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KR20010065011A - 용융선철제조장치 및 이를 이용한 용융선철 제조방법 - Google Patents

용융선철제조장치 및 이를 이용한 용융선철 제조방법 Download PDF

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KR20010065011A
KR20010065011A KR1019990059510A KR19990059510A KR20010065011A KR 20010065011 A KR20010065011 A KR 20010065011A KR 1019990059510 A KR1019990059510 A KR 1019990059510A KR 19990059510 A KR19990059510 A KR 19990059510A KR 20010065011 A KR20010065011 A KR 20010065011A
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KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
dust
reducing gas
gas
reduction
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Application number
KR1019990059510A
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English (en)
Inventor
강흥원
최낙준
김행구
정선광
Original Assignee
이구택
포항종합제철 주식회사
신현준
재단법인 포항산업과학연구원
암루쉬 만프레드, 프로머 우어줄라
뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하
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Publication date
Application filed by 이구택, 포항종합제철 주식회사, 신현준, 재단법인 포항산업과학연구원, 암루쉬 만프레드, 프로머 우어줄라, 뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하 filed Critical 이구택
Priority to KR1019990059510A priority Critical patent/KR20010065011A/ko
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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Abstract

본 발명은 석탄을 원료로 직접 사용하여 용융선철을 제조하는 용융선철제조방법에 관한 것으로, 분립 또는 괴립의 철광석을 동시에 환원하므로써 원료입도의 제약을 극복하고 에너지 생산성등의 극대화를 도모할 수 있는 용융선철 제조장치 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
따라서 본 발명은, 괴립의 철광석을 예비환원하는 충진층식 환원로; 분철광석을 예비환원하는 유동층식 환원로; 상기 환원로로부터 장입되는 환원철을 환원용융하면서 용융선철을 제조하는 용융가스화로; 상기 예비환원로에서 배출된 배가스중 더스트는 집진하여 배출하고 더스트와 분리된 배가스는 냉각시키는 수집진장치; 상기 수집진장치로 부터 배출된 배가스중 CO2를 선택적으로 제거하는 이산화탄소제거장치; 상기 이산화탄소가 제거된 배가스를 승압시키는 컴푸레샤; 상기 승압된 배가스를 승온시켜 상기 더스트 사이클론에 공급하는 환원가스가열장치; 및 공급되는 배가스중 미분 더스트는 집진하고 미분 더스트와 분리된 배가스는 상기 예비환원로의 환원가스로 공급하는 더스트 사이클론;를 포함하여 구성되는 용융선철제조장치, 및 이를 이용한 용융선철 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

용융선철제조장치 및 이를 이용한 용융선철 제조방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN PIG IRON, AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 석탄을 원료로 직접 사용하여 용융선철을 제조하는 용융선철제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 충진층식 환원로와 유동층식 환원로를 동시에 구비함으로써 괴립 및 분철광석을 동시에 예비환원하여 용선을 제조할 수 있는 용융선철제조방법에 관한 것이다.
원료인 철광석과 석탄을 전처리 작업없이 직접 사용하여 용선을 제조하는 대표적인 방법으로서 미국 특허 제4,978,978호를 들수 있다. 상기 특허에서 제시된 방법은 원료 철광석과 일반탄을 직접 사용하여 용선을 제조함으로써, 다른 제선공정인 고로공정과 비교하여 볼때 소결공정 및 코크스 공정등 전처리공정을 생략하여 공정 및 설비의 단순화를 달성할 수 있었다.
