KR100213341B1 - Pre-reduction furnace with cross current multi-chamber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 예비환원로와 용융환원로로 구성되는 용융환원제철설비의 횡형 다실식 유동층 예비환원로에 관한 것으로서,The present invention relates to a horizontal multi-chamber fluidized bed preliminary reactor of a molten iron reducing facility consisting of a preliminary reduction reactor and a melt reduction reactor.
장입기(10)를 갖춘 장입호퍼(9)로부터 철광석을 공급받아 내측 하부에 설치된 분산판(5)을 통해 상부로 공급되는 환원성 가스와의 접촉에 의하여 철광석을 환원하고, 상기 환원된 철을 용융환원로로 보내며, 배가스중의 분진을 회수하는 고온사이클론(6)을 갖춘 유동층 예비환원로에 있어서, 다수개의 환원실(11)(12)(13)이 횡형으로 연결되며, 일측 가장자리의 환원실(13)에 장입호퍼(9)로부터 철광석을 공급받을 수 있도록 된 광석장입구(3)를 형성하고, 타측 가장자리의 환원실(11)에 환원철을 용융환원로(1)로 배출할 수 있도록 된 환원철 배출구(4)를 형성함을 특징으로 하여,Iron ore is supplied from the charging hopper 9 having the charging machine 10 to reduce the iron ore by contact with the reducing gas supplied to the upper part through the distribution plate 5 installed at the lower inner side, and the reduced iron is melted. In a fluidized bed pre-reduction furnace having a high temperature cyclone (6) which is sent to a reduction furnace and recovers dust in flue gas, a plurality of reduction chambers (11) (12) (13) are connected in a horizontal manner, and a reduction chamber at one edge thereof. (13) formed an ore charging inlet (3) to receive iron ore from the charging hopper (9), and to reduce the reduced iron in the reducing chamber (11) of the other edge to the melt reduction reactor (1) Characterized in that to form a reduced iron outlet (4),
설비구성이 단순해지고 전체적으로 설비의 높이가 저하함과 동시에 배출되는 환원분광석의 품질이 균일하고 반응기의 표면적이 줄어들게 되어 전반적인 열손실을 줄일 수 있다.The simple structure of the equipment and the overall height of the equipment are reduced, and the quality of the reduced spectrometer discharged is uniform and the surface area of the reactor is reduced, thereby reducing the overall heat loss.
Description
본 발명은 예비환원로와 용융환원로로 구성되는 용융환원제철설비의 예비환원로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 환원실을 횡형으로 연결하여 광석을 환원함으로서 설비구성이 단순해지고 전체적으로 설비의 높이가 저하함과 동시에 배출되는 환원분광석의 품질이 균일하고 반응기의 표면적이 줄어들게 되어 전반적인 열손실을 줄일 수 있도록 된 횡형 다실식 유동층 예비환원로에 관한 것이다.The present invention relates to a preliminary reduction furnace of a molten reduction steelmaking facility consisting of a preliminary reduction furnace and a melt reduction reactor, and more particularly, by reducing the ore by connecting a plurality of reduction chambers in a horizontal manner, the facility configuration is simplified and the overall structure of the facility is reduced. The present invention relates to a transverse multi-bed fluidized bed pre-reduction reactor that reduces the height and reduces the quality of the reduced spectroscopy discharged and reduces the surface area of the reactor.
통상적으로, 철광석을 환원하여 용철을 생산하는 방법으로는 고로를 사용하는 방법과 샤프트로를 사용하여 환원한 철광석을 전기로에서 용해하는 방법등이 종래부터 채용되고 있다.Usually, as a method of producing iron by reducing iron ore, a method of using a blast furnace and a method of melting iron ore reduced by using a shaft furnace in the electric furnace have been conventionally adopted.
