JP2022088685A - Reduction of water consumption in direct reduction steelmaking - Google Patents

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Abstract

To solve problems of impurities and harmful dissolved gas derived from iron ore powders and the like in a direct reduction iron production plant, and to drastically reduce water consumption without being influenced by site conditions.SOLUTION: In a direct reduction iron production plant, combustion exhaust gas from an externally heated reformer (a reformer) is cooled to recover moisture, and a degassing facility is provided in a cooling water system to degas harmful dissolved gas. Further, a desalting facility is provided to remove impurities derived from iron ore powder or the like, and the treated waste water from the desalting facility is effectively utilized for direct cooling of reduced iron or the like. Thus, the supply water is not required and the waste water is not necessary.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、直接還元製鉄法における水消費量削減に関する。 The present invention relates to reducing water consumption in the direct reduction ironmaking method.

塊鉱石や鉄鉱石粉を用いた焼成ペレットなどの酸化鉄を還元して金属鉄を竪型炉還元炉（シャフト炉）で製造する方法としては、主に、高炉製銑法の他に、直接還元製鉄法と呼ばれる方法がある。
直接還元製鉄法は、特許文献１に開示されているように、代表的には竪型還元炉に水素および一酸化炭素を主成分とした還元ガスを導入して酸化鉄の還元を行い、酸化鉄を固相のまま還元して金属鉄を製造するものである。As a method for producing metallic iron in a vertical furnace reduction furnace (shaft furnace) by reducing iron oxide such as calcined pellets using lump ore or iron ore powder, in addition to the blast furnace ironmaking method, direct reduction is mainly used. There is a method called the iron making method.
As disclosed in Patent Document 1, the direct reduction iron-making method typically introduces a reducing gas containing hydrogen and carbon monoxide as main components into a vertical reduction furnace to reduce iron oxide and oxidize it. Metallic iron is produced by reducing iron as it is in the solid phase.

この還元ガスは、代表的には水蒸気もしくは水蒸気および二酸化炭素（ＣＯ２）を酸化剤としてＣＨ４を主成分とする天然ガスなどの炭化水素含有ガスを外部加熱式の改質器（リフォーマー）によって高温下で製造するものである。前記水蒸気及び二酸化炭素の酸化剤は酸化鉄を改質ガスで還元した後に炉頂から排出されるガス（トップガス）をスクラバーにて除塵、冷却後昇圧され循環利用されている。
また製造された還元鉄（ＤＲＩ）を冷却して排出する場合には還元ゾーンの下部に冷却ゾーンを設け、冷却用のガス（クーリングガス）を炉に導入し、還元鉄（ＤＲＩ）を冷却している。この冷却に使用されたガスはスクラバーで除塵、冷却された後、昇圧され循環利用される。This reducing gas is typically a hydrocarbon-containing gas such as steam or a natural gas containing steam and carbon dioxide (CO 2 ) as an oxidizing agent and CH 4 as a main component by an external heating type reformer (reformer). It is manufactured under high temperature. The steam and carbon dioxide oxidants are circulated by reducing the iron oxide with a reforming gas, removing the gas (top gas) discharged from the furnace top with a scrubber, cooling the gas, and then increasing the pressure.
When the produced reduced iron (DRI) is cooled and discharged, a cooling zone is provided at the bottom of the reduction zone, a cooling gas (cooling gas) is introduced into the furnace, and the reduced iron (DRI) is cooled. ing. The gas used for this cooling is dust-removed by a scrubber, cooled, then boosted and circulated.

上記のいずれの場合もガスを水で除塵および冷却しているが、このため多大な水が必要とされている。 In all of the above cases, the gas is dust-removed and cooled with water, which requires a large amount of water.

この他、改質ガスの温調のために一部の改質ガスを冷却する改質ガスクーラーや、還元鉄（ＤＲＩ）の再酸化を防ぐために必要な不活性ガス（シールガス）をリフォーマーの排ガスを冷却して製造するためのシールガスクーラーや機器を冷却するための機器冷却水を必要とし、これらを循環利用するため循環水を冷却する必要がある。このため通常開放系のクーリングタワーを用いて、その蒸発熱で冷却している。
この場合蒸発による水損失分に加えて、補給水に含まれる塩分や、鉄鉱石粉など原料から混入する塩分およびその他の溶解成分を規定値以下に管理するための廃水（ブローダウン水）分、および固形分とともに排出される水分（スラリー水分）を補填する必要がある。In addition, the reformer uses a reformed gas cooler that cools a part of the reformed gas to control the temperature of the reformed gas, and an inert gas (seal gas) that is necessary to prevent the reoxidation of reduced iron (DRI). A seal gas cooler for cooling the exhaust gas for production and equipment cooling water for cooling the equipment are required, and it is necessary to cool the circulating water for recycling these. Therefore, a cooling tower of an open system is usually used, and the cooling is performed by the heat of vaporization.
In this case, in addition to the water loss due to evaporation, the salt content in the make-up water, the salt content mixed from the raw materials such as iron ore powder, and the waste water (blowdown water) content for controlling other dissolved components below the specified value, and It is necessary to supplement the water discharged with the solid content (slurry water).

一方、前記直接還元製鉄法に必要な炭化水素ガス（天然ガス）は中近東などの砂漠地帯に豊富に埋蔵されており、直接還元製鉄プラントもこれらの地域に多く建設されてきたが、これらの地域は淡水が充分に供給できない、もしくは安価に供給されない地域が多く水の消費量を削減することが望まれてきた。 On the other hand, the hydrocarbon gas (natural gas) required for the FINEX method is abundantly buried in desert areas such as the Middle East, and many FINEX plants have been constructed in these areas. There are many areas where fresh water cannot be supplied sufficiently or at low cost, and it has been desired to reduce water consumption.

米国特許公開公報３７６４１２３号U.S. Patent Publication No. 3764123 特開昭５２－１２８８２０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-128820

特許文献２では直接還元製鉄に必要な除塵用水もしくは冷却用水を海水で冷却する密閉系システムを採用し、その水消費量を削減することが提案されている。 Patent Document 2 proposes to adopt a closed system in which the dust-removing water or the cooling water required for direct reduction iron production is cooled by seawater to reduce the water consumption.

しかしながら、沿岸に位置しないプラントにおいては海水を供給するための海水供給設備および戻り水設備の費用が膨大なものとなり、また保全費用も多大となる問題があり、海水冷却方式は採用されていない。
また、直接還元製鉄法が採用されている地域は気温が高い地域が多く、循環水を大気だけで冷却することも冷却装置が非常に膨大なものとなる欠点があった。However, in a plant not located on the coast, the cost of the seawater supply facility and the return water facility for supplying seawater is enormous, and there is a problem that the maintenance cost is also large, so that the seawater cooling method is not adopted.
In addition, there are many areas where the direct reduction ironmaking method is adopted, and the temperature is high in many areas, and cooling the circulating water only with the atmosphere has a drawback that the cooling device becomes very enormous.

したがって、このような地域では依然として還元鉄（ＤＲＩ）１トンあたり１ｍ３から１．５ｍ３の水を消費している。Therefore, such areas still consume 1 m 3 to 1.5 m 3 of water per ton of reduced iron (DRI).

