KR100972195B1 - Method for manufacturing molten irons by injecting a hydrocarbon gas and apparatus for manufacturing molten irons using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄화수소 함유가스 취입에 의한 용철제조방법 및 이를 이용한 용철제조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 용철제조방법은, 철광석을 환원로에서 환원하여 환원체로 변환하는 단계, 환원로와 연결된 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 석탄충전층을 형성하는 단계, 산소함유가스를 석탄충전층에 취입하여 연소대를 형성하는 단계, 괴상 탄재를 연소대에서 연소시켜 환원가스를 발생시키는 단계, 연소대 형성 후 탄화수소 함유가스를 연소대에 직접 취입하여 환원가스를 추가로 발생시키는 단계, 그리고 환원체를 용융가스화로에 장입하여 환원가스와 접촉시켜 용융하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for producing molten iron by blowing a hydrocarbon-containing gas and an apparatus for producing molten iron using the same. In the molten iron manufacturing method according to the present invention, the step of reducing the iron ore in a reducing furnace to convert to a reducing body, the step of forming a coal filling layer by charging the bulk coal material in the molten gasifier connected to the reducing furnace, the oxygen-containing gas coal filling layer Forming a combustion zone by blowing into the combustion zone, generating a reducing gas by burning the bulk carbon material in the combustion zone, and injecting hydrocarbon-containing gas directly into the combustion zone after the combustion zone is formed to further generate a reduction gas, and reducing Charging the sieve to a melting gasifier and contacting with a reducing gas to melt the sieve.

탄화수소 함유가스, 취입, 용융가스화로, 증기 Hydrocarbon-containing gas, blown, melt gasification furnace, steam

Description

탄화수소 함유가스 취입에 의한 용철제조방법 및 이를 이용한 용철제조장치 {METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS BY INJECTING A HYDROCARBON GAS AND APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS USING THE SAME}METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS BY INJECTING A HYDROCARBON GAS AND APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 풍구를 상세하게 나타낸 도면이다.2 is a view showing in detail the tuyere of FIG.

도 3은 도 1의 용철제조장치에서 연소대가 형성되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a view schematically showing a state in which a combustion zone is formed in the apparatus for manufacturing molten iron of FIG. 1.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치에 포함된 풍구를 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a view schematically showing the tuyere included in the apparatus for manufacturing molten iron according to the second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.5 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실험예와 종래 기술의 비교예에 따른 용철 생산량의 변화를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing a change in molten iron production amount according to the experimental example of the present invention and the comparative example of the prior art.

도 7은 본 발명의 실험예와 종래 기술의 비교예에 따른 환원제비의 변화를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing a change in the reducing agent ratio according to the experimental example of the present invention and the comparative example of the prior art.

도 8은 본 발명의 실험예와 종래 기술의 비교예에 따른 용철 생산량 및 환원 제비의 변화를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a change in molten iron production amount and reducing lot according to the experimental example of the present invention and the comparative example of the prior art.

도 9는 본 발명의 실험예와 종래 기술의 비교예에 따른 연소대 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing a change in combustion zone temperature according to the experimental example of the present invention and the comparative example of the prior art.

도 10은 본 발명의 실험예와 종래 기술의 비교예에 따른 용선 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing a change in the molten iron temperature according to the experimental example of the present invention and the comparative example of the prior art.

도 11은 본 발명의 실험예와 종래 기술의 비교예에 따른 용철중 Si량의 변화를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing a change in the amount of Si in molten iron according to the experimental example of the present invention and the comparative example of the prior art.

본 발명은 탄화수소 함유가스 취입에 의한 용철제조방법 및 이를 이용한 용철제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융가스화로에 탄화수소 함유가스를 취입하여 환원철을 용융하는 데 필요한 양질의 환원가스를 발생시키기 위한 용철제조방법 및 이를 이용한 용철제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing molten iron by blowing a hydrocarbon-containing gas and a molten iron manufacturing apparatus using the same, and more particularly, to generate a high-quality reducing gas required to melt a reduced iron by injecting a hydrocarbon-containing gas into a molten gas furnace. It relates to a molten iron manufacturing method and a molten iron manufacturing apparatus using the same.

철강 산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심기간산업으로서, 인류의 발전과 함께하여 온 가장 역사가 오래된 산업중의 하나이다. 철강 산업의 중추적인 역할을 담당하는 제철소에서는 원료로서 철광석 및 석탄을 이용하여 용융 상태의 선철인 용철을 제조한 다음, 이로부터 강을 제조하여 각 수요처에 공급하고 있다.The steel industry is a key industry that supplies basic materials to the entire industry, such as automobiles, shipbuilding, home appliances, construction, etc., and is one of the oldest industries with the development of mankind. Steel mills, which play a pivotal role in the steel industry, use molten iron and coal as raw materials to produce molten pig iron, which is then manufactured and supplied to each customer.

현재, 전세계 철생산량의 60% 정도가 14세기부터 개발된 고로법으로부터 생 산되고 있다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원료로 하여 제조한 코크스 등을 고로에 함께 넣고 열풍을 불어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다. 그러나 고로법은 코크스 및 소결광 제조를 위한 부대 설비가 필요할 뿐만 아니라 부대 설비로 인한 환경 오염이 심각한 문제점이 있다. Currently, about 60% of the world's iron production comes from blast furnace methods developed since the 14th century. Blast furnace method is a method of manufacturing molten iron by reducing the iron ore to iron by putting together the coke prepared from the sintering process and the coke produced from the bituminous coal into the blast furnace. However, the blast furnace method requires a supplementary facility for the production of coke and sintered ore, and there is a serious problem of environmental pollution due to the supplementary facility.

이러한 고로법의 문제점을 해결하기 위하여, 세계 각국은 용융환원제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 용융환원제철법에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 광석을 직접 사용하여 용융가스화로에서 용철을 제조한다. 여기서는, 용융가스화로 외벽에 설치된 다수의 풍구를 통해 산소가 취입되어 용융가스화로내의 석탄충전층을 연소시킨다. 산소는 고온의 환원가스로 전환되어 환원로로 보내져서 철광석을 환원한 후 외부로 배출된다.In order to solve the problems of the blast furnace method, many countries around the world are putting a lot of effort into the development of the molten reduction steelmaking method. In the molten reducing steelmaking method, molten iron is produced in a molten gas furnace using direct coal as a fuel and a reducing agent, and ore directly as an iron source. Here, oxygen is blown through a plurality of tuyere provided on the outer wall of the melt gasifier to burn the coal-filled layer in the melt gasifier. Oxygen is converted to high-temperature reducing gas and sent to a reduction furnace to reduce iron ore and discharged to the outside.

용융가스화로에는 열원으로서 괴탄 또는 성형탄 등의 석탄이 장입된다. 석탄의 장입량에 따라 제조 비용이 좌우된다. 그러므로 석탄의 장입량을 최소화하기 위해서는 환원율이 높은 철광석을 용융가스화로에 장입해야 한다. 이를 위해서는 양질의 환원가스를 환원로에 공급하여 철광석의 환원율을 최대한 높여 주어야 한다.Coal such as lump coal or coal briquettes is charged into the melt gasifier. The cost of manufacturing depends on the amount of coal loaded. Therefore, in order to minimize the amount of coal charged, iron ore with high reduction rate should be charged into the melt gasifier. To this end, it is necessary to supply high quality reducing gas to the reduction furnace to maximize the reduction rate of iron ore.

환원가스에 함유된 수소(H2) 및 일산화탄소(CO)를 이용하여 철광석을 환원시킬 수 있다. 따라서 환원가스가 생성되는 용융가스화로에서 다량의 수소 및 일산화탄소가 발생되어야 한다. 이와 같이 많은 양의 환원가스를 발생시키기 위해서는 용융가스화로에서 필요 이상으로 많은 석탄 연료를 연소시켜야 하는 문제점이 있 다.Iron ore may be reduced by using hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) contained in the reducing gas. Therefore, a large amount of hydrogen and carbon monoxide should be generated in a melt gasifier in which reducing gas is generated. In order to generate a large amount of reducing gas as described above, there is a problem of burning more coal fuel than necessary in a melt gasifier.

또한, 용융가스화로에는 순산소가 취입되므로, 촤(char) 또는 코크스가 연소되는 연소대의 온도가 약 4000℃ 정도로 높다. 이와 같이 연소대의 온도가 높으므로, 용융가스화로의 하부에 과도한 열부하를 주게 된다. 따라서 순산소를 취입하는 풍구가 용해되어 손상되는 경우가 많다. 또한, 노하부의 내화물이 손상되어 용융가스화로의 수명이 짧아지는 문제점이 있다.Further, since pure oxygen is blown into the molten gasifier, the temperature of the combustion zone where char or coke is burned is as high as about 4000 ° C. Thus, since the temperature of a combustion zone is high, excessive heat load is given to the lower part of a melting gasifier. Therefore, the tuyere that injects pure oxygen is often melted and damaged. In addition, there is a problem that the refractory portion of the furnace portion is damaged to shorten the life of the melt gasification furnace.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄화수소 함유가스를 취입하여 환원가스의 양을 증대시키면서 그 품질도 향상시킬 수 있는 용철제조방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, to provide a molten iron manufacturing method that can improve the quality while blowing the hydrocarbon-containing gas to increase the amount of reducing gas.

또한, 본 발명은 전술한 용철제조방법을 이용한 용철제조장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a molten iron manufacturing apparatus using the above-described molten iron manufacturing method.

본 발명에 따른 용철제조방법은, 철광석을 환원로에서 환원하여 환원체로 변환하는 단계, 환원로와 연결된 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 석탄충전층을 형성하는 단계, 산소함유가스를 석탄충전층에 취입하여 연소대를 형성하는 단계, 괴상 탄재를 연소대에서 연소시켜 환원가스를 발생시키는 단계, 연소대 형성 후 탄화수소 함유가스를 연소대에 직접 취입하여 환원가스를 추가로 발생시키는 단계, 그리고 환원체를 용융가스화로에 장입하여 환원가스와 접촉시켜 용융하는 단계를 포함한다.In the molten iron manufacturing method according to the present invention, the step of reducing the iron ore in a reducing furnace to convert to a reducing body, the step of forming a coal filling layer by charging the bulk coal material in the molten gasifier connected to the reducing furnace, the oxygen-containing gas coal filling layer Forming a combustion zone by blowing into the combustion zone, generating a reducing gas by burning the bulk carbon material in the combustion zone, and injecting hydrocarbon-containing gas directly into the combustion zone after the combustion zone is formed to further generate a reduction gas, and reducing Charging the sieve to a melting gasifier and contacting with a reducing gas to melt the sieve.

