KR20140123594A - 고압 환원 유닛에서 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

고압 환원 유닛에서 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키기 위한 방법 및 디바이스 Download PDF

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로베르트 밀너
게랄트 로젠펠너
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지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 고압 환원 유닛(1)에 환원 가스를 도입하는, 철-산화물-함유 공급 원료를 환원시키는 방법에 관한 것이다. 고압 환원 유닛(1)에서, 환원 가스는 철-산화물-함유 공급 원료를 환원시킴으로써 소비되고, 고압 환원 유닛(1)으로부터 상부 가스로서 배출된다. 적어도 하나의 부분의 상부 가스는 공급 가스에 재순환 가스(15)로서 혼합되며, 여기서 환원 가스는 하나 이상의 압축 단계 이후에 공급 가스에 재순환 가스(15)의 첨가로부터 얻어진 가스 혼합물로부터 분리되는 CO2에 의해 발생되며, 재순환 가스(15)는 공급 가스에 고압 환원 유닛(1)으로부터 다양한 거리에서 재순환 가스 서브스트림 압력으로 서로 분리되어 있는 적어도 두 개의 재순환 가스 서브스트림으로 첨가된다.

Description

고압 환원 유닛에서 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR REDUCING IRON-OXIDE-CONTAINING FEEDSTOCKS IN A HIGH-PRESSURE REDUCING UNIT}
본 발명은 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키는 방법, 및 또한 이러한 방법을 수행하기 위한 설비에 관한 것이다.
구체적으로, 철광석과 같은 철 산화물(iron oxide)을 함유한 원재료, 철광석을 함유한 재료, 철광석을 함유한 일부 환원된 재료는 본 발명의 방법에서, 고압 환원 유닛(high-pressure reduction unit)에 환원 가스를 도입함으로써 고압 환원 유닛에서 환원된다. 환원 동안 소비된 환원 가스(reduction gas)는 고압 환원 유닛으로부터 상부 가스(top gas)로서 배출된다. 환원 가스는 예를 들어 재순환 가스(recycle gas)로서 이와 혼합되는 적어도 분량의 인출된 상부 가스를 갖는 선철 생산을 위한 플랜트(plant)로부터의 배기 가스로서 배기되는 공급 가스(feed gas)에 의해 및 하나 이상의 압축 단계 후에 공급 가스와 재순환 가스의 혼합에 의해 얻어진 가스 혼합물로부터 분리된 CO2에 의해 생성된다.
또한, 본 발명은 상술된 방법을 수행하기 위한 설비에 관한 것이다. 이러한 설비는 환원 가스 라인(reduction gas line) 및 상부 가스 라인을 구비한 고압 환원 유닛, CO2의 분리를 위한 디바이스(device)에 공급 가스의 공급 또는 공급 가스와 재순환 가스의 가스 혼합물 각각을 공급하기 위한 공급 가스 라인을 포함하며, 이러한 공급 가스 라인에 압축 디바이스(compression device)가 배치되며, 재순환 가스가 공급 가스 라인으로 들어가는 재순환 가스 부분 흐름 라인(recycle gas part flow line)을 통해 공급 가스에 공급될 수 있는 설비에 관한 것이다. 고압 환원 유닛은 이러한 경우에 2 bar(200kPa) 보다 큰, 바람직하게 3 bar(300kPa) 보다 큰, 더더욱 바람직하게 4 bar(400kPa) 보다 큰 작동 압력에 대해 설계된 환원 유닛으로서 이해되어야 한다. 작동 압력은 환원 유닛으로 도입되는 환원 가스의 압력에 해당한다.
본 발명의 다른 목적은 선철 및/또는 조강 제품의 생산을 위한 플랜트, 특히 FINEX® 플랜트 또는 COREX® 플랜트와의 플랜트 네트워크(plant network)에서 상술된 방법을 수행하기 위한 설비의 용도이다.
주석: 본 명세서에 제공된 모든 압력 수치는 각 경우에 대기압 보다 높은 압력을 포함한다.
환원 유닛에서 철 산화물을 함유한 원재료의 환원에서, 환원 가스는 매우 종종 공급 가스에 함유된 CO2에 의해 생성되는데, 이는 주로 비교적 낮은 환원 포텐셜(reduction potential)을 가져서, 가스가 환원 유닛으로 이동되기 전에 적어도 일부 분리된다. 이러한 분리는 예를 들어 PSA(압력 스윙 흡착(pressure swing adsorption)) 설비와 같은 CO2의 분리를 위한 공지된 디바이스에 의해 착수된다. PSA 설비를 효과적으로 작동시키기 위하여 그 안에서 조작하는데 특정의 최소 압력 수준의 공급 가스가 요구된다. 이를 보장하기 위하여 공급 가스는, PSA 설비에 이의 도입 이전에, 많은 양의 에너지를 사용하여 특정의 최소 압력 수준으로 되게 한다. CO2 분리에 의해 형성된 환원 가스는 비교적 높은 환원 포텐셜 및 또한 비교적 높은 압력 수준 둘 모두를 나타낸다. 이러한 경우에, 압력 수준은 종종 환원 유닛에 직접 공급되기에는 너무 높으며, 그러한 이유로 일반적으로 환원 유닛의 구조적 성질에서 발견된다. 이에 따라, 압력 에너지 형태의 환원 가스에 함유된 기계적 에너지는 가스가 환원 유닛에 예를 들어 밸브를 통해 공급되기 전에 감소된다. 환원 유닛에서의 환원 동안 소비된 환원 가스는 이러한 유닛으로부터 상부 가스로서 배출되고, 공급된 환원 가스와 비교하여 보다 낮지만 또한 여전히 이용 가능한 환원 포텐셜을 갖는다. 분량의 배출된 상부 가스는 공급 가스에 재순환 가스로서 공급되고, 여기서 형성된 가스 혼합물이 예를 들어 PSA 설비에서 다시 분리된 것에 함유된 CO2를 갖기 전에 공급 가스와 혼합된다.
이러한 경우에 환원 포텐셜은 옥사이드를 함유한 재료들을 환원시키기 위한 가스의 능력을 나타내는 것으로서, 가스 자체는 이러한 공정에서 산화된다. 이에 따라, 분량의 배출된 상부 가스는 재순환 가스로서 표시되는데, 왜냐하면 이는 공급 가스와 혼합되고 이에 따라 CO2의 분리 후에 적어도 2회 환원 유닛으로 이동된다.
