CN110997949A - 钢水制造设施和钢水制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方案的钢水制造设施包括：钢水制造设备，其具有对还原的铁进行熔炼以制造钢水的熔炼气化炉；和气体处理设备，其用于使用从钢水制造设备排出的气体中的CO和H2通过合成反应来生产原料。因此，根据本发明的实施方案，通过使由钢水制造设备产生的富余煤气再循环可以生产二甲醚、甲醇和乙醇中的任一种高附加值的化学原料。因此，与现有技术相比，该钢水制造设施表现出大幅改善的经济效益，并且与现有技术中的化学原料的生产相比，可以以低成本生产化学原料，从而确保成本竞争力。

Description

钢水制造设施和钢水制造方法
技术领域
本发明涉及钢水制造设施和钢水制造方法，并且更特别地涉及能够通过利用钢水的制造期间产生的气体来生产新的原料的钢水制造设施以及钢水制造方法。
背景技术
目前，全球的铁生产的60％由高炉操作方法生产。高炉操作方法是通过将通过使用烧结的铁矿石和烟煤作为原料而生产的焦炭等装入高炉中并通过吹送氧将铁矿石还原为钢来制造钢水的方法。
高炉操作方法需要具有预定水平或更高的强度并且具有特定的尺寸使得可以根据其反应特性确保炉的通风的原料。因此，当通过使用高炉制造钢水时，使用焦炭作为用作燃料和还原剂的碳源，铁源主要依赖于经历了一系列造块过程的烧结的矿石。
因此，当前的高炉操作方法除了高炉之外，还需要本质上伴有原料预处理设施例如焦炭生产设施和烧结设施，并且由于需要安装用于由辅助设施产生的所有环境污染物的环境污染预防设施，因此消耗了大量的投资成本，因此存在制造成本急剧增加的问题。
为了解决高炉操作方法的问题，世界各地许多钢厂付出许多努力来开发熔炼还原铁制造方法，该方法直接使用一般用作燃料和还原剂的煤，并且直接使用占世界矿石产量80％或更多的细的矿石作为铁源来制造钢水。
通过熔炼还原铁制造方法制造钢水的设备包括：将含粉末状铁的矿石还原并且具有多级的流化床还原炉；对从流化床还原炉排出的直接还原铁进行热压制的成型机；和使用于一般用途的团块煤和型煤(煤)与氧一起燃烧，利用燃烧热对由成型机提供的高温团块体进行熔炼来生产钢水的熔炼气化炉。
同时，利用在熔炼气化炉中产生的一部分高温还原性气体来调节供应至流化床还原炉的高温还原性气体的温度，并且将其余部分排出至外部以恒定地保持熔炼气化炉内的压力。排出至外部的气体被称为富余煤气(surplus gas)，并且为了恒定地保持熔炼气化炉的压力，富余煤气的量需要为熔炼气化炉中产生的高温还原性气体的约10％至20％。通常，从熔炼气化炉排出至外部的富余煤气被废弃，或者被供应至发电厂并用于发电。
(现有技术文献)
韩国专利申请公开第10-2000-0039376号
发明内容
技术问题
本发明提供能够通过利用在钢水的制造期间产生的气体来生产新的原料的钢水制造设施、以及钢水制造方法。
本发明提供能够使在钢水的制造期间产生的气体再循环并且能够降低用于生产化学原料的成本的钢水制造设施以及钢水制造方法。
技术方案
根据本发明的钢水制造设施包括：钢水制造设备，其包括对还原的铁进行熔炼并制造钢水的熔炼气化炉；和气体处理设备，其配置成使从钢水制造设备排出的气体中的CO和H2合成和反应并生产原料。
气体处理设备包括：气体处理装置，其配置成除去从钢水制造设备排出的气体中的杂质；和合成反应器，其配置成使其中杂质在气体处理装置中被除去的气体中的CO和H2合成和反应。
气体处理设备包括：净化装置，其配置成除去从钢水制造设备排出的气体中的焦油和碱组分；和脱硫装置，其配置成从由净化装置提供的气体中除去硫。
钢水制造设施包括分离器，其配置成接收在合成反应器中产生的原料和未反应的气体并使原料与未反应的气体分离。
钢水制造设施包括燃烧器，其安装在熔炼气化炉中以将含烃气体和氧吹送至熔炼气化炉。
燃烧器以与装入熔炼气化炉中的煤填充层的上表面间隔开的高度安装在熔炼气化炉中。
设置有复数个燃烧器，以及所述复数个燃烧器布置成沿熔炼气化炉的周向间隔开。
根据本发明的一个示例性实施方案的制造钢水的方法包括：将还原的铁和煤装入熔炼气化炉中，并通过在煤的燃烧期间产生的热量来对还原的铁进行熔炼以制造钢水；以及通过使从熔炼气化炉排出的气体中的CO和H2合成和反应来生产原料。