상기 미국특허에 제시된 장치(100)는 도 1에 나타난 바와같이, 석탄의 가스화와 환원철의 용융을 담당하는 용융가스화로(110), 용융가스화로에서 발생된 환원가스를 사용하여 철광석을 간접환원시키는 충진층식 예비환원로(132) 및 기타 부대설비로 구성되어 있으며, 상기 부대설비로는 사이클론(111), 리사이클링장치(112), 용융연소장치(113) 및 수집진장치(133, 134)등을 들 수 있다. 상세하게 설명하면, 상기 예비환원로(132)에서는 용융가스화로(110)에서 공급된 환원가스를 사용하여 원료 철광석을 환원하고 부원료를 소성시키며, 환원된 환원철은 연속적으로 배출되어 상기 용융가스화로(110)상부로 장입된다. 그리고 용융가스화로(110)에서는 석탄을 가스화하여 철광석의 간접환원에 필요한 환원성가스를 제조하며, 아울러 이때 발생된 열을 이용하여 상기 예비환원로(132)에서 간접환원된 환원철을 용융시켜 용융선철을 제조하는 것이다. 그러나 상기 방법은 일정한 크기 이상의 정립원료(8~32mm)만을 사용해야 하므로 원료상 입도의 제약이 있다. 즉, 세계 철광석의 생산량중 약 80%이상이 8mm이하의 분광이므로 상기 공정은 소량만이 생산되는 괴광석 내지 고가의 펠렛, 또는 소결광을 사용해야 하는 문제가 있다.
상기의 문제를 해결하기 위한 용선장치장치 및 방법으로 미국특허 제 535991을 들 수 있다. 상기 특허에서 제시된 방법은 상기 미국특허 4,978,987호에 제시된 상부의 충진층식 예비환원로(132)를 분광이 사용될 수 있는 유동층환원로로 대치한 것이다. 즉, 2단 또는 3단의 유동층식 환원로를 사용함으로써 충진층식 예비환원로와 동일한 에너지 효율을 얻을 수 있고 8mm이하의 분광이 사용가능하게 되었다. 그러나 이 방법은 괴상 또는 분상의 철광석을 동시에 사용할 수 없는 문제로 인해 제철소의 물류상 많은 비용을 초래할 뿐만 아니라, 하부의 용융가스화로의 발생가스의 일부(약 15~20%)를 냉각시킨후 컴푸레서로 다시 승압하여 용융가스화로 상단의 고온가스관으로 순환시켜 환원가스의 온도를 조절하기 때문에 열량과 에너지 손실을 가져오는 원인이 된다. 또한, 충진층식 예비환원로는 이동층 또는 고정층내에서의 균일통기성 확보, 유동층식 환원로에서는 균일 유동성의 문제로 인하여 제한 입도범위를 벗어나는 광석은 조업 장애의 원인을 제공한다는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 충진층식 예비환원로 뿐만 아니라 유동층식 예비환원로를 동시에 구비하여 분립 또는 괴립의 철광석을 동시에 환원시킴으로써 원료입도의 제약을 극복하고 에너지 생산성 및 에너지 효율의극대화를 도모할 수 있는 용융선철 제조장치 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1은 종래의 용융선철 제조장치의 일예를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 부합하는 용융선철제조장치의 일예를 나타내는 구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
210....... 용융가스화로 220....... 충진층식 예비환원로
230....... 유동층식 예비환원로 240....... 더스트 사이클론
250,260... 제1,2 수집진장치 270....... 이산화탄소제거장치
280....... 컴푸레샤 290....... 환원가스가열장치
