KR102104555B1 - Apparatus for reducing emission of carbon dioxide, method for reducing emission of carbon dioxide and manufacturing apparatus of molten iron - Google Patents
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Abstract
용철 제조공정에서 발생된 배가스를 처리하여 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급유닛; 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 공급하는 슬래그 공급유닛; 상기 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 공급하는 슬래그 수화유닛; 및 상기 수화 슬래그를 상기 이산화탄소와 반응시켜 상기 수화 슬래그를 탄산화시키는 슬래그 탄산화유닛;을 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치가 소개된다.A carbon dioxide supply unit that supplies carbon dioxide by treating flue gas generated in the molten iron manufacturing process; A slag supply unit for crushing and drying molten slag containing calcium oxide and magnesium oxide to supply the crushed slag; A slag hydration unit for hydrating the crushed slag by reaction with a reaction gas containing steam to supply hydrated slag; And a slag carbonization unit for carbonizing the hydrated slag by reacting the hydrated slag with the carbon dioxide.
Description
이산화탄소 배출 저감장치, 이산화탄소 배출 저감방법 및 용철 제조장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 용철 제조공정에서 발생된 배가스로부터 이산화탄소를 슬래그와 결합시켜 대기로 배출되는 이산화탄소량을 저감시킬 수 있는 이산화탄소 배출 저감장치, 이산화탄소 배출 저감방법 및 용철 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide emission reduction device, a carbon dioxide emission reduction method, and a molten iron manufacturing device. More specifically, the present invention relates to a carbon dioxide emission reduction device, a carbon dioxide emission reduction method, and a molten iron manufacturing device capable of reducing the amount of carbon dioxide emitted to the atmosphere by combining carbon dioxide with slag from exhaust gas generated in the molten iron manufacturing process.
현재 전세계 철 생산량의 60% 정도가 14세기부터 개발된 고로법으로부터 생산되고 있다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원료로 하여 제조한 코우크스 등을 고로에 함께 넣고 산소를 불어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다. 이처럼 용철생산설비의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응 특성상 일정 수준 이상의 강도를 보유하고 노내 통기성 확보를 보장할 수 있는 입도를 보유한 원료를 요구하므로, 전술한 바와 같이, 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로는 특정 원료탄을 가공처리한 코크스에 의존하며, 철원으로는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다.Currently, about 60% of the world's iron production is produced from the blast furnace method developed since the 14th century. The blast furnace method is a method of manufacturing molten iron by reducing iron ore to iron by adding coke, etc., made from iron ore and bituminous coal, which have undergone sintering, into a blast furnace and blowing oxygen. As described above, the blast furnace method, which forms a large part of the molten iron production facility, requires a raw material having a strength of a certain level or higher and a particle size capable of ensuring air permeability in the furnace. As described above, a carbon source used as a fuel and a reducing agent Furnace depends on coke processed with specific raw coal, and iron source mainly depends on sintered ore which has undergone a series of bulking processes.
이에 따라 현재의 고로법에서는 코크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비가 반드시 수반되므로, 고로 이외의 부대설비를 구축해야 할 필요가 있을 뿐만 아니라 부대설비에서 발생하는 제반 환경오염물질에 대한 환경오염방지설비의 설치 필요로 인하여 투자 비용이 다량으로 소모되어 제조원가가 급격히 상승하는 문제점이 있다. 상기한 코우크스 및 소결광을 사용하여햐 하는 고로법의 문제점을 근본적으로 해결하기 위하여 세계 각국의 제철소에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 전세계 광석 생산량의 80% 이상을 점유하는 분광을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융환원제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.Accordingly, in the current blast furnace method, raw material preliminary treatment facilities such as coke production facilities and sintering facilities are necessarily involved, so it is not only necessary to construct auxiliary facilities other than the blast furnace, but also the environment for various environmental pollutants generated in the auxiliary facilities. Due to the need to install pollution prevention equipment, there is a problem in that the manufacturing cost increases rapidly due to the large investment cost. In order to fundamentally solve the above problems of the blast furnace method using coke and sintered ore, steel mills around the world directly use ordinary coal as fuel and reducing agent, and as a source of iron, spectroscopy that occupies more than 80% of the world's ore production Many efforts have been made to develop a molten reduced iron manufacturing method for directly manufacturing molten iron.
용융환원제철법은 원료 및 환경 측면에서의 고로법의 당면 문제들을 상당 부분을 해결할 수 있으나 기술적 성숙도, 에너지 효율 및 생산 용량 측면에서 기존 고로법에 비해 아직 상대적으로 열위하므로 지속적인 공정 및 설비 기술 개선이 필요하다.The molten-reduction steel method can solve many of the problems of the blast furnace method in terms of raw materials and environment, but it is still relatively inferior to the existing blast furnace method in terms of technical maturity, energy efficiency, and production capacity, so continuous process and facility technology improvement need.
용융환원제철 공정 또한 석탄을 연료로 사용하는 바, 용철 제조공정 중에서 다량의 CO2를 배출하고 있으며, 고로공정 대비 낮은 공정 효율에 의한 높은 연료사용 원단위로 인해 CO2 배출원단위가 높다. 현재 전세계적인 환경 이슈인 지구온난화에 인해 철강업계는 CO2 배출량 저감에 대한 강한 압박을 받고 있으며, 가까운 미래에 CO2 배출량 규제에 따른 경제적인 손실 증가 만이 아니라 더 나아가 일부 용철제조설비 존폐의 문제까지 대두될 것으로 예상된다. 따라서 상기한 용융환원제철 공정이 생존하기 위해서는 공정개선에 의한 석탄사용량 저감뿐 만 아니라 더욱 적극적인 CO2 저감 수단이 요구되고 있다.Molten-reduction iron process also uses coal as fuel, so it emits a large amount of CO 2 in the molten iron manufacturing process, and has a high CO 2 emission unit due to the high unit of fuel use due to low process efficiency compared to the blast furnace process. Due to global warming, a global environmental issue, the steel industry is under intense pressure to reduce CO 2 emissions. In the near future, not only will the economic loss increase due to the regulation of CO 2 emissions increase, but also the problem of the existence of some molten iron manufacturing facilities. It is expected to emerge. Therefore, in order to survive the above-mentioned molten reduced iron manufacturing process, not only a reduction in coal consumption by process improvement, but also a more aggressive means of reducing CO 2 is required.
한편, 상기한 바와 같이 구성되는 용융환원제철 공정은 순산소를 사용하고 있으며 더욱이 공정내에 CO2 제거장치가 이미 구성되어 있으며 이로부터 높은 농도의 CO2가 함유된 가스 즉 테일가스가 발생되고 있다. 테일가스는 현재 공정내 타 개소로부터 발생하는 배가스와 혼합되어 부생가스로서 발전소 등의 후공정으로 공급되고 있다.On the other hand, the molten-reduction steel process configured as described above uses pure oxygen, and furthermore, a CO 2 removal device is already configured in the process, from which a gas containing a high concentration of CO 2, that is, tail gas is generated. Tail gas is currently mixed with flue gas from other places in the process and supplied as a by-product to a post-process of power plants.
본 발명에서는 용철 제조공정에서 발생된 배가스로부터 이산화탄소를 슬래그와 결합시켜 대기로 배출되는 이산화탄소량을 저감시킬 수 있는 이산화탄소 배출 저감장치, 이산화탄소 배출 저감방법 및 용철 제조장치를 제공한다.The present invention provides a carbon dioxide emission reduction device, a carbon dioxide emission reduction method, and a molten iron manufacturing device capable of reducing the amount of carbon dioxide emitted to the atmosphere by combining carbon dioxide with slag from exhaust gas generated in the molten iron manufacturing process.
본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장치는 용철 제조공정에서 발생된 배가스를 처리하여 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급유닛; 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 공급하는 슬래그 공급유닛; 상기 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 공급하는 슬래그 수화유닛; 및 상기 수화 슬래그를 상기 이산화탄소와 반응시켜 상기 수화 슬래그를 탄산화시키는 슬래그 탄산화유닛;을 포함한다.Carbon dioxide emission reduction apparatus according to an embodiment of the present invention is a carbon dioxide supply unit for supplying carbon dioxide by treating the exhaust gas generated in the molten iron manufacturing process; A slag supply unit for crushing and drying molten slag containing calcium oxide and magnesium oxide to supply the crushed slag; A slag hydration unit for hydrating the crushed slag by reaction with a reaction gas containing steam to supply hydrated slag; And a slag carbonation unit for carbonizing the hydrated slag by reacting the hydrated slag with the carbon dioxide.
상기 이산화탄소 공급유닛은, 상기 배가스로부터 분리된 테일가스를 냉각하여 상기 테일가스 중의 이산화탄소를 액화시키는 액화기; 상기 테일가스로부터 상기 액상의 이산화탄소를 분리하고, 잔여가스는 외부로 배출하는 기액 분리기; 상기 액상의 이산화탄소를 기화시키는 기화기; 및 상기 기상의 이산화탄소를 상기 슬래그 탄산화유닛으로 공급하는 이산화탄소 공급기;를 포함할 수 있다.The carbon dioxide supply unit may include a liquefier that liquefies carbon dioxide in the tail gas by cooling the tail gas separated from the exhaust gas; A gas-liquid separator that separates the liquid carbon dioxide from the tail gas and discharges residual gas to the outside; A vaporizer for vaporizing the liquid carbon dioxide; And a carbon dioxide feeder supplying the gaseous carbon dioxide to the slag carbonation unit.
