KR100972196B1 - Apparatus for manufacturing molten iron and method for manufacturing molten iron - Google Patents

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Abstract

배가스의 현열을 이용하여 에너지 사용량을 저감할 수 있는 용철제조장치 및 용철제조방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, i) 하나 이상의 환원로에서 철광석을 환원시켜 환원철을 제조하는 단계, ii) 탄재 및 환원철을 환원로와 연결된 용융가스화로에 장입하고, 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계, iii) 환원로에 공급되어 철광석을 환원시키는 환원가스를 제공하는 단계, iv) 환원가스는 환원철을 환원한 후, 환원로로부터 배가스로서 배출되는 단계, 및 v) 배가스로 물을 가열하여 증기를 생성하는 단계를 포함한다.

Figure R1020070136389

배가스, 증기, 현열, 에너지, 용철제조방법, 용철제조장치

Provided are a molten iron manufacturing apparatus and a molten iron manufacturing method which can reduce energy consumption by using sensible heat of exhaust gas. The method for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention includes the steps of: i) reducing iron ore in one or more reduction furnaces to produce reduced iron, ii) charging carbonaceous material and reduced iron into a molten gasifier connected to the reduction furnace, and melting the reduced iron. To produce molten iron, iii) providing a reducing gas which is fed to a reducing furnace to reduce iron ore, iv) the reducing gas is reduced as reducing gas and then discharged from the reducing furnace as exhaust gas, and v) as exhaust gas. Heating the water to produce steam.

Figure R1020070136389

Exhaust gas, steam, sensible heat, energy, molten iron manufacturing method, molten iron manufacturing equipment

Description

용철제조장치 및 용철제조방법 {APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRON AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN IRON}Apparatus for manufacturing molten iron and method for manufacturing molten iron {APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRON AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN IRON}

본 발명은 용철제조장치 및 용철제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배가스의 현열을 이용하여 에너지 사용량을 저감할 수 있는 용철제조장치 및 용철제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing molten iron and a method for manufacturing molten iron, and more particularly, to an apparatus for manufacturing molten iron and a method for manufacturing molten iron, which can reduce energy consumption by using sensible heat of exhaust gas.

용철 생산을 위한 고로법은 환경 공해 등 많은 문제점을 가지고 있으므로, 고로법을 대체하는 용융환원제철법이 연구되고 있다. 용융환원제철법에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 철광석을 직접 사용하여 용철을 제조한다. 철광석과 일반탄은 용융가스화로에 장입되고, 철광석이 용융되어 용철이 제조된다.Since the blast furnace method for the production of molten iron has a number of problems such as environmental pollution, a melt-reduction steelmaking method to replace the blast furnace method has been studied. In the molten iron reduction method, molten iron is manufactured by directly using coal as a fuel and a reducing agent, and by directly using iron ore as an iron source. Iron ore and ordinary coal are charged into a melt gasifier, and iron ore is melted to produce molten iron.

용융환원제철법에서는 철광석을 환원시키는 환원로 및 철광석을 용융시키는 용융로를 별도로 제공한다. 따라서 철광석이 환원로에서 환원가스에 의해 환원된 후 용융로에서 용융됨으로써 용철이 제조된다. 환원가스는 용융로에서 발생되어 환원로에서 철광석을 환원시킨 후 외부로 배가스로서 배출된다. 다량의 현열을 포함하는 배가스는 개질된 후 용융가스화로에 공급되어 재사용된다.In the molten iron reduction method, a reduction furnace for reducing iron ore and a melting furnace for melting iron ore are separately provided. Therefore, iron ore is reduced by a reducing gas in a reduction furnace and then molten in a melting furnace to produce molten iron. The reducing gas is generated in the melting furnace to reduce the iron ore in the reduction furnace and is discharged to the outside as exhaust gas. Exhaust gas containing a large amount of sensible heat is reformed and then supplied to the melt gasifier for reuse.

배가스를 이용해 증기를 발생시킨 후 용철 제조 등에 사용함으로써 에너지 사용량을 저감시키는 용철제조장치를 제공한다.Provided is a molten iron manufacturing apparatus for reducing the energy consumption by generating steam using the exhaust gas and then used in the production of molten iron.

또한, 배가스를 이용해 증기를 발생시킨 후 용철 제조 등에 사용함으로써 에너지 사용량을 저감시키는 용철제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing molten iron which reduces energy consumption by generating steam using exhaust gas and using the same for manufacturing molten iron.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, i) 하나 이상의 환원로에서 철광석을 환원시켜 환원철을 제조하는 단계, ii) 탄재 및 환원철을 환원로와 연결된 용융가스화로에 장입하고, 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계, iii) 환원로에 공급되어 철광석을 환원시키는 환원가스를 제공하는 단계, iv) 환원가스는 환원철을 환원한 후, 환원로로부터 배가스로서 배출되는 단계, 및 v) 배가스로 물을 가열하여 증기를 생성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing molten iron includes: i) reducing iron ore in one or more reduction furnaces to produce reduced iron; To produce molten iron, iii) providing a reducing gas which is fed to a reducing furnace to reduce iron ore, iv) the reducing gas is reduced as reducing gas and then discharged from the reducing furnace as exhaust gas, and v) as exhaust gas. Heating the water to produce steam.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, 용용가스화로에 산소를 취입하여 탄재를 연소시키는 단계, 및 산소를 취입하기 전에 증기로 산소를 예열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, 산소와 함께 미분 탄재를 용용가스화로에 취입하는 단계, 및 미분 탄재를 이송하는 기송 가스를 증기로 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은 증기를 산소와 함께 용융가스화로에 취입하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention may further include injecting oxygen into the molten gasifier to combust carbonaceous material, and preheating the oxygen with steam before blowing the oxygen. The molten iron manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include the step of blowing the fine coal charcoal together with oxygen into the molten gasifier, and heating the pneumatic gas for transferring the fine coal charcoal to steam. The molten iron manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further include the step of blowing steam into the molten gasifier with oxygen.

용철을 제조하는 단계에서, 탄재는 성형탄을 포함하고, 성형탄은 분탄을 압축하여 제공되며, 분탄은 증기에 의해 건조될 수 있다.In the step of producing molten iron, the coal ash includes coal briquettes, the coal briquettes are provided by compressing the coal dust, and the coal coal may be dried by steam.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은 증기가 물로 변환되는 단계를 더 포함하고, 배가스로 물을 가열하여 증기를 생성하는 단계로 물을 이송할 수 있다. The molten iron manufacturing method according to an embodiment of the present invention further includes the step of converting the steam into water, it is possible to transfer the water to the step of generating steam by heating the water with the exhaust gas.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, i) 배가스가 증기를 생성한 후 터빈 구동 가스로 배출되는 단계, ii) 터빈 구동 가스를 발전기와 연결된 터빈에 공급하는 단계, 및 iii) 터빈을 회전시켜 발전기로부터 전기를 생산하는 단계를 더 포함할 수 있다. 터빈 구동 가스의 압력은 1.5bar.g 내지 2.0bar.g일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, 터빈으로부터 발생된 배출 가스를 용융가스화로에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 배출 가스의 압력은 0.15bar.g 내지 0.2 bar.g일 수 있다. The method for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention includes the steps of: i) exhaust gas is discharged as a turbine drive gas after generating steam, ii) supplying a turbine drive gas to a turbine connected to a generator, and iii) a turbine. Rotating may further include producing electricity from the generator. The pressure of the turbine drive gas may be between 1.5 bar.g and 2.0 bar.g. The molten iron manufacturing method according to an embodiment of the present invention may further comprise the step of supplying the exhaust gas generated from the turbine to the melt gasifier. The pressure of the exhaust gas may be 0.15 bar.g to 0.2 bar.g.