공급 가스는 환원 가스의 생성을 위한 기본 성분으로서 포함되는 것으로서, 흔히 선철의 생산을 위한 플랜트, 예를 들어 로(furnace) 또는 환원 샤프트(reduction shaft) 또는 COREX® 플랜트 또는 FINEX® 플랜트로부터 유래한 것이다. 이러한 플랜트로부터 배출되거나 이러한 플랜트로부터 배기된 가스는 배기 가스로서 지칭된다. 이러한 배기 가스가 다른 플랜트, 예를 들어 본 발명의 설비에서 환원 가스 생성을 위한 기본 성분으로서 사용되는 경우에, 배기 가스는 공급 가스로서 지칭된다. 이는, 배기 가스가 다른 플랜트에서 사용될 때에, 단지 배기 가스가 공급 가스로 명칭이 바뀌지만, 배기 가스의 성질은 변하지 않은 채로 유지되는 것을 의미한다.
이러한 공급 가스가 예를 들어 FINEX® 또는 COREX® 방법을 기초로 한 하나 이상의 용융 환원 플랜트 또는 유동층 환원 유닛으로부터 또는 용광로로부터의 배기 가스이고 다시 다른 플랜트, 예를 들어 환원 가스로 처리된 후에 본 발명의 설비로 다시 공급되며, 이러한 상기 플랜트 및 설비 모두를 포함하는 시스템이 플랜트 네트워크로서 지칭된다.
공급 가스는 환원 가스로 처리하기 위해 요구되는 플랜트를 손상시키거나 과부하가 걸리지 않게 하기 위해 이러한 제조 이전에 냉각되고/거나 세정된다. 냉각 공정에서 또는 각 냉각 공정에서, 공급 가스는 이로부터 압력 에너지 형태로 배출되는 기계적 에너지를 가지며, 이에 의해 공급 가스는 환원 가스로의 이의 처리 이전에 일반적으로 비교적 낮은 압력, 예를 들어 0.5 bar 내지 1.5 bar(50 kPa 내지 150 kPa)의 압력을 갖는다.
공급 가스를 환원 가스로 처리기 위한 제 1 옵션(option)은 압축 후의 공급 가스를 압축된 재순환 가스와 혼합하고 CO2 분리기에 이러한 공정에서 얻어진 가스 혼합물을 공급하는 것으로 이루어진다.
예를 들어, DE 32 44 652 A1호에는 고압 환원 유닛으로부터 배출된 상부 가스를 CO2 와시(CO2 wash)로 이동시키는 방법으로서, 압력 및 흐름을 체크하기 위하여, 압축기 및 밸브 시스템을 사용하는 방법이 기재되어 있다. CO2 와시에서 얻어진 재순환 가스는 공급 가스와 혼합되며, 그 후에 이는 고압 환원 유닛에 역 공급된다.
FR 2 848 123호에는 용광로 가스를 각 경우에 서로 분리되어 있는 두 개의 압축된 부분 가스 흐름에 의해 용광로로 다시 역 공급하는 방법으로서, 하나의 부분 가스 흐름을 역 공급되기 전에 CO2 와시로 처리하는 방법이 기재되어 있다.
제 2 옵션은 이에 따라 얻어진 가스 혼합물을 CO2 분리기에 공급하기 전에, 공급 가스 및 재순환 가스를 합한 후에 이러한 가스들을 함께 압축시키는 것으로 이루어진다.
상술된 이유로, CO2 분리 후에 얻어진 환원 가스는 종종 너무 높은 압력을 가지고, 이에 따라 환원 유닛으로의 이의 도입 이전에, 환원 유닛을 위해 적합한 보다 낮은 압력이 되게 한다. 마찬가지로 환원 유닛으로부터 배출된 상부 가스가 비교적 낮은 압력, 즉 적어도 항상 환원 유닛에 도입된 환원 가스 보다 더욱 낮은 압력을 갖기 때문에, 재순환 가스로서 역 공급되고 환원 가스로서 가공되는 적어도 그러한 분량의 상부 가스는 매우 낮은 압력 수준에서 CO2 분리를 수행하기 위해 필수적인 고압 수준으로 반복적으로 되게 한다.
두 가지 옵션 모두에서, 압력 에너지는 CO2 분리와 환원 유닛 사이에서 "파괴"되며, 이는 이후에 다시 공급된다.
이러한 두 가지 옵션은 또한 각 경우에 공급 가스에 재순환 가스를 혼합하기 위한 단 하나의 기회를 제공하며, 여기서 두 가지 기회 모두는 환원 유닛으로 이동되고 이후에 설비로 공급 가스가 공급되기 전에 환원 가스로부터 제거되는 압력 에너지 형태의 기계적 에너지에 의해 특징되며, 재순환 가스 또는 공급 가스 및 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물은 각각 압력 에너지 형태의 기계적 에너지로, 즉 바람직하지 않은 전체 에너지 균형으로 공급된다.
CO2 분리를 수행하기 위해 필수적인 압력 수준은 통상적으로 3 bar 내지 8 bar(300 kPa 내지 800 kPa) 범위에 있다. VPSA (진공 압력 스윙 흡착) 설비는 가스로부터 CO2를 분리하기 위한 종래 기술에 공지된 것이다. 이러한 설비가 사용될 때, PSA 설비와 비교하여, 이러한 것은 낮은 압력 수준에서 작동될 수 있으며, 이를 통해 공급 가스 또는 재순환 가스 또는 이러한 가스로부터 형성된 가스 혼합물의 압축을 위해 보다 낮은 에너지가 소모될 것이다. 이러한 장점은 VPSA 설비의 단점에 의해 어느 정도 상쇄되는데, 왜냐하면 VPSA 설비가 PSA 설비와 비교하여 입수하는데 상당히 더욱 고가이고/거나 작동 오류(operational fault)가 나기 더욱 쉽기 때문이다. VPSA 설비의 사용은 각 경우에 공급 가스에 재순환 가스를 혼합하는 한 가능성에 있어서 어떠한 것도 변하지 않는다.
