JP3808029B2

JP3808029B2 - Direct reduction iron making

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Publication number: JP3808029B2
Application number: JP2002333918A
Authority: JP
Inventors: 卓夫重久
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP2004169074A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸化鉄を含有する原料を直接還元する直接還元製鉄法に関する技術分野に属し、特には、還元性ガスを含む合成ガスを生成させ、この合成ガスを用いて鉄鉱石等を還元して還元鉄を製造する直接還元製鉄法に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
還元鉄の生産は、プラントが安価であると共に運転が容易であり、更に小規模でも立地が可能であるという特徴を背景に拡大を続けてきたが、現在のところは燃料（還元剤を兼ねる）を天然ガスとするものが主流をなしている。即ち、天然ガスをH₂O またはCO₂で改質して合成ガスを製造し、この合成ガスを用いて鉄鉱石を還元する方法が主流をなしている。
【０００３】
上記合成ガスと同種の合成ガスは、石炭ガス化炉での石炭のガス化によっても製造可能である。この石炭のガス化により製造される合成ガス（以下、石炭ガス化炉ガスともいう）は、CO及びH₂からなる還元性ガスを主成分とし、CO₂, H₂O, H₂S 等を副成分とするものである。この場合、高炉法、鉄浴法、炭材内装法等と異なり、還元材が固定炭素でなく、ガスそのものであることから、余剰ガスが無く、結果的に化石エネルギーの中で最もカーボンリッチである石炭の原単位を減らせるだけでなく、他のエネルギーとの融合性に優れるので、CO₂削減の可能性を有している。
【０００４】
還元鉄の生産は燃料多消費型産業の一種であることから、燃料の産地（ガス田近隣）においてプラントが立地されることが多いが、安価なガスが入手できないものの石炭が豊富である地域においても、石炭を燃料（還元剤を兼ねる）とする還元鉄製造への潜在的なニーズは高いものがある。そのような中で、特に、石炭ガス化直接還元製鉄法（即ち、石炭をガス化して還元性ガスを含む合成ガスを生成し、このガスを利用して鉄鉱石を還元して還元鉄を製造するプロセス）は、要素技術の完成度が高く、最も実用化に近いとされている。実際、還元鉄プラントメーカ等は、机上で石炭ガス化直接還元製鉄プロセスを構築し検討した結果を発表し、公開したりしており、関心の高さが伺われる〔非特許文献１（T.A.Lepinski, M.R.Jones, Iron and Steel Engineer, Oct.1982, p.23-28)、非特許文献２(P.E.Duarte, E.O.Gerstbrein, H.Smegal, Proceedings, AIC Conferences 3^rd Annual Asian Steel Summit, 1997）参照〕。
【０００５】
【非特許文献１】
ティ・エィ・レピンスキー（T.A.Lepinski）, エム・アール・ジョーンズ（M.R.Jones), 「アイアンアンドスティールエンジニア（Iron and Steel Engineer)」, 1982年10月, p.23-28
【非特許文献２】
ピー・イー・ディュアルテ（P.E.Duarte）, イー・オー・ゲルストブライン（E.O.Gerstbrein）, エッチ・スメガル（H.Smegal）, 「プロシーディングス（Proceedings ）, エイ・アイ・シーコンファレンス第３回アニュアルアジアスティールサミット（AIC Conferences 3^rd Annual Asian Steel Summit）」, 1997年
【０００６】
しかしながら、現実には石炭ガス化直接還元製鉄の商業プラントが立地した例は無い。これは、石炭ガス化直接還元製鉄は石炭ガス化炉やその周辺設備の建設費が高いため、固定費が高く、経済性に難があるからである。石炭ガス化直接還元製鉄はそのプロセスの性格上、プラントコストの圧縮には限界があり、商業化を可能ならしめるためには、熱効率の向上による燃費の削減等により、変動費を抑制するプロセスが必要であるが、変動費を充分に低下させることは難しく、未だ商業化には至っていない。また、直接還元製鉄法は、鉄鉱石の還元材として石炭の固定炭素分のみを用い、揮発分を余剰ガスとする他の製鉄法に比べ、ガスそのものを還元材とするため、石炭原単位ひいては炭酸ガスの削減が可能であるのに、その可能性も生かしていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に着目してなされたものであって、その目的は、還元性ガスを含む合成ガスを用いて酸化鉄を含有する原料を直接還元して還元鉄を製造するに際し、石炭ガス化炉ガス（石炭ガス化炉にて石炭をガス化して得られる還元性ガスを含む合成ガス）の必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては経済性の向上がはかれる直接還元製鉄法を提供しようとするものである。また、ガスだけで製鉄できる特徴を最大限に利用して、廃棄物系資源系ガスと効率的に融合させることで、経済性のみならず、CO₂削減を意図するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る直接還元製鉄法は、請求項１〜２記載の直接還元製鉄法としており、それは次のような構成としたものである。
【０００９】
即ち、請求項１記載の直接還元製鉄法は、酸化鉄を含有する原料を直接還元する直接還元製鉄法であって、石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する石炭ガス化工程と、廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する廃棄物ガス化工程と、還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて前記酸化鉄を含有する原料を還元する還元工程と、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄するガス冷却洗浄工程と、前記ガス冷却洗浄工程で冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する循環工程とを有し、前記廃棄物の中、高水分、高塩素分の劣悪な廃棄物については、これをガス化せず、焼却して低圧蒸気として熱回収し、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いることを特徴とする直接還元製鉄法である（第１発明）。
【００１０】
請求項２記載の直接還元製鉄法は、前記第二合成ガスを前記冷却洗浄前の排ガスに混合するガス混合工程を有する請求項１記載の直接還元製鉄法である（第２発明）。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えば次のような形態で実施する。
石炭ガス化炉にて石炭をガス化して、還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する（石炭ガス化工程の遂行）。一方、この石炭ガス化炉とは別の炉（例えば、廃棄物ガス化炉）にて、廃棄物を部分燃焼させると共にガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する（廃棄物ガス化工程の遂行）。
【００１３】
前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを還元炉に送給し、この還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて酸化鉄を含有する原料を還元する（還元工程の遂行）。
【００１４】