상기 이산화탄소 공급유닛은, 상기 가스 분리기로부터 공급받은 상기 테일가스 중의 수분을 제거하는 건조기; 상기 수분이 제거된 테일가스를 압축하는 압축기; 및 상기 압축된 테일가스를 여과하는 여과기; 및 상기 여과된 테일가스로부터 상기 외부로 배출되는 잔여가스로 열을 공급하고, 상기 여과된 테일가스를 상기 액화기로 공급하는 제1열교환기;를 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide supply unit includes a dryer that removes moisture in the tail gas supplied from the gas separator; A compressor for compressing the tail gas from which the moisture has been removed; And a filter for filtering the compressed tail gas. And a first heat exchanger that supplies heat from the filtered tail gas to the residual gas discharged to the outside, and supplies the filtered tail gas to the liquefier.
상기 이산화탄소 공급유닛은, 상기 기액 분리기로부터 공급받은 상기 액상의 이산화탄소를 정류하는 정류기; 및 상기 정류된 액상의 이산화탄소가 저장되며, 상기 액상의 이산화탄소를 상기 기화기로 공급하는 저장기;를 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide supply unit may include a rectifier rectifying the liquid carbon dioxide supplied from the gas-liquid separator; And a reservoir in which the rectified liquid carbon dioxide is stored and supplies the liquid carbon dioxide to the vaporizer.
상기 슬래그 공급유닛은, 용철 제조공정에서 발생된 용융 슬래그를 냉각 슬래그로 변환하여 공급하는 변환기; 상기 냉각 슬래그가 저장되는 제1호퍼; 상기 제1호퍼로부터 공급받은 냉각 슬래그를 파쇄하는 파쇄기; 상기 파쇄 슬래그 중에서 일정 입도 이하의 파쇄 슬래그를 선별하는 분급기; 상기 선별된 파쇄 슬래그를 건조시키는 슬래그 건조기; 및 상기 건조된 파쇄 슬래그를 상기 슬래그 수화유닛으로 공급하는 이송라인;을 포함할 수 있다.The slag supply unit includes a converter that converts and supplies molten slag generated in the molten iron manufacturing process to cooling slag; A first hopper in which the cooling slag is stored; A crusher for crushing the cooling slag supplied from the first hopper; A classifier for sorting the crushed slag having a certain particle size or less from the crushed slag; A slag dryer for drying the selected crushed slag; And a transfer line supplying the dried crushed slag to the slag hydration unit.
상기 슬래그 수화유닛은, 상기 파쇄 슬래그와 증기를 포함하는 반응가스의 반응이 이루어져 수화 슬래그가 생성되는 제1반응기; 상기 제1반응기로 상기 파쇄 슬래그를 정량 배출하는 제2호퍼; "I 상기 제1반응기로 상기 반응가스를 공급하는 반응가스라인;을 포함할 수 있다.The slag hydration unit comprises: a first reactor in which hydrated slag is generated by reaction of the crushed slag and a reaction gas containing steam; A second hopper for quantitatively discharging the crushed slag into the first reactor; "I may include a; reaction gas line for supplying the reaction gas to the first reactor.
상기 슬래그 수화유닛은, 상기 제1반응기에서 배출되는 배기가스로부터 헌열을 회수하는 제2열교환기; 상기 제2열교환기와 상기 반응가스라인을 연통시켜 상기 제2열교환기로부터 공급받은 열을 상기 반응가스라인으로 전달하는 열 순환라인; 및 상기 배기가스를 냉각 및 세정하는 배기가스 세정기;를 더 포함할 수 있다.The slag hydration unit includes a second heat exchanger that recovers waste heat from exhaust gas discharged from the first reactor; A heat circulation line communicating the second heat exchanger with the reaction gas line to transfer heat supplied from the second heat exchanger to the reaction gas line; And an exhaust gas cleaner for cooling and cleaning the exhaust gas.
상기 슬래그 탄산화유닛은, 상기 수화 슬래그와 상기 이산화탄소의 반응이 이루어져 탄산화 슬래그가 생성되는 제2반응기; 상기 제1반응기와 연결되어 상기 제2반응기로 상기 수화 슬래그의 이동이 이루어지는 공급라인; 및 상기 제2반응기로 상기 이산화탄소가 공급되는 이산화탄소라인;을 포함할 수 있다.The slag carbonation unit includes a second reactor in which carbonation slag is generated by reaction of the hydrated slag and the carbon dioxide; A supply line connected to the first reactor and moving the hydrated slag to the second reactor; And a carbon dioxide line through which the carbon dioxide is supplied to the second reactor.
상기 슬래그 탄산화유닛은, 상기 제2반응기로부터 발생된 증기 및 미사용 이산화탄소를 포집하는 포집기; 및 상기 포집기와 상기 반응가스라인을 연결하여 상기 포집기로부터 공급받은 상기 증기를 상기 반응가스라인으로 전달하는 증기 순환라인;을 더 포함할 수 있다.The slag carbonation unit includes a collector for collecting steam and unused carbon dioxide generated from the second reactor; And a steam circulation line connecting the collector and the reaction gas line to deliver the steam supplied from the collector to the reaction gas line.
상기 슬래그 탄산화유닛은, 상기 미사용 이산화탄소를 세정하는 이산화탄소 세정기; 및 상기 이산화탄소 세정기와 상기 이산화탄소라인을 연결하여 상기 이산화탄소 세정기로부터 공급받은 상기 미사용 이산화탄소를 상기 이산화탄소라인으로 전달하는 이산화탄소 순환라인;을 더 포함할 수 있다.The slag carbonation unit comprises: a carbon dioxide cleaner for cleaning the unused carbon dioxide; And a carbon dioxide circulation line connecting the carbon dioxide scrubber and the carbon dioxide line to deliver the unused carbon dioxide supplied from the carbon dioxide scrubber to the carbon dioxide line.
상기 슬래그 탄산화유닛은, 상기 공급라인 상에 설치되는 개폐밸브;를 더 포함하고, 상기 제2반응기는 상기 제1반응기보다 하방에 위치할 수 있다.The slag carbonation unit may further include an on-off valve installed on the supply line, and the second reactor may be located below the first reactor.
본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감방법은 용철 제조공정에서 발생된 배가스를 처리하여 이산화탄소를 제조하는 단계; 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 제조하는 단계; 상기 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 제조하는 단계; 및 상기 수화 슬래그를 상기 이산화탄소와 반응시켜 탄산화 슬래그를 제조하는 단계;를 포함한다.Carbon dioxide emission reduction method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of producing carbon dioxide by treating the exhaust gas generated in the molten iron manufacturing process; Crushing and drying the molten slag containing calcium oxide and magnesium oxide to prepare a crushed slag; Preparing the hydrated slag by hydrating the crushed slag by reaction with a reaction gas containing steam; And preparing the carbonated slag by reacting the hydrated slag with the carbon dioxide.
상기 파쇄 슬래그를 제조하는 단계는, 용철 제조공정에서 발생된 용융 슬래그를 냉각 슬래그로 변환하는 단계; 상기 냉각 슬래그를 파쇄하는 단계; 상기 파쇄 슬래그 중에서 입도 8mm 이하의 파쇄 슬래그를 선별하는 단계; 및 상기 선별된 파쇄 슬래그를 건조시키는 단계;를 포함할 수 있다.The manufacturing of the crushed slag may include converting molten slag generated in the molten iron manufacturing process into cooling slag; Crushing the cooling slag; Separating the crushed slag having a particle size of 8 mm or less from the crushed slag; And drying the selected crushed slag.
상기 파쇄 슬래그를 제조하는 단계는, 상기 파쇄 슬래그를 선별하는 단계 이후, 입도 8mm를 초과하는 파쇄 슬래그는 재차 상기 냉각 슬래그와 함께 파쇄하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The step of manufacturing the crushed slag, after the step of sorting the crushed slag, crushing slag having a particle size exceeding 8 mm may be further crushed together with the cooling slag.
상기 수화 슬래그를 제조하는 단계에서, 내부에 공간이 마련된 제1반응기에서 하기 반응식 1 및 반응식 2를 포함하는 반응이 이루어질 수 있다.In the step of preparing the hydrated slag, a reaction including the following Reaction Scheme 1 and Reaction Scheme 2 may be performed in a first reactor having a space therein.
[반응식 1] CaO + H2O = Ca(OH)2 [Scheme 1] CaO + H 2 O = Ca (OH) 2
[반응식 2] MgO + H2O = Mg(OH)2 [Scheme 2] MgO + H 2 O = Mg (OH) 2
상기 제1반응기는 유동로로 구성되며, 상기 유동로 내 가스공팁속도는 0.6 내지 0.8m/sec이고, 상기 유동로 내 상기 파쇄 슬래그의 체류시간은 50 내지 70분일 수 있다.The first reactor is composed of a flow path, the gas hole tip speed in the flow path is 0.6 to 0.8m / sec, and the residence time of the crushed slag in the flow path may be 50 to 70 minutes.
상기 제1반응기 내의 압력은 3 내지 4 기압일 수 있다.The pressure in the first reactor may be 3 to 4 atmospheres.
상기 파쇄 슬래그 내의 산화칼슘(CaO)에 대한 상기 제1반응기로 공급되는 증기(H2O)는 몰비(CaO:H2O)로, 1:4 내지 1:5일 수 있다.The steam (H 2 O) supplied to the first reactor for calcium oxide (CaO) in the crushed slag may be in a molar ratio (CaO: H 2 O), and may be 1: 4 to 1: 5.
상기 탄산화 슬래그를 제조하는 단계에서, 내부에 공간이 마련된 제2반응기에서 하기 반응식 3 및 반응식 4를 포함하는 반응이 이루어질 수 있다.In the step of preparing the carbonation slag, a reaction including the following Reaction Scheme 3 and Reaction Scheme 4 may be performed in a second reactor having a space therein.
