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KR102298466B1 - 강 제조용 복합 시스템 및 이 복합 시스템을 작동하는 방법 - Google Patents

강 제조용 복합 시스템 및 이 복합 시스템을 작동하는 방법 Download PDF

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KR102298466B1
KR102298466B1 KR1020167015193A KR20167015193A KR102298466B1 KR 102298466 B1 KR102298466 B1 KR 102298466B1 KR 1020167015193 A KR1020167015193 A KR 1020167015193A KR 20167015193 A KR20167015193 A KR 20167015193A KR 102298466 B1 KR102298466 B1 KR 102298466B1
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옌스 바그너
마르쿠스 올레스
페터 슈묄레
랄프 클라인슈미트
크리슈토프 마이쓰너
닐스 브레데마이어
요하네스 푈클
요하네스 ?O클
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티센크룹 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본원은 강 제조용 플랜트 컴플렉스에 관한 것으로서, 상기 플랜트 컴플렉스는 선철을 생성하기 위한 고로 (1), 조강을 생성하기 위한 전로 강 워크들 (2), 및 선철을 생성할 때 및/또는 조강을 생성할 때 발생하는 가스들을 위한 가스 통류 시스템을 포함한다. 본원에 따라서, 상기 플랜트 컴플렉스는 상기 가스 통류 시스템에 연결된 화학 플랜트 (12) 또는 생명공학 플랜트 또한 상기 플랜트 컴플렉스의 전기 요구의 적어도 일부를 커버하기 위한 에너지 저장부 (25) 를 추가로 구비한다. 또한 본원의 과제는 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법이다.

Description

강 제조용 복합 시스템 및 이 복합 시스템을 작동하는 방법 {COMBINED SYSTEM FOR PRODUCING STEEL AND METHOD FOR OPERATING THE COMBINED SYSTEM}
본원은 강 제조용 플랜트 컴플렉스 (plant complex) 및 이 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법에 관한 것이다.
강 제조용 플랜트 컴플렉스는 선철 (pig iron) 을 생성하기 위한 고로, 조강 (crude steel) 을 생성하기 위한 전로 강 워크들, 및 선철의 생성시 및/또는 조강의 생성시 발생하는 가스들을 위한 가스 통류 (conducting) 시스템을 적어도 하나 포함한다. 이 플랜트 컴플렉스는 또한 전기 발생을 위한 전력 발생 플랜트를 구비할 수 있고, 이 전력 발생 플랜트는, 가스 터빈 전력 발생 플랜트 또는 가스 터빈 및 증기 터빈 전력 발생 플랜트로서 구성되고 그리고 고로에서 선철의 생성시 발생하는 고로 상부 가스의 부분량 및/또는 전로 강 워크들에서 발생하는 전로 가스의 부분량을 적어도 포함하는 가스로 작동된다.
선철은 고로에서 철광석들, 첨가물들과 또한 코크스, 및 석탄, 석유, 가스, 바이오매스들, 재생 폐플라스틱들과 같은 다른 환원제들 또는 탄소 및/또는 수소를 포함하는 다른 물질들로부터 얻어진다. CO, CO2, 수소 및 수증기는 환원 반응들의 생성물로서 불가피하게 발생한다. 전술한 성분들 이외에, 고로 프로세스로부터 인출되는 고로 상부 가스는 종종 고함량의 질소를 가진다. 가스의 양과 고로 상부 가스의 조성은 공급원료와 작동 모드에 따르고 그리고 변동을 받게 된다. 하지만, 통상적으로, 고로 상부 가스는 35 ~ 60 체적% N2, 20 ~ 30 체적% CO, 20 ~ 30 체적% CO2 및 2 ~ 15 체적% H2 를 포함한다. 선철의 생성시 발생되는 고로 상부 가스의 대략 30 ~ 40% 는 일반적으로 공기 가열기들에서 고로 프로세스용 고온 공기를 가열시키는데 사용되고; 상부 가스의 잔류량은 또한 가열 목적으로 또는 전기 생성용으로 워크들의 다른 영역에서 외부에 사용될 수 있다.
