KR100840233B1 - 용철제조장치 및 용철제조방법 - Google Patents

용철제조장치 및 용철제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 충전층형 환원로의 배가스를 재사용하여 에너지 효율을 향상시킨 용철제조장치 및 용철제조방법에 관한 것이다. 용철제조방법은 i) 분광을 하나 이상의 유동층형 환원로에 장입하여 환원철을 제조하는 단계, ii) 환원철을 괴성화하여 괴성화된 환원철을 제조하는 단계, iii) 환원철을 충전층형 환원로에 장입하여 재환원하는 단계, iv) 재환원된 환원철을 용융가스화로에 장입하는 단계, v) 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 용융가스화로 내부에 석탄충전층을 형성하는 단계, vi) 용융가스화로에 산소를 취입하여 석탄충전층을 연소시킴으로써 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계, 및 vii) 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계를 포함한다.
가스 개질기, 배가스, 충전층형 환원로, 유동층형 환원로

Description

용철제조장치 및 용철제조방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
본 발명은 충전층형 환원로의 배가스를 재사용하여 에너지 효율을 향상시킨 용철제조장치 및 용철제조방법에 관한 것이다.
용철 생산을 위한 고로법은 환경 공해 등 많은 문제점을 가지고 있으므로, 고로법을 대체하는 용융환원제철법이 연구되고 있다. 용융환원제철법에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 철광석을 직접 사용하여 용철을 제조한다. 환원된 철광석과 일반탄은 용융가스화로에 장입되고, 환원된 철광석이 용융되어 용철이 제조된다.
철광석을 환원하기 위하여 유동환원로를 사용한다. 분광 형태의 철광석을 유동환원로에서 유동시키면서 유동환원로에 취입되는 환원가스와 접촉시킨다. 따라서 분광인 철광석은 환원철로 변환되어 유동환원로로부터 배출된다. 유동환원로에서 배출된 환원철은 용융가스화로에서의 통기성 확보를 위해 괴성화되어 용융가스화로에 장입된다.
충전층형 환원로의 배가스를 재사용하여 에너지 효율을 향상시킨 용철제조장치를 제공하고자 한다. 또한, 충전층형 환원로의 배가스를 이용하여 에너지 효율을 향상시킨 용철제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, i) 분광을 하나 이상의 유동층형 환원로에 장입하여 환원철을 제조하는 단계, ii) 환원철을 괴성화하여 괴성화된 환원철을 제조하는 단계, iii) 환원철을 충전층형 환원로에 장입하여 재환원하는 단계, iv) 재환원된 환원철을 용융가스화로에 장입하는 단계, v) 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 용융가스화로 내부에 석탄충전층을 형성하는 단계, vi) 용융가스화로에 산소를 취입하여 석탄충전층을 연소시킴으로써 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계, 및 vii) 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 배가스를 유동층 형 환원로에 공급하는 단계에서, 환원가스에 배가스를 혼합하여 유동층형 환원로에 공급할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 충전층형 환원로에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 환원가스의 온도는 700℃ 내지 900℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, 환원가스에 배가스를 혼합한 후 개질하는 단계를 더 포함할 수 있다. 배가스가 혼합된 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질할 수 있다.
