
CO2 82.1 72.2
CH4 0.7 0.9
H2O 2.6 2.2
테일 가스는, - 예를 들어 ±50%의 낮은 및/또는 변동하는 주울값에 기인하여 - 다른 연료로 증강되어야 할 수 있기 때문에, 간단히 열적으로 이용될 수 없다. 예를 들어, 선철의 프로세스 또는 합성 가스 생성으로부터 제거되는 프로세스 가스의 부분인 소위 유출 가스로 전적으로 첨가되고, 다른 목적으로, 예를 들어 복합 사이클 발전 설비(CCPP)로서 또한 식별되는 복합 가스 및 증기 파워 스테이션 내의 연료로서 사용될 수 있다. 선철 제조시에 유출 가스의 성분은
- 고로, 환원 반응기(유동상 반응기) 또는 환원 샤프트(고정상 반응기)로부터의 노정 가스 및/또는 발전기 가스,
- 소위 환원 반응기(유동상 반응기)로부터의 폐가스,
- 소위 용융 제련기 기화기로부터의 과잉 가스일 수 있다.
유출 가스로의 CO2 제거로부터의 테일 가스의 첨가는 이어서, 유출 가스의 주울값이 너무 높아 유출 가스의 후속의 사용을 위해 너무 낮은 테일 가스의 첨가 후의 값 아래로 저하하지 않으면 단지 유리하다.
유출 가스의 감소된 주울값은 이어서, 높은 기체 연료의 압축에 기인하여 그리고 낮은 가스 터빈의 효율에 기인하여, 예를 들어 복합 사이클 발전 설비 내에서 유출 가스가 공급된 파워 스테이션의 효율을 감소시킨다. 증기 파워 스테이션 또는 노에서, 화염 온도는 연소 중에 감소될 것이다.
CO2 제거로부터의 테일 가스의 유출 가스로의 첨가가 유리하지 않으면, 이는 지금까지 고온 화염부 상에 전적으로 연소되었다. 이러한 것은 연소 중에 생성되는 열이 손실되는 단점을 가질 뿐만 아니라, 일산화탄소(CO), 황화수소(H2S) 등의 형태의 상당한 가스 배출물이 고온 화염부 내의 테일 가스의 불완전 연소에 의해 생성될 수 있다는 것이다.
선철의 제조를 위한 설비로부터의 유출 가스 및 합성 가스를 사용하는데 있어서 다른 문제점은 유출 가스의 주울값이 변동한다는 것이다. 따라서, 유출 가스는 가스 조성을 균질화하기 위해, 파워 스테이션과 같은 소비자에 공급되기 전에, 예를 들어 100,000 m3의 크기의 대형 체적을 갖는 유출 가스 컨테이너 내에 포획된다. +/- 1 내지 2 %의 변동 마진을 갖는 일정한 주울값을 성취하기 위해, 현재까지 주울값이 원하는 일정값으로부터 상향으로 벗어날 때 공기 분해 설비로부터의 폐질소가 첨가되었다. 코크스 오븐 가스(예를 들어, 무연탄의 열분해로부터 고로용 코크스까지)가 주울값이 하향으로 벗어날 때 첨가되었다.
주울값을 균형화하기 위한 대응 프로세스가 AT 507 525 B1호에 개시되어 있다. 이 공보에 따르면, 유출 가스가 버퍼 유닛에 공급되고, 여기서 주울값의 조절이 행해지고, 그에 따라 주울값은 용융 제련기 가스 또는 천연 가스의 첨가에 의해 상승되고 질소 또는 수증기의 첨가에 의해 감소된다.
AT 507 525 B1호에서, CO2 제거 유닛으로부터의 누적하는 테일 가스가 특정 저장 유닛 내에서 수집되고, 여기서 포획된 테일 가스 내의 주울값은 균형화된다. 미리 포획되는 테일 가스는 폐열 보일러에 공급되고, 여기서 증기는 테일 가스의 연소를 통해 생성되고, 상기 증기는 증기 터빈 및 발전기를 구동한다. 유출 가스의 일부는 저장 유닛 내의 테일 가스에 공급될 수 있고, 상기 유출 가스는 노정 가스 압력 회복 터빈을 통해 통과되어 있다.
AT 507 525 B1호에 따른 고온 화염부 내의 테일 가스의 연소를 수행할 때, 비록 불리하지만, 설비 내에서 폐기될 수 있는 용융 제련기 가스 또는 구체적으로는 설비 내에서 이용 가능하지 않은 제공된 천연 가스와 같은 고가의 기체 연료가 유출 가스의 주울값의 조절을 위해 사용되는 것이 회피된다.
본 발명의 목적은 고가의 기체 연료의 소량의 첨가를 관리하는 유출 가스의 주울값을 조절하기 위한 프로세스를 제공하는 것이다.
이 목적은, CO2 제거 설비로부터 테일 가스의 적어도 일부는, 테일 가스의 첨가 후에, 특히 유출 가스 컨테이너 다음에 유출 가스의 주울값에 따라, 가스 터빈 앞에, 특히 필요하다면 유출 가스 컨테이너 앞에서 유출 가스에 첨가되고, 테일 가스의 비율은 유출 가스의 주울값이 사전 규정된 최대 주울값을 초과하여 상승하면 증가되고, 테일 가스의 비율은 유출 가스의 주울값이 사전 규정된 최소 주울값 미만으로 저하되면 감소되는, 청구항 1에 따른 프로세스에 의해 성취된다.
일반적으로, 사용되는 가스 터빈에 의존하는 유출 가스의 원하는 주울값, 뿐만 아니라 그 주위에서 실제 주울값이 작동시에 원하는 주울값으로부터 벗어날 수도 있는 변동 마진이 지정된다. 변동 마진의 상한은 사전 규정된 최대 주울값을 표현하고, 하한은 사전 규정된 최소값을 표현한다. 어떠한 변동 마진도 지정되지 않으면, 최소 주울값은 최대 주울값에 일치한다.
작동시에 대부분의 시간 동안, 주울값 조절은 첨가된 테일 가스의 양에 기인하여 가능하다. 테일 가스와 혼합되는 유출 가스는 가스 터빈 앞에 버퍼 컨테이너를 통해 통과되는 것이 또한 부가적으로 제공될 수 있다. 이 버퍼 컨테이너에서, 버퍼 컨테이너 앞에 공급된 추가의 가스가 유출 가스와 테일 가스의 혼합물과 혼합될 수 있다.