환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 탄화수소 함유가스의 취입 유속은 산소함유가스의 취입 유속보다 작은 것이 바람직하다.In the step of further generating the reducing gas, the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is preferably smaller than the blowing flow rate of the oxygen-containing gas.

탄화수소 함유가스의 취입 유속에 대한 산소함유가스의 취입 유속의 비는 1.5 내지 3.0인 것이 바람직하다.The ratio of the blowing flow rate of the oxygen-containing gas to the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is preferably 1.5 to 3.0.

환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 탄화수소 함유가스는 산소함유가스와 이격된 상태로 용융가스화로 내부로 취입되는 것이 바람직하다.In the step of further generating the reducing gas, the hydrocarbon-containing gas is preferably blown into the molten gasification furnace spaced apart from the oxygen-containing gas.

산소함유가스는 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 용융가스화로 내부로 취입되고, 산소함유가스가 취입되는 풍구의 풍구경(Φ)과, 탄화수소 함유가스의 용융가스화로내 취입 위치로부터 탄화수소 함유가스의 점화개시위치까지의 수평 거리(F)는 7.0 ≤ F/Φ ≤ 14.0을 만족하는 것이 바람직하다.Oxygen-containing gas is blown into the molten gasifier through a blowhole installed in the molten gasifier, and the hydrocarbon-containing gas is discharged from the blowing hole diameter (Φ) of the blowhole into which the oxygen-containing gas is blown and the blowing position of the hydrocarbon-containing gas in the molten gasifier. The horizontal distance F to the ignition start position preferably satisfies 7.0 ≦ F / Φ ≦ 14.0.

환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 탄화수소 함유가스는 용융가스화로에 설치한 랜스를 통하여 연소대에 취입되고, 랜스 출구에서의 탄화수소 함유가스의 유속은 랜스 입구에서의 탄화수소 함유가스의 유속보다 큰 것이 바람직하다.In the further generating of the reducing gas, the hydrocarbon-containing gas is blown into the combustion zone through a lance installed in the melt gasifier, and the flow rate of the hydrocarbon-containing gas at the lance outlet is greater than that of the hydrocarbon-containing gas at the lance inlet. It is preferable.

연소대를 형성하는 단계에서, 산소함유가스에 증기를 혼합하여 공급하는 것이 바람직하다.In the step of forming the combustion zone, it is preferable to supply a mixture of steam to the oxygen-containing gas.

증기는 산소함유가스와 함께 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 용융가스화로 내부로 취입되고, 증기와 산소함유가스가 혼합개시위치에서 이루는 각은 18° 내지 26°인 것이 바람직하다.The steam is blown into the molten gasifier through an air vent installed in the molten gasifier together with the oxygen-containing gas, and the angle formed by the steam and the oxygen-containing gas at the starting point of mixing is preferably 18 ° to 26 °.

증기는 용융가스화로에 취입되기 전에 산소함유가스와 혼합되고, 산소함유가스가 취입되는 풍구의 풍구경(Φ), 산소함유가스와 이격된 상태로 탄화수소 함유가스를 취입하는 랜스의 직경(d), 및 산소함유가스의 용융가스화로내 취입 위치로부터 증기와 산소함유가스의 혼합개시 위치까지의 수평 거리(L)는 10.0 ≤ L/(Φ+d) ≤ 20.0을 만족하는 것이 바람직하다.The steam is mixed with the oxygen-containing gas before being blown into the molten gas furnace, and the diameter of the air vent in which the oxygen-containing gas is blown (Φ), and the diameter of the lance for blowing the hydrocarbon-containing gas apart from the oxygen-containing gas (d). It is preferable that the horizontal distance L from the injection position of the molten gasifier of the oxygen-containing gas to the starting position of mixing the vapor and the oxygen-containing gas satisfies 10.0 ≦ L / (Φ + d) ≦ 20.0.

환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 탄화수소 함유가스는 액화천연가스(liquid natural gas, LNG), 액화석유가스(liquid petroleum gas, LPG), 고로가스(blast furnace gas, BFG) 및 코크스오븐가스(cokes oven gas, COG)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 포함하는 것이 바람직하다.In the further generation of the reducing gas, the hydrocarbon-containing gas includes liquid natural gas (LNG), liquid petroleum gas (LPG), blast furnace gas (BFG) and coke oven gas ( It is preferable to include at least one gas selected from the group consisting of cokes oven gas (COG).

본 발명에 따른 용철제조방법은, 용융가스화로에서 발생한 환원가스를 환원로에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.The molten iron manufacturing method according to the present invention may further comprise the step of supplying the reducing gas generated in the molten gasifier to the reduction furnace.

본 발명에 따른 용철제조장치는, 철광석을 환원하여 환원체로 변환하는 환원로, 그리고 환원로와 연결되어 환원체가 장입되고 괴상 탄재가 내부로 장입되어 석탄충전층을 형성하고 용철을 제조하는 용융가스화로를 포함한다. 산소함유가스가 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성하여 환원가스를 발생시키고, 연소대 형성 후 탄화수소 함유가스를 연소대에 직접 취입하여 환원가스를 추가로 발생시키며, 환원가스를 환원체와 접촉시켜 용철을 제조한다.The apparatus for manufacturing molten iron according to the present invention is a reduction furnace for reducing iron ore and converting it into a reducing body, and a melting gas furnace for forming a coal-filled layer by charging a reducing body and charging a bulk coal material therein in connection with a reducing furnace to form molten iron. It includes. Oxygen-containing gas is blown into the coal-filled bed to form a combustion zone to generate reducing gas.After formation of the combustion zone, hydrocarbon-containing gas is directly blown into the combustion zone to generate additional reducing gas, and the reducing gas is brought into contact with the reducing body. To prepare molten iron.

탄화수소 함유가스의 취입 유속은 산소함유가스의 취입 유속보다 작은 것이 바람직하다.The blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is preferably smaller than the blowing flow rate of the oxygen-containing gas.

탄화수소 함유가스의 취입 유속에 대한 산소함유가스의 취입 유속의 비는 1.5 내지 3.0인 것이 바람직하다.The ratio of the blowing flow rate of the oxygen-containing gas to the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is preferably 1.5 to 3.0.

용융가스화로는 그 측면에 설치된 풍구를 더 포함하고, 풍구는 산소함유가스 를 용융가스화로에 취입하는 관통공과, 관통공과 이격되어 탄화수소 함유가스를 용융가스화로에 취입하는 랜스를 포함하는 것이 바람직하다.The melt gasifier further includes a tuyere provided on its side, and the tuyere preferably includes a through hole for injecting oxygen-containing gas into the melt gasifier and a lance spaced apart from the through hole to blow hydrocarbon-containing gas into the melt gasifier. .

탄화수소 함유가스가 빠져나가는 랜스 출구의 내경은 탄화수소 함유가스가 유입되는 랜스 입구의 내경보다 작은 것이 바람직하다.The inner diameter of the lance outlet through which the hydrocarbon-containing gas exits is preferably smaller than the inner diameter of the lance inlet through which the hydrocarbon-containing gas flows.

랜스의 내경은 랜스 출구 부근에서 탄화수소 함유가스가 흐르는 방향을 따라 점차 좁아지다가 다시 랜스의 출구측으로 갈수록 동일하게 유지되는 것이 바람직하다.It is preferable that the inner diameter of the lance gradually narrows along the direction in which the hydrocarbon-containing gas flows near the lance outlet, and then remains the same as the lance exits.

풍구에서 산소함유가스가 용융가스화로에 취입되는 풍구경(Φ)과 탄화수소 함유가스의 용융가스화로내 취입 위치로부터 탄화수소 함유가스의 점화개시위치까지의 수평 거리(F)는 7.0 ≤ F/Φ ≤ 14.0을 만족하는 것이 바람직하다.In the tuyere, the horizontal diameter (F) from which the oxygen-containing gas is blown into the molten gasifier and the blowing position of the hydrocarbon-containing gas into the molten gasifier is set to 7.0 ≤ F / Φ ≤ It is preferable to satisfy 14.0.

풍구는 증기를 취입하기 위한 증기 취입관과 연결되는 것이 바람직하다.The tuyere is preferably connected with a steam blowing pipe for blowing steam.

증기는 용융가스화로내에 취입되기 전에 산소함유가스와 혼합되고, 증기가 산소함유가스와 혼합시 이루는 각도는 18° 내지 26°인 것이 바람직하다.The steam is mixed with the oxygen-containing gas before being blown into the melt gasifier, and the angle at which the steam is mixed with the oxygen-containing gas is preferably 18 ° to 26 °.

증기는 용융가스화로에 취입되기 전에 산소함유가스와 혼합되고, 산소함유가스가 취입되는 풍구의 풍구경(Φ), 랜스의 직경(d), 및 산소함유가스의 용융가스화로내 취입 위치로부터 증기와 산소함유가스의 혼합개시 위치까지의 수평 거리(L)는 10.0 ≤ L/(Φ+d) ≤ 20.0을 만족하는 것이 바람직하다.The vapor is mixed with the oxygen-containing gas before being blown into the molten gasifier, and the vapor from the blow-in diameter (Φ) of the tuyere through which the oxygen-containing gas is blown, the diameter of the lance (d), and the injection position in the molten gasifier of the oxygenous gas. And the horizontal distance L to the starting point of mixing of the oxygen-containing gas satisfies 10.0 ≦ L / (Φ + d) ≦ 20.0.

본 발명에 따른 용철제조장치는 용융환원로에서 발생한 환원가스를 환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 더 포함할 수 있다.The molten iron manufacturing apparatus according to the present invention may further include a reducing gas supply pipe for supplying the reducing gas generated in the melt reduction furnace to the reduction furnace.

환원로는 유동층형 환원로인 것이 바람직하다.The reduction furnace is preferably a fluidized bed reduction furnace.

