JPS63140015A - Smelting reduction refining equipment - Google Patents

Smelting reduction refining equipment

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Publication number
JPS63140015A
JPS63140015A JP28714186A JP28714186A JPS63140015A JP S63140015 A JPS63140015 A JP S63140015A JP 28714186 A JP28714186 A JP 28714186A JP 28714186 A JP28714186 A JP 28714186A JP S63140015 A JPS63140015 A JP S63140015A
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JP
Japan
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exhaust gas
gas
air
steam
turbine
Prior art date
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Pending
Application number
JP28714186A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Fujii
史朗 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63140015A publication Critical patent/JPS63140015A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide titled equipment which optimizes the excess energy to be discharged into a lower stage and does not require large-scale equipment investment for production of O2 by constituting the equipment in such a manner that the energy possessed by the exhaust gas generated in a smelting reduction furnace is repeatedly used as far as possible within its own process. CONSTITUTION:The energy possessed by the exhaust gas of the smelting reduction furnace 1 is utilized from its sensible heat first. Namely, a steam turbine 20 is driven by the steam formed by said sensible heat. The exhaust gas emitted from a steam generating means is then compressed by an exhaust gas compressing means 23 and air is compressed by air compressing means 25, 27. A gas turbine 24 is driven by the combustion gas obtd. by burning 21 such high-pressure exhaust gas and high- pressure air. The flow rate of the exhaust gas to be introduced into the means 23 is so controlled that the sum of the driving power for driving the means 25, 27 and the means 23 and the required driving power of the turbines 24 and 20 such as, for example, the driving power required for production of gaseous O2 coincides with the output of the two turbines. As a result, the max. exhaust gas energy is used within its own process of the smelting reduction of the furnace and the exhaust gas to be discharged to the lower stage is minimized.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は、鉄鉱石を石炭及び石灰と共に精錬炉内の溶
銑中に吹き込み、ランス及び底部羽口から酸素ガスを吹
き込んで溶銑を得る溶融還元精錬設備に関し、更に詳述
すれば、精錬にて発生する排ガスのエネルギをその溶融
還元精錬操業にて最大限自己利用する溶融還元精錬設備
に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] This invention is a smelting reduction method in which iron ore is blown into molten pig iron in a smelting furnace together with coal and lime, and oxygen gas is blown into the molten pig iron through a lance and a bottom tuyere. The present invention relates to smelting equipment, and more specifically, relates to smelting-reduction smelting equipment that utilizes the energy of exhaust gas generated during smelting to the maximum extent possible in its smelting-reduction smelting operation.

[従来の技術1 溶融還元精錬法は高炉製鉄法に代るものであり、高炉製
鉄法においては、高炉の建設費が高く広大な敷地が必要
であるという高炉製鉄法の欠点を解消すべく、近年に至
り開発されたものである。このような溶融還元精錬法に
おいては、精錬炉内の溶銑中に炉底に設けた羽口から予
備還元された鉱石並びに粉末状の石炭及び石灰を吹き込
み、更に別の羽口から酸素ガスを溶銑中に吹き込むと共
に、炉頂部から炉内に装入されたランスを介して溶銑に
酸素ガスを吹き付ける。そうすると、石炭が溶銑中に溶
解すると共に、石炭の炭素が酸素ガスによって酸化され
る。そして、この酸化熱によって鉱石が溶融すると共に
、鉱石が石炭中の炭素によっで還元される。溶銑から発
生するCOガスはランスから吹き付けられる酸素ガスに
よって2次燃焼されてCO2ガスになる。このCO2ガ
スの顕熱は溶銑上を覆っているフォーミング状のスラグ
に伝達され、次いで、溶銑に戻される。
[Conventional technology 1] The smelting reduction refining method is an alternative to the blast furnace iron manufacturing method, and in order to eliminate the disadvantages of the blast furnace iron manufacturing method, such as the high construction cost of the blast furnace and the need for a vast site, It has been developed in recent years. In such a smelting reduction smelting method, pre-reduced ore, powdered coal and lime are injected into the hot metal in the smelting furnace through a tuyere provided at the bottom of the furnace, and oxygen gas is injected into the hot metal from another tuyere. At the same time, oxygen gas is blown into the hot metal from the top of the furnace through a lance inserted into the furnace. Then, the coal is dissolved in the hot metal, and the carbon in the coal is oxidized by the oxygen gas. The ore is melted by this oxidation heat, and the ore is reduced by the carbon in the coal. CO gas generated from hot metal is secondary combusted by oxygen gas blown from a lance and becomes CO2 gas. The sensible heat of this CO2 gas is transferred to the forming slag covering the hot metal, and then returned to the hot metal.

[発明が解決しようとする問題点] ところで、この溶融還元プロセスにおいては、大量の酸
素ガスを使用する。従来は、溶融還元プロセスにおいて
発生するガスを発電所に送り、このガスで発電し、電力
を利用してコンプレッサを駆動することにより酸素ガス
を製造している。しかしながら、従来は、この大量の酸
素ガスを製造するために、大容量の発電プラントを設置
し、また配管系統を整備する必要があり、このため大規
模な設備投資が必要であるという問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in this melting reduction process, a large amount of oxygen gas is used. Conventionally, oxygen gas is produced by sending the gas generated in the melting reduction process to a power plant, generating electricity with the gas, and driving a compressor using the electricity. However, in the past, in order to produce this large amount of oxygen gas, it was necessary to install a large-capacity power plant and maintain a piping system, which resulted in the problem of requiring large-scale capital investment. be.