증기를 생성하는 단계에서, 증기의 압력은 12bar.g 내지 13bar.g이고, 증기의 온도는 220℃ 내지 280℃일 수 있다. 배가스로 물을 가열하여 증기를 생성하는 단계에서, 증기를 생성한 후, 배가스의 온도는 200℃ 내지 250℃일 수 있다. 환원철을 제조하는 단계에서, 하나 이상의 환원로는 유동층형 환원로 및 충전층형 환원로로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 환원로일 수 있다. 환원가스를 제공하는 단계에서, 환원가스는 용융가스화로로부터 제공될 수 있다.In the step of producing steam, the pressure of the steam may be 12bar.g to 13bar.g and the temperature of the steam may be 220 ℃ to 280 ℃. In the step of generating water by heating water with exhaust gas, after generating steam, the temperature of the exhaust gas may be 200 ° C to 250 ° C. In the step of producing the reduced iron, the one or more reduction furnace may be one or more reduction furnace selected from the group consisting of fluidized bed reduction furnace and packed bed reduction furnace. In the step of providing a reducing gas, the reducing gas may be provided from a melt gasifier.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, i) 환원가스에 의해 철광석을 환원시켜 환원철을 제조하는 하나 이상의 환원로, ii) 탄재 및 환원철을 장입하 여 용철을 제조하는 용융가스화로, 및 iii) 환원로로부터 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 물을 증기로 변환하는 증기 발생기를 포함한다. An apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention includes: i) one or more reduction furnaces for reducing iron ore by reducing gas to produce reduced iron, ii) a melt gasification furnace for preparing molten iron by charging carbonaceous material and reduced iron, and iii) a steam generator for converting water into steam using sensible heat of the flue-gas discharged from the reduction furnace.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 용융가스화로에 설치되어 용융가스화로에 산소를 취입하는 풍구를 더 포함하고, 산소를 취입하기 전에 증기로 산소를 예열할 수 있다.The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention may further include a tuyere installed in the molten gasifier to blow oxygen into the molten gasifier, and preheat oxygen with steam before blowing the oxygen.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, i) 용융가스화로에 설치되어 용융가스화로에 산소를 취입하는 풍구, 및 ii) 풍구를 통하여 용융가스화로에 미분 탄재를 취입하기 위해 미분 탄재를 기송 가스로 이송하는 미분 탄재 공급 장치를 더 포함할 수 있다. 미분 탄재 공급 장치에서, 기송 가스를 증기로 가열할 수 있다. 증기는 풍구를 통하여 산소와 함께 용융가스화로에 취입될 수 있다. The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention includes: i) a tuyere installed in a molten gasifier to blow oxygen into the molten gasifier; It may further include a fine coal ash supply device for transferring to the pneumatic gas. In the fine coal ash supply device, the pneumatic gas can be heated with steam. The steam may be blown into the melt gasifier with oxygen through the tuyere.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 용융가스화로와 연결된 성형탄 제조 장치를 더 포함하고, 탄재는 성형탄을 포함하며, 성형탄 제조 장치는 분탄을 압축하여 성형탄을 제조하고, 성형탄 제조 장치는 분탄을 건조하는 건조 장치를 포함하며, 건조 장치에서 증기에 의해 분탄이 건조될 수 있다. The molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a coal briquette manufacturing apparatus connected to a molten gasifier, the coal ash includes coal briquettes, the coal briquette manufacturing apparatus compresses powdered coal to produce coal briquettes, and the coal briquette manufacturing apparatus is powdered coal. It includes a drying device for drying, the powdered coal can be dried by steam in the drying device.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 증기 발생기와 연결되어 물을 증기 발생기로 공급하는 수조를 더 포함하고, 증기는 사용 후 물로 변환될 수 있다. The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention further includes a water tank connected to the steam generator and supplying water to the steam generator, and the steam may be converted into water after use.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, 증기 발생기로부터 배출되는 터빈 구동 가스가 공급되는 터빈, 및 터빈과 연결되어 전기를 생산하는 발전기를 더 포함할 수 있다. 터빈 구동 가스의 압력은 1.5bar.g 내지 2.0bar.g일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, 터빈 및 용융가스화로에 연결되어, 터빈으로부터 발생된 배출 가스를 용융가스화로에 공급하는 배출가스 공급관을 더 포함할 수 있다. 배출 가스의 압력은 0.15bar.g 내지 0.2 bar.g일 수 있다. 증기 발생기에서 생성되는 증기의 압력은 12bar.g 내지 13bar.g이고, 증기의 온도는 220℃ 내지 280℃일 수 있다. 증기 발생기를 통과한 후, 배가스의 온도는 200℃ 내지 250℃일 수 있다.The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention may further include a turbine to which a turbine driving gas discharged from a steam generator is supplied, and a generator connected to the turbine to generate electricity. The pressure of the turbine drive gas may be between 1.5 bar.g and 2.0 bar.g. The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention may further include a discharge gas supply pipe connected to the turbine and the melting gasifier to supply the discharge gas generated from the turbine to the melting gasifier. The pressure of the exhaust gas may be 0.15 bar.g to 0.2 bar.g. The pressure of the steam produced in the steam generator may be 12 bar.g to 13 bar.g, and the temperature of the steam may be 220 ° C to 280 ° C. After passing through the steam generator, the temperature of the exhaust gas may be from 200 ℃ to 250 ℃.

하나 이상의 환원로는 유동층형 환원로 및 충전층형 환원로로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 환원로일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, 용융가스화로 및 환원로를 상호 연결하여 환원가스를 환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 더 포함하고, 환원가스는 용융가스화로에서 발생될 수 있다.The one or more reduction furnaces may be one or more reduction furnaces selected from the group consisting of fluidized bed reduction furnaces and packed bed reduction furnaces. The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention further includes a reducing gas supply pipe for supplying a reducing gas to the reducing furnace by interconnecting the melting gasifier and the reducing furnace, and the reducing gas may be generated in the molten gasifier. .

배가스의 현열을 이용하여 발생시킨 증기를 용융가스화로에 취입하여 용철 생산 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 증기를 이용하여 용융가스화로에 취입하는 산소를 예열함으로써 용융가스화로 내부의 촤베드의 연소성을 향상시킬 수 있다. 그리고 증기를 기송 가스를 예열함으로써 미분 탄재의 이송 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 터빈 구동 가스를 이용하여 터빈을 구동함으로써 전기를 생산할 수 있다.Steam generated using the sensible heat of the exhaust gas can be blown into the molten gasifier to improve molten iron production capacity. In addition, by preheating oxygen blown into the molten gasifier using steam, it is possible to improve the combustibility of the shockbed inside the molten gasifier. In addition, the preheating gas of the steam may increase the transfer efficiency of the fine coal ash. In addition, electricity can be produced by driving the turbine using the turbine driving gas.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는 것을 이해할 수 있다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.It is to be understood that the terms first, second and third are used to describe various parts, components, regions, layers and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the term "comprising" embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element, and / or component, and other specific characteristics, region, integer, step, operation, element, component, and / or group. It does not exclude the presence or addition of.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly defined terms used are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.