そして、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する（ガス冷却洗浄工程の遂行）。しかる後、この冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する（ガスの循環工程の遂行）。以降、上記と同様の石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガス冷却洗浄工程、ガスの循環工程を遂行する。なお、前記ガス冷却洗浄工程では排ガスの冷却洗浄により、この排ガスからCO₂やH₂O 等還元ポテンシャルを弱めるガスを取り除き、これにより、この排ガスの還元ポテンシャルが高められる。更に、前記廃棄物の中、高水分、高塩素分の劣悪な廃棄物については、これをガス化せず、焼却して低圧蒸気として熱回収し、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いるようにする。
【００１５】
このような形態で本発明の第１発明に係る直接還元製鉄法が実施される。
【００１６】
このとき、更に、第二合成ガスを冷却洗浄前の排ガスに混合するガス混合工程を行う。即ち、還元炉から発生する排ガスを還元炉に循環する前に、この排ガスに対し、廃棄物ガス化工程で生成された第二合成ガスを混合し、これを冷却洗浄し、しかる後、還元炉に導入するようにする。そうすると、本発明の第２発明に係る直接還元製鉄法が実施される。
【００１７】
【００１８】
このような形態で本発明が実施される。以下、本発明（第１発明〜第２発明）について主にその作用効果を説明する。
【００１９】
本発明の第１発明（請求項１）に係る直接還元製鉄法は、前述の如く、酸化鉄を含有する原料（以下、酸化鉄含有原料ともいう）を直接還元する直接還元製鉄法であって、石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガスを生成する石炭ガス化工程と、廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する廃棄物ガス化工程と、還元炉にて前記第一合成ガスおよび前記第二合成ガスを用いて前記酸化鉄を含有する原料を還元する還元工程と、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄するガス冷却洗浄工程と、前記ガス冷却洗浄工程で冷却洗浄されたガスを前記還元炉に循環する循環工程とを有する。
【００２０】
上記石炭ガス化工程では、石炭ガス化炉にて石炭をガス化して還元性ガスを含む第一合成ガス（即ち、石炭ガス化炉ガス）が生成され、このガスは酸化鉄含有原料を還元する機能を有している。上記廃棄物ガス化工程では廃棄物をガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスが生成され、このガスは酸化鉄含有原料を還元する機能を有している。なお、この第二合成ガスは、廃棄物のガス化により得られるので、石炭のガス化により得られる第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）に比較し、カロリーは低いが、原料費が安いので、経済的に製造することができる。
【００２１】
上記還元工程では、このような還元機能を有する第一合成ガスおよび第二合成ガスを用いて酸化鉄含有原料を還元する。このとき、第一合成ガスが還元機能を有すると共に第二合成ガスも還元機能を有しているので、第一合成ガスによって還元されるだけでなく、第二合成ガスによっても還元される。
【００２２】
即ち、本発明の第１発明に係る直接還元製鉄法においては、酸化鉄含有原料を還元するための還元性ガスを含む合成ガスとして、石炭ガス化工程で石炭をガス化して生成された還元性ガスを含む第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）を用いるだけでなく、廃棄物ガス化工程で廃棄物をガス化して生成された還元性ガスを含む第二合成ガスを用い、それらにより、酸化鉄含有原料を還元するようにしている。
【００２３】
上記第二合成ガスは、前述の如く、第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）に比較し、原料費が安いので、経済的に製造することができるものである。上記第二合成ガスの使用量に応じて第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）の使用量を低減することができる。これは、化石資源の中で最もカーボンリッチな石炭の原単位を削減するだけでなく、廃棄物のサーマルリサイクルになるため、CO₂削減効果も大きい。
【００２４】
従って、本発明の第１発明に係る直接還元製鉄法によれば、還元性ガスを含む合成ガスを用いて酸化鉄含有原料を直接還元して還元鉄を製造するに際し、石炭ガス化炉ガス（石炭ガス化炉にて石炭をガス化して得られる還元性ガスを含む合成ガス）の必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては、経済性の向上がはかれ、更にCO₂発生量の削減もはかれる。
【００２５】
本発明の第２発明（請求項２）に係る直接還元製鉄法は、前記第１発明に係る直接還元製鉄法において、前記第二合成ガスを前記冷却洗浄前の排ガスに混合するガス混合工程を有するようにしたものである。即ち、前記第１発明に係る直接還元製鉄法において還元炉から発生する排ガスを還元炉に循環する前に、この排ガスに対し、廃棄物ガス化工程で生成された第二合成ガスを混合し、これを冷却洗浄し、しかる後、還元炉に導入するようにしたものである。この直接還元製鉄法によれば、還元炉から発生する排ガスの洗浄と第二合成ガスの不純物除去を同時に行うことができ、還元炉から発生する排ガスの還元ポテンシャルを高めて用いることができると共に、第二合成ガスのエネルギーを高い効率で利用することができる。
【００２６】
即ち、還元炉から発生する排ガスは、酸化性ガスであるH₂O, CO₂，H₂S を含んでいるため、還元ポテンシャルが下がっているが、これを冷却洗浄すると、CO₂, H₂O, H₂S が除去され、還元ポテンシャルを高めることができる。従って、還元炉から発生する排ガスを、還元ポテンシャルを高めて、還元炉で用いることができる。一方、第二合成ガスは、廃棄物のガス化により得られるガスであるので、酸化性ガスのみならず、不純物（重金属等）が多く、このため還元ポテンシャルが低く、酸化鉄の還元が不充分となり、得られる鉄の品質を低下させるが、これを冷却洗浄すると、重金属等の不純物は冷却によりガスから分離除去され、クリーンで還元ポテンシャルが高くなる。従って、第二合成ガスのエネルギーを高い効率で還元炉で利用することができる。
【００２７】
前記第１発明及び第２発明に係る直接還元製鉄法において、前記廃棄物の中、高水分、高塩素分の劣悪な廃棄物については、これをガス化せず、焼却して低圧蒸気として熱回収し、前記還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いるようにする。即ち、この吸収液を再生する際に、これを加熱する必要があり、その熱源として前記熱回収された低圧蒸気を用いる。この直接還元製鉄法によれば、全体のエネルギー効率を更に高めることができる。
【００２８】
本発明において、酸化鉄を含有する原料としては、その種類は特には限定されず、種々のものが使用でき、例えば鉄鉱石や粉鉱を固めたペレットを用いることができる。
【００２９】
廃棄物ガス化工程での廃棄物としては、その種類は特には限定されず、種々のものが使用でき、例えば、産業廃棄物も一般廃棄物も用いることができる。産業廃棄物としては、例えば、廃プラスチック、廃アスファルト、シュレッダーダスト、廃油、下水汚泥、木材チップ等のバイオマス、生ゴミ等を用いることができる。一般廃棄物としては、例えば、生ゴミに代表される都市ゴミを用いることができる。低圧蒸気回収用熱源の廃棄物としては、水分や塩素分が高く、電気や還元性ガスに転換すると効率が悪くなってしまう劣悪な廃棄物を想定することができる。
【００３０】
これらの中、性状が安定しており、比較的カロリーが高いという観点からは産業廃棄物を用いることが望ましい。その中でも特に、還元ガスの主成分となる炭化水素分含有率が高いという点からすると、廃プラスチック、シュレッダーダスト、バイオマス等を用いることが望ましい。また、還元炉から発生する排ガスを冷却洗浄する吸収液の再生に用いる低圧蒸気熱源の廃棄物としては、上述の廃棄物の中、特に水分や塩素分の多いものを用いることが望ましく、都市ゴミをこの用途に用いることで全体の熱効率を上げることができる。また、このときの都市ゴミ焼却灰の溶融固化には還元工程のガスを一部抽気して用いることで両方プロセスの相互補完が可能となる。
【００３１】
