KR100356178B1 - Apparatus for making iron melt and iron carbide using several fluidized bed reactors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상기 예열로(40), 예비환원로(30) 및 최종환원로(20)에서 비산되는 미분광을 포집할수 있도록 상기 제 1,2 및 3가스도관(22)(32)(42)에 각각 설치되는 제 1,2 및 3사이클론(26)(36)(46); 상기 제 1사이클론(26)에서 포집된 미분환원철을 최종환원로(20) 또는 탄화철반응로(80)측으로 선택적으로 공급하는 삼방변(28); 상기 수집진기(50)를 거쳐 배기되는 배가스에 함유된 수분 및 CO2가스를 제거하는 제거기(53)를 갖추고, 수분 및 CO2가스가 제거된 배가스를 가압하는 가압기(70)를 갖추며, 가압된 배가스를 천연가스와 혼합하여 개질된 배가스를 가열하는 가열기(72)를 갖추고, 상기 탄화철반응로(80)에는 개질가스에 의해서 미분환원철을 탄화반응하여 제조한 탄화철을 외부로 배출하는 탄화철배출관(83)을 갖추는 한편, 상기 탄화철반응로(80)로부터 배출되는 배가스에 함유된 분진을 제거하여 배출하는 습식제진기(85)를 갖추어 탄화철을 제조하는 탄화반응부(90);를 포함하는 유동반응로를 이용한 용철 및 탄화철 제조장치를 제공한다.The present invention allows the first, second, and third gas conduits (22, 32, 42) to collect unspectral scattering from the preheating furnace (40), the preliminary reduction furnace (30), and the final reduction furnace (20). First, second, and third cyclones (26) (36) (46) respectively installed at each of the two; Three-way side 28 for selectively supplying the fine reduction iron collected in the first cyclone 26 to the final reduction path 20 or the iron carbide reactor (80) side; Equipped with a remover 53 for removing the water and CO 2 gas contained in the exhaust gas exhausted through the collector 50, equipped with a pressurizer 70 for pressurizing the exhaust gas from which water and CO 2 gas is removed, A heater 72 is provided to heat the reformed exhaust gas by mixing the exhaust gas with natural gas, and the iron carbide reaction furnace 80 discharges iron carbide produced by carbonizing finely-reduced iron by reforming gas to the outside (83). A) and a carbonization reaction unit (90) for producing iron carbide with a wet vibration damper (85) for removing dust contained in the exhaust gas discharged from the iron carbide reactor (80) and discharging dust; It provides a molten iron and iron carbide manufacturing apparatus.
Description
본 발명은 입도범위가 넓은 분철광석을 다단계의 유동층 반응로와 용융가스화로 및 탄화철 반응로로 구성된 용융환원 및 탄화철 제조공정에 있어서 환원반응과 탄화반응을 각각 다른 반응로에서 실행하여 용선과 탄화철을 동시에 제조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 다단계로 이루어진 유동층 반응로에서 철광석은 상부의 광석장입빈에서 예열로, 예비환원로 및 최종환원로로 연결된 광석도관을 통하여 용융가스화로 최종장입되는 공정에서 각 반응기의 측벽으로 차례로 장입 및 배출되는 반면에 환원가스는 용융가스화로에서 발생되어 최종환원로, 예비환원로 및 예열로로 연결된 가스도관을 통하여 각 반응로의 하부로 공급되어 분산판을 통과하면서 장입된 광석과 상호교류하면서 환원반응을 연속적으로 진행시킨후 최종 환원생성물인 환원철을 생산하고, 이를 용융가스화로로 장입하여 용선을 제조함과 동시에 최종환원로에서 비산되는 환원철을 사이클론으로 포집하여 순환시키지 않고 탄화철 반응로로 장입하여 유동환원공정의 배가스를 개질한 가스를 도입하여 이미 환원된 미분철을 탄화반응시켜 탄화철을 제조하는 유동반응로를 이용한 용선 및 탄화철 제조장치에 관한 것이다.In the present invention, the molten iron ore having a wide particle size range is subjected to a reduction reaction and a carbonization reaction in a different reaction furnace in a molten reduction and iron carbide production process consisting of a multi-stage fluidized bed reactor, a melt gasification furnace, and an iron carbide reaction furnace, thereby forming molten iron and iron carbide. The present invention relates to a device for manufacturing at the same time, and more particularly, in the multi-stage fluidized bed reactor, the iron ore is pre-loaded by the melt gasification through the ore conduit connected to the preheating in the upper ore charge bin, the pre-reduction furnace and the final reduction reactor While charging and discharging to the side wall of each reactor in turn, reducing gas is generated in the molten gasifier and fed to the lower part of each reactor through the gas conduit connected to the final reduction, preliminary and preheating furnaces to pass through the dispersion plate. After reacting with the charged ore continuously, the reduction reaction proceeds continuously and the final reduction product, Reduced iron is produced and charged into the molten gasifier to produce molten iron. At the same time, reduced iron that is scattered in the final reduction furnace is collected into a cyclone and charged into the iron carbide reactor without introducing the gas. The present invention relates to a molten iron and an iron carbide production apparatus using a flow reactor for producing iron carbide by carbonizing the finely reduced fine iron.
