(57)【要約】少なくとも１つのガス混合物を処理するための少なくとも１つのユニット（３）を備え、前記ユニットは少なくとも１つの流体を消費者（２）に配送し、かつ電気が供給される製造プラントの操作方法において：  −  前記処理ユニットは電気コストが第１定義済み閾値以上にあり期間中、および前記電気コストが第２定義済み閾値以下である期間中、前記第１閾値は前記第２閾値より大きいまたはそれと等しい、に操作される；  −  前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、少なくとも１つの流体の少なくとも一部分は液体および／または気体の形態で少なくとも１つの貯蔵タンク（９）に貯蔵される；  −  前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、少なくとも１つの流体の１つは少なくとも部分的に貯蔵タンクから、もし液体として貯蔵されているのなら蒸発工程後に、消費者に送られる；および  −  前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、少なくとも１つの流体は、前記処理ユニットのラインで、処理ユニット内での定義済み純度、定義済み流速、定義済み温度および定義済み圧力で製造される；および  −  前記電気コストが前記第２閾値以上である少なくとも１つの期間中、前記処理ユニットの前記電力消費量は削減され、かつ前記流体は定義済み純度以下の純度および／または定義済み流速以下の流速および／または定義済み温度以下の温度および／または定義済み圧力以下の圧力で製造される。
2005532529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのガス混合物を処理するための少なくとも１つのユニット（３）を備え、前記ユニットは少なくとも１つの流体を消費者（２）に配送し、かつ電気が供給される製造プラントの操作方法であり、その方法において：
−  前記処理ユニットは電気コストが第１の予め定められた閾値以上にある期間中、および前記電気コストが第２の予め定められた閾値以下である期間中、前記第１閾値は前記第２閾値より大きいかまたはそれと等しい、に操作される；
−  前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、少なくとも１つの流体の少なくとも一部分は液体および／または気体の形態で少なくとも１つの貯蔵タンク（９）に貯蔵される；
−  前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、少なくとも１つの流体の１つは少なくとも部分的に貯蔵タンクから、もし液体として貯蔵されているのなら蒸発工程後に、前記消費者に配送される；および
−  前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、少なくとも１つの流体は、前記処理ユニットのラインで、処理ユニット内にて予め定められた純度、予め定められた流速、予め定められた温度および予め定められた圧力で製造され；
前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、前記処理ユニットの前記電力消費量は前記電気コストが第２閾値以下の時の処理ユニットの電量消費と比較して削減され、かつ予め定められた純度、予め定められた流速、予め定められた温度および予め定められた圧力を有する全てまたは一部の前記流体は前記処理ユニットの前記ラインにおいて前記予め定められた純度以下の純度および／または前記予め定められた流速以下の流速および／または前記予め定められた温度以下の温度および／または前記予め定められた圧力以下の圧力で製造され、かつ消費者以外の他の場所に配送され、できる限り少なくとも部分的に排気されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記処理ユニット（３）は、気体酸素に富んだ少なくとも１つの流れおよび／または気体窒素に富む少なくとも１つの流れおよび／またはアルゴンに富む少なくとも１つの流れおよび／または液体酸素に富む少なくとも１つの流れおよび／または液体窒素に富む少なくとも１つの流れおよび／または液体アルゴンに富む少なくとも１つの流れを最終製品として製造する空気分離装置である請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電気コストが第１閾値以上にある期間中、前記処理ユニットの合計電力消費量は前記電気コストが前記第２閾値以下のときに動作する前記処理ユニットの前記電力消費量と比較して少なくとも２５％、好ましくは少なくとも５０％削減される請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、前記処理ユニットの少なくとも１つの製品は、ほぼ同様の純度および