石炭ガス化工程で生成される第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）中の還元性ガスは、通常、COおよびH₂である。廃棄物ガス化工程で生成される第二合成ガス中の還元性ガスは、用いられる廃棄物の種類によって濃度構成が異なるが、通常、COおよびH₂である。
【００３２】
【実施例】
本発明の実施例および比較例を以下説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００３３】
〔比較例１〕
比較例１に係る直接還元製鉄法の概要を図３に示す。
石炭ガス化炉２にて石炭を部分燃焼させると共にガス化して、還元性ガスを含む第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）を生成する（石炭ガス化工程）。この石炭ガス化炉ガスを所定の流量（47000Nm³／Hr）で還元炉１に送給し、この還元炉１にて鉄鉱石を還元する（還元工程）。還元炉１から発生する排ガスを、ガス冷却洗浄手段４にて冷却洗浄し、再熱炉５にて加熱した後、還元炉１に循環する（ガスの循環工程）。なお、上記石炭ガス化炉ガスの流量は、鉄鉱石を還元し還元鉄を目標の生産速度（65ｔ／Hr）で得るために最小限必要な流量である。
【００３４】
このとき、石炭ガス化炉２の容積は、約300 ｍ³であり、石炭ガス化炉内の温度、即ち、石炭のガス化温度は、1500℃程度である。還元炉１の内径は、5.5 ｍであり、還元炉内の鉄鉱石の量は、約600 ｔである。還元炉内の温度は、炉底で850 ℃程度である。石炭としては、インドネシア産の生炭（水分：43質量％）を脱湿し水分：20質量％としたものを用い、これを石炭ガス化炉２に投入した。鉄鉱石としては、塊鉱と焼成ペレットを７：３で混合したものを用い、これを還元炉１に投入した。ガス冷却洗浄手段４としては、５atm 以下といった低圧で有利となる有機系アルカリ性吸収液であるMEA(モノエタノールアミン）をベースとしたスクラバー式吸収塔と、低圧蒸気を熱源としたりボイラーでその吸収液を再生する再生塔の組み合わせからなる方式のものを用いた。
【００３５】
このような石炭ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程を連続的に並行して行った。その結果、還元鉄の生産速度は、65ｔ／Hrであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。
【００３６】
〔実施例１ _a〕
実施例１ _aは本発明の第１発明の実施例（但し、一部要件を有していない）である。実施例１ _aに係る直接還元製鉄法の概要を図１に示す。
【００３７】
石炭ガス化炉２にて石炭を部分燃焼させると共にガス化して、還元性ガスを含む第一合成ガス（石炭ガス化炉ガス）を生成する（石炭ガス化工程）。廃棄物燃焼ガス化炉３にて廃棄物を部分燃焼させると共にガス化して還元性ガスを含む第二合成ガスを生成する（廃棄物ガス化工程）。
【００３８】
上記第一合成ガスを比較例１の場合よりも少ない所定の流量（31000Nm³／Hr）で還元炉１に送給すると共に、上記第二合成ガスを所定の流量（16000Nm³／Hr）で還元炉１に送給し、この還元炉１にて鉄鉱石を還元する（還元工程）。還元炉１から発生する排ガスを、ガス冷却洗浄手段４にて冷却洗浄し、再熱炉５にて加熱した後、還元炉１に循環する（ガスの循環工程）。なお、還元鉄の目標の生産速度は、比較例１の場合と同様であり、65ｔ／Hrである。
【００３９】
このとき、石炭ガス化炉２の容積は、比較例１の場合よりも小さく、約200m³であり、石炭ガス化炉内の温度、即ち、石炭のガス化温度は、比較例１の場合と同様であり、1500℃である。石炭ガス化炉ガスの生成速度は、比較例１の場合よりも低く、31000Nm³／Hrである。石炭としては、比較例１の場合と同様、インドネシア産の生炭（水分：43質量％）を脱湿し水分：20質量％としたものを用い、これを石炭ガス化炉２に投入した。鉄鉱石としては、比較例１の場合と同様、塊鉱と焼成ペレットを７：３で混合したものを用い、これを還元炉１に投入した。
【００４０】
廃棄物としては、廃プラスチックを用い、これを廃棄物燃焼ガス化炉３に投入した。廃棄物燃焼ガス化炉３の容積は、50Nm³であり、廃棄物燃焼ガス化炉内の温度、即ち、廃棄物のガス化温度は、1000℃である。廃棄物燃焼ガス化炉３での第二合成ガスの生成速度は、16000Nm³／Hrである。
【００４１】
還元炉１の容積、還元炉内の鉄鉱石の量は、比較例１の場合と同様である。還元炉内の温度も、比較例１の場合と同様である。ガス冷却洗浄手段４としては、比較例１の場合と同様のもの、即ち、５atm 以下といった低圧で有利となる有機系アルカリ性吸収液であるMEA(モノエタノールアミン）をベースとしたスクラバー式吸収塔と、低圧蒸気を熱源としたりボイラーでその吸収液を再生する再生塔の組み合わせからなる方式のものを用いた。
【００４２】
このような石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程を連続的に並行して行った。その結果、還元鉄の生産速度は、65ｔ／Hrであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。
【００４３】
上記の結果は、本発明の実施例１ _aに係る直接還元製鉄法によれば、比較例１の場合に比べて、石炭ガス化炉ガスの容量が小さく、石炭ガス化炉ガスの還元炉への送給量が少なくても、廃棄物ガス化工程で廃棄物をガス化して生成される第二合成ガスを還元炉へ送給することにより、比較例１の場合と同様もしくはそれ以上の生産速度で還元鉄を生産することができることを示している。即ち、実施例１ _aに係る直接還元製鉄法によれば、石炭ガス化炉ガスの必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては、経済性の向上がはかれることを示している。なお、廃棄物燃焼ガス化炉３が必要となるが、石炭より低い温度でガス化可能であるだけでなく、廃棄物処理として、ガス化原料を処理費付きで引きとることができるので、石炭より経済的に有利にガスを製造できる。また、前述のごとく、石炭原単位の削減、廃棄物のサーマルリサイクルにより、CO₂削減効果が大きい。
【００４４】
〔実施例２ _a〕
実施例２ _aは本発明の第２発明の実施例（但し、一部要件を有していない）である。実施例２ _aに係る直接還元製鉄法の概要を図２に示す。
【００４５】
廃棄物ガス化工程において廃棄物燃焼ガス化炉３にて生成した第二合成ガスについては、これを実施例１ _aの場合のように高温のままで直接的に還元炉１に送給するのではなく、ガス循環流路の途中のガス冷却洗浄手段４の手前位置に導入した。
【００４６】
即ち、還元炉１から発生する排ガスに対し、廃棄物ガス化工程（廃棄物燃焼ガス化炉３）で生成された第二合成ガスを混合し、これをガス冷却洗浄手段４により冷却洗浄し、再熱炉５にて加熱した後、還元炉１に導入するようにした。つまり、廃棄物燃焼ガス化炉３にて生成された第二合成ガスに着目すると、それ自体はガス冷却洗浄手段４により冷却洗浄された後、再熱炉５を介して還元炉１に導入される。
【００４７】
この点を除き、実施例１ _aの場合と同様の条件にて同様の方法により、石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程を連続的に並行して行った。なお、第二合成ガスの前記ガス循環流路への導入量、即ち、還元炉１への送給流量は、実施例１ _aの場合と同様である。ガス冷却洗浄手段４としては、実施例１ _aの場合と同様のもの、即ち、５atm 以下といった低圧で有利となる有機系アルカリ性吸収液であるMEA(モノエタノールアミン）をベースとしたスクラバー式吸収塔と、低圧蒸気を熱源としたりボイラーでその吸収液を再生する再生塔の組み合わせからなる方式のものを用いた。ただし、実施例１ _aの場合と異なり、上記吸収塔の上流に酸性ガス以外の不純物の除去のため、水洗スクラバーまたはベンチュリースクラバーを設置することが望ましい。
【００４８】
その結果、還元鉄の生産速度は、実施例１ _aの場合と同様、65ｔ／Hrであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。このような手法は、廃棄物燃焼ガス化炉３からの第二合成ガスの還元ポテンシャルが低かったり、あるいは、重金属やイオウの濃度が高すぎる等の理由により、その第二合成ガスを直接、還元炉１に供給するのに不向きな場合に有効であり、第二合成ガスの還元ポテンシャルと不純物除去を同時に達成できる。合成ガス製造を除く還元鉄製造プロセスの熱効率は85％と高いので、低圧で水蒸気や重金属等を含んで有効利用の難しい合成ガスの利用法として他に例を見ないエネルギー効率の高い廃棄物有効利用プロセスであるということができる。また、還元鉄製造プロセスのCO₂除去プロセスと廃棄物ガス化による第二合成ガス洗浄プロセスを兼用することができるので、プロセス設計に無駄が無いプロセスでもある。