原料的生产包括：除去从熔炼气化炉中排出的气体中的杂质；以及通过使其中杂质被除去的气体中包含的CO和H2合成和反应来生产原料。
杂质的除去包括：除去从熔炼气化炉排出的气体中的焦油和碱组分；以及从其中焦油和碱组分被除去的气体中除去硫。
该方法包括使通过合成反应产生的原料与未反应的气体分离。
该方法包括将含烃气体和氧吹送入熔炼气化炉中并使含烃气体燃烧。
在吹送氧时，吹送氧使得氧的摩尔比为含烃气体中的碳的摩尔数的0.6至0.7摩尔比。
调节含烃气体的吹送速率，使得通过含烃气体和氧产生的CO和H2气体的量为通过煤的燃烧和还原的铁的还原产生的气体的量的30％或更少。
有益效果
根据本发明的示例性实施方案，可以通过使在钢水制造设备中产生的富余煤气再循环来生产二甲醚、甲醇和乙醇中的任一者的高附加值化学原料。因此，与相关技术相比，钢水制造设施的经济可行性得到显著改善，并且与相关技术中的化学原料的生产相比，可以以低成本生产化学原料，使得具有确保成本竞争力的效果。
附图说明
图1是概念性地示出根据本发明的一个示例性实施方案的钢水制造设施的图。
图2是更详细地示出根据本发明的示例性实施方案的包括钢水制造设备、气体处理设备和气体供应单元的钢水制造设施的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的一个示例性实施方案。然而，本公开内容不限于本文公开的示例性实施方案，而是将以各种形式实施，并且提供示例性实施方案以使本发明被完全公开，并且本领域普通技术人员可以完全理解本发明的范围。在所有附图中，相同的要素由相同的附图标记表示。
图1是概念性地示出根据本发明的一个示例性实施方案的钢水制造设施的图。图2是更详细地示出根据本发明的示例性实施方案的包括钢水制造设备、气体处理设备和气体供应单元的钢水制造设施的图。
参照图1，根据本发明的示例性实施方案的钢水制造设施包括：用于通过对还原的铁进行熔炼来制造钢水的钢水制造设备100，以及通过使用在钢水制造设备100中制造钢水期间产生的气体来制备或生产新的原料的气体处理设备200。此外，为了使用于生产原料的气体含量增加，钢水制造设施可以包括用于向钢水制造设备100另外地供应气体的气体供应单元。
根据示例性实施方案的气体处理设备200使从钢水制造设备100排出的气体中包含的CO和H2气体合成并生产化学原料，例如液态的二甲醚、甲醇和乙醇中的一者。
在下文中，将参照图1和2更详细地描述根据本发明的示例性实施方案的钢水制造设备和气体处理设备。
参照图2，根据示例性实施方案的钢水制造设备100包括：多个流化床还原炉10(11、12、13和14)，其将铁矿石还原并产生直接还原铁(Direct Reduced Iron，DRI)；成型机30，其使由流化床还原炉10提供的DRI成型并产生热压制的铁(Hot Compacted Iron，HCI)；破碎机33，其将由成型机30提供的HCI破碎成预定尺寸；熔炼气化炉40，其对由破碎机33提供的破碎的还原的铁进行熔炼以制造钢水；燃烧器(在下文中，第一燃烧器)41，其安装至熔炼气化炉40并使呈团块状态的煤与氧一起燃烧并提供用于对还原的铁进行熔炼的热源；第一进料装置50a和第二进料装置50b，其每一者均安装在熔炼气化炉40的上侧并将还原的铁和煤进料至熔炼气化炉40中。
此外，根据示例性实施方案的钢水制造设备100包括：旋风分离器60，其将从熔炼气化炉40排出的气体中的粉尘分离；出料管线61，其具有连接至熔炼气化炉40的一端和连接至旋风分离器60的另一端，并将气体(即，在熔炼气化炉20中制造钢水期间产生的还原性气体)排出至旋风分离器60；再供应管线62，其具有连接至熔炼气化炉40的一端和连接至第一燃烧器41的另一端，并将其中粉尘在旋风分离器60中被除去的还原性气体供应至第一燃烧器41；第一集尘器70，其对其中粉尘在旋风分离器60中被除去的还原性气体进行净化，并且收集经净化的还原性气体，以将在熔炼气化炉40中产生的还原性气体供应至流化床还原炉10；第一集尘管线71，其具有连接至旋风分离器60的一端和连接至第一集尘器70的另一端，并且使从旋风分离器60排出的还原性气体移动至第一集尘器70；第一收集管线72，其将在第一集尘器70中净化的还原性气体供应至出料管线61；第一增压器73，其安装在第一收集管线72的延伸路径中并对还原性气体进行增压；和还原性气体供应管线42，其从第一集尘管线71分支并连接至流化床还原炉10并将其中粉尘在旋风分离器60中被除去的还原性气体供应至流化床还原炉10。