고로 프로세스의 하류측에 배열되는 전로 강 워크들에서, 선철은 조강으로 전환된다. 액체 선철에 산소를 송풍시키면, 탄소, 규소, 황 및 인과 같은 번거로운 불순물들이 제거된다. 산화 프로세스들은 강력한 열의 전개를 유발하기 때문에, 스크랩 (scrap) 은 냉매로서 선철에 대하여 최대 25% 양으로 첨가된다. 더욱이, 슬래그 및 합금화제 (alloying agent) 를 형성하도록 석회 (lime) 가 첨가된다. 고함량의 CO 를 가지고 또한 질소, 수소 및 CO2 를 포함하는 전로 가스는 강 전로로부터 인출된다. 통상의 전로 가스 조성은 50 ~ 70 체적% CO, 10 ~ 20 체적% N2, 약 15 체적% CO2 및 약 2 체적% H2 를 가진다. 전로 가스는 연소되거나, 현대의 강 워크들의 경우에는 에너지를 제공하는데 사용되도록 포획되어 통과된다.
플랜트 컴플렉스는 선택적으로 코킹 플랜트 (coking plant) 와 결합하여 작동될 수 있다. 이러한 경우에, 초기에 설명된 플랜트 컴플렉스는 추가로 코크스 오븐 플랜트를 포함하고, 이 코크스 오븐 플랜트에서 석탄은 코킹 프로세스에 의해 코크스로 전환된다. 석탄을 코크스로 코킹할 시, 고함량 수소와 상당한 양의 CH4 를 포함하는 코크스 오븐 가스가 발생한다. 통상적으로, 코크스 오븐 가스는 55 ~ 70 체적% H2, 20 ~ 30 체적% CH4, 약 10 체적% N2 및 5 ~ 10 체적% CO 를 포함한다. 추가로, 코크스 오븐 가스는 CO2, NH3 및 H2S 분획물을 가진다. 실제로, 코크스 오븐 가스는 가열 목적으로 워크들의 다양한 영역들에 그리고 전기 발생하기 위한 전력 발생 프로세스에 사용된다. 추가로, 코크스 오븐 가스는 합성가스들을 생성하기 위해 고로 상부 가스 또는 전로 가스와 함께 사용하는 것이 알려져 있다. WO 2010/136313 A1 에 공지된 방법에 따라서, 코크스 오븐 가스는 수소 농후 가스 스트림 및 CH4 와 CO 를 포함하는 잔류 가스 스트림으로 분리되고, 이 잔류 가스 스트림은 고로 프로세스에 공급되고, 수소 농후 가스 스트림은 고로 상부 가스와 혼합되고 그리고 합성가스로 추가로 처리된다. EP 0 200 880 A2 로부터 전로 가스와 코크스 오븐 가스를 혼합하고 그리고 이들을 메탄올 합성용 합성가스로서 사용하는 것이 공지되어 있다.
코킹 플랜트와 결합하여 작동되는 통합된 야금 플랜트에서, 고로 상부 가스, 전로 가스 및 코크스 오븐 가스로서 발생되는 대략 40 ~ 50% 생가스들 (raw gases) 은 화학 엔지니어링 프로세스들에 사용된다. 대략 50 ~ 60% 생성 가스들은 전력 발생 플랜트에 공급되고 그리고 전기 발생용으로 사용된다. 전력 발생 플랜트에서 생성된 전기는 선철 및 조강을 생성하기 위한 전기 요구를 커버한다. 이상적으로, 에너지 밸런스는 폐쇄되어, 에너지 공급원들로서 석탄 및 코크스 형태의 탄소 및 철광석들 이외에, 추가의 에너지 입력은 필요없고 그리고 조강 및 슬래그 이외에, 플랜트 컴플렉스를 나오는 생성물은 없다.
이러한 배경에 대하여, 본원은 전체 프로세스의 비용 효율을 더 향상시키고 그리고 강 제조 비용을 저감시킬 수 있는 플랜트 컴플렉스를 제공하는 목적에 기초로 한다. 또한, 조강의 생성시에 CO2 배출을 저감시려는 것이다.