【００４９】
〔実施例３〕
実施例３は本発明の第１発明の実施例である。実施例３に係る直接還元製鉄法の概要を図４に示す。
【００５０】
実施例２ _aにおいて受け入れた廃棄物（Ａ）の中、水分：50％超の高含水で、また、塩素分や重金属の特別に多い生ゴミや下水汚泥（Ｘ部）については、廃棄物燃焼ガス化炉３に供給せず、低圧蒸気回収ボイラー６にて全量焼却して低圧蒸気として熱回収し、ガス冷却洗浄手段４の吸収液の再生（吸収液を加熱して再生）に用いるようにした。この廃棄物以外の廃棄物（残部：Ｙ部＝Ａ−Ｘ部）は、これを廃棄物燃焼ガス化炉３に供給し、第二合成ガスの生成に用いた。この点を除き、実施例２ _aの場合と同様の条件にて同様の方法により、石炭ガス化工程、廃棄物ガス化工程、還元工程、ガスの循環工程、ガス混合工程、ガス冷却洗浄工程を連続的に並行して行った。なお、図４において付番の７は、廃棄物の選別工程を示すものである。Ｖは、低圧蒸気を示すものである。
【００５１】
その結果、還元鉄の生産速度は、実施例１ _aの場合と同様、65ｔ／Hrであり、還元鉄を目標の生産速度で得ることができた。
【００５２】
本発明の実施例３に係る直接還元製鉄法によれば、実施例１ _aおよび２ _aの場合に比べて、エネルギーレベルに応じた有効な熱利用法が可能となっている。実施例１ _a、２ _a、３のいずれにおいてもガス冷却洗浄手段４の吸収液の再生（加熱）に際しては、５atm, 150℃以下の低圧蒸気が70〜80ｔ／Hr必要であるが、これを入手するのに4000kcal／kg以上もあるような石炭や廃棄物系燃焼を投入するのは無駄が多い。このような劣悪エネルギー源として考えられるのは、生ゴミや生下水汚泥であり、従来、このようなエネルギーは発電に用いられていたが、効率が30％を超えることは無かった。吸収液の再生に用いた場合の効率は90％を超える。
【００５３】
即ち、実施例３に係る直接還元製鉄法によれば、実施例１ _aや２ _aの場合よりも更にエネルギー源の質に応じた使い分けが可能となって現状のエネルギー利用法に優る熱効率が得られるだけでなく、廃棄物系エネルギーを処理費という形で処理費付きで引きとることによって、経済性の向上がはかれることになる。
【００５４】
これは、先ず第１には、還元炉から発生する排ガスの洗浄と第二合成ガスの不純物除去を同時に行うことができ、還元炉から発生する排ガスの還元ポテンシャルを高めて用いることができるために、本来有料で購入すべきエネルギーを無料または処理費付きの形で入手できるからである。また、第２には、有効利用の極端に難しい劣悪エネルギー源を電気のような高レベルのエネルギーに転換する従来法に代わって低レベル熱源たる低圧蒸気として有効利用する途を拓いたことにより、適材適所のエネルギー利用が可能となったことによる。
【００５５】
以上の実施例及び比較例（実施例１ _a 、２ _a 、３、比較例１）においては、直接還元対象の原料（酸化鉄含有原料）として鉄鉱石を用い、この鉄鉱石としては、塊鉱と焼成ペレットを７：３で混合したものを用いたが、この鉄鉱石に代えて、100 ％焼成ペレットや100 ％塊鉱のような鉄鉱石を用いた場合も、以上の実施例および比較例の場合と同様の傾向の結果が得られ、比較例１の場合に比べて実施例１ _aの場合の方が石炭原単位に優れており、また、さらに実施例３の場合の方が利用の難しいエネルギー源に対する応用性に優れていた。即ち、比較例１の場合に比べて実施例１ _aの場合は石炭ガス化炉ガスの必要量の低減がはかれ、実施例３の場合はさらに利用できる廃棄物系エネルギーの種類の拡大がはかれた。
【００５６】
また、以上の実施例および比較例においては、石炭としては、インドネシア産の生炭（水分：43質量％）を脱湿し水分：20質量％としたものを用いたが、これに代えて、生炭の水分が20質量％程度の低炭化度炭、付着水分によって20％程度の全水分となった高炭化度炭を用いた場合も、以上の実施例および比較例の場合と同様の傾向の結果が得られ、比較例１の場合に比べて実施例１ _aの場合の方が優れ、さらに実施例３の場合の方が優れていた。
【００５７】
また、以上実施例および比較例においては、廃棄物としては、廃プラスチック、廃アスファルト、シュレッダーダスト、廃油、木材チップ等のバイオマス、下水汚泥、生ゴミ等を用いたが、廃棄物燃焼ガス化炉用に用いる第二合成ガス原料としては、廃プラスチック、廃アスファルト、廃油、木材チップなどの高熱量廃棄物が向いており、洗浄吸収液再生用低圧蒸気ボイラー用熱源としては、高水分（低熱量）の下水汚泥、生ゴミが向いており、高熱量ではあるが、重金属やイオウが問題となるシュレッダーダスト等はその含有量によって両者の使いわけを考えることが好ましい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明に係る直接還元製鉄法によれば、還元性ガスを含む合成ガスを用いて酸化鉄含有原料を直接還元して還元鉄を製造するに際し、石炭ガス化炉ガス（石炭ガス化炉にて石炭をガス化して得られる還元性ガスを含む合成ガス）の必要量の低減がはかれ、それにより石炭の必要量の低減および石炭ガス化炉ガスの容量の低減がはかれ、ひいては、経済性の向上がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１ _aに係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例２ _aに係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【図３】比較例１に係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例３に係る直接還元製鉄法の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
１--還元炉、２--石炭ガス化炉、３--廃棄物燃焼ガス化炉、４--ガス冷却洗浄手段、
５--再熱炉、６--低圧蒸気ボイラー、７--廃棄物の選別手段、
Ａ--廃棄物、Ｘ--高水分高塩素分廃棄物、Ｙ--高水分高塩素分廃棄物以外の廃棄物、
Ｖ--低圧蒸気。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention belongs to a technical field related to a direct reduction iron manufacturing method in which a raw material containing iron oxide is directly reduced. In particular, a synthesis gas containing a reducing gas is generated, and iron ore and the like are reduced using the synthesis gas. It belongs to the technical field related to the direct reduction iron manufacturing method for producing reduced iron.
[0002]
[Prior art]
  The production of reduced iron has continued to expand against the background of the fact that the plant is inexpensive and easy to operate and can be located even on a small scale, but at present it is fuel (also serves as a reducing agent). Natural gas is the mainstream. That is, natural gas is converted to H₂O or CO₂A method for producing a synthesis gas by reforming and reducing iron ore using this synthesis gas has become mainstream.