此外，根据示例性实施方案的钢水制造设备100包括：第二集尘器80，其对从流化床还原炉10排出的气体进行净化并收集经净化的气体；第二集尘管线81，其具有连接至流化床还原炉10的一端和连接至第二集尘器80的另一端；二氧化碳去除器90，其除去通过第二集尘器80净化的气体中的二氧化碳；净化气体移动管线91，其具有连接至第二集尘器80的一端和连接至二氧化碳去除器90的另一端，并且将由第二集尘器80排出的经净化的气体供应至二氧化碳去除器90；和第二收集管线92，其具有连接至二氧化碳去除器90的一端和连接至出料管线61的另一端，并且使其中二氧化碳被除去的气体移动。
流化床还原炉10是用于将铁矿石还原并产生还原的铁的装置，在这种情况下，用作原料的铁矿石可以是呈粉末状态或细粉末状态的DRI，并且可以根据需要添加辅助材料。流化床还原炉10在使装入的DRI流过如上所述的气体的同时将DRI还原，并且为此，可以在流化床还原炉10的内部安装气体分散板。
可以提供多个流化床还原炉10，并且铁矿石在顺序地通过多个流化床还原炉11、12、13和14的同时被还原。在示例性实施方案中，提供了四个流化床还原炉(在下文中，称为第一流化床还原炉至第四流化床还原炉)11、12、13和14。
第一流化床还原炉11是最初装入铁矿石的地方，并利用从第二流化床还原炉12排出的还原性气体对铁矿石进行预热。经预热的铁矿石在通过第二流化床还原炉12和第三流化床还原炉13的同时被还原或预还原，以这样的方式，第二流化床还原炉12利用从第三流化床还原炉13排出的还原性气体将铁矿石还原，并且第三流化床还原炉13利用从第四流化床还原炉14排出的还原性气体将铁矿石还原。此外，第四流化床还原炉14最终通过从熔炼气化炉40排出的还原性气体将铁矿石还原。
多个流化床还原炉11、12、13和14中的每一者都与以下连接：有还原性气体在其中流动的气体管线，以及使铁矿石和各种辅助原料在其中移动的原料管线(未示出)。气体管线包括：第一气体管线21，其用于将熔炼气化炉40的还原性气体供应至第四流化床还原炉14；第二气体管线22，其用于将第四流化床还原炉14的还原性气体供应至第三流化床还原炉13；第三气体管线23，其用于将第三流化床还原炉13的还原性气体供应至第二流化床还原炉12；和第四气体管线24，其用于将第二流化床还原炉12的还原性气体供应至第一流化床还原炉11。
此外，燃烧器15和16可以分别安装在第二气体管线22和第三气体管线23的延伸路径上。燃烧器15和16分别向第二流化床还原炉12和第三流化床还原炉13吹送氧，并通过还原性气体的燃烧利用加热反应来使第二流化床还原炉12和第三流化床还原炉13的温度升高。
从第一流化床还原炉11排出的气体通过第二集尘管线81移动至第二集尘器80，并且第二集尘器80通过湿净化法对气体进行净化。然后，在第二集尘器80中净化的气体通过净化气体移动管线91供应至二氧化碳去除器90以除去二氧化碳，然后通过第一收集管线72供应至出料管线61。
流化床还原炉10的数量不限于前述实例，并且可以根据需要进行各种改变。
成型机30包括：还原的铁的储存单元31，其用于储存在第四流化床还原炉14中生产的细的还原的铁粉末；以及成型装置32，其用于使细的还原的铁粉末成型和结块。在此，成型装置32是包括彼此相对安装的成对的辊的双辊成型装置。因此，在将粉末状的还原的铁装入成对的辊之间时，可以通过成对的辊的旋转通过压制来生产结块的还原的铁。
同时，在还原的铁从流化床还原炉10装入成型机30中时，流化床还原炉的高温还原性气体一起移动至成型机30。在此，至流化床还原炉10的气体是待在下文描述的熔炼气化炉40中产生的还原性气体，因此，熔炼气化炉40的还原性气体与还原的铁一起经由流化床还原炉10而部分地移动至成型机30。