[반응식 3] Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O[Scheme 3] Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O
[반응식 4] Mg(OH)2 + CO2 = MgCO3 + H2O[Reaction Scheme 4] Mg (OH) 2 + CO 2 = MgCO 3 + H 2 O
상기 제2반응기는 유동로로 구성되며, 상기 유동로 내 가스공팁속도는 0.6 내지 0.8m/sec이고, 상기 유동로 내 상기 수화 슬래그의 체류시간은 50 내지 70분일 수 있다.The second reactor is composed of a flow path, the gas tip velocity in the flow path is 0.6 to 0.8m / sec, and the residence time of the hydrated slag in the flow path may be 50 to 70 minutes.
상기 제2반응기 내의 압력은 3.2 내지 4.4 기압일 수 있다.The pressure in the second reactor may be 3.2 to 4.4 atmospheres.
상기 수화 슬래그 내의 산화칼슘(CaO) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 합에 대한 상기 제2반응기로 공급되는 이산화탄소(CO2)는 몰비(CaO+Ca(OH)2:CO2)로, 1:4 내지 1:5일 수 있다.Carbon dioxide (CO 2 ) supplied to the second reactor relative to the sum of calcium oxide (CaO) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) in the hydrated slag is a molar ratio (CaO + Ca (OH) 2 : CO 2 ), 1: 4 to 1: 5.
본 발명의 일 실시예에 의한 용철 제조장치는 환원철 및 탄재가 장입되어 용철을 제조하는 용융가스화로; 상기 용융가스화로에서 배출된 환원가스를 이용하여 제조한 환원철을 상기 용융가스화로로 공급하는 유동환원로; 상기 유동환원로로부터 배출된 배가스로부터 테일가스를 분리하는 가스 분리유닛; 상기 가스 분리유닛으로부터 배출된 테일가스에서 이산화탄소를 추출하여 공급하는 이산화탄소 공급유닛; 상기 용융가스화로로부터 배출된 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 공급하는 슬래그 공급유닛; 상기 파쇄 슬래그를 수화시켜 수화 슬래그를 공급하는 슬래그 수화유닛; 및 상기 수화 슬래그를 상기 이산화탄소와 반응시켜 상기 수화 슬래그를 탄산화시키는 슬래그 탄산화유닛;을 포함한다.An apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention includes a molten gasification furnace in which molten iron and carbon materials are charged to manufacture molten iron; A flow reduction furnace for supplying reduced iron produced using the reducing gas discharged from the molten gasifier to the molten gasifier; A gas separation unit separating tail gas from exhaust gas discharged from the flow reduction furnace; A carbon dioxide supply unit that extracts and supplies carbon dioxide from the tail gas discharged from the gas separation unit; A slag supply unit for crushing and drying molten slag including calcium oxide and magnesium oxide discharged from the molten gasifier to supply crushed slag; A slag hydration unit that supplies the hydrated slag by hydrating the crushed slag; And a slag carbonation unit for carbonizing the hydrated slag by reacting the hydrated slag with the carbon dioxide.
본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장치에 의하면 용철 제조공정에서 발생된 배가스로부터 이산화탄소를 슬래그와 결합시켜 대기로 배출되는 이산화탄소량을 저감시킬 수 있다.According to the carbon dioxide emission reduction apparatus according to an embodiment of the present invention, carbon dioxide emitted from the exhaust gas generated in the molten iron manufacturing process may be combined with slag to reduce the amount of carbon dioxide emitted to the atmosphere.
이에 따라 향후 철강 업계에 강력하게 부과될 것으로 예상되는 이산화탄소 배출 규제에 탄력적으로 대응할 수 있으며, 이러한 규제 하에서도 경제적인 조업이 가능하게 된다.Accordingly, it is possible to respond flexibly to the regulation of carbon dioxide emission, which is expected to be strongly imposed on the steel industry in the future, and economical operation is also possible under these regulations.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장치 및 용철 제조장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장의 이산화탄소 공급유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장치의 슬래그 공급유닛을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장치의 슬래그 수화유닛 및 슬래그 탄산화유닛을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감방법을 모사하여 블록 다이아그램(Block Diagram)으로 도시한 도면이다.1 is a view showing a carbon dioxide emission reduction apparatus and molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a carbon dioxide supply unit of the carbon dioxide emission reduction site according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a slag supply unit of the carbon dioxide emission reduction device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a slag hydration unit and a slag carbonation unit of the carbon dioxide emission reduction device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a block diagram by simulating a method for reducing carbon dioxide emissions according to an embodiment of the present invention.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second and third are used to describe various parts, components, regions, layers and / or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 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 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is only to refer to a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular forms used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” embodies a particular characteristic, region, integer, step, action, element, and / or component, and the presence or presence of another characteristic, region, integer, step, action, element, and / or component. It does not exclude addition.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.When referring to a part being "on" or "on" another part, it may be directly on or on the other part, or another part may be involved therebetween. In contrast, if one part is referred to as being “just above” another part, no other part is interposed therebetween.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Commonly used dictionary-defined terms are further interpreted as having meanings consistent with related technical documents and currently disclosed contents, and are not interpreted as ideal or very formal meanings unless defined.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.In addition, unless otherwise specified,% means weight%, and 1 ppm is 0.0001% by weight.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
이산화탄소 배출 저감장치Carbon dioxide emission reduction device
하기에서는 도 1 내지 4를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장치를 설명한다.Hereinafter, a carbon dioxide emission reduction apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감장치는 용철 제조설비에 구비되는 이산화탄소 배출 저감장치로서, 배가스로부터 분리된 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급유닛(100), 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 공급하는 슬래그 공급유닛(200), 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 공급하는 슬래그 수화유닛(300) 및 수화 슬래그를 이산화탄소와 반응시켜 수화 슬래그를 탄산화시키는 슬래그 탄산화유닛(400)을 포함한다.The carbon dioxide emission reduction device according to an embodiment of the present invention is a carbon dioxide emission reduction device provided in a molten iron manufacturing facility, and includes a carbon