[0003]
  The same kind of synthesis gas as the synthesis gas can also be produced by gasification of coal in a coal gasification furnace. Syngas produced by coal gasification (hereinafter also referred to as coal gasifier gas) is CO and H₂The main component is a reducing gas consisting of₂, H₂O, H₂S and the like are subcomponents. In this case, unlike the blast furnace method, iron bath method, carbon material interior method, etc., the reducing material is not fixed carbon but gas itself, so there is no surplus gas, resulting in the most carbon-rich fossil energy. Not only can we reduce the basic unit of a certain coal, but it also has excellent compatibility with other energy, so CO₂There is a possibility of reduction.
[0004]
  Since the production of reduced iron is a type of fuel-intensive industry, plants are often located in fuel production areas (near gas fields), but in areas where cheap gas is not available but coal is abundant. However, there is a high potential need for the production of reduced iron using coal as a fuel (also serving as a reducing agent). Among them, in particular, the coal gasification direct reduction iron making process (that is, coal is gasified to produce synthesis gas containing a reducing gas, and iron ore is reduced using this gas to produce reduced iron. Process) has a high degree of completion of elemental technology and is said to be the closest to practical use. In fact, reduced iron plant manufacturers and others have announced and published the results of building and studying a coal gasification direct reduction steelmaking process on the desk, which is highly interested [Non-Patent Document 1 (TALepinski , MRJones, Iron and Steel Engineer, Oct.1982, p.23-28), Non-Patent Document 2 (PEDuarte, EOGerstbrein, H. Smegal, Proceedings, AIC Conferences 3^rd Annual Asian Steel Summit, 1997)].
[0005]
[Non-Patent Document 1]
          T.A.Lepinski, M.R.Jones, "Iron and Steel Engineer", October 1982, p.23-28
[Non-Patent Document 2]
          PEDuarte, EO Gerstbrein, H. Smegal, "Proceedings, AIC Conference 3rd Annual Asia Steel Summit (AIC Conferences 3^rd Annual Asian Steel Summit), 1997
[0006]
  However, in reality, there is no example where a coal gasification direct reduction steel production commercial plant is located. This is because coal gasification direct reduction iron making is expensive because the construction cost of the coal gasification furnace and its peripheral equipment is high, and the fixed cost is high and the economy is difficult. Coal gasification direct reduction steelmaking has a limit in reducing plant costs due to the nature of the process, and in order to enable commercialization, there is a process to suppress variable costs by reducing fuel consumption by improving thermal efficiency. Although necessary, it is difficult to sufficiently reduce variable costs, and it has not yet been commercialized. In addition, the direct reduction iron manufacturing method uses only the fixed carbon content of coal as a reducing material for iron ore and uses the gas itself as a reducing material compared to other iron manufacturing methods that use volatiles as surplus gas. Although it is possible to reduce carbon dioxide, this possibility is not fully utilized.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention has been made paying attention to such circumstances, and its purpose is to produce reduced iron by directly reducing a raw material containing iron oxide using a synthesis gas containing a reducing gas. , The required amount of coal gasifier gas (synthetic gas including reducing gas obtained by gasifying coal in the coal gasifier) is reduced, thereby reducing the required amount of coal and the coal gasifier The present invention aims to provide a direct reduction iron manufacturing method in which the gas capacity is reduced and the economy is improved. In addition, by making the best use of the characteristics that can be produced with gas alone, and efficiently integrating it with waste-based gas, not only economic efficiency but also CO₂It is intended to reduce.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the direct reduction iron manufacturing method according to the present invention comprises:2The direct reduction iron-making method described is as follows.
[0009]
  That is, the direct reduction iron manufacturing method according to claim 1 is a direct reduction iron manufacturing method in which a raw material containing iron oxide is directly reduced, and the first synthesis includes reducing gas by gasifying coal in a coal gasification furnace. A coal gasification step for generating gas; a waste gasification step for gasifying waste to generate a second synthesis gas containing a reducing gas; and the first synthesis gas and the second synthesis gas in a reduction furnace A reduction process for reducing the raw material containing iron oxide using a gas, a gas cooling cleaning process for cooling and cleaning exhaust gas generated from the reduction furnace, and a gas cooled and cleaned in the gas cooling cleaning process to the reduction furnace It has a circulation process to circulateHowever, among the wastes, the wastes with high moisture and high chlorine content are not gasified but incinerated and heat recovered as low-pressure steam, and the exhaust gas generated from the reduction furnace is cooled and washed. Used for regeneration of absorbent(1st invention).
[0010]
  The direct reduction iron manufacturing method according to claim 2 is the direct reduction iron manufacturing method according to claim 1, further comprising a gas mixing step of mixing the second synthesis gas with the exhaust gas before the cooling washing (second invention).
[0011]
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The present invention is implemented, for example, in the following form.
  Coal is gasified in a coal gasification furnace to produce a first synthesis gas containing a reducing gas (execution of a coal gasification process). On the other hand, in a furnace (for example, a waste gasification furnace) different from the coal gasification furnace, the waste is partially combusted and gasified to generate a second synthesis gas containing a reducing gas (waste gas). Execution of the conversion process).
[0013]
  The first synthesis gas and the second synthesis gas are fed to a reduction furnace, and the raw material containing iron oxide is reduced using the first synthesis gas and the second synthesis gas in the reduction furnace (reduction process) Fulfillment).
[0014]
  Then, the exhaust gas generated from the reduction furnace is cooled and washed (execution of a gas cooling and washing process). Thereafter, the cooled and cleaned gas is circulated to the reduction furnace (performs a gas circulation step). Thereafter, the same coal gasification process, waste gasification process, reduction process, gas cooling and washing process, and gas circulation process as described above are performed. In the gas cooling and washing step, the exhaust gas is cooled and washed, and the exhaust gas is converted to CO.₂Or H₂Gases that weaken the reduction potential, such as O 2, are removed, thereby increasing the reduction potential of this exhaust gas.Further, among the wastes, the wastes with high moisture and high chlorine content are not gasified, but are incinerated and heat recovered as low-pressure steam, and the exhaust gas generated from the reduction furnace is cooled and washed. Use it to regenerate the absorbent.
[0015]
  The direct reduction iron manufacturing method according to the first aspect of the present invention is carried out in such a form.
[0016]
  At this time, a gas mixing step is further performed in which the second synthesis gas is mixed with the exhaust gas before cooling and washing. That is, before the exhaust gas generated from the reduction furnace is circulated to the reduction furnace, the exhaust gas is mixed with the second synthesis gas generated in the waste gasification step, cooled and washed, and then the reduction furnace. To be introduced. Then, the direct reduction iron manufacturing method according to the second aspect of the present invention is performed.
[0017]
[0018]
  The present invention is implemented in such a form. Hereinafter, the present invention (first invention to first invention)2The effect of the invention will be mainly described.
[0019]
  The direct reduction iron manufacturing method according to the first invention of the present invention (Claim 1) is a direct reduction iron manufacturing method for directly reducing a raw material containing iron oxide (hereinafter also referred to as an iron oxide-containing raw material) as described above. A coal gasification process for gasifying coal in a coal gasification furnace to produce a first synthesis gas containing a reducing gas, and a waste for gasifying waste to produce a second synthesis gas containing a reducing gas A gasification step, a reduction step of reducing the raw material containing iron oxide using the first synthesis gas and the second synthesis gas in a reduction furnace, and gas cooling for cooling and washing exhaust gas generated from the reduction furnace A cleaning step and a circulation step for circulating the gas cooled and cleaned in the gas cooling cleaning step to the reduction furnace.