이하에서는 도 1 내지 도 6을 통하여 본 발명의 실시예를 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. These examples are merely to illustrate the invention, but the invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치(100)를 개략적으로 나타낸다. 용철제조장치(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발 명이 여기에 한정되는 것은 아니다.1 schematically shows a molten iron manufacturing apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention. The structure of the apparatus for manufacturing molten iron 100 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

도 1에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(100)는, 환원로(20), 용융가스화로(40), 및 증기 발생기(50)를 포함한다. 이외에, 용철제조장치(100)는 저장조(10), 괴성체 제조 장치(30), 열교환기(80, 82), 및 수조(90)를 더 포함할 수 있다. 환원로(20)는 복수의 유동층형 환원로들을 포함한다. 각 유동층형 환원로 내부에는 유동층이 형성되어 환원로(20)에 유입되는 분철광석을 유동 환원시킨다. 환원가스 공급관(L50)은 환원로(20)와 용융가스화로(40)를 상호 연결하여 용융가스화로(40)에서 발생한 환원가스를 환원로(20)에 공급한다. 이와는 달리 별도의 환원가스, 예를 들면 액화천연가스(liquid natural gas, LNG)를 바로 환원로(20)에 취입할 수도 있다.As shown in FIG. 1, the molten iron manufacturing apparatus 100 includes a reduction furnace 20, a melt gasifier 40, and a steam generator 50. In addition, the apparatus for manufacturing molten iron 100 may further include a storage tank 10, a compacted material manufacturing apparatus 30, heat exchangers 80 and 82, and a water tank 90. Reduction furnace 20 includes a plurality of fluidized-bed reduction reactors. A fluidized bed is formed inside each fluidized-bed reduction furnace to flow-reduce the iron ore flowing into the reduction furnace 20. The reducing gas supply pipe L50 connects the reduction furnace 20 and the melt gasifier 40 to supply the reducing gas generated in the melt gasifier 40 to the reduction furnace 20. Alternatively, a separate reducing gas, for example, liquid natural gas (Liquid Natural Gas, LNG) may be directly blown into the reduction furnace 20.

환원로(20)에서 환원된 분철광석은 괴성체 제조 장치(30)에 공급되어 괴성체로 제조된다. 환원된 분철광석을 용융가스화로(40)에 바로 장입하는 경우, 용융가스화로(40)의 통기성이 악화되어 용융가스화로(40)가 폭발할 수 있다. 따라서 괴성체 제조 장치(30)에 의해 분철광석을 괴성화한 후 용융가스화로(40)에 장입한다.The iron ore reduced in the reduction furnace 20 is supplied to the compacted material manufacturing apparatus 30 to be manufactured as compacted material. When the reduced ferrous iron ore is directly charged into the molten gasifier 40, the air permeability of the molten gasifier 40 may deteriorate and the molten gasifier 40 may explode. Therefore, the compacted iron ore is compacted by the compacted body manufacturing apparatus 30 and then charged into the molten gasifier 40.

괴성체 제조 장치(30)는 환원철 호퍼(302), 성형롤(304) 및 파쇄기(306)를 포함한다. 환원철은 환원철 호퍼(302)에 저장되어 성형롤(304)에 공급된다. 성형롤(304)은 환원철을 압축하여 스트립 형태의 괴성체를 제조한다. 괴성체는 파쇄기(306)에 의해 작은 크기로 파쇄된 후 저장조(10)에 공급된다. 괴성체 제조 장치(30) 및 저장조(10)의 사이에는 고온 균배압 장치(15)를 설치하여 괴성체 제조 장치(30) 및 저장조(10)간의 압력을 조절함으로써 괴성체를 괴성체 제조 장치(30) 로부터 저장조(10)로 원활하게 이송한다.The compacted material manufacturing apparatus 30 includes the reduced iron hopper 302, the shaping | molding roll 304, and the crusher 306. The reduced iron is stored in the reduced iron hopper 302 and supplied to the forming roll 304. The forming roll 304 compresses the reduced iron to produce a compact in the form of a strip. The compacted material is crushed to a small size by the crusher 306 and then supplied to the reservoir 10. A high temperature homogenizing device 15 is provided between the compacted material manufacturing apparatus 30 and the storage tank 10, and the compacted material is manufactured by adjusting the pressure between the compacted material manufacturing apparatus 30 and the storage tank 10. 30 is smoothly transferred to the reservoir 10.

도 1에 도시한 바와 같이, 저장조(10)에 장입된 괴성체는 용융가스화로(40)에 장입된다. 한편, 탄재가 용융가스화로(40)에 공급되어 용융가스화로(40) 내부에 촤베드를 형성한다. 여기서, 탄재는 카본을 포함하는 모든 물질을 의미한다. 석탄 또는 코크스 등을 모두 탄재라고 할 수 있다. 용융가스화로(40) 내부의 통기성을 확보하기 위하여 탄재는 소정의 크기를 가져야 한다. 따라서 괴상 석탄이나 성형탄을 탄재로서 사용할 수 있다. As shown in FIG. 1, the compacted material charged into the storage tank 10 is charged into the melt gasifier 40. On the other hand, the carbonaceous material is supplied to the melt gasifier 40 to form a wet bed inside the melt gasifier 40. Here, carbonaceous material means all materials including carbon. Coal or coke may be called carbonaceous material. The carbonaceous material should have a predetermined size in order to secure air permeability inside the melt gasifier 40. Therefore, agglomerated coal and coal briquettes can be used as a carbon material.

도 1에 도시한 바와 같이, 용융가스화로(40)에는 풍구(402)가 설치된다. 풍구(402)를 통해 용융가스화로(40)에 산소를 취입하여 용융가스화로(40) 내에 형성된 촤베드를 연소시킨다. 촤베드가 연소되면서 연소열에 의해 환원철이 용융된다. 용융된 환원철은 용철로서 외부에 배출된다.As shown in FIG. 1, a molten gas furnace 40 is provided with a tuyere 402. Oxygen is blown into the melt gasifier 40 through the tuyere 402 to combust the shockbed formed in the melt gasifier 40. As the shockbed is burned, the reduced iron is melted by the heat of combustion. The molten reduced iron is discharged to the outside as molten iron.

