ES2953909T3 - Red de instalaciones siderúrgicas y procedimiento de explotación de la red de instalaciones - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a una combinación de plantas para la producción de acero, que comprende un alto horno (1) para producir hierro en bruto, una acería convertidora (2) para producir acero en bruto, un sistema de conducción de gas para los gases que se generan en la producción de hierro en bruto y la producción de acero en bruto y una central eléctrica (3) para generar corriente. La central eléctrica (3) se acciona mediante un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de alto horno (7) que se produce en el alto horno (1) durante la producción de hierro bruto y/o una cantidad parcial de el gas convertidor (9) que se produce en la planta siderúrgica convertidora (2). Según la invención está prevista una instalación química o biotecnológica (12), que está conectada al sistema de conducción de gas y en paralelo con la central eléctrica (3) en lo que respecta al suministro de gas. El sistema de tuberías de gas comprende un desviador de gas (13) para desviar los flujos másicos de gas alimentados a la central eléctrica (3) y a la planta química o biotecnológica (12), cuyo desviador de gas puede controlarse operativamente. La corriente obtenida externamente (15) y la corriente de la central eléctrica (16) generada por la central eléctrica (3) de la combinación de plantas se utilizan para cubrir la demanda actual de la combinación de plantas. La proporción actual de la corriente obtenida externamente (15) con respecto a la demanda actual total de la combinación de plantas se define como cantidad de proceso variable y la cantidad de gas útil (N1) alimentada al proceso de la planta de energía se determina dependiendo de dicho proceso. cantidad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Red de instalaciones siderúrgicas y procedimiento de explotación de la red de instalaciones
La invención se refiere a un procedimiento de explotación de la red de instalaciones.
La red de instalaciones no conforme a la invención para la producción de acero comprende un alto horno para la producción de arrabio, una acería de convertidor para la producción de acero bruto, un sistema de gasoductos para los gases producidos durante la producción de arrabio y/o de acero bruto, así una central eléctrica para la generación de electricidad. La central eléctrica está configurada como central eléctrica de turbina de gas o como central eléctrica de turbina de gas y turbina de vapor y funciona con un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de alto horno producido durante la producción de arrabio en el alto horno y/o una cantidad parcial del gas de convertidor producido en la acería de convertidor.
En el alto horno, el arrabio se produce a partir de minerales de hierro, agregados, así como coque y otros agentes reductores tales como carbón, petróleo, gas, biomasas, residuos plásticos procesados u otras sustancias que contengan carbono y/o hidrógeno. Como productos de las reacciones de reducción se producen de manera inevitable CO, CO2 , hidrógeno y vapor de agua. Un gas de alto horno extraído del proceso de alto horno presenta a menudo un alto contenido de nitrógeno, además de los componentes mencionados. La cantidad de gas y la composición del gas de alto horno dependen de los materiales de entrada y del modo de funcionamiento y están sujetas a fluctuaciones. Sin embargo, normalmente, el gas de alto horno contiene del 35 al 60 % en volumen de N2 , del 20 al 30 % en volumen de CO, del 20 al 30 % en volumen de CO2 y del 2 al 15 % en volumen de H2. Alrededor del 30 al 40 % del gas de alto horno producido durante la producción de arrabio suele usarse para calentar el chorro caliente para el proceso de alto horno en estufas de chorro caliente; la cantidad de gas de alto horno restante también se puede usar externamente en otras zonas de la planta con fines de calefacción o para generar electricidad.