ｉ）前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、製造されたときの前記流速と比べて減少された流速か
ｉｉ）前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、製造されたときのそれとほぼ同様の流速か
のいずれかで少なくとも部分的に製造される請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中に製造されたときのそれとほぼ同様の純度で製造された前記処理ユニットの前記製品の少なくとも１つは、窒素に富んだ流れおよび／またはアルゴンに富んだ流れである請求項２から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記処理ユニット（３）は前記電気コストが前記第１閾値以上である期間を通して少なくとも１つのガス混合物を処理する請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記処理ユニットの一部を形成する圧縮機（１、１５）は前記処理ユニットに対して意図されたまたはそこから来るガス混合物を圧縮し、前記電気コストが前記第１閾値以上であるとき圧縮機は減少された負荷で作動し、圧縮ガス混合物の少なくとも一部は大気に排気される請求項６記載の方法。
【請求項８】
液体は、前記電気コストが前記第２閾値以下であるときより前記電気コストが前記第１閾値以上であるときに少なく製造されるか、または液体は前記電気コストが前記第１閾値以上であるときに製造されない請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記貯蔵タンクに送られる前記流体はほぼ一定の純度である請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ｉ）少なくとも１つの流体を消費者（２）に配送し、かつ電気が供給される、少なくとも１つのガス混合物を処理するための少なくとも１つのユニット（３）；
ｉｉ）電気コストが第１の予め定められた閾値以上である期間中、および電気コストが第２の予め定められた閾値以下である期間中、前記第１閾値は前記第２閾値より大きいかそれと同等、に前記処理ユニットを動作させる手段；
iii）前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中に、少なくとも１つの貯蔵タンク（９、１２）、および前記流体の少なくとも一部を、液体および／または気体の形態で、少なくとも１つの貯蔵タンクに貯蔵する手段；
ｉｖ）前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中に、前記流体を少なくとも１つの貯蔵タンクから、もしそれが液体で貯蔵されるのならば蒸発工程後に、前記消費者に配送する手段；および
ｖ）前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中に、前記処理装置のラインを通して、予め定められた純度、予め定められた流速、予め定められた温度および予め定めれた圧力を有する流体を前記処理ユニット内で製造する手段；を備え、
前記流体を前記ラインを通し、前記予め定められた純度以下の純度および／または前記予め定められた流速以下の流速および／または前記予め定められた温度以下の温度および／または前記予め定められた圧力以下の圧力で製造する手段と、前記電気コストが前記第１閾値以下である少なくとも１つの期間中、前記処理ユニットの前記電量消費が、前記電気コストが前記第２閾値以下である期間中のユニットの電力消費と比較して削減されるような手法で前記処理ユニットを操作する手段と、および前記電気コストが前記第１閾値以上であるこの期間中、好ましくは前記電気コストが前記第１閾値以上であるこの期間中のみ、製造された前記流体および／またはガス混合物の少なくとも一部、特に空気を消費者以外に、送る手段（２１）とを備えることを特徴とする製造プラント。