철 산화물을 함유한 원재료의 환원은 종종 낮은 압력에서, 예를 들어 1.5 bar(150 kPa)의 환원 가스 압력에서 수행된다. 낮은 압력의 환원 가스로 인하여, 환원 유닛을 통해 흐르는 단위 시간 당 환원 가스 질량, 다시 말해서 환원 가스 속도는 또한 작다. 환원 가스 속도가 작을수록, 또한 환원 유닛에서 함유된 원재료의 산출률이 작아지며, 즉 단위 시간 당 환원된 원재료의 산출양이 작아진다. 이에 따라, 산출률을 증가시키기 위하여, 환원 유닛은 철 산화물을 함유한 원재료에 대한 이의 능력과 관련하여 확장된다.
정상 작동 상태로부터의 변화는 선철 생산을 위한 플랜트에서 일어날 수 있는데, 이는 배기 가스 양 또는 공급 가스 양 각각의 변화를 초래할 수 있다. 공급 가스 양은 예를 들어 대략 평균 수치에서 변할 수 있다. 공급 가스 양이 특정 수준 이상으로 상승하는 경우에, 용량-제한 이유로 분량의 공급 가스가 환원 가스로의 처리를 위해 더 이상 공급되지 않을 수 있으며 이러한 부분이 이후에 별도의 우회 라인을 통해 환원 유닛으로 우회하여야 하는 것이 일어날 수 있다.
발명의 개요
기술적 목적
이에 따라, 본 발명의 기본 목적은 에너지 균형을 개선시킴과 동시에 환원된 원재료의 산출률(yield rate)을 개선시키고, 플랜트 부분의 치수를 감소시키고, 본 방법의 작동 상태에서 변동에 대해 보다 양호한 반응을 일으킬 수 있는 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키는 방법을 발견하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 방법을 수행하기 위한 설비를 발견하기 위한 것이다.
기술적 해법
이러한 목적은 환원 가스를 고압 환원 유닛(1)에 도입하되, 철 산화물을 함유한 원재료의 환원에 의해 고압 환원 유닛에서 소비된 환원 가스가 고압 환원 유닛)으로부터 상부 가스로서 배출되며, 적어도 분량의 상부 가스가 공급 가스에 재순환 가스로서 혼합되며, 공급 가스에 재순환 가스를 혼합하여 얻어진 가스 혼합물로부터 하나 이상의 압축 단계 후에 제거되는 CO2에 의해 환원 가스가 생성되는, 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키는 방법으로서, 재순환 가스가 공급 가스, 또는 각각 고압 환원 유닛(1)으로부터 상이한 거리에 서로 분리되어 있는 둘 이상의 재순환 가스 부분 흐름의 가스 혼합물에 혼합되며, 하나의 개개 재순환 가스 부분 흐름이 혼합된 후에, 이러한 경우에 얻어진 가스 혼합물이 추가 재순환 가스 부분 흐름이 혼합되기 전에 압축되며, 재순환 가스 부분 흐름 압력이 가장 높은 재순환 가스 부분 흐름이 각 경우에 다른 재순환 가스 부분 흐름 보다 더욱 크도록 혼합된 재순환 가스 흐름의 크기가 조절되는 방법에 의해 달성된다.
고압 환원 유닛은 예를 들어 유도층법 또는 패키징층법을 갖는 환원 유닛으로서, 로로서 또는 환원 샤프트로서 구현될 수 있으며, 여기서 고압 환원 유닛의 작업 압력은 환원 가스의 압력에 해당하는 것으로서, 2 bar(200 kPa) 보다 크고, 바람직하게 3 bar(300 kPa) 보다 크고, 더더욱 바람직하게 4 bar(400 kPa) 보다 크다. 환원 가스는 높은 환원 포텐셜을 갖는다. 이러한 경우에 환원 포텐셜은 가스가 이러한 경우에 산화되는 동안에 옥사이드를 함유한 물질을 환원시키기 위한 가스의 능력을 지칭한다. 이러한 경우에, 이는 높은 비율의 CO 및/또는 H2 가스를 함유하는 것을 의미한다. 고압 환원 유닛에 도입된 환원 가스는 이러한 경우에 철 산화물, 특히 철광석을 함유한 원재료, 철광석을 함유한 일부 환원된 원재료와 직접 접촉되고, 이러한 공정 동안에 소비된다. 소비된 환원 가스는 도입된 환원 가스 보다 낮은 비율의 CO 및/또는 H2 가스를 함유하며, 특히 CO2 가스의 비율은 도입된 환원 가스에서 보다 높다.
재순환 가스 부분 흐름 압력은 개개 재순환 가스 부분 흐름이 공급 가스 또는 공급 가스와 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물에 각각 혼합되는 재순환 가스 부분 흐름의 압력이다. 개개 재순환 가스 부분 흐름은 각각 공급 가스 또는 공급 가스와 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물에 재순환 가스 흐름 라인을 통해 혼합된다. 개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 재순환 가스 부분 흐름 라인에 디바이스가 존재하는 경우에, 개개 재순환 가스 부분 흐름 압력은 개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 개개 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 개개 디바이스를 통해 흐른 후에 재순환 가스 부분 흐름 라인에서 얻어지는 개개 재순환 가스 부분 흐름 압력을 명시한다.
재순환 가스 부분 흐름은 단지 상응하는 재순환 가스 부분 흐름 압력이 개개 혼합 포인트에서 공급 가스 또는 가스 혼합물의 압력 보다 큰 경우에 공급 가스 또는 공급 가스와 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물에 혼합될 수 있다. 각 혼합 포인트는 고압 환원 유닛으로부터 상이한 거리에 해당한다. 재순환 가스 부분 흐름은 공급 가스에 제 1 재순환 가스 부분 흐름의 혼합 후에 이러한 경우에 얻어진 가스 혼합물이 제 2 재순환 가스 부분 흐름과 혼합되기 전에 압축되도록 혼합된다. 제 1 재순환 가스 부분 흐름은 제 1 압축 단계 이전에 공급 가스에 혼합된다. 제 1 및 제 2 재순환 가스 부분 흐름의 크기는, 재순환 가스 부분 흐름 압력 중 가장 높은 재순환 가스 부분 흐름이 개개의 다른 재순환 가스 부분 흐름 보다 크도록 조절된다.