상기 고로공정에 의한 용철제조방법에 있어서는 열원 및 환원제로서 다량의 코크스를 사용하고, 철광석은 통기성과 환원성을 향상시키기 위하여 소결광의 형태로 고로에 장입한다. 따라서, 현재의 고로방법은 강점결탄을 건류하기 위한 코크스로 설비 및 소결광 제조설비를 필요로 한다.In the method for manufacturing molten iron by the blast furnace process, a large amount of coke is used as a heat source and a reducing agent, and iron ore is charged into the blast furnace in the form of sintered ore in order to improve breathability and reducibility. Therefore, the present blast furnace method requires a coke oven facility and a sintered ore manufacturing facility for carbonizing strong coal briquettes.
즉, 고로법은 막대한 설비비와 함께 에너지를 과다하게 소비하게 되는 공정이며, 코크스 제조원료인 강점결탄은 세계적으로 부존량이 적고 지역적으로 편재되어 있으므로 철강 수요의 증대에 따른 수급상의 문제가 심각하게 대두된다.In other words, the blast furnace method is a process that consumes excessive energy with huge equipment cost, and coke coking raw material coking coal has a small amount of coexistence in the world and is ubiquitous locally.
한편, 샤프트로에 의한 철광석의 환원법은 철광석을 펠레트화하는 전처리 단계가 필요하고, 또한 환원제와 열원으로서 천연가스를 사용하는 관계로 천연가스의 공급이 용이한 지역에서만 상업화 운전이 가능한 결점등이 있어 코크스를 사용하지 않고 일반탄을 사용하여 분상의 철광석으로부터 용철을 제조하는 용융환원법이 새로운 제철법으로 주목받고 있는 실정이다.On the other hand, the reduction method of iron ore by shaft furnace requires a pretreatment step of pelletizing iron ore, and also has a defect that commercialization operation is possible only in an area where natural gas can be easily supplied due to the use of natural gas as a reducing agent and a heat source. The molten reduction method for producing molten iron from powdery iron ore using coking without using coke has been attracting attention as a new steelmaking method.
이와같은 용융환원법에 있어서는 보통 환원로에서 환원된 철광석을 용융로에 장입하여 용철로 환원하는 방식이 채용되고 있다.In such a melt reduction method, a method of charging iron ore reduced in a reducing furnace into a molten furnace and reducing the molten iron is generally employed.
상기 환원로에서는 철광석의 용융전에 철광석을 고체상태로 환원하는 것으로, 장입한 철광석을 용융로에서 발생한 고온의 환원성 가스와 접촉시켜 환원해야 한다. 이러한 환원공정은 철광석과 환원성가스의 접촉상태에 따라 이동층 또는 유동층식으로 분류되어지는데, 입경분포가 넓은 분립상의 철광석을 환원로에 장입하고 하부의 분산판을 통해 환원가스를 보내 철광석을 유동시키면서 환원하는 유동층식이 분철광석을 환원하는 방법으로서 가장 적절한 프로세스로 평가되고 있다.In the reduction furnace, the iron ore is reduced to a solid state before melting the iron ore, and the charged iron ore should be reduced by contact with a high temperature reducing gas generated in the melting furnace. This reduction process is classified into a moving bed or a fluidized bed according to the contact state of iron ore and reducing gas. The granular iron ore having a large particle size distribution is charged into the reduction furnace, and the reducing gas is sent through the dispersion plate at the bottom to flow the iron ore. Reducing fluidized bed formula is evaluated as the most appropriate process as a method for reducing iron ore.