선철을 생성하기 위한 고로, 조강을 생성하기 위한 전로 강 워크들, 및 선철의 생성시 및/또는 조강의 생성시 발생하는 가스들을 위한 가스 통류 시스템을 포함하는 강 제조용 플랜트 컴플렉스에 이어서, 본원에 따라서, 플랜트 컴플렉스는, 가스 통류 시스템에 연결되는 화학 플랜트 또는 생명공학 플랜트 및 플랜트 컴플렉스의 전기 요구의 적어도 일부를 커버하기 위한 에너지 저장부를 추가로 구비한다. 본원에 따른 플랜트 컴플렉스의 유리한 개량들은 청구항 2 ~ 청구항 4 에 개시되어 있다.
또한, 본원의 과제는, 청구항 5 에 따라서, 선철 생성용 고로, 전로 강 워크들, 및 화학 플랜트 또는 생명공학 플랜트를 적어도 하나 가지는 강 제조용 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법이다. 본원에 따른 방법에 따라서, 초기에 상기 고로에서 선철의 생성시 발생하는 고로 상부 가스의 부분량 및/또는 조강의 생성시 발생하는 전로 가스의 부분량은, 가스 조절 작동 이후에 화학 생성물들을 생성하기 위한 유용한 가스로서 사용되거나 가스 조절 작동 이후에 생명공학 플랜트에 공급되고 생화학 프로세스들에 사용된다. 플랜트 컴플렉스의 전기 요구의 적어도 일부를 커버하도록, 에너지 저장부가 제공된다. 에너지 저장부에는 재생가능한 에너지로부터 적어도 부분적으로 생성된 전기가 공급되고, 저장된 에너지는 그 후에 플랜트 컴플렉스의 전기 부하들로 다시 방출된다.
재생가능한 에너지, 예를 들어 태양 플랜트들 또는 풍력 터빈 발전기 플랜트들로부터 전기 제공은 시간에 따라 변동하게 된다. 재생가능한 에너지로부터 전기를 충분한 양으로 그리고 바람직한 가격으로 획득가능한 시간에, 에너지 공급부는 충전되어, 전기 제공이 부족하고 전기 가격이 높을 때, 플랜트 컴플렉스를 작동시키기 위해서 에너지 저장부로부터 충분한 전기를 얻을 수 있다. 에너지 저장부를 플랜트 컴플렉스에 통합함으로써, 선철과 조강의 일정한 생성 그리고 또한 선철 생성 및 조강 생성용 플랜트들과 결합하여 작동되는 화학 플랜트 또는 생명공학 플랜트의 연속 작동을 가능하게 한다. 본원에 따른 플랜트 컴플렉스에 의하여, 선철의 생성시 및/또는 조강의 생성시 발생하는 실질적으로 균일한 가스 유동이 공급물로서 화학 플랜트 또는 생명공학 플랜트에 이용가능함을 보장할 수 있다. 고로 상부 가스, 전로 가스 및 가능하게는 코크스 오븐 가스로서 발생하는 생가스들의 50 ~ 60% 가 전기 발생용 전력 발생 플랜트에 사용되는, 초기에 설명한 선행 기술과 비교하여, 본원에 따른 방법에 의하여, 가스들이 연소되지 않지만 화학 반응들 또는 생화학 프로세스들에 의해 더 높은 가치의 생성물들로 전환된다면, CO2 배출은 저감될 수 있다. 생태계에 대한 이점이 오히려 높을 수록, 재생가능한 에너지로부터 더 많은 전기가 에너지 저장부에 공급 및 전기 부하들을 공급하는데 사용된다. 그리하여, 본원은, 선철의 생성시 및/또는 조강의 생성시 발생하는 가스들이 화학 생성물들로 전환되는 화학 플랜트의 효율을 생가스들이 전기 발생에 사용되는 전력 발생 프로세스의 효율보다 훨씬 더 높도록 하는데 사용된다.
플랜트 컴플렉스에 전기를 공급하기 위한 전력 발생 플랜트는, 화학 플랜트 또는 생명공학 플랜트가 작동되지 않거나 저장된 에너지가 선철을 생성하기 위한 그리고 조강을 생성하기 위한 제조 플랜트들을 원하는 출력으로 작동시키는데 충분하지 않을 때, 플랜트 컴플렉스에 전기 공급을 보장하기 위해서, 예비 전력 발생 플랜트로서 사용될 수 있다.