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 석탄을 직접 원료로 하여 용융선철을 제조함에 있어서, 그 하부일측으로 취입되는 환원가스를 이용하여 괴립의 철광석을 예비환원시키는 충진층식 예비환원로; 그 저부로 취입되는 환원가스를 이용하여 분철광석을 예비환원하는 유동층식 예비환원로; 상기 환원로로부터 장입되는 환원철을 환원용융시키면서 용융선철을 제조하는 용융가스화로; 상기 충진층식 및 유동층식 예비환원로에서 배출된 배가중 더스트는 집진하여 배출하고 더스트와 분리된 배가스는 냉각시키는 수집진장치; 상기 수집진장치로 부터 배출된 배가스중 CO2를 선택적으로 제거하는 이산화탄소제거장치; 상기 이산화탄소가 제거된 배가스를 승압시키는 컴푸레샤; 상기 승압된 배가스를 승온시켜 상기 더스트 사이클론에 공급하는 환원가스 가열장치; 및 상기 용융가스화로의 배가스와 상기 환원가스가열장치로부터 재순환되는 환원가스중 미분 더스트는 집진하여 상기 용융가스화로에 재장입하고 미분 더스트와 분리된 배가스는 상기 충진층식 및 유동층식 예비환원로의 환원가스로 공급하는 더스트 사이클론;를 포함하여 구성되는 용융선철제조장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 용융선철제조장치를 이용하여 용융철을 제조하는 용융선철 제조방법에 관한 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 용선제조장치의 일예가 도 2에 나타난 있다. 도 2에 나타난 바와같이, 본 발명의 용융선철 제조장치(200)는, 그 하부 일측으로 공급되는 환원가스를 이용하여 괴립의 철광석을 예비환원하는 충진층식 예비환원로(220); 그 저부로 공급되는 환원가스를 이용하여 분철광석을 예비환원하는 유동층식예비환원로(230); 상기 환원로로부터 장입되는 환원철을 환원용융하면서 용융선철을 제조하는 용융가스화로(210); 상기 충진층식 및 유동층식 예비환원로에서 배출된 배가중 더스트는 집진하여 배출하고 더스트와 분리된 배가스는 냉각시키는 수집진장치(250,260); 상기 수집진장치로 부터 배출된 배가스중 CO2를 선택적으로 제거하는 이산화탄소제거장치 (270); 상기 이산화탄소가 제거된 배가스를 승압시키는 컴푸레샤(280); 상기 승압된 배가스를 승온시켜 상기 더스트 사이클론에 공급하는 환원가스가열장치(290); 및 상기 용융가스화로의 배가스와 상기 환원가스가열장치로부터 재순환된 환원가스중 미분 더스트는 집진하여 상기 용융가스화로에 재장입하고 미분 더스트와 분리된 배가스는 상기 충진층식 및 유동층식 예비환원로의 환원가스로 공급하는 더스트 사이클론(240);을 포함하여 구성되어 있다.
상기 충진층식 예비환원로(220)에는 철광석 및 부원료를 장입하기 위한 제 1장입관(221)이 연결되어 있으며, 그 하부 일측에는 제 1환원가스공급관(245)이 연결되어 있다. 상기 유동층식 예비환원로(230)에는 철광석 및 부원료를 장입하기 위한 제 2장입관(231)이 연결되어 있으며, 그 하부 일측에는 제 2환원가스공급관 (246)이 연결되어 있다. 그리고 상기 예비환원로(220,230)와 용융가스화로(210)는 제 2 및 제3 배출관(223,233)를 통하여 상호 광석소통관계로 연통되어 있다.
상기 용융가스화로(210)의 상부에는 석탄을 장입하기 위한 석탄장입관(211)이 연결되어 있으며, 또한 그 상부에는 상기 충진층식 예비환원로(220) 및 유동층식 예비환원로(230)에서 예비환원된 철광석을 용융가스화로(210)에 장입하는 제 2배출관 및 제 3배출관 (223,2353)이 연결되어 있고, 그 일측 하부에는 최종환원된 용융선철을 배출하기 위한 제 1배출관(213)이 연결되어 있다.
그리고 상기 용융가스화로(210)의 상부에는 그 배가스를 상기 더스트사이클론(240)으로 배출하기 위한 제 1배가스배출관 (215)이 연결되어 있다.
상기 예비환원로(220,230)의 상부에는 제 2 및 3배가스배출관(225,235)이 각각 연결되어 그 배가스를 제 1및 제 2수집진장치(250,260)로 공급한다.상기 집진장치 (250,260)의 저부에는 예비환원로의 배가스중 미분더스트를 포집하여 슬러지로 배출하는 배출구가 있고, 그 일측에는 더스트가 분리된 냉각된 배가스를 상기 이산화탄소제거장치(270)에 공급하는 제1 및 제2 냉각관(251,261)이 연결되어 있다. 한편, 도 2에 나타난 바와같이, 상기 제 1 및 2냉각관(251,261)은 그중 하나를 다른 하나에 연결시켜 상기 수집진장치(250,260)을 상기 이산화탄소제거장치(270)에 가스소통관계로 연통시킬수도 있다.