熔炼气化炉40对如上所述的还原的铁进行熔炼以制造钢水。为了对还原的铁进行熔炼，将煤和型煤装入熔炼气化炉40中，并向熔炼气化炉40的下部吹送氧。当从熔炼气化炉40的上部连续供应团块的煤时，在熔炼气化炉40的内部形成具有预定高度的煤填充层。装入的煤和型煤为热源，并且通过与吹送的氧反应而产生热，从而对还原的铁进行熔炼以制造钢水。熔炼气化炉40的形状像其上部空间形成为比其他空间更宽的圆顶部分，并且还原的铁、型煤和焦炭装入圆顶部分，即，熔炼气化炉40的上侧。
对在熔炼气化炉40中制造的钢水进行组分含量检测，然后满足期望的组分含量的钢水被输送至炼钢过程，并且在一系列精炼过程之后，钢水移动至炼钢过程以制造成铸件。
第一燃烧器41是通过燃烧煤来为还原的铁的熔炼提供热源的装置，并且被安装至熔炼气化炉40。即，当从熔炼气化炉40排出的并且其中粉尘由旋风分离器60除去的还原性气体和氧供应至第一燃烧器41时，第一燃烧器41使供应至熔炼气化炉40的煤与氧一起燃烧。在这种情况下，所产生的燃烧气体对供应至熔炼气化炉40的还原的铁进行熔炼以制造钢水。
还原的铁在熔炼气化炉40中进行熔炼期间产生的还原性气体通过出料管线61排出到熔炼气化炉40的外部，并供应至旋风分离器60。旋风分离器60除去还原性气体中的粉尘，并且其中粉尘被除去的还原性气体的一部分通过再供应管线供应至第一燃烧器41。此外，其中粉尘在旋风分离器60中被除去的还原性气体的另一部分通过第一集尘管线71移动至第一集尘器70。
第一集尘器70是用于净化其中粉尘被除去的还原性气体的装置，并且通过湿法来净化还原性气体。在第一集尘器70中被湿法净化的还原性气体通过第一收集管线72和第一增压器73而增压，然后再次供应至出料管线61，然后通过还原性气体供应管线42供应至流化床还原炉10。
还原性气体供应管线42将从熔炼气化炉40排出的还原性气体供应至第四流化床还原炉14，并且供应至第四流化床还原炉14的还原性气体再利用为还原铁矿石的气体。
如上所述，在第一集尘器70中湿法净化的还原性气体通过第一收集管线72供应至第一增压器73并被增压，然后再供应至与如上所述的熔炼气化炉40连接的旋风分离器60。然后，还原性气体再供应至熔炼气化炉40，或者供应至还原性气体供应管线42，以用于增加供应至流化床还原炉10的还原性气体的温度。
同时，为了调节熔炼气化炉40内部的压力，通常将在第一集尘器70中湿法净化的还原性气体的一部分排出至外部，并且在这种情况下，此部分排出的还原性气体被称为富余煤气。富余煤气为在熔炼气化炉40中产生的还原性气体的量的10％至20％。
在熔炼气化炉40中产生的气体是还原性气体，并且还原性气体中没有在钢水制造设备中循环而是被排出至外部的富余煤气包含CO、H2、焦油、碱组分等。在本发明的示例性实施方案中，通过使富余煤气中的CO和H2合成和反应而生产化学原料例如二甲醚、甲醇和乙醇。
为此，在本发明的示例性实施方案中，气体处理设备200设置成与第一集尘器70连接，并且气体处理设备200通过使用富余煤气来生产原料。
如图2中所示，根据本发明的示例性实施方案的气体处理设备200包括：气体处理装置210，其从钢水制造设备100排出的富余煤气中除去杂质；合成反应器230，其与气体处理装置210连接并且使其中杂质被除去的富余煤气中的H2和CO合成并生产化学原料例如二甲醚、甲醇和乙醇；和分离器250，其使在合成反应器230中合成或生产的原料与未反应的剩余材料分离。
气体处理装置210包括：第一净化装置210a，其除去焦油和碱组分；脱硫装置210b，其从其中焦油和碱组分通过第一净化装置210a除去的富余煤气中除去硫(S)；和第二净化装置210c，其从其中硫通过脱硫装置210b除去的气体中另外地除去少量的杂质。
此外，气体处理设备200包括：第一富余煤气管线220a，其安装成连接钢水制造设备100(更特别地，第一集尘器70)和第一净化装置210a并将在第一集尘器70中净化的富余煤气供应至第一净化装置210a；第二富余煤气管线，其连接第一净化装置210a和脱硫装置210b，并将其中焦油和碱组分通过第一净化装置210a除去的富余煤气供应至脱硫装置210b；增压器(在下文中，称为第二增压器)270，其安装在第二富余煤气管线的延伸路径中，并对其中焦油和碱组分被除去的富余煤气进行增压；第三富余煤气管线，其连接脱硫装置210b和第二净化装置210c，并将其中硫在脱硫装置210b中被除去的富余煤气供应至第二净化装置210c；第四富余煤气管线，其连接第二净化装置210c和合成反应器230，并将其中少量的杂质在第二净化装置210c中被除去的富余煤气供应至合成反应器230；移动管线240，其连接合成反应器230和分离器250，并将合成反应器230中生产的产物(即化学原料)和未反应的材料供应至分离器250；以及第一分离管线260a和第二分离管线260b，其使在分离器250中分离的原料和未反应的材料移动至分离器250的外部。