환원로는 충전층형 환원로인 것이 바람직하다.It is preferable that the reduction furnace is a packed-bed reduction furnace.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 통하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. These examples are merely to illustrate the invention, but the invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치(100)를 나타낸다. 도 1에 도시한 용철제조장치(100)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 용철제조장치(100)를 다른 형태로 변형할 수 있다.1 shows a molten iron manufacturing apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention. The apparatus for manufacturing molten iron 100 shown in FIG. 1 is merely for illustrating the present invention, but the present invention is not limited thereto. Therefore, the apparatus for manufacturing molten iron 100 may be modified in another form.

도 1에 도시한 용철제조장치(100)는 환원로(30) 및 용융가스화로(60)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다. 환원로(30)에서는 철광석을 장입하여 환원한다. 필요에 따라 부원료를 사용할 수도 있다. 환원로(30)에 장입할 철광석은 괴상 형태로 사전 건조된다. 철광석은 환원로(30)를 통과하면서 환원체로 변환된다. 환원로(30)는 충전층형 환원로로서, 용융가스화로로(60)부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 충전층을 형성한다. 철광석은 충전층을 통과하면서 환원체로 변환된다.The molten iron manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a reduction furnace 30 and a melt gasification furnace 60. In addition, other devices may be included as needed. In the reduction furnace 30 is charged by reducing the iron ore. Subsidiary materials may be used as needed. Iron ore to be charged into the reduction furnace 30 is pre-dried in the form of a block. Iron ore is converted into a reducing body while passing through the reduction furnace (30). Reduction furnace 30 is a packed-bed reduction reactor, receives a reducing gas from the molten gasifier 60 to form a packed bed therein. Iron ore passes through a packed bed and is converted into a reducing body.

용융가스화로(60)의 상부로부터 괴상 탄재가 장입되어 그 내부에 석탄충전층을 형성한다. 괴상 탄재로는 괴탄 또는 성형탄을 예로 들 수 있다. 성형탄은 미분탄을 가압 성형하여 제조한다. 이외에 필요에 따라 코크스를 장입할 수도 있다. 용융가스화로(60)의 외벽에는 다수의 풍구(80)를 설치하여 산소함유가스와 탄화수소 함유가스를 취입한다. 산소함유가스는 산소를 함유한 가스를 의미하여 실온의 순산소를 사용할 수도 있다. 산소함유가스는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 괴상 탄재는 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.The bulk carbonaceous material is charged from the upper portion of the melt gasifier 60 to form a coal filling layer therein. The bulk coal material includes lump coal or coal briquettes. Coal briquettes are manufactured by press-molding pulverized coal. In addition, coke may be charged as needed. On the outer wall of the melt gasifier 60, a plurality of tuyere 80 is provided to blow in the oxygen-containing gas and the hydrocarbon-containing gas. Oxygen-containing gas means a gas containing oxygen and may use pure oxygen at room temperature. Oxygen-containing gas is blown into the coal packed bed to form a combustion zone. The bulk coal ash may be burned in a combustion zone to generate a reducing gas.

탄화수소 함유가스는 탄화수소를 함유하는 모든 가스를 의미한다. 예를 들면, 액화천연가스(liquid natural gas, LNG), 액화석유가스(liquid petroleum gas, LPG), 고로가스(blast furnace gas, BFG) 및 코크스오븐가스(cokes oven gas, COG) 등을 사용할 수 있다. 따라서 전술한 탄화수소 함유가스들로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 선택하여 사용할 수 있다.Hydrocarbon-containing gas means any gas containing hydrocarbons. For example, liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), blast furnace gas (BFG) and coke oven gas (COG) may be used. have. Therefore, one or more gases selected from the group consisting of the aforementioned hydrocarbon-containing gases may be selected and used.

탄화수소 함유가스를 용융가스화로에 취입하면, 철광석의 환원에 필요한 환원가스의 발생량이 증가한다. 탄화수소 함유가스 중의 하나로 전술한 LNG를 예로 들 수 있다. 동일한 양의 LNG 및 석탄을 용융가스화로에 장입할 경우, 가스 발생량은 다음의 표 1과 같다.When the hydrocarbon-containing gas is blown into the melting gasifier, the amount of generation of reducing gas required for the reduction of iron ore increases. One example of the hydrocarbon-containing gas may be the LNG described above. When the same amount of LNG and coal is charged into the melting gasifier, the gas generation amount is shown in Table 1 below.

Figure 112006034471841-pat00001
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표 1에 나타낸 바와 같이, LNG는 석탄에 비해 약 2.2배 정도 많은 양의 환원가스를 발생시킨다. 특히, 환원가스 중에서 수소 성분이 크게 증가한다. 수소는 일산화탄소에 비해 환원력이 3배 이상 높다. 따라서 용융가스화로에 탄화수소 함유가스를 취입하면 양질의 환원가스를 다량으로 얻을 수 있다.As shown in Table 1, LNG generates about 2.2 times as much reducing gas as coal. In particular, the hydrogen component in the reducing gas is greatly increased. Hydrogen has three times more reducing power than carbon monoxide. Therefore, when the hydrocarbon-containing gas is blown into the melt gasifier, a good amount of reducing gas can be obtained.

양질의 환원가스를 다량으로 환원로에 공급하면, 환원로에서 환원철의 환원율이 증가하므로, 용융가스화로에서 환원철의 추가적인 환원 부담이 경감된다. 따라서 환원제비가 감소한다. 그리고 일정한 환원율 조건하에서는 환원철의 생산량이 증가한다. 그러므로, 용융가스화로의 노체를 통한 열손실량이 감소되어 용철 제조에 따른 환원제 비용이 절감된다.When a large amount of high quality reducing gas is supplied to the reduction furnace, the reduction rate of reduced iron in the reduction furnace increases, thereby reducing the additional reduction burden of reduced iron in the melt gasifier. Therefore, the reducing agent ratio is reduced. And under constant reduction rate conditions, reduced iron production increases. Therefore, the amount of heat loss through the furnace body in the melt gasification furnace is reduced, reducing the cost of the reducing agent according to the molten iron production.

환원로(30)에서 환원된 환원체는 용융가스화로(60) 상부를 통해 장입되어 석탄충전층을 통과하면서 용융된다. 환원체는 환원가스와 직접 접촉하여 용융된다. 이러한 방법을 이용하여 용철을 제조할 수 있다. 용융가스화로(60)의 하부에는 출탕구가 설치되어 용철 및 슬래그를 외부로 배출한다.The reduced body reduced in the reduction furnace 30 is charged through the upper part of the melt gasifier 60 and melted while passing through the coal filling layer. The reducing body is melted in direct contact with the reducing gas. This method can be used to produce molten iron. A hot water outlet is installed in the lower portion of the melt gasifier 60 to discharge molten iron and slag to the outside.

용융가스화로(60) 내부에 형성된 석탄충전층으로부터 수소 및 일산화탄소를 함유하는 환원가스가 생성된다. 용융가스화로(60)의 상부는 돔형으로 형성되어 있으므로, 환원가스의 생성에 유리하다. 용융가스화로(60)에서 배출된 환원가스는 환원가스 공급관(70)을 통하여 환원로(30)에 공급된다. 따라서 철광석을 환원가스에 의해 환원 및 소성할 수 있다. 도 1에는 환원가스가 환원로(30)에 공급되는 것으로 도시하였지만, 다른 장치로부터 환원로(30)에 직접 환원가스를 공급할 수도 있다.A reducing gas containing hydrogen and carbon monoxide is generated from the coal-filled layer formed inside the melt gasifier 60. Since the upper portion of the melt gasifier 60 is formed in a dome shape, it is advantageous to generate a reducing gas. The reducing gas discharged from the melt gasifier 60 is supplied to the reduction furnace 30 through a reducing gas supply pipe 70. Therefore, iron ore can be reduced and calcined by a reducing gas. Although FIG. 1 shows that the reducing gas is supplied to the reduction furnace 30, the reducing gas may be directly supplied to the reduction furnace 30 from another apparatus.

도 2에 도시한 바와 같이, 전술한 용융가스화로(60)에 설치된 풍구(80)를 통하여 산소함유가스와 탄화수소함유가스를 취입할 수 있다. 도 2에는 풍구(80)의 단면 구조를 나타낸다. 또한, 도 2에 도시한 랜스(603)는 소정의 두께를 가진다. 도 2에 도시한 풍구(80)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 풍구(80)의 구조를 다른 형태로 다양하게 변형할 수 있다.As shown in FIG. 2, the oxygen-containing gas and the hydrocarbon-containing gas can be blown through the tuyere 80 provided in the aforementioned melt gasifier 60. 2 shows a cross-sectional structure of the tuyere 80. In addition, the lance 603 shown in FIG. 2 has a predetermined thickness. The structure of the tuyere 80 shown in FIG. 2 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the structure of the tuyere 80 can be modified in various forms.

풍구(80)의 내부에는 다수의 냉각도관(605)이 형성되어 풍구(80)를 냉각시킨다. 따라서 용융가스화로 내부의 고온에 노출된 풍구(80)가 손상되는 것을 방지한다.A plurality of cooling conduits 605 are formed inside the tuyere 80 to cool the tuyere 80. Therefore, the air vent 80 exposed to the high temperature inside of the melt gasification is prevented from being damaged.

산소함유가스는 풍구(80)의 관통공(601)을 통하여 용융가스화로에 취입된다. 한편, 탄화수소 함유가스는 풍구(80)의 랜스(603)를 통하여 용융가스화로에 취입된다. 탄화수소 함유가스는 산소함유가스와 이격된 상태로 용융가스화로의 내부로 취입된다. 탄화수소 함유가스와 산소함유가스를 사전 혼합하여 장입하는 경우, 탄화수소 함유가스가 산소함유가스로 인해 착화되어 고열이 발생한다.The oxygen-containing gas is blown into the molten gasifier through the through hole 601 of the tuyere 80. On the other hand, the hydrocarbon-containing gas is blown into the molten gasifier through the lance 603 of the tuyere 80. The hydrocarbon-containing gas is blown into the molten gasifier in a state spaced apart from the oxygen-containing gas. In the case where the hydrocarbon-containing gas and the oxygen-containing gas are pre-mixed and charged, the hydrocarbon-containing gas is ignited by the oxygen-containing gas to generate high heat.