일반적으로 용철생산설비의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응기 특성상 일정수준이상의 강도 및 로내통기성을 확보할수 있는 입도를 가지는 원료로 한정되는바, 연료 및 환원제로 사용되는 탄소원으로서는 특정원료탄을 가공한 코크스를 사용하고 있으며, 철원으로써는 전처리공정인 소결 및 펠레타이징등의 괴성화공정을 거친 소결광 또는 펠렛에 주로 의존하고 있다.In general, the blast furnace method, which constitutes a large scale of molten iron production equipment, is limited to raw materials having a certain level of strength and granularity that can ensure furnace breathability due to the characteristics of the reactor. As an iron source, it mainly depends on sintered ores or pellets which have undergone aggregation processes such as sintering and pelletizing, which are pretreatment processes.
이에 따라, 현재의 고로법은 원료탄인 코크스제조설비, 광석의 괴성화를 위한 소결설비, 펠레타이징설비등의 원료 예비처리설비가 반드시 수반되어야 하며,이러한 부대설비구축에 필요한 제비용 및 상기 부대설비에서 발생하는 제반 환경오염물질에 대한 전세계적인 규제를 극복하기 위한 막대한 환경오염방지설비에 대한 막대한 투자비용등에 의해 현행 고로법의 경쟁력은 급속히 잠식되고 있는 실정이다.Accordingly, the current blast furnace method must be accompanied by raw material pretreatment facilities such as coke manufacturing equipment, raw material coal, sintering facility for the ore compaction, pelletizing equipment, etc. The competitiveness of the current blast furnace law is rapidly being eroded by the enormous investment costs for environ- mental pollution prevention facilities to overcome global regulations on environmental pollutants.
이러한 고로법의 문제를 극복하고, 분철광석과 일반탄의 사전처리없이 직접사용하는 새로운 용선제조방법으로 근래에 용융환원법이 대두되고 있으며, 그 대표적인 예가 미국특허 제 4,978,378호를 들 수 있다. 상기 미국특허 제 4,978,378호에 제시된 방법은, 원철광석과 일반탄을 직접 사용함으로써 기존의 고로법과 비교하여 소결공정 및 코킹공정등 원료의 전처리가 생략되어 공정 및 설비의 단순화를 달성할수 있었다. 상기 공정은 도 1에 도시한 바와같이, 장입된 석탄의 가스화에 의한 환원가스제조와 환원철의 용융을 담당하는 용융가스화로(10)와, 상기 용융가스화로(10)에서 발생한 환원가스를 사용하여 철광석을 간접환원시킬 수 있도록 철광석이 항상 일정량 저장된 장입빈(60)과, 분산판(24,34,44)이 각각 내장된 예열로(40), 예비환원로(30) 및 최종환원로(20)로 이루어진 3단의 유동반응로(100)로 구성되며, 그 부대시설로는 광석흐름이 이루어지는 제 1,2,3광석도관(23,33,43)과 광석장입관(63)을 갖추며, 환원가스흐름이 이루어지는 상승관(11)과 제 1,2,3가스도관(22,32,42)을 갖추며 수집진기(50), 배가스관(51)을 갖추어 구성한다.In order to overcome the problems of the blast furnace method, a molten iron reduction method has recently emerged as a new method for manufacturing molten iron, which is used directly without pretreatment of iron ore and ordinary coal, and a representative example thereof is U.S. Patent No. 4,978,378. In the method disclosed in US Pat. No. 4,978,378, by directly using iron ore and coal, the pretreatment of raw materials such as the sintering process and the coking process was omitted compared to the conventional blast furnace method, thereby simplifying the process and equipment. As shown in FIG. 1, the molten gasifier 10 responsible for the production of reducing gas by the gasification of charged coal and melting of reduced iron is used, and the reducing gas generated in the molten gasifier 10 is used. In order to indirectly reduce the iron ore, the charging bin 60 and the preheating furnace 40, the preliminary reducing furnace 30, and the final reducing furnace 20 in which the iron ore is always stored in a predetermined amount, and the dispersion plates 24, 34 and 44 are respectively embedded. It consists of a three-stage flow reactor (100) consisting of), and the auxiliary facilities are equipped with the first, second, third ore ore conduits (23, 33, 43) and the ore charge pipe (63), the ore flow is made, It is equipped with the rising pipe (11) and the first, second, third and third gas conduits (22, 32, 42) in which a reducing gas flow is made, and comprises a collector 50 and an exhaust gas pipe (51).
또한, 최근 환경규제의 강화로 전세계 철강생산량에서 스크랩을 리사이클링하여 전기로에서 생산되는 비율이 날로 증가하여 이를 위한 스크랩부족과 가격상승의 압박이 심해지므로 이를 해결하기 위한 방법으로 스크랩 대체물인 탄화철에 대한 관심이 높아지고 있다. 이를 위한 대표적인 예가 미국특허 제 5,137,566호를 들수 있다. 상기 미국특허 제 5,137,566호에 제시된 방법은 다수의 반응단계막으로 구분된 반응로에 예열된 분철광석을 장입하고, 예열 및 재순환가스의 개질이 가능한 가스공급장치를 이용하여 반응가스를 공급하여 반응기내의 철광석을 유동시키면서 환원 및 탄화반응을 동시에 실시하는 공정 및 장치이다.In addition, due to the recent tightening of environmental regulations, the proportion of steel produced in electric furnaces by recycling scrap in the world's steel production increases day by day, increasing the pressure for scrap shortage and rising prices. Is rising. A representative example for this is U.S. Patent No. 5,137,566. The method described in US Pat. No. 5,137,566 charges the preheated iron ore into the reactor divided into a plurality of reaction step membranes, and supplies the reaction gas using a gas supply device capable of preheating and reforming the recycle gas. It is a process and apparatus for simultaneously performing reduction and carbonization reaction while flowing iron ore.