화학 플랜트에서, 화학 생성물들은 최종 생성물의 구성성분들을 각각 포함하는 합성가스로부터 생성될 수 있다. 화학 생성물들은 예를 들어 암모니아 또는 메탄올 또는 그 밖에 다른 탄화수소 화합물들일 수 있다.
암모니아를 생성하기 위해서, 질소 및 수소를 정확한 비로 포함하는 합성가스가 제공되어야 한다. 질소는 고로 상부 가스로부터 획득될 수 있다. 고로 상부 가스 또는 전로 가스는 수소 공급원으로서 사용될 수 있고, 수소는 물-가스 시프트 반응 (water-gas-shift reaction)
Figure 112016054868833-pct00001
에 의해 CO 분획물의 전환에 의해 생성된다. 탄화수소 화합물들, 예를 들어 메탄올을 생성하기 위해서, 성분들 일산화탄소 및/또는 이산화탄소 및 수소를 정확한 비로 포함하는 CO 및/또는 이산화탄소 및 H2 로 실질적으로 구성되는 합성가스를 제공할 필요가 있다. 상기 비는 모듈 (H2 - CO2) / (CO + CO2) 로 종종 기재된다. 수소는, 예를 들어 물-가스-시프트 반응에 의해 고로 상부 가스에서 CO 분획물을 전환시킴으로써 생성될 수 있다. 전로 가스는 CO 를 제공하는데 사용될 수 있다. 고로 상부 가스 및/또는 전로 가스는 CO2 의 공급원들로서 사용될 수 있다.
하지만, 전술한 개념들의 경우에, 혼합 가스의 C 함량 또는 N 함량은, 수소 부족으로 인해 완전히 사용될 수 없다. 화학 생성물들을 생성하기 위해서 선철의 생성시 및/또는 조강의 생성시 발생하는 가스들의 C 함량 또는 N 함량을 완전히 사용하기 위해서, 본원에 따른 방법의 다른 개량에 따라서, 수소 생성용 플랜트에서 발생하는 수소를 계량한다. 수소의 생성은 바람직하게는 물의 전기분해에 의해 실시되고, 물의 전기분해는 재생 공급원들로부터의 전력으로 작동될 수 있다. 바람직하게는, 전기분해 플랜트는 에너지 저장부에 전기적으로 연결되고, 물의 전기분해에 필요한 전기 에너지의 적어도 일부는 에너지 저장부로부터 획득된다. 물의 전기분해시 산소가 또한 발생되고, 이 산소는 선철을 생성하기 위한 고로 및/또는 조강을 생성하기 위한 전로 강 워크들에 사용될 수 있다.
본원의 범위내에서, 생명공학 플랜트는 또한 합성가스로부터 생성물들을 생성하기 위해서 화학 플랜트 대신에 사용될 수 있다. 관련 플랜트는 합성가스의 발효 (fermentation) 를 위한 플랜트이다. 합성가스는 발효 프로세스에 의해 생화학적으로 사용되고, 알코올들 (에탄올, 부탄올), 아세톤 또는 유기산들과 같은 생성물들을 생성할 수 있다. 합성가스의 발효에 의해 생성되는 이러한 생성물들은 예를 들어 본 경우에만 언급되었다.
플랜트 컴플렉스는 코크스 오븐 플랜트를 추가로 구비할 수 있다. 선철의 생성 및 조강의 생성이 코킹 플랜트와 결합하여 작동되면, 선철의 생성시 발생하는 고로 상부 가스의 부분량 및/또는 전로 강 워크들에서 발생하는 전로 가스의 부분량은 상기 코크스 오븐 플랜트에서 발생하는 코크스 오븐 가스의 부분량과 혼합될 수 있으며, 혼합 가스는 유용한 가스로서 사용될 수 있다. 코크스 오븐 가스와 고로 상부 가스의 혼합물 또는 코크스 오븐 가스, 전로 가스 및 고로 상부 가스를 포함하는 혼합 가스는 합성가스를 생성하기 위한 유용한 가스로서 사용되는데, 예를 들어 암모니아 합성을 위해 사용될 수 있다. 코크스 오븐 가스와 전로 가스를 포함하는 혼합 가스 또는 코크스 오븐 가스, 전로 가스 및 고로 상부 가스를 포함하는 혼합 가스는 탄화수소 화합물들을 생성하는데 적합하다. 화학 플랜트에서 고로 상부 가스, 전로 가스 및 코크스 오븐 가스로부터 생성될 수 있는 원하는 화학 생성물들은, 청구범위에 기재된 방법의 변형예들을 설명하기 위한 오직 적용 실시예들이다.