한편, 미국특허 제 5,185,032호 또는 대한민국 특허출원 제 95-65208호와 같이 종래의 예비환원로 또는 직접환원제철법에서는 독립된 반응기를 연속적으로 1기 이상 배치하여 향류가스와 접촉하면서 중력에 의해서 환원철광석이 이동하도록 하기 위해, 각 반응기의 배치시 상류반응기가 반드시 하류반응기보다 높은 위치로 배치되어져야 한다. 이 때문에 전체설비의 높이는 높아지며, 특히 예비환원공정에서 고환원율을 요구하는 경우 예비환원로는 3기 이상의 반응기로 구성되기 때문에 하부에 위치하게 되는 용융환원로 및 주상장치, 괴성화장치를 고려할 때 전체설비는 더욱 더 높아지며 복잡하게 된다. 또한, 종형 다단식으로 배치할 경우 각 반응기의 층고(bed level)를 관리하기 어렵고, 한 반응기에서의 이상 층고 상승은 하류 반응기에서의 이상 배출로 이어져 목표 체류시간에 미달하는 환원광석이 그대로 용융환원로에 장입되어 용융환원로에서의 노열저하를 초래하는등 노황관리를 어렵게 하는 요인으로 지적되고 있다.Meanwhile, in the conventional preliminary reduction reactor or direct reduction steelmaking method, as in US Patent No. 5,185,032 or Korean Patent Application No. 95-65208, one or more independent reactors are continuously arranged to contact the countercurrent gas to reduce iron ore by gravity. In order to be able to move, the upstream reactor must be placed at a higher position than the downstream reactor in the placement of each reactor. For this reason, the height of the entire equipment is high. Especially, when the high reduction rate is required in the preliminary reduction process, the preliminary reduction reactor is composed of three or more reactors, so when considering the molten reduction reactor, columnar device, and compaction device located at the lower part, The facilities are getting higher and more complex. In addition, it is difficult to manage the bed level of each reactor in the case of vertical multi-stage arrangement, and the rise of the abnormal bed height in one reactor leads to the abnormal discharge in the downstream reactor, so that the reduced ore that is less than the target residence time is melted and reduced as it is. It is pointed out as a factor that makes the management of yellowing difficult, such as lowering of heat in the melt reduction reactor.
본 발명은 상기와 같은 종래의 방법들이 가지는 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 반응기에 횡형으로 2개 이상의 환원실로 구성되는 하나의 유동층 예비환원로를 설치함으로써 설비구성이 단순해지고 전체적으로 설비의 높이가 저하함과 동시에 배출되는 환원분광석의 품질이 균일하고 반응기의 표면적이 줄어들게 되어 전반적인 열손실을 줄일 수 있도록 된 횡형 다실식 유동층 예비환원로를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the conventional methods as described above, by installing a single fluidized bed pre-reduction reactor consisting of two or more reduction chambers in a horizontal type in one reactor, the installation configuration is simplified and the overall height of the installation The purpose of the present invention is to provide a transverse multi-bed fluidized bed preliminary reactor which reduces the overall heat loss by reducing the quality of reduced spectroscopy and reducing the surface of the reactor.
도 1은 본 발명에 따른 횡형 다실식 유동층 예비환원로를 갖춘 용융환원제철설비를 개략적으로 도시한 구성도1 is a schematic view showing a molten metal reducing plant equipped with a horizontal multi-chamber fluidized bed pre-reduction reactor according to the present invention