En la acería de convertidor, situada después del proceso de alto horno, el arrabio se convierte en acero bruto. Al insuflar oxígeno en el arrabio líquido, se eliminan impurezas perturbadoras tales como el carbono, el silicio, el azufre y el fósforo. Ya que los procesos de oxidación provocan un fuerte desarrollo de calor, a menudo se añade chatarra como refrigerante en cantidades de hasta el 25 % en relación con el arrabio. Además, se añade cal para la formación de escoria y agentes de aleación. Del convertidor de acero se extrae un gas de convertidor, que tiene un alto contenido de CO y también contiene nitrógeno, hidrógeno y CO2. Una composición típica del gas de convertidor presenta del 50 al 70 % en volumen de CO, del 10 al 20 % en volumen de N2, alrededor del 15 % en volumen de CO2 y alrededor del 2 % en volumen de H2. El gas de convertidor se quema o, en el caso de las acerías modernas, se recoge y se usa para generar energía.
La red de instalaciones no conforme a la invención puede funcionar opcionalmente en combinación con una planta de coquización. En este caso, la red de instalaciones no conforme a la invención descrita al principio comprende adicionalmente una planta de coquería en la que el carbón se convierte en coque mediante un proceso de coquización. Cuando el carbón se coquiza para obtener coque, se produce un gas de horno de coque que contiene un alto contenido de hidrógeno y cantidades considerables de CH4. Normalmente, el gas de horno de coque contiene entre el 55 y el 70 % en volumen de H2 , entre el 20 y el 30 % en volumen de CH4 , entre el 5 y el 10 % en volumen de N2 y entre el 5 y el 10 % en volumen de CO. Además, el gas de horno de coque contiene CO2 , NH3 y H2S. En la práctica, el gas de horno de coque se usa en varias zonas de la planta para calefacción y en el proceso de la central eléctrica para generar electricidad. Además, es conocido el uso de gas de horno de coque junto con gas de alto horno o con gas de convertidor para producir gases de síntesis. Según un procedimiento conocido por el documento WO 2010/136313 A1, el gas de horno de coque se separa en una corriente de gas rica en hidrógeno y una corriente de gas residual que contiene CH4 y CO, por lo que la corriente de gas residual se alimenta al proceso de alto horno y la corriente de gas rica en hidrógeno se mezclan con el gas de alto horno y se procesan posteriormente para dar un gas de síntesis. En el documento EP 0200 880 A2 se sabe que es posible mezclar gas de convertidor y gas de horno de coque y usarlo como gas de síntesis para una síntesis de metanol. Se conocen más ejemplos en los documentos EP2816096 A1 y HAMID GHANBARi ET AL: "Optimal design and operation of a steel plant integrated with a polygeneration system", American Institute of Chemical Engineers, AI CH E JOURNAL, Vol. 59, n° 10, 1 de octubre de 2013 (2013­ 10-01), páginas 3659-3670.
En una planta metalúrgica integrada operada conjuntamente con una planta de coque, como se conoce por ejemplo en "Ecological Hot Metal Production Using Coke and Blast Furnance Route" (La Revue de Métallurgie, 03.2005), alrededor del 40 % al 50 % de los gases brutos producidos como gas de alto horno, gas de convertidor y gas de horno de coque se usan para la ingeniería de procesos. Entre el 50 % y el 60 % de los gases producidos se introducen en la central eléctrica y se usan para generar electricidad. La electricidad generada en la central cubre la demanda de electricidad para la producción de arrabio y acero bruto. Lo ideal es que el balance energético sea cerrado, de modo que, aparte de los minerales de hierro y el carbono en forma de carbón y coque como fuentes de energía, no sea necesario ningún otro aporte de energía y ningún producto salga del compuesto de la planta, aparte del acero bruto y las escorias.
En este contexto, la invención se basa en el objetivo de mejorar aún más la eficiencia económica del proceso global y presentar un procedimiento para operar una red de instalaciones con el que sea posible reducir los costes de la producción de acero.