생가스들 - 코크스 오븐 가스, 전로 가스 및/또는 고로 상부 가스 - 는 개별적으로 또는 혼합 가스로서 혼합되어 조절될 수 있고 그 후 합성가스들로서 화학 플랜트에 공급될 수 있다. 코크스 오븐 가스의 조절은 번거로운 함량들, 특히 타르, 황 및 황 화합물들, 방향족 탄화수소들 (BTX) 및 고비등 탄화수소들을 분리하기 위해 가스를 클린하는 것을 특히 포함한다. 가스 조절 작업은 또한 합성가스를 생성하는데 필요하다. 가스 조절 과정에서, 생가스내의 성분들 CO, CO2 및 H2 의 비는 변경된다. 가스 조절은, 예를 들어 코크스 오븐 가스에서 H2 를 분리하고 농후화하기 위한 압력 변동 흡착 (pressure swing adsorption) 및/또는 CO 를 수소로 전환시키는 물-가스-시프트 반응 및/또는 CH4 분획물을 CO 와 수소로 전환하기 위한 증기 개질기를 포함한다.
에너지 공급부는, 가스 터빈 전력 발생 플랜트 또는 가스 터빈 및 증기 터빈 전력 발생 플랜트로서 구성되고 그리고 전기 발생 목적으로 고로 상부 가스, 전로 가스 또는 코크스 오븐 가스 또는 이러한 가스 성분들 중 적어도 2 종으로부터 형성되는 혼합 가스로 작동되는 전력 발생 플랜트와의 전기 네트워크에서 작동될 수 있다. 전력 발생 플랜트 및 화학 플랜트 또는 생명공학 플랜트는 가스의 공급부에 대하여 평행하게 배열된다. 한편으로는 전력 발생 플랜트에 그리고 다른 한편으로는 화학 플랜트 또는 생명공학 플랜트에 공급된 가스 스트림들은 제어가능하다.
본원은 또한 청구항 12 에 따른 강 제조용 플랜트 컴플렉스에 통합하기 위한 전기화학 또는 화학 에너지 저장부의 용도를 커버한다.
본원은 예시적인 실시형태만을 나타내는 도면에 기초하여 이하 설명된다.
도 1 은 선철을 생성하기 위한 고로, 조강을 생성하기 위한 전로 강 워크들, 코크스를 생성하기 위한 코크스 오븐 플랜트, 에너지 저장부, 전력 발생 플랜트 및 화학 플랜트를 포함하는, 강 제조용 플랜트 컴플렉스의 매우 간략화한 블록선도를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 도 1 에 도시된 플랜트 구성품들 이외에 수소를 생성하기 위한 플랜트를 구비하는 플랜트 컴플렉스의 매우 간략화한 블록선도를 개략적으로 도시한다.
도 1 에 도시된 강 제조용 플랜트 컴플렉스는, 선철 생성용 고로 (1), 조강 제조용 전로 강 워크들 (2), 및 선택적으로 선철을 생성하는데 필요한 코크스 (19) 를 생성하기 위한 코크스 오븐 플랜트 (17) 를 포함한다. 가스 터빈 전력 발생 플랜트 또는 가스 터빈 및 증기 터빈 전력 발생 플랜트로서 구성되고 그리고 선철의 생성, 조강의 생성 및/또는 코크스 오븐 플랜트에서 발생하는 가스로 작동되는 전력 발생 플랜트 (3) 가 또한 제공될 수 있다. 가스들을 이송하기 위해서 가스 통류 시스템이 제공된다.
