KR20190064179A - Apparatus for manufacturing molten irons and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
파이넥스 설비 기반의 용철 제조시 발생되는 환원가스를 고로 기반의 용철 제조에 이용할 수 있도록, 다단 배치되어 분광석을 환원하는 적어도 두 개 이상의 제1 유동환원로를 구비한 제1 환원부, 상기 제1 환원부를 거친 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 괴성화장치, 상기 괴성화장치를 통해 괴성화된 환원철을 용융하여 용철을 제조하고 발생된 환원가스를 상기 제1 환원부로 공급하는 용융가스화로, 상기 용융가스화로의 돔부에 설치되어 상기 돔부 내에서 환원가스를 추가 생산하기 위한 가스발생부, 및 상기 용융가스화로의 환원가스 중 일부를 공급받아 환원철을 제조하는 제2 환원부를 포함하는 용철 제조 장치를 제공한다.A first reducing unit provided with at least two or more first fluidized-bed reactors arranged in multi-stages to reduce ore ore so that the reducing gas generated in the manufacture of molten iron based on the FINEX facility can be used for manufacturing blast furnace-based molten iron; A melting and gasifying furnace for melting molten reduced iron through the compacting device to produce molten iron and supplying the generated reducing gas to the first reducing section, And a second reducing unit installed in the dome portion of the melter-gasifying furnace to produce a reducing gas in the dome portion, and a second reducing unit for supplying reduced portion of the reducing gas of the melter- to provide.
Description
용철 제조 장치 및 용철 제조 방법을 개시한다.Disclosed is a molten iron manufacturing apparatus and a molten iron manufacturing method.
일반적으로, 파이넥스(FINEX) 등으로 알려진 용철 제조 설비는 분광석을 직접 사용하여 용철을 제조하는 설비로, 다단의 유동환원로와 괴성화 설비 및 여기에 연결된 용융가스화로를 포함한다. 상온의 분광석 및 부원료는 3단의 유동환원로를 차례로 거치며 환원된다. 환원철은 괴성화 설비를 거쳐 괴성체로 압착되어 용융가스화로로 장입된다. 용융가스화로는 환원된 철광석을 용융하여 용철을 제조하게 된다. 용융가스화로에는 석탄의 연소에 의해 다량의 일산화탄소가 발생하며, 이 일산화탄소가 유동환원로에 환원가스로서 투입된다.Generally, a molten iron manufacturing facility, such as FINEX, is a facility for manufacturing molten iron by directly using molten ore, including a multistage fluidized-bed reactor, a compacting plant, and a melter-gasifier connected thereto. At the room temperature, the minerals and additives are reduced through the three-stage fluidized-bed reactors in turn. Reduced iron is compacted by compacting equipment through a compacting plant and charged into a melter-gasifier. In the melter-gasifier, molten iron is melted to produce molten iron. In the melting and gasifying furnace, a large amount of carbon monoxide is generated by the combustion of coal, and this carbon monoxide is introduced as a reducing gas into the fluidized-bed reactor.
유동환원로에는 분광 형태의 철광석이 내부에서 유동되면서 유동환원로에 취입되는 환원가스와 접촉된다. 이에 분광인 철광석은 환원철로 변환된 후 유동환원로에서 배출된다. 유동환원로에서 배출된 환원철은 언급한 바와 같이, 괴성화되어 용융가스화로에 장입된다.In the fluidized-bed reactor, the spectroscopic iron ores are in contact with the reducing gas introduced into the fluidized-bed reactor while flowing inside. The iron ore, which is a spectroscopy, is converted into reduced iron and then discharged from the fluidized-bed reactor. The reduced iron discharged from the fluidized-bed reactor is compacted and charged into the melter-gasifier as mentioned above.
상기 유동환원로에서 분광석을 환원하고 난 가스는 유동환원로에서 외부로 배출된다. 종래, 유동환원로에서 배출되는 배가스는 발전소로 공급하여 발전에 사용하였다. 그러나, 배가스를 발전용으로 재 사용하는 경우 발전 효율이 매우 낮고 에너지 손실이 커 바람직하지 않다.The ore is reduced in the fluidized-bed reactor and discharged from the fluidized-bed reactor to the outside. Conventionally, exhaust gas discharged from a fluidized-bed reactor was supplied to a power plant for power generation. However, when the exhaust gas is reused for power generation, it is not preferable because the power generation efficiency is very low and energy loss is large.
최근 들어, 파이넥스 설비를 포함하여 복수개의 단위 용철 제조 설비들을 서로 연결하여 복합적으로 용철을 제조하는 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 유동환원로나 용융로에서 배출되는 배가스는 환원성이 있는 유용한 가스성분을 포함하고 있다. 이에, 이러한 배가스의 성분을 복합적으로 이용할 수 있는 용철 제조 기술의 개발이 요구되고 있다.In recent years, studies have been actively made on a technique for manufacturing molten iron in a complex manner by connecting a plurality of units of molten iron manufacturing facilities including a Finex facility to each other. The exhaust gas discharged from the fluidized-bed reactor or the melting furnace contains useful reducing gas components. Accordingly, there is a demand for development of a molten iron manufacturing technology capable of using the components of such flue gas in a complex manner.
파이넥스 설비 기반의 용철 제조시 발생되는 환원가스를 고로 기반의 용철 제조에 이용할 수 있도록 된 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법을 제공한다.Provided is a molten iron manufacturing apparatus and a molten iron manufacturing method that can utilize a reducing gas generated in the manufacture of molten iron based on a FINEX facility for manufacturing blast furnace-based molten iron.
용융로의 화원가스를 이용하여 용철과 더불어 고로용으로 사용할 수 있는 괴성체를 제조할 수 있도록 된 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법을 제공한다.A molten iron manufacturing apparatus and a molten iron manufacturing method which are capable of manufacturing a compacted body that can be used for a blast furnace in addition to molten iron using a gas source of a melting furnace.
용융로의 돔부를 이용하여 환원가스를 추가적으로 충분히 생산하여 괴성체 제조에 이용할 수 있도록 된 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법을 제공한다.Provided are a molten iron manufacturing apparatus and a molten iron manufacturing method which are capable of producing a sufficient amount of reducing gas by using a dome portion of a melting furnace and making it possible to use the molten iron for manufacturing compacted bodies.
본 구혀예의 용철 제조 장치는, 다단 배치되어 분광석을 환원하는 적어도 두 개 이상의 제1 유동환원로를 구비한 제1 환원부, 상기 제1 환원부를 거친 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 괴성화장치, 상기 괴성화장치를 통해 괴성화된 환원철을 용융하여 용철을 제조하고 발생된 환원가스를 상기 제1 환원부로 공급하는 용융가스화로, 상기 용융가스화로의 돔부에 설치되어 상기 돔부 내에서 환원가스를 추가 생산하기 위한 가스발생부, 및 상기 용융가스화로의 환원가스 중 일부를 공급받아 환원철을 제조하는 제2 환원부를 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a molten iron according to the present invention comprises a first reducing unit provided with at least two first fluidized-bed reactors arranged in multi-stages for reducing minerals, a compacting unit for crushing the pulverized iron through the first reducing unit, A melting gasifier for melting molten reduced iron through the compacting unit to produce molten iron and supplying the generated reducing gas to the first reducing unit, a reducing gas supply unit installed in the dome of the melting and gasifying furnace, And a second reducing unit for producing reduced iron by supplying a part of the reducing gas of the melter-gasifier.
상기 제2 환원부는 상기 용융가스화로에서 제1 유동환원로로 환원가스를 공급하는 환원가스라인에 연결되어 환원가스 중 일부를 공급하는 분기라인, 상기 분기라인에 연결되어 환원가스로 분광석을 환원하는 적어도 두 개 이상 다단 배치된 제2 유동환원로를 포함할 수 있다.The second reducing unit is connected to a reducing gas line for supplying a reducing gas from the melter-gasifier to the first fluidized-bed reactor, and supplies a part of the reducing gas. The second reducing unit is connected to the branching line, And at least two multi-stage disposed second fluidized-bed reactors.