상기 이산화탄소제거장치(270)는 냉각환원가스공급관(271)을 통해 컴퓨레샤 (280)에 연결되어 있으며, 그 상부에는 제거된 이산화탄소를 배출하기 위한 제 4배가스배출관(272)이 연결되어 있다.
상기 컴푸레샤(280)는 고압환원가스공급관(281)을 통해 환원가스가열장치 (290)에 연결되어 있다.
상기 환원가스가열장치(290)의 저부에는 연료공급라인으로서 가열로연료가스관 (292) 및 공기주입구가 연결되어 있다. 그리고 상기 장치(290)내에는 가열관(293)이 구비되어 제 5배가스배출관(294)에 연결되어 있으며, 상기 제 5배가스배출관(294)은 상기 제 4배가스배출관(272)에 연통되어 있다.
그리고 상기 환원가스가열장치(290)의 일측에는 소정의 온도로 가열된 재순환 환원가스를 상기 더스트 사이클론(240)에 공급하기 위하여 순환환원가스공급관 (291)이 연결되어 있으며, 상기 순환환원가스공급관 (291) 상기 제 1배가스배출관 (215)과 연결되어 있다.
상기 환원가스가열장치(290)는 상기 예비환원로 (220,230)에 공급되는 환원가스의 온도를 조절하여 순환공급하는 역할을 하며, 상기 가열로연료가스관(292)를 통해 주입된 연료와 공기와의 반응으로 가열된다. 상기 환원가스가열장치(290)로서는 환원가스를 승온시킬 목적의 가스가열형 열교환식이 바람직하다. 바람직하게는 상기 수집진장치(250,260)를 통과한 가스의 일부가 상기 가열로연료가스관(292)를 통하여 상기 장치(290)로 공급되게 하는 것이다. 이때 연소된 고열의 배가스는 가열관(293)을 통하여 상기 장치(290)내를 통과하며, 상기 가열관(293)을 빠져나온 고온의 배가스는 상기 5배가스배출관(294)과 제 4배가스배출관(272)을 지나 외부로 배출된다.
상기 더스트 사이클론(240)은 상기 제 1배가스배출관(215) 및 순환환원가스공급관 (291)로부터 공급된 용융가스화로(210)의 배가스 및 재순환 환원가스중 더스트를 포집하고, 그 상부에는 더스트와 분리된 배가스를 배출하는 환원가스배출관(240A)이 연결되어 있다. 또한 상기 환원가스배출관(240A)는 상기 예비환원로(220,230)에 환원가스를 공급하기 위하여 상기 제 1환원가스공급관(245) 및 제 2환원가스공급관(246)이 각각 연결되어 있다. 바람직하게는 순환시키는 환원가스의 유량을 조정하기 위하여 제 3수집진장치(248)가 제 1 잉여가스배출관(247)을 통하여 상기 환원가스배출관(240A)에 연통하게 설치되고, 상기 제 3수집진장치 (248)는 제 2잉여가스배출관 (249)를 통해 상기 제 4배가스배출관(272)과 연통하도록 하는 것이다.
그리고 상기 더스트 사이클론(240)의 저부에는 포집된 더스트를 상기 용융가스화로로 재순환시키기 위한 더스트 리사이클링장치(242)가 분체배출관(241)을 통하여 상기 사이클론(240)에 연결되어 있다. 또한, 상기 더스트 리사이클링장치 (242)은 분체취입관(243)를 통해 용융연소장치(244)에 연결되어 포집된 더스트가 용융가스화로(210)로 분사된다.