배가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계에서, 배가스를 개질하여 유동층형 환원로에 공급할 수 있다. 배가스에서 이산화탄소를 제거하여 개질할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 배가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계는, 환원가스에 배가스를 혼합한 후 개질하는 단계를 더 포함할 수 있다. 배가스가 혼합된 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은, 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 환원가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계에서, 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질한 후 배가스를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은 분광을 유동층형 환원로에 장입하기 전에 배가스를 공급하여 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 환원철을 제조하는 단계에서, 환원철의 환원율은 11% 이상일 수 있다. 환원철의 환원율은 20% 이상일 수 있다. 배가스를 유동층형 환원로에 공급하는 단계에서, 유동층형 환원로에 유입되는 가스의 온도는 450℃ 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조방법은 충전층형 환원로에 괴광을 장입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, i) 분광을 환원하여 환원철을 제조하는 하나 이상의 유동층형 환원로, ii) 유동층형 환원로와 연결되어 환원철을 괴성화하는 괴성체 제조 장치, iii) 괴성체 제조 장치와 연결되어 환원철을 재환원하는 충전층형 환원로, iv) 충전층형 환원로와 연결되어 재환원된 환원철을 장입하고, 괴상 탄재가 장입되어 석탄충전층을 형성하며, 산소가 취입되어 석탄충전층을 연소시켜 재환원된 환원철을 용융시킴으로써 용철을 제조하는 용융가스화로, 및 v) 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 유동층형 환원로에 공급하는 배가스 공급관을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는, 용융가스화로 및 유동층형 환원로와 연결되어 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 유동층형 환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 더 포함할 수 있다. 배가스 공급관 및 환원가스 공급관이 연통될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 환원가스 공급관에 설치되어 배가스가 혼합된 환원가스를 개질하는 가스 개질기를 더 포함할 수 있다. 가스 개질기는 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 환원가스 공급관에 설치되어 배가스가 혼합되기 전의 환원가스를 개질하는 가스 개질기를 더 포함할 수 있다. 가 스 개질기는 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 충전층형 환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 더 포함할 수 있다. 환원가스의 온도는 700℃ 내지 900℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 배가스 공급관에 설치되어 배가스를 개질하는 가스 개질기를 더 포함할 수 있다. 가스 개질기는 배가스에서 이산화탄소를 제거하여 개질할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 용융가스화로 및 유동층형 환원로와 연결되어 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 유동층형 환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 더 포함할 수 있다. 배가스 공급관 및 환원가스 공급관이 연통될 수 있다. 환원가스 공급관에 또다른 가스 개질기가 설치되어 배가스가 혼합된 환원가스를 개질할 수 있다. 또다른 가스 개질기는 배가스가 혼합된 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 배가스 공급관 및 유동층형 환원로와 연결되어 배가스에 의해 분광을 건조하는 분광 건조기를 더 포함할 수 있다. 환원철의 환원률은 11% 이상일 수 있다. 환원철의 환원율은 20% 이상일 수 있다. 유동층형 환원로에 유입되는 가스의 온도는 450℃ 이상일 수 있다. 충전층형 환원로에는 괴광이 장입될 수 있다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는 것을 이해할 수 있다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 1에서 굵은 실선은 광석의 이송경로를 나타내고, 가는 실선은 가스의 이송경로를 나타내며, 점선은 석탄의 이송경로를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(100)는 철광석으로서 분광 및 괴광을 이용하여 용철을 제조한다. 철광석을 용융하기 위하여 괴상 탄재를 사용한다. 괴상 탄재 및 환원철을 용융가스화로(140)에 장입하여 용철을 제조한다.
용철제조장치(100)는 분광 건조기(50), 유동층형 환원로(20), 괴성체 제조 장치(30), 충전층형 환원로(130) 및 용융가스화로(140)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 다른 장치를 더 포함할 수 있다.
용철제조장치(100)에서는 분광 및 괴광을 사용할 수 있다. 여기서, 괴광의 입도는 분광의 입도보다 크다. 분광은 분광 건조기(50)에서 건조된 후, 유동층형 환원로(20)에 장입되고, 괴광은 충전층형 환원로(130)에 바로 장입된다.
분광은 유동층형 환원로(20)를 통과하면서 유동 환원된다. 분광의 입도가 크고 유동층형 환원로(20)내의 환원 가스의 유속이 작은 경우, 분광이 유동층형 환원로(20)내에서 잘 유동되지 않는다. 따라서 분광이 유동층형 환원로(20)의 바닥에 가라앉아 응집체로 굳어버릴 수 있으므로, 분광은 비산되지 않고 유동층형 환원로(20)에서 유동될 수 있을 정도의 크기를 가져야 한다. 분광은 유동층형 환원로(20)에서 환원되어 환원철로 변환된 후 괴성체 제조 장치(30)에서 괴성화된다. 다음으로, 분광은 충전층형 환원로(130)에 장입되어 추가 환원된다.
한편, 괴광은 괴성체 제조 장치(30)에서 괴성화된 환원철과 함께 충전층형 환원로(10)에 장입되어 환원된다. 충전층형 환원로(10)에서 환원된 괴광과 환원철은 용융가스화로(140)에 장입되어 용융된다. 충전층형 환원로(130)에 장입하는 괴광의 크기는 통기성 악화가 조업 한계를 넘지 않는 범위 내에서 결정된다. 예를 들면, 제2 철광석의 입도는 5mm 이상일 수 있다. 제2 철광석의 입도가 5mm 미만이면, 충전층형 환원로(130)에 장입시 하부로부터 상승하는 환원가스를 통과시킬 수 있는 공극이 너무 작다. 따라서 환원가스의 흐름을 차단하므로 조업이 불안정하게 된다. 괴광 이외에 펠렛 또는 소결광을 충전층형 환원로(10)에 장입할 수도 있다. 이로써 용철제조장치(100)를 이용한 조업을 더욱 안정화할 수 있다.