また、海水を用いた密閉系水システムを採用している沿岸地域のプラントにおいても、還元鉄（ＤＲＩ）製造プラントの水システムにおいては鉄鉱石粉の除塵のため、鉄鉱石粉と直接接するので補給水以外からも不純物が混入する。特に最近の直接還元鉄（ＤＲＩ）製造プラントにおいては生産性向上のために鉄鉱石に水酸化カルシウムなどでカルシウム被膜を行っており、このカルシウム被膜粉が水に多く混入する。 In addition, even in coastal plants that use a closed water system that uses seawater, the water system of the reduced iron (DRI) production plant is in direct contact with iron ore powder to remove dust from iron ore powder, so other than make-up water. Impurities are also mixed in from. In particular, in recent direct reduced iron (DRI) production plants, iron ore is coated with calcium hydroxide or the like in order to improve productivity, and this calcium-coated powder is mixed in a large amount in water.

したがって、海水を用いた密閉系冷却システムを採用した場合においても、機器を健全な状態で動かすための水質維持のため、一定量のブローダウンを必要とする問題が残っていた。
前記水質管理は主に水に混入、溶解する不純物を、硬度、アルカリ度、全不純物溶解物質量、塩素イオン、硫酸イオン濃度等を指標として、それらの値が規定値以内になるように管理するものである。Therefore, even when a closed cooling system using seawater is adopted, there remains a problem that a certain amount of blowdown is required to maintain the water quality for operating the equipment in a healthy state.
The water quality control mainly controls impurities that are mixed and dissolved in water so that the values are within the specified values by using the hardness, alkalinity, total amount of substances that dissolve impurities, chlorine ion, sulfate ion concentration, etc. as indicators. It is a thing.

加えて、還元に用いられる改質ガスは多くの水素および一酸化炭素の可燃性もしくは有毒ガスを含んでおり、その改質ガスが外部に漏洩することを防止する目的で窒素および二酸化炭素を主成分とする燃焼排ガスをシールガスとして用いている。このシールガスの一部は改質、還元を行う循環ガスに混入することから、循環ガス中には窒素が含まれる。この窒素と水素の反応により、改質、還元の過程において循環ガス中でアンモニアが生成される。 In addition, the reforming gas used for reduction contains a large amount of flammable or toxic gas of hydrogen and carbon monoxide, mainly nitrogen and carbon dioxide for the purpose of preventing the reforming gas from leaking to the outside. Combustion exhaust gas as a component is used as a seal gas. Since a part of this seal gas is mixed with the circulating gas that is reformed and reduced, the circulating gas contains nitrogen. By this reaction of nitrogen and hydrogen, ammonia is generated in the circulating gas in the process of reforming and reduction.

前記アンモニアは容易に水に溶解するが、密閉系水システムにおいてはこのアンモニアが濃縮し、バルブなどに使用されている銅系の部品、機器の腐食・損傷を引き起こす問題があった。したがって、この問題を防止するために、クーリングタワー等の水の蒸発を伴う機器でアンモニアを脱気するかアンモニア濃度が規定値以下となるようにブローダウンする必要があり多くの水を消費する問題があった。 The ammonia is easily dissolved in water, but in a closed water system, this ammonia is concentrated, and there is a problem that copper-based parts and equipment used for valves and the like are corroded and damaged. Therefore, in order to prevent this problem, it is necessary to degas the ammonia with a device that evaporates water, such as a cooling tower, or blow down so that the ammonia concentration is below the specified value, which consumes a lot of water. there were.

特許文献２では補給水中の不純物の濃縮を軽減するため、還元時の水素還元により発生する水分を回収し、その水を海水や空気を冷媒として冷却し循環使用することが開示されている。
その反応を以下に示す。

Figure 2022088685000002
ここでＦｅＯｘは酸化鉄を示し、Ｆｅ２Ｏ３やＦｅ３Ｏ４なども含む。
また、付着、詰まりを助長させるＣＯ２ガスについてはその溶解度の変化を防ぐために密閉系としてその変化を防ぐことが開示されている。Patent Document 2 discloses that in order to reduce the concentration of impurities in the make-up water, the water generated by hydrogen reduction at the time of reduction is recovered, and the water is cooled with seawater or air as a refrigerant and used for circulation.
The reaction is shown below.
Figure 2022088685000002
Here, FeO x indicates iron oxide, and also includes Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 .
Further, it is disclosed that CO 2 gas, which promotes adhesion and clogging, is prevented from changing as a closed system in order to prevent the change in solubility.

しかしながら、還元鉄製造プラントにおいては補給水に含まれている不純物の他に鉄鉱石粉やカルシウム被膜粉から混入する不純物があり、また密閉系ではＣＯ２の濃度の変化は抑えられるものの溶解量は飽和もしくはそれに近い状態になっており、鉄鉱石粉やカルシウム被膜粉からの不純物と飽和状態に近い溶解ＣＯ２により付着や詰まりの問題を解消することはできなかった。またアンモニアなどの腐食性ガスの濃度上昇に伴う腐食の問題も発生し、一定量のブローダウンが必要となり、結果として補給水が必要となっていた。However, in the reduced iron production plant, in addition to the impurities contained in the make-up water, there are impurities mixed from iron ore powder and calcium-coated powder, and in the closed system, the change in the CO 2 concentration can be suppressed, but the dissolved amount is saturated. Or it is in a state close to that, and the problem of adhesion and clogging could not be solved by impurities from iron ore powder and calcium film powder and dissolved CO 2 which is close to saturation. In addition, the problem of corrosion due to the increase in the concentration of corrosive gas such as ammonia also occurred, and a certain amount of blowdown was required, and as a result, make-up water was required.

特許文献２で提案されている方法のうち、最も水の消費量を削減できる海水で冷却を行う密閉系水システムを採用しているプラントにおいても、水の消費量は一般的な開放系プラントの１／２から１／３程度の補給水が必要であった。 Among the methods proposed in Patent Document 2, even in a plant that employs a closed water system that cools with seawater that can reduce the water consumption most, the water consumption is that of a general open plant. About 1/2 to 1/3 of the make-up water was needed.

したがって、海水冷却を用いないで水の消費量を削減するプロセス、および海水もしくは大気で冷却する場合においてもさらに水消費量を削減できるプロセス、を提供することを課題とする。
また、有害な溶解ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）や一酸化炭素（ＣＯ）、アンモニア（ＮＨ３）を脱気することで水消費量を削減できるプロセスを提供することを課題とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a process of reducing water consumption without using seawater cooling, and a process of further reducing water consumption even when cooling with seawater or air.
Another object of the present invention is to provide a process capable of reducing water consumption by degassing carbon dioxide (CO 2 ), carbon monoxide (CO), and ammonia (NH 3 ), which are harmful dissolved gases.

加えて、そのブローダウン水を処理し、処理された処理水は循環水に戻し、濃縮された濃縮廃水を有効利用することでプラントの安定運転、水消費量の削減を達成するとともに工場廃液を削減し環境保全に貢献できる手段を提供することを課題とする。 In addition, the blowdown water is treated, the treated water is returned to circulating water, and the concentrated waste water is effectively used to achieve stable plant operation, reduce water consumption, and dispose of factory waste liquid. The challenge is to provide means that can reduce and contribute to environmental conservation.