도 2는 본 발명의 효과를 시험하기 위한 유동층 콜드모델을 개략적으로 도시한 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a fluid bed cold model for testing the effect of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 용융환원로1: melt reduction furnace
2 : 횡형다실식 예비환원로2: Horizontal multi-stage preliminary reduction reactor
3 : 광석장입구3: ore entrance
4 : 환원철 배출구4: reduced iron outlet
5 : 분산판5: dispersion plate
6 : 고온 사이클론6: high temperature cyclone
8 : 가스승압기8 gas booster
9 : 장입호퍼9: charge hopper
10 : 장입기10: charging machine
11,12,13 : 환원실11,12,13: reduction chamber
14,14a : 분리벽14,14a: dividing wall
15,15a : 배출구15,15a: outlet
상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 장입기를 갖춘 장입호퍼로부터 철광석을 공급받아 내측 하부에 설치된 분산판을 통해 상부로 공급되는 환원성 가스와의 접촉에 의하여 철광석을 환원하고, 상기 환원된 철을 용융환원로로 보내며, 배가스중의 분진을 회수하는 고온사이클론을 갖춘 유동층 예비환원로에 있어서, 다수개의 환원실이 횡형으로 연결되며, 일측 가장자리의 환원실에 장입호퍼로부터 철광석을 공급받을 수 있도록 된 광석장입구를 형성하고, 타측 가장자리의 환원실에 환원철을 용융환원로로 배출할 수 있도록 된 환원철 배출구를 형성함을 특징으로 하는 횡형 다실식 유동층 예비환원로를 마련함에 의한다.As a technical configuration for achieving the above object, iron ore is received from a charging hopper equipped with a charging machine to reduce the iron ore by contact with a reducing gas supplied to the upper through a distribution plate installed in the lower inner, the reduced In a fluidized bed pre-reduction furnace with a high temperature cyclone that sends iron to the melting reduction furnace and recovers dust in the flue gas, a plurality of reduction chambers are connected in a horizontal manner, and iron ore can be supplied from the charging hopper to the reduction chamber at one edge. By forming an ore loading inlet, and reducing iron outlet to allow the reduced iron to be discharged to the molten reduction furnace in the reduction chamber of the other side by providing a horizontal multi-chamber fluidized bed pre-reduction path.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 따른 횡형 다실식 유동층 예비환원로를 개략적으로 도시한 구성도로서, 용융환원제철법에 의한 용선제조장치는 용융환원로(1)와 본 발명에 의한 횡형 다실식 유동층 예비환원로(2)로 구성된다.Figure 1 is a schematic view showing a horizontal multi-chamber fluidized bed pre-reduction reactor according to the present invention, the molten iron production apparatus according to the molten reduction iron method of the melt reduction reactor (1) and the horizontal multi-chamber fluidized bed pre-reduction according to the present invention It consists of the furnace (2).
상기 횡형 다실식 유동층 예비환원로(2)는 용융환원제철법에 의한 용선제조장치의 용융환원로(1) 상부에 위치하며, 2개 또는 2개 이상의 환원실로 구성되며, 양끝단에 위치하는 하나의 환원실에는 장입호퍼(9)로부터 광석을 받을 수 있도록 된 광석장입구(3)를 형성하고 다른 하나에는 환원철을 배출할 수 있도록 된 환원철 배출구(4)를 형성한다.The horizontal multi-chamber fluidized bed preliminary reduction reactor (2) is located above the molten reduction reactor (1) of the molten iron making apparatus according to the molten reduction steel production method, consisting of two or two reduction chambers, one located at both ends In the reducing chamber of the ore hopper (9) to form the ore entrance (3) to receive the ore and the reduced iron discharge port (4) is formed to discharge the reduced iron.