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
溶融還元炉にて発生する排ガスのもつエネルギを極力自
己プロセス内で繰返し使用し、下工程に排出する余剰エ
ネルギを適性にすることができ、自己プロセスにおける
直接酸素ガスの製造を可能にし酸素製造のための大規模
な設備投資を回避することができる溶融還元精錬設備を
提供することを目的とする。
This invention was made in view of such circumstances, and
The energy of the exhaust gas generated in the smelting reduction furnace can be repeatedly used in the own process as much as possible, and the surplus energy discharged to the downstream process can be appropriated, making it possible to directly produce oxygen gas in the own process, and improving oxygen production. The purpose of the present invention is to provide a smelting reduction refining facility that can avoid large-scale capital investment.

[問題点を解決するための手段] この発明に係る溶融還元精錬設備は、溶融還元炉の排ガ
スが有する顕熱により蒸気をつくる蒸気生成手段と、こ
の排ガスの一部を導入して圧縮する排ガス圧縮手段と、
空気を圧縮する空気圧縮手段と、蒸気生成手段からの蒸
気により駆動される蒸気タービンと、排ガス圧縮手段か
らの高圧排ガス及び空気圧縮手段からの高圧空気を導入
して燃焼させる燃焼手段と、燃焼手段からの燃焼ガスに
より駆動されるガスタービンと、ガスタービン及び蒸気
タービンの出力から排ガス圧縮手段及び空気圧縮手段の
動力を差引いたものがガスタービン及び蒸気タービンの
所要動力になるように排ガス圧縮手段への排ガスの導入
量を調節する調節手段と、を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The smelting reduction refining equipment according to the present invention includes a steam generating means that generates steam using sensible heat contained in the exhaust gas of the smelting reduction furnace, and an exhaust gas that introduces and compresses a part of the exhaust gas. compression means;
An air compression means for compressing air, a steam turbine driven by steam from the steam generation means, a combustion means for introducing and combusting high pressure exhaust gas from the exhaust gas compression means and high pressure air from the air compression means, and a combustion means. to the exhaust gas compression means so that the required power of the gas turbine and the steam turbine is obtained by subtracting the power of the exhaust gas compression means and the air compression means from the output of the gas turbine and the steam turbine. and adjusting means for adjusting the amount of exhaust gas introduced.

[作用] この発明においては、溶融還元炉の排ガスの持つエネル
ギを先ずその顕熱から利用していく。つまり、この顕熱
により蒸気を生成し、この蒸気により蒸気タービンを駆
動する。次いで、排ガス圧縮手段が蒸気生成手段から出
た排ガスを圧縮し、空気圧縮手段が空気を圧縮する。こ
れらの高圧排ガス及び高圧空気は、燃焼手段にて燃焼さ
れ、この燃焼ガスによりガスタービンが駆動される。排
ガス圧縮手段及び空気圧縮手段を駆動するための動力と
、例えば、酸素ガスの製造に要する動力等のガスタービ
ン及び蒸気タービンの所要動力との和が、ガスタービン
及び蒸気タービンの出力に一致するように、調節手段が
排ガス圧縮手段に導入する排ガス量を調節する。これに
より、最大限の排ガスエネルギを溶融還元の自己プロセ
ス内で使用することができ、下工程に排出する排ガスを
極力少なくすることができる。
[Operation] In this invention, the energy of the exhaust gas of the smelting reduction furnace is first utilized from its sensible heat. In other words, this sensible heat is used to generate steam, and this steam drives a steam turbine. Next, the exhaust gas compression means compresses the exhaust gas discharged from the steam generation means, and the air compression means compresses the air. These high-pressure exhaust gases and high-pressure air are combusted by combustion means, and the gas turbine is driven by this combustion gas. The sum of the power for driving the exhaust gas compression means and the air compression means and the power required for the gas turbine and the steam turbine, such as the power required for producing oxygen gas, matches the output of the gas turbine and the steam turbine. In addition, the adjusting means adjusts the amount of exhaust gas introduced into the exhaust gas compression means. Thereby, maximum exhaust gas energy can be used within the self-process of melting and reduction, and exhaust gas discharged to downstream processes can be minimized.

[実施例1 第1図はこの発明の実施例に係る溶融還元精錬設備を示
すブロック図、第2図はその酸素分離装置を示すブロッ
ク図である。溶融還元炉1にて発生した高温の排ガスは
、予備還元炉2に送られ、鉱石の予備還元に使用される
。この予備還元炉2から排出された排ガスは、集塵機3
にて除塵された後、ブロア8により吸引されて、熱交換
器4、高圧ボイラ5、中圧ボイラ6、及び脱炭酸ガス装
置7をこの順に経由し、その一部が下工程に排出される
Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram showing a smelting reduction refining facility according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an oxygen separation device thereof. High-temperature exhaust gas generated in the melting reduction furnace 1 is sent to the preliminary reduction furnace 2 and used for preliminary reduction of ore. The exhaust gas discharged from this preliminary reduction furnace 2 is collected by a dust collector 3.
After removing dust, it is sucked in by a blower 8, passes through a heat exchanger 4, a high pressure boiler 5, an intermediate pressure boiler 6, and a decarbonation gas device 7 in this order, and a part of it is discharged to the downstream process. .