즉, 산소가 높은 산화성을 가지기 때문에 연소대의 온도는 약 4,000℃ 정도로 높다. 고온에 기인한 복사열에 의하여 풍구 내부에서 탄화수소 함유가스가 연소되어 풍구가 용손될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 탄화수소 함유가스와 산소함유가스를 이격시켜 용융가스화로의 내부로 취입한다. 탄화수소 함유가스는 랜스(603)를 통하여 취입되므로, 탄화수소 함유가스와 산소가 풍구 내부에서 서로 만나지 못한다. 이러한 구조에 따라 풍구(80)의 단부(6011)의 열부하를 대폭 저감할 수 있어서, 탄화수소 함유가스가 연소대 내부로 안정적으로 취입될 수 있다.That is, since oxygen has high oxidative property, the temperature of a combustion zone is about 4,000 degreeC high. Radiation heat due to the high temperature may burn hydrocarbon-containing gas inside the tuyere, causing the tuyere to be melted. In order to prevent this phenomenon, the hydrocarbon-containing gas and the oxygen-containing gas are separated and blown into the molten gasifier. Since the hydrocarbon-containing gas is blown through the lance 603, the hydrocarbon-containing gas and oxygen do not meet each other inside the tuyere. According to this structure, the heat load of the end portion 6011 of the tuyere 80 can be greatly reduced, so that the hydrocarbon-containing gas can be stably blown into the combustion zone.

도 2에 도시한 바와 같이, 랜스(603)를 통하여 탄화수소 함유가스가 흐른다. 랜스(603)의 입구를 통하여 탄화수소 함유가스가 유입되고, 랜스(603)의 출구를 통하여 탄화수소 함유가스가 빠져나간다. 여기서, 랜스(603) 출구의 내경은 랜스(603) 입구의 내경보다 작다. 랜스(603)가 이러한 구조를 가지므로, 탄화수소 함유가스가 랜스(603)를 통과시 탄화수소 함유가스의 종속은 탄화수소 함유가스의 초속보다 커진다. 따라서 고속의 탄화수소 함유가스에 의한 압력 손실을 최소화하면서 랜스(603) 출구에서의 탄화수소 함유가스의 취입 유속을 좀더 높일 수 있다. 탄화수소 함유가스의 종속은 그 초속에 비해 더 커지므로, 탄화수소 함유가스를 용융가스화로 내부로 용이하게 취입할 수 있다.As shown in FIG. 2, the hydrocarbon-containing gas flows through the lance 603. The hydrocarbon-containing gas flows in through the inlet of the lance 603, and the hydrocarbon-containing gas flows out through the outlet of the lance 603. Here, the inner diameter of the lance 603 outlet is smaller than the inner diameter of the lance 603 inlet. Since the lance 603 has such a structure, the dependence of the hydrocarbon-containing gas when the hydrocarbon-containing gas passes through the lance 603 becomes larger than the initial velocity of the hydrocarbon-containing gas. Accordingly, the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas at the outlet of the lance 603 can be further increased while minimizing the pressure loss caused by the high-speed hydrocarbon-containing gas. Since the dependency of the hydrocarbon-containing gas becomes larger than its initial velocity, the hydrocarbon-containing gas can be easily blown into the melt gasification furnace.

탄화수소 함유가스의 흐름을 좀더 원활하게 하기 위해서, 랜스(603)는 도 2에 도시한 바와 같은 형태를 가지는 것이 바랍직하다. 즉, 랜스(603)의 내경은 랜스(603)의 출구 부근에서 탄화수소 함유가스가 흐르는 방향을 따라 점차 좁아진다. 다시, 랜스(603)의 내경은 랜스(603)의 출구측으로 갈수록 동일하게 유지된다.In order to more smoothly flow the hydrocarbon-containing gas, the lance 603 preferably has a shape as shown in FIG. That is, the inner diameter of the lance 603 gradually narrows along the direction in which the hydrocarbon-containing gas flows near the outlet of the lance 603. Again, the inner diameter of the lance 603 remains the same toward the exit side of the lance 603.

그리고 도 2에 도시한 바와 같이, 탄화수소 함유가스를 산소함유가스에 의해 형성된 연소대에 직접 취입한다. 즉, 탄화수소 함유가스는 풍구(80) 내에서 산소함유가스와 혼합되지 않고 바로 연소대에 취입된다. 연소대에 직접 취입된 탄화수소 함유가스는 연소대에서 바로 연소 및 개질된다. 따라서 환원체의 용융에 필요한 열량과 환원에 필요한 수소를 다량 함유한 환원가스를 추가로 발생시킬 수 있다.As shown in Fig. 2, the hydrocarbon-containing gas is directly blown into the combustion zone formed by the oxygen-containing gas. That is, the hydrocarbon-containing gas is blown directly into the combustion zone without being mixed with the oxygen-containing gas in the tuyere 80. Hydrocarbon-containing gases blown directly into the combustion zone are burned and reformed directly in the combustion zone. Therefore, it is possible to further generate a reducing gas containing a large amount of heat required for melting the reducing body and hydrogen required for reduction.

석탄충전층을 형성하는 촤를 연소시키기 위해서 산소함유가스를 먼저 융융가스화로에 취입한다. 산소함유가스의 유속은 170m/s 내지 230m/s 정도이므로, 산소함유가스가 가지는 운동 에너지는 풍구 앞으로 낙하하는 석탄 촤를 밀어낸다. 따라서 풍구 앞에 연소대를 형성한다. 연소대는 빈 공간이며, 석탄 촤는 이 연소대 주변에서 주로 연소된다. 산소함유가스에 포함된 산소는 풍구(80) 앞에 형성된 연소대에서 다음의 화학식 1의 반응에 의해 열을 발생시킨다.Oxygen-containing gas is first blown into the melting gasifier to combust the char forming the coal packed bed. Since the flow rate of the oxygen-containing gas is about 170 m / s to 230 m / s, the kinetic energy of the oxygen-containing gas pushes down the coal shocks falling in front of the tuyere. Therefore, a combustion zone is formed in front of the tuyere. The combustion zone is an empty space, and coal coal is mainly burned around the combustion zone. Oxygen contained in the oxygen-containing gas generates heat by the reaction of the following formula (1) in the combustion zone formed in front of the tuyere (80).

Figure 112006034471841-pat00002
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즉, 탄소 1kg은 당량의 산소와 반응하여 2,200 kcal의 열을 발생시킨다. 이 탄소 연소열에 의해 용융가스화로의 연소대의 온도는 약 4,000℃로 높다. 연소대의 온도가 이와 같이 높으므로, 풍구의 선단이 용용되어 손상될 수 있고, 용융가스화로 내부에 설치된 내화물을 손상시킬 수 있다. 그리고 용철내에서 불순물인 실리콘의 함량이 증가할 수 있다.That is, 1 kg of carbon reacts with an equivalent amount of oxygen to generate 2,200 kcal of heat. By this carbon combustion heat, the temperature of the combustion zone in a melt gasification furnace is as high as about 4,000 degreeC. Since the temperature of the combustion zone is so high, the tip of the tuyere may be melted and damaged, and the refractory installed inside the molten gas may be damaged. In addition, the content of silicon as an impurity in molten iron may increase.

그러나 본 발명의 제1 실시예에서는 탄화수소 함유가스를 연소대에 직접 취입하므로, 연소대의 온도를 낮출 수 있어서 전술한 문제점을 방지할 수 있다. 연소대에 취입된 탄화수소 함유가스에 포함된 탄화수소는 다음의 화학식 2와 같이 분해된다.However, in the first embodiment of the present invention, since the hydrocarbon-containing gas is directly blown into the combustion zone, the temperature of the combustion zone can be lowered, thereby preventing the aforementioned problem. Hydrocarbons contained in the hydrocarbon-containing gas blown into the combustion zone are decomposed as shown in the following formula (2).

Figure 112006034471841-pat00003
Figure 112006034471841-pat00003

용융가스화로로 취입된 탄화수소 함유가스는 화학식 2를 통하여 탄소와 수소로 분해된다. 이 경우, CH4 1kg 당 약 1,380 kcal의 열을 다량 흡수한다. 따라서 연소대의 온도를 3,000℃ 이하로 낮출 수 있다. 그러므로 풍구 및 내화물을 보호할 수 있고 용철의 품질을 향상시킬 수 있다.The hydrocarbon-containing gas blown into the melt gasifier is decomposed into carbon and hydrogen through the formula (2). In this case, it absorbs a large amount of heat of about 1,380 kcal per kg of CH 4 . Therefore, the temperature of a combustion zone can be reduced to 3,000 degrees C or less. Therefore, the tuyere and refractory can be protected and the quality of molten iron can be improved.

산소함유가스는 연소대를 형성하기 위하여 탄화수소 함유가스보다 빠른 속도로 취입된다. 즉, 탄화수소 함유가스의 취입 유속은 산소함유가스의 취입 유속보다 작다. 따라서 산소함유가스에 의해 환원가스를 일단 발생시킨 후, 탄화수소 함유가스에 의해 환원가스를 추가적으로 발생시킬 수 있다.Oxygen-containing gas is blown at a higher rate than hydrocarbon-containing gas to form a combustion zone. In other words, the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is smaller than the blowing flow rate of the oxygen-containing gas. Therefore, once the reducing gas is generated by the oxygen-containing gas, the reducing gas can be additionally generated by the hydrocarbon-containing gas.

탄화수소 함유가스의 취입 유속에 대한 산소함유가스의 취입 유속의 비는 1.5 내지 3.0 으로 유지한다. 이 비가 1.5 미만이면, 탄화수소 함유가스와 산소함유가스가 함께 취입되므로, 착화가 일어나 풍구(80)의 단부(6011)가 용융되어 손상될 수 있다. 반대로, 이 비가 3.0을 넘으면, 연소대의 형성에 영향을 미쳐서 연소가 불완전할 수 있다.The ratio of the blowing flow rate of the oxygen-containing gas to the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is maintained at 1.5 to 3.0. If the ratio is less than 1.5, since the hydrocarbon-containing gas and the oxygen-containing gas are blown together, ignition may occur and the end portion 6011 of the tuyere 80 may melt and be damaged. On the contrary, if this ratio exceeds 3.0, combustion may be incompletely affected by the formation of the combustion zone.