鉄鉱石粉やカルシウム被膜粉から混入する不純物の濃縮、および循環ガスからの二酸化炭素、アンモニアなどの溶存有害ガス濃度を規定値以内に管理するためには、特許文献２で示されている還元過程で発生した水分をシャフト炉の炉頂排ガスであるトップガスから分離回収するだけでは不充分である。したがって、還元過程で発生した水分を回収するだけでなく、リフォーマーの加熱に用いられる燃焼排ガスから水分を分離回収することを第一の特徴とする。 In order to concentrate impurities mixed from iron ore powder and calcium film powder, and to control the concentration of dissolved harmful gases such as carbon dioxide and ammonia from circulating gas within specified values, in the reduction process shown in Patent Document 2. It is not enough to separate and recover the generated water from the top gas, which is the top gas of the shaft furnace. Therefore, the first feature is not only to recover the water generated in the reduction process, but also to separate and recover the water from the combustion exhaust gas used for heating the reformer.

次に水に溶解する有害溶存ガス濃度をさげるために循環水ラインに脱気機能を備えることを第二の特徴とする。 Next, the second feature is that the circulating water line is provided with a degassing function in order to reduce the concentration of harmful dissolved gas dissolved in water.

さらに、混入した不純物を適正量系外に排出するために必要なブローダウン水から清浄水（クリーン水）を回収し、かつ同時に発生する処理廃水を、カルシウム被膜用の水や焼成ペレット冷却用水、製品冷却用噴霧水、炉頂温度調整用もしくは原料のホッパー内での詰まり解消用水に用いることで廃水および不純物を有効利用することを第３の特徴とする。 Furthermore, clean water (clean water) is recovered from the blowdown water required to discharge the mixed impurities to the outside of the system, and the treated wastewater generated at the same time is water for calcium coating or water for cooling calcined pellets. The third feature is to effectively utilize wastewater and impurities by using it as spray water for cooling products, water for adjusting the temperature of the top of the furnace, or water for clearing clogging in the hopper of raw materials.

本発明のシステムの採用により、海水冷却を用いることが困難な地域、かつ気温が高い地域においても水の消費量を大幅に削減することができる利点がある。
また海水冷却を用いることができる地域や、気温の低い地域や季節においては余剰の清浄水を生成することができることから、水の供給事情の悪い地域でも前記直接還元鉄（ＤＲＩ）製造プラントを運転するとともに下流設備である製鋼設備等の冷却水も供給できる利点がある。By adopting the system of the present invention, there is an advantage that water consumption can be significantly reduced even in an area where it is difficult to use seawater cooling and an area where the temperature is high.
In addition, since excess clean water can be generated in areas where seawater cooling can be used, in areas where the temperature is low, and in seasons, the direct reduced iron (DRI) production plant can be operated even in areas where water supply is poor. At the same time, it has the advantage of being able to supply cooling water for steelmaking equipment, which is a downstream facility.

：一般的な直接還元製鉄法の全体フロー図: Overall flow chart of general direct reduction ironmaking method ：リフォーマー排ガススクラバーを用いて水を回収する方法の説明図（実施例１）: Explanatory drawing of a method of recovering water using a reformer exhaust gas scrubber (Example 1) ：改質ガスの水素、一酸化炭素比をボイラーを用いて制御する方法の説明図（実施例２）: An explanatory diagram of a method of controlling the hydrogen and carbon monoxide ratio of the reformed gas using a boiler (Example 2). ：脱塩装置を設置し、脱塩装置から水回収する方法の説明図（実施例３）: Explanatory drawing of a method of installing a desalting device and recovering water from the desalting device (Example 3).

図１に、天然ガスなどの炭化水素ガスを改質して、その改質ガスで鉄鉱石や焼成ペレットを還元して直接還元鉄（ＤＲＩ）を得る直接還元製鉄プラントの一般的なフロー図を示す。 FIG. 1 shows a general flow chart of a direct reduced iron production plant that reforms hydrocarbon gas such as natural gas and reduces iron ore and calcined pellets with the reformed gas to obtain direct reduced iron (DRI). show.

２は竪型炉還元炉（シャフト炉）を示す。鉄鉱石もしくは焼成ペレット原料は原料投入コンベア１を介してシャフト炉上部から投入され、その上部で改質ガスにより還元される。この炉の下部には竪型還元炉冷却ゾーン（クーリングゾーン）３が配置されており、クーリングガススクラバー９を含む冷却ガス循環システムがあり、製品である直接還元鉄（ＤＲＩ）はそのガス（クーリングガス）で冷却された後、排出される。 2 indicates a vertical furnace reduction furnace (shaft furnace). The iron ore or the calcined pellet raw material is charged from the upper part of the shaft furnace via the raw material input conveyor 1, and is reduced by the reforming gas at the upper part. A vertical reduction furnace cooling zone (cooling zone) 3 is arranged at the bottom of this furnace, and there is a cooling gas circulation system including a cooling gas scrubber 9, and the direct reduced iron (DRI), which is a product, is the gas (cooling). After being cooled by gas), it is discharged.

この冷却循環ガス循環システムを設置しない場合、もしくは冷却ガスの循環を止めることにより、直接還元鉄（ＤＲＩ）を冷却せず、熱間のままホットＤＲＩ（ＨＤＲＩ）として排出し使用することも可能である。またそのＨＤＲＩをホットブリケットマシン１３に投入し熱間圧縮ブリケット（ＨＢＩ）を製造することも可能である。 If this cooling circulation gas circulation system is not installed, or by stopping the circulation of the cooling gas, it is possible to discharge the reduced iron (DRI) as hot DRI (HDRI) while it is still hot without directly cooling it. be. It is also possible to put the HDRI into the hot briquette machine 13 to manufacture a hot compression briquette (HBI).

シャフト炉の炉頂から排出された還元後ガス（トップガス）はトップガススクラバー４で除塵、冷却され、その一部はリフォーマー用バーナー燃料に使用され、一部はプロセスガスコンプレッサー５で昇圧され、天然ガスなどの炭化水素ガスと混合後、予熱されリフォーマー６にて改質され再びシャフト炉に導入される。
リフォーマーで改質された改質ガスの一部は改質ガスガスクーラー８にて冷却され、主流に戻すことにより全体の温度が調整され、シャフト炉に投入される。The reduced gas (top gas) discharged from the top of the shaft furnace is dust-removed and cooled by the top gas scrubber 4, part of which is used as burner fuel for the reformer, and part of which is boosted by the process gas compressor 5. After mixing with a hydrocarbon gas such as natural gas, it is preheated, reformed by the reformer 6, and introduced into the shaft furnace again.
A part of the reformed gas reformed by the reformer is cooled by the reformed gas gas cooler 8 and returned to the mainstream to adjust the overall temperature and to be charged into the shaft furnace.

リフォーマー６には加熱用のバーナー７が設置されており、その燃焼排ガスの一部はシールガスクーラー１１にて冷却され、シールガスコンプレッサー１２にて昇圧後、不活性なシールガスとして図示されていない各使用ポイントに供給される。 A burner 7 for heating is installed in the reformer 6, and a part of the combustion exhaust gas thereof is cooled by the seal gas cooler 11, and after boosting by the seal gas compressor 12, it is not shown as an inert seal gas. It is supplied to each use point.

リフォーマーの排ガスの大部分は燃焼空気予熱器１４および１次プロセスガス予熱器１５、２次プロセスガス予熱器１６で熱回収された後、イジェクタースタック１７を介して大気に放出される。 Most of the reformer's exhaust gas is recovered by the combustion air preheater 14, the primary process gas preheater 15, and the secondary process gas preheater 16, and then released into the atmosphere through the ejector stack 17.