도 1에 도시한 바와 같이, 환원로(20)를 통과하면서 철광석을 환원시킨 환원가스는 배가스로 배출된다. 배출된 배가스는 증기 발생기(50)에 유입된다. 배가스의 온도가 상당히 높으므로, 증기 발생기(50) 내에서 배가스는 물과 간접 접촉하면서 현열을 물에 전달한다. 온도가 350℃ 내지 400℃인 배가스는 다량의 현열을 포함하므로, 물을 증기로 변환시킨다. 배가스는 200℃ 내지 250℃로 냉각되어 배출된다. 증기 발생기(50)로부터 배출되는 배가스의 온도가 200℃ 미만인 경우, 배가스의 현열이 너무 적어 배가스의 재사용이 어렵다. 또한, 증기 발생기(50)로부터 배출되는 배가스의 온도가 250℃를 넘는 경우, 증기 발생기(50)가 충분히 배가스의 현열을 이용하지 못하여 에너지 손실이 크다.As shown in FIG. 1, the reducing gas which reduced the iron ore while passing through the reduction furnace 20 is discharged as exhaust gas. The discharged exhaust gas flows into the steam generator 50. Since the temperature of the exhaust gas is quite high, the exhaust gas in the steam generator 50 transfers sensible heat to the water while indirect contact with the water. The flue gas at a temperature of 350 ° C. to 400 ° C. contains a large amount of sensible heat, thus converting water into steam. The exhaust gas is discharged after cooling to 200 ° C to 250 ° C. When the temperature of the exhaust gas discharged from the steam generator 50 is less than 200 ° C., the sensible heat of the exhaust gas is so small that reuse of the exhaust gas is difficult. In addition, when the temperature of the exhaust gas discharged from the steam generator 50 exceeds 250 ° C., the steam generator 50 does not sufficiently use the sensible heat of the exhaust gas, resulting in large energy loss.

생성된 증기의 압력은 12bar.g 내지 13bar.g일 수 있다. 증기의 압력이 12bar.g 미만인 경우, 이송 중의 압력 손실로 제1 열교환기(80) 및 제2 열교환기(82)에 충분한 열량을 공급하지 못한다. 반대로, 증기의 압력이 13bar.g을 넘는 경우, 고압으로 인해 증기 발생기(50) 및 주변 배관이 폭발할 위험이 있다. 따라서 전술한 범위로 증기의 압력을 유지한다.The pressure of the resulting steam can be 12 bar.g to 13 bar.g. If the pressure of the steam is less than 12 bar.g, the loss of pressure during the transfer does not supply sufficient heat to the first heat exchanger 80 and the second heat exchanger 82. On the contrary, when the pressure of the steam exceeds 13 bar.g, there is a risk that the steam generator 50 and the surrounding pipes explode due to the high pressure. Therefore, the pressure of the steam is maintained in the aforementioned range.

한편, 증기의 온도는 220℃ 내지 280℃일 수 있다. 증기의 온도가 220℃ 미만인 경우, 이송중의 열손실로 인해 제1 열교환기(80) 및 제2 열교환기(82)에 충분한 열량을 공급하지 못한다. 또한, 증기의 온도가 280℃를 넘는 경우, 증기 발생기(50) 및 주변 배관이 큰 열부하를 받아 손상될 수 있다.On the other hand, the temperature of the steam may be 220 ℃ to 280 ℃. When the temperature of the steam is less than 220 ° C., the heat loss during the transfer does not supply enough heat to the first heat exchanger 80 and the second heat exchanger 82. In addition, when the temperature of the steam exceeds 280 ℃, the steam generator 50 and the surrounding pipe may be damaged by a large heat load.

증기는 증기발생기(50)에서 생성되어 제1 열교환기(80)에 공급된다. 증기는 보온이 필요한 곳에 공급되어 사용될 수도 있다. 제1 열교환기(80)에는 증기로 예열되는 산소가 공급된다. 증기에 의해 산소는, 예를 들면, 200℃ 정도로 예열될 수 있다. 예열된 산소는 풍구(402)를 통하여 용융가스화로(40)에 취입된다. 산소를 취입하기 전에 예열하므로, 산소의 현열에 의해 용융가스화로(40) 내의 촤베드가 연소되어 연소에너지가 증가한다. 따라서 용융가스화로(40)에 장입되는 탄재의 양을 저감할 수 있다,The steam is generated in the steam generator 50 and supplied to the first heat exchanger 80. Steam may be supplied and used where warmth is required. The first heat exchanger 80 is supplied with oxygen preheated with steam. Oxygen can be preheated by, for example, about 200 ° C. The preheated oxygen is blown into the molten gasifier 40 through the tuyere 402. Since oxygen is preheated prior to blowing the oxygen, the heat bed in the melt gasifier 40 is burned by the sensible heat of oxygen, and the combustion energy increases. Therefore, the amount of carbonaceous material charged into the melt gasifier 40 can be reduced.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 증기는 제2 열교환기(82)에도 공급된다. 제2 열교환기(82)에 공급된 증기는 호퍼(84)로부터 공급되는 미분 탄재를 기송하는 기송 가스를 가열한다. 예를 들면, 기송가스는 200℃ 정도로 가열될 수 있다. 따라서 미분 탄재는 예열된 기송 가스에 의해 풍구(402)를 통해 용융가스화로(40)에 취입된다. 미분 탄재가 수분을 함유하는 경우, 풍구(402)에서 미분탄이 고착되는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 예열된 기송 가스로 미분 탄재를 이송하므로, 미분 탄재를 이송하면서 미분 탄재에 함유된 수분을 제거하면서 미분 탄재의 취입량을 증가시킬 수 있다. 따라서 미분 탄재가 풍구(402)에 잘 고착되지 않으며, 용융가스화로(40)의 열효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 미분 탄재의 연소 효율이 증가하며, 미분 탄재의 연소 에너지가 증가하여 용융가스화로(40)에 장입되는 탄재의 사용량을 저감시킬 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 1, steam is also supplied to the second heat exchanger 82. The steam supplied to the second heat exchanger 82 heats the pneumatic gas that feeds the fine coal ash supplied from the hopper 84. For example, the carrier gas may be heated to about 200 ° C. Therefore, the fine coal ash is blown into the melting gasifier 40 through the tuyere 402 by the preheated gas. When the fine coal ash contains moisture, a problem may occur in which the fine coal is fixed in the tuyere 402. However, since the fine coal ash is transferred to the preheated pneumatic gas, the amount of the fine coal ash can be increased while removing the water contained in the fine coal ash while the fine coal ash is transferred. Therefore, the fine coal ash is hardly adhered to the tuyere 402, and thus the thermal efficiency of the melt gasifier 40 can be improved. In addition, the combustion efficiency of the fine coal ash increases, and the combustion energy of the fine coal ash increases, so that the amount of coal ash charged into the melt gasifier 40 can be reduced.

제2 열교환기(82)를 통과한 증기는 기송 가스에 의해 냉각되어 물로 변환된다. 물은 재순환되어 수조(90)에 저장된다. 물은 수조(90)로부터 급수 펌프(92)에 의해 증기 발생기(50)에 공급된다. 증기가 용용가스화로(40)에 취입되거나 설비 보온에 사용되는 경우, 물이 손실된다. 따라서 보충수를 공급하여 물의 양을 보충할 수 있다.The steam passing through the second heat exchanger 82 is cooled by the pneumatic gas and converted into water. The water is recycled and stored in the bath (90). Water is supplied from the water tank 90 to the steam generator 50 by the feed pump 92. If steam is blown into the molten gas furnace 40 or used to keep the plant warm, water is lost. Therefore, supplemental water can be supplied to replenish the amount of water.

전술한 방법을 이용하여 증기발생기(50)에서 생성한 증기를 재사용한다. 배가스를 외부로 배출시켜 버리는 것보다는 증기발생기(50)를 이용해 그 현열을 회수해 재사용함으로써 용철제조장치(100)의 에너지 사용량을 저감시킬 수 있다. 즉, 증기를 사용함으로써 용철 1톤당 탄재 사용량을 약 19kg 정도 줄일 수 있다.The steam generated in the steam generator 50 is reused using the above-described method. Rather than discharging the exhaust gas to the outside, the energy consumption of the apparatus for manufacturing molten iron 100 may be reduced by recovering and reusing the sensible heat using the steam generator 50. In other words, the use of steam can reduce the use of coal ash per ton of iron about 19kg.