고로 (1) 에서, 선철 (6) 은 철광석 (4) 과 환원제들 (5), 특히 코크스와 석탄으로부터 실질적으로 얻어진다. 환원 반응들은 고로 상부 가스 (7) 의 생성을 유발하고, 이 고로 상부 가스는 메인 구성성분들로서 질소, CO, CO2 및 H2 를 포함한다. 고로 프로세스의 하류측에 배열되는 전로 강 워크들 (2) 에서, 선철 (6) 은 조강 (8) 으로 전환된다. 액체 선철에 산소를 송풍시키면, 특히 탄소, 규소 및 인과 같은 번거로운 불순물들이 제거된다. 냉각을 위해, 선철의 양에 대하여 최대 25% 의 양으로 스크랩이 첨가될 수 있다. 더욱이, 슬래그 및 합금화제를 형성하도록 석회가 첨가된다. 전로의 상부에서, 매우 고비율의 CO 를 가진 전로 가스 (9) 가 인출된다. 플랜트 컴플렉스가 코크스 오븐 플랜트 (17) 를 추가로 포함하면, 고비율의 수소 및 CH4 를 포함하는 코크스 오븐 가스 (20) 는 또한 석탄 (18) 을 코크스 (19) 로 코킹하는 결과를 발생시킨다. 코크스 오븐 가스 (20) 의 부분들은 고로 (1) 에서 공기 가열기들의 가열에 사용될 수 있다.
도 1 에 도시된 전체 밸런스에 따라서, 탄소는 석탄 및 코크스 형태의 환원제 (5) 또한 철광석 (4) 으로서 플랜트 컴플렉스에 공급된다. 생성물들로서 양, 조성, 발열량 및 순도에 있어서 상이한 생가스들 (7, 9) 및 조강 (8) 이 발생하고, 이 생성물들은 플랜트 컴플렉스내의 다양한 지점들에서 다시 사용된다. 전체를 고려하여, 생가스들 (7, 9) 의 40 ~ 50%, 통상적으로 대략 45% 는 선철을 생성하거나 조강을 생성하기 위해 야금 프로세스로 다시 복귀된다. 생가스들 (7, 9) 의 50 ~ 60%, 통상적으로 대략 55% 는 화학 플랜트 (12) 에 공급되거나 전력 발생 플랜트 (3) 를 작동하는데 사용될 수 있다. 화학 플랜트 (12) 대신에, 생명공학 플랜트가 또한 제공될 수 있다.
화학 플랜트 (12) 또는 생명공학 플랜트는 가스 통류 시스템에 연결되며 그리고 가스 공급부에 대하여 전력 발생 플랜트 (3) 와 평행하게 배열된다. 가스 통류 시스템은 전력 발생 플랜트 (3) 및 화학 플랜트 (12) 또는 생명공학 플랜트에 공급되는 가스 스트림들을 분할하기 위한 작동 제어가능한 가스 전환기 (gas diverter; 13) 를 가진다. 유동 방향으로 가스 전환기 (13) 의 상류측에는, 고로 상부 가스 (7), 전로 가스 (9) 및/또는 코크스 오븐 가스 (20) 로 구성되는 혼합 가스 (11) 를 생성하기 위한 혼합 디바이스 (14) 가 제공된다.
도 1 에 도시된 플랜트 컴플렉스의 경우에, 플랜트 컴플렉스에서 고로 상부 가스, 전로 가스 및 가능하다면 코크스 오븐 가스로서 발생하는 생가스의 적어도 부분량은 가스 조절 작동 이후에 화학 생성물들을 생성하기 위한 유용한 가스로서 사용된다. 재생가능한 에너지로부터 적어도 부분적으로 획득되고 그리고 예를 들어 터빈 발전기 플랜트들, 태양 플랜트들, 수소전기 전력 발생 플랜트들 등으로부터 기인하는 외부에서 획득되는 전기 (15) 는 플랜트 컴플렉스의 전기 요구를 커버하는데 사용된다. 추가로, 전력 발생 플랜트의 전기 (16) 를 사용할 수도 있다.