도 2와 같이, 이산화탄소 공급유닛(100)은 용철 제조공정에서 발생된 배가스로부터 분리된 테일가스로부터 중량%로, 99.99%의 고농도 이산화탄소를 제조한다. 배가스는 용철 제조장치에서 분광을 분환원철로 환원시키는 유동환원로(20)로부터 발생된 가스일 수 있다. 유동환원로(20)와 배가스 배출라인을 통해 연결된 가스 분리유닛(30)에서 배가스로부터 테일가스의 분리가 이루어질 수 있다. 분리된 테일가스는 이산화탄소 공급유닛(100)으로 공급되고, 테일가스가 분리되고 남은 배가스는 용철 제조장치의 용융가스화로(10)로부터 배출된 환원가스와 합쳐져 유동환원로(20)로 재차 공급될 수 있다.As shown in FIG. 2, the carbon
구체적으로, 이산화탄소 공급유닛(100)은 용철 제조공정에서 발생된 배가스로부터 분리된 테일가스를 냉각하여 테일가스 중의 이산화탄소를 액화시키는 액화기(110), 테일가스로부터 액상의 이산화탄소를 분리하고, 잔여가스는 외부로 배출하는 기액 분리기(120), 액상의 이산화탄소를 기화시키는 기화기(130) 및 기상의 이산화탄소를 슬래그 탄산화유닛(400)으로 공급하는 이산화탄소 공급기를 포함할 수 있다.Specifically, the carbon
액화기(110)는 배가스로부터 분리된 테일가스를 냉동기를 통해 액화시킨다. 이에 따라 이산화탄소가 액화되어 액상으로 변화할 수 있다. 테일가스는 유동환원로(20)로부터 배출된 배가스에서 분리될 수 있다. 이산화탄소, 일산화탄소, 수소, 질소, 산소, 메탄 및 수분 등으로 이루어질 수 있다. 일산화탄소의 농도는 부피%로, 60 내지 70%일 수 있다. 액화기(110)를 통해, 이산화탄소가 -30℃ 이하로 냉각될 수 있다.The
기액 분리기(120)는 액화기(110)와 연결되며, 액상의 이산화탄소를 분리하고, 잔여가스는 외부로 배출할 수 있다. 잔여가스는 일산화탄소, 수소, 질소 및 산소 등으로 이루어질 수 있다.The gas-
기화기(130)는 기액 분리기(120)와 연결되며, 액상의 이산화탄소를 다시 기상의 이산화탄소로 변환시킬 수 있다. 이에 따라 부피%로, 농도 99.99% 이상의 이산화탄소를 이산화탄소 공급기를 통해 슬래그 탄산화유닛(400)으로 공급할 수 있다.The
보다 구체적으로, 이산화탄소 공급유닛(100)은 가스 분리기로부터 공급받은 테일가스 중의 수분을 제거하는 건조기(140), 수분이 제거된 테일가스를 압축하는 압축기(150), 및 압축된 테일가스를 여과하는 여과기(160) 및 여과된 테일가스로부터 외부로 배출되는 잔여가스에 열을 공급하고, 여과된 테일가스를 액화기(110)로 공급하는 제1열교환기(170)를 더 포함할 수 있다.More specifically, the carbon
건조기(140)는 가스 분리기와 연결되며, 테일가스 중의 수분을 약 5℃ 이하의 저온에서 응축하여 수분 함량을 0.01 중량% 이하로 제거할 수 있다. 압축기(150)는 건조기(140)와 연결되며, 수분이 제거된 테일가스를 20 기압 이상에서 압축할 수 있다.The
또한, 여과기(160)는 압축기(150)와 연결되며, 압축된 테일가스를 여과하여 불순물을 제거할 수 있다. 제1열교환기(170)는 여과기(160)와 액화기(110) 사이에 배치되어 여과된 테일가스를 액화기(110)로 공급할 수 있다. 또한, 잔여가스를 외부로 배출하는 기액 분리기(120)와도 연결되어 여과된 테일가스의 열이 잔여가스로 전달될 수 있다. 이에 따라 잔여가스는 25℃ 이상으로 승온되어 여타 다른 공정에 활용될 수 있다.In addition, the
보다 구체적으로, 이산화탄소 공급유닛(100)은 기액 분리기(120)로부터 공급받은 액상의 이산화탄소를 정류하는 정류기(180) 및 정류된 액상의 이산화탄소가 저장되며, 액상의 이산화탄소를 기화기(130)로 공급하는 저장기(190)를 더 포함할 수 있다.More specifically, the carbon
정류기(180)는 기액 분리기(120)와 연결되며, 기액 분리기(120)로부터 공급받은 액상의 이산화탄소의 순도를 높이기 위해 정류시킬 수 있다. 저장기(190)는 정류기(180)와 기화기(130) 사이에 배치되어 저장되어 있던 액상의 이산화탄소를 기화기(130)로 공급할 수 있다.The
도 3과 같이, 슬래그 공급유닛(200)은 용철 제조장치의 용융가스화로(10)로부터 배출된 용융 슬래그를 용융 슬래그를 파쇄 및 건조한 다음 파쇄 슬래그를 공급한다. 용융 슬래그는 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하며, 이외에도 산화철, 산화규소, 알루미나 등을 더 포함할 수 있다. 산화칼슘은 중량%로, 30 내지 40%일 수 있고, 산화마그네슘은 10 내지 20%일 수 있다.As shown in FIG. 3, the
구체적으로, 슬래그 공급유닛(200)은 용철 제조공정에서 발생된 용융 슬래그를 냉각 슬래그로 변환하여 공급하는 변환기(210), 냉각 슬래그가 저장되는 제1호퍼(220), 제1호퍼(220)로부터 공급받은 냉각 슬래그를 파쇄하는 파쇄기(230), 파쇄 슬래그 중에서 일정 입도 이하를 선별하는 분급기(240), 선별된 파쇄 슬래그를 건조시키는 슬래그 건조기(250) 및 건조된 파쇄 슬래그를 슬래그 수화유닛(300)으로 공급하는 이송라인을 포함할 수 있다.Specifically, the
변환기(210)는 용융가스화로(10)와 연결되며, 용융 슬래그를 냉각하여 냉각된 상태의 냉각 슬래그를 공급할 수 있다. 제1호퍼(220)는 변환기(210)와 연결되며, 냉각된 상태의 냉각 슬래그가 저장될 수 있다. 파쇄기(230)는 제1호퍼(220)와 연결되어 제1호퍼(220)로부터 냉각 슬래그를 공급받아 파쇄함으로써 파쇄 슬래그를 제조할 수 있다.The
또한, 분급기(240)는 파쇄기(230)와 연결되며, 파쇄기(230)로부터 파쇄 슬래그를 공급받아 입도에 따라 파쇄 슬래그를 분급할 수 있다. 구체적으로, 파쇄 슬래그의 입도가 8mm 이하인 것을 분급하고, 8mm를 초과하는 것은 재차 파쇄기(230)로 순환시켜 입도가 8mm 이하가 되도록 파쇄 시킬 수 있다. 파쇄 슬래그의 입도가 과도하게 클 경우, 반응 효율이 저하될 수 있기 때문이다.In addition, the
슬래그건조기(250)는 분급기(240)와 연결되며, 분급기(240)로부터 공급받은 선별된 파쇄 슬래그를 건조시키는 역할을 수행할 수 있다. 이송라인은 슬래그 건조기(250)와 연결되어 건조된 파쇄슬래그를 슬래그 수화유닛(300)으로 공급할 수 있다.The
도 4와 같이, 슬래그 수화유닛(300)은 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 하기의 반응식 1 및 반응식 2와 같이, 파쇄 슬래그에 포함된 산화칼슘 및 산화마그네슘을 수산화칼슘 및 수산화마그네슘으로 수화시킨다.As shown in FIG. 4, the
[반응식 1] CaO + H2O = Ca(OH)2 [Scheme 1] CaO + H 2 O = Ca (OH) 2
[반응식 2] MgO + H2O = Mg(OH)2 [Scheme 2] MgO + H 2 O = Mg (OH) 2
이와 같이, 포함된 산화칼슘 및 산화마그네슘을 수산화칼슘 및 수산화마그네슘으로 수화시켜 표면을 활성화킴으로써 이후, 슬래그 탄산화유닛(400)에서 이산화탄소와의 반응효율을 증대시킬 수 있다.As described above, by hydrating the included calcium oxide and magnesium oxide with calcium hydroxide and magnesium hydroxide to activate the surface, the reaction efficiency of the
구체적으로, 슬래그 수화유닛(300)은 파쇄 슬래그와 증기를 포함하는 반응가스의 반응이 이루어져 수화 슬래그가 생성되는 제1반응기(310), 제1반응기(310)로 파쇄 슬래그를 정량 배출하는 제2호퍼(320) 및 제1반응기(310)로 반응가스를 공급하는 반응가스라인(330)을 포함할 수 있다.Specifically, the
제1반응기(310)는 슬래그 공급유닛(200)과 연결되며, 파쇄 슬래그를 공급받아 내부 공간에서 증기를 포함하는 반응가스와의 반응이 이루어지도록 할 수 있다. 이에 따라 상기의 반응식 1 및 반응식 2를 포함하는 파쇄 슬래그의 수화반응이 진행되어 수화 슬래그가 생성될 수 있다. 제1반응기(310)는 유동로로 구성될 수 있다.The
제2호퍼(320)는 제1반응기(310) 내부와 연통되도록 연결되며, 슬래그 공급유닛(200)으로부터 이송라인을 통해 공급받은 파쇄 슬래그를 제1반응기(310)로 정량 배출할 수 있다.The
반응가스라인(330)은 제1반응기(310) 내부와 연통되도록 연결되며, 제1반응기(310) 내부로 증기를 포함하는 반응가스를 공급할 수 있다.The
보다 구체적으로, 슬래그 수화유닛(300)은 제1반응기(310)에서 배출되는 배기가스로부터 헌열을 회수하는 제2열교환기(340), 제2열교환기(340)와 반응가스라인(330)을 연통시켜 제2열교환기(340)로부터 공급받은 열을 반응가스라인(330)으로 전달하는 열 순환라인(350) 및 배기가스를 냉각 및 세정하는 배기가스 세정기(360)를 더 포함할 수 있다.More specifically, the
제2열교환기(340)는 제1반응기(310)와 연결되며, 제1반응기(310) 내부에서 파쇄 슬래그와 증기를 포함하는 반응가스의 반응 이후, 배출된 배기가스를 공급받아 배기가스에 존재하는 헌열을 회수할 수 있다. 열 순환라인(350)은 제2열교환기(340)와 반응가스라인(330)을 연결하며, 제2열교환기(340)에서 회수된 헌열을 반응가스라인(330)으로 전달하고, 반응가스라인(330)을 지나는 반응가스는 헌열을 공급받아 100℃ 이상으로 예열될 수 있다.The
이에 따라 반응가스에 포함된 증기의 응축이 방지되어 파쇄 슬래그와의 수화반응의 효율이 증대될 수 있다.Accordingly, condensation of the steam contained in the reaction gas is prevented, and the efficiency of the hydration reaction with the crushed slag can be increased.
배기가스 세정기(360)는 제2열교환기(340)와 연결되어 배기가스를 냉각시킨 다음 세정하여 배출시킬 수 있다.The
도 4와 같이, 슬래그 탄산화유닛(400)은 수화 슬래그를 탄산화시켜 하기의 반응식 3 및 반응식 4와 같이, 수화 슬래그에 포함된 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 탄산칼슘 및 탄산마그네슘으로 탄산화시킨다.As shown in FIG. 4, the
[반응식 3] Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O[Scheme 3] Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O
[반응식 4] Mg(OH)2 + CO2 = MgCO3 + H2O[Reaction Scheme 4] Mg (OH) 2 + CO 2 = MgCO 3 + H 2 O
또한, 수화 슬래그 중에 차마 수화되지 않은 산화마그네슘을 하기의 반응식 5와 같이, 탄산화시킬 수 있다.In addition, magnesium oxide which is not hydrated in the hydrated slag can be carbonized as shown in Reaction Scheme 5 below.
[반응식 5] MgO + CO2 = MgCO3 [Scheme 5] MgO + CO 2 = MgCO 3
이와 같이, 용철 제조공정에서 발생된 슬래그를 활용하여 이산화탄소를 결합시킴으로써 외부로 배출시키는 이산화탄소 배출량을 저감시킬 수 있기 때문에 이산화탄소 배출 규제에 대응하는 것이 가능하다.As described above, it is possible to respond to the regulation of carbon dioxide emission because it is possible to reduce the amount of carbon dioxide emitted to the outside by combining carbon dioxide by using slag generated in the molten iron manufacturing process.