도 1에 도시한 바와 같이, 수증기는 산소와 함께 풍구(402)를 통하여 용융가스화로(40)에 취입될 수 있다. 수증기는 하기의 화학식 1과 같이 미분 탄재와 반응하여 수소 및 일산화탄소를 발생시킨다.As shown in FIG. 1, water vapor may be blown into the molten gasifier 40 through the tuyere 402 together with oxygen. Water vapor reacts with the finely divided carbonaceous material to generate hydrogen and carbon monoxide as shown in Chemical Formula 1 below.

H2O (증기) + C (미분 탄재)→ H2 + COH 2 O (vapor) + C (pulverized coal) → H 2 + CO

여기서, 수소 및 일산화탄소는 모두 철광석을 환원시킬 수 있는 환원가스로 기능한다. 따라서 용융가스화로에서 발생하는 환원가스의 양을 증가시킬 수 있으므로, 연료비를 크게 절감할 수 있다.Here, both hydrogen and carbon monoxide function as a reducing gas capable of reducing iron ore. Therefore, it is possible to increase the amount of reducing gas generated in the melt gasifier, it is possible to significantly reduce the fuel cost.

전술한 화학식 1은 흡열 반응이므로, 취입되는 산소에 의해 고온 연소 영역의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하여 노열이 제어된다. 따라서 연소 영역을 통과하는 용철의 온도가 지나치게 상승하는 것을 방지하고, SiO2 가스 휘발량이 증대하여 용철내 Si 용해량이 과도하게 증가하는 것을 방지할 수 있다.Since the above formula (1) is an endothermic reaction, the furnace heat is controlled by preventing the temperature of the high temperature combustion region from being excessively increased by the injected oxygen. Therefore, the temperature of molten iron passing through the combustion region can be prevented from being excessively increased, and the volatilization amount of SiO 2 gas can be increased to prevent excessive increase of the amount of Si dissolved in molten iron.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치(200)를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 용철제조장치(200)의 구조는 도 1의 용철제조장치(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.2 schematically shows a molten iron manufacturing apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention. Since the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 200 of FIG. 2 is similar to that of the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.

도 2에 도시한 바와 같이, 용융가스화로(40)에는 탄재로서 성형탄이 공급된다. 분탄은 분탄 건조 장치(70)를 통하여 건조된 후 호퍼(74)에 저장된다. 분탄은 호퍼(74)로부터 한 쌍의 롤(72)에 공급되어 압축됨으로써 성형탄으로 제조된다. 소정 크기를 가진 성형탄이 용융가스화로(40)에 공급되므로 용융가스화로(40)의 통기성을 확보할 수 있다.As shown in FIG. 2, the coal gas is supplied to the molten gasifier 40 as a carbon material. The powdered coal is dried in the powdered coal drying device 70 and then stored in the hopper 74. The powdered coal is supplied to the pair of rolls 72 from the hopper 74 and compressed to produce coal briquettes. Since the coal briquettes having a predetermined size are supplied to the melt gasifier 40, it is possible to secure the ventilation of the melt gasifier 40.

한편, 증기 발생기(50)에서 발생된 증기는 분탄 건조 장치(70)에 공급되어 분탄을 건조시킨다. 분탄을 건조한 후, 증기는 물로 변환되어 수조(90)에 저장된 다. 전술한 바와 같은 방법으로, 분탄을 사전 건조함으로써 강도가 우수한 성형탄을 제조할 수 있다. 또한, 연료 가스를 사용하여 분탄을 건조하지 않고, 증기로 분탄을 건조시키므로, 에너지 사용량을 크게 줄일 수 있다. 수분을 포함하는 분탄으로 성형탄을 제조하는 경우, 성형탄이 죽탄처럼 될 수 있지만, 전술한 방법을 이용하면 강도가 우수한 성형탄을 제조할 수 있다. 이 경우, 용철 1톤당 약 34Mcal의 에너지를 절감할 수 있다.On the other hand, the steam generated by the steam generator 50 is supplied to the powdered coal drying device 70 to dry the powdered coal. After drying the coal dust, the steam is converted to water and stored in the water tank (90). By the method as mentioned above, the coal briquettes which are excellent in strength can be manufactured by predrying powdered coal. In addition, since the powdered coal is dried by steam without using the fuel gas to dry the powdered coal, energy consumption can be greatly reduced. In the case of manufacturing coal briquettes from powdered coal containing water, the coal briquettes may be made of bamboo charcoal, but the coal briquettes having excellent strength can be produced using the above-described method. In this case, about 34 Mcal of energy per tonne of molten iron can be saved.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치(300)를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 용철제조장치(300)의 구조는 도 1의 용철제조장치(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.3 schematically shows a molten iron manufacturing apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention. Since the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 300 of FIG. 3 is similar to that of the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 1, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.

도 3에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(300)에서는 유동층형 환원로(20)와 함께 충전층형 환원로(13)를 사용한다. 따라서 유동층형 환원로(20)를 이용하여 분철광석을 환원시키고, 충전충형 환원로(13)를 이용하여 괴철광석을 환원시킬 수 있다. 분철광석은 유동층형 환원로(20)를 거쳐서 충전충형 환원로(13)에서 다시 환원된다. 따라서 유동층형 환원로(20)에서의 분철광석의 환원률이 그다지 높을 필요가 없다. 따라서 적은 양의 환원가스를 용융가스화로(40)로부터 유동층형 환원로(20)에 공급해도 무방하다. 환원가스는 괴철광석 및 분철광석을 환원시키기 위하여 충전층형 환원로(13)에도 공급된다.As shown in FIG. 3, the molten iron manufacturing apparatus 300 uses a packed-bed reduction reactor 13 together with a fluidized-bed reduction reactor 20. Therefore, the powdered iron ore may be reduced by using the fluidized bed reduction furnace 20, and the lumped iron ore may be reduced by using the packed-type reduction furnace 13. The iron ore is again reduced in the packed-type reduction furnace 13 via the fluidized bed reduction furnace 20. Therefore, the reduction rate of the iron ore in the fluidized-bed reduction furnace 20 does not have to be very high. Therefore, a small amount of reducing gas may be supplied from the melt gasifier 40 to the fluidized bed reduction furnace 20. The reducing gas is also supplied to the packed-bed reduction furnace 13 to reduce the lump iron ore and the iron ore.

용융가스화로(40)로부터 배출되는 환원가스는 제1 싸이클론(42)을 통과한다. 이 경우, 더스트는 환원가스와 분리되어 용융가스화로(40)로 리턴되고, 환원가스는 충전층형 환원로(13) 및 유동층형 환원로(20)에 공급된다. 환원가스 일부는 제1 필터(68)를 통과한다. 제1 필터(68)는 환원가스에 포함된 더스트를 제거한다. 다음으로, 환원가스가 제1 수집진기(69)를 통과하면서 냉각되고, 제1 승압기(62) 및 이산화탄소 제거기(60)를 통과한다. 환원가스가 이산화탄소 제거기(60)를 통과하면서 환원에 나쁜 영향을 주는 이산화탄소가 환원가스로부터 제거된다. 따라서 환원력이 향상된 환원가스를 용융가스화로(40)에 다시 공급한다.The reducing gas discharged from the melt gasifier 40 passes through the first cyclone 42. In this case, the dust is separated from the reducing gas and returned to the melt gasification furnace 40, and the reducing gas is supplied to the packed-bed reduction furnace 13 and the fluidized-bed reduction furnace 20. Part of the reducing gas passes through the first filter 68. The first filter 68 removes dust contained in the reducing gas. Next, the reducing gas is cooled while passing through the first collector 69 and passes through the first booster 62 and the carbon dioxide remover 60. As the reducing gas passes through the carbon dioxide remover 60, carbon dioxide which adversely affects the reduction is removed from the reducing gas. Therefore, the reducing gas with the improved reducing power is supplied to the molten gasifier 40 again.