이하, 상기와 같이 구성된 제 2도의 본 발명의 용융선철제조장치를 사용하여 용융선철 제조방법을 설명한다.
제 1장입관(221)로부터 충진층식 예비환원로(220)에 장입된 괴립의 철광석은 제 1 환원가스공급관(245)로부터 공급되는 환원가스에 의해 예비환원되어 환원된 철광석은 제 2배출관(225)을 통해 용융가스화로(210)에 장입된다.
또한, 제 2장입관(231)로부터 유동층식 예비환원로(230)에 장입된 미분 철광석은 제 2 환원가스공급관(246)로부터 공급되는 환원가스에 의해 예비환원되어 환원된 철광석은 제 2배출관(235)을 통해 용융가스화로(210)에 장입된다.
상기 충진층식 예비환원로(220)와 유동층식 예비환원로(230)에 장입되는 원료 철광석의 입도는 균일한 통기성과 유동성 확보측면에서 각각 8~32mm, 8mm이하로제한함이 바람직하다.
용융가스화로(210)에는 석탄공급관(211)을 통해 석탄이 장입되어 가스화되면서 제 2배출관(225) 및 제 2배출관(235)으로부터 장입되는 환원철을 공급받아 용융선철을 제조한다. 용융가스화로(210)는 충진층식이므로 석탄 충진층을 형성하기 위해서는 장입되는 원료인 석탄은 8~50mm입도범위가 80%이상이어야 한다. 상기 용융가스화로(210)에 사용되는 석탄은 일반 유연탄을 사용하며 필요시 코크스와 무연탄도 사용될 수 있다. 그런데, 유연탄중에 포함되어 있는 휘발성 유기물질을 완전히 분해하기 위해서는 그 배가스의 온도가 최소 1000℃이상 유지됨이 바람직한데, 이는 1000℃보다 낮을 경우 유기물질인 타르가 완전히 분해되지 않아 가스라인과 수처리장치등 온도가 낮은 영역에서 타르가 침적하여 라인을 막는 원인을 제공하며, 그 온도가 높을수록 연료비가 커지므로 약 1000~1100℃범위로 그 온도를 제어함이 가장 바람직하다.
상기 용융가스화로(210)에서 석탄의 연소에 의해 생성된 고온의 환원가스는 다량의 더스트를 함유하고 있으므로 이 더스트는 더스트 사이클론(240)에서 포집되어 더스트 리사이클링장치(243),용융연소장치(213)를 거쳐 용융가스화로내 취입되며, 더스트내의 탄소는 용융연소장치(213)에서 함께 취입되는 산소와 반응하여 연소되고 더스트중 비연소성물질은 이 연소열에 의하여 용융,응집하여 용융가스화로(210) 하단으로 용락한다. 그리고 상기 더스트 사이클론(240)에서 더스트와 분리된 배가스는 상기 예비환원로(220,230)의 환원가스로 공급된다.
한편, 본 발명에서는 상기 예비환원로(220,230)에서 배출된 배가스를 다시환원가스로 이용하기 위하여 이산화탄소제거장치(270), 컴푸레샤(280) 및 환원가스가열장치(290)을 구비하고 있으며, 상기 가열장치(290)에서 가열된 재순환 환원가스는 상기 더스트 사이클론(240)으로 공급된다.
상세하게 설명하면, 상기 예비환원로(220,230)에서 배출된 배가스중 더스트는 수집진장치(250,260)에서 각각 포집되고, 더스트가 분리된 배가스는 제 1및 제1 냉각관(251,261)을 통해 이산화탄소제거장치(270)로 공급된다.
통상 상기 용융가스화로(210)에서 생성된 고온의 배가스는 약 65%의 CO, 25%의 H2, 5%의 CO2의 조성으로 구성되어 있으며, 상기 예비환원로(220,230)에서 발생한 배가스는 약 38%의 CO, 22%의 H2, 35%의 CO2의 조성을 가지므로 상기 예비환원로 (220,230)의 배가스중 이산화탄소를 제거하면 상기 용융가스화로(210)의 배가스와 유사한 조성이 얻어질 수 있다. 그러므로 다시 재순환되어 상기 예비환원로(220,230)의 환원가스로 이용될 수 있다.