그리고, 각 환원실의 하부에는 가스의 균일 분산을 도모하기 위한 분산판(5)이 장착된다.And the lower part of each reduction chamber is equipped with the
또한, 본 발명의 횡형 다실식 유동층 예비환원로(2)는 배가스의 분진을 회수하는 고온사이클론(6)과 예비환원로(2)내의 압력을 조절하는 압력조절변(7) 및 일부 배가스를 환원가스로 재순환하기 위한 가스 승압기(8)로 이루어진다.In addition, the horizontal multi-chamber fluidized bed preliminary reactor (2) of the present invention reduces the high temperature cyclone (6) for recovering the dust of the exhaust gas and the pressure regulating valve (7) for regulating the pressure in the preliminary reactor (2) and some of the exhaust gas. And a
도 1에는 설명의 편의상 3개의 환원실로 구성되는 횡형 3실식 예비환원로의 예를 나타내었다. 이는 제 1환원실(11), 제 2환원실(12) 및 제 3환원실(13)로 이루어지고, 제 1환원실(11)과 제 2환원실(12)이 분리벽(14a)에 의하여 서로 연결되며, 제 2환원실(12)과 제 3환원실(13)이 분리벽(14)에 의하여 서로 연결됨으로서 제 1, 제 2 및 제 3환원실(11)(12)(13)이 분리벽(14)(14a)에 의하여 횡형으로 연결되는 것이다. 광석은 장입호퍼(9) 하부에 부착된 장입기(10)를 통하여 제 3환원실(13)에 형성된 광석장입구(3)로 들어가게 되며, 이렇게 제 3환원실(13)로 들러간 광석에는 하부로 공급되어 상부로 올라오는 가스와 유동 접촉하면서 전열 및 환원반응이 일어난다.Figure 1 shows an example of a horizontal tri-chamber pre-reduction furnace composed of three reduction chambers for convenience of explanation. It consists of a
이러한 반응에 의하여 분리벽(14)의 상부측에 형성되어 있는 배출구(15) 이상으로 유동층이 올라오게 되면 그 배출구(15)를 통하여 제 2환원실(12)로 이동하여, 상기 제 2환원실(12)로 들어간 광석에도 하부로 공급되어 상부로 올라오는 산화도가 더 낮은 가스와 접촉하면서 계속하여 환원반응이 일어나게 된다.When the fluidized bed rises above the
마찬가지로, 반응에 의하여 분리벽(14a)의 상부측에 형성되어 있는 배출구(15a) 이상으로 유동층이 올라오면 환원광석은 그 배출구(15a)를 통하여 제 1환원실(11)로 이동하여 더욱 산화도가 낮은 가스와 유동 접촉하면서 환원반응이 일어난다. 목표환원율에 도달한 광석은 제 1환원실(11)에 있는 환원철배출구(4)를 통하여 배출되면서 용융환원로(1)에 장입되게 된다.Similarly, when the fluidized bed rises above the
한편, 용융환원로(1)에서 발생하는 고온의 환원가스는 산화도가 낮은 가스를 필요로 하는 제 1환원실(11)로 들어가고 일부의 가스는 인접한 제 2환원실(12)로 들어가게 된다. 이 가스는 일부의 배가스를 가스승압기(8)에 의해 다시 승압하여 되돌아오는 가스의 일부와 혼합되어 제 2환원로(12)로 가고 나머지는 제 3환원로(13)로 들어가게 된다.On the other hand, the high temperature reducing gas generated in the melt reduction reactor 1 enters the
이와같은 방법으로 장입된 분철광석은 제 3환원로(13), 제 2환원로(12) 및 제 1환원로(11)를 거치면서 전열 및 환원반응을 하고 최종적으로 목표 환원율에 이르러 예비환원로(2)로부터 배출된다.The ferrous ore charged in this way is subjected to heat transfer and reduction while passing through the
한편, 각 환원실을 빠져 나온 배가스는 하나로 합쳐져서 고온사이클론(6)을 거쳐 외부로 나가게 된다. 이때, 일부의 가스는 가스승압기(8)를 통하여 승압되어 제 2환원실(12) 및 제 3환원실(13)로 되돌아간다. 고온사이클론(6)에서 포집된 분진은 예비환원로로 돌아가거나, 미국 특허 제 4,978,387호 또는 일본특개소 제 62-224620호와 같이 용융환원로의 버너로 들어갈 수도 있다.On the other hand, the exhaust gas exiting each reduction chamber is combined into one and exits through the high temperature cyclone (6). At this time, some of the gas is boosted through the
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an Example demonstrates this invention in detail.