钢水制造设备100通过使用煤来制造钢水，使得从钢水制造设备100排出的富余煤气包含焦油、碱组分、硫等。由于焦油和碱组分抑制用于生产化学原料的合成反应，因此通过使用根据本发明的示例性实施方案的气体处理设备200除去焦油、碱组分、硫等。
第一净化装置210a是向富余煤气喷洒有机溶剂并使焦油和碱组分溶解在有机溶剂中以从富余煤气中除去焦油和碱组分的湿法净化装置。在此，作为有机溶剂，例如，可以使用丙酮、醇和氯仿。
脱硫装置210b从其中焦油和碱组分被除去的富余煤气中除去硫(S)。根据示例性实施方案的脱硫装置210b通过使富余煤气通过能够吸收硫(S)的粉末状脱硫剂而从富余煤气中除去硫(S)。作为脱硫剂，例如可以使用ZnO。
第二净化装置210c从其中焦油、碱组分和硫被除去的富余煤气中除去少量的残留杂质，例如NH3、Ni(CO)4和Fe(CO)4。根据示例性实施方案的第二净化装置可以包括允许除了NH3、Ni(CO)4和Fe(CO)4等之外的富余煤气通过的过滤器。即，根据示例性实施方案的第二净化装置210c通过经由过滤器过滤富余煤气来过滤出Ni和Co。
合成反应器230使其中焦油、碱组分、硫和少量的杂质被除去的富余煤气中包含的CO和H2合成和反应以生产新的原料。对于合成反应，在合成反应器230内部的温度调节至预定温度例如100℃至200℃时，合成反应器230通过反应式1和2中的任一者使富余煤气中的CO和H2选择性地反应以生产二甲醚和甲醇中的任一者。
反应式1)3CO+3H2-->CO3OCH3(二甲醚)+CO2
反应式2)CO+2H2-->CO3OH(甲醇)
此外，除了二甲醚和甲醇之外，还可以生产乙醇。
如上所述，在使CO和H2合成时，可以使用催化剂来提高反应速度。
可以周期性地替换在合成反应器230中使用的催化剂以保持其性能，并且从合成反应器230排出的替换的催化剂可以在第二净化装置210c的过滤器中再循环。
同时，合成反应器230使所供应的富余煤气中的CO和H2合成和反应，但是并非供应至合成反应器230的富余煤气中的所有CO和H2都可以进行合成和反应。因此，在本发明的示例性实施方案中，提供分离器250以与合成反应器230连接，并且使通过合成反应生产的原料例如二甲醚、甲醇或乙醇与作为未反应的气体的CO和H2分离。
从分离器250分离的原料通过第一分离管线260a传输至分离器250的外部，根据需要进行精制处理，然后出售到使用场所。然后，未反应的气体CO和H2通过第二分离管线260b排出至分离器的外部，并与流化床还原炉10的废气混合以用作发电厂的燃料气体。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案的气体处理设备200通过使用在熔炼气化炉40中产生的还原性气体中的没有在钢水制造设备100中循环而是被排出至外部的富余煤气来生产新的化学材料。
在这种情况下，为了增加生产的原料的量，在示例性实施方案中，将用于供应用于生产原料的气体的气体供应单元连接至熔炼气化炉40。
根据示例性实施方案的气体供应单元将含烃气体和氧吹送至熔炼气化炉40，并使含烃气体和氧燃烧。气体供应单元包括第二燃烧器300，并且含烃气体和氧被吹送至第二燃烧器。第二燃烧器300安装在熔炼气化炉40的上部，即圆顶部分，并且可以在熔炼气化炉40内安装成设置在距离煤填充层的最高表面高于1.5m的位置处。这是出于防止通过第二燃烧器300吹送的氧与熔炼气化炉40的煤填充层接触的目的。此外，提供复数个第二燃烧器300是有效的，以及复数个第二燃烧器300可以安装成在熔炼气化炉40的圆顶部分的周向上彼此间隔开。