플랜트 컴플렉스는 에너지 저장부 (25) 를 포함한다. 에너지 저장부에는 재생가능한 에너지로부터 적어도 부분적으로 생성된 전기 (26) 가 공급되고, 저장된 에너지는 추후에 플랜트 컴플렉스의 전기 부하들로 다시 방출된다. 에너지 저장부 (25) 는 또한 전력 발생 플랜트 (3) 와의 전기 네트워크로 작동된다. 선철을 생성하고 조강을 생성하기 위한 플랜트들 및 화학 플랜트 (12) 의 연속 작동을 달성하기 위해서, 혼합 가스는 화학 플랜트 (12) 용 공급물로서 연속적으로 이용가능해야 한다. 대신에 플랜트 컴플렉스는 항상 선철을 생성하고 조강을 생성하는데 필요한 양의 이용가능한 전기를 가지도록, 전기 가격이 낮을 때, 충분히 이용가능한 재생가능한 에너지의 전기 에너지가 에너지 저장부 (25) 에 저장된다. 재생가능한 에너지가 허용가능한 가격으로 충분한 양으로 외부에서 이용가능하면, 필요한 전기는 에너지 저장부 (25) 로부터 획득된다. 전력 발생 플랜트 (3) 가 개재된 플랜트 컴플렉스는, 전력 발생 플랜트 (3) 가 대기 모드에서 사용될 수 있고 그리고 적어도 어떠한 시간에 꺼질 수 있도록 구성된다. 전력 발생 플랜트 (3) 는, 화학 플랜트 (12) 가 작동불능이거나 플랜트 컴플렉스의 작동을 보장하기에 저장된 에너지가 충분하지 않을 때마다 사용된다. 이러한 경우에, 플랜트 컴플렉스는 전력 발생 플랜트의 전기 (16) 로 적어도 부분적으로 작동된다. 이는 화학 플랜트 (12) 가 부분 부하 모드에서 작동되어야 하거나 그 출력을 당장 저감시키는 것을 방지한다. 에너지 저장부 (25) 는 화학 또는 전기화학 저장부로서 형성된다. 화학 플랜트 (12) 대신에 생명공학 플랜트가 사용된다면 그에 대응하여 동일하게 적용된다.
도 2 의 예시적인 실시형태에 있어서, 플랜트 컴플렉스는 수소를 생성하기 위한 플랜트 (21) 를 추가로 포함하고, 이 수소를 생성하기 위한 플랜트는 수소 이송 라인 (22) 에 의해 가스 통류 시스템에 연결된다. 수소를 생성하기 위한 플랜트 (21) 는 특히 물의 전기분해를 위한 전기분해 플랜트일 수 있다. 물의 전기분해는 작동시키는데 에너지 집중적이다. 물의 전기분해에 필요한 전기 에너지의 적어도 일부는 에너지 저장부 (25) 로부터 획득된다. 추가로, 바람직하게는 재생 공급원들로부터 기인하는 외부 전기 (26) 가 사용될 수 있다. 물의 전기분해에 의해 생성되는 수소는 합성가스로서 유용한 가스와 함께 화학 플랜트 (12) 에 공급된다. 이는, 화학 플랜트 (12) 의 용량을 상당히 증가시키도록 해준다. 화학 플랜트 (12) 대신에 생명공학 플랜트가 제공되면 그에 대응하여 동일하게 적용된다.
고로 상부 가스 (7), 전로 가스 (9) 및 코크스 오븐 가스 (20) 는 원하는 어떠한 방식으로 서로 결합될 수 있다. 가스 스트림들 (7, 9, 20) 의 결합은 합성가스로부터 화학 플랜트 (12) 또는 생명공학 플랜트에서 생성될 생성물 또는 원하는 합성가스에 따른다.

Claims (12)

  1. 강 제조용 플랜트 컴플렉스로서,
    선철을 생성하기 위한 고로 (1),
    조강을 생성하기 위한 전로 강 워크들 (2), 및
    선철의 생성시 및/또는 조강의 생성시 발생하는 가스들을 위한 가스 통류 (conducting) 시스템을 포함하고,
    상기 플랜트 컴플렉스는 상기 가스 통류 시스템에 연결된 화학 플랜트 (12) 또는 생화학 프로세스용 생명공학 플랜트 또한 상기 플랜트 컴플렉스의 전기 요구의 적어도 일부를 커버하기 위한 에너지 저장부 (25) 를 추가로 구비하고,
    상기 플랜트 컴플렉스는 물의 전기분해를 위한 전기분해 플랜트 (21) 를 추가로 가지고, 상기 전기분해 플랜트 (21) 는 수소 라인 (22) 에 의해 상기 화학 플랜트 (12) 에 연결되고, 상기 전기분해 플랜트 (21) 에 전기를 공급하기 위한 목적으로, 상기 에너지 저장부 (25) 는 상기 전기분해 플랜트에 전기 연결되고,
    상기 플랜트 컴플렉스는 전력 발생 플랜트 (3) 를 추가로 포함하고, 상기 전력 발생 플랜트는 가스 터빈 전력 발생 플랜트 또는 가스 터빈 및 증기 터빈 전력 발생 플랜트로서 구성되고 그리고 상기 고로 (1) 에서 선철의 생성시 발생하는 고로 상부 가스의 부분량 및/또는 전로 강 워크들 (2) 에서 발생하는 전로 가스의 부분량을 적어도 포함하는 가스로 작동되며, 상기 가스 통류 시스템은 상기 전력 발생 플랜트 (3) 및 상기 화학 플랜트 (12) 에 공급되는 가스 스트림들을 분할하기 위한 전환가능한 (switchable) 가스 전환기 (13) 를 구비하는 것을 특징으로 하는, 강 제조용 플랜트 컴플렉스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장부 (25) 는 화학 또는 전기화학 저장부로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 강 제조용 플랜트 컴플렉스.