[실시예]EXAMPLE
본 발명자등은 본 발명의 작용효과를 실증하기 위하여 도 2와 같이 각 환원실의 단면적이 100㎤인 3개의 환원실(11')(12')(13')로 구성되는 콜드모델 실험장치를 사용하여 실험을 행하였다.In order to demonstrate the effect of the present invention, the present inventors have shown a cold model experimental apparatus composed of three reduction chambers 11 ', 12', 13 ', each having a cross-sectional area of 100
상기 콜드모델 실험장치는, 제 3환원실(13')로 광석을 장입하기 위한 장입호퍼(9')와 장입기(10')를 갖추며, 환원실(11')(12')(13')로부터 배출되는 배가스를 처리하기 위한 사이클론(6')을 갖추며, 상기 각각의 환원실(11')(12')(13')의 하부측으로의 송풍을 위한 송풍기(41)를 갖추고, 배출되는 환원철의 평량을 위한 평량장치(42)를 갖춘다.The cold model experiment apparatus is equipped with a charging hopper 9 'and a charging machine 10' for charging ore into the third reduction chamber 13 ', and reducing chambers 11', 12 'and 13'. Is equipped with a cyclone 6 'for treating the exhaust gas discharged from the exhaust gas, and is provided with a
이 실험에 사용되는 광석은, 순헤마테이트를 1000℃에서 2시간 소성한 후 파쇄한 시료이었고, 입도는, 0.08-0.13㎜(평균입도: 1.01㎜)의 범위에 있었으며, 유량은, 제 1환원실에서 4N㎥/hr, 제 2환원실에서 4N㎥/hr, 제 3환원실에서 4N㎥/hr이었으며, 장입속도는 1㎏/hr, 1.2㎏/hr 및 1.4㎏/hr로 채택하였으며, 압력은 1기압으로 설정하였다.The ore used in this experiment was a sample which was crushed after firing pure hemateate at 1000 ° C for 2 hours, and the particle size was in the range of 0.08-0.13 mm (average particle size: 1.01 mm), and the flow rate was the first reduction. 4Nm3 / hr in the chamber, 4Nm3 / hr in the second reduction chamber and 4Nm3 / hr in the third reduction chamber. The charging speeds were 1 kg / hr, 1.2 kg / hr and 1.4 kg / hr. Was set to 1 atmosphere.
그 결과는, 1㎏/hr의 장입속도로 장입했을 때 약 150분후부터 배출이 시작되어 원할한 연속장입 및 배출이 가능함을 확인하였다. 또한, 1.2㎏/hr 및 1.4㎏/hr의 장입속도에서는 128분후 및 105분후에 배출됨을 확인하였다.As a result, it was confirmed that discharge started from about 150 minutes when charged at a charging speed of 1 kg / hr, enabling smooth continuous loading and discharge. In addition, the charging speed of 1.2 kg / hr and 1.4 kg / hr was confirmed to be discharged after 128 minutes and 105 minutes.
상술한 바와같이 본 발명에 따른 횡형 다실식 유동층 예비환원로에 의하면, 용융환원제철법을 이용하여 철광석을 환원하여 용철을 생산하기 위한 예비환원로를 다수개의 환원실이 횡형으로 연결되는 구성으로 함으로써, 설비구성이 단순해지고 전체적으로 설비의 높이가 저하함과 동시에 배출되는 환원분광석의 품질이 균일하고 반응기의 표면적이 줄어들게 되어 전반적인 열손실을 줄일 수 있는 우수한 효과를 가진다.As described above, according to the horizontal multi-silicon fluidized bed preliminary reactor according to the present invention, a preliminary reduction reactor for producing molten iron by reducing iron ore using the molten iron reduction method has a configuration in which a plurality of reducing chambers are connected in a horizontal manner. As a result, the system configuration is simple and the overall height of the equipment decreases, and the quality of the reduced spectrometer discharged is uniform, and the surface area of the reactor is reduced, thereby reducing the overall heat loss.
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KR100332926B1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-04-20 | 이구택 | Device for controlling the discharging height of fine particles in fluidized bed reactor |
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1997
- 1997-08-28 KR KR1019970042174A patent/KR100213341B1/en not_active IP Right Cessation
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