【請求項１１】
前記処理ユニットに対して意図されたまたはそこから来るガス混合物を圧縮するためのコンプレッサ（１、１５）、前記圧縮ガス混合物を前記処理ユニットに送る手段および前記圧縮ガス混合物を排気する手段（１７、１９）を備える請求項１０記載のプラント。
【請求項１２】
前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中にのみ、前記流体を前記消費者に少なくとも１つの貯蔵タンク（９）から、もし液体として貯蔵されているのなら蒸発工程後に、送る手段を備える請求項１０または１１記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製造プラントの操作方法および製造プラントに関する。製造プラントは、例えば処理されるべきガス混合物のための圧縮機を操作するために使用される電気を供給されるガス混合物処理ユニットを備える。
【背景技術】
【０００２】
EP-A-0 795 614は、アーク炉の電力消費量が低いときに気体または液体を貯蔵タンクに送る空気分離装置を開示している。その炉がフルパワーで作動するとき空気分離装置は下げられた操作に置かれ、かつ前記炉のガス必要量は前記貯蔵タンクから供給される。
【０００３】
エネルギーの規制緩和は電気エネルギーコストの激しい変動性を持ち込んできた。比較的短時間（それらが行われるまさにすぐ前と知られているもの）中、次の数時間以内においては電気料は基本料に対して１０のファクターを、またはさらに少ない倍率をかけられ得る。
【０００４】
空気分離装置のエネルギーコストを低減する方法はUS-A-5 315 521に開示されている。
【０００５】
空気分離ユニットは非常に大量の電気エネルギーを消費するユニットであり、かつ電気的評価においてこの激しい変動性に応答し、かつそれを利用するためにそれらの製造を閉鎖または減少する以外の解決策を有さないのだが、後者の解決策は消費される電気エネルギーの実質的な減少をなさない。従来、ユニットは製造を基準流速の約６５％に減少させ、さらに電力消費量を基準消費（すなわち１００％の製造のための電量消費）の約７０％の間に置かせながら、製品を任意の規格内に保ち得る。
【０００６】
その必要量がエネルギーの激しい変動性のこのような期間中でさえ通常一定である、酸素、窒素および空気ガスから得られる他の製品に関してそれらの消費者の全ての要求を満たすために、電気エネルギーが低コストで入手可能なときにはこれらのガスは前もって液化され（エネルギーのいくらかの余分な消費を示す）、かつこれらの液体はこれら同様のピーク間隔中に蒸発する。この液体は従って消費者要求を補うか、または完全に補償する。
【０００７】
これらのピーク間隔中に空気分離装置を止めることに関する問題は、前記ピーク間隔後にそれを再開する時間は、その間隔中前もって製造した液体を蒸発させることが常に必要である停止の期間に依存して、約８から２４時間と長々しいことにあり、それによりこの手法の経済上の利点を減少させる。この手法の他の不利益性は機械および他の構成要素の劣化であり、これらの繰り返される操業は前記装置の寿命を制限する強度低下を導く。
【０００８】
“貯蔵型取引先のための電気スポット評価に対する最適な要求側の応答” Daryaninanら、IEEE Transactions on Power System, Vol. 4, No. 3, August 1989は、空気分離ユニットにおいて、消費者要求にかかわりなくコンプレッサを全負荷で持続的に操作することは価値があると説明している。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の目的は従来技術の方法およびプラントの欠点を緩和することである。
【００１０】
本発明の課題は少なくとも一つのガスを処理する少なくとも１つのユニットを含む製造プラントを操作する方法を供することであり、前記ユニットは少なくとも１つの流体を消費者に配送し、かつ電気が供され、その方法において：
−  前記処理ユニットは、電気コストが第１の予め定められた閾値以上の期間中、および前記電気コストが第２の予め定められた閾値以下である期間中、前記第１閾値は前記第２閾値より大きいまたは等しい、に操作される；
−  前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、前記流体の少なくとも一部は、液体および／または気体の形態で少なくとも１つの貯蔵タンク内に貯蔵される；