  3. 삭제
  4. 선철 생성용 고로 (1), 전로 강 워크들 (2), 화학 플랜트 (12) 또는 생화학 프로세스용 생명공학 플랜트 또한 플랜트 컴플렉스의 전기 요구의 적어도 일부를 커버하기 위한 에너지 저장부 (25) 를 적어도 하나 포함하는 강 제조용 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법으로서,
    a) 적어도 상기 고로 (1) 에서 선철의 생성시 발생하는 고로 상부 가스 (7) 의 부분량 및/또는 조강의 생성시 발생하는 전로 가스 (9) 의 부분량은 가스 조절 작동 이후에 화학 생성물들을 생성하기 위한 유용한 가스로서 사용되거나 가스 조절 작동 이후에 상기 생명공학 플랜트에 공급되며 생화학 프로세스들용으로 사용되고,
    b) 상기 에너지 저장부 (25) 에는 재생가능한 에너지로부터 적어도 부분적으로 생성된 전기 (26) 가 공급되고, 저장된 에너지는 추후에 상기 플랜트 컴플렉스의 전기 부하들로 다시 방출되고,
    상기 유용한 가스는 수소로 농후화되고, 상기 수소는 물의 전기분해에 의해 전기분해 플랜트 (21) 에서 생성되며, 그리고 물의 전기분해에 필요한 전기 에너지의 적어도 일부는 상기 에너지 저장부 (25) 로부터 획득되고,
    상기 에너지 저장부 (25) 는 전력 발생 플랜트 (3) 와의 전기 네트워크로 작동되고, 상기 전력 발생 플랜트는 가스 터빈 전기 발생 플랜트 또는 가스 터빈 및 증기 터빈 전력 발생 플랜트로서 구성되고 그리고 전기 생성을 목적으로 고로 상부 가스, 전로 가스 또는 코크스 오븐 가스 또는 이러한 가스 성분들 중 적어도 2 종으로 형성된 혼합 가스로 작동되며, 상기 전력 발생 플랜트 (3) 및 상기 화학 플랜트 (12) 또는 생화학 프로세스용 생명공학 플랜트는 가스의 공급부에 대하여 평행하게 배열되고, 상기 전력 발생 플랜트 (3) 및 상기 화학 플랜트 (12) 에 공급된 가스 스트림들은 제어되는 것을 특징으로 하는, 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 물의 전기분해 (21) 에서 발생하는 산소는 선철을 생성하기 위한 상기 고로 (1) 에 사용되고 그리고/또는 조강을 생성하거나 조강을 처리하기 위한 상기 전로 강 워크들 (2) 에 사용되는 것을 특징으로 하는, 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    선철의 생성시 고로 상부 가스 (7) 로서 그리고 상기 전로 강 워크들 (2) 에서 전로 가스 (9) 로서 발생하는 가스의 양의 5% ~ 60% 는 화학 플랜트 (12) 에 공급되고 그리고 가치있는 화학 물질들을 생성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    코크스 오븐 가스는 상기 유용한 가스와 혼합되는 것을 특징으로 하는, 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 전력 발생 플랜트 (3) 는 대기 모드에서 사용되고 그리고 어떠한 시간에 꺼지는 것을 특징으로 하는, 플랜트 컴플렉스를 작동하는 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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