冷却水は図示されていない機器冷却水系とガスや粉塵と直接接する直接水系に分けられている。直接水は各クーラーでガスを冷却、スクラバーではガスを除塵、冷却した後１８のクラリファイヤーに戻される。ここで固形分が除去され、ホットウオーターサンプ１９に一旦貯められる。このホットウオーターはクーリングタワー２０で冷却されトップガススクラバー４、改質ガスクーラー８、クーリングガススクラバー９、シールガスクーラー１１に再び供給される。 The cooling water is divided into an equipment cooling water system (not shown) and a direct water system that comes into direct contact with gas and dust. Direct water cools the gas in each cooler, dusts the gas in the scrubber, cools it, and then returns it to the 18 clarifiers. Here, the solid content is removed and temporarily stored in the hot water sump 19. This hot water is cooled by the cooling tower 20 and supplied again to the top gas scrubber 4, the reformed gas cooler 8, the cooling gas scrubber 9, and the seal gas cooler 11.

特許文献２で提案されている水消費量削減方法は主に、クーリングタワー２０で水を蒸発して冷却する代わりに、海水など他の冷媒で冷却する密閉型冷却方法である。 The water consumption reduction method proposed in Patent Document 2 is mainly a closed cooling method in which water is cooled by another refrigerant such as seawater instead of being evaporated and cooled by the cooling tower 20.

図２は本発明の実施例１であって、１から２０は図１と同じ機器構成である。 2 is the first embodiment of the present invention, and 1 to 20 have the same equipment configuration as that of FIG.

通常リフォーマーからの排ガスは図１に示されるように、熱回収後イジェクタースタックから直接大気に放出されるか、図示されていない吸引ファンで吸引され大気に放出される。この排ガス量は還元鉄１トンあたり１５００Ｎｍ３から２０００Ｎｍ３で、２０％程度の水分を保有している。すなわち還元鉄１トンあたり０．２４ｍ３から０．３２ｍ３程度の水分を有している。Normally, the exhaust gas from the reformer is discharged directly from the ejector stack to the atmosphere after heat recovery as shown in FIG. 1, or is sucked by a suction fan (not shown) and released into the atmosphere. The amount of this exhaust gas is 1500 Nm 3 to 2000 Nm 3 per ton of reduced iron, and it has about 20% water content. That is, each ton of reduced iron has a water content of about 0.24 m 3 to 0.32 m 3 .

実施例１では、この排ガスをリフォーマー排ガス冷却熱交２１で予備冷却し、その後リフォーマー排ガススクラバー２２に通す。このスクラバー２２で水を直接接させることにより前記排ガスを冷却することで排ガス中水分を分離回収する。このスクラバーの戻り水は排ガスの顕熱および水分の凝縮による潜熱により加熱されているので、その加熱水をクーリングタワー等で冷却してもガスの顕熱分を冷却する熱量分だけ回収水量よりも多くの水が蒸発により消費される。 In the first embodiment, this exhaust gas is pre-cooled by the reformer exhaust gas cooling heat exchange 21 and then passed through the reformer exhaust gas scrubber 22. Moisture in the exhaust gas is separated and recovered by cooling the exhaust gas by directly contacting water with the scrubber 22. Since the return water of this scrubber is heated by the latent heat of the exhaust gas and the latent heat of condensation of water, even if the heated water is cooled by a cooling tower or the like, the amount of heat that cools the apparent heat of the gas is larger than the amount of recovered water. Water is consumed by evaporation.

本特許で提供するシステムにおいては、図２で示す通り、先ず前記排ガスをリフォーマー排ガス冷却熱交２１で予備冷却することで排ガスの顕熱を低減させる。その後リフォーマー排ガススクラバー２２で大部分の水分を除去し、かつスクラバーで冷却された排ガスを排ガス吸引ファン２３でクリーンウオーター冷却熱交２４に導入しリフォーマー排ガススクラバーの戻り水を冷却する。さらにそのガスを、リフォーマー排ガス冷却熱交２１を介して熱交換させた後大気に放出する。 In the system provided by the present patent, as shown in FIG. 2, the exhaust gas is first pre-cooled by the reformer exhaust gas cooling heat exchange 21 to reduce the sensible heat of the exhaust gas. After that, most of the water is removed by the reformer exhaust gas scrubber 22, and the exhaust gas cooled by the scrubber is introduced into the clean water cooling heat exchange 24 by the exhaust gas suction fan 23 to cool the return water of the reformer exhaust gas scrubber. Further, the gas is exchanged for heat via the reformer exhaust gas cooling heat exchange 21 and then released into the atmosphere.

これにより、前記排ガスに含まれる還元鉄１トンあたり０．２４ｍ３から０．３２Ｎｍ３程度の水分の大部分はリフォーマー排ガススクラバー２２で回収できる。
実施例１においては、回収された凝縮水を含むリフォーマー排ガススクラバーの戻り水をクリーンウオーター冷却熱交２４で間接冷却するので循環使用するために必要な冷却において蒸発による水を消費することはなく、清浄な余剰水を分離、回収することが可能となる。As a result, most of the water content of about 0.24 m 3 to 0.32 Nm 3 per ton of reduced iron contained in the exhaust gas can be recovered by the reformer exhaust gas scrubber 22.
In the first embodiment, the return water of the reformer exhaust gas scrubber containing the recovered condensed water is indirectly cooled by the clean water cooling heat exchange 24, so that the water due to evaporation is not consumed in the cooling required for circulation use. It is possible to separate and recover clean surplus water.

このリフォーマー排ガススクラバーを介して吸引される排ガス温度は外気温度に依らずオフガススクラバー水量、水温によるので地域、季節を問わず一定の冷却能力を有する。したがって、気温の高い地域や気温の高い季節において特に有効である。 The exhaust gas temperature sucked through this reformer exhaust gas scrubber depends on the amount of off-gas scrubber water and the water temperature regardless of the outside air temperature, and therefore has a constant cooling capacity regardless of region and season. Therefore, it is particularly effective in hot regions and hot seasons.

加えて、クリーンウオーター冷却熱交２４は図２に示されているようにスクラバーで冷却された排ガスを導入する以外に大気を導入できるようになっており、大気温度がリフォーマー排ガススクラバー出口排ガス温度より低い地域や冬季においては大気を吸引することでより効率的にリフォーマー排ガススクラバーの戻り水を冷却でき、余剰の清浄水を得ることができる。 In addition, as shown in FIG. 2, the clean water cooling heat exchange 24 can introduce the atmosphere in addition to introducing the exhaust gas cooled by the scrubber, and the atmospheric temperature is higher than the reformer exhaust gas scrubber outlet exhaust gas temperature. In low areas and in winter, by sucking the air, the return water of the reformer exhaust gas scrubber can be cooled more efficiently, and surplus clean water can be obtained.

リフォーマー用燃料はシャフト炉からのトップガスの一部を用いるが、このトップガスを含む循環ガスはリフォーマー触媒での炭素析出を防止するために一定の硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度となるように管理されており、その燃焼排ガス中には硫黄酸化物（ＳＯｘ）が含まれている。したがってこの燃焼排ガスが酸露点以下に冷却されると熱交換器など機器の腐食につながる。The reformer fuel uses a part of the top gas from the shaft furnace, but the circulating gas containing this top gas should have a constant hydrogen sulfide ( H2S ) concentration to prevent carbon precipitation in the reformer catalyst. It is controlled and its combustion emissions contain sulfur oxides (SO x ). Therefore, if this combustion exhaust gas is cooled below the acid dew point, it leads to corrosion of equipment such as heat exchangers.