도 3은 도 2에 도시한 풍구(80)가 작동하는 상태를 개략적으로 나타낸다. 도 3에 도시한 풍구(80)의 작동 상태는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.3 schematically shows a state in which the tuyere 80 shown in FIG. 2 operates. The operating state of the tuyere 80 shown in FIG. 3 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

도 3에 도시한 바와 같이, 풍구(80)를 통하여 공급된 산소함유가스에 의해 석탄 촤베드에 연소대를 형성하여 환원가스를 발생시킨다. 또한, 풍구(80)를 통해 공급된 탄화수소 함유가스는 연소대에 직접 취입되어 환원가스를 추가로 발생시킨다.As shown in FIG. 3, a combustion zone is formed in the coal shockbed by the oxygen-containing gas supplied through the tuyere 80 to generate a reducing gas. In addition, the hydrocarbon-containing gas supplied through the tuyere 80 is directly blown into the combustion zone to further generate a reducing gas.

연소대내에서 탄화수소 함유가스가 효율적으로 개질되기 위해서는 각도(θ)와 연소초점거리(F)를 적절하게 조절해야 한다. 각도(θ)는 산소함유가스 및 탄화수소 함유가스가 취입시 이루는 각도를 의미한다. 연소초점거리(F)는 탄화수소 함유가스의 용융가스화로내 취입 위치(a)로부터 탄화수소 함유가스의 점화개시위치(b)까지의 수평 거리를 의미한다. 즉, 풍구 단부로부터 탄화수소가스의 연소가 일어나는 수평거리를 의미한다. 여기서, 수평 거리는 취입 위치(a)와 점화개시위치(b) 사이를 실제 측정한 거리가 아니라 중력 방향과 직각을 이루는 거리를 의미한다.In order to efficiently reform the hydrocarbon-containing gas in the combustion zone, the angle θ and the combustion focal length F must be properly adjusted. Angle (theta) means the angle which an oxygen containing gas and a hydrocarbon containing gas make at the time of blowing in. The combustion focal length F means the horizontal distance from the blowing position (a) of the hydrocarbon-containing gas into the molten gasifier to the ignition starting position (b) of the hydrocarbon-containing gas. That is, it means the horizontal distance from which the combustion of hydrocarbon gas occurs from the end of the tuyere. Here, the horizontal distance is not a distance measured between the blowing position (a) and the ignition start position (b), but means a distance perpendicular to the direction of gravity.

각도(θ)는 랜스(603)를 조정하여 적절하게 조절할 수 있다. 각도(θ)가 지나치게 크면, 연소초점거리(F)가 지나치게 짧아져서 풍구에 대한 열부하가 증대된다. 또한, 각도(θ)가 지나치게 작으면, 연소초점거리(F)가 지나치게 길어져서 탄화수소 함유가스의 착화가 지연된다. 각도(θ)의 크기는 풍구의 직경에 따라 변한다. 도 3에서 풍구경(Φ)은 풍구(80)에서 산소함유가스가 용융가스화로에 취입되는 경우의 관통공(601)의 직경을 의미한다.The angle θ can be appropriately adjusted by adjusting the lance 603. If the angle θ is too large, the combustion focal length F becomes too short and the heat load on the tuyere increases. If the angle θ is too small, the combustion focal length F becomes too long and the ignition of the hydrocarbon-containing gas is delayed. The magnitude of the angle θ varies with the diameter of the tuyere. In FIG. 3, the aperture diameter Φ means the diameter of the through hole 601 when the oxygen-containing gas is blown into the molten gas furnace in the aperture 80.

여기서, F/Φ는 7.0 이상이고, 14.0 이하인 것이 바람직하다. 개질 효율은 이 범위에서 최적화될 수 있다. F 및 Φ의 단위는 전부 mm이다. F/Φ가 7.0 미만이면, 풍구에 열이 가해져서 풍구가 손상될 수 있다. 또한, F/Φ가 14.0을 넘으 면, 탄화수소 함유가스가 연소대내에서 완전히 개질되지 못하고 연소대를 빠져 나간다.Here, it is preferable that F / (phi) is 7.0 or more and 14.0 or less. The reforming efficiency can be optimized in this range. The units of F and Φ are all mm. If the F / Φ is less than 7.0, the tuyere may be heated to damage the tuyere. In addition, when F / Φ exceeds 14.0, hydrocarbon-containing gas is not completely reformed in the combustion zone and exits the combustion zone.

도 4에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치에 포함된 가스취입장치(90)의 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 4에 도시한 가스취입장치(90)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 가스취입장치(90)에 포함된 풍구(80)는 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치에 포함된 풍구와 동일하므로, 동일한 도면 부호를 사용한다.4 schematically shows the structure of the gas blowing device 90 included in the apparatus for manufacturing molten iron according to the second embodiment of the present invention. The structure of the gas blowing device 90 shown in FIG. 4 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, since the tuyere 80 included in the gas blowing device 90 is the same as the tuyere included in the molten iron manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention described above, the same reference numerals are used.

도 4에 도시한 가스취입장치(90)는 증기 취입관(701)을 포함한다. 증기는 산소함유가스와 용융가스화로에 취입하기 전에 혼합된다. 증기를 산소함유가스와 혼합하여 취입함으로써 풍구(80)에 증기를 취입하기 위한 별도의 증기 취입관을 설치할 필요가 없다. 따라서 풍구(80)의 구조를 간단하게 만들 수 있다. 산소함유가스는 블로우 파이프(703)를 통하여 용융가스화로의 내부로 공급되므로, 증기와 잘 혼합된다.The gas blowing device 90 shown in FIG. 4 includes a steam blowing pipe 701. The vapor is mixed with the oxygen containing gas before blowing into the melt gasifier. By mixing the steam with the oxygen-containing gas blown there is no need to install a separate steam blowing pipe for blowing the steam in the tuyere (80). Therefore, the structure of the tuyere 80 can be made simple. The oxygen-containing gas is supplied into the molten gasifier through the blow pipe 703, so that it is well mixed with the steam.

증기는 연소대에서 탄화수소 함유가스와 직접 접촉하여 탄화수소 함유가스의 개질 반응을 촉진시킨다. 이 개질 반응을 다음의 화학식 3에 나타낸다. 여기서, CH4는 탄화수소 함유가스의 주성분이다.The steam is in direct contact with the hydrocarbon containing gas in the combustion zone to promote the reforming reaction of the hydrocarbon containing gas. This reforming reaction is shown in the following formula (3). Here, CH 4 is the main component of the hydrocarbon-containing gas.

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화학식 3에 기재한 바와 같이, 증기는 탄화수소 함유가스와 접촉하여 일산화 탄소 및 수소로 분해되면서 주변의 열을 흡수하는 흡열 반응을 일으킨다. 흡열 반응시 CH4 1mol당 228,000kJ의 열량을 소모한다. 흡열반응에 의해 연소대의 온도를 저감시킬 수 있다. 따라서 연소대가 풍구(80) 및 용융가스화로 내벽에 가하는 열부하를 경감시켜서 열화되거나 용손되는 것을 방지할 수 있다.As described in Formula 3, the vapor is in contact with the hydrocarbon-containing gas and decomposes into carbon monoxide and hydrogen, causing an endothermic reaction that absorbs ambient heat. The endothermic reaction consumes 228,000 kJ of heat per mol of CH 4 . By the endothermic reaction, the temperature of the combustion zone can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the combustion zone from being deteriorated or spoiled by reducing the heat load applied to the inner wall by the air vent 80 and the melt gasification.

전술한 증기와 탄화수소 함유가스의 접촉 현상을 화학식을 순차적으로 사용하여 좀더 상세하게 설명하면 다음의 화학식 4와 같다.The above-described contact phenomenon of the vapor and the hydrocarbon-containing gas will be described in more detail by using chemical formulas as follows.

Figure 112006034471841-pat00005
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전술한 화학식 4에 기재한 바와 같이, 증기는 탄화수소 함유가스의 개시제 역할을 한다. 즉, 증기는 탄화수소 함유가스가 가진 탄소를 일산화탄소로 전환시킨다. 탄화수소 함유가스가 증기와 반응하여 생성된 일산화탄소와 수소는 연소대에서 연소되어 이산화탄소와 물로 된다. 이산화탄소와 물은 연소대를 빠져나가 석탄 촤베드층을 통과하면서 석탄 촤와 반응하여 다시 일산화탄소와 수소로 전환된 다.As described in Formula 4 above, the vapor serves as an initiator of the hydrocarbon containing gas. That is, steam converts the carbon of the hydrocarbon-containing gas into carbon monoxide. Carbon monoxide and hydrogen produced by the reaction of hydrocarbon-containing gases with steam are burned in a combustion zone into carbon dioxide and water. Carbon dioxide and water exit the combustion zone and pass through the coal bed bed, where they react with coal to convert it back to carbon monoxide and hydrogen.

일산화탄소와 수소를 포함하는 환원가스는 용융가스화로내에서 상승하면서 환원체에 잔존하는 산소를 제거하여 환원체를 완전히 환원시킨다. 특히, 환원가스는 용융가스화로 내부의 촤 베드를 통과하면서 상승한다. 이 경우, 다량의 열을 노 하부로부터 노 상부로 전달하며 환원가스는 환원로로 보내져서 철광석의 환원율을 좀더 높일 수 있다. 따라서 예를 들면, 철광석의 환원율을 70% 내지 80% 정도로 조절할 수 있다. 특히, 증기는 일산화탄소에 비해 환원력이 뛰어난 수소를 일산화탄소의 3배 정도로 많이 발생시키므로, 철광석을 환원하는 데 유리하다. Reducing gas containing carbon monoxide and hydrogen rises in the melting gasifier to remove oxygen remaining in the reducing body to completely reduce the reducing body. In particular, the reducing gas rises while passing through the inner bed of the melt gasification furnace. In this case, a large amount of heat is transferred from the bottom of the furnace to the top of the furnace, and the reducing gas is sent to a reduction furnace to further increase the reduction rate of iron ore. Therefore, for example, the reduction rate of iron ore can be adjusted to about 70% to 80%. In particular, since steam generates about three times as much hydrogen as carbon monoxide having excellent reducing power than carbon monoxide, it is advantageous for reducing iron ore.