재순환 가스 부분 흐름의 크기는 예를 들어 상응하는 재순환 가스 부분 흐름 라인에서 단순한 조절 밸브에 의해 조절된다. 상부 가스의 압력이 배출되는 경우에 또는 각각 재순환 가스의 압력이 공급 가스의 압력 보다 높은 경우에, 제 1 재순환 가스 흐름은 공급 가스에 혼합된다. 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인에 고정된 조절 밸브를 이용하여, 제 1 재순환 가스 부분 흐름 압력은 예를 들어 조절 밸브 이후의 제 1 재순환 가스 부분 흐름 압력이 공급 가스의 압력 보다, 예를 들어 수 밀리바 약간 높게 확장시킴으로써 이러한 범위로 감소되는데, 이는 이를 공급 가스에 혼합시키기 위한 기회를 제공한다. 배출된 상부 가스의 압력 또는 개개의 재순환 가스의 압력이 공급 가스에 제 1 재순환 가스 부분 흐름의 혼합 후에 얻어진 가스 혼합물의 압력 보다 높은 경우에, 가스 혼합물은 또한 제 2 재순환 가스 부분 흐름과 혼합될 수 있다. 이러한 경우에, 제 2 재순환 가스 부분 흐름 압력은 마찬가지로 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인에 고정된 조절 밸브를 이용하여 조절 밸브가 가스 혼합물의 압력 보다 약간 높아진 후에 범위로 감소될 수 있다.
이로부터 공급 가스 또는 공급 가스와 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물이 압축 없이 여기에 혼합된 제 1 및 또한 제 2 재순환 가스 부분 흐름 둘 모두를 가질 수 있게 한다. 재순환 가스 부분 흐름의 개개 혼합 이전에 요구되는 개개 재순환 가스 부분 흐름 압력의 감소는 압력 에너지 손실 형태의지 손실에 의해 동반된다. 이러한 에너지 손실은 개개 압축 단계에서의 압축 에너지를 도입함으로써 후속 순서에서 다시 보정되어야 한다. 상술된 제 1 및/또는 제 2 재순환 가스 부분 흐름의 혼합 타입에 따라, 이후에 혼합에 의해 얻어진 가스 혼합물은 각 압축 단계 이후에 이들에 혼합된 추가 재순환 가스 흐름을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 재순환 가스 부분 흐름은 재순환 가스 부분 흐름 압력 중에서 가장 높은 재순환 가스 부분 흐름이 개개의 다른 재순환 가스 부분 흐름 보다 크도록 혼합된다. 이러한 방식으로, 개개 재순환 가스 부분 흐름의 확장에 의해 야기된 에너지 손실은 최소화된다. 또한, 압축 단계, 및 이에 따라 적용될 압축 에너지는 각 경우에 가장 큰 재순환 가스 부분 흐름에 대해 최소화되는데, 왜냐하면 이는 이미 가장 높은 가능한 재순환 가스 부분 흐름 압력으로 혼합될 것이기 때문이다.
전반적으로 개개 재순환 가스 부분 흐름에 존재하는 압력 에너지 형태의 기계적 에너지는 이에 의해 가능한 최상의 방식으로 사용되는데, 이는 전체 시스템의 에너지 균형의 최적화를 야기시킨다.
제 1 재순환 가스 부분 흐름, 제 1 재순환 가스 부분 흐름에 의해 공급 가스에 혼합되는 그러한 분량의 재순환 가스는 일정한 부피 흐름과 함께 다운스트림 유닛, 특히 압축기를 공급하기 위해 공급 가스의 양 변동, 압력 변동 및/또는 부피 변동을 동시에 보정하기 위해 사용된다. 이는 민감한 압축기를 보호하며, 압축기의 장애시 안전 능력(failsafe capability) 또는 수명이 각각 증가된다. 동시에, 압축기의 전체 효율의 증가는 이러한 방법으로 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 장점은 바람직한 에너지 균형을 유지함과 동시에, 작동 상태, 특히 고압 환원 유닛에서 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키는 동안 또는 고압 환원 유닛을 작동시키고 정지시킬 때의 작동 상태의 변동에 대해 반응할 수 있다. 예를 들어, 고압 환원 유닛에서 환원된 원재료의 산출률, 즉 즉 시간 단위 당 환원된 원재료의 산출량의 증가가 요망되는 경우에, 환원 가스의 압력은 여러 단계에서 증가된다. 이는 배출되는 상부 가스의 압력 상승, 및 재순환 가스의 압력 상승을 야기시키며, 여기서 동시에 개개 재순환 가스의 크기는, 최적 에너지 균형을 다시 한번 달성하도록 조정된다.
마지막 압축 단계를 수행한 후에 존재하는 가스 혼합물에 압축된 재순환 가스 부분 흐름을 혼합하는 옵션이 존재한다. 이러한 경우에, 압축된 재순환 가스 흐름의 압력은, 예를 들어 압축기에 의해 압축 후 마지막 압축 단계를 수행한 후 가스 혼합물의 압력 보다 약간 높은 정도로 증가된다. 압축된 재순환 가스 부분 흐름을 통한 가장 큰 재순환 가스 부분 흐름의 혼합은 단지, 이러한 것이 전체적인 에너지 균형의 최적화를 초래하는 경우에만 수행된다. 이는, 압축되지 않은 재순환 가스 부분 흐름을 통한 전체 재순환 가스의 혼합 시에 팽창에 의한 에너지 손실 및 압축을 통한 에너지 지출의 총합이 마지막 압축 단계 후에 공급되는 재순환 가스 부분 흐름의 압축에 의한 에너지 지출 보다 더욱 높은 경우를 의미한다. 이후에 가장 큰 재순환 가스 부분 흐름의 혼합은 특히 배출된 상부 가스의 압력 또는 재순환 가스의 압력이 공급 가스의 압력 보다 낮은 경우에, 예를 들어 고압 환원 유닛이 정지 후 다시 작동될 때에 압축된 재순환 가스 부분 흐름을 통해 수행된다.
다른 바람직한 구체예는 압력 조절을 위한 DR 배기 가스 라인에 배치된 디바이스에 의해 설정되는 배출된 상부 가스의 압력 및/또는 환원 가스의 압력에 의해 형성된다.