溶融還元炉1と予備還元炉2との間の排ガス煙道15に
は、高圧ボイラ14が設置されており、この高圧ボイラ
14により溶融還元炉1の排ガスの輻射熱が高圧蒸気と
して回収される。この高圧蒸気は、蒸気タービン20に
供給される。
A high pressure boiler 14 is installed in the exhaust gas flue 15 between the smelting reduction furnace 1 and the preliminary reduction furnace 2, and the radiant heat of the exhaust gas from the smelting reduction furnace 1 is recovered as high pressure steam by the high pressure boiler 14. This high pressure steam is supplied to the steam turbine 20.

熱交換器4には、脱炭酸ガス装置7を出た排ガスの一部
が、ブロア9により供給される。この排ガスは熱交換器
4において、予備還元炉2からの排ガスの持つ顕熱によ
り加熱され、次いで、ホッパ10を経由して溶融還元炉
1に供給される。ホッパ10には、粉末状の乾燥石炭が
貯留されており、この石炭は熱交換器4からの排ガスに
キャリアされて溶融還元炉1に吹込まれる。
A portion of the exhaust gas exiting the decarbonization device 7 is supplied to the heat exchanger 4 by a blower 9 . This exhaust gas is heated in the heat exchanger 4 by the sensible heat of the exhaust gas from the preliminary reduction furnace 2, and then supplied to the melting reduction furnace 1 via the hopper 10. Powdered dry coal is stored in the hopper 10 , and this coal is carried by the exhaust gas from the heat exchanger 4 and blown into the melting reduction furnace 1 .

石炭乾燥装置11には、高圧ボイラ5を出た排ガスの一
部が導入され、この排ガスの持つ顕熱により石炭が乾燥
される。この乾燥後の石炭は、ホッパ10に集められ、
石炭乾燥後の排ガスは、脱炭酸ガス装置7に導入される
A portion of the exhaust gas exiting the high-pressure boiler 5 is introduced into the coal drying device 11, and the coal is dried by the sensible heat of this exhaust gas. This dried coal is collected in a hopper 10,
The exhaust gas after drying the coal is introduced into a decarbonization device 7.

熱交換器4を出た排ガスは、高圧ボイラ5に供給され、
排ガスの持つ顕熱が高圧蒸気の製造に使用される。この
高圧ボイラ5にて製造された蒸気は、蒸気タービン2o
に供給される。
The exhaust gas leaving the heat exchanger 4 is supplied to the high pressure boiler 5,
The sensible heat of the exhaust gas is used to produce high-pressure steam. The steam produced in this high pressure boiler 5 is transferred to the steam turbine 2o.
supplied to

高圧ボイラ5を出た排ガスは、中圧ボイラ6に供給され
、排ガスの持つ顕熱が中圧蒸気の製造に使用される。こ
の中圧ボイラ6にて製造された蒸気は、蒸気タービン2
0に供給される。
The exhaust gas leaving the high pressure boiler 5 is supplied to the intermediate pressure boiler 6, and the sensible heat of the exhaust gas is used to produce intermediate pressure steam. The steam produced in the intermediate pressure boiler 6 is transferred to the steam turbine 2
0.

中圧ボイラ6を出た排ガスは、脱炭酸ガス装置7に導入
される。溶融還元炉の排ガスは、約20乃至50%が炭
酸ガス(CO2) 、約5乃至20%が水素ガス(H2
ガス)、約30乃至50%が一酸化炭素ガス(COガス
)である。この構成ガスの内、CO2ガスは後述する燃
焼器21において燃焼に寄与しないので、脱炭酸ガス装
置7によりこのCO2ガスを除去する。
The exhaust gas exiting the medium pressure boiler 6 is introduced into a decarbonation device 7. The exhaust gas from the smelting reduction furnace is approximately 20 to 50% carbon dioxide gas (CO2) and approximately 5 to 20% hydrogen gas (H2 gas).
about 30 to 50% carbon monoxide gas (CO gas). Among these constituent gases, CO2 gas does not contribute to combustion in the combustor 21, which will be described later, so this CO2 gas is removed by the decarboxylation device 7.

集11vs3を出た排ガスは、熱交換器4の他に高圧ボ
イラ12にも供給される。この高圧ボイラ12にて、排
ガスの持つ顕熱が高圧蒸気の製造に使用される。この高
圧ボイラ12を出た排ガスは、鉱石調湿装置13に導入
され、その排ガスの持つ顕熱が鉱石の乾燥に使用される
。鉱石乾燥装置13において、排ガスの顕熱により鉱石
は所定の水分量に乾燥される。調湿後の鉱石は予備還元
炉2に供給され、予備還元される。鉱石調湿後の排ガス
は、脱炭酸ガス装置7に導入される。
The exhaust gas exiting the collection 11vs3 is supplied not only to the heat exchanger 4 but also to the high pressure boiler 12. In this high-pressure boiler 12, the sensible heat of the exhaust gas is used to produce high-pressure steam. The exhaust gas leaving the high-pressure boiler 12 is introduced into the ore humidity control device 13, and the sensible heat of the exhaust gas is used to dry the ore. In the ore drying device 13, the ore is dried to a predetermined moisture content by the sensible heat of the exhaust gas. The ore after humidity control is supplied to the pre-reduction furnace 2 and pre-reduced. The exhaust gas after ore humidity control is introduced into a decarbonation gas device 7.