[0020]
  In the coal gasification step, coal is gasified in a coal gasification furnace to generate a first synthesis gas containing a reducing gas (that is, a coal gasification furnace gas), and this gas reduces an iron oxide-containing raw material. It has a function. In the waste gasification step, waste is gasified to generate a second synthesis gas containing a reducing gas, and this gas has a function of reducing the iron oxide-containing raw material. In addition, since this 2nd synthesis gas is obtained by gasification of waste, compared with the 1st synthesis gas (coal gasifier gas) obtained by gasification of coal, although a calorie is low, raw material cost is cheap. So it can be manufactured economically.
[0021]
  In the reduction step, the iron oxide-containing raw material is reduced using the first synthesis gas and the second synthesis gas having such a reduction function. At this time, since the first syngas has a reducing function and the second syngas also has a reducing function, it is not only reduced by the first syngas but also reduced by the second syngas.
[0022]
  That is, in the direct reduction iron manufacturing method according to the first invention of the present invention, as a synthesis gas containing a reducing gas for reducing the iron oxide-containing raw material, the reducing property produced by gasifying coal in the coal gasification step. Not only using the first syngas containing the gas (coal gasifier gas), but also using the second syngas containing the reducing gas produced by gasifying the waste in the waste gasification process, The iron oxide-containing raw material is reduced.
[0023]
  As described above, the second synthesis gas can be produced economically because the raw material cost is lower than that of the first synthesis gas (coal gasifier gas). The usage amount of the first synthesis gas (coal gasifier gas) can be reduced according to the usage amount of the second synthesis gas. This not only reduces the basic unit of the most carbon-rich coal among fossil resources, but also contributes to the thermal recycling of waste.₂Reduction effect is also great.
[0024]
  Therefore, according to the direct reduction iron manufacturing method according to the first aspect of the present invention, when producing reduced iron by directly reducing an iron oxide-containing raw material using a synthesis gas containing a reducing gas, a coal gasifier gas ( The required amount of synthesis gas containing reducing gas obtained by gasifying coal in a coal gasifier is reduced, and this reduces the required amount of coal and the capacity of coal gasifier gas. As a result, economic efficiency is improved and CO₂The amount generated can also be reduced.
[0025]
  The direct reduction iron manufacturing method according to the second aspect of the present invention (invention 2) is the direct reduction iron manufacturing method according to the first aspect of the present invention, wherein a gas mixing step of mixing the second synthesis gas with the exhaust gas before the cooling washing is performed. It is what you have. That is, before the exhaust gas generated from the reduction furnace in the direct reduction iron manufacturing method according to the first invention is circulated to the reduction furnace, the exhaust gas is mixed with the second synthesis gas generated in the waste gasification step, This is cooled and washed, and then introduced into a reduction furnace. According to this direct reduction steelmaking method, cleaning of exhaust gas generated from the reduction furnace and impurity removal of the second synthesis gas can be performed at the same time, and the reduction potential of the exhaust gas generated from the reduction furnace can be increased and used. The energy of the second syngas can be used with high efficiency.
[0026]
  That is, the exhaust gas generated from the reduction furnace is an oxidizing gas, H₂O, CO₂, H₂Since it contains S, the reduction potential is lowered.₂, H₂O, H₂S is removed and the reduction potential can be increased. Therefore, the exhaust gas generated from the reduction furnace can be used in the reduction furnace with an increased reduction potential. On the other hand, since the second synthesis gas is a gas obtained by gasification of waste, there are many impurities (heavy metals, etc.) as well as oxidizing gases, so that the reduction potential is low and the reduction of iron oxide is insufficient. This lowers the quality of the obtained iron, but when this is cooled and washed, impurities such as heavy metals are separated and removed from the gas by cooling, resulting in a clean and high reduction potential. Therefore, the energy of the second synthesis gas can be used in the reduction furnace with high efficiency.
[0027]
  The first invention and the second inventionIn the direct reduction iron manufacturing method according to the above, inferior waste with high moisture and high chlorine content in the waste is not gasified but incinerated and heat recovered as low-pressure steam and generated from the reducing furnace. Used to regenerate absorbing liquid that cools and cleans exhaust gasDo. That is, when this absorbing liquid is regenerated, it must be heated, and the heat-recovered low-pressure steam is used as the heat source..According to this direct reduction iron manufacturing method, the overall energy efficiency can be further increased.
[0028]
  In the present invention, the raw material containing iron oxide is not particularly limited, and various materials can be used. For example, pellets obtained by solidifying iron ore or fine ore can be used.
[0029]
  The type of waste in the waste gasification step is not particularly limited, and various types can be used. For example, industrial waste and general waste can be used. As the industrial waste, for example, waste plastic, waste asphalt, shredder dust, waste oil, sewage sludge, biomass such as wood chips, and raw garbage can be used. As general waste, for example, municipal waste represented by raw garbage can be used. As the waste of the heat source for low-pressure steam recovery, it is possible to assume an inferior waste that has a high water content and chlorine content and becomes inefficient when converted to electricity or reducing gas.
[0030]
  Among these, it is desirable to use industrial waste from the viewpoint of stable properties and relatively high calories. Among them, it is desirable to use waste plastic, shredder dust, biomass, etc., especially from the viewpoint that the hydrocarbon content, which is the main component of the reducing gas, is high. In addition, it is desirable to use wastes of a low pressure steam heat source used for regeneration of the absorption liquid that cools and cleans the exhaust gas generated from the reduction furnace, among the above-mentioned wastes, particularly those that contain a lot of moisture and chlorine. Can be used for this purpose to increase the overall thermal efficiency. Moreover, in the melting and solidification of the municipal waste incineration ash at this time, it is possible to mutually complement both processes by partially extracting and using the gas of the reduction process.
[0031]
  The reducing gas in the first synthesis gas (coal gasifier gas) produced in the coal gasification process is usually CO and H₂It is. The reducing gas in the second synthesis gas produced in the waste gasification process varies in concentration depending on the type of waste used, but usually CO and H₂It is.
[0032]
【Example】
  Examples and Comparative Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these Examples.
[0033]
[Comparative Example 1]
  An outline of the direct reduction iron manufacturing method according to Comparative Example 1 is shown in FIG.
  Coal is partially burned in the coal gasifier 2 and gasified to generate a first synthesis gas (coal gasifier gas) containing a reducing gas (coal gasification step). This coal gasifier gas is supplied at a predetermined flow rate (47000 Nm^Three/ Hr), and the iron ore is reduced in the reduction furnace 1 (reduction process). The exhaust gas generated from the reduction furnace 1 is cooled and washed by the gas cooling and washing means 4, heated by the reheating furnace 5, and then circulated to the reduction furnace 1 (gas circulation step). The flow rate of the coal gasifier gas is a minimum flow rate required to reduce iron ore and obtain reduced iron at a target production rate (65 t / Hr).