상기 이산화탄소제거장치(270)에서 그 CO2가 제거된 배가스는 컴푸레샤(280)에서 승압된다. 통상 상기 용융가스화로(210)의 압력은 약 3.5~3.8barg로 조절하고 있다. 그러므로 상기 컴푸레샤(280)에서는 상술한 압력보다 다소 높은 4.0~4.3barg범위로 그 배가스를 승압시킴이 바람직하다.
상기와 같이 승압된 환원가스는 환원가스가열장치(290)에서 가열된후 더스트 사이클론(240)으로 공급된다. 일반적으로 용융가스화로(210)에서 배출되는 배가스는 상술한 바와같이 1000~1100℃의 고온이므로, 이를 직접 상기예비환원로(220,230)에 공급하기가 적당하지 않다. 즉, 이 환원가스의 온도가 너무 높으면 철광석끼리 스티킹이 발생하게 되므로 약 800~850℃범위로 조절함이 바람직하다. 따라서, 용융가스화로(210)의 배가스와 혼합되어 상기 예비환원로(220,230)의 환원가스로 사용되는 상기 환원가스가열장치(290)상의 환원가스온도를 적절히 제어함으로써 전체적인 환원가스 온도의 제어가 가능한 것이다. 이런 연고로 본 발명에서는 상기 환원가스가열장치(290)에서 냉각환원가스를 약 600~700℃범위로 가열함이 바람직하다.
상술한 바와같이, 본 발명은 예비환원로로서 충진층식 및 유동층식 환원로를 동시에 구비함으로써 원료입도의 제약을 극복하고 에너지 생산성 및 에너지 효율의극대화를 도모하며 용융선철의 제조가 가능한 것이다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 유동층식 환원로(230)는 일단은 물론이고, 다단의 유동층로로 구성될 수 있다. 만일 다단의 유동층식 환원로로 구성될 경우, 두배이상의 환원가스를 필요로 하는데, 이는 각 유동층로에서 배출된 배가스중 CO2를 제거하여 상술한 절차를 거쳐 다시 예비환원로의 환원가스로 이용함으로써 해결될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2상의 용융가스화로에 석탄을 장입하고 연소하여 용선 1톤당 약 1200Nm3정도의 환원가스를 발생시켰다. 상기 용융가스화로에서 발생되는 환원가스의 유량은 환원철의 유량이 90%이고 이를 용융시켜 용융선철의 온도를 약 1500℃가 되도록 가스온도를 1050℃로 조절하는 것을 목표로 한 역수지식을 고려하여 결정된 것이다.
이때 충진층식 예비환원로 및 유동층식 예비환원로에서 필요로 하는 환원가스유량은 원료에 따라 달랐지만 대개 용선 1톤당 약 1800~2000Nm3의 환원가스가 필요하였다. 즉, 상기 예비환원로에서는 각각 900~1000Nm3정도의 환원가스가 필요하게 되는데 조업초기에는 충진층식 예비환원로만으로 환원가스를 통기시켜 조업을 행하였으며 잉여가스는 잉여가스배출관을 통하여 배출시켰다. 이때 전체 배가스중 CO2함량은 약 35%를 차지하였는데, 상기 배가스중 CO2를 제거한후 배가스를 순환시켰다.
상기와 같이, 배가스를 순환시키므로써 약 700Nm3이상의 순환환원가스를 얻을 수 있었고, 이에따라 상기 충진층식 예비환원로의 조업이 안정된 것을 확인하고 점차 순환환원가스와 고온환원가스의 양과 광석장입량을 늘리면서 유동층식 예비환원로에서의 생산량도 2배까지 달성할 수 있었다.