したがって、実施例１ではリフォーマー排ガススクラバー出口排ガスを直接導入するラインとクリーンウオーター冷却熱交２４を介した加熱された排ガスを混合し、リフォーマー排ガス冷却熱交２１表面で排ガス中の酸が凝縮しないように温度調節することが可能で、熱交表面での腐食の問題を解消できる。 Therefore, in the first embodiment, the line for directly introducing the reformer exhaust gas scrubber outlet exhaust gas and the heated exhaust gas via the clean water cooling heat exchange 24 are mixed so that the acid in the exhaust gas does not condense on the surface of the reformer exhaust gas cooling heat exchange 21. It is possible to control the temperature, and the problem of corrosion on the heat exchange surface can be solved.

尚、この腐食のトラブルを防ぐために、リフォーマー用燃料を図示しない予熱器で予熱した後、脱硫塔２５で脱硫を行えばより低温まで冷却することが可能となりより多くの水を回収することが可能となる。 In order to prevent this corrosion trouble, if the reformer fuel is preheated with a preheater (not shown) and then desulfurized with the desulfurization tower 25, it can be cooled to a lower temperature and more water can be recovered. Will be.

また実施例１においては、鉄鉱石粉やカルシウム被膜粉と直接接することのない、改質ガスクーラー８、シールガスクーラー１１、リフォーマー排ガススクラバー２２の水をトップガススクラバー３やクーリンクガススクラバー９や図示されていない湿式集塵機など直接鉄鉱石粉やカルシウム被膜粉と接する水系統と分け、清浄水系を統独立させている。 Further, in the first embodiment, the water of the reformed gas cooler 8, the seal gas cooler 11, and the reformer exhaust gas scrubber 22 which does not come into direct contact with the iron ore powder or the calcium film powder is used as the top gas scrubber 3 or the cooling gas scrubber 9 or the figure. The clean water system is made independent by separating it from the water system that comes into direct contact with iron ore powder and calcium film powder such as wet dust collectors that have not been used.

したがって、この清浄水系統の水質は非常に良好で、余剰水は前記鉄の鉱石粉やカルシウム被膜粉と直接接する水系統の補給水に用いることができるだけでなく、工場の他の清浄水として用いることもできる。 Therefore, the water quality of this clean water system is very good, and the surplus water can be used not only as make-up water for the water system that is in direct contact with the iron ore powder and calcium film powder, but also as other clean water in the factory. You can also do it.

この清浄水の冷却は上記の通り大気や、冷却後のリフォーマー排ガスを用いて間接冷却する他、図示されていない海水等の冷媒を用いて間接冷却しても良い。また循環使用する場合にさらに冷却が必要な場合には補助冷却塔２６を用いて蒸発による補助的冷却しても良い。 As described above, the clean water is indirectly cooled by using the atmosphere or the reformer exhaust gas after cooling, or may be indirectly cooled by using a refrigerant such as seawater (not shown). Further, if further cooling is required in the case of circulation use, auxiliary cooling by evaporation may be used using the auxiliary cooling tower 26.

海水で冷却する場合や大気温度が低い地域、期間においてこの清浄水系が完全密閉系になると改質ガスクーラー８、シールガスクーラー１１、リフォーマー排ガススクラバー２２での溶存ガス、特にＣＯ，ＣＯ２の溶存量が上昇しＰＨの低下や、ピット内でのＣＯ濃度上昇につながり腐食やＣＯ事故の恐れがある。
したがってこの清浄水系のＰＨを薬剤等で調整するとともに、一部クーリングタワーで脱気するか、排気ラインを有する２７の減圧容器もしくは脱気ポンプ等で減圧し溶存ガスを脱気することで準密閉系でも問題無く循環利用できる。When this clean water system becomes a completely sealed system when cooling with seawater or in an area where the air temperature is low, the dissolved gas in the reformed gas cooler 8, the seal gas cooler 11, and the reformer exhaust gas scrubber 22, especially CO and CO 2 , are dissolved. There is a risk of corrosion and CO accidents due to an increase in the amount, a decrease in PH, and an increase in CO concentration in the pit.
Therefore, the pH of this clean water system is adjusted with chemicals, etc., and the gas is partially degassed with a cooling tower, or depressurized with a decompression container or degassing pump with 27 exhaust lines to degas the dissolved gas. But it can be recycled without any problem.

また、実施例１ではリフォーマー排ガススクラバーの戻り水の冷却方法を説明したが、改質ガスクーラー８、シールガスクーラー１１の戻り水を同様に冷却しても同様の効果が得られる。 Further, in the first embodiment, the method of cooling the return water of the reformer exhaust gas scrubber has been described, but the same effect can be obtained by similarly cooling the return water of the reformed gas cooler 8 and the seal gas cooler 11.

またその冷却にあたっては熱交換器のタイプを選ぶものではなく、通常のシェルアンドチューブ熱交換器を設置しても良いし、配管にフィンを取り付け、伝熱面積を増やして冷却する方式でも良い。 Further, for cooling, the type of heat exchanger is not selected, and a normal shell and tube heat exchanger may be installed, or fins may be attached to the piping to increase the heat transfer area for cooling.

またここでは図示されていない密閉系の機器冷却水をこの清浄水（クリーン水）系冷却水で間接冷却することでその熱交換器での塩分の付着等の問題がなくなり、清掃などメンテナンスの負荷低減の効果も得られる。 Indirect cooling of the cooling water for closed equipment, which is not shown here, with this clean water (clean water) cooling water eliminates the problem of salt adhesion in the heat exchanger, and the maintenance load such as cleaning. The effect of reduction can also be obtained.

図３は実施例２を示す。
この実施例２ではプロセスガスコンプレッサー５を水封、冷却式ロータリーロブブロワーでは無く、乾式のターボブロワーを用いたケースである。FIG. 3 shows Example 2.
In the second embodiment, the process gas compressor 5 is water-sealed and a dry turbo blower is used instead of a cooling rotary lob blower.

天然ガス等の炭化水素ガスを還元するプロセスにおいては、改質ガスの水素と一酸化炭素比（Ｈ２／ＣＯ比）を所定の比率に保つために、その循環ガスを水分飽和状態に保ち、その温度を制御することで循環ガス中の水分量を制御している。したがってロータリーロブブロワーを用いた場合、その出側で約８０℃の飽和状態に保つ必要があった。このために余剰の水が噴霧されガスを冷却しており水系への熱負荷増大につながっていた。つまりその冷却水を循環使用するためにはより多く熱量の水の冷却が必要で、これを蒸発熱で冷却するために多くの水が消費されていた。In the process of reducing hydrocarbon gas such as natural gas, in order to keep the hydrogen and carbon monoxide ratio (H 2 / CO ratio) of the reforming gas at a predetermined ratio, the circulating gas is kept saturated with water. By controlling the temperature, the amount of water in the circulating gas is controlled. Therefore, when a rotary lob blower was used, it was necessary to keep it saturated at about 80 ° C. on the exit side. For this reason, excess water was sprayed to cool the gas, which led to an increase in the heat load on the water system. In other words, in order to circulate and use the cooling water, it was necessary to cool a larger amount of water, and a large amount of water was consumed to cool this with the heat of vaporization.