이러한 예비환원공정은 철광석과 환원가스의 접촉상태에 따라 이동층 및 유동층식으로 구분할 수 있는데, 입도분포가 넓은 철광석은 예비환원로에 장입하고, 환원가스는 하부의 분산판을 통하여 보내어 철광석을 유동시키면서 환원하는 유동층식이 이러한 분철광석을 환원하는 적절한 방법으로 알려져 있다.This preliminary reduction process can be classified into moving bed and fluidized bed type according to the contact state of iron ore and reducing gas. Iron ore with a wide particle size distribution is charged into the preliminary reduction furnace, and reducing gas is sent through the lower dispersion plate to flow iron ore. A fluidized bed formula that reduces while reducing is known as a suitable method for reducing such iron ore.
상기와 같은 두가지의 반응공정중 전술한 유동환원공정을 이용하여 용선을 제조하는 공정에서는, 생산된 미분환원철을 용융가스화로(10)에 장입하는 단계에서 다량의 미분을 함유하므로 이는 장입중 용융가스화로(10)에서 비산되어 용융가스화로(10)에서 생성된 환원가스에 함유된채 상승관(11)을 통해 상단의 유동반응로에 공급되고, 이는 유동반응로에 설치되는 각 분산판(24,34,44)의 막힘을 가속화하여 전체조업에 막대한 어려움을 유발시킬 수 있다.In the process of manufacturing molten iron using the above-described flow reduction process of the two reaction processes as described above, since the produced finely-reduced iron is charged in the molten gasifier 10, it contains a large amount of fine powder, which is melt gasification during charging. Scattered from the furnace 10 and contained in the reducing gas produced in the molten gasifier 10, it is supplied to the upper flow reactor through the rising pipe 11, which is distributed in each of the distribution plates 24 installed in the flow reactor. , 34,44) can accelerate the blockage, causing enormous difficulties in the whole operation.
후술한 탄화철 제조공정에서 철광석의 환원과 탄화반응을 동시에 실행시키기 위해서는 조건이 다소 상이하여 체류시간이 길어지는등 조업상의 문제점이 발생되었다.In the iron carbide manufacturing process described below, in order to simultaneously perform the reduction and the carbonization reaction of iron ore, the operating conditions have occurred such that the conditions are slightly different and the residence time becomes longer.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로써, 그목적은 용융가스화로에서 상승되는 미분환원철을 제거하여 환원가스내 미분함량을 감소하고, 탄화철을 제조하기 위한 환원과 탄소반응을 분리하여 실행함으로서 효과적인 탄화철 제조가 용이하여 용선제조와 탄화철제조공정의 조업 및 작업안전성을 확보하고, 다양한 생산품목을 획득할 수 있는 유동반응로를 이용한 용선 및 탄화철 제조장치를 제공하고자 한다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the purpose is to remove the finely-reduced iron rising in the melt gasifier to reduce the fine content in the reducing gas, reducing and carbon reaction for producing iron carbide By separating and executing, it is easy to manufacture iron carbide effectively, to ensure the operation and work safety of the molten iron and iron carbide manufacturing process, and to provide a molten iron and iron carbide manufacturing apparatus using a flow reactor to obtain a variety of products.
도 1은 일반적인 용철제조설비를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a typical molten iron manufacturing equipment,
도 2는 본 발명에 따른 유동반응로를 이용한 용철 및 탄화철 제조장치를 도시한 전체구성도.Figure 2 is an overall configuration showing a molten iron and iron carbide production apparatus using a flow reactor according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 .... 용융가스화로 11 .... 상승관10 .... melt gasification furnace 11 .... rising pipe
20 .... 최종환원로 30 .... 예비환원로20 .... Final Reduction Path 30 .... Preliminary Reduction Path
40 .... 예열로 28 .... 삼방변40 .... 28 with preheating
26,36,46 ... 제 1,2 및 3사이클론26,36,46 ... 1, 2 and 3 cyclones
53 ... 제거기 70 .... 가압기53 ... Eliminator 70 .... Pressurizer
72 .... 가열기 80 .... 탄화철반응로72 .... heater 80 .... iron carbide reactor
85 .... 습식제진기85 .... Wet Vibrators
상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은As a technical configuration for achieving the above object, the present invention
예열로, 예비환원로 및 최종환원로로 이루어진 3단 유동반응로와 융융가스화로를 갖추고, 광석을 공급하는 광석장입관 제 1,2 및 3 광석도관과 환원가스를 공급하는 상승관, 제 1,2 및 3 가스도관을 갖추는 한편, 수집진기, 배가스관을 갖추어 용철을 제조하는 설비에 있어서,Pre-heating furnace, three-stage flow reactor consisting of a preliminary reduction furnace and a final reduction furnace, and a melting gasifier, ore charging pipes for supplying ores 1,2 and 3 ore pipes and a rising pipe for supplying reducing gas, and first In the equipment for manufacturing molten iron, equipped with 2, 3 and 3 gas conduits, equipped with a collector and exhaust gas pipes,