또한, 용융가스화로에서 발생된 고온환원가스온도는 약 1000~1100℃이므로 환원가스가열장치에서 냉각환원가스를 약 600~700℃범위로 승온시켜 순환시키면 상술한 예비환원로에 공급되는 환원가스의 온도를 800~850℃로 조절할 수 있음을 확인하였다.
상술한 바와같이, 본 발명은 용융선철을 제조함에 있어서, 충진층식 환원로뿐만 아니라 유동층식 환원로를 동시에 구비하여 괴광석과 분철광석을 이용하여 환원철을 제조하고, 상기 환원로의 배가스중 CO2를 제거한 재순환환원가스를 용융가스화로의 배가스와 혼합하여 상기 환원로의 환원가스로 이용함으로써 원료 철광석의 입도제약을 완화시키면서 SCALE-UP효과를 얻을 수 있는 고생산성의 용융선철을 제조함에 유용한 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 석탄을 연료로 직접 사용하여 용융선철을 제조함에 있어서,
    그 하부 일측으로 공급되는 환원가스를 이용하여 괴립의 철광석을 예비환원하는 충진층식 예비환원로(220);
    그 저부로 공급되는 환원가스를 이용하여 기포유동층을 형성하면서 분철광석을 예비환원하는 유동층식 예비환원로(230);
    상기 환원로(220,230)로부터 장입되는 환원철을 환원용융하면서 용융선철을 제조하는 용융가스화로(210);
    상기 환원로(220,230)에서 배출된 배가중 더스트는 집진하여 배출하고 더스트와 분리된 배가스는 냉각시키는 수집진장치(250,260);
    상기 수집진장치로부터 배출된 배가스중 CO2를 선택적으로 제거하는 이산화탄소제거장치(270);
    상기 이산화탄소가 제거된 배가스를 승압시키는 컴푸레샤(280);
    상기 승압된 배가스를 승온시켜 상기 더스트 사이클론에 공급하는 환원가스 가열장치(290); 및
    상기 용융가스화로(210)의 배가스와 상기 환원가스가열장치(290)로부터 재순환된 환원가스중 미분 더스트는 집진하여 상기 용융가스화로(210)에 재장입하고 미분 더스트와 분리된 배가스는 상기 충진층식 및 유동층식 예비환원로(220,230)의 환원가스로 공급하는 더스트 사이클론(240);을 포함하고,
    상기 충진층식 예비환원로(220)에는 철광석 및 부원료를 장입하기 위한 제 1장입관(221)이 연결되어 있고, 그 하부 일측에는 제 1환원가스공급관(245)이 연결되고;
    상기 유동층식 예비환원로(230)에는 철광석 및 부원료를 장입하기 위한 제 2장입관(231)이 연결되어 있으며, 그 하부 일측에는 제 2환원가스공급관 (246)이 연결되어 있고, 그리고 상기 예비환원로(220,230)와 용융가스화로(210)는 제 2 및 3배출관(223,233)를 통하여 상호 광석소통관계로 연통되고;
    상기 용융가스화로(210)의 상부에는 석탄을 장입하기 위한 석탄장입관(211)과 상기 충진층식 예비환원로(220) 및 유동층식 예비환원로(230)에서 예비환원된 철광석을 용융가스화로(210)에 장입하는 제 2배출관 및 제 3배출관 (223,233)이 연결되어 있고, 그 일측 하부에는 최종환원된 용융선철을 배출하기 위한 제 1배출관(213)이 연결되고; 그리고 상기 용융가스화로(210)의 상부에는 그 배가스를 상기 더스트사이클론(240)으로 배출하기 위한 제 1배가스배출관 (215)이 연결되어 있고;
    상기 예비환원로(220,230)의 상부에는 그 배가스를 제1 및 제2 수집진장치(250 ,260)로 공급하기 위한 제 2 및 3배가스배출관(225,235)이 각각 연결되어 있고, 상기 집진장치 (250,260)의 저부에는 예비환원로의 배가스중 미분더스트를 포집하여 슬러지로 배출하는 배출구가 있고, 그 일측에는 더스트가 분리된 냉각된 배가스를 상기 이산화탄소제거장치(270)에 공급하는 제1 및 제2 냉각관(251,261)이 연결되고;