実施例２ではボイラー供給水熱交２８において、リフォーマー排ガススクラバーの戻り水で予熱したボイラー供給水をオフガスに設置したボイラー２９に投入し、スチームを製造し、そのスチームを１次プロセスガス予熱器出側でプロセスガスに混合しリフォーマー入り口水分量を制御する例である。 In the second embodiment, in the boiler supply water heat exchange 28, the boiler supply water preheated by the return water of the reformer exhaust gas scrubber is put into the boiler 29 installed in the off-gas to produce steam, and the steam is discharged from the primary process gas preheater. This is an example of controlling the water content at the inlet of the reformer by mixing it with the process gas on the side.

この実施例２では、同じ容量のコンプレッサーであっても入り口ガス水分量の低減に伴い、５％以上多くの改質ガスを発生させることができ、且つ特許文献２で開示されているように約２００℃まで断熱圧縮により加熱されトータルの熱効率向上につながる。
また、飽和させるための余剰の水を必要とせず、且つリフォーマー排ガススクラバーの戻り水および新たに設置したボイラーで熱回収することからリフォーマー排ガススクラバーの戻り水の熱負荷が減少し、オフガスからの回収水量増加につながる。In the second embodiment, even if the compressor has the same capacity, it is possible to generate 5% or more of the reformed gas with the reduction of the water content of the inlet gas, and as disclosed in Patent Document 2, about It is heated up to 200 ° C by adiabatic compression, leading to an improvement in total thermal efficiency.
In addition, no excess water is required for saturation, and the heat is recovered by the return water of the reformer exhaust gas scrubber and the newly installed boiler, which reduces the heat load of the return water of the reformer exhaust gas scrubber and recovers from off-gas. It leads to an increase in water volume.

実施例２では水分制御にボイラーを設置し、スチームを発生させその投入量で制御したが、排ガススクラバーの戻り水を１次プロセスガス予熱器出側に噴霧して制御しても良い。 In the second embodiment, a boiler is installed for moisture control, steam is generated and controlled by the input amount, but the return water of the exhaust gas scrubber may be sprayed on the outlet side of the primary process gas preheater for control.

図４は逆浸透膜等の脱塩装置を用いてブローダウン水から塩分等の不純物を除去して水の消費量を削減する実施例３を示す。 FIG. 4 shows Example 3 in which impurities such as salt are removed from blowdown water using a desalting device such as a reverse osmosis membrane to reduce water consumption.

一般的に直接接触水はトップガススクラバー、クーリングガススクラバーおよび湿式集塵機からの戻り水、および前記清浄水系統を別系統としない場合には改質ガス冷却器、シールガスクーラーからの戻り水３０がクラリファイヤーに戻される。ここで凝集剤などの薬剤が投入され固形分が沈降分離される。沈降分離処理後の水はホットウオーターサンプ１９に集められ、クーリングタワー２０もしくは図示されていない海水熱交などの間接冷却器で冷却され循環利用される。 Generally, the direct contact water is the return water from the top gas scrubber, the cooling gas scrubber and the wet dust collector, and if the clean water system is not a separate system, the reformed gas cooler and the return water 30 from the seal gas cooler. Returned to the scrubber. Here, a chemical such as a flocculant is added and the solid content is settled and separated. The water after the sedimentation separation treatment is collected in a hot water sump 19 and cooled by a cooling tower 20 or an indirect cooler such as a seawater heat exchange (not shown) for circulation.

ここで塩分などの不純物は補給水のみならず、鉄鉱石粉やカルシウム被膜粉からも混入するので蒸発による水の消費を防いでも一定量のブローダウンが必要となり結果的に多くの補給水が必要となり水消費量を大幅に削減することが困難であった。 Here, impurities such as salt are mixed not only from make-up water but also from iron ore powder and calcium-coated powder, so even if water consumption due to evaporation is prevented, a certain amount of blowdown is required, and as a result, a large amount of make-up water is required. It was difficult to significantly reduce water consumption.

実施例３ではそのブローダウン水の処理フローを示している。２０のクーリングタワーもしくは図示されていない海水熱交などで冷却された水は循環使用されるが、その一部はブローダウンされる。そのブローダウン水をろ過器３１に通し、ろ過器３１で処理された処理水を逆浸透膜などの脱塩装置３２に投入する。脱塩装置３２に投入されたろ過処理水は不純物を含まない脱塩処理水と不純物が濃縮した脱塩処理廃水に分離される。 Example 3 shows the treatment flow of the blow-down water. Water cooled by 20 cooling towers or seawater heat exchange (not shown) is circulated and used, but a part of it is blown down. The blowdown water is passed through the filter 31, and the treated water treated by the filter 31 is charged into a desalting device 32 such as a reverse osmosis membrane. The filtered water charged into the desalting apparatus 32 is separated into desalting-treated water containing no impurities and desalting-treated waste water in which impurities are concentrated.

この時、ろ過廃水はクラリファイヤー１８に戻すことにより、ろ過時の水の消費量を無くすことができる。また脱塩処理水を冷水サンプ３５に戻すことにより補給水を削減することができる。 At this time, by returning the filtered waste water to the clarifier 18, the amount of water consumed during filtration can be eliminated. Further, the supplementary water can be reduced by returning the desalted water to the cold water sump 35.

実施例３では不純物が濃縮した脱塩処理廃水をブリケットクエンチコンベア３３上の熱間圧縮ブリケット（ＨＢＩ）に噴霧しＨＢＩを冷却する。このため通常のＨＢＩ噴霧水が不要となり水の消費量を削減できる。また通常ＨＢＩの冷却は水の蒸発熱で徐冷するので、不純物はＨＢＩに付着し、主に水だけが蒸発する。 In Example 3, desalting-treated waste water enriched with impurities is sprayed onto a hot-compressed briquette (HBI) on a briquette quench conveyor 33 to cool the HBI. Therefore, normal HBI spray water becomes unnecessary and water consumption can be reduced. Further, since the HBI is usually cooled slowly by the heat of vaporization of water, impurities adhere to the HBI and mainly only water evaporates.

この脱塩処理廃水の不純物の主成分はカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナトリウム（Ｎａ）などのアルカリ成分であり、これらは還元製鉄法の次工程である電気溶解炉における添加剤でもあるので、製品のＨＢＩに付着させることで電気炉溶解での添加剤の削減に寄与するので実施例３の方法は水中の不純物を有価物として有効に利用できる利点がある。 The main components of the impurities in the desalted waste water are alkaline components such as calcium (Ca), magnesium (Mg), and sodium (Na), which are also additives in the electric melting furnace, which is the next step of the reduction iron making method. Therefore, the method of Example 3 has an advantage that impurities in water can be effectively used as valuable resources because it contributes to the reduction of additives in electric furnace dissolution by adhering to the HBI of the product.

一方、ブリケットクエンチコンベア３３で蒸発した蒸気は３４の吸引式冷却器に導入される。この吸引式冷却器３４では蒸気を大気や海水の冷媒で間接冷却し、凝縮させ、清浄水として回収できる。吸引式冷却器出側にミスト除去装置を設けることでより効果的に清浄水を回収できる。 On the other hand, the steam evaporated in the briquette quench conveyor 33 is introduced into the suction type cooler 34. In this suction type cooler 34, steam can be indirectly cooled with a refrigerant of air or seawater, condensed, and recovered as clean water. By providing a mist removing device on the outlet side of the suction type cooler, clean water can be recovered more effectively.