분광 건조기(50)는 분광을 건조하여 유동층형 환원로(20)에 장입한다. 분광은 산지에서 채취되므로, 다량의 수분을 포함한다. 따라서 분광을 건조함으로써 분광에 함유된 수분을 최소화한다. 그 결과, 수분에 의해 분광이 유동층형 환원로(20)의 내부에 점착되는 현상을 방지할 수 있다.
복수의 유동층형 환원로(20)는 다단으로 연결된다. 도 1에는 2개의 유동층형 환원로들(201, 203)을 도시하였지만, 유동층형 환원로를 하나 또는 3개 이상 사용할 수도 있다. 유동층형 환원로(20)에 장입된 분광은 유동층형 환원로(20)를 거치면서 환원된다. 필요에 따라 분광이 유동층형 환원로(20)의 내부에 점착되는 현상을 방지하기 위하여 분광과 함께 부원료를 유동층형 환원로(20)에 장입할 수 있다. 용융가스화로(140)에서 발생된 환원가스는 복수의 유동층형 환원로(20)를 차례로 거쳐서 외부로 배출된다. 제1 유동층형 환원로(201)에 장입된 분광은 예열되고, 예열된 분광은 제2 유동층형 환원로(203)에 장입되어 예비 환원된다. 분광은 유동층형 환원로(20)에서 환원된 후에 충전층형 환원로(10)에서 다시 최종 환원된다.
유동층형 환원로(20)에서의 분광의 환원율은 괴성체 제조 장치(30)에서 분광을 괴성화할 수 있는 최소의 환원율이면 된다. 예를 들면, 분광의 환원율은 11% 이상일 수 있다. 11%의 환원율은 적철광이 자철광으로 환원되면서 얻어지는 값으로서, 이 경우에 환원 분화가 가장 많이 발생한다. 바람직하게는, 분광의 환원율 은 20% 이상일 수 있다. 환원율이 20% 이상이면, 대부분의 적철광이 자철광으로 환원된 것을 의미하므로 충전층형 환원로(130)에서의 환원 분화를 최소화할 수 있다. 분광의 환원율이 너무 작으면, 괴성체 제조 장치(30)에서 분광을 괴성화하기가 어렵다. 이는 압축시 바인더 역할을 할 수 있는 순철의 함량이 너무 적은 것에 기인한다. 그 결과, 분광이 압축되지 못하고 잘 부서진다. 반대로, 분광의 환원율이 너무 높으면, 분광이 유동층형 환원로(130) 내부에 점착될 수 있으므로, 예를들면 유동층형 환원로(130)에서 분광의 환원율은 90% 이하인 것이 좋다.
유동층형 환원로(20)를 통과하면서 제조된 환원철은 괴성체 제조 장치(30)에서 괴성화된다. 괴성체 제조 장치(30)는 유동층형 환원로(20)에 연결된다. 괴성체 제조 장치(30)는 호퍼(302), 한 쌍의 롤(304), 및 파쇄기(306)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 다른 장치를 더 포함할 수 있다.
괴성체 제조 장치(30)는 환원철을 한 쌍의 롤(304)에 의해 압축하여 괴성화한다. 괴성화된 환원철은 파쇄기(306)에 의해 파쇄되어 충전층형 환원로(130)로 이송된다. 괴성체 제조 장치(30)에서 괴성화된 환원철은 고온 균배압 장치(101)를 거쳐서 충전층형 환원로(10)에 장입된다. 괴광도 충전층형 환원로(10)에 장입된다. 괴광과 괴성체는 충전층형 환원로(10)에 동시에 장입될 수도 있고, 각각 교대로 장입될 수도 있다.
충전층형 환원로(10)에 장입된 괴광과 괴성체는 충분한 시간 동안 함께 환원된다. 괴성체와 괴광을 충전층형 환원로(10)에서 환원하는 데 걸리는 시간을, 분광을 유동층형 환원로(20)에서 환원하는 데 걸리는 시간보다 길게 할 수 있다. 따 라서 괴광과 괴성체를 예를 들면 70% 이상의 환원율로 환원하여 융융가스화로(140)의 연료비를 최소화할 수 있다.