한편, 제1 필터(68)를 통과한 환원가스를 바이패스시켜 제2 수집진기(66)로 냉각시킨 후 제2 승압기(64)로 압력을 높여서 용융가스화로(40)에 공급할 수도 있다. 이 경우, 환원가스로부터 더스트를 제거하였으므로, 더스트의 고착으로 인한 고장이 발생하지 않는다.Meanwhile, the reducing gas passing through the first filter 68 may be bypassed and cooled by the second collector 66, and then the pressure may be increased by the second booster 64 to be supplied to the molten gasifier 40. In this case, since the dust is removed from the reducing gas, failure due to the sticking of the dust does not occur.

한편, 충전층형 환원로(13)에 공급된 환원가스는 충전층형 환원로(13)로부터 나와 제2 싸이클론(12)을 통과한다. 환원가스에 포함된 더스트는 중력에 의해 제2 싸이클론(12)에 의해 포집되어 충전층형 환원로(13)로 리턴된다. 더스트 등이 제거된 환원가스는 제3 수집진기(14)를 통과한 후, 제1 승압기(62) 및 이산화탄소 제거기(60)로 이송된다.On the other hand, the reducing gas supplied to the packed-bed reduction reactor 13 passes from the packed-bed reduction reactor 13 and passes through the second cyclone (12). Dust contained in the reducing gas is collected by the second cyclone 12 by gravity and returned to the packed-bed reduction reactor 13. The reducing gas from which dust and the like has been removed is passed through the third collector 14, and then transferred to the first booster 62 and the carbon dioxide remover 60.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 증기 발생기(50)를 통과하면서 물을 증기로 변환시킨 배가스는 그 온도가 낮아지면서 터빈 구동 가스가 된다. 터빈 구동 가스가 더스트를 포함하는 경우, 더스트가 고속으로 회전하는 터빈(56)에 충돌하여 터빈(56)을 손상시킬 수 있다. 따라서 제2 필터(52)를 이용하여 터빈 구동 가스에 포함된 더스트를 제거하고, 제4 수집진기(54)를 이용하여 냉각시킨다.On the other hand, as shown in FIG. 3, the exhaust gas which converted water into steam while passing through the steam generator 50 becomes a turbine drive gas, as the temperature becomes low. When the turbine drive gas contains dust, the dust may collide with the turbine 56 rotating at high speed and damage the turbine 56. Therefore, the dust contained in the turbine driving gas is removed using the second filter 52 and cooled using the fourth collector 54.

전술한 방법을 거친 후, 터빈 구동 가스는 터빈(56)에 공급된다. 이 경우, 터빈 구동 가스의 압력은 1.5bar.g 내지 2.0bar.g일 수 있다. 터빈 구동 가스의 압력이 1.5bar.g 미만인 경우, 터빈(56)을 원하는 전기 생산에 필요한 회전 속도, 예를 들면 3600rpm으로 회전시킬 수 없다. 반대로, 터빈 구동 가스의 압력이 2.0bar.g 보다 큰 경우, 터빈(56)이 급속하게 회전되므로 그 회전 속도를 제어하기가 어렵다. 따라서 터빈 구동 가스가 전술한 압력 범위를 가지도록 조절한다.After going through the method described above, the turbine drive gas is supplied to the turbine 56. In this case, the pressure of the turbine drive gas may be 1.5 bar.g to 2.0 bar.g. If the pressure of the turbine drive gas is less than 1.5 bar.g, it is not possible to rotate the turbine 56 at the rotational speed required for the desired electricity production, for example 3600 rpm. In contrast, when the pressure of the turbine drive gas is greater than 2.0 bar.g, it is difficult to control the rotational speed because the turbine 56 rotates rapidly. Thus, the turbine drive gas is adjusted to have the pressure range described above.

터빈 구동 가스는 터빈(56)에 유입되면서 팽창한다. 따라서 터빈 구동 가스가 가진 운동에너지가 터빈(56)에 전달되면서 터빈(56)이 회전하고, 터빈(56)과 동축으로 연결된 발전기(58)도 같이 회전한다. 그 결과, 발전기(58)로부터 전기를 생산할 수 있다. 예를 들면, 용철 1톤당 약 22kW의 전기를 생산할 수 있다. 터빈 구동 가스는 터빈(56)을 회전시킨 후 배출 가스로서 외부로 배출된다. 배출 가스의 압력은 0.15bar.g 내지 0.2 bar.g일 수 있다. 배출 가스의 압력이 0.15bar.g 미만인 경우, 그 압력이 너무 낮아서 환원가스로 재사용하기가 곤란하다. 반대로, 배출 가스의 압력이 0.2bar.g보다 큰 경우, 그 압력이 너무 높아서 후속 장치에 큰 부하가 걸릴 수 있다.The turbine drive gas expands as it enters the turbine 56. Therefore, as the kinetic energy of the turbine driving gas is transmitted to the turbine 56, the turbine 56 rotates, and the generator 58 coaxially connected to the turbine 56 also rotates. As a result, electricity can be produced from the generator 58. For example, about 22 kW of electricity can be produced per tonne of molten iron. The turbine drive gas is discharged to the outside as the exhaust gas after the turbine 56 is rotated. The pressure of the exhaust gas may be 0.15 bar.g to 0.2 bar.g. If the pressure of the exhaust gas is less than 0.15 bar.g, the pressure is so low that it is difficult to reuse as reducing gas. Conversely, if the pressure of the exhaust gas is greater than 0.2 bar.g, the pressure may be so high that a large load may be placed on the subsequent apparatus.

배출 가스 중 일부는 외부로 배기되고, 나머지 일부는 이산화탄소 제거기(60)로 이송되어 그 내부에 포함된 이산화탄소를 제거함으로써 개질된다. 배출 가스로부터 이산화탄소가 제거된 후, 배출 가스는 다시 용융가스화로(40)로 이송되어 환원가스로 사용된다.Some of the exhaust gas is exhausted to the outside, and the other part is sent to the carbon dioxide remover 60 is reformed by removing the carbon dioxide contained therein. After carbon dioxide is removed from the exhaust gas, the exhaust gas is transferred to the melting gasifier 40 and used as a reducing gas.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 용철제조장치(400)를 개략적으로 나타 낸다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 용철제조장치(400)의 구조는 도 1 내지 도 3의 용철제조장치(100, 200, 300)를 전부 합한 구조와 유사하다. 따라서 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.Figure 4 schematically shows a molten iron manufacturing apparatus 400 according to a fourth embodiment of the present invention. The structure of the apparatus for manufacturing molten iron 400 according to the fourth embodiment of the present invention is similar to the structure in which the apparatus for manufacturing molten iron 100, 200, 300 of FIGS. 1 to 3 is added together. Therefore, the same reference numerals are used for the same parts and detailed description thereof will be omitted.