Sobre la base de una red de instalaciones de producción de acero no conforme a la invención con un alto horno para la producción de arrabio, una planta de acero convertidor para la producción de acero bruto, un sistema de gasoductos para los gases producidos durante la producción de arrabio y/o la producción de acero bruto, y una central eléctrica para la producción de electricidad, se proporciona una planta de biotecnología que está conectada al sistema de gasoductos y está conectada en paralelo a la central eléctrica en lo que respecta al suministro de gas. El sistema de gasoductos incluye un conmutador de gas controlable operativamente para dividir los flujos de volumen de gas suministrados a la central eléctrica y a la planta de biotecnología. Las realizaciones ventajosas de la combinación de sistemas se describen en las reivindicaciones 2 a 5.
El objeto de la invención es un procedimiento según la reivindicación 1 para explotar una red de instalaciones que comprende un alto horno para la producción de arrabio, una acería de conversor, una central eléctrica y una planta biotecnológica.
De acuerdo con el procedimiento según la invención, al menos una cantidad parcial del gas de alto horno producido durante la producción de arrabio en el alto horno y/o una cantidad parcial del gas de convertidor producido durante la producción de acero bruto se usan como gas útil para el funcionamiento de la central eléctrica y la planta biotecnológica. La electricidad adquirida externamente y la electricidad generada por la central eléctrica de la red de instalaciones se usan para cubrir la demanda de electricidad de la red de instalaciones. La cuota de electricidad adquirida externamente se define como una magnitud de proceso en relación con la demanda total de electricidad de la red de instalaciones, y la cantidad de gas útil suministrada al proceso de la central se define en función de esta magnitud de proceso. La parte del gas útil que no se usa para generar electricidad se alimenta a una planta biotecnológica tras el acondicionamiento del gas y se usa para procesos bioquímicos.
En una planta química del proceso no conforme a la invención, se pueden producir productos químicos a partir de gases de síntesis, cada uno de los cuales contiene los componentes del producto final. Los productos químicos pueden ser, por ejemplo, amoníaco o metanol u otros compuestos de hidrocarburos.
Para la producción de amoníaco, debe proporcionarse un gas de síntesis que contenga nitrógeno e hidrógeno en la proporción correcta. El nitrógeno puede obtenerse a partir del gas de los altos hornos. El gas de alto horno o el gas de convertidor se pueden usar como fuente de hidrógeno, produciéndose hidrógeno mediante la conversión del ..... V
contenido de CO a través de una reacción de cambio agua-gas (CO H2O * CO2 + H2). Para la producción de compuestos de hidrocarburos, por ejemplo metanol, debe suministrarse un gas de síntesis formado esencialmente por CO y/o CO2 y -H2 , que contenga los componentes monóxido de carbono y/o dióxido de carbono e hidrógeno en la proporción correcta. La relación suele describirse mediante el módulo (H2 - CO2) / (CO CO2). El hidrógeno puede producirse, por ejemplo, mediante la conversión del contenido de CO en el gas de alto horno a través de una reacción de cambio agua-gas. El gas del convertidor se puede usar para proporcionar CO. El gas de alto horno y/o el gas de convertidor pueden servir como fuente de CO2.
En lugar de una planta química del proceso según la invención para generar productos a partir de gas de síntesis, que no está de acuerdo con la invención, se puede usar una planta biotecnológica dentro del alcance de la invención. Se trata de una planta de fermentación de gas de síntesis. El gas de síntesis se usa bioquímicamente mediante fermentación, con lo que se pueden obtener productos tales como alcoholes (etanol, butanol), acetona o ácidos orgánicos. Estos productos, que se obtienen por fermentación del gas de síntesis, también se mencionan sólo como ejemplos en el presente caso.