DR 배기 가스 라인(Direct Reduction export gas line)에 의해, 임의의 양의 배출된 상부 가스는 DR 배기 가스(Direct Reduction export gas)로서 제거되는데, 이는 공급 가스 또는 공급 가스와 재순환 가스의 가스 혼합물(들)에 다시 혼합되지 않는다. DR 배기 가스의 압력, 및 이에 따라 또한 배출된 상부 가스의 압력이 매칭되는 경우에, 동시에 공급 가스와 재순환 가스의 가스 혼합물의 압축 단계들 사이에 존재하는 압력이 조정된다. 이는 손실되는 압력 에너지의 형태의 기계적 에너지, 예를 들어 팽창 에너지 없이 배출된 상부 가스의 압력을 큰 범위로 조정된다. DR 배기 가스의 압력의 매칭은 예를 들어 종속 유닛에서 DR 배기 가스의 사용을 위한 특정 압력 수준이 필요할 때에 필수적일 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는 서로 분리된 세 개의 재순환 가스 부분 흐름에서 공급 가스 또는 가스 혼합물에 각각 혼합되는 재순환 가스로 이루어진다.
세 개의 재순환 가스 부분 흐름이 공급 가스, 또는 공급 가스와 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물에 혼합되는 경우에, 에너지 균형의 최적화와 관련된 플랜트 지출의 비 및 방법의 유연성이 동일하게 된다.
다른 구체예에 따르면, 환원 유닛으로부터 배출된 상부 가스는 세정되고/거나 열교환된다.
이는 재순환 가스 부분 흐름에 존재하는 고체 입자의 너무 큰 먼지 부하(dust load)로부터 플랜트의 후속 부분, 특히 압력 조절 밸브 및/또는 압축기를 보호한다. 또한, 배출된 상부 가스의 감지 가능한 열이 사용될 수 있는데, 이는 에너지 균형의 추가 개선에 기여한다.
본 방법의 다른 유리한 구체예는 공급 가스가 선철 생산을 위한 플랜트로부터의 배기 가스, 특히 노정 가스, 전로 가스, 석탄 가스화기로부터의 합성 가스, 석탄 가스, 코크스로 가스, 로 또는 환원 샤프트로부터의 상부 가스 도는 유동층 환원 유닛으로부터의 배기 가스를 포함할 때 형성된다.
이에 따라, 가공 후에 필요한 경우에, 정상 환경 하에서 연소를 위해 공급되는 가스는 철 산화물을 함유한 원재료의 환원을 위해 포함될 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 배출된 상부 가스의 압력의 양, 및 이에 따라 또한 재순환 가스의 압력 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력은 1 bar(100 kPa) 내지 20 bar(2 MPa), 바람직하게 2 bar(200 kPa) 내지 10 bar(1 MPa), 더더욱 바람직하게 3 bar(300 kPa) 내지 7 bar(700 kPa)에 이른다.
이는 플랜트 치수, 예를 들어 파이프 직경 또는 고압 환원 유닛을 최소화하면서, 고압 환원 유닛에서 환원된 원재료의 매우 높은 산출률, 즉 단위 시간에 따른 환원된 원재료의 산출양을 달성시킬 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 고압 환원 유닛에 환원 가스의 공급을 위한 환원 가스 라인 및 고압 환원 유닛으로부터 상부 가스를 배출시키기 위한 상부 가스 라인을 구비한 고압 환원 유닛, CO2의 분리를 위한 디바이스로 들어가는, 공급 가스를 공급하거나 개별적으로 공급 가스와 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물을 공급하기 위한 압축 디바이스가 그 안에 배치된 공급 가스 라인, 및 공급 가스 라인에 배출된 상부 가스의 공급을 위한 공급 가스 라인의 상이한 축방향 섹션로 들어가는 적어도 두 개의 재순환 가스 부분 흐름 라인을 포함하는 본 방법을 수행하기 위한 설비로서, 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인이 제 1 압축 디바이스 앞의 공급 가스 라인에 존재하며, 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인이 제 1 압축 디바이스 뒤의 공급 가스 라인에 존재하며, 디바이스가 개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 재순환 가스 부분 흐름 라인에 배치되게 존재하며, 축방향 섹션이 공급 가스 라인에 배치된 압축 디바이스에 의해 서로 분리되어 있는 설비이다.
개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스는 특히 조절 밸브일 수 있다. 또한, 개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 하나 이상의 디바이스가 개개 재순환 가스 부분 흐름을 압축시키기 위한 디바이스, 특히 압축기인 것이 가능하다.
고압 환원 유닛이 정지되는, 예를 들어 보수 작업 또는 유지 작업으로 인해 정지되거나, 전체 유닛의 부분들, 예를 들어 공급 가스 라인에 배치된 압축 디바이스가 일부 또는 전부 고장난 경우에, 고압 환원 유닛을 지나서 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인을 통해 직접적으로 큰 노력 없이 공급된 공급 가스를 보낼 가능성이 존재한다. 이는 고압 환원 유닛을 우회하는 이러한 방법에서 공급 가스가 임의의 압축 디바이스를 통해, 특히 압축 디바이스의 정상 작동 상태에 대해 반대 방향으로 흐르지 않기 때문에 어떠한 큰 노력 없이 가능하다. 우회된 공급 가스만이 제 1 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 제 1 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스를 통해 흐른다. 이러한 디바이스가 일반적으로 단순한 압력 조절 밸브를 포함하기 때문에, 이는 어떠한 큰 노력 없이 실현될 수 있다. 이에 따라, 고압 환원 유닛을 지나서 공급 가스를 취하기 위한 별도의 우회 라인은 필요치 않다.
설비의 다른 구체예는 환원 가스 및/또는 배출된 상부 가스의 압력 조절을 위해 그 안에 배치된 디바이스를 갖는 설비로부터 DR 배기 가스를 제거하기 위한 DR 배기 가스 라인이 존재하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구체예는 개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스의 재순환 가스 부분 흐름 라인 중 적어도 하나에서 개개 재순환 가스 부분 흐름을 압축시키기 위한 디바이스가 흐름 기술 측면에서 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
이러한 플랜트 구성은 개개 재순환 가스 부분 흐름 압력에 따라 개개 재순환 가스 부분 흐름의 조절의 가장 높은 가능한 유연성 정도를 가능하게 만든다. 특히, 이러한 구성에 의해 압축을 위한 모든 입수 가능한 디바이스에서 일정한 압력 조건 및 일정한 부피 흐름 조건이 존재하는 것이 보장될 수 있다.
다른 바람직한 구체예는 공급 가스 라인에 배출된 상부 가스의 공급을 위해 존재하는 공급 가스 라인의 상이한 축방향 섹션으로 들어가는 세 개의 재순환 가스 부분 흐름 라인에 의해 형성된다.