상기 예열로, 예비환원로 및 최종환원로에서 비산되는 미분광을 포집할수 있도록 상기 제 1,2 및 3가스도관에 각각 설치되는 제 1,2 및 3사이클론;First, second, and third cyclones installed in the first, second, and third gas conduits so as to capture fine spectra scattered in the preheating, preliminary, and final reduction paths;
상기 제 1사이클론에서 포집된 미분환원철을 최종환원로 또는 탄화철반응로측으로 선택적으로 공급하는 삼방변;Three-sided valve for selectively supplying the finely-reduced iron collected in the first cyclone to the final reduction furnace or iron carbide reactor;
상기 수집진기를 거쳐 배기되는 배가스에 함유된 수분 및 CO2가스를 제거하는 제거기를 갖추고, 수분 및 CO2가스가 제거된 배가스를 가압하는 가압기를 갖추며, 가압된 배가스를 천연가스와 혼합하여 개질된 배가스를 가열하는 가열기를 갖추고, 상기 탄화철반응로에는 개질가스에 의해서 미분환원철을 탄화반응하여 제조한 탄화철을 외부로 배출하는 탄화철배출관을 갖추는 한편, 상기 탄화철반응로로부터 배출되는 배가스에 함유된 분진을 제거하여 배출하는 습식제진기를 갖추어 탄화철을 제조하는 탄화반응부;를 포함함을 특징으로 하는 유동반응로를 이용한 용철 및 탄화철 제조장치를 마련함에 의한다.Equipped with a remover for removing the water and CO 2 gas contained in the exhaust gas exhausted through the collector, pressurizer for pressurizing the exhaust gas from which the water and CO 2 gas is removed, and reformed by mixing the pressurized exhaust gas with natural gas It is equipped with a heater for heating the exhaust gas, and the iron carbide reactor is equipped with an iron carbide discharge pipe for discharging the iron carbide produced by the carbonization reaction of the finely-reduced iron by the reformed gas to the outside, while the dust contained in the exhaust gas discharged from the iron carbide reactor By providing a molten iron and iron carbide manufacturing apparatus using a fluidized reactor comprising a; carbonization reaction unit for producing iron carbide with a wet vibration damper to remove and discharge.
이하, 본 발명에 대해서 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 유동반응로를 이용한 용철 및 탄화철 제조장치를 도시한 전체구성도로서, 본 발명의 장치(1)는 장입빈(60)에 저장된 광석이 예열로(40), 예비환원로(30) 및 최종환원로(20)를 통하여 차례로 장입, 배출되는 분철광석을 용융가스화로(10)에서 발생되어 최종환원로(20), 예비환원로(30) 및 예열로(40)순으로 상승공급되는 환원가스에 의해 환원반응되는 유동환원공정으로서 용철을 제조함과 동시에, 상기 최종환원로(20)에서 환원가스와 더불어 비산되는 미분환원철을 제 1사이클론(26)에서 포집하고 그 하부에 제 1배출관(25) 설치된 삼방변(28)을 조절하여, 이를 탄화철 반응로(80)에서 탄화반응시켜 탄화철을 제조하는 탄화반응부(90)로 이루어져 있다.2 is an overall configuration diagram showing a molten iron and iron carbide production apparatus using a flow reactor according to the present invention, the device (1) of the present invention is the ore stored in the charging bin (60) preheating furnace 40, pre-reduction The iron ore, which is sequentially charged and discharged through the furnace 30 and the final reduction furnace 20, is generated in the molten gasifier 10 so that the final reduction furnace 20, the preliminary reduction furnace 30, and the preheating furnace 40 are in order. The molten iron is produced as a flow reduction process which is reduced and reacted by a reducing gas supplied upwardly, and at the same time, the fine reduction iron that is scattered together with the reducing gas in the final reduction path 20 is collected in the first cyclone 26 and the lower portion thereof. The first discharge pipe 25 is installed in the three-way side 28 is adjusted, it is made of a carbonization reaction unit 90 to produce iron carbide by carbonization reaction in the iron carbide reactor (80).
즉, 상기 제 1,2 및 3사이클론(26),(36),(46)은 상기 최종환원로(20), 예비환원로(30) 및 예열로(40)에서 각 반응로의 하부로 공급되어 각 분산판(24),(34),(44)을 통과하는 환원가스와 더불어 상승되어 상단 반응로로 유입되는 미분을 포집할 수 있도록 환원가스가 통과하는 각 제 1,2 및 3가스도관(22),(32),(42)의 길이중간에 각각 장착되며, 그 각 외부면에는 포집된 미분환원철을 최종환원로(20), 예비환원로(30) 및 예열로(40)측으로 배출하여 순환공급할 수 있도록 제 1,2 및 3배출관(25)(35)(45)을 갖추어 구성한다.That is, the first, second, and third cyclones 26, 36, and 46 are supplied to the lower portion of each reactor in the final reduction path 20, the preliminary reduction path 30, and the preheating furnace 40. And the first, second and third gas conduits through which the reducing gas passes so as to be collected together with the reducing gas passing through each of the distribution plates 24, 34, and 44 to capture the fine powder flowing into the upper reactor. (22), (32), and (42) are respectively installed in the middle of the length, each of the outer surface of the differential reduction iron collected to the final reduction reactor 20, preliminary reduction reactor 30 and preheating furnace 40 side The first, second, and third discharge pipes 25, 35, 45 are configured to be circulated and supplied.