상기 제1 유동환원로와 상기 환원가스라인을 연결하여 제1 유동환원로의 배가스 일부를 분기라인으로 공급하는 제1 배가스관을 더 포함할 수 있다.And a first exhaust gas pipe connecting the first fluidized-bed reactor and the reducing gas line to supply a part of the exhaust gas of the first fluidized-bed reactor to the branch line.
상기 제2환원부는 제2 유동환원로와 상기 제1 배가스관을 연결하는 제2 배가스관을 포함하여, 제2 유동환원로에서 배출되는 배가스를 제1 유동환원로로 공급하는 구조일 수 있다.The second reducing unit may include a second flow reducing reactor and a second exhaust gas pipe connecting the first exhaust gas pipe to supply the exhaust gas discharged from the second flow reduction reactor to the first flow reduction reactor.
상기 가스발생부는 상기 용융가스화로의 돔부에 설치되어 내부로 탄소 및 탄화수소 함유 가스를 산소와 함께 투입하는 부분연소버너를 포함할 수 있다.The gas generating unit may include a partial combustion burner installed in the dome of the melter-gasifying furnace and injecting carbon and hydrocarbon-containing gas into the furnace together with oxygen.
상기 탄소 및 탄화수소 함유 가스는 제철소 부생가스, 천연가스, 바이오 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. The carbon and hydrocarbon containing gas may be selected from a steel by-product gas, a natural gas, a bio, and a combination thereof.
상기 부분연소버너는 상기 용융가스화로의 석탄충진층 상부에서 1.5m 이상 이격된 위치에 설치될 수 있다.The partial combustion burner may be installed at a position 1.5 m or more away from the top of the coal-fired bed of the melter-gasifier.
상기 제2 환원부는 상기 분기라인에 설치되어 환원가스를 세정 및 냉각하는 세정부, 및 상기 세정부를 거친 환원가스를 승온시키기 위한 가열부를 더 포함할 수 있다. The second reducing unit may further include a cleaning unit installed in the branch line for cleaning and cooling the reducing gas, and a heating unit for heating the reducing gas through the cleaning unit.
상기 가열부는 환원가스를 1차 가열하는 제1 가열기, 및 상기 제1 가열기를 거친 환원 가스를 재가열하는 제2 가열기를 포함할 수 있다.The heating section may include a first heater for firstly heating the reducing gas and a second heater for reheating the reducing gas through the first heater.
상기 제2 환원부는 상기 세정부와 가열부 사이에서 분기라인에 설치되어 환원가스를 승압하여 공급하기 위한 승압기를 더 포함할 수 있다.The second reducing unit may further include a booster installed in a branch line between the cleaner and the heating unit to boost the reducing gas to supply the reducing gas.
상기 용철 제조 장치는 제2 환원부에서 제조된 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 제2 괴성화장치, 상기 제2 괴성화장치에서 제조된 괴성체로부터 용철을 제조하는 고로를 더 포함할 수 있다.The apparatus for producing molten iron may further include a second compacting device for compacting powder reduced iron produced in the second reducing part to produce compacted material, and a furnace for producing molten iron from the compacted material produced in the second compacting device .
한편, 본 용철 제조 방법은 다단 배치된 적어도 두 개 이상의 제1 유동환원로로부터 분광석을 환원하는 환원단계와, 환원된 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 단계, 괴성체를 용융가스화로에서 용융하여 용철을 제조하는 단계, 용융가스화로에서 발생되는 환원가스를 제1 유동환원로로 공급하는 단계, 상기 용융가스화로 돔부에서 환원가스를 추가 생산하는 단계, 상기 환원가스 중 일부를 이용하여 환원철을 제조하는 제2 환원단계를 포함할 수 있다.The present invention also provides a method for producing molten irons, comprising the steps of: reducing a mineral ore from at least two first fluidized-bed reactors disposed in a multi-stage arrangement; compressing the reduced powdered iron to produce compacted irons; A method of producing molten steel, comprising the steps of: preparing molten iron; supplying a reducing gas generated in a melter-gasifier to a first fluidized-bed reactor; further producing a reducing gas in the melting and gasifying furnace; And a second reducing step of producing the second reducing agent.
상기 제2 환원단계는, 상기 제1 유동환원로로 공급되는 환원가스 중 일부를 분기하는 단계와, 환원가스와 배가스의 혼합가스를 다단으로 배치된 적어도 두 개 이상의 제2 유동환원로에 공급하는 단계와, 상기 제2 유동환원로에서 혼합가스로 분광석을 유동하여 환원하는 단계를 포함할 수 있다.The second reducing step includes branching a portion of the reducing gas supplied to the first fluidized-bed reactor, and supplying a mixed gas of the reducing gas and the exhausted gas to at least two or more second fluidized- And flowing and reducing the ores from the second fluidized-bed reactors to the mixed gas.
상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스 일부를 분기된 환원가스에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.And supplying a part of the exhaust gas discharged from the first fluidized-bed reactor to the branched reducing gas.
상기 제2 환원단계는 다단 배치된 제2 유동환원로에서 배출되는 배가스를 상기 혼합가스에 혼합하여 제1 유동환원로로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.The second reducing step may further include mixing the exhaust gas discharged from the multi-stage second fluidized-bed reactor with the mixed gas and supplying the mixed gas to the first fluidized-bed reactor.
상기 환원가스를 추가 생산하는 단계는, 제1 유동환원로의 돔부에 탄소 및 탄화수소 함유 가스를 산소와 함께 투입하여 연소하는 단계를 포함할 수 있다.The step of further producing the reducing gas may include the step of injecting carbon and a hydrocarbon-containing gas together with oxygen into the dome of the first fluidized-bed reactor for combustion.
상기 환원가스를 추가 생산하는는 단계에서, 상기 탄소 및 탄화수소 함유 가스는 제철소 부생가스, 천연가스, 바이오 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. In the step of further producing the reducing gas, the carbon and hydrocarbon containing gas may be selected from a steel by-product gas, a natural gas, a bio, and a combination thereof.
상기 환원가스를 추가 생산하는 단계에서, 상기 산소는 탄소 및 탄화수소 함유 가스의 탄소 몰수 대비 0.6 내지 0.7 몰비일 수 있다.In the step of further producing the reducing gas, the oxygen may be 0.6 to 0.7 molar ratio with respect to the carbon mole number of the carbon and hydrocarbon containing gas.
상기 환원가스를 추가 생산하는 단계에서, 상기 탄소 및 탄화수소 함유 가스 투입량은 제1 용융가스화로에서 발생되는 가스량의 0 초과 30% 미만일 수 있다.In the step of further producing the reducing gas, the amount of the carbon and hydrocarbon-containing gas introduced may be more than 0 and less than 30% of the amount of gas generated in the first melter-gasifier.
상기 제2 환원단계는, 제2 유동환원로 혼합가스를 공급하기 전에 환원가스를 세정 및 냉각하는 세정단계, 및 환원가스를 승온시키는 가열 단계를 더 포함할 수 있다.The second reducing step may further include a cleaning step of cleaning and cooling the reducing gas before supplying the second fluidized bed reforming gas mixture, and a heating step of heating the reducing gas.
상기 가열 단계는, 환원가스를 1차 가열하는 1차 가열단계, 및 상기 1차 가열된 환원 가스를 재가열하는 2차 가열단계를 포함할 수 있다.The heating step may include a first heating step of firstly heating the reducing gas and a second heating step of reheating the first heated reducing gas.
상기 제2 환원단계는, 상기 세정 단계 후 가열 단계 전에 환원가스를 승압하는 승압단계를 더 포함할 수 있다. The second reducing step may further include a step of increasing the reducing gas before the heating step after the cleaning step.
상기 제2 환원단계에서, 분철광석의 환원율은 60 내지 70%일 수 있다.In the second reducing step, the reduction ratio of the iron ores may be 60 to 70%.
상기 용철 제조 방법은 제2 환원단계에서 제조된 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 단계, 및 제조된 괴성체를 고로에 장입하여 용철을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for manufacturing molten irons may further include the step of compacting the reduced iron produced in the second reducing step to produce compacted irons, and charging the compacted irons to the blast furnace to manufacture molten iron.