구체적으로, 슬래그 탄산화유닛(400)은 수화 슬래그와 이산화탄소의 반응이 이루어져 탄산화 슬래그가 생성되는 제2반응기(410), 제1반응기(310)와 연결되어 제2반응기(410)로 수화 슬래그의 이동이 이루어지는 공급라인(420) 및 제2반응기(410)로 이산화탄소가 공급되는 이산화탄소라인(430)을 포함할 수 있다.Specifically, the
제2반응기(410)는 이산화탄소 공급유닛(100) 및 슬래그 수화유닛(300)과 연결되며, 이산화탄소를 공급받고, 수화 슬래그를 공급받아 내부 공간에서 이산화탄소와 수화 슬래그의 반응이 이루어지도록 할 수 있다. 이에 따라 상기의 반응식 3 내지 반응식 5를 포함하는 수화 슬래그의 탄산화반응이 진행되어 탄산화 슬래그가 생성될 수 있다. 제2반응기(410)는 유동로로 구성될 수 있다.The
공급라인(420)은 슬래그 수화유닛(300)의 제1반응기(310)와 제2반응기(410)를 연통시키도록 연결하여 제1반응기(310)로부터 생성된 수화 슬래그를 제2반응기(410)로 이동시킬 수 있다.The
이산화탄소라인(430)은 이산화탄소 공급유닛(100)의 이산화탄소 공급기와 제2반응기(410)를 연통시키도록 연결하여 이산화탄소 공급유닛(100)으로부터 생성된 고농도의 이산화탄소를 제2반응기(410)로 공급할 수 있다.The
보다 구체적으로, 슬래그 탄산화유닛(400)은 공급라인(420) 상에 설치되는 개폐밸브를 더 포함하고, 제2반응기(410)는 제1반응기(310)보다 하방에 위치할 수 있다.More specifically, the
개폐밸브를 통해, 수화 슬래그의 공급량 조절이 가능하며, 제2반응기(410)를 제1반응기(310)보다 하방에 위치시킴으로써 수화 슬래그 자중에 의한 원활한 이송이 가능하도록 할 수 있다.Through the on-off valve, it is possible to adjust the supply amount of the hydrated slag, and by positioning the
보다 구체적으로, 슬래그 탄산화유닛(400)은 제2반응기(410)로부터 발생된 증기 및 미사용 이산화탄소를 포집하는 포집기(440), 포집기(440)와 반응가스라인(330)을 연결하여 포집기(440)로부터 공급받은 증기를 반응가스라인(330)으로 전달하는 증기 순환라인(450)을 더 포함할 수 있다.More specifically, the
포집기(440)는 제2반응기(410)와 연결되며, 제2반응기(410) 내부에서 이산화탄소와 수화 슬래그의 반응 이후, 배출된 증기 및 미사용 이산화탄소를 포집할 수 있다. 증기 순환라인(450)은 포집기(440)와 슬래그 수화유닛(300)의 반응가스라인(330)을 연통시켜 포집기(440)로부터 공급받은 증기를 반응가스라인(330)에 전달함으로써 증기의 재사용이 가능하도록 할 수 있다.The
보다 구체적으로, 슬래그 탄산화유닛(400)은 미사용 이산화탄소를 세정하는 이산화탄소 세정기(460) 및 이산화탄소 세정기(460)와 이산화탄소라인(430)을 연결하여 이산화탄소 세정기(460)로부터 공급받은 상기 미사용 이산화탄소를 이산화탄소라인(430)으로 전달하는 이산화탄소 순환라인(470)을 더 포함할 수 있다.More specifically, the
이산화탄소 세정기(460)는 포집기(440)와 연결되며, 포집기(440)로부터 공급받은 미사용 이산화탄소를 세정할 수 있다. 이산화탄소 순환라인(470)은 이산화탄소 세정기(460)와 이산화탄소라인(430)을 연통시켜 포집한 미사용 이산화탄소를 이산화탄소라인(430)을 통해 제2반응기(410)로 공급되도록 하여 미사용 이산화탄소의 재사용이 가능하도록 할 수 있다.The
이산화탄소 배출 CO2 emissions 저감방법Reduction method
본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감방법은 용철 제조공정에서 발생된 배가스를 처리하여 이산화탄소를 제조하는 단계, 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 제조하는 단계, 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 제조하는 단계 및 수화 슬래그를 이산화탄소와 반응시켜 탄산화 슬래그를 제조하는 단계를 포함한다.The method for reducing carbon dioxide emission according to an embodiment of the present invention is a step of preparing carbon dioxide by treating flue gas generated in a molten iron manufacturing process, and crushing and drying molten slag containing calcium oxide and magnesium oxide to produce crushed slag , Hydrating the crushed slag by reaction with a reaction gas containing steam to produce hydrated slag, and reacting the hydrated slag with carbon dioxide to produce carbonated slag.
먼저, 이산화탄소를 제조하는 단계에서는 용철 제조공정에서 발생된 배가스를 처리하여 이산화탄소를 제조한다. 구체적으로, 유동환원로에서 분광을 분환원철로 환원시키는 과정에서 배가스가 배출될 수 있으며, 배가스로부터 분리된 테일가스를 액화시켜 액상의 이산화탄소를 추출하고, 이를 다시 기화시켜 고농도의 이산화탄소를 제조할 수 있다.First, in the step of manufacturing carbon dioxide, carbon dioxide is produced by treating flue gas generated in the molten iron manufacturing process. Specifically, flue gas may be discharged in the process of reducing the spectroscopy to reduced iron in a flow reduction furnace, and liquefied tail gas separated from the flue gas to extract liquid carbon dioxide and vaporize it again to produce high concentration of carbon dioxide. have.
다음으로, 파쇄 슬래그를 제조하는 단계에서는 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 제조한다.Next, in the step of manufacturing the crushed slag, the crushed slag is prepared by crushing and drying the molten slag containing calcium oxide and magnesium oxide.
구체적으로, 파쇄 슬래그를 제조하는 단계는 용철 제조공정에서 발생된 용융 슬래그를 냉각 슬래그로 변환하는 단계, 냉각 슬래그를 파쇄하는 단계, 파쇄 슬래그 중에서 입도 8mm 이하의 파쇄 슬래그를 선별하는 단계 및 선별된 파쇄 슬래그를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the step of manufacturing the crushed slag includes the steps of converting molten slag generated in the molten iron manufacturing process into cooling slag, crushing the cooling slag, selecting a crushed slag having a particle size of 8 mm or less among the crushed slag, and selected crushing And drying the slag.
보다 구체적으로, 파쇄 슬래그를 제조하는 단계는 파쇄 슬래그를 선별하는 단계 이후, 입도 8mm를 초과하는 파쇄 슬래그는 재차 상냉각 슬래그와 함께 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 파쇄 슬래그의 입도가 과도하게 클 경우, 반응 효율이 저하될 수 있기 때문이다.More specifically, the step of preparing the crushed slag may further include a step of crushing the crushed slag having a particle size exceeding 8 mm again with the phase-cooled slag after selecting the crushed slag. This is because if the particle size of the crushed slag is excessively large, the reaction efficiency may decrease.
다음으로, 수화 슬래그를 제조하는 단계에서는 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 파쇄 슬래그에 포함된 산화칼슘 및 산화마그네슘을 수산화칼슘 및 수산화마그네슘으로 수화시킨다. 수화 슬래그를 제조하는 단계에서, 내부에 공간이 마련된 제1반응기에서 상기의 반응식 1 및 반응식 2를 포함하는 반응이 이루어질 수 있다.Next, in the step of preparing the hydrated slag, the crushed slag is hydrated by reaction with a reaction gas containing steam to hydrate the calcium oxide and magnesium oxide contained in the crushed slag with calcium hydroxide and magnesium hydroxide. In the step of preparing the hydrated slag, a reaction including Reaction Scheme 1 and Reaction Scheme 2 may be performed in a first reactor having a space therein.
한편, 제1반응기는 유동로로 구성되며, 유동로 내 가스공팁속도는 0.6 내지 0.8m/sec이고, 유동로 내 파쇄 슬래그의 체류시간은 50 내지 70분일 수 있다.On the other hand, the first reactor is composed of a flow path, the gas tip velocity in the flow path is 0.6 to 0.8 m / sec, and the residence time of the crushed slag in the flow path may be 50 to 70 minutes.
유동로 내 가스공팁속도를 상기의 범위로 제어함에 따라 파쇄 슬래그의 비산을 최소화하면서 균일하게 유동이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 또한, 유동로 내 파쇄 슬래그의 체류시간은 파쇄 슬래그의 수화반응 시간을 고려한 것이다.By controlling the gas ball tip speed in the flow path within the above range, it is possible to uniformly flow while minimizing scattering of the crushed slag. In addition, the residence time of the crushed slag in the flow path is taken into account the hydration reaction time of the crushed slag.
제1반응기 내의 압력은 3 내지 4 기압으로 유지함으로써 파쇄 슬래그의 수화반응이 더 효율적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.By maintaining the pressure in the first reactor at 3 to 4 atmospheres, it is possible to make the hydration reaction of the crushed slag more efficient.
파쇄 슬래그 내의 산화칼슘(CaO)에 대한 제1반응기로 공급되는 증기(H2O)는 몰비(CaO:H2O)로, 1:4 내지 1:5일 수 있다. 이에 따라 반응효율을 증대시킬 수 있으며, 수화반응에 의한 발열에 의해 제1발열기가 과열되는 것을 방지할 수 있다.The steam (H 2 O) supplied to the first reactor for calcium oxide (CaO) in the crushed slag may be 1: 4 to 1: 5 in a molar ratio (CaO: H 2 O). Accordingly, the reaction efficiency can be increased, and it is possible to prevent overheating of the first heater by heat generated by the hydration reaction.
다음으로, 탄산화 슬래그를 제조하는 단계에서는 수화 슬래그를 탄산화시켜 수화 슬래그에 포함된 수산화칼슘 및 수산화마그네슘을 탄산칼슘 및 탄산마그네슘으로 탄산화시킨다. 탄산화 슬래그를 제조하는 단계에서, 내부에 공간이 마련된 제2반응기에서 상기의 반응식 3 및 반응식 4를 포함하는 반응이 이루어질 수 있다.Next, in the step of preparing the carbonated slag, the hydrated slag is carbonized to carbonate the calcium hydroxide and magnesium hydroxide contained in the hydrated slag with calcium carbonate and magnesium carbonate. In the step of preparing the carbonized slag, a reaction including the above Reaction Scheme 3 and Reaction Scheme 4 may be performed in a second reactor having a space therein.