이 방식으로, 부가적으로 예를 들어 버퍼 컨테이너 앞에 및/또는 다음에, 가스 터빈 앞의 사전 규정된 최소 주울값이 도달되지 않을 때, 기체 연료가 첨가되는 것이 제공될 수 있다. 기체 연료는 주로 가연성 가스를 함유하는 가스로서 식별된다. 통상의 기체 연료는 천연 가스, 액화 천연 가스(LNG) 및 코크스 오븐 가스이다.
주울값이 상승하면, 이 방식으로 - 테일 가스에 부가적으로 - 예를 들어 버퍼 컨테이너 앞에 및/또는 다음에, 가스 터빈 앞의 최대 주울값이 초과될 때, 불연성 가스가 첨가되는 것이 제공될 수 있다. 불연성 가스는 주로 불연성 가스를 함유하는 가스로서 식별된다. 통상의 불연성 가스는 질소 또는 수증기이다.
선철 제조의 경우에, 유출 가스에 첨가되지 않는 테일 가스의 부분은 용융 제련 가스 분배 시스템에 공급될 수 있다. 용융 제련 가스 분배 시스템은 모든 가스용 라인을 포함하고, 이 가스는 용융 제련기 내에 축적될 수 있고, 또는 따라서 예를 들어 원료(철광석, 석탄)를 건조하기 위한 가스 또는 노를 갖는 통상의 파워 스테이션에 연료로서 용융 제련기로부터 공급되는 가스를 용융 제련하기 위해 제조된다. 가스 분배 시스템은 물론, 또한 노 가스, 노정 가스 또는 발전기 가스, 폐가스 및 과잉 가스를 위한 용융 제련기 가스 분배 네트워크의 구성부이다. 이상적으로, 테일 가스는 주울값이 동일 영역에 있기 때문에(평균된 주울값은 2,000 내지 4,000 kJ/Nm3의 영역에 있음), 노 가스에 첨가된다. 유출 가스에 첨가되지 않은 테일 가스의 부분은 고온 화염부에 또한 공급될 수 있다.
고장 또는 용융 제련기 가스 분배 시스템에 의한 테일 가스의 수용의 결여의 경우에, 테일 가스는 또한 조절 밸브를 경유하여 고온 화염부에 공급될 수 있다.
본 발명에 있어서, 유출 가스는 이하의 폐가스
- 노정 가스 재순환을 갖는 고로로부터, 특히 산소 고로로부터의 노정 가스,
- 과잉 가스로서 또한 식별되는 용융 제련 환원 설비의 용융 제련 기화기로부터의 폐가스,
- 폐가스로서 또한 식별되는 용융 제련 설비 적어도 하나의 환원 반응기로부터의 또는 환원 샤프트로부터의 폐가스,
- 노정 가스로서 또한 식별되는 용융 제련 환원 설비의 산화철 및/또는 압축된 철을 예열하고 그리고/또는 환원하기 위한 적어도 하나의 고정상 반응기로부터의 폐가스,
- 합성 가스 제조를 위한 설비로부터의 합성 가스
중 적어도 하나를 함유할 수 있다.
프로세스를 수행하기 위한 본 발명에 따른 설비는, 적어도
- 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 하나의 선철 제조 설비 또는 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 합성 가스 제조를 위한 하나의 설비,
- 폐가스 또는 합성 가스의 일부가 선철 제조 설비 또는 합성 가스 제조를 위한 설비로부터 유출 가스로서 배출될 수 있는 하나의 유출 가스 라인,
- 필요하다면, 유출 가스가 수집될 수 있는 유출 가스 컨테이너, 뿐만 아니라
- 유출 가스가 열적으로 이용될 수 있는 하나의 가스 터빈,
- 가스 터빈으로부터 폐가스가 증기의 생성을 위해 사용될 수 있는 하나의 폐열 보일러를 포함한다.
설비는, CO2 제거 설비가, CO2 제거 설비로부터의 테일 가스의 적어도 일부가 가스 터빈 앞에서, 특히 필요하다면 유출 가스 컨테이너 앞에서 유출 가스에 첨가될 수 있도록, 그리고 유출 가스의 주울값을 측정하기 위한 측정 기구가 테일 가스의 첨가 후에, 특히 유출 가스 컨테이너 다음에 제공되도록, 유출 가스 라인에 연결되는 것을 특징으로 한다.
전술된 프로세스의 변형예에 따르면, 버퍼 컨테이너가 - 필요하다면, 유출 가스 컨테이너 다음에 - 가스 터빈 앞에 제공되는 것이 제공될 수 있다.
적어도 하나의 공급 라인, 뿐만 아니라 불연성 가스를 위한 적어도 하나의 공급 라인이 이 버퍼 컨테이너 앞에 및/또는 다음에 제공될 수 있다.
선철 제조의 경우에, 유출 가스에 첨가되지 않은 테일 가스의 일부를 위한 라인이 제공될 수 있고, 상기 라인은 용융 제련 가스 분배 시스템 내로, 바람직하게는 노 가스 분배 시스템 내로 또는 고온 화염부 내로 유동한다.
일반적으로, 적어도 하나의 라인이 유출 가스 라인 내로 유동하고, 이 라인에 의해
- 노정 가스 재순환을 갖는 고로, 특히 산소 고로로부터의 노정 가스,
- 용융 제련 환원 설비의 용융 제련 기화기로부터의 폐가스,
- 용융 제련 환원 설비의 적어도 하나의 환원 반응기 또는 환원 샤프트로부터의 폐가스,
- 용융 제련 환원 설비의 산화철 및/또는 압축된 철을 가열 및/또는 환원하기 위한 적어도 하나의 고정상 반응기로부터의 폐가스,
- 합성 가스 제조를 위한 설비로부터의 합성 가스가 유출 가스 라인 내로 공급될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스 또는 본 발명에 따른 디바이스에 의해, 천연 가스, 액화 천연 가스 또는 코크스 오븐 가스와 같은 고가의 기체 연료가 절약될 수 있고, 동시에 유출 가스의 주울값이 가스 터빈에서 조정될 수 있고, 따라서 가스 터빈의 더 큰 효율이 성취될 수 있다. CO2 제거 설비로부터의 테일 가스를 유출 가스에 첨가함으로써, 테일 가스가 적게 내지는 절대로 연소되지 않는다. 따라서, 테일 가스의 에너지는, 대부분 전기 에너지로 변환될 수 있고, 미연소 테일 가스에 기인하는 고온 화염부의 가스 배출이 감소될 것이고 또는 최선으로는 완전히 회피될 것이다.