상기 제2 환원단계에서 제조된 분환원철을 압착하여 괴성체를 제조하는 단계에서 제조되는 괴성체의 입도는 5 내지 50mm 일 수 있다.The size of the compacted material produced in the compacting step by compacting the reduced iron produced in the second reducing step may be 5 to 50 mm.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 용융가스화로의 돔부를 활용하여 제철소 부생가스 등 저가의 가스를 효과적으로 재이용하고, 코크스 대비 CO2 발생량이 낮은 가스를 사용하여 환원가스를 충분히 생산함으로써, 복합적인 설비 구성을 통해 고로용 환원 괴성체를 경제적으로 제조할 수 있고, 종래 고로용 소결광 등 철원을 대체하여 사용할 수 있게 된다.As described above, according to this embodiment, the dome portion of the melter-gasifier is utilized to effectively reuse low-cost gases such as steelmaking by-product gas, and by producing a sufficient amount of reducing gas by using a gas having a low CO2 generation amount relative to coke, It is possible to economically produce the reduced compacted irons for blast furnace and replace the iron source such as sintered ores for blast furnaces.
이와 같이, 복합적인 제철 설비를 통해 환원가스를 이용함으로써, 보다 기존 고로에 사용되는 소결광 및 코크스의 사용량을 줄여 용선 제조 원가를 낮출 수 있게 도니다.In this way, by using the reducing gas through the complex steelmaking facility, it is possible to reduce the cost of the chartering production by reducing the amount of sinter ore and coke used in the existing blast furnace.
또한, 종래 발존소 연료로만 사용하던 제철소 부생 가스나 탄소중립적인 바이오 가스, 저탄소 연료인 천연가스 등을 환원제로써 코크스를 대체하여 철원 제조에 사용함으로써, 종래의 공정과 비교하여 용선 생산시 발생하는 CO2 배출량을 획기적으로 저감할 수 있게 된다.In addition, by replacing coke as a by-product by using as a by-product gas from a steel mill, carbon-neutral biogas, or natural gas, which is a low-carbon fuel, The emission amount can be remarkably reduced.
또한, 환원가스 내의 분진을 모두 제거한 청정한 환원가스를 제2 유동환원로로 공급할 수 있어, 제2 유동환원로에서의 환원효율을 보다 높일 수 있게 된다.In addition, it is possible to supply a clean reducing gas from which all the dust in the reducing gas has been removed to the second fluidized-bed reactor, thereby further improving the reduction efficiency in the second fluidized-bed reactor.
도 1은 본 실시예에 따른 용철 제조 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 조업 개선 효과를 종래와 비교하여 나타내는 도면이다.1 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing molten iron according to this embodiment.
Fig. 2 is a diagram showing the operation improvement effect according to the present embodiment in comparison with the conventional art.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용철 제조 장치를 개략적으로 도시하고 있다.1 schematically shows an apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 실시예의 용철 제조 장치(100)는 다단의 제1 유동환원로(12)를 포함하여 분환원철을 제조하는 제1 환원부(10), 제조된 분환원철을 괴성체로 제조하는 괴성화 장치(14), 괴성체를 용융하여 용철을 제조하고 발생된 환원가스를 제1 환원부로 공급하는 용융가스화로(16), 용융가스화로(16)의 돔부(17)에 설치되어 돔부 내에서 환원가스를 추가 생산하기 위한 가스발생부, 유동환원로의 환원가스 중 일부를 공급받아 분환원철을 제조하는 제2 환원부(20)를 포함할 수 있다.1, a molten
분광 형태의 철광석(이하, 분광석이라 한다)은 다단 배치된 제1 유동환원로(12)를 차례로 거치면서 용융가스화로(16)로부터 공급된 고온의 환원가스와 접촉하여 환원이 이루어진다. 제1 유동환원로(12)에서 배출된 분환원철은 괴성화 장치(14)에 의해 괴성체로 압착된다. 그리고 괴성체는 용융가스화로(16) 내에 연속으로 장입되어 석탄 충진층에서 용융됨으로써 용철로 제조된다. The iron ores in the form of spectroscopy (hereinafter referred to as mineral ores) are contacted with the hot reducing gas supplied from the melter-
용융가스화로(16)에는 연료인 괴상 탄재와 분환원철을 괴성화한 괴성체가 연속으로 공급되며, 외벽에 형성된 풍구(도시하지 않음)를 통해 산소가 취입되어 석탄이 연소한다. 용융가스화로(16) 내부에서 석탄의 연소가스가 상승하면서 고온의 환원기류로 전환된다. 용융가스화로(16)에서 배출되는 환원가스는 제1 환원부(10)의 제1 유동환원로(12)에 공급된다.In the melter-
용융가스화로(16)는 환원가스라인(18)을 통해 제1 환원부(10)의 제1 유동환원로(12)에 연결되어, 용융가스화로(16)에서 생성된 환원가스가 환원가스라인(18)을 통해 제1 유동환원로(12)로 투입된다. The melter-
환원가스라인(18)에는 환원가스 내 더스트를 분리하는 고온사이클론(28)이 설치될 수 있다. 고온사이클론(28)에서 분리된 더스트는 용융가스화로(16)에 설치된 더스트버너(29)를 통해 재취입 될 수 있다. The reducing
본 실시예에서 제1 환원부(10)는 3개의 제1 유동환원로(12)가 직렬로 연결되어 배치된다. 제1 유동환원로(12)는 내부에 노즐이 배열된 분산판을 구비하여 용융가스화로(16)에서 공급된 고온의 환원가스를 노즐을 통해 분출하여 분광석을 유동화시키게 된다. 제1 유동환원로(12)의 구체적인 구조에 대해서는 이미 알려져 있으므로 이하 상세한 설명은 생략한다.In the present embodiment, the first reducing
분광석은 각 유동환원로를 차례로 지나면서 환원가스와 접촉되어 환원된다. 제1 유동환원로(12)에서 분광석을 환원하고 난 배가스는 제1 유동환원로(12)에서 외부로 배출된다. 제1 환원부(10)에 배가스를 배출하는 제1 배가스관(23)이 설치된다. 제1 가스배관(23)은 예를 들어, 발전소에 연결되어 배가스를 발전소로 이송하여 처리할 수 있다. 제1 배가스관(23) 일측에는 배가스를 세정하기 위한 습식집진기(21)가 더 설치될 수 있다.Mineral ores are reduced in contact with the reducing gas in turn through the respective fluidized-bed reactors. The exhaust gas that has been reduced in the first fluidized-bed reactor (12) is discharged to the outside from the first fluidized-bed reactor (12). A first exhaust gas pipe (23) for discharging exhaust gas is provided in the first reducing unit (10). The
본 실시예의 용철 제조 장치(100)는, 용융가스화로(16)에서 제1 환원부로 공급되는 환원가스 중 일부를 제2 환원부(20)로 공급하여 분광석을 환원시키는 구조로 되어 있다. 구체적으로, 제2 환원부(20)는 환원가스라인(18)에 분기라인(22)으로 연결되어 환원가스로 분광석을 환원하는 적어도 두 개 이상 다단 배치된 제2 유동환원로(24)를 포함할 수 있다. 이에, 제2 환원부(20)는 제1 환원부(10)와 별도로 구비되어, 제1 환원부(10)와 별개로 분광석을 환원 처리하게 된다.The molten