한편, 제2반응기는 유동로로 구성되며, 유동로 내 가스공팁속도는 0.6 내지 0.8m/sec이고, 유동로 내 수화 슬래그의 체류시간은 50 내지 70분일 수 있다.On the other hand, the second reactor is composed of a flow path, the gas tip velocity in the flow path is 0.6 to 0.8 m / sec, and the residence time of the hydrated slag in the flow path may be 50 to 70 minutes.
유동로 내 가스공팁속도를 상기의 범위로 제어함에 따라 수화 슬래그의 비산을 최소화하면서 균일하게 유동이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 또한, 유동로 내 수화 슬래그의 체류시간은 수화 슬래그의 탄산화반응 시간을 고려한 것이다.By controlling the gas ball tip speed in the flow path within the above range, it is possible to uniformly flow while minimizing scattering of the hydrated slag. In addition, the residence time of the hydrated slag in the flow path is taken into consideration of the carbonation reaction time of the hydrated slag.
제2반응기 내의 압력은 3.2 내지 4.4 기압으로 유지함으로써 수화 슬래그의 탄산화반응이 더 효율적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 제1반응기 내의 압력보다 0.2 내지 0.4 기압 높게 유지하여 제1반응기로부터 수화 슬래그가 제2반응기로 원활하게 이동될 수 있도록 할 수 있다.By maintaining the pressure in the second reactor at 3.2 to 4.4 atmospheres, the carbonization reaction of the hydrated slag can be achieved more efficiently, and the hydrated slag is removed from the first reactor by maintaining 0.2 to 0.4 atmospheres higher than the pressure in the first reactor. It can be smoothly moved to the two reactors.
구체적으로, 제2 반응기 압력을 높게 유지하는 것은 제1반응기와 연결되는 스탠드파이프(stand pipe)를 통해 일정량의 가스가 제2반응기에서 제1반응기로 상향 흐름이 형성되도록 하여 제1반응기에서 제2반응기로 하향하는 수화슬래그를 에어레이션(aeration)시킴으로서 스탠드파이프 내 수화슬래그 흐름을 원활하게 할 수 있다.Specifically, maintaining the second reactor pressure high is such that a certain amount of gas is formed in an upward flow from the second reactor to the first reactor through a stand pipe connected to the first reactor, so that the second reactor is the second. Aeration of the hydrated slag downward to the reactor can facilitate the flow of hydrated slag in the standpipe.
수화 슬래그 내의 산화칼슘(CaO) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 합에 대한 제2반응기로 공급되는 이산화탄소(CO2)는 몰비(CaO+Ca(OH)2:CO2)로, 1:4 내지 1:5일 수 있다. 이에 따라 반응효율을 증대시킬 수 있으며, 탄산화반응에 의한 발열에 의해 제2발열기가 과열되는 것을 방지할 수 있다.Carbon dioxide (CO 2 ) supplied to the second reactor relative to the sum of calcium oxide (CaO) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) in the hydrated slag is in a molar ratio (CaO + Ca (OH) 2 : CO 2 ), 1: 4 to 1: 5. Accordingly, the reaction efficiency can be increased, and it is possible to prevent the second heater from being overheated by heat generated by the carbonation reaction.
용철 제조장치Molten iron manufacturing equipment
하기에서는 도 1을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 의한 용철 제조장치를 설명한다.Hereinafter, an apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
본 발명의 일 실시예에 의한 용철 제조장치는 환원철 및 탄재가 장입되어 용철을 제조하는 용융가스화로(10), 용융가스화로(10)에서 배출된 환원가스를 이용하여 제조한 환원철을 용융가스화로(10)로 공급하는 유동환원로(20), 유동환원로(20)로부터 배출된 배가스로부터 테일가스를 분리하는 가스 분리유닛(30), 가스 분리유닛(30)으로부터 배출된 테일가스에서 이산화탄소를 추출하여 공급하는 이산화탄소 공급유닛(100), 용융가스화로(10)로부터 배출된 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 공급하는 슬래그 공급유닛(200), 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 공급하는 슬래그 수화유닛(300) 및 수화 슬래그를 이산화탄소와 반응시켜 수화 슬래그를 탄산화시키는 슬래그 탄산화유닛(400)을 포함한다.The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention is a molten gasification furnace using a reducing gas discharged from a molten gasifier (10), a molten gasifier (10) to manufacture molten iron by loading reduced iron and carbon materials into a molten gasifier (10) the
용융가스화로(10)에서는 내부로 장입된 환원철 및 탄재를 이용하여 용철을 제조한다. 유동환원로(20)에서는 용융가스화로(10)에서 배출된 환원가스를 공급받아 분광을 분환원철로 환원시키며, 이 과정에서 배가스가 발생된다. 환원가스가 이동하는 환원가스라인(11)은 용융가스화로(10)와 유동환원로(20)를 연결할 수 있다. 환원가스라인(11) 상에는 고온싸이클론(12)이 배치되어 환원가스로부터 더스트를 분리할 수 있다. 분리된 더스트는 다시 용융가스화로(10)로 공급될 수 있다.In the
고온싸이클론(12)을 통과한 환원가스 일부는 습식 집진기(13)를 통하여 집진된 후, 외기 배출라인(40)으로 배출될 수 있다. 이에 따라 용융가스화로(10)의 압력을 조절할 수 있다. 또한 습식 집진기(13)를 거친 환원가스 일부는 재차 용융가스화로(10)로 공급되어 용융가스화로(10)의 온도를 조절할 수 있다Part of the reducing gas that has passed through the high temperature cyclone 12 is collected through the
가스 분리유닛(30)은 유동환원로(20)와 연결되어 배가스로부터 이산화탄소가 포함된 테일가스를 분리한다. 배가스가 이동하는 배가스라인(21)은 유동환원로(20)와 가스 분리유닛(30)을 열결할 수 있다. 배가스라인(21) 상에는 집진기(22)가 설치되어 유동환원로(20)에서 배출된 배가스를 집진할 수 있다. 배가스라인은 분기되어 외기 배출라인(40)으로 연결될 수 있다.The
가스 분리유닛(30)을 통해, 분리한 테일가스는 이산화탄소 공급유닛(100)으로 공급하고, 테일가스가 분리된 배가스는 환원가스라인으로 이동되어 환원가스와 함께 합쳐진 후, 유동환원로(20)로 공급될 수 있다.Through the
이외, 이산화탄소 공급유닛(100), 슬래그 공급유닛(200), 슬래그 수화유닛(300) 및 슬래그 탄산화유닛(400)에 대한 설명은 상기의 이산화탄소 배출 저감장치의 설명으로 대신하기로 한다.In addition, the description of the carbon
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. However, the following examples are only specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example
유동환원로에서 배출된 배가스로부터 가스 분리기를 이용하여 분리한 테일가스의 조성은 하기의 표 1과 같았다.The composition of the tail gas separated using the gas separator from the exhaust gas discharged from the flow reduction furnace is shown in Table 1 below.
상기 조성을 갖는 테일가스를 5℃ 이하로 냉각하여 수분을 0.1% 이하로 수분을 제거한 다음, 약 20 기압으로 압축하고, 여과를 통해 미세입자들을 제거한 후, -30℃ 이하로 냉각시켰다.The tail gas having the above composition was cooled to 5 ° C. or less to remove moisture to 0.1% or less, and then compressed to about 20 atmospheres, and the fine particles were removed through filtration, and then cooled to −30 ° C. or less.
이를 통해 제조된 액상의 이산화탄소만을 분리하여 다시 기화시킴으로써 부피%로, 농도 99.99% 이상의 이산화탄소를 제조하였다.By separating only the liquid carbon dioxide prepared through this and vaporizing it again, carbon dioxide was produced at a concentration of 99.99% or more by volume.
한편, 용융가스화로에서 배출된 용융 슬래그의 조성은 하기의 표 2와 같았다.On the other hand, the composition of the molten slag discharged from the melt gasifier is shown in Table 2 below.
상기 조성을 갖는 용융 슬래그를 냉각시키고, 입도 8mm 이하로 파쇄하였다. 입도가 8mm를 초과하는 파쇄 슬래그는 재차 파쇄기로 공급하여 입도가 8mm 이하가 되도록 파쇄하여 파쇄 슬래그를 제조하였다.The molten slag having the above composition was cooled and crushed to a particle size of 8 mm or less. The crushing slag having a particle size exceeding 8 mm was again supplied to the crushing machine to crush it so that the particle size was 8 mm or less to prepare a crushing slag.
파쇄 슬래그를 유동로 형태의 제1반응기로 공급하였고, 제1반응기 내부로 공기와 증기를 포함하는 반응가스를 공급하여 반응시켰다. 이때, 유동로 내 가스공팁속도는 약 0.7m/sec이었고, 유동로 내 파쇄 슬래그의 체류시간은 60분 정도였다. 유동로 내의 압력은 약 3.5 기압이었다.The crushed slag was supplied to the first reactor in the form of a flow path, and reacted by supplying a reaction gas containing air and steam into the first reactor. At this time, the gas hole tip speed in the flow path was about 0.7 m / sec, and the residence time of the crushed slag in the flow path was about 60 minutes. The pressure in the flow path was about 3.5 atmospheres.
이와 같이 제조된 수화 슬래그를 유동로 형태의 제2반응기로 공급하였고, 농도 99.99% 이상의 이산화탄소를 제2반응기로 공급하여 반응시켰다. 이때, 유동로 내 가스공팁속도는 약 0.7m/sec이었고, 유동로 내 파쇄 슬래그의 체류시간은 60분 정도였다. 유동로 내의 압력은 약 3.2 기압으로 제1반응기보다 약 0.3 기압 낮도록 제어하였다.The hydrated slag thus prepared was supplied to a second reactor in the form of a flow path, and carbon dioxide having a concentration of 99.99% or more was supplied to the second reactor to react. At this time, the gas hole tip speed in the flow path was about 0.7 m / sec, and the residence time of the crushed slag in the flow path was about 60 minutes. The pressure in the flow path was controlled to be about 0.3 atmospheres lower than the first reactor at about 3.2 atmospheres.