본 발명이 예시적이고 개략적인 도면에 의해 이하에 더 상세히 예시된다.
도 1은 고로를 갖는 본 발명에 따른 설비를 도시하며,
도 2는 FINEX
설비를 갖는 본 발명에 따른 설비를 도시하며,
도 3은 COREX
설비를 갖는 본 발명에 따른 설비를 도시한다.
도 2는 FINEX
도 3은 COREX
도 1에는, 소결 설비(2)로부터의 철광석 뿐만 아니라 코크스(도시 생략)가 공급되는, 노정 가스 재순환을 갖는 산소 고로(1)가 도시되어 있다. 산소를 함유하고 > 90 체적 %의 산소 함량을 갖는 가스(3)는 링 라인(4) 내로 도입되고, 동등하게는 가열된 환원 가스(5)가 고로(1) 내의 냉간 또는 예열된 산소(O2)와 함께 환원 가스 오븐(6) 내로 도입된다. 슬래그(7) 및 선철(8)은 아래로부터 제거된다. 고로(1)의 상부측에서, 노정 가스 또는 노 가스(9)는 추출되고 먼지 분리기 또는 사이클론(10) 내에서 전처리되고 습식 스크러버(11)(또는 백 필터 또는 고온 가스 필터 시스템) 내에서 재차 정화된다. 이 방식으로 정화되는 노정 가스 또는 노 가스는 한편으로는 고로 시스템으로부터 유출 가스(12)로서 직접 추출되어 유출 가스 컨테이너(13)로 공급될 수 있다. 다른 한편으로는, 이 노정 가스 또는 노 가스는 PSA 설비(14)라 약어로 식별되는 CO2의 압력 스윙 흡착을 위한 설비로서 여기서 수행되는 CO2 제거 설비에 공급될 수 있고, 여기서 정화된 노정 가스 또는 노 가스는 예를 들어 2 내지 6 barg로 압축기(15) 내에서 미리 압축되고, 예를 들어 30 내지 60℃로 애프터 쿨러(16) 내에서 냉각된다.
PSA 설비(14)는 종래 기술로부터 공지되어 있고, 따라서 본 명세서에서 더 예시될 필요는 없다.
여기서, 테일 가스(20)가 본 발명에 따르면, 유출 가스 컨테이너(13)에 앞서 유출 가스(12)에 적어도 부분적으로 공급되고 유출 가스와 혼합된다. CO2의 제거 - 완전하게 또는 부분적으로 - 를 위한 흡착 설비의 경우에, 테일 가스는 이를 운반하고, 예를 들어 지하에 저장하기 위해, 또는 제철시에 질소에 대한 대체물로서 사용하기 위해, H2S 정화 후에 분위기 내로 재차 배출되고 그리고/또는 예를 들어 CO2를 액화하기 위해 다른 압축기로 공급될 수 있다. CO2의 제거 및 격리를 위한 (V)PSA의 경우에, 추가의 준비 설비가 일반적으로 CO2 유동을 농축하기 위해 요구된다.
유출 가스(12)의 압력 에너지 함량은 또한 본 예에서 유출 가스 컨테이너(13) 및 테일 가스(20)용 공급 라인 앞에 배열되는 노정 가스 압력 회복 터빈(35) 내에 사용될 수 있다. 유출 가스(12)가 노정 가스 압력 회복 터빈(35)을 통해 공급되지 않아야 하는 경우에 - 예를 들어 노정 가스 압력 회복 터빈의 유지 보수 조업 정지의 경우 -, 노정 가스 압력 회복 터빈(35) 주위의 유출 가스(12)를 위한 대응 전환부가 제공된다. 유출 가스(12)의 압력은 노정 가스 압력 회복 터빈(35) 다음에 그리고 테일 가스(20)용 공급 라인 앞에서 압력 게이지(17)로 측정되고, 측정된 압력 또는 유출 가스 컨테이너 내의 레벨에 따라, 고온 화염부(19)로의 유출 가스용 라인(21) 내의 밸브(18)가 작동되고, 유출 가스(12)의 압력 또는 유출 가스 컨테이너 내의 레벨이 사전 규정된 값을 초과하면, 그 적어도 일부는 고온 화염부(19)로 공급되고 거기서 연소되고, 나머지는 유출 가스 컨테이너(13) 내로 계속된다.
유출 가스 컨테이너(13)로부터의 유출 가스는 선택적으로 버퍼 컨테이너(25)를 경유하여 그리고 선택적으로 필터(26)를 경유하여, 연료로서 복합 사이클 발전 설비(24)에 공급된다. 유출 가스는 기체 연료 압축기(27)로, 이어서 가스 터빈(28)으로 공급된다. 가스 터빈으로부터의 폐열은 증기 터빈(30)에 의한 증기 순환을 위해 폐열 보일러(29)에 사용된다.
복합 사이클 발전 설비(24)를 위해 요구되지 않는 유출 가스(22)는 유출 가스 컨테이너(13) 다음에 제거되어 용융 제련 가스 분배 네트워크에 공급될 수 있고, 여기서 다른 목적으로, 예를 들어 원료(건조 석탄, 미세 석탄 또는 광석)를 건조하기 위해 사용될 수 있고 또는 통상의 열적 용도를 위한(예를 들어, 증기 발전 스테이션, 보일러 등) 연료로서 사용될 수 있다. 요구되지 않는 유출 가스(22)의 추출은 요구되지 않는 유출 가스(22)용 라인 내에서, 여기에는 도시되지 않은 조절 밸브를 경유하여 수행될 수 있다.