제1 환원부(10)의 제1 유동환원로(12)에서 배출되는 배가스 중 일부가 환원가스와 함께 제2 환원부(20)로 공급될 수 있다. 이를 위해, 제1 배가스관(23)과 환원가스라인(18) 사이에 배가스분기관(26)이 설치되어, 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스 중 일부가 배가스분기관(26)을 통해 환원가스라인(18)으로 유입된다. 그리고, 배가스는 환원가스라인(18)에 연결된 분기관(22)을 따라 환원가스와 함께 제2 환원부(20)로 공급된다.A part of the exhaust gas discharged from the first fluidized-bed reactor (12) of the first reducing unit (10) may be supplied to the second reducing unit (20) together with the reducing gas. The exhaust
분기라인(22)은 환원가스라인(18)과 제2 환원부(20)의 제2 유동환원로(24) 후단을 연결한다. 따라서 용융가스화로(16)에서 환원가스라인(18)을 따라 제1 환원부(10)의 제1 유동환원로(12)로 공급되는 환원가스 중 일부는 분기라인(22)을 따라 제2 환원부(20)의 제2 유동환원로(24)로 공급된다.The
배가스분기관(26)은 제1 환원부(10)의 배가스가 이송되는 제1 배가스관(23)과 환원가스라인(18) 사이에 연결 설치된다. 제1 유동환원로(12)에서 배출되는 배가스는 제1 배가스관(23)을 따라 배출되는 과정에서 배가스분기관(26)을 통해 일부가 환원가스라인(18)으로 유입되고 환원가스와 함께 분기라인(22)을 통해 제2 환원부로 공급된다. 배가스분기관(26)에는 배가스를 개질하여 이산화탄소(CO2)를 제거하기 위한 제거장치(27)가 더 설치될 수 있다. 제거장치(27)는 제1 배가스관(23)을 따라 제2 배가스관(25) 연결 지점 이후에 설치되어 제1 유동환원로(12)와 제2 유동환원로(24)의 배가스를 같이 처리할 수 있도록 한다. 이에, 제1 유동환원로(12)와 제2 유동환원로(24)에서 배출된 배가스는 배가스분기관(26)에 설치된 제거장치(27)에서 처리된 후 분기라인(22)으로 유입될 수 있다.The exhaust
제2 유동환원로(24)과 제1 배가스관(23) 사이에 제2 배가스관(25)이 연결될 수 있다. 이에, 제2 유동환원로(24)에서 배출되는 배가스는 제2 배가스관(25)을 통해 제1 배가스관(23)으로 유입되어 제1 유동환원로(12)에서 배출되는 배가스와 같이 처리된다. 따라서, 제2 유동환원로(24)에서 배출되는 배가스도 제1 유동환원로(12)의 배가스와 마찬가지로 분기라인(22)을 통해 환원가스와 혼합된 후 제2 유동환원로(24)로 재 공급되거나, 환원가스라인(18)을 따라 제1 유동환원로(12)로 공급될 수 있다.A second exhaust gas pipe (25) can be connected between the second fluidized-bed reactor (24) and the first exhaust gas pipe (23). The exhaust gas discharged from the second fluidized-bed reactor (24) flows into the first exhaust gas pipe (23) through the second exhaust gas pipe (25) and is treated like the exhaust gas discharged from the first fluidized- . Therefore, the exhaust gas discharged from the second fluidized-bed reactor (24) is mixed with the reducing gas through the branch line (22) like the exhaust gas of the first fluidized-bed reactor (12) Or may be supplied to the first fluidized-
제2 유동환원로(24)는 도 1에 도시된 바와 같이 4개가 직렬로 연결되어 배치된다. 제2 유동환원로(24)는 내부에 노즐이 배열된 분산판을 구비하여 배가스를 노즐을 통해 분출하여 분광석을 유동화시키게 된다. 제2 유동환원로(24)는 위에서 언급한 제1 환원부(10)의 제1 유동환원로(12)와 동일한 구조로 이루어질 수 있으며, 이하 상세한 설명은 생략한다. 분광석은 다단 배치된 각 제2 유동환원로(24)를 차례로 지나면서 분기라인(22)을 통해 공급된 혼합가스와 접촉되어 환원된다. The second fluidized-
제2 유동환원로(24)에서 혼합가스와 접촉되어 환원된 환원철은 용철로 제조된다. 이를 위해 본 장치는 제2 유동환원로(24)에 연결되어 제2 환원부(20)에서 제조된 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 괴성화 장치(30), 괴성화 장치(30)에 연결되어 제조된 괴성체를 용융하여 용철을 제조하는 고로(31)를 더 포함할 수 있다. 제2 유동환원로(24)의 출측에는 배출되는 분환원철을 수용하는 저장조(32)가 설치된다. 저장조(32)에 저장된 분환원철은 괴성화장치(30)로 공급되어 괴성체로 제조된다. 괴성화장치(30)는 후단에 파쇄기(35)를 구비하여 압축 성형된 괴성체는 파쇄기(35)를 거쳐 일정한 입도로 조절된다.The reduced iron that is brought into contact with the mixed gas in the second fluidized-bed reactor (24) is made of molten iron. To this end, the apparatus includes a compacting
괴성화장치(30) 후단에는 제조된 괴성체를 상온까지 냉각시키기 위한 냉각장치(33)가 구비되고, 냉각장치에는 저장빈(34)이 연결되어 괴성체를 저장한다. 저장빈의 괴성체는 고로(31)로 장입되어 용철로 제조된다.At the downstream end of the
이에, 제1 유동환원로의 환원가스를 이용하여 제2 유동환원로(24)에서 환원철을 제조하고, 환원철을 괴성화 장치(30)에 의해 괴성체로 제조된 후 고로에 장입하여 용철로 제조할 수 있게 된다.The reduced iron is produced in the second fluidized-bed reactor (24) by using the reducing gas of the first fluidized-bed reactor, the reduced iron is manufactured into the compacted material by the compacting device (30) .
여기서, 본 실시예는 환원가스를 제2 환원로(20)로 공급하여 복합적으로 용철을 제조함에 있어서, 용융가스화로(16)에서 충분한 양의 환원가스를 생산하여 제2 환원로(20)로 공급할 수 있도록 되어 있다.In this embodiment, the reducing gas is supplied to the second reducing
이를 위해, 용융가스화로(16)의 돔부(17)에는 추가적으로 환원가스의 생성량을 증가시키기 위한 가스발생부가 구비된다. 본 실시예에서, 가스발생부는 용융가스화로의 돔부(17)에 설치되어 내부로 탄소 및 탄화수소 함유 가스를 산소와 함께 투입하여 연소하는 부분연소버너(40)를 포함할 수 있다. 부분연소버너(40)는 가스와 산소를 취입하여 부분적으로 연소시키는 버너로 이해할 수 있다. 용융가스화로의 돔부(17)라 함은 용융가스화로(16) 상부에 형성되는 돔 형태의 공간을 의미할 수 있다. To this end, the dome portion 17 of the melter-
본 실시예에서, 부분연소버너(40)는 용융가스화로의 돔부(17) 둘레를 따라 복수개가 간격을 두고 설치될 수 있다. 또한, 부분연소버너(40)는 용융가스화로(16)의 석탄충진층 상부에서 1.5m 이상 이격된 위치에 설치될 수 있다. 이에, 부분연소버너(40)를 통해 취입되는 산소가 용융가스화로(16)의 석탄충진층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.In the present embodiment, the
이와 같이, 부분연소버너(4)를 통해 용융가스화로(16)로 투입된 가스와 산소의 연소를 통해 돔부(17)에서 환원가스를 추가적으로 발생할 수 있다. 따라서, 제1 환원로(10)로 공급되는 환원가스 외에 충분한 양의 잉여가스를 제2 환원로(20)로 공급할 수 있게 된다.In this way, the reducing gas can be additionally generated in the dome 17 through the combustion of the gas and oxygen introduced into the melter-
본 실시예에서, 탄소 및 탄화수소 함유 가스는 제철소 부생가스, 천연가스, 바이오 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다. In this embodiment, the carbon and hydrocarbon containing gas may be selected from steelmaking by-product gas, natural gas, bio, and combinations thereof.