도 4에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(400)는 제1 열교환기(80), 제2 열교환기(82), 및 제3 열교환기(83), 증기 발생기(50), 수조(90), 유동층형 환원로(20), 용융가스화로(40), 터빈(56), 및 발전기(58) 등을 포함한다. 증기 발생기(50)에서 발생한 증기는 제1 열교환기(80)로 보내져서 풍구(402)에 공급되는 산소를 예열한다. 또한, 증기는 제2 열교환기(82)로 이송되어 기송가스를 예열함으로써 미분 탄재를 기송가스로 이송하는 경우, 미분 탄재의 연소 효율을 높인다. 그리고 증기는 제3 열교환기(83)로 이송되어 성형탄 건조에 사용되는 분탄을 건조할 수 있다. 사용된 증기는 물로 응축되어 수조(90)로 회수되고, 다시 급수 펌프(92)에 의해 증기 발생기(50)로 이송된다.As shown in FIG. 4, the apparatus for manufacturing molten iron 400 includes a first heat exchanger 80, a second heat exchanger 82, and a third heat exchanger 83, a steam generator 50, and a water tank 90. , Fluidized bed reduction furnace 20, melt gasifier 40, turbine 56, generator 58, and the like. The steam generated in the steam generator 50 is sent to the first heat exchanger 80 to preheat oxygen supplied to the tuyere 402. In addition, when the steam is transferred to the second heat exchanger 82 to preheat the pneumatic gas to transfer the fine coal ash to the pneumatic gas, the combustion efficiency of the fine coal ash is increased. The steam may be transferred to the third heat exchanger 83 to dry the powdered coal used for drying the coal briquettes. The used steam is condensed with water and recovered to the water tank 90, and is again sent to the steam generator 50 by the feed water pump 92.

한편, 증기를 물로 변환시킨 배가스는 터빈구동가스로 되어 터빈(56)을 구동시킴으로써 발전기(58)에서 전기를 생산할 수 있다. 터빈(56)에서 배출된 배출 가스는 용융가스화로(40)에 공급되어 환원가스로 다시 사용된다.On the other hand, the exhaust gas which converted steam into water turns into a turbine driving gas, and can drive electricity by the generator 58 by driving the turbine 56. FIG. The exhaust gas discharged from the turbine 56 is supplied to the molten gasifier 40 and used again as a reducing gas.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 용철제조장치(500)를 개략적으로 나타낸다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 용철제조장치(500)는 도 4의 용철제조장치(400)와 유사하다. 따라서 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.5 schematically shows a molten iron manufacturing apparatus 500 according to a fifth embodiment of the present invention. The apparatus for manufacturing molten iron 500 according to the fifth embodiment of the present invention is similar to the apparatus for manufacturing molten iron 400 of FIG. 4. Therefore, the same reference numerals are used for the same parts and detailed description thereof will be omitted.

도 5에 도시한 바와 같이, 유동층형 환원로를 사용하지 않고 충전층형 환원 로(13)만 사용하여 용철을 제조할 수 있다. 환원가스는 환원가스 공급관(L52)을 통하여 용융가스화로(40)로부터 충전층형 환원로(13)에 공급된다. 충전층형 환원로(13)에는 펠렛 등의 철광석이 장입되어 환원된 후 용융가스화로(40)로 이송된다. 용융가스화로(40)에는 성형탄이 장입되어 촤베드를 형성하고, 촤베드가 연소되어 철광석을 용융시킴으로써 용철을 제조한다.As shown in FIG. 5, molten iron may be manufactured using only the packed-bed reduction furnace 13 without using the fluidized-bed reduction furnace. The reducing gas is supplied from the molten gasifier 40 to the packed-bed reduction furnace 13 through a reducing gas supply pipe L52. In the packed-bed reduction furnace 13, iron ore, such as pellets, is charged and reduced, and then transferred to the molten gasifier 40. The molten gasifier 40 is charged with coal briquettes to form a weft bed, and the weft bed is burned to melt iron ore to produce molten iron.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described above, it will be readily understood by those skilled in the art that various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the claims set out below.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

Claims (28)