그리고, 환원율이 높은 미분환원철이 포집되는 상기 제 1사이클론(26)의 제 1배출관(25)의 단부에는 삼방변(28)이 갖추어지는바, 이러한 삼방변(28)은 상기 최종환원로(20)와 용융가스화로(10)사이의 제 1광석도관(23)에서 채취한 광석의 환원율에 따라 상기 제 1사이클론(26)내에 포집된 미분환원철을 상기 최종환원로(20)측으로 또는 탄화철반응로(80)측으로 선택적으로 공급할수 있도록 제 1,2장입관(29)(86)을 각각 상기 최종환원로(20)와 탄화철반응로(80)에 연결구성한다.In addition, three-sided valve 28 is provided at an end portion of the first discharge pipe 25 of the first cyclone 26 in which fine reduction iron having a high reduction rate is collected, and such three-sided valve 28 is the final reduction path 20. ), The finely-reduced iron collected in the first cyclone (26) to the final reduction reactor 20 or iron carbide reactor according to the reduction rate of the ore collected from the first ore conduit (23) between the molten gas furnace 10 The first and second charging pipes 29 and 86 are connected to the final reduction path 20 and the iron carbide reactor 80 so as to be selectively supplied to the (80) side.
한편, 상기 3단 유동반응로에서의 용융환원공정이 안정화될 때 미분환원철을 공급받아 이를 탄화철로 제조하는 탄화반응부(90)는 환원공정을 마친후 수집진기(50)를 통과한 배가스가 배출되는 배가스관(51)에 관부재인 재순환관(52)을 매개로 제거기(53)를 연통설치하며, 이러한 제거기(53)는 상기 수집진기(50)를 거쳐 배기되는 배가스에 함유된 수분 및 이산화탄소(CO2)와 같은 산화성가스를 제거하는 설비이다.On the other hand, when the molten reduction process in the three-stage flow reactor is stabilized, the carbonization reaction unit 90 which receives finely reduced reduced iron and prepares it as iron carbide discharges the exhaust gas passing through the collecting duster 50 after the reduction process is completed. The eliminator 53 is connected to the exhaust gas pipe 51 through the recirculation pipe 52, which is a pipe member, and the eliminator 53 is water and carbon dioxide contained in the exhaust gas exhausted through the collector 50. It is a facility to remove oxidizing gas such as (CO 2 ).
그리고, 상기 제거기(53)에는 이를 통과하면서 수분 및 CO2가스가 제거된 배가스를 일정압력으로 가압할수 있도록 가압기(70)가 가스관(54)을 매개로 하여 연통설치하며, 상기 가압기(70)에서 가압된 배가스는 가스관(74)을 통하여 가열기(72)로 공급된다.In addition, the pressurizer (70) is installed in communication with the gas pipe (54) so as to pressurize the exhaust gas from which water and CO 2 gas is removed at a predetermined pressure while passing through the remover (53). The pressurized exhaust gas is supplied to the heater 72 through the gas pipe 74.
또한, 상기 가스관(74)의 길이중간에는 가압된 배가스를 천연가스와 혼합하여 개질가스로 개질할 수 있도록 천연가스가 공급되는 천연가스공급관(75)이 연결구성되며, 상기 가스관(74)의 단부에는 개질된 배가스를 일정온도이상으로 가열할수 있도록 가열기(72)를 갖추어 구성한다. 이때, 상기 가열기(72)에는 공기공급관(76)을 통해 공급되는 외부공기와 가압된 배가스를 혼합하여 연소하는 버너(미도시)를 갖추어 열원을 제공한다.In addition, the middle of the length of the gas pipe 74 is connected to the natural gas supply pipe 75 which is supplied with natural gas so that the pressurized flue gas can be mixed with the natural gas to be reformed gas, the end of the gas pipe 74 The heater 72 is provided with a heater 72 so as to heat the reformed exhaust gas above a predetermined temperature. In this case, the heater 72 is provided with a burner (not shown) for mixing and burning external air supplied through the air supply pipe 76 and pressurized exhaust gas to provide a heat source.
그리고, 미분환원철이 공급되는 탄화철반응로(80)와 상기 가열기(72)사이는 개질가스도관(73)을 매개로 연통설치됨에 따라 상기 탄화철반응로(80)의 하부측으로 개질된 배가스가 통입되어 분산판(84)을 통해 균일하게 공급되면 상부의 미분환원철을 유동시키면서 탄화반응을 수행한다. 이러한 탄화철반응로(80)의 측벽에는 탄화반응되어 탄화철을 외부로 배출할 수 있도록 탄화철배출관(83)을 갖추어 구성한다.In addition, the flue gas reformed to the lower side of the iron carbide reactor (80) is introduced between the iron carbide reactor (80) and the heater (72) supplied with finely-reduced iron through a reformed gas conduit (73). When uniformly supplied through the dispersion plate 84, the carbonization reaction is performed while flowing the finely divided iron of the upper portion. The side wall of the iron carbide reactor 80 is provided with an iron carbide discharge pipe 83 so that the carbonized reaction to discharge the iron carbide to the outside.
또한, 상기 탄화철반응로(80) 내부에는 비산된 탄화철을 포집하여 재순환시키는 내부 사이클론이 설치되어 있으며 이를 통과하여 배출되는 배가스에 함유된 분진을 제거할수 있도록 가스배기관(81)을 매개로 습식제진기(85)를 갖추며, 상기 습진제진기(85)에는 분진을 제거한 배가스를 상기 제거기(53)로 재순환시키거나 대기로 배출할수 있도록 상기 제거기(53)와 연통연결되는 제 1배기관(82)과 상기 배가스관(51)과 연통연결되는 제 2배기관(87)을 각각 갖추어 구성한다.In addition, an internal cyclone is installed inside the iron carbide reactor 80 to collect and recycle the scattered iron carbide, and to provide a wet damper through the gas exhaust pipe 81 to remove dust contained in the exhaust gas discharged therethrough. 85), the evaporator (85) includes a first exhaust pipe (82) and the exhaust pipe connected in communication with the remover (53) to recycle the exhaust gas from which the dust has been removed to the remover (53) or to the atmosphere. Each of the second exhaust pipes 87 in communication with the 51 is provided.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.The operation and effects of the present invention having the configuration as described above will be described.