含烃气体包含CH4、C2H6、C3H6等，并且其通过如以下反应式3至6的燃烧，更特别地部分燃烧反应而分解为CO、H2等。
反应式3)CH4+0.5O2＝CO+2H2
反应式4)C2H6+O2＝2CO+3H2
反应式5)C3H8+1.5O2＝3CO+4H2
在示例性实施方案中，使用天然气作为含烃气体，但是本发明不限于此，并且可以应用各种含烃气体。
在向气体供应单元即第二燃烧器300中吹送氧时，优选吹送氧使得氧的摩尔比为含烃气体中的碳的摩尔数的0.6至0.7摩尔比。这是出于使含烃气体中的组分向CO和H2的分解或转化率为90％或更大的目的。
例如，当氧的摩尔比小于含烃气体中的碳的摩尔数的0.6摩尔比时，含烃气体中的组分向CO和H2的分解或转化率可能小于90％。然而，与未吹送含烃气体和氧的情况相比，通过经由第二燃烧器300另外地吹送含烃气体和氧可以增加富余煤气中CO和H2的含量，因此吹送的氧的量本质上不需要满足前述范围。
此外，可以调节吹送的含烃气体的量，使得由含烃气体的部分燃烧产生的CO和H2的量为通过煤在熔炼气化炉40中的燃烧和气化所产生的气体的量的30％或更少，并且将通过含烃气体的部分的燃烧产生的CO和H2的量调节为通过煤在熔炼气化炉40中的燃烧和气化所产生的气体的量的25％或更小是更稳定的。这是因为当通过含烃气体的部分燃烧产生的CO和H2的量超过通过煤在熔炼气化炉40中的燃烧和气化产生的气体的量的30％时，通过与熔炼气化炉40的圆顶部分的体积相比的过量的气体可能使压力过度增加。
如上所述，在本发明的示例性实施方案中，通过经由气体供应单元将含烃气体和氧吹送至熔炼气化炉40而使煤燃烧，使得从熔炼气化炉40排出的气体中的CO和H2的含量增加。因此，使从钢水制造设备100或第二集尘器80排出并供应至气体处理设备200的富余煤气中的CO和H2的含量增加。因此，使在合成反应器230中参与合成反应的CO和H2的含量增加，从而存在使生产的化学原料例如二甲醚和甲醇的量增大的效果。
在下文中，将参照图1和2描述通过使用在钢水制造设备中产生的富余煤气在气体处理设备中生产原料的方法。在这种情况下，将省略或简要描述与前述内容重叠的内容。
为了制造钢水，将还原的铁和煤通过第一进料装置50a和第二进料装置50b装入熔炼气化炉40的圆顶部分中。然后，当通过使用设置在熔炼气化炉40的下部中的吹送口和第一燃烧器41吹送氧时，装入的煤与吹送的氧反应以产生热量，并且通过该热量对还原的铁进行熔炼以制造钢水。在这种情况下，从熔炼气化炉40的吹送口吹送的氧的量可以为76,900Nm3/小时，并且通过第一燃烧器吹送的氧的量可以为12,800Nm3/小时。
当如上所述在熔炼气化炉40中制造钢水时，将作为含烃气体的天然气和氧通过安装在熔炼气化炉40的圆顶部分中的第二燃烧器300进行吹送。在示例性实施方案中，以26,000Nm3/小时的流量吹送天然气，并且以15,385Nm3/小时的流量吹送氧。
在进行前述过程的熔炼气化炉40中，制造了180吨/小时的钢水。
通过旋风分离器60从在熔炼气化炉40中制造钢水期间产生的还原性气体中除去粉尘，然后将还原性气体的一部分供应至第一燃烧器41，并将另一部分传输至第一集尘器70并进行净化。
将还原的铁在熔炼气化炉40中的熔炼期间产生的还原性气体通过出料管线61排出至熔炼气化炉40的外部，并供应至旋风分离器60。旋风分离器60从还原性气体中除去粉尘，并且将其中粉尘被除去的还原性气体的一部分通过再供应管线供应至第一燃烧器41。然后，将其中粉尘在旋风分离器60中除去的还原性气体的另一部分通过第一集尘管线71传输至第一集尘器，或者通过还原性气体供应管线供应至流化床还原炉10。
第一集尘器70对其中粉尘被除去的还原性气体进行净化，并且将还原性气体的一部分通过第一收集管线72再供应至与熔炼气化炉40连接的旋风分离器60。
然后，将其余气体，即富余煤气供应至根据本发明的示例性实施方案的气体处理设备并用于生产化学原料。在示例性实施方案中，通过第二燃烧器300将天然气和氧吹送至熔炼气化炉40，使得与未吹送天然气和氧的情况相比富余煤气中的CO和H2的含量增加。
在使作为从第一集尘器70排出的富余煤气的一部分的140,000Nm3/小时的富余煤气顺序地通过第一净化装置210a和脱硫装置210b的同时，除去焦油、碱组分和硫。然后，通过第二净化装置210c在其中焦油、碱组分和硫被除去的富余煤气中除去少量的残留杂质，然后将富余煤气传输至合成反应器230。