脱炭酸ガス装置7を出た排ガスの一部は、調節弁22を
介して、軸流コンプレッサ等の排ガスコンプレッサ23
に供給され、このコンプレッサ23により圧縮された後
、燃焼器21に供給される。この排ガスコンプレッサ2
3は蒸気タービン20及びガスタービン24の駆動力に
より駆動される。調節弁22は、制御装置19により開
閉制御される。
A part of the exhaust gas leaving the decarbonation device 7 is passed through a control valve 22 to an exhaust gas compressor 23 such as an axial flow compressor.
After being compressed by this compressor 23, it is supplied to the combustor 21. This exhaust gas compressor 2
3 is driven by the driving force of a steam turbine 20 and a gas turbine 24. The control valve 22 is controlled to open and close by the control device 19.

空気コンプレッサ25は空気を圧縮して高圧空気を燃焼
器21に供給する。燃焼器21において、高圧排ガスと
高圧空気とが混合されて燃焼し、この高温高圧(例えば
、濃度が1150乃至1200℃、圧力が16k(1/
cm2 )の燃焼ガスはガスタービン24に供給されて
このガスタービン24を駆動する。ガスタービン24を
駆動した後の燃焼ガスは約650乃至700℃の温度(
圧力が0 、1 k(1/cm2)を有しており、この
燃焼ガスは中圧ボイラ2已に供給されて中圧蒸気の製造
に利用される。中圧ボイラ28を出た後、燃焼ガスは排
出される。
Air compressor 25 compresses air and supplies high pressure air to combustor 21 . In the combustor 21, high-pressure exhaust gas and high-pressure air are mixed and combusted.
cm2) of combustion gas is supplied to the gas turbine 24 to drive the gas turbine 24. The combustion gas after driving the gas turbine 24 has a temperature of about 650 to 700°C (
The pressure is 0.1 k (1/cm2), and this combustion gas is supplied to two medium pressure boilers and used to produce medium pressure steam. After leaving the medium pressure boiler 28, the combustion gases are discharged.

蒸気タービン20、ガスタービン24及び空気コンプレ
ッサ25は、いずれもその駆動軸を連結して設置されて
いる。従って、空気コンプレッサ25は蒸気タービン2
0及びガスタービン24により駆動される。また、蒸気
タービン20及びガスタービン24の駆動軸には、同期
発電機26及び空気コンプレッサ27の駆動軸も連結さ
れている。従って、蒸気タービン20及びガスタービン
24は、起動時に適宜の電源(図示せず)により給電さ
れた同期発11機26により駆動され、定常状態では、
同期発電機26は蒸気タービン20及びガスタービン2
4により駆動されて発電する。
The steam turbine 20, the gas turbine 24, and the air compressor 25 are all installed with their drive shafts connected. Therefore, the air compressor 25 is connected to the steam turbine 2
0 and a gas turbine 24. Furthermore, the drive shafts of a synchronous generator 26 and an air compressor 27 are also connected to the drive shafts of the steam turbine 20 and the gas turbine 24 . Therefore, the steam turbine 20 and the gas turbine 24 are driven by the synchronous generator 26 powered by an appropriate power source (not shown) at startup, and in a steady state,
The synchronous generator 26 is connected to the steam turbine 20 and the gas turbine 2
4 to generate electricity.

空気コンプレッサ27は空気を圧縮してこの高圧空気を
いわゆる深冷分離法による酸素分離装置30に供給し、
酸素分離装置30は高圧空気から酸素ガスを分離して、
この酸素ガスを溶融還元炉1に供給する。
The air compressor 27 compresses air and supplies this high-pressure air to an oxygen separation device 30 using a so-called cryogenic separation method.
The oxygen separation device 30 separates oxygen gas from high pressure air,
This oxygen gas is supplied to the melting reduction furnace 1.

酸素弁111装置30は、第2図に示すように、冷却1
31及び蒸溜塔32を有し、空気コンプレッサ27によ
り圧縮された空気は、冷fil1機31により冷却され
て液体空気になる。この液体空気は蒸溜塔32に供給さ
れ、この蒸溜塔32において、窒素と酸素との間の沸点
の差により酸素と窒素とが分離される。例えば、酸素は
蒸溜塔32の下層に溜り、窒素は上層に溜る。
The oxygen valve 111 device 30 is connected to the cooling 1 as shown in FIG.
31 and a distillation column 32, the air compressed by the air compressor 27 is cooled by the cold filter 1 machine 31 and becomes liquid air. This liquid air is supplied to a distillation column 32, where oxygen and nitrogen are separated due to the difference in boiling point between nitrogen and oxygen. For example, oxygen accumulates in the lower layer of the distillation column 32, and nitrogen accumulates in the upper layer.