이에, 탄소 및 탄화수소 함유 가스가 용융가스화로 돔부 내에서 산소와 함께 투입되어 연소됨으로써, 돔부 내에서는 보다 많은 양의 환원가스가 생성된다. 이에, 분리라인(22)을 통해 충분한 양의 환원가스를 제2 환원부로 공급하여 제2 환원부를 통해 환원철을 효과적으로 제조할 수 있게 된다.Therefore, the carbon-containing gas and the hydrocarbon-containing gas are injected together with oxygen in the dome portion of the melting and gasifying furnace and burned, whereby a larger amount of reducing gas is produced in the dome portion. Accordingly, a sufficient amount of the reducing gas is supplied to the second reducing unit through the
본 실시예는 분기라인(22)을 통해 제2 환원부(20)로 공급되는 환원가스를 세정하여 공급하는 구조일 수 있다. 이를 위해, 제2 환원부(20)는 분기라인(22)에 설치되어 환원가스를 세정 및 냉각하는 세정부(40), 및 세정부(40)를 거친 환원가스를 승온시키기 위한 가열부를 더 포함할 수 있다. In this embodiment, the reducing gas supplied to the second reducing
가열부는 환원가스를 1차 가열하는 제1 가열기(42), 및 제1 가열기를 거친 환원 가스를 재가열하는 제2 가열기(43)를 포함할 수 있다. 제2 가열기(43)는 산소를 취입하여 환원가스를 부분 연소시킴으로써, 환원가스를 2차 승온한다. The heating section may include a
또한, 세정부(40)와 가열부 사이에서 분기라인(22)에 설치되어 환원가스를 승압하여 공급하기 위한 승압기(44)를 더 포함할 수 있다.Further, it may further include a
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 가열기(43)는 제2 유동환원로(24)에 연결된 제2 배가스관(25)과 별도의 라인(46)으로 연결될 수 있다. 이에, 제2 유동환원로(24)에서 제2 배가스관(25)을 따라 배출되는 배가스 중 일부가 제2 가열기(43)로 공급되어 환원가스 가열에 사용될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
제1 가열기(43)는 내부에 설치되는 열교환 튜브(47)와 하단에 설치되는 버너(48)를 포함할 수 있다. 이에, 승압기(44)에서 승압된 환원가스는 제1 가열기 내부에 형성되어 있는 열교환 튜브(47)를 통과하면서 열교환 튜브 외부를 흐르는 고온의 가스와 열교환에 의해 가열된다. 열교환 튜브(47) 외부를 흐르는 고온의 가스는 제1 가열기(43) 하부에 마련되어 있는 버너(48)를 통해 제2 유동환원로 배가스의 일부와 공기를 연소시켜 공급된다.The
도 1에 도시된 바와 같이, 분기라인(22)을 따라 환원가스를 저장하는 버퍼탱크(45)가 마련된다. 그리고 버퍼탱크(45)에 환원가스를 승압하는 승압기(44)가 설치된다. 분기라인(22)을 따라 승압기(44) 출측에 제1 가열기(42)와 제2 가열기(43)이 연속적으로 설치된다. As shown in Fig. 1, a
이에, 승압기(44)를 거쳐 승압된 환원가스는 제1 가열기(42)에서 가열되고, 이후 2차 가열기(43)를 통해 승온된 후 제2 유동환원로(24)로 공급된다.Thus, the reducing gas raised by the
이와 같이, 분기라인을 통해 제2 환원부(20)로 공급되는 환원가스를 세정부(40)를 통해 수세 냉각한 후 가열하여 제공함으로써, 제2 유동환원로에는 분진을 모두 제거한 청정한 상태로 환원가스를 공급할 수 있게 된다. Thus, the reducing gas supplied to the second reducing
이하, 본 실시예에 따른 작용에 대해 설명한다. Hereinafter, the operation according to the present embodiment will be described.
부분연소버너를 통해 용융가스화로 돔부에 탄소 및 탄화수소함유가스와 산소를 취입하여 부분 연소한다.The partial combustion is achieved by blowing carbon and hydrocarbon-containing gas and oxygen to the dome by melter gasification through a partial combustion burner.
탄소 및 탄화수소함유가스로는 전로 배가스, 코우크스 오븐 배가스 등 CO, H2, CO2 및 CH4 등이 주성분으로 구성 있으며 질소 성분이 낮은 제철소 부생가스, 또는 CH4, C2H6 및 C3H8 등의 성분들을 포함하고 있는 천연가스, 또는 바이오가스 등이 사용될 수 있다. Carbon and hydrocarbon-containing gases are composed mainly of CO, H2, CO2, and CH4, such as converter flue gas and coke oven flue gas. Natural gas containing components such as steelmaking by-product gas with low nitrogen content or CH4, C2H6 and C3H8 , Biogas or the like may be used.
부분연소버너를 통해 동시에 투입되는 탄소 및 탄화수소함유가스와 산소는 다음과 같은 반응식들에 의해 CO 및 H2 등으로 전환 및 분해된다.Carbon and hydrocarbon-containing gases and oxygen that are injected simultaneously through a partial combustion burner are converted and decomposed into CO and H2 by the following reaction equations.
(1) CO2 + C →2CO(One) CO2 + C? 2CO
(2) CH4 + 0.5O2 → CO +2H2 (2) CH4 + 0.5O2 - > CO + 2H2
(3) C2H6 + O2 → 2CO +3H2(3) C2H6 + O2 - > 2CO + 3H2
(4) C3H8 +1.5O2 → 3CO+4H2(4) C3H8 + 1.5O2 - > 3CO + 4H2
반응식 (1)에 참여하는 탄소성분은 용융가스화로 돔부에 다량 존재하고 있는 탄소 세립들일 수 있다. 용융가스화로 돔부의 온도는 1000℃ 수준으로 유지되고 있으며 장입되는 분환원철로부터 발생하는 다량의 금속 철 세립들이 다량 존재하고 있다. 반응식 (1) 내지 (4)는, 반응촉매가 없으면 빠른 반응속도 확보를 위해 1200~1300℃ 정도의 반응온도가 필요하다. 그러나, 상기한 바와 같이 용융가스화로 돔부에는 반응의 촉매 역할을 하는 금속 철 성분이 세립의 형태로 다량 존재하고 있기 때문에, 1000℃ 수준의 돔부에서도 금속 철 성분에 의한 촉매반응에 의해 반응식(1) 내지 (4)가 빠른 속도로 진행된다.The carbon components participating in reaction (1) may be carbon flakes which are present in the dome portion by melt gasification. The temperature of the dome section of the melted gasification furnace is maintained at a level of 1000 ° C. and a large amount of metallic iron fine particles generated from the charged iron reduced in the charge is present. Reaction formulas (1) to (4) require a reaction temperature of about 1200 to 1300 ° C in order to ensure a fast reaction rate in the absence of a reaction catalyst. However, as described above, since the metal iron component serving as a catalyst of the reaction exists in a large amount in the form of fine particles in the dome portion of the melting and gasifying furnace, the reaction formula (1) (4) proceed at a high speed.
본 실시예에서, 부분연소버너를 통해 돔부로 취입되는 산소의 양은, 돔부로 취입되는 탄소 및 탄화수소함유 가스 내 탄소 몰수를 기준으로 0.6 내지 0.7 몰비로 취입될 수 있다. 부분연소버너를 통해 돔부로 취입되는 산소의 양이 상기 범위를 유지해야, 탄소 및 탄화수소가스성분의 CO 및 H2 전환율을 90% 이상 확보할 수 있다.In this embodiment, the amount of oxygen introduced into the dome through the partial combustion burner can be taken as 0.6 to 0.7 molar ratio based on the number of moles of carbon introduced into the dome portion and carbon contained in the hydrocarbon-containing gas. If the amount of oxygen injected into the dome portion through the partial combustion burner is maintained within the above range, the conversion of CO and H2 of the carbon and hydrocarbon gas components can be ensured to 90% or more.
또한, 본 실시예에서, 부분연소버너를 통해 용융가스화로의 돔부로 취입되는 탄소 및 탄화수소함유가스의 양은, 생성되는 가스양이 용융가스화로에서 종래에 발생하는 가스량의 30%를 초과하지 않도록 한다. 용융가스화로에서 종래에 발생되는 가스량이라 함은 부분연소버너를 통한 탄소 및 탄화수소함유 가스의 취입 없이 석탄 연소 및 가스화에 의해서만 생성되는 가스량을 의미한다.Further, in this embodiment, the amount of the carbon and hydrocarbon-containing gas blown into the dome portion of the melter-gasifier through the partial combustion burner ensures that the generated gas atmosphere does not exceed 30% of the amount of gas conventionally generated in the melter- gasifier. The amount of gas conventionally generated in the melter-gasifier means the amount of gas produced only by combustion and gasification of coal without blowing of carbon and hydrocarbon-containing gas through the partial combustion burner.