合成反应器230通过例如第一反应式使富余煤气中包含的CO和H2合成和反应，并生产原料二甲醚。
然后，将作为合成反应器230中生产的原料的二甲醚和未反应的气体(即CO和H2)传输至分离器并进行分离。由分离器250分离的生产的二甲醚原料的量可以为24吨/小时，并且未反应的气体可以为65,800Nm3/小时。
如上所述，在本发明的示例性实施方案中，可以通过使在钢水制造设备100中产生的富余煤气再循环来生产二甲醚、甲醇和乙醇中的至少一者的高附加值化学原料。因此，与相关技术相比，钢水制造设施的经济可行性得到显著改善，并且与相关技术中的化学原料的生产相比，可以以低成本生产化学原料，使得存在确保成本竞争力的效果。
工业实用性
根据根据本发明的示例性实施方案的钢水制造设施，可以通过使钢水制造设备中产生的富余煤气再循环来生产二甲醚、甲醇和乙醇中的任一者的高附加值化学原料。因此，与相关技术相比，钢水制造设施的经济可行性得到显著改善，并且与相关技术中的化学原料的生产相比，可以以低成本生产化学原料，使得存在确保成本竞争力的效果。

Claims (14)

1.一种钢水制造设施，包括：
钢水制造设备，其包括对还原的铁进行熔炼并制造钢水的熔炼气化炉；和
气体处理设备，其配置成使从所述钢水制造设备排出的气体中的CO和H2合成和反应从而生产原料。
2.根据权利要求1所述的钢水制造设施，其中所述气体处理设备包括：
气体处理装置，其配置成除去从所述钢水制造设备排出的气体中的杂质；和
合成反应器，其配置成使其中杂质在所述气体处理装置中被除去的气体中的CO和H2合成和反应。
3.根据权利要求2所述的钢水制造设施，其中所述气体处理设备包括：
净化装置，其配置成除去从所述钢水制造设备排出的气体中的焦油和碱组分；和
脱硫装置，其配置成从由所述净化装置提供的气体中除去硫。
4.根据权利要求2所述的钢水制造设施，包括：
分离器，其配置成接收在所述合成反应器中产生的原料和未反应的气体并使所述原料与所述未反应的气体分离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的钢水制造设施，包括：
燃烧器，其安装在所述熔炼气化炉中以将含烃气体和氧吹送至所述熔炼气化炉。
6.根据权利要求5所述的钢水制造设施，其中所述燃烧器以相对装入所述熔炼气化炉中的煤填充层的上表面间隔开的高度安装在所述熔炼气化炉中。
7.根据权利要求6所述的钢水制造设施，其中设置有复数个燃烧器，以及所述复数个燃烧器布置成沿所述熔炼气化炉的周向间隔开。
8.一种制造钢水的方法，所述方法包括：
准备还原的铁和煤；
将所述还原的铁和所述煤装入熔炼气化炉中，并通过在所述煤的燃烧期间产生的热量来对所述还原的铁进行熔炼以制造钢水；以及
通过使从所述熔炼气化炉排出的气体中的CO和H2合成和反应来生产原料。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述原料的生产包括：
除去从所述熔炼气化炉排出的气体中的杂质；以及
通过使其中杂质被除去的气体中包含的CO和H2合成和反应来生产所述原料。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述杂质的除去包括：
除去从所述熔炼气化炉排出的气体中的焦油和碱组分；以及
从其中所述焦油和所述碱组分被除去的气体中除去硫。
11.根据权利要求9所述的方法，包括：
使通过合成反应产生的所述原料与未反应的气体分离。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，包括：
将含烃气体和氧吹送入所述熔炼气化炉中并使所述含烃气体燃烧。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在吹送氧时，吹送氧使得氧的摩尔比为所述含烃气体中的碳的摩尔数的0.6至0.7摩尔比。