먼저, 광석은 장입빈(60)으로부터 광석장입관(63)을 통하여 예열로(40), 예비환원로(30) 및 최종환원로(20)를 거치면서 유동환원되어 용철을 제조할 수 있도록 용융가스화로(10)내로 장입되는 반면에, 상기 용융가스화로(10)에서 생성된 환원가스는 상승관(11)을 통하여 최종환원로(20), 예비환원로(30) 및 예열로(40)하부로 통입되어 각 반응로의 제 1,2 및 3분산판(24,34,44)을 통하여 유동층으로 공급되는 일련의 용융환원공정이 이루어지면, 3단 유동반응로에서 환원공정을 마치고 예열로(40)의 상부로 배기되는 배가스는 수집진기(50)를 거친 다음 배가스관(51) 및 스택을 통해 외부로 배기된다.First, the ore is melt-flowed through the preheating furnace 40, the preliminary reduction path 30 and the final reduction path 20 through the ore charge tube 63 from the charging bin 60 to melt to produce molten iron While charged into the gasifier 10, the reducing gas generated in the molten gasifier 10 is passed through the riser 11 to the final reduction reactor 20, the preliminary reduction reactor 30 and the preheating furnace 40. When a series of melt reduction processes are introduced into the lower part and supplied to the fluidized bed through the first, second and third dispersion plates 24, 34 and 44 of each reactor, the reduction process is completed in the three-stage fluidized reactor and the preheating furnace The exhaust gas exhausted to the upper portion of the 40 passes through the collector oscillator 50 and is then exhausted to the outside through the exhaust gas pipe 51 and the stack.
그리고, 이러한 용융환원공정이 이루어지는 동안 상기 예열로(40), 예비환원로(30) 및 최종환원로(20)의 각 하부로부터 통입되어 제 1,2 및 3분산판(24,34,44)을 거쳐 유동층을 형성하도록 균일하게 공급되는 환원가스와 더불어 상승비산되는 미분환원철은 제 1,2 및 3가스도관(22),(32),(42)에 설치된 제 1,2 및 3사이클론(26)(36)(46)에 포집된 다음 해당하는 각 예열로(40), 예비환원로(30) 및 최종환원로(20)측으로 순환공급된다.During the melt reduction process, the preheating furnace 40, the preliminary reduction furnace 30, and the final reduction passage 20 are introduced into the lower portions of the first, second, and third dispersion plates 24, 34, and 44. The finely-reduced finely-reduced iron together with the reducing gas uniformly supplied to form a fluidized bed through the first, second, and third cyclones (26) are installed in the first, second, and third gas conduits (22), (32), and (42). 36) and 46 are then circulated and supplied to the respective preheating furnaces 40, the preliminary reduction reactors 30, and the final reduction reactor 20.
즉, 유동반응로(100)설비가 정상상태에 도달할 때 까지는 상기 제 1사이클론(26)의 배출관(25)에 설치된 삼방변(28)은 최종환원로(20)에 연결된 제 1장입관(29)의 유로를 개방하여 포집된 미분환원철을 상기 최종환원로(20)측으로 순환공급하지만, 상기 최종환원로(20)와 용융가스화로(10)사이를 연결하는 제 1광석도관(23)에서 채취한 분광의 환원률이 80 내지 85%에 이르러 용용환원공정이 안정됨이 확인되면, 상기 삼방변(28)은 상기 제 1장입관(29)을 통한 유로를 차단하고, 탄화철반응로(80)와 연결된 제 2장입관(86)의 유로를 개방함으로서 상기 제 1사이클론(26)에서 포집된 미분환원철을 상기 탄화철반응로(80)측으로 장입하기 시작한다.That is, the three-way valve 28 installed in the discharge pipe 25 of the first cyclone 26 until the equipment reaches the steady state of the flow reactor 100, the first charging pipe connected to the final reduction path (20) ( In the first ore conduit 23 connecting the final reduction path 20 and the molten gasifier 10, the circulated supply of the differential reduction iron collected by opening the flow path of the valve 29 is supplied to the final reduction path 20. When the reduction rate of the collected spectra reaches 80 to 85% and it is confirmed that the molten reduction process is stable, the three-way valve 28 blocks the flow path through the first charging pipe 29 and the iron carbide reactor 80 By opening the flow path of the second charging pipe (86) connected to and begins to charge the finely-reduced iron collected in the first cyclone 26 toward the iron carbide reactor (80).
한편, 상기 배가스관(51)을 통해 배출되는 배가스중 일부는 재순환관(52)을 통해 제거기(53)로 유입되면서 수분 및 이산화탄소와 같은 산화성가스가 제거되고, 연속하여 가압기(70)내로 공급되어 상기 탄화철반응로(80)내로 공급될수 있을 정도의 압력으로 가압된다.On the other hand, some of the exhaust gas discharged through the exhaust pipe 51 is introduced into the eliminator 53 through the recycle pipe 52 to remove the oxidizing gas such as water and carbon dioxide, and is continuously supplied into the pressurizer 70 Pressurized to a pressure enough to be supplied into the iron carbide reactor (80).