    상기 이산화탄소제거장치(270)는 냉각환원가스공급관(271)을 통해 컴푸레샤 (280)에 연결되어 있고, 그 상부에는 제거된 이산화탄소를 배출하기 위한 제 4배가스배출관(272)이 연결되고;
    상기 컴푸레샤(280)는 고압환원가스공급관(281)을 통해 상기 환원가스가열장치 (290)에 연결되어 있고, 상기 환원가스가열장치(290)의 저부에는 연료공급라인으로서 가열로연료가스관(292) 및 공기주입구가 연결되고; 그리고 상기 장치(290)내에는 가열관(293)이 구비되어 제 5배가스배출관(294)에 연결되어 있고, 상기 제 5배가스배출관 (294)은 상기 제 4배가스배출관(272)에 연통되고;
    상기 환원가스가열장치(290)에는 재순환 환원가스를 상기 더스트 사이클론(240)으로 공급하기 위하여 순환환원가스공급관(291)이 연결되어 있고; 그리고 상기 순환환원가스공급관(291)은 상기 제 1배가스배출관(215)과 연결되고;
    상기 더스트 사이클론(240)은 상기 제 1배가스배출관(215) 및 순환환원가스공급관 (291)로부터 공급된 용융가스화로(210)의 배가스 및 재순환된 환원가스중 더스트를 포집하고, 그 상부에는 더스트와 분리된 배가스를 배출하는 환원가스배출관(240A)이 연결되고; 그리고 상기 환원가스배출관(240A)는 상기 예비환원로(220,230)에 환원가스를 공급하기 위하여 상기 제 1환원가스공급관(245) 및 제 2환원가스공급관(246)이 각각 연결되어 있고;
    상기 더스트 사이클론(240)의 저부에는 포집된 더스트를 상기 용융가스화로(210)로 재순환시키기 위한 더스트 리사이클링장치(242)가 분체배출관(241)을 통하여 연결되어 있고, 상기 더스트 리사이클링장치(242)은 분체취입관(243)를 통해 용융연소장치 (244)에 연결되어 구성되는 용선제조장치
  2. 제 1항에 있어서, 순환시키는 환원가스의 유량을 조정하기 위하여 제 3수집진장치(248)가 제 1 잉여가스배출관(247)을 통하여 상기 환원가스배출관(249)에 연통하여 설치되고, 상기 제 3수집진장치(248)는 제 2잉여가스배출관 (249)를 통해 제 4배가스배출관(272)과 연통하여 구성되는 용선제조장치
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 수집진장치(250,260)를 통과한 가스의 일부가 상기 가열로연료가스관(292)를 통하여 상기 환원가스가열장치(290)로 공급되도록 구성되는 용선제조장치
  4. 괴립의 철광석을 충진층식 예비환원로(220)에서 예비환원시키고, 분철광석은 유동층식 환원로(230)에서 예비환원시키며, 그리고 상기에서 예비환원된 환원철을 용융가스화로(210)에 장입시키는 제 1항의 용융선철제조장치를 이용하여 용융선철을 제조하는 방법에 있어서,
    이산화탄소제거장치(270)에서 그 CO2가 제거된 배가스를 컴푸레샤(280)에서 약 4.0~4.3barg범위로 승압시키고; 그리고 상기와 같이 승압된 배가스를 환원가스가열장치(290)에서 약 600~700℃범위로 가열하는 것을 특징으로 하는 용융선철 제조방법
  5. 제 4항에 있어서, 상기 충진층식 예비환원로(220)와 유동층식 예비환원로(230)에장입되는 원료철광석의 입도를 각각 8~32mm, 8mm이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 용융선철 제조방법
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