Según una realización preferente, la red de instalaciones comprende además una planta de coque. Si la producción de arrabio y la producción de acero bruto funcionan conjuntamente con una planta de coque, una cantidad parcial del gas de alto horno producido durante la producción de arrabio y/o una cantidad parcial del gas de convertidor producido en la planta de acero de convertidor puede mezclarse con una cantidad parcial del gas de horno de coque producido en la planta de coquería y el gas mezclado se puede usar como gas útil. Para producir un gas de síntesis, por ejemplo para la síntesis de amoníaco, se puede usar como gas bruto una mezcla de gas de horno de coque y gas de alto horno o un gas mezclado de gas de horno de coque, gas de convertidor y gas de alto horno. Un gas mezclado de gas de horno de coque y gas de convertidor o un gas mezclado de gas de horno de coque, gas de convertidor y gas de alto horno es adecuado para la producción de compuestos de hidrocarburos. Los productos químicos descritos, que pueden producirse a partir de gas de alto horno, gas de convertidor y gas de horno de coque en una planta química del proceso no conforme a la invención, son sólo ejemplos de aplicación para explicar las variantes de proceso descritas.
Los gases brutos - gas de horno de coque, gas de convertidor y/o gas de alto horno - pueden ser procesados individualmente o en combinaciones como gas mezclado y luego alimentarse como gas de síntesis a la planta química del proceso no conforme a la invención. El tratamiento del gas de horno de coque incluye, en particular, la purificación del gas para la separación de los componentes perturbadores, especialmente el alquitrán, el azufre y los compuestos de azufre, los hidrocarburos aromáticos (BTX) y los hidrocarburos de alto punto de ebullición. El acondicionamiento del gas también es necesario para producir el gas de síntesis. Durante el acondicionamiento del gas, se modifica la proporción de los componentes CO, CO2 , H2 dentro del gas bruto. El acondicionamiento del gas incluye, por ejemplo, adsorción por cambio de presión para separar y enriquecer H2 y/o una reacción de cambio agua-gas para convertir CO en hidrógeno y/o un reformador de vapor para convertir la fracción CH4 en CO e hidrógeno en el gas de horno de coque.
En el proceso, al menos una cantidad parcial del gas de alto horno producido durante la producción de arrabio en el alto horno y/o una cantidad parcial del gas de convertidor producido en la acería de convertidor se usan como gas bruto para producir productos, es decir, materiales valiosos, a partir de él mediante reacciones químicas en una planta química o, según la invención, mediante procesos bioquímicos en una planta biotecnológica. Según una realización preferida de la invención, la planta se opera en conjunción con una planta de coque y el gas de horno de coque se incluye en el uso. Como consecuencia del uso de algunos de estos gases, la red de la planta carece de electricidad, que debe adquirirse externamente. La electricidad de origen externo puede proceder de centrales eléctricas convencionales o generarse a partir de energías renovables. Preferiblemente, la electricidad de origen externo se genera en su totalidad o al menos parcialmente a partir de energías renovables y procede, por ejemplo, de centrales eólicas, centrales solares, centrales geotérmicas, centrales hidroeléctricas, centrales mareomotrices y similares. Para lograr el funcionamiento más económico de la red de la planta, la electricidad se compra en épocas de precios bajos de la electricidad y se usa para abastecer la red de la planta, y la parte del gas útil no usada para la generación de electricidad se usa en una planta biotecnológica tras el acondicionamiento del gas según la invención. En cambio, en épocas de precios altos de la electricidad, el gas útil se introduce en la central eléctrica por completo o, al menos, en gran medida, con el fin de generar electricidad para abastecer la red de instalaciones. En épocas de precios altos de la electricidad, la planta de biotecnología se paraliza en consecuencia. Para el funcionamiento del proceso, se proporciona un sistema de control que determina el funcionamiento mutuo de la central eléctrica, por un lado, y de la planta biotecnológica, por otro, en función de una variable del proceso. La magnitud de proceso se determina preferentemente en función de una función que contiene como variables el precio de la electricidad adquirida externamente y los costes de generación de la electricidad de la central.
El procedimiento según la invención permite un funcionamiento económico de la red de instalaciones. En particular, el proceso según la invención también aprovecha el hecho de que la eficiencia del proceso de una central eléctrica para generar electricidad es peor que la eficiencia de una planta biotecnológica en la que se producen productos químicos a partir de gas de síntesis mediante procesos bioquímicos.