また脱塩処理廃水の一部を原料の鉄鉱石や焼成ペレットともに炉頂から投入しても良い。シャフト炉内上部では水分は蒸発し、不純物は原料に付着して製品とともに排出される。蒸発により清浄化された水分はトップガススクラバーで回収され、前記ＨＢＩへの水噴霧同様不純物が水系から除去される。 Further, a part of the desalted wastewater may be charged from the furnace top together with the raw material iron ore and calcined pellets. Moisture evaporates in the upper part of the shaft furnace, and impurities adhere to the raw material and are discharged together with the product. Moisture purified by evaporation is recovered by a top gas scrubber, and impurities are removed from the water system as in the case of water spraying on the HBI.

鉄鉱石や焼成ペレットなどの原料に付着した不純物は、前記の通りその主成分がアルカリ成分で電気炉溶解での有価物質であるとともに、溶融温度が高いＣａやＭｇが主成分であるので還元鉄の融着防止剤になり高温での還元が可能となり、生産性向上に寄与する。 Impurities adhering to raw materials such as iron ore and calcined pellets are mainly composed of alkaline components and valuable substances in electric furnace melting as described above, and are mainly composed of Ca and Mg having high melting temperatures, so reduced iron. It becomes a fusion preventive agent and can be reduced at high temperature, which contributes to the improvement of productivity.

実施例３ではＨＢＩの冷却および原料とともに脱塩処理廃水をシャフト炉に投入する場合を説明したが、これに限らずカルシウム被膜を施す時に用いる消石灰スラリー用の混合水に用いても良い。またペレットプラントが隣接されている場合には前記のＨＢＩ冷却と同様、ペレットクーラー出側のペレットに噴霧することでペレットを冷却するとともに、ＣａやＭｇを原料表面に付着させ還元時の高温操業を可能とし、かつ蒸発した水蒸気を回収することで清浄水を得ることもできる。 In Example 3, the case where the desalted waste water is put into the shaft furnace together with the cooling of the HBI and the raw material has been described, but the present invention is not limited to this and may be used as the mixed water for the slaked lime slurry used when applying the calcium film. When a pellet plant is adjacent to the pellet, the pellets are cooled by spraying on the pellets on the outlet side of the pellet cooler, as in the case of HBI cooling, and Ca and Mg are adhered to the surface of the raw material to perform high-temperature operation during reduction. It is possible, and clean water can be obtained by recovering the evaporated water vapor.

実施例１および３を組み合わせた場合には、実施例１で説明したリフォーマー排ガススクラバーを設置し、その戻り水をリフォーマー排ガスもしくは大気との混合気体で冷却し、そのラインに脱気装置を設けることで直接還元鉄１トンあたり約０．２ｍ３から０．３ｍ３の清浄水を回収でき、その回収した水を、塩分を含まない補給水として利用できる。When Examples 1 and 3 are combined, the reformer exhaust gas scrubber described in Example 1 is installed, the return water is cooled by the reformer exhaust gas or a mixed gas with the atmosphere, and a degassing device is provided in the line. About 0.2 m 3 to 0.3 m 3 of clean water can be directly recovered per ton of reduced iron, and the recovered water can be used as make-up water containing no salt.

実施例３で説明したろ過装置および脱塩装置の容量が直接還元鉄１トンあたり約０．３ｍ３の装置を設ける場合は、直接還元鉄１トンあたり０．３ｍ３のブローダウンを実施したことになり、鉄鉱石粉やカルシウム被膜粉から不純物が混入しても良好な水質を維持できる。
かつ脱塩装置からの処理水は清浄水であるので処理水は上記同様塩分を含まない補給水として利用できる。また、この脱塩処理装置からの処理廃水を、例えば熱間圧縮ブリケット（ＨＢＩ）製造プラントの場合、そのＨＢＩ上に噴霧してＨＢＩを冷却し、発生した蒸気を間接冷却して回収した場合にはほぼ全量のブローダウン水を回収することができる。When the equipment having the capacity of the filtration device and the desalting device described in Example 3 having a capacity of about 0.3 m 3 per ton of direct reduced iron is provided, blowdown of 0.3 m 3 per ton of direct reduced iron was carried out. Therefore, good water quality can be maintained even if impurities are mixed in from iron ore powder or calcium film powder.
Moreover, since the treated water from the desalination device is clean water, the treated water can be used as make-up water containing no salt as described above. Further, in the case of a hot compression briquette (HBI) manufacturing plant, for example, when the treated waste water from this desalination treatment device is sprayed on the HBI to cool the HBI and the generated steam is indirectly cooled and recovered. Can recover almost all blowdown water.

一般的な直接還元鉄製造プラントでは直接還元鉄１トンあたり約１ｍ３から１．５ｍ３の補給水を必要とするが、上記の装置を設けることで直接還元鉄１トンあたり約０．６ｍ３の水消費を削減できる。A general direct reduced iron production plant requires about 1 m 3 to 1.5 m 3 of make-up water per ton of direct reduced iron, but by installing the above equipment, about 0.6 m 3 per ton of direct reduced iron 3 Water consumption can be reduced.

これに加えて特許文献２で提案されている、例えばトップガススクラバーからの戻り水を海水もしくは大気で間接冷却すれば補給水を必要としないばかりか、廃水も不要な非常に環境保全に貢献できる直接還元鉄製造プラントとなる。 In addition to this, if the return water from the top gas scrubber, for example, which is proposed in Patent Document 2, is indirectly cooled with seawater or the atmosphere, not only does it not require make-up water, but it can also contribute to environmental conservation, which does not require wastewater. It will be a direct reduced iron production plant.

１． 原料投入コンベア
２． 竪型還元炉（シャフト炉）
３． 竪型還元炉冷却ゾーン（クーリングゾーン）
４． トップガススクラバー
５． プロセスガスコンプレッサー
６． リフォーマー
７． バーナー
８． 改質ガスクーラー
９． クーリングガススクラバー
１０．クーリングガスコンプレッサー
１１．シールガスクーラー
１２．シールガスコンプレッサー
１３．ホットブリケットマシン
１４．燃焼空気予熱器
１５．１次プロセスガス予熱器
１６．２次プロセスガス予熱器
１７．イジェクタースタック
１８．クラリファイヤー
１９．ホットウオーターサンプ
２０．クーリングタワー
２１．リフォーマー排ガス冷却熱交
２２．リフォーマー排ガススクラバー
２３．排ガス吸引ファン
２４．クリーンウオーター冷却熱交
２５．脱硫塔
２６．補助冷却塔
２７．減圧容器、減圧ポンプ
２８．ボイラー供給水熱交換器
２９．ボイラー
３０．戻り水
３１．ろ過器
３２．脱塩処理装置
３３．ブリケットクエンチコンベア
３４．吸引式冷却器
３５．冷水サンプ1. 1. Raw material input conveyor 2. Vertical reduction furnace (shaft furnace)
3. 3. Vertical reduction furnace cooling zone (cooling zone)
4. Top gas scrubber 5. Process gas compressor 6. Reformer 7. Burner 8. Reformed gas cooler 9. Cooling gas scrubber 10. Cooling gas compressor 11. Seal gas cooler 12. Seal gas compressor 13. Hot briquette machine 14. Combustion air preheater 15. Primary process gas preheater 16. Secondary process gas preheater 17. Ejector stack 18. Clarifier 19. Hot water sump 20. Cooling tower 21. Reformer Exhaust gas cooling heat exchange 22. Reformer exhaust gas scrubber 23. Exhaust gas suction fan 24. Clean water cooling heat exchange 25. Desulfurization tower 26. Auxiliary cooling tower 27. Decompression container, decompression pump 28. Boiler supply water heat exchanger 29. Boiler 30. Return water 31. Filter 32. Desalting treatment device 33. Bricket quench conveyor 34. Suction cooler 35. Cold water sump