이러한 구체예와 관련하여, 플랜트 조건에서 허용 가능한 수준의 노력으로, 개개 재순환 가스 부분 흐름의 조절의 높은 정도의 유연성은 개개 재순환 가스 부분 흐름 압력에 따라 보장된다.
다른 구체예는 상부 가스를 세정하기 위한 디바이스 및/또는 상부 가스 라인에 배치된 열교환을 위한 디바이스로 이루어진다.
상부 가스를 세정하기 위한 디바이스는 먼지 제거 디바이스로서, 특히 건조 먼지 제거 디바이스로서 또는 습윤 먼지 제거 디바이스로서 구현될 수 있다. 이는 플랜트의 이동 부분, 예를 들어 압축기의 회전 부분 및 또한 정지 부분, 예를 들어 재준환 가스 부분 흐름 라인의 내부벽, 또는 환원 가스 라인의 내부벽 둘 모두를 개개 가스 흐름에 존재하는 고체 입자에 의해 손상되는 것으로부터 보호한다. 상부 가스 라인에서 열을 교환하는 디바이스는 상부 가스의 인지 가능한 열을 예를 들어 다른 공정에서 사용 가능하게 만들어지게 한다.
설비의 다른 바람직한 구체예는 CO2의 분리를 위한 디바이스가 PSA 설비 또는 VPSA 설비이거나, 멤브레인 기술 및/또는 화학적 반응에 의해 가스 혼합물을 분리하기 위한 디바이스인 것을 특징으로 한다.
이러한 경우에, PSA 설비로서 CO2의 분리를 위한 디바이스의 구체예는 PSA 설비가 보다 저가의 디바이스이고 또한 보다 높은 압력에서 효율적으로 작동한다는 점에서 VPSA 설비로서의 구체예에 비해 장점을 갖는다.
본 발명의 다른 목적은 선철 및/또는 조강 제품의 생산을 위한 플랜트, 특히 FINEX® 플랜트 또는 COREX® 플랜트와의 플랜트 네트워크에서 설비의 용도에 관한 것이다.
이러한 플랜트로부터의 공정 가스는 종종 연소를 위해 공급될 것이고, 이에 의해 본래 재료 순환으로부터 제거될 것이다. 이러한 플랜트로부터의 공정 가스가, 예를 들어 제조 후에, 철 산화물을 함유한 원재료의 환원을 위해 설비에 가스로서 공급되는 경우에, 이러한 공정에서 여전히 존재하는 환원 포텐셜은 최적으로 이용될 수 있다.
본 발명은 하기에서 포함된 도면을 참조로 하는 예를 이용하여 설명된다. 이러한 도면은 철 산화물을 함유한 원재료의 환원을 위한 본 발명의 방법의 예시적이고 개략적인 다이아그램 및 본 방법의 설비의 구조를 도시한 것이다.
도면은 일 예로서 그리고 본 발명의 방법 및 본 발명의 설비를 포함하는, 철 산화물을 함유한 원재료의 환원을 위한 개략적 방법 및 설비의 개요를 서술한 것이다.
도면에 포함된 화살표는 본 발명의 설비에서 본 설비 또는 본 방법의 정상 작동 상태로 일어나는 가스 흐름의 개개 실제적이고/거나 가능한 흐름 방향을 나타낸 것이다.
본 발명의 방법에서, 환원 가스는 공급 가스에 의해 생성되며, 이는 공급 가스 라인(4)을 통해 설비에 공급되어, 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7)으로 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인(8')을 통해 제 1 재순환 가스 부분 흐름과 함께 공급된다. 가스 혼합물이 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7')에서의 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인(8")을 통해 제 2 재순혼 가스 부분 흐름에 혼합되기 전에 공급 가스 및 제 1 재순환 가스 부분 흐름으로 이루어진 여기에서 얻어진 가스 혼합물은 제 1 압축 디바이스(5')에서 압축된다. 제 2 재순환 가스 부분 흐름의 혼합 후에, 공급 가스, 제 1 재순환 가스 부분 흐름 및 제 2 재순환 가스 부분 흐름으로 이루어진 가스 혼합물은, 이에 따라 얻어진 가스 혼합물이 필요한 경우에 압축된 재순환 가스 부분 흐름에 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7")에서의 재순환 가스 부분 흐름(8)을 통해 혼합되기 전에, 압축 디바이스(5)에서 압축된다. 가스 혼합물에 압축된 재순환 가스 부분 흐름의 혼합 후에, CO 및/또는 H2와 같은 철 산화물을 함유한 원재료의 환원을 위해 너무 작은 소정 비율의 환원시킬 수 있는 가스를 함유한 가스 혼합물은 CO2의 분리를 위한 디바이스(6)에 공급된다. CO2의 분리를 위한 디바이스(6)는 예를 들어 PSA 설비 또는 VPSA 설비 또는 멤브레인 기술 및/또는 화학적 반응에 의한 가스 혼합물의 분리를 위한 디바이스일 수 있다. CO2의 분리를 위한 디바이스(6)로부터 배출된 가스는 환원 가스 라인(2)에 의해 고압 환원 유닛(1)에 공급된다. 고압 환원 유닛(1)에 공급된 환원 가스는 고압 환원 유닛(1)에 위치된 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키고, 그렇게 하여 소비된다. 소비된 환원 가스는 고압 환원 유닛(1)으로부터 상부 가스 라인(3)을 통해 상부 가스로서 배출된다. 필요한 경우에, 배출된 상부 가스는 열 교환을 위한 디바이스(14) 및/또는 상부 가스를 세정하기 위한 디바이스(13)에 공급된다. 분량의 상부 가스는 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인(8'), 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인(8") 및 필요한 경우에 재순환 가스 부분 흐름 라인(8)을 통해 공급 가스 라인(4)에 재순환 가스(15)로서 도입된다. 재순환 가스(15)로서 역으로 공급되지 않는 상부 가스는 설비로부터 DR 배기 가스 라인(10)을 통해 제거된다. 환원 가스 및/또는 배출된 상부 가스의 압력 조절을 위한 DR 배기 가스 라인(10)에 배치된 디바이스(11)는 배출된 상부 가스 및/또는 환원 가스의 압력을 명확하게 조절하는 것을 가능하게 만든다. 제 1 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 제 1 재순환 가스 부분 흐름 압력의 수준에 영향을 미치게 하기 위한 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인(8')에 배치된 디바이스(9), 특히 조절 밸브에 의하여, 공급 가스 라인(4)에 도입되는 제 1 순환 가스 부분 흐름의 크기는 조절된다. 제 2 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 제 2 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기는 제 2 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 제 2 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인(8")에 배치된 디바이스(9")를 통해 조정되거나 조절된다.