돔부로 취입되는 탄소 및 탄화수소함유 가스의 투입량이 너무 많으면, 용융가스화로 돔부 체적에 대비하여 과도한 가스가 발생하여 과도한 압력 상승이 발생할 수 있다. 이에, 상기한 범위로 탄소 및 탄화수소함유 가스를 투입함으로써, 과도한 압력의 상승을 방지할 수 있게 된다. If the amount of carbon and hydrocarbon-containing gas introduced into the dome portion is excessively large, excess gas may be generated in excess of the volume of the dome portion due to the melt gasification, resulting in excessive pressure rise. Thus, by introducing the carbon and hydrocarbon-containing gas into the above-described range, it is possible to prevent the excessive pressure from rising.
상기한 바와 같이 용융가스화로 돔부에서 탄소 및 탄화수소함유가스가 부분연소됨으로써, 추가적인 가스가 생성된다. 이렇게 생성된 가스는 용융가스화로에서 석탄의 연소 및 가스화에 의해 발생하는 석탄가스와 혼합되어 용융가스화로 외부로 배출된다. 용융가스화로에서 배출된 환원가스는 고온사이클론을 통해 제진된 후 일부는 환원가스라인을 통해 제1 유동환원로로 공급되며, 나머지는 분기라인을 통해 제2 환원부로 공급된다.As described above, the carbon-containing gas and the hydrocarbon-containing gas are partially burned in the dome portion of the melting and gasifying furnace, thereby generating additional gas. The gas thus produced is mixed with coal gas generated by the combustion and gasification of coal in the melter-gasifier, and is discharged to the outside through melting and gasification. The reducing gas discharged from the melter-gasifier is destructed through the high-temperature cyclone, and a part of the reducing gas is supplied to the first fluidized-bed reactor through the reducing gas line, and the remainder is supplied to the second reducing unit through the branching line.
분기라인을 통해 제2 환원부로 공급되는 환원가스는 세정부를 통해 세정 및 냉각된다. 세정부를 통해 습식 세정된 환원가스의 일부는 분기되어 승압기에 의해 승압된 후 용융가스화로 발생가스와 혼합되며, 나머지 가스 즉, 잉여의 환원가스는 분기라인을 따라서 제2 환원부로 이송된다.The reducing gas supplied to the second reducing unit through the branch line is cleaned and cooled through the washing unit. A part of the reducing gas wet-cleaned through the washing section is branched and mixed with the gas generated by the melter-gasification after being pressurized by the booster, and the remaining reducing gas is transferred to the second reducing section along the branching line.
분기라인은 버퍼 탱크와 연결된다. 버퍼 탱크의 부피는 분기라인으로 이송된 환원가스 발생량의 변동을 흡수하여 버퍼 탱크 후단으로 일정한 양의 환원가스를 배출할 수 있도록 한다.The branch line is connected to the buffer tank. The volume of the buffer tank absorbs the fluctuation of the amount of the reducing gas transferred to the branch line, so that a certain amount of reducing gas can be discharged to the rear end of the buffer tank.
버퍼 탱크 후단에는 승압기가 마련되어, 가스 버퍼 탱크에서 정량 배출되는 잉여가스의 압력을 후단에 마련되는 제2 유동환원로의 조업 압력까지 승압한다.A booster is provided at the rear end of the buffer tank to increase the pressure of the surplus gas discharged in a predetermined amount from the gas buffer tank to the operating pressure of the second fluidized-bed reactors provided at the subsequent stage.
본 실시예에서, 승압기를 통한 환원가스의 승압압력은 3.5 내지 5 bar.g 일 수 있다. In this embodiment, the pressure of the reducing gas through the booster may be 3.5 to 5 bar.g.
승압기에서 승압된 환원가스는 제1 가열기를 거쳐 승온된다. 본 실시예에서, 제1 가열기에서는 환원가스를 450℃ 미만으로 가열할 수 있다. 환원가스를 450℃ 이상으로 가열할 경우 환원가스 내에 포함되어 있는 CO 성분과 열교환 튜브를 구성하는 철성분과의 메탈더스팅(Metal dusting) 현상에 의해 제1 가열기 내의 열교환 튜브가 손상될 수 있다.The reducing gas raised in the booster is heated through the first heater. In the present embodiment, the reducing gas can be heated to less than 450 占 폚 in the first heater. When the reducing gas is heated to 450 ° C or higher, the heat exchange tube in the first heater may be damaged by metal dusting between the CO component contained in the reducing gas and the iron component constituting the heat exchange tube.
제1 가열기에서 450℃ 가까이 승온된 환원가스는 제2 가열기를 통과하게 된다. 제2 가열기에서는 환원가스 내에 직접 산소를 취입하여 환원가스 일부를 연소시키고, 그 연소열로서 환원가스의 온도를 상승시킨다. 제2 가열기에서 배출되는 고온의 환원가스는 환원가스가 공급되는 제2 유동환원로에서의 분광 점착을 방지하기 위하여 700 내지 780℃로 승온될 수 있다.The reducing gas heated to 450 DEG C in the first heater passes through the second heater. In the second heater, oxygen is directly blown into the reducing gas to burn a part of the reducing gas, and the temperature of the reducing gas is raised as the combustion heat. The high-temperature reducing gas discharged from the second heater may be heated to 700 to 780 ° C to prevent spectral sticking in the second fluidized-bed reactor to which the reducing gas is supplied.
제2 가열기 후단에서 상기 온도 범위로 승온된 고온가스는 제2 유동환원로로 공급된다. 제2 유동환원로는 다단 유동로로 구성된다. 다단의 제2 유동환원로 최상단 유동환원로에는 분광이 공급되어 최하단 유동환원로로 공급되는 환원가스와 접촉된다. 제2 유동환원로 내부에서 분광과 환원가스는 Counter Flow 방식 즉, 분광은 최상단에서 최하단으로, 고온의 환원가스는 최하단에서 최상단으로 교차, 접하게 된다. 이 과정에서 분광이 환원되어 분환원체로 전환한다.The high-temperature gas heated in the temperature range from the downstream end of the second heater is supplied to the second fluidized-bed reactor. The second fluidized-bed reactor is constituted by a multistage flow path. In the multi-stage second fluidized-bed reduction reactor, the spectroscopy is supplied to the uppermost fluidized-bed reduction reactor, and the reduced gas is supplied to the lowest-stage fluidized-bed reduction reactor. In the second fluidized-bed reactor, the spectroscopic and reducing gas is cross-flowed, that is, the spectroscopic energy is crossed from the uppermost stage to the lowermost stage, and the high-temperature reducing gas is crossed from the lowermost stage to the uppermost stage. In this process, the spectroscopy is reduced and converted to a powder.
본 실시예에서, 제2 유동환원로 최하단에서 배출되는 분환원체 내에 포함되어 있는 분 환원광의 환원율은 60 내지 70% 정도일 수 있다. 본 실시예의 경우 제2 유동환원로에 고로가 연결된 구조로, 고로를 통해 용선을 제조함으로써, 제2 유동환원로의 분환원광 환원율을 60 내지 70%로 하여도 충분하다.In the present embodiment, the reduction ratio of the powder reduction source contained in the powder reducing body discharged at the lowermost end of the second fluidized-bed reduction reactor may be about 60 to 70%. In the case of this embodiment, the furnace is connected to the second flow reduction furnace, and the molten reduction rate of the second flow reduction furnace may be set to 60 to 70% by manufacturing molten iron through the blast furnace.
환원율이 상기 범위를 넘는 경우, 광석의 점착 현상이 발생하게 되며, 상기 범위보다 작은 경우에는, 환원체를 고로에 장입하였을 때, 코크스 저감 효과가 감소될 수 있다. When the reduction rate exceeds the above range, the ore sticking phenomenon occurs. When the reduction ratio is smaller than the above range, the coke reduction effect can be reduced when the reducing material is charged into the blast furnace.