Claims (11)

外部加熱式の改質器（リフォーマー）の燃焼排ガスを直接接触式リフォーマー排ガススクラバーで水冷することによりリフォーマー燃焼排ガス中の水分を分離回収する装置を備え、リフォーマー排ガススクラバーに供給する水を循環使用し、その循環水ラインに脱気機能を有する装置を備えたことを特徴とする直接還元鉄製造法。Equipped with a device that separates and recovers the water in the reformer exhaust gas by cooling the combustion exhaust gas of the external heating type reformer (reformer) with a direct contact type reformer exhaust gas scrubber, and circulates the water supplied to the reformer exhaust gas scrubber. , A direct reduced iron production method characterized in that the circulating water line is equipped with a device having a degassing function. 前記脱気機能を有する装置として、大気圧以下の圧力に調整された脱気室もしくは脱気ポンプを備えた請求項１に記載の直接還元鉄製造法。The direct reduced iron production method according to claim 1, further comprising a degassing chamber or a degassing pump adjusted to a pressure of atmospheric pressure or less as the device having the degassing function. 前記リフォーマー排ガススクラバー出口戻り水を海水もしくは大気等の淡水以外の冷媒で間接冷却する装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の直接還元鉄製造法。The direct reduced iron production method according to claim 1, further comprising a device for indirectly cooling the reformer exhaust gas scrubber outlet return water with a refrigerant other than fresh water such as seawater or air. 前記リフォーマー排ガススクラバー出口戻り水の冷媒としてリフォーマー排ガススクラバー出側ガスを用いて間接冷却する装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の直接還元鉄製造法。The direct reduced iron production method according to claim 3, further comprising a device for indirect cooling using the reformer exhaust gas scrubber outlet gas as the refrigerant of the reformer exhaust gas scrubber outlet return water. 前記リフォーマー排ガススクラバー出口戻り水の間接冷却装置の冷媒としてリフォーマー排ガススクラバー出側ガスと大気を選択的に、もしくは混合して使用できる切り替え、調整機能を備えた請求項４に記載の直接還元鉄製造法。The direct reduced iron production according to claim 4, further comprising a switching and adjusting function capable of selectively or mixing the reformer exhaust gas scrubber outlet gas and the atmosphere as a refrigerant for the indirect cooling device of the reformer exhaust gas scrubber outlet return water. Law. 前記リフォーマー排ガススクラバー出側ガスでリフォーマー排ガススクラバー入り口排ガスを冷却する装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の直接還元鉄製造法。The direct reduced iron production method according to claim 1, further comprising a device for cooling the reformer exhaust gas scrubber inlet gas with the reformer exhaust gas scrubber exit gas. 前記リフォーマー排ガススクラバー冷却水系統に改質ガス冷却器およびシールガスクーラーの水系統を統合し、鉄鉱石紛もしくはカルシウム被膜紛と直接接する水系統と分離した冷却水循環システムを備えた請求項１に記載の直接還元鉄製造法。The first aspect of claim 1, wherein the reformer exhaust gas scrubber cooling water system is integrated with the water system of the reformed gas cooler and the seal gas cooler, and the cooling water circulation system is provided separately from the water system in direct contact with the iron ore powder or the calcium film powder. Directly reduced iron production method. カルシウム（Ｃａ）やマグネシウム（Ｍｇ）などのアルカリ成分が補給水中濃度以上に濃縮された水を直接還元鉄の原料もしくは製品に掛け、蒸発潜熱で冷却し、アルカリ成分を直接還元鉄の原料もしくは製品に付着させるとともに蒸発した蒸気を間接冷却し、清浄水を回収する装置を備えた直接還元鉄製造法。Water with alkaline components such as calcium (Ca) and magnesium (Mg) concentrated above the concentration in the supplementary water is directly applied to the raw material or product of reduced iron, cooled by the latent heat of vaporization, and the alkaline component is directly applied to the raw material or product of reduced iron. A direct-reduced iron production method equipped with a device that collects clean water by indirectly cooling the vaporized steam while adhering to the water. 直接還元鉄プロセスに用いられるガスと直接接する直接接触式水冷装置の水系統に脱塩処理設備を設け、不純物が濃縮した脱塩処理廃水の一部もしくは全量を原料もしくは製品に掛け、水に含まれていた塩分等の不純物を原料もしくは製品に付着させることを特徴とした直接還元鉄製造法。A desalination treatment facility is installed in the water system of the direct contact type water cooling device that is in direct contact with the gas used in the direct reduced iron process, and part or all of the desalted wastewater with concentrated impurities is applied to the raw material or product and contained in the water. A direct-reduced iron production method characterized by adhering impurities such as salt to a raw material or product. 直接還元鉄プロセスに用いられるガスと直接接する直接接触式水冷装置の水系統に脱塩処理設備を設け、その脱塩処理廃水の一部もしくは全量を原料もしくは製品に掛け、水に含まれていた塩分等の不純物を原料もしくは製品に付着させるとともに、水を蒸発させることで水を清浄化し回収する装置を備えた請求項８もしくは９に記載の直接還元鉄製造法。A desalination treatment facility was installed in the water system of the direct contact type water cooling device that is in direct contact with the gas used in the direct reduced iron process, and part or all of the desalination treatment waste water was applied to the raw material or product and contained in the water. The direct reduced iron production method according to claim 8 or 9, further comprising an apparatus for purifying and recovering water by adhering impurities such as salt to a raw material or a product and evaporating the water. 前記リフォーマー排ガススクラバー冷却水系統に改質ガス冷却器およびシールガスクーラーの水系統を統合し、鉄鉱石紛もしくはカルシウム被膜紛と直接接する水系統と分離した冷却水循環システムを備え、鉄鉱石紛もしくはカルシウム被膜紛と直接接する水系統に脱塩処理設備を設け、その脱塩処理廃水の一部もしくは全量を原料もしくは製品に掛け、水に含まれていた塩分等の不純物を原料もしくは製品に付着させるとともに、水を蒸発させることで水を清浄化し、回収する装置を備えた請求項７もしくは１０に記載の直接還元鉄製造法。The reformer exhaust gas scrubber cooling water system is integrated with the water system of the reformed gas cooler and the seal gas cooler, and is equipped with a cooling water circulation system separated from the water system that is in direct contact with the iron ore powder or the calcium film powder, and the iron ore powder or calcium. A desalination treatment facility is installed in the water system that is in direct contact with the film powder, and a part or all of the desalted wastewater is applied to the raw material or product, and impurities such as salt contained in the water are attached to the raw material or product. The direct reduced iron production method according to claim 7 or 10, further comprising an apparatus for purifying and recovering water by evaporating water.
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