[0034]
  At this time, the volume of the coal gasifier 2 is about 300 m.^ThreeThe temperature in the coal gasifier, that is, the gasification temperature of coal is about 1500 ° C. The inner diameter of the reduction furnace 1 is 5.5 m, and the amount of iron ore in the reduction furnace is about 600 t. The temperature in the reduction furnace is about 850 ° C at the furnace bottom. As the coal, raw coal from Indonesia (moisture: 43% by mass) was dehumidified to a moisture of 20% by mass, and this was put into the coal gasifier 2. As the iron ore, a mixture of block ore and calcined pellets at a ratio of 7: 3 was used, and this was put into the reduction furnace 1. The gas-cooled cleaning means 4 includes a scrubber type absorption tower based on MEA (monoethanolamine), which is an organic alkaline absorbent that is advantageous at low pressures of 5 atm or less, and a low-pressure steam as a heat source or a boiler. A system composed of a combination of regeneration towers for regenerating the above was used.
[0035]
  Such a coal gasification step, a reduction step, and a gas circulation step were continuously performed in parallel. As a result, the production rate of reduced iron was 65 t / Hr, and reduced iron could be obtained at the target production rate.
[0036]
〔Example1 _a]
  Example1 _aIs an embodiment of the first invention of the present invention(However, there are some requirements)It is. Example1 _aFIG. 1 shows an outline of the direct reduction iron manufacturing method according to the method.
[0037]
  Coal is partially burned in the coal gasifier 2 and gasified to generate a first synthesis gas (coal gasifier gas) containing a reducing gas (coal gasification step). In the waste combustion gasification furnace 3, the waste is partially burned and gasified to generate a second synthesis gas containing a reducing gas (waste gasification step).
[0038]
  The above-mentioned first synthesis gas has a predetermined flow rate (31000 Nm) smaller than that in Comparative Example 1.^Three/ Hr) and the second synthesis gas is supplied to the reduction furnace 1 at a predetermined flow rate (16000 Nm).^Three/ Hr), and the iron ore is reduced in the reduction furnace 1 (reduction process). The exhaust gas generated from the reduction furnace 1 is cooled and washed by the gas cooling and washing means 4, heated by the reheating furnace 5, and then circulated to the reduction furnace 1 (gas circulation step). The target production rate of reduced iron is the same as that in Comparative Example 1, and is 65 t / Hr.
[0039]
  At this time, the volume of the coal gasification furnace 2 is smaller than that in the case of Comparative Example 1 and is about 200 m.^ThreeThe temperature in the coal gasification furnace, that is, the gasification temperature of coal is the same as that in Comparative Example 1, and is 1500 ° C. The production rate of coal gasifier gas is lower than that of Comparative Example 1, 31000Nm^Three/ Hr. As in the case of Comparative Example 1, the coal was dehumidified from Indonesian raw coal (moisture: 43 mass%) to a moisture content of 20 mass%, and this was put into the coal gasifier 2. As the iron ore, as in the case of Comparative Example 1, a mixture of block ore and calcined pellets at 7: 3 was used, and this was put into the reduction furnace 1.
[0040]
  As waste, waste plastic was used, and this was put into the waste combustion gasification furnace 3. The volume of the waste combustion gasifier 3 is 50Nm^ThreeThe temperature in the waste combustion gasification furnace, that is, the gasification temperature of the waste is 1000 ° C. The production rate of the second synthesis gas in the waste combustion gasifier 3 is 16000 Nm^Three/ Hr.
[0041]
  The volume of the reduction furnace 1 and the amount of iron ore in the reduction furnace are the same as in the case of Comparative Example 1. The temperature in the reduction furnace is the same as that in Comparative Example 1. The gas cooling and cleaning means 4 is the same as in the case of Comparative Example 1, that is, a scrubber type absorption tower based on MEA (monoethanolamine) which is an organic alkaline absorbing liquid that is advantageous at a low pressure of 5 atm or less. A system comprising a combination of regeneration towers using low-pressure steam as a heat source or regenerating the absorbing solution with a boiler was used.
[0042]
  Such a coal gasification step, a waste gasification step, a reduction step, and a gas circulation step were continuously performed in parallel. As a result, the production rate of reduced iron was 65 t / Hr, and reduced iron could be obtained at the target production rate.
[0043]
  The above results are based on examples of the present invention.1 _aAccording to the direct reduction iron manufacturing method according to the present invention, compared with the case of Comparative Example 1, even if the capacity of the coal gasifier gas is small and the amount of coal gasifier gas supplied to the reduction furnace is small, the waste gas It shows that reduced iron can be produced at a production rate similar to or higher than that in Comparative Example 1 by feeding the second syngas produced by gasifying waste in the gasification step to the reduction furnace ing. That is, the embodiment1 _aAccording to the direct reduction iron manufacturing method, the required amount of coal gasifier gas can be reduced, thereby reducing the required amount of coal and the capacity of coal gasifier gas. It shows that improvement of can be achieved. In addition, although the waste combustion gasification furnace 3 is required, not only can it be gasified at a temperature lower than that of coal, but also gasification raw materials can be taken with treatment costs as waste treatment. Gas can be produced more economically and advantageously. In addition, as mentioned above, CO2 emissions can be reduced by reducing the basic unit of coal and thermal recycling of waste.₂Reduction effect is great.
[0044]
〔Example2 _a]
  Example2 _aIs an embodiment of the second invention of the present invention(However, there are some requirements)It is. Example2 _aFIG. 2 shows an outline of the direct reduction iron manufacturing method according to the method.
[0045]
  The second synthesis gas produced in the waste combustion gasification furnace 3 in the waste gasification step is used as an example.1 _aInstead of being fed directly to the reduction furnace 1 at a high temperature as in the case of the above, it was introduced at a position before the gas cooling and cleaning means 4 in the middle of the gas circulation flow path.
[0046]
  That is, the second synthesis gas generated in the waste gasification step (waste combustion gasification furnace 3) is mixed with the exhaust gas generated from the reduction furnace 1, and this is cooled and cleaned by the gas cooling cleaning means 4, After heating in the reheating furnace 5, it was introduced into the reduction furnace 1. That is, paying attention to the second synthesis gas generated in the waste combustion gasification furnace 3, the second synthesis gas itself is cooled and cleaned by the gas cooling and cleaning means 4 and then introduced into the reduction furnace 1 through the reheating furnace 5. The
[0047]
  Except this point, the embodiment1 _aThe coal gasification step, the waste gasification step, the reduction step, and the gas circulation step were continuously performed in parallel by the same method under the same conditions as in. Note that the amount of the second synthesis gas introduced into the gas circulation flow path, that is, the feed flow rate to the reduction furnace 1 is the same as in the embodiment.1 _aIt is the same as the case of. Examples of the gas cooling cleaning means 4 include1 _aIn the same way as above, that is, scrubber type absorption tower based on MEA (monoethanolamine), which is an organic alkaline absorbing solution that is advantageous at low pressures of 5 atm or less, and absorption with low pressure steam as a heat source or boiler A system comprising a combination of regeneration towers for regenerating the liquid was used. However, the example1 _aUnlike the case, it is desirable to install a water scrubber or a venturi scrubber upstream of the absorption tower in order to remove impurities other than acid gas.