분환원체는 제2 유동환원로 최하단의 유동환원로에서 배출되어 저장조에 저장된 후, 저장조 하단에 마련된 괴성화장치에서 고온의 환원괴성체로 압착되고 파쇄기를 거쳐 일정한 입도로 조절된다.The powder compact is discharged from a fluidized-bed reactor at the bottom of the second fluidized-bed reactor and stored in a storage tank, compressed in a compacting apparatus provided at a lower end of the storage tank into a reduced-size compacted material, and controlled to a predetermined particle size through a crusher.
파쇄기에서 조절되는 입도는 5 내지 50mm 일 수 있다. 이는 괴성체가 고로에 장입된 후 고로내에서 적정한 통기도를 유지토록 하기 위한 것이다. 고온의 괴성체는 파쇄기와 연결되는 냉각장치를 통과하면서 상온으로 냉각된다. 냉각장치에서 배출되는 상온의 환원괴성체는 저장빈으로 이송되어 저장된다.The particle size controlled in the crusher may be 5 to 50 mm. This is to maintain proper ventilation in the blast furnace after the compacted material is charged into the blast furnace. The high-temperature compacted material is cooled to room temperature while passing through a cooling device connected to the crusher. The reduced compacted material discharged from the cooling device at room temperature is transferred to and stored in a storage bin.
저장빈에 저장되는 상온 괴성환원체는 저장빈 하부로부터 정량배출장치에 의해 철원관 코크스를 이송하는 이송라인으로 배출되어 이송라인을 따라 고로 내부로 장입된다.The room temperature compacted matter stored in the storage bin is discharged from the storage bin to a conveyance line for conveying the iron source tube coke by a quantitative discharge device and charged into the blast furnace along the conveyance line.
제2 유동환원로에서 배출되는 배가스는 제2 배가스라인 상에 설치된 습식세정장치를 거쳐 제진 및 냉각되며 일부는 분기되어 제1 가열로 버너의 연료로 공급되며, 나머지는 제1 유동환원로의 제1 배가스관으로 공급되어 제1 유동환원로의 배가스와 합쳐진다.The exhaust gas discharged from the second fluidized-bed reactor is demagnetized and cooled through a wet-type cleaning apparatus installed on the second exhausted gas line, a part of the exhausted gas is supplied to the fuel of the first heating furnace burner, Is supplied to the one-stroke gas pipe and merged with the flue gas of the first fluidized-bed reactor.
합쳐진 가스의 일부는 배가스분기관을 따라 처리장치를 거치면서 CO2가 제거되고, 가스에 포함되어 있는 CO 및 H2 성분 등이 회수되어, 제1 유동환원로 및 제2 유동환원로 등에 환원가스로서 재 공급된다. 나머지는 처리장치로부터 발생하는 고농도 CO2 함유가스와 합쳐져 발전소등으로 보내진다.A part of the combined gas is passed through the treatment device along the exhaust gas branch pipe to remove the CO 2, and the CO and H 2 components contained in the gas are recovered to be returned to the first and second fluidized- . And the rest is combined with the high-concentration CO2-containing gas generated from the treatment apparatus and sent to a power plant or the like.
[실험예][Experimental Example]
도 2는 본 실시예에 따라, 제2 유동환원로에서 65% 환원율으로 화원된 분환원철로 환원괴성체를 제조하고 이를 고로에 장입하였을 경우 고로에 있어서 조업 개선 효과를 나타내고 있다.FIG. 2 shows the effect of improving the operation of the blast furnace when the reduced compacted irons produced by the reduced-flux reducing furnace at the 65% reduction ratio in the second fluidized-bed reactor are charged into the blast furnace according to the present embodiment.
실험 결과, 실시예의 경우 환원괴성체를 용선생산량 1톤 당 100Kg의 비율로 고로에 사용하였을 때, 카본을 12.8kg 감소할 수 있다. 실시예에 따른 카본 감소량은, 직접 환원율 1% 저하에 따른 환원 소요 카본 감소량 4.1kg, 직접 환원소요열 저하에 따른 카본 감소량 7.5kg, 슬래그 및 Bosh 가스 승온 열저하에 따른 카본 감소량 1.2kg으로 총 12.8kg을 감소할 수 있다.As a result of the experiment, when the reduced compacted material is used in the blast furnace at a rate of 100 Kg per 1 ton of charcoal production, the carbon amount can be reduced by 12.8 kg. The amount of reduction of carbon according to the embodiment is reduced by 1% of the direct reduction rate, the reduction amount of carbon is 4.1 kg, the reduction amount of carbon is 7.5 kg due to the reduction of heat required for direct reduction, and the reduction amount of carbon is 1.2 kg by slag and Bosh gas heating temperature reduction. kg. < / RTI >
이에, 비교예의 코크스 사용량 314kg에 비교하여, 실시예의 경우 코크스 사용량이 299kg으로 코크스 사용비를 용선 1톤 당 15kg 저감할 수 있다.Thus, in comparison with the coke use amount of 314 kg of the comparative example, the coke use amount is 299 kg in the case of the embodiment, and the coke use ratio can be reduced by 15 kg per 1 ton of the charcoal.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
10 : 제1 환원부 12 : 제1 유동환원로
14,30 : 괴성화 장치 16 : 용융가스화로
17 : 돔부 18 : 환원가스라인
20 : 제2 환원부 21 : 습식집진기
22 : 분기라인 23 : 제1 배가스관
24 : 제2 유동환원로 25 : 제2 배가스관
26 : 배가스분기관 27 : 개질기
31 : 고로 32 : 저장조
33 : 냉각장치 34 : 저장빈
40 : 세정부 42 : 제1 가열기
43 : 제2 가열기 44 : 승압기
45 : 버퍼탱크10: first reducing section 12: first flow reduction furnace
14, 30: compacting device 16: melt gasification furnace
17: dome 18: reducing gas line
20: second reducing unit 21: wet type dust collector
22: branch line 23: first exhaust gas pipe
24: second flow reduction furnace 25: second exhaust gas pipe
26: Flue gas branch engine 27: reformer
31: Blast furnace 32: Storage tank
33: cooling device 34: storage bin
40: cleaning unit 42: first heater
43: second heater 44: booster
45: Buffer tank
Claims (23)
상기 제1 환원부를 거친 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 괴성화장치,
상기 괴성화장치를 통해 괴성화된 환원철을 용융하여 용철을 제조하고 발생된 환원가스를 상기 제1 환원부로 공급하는 용융가스화로,
상기 용융가스화로의 돔부에 설치되어 상기 돔부 내에서 환원가스를 추가 생산하기 위한 가스발생부, 및
상기 용융가스화로의 환원가스 중 일부를 공급받아 환원철을 제조하는 제2 환원부
를 포함하는 용철 제조 장치.A first reducing unit having at least two first fluidized-bed reactors arranged in multiple stages to reduce the ore ore,
A compacting device for compacting powder-reduced iron passed through the first reducing part to produce compacted material,
A melting and gasifying furnace for melting molten reduced iron through the compacting device to prepare molten iron and supplying the generated reducing gas to the first reducing section,
A gas generator installed in the dome of the melter-gasifier for further producing a reducing gas in the dome,
A second reducing unit that is supplied with a part of the reducing gas in the melter-
.
상기 제2 환원부는 상기 용융가스화로에서 제1 유동환원로로 환원가스를 공급하는 환원가스라인에 연결되어 환원가스 중 일부를 공급하는 분기라인, 및 상기 분기라인에 연결되어 환원가스로 분광석을 환원하는 적어도 두 개 이상 다단 배치된 제2 유동환원로를 포함하는 용철 제조 장치.The method according to claim 1,
The second reducing unit may include a branch line connected to a reducing gas line for supplying a reducing gas to the first fluidized-bed reactor in the melter-gasifier, for supplying a part of the reducing gas, and a branch line connected to the branching line, And a second fluidized-bed reactor having at least two or more stages arranged to be reduced.
상기 제1 유동환원로와 상기 환원가스라인을 연결하여 제1 유동환원로의 배가스 일부를 분기라인으로 공급하는 제1 배가스관을 더 포함하는 용철 제조 장치.3. The method of claim 2,
And a first exhaust gas pipe connecting the first fluidized-bed reactor and the reducing gas line to supply a part of the exhaust gas of the first fluidized-bed reactor to a branch line.