도 5와 같이, 상기와 같은 공정을 거쳐 시간당 20톤(ton)의 파쇄 슬래그를 사용하여 약 6톤(ton)의 이산화탄소를 고화시킬 수 있었다. 이는 테일가스에 포함된 전체 이산화탄소 중 약 20%에 해당하는 양이며, 용철 제조공정에서 발생되는 전체 이산화탄소 중 약 10%에 해당하는 양이다.As shown in FIG. 5, after the above-described process, about 6 tons (tons) of carbon dioxide could be solidified using 20 tons per hour of crushed slag. This is an amount corresponding to about 20% of the total carbon dioxide contained in the tail gas, and an amount corresponding to about 10% of the total carbon dioxide generated in the molten iron manufacturing process.
본 발명은 상기 구현예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments and / or embodiments, but may be manufactured in various different forms, and those skilled in the art to which the present invention pertains may change the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it may be practiced in other specific forms without. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments and / or embodiments are illustrative in all respects and not restrictive.
10: 용융가스화로 11: 환원가스라인
12: 고온싸이클론 13: 습식 집진기
20: 유동환원로 21: 배가스라인
22: 집진기 30: 가스 분리유닛
40: 외기 배출라인
100: 이산화탄소 공급유닛 110: 액화기
120: 기액 분리기 130: 기화기
140: 건조기 150: 압축기
160: 여과기 170: 제1열교환기
180: 정류기 190: 저장기
200: 슬래그 공급유닛 210: 변환기
220: 제1호퍼 230: 파쇄기
240: 분급기 250: 슬래그 건조기
300: 슬래그 수화유닛 310: 제1반응기
320: 제2호퍼 330: 반응가스라인
340: 제2열교환기 350: 열 순환라인
360: 배기가스 세정기 400: 슬래그 탄산화유닛
410: 제2반응기 420: 공급라인
430: 이산화탄소라인 440: 포집기
450: 증기 순환라인 460: 이산화탄소 세정기
470: 이산화탄소 순환라인10: molten gas furnace 11: reducing gas line
12: high temperature cyclone 13: wet dust collector
20: flow reduction path 21: flue gas line
22: dust collector 30: gas separation unit
40: outside air discharge line
100: carbon dioxide supply unit 110: liquefier
120: gas-liquid separator 130: vaporizer
140: dryer 150: compressor
160: filter 170: first heat exchanger
180: rectifier 190: storage
200: slag supply unit 210: converter
220: first hopper 230: crusher
240: classifier 250: slag dryer
300: slag hydration unit 310: first reactor
320: second hopper 330: reaction gas line
340: second heat exchanger 350: heat circulation line
360: exhaust gas scrubber 400: slag carbonation unit
410: second reactor 420: supply line
430: carbon dioxide line 440: collector
450: steam circulation line 460: carbon dioxide scrubber
470: carbon dioxide circulation line
Claims (23)
산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 공급하는 슬래그 공급유닛;
상기 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 공급하는 슬래그 수화유닛; 및
상기 수화 슬래그를 상기 이산화탄소와 반응시켜 상기 수화 슬래그를 탄산화시키는 슬래그 탄산화유닛;을 포함하고,
상기 이산화탄소 공급유닛은,
상기 배가스로부터 분리된 테일가스를 냉각하여 상기 테일가스 중의 이산화탄소를 액화시키는 액화기;
상기 테일가스로부터 액상의 이산화탄소를 분리하고, 잔여가스는 외부로 배출하는 기액 분리기;
액상의 이산화탄소를 기화시키는 기화기; 및
기상의 이산화탄소를 상기 슬래그 탄산화유닛으로 공급하는 이산화탄소 공급기;를 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.A carbon dioxide supply unit that supplies carbon dioxide by treating flue gas generated in the molten iron manufacturing process;
A slag supply unit for crushing and drying molten slag containing calcium oxide and magnesium oxide to supply the crushed slag;
A slag hydration unit for hydrating the crushed slag by reaction with a reaction gas containing steam to supply hydrated slag; And
Includes; a slag carbonation unit for carbonizing the hydrated slag by reacting the hydrated slag with the carbon dioxide,
The carbon dioxide supply unit,
A liquefier that liquefies carbon dioxide in the tail gas by cooling the tail gas separated from the exhaust gas;
A gas-liquid separator for separating liquid carbon dioxide from the tail gas and discharging residual gas to the outside;
A vaporizer for vaporizing liquid carbon dioxide; And
Carbon dioxide emission reduction device comprising a; carbon dioxide supply to supply carbon dioxide in the gas phase to the slag carbonation unit.
상기 이산화탄소 공급유닛은,
상기 배가스로부터 상기 테일가스를 분리하는 가스 분리기,
상기 가스 분리기로부터 공급받은 상기 테일가스 중의 수분을 제거하는 건조기;
상기 수분이 제거된 테일가스를 압축하는 압축기; 및
상기 압축된 테일가스를 여과하는 여과기; 및
상기 여과된 테일가스로부터 상기 외부로 배출되는 잔여가스로 열을 공급하고, 상기 여과된 테일가스를 상기 액화기로 공급하는 제1열교환기;를 더 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.According to claim 1,
The carbon dioxide supply unit,
A gas separator separating the tail gas from the exhaust gas,
A dryer that removes moisture in the tail gas supplied from the gas separator;
A compressor for compressing the tail gas from which the moisture has been removed; And
A filter for filtering the compressed tail gas; And
And a first heat exchanger for supplying heat from the filtered tail gas to the residual gas discharged to the outside, and supplying the filtered tail gas to the liquefier.
상기 이산화탄소 공급유닛은,
상기 기액 분리기로부터 공급받은 액상의 이산화탄소를 정류하는 정류기; 및
상기 정류된 액상의 이산화탄소가 저장되며, 액상의 이산화탄소를 상기 기화기로 공급하는 저장기;를 더 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.According to claim 1,
The carbon dioxide supply unit,
A rectifier for rectifying the liquid carbon dioxide supplied from the gas-liquid separator; And
The rectified liquid carbon dioxide is stored, a reservoir for supplying the liquid carbon dioxide to the vaporizer; further comprising a carbon dioxide emission reduction device.
상기 슬래그 공급유닛은,
용철 제조공정에서 발생된 용융 슬래그를 냉각 슬래그로 변환하여 공급하는 변환기;
상기 냉각 슬래그가 저장되는 제1호퍼;
상기 제1호퍼로부터 공급받은 냉각 슬래그를 파쇄하는 파쇄기;
상기 파쇄 슬래그 중에서 일정 입도 이하의 파쇄 슬래그를 선별하는 분급기;
상기 선별된 파쇄 슬래그를 건조시키는 슬래그 건조기; 및
상기 건조된 파쇄 슬래그를 상기 슬래그 수화유닛으로 공급하는 이송라인;을 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.According to claim 1,
The slag supply unit,
A converter for converting and supplying molten slag generated in the molten iron manufacturing process to cooling slag;
A first hopper in which the cooling slag is stored;
A crusher for crushing the cooling slag supplied from the first hopper;
A classifier for sorting the crushed slag having a certain particle size or less from the crushed slag;
A slag dryer for drying the selected crushed slag; And
A carbon dioxide emission reduction device comprising; a transfer line for supplying the dried crushed slag to the slag hydration unit.
상기 슬래그 수화유닛은,
상기 파쇄 슬래그와 상기 반응가스의 반응이 이루어져 수화 슬래그가 생성되는 제1반응기;
상기 제1반응기로 상기 파쇄 슬래그를 정량 배출하는 제2호퍼;
상기 제1반응기로 상기 반응가스를 공급하는 반응가스라인;을 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.According to claim 1,
The slag hydration unit,
A first reactor in which hydrated slag is generated by reaction of the crushed slag and the reaction gas;
A second hopper for quantitatively discharging the crushed slag into the first reactor;
Carbon dioxide emission reduction apparatus comprising a; reaction gas line for supplying the reaction gas to the first reactor.
상기 슬래그 수화유닛은,
상기 제1반응기에서 배출되는 배기가스로부터 헌열을 회수하는 제2열교환기;
상기 제2열교환기와 상기 반응가스라인을 연통시켜 상기 제2열교환기로부터 공급받은 열을 상기 반응가스라인으로 전달하는 열 순환라인; 및
상기 배기가스를 냉각 및 세정하는 배기가스 세정기;를 더 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.The method of claim 6,
The slag hydration unit,
A second heat exchanger that recovers waste heat from exhaust gas discharged from the first reactor;
A heat circulation line communicating the second heat exchanger with the reaction gas line to transfer heat supplied from the second heat exchanger to the reaction gas line; And
And an exhaust gas scrubber for cooling and cleaning the exhaust gas.
상기 슬래그 탄산화유닛은,
상기 수화 슬래그와 상기 이산화탄소의 반응이 이루어져 탄산화 슬래그가 생성되는 제2반응기;
상기 제1반응기와 연결되어 상기 제2반응기로 상기 수화 슬래그의 이동이 이루어지는 공급라인; 및
상기 제2반응기로 상기 이산화탄소가 공급되는 이산화탄소라인;을 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.The method of claim 6,
The slag carbonation unit,
A second reactor in which carbonation slag is produced by reaction of the hydrated slag and the carbon dioxide;
A supply line connected to the first reactor and moving the hydrated slag to the second reactor; And
Carbon dioxide emission reduction device comprising a; carbon dioxide line is supplied to the second reactor.