충전층형 환원로(130)에서 환원된 괴광과 괴성체는 용융가스화로(140)로 장입된다. 한편, 괴광과 괴성체를 용융할 열원으로서 휘발분을 함유한 괴상 탄재를 용융가스화로(140)에 장입한다. 괴상 탄재는 성형탄 또는 괴탄을 사용할 수 있다. 성형탄 및 괴탄은 용융가스화로(140)에 장입되어 석탄충전층을 형성한다.
괴상 탄재의 연소에 의해 생성된 환원 가스는 환원가스 공급관(L10, L40)을 통하여 각각 충전층형 환원로(130) 및 유동층형 환원로(20)에 공급된다. 따라서 유동층형 환원로(20) 및 충전층형 환원로(130)는 환원가스를 이용하여 철광석을 환원할 수 있다.
충전층형 환원로(130)에는 기설정된 환원률을 가지는 괴성화된 환원철이 장입되므로, 충전층형 환원로(130)에 공급되는 환원가스의 환원 부하가 적다. 따라서 충전층형 환원로(130)로부터 배가스 공급관(L12)을 통하여 배출되는 배가스도 아직 높은 환원력을 가진다. 또한, 배가스의 온도도 500℃ 내지 600℃로서 높다. 그러므로 배가스를 유동층형 환원로(20)에 공급함으로써 분광의 환원율을 향상시킨다.
충전층형 환원로(130)에 공급되는 환원가스의 온도는 700℃ 내지 850℃일 수 있다. 충전층형 환원로(130)에 공급되는 환원가스의 온도가 너무 낮으면, 환원율이 저하되어 환원철을 환원할 수 없으므로, 용융가스화로(140)에서 환원철을 용융하기 위한 연료비가 증가한다. 또한, 환원가스의 온도가 너무 높으면, 환원철이 충전층형 환원로(130) 내부에 점착될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 배가스 공급관(L12)은 환원가스 공급관(L14)과 연통될 수 있다. 따라서 환원가스에 배가스를 혼합하여 유동층형 환원로(20)에 공급할 수 있다. 환원가스에 배가스가 혼합됨으로써, 환원가스의 온도를 적절히 낮추고 환원가스의 환원율을 적절하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 용융가스화로(140)에서 생성되어 환원가스 공급관(L40)을 통해 공급되는 환원가스의 온도가 1000℃ 정도인데, 배가스를 혼합함으로써 환원가스의 온도를 700℃ 내지 850℃로 낮출 수 있다. 따라서 700℃ 내지 850℃의 온도를 가진 가스가 제2 유동층형 환원로(203)에 유입된다. 환원가스의 온도가 너무 낮으면, 환원율이 낮아질 수 있고, 환원가스의 온도가 너무 높으면 분광이 유동층형 환원로(20)의 내부에 점착될 수 있다. 환원율을 적절하게 유지하면서 환원가스의 온도를 낮추므로, 고온의 환원가스에 의해 분광이 유동층형 환원로(20)의 내부에 점착되는 현상을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치(200)를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 용철제조장치(200)는 제1 가스 개질기(60)를 제외하고는 도 1의 용철제조장치(100)와 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 개질기(60)는 환원가스 공급관(L40)에 설치된다. 배가스가 혼합된 환원가스를 개질하여 제2유동층형 환원로(203)에 공급한다. 제1 개질기(60)는 유동층형 환원로(20) 내부에서 유동하는 분광을 효율적으로 환원시키기 위해 환원가스의 온도 및 성분을 조절한다. 환원가스가 배가스와 혼합되는 경우, 배가스로 인해 그 온도가 낮아질 수 있다. 따라서 제1 개질기(60)를 이용하여 산소 또는 탄화수소 등의 연료를 취입해 환원가스를 부분 연소시킨다. 예를 들면, 개질된 환원가스의 온도는 500℃ 이상일 수 있다. 그 결과, 산소의 연소열을 이용하여 환원가스의 온도를 높이면서, 환원가스의 환원력을 적절하게 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치(300)를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 용철제조장치(300)는 제2 가스 개질기(70)를 제외하고는 도 2의 용철제조장치(200)와 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
충전층형 환원로(130)에서 배출되는 배가스에는 다량의 이산화탄소가 포함되어 있다. 이산화탄소로 인해 배가스의 환원력이 저하되므로, 제2 개질기(70)를 이용하여 이산화탄소를 제거한다. 제2 개질기(70)를 이용하여 환원력을 높이 배가스를 제2 유동환원로(203)에 공급할 수 있으므로, 분광의 환원율을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 용철제조장치(400)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 용철제조장치(400)는 제3 가스 개질기(80)를 제외하고는 도 2의 용철제조장치(200)와 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제3 가스 개질기(80)를 이용하여 배가스 공급관(L12)을 통해 흐르는 배가스와 혼합되기 전의 환원가스를 개질할 수 있다. 