상기 제2환원부는 제2 유동환원로와 상기 제1 배가스관을 연결하는 제2 배가스관을 포함하여, 제2 유동환원로에서 배출되는 배가스를 제1 유동환원로로 공급하는 용철 제조 장치.The method of claim 3,
Wherein the second reducing unit includes a second flow reduction reactor and a second exhaust gas pipe connecting the first exhaust gas pipe to supply the exhaust gas discharged from the second flow reduction reactor to the first flow reduction reactor.
상기 가스발생부는 상기 용융가스화로의 돔부에 설치되어 내부로 탄소 및 탄화수소 함유 가스를 산소와 함께 투입하는 부분연소버너를 포함하는 용철 제조 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the gas generating portion includes a partial combustion burner installed in a dome portion of the melter-gasifying furnace and introducing carbon and hydrocarbon-containing gas into the furnace together with oxygen.
상기 탄소 및 탄화수소 함유 가스는 제철소 부생가스, 천연가스, 바이오 및 이들의 조합에서 선택되는 용철 제조 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the carbon and hydrocarbon-containing gas is selected from a steel by-product gas, a natural gas, a bio, and a combination thereof.
상기 부분연소버너는 상기 용융가스화로의 석탄충진층 상부에서 1.5m 이상 이격된 위치에 설치되는 용철 제조 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the partial combustion burner is installed at a position 1.5 m or more away from the top of the coal-fired bed of the melter-gasifier.
상기 제2 환원부는 상기 분기라인에 설치되어 환원가스를 세정 및 냉각하는 세정부, 및 상기 세정부를 거친 환원가스를 승온시키기 위한 가열부를 더 포함하는 용철 제조 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the second reducing unit further comprises a cleaning unit installed in the branch line for cleaning and cooling the reducing gas and a heating unit for heating the reducing gas through the cleaning unit.
상기 가열부는 환원가스를 1차 가열하는 제1 가열기, 및 상기 제1 가열기를 거친 환원 가스를 재가열하는 제2 가열기를 포함하는 용철 제조 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the heating section includes a first heater for firstly heating the reducing gas and a second heater for reheating the reducing gas through the first heater.
상기 제2 환원부는 상기 세정부와 가열부 사이에서 분기라인에 설치되어 환원가스를 승압하여 공급하기 위한 승압기를 더 포함하는 용철 제조 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the second reducing unit further comprises a booster installed in the branch line between the cleaner and the heating unit for boosting and supplying the reducing gas.
상기 용철 제조 장치는 제2 환원부에서 제조된 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 제2 괴성화장치, 및 상기 제2 괴성화장치에서 제조된 괴성체로부터 용철을 제조하는 고로를 더 포함하는 용철 제조 장치.9. The method of claim 8,
The apparatus for producing molten iron further comprises a second compacting device for compacting the powder reduced iron produced in the second reducing section to produce compacted irons, and a furnace for producing molten iron from the compacted irons produced in the second compacting device Manufacturing apparatus.
환원된 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 단계,
괴성체를 용융가스화로에서 용융하여 용철을 제조하는 단계,
용융가스화로에서 발생되는 환원가스를 제1 유동환원로로 공급하는 단계,
상기 용융가스화로 돔부에서 환원가스를 추가 생산하는 단계, 및
상기 환원가스 중 일부를 이용하여 환원철을 제조하는 제2 환원단계
를 포함하는 용철 제조 방법.A reducing step of reducing the feldspar from at least two or more first fluidized-bed reactors disposed in a multi-
Compacting the reduced powdered reduced iron to produce compacted irons,
Melting the compacted material in a melter-gasifying furnace to produce molten iron,
Supplying a reducing gas generated in the melter-gasifier to the first fluidized-bed reactor,
Further producing a reducing gas in the dome portion of the melting and gasifying furnace, and
A second reducing step of producing reduced iron using a part of the reducing gas
≪ / RTI >
상기 제2 환원단계는, 상기 제1 유동환원로로 공급되는 환원가스 중 일부를 분기하는 단계, 환원가스와 배가스의 혼합가스를 다단으로 배치된 적어도 두 개 이상의 제2 유동환원로에 공급하는 단계, 및 상기 제2 유동환원로에서 혼합가스로 분광석을 유동하여 환원하는 단계를 포함하는 용철 제조 방법.13. The method of claim 12,
The second reducing step may include a step of branching a part of the reducing gas supplied to the first fluidized-bed reactor, a step of supplying a mixed gas of the reducing gas and the exhausted gas to at least two or more second fluidized- And flowing and reducing the ore from the second fluidized-bed reactor to the mixed gas.
상기 제1 유동환원로에서 배출되는 배가스 일부를 분기된 환원가스에 공급하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.14. The method of claim 13,
And supplying a part of the exhaust gas discharged from the first flow reduction reactor to the branched reducing gas.
상기 제2 환원단계는 다단 배치된 제2 유동환원로에서 배출되는 배가스를 상기 혼합가스에 혼합하여 제1 유동환원로로 공급하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the second reducing step further comprises mixing the exhaust gas discharged from the multi-stage disposed second fluidized-bed reactors with the mixed gas and supplying the mixed gas to the first fluidized-bed reactors.
상기 환원가스를 추가 생산하는 단계는, 제1 유동환원로의 돔부에 탄소 및 탄화수소 함유 가스를 산소와 함께 투입하여 연소하는 단계를 포함하는 용철 제조 방법.16. The method according to any one of claims 12 to 15,
Wherein the step of further producing the reducing gas includes the step of injecting carbon and a hydrocarbon-containing gas together with oxygen into the dome of the first fluidized-bed reactor for combustion.
상기 환원가스를 추가 생산하는 단계에서, 상기 탄소 및 탄화수소 함유 가스는 제철소 부생가스, 천연가스, 바이오 및 이들의 조합에서 선택되는 용철 제조 방법.17. The method of claim 16,
In the step of further producing the reducing gas, the carbon and hydrocarbon containing gas is selected from a steel by-product gas, a natural gas, a bio, and a combination thereof.
상기 환원가스를 추가 생산하는 단계에서, 상기 산소는 탄소 및 탄화수소 함유 가스의 탄소 몰수 대비 0.6 내지 0.7 몰비인 용철 제조 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the oxygen is in a molar ratio of 0.6 to 0.7 with respect to the number of carbon atoms of the carbon and hydrocarbon containing gas in the step of further producing the reducing gas.
상기 환원가스를 추가 생산하는 단계에서, 상기 탄소 및 탄화수소 함유 가스 투입량은 제1 용융가스화로에서 발생되는 가스량의 0 초과 30% 미만인 용철 제조 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the amount of carbon and hydrocarbon-containing gas input is less than 30% of the amount of gas generated in the first melter-gasifier, in the step of further producing the reducing gas.
상기 제2 환원단계는, 제2 유동환원로 혼합가스를 공급하기 전에 환원가스를 세정 및 냉각하는 세정단계, 및 환원가스를 승온시키는 가열 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the second reducing step further comprises a cleaning step of cleaning and cooling the reducing gas before supplying the second fluidized bed reforming gas mixture, and a heating step of heating the reducing gas.
상기 제2 환원단계에서, 분철광석의 환원율은 60 내지 70%인 용철 제조 방법.17. The method of claim 16,
In the second reducing step, the reducing rate of the minute iron ores is 60 to 70%.
상기 제2 환원단계에서 제조된 분환원철을 압착하여 괴성체로 제조하는 단계, 및 제조된 괴성체를 고로에 장입하여 용철을 제조하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.22. The method of claim 21,
Further comprising the step of compressing the reduced iron produced in the second reducing step to produce compacted irons, and charging molten irons into the blast furnace to produce molten irons.
상기 제2 환원단계에서 제조된 분환원철을 압착하여 괴성체를 제조하는 단계에서 제조되는 괴성체의 입도는 5 내지 50mm 인 용철 제조 방법.23. The method of claim 22,
Wherein the size of the compacted irons produced in the step of compacting the reduced iron produced in the second reducing step to produce compacted irons is 5 to 50 mm.
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