주울값을 측정하기 위한 제 1 측정 기구(23)는 유출 가스 컨테이너(13) 다음에 그리고 요구되지 않는 유출 가스(22)의 추출 라인 다음에 제공된다. 그 측정된 값에 따라, 테일 가스용 라인(32) 내에 배열된 팬(31)이 조절된다. 이 라인(32)은 테일 가스가 유출 가스(12)용 라인 내로 유동하여 요구되지 않은 유출 가스(22)용 라인으로 안내되기 전에 테일 가스(20)용 라인으로부터 분기된다. 유출 가스의 주울값이 사전 규정된 최대 주울값을 초과하여 상승하면, 팬(31)의 동력은 감소되어, 적은 테일 가스가 라인(32) 내로 흡인되고 따라서 적은 테일 가스가 요구되지 않는 유출 가스(22)에 도달하게 된다. 따라서, 더 많은 테일 가스가 유출 가스 컨테이너(13)에 도달하고, 유출 가스의 주울값이 저하된다.
팬(31) 대신에, 조절 밸브가 또한 간단히 사용되는데, 이 조절 밸브는 주울값을 측정하기 위한 제 1 측정 기구(23)의 측정된 값에 기인하여 조절되고, 유출 가스(12)로의, 따라서 유출 가스 컨테이너(13) 내의 테일 가스(20)의 공급을 증가시킨다.
그러나, 유출 가스의 주울값이 사전 규정된 최소 주울값 미만으로 저하되면, 팬(31)의 동력은 증가되어(또는 대응 조절 밸브가 완전하게 또는 부분적으로 개방됨), 더 많은 테일 가스가 라인(32) 내로 흡인되거나 공급되게 되고, 따라서 더 많은 테일 가스가 요구되지 않는 유출 가스(22)에 도달하게 된다. 따라서, 적은 테일 가스가 유출 가스 컨테이너(13)에 도달하고, 유출 가스의 주울값이 증가한다.
비상시에, 여기에 도시되어 있지 않은 조절 밸브가 또한 개방될 수 있는데, 이는 연소를 위해 고온 화염부(19) 내로 테일 가스를 도입한다.
고온 화염부(19)의 푸트부에서의 압력은 대략 5 kPag보다 작다. 이어서, 이 압력은 일반적으로 8 내지 12 kPag 사이에 있는 유출 가스(12)의 압력보다 작고, 여기서 압력은 예를 들어 1 내지 3 kPag의 정도로 파이프 라인 압력 손실에 기인하여 유출 가스 컨테이너(13) 내에서 7 내지 9 kPag의 압력으로 낮아진다.
테일 가스(20)를 위한 것 뿐만 아니라 라인(32)을 포함하는 라인 시스템은 전체 작동 중에 유출 가스(12)용 라인 시스템에 접속되어 유지됨에 따라, PSA 설비(14)를 위한 탈착 압력은 또한 변경되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 해결책에 기인하여 PSA 설비(14)의 작동의 악화가 존재하지 않는다.
팬(31) 또는 테일 가스용 조절 밸브에 의한 주울값의 조절은 항상 충분해야 하는 것은 아니기 때문에, 추가의 버퍼 컨테이너(25)가 필요하다면 유출 가스 컨테이너(13) 다음에 그리고 주울값을 측정하기 위한 제 1 측정 기구(23) 다음에 부가적으로 배열되고, 이 버퍼 컨테이너(25)에서 필요하다면 테일 가스(20)와 미리 혼합되는 유출 가스(12)는 추가의 가스와 혼합될 수 있다. 여기에, 기체 연료(예를 들어, 천연 가스, 액화 천연 가스, 코크스 오븐 가스)용 공급 라인(33) 뿐만 아니라 불연성 가스(34)(예를 들어, 공기 분해 설비로부터의 폐질소와 같은 질소 또는 수증기)용 공급 라인(34)이 주울값을 측정하기 위한 제 1 측정 기구(23)와 버퍼 컨테이너(25) 사이에 배열된다. 이들 공급 라인에 의해, 주울값이 테일 가스의 첨가 없이도 사전 규정된 최소 주울값을 초과하여 상승될 수 없는 경우에, 기체 연료가 이제 첨가될 수 있다. 유사하게, 주울값이 전체 테일 가스의 첨가에 의해서도 사전 결정된 최대값 미만으로 낙하할 수 없으면, 불연성 가스가 추가될 수 있다.
주울값을 측정하기 위한 제 2 측정 기구(36)가 이들 공급 라인의 모두 다음에, 그러나 버퍼 컨테이너(25) 앞에 제공된다. 이는 주울값이 그 앞에 놓인 공급 라인(33, 34)을 통해 사전 규정된 최소 주울값과 최대 주울값 사이로 조정될 수 있는지 여부를 제어한다. 이러한 조정이 불가능한 경우에, 기체 연료 또는 불연성 가스가 버퍼 컨테이너(25) 다음에 배열된 공급 라인(33, 34)에 의해 재차 첨가될 수 있다. 이 방식으로 성취되는 주울값은 주울값을 측정하기 위한 제 3 측정 기구(56)로 계산된다. 이 측정 기구(56)는 버퍼 컨테이너(25) 다음에 그리고 가스 압축기(27) 앞에 그리고 여기서 또한 필터(26) 앞에 배열되는 공급 라인(33, 34) 다음에 제공된다.
PSA 설비(14)로부터의 테일 가스의 통상의 주울값은 700 내지 900 kcal/Nm3에 있고, 유출 가스(12)로서 제거되는 FINEX
설비로부터의 폐가스의 주울값은 1300 내지 1800 kcal/Nm3에 있다. 가스 터빈(28)을 위해 요구되는 주울값은 유출 가스의 주울값의 영역 내에 있고, 1300 kcal/Nm3에 대한 주울값의 통상의 허용 가능한 변동 마진은 +/- 20 kcal/Nm3에 있다. 이 경우에, 사전 규정된 최소 주울값은 1280 kcal/Nm3일 수 있고, 사전 규정된 최대 주울값은 1320 kcal/Nm3일 수 있다. 가스 터빈(28)을 위해 요구되는 주울값은 가스 터빈의 유형에 의존한다.
테일 가스와 혼합된 유출 가스는 가스 터빈(27) 앞에, 필요하다면 고체를 위한 분리기(26) 내의 버퍼 컨테이너(25) 다음에 예방 조치로서 정화된다.
도 2는 한편으로는 FINEX
설비와, 다른 한편으로는 상류측 유출 컨테이너(13)와 함께 복합 사이클 발전 설비(24) 사이의 본 발명에 따른 접속을 도시하고 있고, 여기서 상류측 유출 가스 컨테이너는 정확하게 도 1과 동일하게 구성된다.