하나 이상의 환원로에서 철광석을 환원시켜 환원철을 제조하는 단계,Reducing iron ore in one or more reduction furnaces to produce reduced iron, 탄재 및 상기 환원철을 상기 환원로와 연결된 용융가스화로에 장입하고, 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계,Charging carbonaceous material and the reduced iron into a melting gasifier connected to the reduction furnace, and melting the reduced iron to produce molten iron; 상기 환원로에 공급되어 상기 철광석을 환원시키는 환원가스를 제공하는 단계,Providing a reducing gas supplied to the reduction furnace to reduce the iron ore; 상기 환원가스는 상기 환원철을 환원한 후, 상기 환원로로부터 배가스로서 배출되는 단계,The reducing gas is discharged from the reduction furnace as exhaust gas after reducing the reduced iron; 상기 배가스로 물을 가열하여 증기를 생성하는 단계,Generating water by heating water with the exhaust gas, 상기 배가스가 상기 증기를 생성한 후 터빈 구동 가스로 배출되는 단계,Exhausting the exhaust gas into a turbine driving gas after generating the steam; 상기 터빈 구동 가스를 발전기와 연결된 터빈에 공급하는 단계,Supplying the turbine driving gas to a turbine connected to a generator, 상기 터빈을 회전시켜 상기 발전기로 전기를 생산하는 단계, 및Rotating the turbine to produce electricity with the generator, and 상기 터빈으로부터 발생된 배출 가스를 상기 용융가스화로에 공급하는 단계Supplying the exhaust gas generated from the turbine to the molten gasifier 를 포함하는 용철제조방법.Iron manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용용가스화로에 산소를 취입하여 상기 탄재를 연소시키는 단계, 및Injecting oxygen into the molten gas furnace to combust the carbonaceous material, and 상기 산소를 취입하기 전에 상기 증기로 상기 산소를 예열하는 단계Preheating the oxygen with the steam before blowing the oxygen 를 더 포함하는 용철제조방법.The molten iron manufacturing method further comprising. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산소와 함께 미분 탄재를 상기 용용가스화로에 취입하는 단계, 및Injecting fine coal ash together with the oxygen into the molten gasifier; and 상기 미분 탄재를 이송하는 기송 가스를 상기 증기로 가열하는 단계Heating the pneumatic gas for conveying the fine coal ash to the steam; 를 더 포함하는 용철제조방법.The molten iron manufacturing method further comprising. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 증기를 상기 산소와 함께 상기 용융가스화로에 취입하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.And injecting the steam together with the oxygen into the molten gasifier. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용철을 제조하는 단계에서, 상기 탄재는 성형탄을 포함하고,In the manufacturing of the molten iron, the carbon material comprises coal briquettes, 상기 성형탄은 분탄을 압축하여 제공되며, 상기 분탄은 상기 증기에 의해 건조되는 용철제조방법.The coal briquettes are provided by compressing powdered coal, and the powdered coal is dried by the steam. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 5, 상기 증기가 물로 변환되는 단계를 더 포함하고, 상기 배가스로 물을 가열하여 증기를 생성하는 단계로 상기 물을 이송하는 용철제조방법.The method of manufacturing molten iron further comprises the step of converting the steam into water, the step of heating the water with the exhaust gas to generate a steam. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 터빈 구동 가스의 압력은 1.5bar.g 내지 2.0bar.g인 용철제조방법.Pressure of the turbine drive gas is 1.5bar.g to 2.0bar.g molten iron manufacturing method. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배출 가스의 압력은 0.15bar.g 내지 0.2 bar.g인 용철제조방법.The pressure of the exhaust gas is 0.15 bar.g to 0.2 bar.g of iron manufacturing method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 증기를 생성하는 단계에서, 상기 증기의 압력은 12bar.g 내지 13bar.g이고, 상기 증기의 온도는 220℃ 내지 280℃인 용철제조방법.In the step of generating the steam, the pressure of the steam is 12bar.g to 13bar.g, the temperature of the steam is 220 ℃ to 280 ℃ manufacturing method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배가스로 물을 가열하여 증기를 생성하는 단계에서, 상기 증기를 생성한 후, 상기 배가스의 온도는 200℃ 내지 250℃인 용철제조방법.In the step of generating water by heating the water with the exhaust gas, after producing the steam, the temperature of the exhaust gas is 200 ℃ to 250 ℃ manufacturing method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원철을 제조하는 단계에서, 상기 하나 이상의 환원로는 유동층형 환원로 및 충전층형 환원로로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 환원로인 용철제조방법.In the step of producing the reduced iron, the at least one reducing furnace is a molten iron manufacturing method is at least one reducing furnace selected from the group consisting of a fluidized bed reduction furnace and a packed bed reduction furnace. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환원가스를 제공하는 단계에서, 상기 환원가스는 상기 용융가스화로로부터 제공되는 용철제조방법.In the providing of the reducing gas, the reducing gas is a molten iron manufacturing method is provided from the molten gasifier. 환원가스에 의해 철광석을 환원시켜 환원철을 제조하는 하나 이상의 환원로,At least one reduction furnace for reducing iron ore by reducing gas to produce reduced iron; 탄재 및 상기 환원철을 장입하여 용철을 제조하는 용융가스화로,Melting gas furnace for preparing molten iron by charging the carbonaceous material and the reduced iron, 상기 환원로로부터 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 물을 증기로 변환하는 증기 발생기, 및A steam generator for converting water into steam using sensible heat of exhaust gas discharged from the reduction furnace, and 상기 터빈 및 상기 용융가스화로에 연결되어, 상기 터빈으로부터 발생된 배출 가스를 상기 용융가스화로에 공급하는 배출가스 공급관A discharge gas supply pipe connected to the turbine and the melt gasifier, for supplying the discharge gas generated from the turbine to the melt gasifier 을 포함하는 용철제조장치.Iron manufacturing apparatus comprising a. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 용융가스화로에 설치되어 상기 용융가스화로에 산소를 취입하는 풍구를 더 포함하고, 상기 산소를 취입하기 전에 상기 증기로 상기 산소를 예열하는 용철제조장치.And a tuyere provided in the molten gasifier to blow oxygen into the molten gasifier, and preheat the oxygen with the steam before the oxygen is blown. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 용융가스화로에 설치되어 상기 용융가스화로에 산소를 취입하는 풍구, 및A tuyere installed in the melting gasifier to blow oxygen into the melting gasifier, and 상기 풍구를 통하여 상기 용융가스화로에 미분 탄재를 취입하기 위해 상기 미분 탄재를 기송 가스로 이송하는 미분 탄재 공급 장치 A fine coal ash supply device for transferring the fine coal ash to a pneumatic gas in order to blow the fine coal ash into the molten gasifier through the tuyere 를 더 포함하고, More, 상기 미분 탄재 공급 장치에서, 상기 기송 가스를 상기 증기로 가열하는 용철제조장치.The apparatus for manufacturing molten iron, wherein the finely-coated carbonaceous material supply device heats the carrier gas with the steam. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 증기는 상기 풍구를 통하여 상기 산소와 함께 상기 용융가스화로에 취입되는 용철제조장치.And the steam is blown into the molten gasifier together with the oxygen through the tuyere. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 용융가스화로와 연결된 성형탄 제조 장치를 더 포함하고, 상기 탄재는 성형탄을 포함하며, 상기 성형탄 제조 장치는 분탄을 압축하여 성형탄을 제조하고,Further comprising a coal briquette manufacturing apparatus connected to the molten gasifier, the coal material comprises coal briquettes, the coal briquette manufacturing apparatus to compress coal powder to produce coal briquettes, 상기 성형탄 제조 장치는 상기 분탄을 건조하는 건조 장치를 포함하며, 상기 건조 장치에서 상기 증기에 의해 상기 분탄이 건조되는 용철제조장치.The coal briquette manufacturing apparatus includes a drying apparatus for drying the powdered coal, wherein the powdered coal is dried by the steam in the drying apparatus. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 증기는 사용 후 물로 변환되고, 상기 증기 발생기와 연결되어 상기 물 을 상기 증기 발생기로 공급하는 수조를 더 포함하는 용철제조장치.And the steam is converted into water after use, and connected to the steam generator, further comprising a water tank for supplying the water to the steam generator. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 증기 발생기로부터 배출되는 터빈 구동 가스가 공급되는 터빈, 및A turbine to which a turbine driving gas discharged from the steam generator is supplied; 상기 터빈과 연결되어 전기를 생산하는 발전기A generator connected to the turbine to produce electricity 를 더 포함하는 용철제조장치.The molten iron manufacturing apparatus further comprising. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 터빈 구동 가스의 압력은 1.5bar.g 내지 2.0bar.g인 용철제조장치.Pressure of the turbine drive gas is 1.5bar.g to 2.0bar.g molten iron manufacturing apparatus. 삭제delete 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 배출 가스의 압력은 0.15bar.g 내지 0.2 bar.g인 용철제조장치.Pressure of the exhaust gas is 0.15bar.g to 0.2 bar.g molten iron manufacturing apparatus. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 증기 발생기에서 생성되는 상기 증기의 압력은 12bar.g 내지 13bar.g이 고, 상기 증기의 온도는 220℃ 내지 280℃인 용철제조장치.Pressure of the steam generated in the steam generator is 12bar.g to 13bar.g, the temperature of the steam is 220 ℃ to 280 ℃ manufacturing apparatus. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 증기 발생기를 통과한 후, 상기 배가스의 온도는 200℃ 내지 250℃인 용철제조방법.After passing through the steam generator, the temperature of the exhaust gas is 200 ℃ to 250 ℃ manufacturing method. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 하나 이상의 환원로는 유동층형 환원로 및 충전층형 환원로로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 환원로인 용철제조장치.The at least one reduction furnace molten iron manufacturing apparatus is at least one reduction furnace selected from the group consisting of a fluidized bed reduction furnace and packed bed reduction furnace. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 환원가스는 상기 용융가스화로에서 발생되고, 상기 용융가스화로 및 상기 환원로를 상호 연결하여 상기 환원가스를 상기 환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 더 포함하는 용철제조장치.The reducing gas is generated in the molten gasifier, and further comprising a reducing gas supply pipe for supplying the reducing gas to the reducing furnace by interconnecting the molten gasifier and the reduction furnace.
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