환원 가스를 산소로 연소시킴으로써 개질하여 환원가스의 온도를 적절히 높일 수 있다. 따라서 환원가스 공급관(L40)과 배가스 공급관(L12)이 연결되어 배가스가 환원가스에 혼합되어도 환원가스의 환원력을 적절하게 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 용철제조장치(500)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 용철제조장치(500)는 건조용 가스관(L42)을 제외하고는 도 3의 용철제조장치(300)와 동일하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 건조용 가스관(L42)는 배가스 공급관(L12)에 연결되어 배가스를 분광 건조기(50)에 공급한다. 따라서 배가스를 이용하여 분광 건조기(50)에 장입되는 분광을 건조시킬 수 있다. 일반적으로, 분광 건조기(50)는 분광을 건조하기 위하여 코크스 오븐 가스(cokes oven gas, COG)를 사용하는 데, 본 발명의 제5 실시예에서는 코크스 오븐 가스를 배가스로 대체할 수 있다. 따라서 에너지 효율이 증가한다.
전술한 바와 같이, 충전층형 환원로에서 배출되는 배가스를 유동층형 환원로에 공급하여 분광을 환원시키므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (33)

  1. 분광을 하나 이상의 유동층형 환원로에 장입하여 환원철을 제조하는 단계,
    상기 환원철을 괴성화하여 괴성화된 환원철을 제조하는 단계,
    상기 환원철을 충전층형 환원로에 장입하여 재환원하는 단계,
    상기 재환원된 환원철을 용융가스화로에 장입하는 단계,
    상기 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 상기 용융가스화로 내부에 석탄충전층을 형성하는 단계,
    상기 용융가스화로에 산소를 취입하여 상기 석탄충전층을 연소시킴으로써 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계,
    상기 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계,
    상기 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계, 및
    상기 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 상기 충전층형 환원로에 공급하는 단계
    를 포함하고,
    상기 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계에서, 상기 환원가스에 상기 배가스를 혼합하여 상기 유동층형 환원로에 공급하고, 상기 환원가스에 상기 배가스를 혼합한 후 개질하는 용철제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 상기 충전층형 환원로에 공급하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 환원가스의 온도는 700℃ 내지 900℃인 용철제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배가스가 혼합된 상기 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질하는 용철제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계에서, 상기 배가스가 상기 환원가스와 혼합되기 전에 예비 개질하여 상기 유동층형 환원로에 공급하는 용철제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배가스에서 이산화탄소를 제거하여 예비 개질하는 용철제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 분광을 하나 이상의 유동층형 환원로에 장입하여 환원철을 제조하는 단계,
    상기 환원철을 괴성화하여 괴성화된 환원철을 제조하는 단계,
    상기 환원철을 충전층형 환원로에 장입하여 재환원하는 단계,
    상기 재환원된 환원철을 용융가스화로에 장입하는 단계,
    상기 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 상기 용융가스화로 내부에 석탄충전층을 형성하는 단계,
    상기 용융가스화로에 산소를 취입하여 상기 석탄충전층을 연소시킴으로써 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계,
    상기 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계, 및
    상기 용융가스화로에서 생성된 환원가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계
    를 포함하고,
    상기 환원가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계에서, 상기 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질한 후 상기 배가스를 혼합하는 용철제조방법.