본 방법의 통상적인 작업 상태는 가스가 개개 재순환 가스 부분 흐름의 크기 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스(9,9',9")를 통해 흐르기 전에 동시에 재순환 가스 부분 흐름 압력에 해당하는 배출된 상부 가스 또는 재순환 가스(15) 각각의 압력이 3.3 bar(330 kPa)에 이르며, 공급 가스 라인의 축방향 섹션에서의 공급 가스의 압력이 1.5 bar(150 kPa)에 이르며, 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7')에서의 제 1 압축 단계 이후 공급 가스 및 제 1 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물의 압력이 3 bar(300 kPa)에 이르며, 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7")에서의 제 2 압축 단계 후에 공급 가스, 제 1 및 제 2 재순환 가스 부분 흐름으로 이루어진 가스 혼합물의 압력이 10 bar(1 MPa)에 이르는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 시간 당 220,000 표준 입방 미터의 재순환 가스(15)의 전체 부피를 갖는 경우에, 제 1 재순환 가스 흐름 라인(8')에서의 재순환 가스 부분 흐름의 크기는 시간 당 0 내지 20,000 표준 입방 미터에 이르며, 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인(8")에서의 제 2 재순환 가스 부분 흐름의 크기는 시간 당 200,000 내지 220,000 표준 입방 미터에 이른다. 이러한 경우에 재순환 가스(15)의 압력은 공급 가스 라인(4)의 섹션(7')에서의 가스 혼합물의 압력 보다 0.3 bar(30 kPa) 높고, 이에 따라 재순환 가스(15)를 이전 압축 없이 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인(8")을 통해 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7')으로 이동시키기에 충분히 높다. 축방향 섹션(7)으로 이동되는 제 1 재순환 가스 부분 흐름은 공급 가스의 부피 변동 및/또는 압력 변동을 보정하기 위해 제공된다.
이러한 상태는 에너지 측면에서 보다 큰 비율의 재순환 가스(15)를 제 1 재순호나 가스 부분 흐름에 의해 공급 가스로 이동하고 이후에 제 1 압축 디바이스(5')에서 이에 의해 얻어진 가스 혼합물을 압축시키는 것 보다 더욱 바람직하다. 이는 에너지 균형의 단순한 설명에 의해 나타낸다:
가스 혼합물이 CO2의 분리를 위한 디바이스에 공급되기 전에, 가스 혼합물의 압력은 예를 들어 10 bar(1 MPa)로 상승된다. 본 발명의 방법이 사용될 때, 주요 양의 재순환 가스(15)는 제 2 재순환 가스 부분 흐름을 통해 공급 가스 라인(4)으로 이동된다. 이러한 목적을 위하여, 제 2 재순환 가스 부분 흐름 압력은 제 2 재순환 가스 부분 흐름의 크기 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스(9")에 의해 각각 3.3 bar(330 kPa) 내지 3 bar(300 kPa) 또는, 3 bar(300 kPa) 보다 약간 낮게 감소되며, 이는 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7')에서의 가스 혼합물의 각각 압력에 해당하거나 이러한 압력 보다 약간 높다. 이러한 경우에 0.3 bar(30 kPa)의 압력 에너지는 예를 들어 제 2 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스(9")에서 제 2 재순환 가스 부분 흐름의 팽창에 의해 "파괴"된다. 압력 에너지는 가스의 부피 단위 당 에너지를 지칭한다. 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7')에서의 가스 혼합물은 이후에 압축 디바이스(5)에 7 bar(700 kPa)에 이르는 압력 에너지로 공급된다. "파괴된" 압력 에너지 및 공급된 압력 에너지의 총합은 7.3 bar(730 kPa)에 이른다. 주요 양의 재순환 가스(15)가 배타적으로 제 1 재순환 가스 부분 흐름을 통해 공급 가스 라인(4)에 도입되는 경우에, 1.8 bar(180 kPa)의 압력 에너지는 제 1 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스(9')에서 "파괴"되어야 할 것이며, 이후에 1.5 bar(150 kPa)에 이르는 압력 에너지는 제 1 압축 디바이스(5')에 공급될 것이며, 7 bar(700 kPa)에 이르는 압력 에너지는 압축 디바이스(5)에 공급될 것이다. "파괴된" 압력 에너지 및 공급 압력 에너지의 총합은 10.3 bar(1.03 MPa)에 이를 것이며, 이는 본 발명의 방법에서 보다 더욱 현저하게 높다.
필요한 경우에, 압축된 재순환 가스 부분 흐름은 또한 재순환 가스 부분 흐름 라인(8)을 통해 공급 가스 라인(4)의 축방향 섹션(7")으로 도입된다. 이에 따라, 재순환 가스가 예를 들어 배출된 상부 가스 또는 재순환 가스 각각의 압력이 공급 가스의 압력 보다 낮을 때에도 공급 가스 라인(4)에 도입될 수 있다는 것이 가능하다. 특히, 이러한 작업 상태는 고압 환원 유닛(1)의 정지 후에 개시 동안에 일어난다.
임의적으로, 제 2 재순환 가스 부분 흐름의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스(9")는 재순환 가스 부분 흐름을 압축시키기 위한 디바이스(12)와 유체 기술의 측면에서 병렬로 연결된다.
공급 가스 라인(4)을 통해 설비로 공급되는 공급 가스, 특히 로 가스, 전환로 가스, 석탄 기화기로부터의 합성 가스, 석탄 가스, 코르크로 가스, 로 또는 환원 샤프트로부터의 상부 가스, 또는 유체층 환원 유닛으로부터의 오프 가스는 선철 생산을 위한 플랜트로부터 배기될 수 있다. 바람직하게, 공금 가스는 FINEX® 플랜트 또는 COREX® 플랜트로부터의 배기 가스를 포함한다.
본 발명이 바람직한 예시적 구체예에 의해 더욱 근접하게 예시되고 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 기술된 예에 의해 한정되지 않으며, 다른 변형예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 파생될 수 있다.