파워 스테이션(24)은 FINEX
설비에 의해 유출 가스(12)가 공급되고, 이 유출 가스는 유출 가스 컨테이너(13) 내에 일시적으로 저장될 수 있다. 파워 스테이션(24)을 위해 요구되지 않는 유출 가스(22)는 용융 제련 가스 분배 네트워크에, 예를 들어 건조 원료에 재차 공급될 수 있다.
이 예에서, FINEX
설비는 유동상 반응기로서 형성되고 미세 광석으로 적재되는 4개의 환원 반응기(37 내지 40)를 갖는다. 미세 광석 및 첨가제(41)는 광석(42)을 건조하기 위해 공급되고, 거기로부터 먼저 제 4 반응기(37)로, 이어서 제 3 반응기(38), 제 2 반응기(39)에 도달하고, 마지막으로 제 1 환원 반응기(40)로 도달한다. 4개의 유동상 반응기(37 내지 40) 대신에, 단지 3개만이 또한 존재할 수 있다.
환원 가스(43)는 역류 유동 내에서 미세 광석으로 안내된다. 이 환원 가스는 제 1 환원 반응기(40)의 바닥에서 도입되고, 그 상부측으로부터 배출된다. 환원 가스가 아래로부터 제 2 환원 반응기(39)에 진입하기 전에, 산소(O2)로, 뿐만 아니라 제 2 환원 반응기(39)와 제 3 환원 반응기(38) 사이에서 더 가열될 수 있다.
환원 반응기로부터의 폐가스(44)는 습식 스크러버(47) 내에서 정화되고, 전술된 바와 같이 하류측 복합 사이클 발전 설비(24) 내에서 유출 가스(12)로서 더 사용된다.
환원 가스(43)는 용융 제련 기화기(48) 내에서 제조되고, 여기서 한편으로는 석탄(49)의 덩어리의 형태 및 분말 형태(50) - 이는 산소(O2)와 함께 - 의 석탄이 공급되고, 다른 한편으로는 환원 반응기(37 내지 40) 내에서 사전 환원되고 철 압축부(51)에서 고온 압축된 철(HCI)로 형성되는 철광석이 첨가된다. 프로세스에서, 압축된 철은 고정상 반응기로서 형성되는 컨베이어 시스템(52)을 경유하여 저장 컨테이너(53)에 도달하고, 여기서 압축된 철은 필요하다면 예열되고 용융 제련 기화기(48)로부터 대략 정화된 발전기 가스(54)로 환원된다. 여기서, 냉간 압축된 철(65)이 첨가된다. 다음에, 압축된 철 또는 산화철은 용융 제련 기화기(48) 내에서 위로부터 장입된다. 저환원철(LRI)은 철 압축부(51)로부터 동등하게 제거될 수 있다.
용융 제련 기화기(48) 내의 석탄은 기화되고, 이는 주로 CO와 H2로 이루어지고 환원 가스(발전기 가스)(54)로서 제거되는 가스 혼합물을 생성하고, 부분 유동은 환원 가스(43)로서 환원 반응기(37 내지 40)로 공급된다. 용융 제련 기화기(48) 내에서 용융 제련되는 고온 금속 및 슬래그는 제거된다(화살표 58 참조).
용융 제련 기화기(48)로부터 제거된 발전기 가스(54)는, 전달된 먼지와 함께 제거되기 위해 그리고 먼지 버너를 경유하여 용융 제련 기화기 내에서 먼지를 재순환시키기 위해, 먼저 분리기(59) 내로 안내된다. 거친 먼지에 의해 정화된 발전기 가스의 부분은 습식 스크러버(60)에 의해 더 정화되고, FINEX
설비로부터 과잉 가스(61)로서 추출된다. 일부는 또한 PSA 설비(14)로 공급될 수 있다.
정화된 발전기 가스(54)의 다른 부분은 습식 스크러버(62) 내에서 동등하게 더 정화되고, 냉각을 위해 가스 압축기(63)로 공급되고, 이어서 PSA 설비(14)로부터 추출되고 CO2가 제거된 생성 가스(64)와 혼합된 후에 용융 제련 기화기(48) 다음에 냉각을 위해 발전기 가스(54)에 재차 공급된다. CO2가 제거된 가스(64)의 이 재순환을 통해, 그 내부에 함유된 환원 성분은 여전히 FINEX
프로세스를 위해 사용될 수 있고, 다른 한편으로는 대략 1050℃로부터 700 내지 870℃로의 고온 발전기 가스(54)의 요구된 냉각이 보장될 수 있다.
압축된 철 또는 산화철이 가열되고 용융 제련 기화기(48)로부터 먼지 제거되고 냉각된 발전기 가스(54)로 환원되는 저장 설비(53)로부터 배출된 노정 가스(55)는 습식 스크러버(66) 내에서 정화되고 이어서 동등하게는 CO2의 제거를 위해 PSA 설비(14)에 적어도 부분적으로 공급되고 환원 반응기(37 내지 40)로부터 폐가스(44)에 적어도 부분적으로 첨가된다. 저장 설비(53)로의 가스 공급 라인은 또한 생략될 수 있다.
환원 반응기(37 내지 40)로부터 폐가스(44)의 부분은 또한 PSA 설비(14)로 직접 첨가될 수 있다. PSA 설비(14)에 공급된 가스는 압축기(15) 내에서 미리 압축된다.
PSA 설비(14)로부터의 테일 가스는 본 발명에 따르면, 유출 가스(12)에 완전히 또는 부분적으로 첨가되고 또는 요구되지 않는 유출 가스(22)를 경유하여 용융 제련 가스 분배 네트워크에 첨가될 수 있고, 또는 도 1에 이미 설명되어 있는 바와 같이, 연소용 고온 화염부(19)에 공급될 수 있다. 유출 가스 컨테이너(13)로부터 앞으로의 설비의 구성 및 기능은 도 1의 것에 의해 동등하게 커버된다.
도 3은 한편으로는 용융 제련 환원을 위한 설비와 다른 한편으로는 복합 사이클 발전 설비(24)를 갖는 유출 가스 컨테이너(13) 사이의 본 발명에 따른 연관성을 도시하고 있고, 여기서 복합 사이클 발전 설비는 도 1의 것들과 정확히 동일하게 구성하다.