14.根据权利要求12所述的方法，其中调节所述含烃气体的吹送速率，使得通过所述含烃气体和氧产生的CO和H2气体的量为通过所述煤的燃烧和所述还原的铁的还原产生的气体的量的30％或更少。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102176350B1 (ko) 2018-11-22 2020-11-09 주식회사 포스코 용철 제조 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430678A (zh) * 2000-05-15 2003-07-16 沃斯特-阿尔派因工业设备制造股份有限公司 用含铁矿石填料生产生铁或液态钢中间产品的方法和装置
KR20060132446A (ko) * 2005-06-17 2006-12-21 한국가스공사 탄화수소로부터 디메틸에테르를 제조하는 방법
CN101522920A (zh) * 2006-08-11 2009-09-02 Posco公司 用于制造铁水的设备和使用该设备制造铁水的方法
CN101935733A (zh) * 2004-07-30 2011-01-05 Posco公司 通过向熔炉-气化器内注入煤粉制造铁水的设备及其铁水制造方法
CN102256894A (zh) * 2008-11-21 2011-11-23 西门子Vai金属科技有限责任公司 制造粗合成气的方法和装置
CN105579593A (zh) * 2013-07-01 2016-05-11 首要金属科技奥地利有限责任公司 生铁生产中的气体脱硫
KR101660696B1 (ko) * 2015-09-08 2016-09-28 주식회사 포스코 타르 분해 장치, 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0723502B2 (ja) * 1987-01-13 1995-03-15 住友金属工業株式会社 溶銑製造方法
KR100466634B1 (ko) * 1996-06-28 2005-07-05 주식회사 포스코 용융선철또는용강중간제품을생산하는방법및그설비
KR100376506B1 (ko) 1998-12-12 2003-05-17 주식회사 포스코 슬러지를이용한용철제조용미분환원철의괴상화방법
KR100972195B1 (ko) * 2006-05-17 2010-07-23 주식회사 포스코 탄화수소 함유가스 취입에 의한 용철제조방법 및 이를이용한 용철제조장치
KR101050799B1 (ko) * 2008-12-30 2011-07-20 주식회사 포스코 용철 제조 장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1430678A (zh) * 2000-05-15 2003-07-16 沃斯特-阿尔派因工业设备制造股份有限公司 用含铁矿石填料生产生铁或液态钢中间产品的方法和装置
CN101935733A (zh) * 2004-07-30 2011-01-05 Posco公司 通过向熔炉-气化器内注入煤粉制造铁水的设备及其铁水制造方法
KR20060132446A (ko) * 2005-06-17 2006-12-21 한국가스공사 탄화수소로부터 디메틸에테르를 제조하는 방법
CN101522920A (zh) * 2006-08-11 2009-09-02 Posco公司 用于制造铁水的设备和使用该设备制造铁水的方法
CN102256894A (zh) * 2008-11-21 2011-11-23 西门子Vai金属科技有限责任公司 制造粗合成气的方法和装置
CN105579593A (zh) * 2013-07-01 2016-05-11 首要金属科技奥地利有限责任公司 生铁生产中的气体脱硫
KR101660696B1 (ko) * 2015-09-08 2016-09-28 주식회사 포스코 타르 분해 장치, 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법

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