−  前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、前記流体は少なくとも１つの貯蔵タンクから、もしそれが液体の形態で貯蔵されているのならば蒸発工程後に、前記消費者に配送される；および
−  前記電気コストが前記第２閾値以上である少なくとも１つの期間中、少なくとも１つの流体が処理ユニットのラインで、処理ユニット内にて予め定められた純度、予め定められた流速、予め定められた温度および予め定められた圧力で製造され；
前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、前記処理ユニットの前記電力消費は前記電気コストが前記第２閾値以下のときの前記処理ユニットの前記電力消費と比較して減少され、かつ前記流体の全てまたは一部は前記処理ユニットの前記ラインにおいて、前記予め定められた純度以下の純度および／または前記予め定められた流速以下の流速および／または前記予め定められた温度以下の温度および／または前記予め定められた圧力以下の圧力で製造され、かつ消費者以外の他のところに配送され、できる限り少なくとも部分的に排気される。
【００１１】
他の随意の見地によると：
−  前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中、前記圧縮ガス混合物の所定のガス流れは前記処理ユニットにそこで処理されるために送られる；
−  前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、前記所定の流れに対して減少させられた前記ガス混合物の流れは前記処理ユニットにそこで処理されるために送られ、前記流れはできれば前記ガス混合物の任意の成分に富んだ流体に分離される；
−  前記処理ユニットは、気体酸素に富んだ少なくとも１つの流れおよび／または気体窒素に富む少なくとも１つの流れおよび／またはアルゴンに富む少なくとも１つの流れおよび／または液体酸素に富む少なくとも１つの流れおよび／または液体窒素に富む少なくとも１つの流れおよび／または液体アルゴンに富む少なくとも１つの流れを最終製品として製造する空気分離装置である；
−  前記電気コストが前記第１閾値以上である期間中、前記処理ユニットの合計の電力消費は前記電気コストが前記第２閾値以下のときに動作する前記処理ユニットの電力消費と比べて少なくとも２５％、好ましくは少なくとも５０％削減される。前記合計消費量は、空気分離装置用に、主たる空気圧縮機、付加的な製品過給機および／または製品圧縮機、ポンプ、水循環器などを含む；
−  前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中、前記処理ユニットの少なくとも１つの製品はほぼ同様の前記純度、および下げられた流速か、または前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中にそれが製造されたのと実質同様な流速かのいずれかで製造される；
−  前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中に製造されるものとほぼ同様の純度で製造された前記処理ユニットの少なくとも１つの製品は、窒素に富む流れおよび／またはアルゴンに富む流れである；
−  前記処理ユニットは少なくとも１つのガス混合物を前記電気コストが前記第１閾値以上である期間を通して処理する；
−  圧縮機は前記処理装置のために意図された、またはそこから来るガス混合物を圧縮し、かつ前記電気コストが前記第１閾値以上であるときに前記圧縮機は低下した負荷で作動し、前記圧縮ガス混合物の少なくとも一部は大気へと排気される。
【００１２】
純度に関する用語“実質的に同様”および“実質的に一定”は０．５％、できれば０．３％の純度の変化を包括する。
【００１３】
流速に関する用語“実質的に同様”は５％、できれば２％の流速の変化を包括する。
【００１４】
温度に関する用語“実質的に同様”は５℃、できれば２℃の温度の変化を包括する。
【００１５】
圧力に関する用語“実質的に同様”は５％、できれば２％の圧力の変化を包括する。
【００１６】
ｉ）少なくとも１つの流体を消費者に送り、かつ電気が供給される、少なくとも１つのガス混合物を処理するための少なくとも１つのユニット；
ｉｉ）電気コストが第１定義済み閾値以上である期間中、および電気コストが第２定義済み閾値以下である期間中、前記第１閾値は前記第２閾値より大きいか、またはそれと同等、に前記処理ユニットを動作させる手段；