このように構成された溶融還元精錬設備においては、溶
融還元炉1にて精錬中に発生した排ガスは、その顕熱の
一部が予備還元炉2にて鉱石の予備還元に使用された後
、集塵礪3により清浄にされ、熱交換器4に送給される
。この場合に、煙道15において、排ガスの輻射熱が高
圧ボイラ14により高圧蒸気として回収され、この高圧
蒸気は蒸気タービン20に供給される。排ガスの顕然の
一部は熱交換器4において、脱炭酸ガス装@7からのC
O2ガスを含まない排ガス(Co及びH2ガス)の加熱
に使用される。ホッパ1o内の粉状石炭は、熱交換器4
からのCO及びH2ガスによりキャリアされて溶融還元
炉1に吹込まれる。
In the smelting reduction smelting equipment configured in this way, part of the sensible heat of the exhaust gas generated during smelting in the smelting reduction furnace 1 is used for preliminary reduction of ore in the preliminary reduction furnace 2, and then The dust is cleaned by the dust collector 3 and sent to the heat exchanger 4. In this case, in the flue 15, the radiant heat of the exhaust gas is recovered as high pressure steam by the high pressure boiler 14, and this high pressure steam is supplied to the steam turbine 20. An obvious part of the exhaust gas is transferred to the heat exchanger 4 by C from the decarbonization gas unit @7.
Used to heat exhaust gas (Co and H2 gas) that does not contain O2 gas. Powdered coal in hopper 1o is transferred to heat exchanger 4
It is blown into the melting reduction furnace 1 while being carried by CO and H2 gases from the reactor.

排ガスは、高圧ボイラ5,12、及び中圧ボイラ6によ
り、その顕熱が蒸気として回収され、この高圧及び中圧
蒸気は、蒸気タービン20に供給されてその駆動に使用
される。
The sensible heat of the exhaust gas is recovered as steam by the high pressure boilers 5, 12 and the intermediate pressure boiler 6, and the high pressure and intermediate pressure steam are supplied to the steam turbine 20 and used to drive it.

石炭乾燥装置11においては、高圧ボイラ5を出た排ガ
スの一部が導入されて石炭が乾燥される。
In the coal drying device 11, a part of the exhaust gas exiting the high pressure boiler 5 is introduced to dry the coal.

この乾燥後の石炭は、ホッパ10に供給されて貯留され
、排ガスは脱炭酸ガス装置7に供給される。
The dried coal is supplied to the hopper 10 and stored therein, and the exhaust gas is supplied to the decarbonizer 7.

高圧ボイラ12を出た排ガスは、鉱石の調湿装置13に
供給されて鉱石の乾燥に使用された後、脱炭酸ガス装置
7に供給される。水分を調節された鉱石は、予備還元炉
2に装入されて、予備還元される。
The exhaust gas exiting the high-pressure boiler 12 is supplied to the ore humidity control device 13 and used for drying the ore, and then supplied to the decarbonation gas device 7. The ore whose moisture content has been adjusted is charged into a preliminary reduction furnace 2 and subjected to preliminary reduction.

排ガスは、脱炭酸ガス装置7において、CO2ガスが除
去される。COガス及びH2ガスからなる排ガスは、そ
の一部が調節弁22により流量を調節されつつ燃焼器2
3に供給される。空気コンプレッサ25は、その起動時
には同期発電機26により駆動され、定常状態ではガス
タービン24及び蒸気タービン20により駆動される。
CO2 gas is removed from the exhaust gas in a decarbonization device 7. A part of the exhaust gas consisting of CO gas and H2 gas is sent to the combustor 2 while its flow rate is adjusted by the control valve 22.
3. The air compressor 25 is driven by a synchronous generator 26 when starting up, and is driven by the gas turbine 24 and the steam turbine 20 in a steady state.

この空気コンプレッサ25により圧縮された高圧空気は
燃焼器21に供給される。燃焼器21においては、高圧
排ガス及び圧縮空気が混合されて燃焼し、この^湯高圧
(例えば、1150乃至1200℃及び16klll/
cm2)の燃焼ガスは、ガスタービン24に供給されて
ガスタービン24を駆動する。
High pressure air compressed by the air compressor 25 is supplied to the combustor 21. In the combustor 21, high-pressure exhaust gas and compressed air are mixed and combusted, and the high-pressure hot water (for example, 1150 to 1200°C and 16 klll/
cm2) of combustion gas is supplied to the gas turbine 24 to drive the gas turbine 24.

燃焼器21に供給される排ガスは、非燃焼ガスである炭
酸ガスを含まないから、そのカロリーが高く、燃焼ガス
はガスタービン24を高効率で駆動する。ガスタービン
24は起動時には同期発電機26により駆動され、定常
状態では燃焼器21からの高温高圧の燃焼ガスにより駆
動される。
Since the exhaust gas supplied to the combustor 21 does not contain carbon dioxide gas, which is a non-combustion gas, it has a high calorific value, and the combustion gas drives the gas turbine 24 with high efficiency. The gas turbine 24 is driven by a synchronous generator 26 at startup, and is driven by high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor 21 in a steady state.

ガスタービン24を出た燃焼ガスは、中圧ボイラ28に
供給されて中圧蒸気が製造され、この蒸気は、蒸気ター
ビン20に供給される。蒸気タービン20を出た蒸気は
復水器29に集められて循環使用される。蒸気タービン
20及びガスタービン24は空気コンプレッサ27を駆
動する。
The combustion gas exiting the gas turbine 24 is supplied to an intermediate pressure boiler 28 to produce intermediate pressure steam, and this steam is supplied to the steam turbine 20. Steam exiting the steam turbine 20 is collected in a condenser 29 and used for circulation. Steam turbine 20 and gas turbine 24 drive air compressor 27 .