그리고, 가압된 배가스는 가열기(72)내로 공급되기 전에 천연가스공급관(75)을 통해 공급되는 천연가스와 일정비율로 혼합되면서 미분환원철을 탄화반응시켜 탄화철을 제조할수 있도록 가압된 배가스의 성분을 개질화하고, 개질화된 배가스는 가열기(72)내에서 탄화철반응로 내부에서 탄화반응이 원활하게 이루어지도록 고온인 600 내지 650℃의 온도로 가열된다. 이때, 상기 가열기(72)의 열원은 개질화되기 전의 가압된 배가스의 일부를 공기로 연소하여 제공한다.Then, the pressurized exhaust gas is mixed with natural gas supplied through the natural gas supply pipe 75 at a predetermined ratio before being supplied into the heater 72 to carbonize finely divided reduced iron to produce components of pressurized exhaust gas so as to produce iron carbide. The nitrided and reformed exhaust gas is heated to a temperature of 600 to 650 ° C., which is a high temperature, so that the carbonization reaction is smoothly performed inside the iron carbide reactor in the heater 72. At this time, the heat source of the heater 72 is provided by burning a portion of the pressurized exhaust gas before reforming with air.
연속하여, 가압되고, 개질된후 고온으로 가열된 배가스는 개질가스도관(73)을 통하여 상기 탄환철반응로(80)하부로 통입되어 그 내부에 설치된 분산판(84)을 통하여 균일하게 공급됨으로서 장입된 미분환원철을 유동시키면서 탄화반응을 수행하여 탄화철을 제조하고, 제조된 탄화철은 탄화철배출관(83)을 통하여 필요개소로 배출이송된다.Continuously, the pressurized, reformed and heated exhaust gas heated to a high temperature is introduced into the lower portion of the bullet iron reactor 80 through a reforming gas conduit 73 and uniformly supplied through a distribution plate 84 installed therein. The carbonized reaction is carried out while the charged finely-reduced iron is flowed to produce iron carbide, and the produced iron carbide is discharged and transported to a required place through the iron carbide discharge pipe 83.
그리고, 상기 탄화철반응로(80)에서 탄화반응을 마치고 내부사이클론을 거쳐 상부로 배출되는 배가스는 가스배기관(81)에 설치된 습진제진기(85)를 거치면서 미분이 제거되고, 그 중 일부는 탄화반응용 가스로 재사용할수 있도록 제 1배기관(82)을 통하여 재순환관(52)측으로 순환공급되고, 나머지 일부는배가스관(51)에 연통설치된 제 2배기관(87)을 거쳐 대기중으로 배출된다.In addition, the exhaust gas discharged to the upper portion through the internal cyclone after the carbonization reaction in the iron carbide reactor (80) is removed through the evaporator (85) installed in the gas exhaust pipe 81, some of the carbonization reaction It is circulated and supplied to the recirculation pipe 52 through the first exhaust pipe 82 so that the gas can be reused, and the remaining part is discharged to the atmosphere through the second exhaust pipe 87 installed in communication with the exhaust gas pipe 51.
<실시예><Example>
1) 설비사양 및 조건1) Equipment specification and condition
가. 예열로, 예비환원로, 최종환원로end. Preheating Furnace, Preliminary Reduction Furnace, Final Reduction Furnace
- 축소부(분산판)내경 : 0.3m-Reduction part (distribution plate) inner diameter: 0.3m
- 확대부내경: 0.7m-Magnification: 0.7m
- 원추형 하부각도 : 4°-Conical bottom angle: 4 °
- 경사부 높이(분산판표면에서) :4.0m-Slope height (at the surface of the dispersion plate): 4.0m
- 원통형 상부높이 : 2.5m-Cylindrical upper height: 2.5m
- 분산판 하부높이 : 3.0m-Height of Dispersion Plate: 3.0m
나. 탄화철반응로I. Iron carbide reactor
- 축소부(분산판) 내경 : 0.5-Reduced part (distributed plate) inner diameter: 0.5
- 확대부 내경 : 1.0m-Enlarged part inner diameter: 1.0m
- 원추형 하부각도 : 4°-Conical bottom angle: 4 °
- 경사부 높이(분산판 표면에서) : 3.6m-Slope height (on the surface of the dispersion plate): 3.6m
- 원통형 상부높이 : 2.5m-Cylindrical upper height: 2.5m
- 분산판 하부깊이 : 3.0m-Depth of dispersion plate: 3.0m
2) 원료2) raw material
가. 분철광석(-8mm)end. Iron ore (-8mm)
- 화학조성 : T.Fe:62.17% , FeO:0.51% , SiO2:5.5%, TiO2:0.11%, Mn:0.05%,S:0.012%, P:0.65%, 결정수:2.32%-Chemical composition: T.Fe: 62.17%, FeO: 0.51%, SiO 2 : 5.5%, TiO 2 : 0.11%, Mn: 0.05%, S: 0.012%, P: 0.65%, Crystalline water: 2.32%
- 입도분포 : -0.05mm : 4.6%, 0.05 내지 0.15mm : 5.4%, 0.15 내지 0.5mm : 16.8%, 0.5 내지 4.75mm : 59.4%, 4.75 내지 8mm : 13.8%-Particle size distribution: -0.05mm: 4.6%, 0.05 to 0.15mm: 5.4%, 0.15 to 0.5mm: 16.8%, 0.5 to 4.75mm: 59.4%, 4.75 to 8mm: 13.8%
나. 환원가스I. Reducing gas
- 화학조성 : CO:65%, H2: 25%, CO2:5%, N2:5%-Chemical composition: CO: 65%, H 2 : 25%, CO 2 : 5%, N 2 : 5%
- 유동층내 온도 : 최종환원로(850℃), 예비환원로(770℃), 예열로(680℃)-Temperature in the fluidized bed: final reduction furnace (850 ℃), preliminary reduction furnace (770 ℃), preheating furnace (680 ℃)