iii）前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中に、少なくとも１つの貯蔵タンク、および前記流体の少なくとも一部を、液体および／または気体の形態で、少なくとも１つの貯蔵タンクに貯蔵する手段；
ｉｖ）前記電気コストが前記第１閾値以上である少なくとも１つの期間中に、前記流体を少なくとも１つの貯蔵タンクから、もしそれが液体で貯蔵されるのならば蒸発工程後に、前記消費者に配送する手段；および
ｖ）前記電気コストが前記第２閾値以下である少なくとも１つの期間中に、前記処理装置のラインを通して、予め定められた純度、予め定められた流速、予め定められた温度および予め定められた圧力を有する流体を前記処理ユニット内で製造する手段；を含み：
前記流体を前記ラインを通し、前記定義済みの純度以下の純度および／または前記定義済み流速以下の流速および／または前記定義済み温度以下の温度および／または前記定義済み圧力以下の圧力で製造する手段と、前記電気コストが前記第１閾値以下である少なくとも１つの期間中、前記処理ユニットの前記電量消費が、前記電気コストが前記第２閾値以下である期間中のユニットの電力消費と比較して削減されるような手法で前記処理ユニットを操作する手段と、および前記電気コストが前記第１閾値以上であるこの期間中、好ましくは前記電気コストが前記第１閾値以上であるこの期間中のみに、製造された前記流体および／またはガス混合物の少なくとも一部、特に空気を消費者以外に送る手段とを備えることを特徴とする製造プラントを供することは本発明の他の見地の課題である。
【００１７】
他の付随的な見地によると、前記プラントは：
−  供給される電気コストにより前記プラントの前記動作を改良する手段；
−  前記処理ユニットのために意図されたまたはそこから来るガス混合物を圧縮するための圧縮機、前記圧縮ガス混合物を前記処置ユニットに送る手段、および前記圧縮ガス混合物を排気する手段；および
−  前記電気コストが前記第１閾値以上である期間中にのみ、前記流体を前記消費者に少なくとも１つの貯蔵タンクから、もし液体として貯蔵されているならば蒸発工程後に、送る手段
を含み得る。
【００１８】
消費者による製造水準は、貯蔵ガスの送達および／またはエネルギーコストが低い期間中、液体として貯蔵される液化ガスの蒸発により、高コスト期間中維持される。
【００１９】
合計のエネルギー費用はそれにより削減されたにもかかわらず、これらの手法は消費されるエネルギーの量を著しく増加させるが、臨界的な装置寿命の悩むことなく、かつ停止したユニットを再開させる時間によっては不利になることがない。
【００２０】
窒素の製造が酸素の製造に比べて高いならば、上述の手法の変形は規格外の純度を有する酸素の流速を最小に減少させるべきであり得るが、製造される窒素を正確な規格内の低圧塔のミナレット（minaret）で保持し、窒素は高エネルギーコストを有さない。
【００２１】
この手法はまた前記ユニットを容易に規格外の製品の動作形態から規格内の製品の基準の動作形態のものに、従来１時間半未満で迅速に戻す。
【００２２】
本発明の他の特徴および有利性は、付随の図面と組み合わせて、例示ではあるが限定を意味しない方法によって挙げられた態様の以下の記載から明らかになる。
【００２３】
この図は、空気圧縮機１、消費ユニット２、この場合電気炉、およびガス混合物を処理するため、この場合少なくとも１つの入口を４を通って導入される空気を処理し、かつ少なくとも１つの出口５で炉の入口６に送られる少なくとも１つのガスを送るためのユニット３に関する例として示す。処理ユニット３は供給ラインＬ、具体的に地方電力会社により送られる電流が供給される。
【００２４】
典型的に、処理ユニット３は酸素を出口５に、および純粋なまたは純度が低い窒素またはアルゴンを出口８に配送する空気分離装置である。
【００２５】
本発明の１つの見地によると、出口５は、消費ユニット２の入口６または他の使用の場に送るためのライン１１に接続し得る少なくとも１つの出口１０を有する貯蔵デバイス９に接続されている。同様に、出口８は配送ライン１３に接続する出口を有する貯蔵デバイス１２に接続されている。
【００２６】