空気コンプレッサ27は圧縮空気を酸素分離装置30に
供給する。一方、定常状態では同期発電機26もガスタ
ービン24及び蒸気タービン20により駆動され、この
同期発電機26は発電機として機能する。酸素分離装置
30においては、圧縮空気が冷却機31により冷却され
、液体空気となる。この液体空気は蒸溜塔32において
沸点の差により分離され、得られた酸素ガスは溶融還元
炉1に供給される。これにより、溶融還元炉1にて精錬
に使用される酸素ガスが溶融還元炉1の排ガスを利用し
て製造され、酸素ガス製造のための発電所への投資が回
避される。
Air compressor 27 supplies compressed air to oxygen separator 30 . On the other hand, in a steady state, the synchronous generator 26 is also driven by the gas turbine 24 and the steam turbine 20, and this synchronous generator 26 functions as a generator. In the oxygen separation device 30, compressed air is cooled by a cooler 31 and becomes liquid air. This liquid air is separated in the distillation column 32 based on the difference in boiling point, and the obtained oxygen gas is supplied to the melting reduction furnace 1. Thereby, the oxygen gas used for refining in the smelting reduction furnace 1 is produced using the exhaust gas of the smelting reduction furnace 1, and investment in a power plant for oxygen gas production is avoided.

制御装置19は、調節弁22を介して排ガスコンプレッ
サ23に供給する排ガスliFを、以下のようにして、
試行錯誤により決定する。つまり、制御装置19は先ず
排ガス量並びに蒸気タービン効率及びガスタービン効率
を適宜の値に仮定する。
The control device 19 controls the exhaust gas liF supplied to the exhaust gas compressor 23 via the control valve 22 as follows.
Determine by trial and error. That is, the control device 19 first assumes the exhaust gas amount, the steam turbine efficiency, and the gas turbine efficiency to appropriate values.

次いで、制御装置19は、この流量及び効率における排
ガスコンプレッサ23及び空気コンプレッサ25の所要
動力P2を算出すると共に、蒸気タービン20及びガス
タービン24の出力P1を算出する。なお、この場合に
、熱交換器4、高圧ボイラ2,12及び中圧ボイラ6に
おけるエネルギの収支は、一義的に計算される。そして
、制御装!119は、出力P1から動力P2を差し引い
た値(Pl−P2 )が、溶融還元プロセスにて必要な
動力Paに一致するか否か判断する。この所要動力Pa
は、吸引ブロア8,9の動力、同期発電機26の駆動力
及び空気コンプレッサ27の駆動力等がある。空気コン
プレッサ27の駆動力は、酸素分離装置30への所要高
圧空気量(酸素分離装M30が溶融還元炉1にて必要な
酸素ガス發を製造するための所要量)を製造するための
動力として算出される。制御!l装置19はPt−P2
がPaに一致していない場合には、排ガスコンプレッサ
23への排ガス流IFを修正し、再度PL 、P2、P
aを算出する。このようにして、制御装置19は、ガス
タービン24の出力と蒸気コンプレッサ20の出力との
総和P1から、空気コンプレッサ25及び排ガスコンプ
レッサ23の所要動力P2を差し引いたものが、ガスタ
ービン24及び蒸気タービン20の所要動力に一致する
場合の、調節弁22を通過する排ガス量Fを算出し、調
節弁22をこの排ガス流IFに制御する。
Next, the control device 19 calculates the required power P2 of the exhaust gas compressor 23 and the air compressor 25 at this flow rate and efficiency, and also calculates the output P1 of the steam turbine 20 and the gas turbine 24. In this case, the balance of energy in the heat exchanger 4, the high pressure boilers 2 and 12, and the intermediate pressure boiler 6 is uniquely calculated. And the control equipment! 119 judges whether the value obtained by subtracting the power P2 from the output P1 (Pl-P2) matches the power Pa required in the melting reduction process. This required power Pa
These include the power of the suction blowers 8 and 9, the driving force of the synchronous generator 26, the driving force of the air compressor 27, etc. The driving force of the air compressor 27 is used as the power to produce the required amount of high-pressure air to the oxygen separation device 30 (the amount required for the oxygen separation device M30 to produce the oxygen gas necessary in the smelting reduction furnace 1). Calculated. control! l device 19 is Pt-P2
If it does not match Pa, correct the exhaust gas flow IF to the exhaust gas compressor 23 and recheck PL, P2, P
Calculate a. In this way, the control device 19 determines that the required power P2 of the air compressor 25 and the exhaust gas compressor 23 is subtracted from the sum P1 of the output of the gas turbine 24 and the output of the steam compressor 20. The amount F of exhaust gas passing through the regulating valve 22 is calculated when it matches the required power of 20, and the regulating valve 22 is controlled to this exhaust gas flow IF.

このようにして、調節弁22の流量が決定されると、下
工程に排出される排ガス流量が求まる。
When the flow rate of the control valve 22 is determined in this manner, the flow rate of the exhaust gas discharged to the lower process is determined.

この下工程に排出される流量が下工程における所要排ガ
ス量に一致しない場合には、各操炉条件の設定を変更し
、最適操業条件を決定しても良い。
If the flow rate discharged to the lower process does not match the required amount of exhaust gas in the lower process, the settings of each furnace operating condition may be changed to determine the optimum operating conditions.