La producción de la central eléctrica puede regularse entre el 20 % y el 100 % en función de la cantidad de gas útil suministrado al proceso de la central eléctrica. La central eléctrica preferente es una central eléctrica de turbina de gas o una central eléctrica de ciclo combinado.
La producción de la planta biotecnológica reivindicada según la invención se controla en función de la cantidad de gas mezclado suministrado a esta planta. Un reto importante para la planta química no conforme a la invención es el funcionamiento dinámico con cargas cambiantes de la planta. El modo de funcionamiento con cargas de planta cambiantes puede realizarse en particular mediante la planta química de la no conforme a la invención que tiene una pluralidad de unidades pequeñas conectadas en paralelo, que se conectan o desconectan individualmente en función del caudal de gas útil disponible.
El uso de una planta biotecnológica tiene la ventaja de que una planta biotecnológica es más flexible con respecto a los cambios de carga que una planta química.
La invención no cubre además el uso de una planta química para acoplarse a una planta metalúrgica según la reivindicación 17 y el uso de una planta biotecnológica para acoplarse a una planta metalúrgica según la reivindicación 18.
A continuación, la invención se explica con referencia a un dibujo que muestra sólo un ejemplo de una realización. Se muestra esquemáticamente
Fig. 1 un diagrama de bloques muy simplificado de una red de instalaciones no conforme a la invención, que comprende un alto horno para la producción de arrabio y una acería de convertidor para la producción de acero bruto, una central eléctrica y una planta biotecnológica según la invención o aguas abajo de la planta química no conforme a la invención,
Fig. 2 el diagrama de bloques muy simplificado de una red de instalaciones no conforme a la invención, que, además de un alto horno para la producción de arrabio y una acería de convertidor para la producción de acero bruto, comprende también una central eléctrica y una planta química no conforme a la invención o una planta biotecnológica según la invención, así como una planta de coque,
Fig. 3 el diagrama de bloques de una red de instalaciones no conforme a la invención como se muestra en la Fig. 2 con una planta adicional para la producción de hidrógeno.
La red de instalaciones mostrada en la Fig. 1 comprende un alto horno 1 para producir arrabio, una acería de convertidor 2 para producir acero bruto, una central eléctrica 3 para producir electricidad y una planta biotecnológica 11 según la invención o una planta química no conforme a la invención.
En el alto horno 1, el arrabio 6 se obtiene esencialmente a partir de mineral de hierro 4 y de agentes reductores 5, en particular coque y carbón. Las reacciones de reducción producen un gas de alto horno 7 que contiene nitrógeno, CO, CO2 y H2 como componentes principales. En la acería de convertidor 2, situada después del proceso de alto horno, el arrabio 6 se convierte en acero bruto 8. Al insuflar oxígeno en el arrabio fundido, se eliminan las impurezas perturbadoras, especialmente el carbono, el silicio y el fósforo. La chatarra puede añadirse para su enfriamiento en cantidades de hasta el 25 % en relación con la cantidad de arrabio. Además, se añade cal para la formación de escoria y agentes de aleación. En la cabeza del convertidor se extrae un gas de convertidor 9, que tiene un contenido muy elevado de CO.
La central eléctrica 3 está configurada como central eléctrica de turbina de gas o central eléctrica de turbina de gas y turbina de vapor y funciona con un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de alto horno 7 producido durante la producción de arrabio en el alto horno 1 y una cantidad parcial del gas de convertidor 9 producido en la acería de convertidor 2. Se proporciona un sistema de tuberías de gas para conducir los gases.