電気の料金が第２閾値以下のとき、空気分離装置はほぼ一定の所定電力消費量を有し、かつ処理装置のラインに接続されている出口５で酸素を、定義済みであり、かつ炉に必要とされている流速、圧力、温度および純度で、例えば流速Ｄ、４０バールの圧力および９９．７モル％の純度および室温に程近い温度で製造する。この酸素の一部は直接消費ユニットに送られ、かつその残りは液体または気体として貯蔵タンク９に貯蔵される。この貯蔵タンクは、知られているように、もし気体の酸素のみを収容するのならば室温であり、またはもし少なくとも液体の酸素を収容するのなら低温であり得て、貯蔵タンクはできればコールドボックスの中またはこのコールドボックスの外に置かれる。
【００２７】
分離装置はまた、処理装置の１つのラインに接続している出口８にて、窒素を流速ｄ、３５バールの圧力および酸素が１ｐｐｍの純度および室温に程近い温度で製造する。
【００２８】
電気料金が第２の閾値よりも大きいまたは同等な第１の閾値を超えるときは、空気分離装置の電力消費は全てを停止することなく、少なくとも２５％、好ましくは５０％低下する。
【００２９】
処理ユニットの同じラインに接続する出口５、８での製品の流速と純度は０．８Ｄの流速および酸素６０モル％の純度を有する酸素の流れ、および流速０．６ｄおよび酸素２モル％の純度を有する窒素の流れが製造されるような方法で減少される。これらの純度は消費者に要求される性能にもはや応じず、かつ製品はそれゆえに大気に通気孔２１、２３を通して排出される、または他のところで用いられる。
【００３０】
酸素および／または窒素の、流速、温度および／または圧力は前記予め定められた値以下でもあり得る。
【００３１】
択一的に、このガスまたはこれらのガスの、流速および／または温度および／または圧力が下がる一方、酸素および／または窒素の純度は実質的に一定であり得る。
【００３２】
消費ユニットに必要な全てのガスを配送するために、貯蔵タンク９から来る気体酸素はできる限りコールドボックス内の液体流れを空気または窒素に対して蒸発させることにより製造される。さらに一般的に、蒸発はコールドボックスの外で室温空気または流れとの熱交換により行われる。
【００３３】
窒素の流速、圧力、温度および純度が実質的に一定なまま（すなわち、純度の場合は０．５％未満、ことによると０．３％未満、流速の場合は５％未満、ことによると２％未満、温度の場合は５℃未満、ことによると２℃未満、および圧力の場合は５％未満、ことによると２％未満で変化する）であるような方法で、電気コストが第１閾値を超える場合に酸素製造の分解でのみ分離装置の消費量を削減する事が可能である。
【００３４】
電気コストが第１閾値を超えたときのみ、処理ユニット３に対して意図された空気圧縮機１は低速で（すなわち、例えば調節可動羽根で、減少した流れを圧縮することにより、かつ減少した送達圧力を用いて）作動することを継続し、かつ製造された圧縮空気は純化ユニットの上流に通気孔１９を通して少なくとも部分的に排気される。電気コストが第１閾値を超えるとき低速でも作動する事を継続する空気過給器１５があってもよく、通気孔１７を通り過給された空気を排気する。
【００３５】
同様な手法は、それらの圧縮機が電気コストが第１閾値を超えるとき低速での作動を継続し得る、窒素ガス製品圧縮機および／または酸素ガス製品圧縮機および／または循環圧縮機を用いて使用されてよく、圧縮ガスを排気する。
【００３６】
空気分離装置に送られる空気分子の数が削減されるので、同様の流速および同様の組成を持つ流体を装置から回収する事はもはや可能ではなく、かつ操作者はそれゆえに、少なくとも１つの存在する流れの流速を減少すること、少なくとも１つの存在する流れの純度を減少させること、少なくとも１つの存在する流れの圧力を減少させること、少なくとも１つの存在する流れの温度を減少させること、またはこれらの効果の二つまたは複数の組合せを選択する。
【００３７】
処理ユニット３は蒸留塔で動作する低温タイプであり得て、製造されたガスは貯蔵をより容易にするために都合よく液体である。
【００３８】
例えば、前記ユニットは空気から酸素および／または窒素および／またはアルゴンを、択一的に窒素および／または一酸化炭素および／または窒素をこれらの混合物から製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による方法を実行するための、空気ガス消費ユニットおよび空気分離ユニット複合プラントを模式的に示した図。
【図１】
2005532529.tif 000003
【国際調査報告】
2005532529.tif 000004
2005532529.tif 000005
2005532529.tif 000006
2005532529.tif 000007