次に、第3図を参照してこの発明の他の実施例について
説明する。この実施例は、酸素ガスを化学吸着法により
製造する点が第1図の実施例と異なる。第3図において
、第1図と同一物には同一符号を付して説明を省略する
。ガスタービン24を出た燃焼ガスは、熱交換器35及
び中圧ボイラ28を経由して排出される。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that oxygen gas is produced by chemical adsorption. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted. Combustion gas leaving the gas turbine 24 is discharged via a heat exchanger 35 and an intermediate pressure boiler 28.

第4図に示すように、酸素ガス製造装置40においては
、空気がブロア41によりフィルタ42に送られ、この
フィルタで集塵された後、空気は熱交換器43.44に
より480乃至500℃に加熱された後、吸収塔45に
供給される。吸収塔45には、ガス吸収物質であるKN
O2液が供給されるようになっており、このKNO2は
、下記(1)式にて示すように、480乃至500’C
の比較的低温で空気中の酸素o2ガスを吸収してKNO
s  (アルカリ硝酸塩)になる。
As shown in FIG. 4, in the oxygen gas production device 40, air is sent to a filter 42 by a blower 41, and after dust is collected by this filter, the air is heated to 480 to 500°C by heat exchangers 43 and 44. After being heated, it is supplied to the absorption tower 45. The absorption tower 45 contains KN, which is a gas absorbing material.
O2 liquid is supplied, and this KNO2 has a temperature of 480 to 500'C, as shown in equation (1) below.
KNO is absorbed by absorbing oxygen O2 gas from the air at a relatively low temperature.
s (alkali nitrate).

KNO2+02−KNO3 (480乃至500℃) ・・・(1)KNO3=KN
○2+02 (600乃至650℃) ・・・〈2)このKNO3は
熱交換器46にて加熱され、更に熱交換器35により6
00乃至650”Cに加熱される。この熱交換器35に
より加熱されたKNO3は減圧下の再生塔47に送られ
、この再生塔47にて前記(2)式によりKNO3が分
解して酸素ガスが製造される。
KNO2+02-KNO3 (480 to 500℃) ... (1) KNO3=KN
○2+02 (600 to 650°C) ...<2) This KNO3 is heated in the heat exchanger 46, and further heated to 600°C by the heat exchanger 35.
KNO3 heated by this heat exchanger 35 is sent to a regeneration tower 47 under reduced pressure, and in this regeneration tower 47, KNO3 is decomposed according to the above formula (2) and becomes oxygen gas. is manufactured.

この第2の実施例においては、ガスタービン24の駆動
に使用された燃焼ガスは、熱交換器35にて高温源とし
て使用され、次いで、中圧ボイラ28にて中圧蒸気の製
造に使用された後、排出される。
In this second embodiment, the combustion gas used to drive the gas turbine 24 is used as a high temperature source in the heat exchanger 35 and then used in the intermediate pressure boiler 28 to produce intermediate pressure steam. After that, it is discharged.

一方、酸素ガス製造装置40においては、空気がブロア
41によりフィルタ42に送り込まれ、熱交換器43.
44を経て吸収塔45に送られる。
On the other hand, in the oxygen gas production device 40, air is sent to the filter 42 by the blower 41, and the air is sent to the heat exchanger 43.
44 and sent to an absorption tower 45.

吸収塔45においては、再生塔47から送られてきたK
NO2と空気とが480乃至500℃で反応して空気中
の酸素ガスがこのガス吸収物質中に吸収される。残余の
窒素ガスは熱交換器44にて空気との間で熱交換した後
、クー549により冷却されて排出される。酸素ガスを
吸収したKNO3は熱交換器46にて加熱された侵、熱
交換器35にて加熱され、減圧下の再生塔47に送り込
まれる。この再生塔47にて、600乃至650℃の比
較的高温でKNO3は酸素ガスを放出し、KNO2は熱
交換器46を経て吸収塔45に戻され、酸素ガスはその
顕熱が熱交換器43にて空気の加熱に使用された後、ク
ーラ48により冷却されて溶融還元炉1に送られる。
In the absorption tower 45, the K sent from the regeneration tower 47 is
NO2 and air react at 480-500°C and oxygen gas in the air is absorbed into this gas absorbing material. The remaining nitrogen gas exchanges heat with air in the heat exchanger 44, is cooled by a cooler 549, and is discharged. KNO3 that has absorbed oxygen gas is heated in a heat exchanger 46, heated in a heat exchanger 35, and sent to a regeneration tower 47 under reduced pressure. In the regeneration tower 47, the KNO3 releases oxygen gas at a relatively high temperature of 600 to 650°C, and the KNO2 is returned to the absorption tower 45 via the heat exchanger 46, and the sensible heat of the oxygen gas is transferred to the heat exchanger 43. After being used to heat the air, it is cooled by a cooler 48 and sent to the melting reduction furnace 1.