Según un balance general mostrado en la Fig. 1, el carbono se suministra al compuesto de la planta como agente reductor 5 en forma de carbón y coque, así como mineral de hierro 4. Los productos son el acero bruto 8 y los gases brutos 7, 9, que difieren en cantidad, composición, poder calorífico y pureza y se vuelven a usar en distintos puntos de la red de la planta. En general, del 40 % al 50 %, normalmente alrededor del 45 %, de los gases brutos 7, 9 se devuelven al proceso de fundición para la producción de arrabio o de acero bruto. Entre el 50 % y el 60 %, sobre todo alrededor del 55 %, de los gases brutos 7, 9 se pueden usar para hacer funcionar la central eléctrica 3. La central eléctrica 3, que funciona con un gas mezclado 10 compuesto por gas de alto horno 7 y gas de convertidor 9, está diseñada para cubrir la demanda de energía de la red de instalaciones.
Según la ilustración de la Fig. 1, se proporciona una planta biotecnológica 11 según la invención o una planta química no conforme a la invención, que está conectada al sistema de gasoductos y está conectada en paralelo con la central eléctrica 3 en lo que respecta al suministro de gas. El sistema de gasoductos dispone de un desviador de gas 12 controlable operativamente para dividir los flujos de corriente de gas suministrados a la central eléctrica 3 y a la planta química o biotecnológica 11 no conforme a la invención. Antes del conmutador de gas se dispone de un dispositivo mezclador 13 para producir el gas mezclado 10, formado por el gas de alto horno 7 y el gas de convertidor 9.
En la red de instalaciones no conforme a la invención mostrada en la Fig. 1, al menos una cantidad parcial del gas de alto horno 7 producido durante la producción de arrabio en el alto horno 1 y una cantidad parcial del gas de convertidor 9 producido durante la producción de acero bruto se usan como gas útil para el funcionamiento de la central eléctrica 3 y la planta de biotecnología 11 o la planta química no conforme a la invención. La electricidad adquirida externamente 14 y la electricidad de la central eléctrica 15, generada por la central eléctrica 3 del red de instalaciones, se usan para cubrir la demanda de electricidad del red de instalaciones. La parte actual de la electricidad adquirida externamente 14 en relación con la demanda total de electricidad de la red de instalaciones se define como magnitud de proceso y la cantidad de gas útil N1 suministrada a la central eléctrica 3 se determina en función de esta magnitud de proceso. La parte del gas útil N2 que no se usa para la generación de electricidad se usa como gas de síntesis para la producción de productos químicos 16 tras el acondicionamiento del gas o se alimenta a la planta biotecnológica tras el acondicionamiento del gas y se usa para procesos bioquímicos.
La electricidad adquirida externamente 14 se genera preferentemente en su totalidad o al menos en parte a partir de energías renovables y procede, por ejemplo, de centrales eólicas, centrales solares, centrales hidroeléctricas y similares. La variable del proceso a partir de la cual se determina la cantidad de gas útil N1 suministrada al proceso de la central eléctrica se determina en función de una función que contiene como variables el precio de la electricidad adquirida externamente y los costes de generación de la electricidad de la central eléctrica 15. Con el fin de lograr el funcionamiento más económico de la red de la planta, la electricidad se adquiere como electricidad externa 14 en épocas de precios bajos de la electricidad y se usa para suministrar electricidad a la red de la planta, con lo que la parte del gas útil N2 no usada para la generación de electricidad se alimenta a la planta biotecnológica 11 o a la planta química no conforme a la invención y, tras el acondicionamiento del gas, se usa como gas de síntesis para la producción de productos químicos 16. En épocas de precios elevados de la electricidad, los gases brutos 7, 9 producidos durante la producción de arrabio y de acero bruto se introducen en la central eléctrica 3 para generar la electricidad necesaria para abastecer la red de instalaciones. La planta biotecnológica o la planta química 11 no prevista alternativamente según la invención se desconecta en consecuencia en épocas de altos precios de la electricidad.