상기 슬래그 탄산화유닛은,
상기 제2반응기로부터 발생된 증기 및 미사용 이산화탄소를 포집하는 포집기; 및
상기 포집기와 상기 반응가스라인을 연결하여 상기 포집기로부터 공급받은 상기 증기를 상기 반응가스라인으로 전달하는 증기 순환라인;을 더 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.The method of claim 8,
The slag carbonation unit,
A collector for collecting steam and unused carbon dioxide generated from the second reactor; And
The carbon dioxide emission reduction apparatus further comprising; a steam circulation line connecting the collector and the reaction gas line to deliver the steam supplied from the collector to the reaction gas line.
상기 슬래그 탄산화유닛은,
상기 미사용 이산화탄소를 세정하는 이산화탄소 세정기; 및
상기 이산화탄소 세정기와 상기 이산화탄소라인을 연결하여 상기 이산화탄소 세정기로부터 공급받은 상기 미사용 이산화탄소를 상기 이산화탄소라인으로 전달하는 이산화탄소 순환라인;을 더 포함하는 이산화탄소 배출 저감장치.The method of claim 9,
The slag carbonation unit,
A carbon dioxide cleaner that cleans the unused carbon dioxide; And
And a carbon dioxide circulation line connecting the carbon dioxide scrubber and the carbon dioxide line to deliver the unused carbon dioxide supplied from the carbon dioxide scrubber to the carbon dioxide line.
상기 슬래그 탄산화유닛은,
상기 공급라인 상에 설치되는 개폐밸브;를 더 포함하고,
상기 제2반응기는 상기 제1반응기보다 하방에 위치하는 이산화탄소 배출 저감장치.The method of claim 8,
The slag carbonation unit,
Further comprising; an on-off valve installed on the supply line,
The second reactor is a carbon dioxide emission reduction device located below the first reactor.
산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 제조하는 단계;
상기 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 제조하는 단계; 및
상기 수화 슬래그를 상기 이산화탄소와 반응시켜 탄산화 슬래그를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 수화 슬래그를 제조하는 단계에서,
내부에 공간이 마련된 제1반응기에서 하기 반응식 1 및 반응식 2를 포함하는 반응이 이루어지는 이산화탄소 배출 저감방법.
[반응식 1] CaO + H2O = Ca(OH)2
[반응식 2] MgO + H2O = Mg(OH)2 Producing carbon dioxide by treating flue gas generated in the molten iron manufacturing process;
Crushing and drying the molten slag containing calcium oxide and magnesium oxide to prepare a crushed slag;
Preparing the hydrated slag by hydrating the crushed slag by reaction with a reaction gas containing steam; And
Including the step of preparing the carbonated slag by reacting the hydrated slag with the carbon dioxide,
In the step of preparing the hydrated slag,
A method for reducing carbon dioxide emission in which a reaction including the following Reaction Schemes 1 and 2 is performed in a first reactor having space therein.
[Scheme 1] CaO + H 2 O = Ca (OH) 2
[Scheme 2] MgO + H 2 O = Mg (OH) 2
상기 파쇄 슬래그를 제조하는 단계는,
용철 제조공정에서 발생된 용융 슬래그를 냉각 슬래그로 변환하는 단계;
상기 냉각 슬래그를 파쇄하는 단계;
상기 파쇄 슬래그 중에서 입도 8mm 이하의 파쇄 슬래그를 선별하는 단계; 및
상기 선별된 파쇄 슬래그를 건조시키는 단계;를 포함하는 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 12,
The step of manufacturing the crushed slag,
Converting molten slag generated in the molten iron manufacturing process into cooling slag;
Crushing the cooling slag;
Separating the crushed slag having a particle size of 8 mm or less from the crushed slag; And
Drying the selected crushed slag; CO2 emission reduction method comprising a.
상기 파쇄 슬래그를 제조하는 단계는,
상기 파쇄 슬래그를 선별하는 단계 이후, 입도 8mm를 초과하는 파쇄 슬래그는 재차 상기 냉각 슬래그와 함께 파쇄하는 단계;를 더 포함하는 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 13,
The step of manufacturing the crushed slag,
After the step of sorting the crushing slag, crushing slag having a particle size of more than 8mm is crushed again with the cooling slag; further comprising a carbon dioxide emission reduction method.
상기 제1반응기는 유동로로 구성되며, 상기 유동로 내 가스공팁속도는 0.6 내지 0.8m/sec이고, 상기 유동로 내 상기 파쇄 슬래그의 체류시간은 50 내지 70분인 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 12,
The first reactor is composed of a flow path, the gas hole tip speed in the flow path is 0.6 to 0.8m / sec, and the residence time of the crushed slag in the flow path is 50 to 70 minutes.
상기 제1반응기 내의 압력은 3 내지 4 기압인 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 12,
The pressure in the first reactor is 3 to 4 atmospheres CO2 emission reduction method.
상기 파쇄 슬래그 내의 산화칼슘(CaO)에 대한 상기 제1반응기로 공급되는 증기(H2O)는 몰비(CaO:H2O)로, 1:4 내지 1:5인 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 12,
Steam (H 2 O) supplied to the first reactor for the calcium oxide (CaO) in the crushed slag in a molar ratio (CaO: H 2 O), 1: 4 to 1: 5 carbon dioxide emission reduction method.
상기 탄산화 슬래그를 제조하는 단계에서,
내부에 공간이 마련된 제2반응기에서 하기 반응식 3 및 반응식 4를 포함하는 반응이 이루어지는 이산화탄소 배출 저감방법.
[반응식 3] Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
[반응식 4] Mg(OH)2 + CO2 = MgCO3 + H2OThe method of claim 12,
In the step of preparing the carbonation slag,
A method for reducing carbon dioxide emissions in which a reaction including the following Reaction Schemes 3 and 4 is performed in a second reactor having a space therein.
[Scheme 3] Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O
[Reaction Scheme 4] Mg (OH) 2 + CO 2 = MgCO 3 + H 2 O
상기 제2반응기는 유동로로 구성되며, 상기 유동로 내 가스공팁속도는 0.6 내지 0.8m/sec이고, 상기 유동로 내 상기 수화 슬래그의 체류시간은 50 내지 70분인 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 19,
The second reactor is composed of a flow path, the gas hole tip speed in the flow path is 0.6 to 0.8m / sec, and the residence time of the hydration slag in the flow path is 50 to 70 minutes.
상기 제2반응기 내의 압력은 3.2 내지 4.4 기압인 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 19,
The pressure in the second reactor is 3.2 to 4.4 atmospheres of carbon dioxide emission reduction method.
상기 수화 슬래그 내의 산화칼슘(CaO) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 합에 대한 상기 제2반응기로 공급되는 이산화탄소(CO2)는 몰비(CaO+Ca(OH)2:CO2)로, 1:4 내지 1:5인 이산화탄소 배출 저감방법.The method of claim 19,
Carbon dioxide (CO 2 ) supplied to the second reactor relative to the sum of calcium oxide (CaO) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) in the hydrated slag is a molar ratio (CaO + Ca (OH) 2 : CO 2 ), A method for reducing carbon dioxide emissions of 1: 4 to 1: 5.
상기 용융가스화로에서 배출된 환원가스를 이용하여 제조한 환원철을 상기 용융가스화로로 공급하는 유동환원로;
상기 유동환원로로부터 배출된 배가스로부터 테일가스를 분리하는 가스 분리유닛;
상기 가스 분리유닛으로부터 배출된 테일가스에서 이산화탄소를 추출하여 공급하는 이산화탄소 공급유닛;
상기 용융가스화로로부터 배출된 산화칼슘 및 산화마그네슘을 포함하는 용융 슬래그를 파쇄 및 건조하여 파쇄 슬래그를 공급하는 슬래그 공급유닛;
상기 파쇄 슬래그를 증기를 포함하는 반응가스와의 반응으로 수화시켜 수화 슬래그를 공급하는 슬래그 수화유닛; 및
상기 수화 슬래그를 상기 이산화탄소와 반응시켜 상기 수화 슬래그를 탄산화시키는 슬래그 탄산화유닛;을 포함하고,
상기 이산화탄소 공급유닛은,
상기 배가스로부터 분리된 테일가스를 냉각하여 상기 테일가스 중의 이산화탄소를 액화시키는 액화기;
상기 테일가스로부터 액상의 이산화탄소를 분리하고, 잔여가스는 외부로 배출하는 기액 분리기;
액상의 이산화탄소를 기화시키는 기화기; 및
기상의 이산화탄소를 상기 슬래그 탄산화유닛으로 공급하는 이산화탄소 공급기;를 포함하는 용철 제조장치.A molten gasification furnace in which molten iron and carbon materials are charged to manufacture molten iron;
A flow reduction furnace for supplying reduced iron produced using the reducing gas discharged from the molten gasifier to the molten gasifier;
A gas separation unit separating tail gas from exhaust gas discharged from the flow reduction furnace;
A carbon dioxide supply unit that extracts and supplies carbon dioxide from the tail gas discharged from the gas separation unit;
A slag supply unit for crushing and drying molten slag including calcium oxide and magnesium oxide discharged from the molten gasifier to supply crushed slag;
A slag hydration unit for hydrating the crushed slag by reaction with a reaction gas containing steam to supply hydrated slag; And
Includes; a slag carbonation unit for carbonizing the hydrated slag by reacting the hydrated slag with the carbon dioxide,
The carbon dioxide supply unit,
A liquefier that liquefies carbon dioxide in the tail gas by cooling the tail gas separated from the exhaust gas;
A gas-liquid separator for separating liquid carbon dioxide from the tail gas and discharging residual gas to the outside;
A vaporizer for vaporizing liquid carbon dioxide; And
A molten iron manufacturing apparatus comprising a; carbon dioxide supply for supplying gaseous carbon dioxide to the slag carbonation unit.
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