これらの実施例によると、99.9%の純度の酸素ガス
が得られ、この酸素ガスは溶融還元炉1の精錬ガスとし
て使用される。溶融還元プロセスにおいては、約452
a+3/時の酸素ガスが必要であるが、この実施例にお
いては、その全量の酸素ガスが酸素ガス製造装置(r1
1素分離装置30及び酸素ガス製造袋[40)において
製造されるので、従来の電力による酸素ガス製造プラン
トを使用する必要がなく、発電所に対する投資が不要で
ある。
According to these examples, oxygen gas with a purity of 99.9% is obtained, and this oxygen gas is used as a refining gas in the smelting reduction furnace 1. In the melt reduction process, approximately 452
a+3/hour of oxygen gas is required, and in this example, the entire amount of oxygen gas is supplied to the oxygen gas production device (r1
Since it is produced in the single element separation device 30 and the oxygen gas production bag [40], there is no need to use a conventional oxygen gas production plant using electricity, and there is no need to invest in a power plant.

なお、燃焼器21に供給される高圧空気も加熱すること
が好ましい。この高圧空気の加熱は、空気コンプレッサ
25を出た高圧空気を、排ガス又は燃焼ガスを利用した
熱交換器に導き、この熱交換器において加熱させること
により可能である。
Note that it is preferable that the high-pressure air supplied to the combustor 21 is also heated. This high-pressure air can be heated by guiding the high-pressure air exiting the air compressor 25 to a heat exchanger using exhaust gas or combustion gas, and heating the high-pressure air in this heat exchanger.

[発明の効果] この発明によれば、溶融還元炉にて発生する排ガスの持
つエネルギを極力溶融還元プロセス内で繰返し使用する
ことにより、下工程に排出するエネルギを下工程から要
求される必要最小限にすることができる。また、溶融還
元プロセスにおいて発生する排ガスを燃焼させて得た燃
焼熱及びその排ガスの持つ顕熱により、付加価値が高い
酸素ガスを製造することができるので、溶融還元炉にて
使用する酸素ガスの全量を自己供給することができ、発
電所への投資を回避することができる。
[Effect of the invention] According to the present invention, by repeatedly using the energy of the exhaust gas generated in the smelting-reduction furnace in the smelting-reduction process as much as possible, the energy discharged to the downstream process can be reduced to the minimum required by the downstream process. can be limited. In addition, oxygen gas with high added value can be produced using the combustion heat obtained by burning the exhaust gas generated in the smelting reduction process and the sensible heat of the exhaust gas, so the oxygen gas used in the smelting reduction furnace can be The entire amount can be self-supplied and investment in power plants can be avoided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、第2図は
その酸素分離装置を示すブロック図、第3図はこの発明
の他の実施例を示すブロック図、第4図はその酸素ガス
製造装置を示すブロック図である。゛ 1;溶融還元炉、2;予備還元炉、4:熱交換器、5.
6.12.28:ボイラ、7;脱炭酸ガス装置、11:
石炭乾燥装置、13;鉱石II湿装置、20;蒸気ター
ビン、21:燃焼器、22;調節弁、23;コンプレッ
サ、24ニガスタービン、25.27:空気コンプレッ
サ、30;酸素分離装置、35:熱交換器、40;酸素
ガス製造装置 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 堅気コ〉71ヅサ27J)う 2第2図 第4図
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of this invention, Fig. 2 is a block diagram showing its oxygen separation device, Fig. 3 is a block diagram showing another embodiment of this invention, and Fig. 4 is its oxygen gas It is a block diagram showing a manufacturing device. 1; Melting reduction furnace; 2; Pre-reduction furnace; 4: Heat exchanger; 5.
6.12.28: Boiler, 7; Decarbonization device, 11:
Coal drying device, 13; Ore II wet device, 20; Steam turbine, 21: Combustor, 22; Control valve, 23; Compressor, 24 Gas turbine, 25.27: Air compressor, 30; Oxygen separation device, 35: Heat exchanger, 40; Oxygen gas production equipment applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Kenkiko〉71ㅅsa27J) U2 Fig. 2 Fig. 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 溶融還元炉の排ガスが有する顕熱により蒸気をつくる蒸
気生成手段と、この排ガスの一部を導入して圧縮する排
ガス圧縮手段と、空気を圧縮する空気圧縮手段と、蒸気
生成手段からの蒸気により駆動される蒸気タービンと、
排ガス圧縮手段からの高圧排ガス及び空気圧縮手段から
の高圧空気を導入して燃焼させる燃焼手段と、燃焼手段
からの燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、ガス
タービン及び蒸気タービンの出力から排ガス圧縮手段及
び空気圧縮手段の動力を差引いたものがガスタービン及
び蒸気タービンの所要動力になるように排ガス圧縮手段
への排ガスの導入量を調節する調節手段と、を有するこ
とを特徴とする溶融還元精錬設備。
A steam generation means that generates steam using the sensible heat of the exhaust gas of the smelting reduction furnace, an exhaust gas compression means that introduces and compresses a part of this exhaust gas, an air compression means that compresses air, and a steam generation means that generates steam from the steam generation means. a driven steam turbine;
A combustion means that introduces and burns high-pressure exhaust gas from the exhaust gas compression means and high-pressure air from the air compression means, a gas turbine driven by the combustion gas from the combustion means, and an exhaust gas compression means from the output of the gas turbine and the steam turbine. and an adjustment means for adjusting the amount of exhaust gas introduced into the exhaust gas compression means so that the power required for the gas turbine and the steam turbine is obtained by subtracting the power from the air compression means. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012506487A (en) * 2008-10-23 2012-03-15 シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー Method and apparatus for performing a smelting reduction method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012506487A (en) * 2008-10-23 2012-03-15 シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー Method and apparatus for performing a smelting reduction method

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