La producción de la central eléctrica 3 se regula entre el 20 % y el 100 % en función de la cantidad de gas útil N1 suministrado al proceso de la central eléctrica. La producción de la planta biotecnológica o de la planta química 11 no conforme a la invención se controla en función de la cantidad de gas útil N2 suministrada a esta planta. Un reto clave para la planta química 11 no conforme a la invención es el funcionamiento dinámico bajo cargas cambiantes. Esto se puede realizar en que la planta química 11 no conforme a la invención tiene una pluralidad de unidades pequeñas conectadas en paralelo, que se conectan o desconectan individualmente dependiendo de la cantidad de gas útil N2 disponible.
En el ejemplo de realización de la Fig. 2, el conjunto de planta no conforme a la invención comprende adicionalmente una planta de horno de coque 17. Cuando el carbón 18 se coquiza dando coque 19, se produce gas de horno de coque 20, que contiene una elevada proporción de hidrógeno y de CH4. Parte del gas de horno de coque 20 se puede usar para calentar las estufas de chorro caliente del alto horno 1. El sistema de tuberías de gas incluye un sistema de distribución de gas para el gas del horno de coque 20. Aguas arriba del conmutador de gas 12, hay un dispositivo mezclador 13 para producir un gas mezclado 10 formado por gas de alto horno 7, gas de convertidor 9 y gas de horno de coque 20. Con el conmutador de gas se pueden controlar los caudales de gas suministrados a la central eléctrica 3 y a la planta biotecnológica 11 o a la planta química no conforme a la invención.
Durante el funcionamiento de la planta ilustrada en la Fig. 2, una cantidad parcial del gas de alto horno 7 producido durante la producción de arrabio y/o una cantidad parcial del gas de convertidor 9 producido en la planta siderúrgica de convertidor se mezcla con una cantidad parcial del gas de horno de coque 20 producido en la planta de coquería 17. El gas mezclado 10 se usa como gas útil para el funcionamiento de la central eléctrica 3 y la planta biotecnológica o aguas abajo de la planta química 11 no conforme a la invención.
El gas de alto horno 7, el gas de convertidor 9 y el gas de horno de coque 20 pueden combinarse entre sí según se desee. La combinación de las corrientes de gas 7, 9, 20 depende del gas de síntesis deseado o del producto a producir en la planta biotecnológica o en la planta química 11 no conforme a la invención usando el gas de síntesis.
Dentro del alcance de la invención, es posible, por ejemplo, que el gas de alto horno 7 y el gas de convertidor 9 se mezclen, que se produzca un gas de síntesis a partir del gas mezclado después del acondicionamiento del gas, y que el gas de horno de coque 20 procesado adicionalmente se mezcle con el gas de síntesis o el gas mezclado purificado antes de su posterior procesamiento para dar el gas de síntesis.
Además, existe la posibilidad de producir un gas de síntesis a partir del gas de alto horno de alto horno 7 tras el acondicionamiento del gas y que el gas de horno de coque 20 procesado adicionalmente se mezcle con el gas de síntesis o el gas de alto horno de alto horno purificado antes de su posterior procesamiento para dar el gas de síntesis.
Por último, existe la posibilidad de producir un gas de síntesis a partir del gas de convertidor 9 tras el acondicionamiento del gas y que el gas de horno de coque 20 procesado adicionalmente se mezcle con el gas de síntesis o el gas de convertidor purificado antes de su posterior procesamiento para obtener el gas de síntesis.