도 4에 도시한 바와 같이, 증기는 용융가스화로 내부로 취입되기 전에 산소함유가스와 혼합된다. 산소함유가스가 상온 상태일 수 있으므로, 물의 응축으로 인한 설비 파손을 방지하기 위하여 수분을 증기 상태로 취입해야 한다. 더욱이, 증기도 블로우 파이프(703) 또는 풍구(80)에서 응축될 수 있다. 이 경우, 물이 산소함유가스의 고속 흐름을 저하시킨다. 따라서 가스취입장치(90) 전체의 압력 손실이 발생하여 연소대에 의해 풍구(80)가 용융되어 손상될 수도 있다. 따라서 증기가 응축되지 않도록 그 설치 위치를 적절하게 조절할 필요가 있다. As shown in Fig. 4, the vapor is mixed with the oxygen-containing gas before being blown into the melt gasification furnace. Since the oxygen-containing gas may be at room temperature, moisture must be blown into the vapor state to prevent damage to the equipment due to condensation of water. Moreover, steam may also condense in the blow pipe 703 or the tuyere 80. In this case, water lowers the high velocity flow of the oxygen-containing gas. Therefore, pressure loss of the entire gas blowing device 90 may occur, and the air vent 80 may be damaged by the combustion zone. Therefore, it is necessary to adjust the installation position appropriately so that steam does not condense.

도 4에 도시한 바와 같이, 증기가 산소함유가스와 혼합시 이루는 각도(α)는 18° 내지 26°인 것이 바람직하다. 증기 취입관(701)을 블로우 파이프(703)에 설치하는 경우, 설계상 각도(α)를 18° 미만으로 하는 것은 불가능하다. 또한, 각도(α)가 26°를 넘으면, 산소함유가스의 흐름을 방해하여 증기가 응축될 수 있다. 따라서 각도(α)를 전술한 범위로 유지하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the angle α formed when the vapor is mixed with the oxygen-containing gas is preferably 18 ° to 26 °. In the case where the vapor intake pipe 701 is provided in the blow pipe 703, it is impossible to make the angle α less than 18 ° by design. In addition, when the angle α exceeds 26 °, the vapor may be condensed by interrupting the flow of the oxygen-containing gas. Therefore, it is preferable to keep the angle α in the above-described range.

도 4에서 풍구의 풍구경을 Φ, 랜스의 직경을 d, 그리고 산소함유가스의 용융가스화로내 취입 위치(c)로부터 증기와 산소함유가스의 혼합개시 위치(e)까지의 수평 거리(L)는 일정한 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 즉, L/(Φ+d)은 10.0 이상이거나 20.0 이하인 것이 바람직하다.In Fig. 4, the horizontal diameter L from the blowing position (c) in the molten gasifier of the oxygen-containing gas to Φ, the diameter of the lance, d, and the lance diameter of the lance. It is desirable to satisfy a certain relationship. That is, it is preferable that L / (Φ + d) is 10.0 or more or 20.0 or less.

L/(Φ+d)이 10.0 미만이면, 증기와 산소함유가스가 잘 혼합되지 않는다. 또한, L/(Φ+d)이 20.0을 넘으면 취입된 증기와 산소가 혼합되는 과정에서 증기가 응축된다. 따라서 전술한 범위를 만족하도록 증기 취입관(701)의 설치 위치를 조절하는 것이 필요하다.If L / (Φ + d) is less than 10.0, the vapor and the oxygen-containing gas are not mixed well. In addition, when L / (Φ + d) exceeds 20.0, the steam is condensed in the process of mixing the blown steam and oxygen. Therefore, it is necessary to adjust the installation position of the steam blown pipe 701 to satisfy the above-mentioned range.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치(300)를 나타낸다. 도 5에 도시한 용융가스화로(60)는 도 1에 도시한 용용가스화로와 동일하므로, 편의상 동일한 도면 부호를 사용하며 그 자세한 설명을 생략한다.5 shows a molten iron manufacturing apparatus 300 according to a third embodiment of the present invention. The molten gasifier 60 shown in FIG. 5 is the same as the molten gasifier shown in FIG. 1, and the same reference numerals are used for convenience and detailed description thereof will be omitted.

용철제조장치(300)는 하나 이상의 유동환원로(20), 용융가스화로(60), 환원가스 공급관(70) 및 괴성체 제조 장치(40)를 포함한다. 이외에, 괴성체 제조 장치(40)에서 제조한 괴성체를 용융가스화로(60)로 이송하기 위한 고온 균배압 장치(50)를 더 포함할 수 있다. 고온 균배압 장치(50)는 괴성체 제조 장치(40)에서 제조한 괴성체를 용융가스화로(60)로 압송한다. 괴성체 제조 장치(40)와 고온 균배압 장치(50)는 필요에 따라 생략할 수 있다.The apparatus for manufacturing molten iron 300 includes one or more flow reduction reactors 20, a melt gasifier 60, a reducing gas supply pipe 70, and a compacted material manufacturing apparatus 40. In addition, the high temperature homogenizing device 50 for transferring the compacted material manufactured by the compacted material manufacturing apparatus 40 to the melt gasifier 60 may be further included. The high temperature uniform pressure-reducing apparatus 50 presses the compacted body manufactured by the compacted body manufacturing apparatus 40 to the molten gasifier 60. The compacted material manufacturing apparatus 40 and the high temperature uniform back pressure apparatus 50 can be omitted as needed.

용철제조장치(300)는 분철광석을 사용할 수 있다. 필요에 따라 부원료를 사용할 수도 있다. 유동환원로(20)의 내부에는 유동층이 형성되어 철광석을 환원한다. 유동환원로(20)는 제1 유동환원로(201), 제2 유동환원로(203), 제3 유동환원 로(205) 및 제4 유동환원로(207)를 포함한다. 도 5에는 4개의 유동환원로(20)를 도시하였지만, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 3개의 유동환원로를 사용할 수도 있다.The apparatus for manufacturing molten iron 300 may use iron ore. Subsidiary materials may be used as needed. A fluidized bed is formed inside the fluid reduction path 20 to reduce iron ore. The flow reduction path 20 includes a first flow reduction path 201, a second flow reduction path 203, a third flow reduction path 205, and a fourth flow reduction path 207. Although four flow reduction paths 20 are shown in FIG. 5, these are merely to illustrate the present invention and the present invention is not limited thereto. Therefore, three flow reduction reactors may be used.

제1 유동환원로(201)는 제2 유동환원로(203)에서 배출되는 환원가스로 철광석을 예열한다. 제2 유동환원로(203) 및 제3 유동환원로(205)는 예열한 철광석을 예비 환원한다. 그리고 제4 유동환원로(207)은 예비 환원한 철광석을 최종 환원하여 환원체로 변환한다.The first flow reduction path 201 preheats the iron ore with reducing gas discharged from the second flow reduction path 203. The second flow reduction path 203 and the third flow reduction path 205 preliminarily reduce the preheated iron ore. The fourth flow reduction reactor 207 finally converts the preliminarily reduced iron ore into a reducing body.

철광석은 유동환원로(20)를 통과하면서 환원 및 가열된다. 이를 위하여 용융가스화로(60)에 생성된 환원가스가 환원가스 공급관(70)을 통하여 유동환원로(20)에 공급된다. 환원된 철광석은 괴성체 제조 장치(40)를 통하여 괴성체로 제조된다.Iron ore is reduced and heated while passing through the fluid reduction path (20). To this end, the reducing gas generated in the melt gasifier 60 is supplied to the flow reduction path 20 through the reducing gas supply pipe (70). The reduced iron ore is made of compacted material through the compacted material manufacturing apparatus 40.

괴성체 제조 장치(40)는, 장입 호퍼(401), 한 쌍의 롤(403), 파쇄기(405) 및 저장조(407)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 다른 장치를 더 포함할 수 있다. 장입 호퍼(401)는 유동환원로(20)를 거치면서 환원된 철광석을 저장한다. 철광석은 장입 호퍼(401)로부터 한 쌍의 롤(403)로 장입되면서 스트립 형태로 압착 성형된다. 이와 같이 압착 성형된 철광석은 파쇄기(405)에서 파쇄되어 저장조(407)에 괴성체로 저장된다.The compacted material manufacturing apparatus 40 includes the charging hopper 401, a pair of roll 403, the crusher 405, and the storage tank 407. In addition, other devices may be further included as necessary. The charging hopper 401 stores the reduced iron ore while flowing through the flow reduction path 20. Iron ore is press-molded in the form of a strip while being charged from the charging hopper 401 into a pair of rolls 403. The iron ore press-molded in this manner is crushed in the crusher 405 and stored as a compact in the storage tank 407.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 본 발명의 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. Such experimental examples of the present invention are merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실험예에서는 도 5에 도시한 용철제조장치를 사용하여 용철을 제조하였다. 용철제조장치의 측벽에 26개의 풍구를 설치하였고, 풍구의 직경은 23mm 이었다. 용철 생산량은 2500 t-p/d이었고, 송풍 산소량은 36,000 m3/hr 이었다. 용융가스화로의 연소대 온도는 액화천연가스 취입전에 3,850℃ 이었다. 용융가스화로에 25~50 kg/thm의 액화천연가스를 취입하여 용철을 제조하였다.In the experimental example of the present invention, molten iron was manufactured using the molten iron manufacturing apparatus shown in FIG. 5. 26 vents were installed on the side wall of the molten iron manufacturing apparatus, and the diameter of the vents was 23 mm. The molten iron was 2500 tp / d and the blowing oxygen was 36,000 m 3 / hr. The combustion zone temperature in the melt gasifier was 3,850 ° C. before the liquefied natural gas blowing. Molten gas was blown into a molten gas furnace to prepare molten iron.

종래 기술의 비교예의 실험 조건은 액화천연가스의 취입을 제외하고는 전술한 본 발명의 실험예의 실험 조건와 동일하다.The experimental conditions of the comparative example of the prior art are the same as the experimental conditions of the experimental example of the present invention described above except for blowing of liquefied natural gas.

이외의 상세한 용철제조방법은 본 발명아 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다. 실험예와 비교예에 따른 실험 결과를 설명하면 다음과 같다. Other detailed manufacturing method for molten iron can be easily understood by those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted. The experimental results according to the experimental example and the comparative example are as follows.

용철생산량 및 환원제비Molten iron production and reducing agent

도 6에 도시한 바와 같이, 실험예의 경우 1일간 용철 생산량이 2250톤이었던 데 비해, 비교예의 경우 1일간 용철 생산량은 2100톤이었다. 따라서 실험예의 경우 비교예에 비해 용철 생산량이 150톤 증대되는 결과를 얻었다. 즉, 실험예에서는 LNG 취입에 의해 용융가스화로의 수소 발생량을 증가시킴으로써 일정한 환원율을 가지는 환원철의 생산량이 증가하였다.As shown in FIG. 6, in the experimental example, the daily production of molten iron was 2250 tons, whereas in the comparative example, the daily production of molten iron was 2100 tons. Therefore, in the case of the experimental example, the molten iron production was increased by 150 tons compared with the comparative example. That is, in the experimental example, the production of reduced iron having a constant reduction rate increased by increasing the amount of hydrogen generated in the melt gasification furnace by blowing the LNG.