파워 스테이션(24)은 COREX
설비에 의해 유출 가스(12)가 공급되고, 상기 유출 가스(22)는 유출 가스 컨테이너(13) 내에 일시적으로 저장되는 것이 가능하다. 파워 스테이션(24)을 위해 요구되지 않는 유출 가스(22)는 예를 들어 원료를 건조하기 위해 용융 제련 가스 분배 네트워크에 재차 공급될 수 있다.
이 예에서, COREX
설비는 고정상 반응기로서 형성되고 괴강, 펠릿, 소결물 및 첨가제로 적재되어 있는(도면 부호 46 참조) 환원 샤프트(45)를 갖는다. 환원 가스(43)는 역류 유동 내에서 괴강(46) 등으로 안내된다. 이 환원 가스는 환원 샤프트(45)의 바닥에 도입되고 노정 가스(57)로서 그 상부측에 배출된다. 환원 샤프트(45)로부터의 노정 가스(57)는 습식 스크러버(67) 내에서 더 정화되고, 일부는 유출 가스(12)로서 COREX
설비로부터 추출되고, 일부는 CO2가 제거되어 COREX
설비 내에 위치된 PSA 설비를 경유하여 환원 샤프트(45)로 재차 공급된다.
환원 샤프트(45)용 환원 가스(43)는 용융 제련 기화기(48) 내에서 제조되고, 이 용융 제련 기화기 내로는 한편으로는 석탄(49)의 덩어리의 형태 및 분말 형태(50) - 이는 산소(O2)와 함께 - 의 석탄이 공급되고, 다른 한편으로는 환원 샤프트(45) 내에서 사전 환원되는 철광석이 첨가된다.
용융 제련 기화기(48) 내의 석탄은 기화되고, 이는 주로 CO와 H2로 이루어지고 노정 가스(발전기 가스)(54)로서 제거되는 가스 혼합물을 생성하고, 부분 스트림은 환원 가스(43)로서 환원 샤프트(45)로 공급된다. 용융 제련 기화기(48) 내에서 용융 제련되는 고온 금속 및 슬래그는 제거된다(화살표 58 참조).
용융 제련 기화기(48)로부터 제거된 발전기 가스(54)는 전달된 먼저에 의해 제거되기 위해 그리고 먼지 버너를 경유하여 용융 제련 기화기(48) 내에 먼지를 재순환하기 위해, 분리기(59) 내로 안내된다.
거친 먼지에 의해 정화되는 노정 가스(54)의 부분은 습식 스크러버(68)에 의해 더 정화되고 COREX
설비로부터 과잉 가스(69)로서 추출되고 노정 가스(57)에 또는 유출 가스(12)에 첨가된다.
습식 스크러버(68) 다음의 정화된 노정 가스 또는 발전기 가스(54)의 부분은 냉각을 위해 가스 압축기(70)에 공급되고, 이어서 냉각을 위해 용융 제련 기화기(48) 다음에 노정 가스 또는 발전기 가스(54)에 더 공급된다. 이 재순환을 통해, 그 내부에 포함된 환원 성분은 여전히 COREX
프로세스를 위해 사용될 수 있고, 다른 한편으로는 대략 1050℃로부터 700 내지 900℃의 고온 노정 가스 또는 발전기 가스(54)의 요구된 냉각이 보장될 수 있다.
과잉 가스(69)를 또한 포함할 수 있는 노정 가스(57)의 부분은 압축기(15)에 의해 압축되고 PSA 설비(14)에 공급되기 전에 애프터 쿨러(16) 내에서 냉각된다. CO2의 제거물인 PSA(14)로부터의 생성 가스는 습식 스크러버(68) 다음에 냉각된 가스에, 따라서 재차 발전기 가스(54)에 적어도 부분적으로 공급된다.
CO2의 제거물인 PSA 설비(14)로부터의 생성 가스는 필요하다면, 또한 가열 유닛(71) 내에서 부분적으로 가열되고, 발전기 가스(54)의 첨가 후에 환원 가스(43)에 첨가된다. 그러나, 노정 가스(57)의 부분은 또한 가열 유닛(71) 내에서 가열되고 이어서 환원 가스(43)에 첨가될 수 있다.
여기서, 테일 가스(20)는 재차, 본 발명에 따르면 유출 가스 컨테이너(13) 앞의 유출 가스(12)에 적어도 부분적으로 공급되어 그와 혼합된다. 테일 가스는 또한 - 완전히 또는 부분적으로 -, 다음에 이를 운반하고, 예를 들어 지하에 저장하기 위해, 또는 제철시에 질소에 대한 대체물로서 사용하기 위해, H2S 정화 후에 분위기 내로 한번 더 배출될 수 있고 그리고/또는 CO2를 액화하기 위해 추가의 압축기로 공급될 수 있다.
테일 가스(20)용 공급 라인 다음의 유출 가스(12)의 압력은 압력 게이지(17)로 측정되고, 고온 화염부(19)로의 유출 가스용 라인(21) 내의 밸브(18)는 유출 가스 저장부의 레벨 또는 특정 압력에 따라 작동되고, 유출 가스(12)의 압력이 유출 가스 저장부 내의 사전 규정된 레벨 또는 사전 규정된 압력을 초과하면, 그 적어도 일부는 고온 화염부(19)로 안내되어 거기서 연소되고, 나머지는 유출 가스 컨테이너(13) 내로 계속된다.
유출 가스 컨테이너(13)로부터의 유출 가스는 선택적으로 버퍼 컨테이너(25)를 경유하여 그리고 선택적으로 필터(26)를 경유하여 연료로서 복합 사이클 발전 설비(24)에 공급된다. 유출 가스는 기체 연료 압축기(27)로, 이어서 가스 터빈(28)으로 공급된다. 가스 터빈으로부터의 폐열은 증기 터빈(30)에 의한 증기 순환을 위해 폐열 보일러(29)에 사용된다.
COREX
설비로부터 유출 가스의 제거 후에 도 3에 따른 설비의 및 설비의 기능은 도 1로부터의 것들과 동일하다.
도 3에서, 조절 밸브(72)는 부가적으로 유출 가스(12)를 위해 제공되고, 이에 의해 COREX
설비로부터 추출되는 유출 가스(12)의 양이 조절될 수 있다.