En los modos de funcionamiento mostrados en las Figs. 1 y 2, el contenido de carbono y nitrógeno de los gases brutos producidos durante el funcionamiento del compuesto de la planta no se puede usar en su totalidad para la producción de productos químicos, ya que existe un déficit de hidrógeno. Con el fin de usar completamente el contenido de carbono y el contenido de nitrógeno del gas útil para la producción de sustancias químicas valiosas, la red de instalaciones no conforme a la invención mostrada en la Fig. 3 dispone adicionalmente de una planta 21 para la producción de hidrógeno, que está conectada al sistema de conductos de gas mediante un conducto 22 para el transporte de hidrógeno. La planta de producción de hidrógeno 21 puede ser, en particular, una planta de electrólisis para la electrólisis del agua. El funcionamiento de una planta de electrólisis de agua es intensivo en energía y, por lo tanto, se pone en marcha principalmente durante períodos de bajos precios de la electricidad, cuando la planta de biotecnología o la planta química 11 según la no invención también está en funcionamiento y la central eléctrica 3 está parada. El hidrógeno producido adicionalmente se alimenta a la planta química 11, que no es conforme a la invención, junto con el gas mezclado. Como resultado, la capacidad de la planta química 11 no conforme a la invención puede incrementarse significativamente. Lo mismo se aplica si se proporciona una planta biotecnológica según la invención en lugar de la planta química 11 no conforme a la invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de explotación de una red de instalaciones que presenta un alto horno (1) para la producción de arrabio, una acería de convertidor (2), una central eléctrica (3) y una planta biotecnológica (11),
a) en el que al menos una cantidad parcial del gas de alto horno (7) producido durante la producción de arrabio en el alto horno (1) y/o una cantidad parcial del gas de convertidor (9) producido durante la producción de acero bruto se usa como gas útil para el funcionamiento de la central eléctrica (3) y de la planta biotecnológica (11),
b) en el que la electricidad adquirida externamente (14) y la electricidad de la central eléctrica (15) generada por la central eléctrica (3) de la red de instalaciones se usan para cubrir la demanda de electricidad de la red de instalaciones,
c) en el que la proporción de electricidad de la electricidad adquirida externamente (14) en relación con la necesidad total de electricidad de la red de instalaciones se define como una magnitud de proceso variable y la cantidad de gas útil (N1) suministrada al proceso de la central eléctrica se define en función de esta magnitud de proceso,
d) en el que la parte del gas útil (N2) no usada para la generación de electricidad se alimenta a la planta biotecnológica tras el acondicionamiento del gas y se usa para procesos de fermentación bioquímica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la red de instalaciones comprende además una instalación de horno de coque (17) y porque una cantidad parcial del gas de alto horno (7) producido durante la producción de arrabio y/o una cantidad parcial del gas de convertidor (9) producido en la instalación siderúrgica de convertidor (2) se mezclan con una cantidad parcial del gas del horno de coque (20) producido en la instalación de horno de coque (17) y porque el gas mezclado (10) se usa como gas útil.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el gas de alto horno (7) y el gas de convertidor (9) se mezclan, porque se produce un gas de síntesis a partir del gas mezclado (10) tras el acondicionamiento del gas, y porque el gas de horno de coque (20) tratado adicionalmente se mezcla con el gas de síntesis o el gas mezclado (11) purificado antes de su transformación posterior en gas de síntesis.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se produce un gas de síntesis a partir del gas de alto horno de alto horno (7) tras el acondicionamiento del gas y porque el gas de horno de coque tratado adicionalmente (20) se mezcla con el gas de síntesis o el gas de alto horno de alto horno purificado antes de su procesamiento posterior en el gas de síntesis.
5. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se produce un gas de síntesis a partir de gas de convertidor (9) después del acondicionamiento del gas y porque el gas de horno de coque (20) tratado adicionalmente se mezcla con el gas de síntesis o el gas de convertidor purificado antes de su procesamiento posterior para dar el gas de síntesis.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la electricidad de origen externo (14) se genera total, o al menos parcialmente, a partir de energías renovables.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la magnitud de proceso se determina dependiendo de una función que contiene como variables el precio de la electricidad obtenida externamente (14) y los costes de generación de la electricidad de la central eléctrica (15).
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la producción de la central eléctrica (3) se regula entre el 20 % y el 100 % en función de la cantidad de gas útil (N1) suministrada al proceso de la central eléctrica.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se usa como central eléctrica (3) una central eléctrica de turbina de gas o una central eléctrica de turbina de gas y vapor.
10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la producción de la planta biotecnológica se regula en función de la cantidad de gas mezclado (N2) suministrado a dicha planta.
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