  12. 분광을 하나 이상의 유동층형 환원로에 장입하여 환원철을 제조하는 단계,
    상기 환원철을 괴성화하여 괴성화된 환원철을 제조하는 단계,
    상기 환원철을 충전층형 환원로에 장입하여 재환원하는 단계,
    상기 재환원된 환원철을 용융가스화로에 장입하는 단계,
    상기 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 상기 용융가스화로 내부에 석탄충전층을 형성하는 단계,
    상기 용융가스화로에 산소를 취입하여 상기 석탄충전층을 연소시킴으로써 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계,
    상기 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계, 및
    상기 분광을 상기 유동층형 환원로에 장입하기 전에 상기 배가스를 공급하여 건조하는 단계
    를 포함하는 용철제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 환원철을 제조하는 단계에서, 상기 환원철의 환원율은 11% 이상인 용철제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 환원철의 환원율은 20% 이상인 용철제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 단계에서, 상기 유동층형 환원로에 유입되는 가스의 온도는 450℃ 이상인 용철제조방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 충전층형 환원로에 괴광을 장입하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.
  17. 분광을 환원하여 환원철을 제조하는 하나 이상의 유동층형 환원로,
    상기 유동층형 환원로와 연결되어 상기 환원철을 괴성화하는 괴성체 제조 장치,
    상기 괴성체 제조 장치와 연결되어 상기 환원철을 재환원하는 충전층형 환원로,
    상기 충전층형 환원로와 연결되어 상기 재환원된 환원철을 장입하고, 괴상 탄재가 장입되어 석탄충전층을 형성하며, 산소가 취입되어 상기 석탄충전층을 연소시켜 상기 재환원된 환원철을 용융시킴으로써 용철을 제조하는 용융가스화로,
    상기 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 배가스 공급관,
    상기 용융가스화로 및 상기 유동층형 환원로와 연결되어 상기 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하고, 상기 배가스 공급관과 연통된 환원가스 공급관, 및
    상기 환원가스 공급관에 설치되어 상기 배가스가 혼합된 상기 환원가스를 개질하는 가스 개질기
    를 포함하는 용철제조장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제17항에 있어서,
    상기 가스 개질기는 상기 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질시키는 용철제조장치.
  22. 분광을 환원하여 환원철을 제조하는 하나 이상의 유동층형 환원로,
    상기 유동층형 환원로와 연결되어 상기 환원철을 괴성화하는 괴성체 제조 장치,
    상기 괴성체 제조 장치와 연결되어 상기 환원철을 재환원하는 충전층형 환원로,
    상기 충전층형 환원로와 연결되어 상기 재환원된 환원철을 장입하고, 괴상 탄재가 장입되어 석탄충전층을 형성하며, 산소가 취입되어 상기 석탄충전층을 연소시켜 상기 재환원된 환원철을 용융시킴으로써 용철을 제조하는 용융가스화로,
    상기 충전층형 환원로로부터 배출되는 배가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하는 배가스 공급관,
    상기 용융가스화로 및 상기 유동층형 환원로와 연결되어 상기 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 상기 유동층형 환원로에 공급하고, 상기 배가스 공급관과 연통된 환원가스 공급관, 및
    상기 환원가스 공급관에 설치되어 상기 배가스가 혼합되기 전의 환원가스를 개질하는 가스 개질기
    를 포함하고,
    상기 가스 개질기는 상기 환원가스를 산소 또는 탄화수소로 연소시켜서 개질시키는 용철제조장치.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 상기 충전층형 환원로에 공급하는 또다른 환원가스 공급관을 더 포함하는 용철제조장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 환원가스의 온도는 700℃ 내지 900℃인 용철제조장치.
  25. 제17항에 있어서,
    상기 배가스 공급관에 설치되어 상기 배가스를 개질하는 또다른 가스 개질기를 더 포함하는 용철제조장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 또다른 가스 개질기는 상기 배가스에서 이산화탄소를 제거하여 개질하는 용철제조장치.
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 제17항에 있어서,
    상기 배가스 공급관 및 상기 유동층형 환원로와 연결되어 상기 배가스에 의해 상기 분광을 건조하는 분광 건조기를 더 포함하는 용철제조장치.
  30. 제17항에 있어서,
    상기 환원철의 환원률은 11% 이상인 용철제조장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 환원철의 환원율은 20% 이상인 용철제조장치.
  32. 제17항에 있어서,
    상기 유동층형 환원로에 유입되는 가스의 온도는 450℃ 이상인 용철제조장치.
  33. 제17항에 있어서,
    상기 충전층형 환원로에는 괴광이 장입되는 용철제조장치.
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