한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 실험예의 경우 환원제는 용철 1톤을 생산하기 위하여 790kg이 소요되었다. 반면에, 비교예의 경우 환원제는 용철 1톤을 생산하기 위하여 850kg이 소요되었다. 따라서 실험예는 비교예에 비해 환원제를 60kg 적게 사용할 수 있었다. 이는 용철 생산량이 증가하면서 용융가스화로의 노체를 통해 손실되는 방열량이 감소한 것에 기인한다.On the other hand, as shown in Figure 7, in the case of the experimental example it took 790kg to produce 1 ton of molten iron. On the other hand, in the comparative example, the reducing agent required 850 kg to produce 1 ton of molten iron. Therefore, the experimental example was able to use 60kg less reducing agent than the comparative example. This is due to the decrease in the amount of heat dissipated through the furnace body into the molten gasifier as the production of molten iron increases.

도 8은 전술한 용철 생산량과 환원제비를 같이 나타낸 그래프이다. 도 8에서 실험예는 ■으로, 비교예는 ●으로 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 실험예는 주로 도 8의 우측 하단에 위치한다. 따라서 환원제비는 낮으면서 용철 생산량은 많은 것을 알 수 있다. 반면에, 비교예는 주로 도 8의 좌측 상단에 위치한다. 따라서 환원제비는 높으면서 용철 생산량은 적은 것을 알 수 있다. 따라서 실험예는 비교예에 비해 제조 비용을 최소화하면서 용철을 제조할 수 있다.8 is a graph showing the above-described molten iron production amount and reducing agent ratio together. In FIG. 8, the experimental example is indicated by ■, and the comparative example is indicated by ●. As shown in FIG. 8, the experimental example is mainly located at the lower right of FIG. 8. Therefore, it can be seen that the amount of molten iron is high while the reducing agent ratio is low. On the other hand, the comparative example is mainly located in the upper left of FIG. Therefore, it can be seen that while the reducing agent ratio is high, the molten iron production is small. Therefore, the experimental example can produce molten iron while minimizing the manufacturing cost compared to the comparative example.

도 9 및 도 10은 각각 실험예와 비교예에 있어서 용철 온도와 연소대 온도를 나타낸다. 도 9에 도시한 바와 같이, 실험예의 경우 용철 온도는 1495℃인데 비해 비교예의 경우 용철 온도는 1515℃이었다. 따라서 실험예의 경우 비교예에 비해 용철 온도가 20℃ 정도 낮아지는 것을 알 수 있었다.9 and 10 show the molten iron temperature and the combustion zone temperature in the experimental and comparative examples, respectively. As shown in FIG. 9, in the experimental example, the molten iron temperature was 1495 ° C., whereas in the comparative example, the molten iron temperature was 1515 ° C. Therefore, in the case of the experimental example, it was found that the molten iron temperature is about 20 ℃ lower than the comparative example.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 실험예의 경우 연소대 온도는 3850℃인데 비해 비교예의 경우 연소대 온도는 3570℃로 크게 낮았다. 따라서 실험예는 비교예에 비해 연소대 온도가 280℃ 낮았다. 이와 같이 연소대 온도가 낮아지면, 풍구가 덜 파손된다. 즉, 연소대 온도가 낮아지면서 풍구 선단부의 열부하가 감소된다. 따라서 풍구가 용융되어 파손되는 현상이 없어지므로, LNG 취입시 용융가스화로 조업이 안정된다. 또한, 연소대 온도가 낮아지면 용철 내의 실리콘 함량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이를 도 11을 참조하여 이하에서 좀더 상세하게 설명한다.In addition, as shown in FIG. 10, the temperature range of the combustion zone was 3850 ° C in the experimental example, while the temperature of the combustion zone was significantly low at 3570 ° C in the comparative example. Therefore, the experimental example was 280 ℃ lower combustion zone temperature than the comparative example. As such, when the combustion zone temperature is lowered, the air vents are less damaged. That is, as the combustion zone temperature is lowered, the heat load at the tip of the tuyere is reduced. Therefore, the phenomenon that the tuyere melted and broken is eliminated, so that the operation is stabilized by melt gasification during LNG injection. In addition, it can be seen that the silicon content in molten iron decreases as the temperature of the combustion zone decreases. This will be described in more detail below with reference to FIG. 11.

도 11에 도시한 바와 같이, 실험예의 경우 용철 중 [Si]는 0.9% 정도로 적었다. 반면에, 인용예의 경우 용철 중 [Si]는 1.3% 정도로 실험예에 비해 0.4% 많았다. 실험예와 같이 LNG를 취입하면 용철 온도와 연소대 온도가 낮아지면서 안정된다. (도 9 및 도 10 참조) 연소대 온도가 낮아지면, 촤내의 애쉬(ash) 성분 중에서 실리카(SiO2) 가 SiO 가스로 전환되는 속도 및 양이 감소한다. 따라서 하기의 화학식 5에 나타낸 바와 같이, SiO 가스가 용철에 가규 작용을 덜 일으키게 된다.As shown in FIG. 11, in the experimental example, [Si] in molten iron was as low as 0.9%. On the other hand, in the cited example, [Si] of molten iron was 0.4% more than the experimental example as about 1.3%. Injecting LNG as in Experimental Example stabilizes the molten iron temperature and the combustion zone temperature. (See FIG. 9 and FIG. 10) When the combustion zone temperature is lowered, the rate and amount of conversion of silica (SiO 2 ) to SiO gas among the ash components in the furnace decreases. Therefore, as shown in the following formula (5), SiO gas is less likely to act on the molten iron.

Figure 112006034471841-pat00006
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용철 중 실리콘의 함량이 높으면 용철의 품질이 저하되므로, 제강 공정에서 용철 중의 실리콘을 제거해야 한다. 따라서 용철제조비용이 증가한다. 그러므로실험예와 같이 LNG를 취입함으로써 용철의 품질을 향상시켜 용철제조비용을 절감할 수 있다.If the content of silicon in the molten iron is high quality of molten iron, silicon in the molten iron should be removed in the steelmaking process. Therefore, the cost of manufacturing molten iron increases. Therefore, by injecting LNG as in Experimental Example, the quality of molten iron can be improved, thereby reducing the cost of manufacturing molten iron.

본 발명에 따른 용철제조방법에서는 탄화수소 함유가스를 취입하므로, 환원력이 높은 환원가스를 생산할 수 있다. 따라서 철광석의 환원율을 향상시킬 수 있으므로 용철 제조 비용을 크게 절감할 수 있다.In the method for manufacturing molten iron according to the present invention, since the hydrocarbon-containing gas is blown, it is possible to produce a reducing gas having a high reducing power. Therefore, it is possible to significantly improve the reduction rate of iron ore can significantly reduce the molten iron manufacturing cost.

탄화수소 함유가스의 분해열을 이용하여 용융가스화로 하부의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 탄화수소 함유가스가 분해되면서 많은 양의 가스가 방출되어 용융가스화로 하부의 열을 석탄충전층의 상부 공간으로 효율 적으로 전달할 수 있다.By using the heat of decomposition of the hydrocarbon-containing gas, it is possible to prevent excessive rise in temperature at the bottom by melt gasification. In addition, as the hydrocarbon-containing gas is decomposed, a large amount of gas is released, thereby efficiently transferring heat from the lower part to the upper space of the coal filling layer by melting gasification.

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.Although the present invention has been described above, it will be readily understood by those skilled in the art that various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the claims set out below.

Claims (24)