본 발명이 합성 가스 제조를 위한 설비의 합성 가스에 사용되면, 이는 상기 예시적인 실시예에서의 제철을 위한 설비를 대신한다. 합성 가스의 적어도 일부는 유출 가스를 형성하고, 그 유출 가스를 위해 어떠한 유출 가스 컨테이너(13)도 제공되지 않고 그 주울값은 합성 가스 제조를 위해 설비 내에 위치된 CO2 제거 설비로부터 테일 가스를 첨가함으로써 조절된다. 기체 연료 및 불연성 가스용 공급 라인(33, 34)을 갖고 파워 스테이션(24)을 갖는 대응 설비는 이어서 도 1 내지 도 3으로부터의 것과 합성 가스에 대해 동일하다. CO2 제거 설비로부터의 CO2 농후 테일 가스는 유출 가스로의 첨가를 위해 압축기에 의해 유출 가스 압력(= 합성 가스 압력)으로 압축되어야 한다.
1: 고로
2: 소결 설비
3: 산소를 함유하는 가스
4: 링 라인
5: 열풍
6: 환원 가스 오븐
7: 슬래그
8: 선철
9: 노정 가스 또는 노 가스
10: 먼지 분리기 또는 사이클론
11: 습식 스크러버
12: 유출 가스
13: 유출 가스 컨테이너
14: PSA 설비
15: 압축기
16: 애프터 쿨러
17: 압력 게이지
18: 밸브
19: 고온 화염부
20: 테일 가스
21: 고온 화염부(19)로의 유출 가스용 라인
22: 요구되지 않는 유출 가스
23: 주울값을 측정하기 위한 제 1 측정 기구
24: 복합 사이클 발전 설비
25: 버퍼 컨테이너
26: 필터
27: 기체 연료 압축기
28: 가스 터빈
29: 폐열 보일러
30: 증기 터빈
31: 팬
32: 용융 제련 가스 분배 네트워크 또는 고온 화염부(19)로의 테일 가스용 라인
33: 기체 연료용 공급 라인
34: 불연성 가스용 공급 라인
35: 노정 가스 압력 회복 터빈
36: 주울값을 측정하기 위한 제 2 측정 기구
37: 제 4 환원 반응기
38: 제 3 환원 반응기
39: 제 2 환원 반응기
40: 제 1 환원 반응기
41: 미세 광석 및 첨가제
42: 광석의 건조
43: 환원 가스
44: 환원 반응기(37 내지 40)로부터의 폐가스
45: 환원 샤프트
46: 괴강, 펠릿, 소결물 및 첨가제
47: 폐가스(44)용 습식 스크러버
48: 용융 제련 기화기
49: 석탄 덩어리
50: 분말 형태의 석탄
51: 압축된 철
52: 지지 설비
53: 산화철 및/또는 압축된 철의 가열 및 환원을 위한 고정상 컨테이너로서 형성된 저장 컨테이너
54: 용융 제련 기화기(48)로부터의 발전기 가스
55: 습식 스크러버(66)로부터의 노정 가스
56: 주울값을 측정하기 위한 제 3 측정 기구
57: 환원 샤프트(45)로부터의 노정 가스
58: 고온 금속 및 슬래그
59: 미세 광석용 분리기
60: 습식 스크러버
61: 과잉 가스
62: 습식 스크러버
63: 가스 압축기
64: PSA 설비(14)로부터의 CO2의 (생성 가스) 제거
65: 냉간 압축된 철
66: 습식 스크러버
67: 환원 샤프트(45) 다음의 습식 스크러버
68: 미세 광석(59)용 분리기 다음의 습식 스크러버
69: COREX
설비로부터의 과잉 가스
70: 습식 스크러버(68) 다음의 가스 압축기
71: 가열 유닛
72: 유출 가스(12)용 조절 밸브
2: 소결 설비
3: 산소를 함유하는 가스
4: 링 라인
5: 열풍
6: 환원 가스 오븐
7: 슬래그
8: 선철
9: 노정 가스 또는 노 가스
10: 먼지 분리기 또는 사이클론
11: 습식 스크러버
12: 유출 가스
13: 유출 가스 컨테이너
14: PSA 설비
15: 압축기
16: 애프터 쿨러
17: 압력 게이지
18: 밸브
19: 고온 화염부
20: 테일 가스
21: 고온 화염부(19)로의 유출 가스용 라인
22: 요구되지 않는 유출 가스
23: 주울값을 측정하기 위한 제 1 측정 기구
24: 복합 사이클 발전 설비
25: 버퍼 컨테이너
26: 필터
27: 기체 연료 압축기
28: 가스 터빈
29: 폐열 보일러
30: 증기 터빈
31: 팬
32: 용융 제련 가스 분배 네트워크 또는 고온 화염부(19)로의 테일 가스용 라인
33: 기체 연료용 공급 라인
34: 불연성 가스용 공급 라인
35: 노정 가스 압력 회복 터빈
36: 주울값을 측정하기 위한 제 2 측정 기구
37: 제 4 환원 반응기
38: 제 3 환원 반응기
39: 제 2 환원 반응기
40: 제 1 환원 반응기
41: 미세 광석 및 첨가제
42: 광석의 건조
43: 환원 가스
44: 환원 반응기(37 내지 40)로부터의 폐가스
45: 환원 샤프트
46: 괴강, 펠릿, 소결물 및 첨가제
47: 폐가스(44)용 습식 스크러버
48: 용융 제련 기화기
49: 석탄 덩어리
50: 분말 형태의 석탄
51: 압축된 철
52: 지지 설비
53: 산화철 및/또는 압축된 철의 가열 및 환원을 위한 고정상 컨테이너로서 형성된 저장 컨테이너
54: 용융 제련 기화기(48)로부터의 발전기 가스
55: 습식 스크러버(66)로부터의 노정 가스
56: 주울값을 측정하기 위한 제 3 측정 기구
57: 환원 샤프트(45)로부터의 노정 가스
58: 고온 금속 및 슬래그
59: 미세 광석용 분리기
60: 습식 스크러버
61: 과잉 가스
62: 습식 스크러버
63: 가스 압축기
64: PSA 설비(14)로부터의 CO2의 (생성 가스) 제거
65: 냉간 압축된 철
66: 습식 스크러버
67: 환원 샤프트(45) 다음의 습식 스크러버
68: 미세 광석(59)용 분리기 다음의 습식 스크러버
69: COREX
70: 습식 스크러버(68) 다음의 가스 압축기
71: 가열 유닛
72: 유출 가스(12)용 조절 밸브
Claims (12)
- 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 선철 제조 설비로부터 폐가스의 주울값을 조절하기 위한 또는 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 합성 가스 제조를 위한 설비로부터 합성 가스의 주울값을 조절하기 위한 프로세스로서, 폐가스 또는 합성 가스의 적어도 일부는 유출 가스(12)로서 선철 제조 설비 또는 합성 가스 제조를 위한 설비로부터 배출되고, 필요하다면 유출 가스 컨테이너(13) 내에 수집되고, 이후에 가스 터빈(28) 내에 열적으로 이용되고, 상기 가스 터빈으로부터의 폐가스는 증기의 생성을 위해 폐열 보일러(29)에 공급되는 프로세스에 있어서,
CO2 제거 설비(14)로부터 테일 가스(20)의 적어도 일부는, 테일 가스의 첨가 후에, 특히 유출 가스 컨테이너 다음에 유출 가스의 주울값에 따라, 가스 터빈(28) 앞에, 특히 필요하다면 유출 가스 컨테이너(13) 앞에서 유출 가스(12)에 첨가되고, 테일 가스의 비율은 유출 가스(12)의 주울값이 사전 규정된 최대 주울값을 초과하여 상승하면 증가되고, 테일 가스의 비율은 유출 가스(12)의 주울값이 사전 규정된 최소 주울값 미만으로 저하되면 감소되는 것을 특징으로 하는,
프로세스.