- 유속 : 1.3 내지 1.5m/s(분산판)-Flow rate: 1.3 to 1.5 m / s (distributed plate)
- 압력 : 2.5 내지 3.0bar,gPressure: 2.5 to 3.0 bar, g
다. 개질가스All. Reformed gas
- 화학조성 : CO:10%, CO2:1%, CH4:45%, H2:35%, N2:8%, H2O:1%-Chemical composition: CO: 10%, CO 2 : 1%, CH 4 : 45%, H 2 : 35%, N 2 : 8%, H 2 O: 1%
- 탄화철반응로내 온도 : 600℃-Temperature in iron carbide reactor: 600 ℃
- 유속 : 0.3 내지 0.5m/s(분산판)-Flow rate: 0.3 to 0.5 m / s (dispersion plate)
- 압력 : 2.0 내지 2.5bar,gPressure: 2.0 to 2.5 bar, g
상기와 같은 설비 및 실험조건으로 실험결과 용선제조시 용융가스화로내로 분환원철의 장입시 미분의 비산이 억제되어 환원가스내 미분함유량이 감소되고, 이에 따라 유동환원설비에서 가장 조업의 결정적인 요인인 분산판의 막힘에 따른 차압의 증가속도는 훨씬 감소되어 전체적으로 용융환원설비의 조업에 안정화와 장기화가 가능해진다. 또한 탄화철은 이미 환원반응이 거의 완료된 미분환원철을 탄화반응만으로 제조됨으로서 제조공정이 더욱 신속하게 이루어져 결국에는 용선 및 탄화철제조가 동시에 가능해지며, 양 생산품의 제조가 원할하게 이루어질수 있다.As a result of the experiments and the experimental conditions as described above, when the molten iron is charged into the molten gasifier, the scattering of fine powder is suppressed, and the content of fines in the reducing gas is reduced, which is the most decisive factor in the operation of the flow reducing equipment. The rate of increase of the differential pressure due to the blockage of the plate is much reduced, which makes it possible to stabilize and prolong the operation of the melt reduction plant as a whole. In addition, the iron carbide is produced by the carbonization reaction of finely reduced reduced iron, which has almost completed the reduction reaction, so that the manufacturing process can be made more quickly, and eventually, molten iron and iron carbide can be simultaneously produced, and both products can be made smoothly.
이때, 최종환원로(20)의 제 1사이클론(26)에서 포집된 미분환원철의 환원율은 약 85 내지 90%에 이르며, 그 입자크기는 최대 120㎛이하로 평균입도 45㎛이었다. 또한 생산된 탄화철은 금속화율 90%이상이며, 탄소함유량 5 내지 6% 임에 따라 생산된 용선은 물론 탄화철은 제강공정에서 용선 및 스크랩부족시 대체제로 사용가능한 것이다.At this time, the reduction rate of the finely-reduced iron collected in the first cyclone 26 of the final reduction furnace 20 reaches about 85 to 90%, the particle size of the maximum particle size was less than 120㎛ 45㎛. In addition, the iron carbide produced is 90% or more metallization rate, and the molten iron produced as the carbon content is 5 to 6%, as well as iron carbide can be used as an alternative when molten iron and scrap in the steelmaking process.
상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 일련의 조업과정중 최종환원로에서 비산되어 제 1사이클론에서 포집된 미분환원철이 용융환원반응이 정상화될 때 절환작동되는 삼방변에 의해서 탄화반응로에 선택 공급되면, 상기 최종환원로에서 배출되어 용융가스화로로 장입되는 환원철중 미분량은 급감하여 상기 용융가스화로에서 발생하는 환원가스와 더불어 상승비산되어 환원가스에 함유되는 미분량또한 크게 감소하기 때문에 3단 유동반응로에서의 환원가스중 더스트에 의한 분산판의 막힘현상을 크게 저하시킬수 있고, 이로 인하여 유동환원공정을 안정적으로 수행할수 있는 것이다.According to the present invention having the above-described configuration, the finely-reduced iron which is scattered in the final reduction reactor during the series of operations and collected in the first cyclone is converted into the carbonization reactor by the trigonal operation which is switched when the melt reduction reaction is normalized. When selectively supplied, the amount of fines in the reduced iron discharged from the final reduction furnace and charged into the molten gasifier is drastically reduced, so that the amount of fines contained in the reducing gas is greatly reduced along with the reducing gas generated in the molten gasifier. The clogging phenomenon of the dispersion plate due to dust in the reducing gas in the three-stage flow reactor can be greatly reduced, thereby stably performing the flow reduction process.
또한, 이미 환원된 미분환원철을 탄화철반응로에 공급하여 추가적으로 탄화반응만을 진행시켜 탄화철제조를 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 것이다.In addition, by supplying the finely reduced reduced iron already fed to the iron carbide reactor to further advance the carbonization reaction it is possible to quickly and easily produce iron carbide.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. I would like to clarify that knowledge is easy to know.
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