철광석을 환원로에서 환원하여 환원체로 변환하는 단계,Converting the iron ore into a reducing body by reducing it in a reduction furnace, 상기 환원로와 연결된 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 석탄충전층을 형성하는 단계,Charging a bulk carbonaceous material into a molten gasifier connected to the reduction furnace to form a coal filling layer; 산소함유가스를 상기 석탄충전층에 취입하여 연소대를 형성하는 단계,Blowing an oxygen-containing gas into the coal packed bed to form a combustion zone, 상기 괴상 탄재를 상기 연소대에서 연소시켜 환원가스를 발생시키는 단계,Burning the mass carbon material in the combustion zone to generate a reducing gas; 상기 연소대 형성 후 탄화수소 함유가스를 상기 연소대에 직접 취입하여 환원가스를 추가로 발생시키는 단계, 및Generating a reducing gas by directly injecting a hydrocarbon-containing gas directly into the combustion zone after the combustion zone is formed; and 상기 환원체를 상기 용융가스화로에 장입하여 상기 환원가스와 접촉시켜 용융하는 단계Charging the reducing body into the melting gasifier and contacting the reducing gas to melt 를 포함하는 용철제조방법.Iron manufacturing method comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 상기 탄화수소 함유가스의 취입 유속은 상기 산소함유가스의 취입 유속보다 작은 용철제조방법.In the step of generating the reducing gas further, the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is less than the blowing flow rate of the oxygen-containing gas manufacturing method. 제2항에서,In claim 2, 상기 탄화수소 함유가스의 취입 유속에 대한 상기 산소함유가스의 취입 유속의 비는 1.5 내지 3.0인 용철제조방법.And a ratio of the blowing flow rate of the oxygen-containing gas to the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is 1.5 to 3.0. 제1항에서,In claim 1, 상기 환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 상기 탄화수소 함유가스는 상기 산소함유가스와 이격된 상태로 상기 용융가스화로 내부로 취입되는 용철제조방법.In the step of generating the reducing gas further, the hydrocarbon-containing gas is blown into the molten gas furnace in a state spaced apart from the oxygen-containing gas. 제4항에서,In claim 4, 상기 산소함유가스는 상기 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 상기 용융가스화로 내부로 취입되고, 상기 산소함유가스가 취입되는 상기 풍구의 풍구경(Φ)과, 상기 탄화수소 함유가스의 상기 용융가스화로내 취입 위치로부터 상기 탄화수소 함유가스의 점화개시위치까지의 수평 거리(F)는 하기의 식을 만족하는 용철제조방법.The oxygen-containing gas is blown into the molten gasifier through a tuyere provided in the molten gasifier, and the air passage diameter Φ of the tuyere through which the oxygen-containing gas is blown, and into the molten gasifier of the hydrocarbon-containing gas. The horizontal distance (F) from the blowing position to the ignition start position of the hydrocarbon-containing gas satisfies the following formula. 7.0 ≤ F/Φ ≤ 14.07.0 ≤ F / Φ ≤ 14.0 제1항에서,In claim 1, 상기 환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 상기 탄화수소 함유가스는 상기 용융가스화로에 설치한 랜스를 통하여 상기 연소대에 취입되고, 상기 랜스 출구에서의 상기 탄화수소 함유가스의 유속은 상기 랜스 입구에서의 상기 탄화수소 함유가스의 유속보다 큰 용철제조방법.In the step of further generating the reducing gas, the hydrocarbon-containing gas is blown into the combustion zone through a lance installed in the melt gasifier, and the flow rate of the hydrocarbon-containing gas at the lance outlet is at the inlet of the lance. A molten iron manufacturing method which is larger than the flow velocity of the said hydrocarbon containing gas. 제1항에서,In claim 1, 상기 연소대를 형성하는 단계에서, 상기 산소함유가스에 증기를 혼합하여 공급하는 용철제조방법.In the forming of the combustion zone, the molten iron manufacturing method for supplying a mixture of steam to the oxygen-containing gas. 제7항에서,In claim 7, 상기 증기는 상기 산소함유가스와 함께 상기 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 상기 용융가스화로 내부로 취입되고, 상기 증기와 상기 산소함유가스가 혼합개시위치에서 이루는 각은 18° 내지 26°인 용철제조방법.The steam is blown into the molten gasifier through the air vent installed in the molten gasifier together with the oxygen-containing gas, and the angle between the steam and the oxygen-containing gas at the starting point of mixing is 18 ° to 26 °. Way. 제7항에서,In claim 7, 상기 증기는 상기 용융가스화로에 취입되기 전에 상기 산소함유가스와 혼합되고, 상기 산소함유가스가 취입되는 상기 풍구의 풍구경(Φ), 상기 산소함유가스와 이격된 상태로 상기 탄화수소 함유가스를 취입하는 랜스의 직경(d), 및 상기 산소함유가스의 상기 용융가스화로내 취입 위치로부터 상기 증기와 상기 산소함유가스의 혼합개시 위치까지의 수평 거리(L)는 하기의 식을 만족하는 용철제조방법.The vapor is mixed with the oxygen-containing gas before being blown into the molten gasifier, and blows the hydrocarbon-containing gas in a state spaced apart from the wind aperture diameter Φ of the tuyere through which the oxygen-containing gas is blown and the oxygen-containing gas. The diameter (d) of the lance and the horizontal distance (L) from the position where the oxygen-containing gas is blown into the molten gasifier from the mixing start position of the steam and the oxygen-containing gas satisfy the following equation. . 10.0 ≤ L/(Φ+d) ≤ 20.010.0 ≤ L / (Φ + d) ≤ 20.0 제1항에서,In claim 1, 상기 환원가스를 추가로 발생시키는 단계에서, 상기 탄화수소 함유가스는 액화천연가스(liquid natural gas, LNG), 액화석유가스(liquid petroleum gas, LPG), 고로가스(blast furnace gas, BFG) 및 코크스오븐가스(cokes oven gas, COG)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스를 포함하는 용철제조방법.In the further generation of the reducing gas, the hydrocarbon-containing gas is liquid natural gas (Liquid Natural Gas, LNG), liquefied petroleum gas (LPG), blast furnace gas (BFG) and coke oven A method of manufacturing molten iron comprising at least one gas selected from the group consisting of coke oven gas (COG). 제1항에서,In claim 1, 상기 용융가스화로에서 발생한 환원가스를 상기 환원로에 공급하는 단계를 더 포함하는 용철제조방법.The molten iron manufacturing method further comprises the step of supplying the reducing gas generated in the gasifier to the reduction furnace. 철광석을 환원하여 환원체로 변환하는 환원로, 및A reduction furnace for reducing iron ore to a reducing body, and 상기 환원로와 연결되어 상기 환원체가 장입되고, 괴상 탄재가 내부로 장입되어 석탄충전층을 형성하고 용철을 제조하는 용융가스화로The reducing gas is connected to the reduction furnace, the reducing body is charged, and the bulk carbon material is charged therein to form a coal-filled layer to produce molten iron. 를 포함하고, Including, 산소함유가스가 상기 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성하여 환원가스를 발생시키고, 상기 연소대 형성 후 탄화수소 함유가스를 상기 연소대에 직접 취입하여 환원가스를 추가로 발생시키며, 상기 환원가스를 상기 환원체와 접촉시켜 상기 용철을 제조하는 용철제조장치.Oxygen-containing gas is blown into the coal-filled bed to form a combustion zone to generate a reducing gas.After formation of the combustion zone, a hydrocarbon-containing gas is directly blown into the combustion zone to further generate a reducing gas. A molten iron manufacturing apparatus for producing the molten iron in contact with the reducing body. 제12항에서.In claim 12. 상기 탄화수소 함유가스의 취입 유속은 상기 산소함유가스의 취입 유속보다 작은 용철제조장치.And a blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is smaller than a blowing flow rate of the oxygen-containing gas. 제13항에서,The method of claim 13, 상기 탄화수소 함유가스의 취입 유속에 대한 상기 산소함유가스의 취입 유속의 비는 1.5 내지 3.0인 용철제조장치.And a ratio of the blowing flow rate of the oxygen-containing gas to the blowing flow rate of the hydrocarbon-containing gas is 1.5 to 3.0. 제12항에서,In claim 12, 상기 용융가스화로는 그 측면에 설치된 풍구를 더 포함하고, 상기 풍구는 상기 산소함유가스를 상기 용융가스화로에 취입하는 관통공과, 상기 관통공과 이격되어 상기 탄화수소 함유가스를 상기 용융가스화로에 취입하는 랜스를 포함하는 용철제조장치.The molten gasifier further comprises a tuyere provided on its side, the tuyere is a through hole for blowing the oxygen-containing gas into the molten gasifier, and the hydrocarbon-containing gas is blown away from the through-hole to the molten gasifier A molten iron manufacturing apparatus comprising a lance. 제15항에서,16. The method of claim 15, 상기 탄화수소 함유가스가 빠져나가는 상기 랜스 출구의 내경은 상기 탄화수소 함유가스가 유입되는 상기 랜스 입구의 내경보다 작은 용철제조장치.And an inner diameter of the lance outlet through which the hydrocarbon-containing gas flows out is smaller than an inner diameter of the lance inlet through which the hydrocarbon-containing gas flows. 제16항에서,The method of claim 16, 상기 랜스의 내경은 상기 랜스 출구 부근에서 상기 탄화수소 함유가스가 흐르는 방향을 따라 점차 좁아지다가 다시 상기 랜스의 출구측으로 갈수록 동일하게 유지되는 용철제조장치.The inner diameter of the lance is gradually narrowed along the flow direction of the hydrocarbon-containing gas in the vicinity of the lance exit and maintained again the same toward the outlet side of the lance. 제16항에서,The method of claim 16, 상기 풍구에서 상기 산소함유가스가 상기 용융가스화로에 취입되는 풍구경(Φ)과 상기 탄화수소 함유가스의 상기 용융가스화로내 취입 위치로부터 상기 탄화수소 함유가스의 점화개시위치까지의 수평 거리(F)는 하기의 식을 만족하는 용철제조장치.In the tuyere, the wind aperture diameter Φ in which the oxygen-containing gas is blown into the molten gasifier and the horizontal distance F from the injection position in the molten gasifier of the hydrocarbon-containing gas to the ignition start position of the hydrocarbon-containing gas are A molten iron manufacturing apparatus satisfying the following formula. 7.0 ≤ F/Φ ≤ 14.07.0 ≤ F / Φ ≤ 14.0 제16항에서,The method of claim 16, 상기 풍구는 증기를 취입하기 위한 증기 취입관과 연결된 용철제조장치.The tuyere is molten iron manufacturing apparatus connected with the steam blowing pipe for blowing steam. 제19항에서,The method of claim 19, 상기 증기는 상기 용융가스화로내에 취입되기 전에 상기 산소함유가스와 혼합되고, 상기 증기가 상기 산소함유가스와 혼합시 이루는 각도는 18° 내지 26°인 용철제조장치.And the steam is mixed with the oxygen-containing gas before being blown into the molten gasifier, and the angle at which the steam is mixed with the oxygen-containing gas is 18 ° to 26 °. 제19항에서,The method of claim 19, 상기 증기는 상기 용융가스화로에 취입되기 전에 상기 산소함유가스와 혼합되고, 상기 산소함유가스가 취입되는 상기 풍구의 풍구경(Φ), 상기 랜스의 직경(d), 및 상기 산소함유가스의 상기 용융가스화로내 취입 위치로부터 상기 증기와 상기 산소함유가스의 혼합개시 위치까지의 수평 거리(L)는 하기의 식을 만족하는 용철제조장치.The vapor is mixed with the oxygen-containing gas before being blown into the molten gasifier, and the wind diameter (Φ) of the tuyere through which the oxygen-containing gas is blown, the diameter (d) of the lance, and the oxygen-containing gas. And a horizontal distance (L) from the injection position in the melt gasifier to the start position of mixing the vapor and the oxygen-containing gas satisfies the following equation. 10.0 ≤ L/(Φ+d) ≤ 20.010.0 ≤ L / (Φ + d) ≤ 20.0 제12항에서, In claim 12, 상기 용융환원로에서 발생한 환원가스를 상기 환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 더 포함하는 용철제조장치.The molten iron manufacturing apparatus further comprises a reducing gas supply pipe for supplying the reducing gas generated in the melt reduction furnace to the reduction furnace. 제12항에서, In claim 12, 상기 환원로는 유동층형 환원로인 용철제조장치.The reduction furnace is a molten iron manufacturing apparatus is a fluidized bed reduction furnace. 제11항에서,In claim 11, 상기 환원로는 충전층형 환원로인 용철제조장치.The reduction furnace is a molten iron manufacturing apparatus is a packed-bed reduction furnace.
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