[0048]
  As a result, the production rate of reduced iron1 _aAs in the case of, it was 65 t / Hr, and reduced iron could be obtained at the target production rate. Such a method directly reduces the second synthesis gas because the reduction potential of the second synthesis gas from the waste combustion gasification furnace 3 is low or the concentration of heavy metal or sulfur is too high. It is effective when it is not suitable for supplying to the furnace 1, and the reduction potential and impurity removal of the second synthesis gas can be achieved simultaneously. The thermal efficiency of the reduced iron production process, excluding synthesis gas production, is as high as 85%, which makes it possible to use highly efficient energy-efficient waste that is unprecedented in the use of synthesis gas that is difficult to use effectively at low pressure, including water vapor and heavy metals. It can be said that it is a usage process. CO of reduced iron manufacturing process₂Since the removal process and the second syngas cleaning process by waste gasification can be used in combination, the process design is also efficient.
[0049]
Example 3
  Example 3 is the first example of the present invention.1It is an Example of invention. The outline of the direct reduction iron manufacturing method according to Example 3 is shown in FIG.
[0050]
  Example2 _aAmong the wastes (A) received in Japan, the waste combustion gasifier 3 has a high water content of more than 50%, and especially garbage and sewage sludge (part X) with a large amount of chlorine and heavy metals. The low-pressure steam recovery boiler 6 incinerates the whole amount and recovers heat as low-pressure steam, which is used for regeneration of the absorption liquid of the gas cooling cleaning means 4 (heating and regenerating the absorption liquid). Waste other than this waste (remainder: Y part = A-X part) was supplied to the waste combustion gasification furnace 3 and used to generate the second synthesis gas. Except this point, the embodiment2 _aThe coal gasification step, the waste gasification step, the reduction step, the gas circulation step, the gas mixing step, and the gas cooling and washing step were continuously performed in parallel under the same method as in the above. In FIG. 4, number 7 indicates a waste sorting step. V represents low pressure steam.
[0051]
  As a result, the production rate of reduced iron1 _aAs in the case of, it was 65 t / Hr, and reduced iron could be obtained at the target production rate.
[0052]
  According to the direct reduction iron manufacturing method according to Example 3 of the present invention, the example1 _aand2 _aCompared with the case, the effective heat utilization method according to the energy level is possible. Example1 _a,2 _aIn any of the cases 3, the regeneration (heating) of the absorption liquid of the gas cooling and washing means 4 requires 70 to 80 t / Hr of low-pressure steam at 5 atm and 150 ° C. or less, but 4000 kcal / kg is necessary to obtain this. It is wasteful to introduce coal and waste-based combustion as described above. Such bad energy sources are considered to be raw garbage and raw sewage sludge. Conventionally, such energy has been used for power generation, but the efficiency did not exceed 30%. Efficiency when used for regeneration of absorbent is over 90%.
[0053]
  That is, according to the direct reduction iron manufacturing method according to Example 3,1 _aAnd2 _aIn addition to being able to use properly according to the quality of the energy source than in the case of, it can not only obtain thermal efficiency superior to the current energy utilization method, but also withdraw waste energy with processing costs in the form of processing costs This will improve economic efficiency.
[0054]
  This is because, firstly, the exhaust gas generated from the reduction furnace can be cleaned and the impurities of the second synthesis gas can be removed at the same time, and the reduction potential of the exhaust gas generated from the reduction furnace can be increased and used. This is because energy that should be purchased for a fee can be obtained free of charge or with processing costs. Secondly, by pioneering the effective use of low-pressure steam as a low-level heat source in place of the conventional method of converting an inferior energy source that is extremely difficult to effectively use into a high-level energy such as electricity, This is because it is possible to use the right energy in the right place.
[0055]
  Examples and Comparative Examples (Examples)1 _a 2 _a ,3, In Comparative Example 1), iron ore was used as a raw material to be directly reduced (iron oxide-containing raw material), and as this iron ore, a mixture of agglomerates and calcined pellets at 7: 3 was used. Even when iron ore such as 100% calcined pellets or 100% agglomerate is used in place of this iron ore, the results of the same tendency as in the examples and comparative examples are obtained. Examples compared to cases1 _aThe case of No. 1 was superior to the basic unit of coal, and the case of Example 3 was further excellent in applicability to difficult-to-use energy sources. That is, compared with the case of the comparative example 1, the embodiment1 _aIn the case of Example 3, the required amount of coal gasifier gas was reduced, and in the case of Example 3, the types of waste energy that could be used were further expanded.
[0056]
  Moreover, in the above Examples and Comparative Examples, as coal, what was dehumidified from Indonesian raw coal (moisture: 43% by mass) and made moisture: 20% by mass, instead of this, The same tendency as in the above examples and comparative examples is also obtained when using low carbonized coal with a moisture content of about 20% by mass and high carbonized coal with a total moisture content of about 20% due to adhering moisture. As a result, the example was compared with the case of Comparative Example 1.1 _aIn the case of Example 3, the case of Example 3 was more excellent.
[0057]
  In the above examples and comparative examples, waste plastics, waste asphalt, shredder dust, waste oil, wood chips and other biomass, sewage sludge, garbage, etc. were used as waste. As the second synthesis gas feedstock, high-calorie waste such as waste plastic, waste asphalt, waste oil, and wood chips is suitable. As a heat source for the low-pressure steam boiler for cleaning and absorbing liquid regeneration, high moisture (low calorific value) ) Sewage sludge and garbage are suitable, and although it has a high calorific value, it is preferable to consider how to use both shredder dust and the like, which are problematic for heavy metals and sulfur, depending on their contents.
[0058]
【The invention's effect】
  According to the direct reduction iron manufacturing method according to the present invention, when producing reduced iron by directly reducing an iron oxide-containing raw material using a synthesis gas containing a reducing gas, a coal gasifier gas (in a coal gasifier) The required amount of synthesis gas containing reducing gas obtained by gasification of coal) is reduced, thereby reducing the required amount of coal and the capacity of coal gasifier gas, and thus economical. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.1 _aIt is a schematic diagram which shows the outline | summary of the direct reduction iron manufacturing method which concerns on.
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.2 _aIt is a schematic diagram which shows the outline | summary of the direct reduction iron manufacturing method which concerns on.
3 is a schematic view showing an outline of a direct reduction iron manufacturing method according to Comparative Example 1. FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing an outline of a direct reduction iron manufacturing method according to Example 3 of the present invention.
[Explanation of symbols]
  1--reduction furnace, 2--coal gasification furnace, 3--waste combustion gasification furnace, 4--gas cooling and cleaning means,
5-Reheating furnace, 6-Low pressure steam boiler, 7-Waste sorting means,
A--Waste, X--High moisture, high chlorine waste, Y--Waste other than high moisture, high chlorine waste,
V--low pressure steam.

Claims

A direct reduction iron manufacturing method that directly reduces iron oxide-containing raw materials, in which a coal gasification step is performed in which coal is gasified in a coal gasification furnace to produce a first synthesis gas containing a reducing gas; A waste gasification step for generating a second synthesis gas containing a reducing gas by gasification, and reducing the raw material containing the iron oxide using the first synthesis gas and the second synthesis gas in a reduction furnace a reducing step, and the gas cooling washing step the exhaust gas generated from the reduction furnace to cool washing, the cooled cleaning gas in a gas cooled cleaning process possess the circulating step circulating in the reduction furnace, the waste For poor waste with medium, high water content and high chlorine content, do not gasify it, incinerate it, recover heat as low-pressure steam, and use it to regenerate the absorbent that cools and cleans the exhaust gas generated from the reduction furnace. Direct reduction iron making process

The direct reduction iron manufacturing method of Claim 1 which has a gas mixing process which mixes said 2nd synthesis gas with the waste gas before the said cooling washing.