- 제 1 항에 있어서,
테일 가스(20)와 혼합된 유출 가스(12)는 상기 가스 터빈(28) 앞에 버퍼 컨테이너(25)를 통해 유동하는 것을 특징으로 하는,
프로세스.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
예를 들어 버퍼 컨테이너(25) 앞에 및/또는 다음에, 상기 가스 터빈(28) 앞의 사전 규정된 최소 주울값이 도달되지 않을 때, 기체 연료(33)가 부가적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는,
프로세스.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
예를 들어 버퍼 컨테이너(25) 앞에 및/또는 다음에, 상기 가스 터빈(28) 앞의 사전 규정된 최대 주울값이 초과될 때, 불연성 가스(34)가 부가적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는,
프로세스.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
선철 제조의 경우에, 유출 가스(12)에 첨가되지 않는 테일 가스(20)의 부분은 용융 제련 가스 분배 네트워크에, 바람직하게는 노 가스 분배 네트워크에, 또는 고온 화염부(19)에 공급되는 것을 특징으로 하는,
프로세스.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유출 가스(12)는 이하의 폐가스
- 노정 가스 재순환을 갖는 고로로부터, 특히 산소 고로(1)로부터의 노정 가스(9),
- 용융 제련 환원 설비의 용융 제련 기화기(48)로부터의 폐가스(61),
- 적어도 하나의 환원 반응기(37 내지 40) 또는 용융 제련 환원 설비의 환원 샤프트(45)로부터의 폐가스(44, 57),
- 용융 제련 환원 설비의 산화철 및/또는 압축된 철을 가열하고 그리고/또는 환원하기 위한 적어도 하나의 고정상 반응기(53)로부터의 폐가스(55),
- 합성 가스 제조를 위한 설비로부터의 합성 가스
중 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는,
프로세스.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 프로세스를 수행하기 위한 설비로서, 적어도
- 일체형 CO2 제거 설비(14)를 갖는 하나의 선철 제조 설비 또는 일체형 CO2 제거 설비를 갖는 합성 가스 제조를 위한 설비,
- 폐가스 또는 합성 가스의 일부가 선철 제조 설비 또는 합성 가스 제조를 위한 설비로부터 유출 가스(12)로서 배출될 수 있는 하나의 유출 가스 라인,
- 필요하다면, 유출 가스(12)가 수집될 수 있는 유출 가스 컨테이너(13), 뿐만 아니라
- 유출 가스(12)가 열적으로 이용될 수 있는 가스 터빈(28),
- 상기 가스 터빈(28)으로부터 폐가스가 증기의 생성을 위해 이용될 수 있는 폐열 보일러(29)를 포함하는 설비에 있어서,
상기 CO2 제거 설비(14)는, CO2 제거 설비(14)로부터의 테일 가스(20)의 적어도 일부가 가스 터빈(28) 앞에서, 특히 필요하다면 유출 가스 컨테이너(13) 앞에서 유출 가스(12)에 첨가될 수 있도록, 그리고 유출 가스의 주울값을 측정하기 위한 측정 기구(23)가 유출 가스 컨테이너(13) 다음에 제공되도록, 유출 가스 라인에 연결되는 것을 특징으로 하는,
설비.
- 제 7 항에 있어서,
필요하다면, 버퍼 컨테이너(25)가 유출 가스 컨테이너(13) 다음에 그리고 가스 터빈(28) 앞에 제공되는 것을 특징으로 하는,
설비.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
기체 연료용 적어도 하나의 공급 라인(33)이 버퍼 컨테이너(25) 앞에 및/또는 다음에 제공되는 것을 특징으로 하는,
설비.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
불연성 가스용 적어도 하나의 공급 라인(34)이 버퍼 컨테이너(25) 앞에 및/또는 다음에 제공되는 것을 특징으로 하는,
설비.
- 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
선철 제조의 경우에, 유출 가스(12)에 첨가되지 않은 테일 가스의 일부를 위한 라인(32)이 제공되고, 상기 라인은 용융 제련 가스 분배 네트워크 내로, 바람직하게는 노 가스 분배 네트워크 내로 또는 고온 화염부(19) 내로 유동하는 것을 특징으로 하는,
설비.
- 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 라인이 제공되고, 이 라인에 의해
- 노정 가스 재순환을 갖는 고로, 특히 산소 고로(1)로부터의 노정 가스(9),
- 용융 제련 환원 설비의 용융 제련 기화기(48)로부터의 폐가스(61),
- 용융 제련 환원 설비의 적어도 하나의 환원 반응기(37 내지 40) 또는 환원 샤프트(45)로부터의 폐가스(44, 57),
- 용융 제련 환원 설비의 산화철 및/또는 압축된 철을 가열 및/또는 환원하기 위한 적어도 하나의 고정상 반응기(53)로부터의 폐가스(55),
- 합성 가스 제조를 위한 설비로부터의 합성 가스가 유출 가스 라인 내로 안내되는 것을 특징으로 하는,
설비.
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