참조 부호의 리스트
1 고압 환원 유닛
2 환원 가스 라인
3 상부 가스 라인
4 공급 가스 라인
5 압축 디바이스
5' 제 1 압축 디바이스
6 CO2 분리를 위한 디바이스
7, 7', 7" 공급 가스 라인의 종방향 섹션
8 재순환 가스 부분 흐름 라인
8' 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인
8" 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인
9, 9', 9" 개개의 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스
10 DR 배기 가스 라인
11 환원 가스 및/또는 배출된 상부 가스의 압력을 조절하기 위한 디바이스
12 재순환 가스 부분 흐름을 압축하기 위한 디바이스
13 상부 가스를 세정하기 위한 디바이스
14 열교환을 위한 디바이스
15 재순환 가스

Claims (13)

  1. 환원 가스를 고압 환원 유닛(1)에 도입하되, 고압 환원 유닛(1)에서 철 산화물을 함유한 원재료의 환원에 의해 소비된 가스가 고압 환원 유닛(1)으로부터 상부 가스로서 배출되며, 적어도 분량의 상부 가스가 공급 가스에 재순환 가스(15)로서 혼합되며, 공급 가스에 재순환 가스(15)를 혼합하여 얻어진 가스 혼합물로부터 하나 이상의 압축 단계 후에 분리되는 CO2에 의해 환원 가스가 생성되는, 철 산화물을 함유한 원재료를 환원시키는 방법으로서,
    재순환 가스가 공급 가스, 또는 가스 혼합물에 고압 환원 유닛(1)으로부터 상이한 거리로 서로 분리되어 있는 둘 이상의 재순환 가스 부분 흐름으로 각각 혼합되며, 각 경우에 재순환 가스 부분 흐름으로 혼합한 후에, 이러한 공정에서 얻어진 가스 혼합물이 추가 재순환 가스 부분 흐름이 혼합되기 전에 압축되며, 재순환 가스 부분 흐름 압력이 가장 높은 재순환 가스 부분 흐름이 다른 개개의 재순환 가스 부분 흐름 보다 크도록 혼합된 재순환 가스 부분 흐름의 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 환원 가스의 압력 및/또는 배출된 상부 가스의 압력이 DR 배기 가스 라인(10)에 배치된 압력 조절을 위한 디바이스(11)에서 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 재순환 가스(15)가 공급 가스에 또는 가스 혼합물에 각각 서로 분리되어 있는 세 가지 재순환 가스 부분 흐름으로 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 환원 유닛으로부터 배출된 상부 가스가 세정되고/거나 열교환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 가스가 선철 생산을 위한 플랜트로부터의 배기 가스, 특히 노정 가스(furnace gas), 전로 가스(converter gas), 석탄 가스화기로부터의 합성 가스, 석탄 가스, 코크스로 가스(coke oven gas), 로 또는 환원 샤프트로부터의 상부 가스 또는 유동층 환원 유닛으로부터의 폐가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 배출된 상부 가스의 압력이 1 bar(100 kPa) 내지 20 bar(2 MPa), 바람직하게 2 bar(200 kPa) 내지 10 bar(1 MPa), 더더욱 바람직하게 3 bar(300 kPa) 내지 7 bar(700 kPa)에 이르는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 고압 환원 유닛(1)에 환원 가스를 공급하기 위한 환원 가스 라인(2), 및 고압 환원 유닛(1)으로부터 상부 가스를 배출시키기 위한 상부 가스 라인(3)을 구비한 고압 환원 유닛(1), 및 CO2의 분리를 위한 디바이스(6)에 들어가는, 공급 가스를 공급하거나 공급 가스와 재순환 가스로 이루어진 가스 혼합물을 공급하기 위하고 그 안에 압축 디바이스(5,5')가 배열된 공급 가스 라인(4)을 포함하는, 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 설비로서,
    공급 가스 라인(4)의 상이한 종방향 섹션(7, 7', 7")에 들어가는 둘 이상의 재순환 가스 부분 흐름 라인(8, 8', 8")이 공급 가스 라인(4)에 배출된 상부 가스를 공급하기 위해 존재하며, 제 1 재순환 가스 부분 흐름 라인(8')이 공급 가스 라인(4)의 제 1 압축 디바이스(5') 앞으로 들어가며, 제 2 재순환 가스 부분 흐름 라인(8")이 공급 가스 라인(4)의 제 1 압축 디바이스(5') 뒤로 들어가며, 개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 재순환 가스 부분 흐름 라인(8, 8', 8")에 배치된 디바이스(9, 9', 9")가 존재하며, 종방향 섹션(7, 7', 7")이 공급 가스 라인(4)에 배치된 압축 디바이스(5, 5')에 의해 서로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  8. 제 7항에 있어서, DR 배기 가스 라인(10)이 설비로부터 DR 배기 가스를 배출시키기 위해 존재하며, 그 라인 안에 배치된 디바이스(11)가 환원 가스 및/또는 배출된 상부 가스의 압력을 조절하기 위해 존재하는 것을 특징으로 하는 설비.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 재순환 가스 부분 흐름 라인(8, 8', 8") 중 하나 이상에서, 재순환 가스 부분 흐름을 압축시키기 위한 디바이스(12)가 개개 재순환 가스 부분 흐름 및/또는 재순환 가스 부분 흐름 압력의 크기에 영향을 미치게 하기 위한 디바이스(9, 9', 9")와 흐름 기술 측면에서 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 가스 라인의 상이한 종방향 섹션에 존재하는 3개의 재순환 가스 부분 흐름 라인이 공급 가스 라인에 배출된 상부 가스를 공급하기 위해 존재하는 것을 특징으로 하는 설비.
  11. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상부 가스를 세정하기 위한 디바이스(13) 및/또는 열을 교환하기 위한 디바이스(14)가 상부 가스 라인(3)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  12. 제 7항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, CO2를 분리하기 위한 디바이스(6)가 PSA 설비 또는 VPSA 설비 또는 멤브레인 기술 및/또는 화학적 반응을 이용하여 가스 혼합물을 분리하기 위한 디바이스인 것을 특징으로 하는 설비.
  13. 선철 및/또는 조강(crude steel) 제품을 생산하기 위한 플랜트, 특히 FINEX® 플랜트 또는 COREX® 플랜트와의 플랜트 네트워크(plant network)에서의 제 7항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 디바이스의 용도.
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