KR101235252B1 - 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 환원로로 통과시키면서 환원체로 변환하는 단계, 환원로와 연결된 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 석탄충전층을 형성하는 단계, 환원체를 환원로와 연결된 용융가스화로에 장입하고 석탄충전층의 하부에 산소, 증기 및 탄화수소 함유가스를 함께 취입하여 용철을 제조하는 단계, 그리고 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 환원로에 공급하는 단계를 포함한다. 용철을 제조하는 단계에서, 증기가 산소 및 탄화수소 함유가스간의 접촉을 방지하면서 취입된다.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. The method for manufacturing molten iron according to the present invention comprises the steps of converting iron ore into a reducing body while passing it through a reducing furnace, inserting a bulk coal material into a molten gasifier connected to the reducing furnace to form a coal-filled layer, and connecting the reducing body to the reducing furnace. Charging molten gasifier and blowing oxygen, steam, and hydrocarbon-containing gas together at the bottom of the coal packed bed to produce molten iron; and supplying reducing gas discharged from the molten gasifier to the reduction furnace. In the step of producing molten iron, steam is blown while preventing contact between oxygen and a hydrocarbon-containing gas.
탄화수소 함유가스, 취입, 용융가스화로, 증기 Hydrocarbon-containing gas, blown, melt gasification furnace, steam
Description
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 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 탄화수소 함유가스의 취입 상태를 나타내는 개념도이다.3 is a conceptual diagram showing a blowing state of a hydrocarbon-containing gas.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치에 구비된 가스취입장치의 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view of the gas blowing device provided in the molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 탄화수소 함유가스 취입에 의한 용철제조방법 및 이를 이용한 용철제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융가스화로에 탄화수소 함유가스를 취입하여 환원철을 용융하는 데 필요한 열원을 확보하면서 양질의 환원가스를 발생시키기 위한 용철제조방법 및 이를 이용한 용철제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing molten iron by blowing a hydrocarbon-containing gas, and a molten iron manufacturing apparatus using the same, and more particularly, by injecting a hydrocarbon-containing gas into a molten gas furnace to obtain a heat source necessary for melting the reduced iron, 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 생산되고 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 the blast furnace method 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 유동환원로로 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 fluid reduction reactor 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 철광석이 용융가스화로에 장입되어야 한다. 이를 위해서는 양질의 환원가스를 유동환원로에 공급하여 철광석의 환원율을 최대한 높여 주어 야 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, iron ore with high reduction rate should be charged to the melt gasifier in order to minimize the amount of coal. To this end, high-quality reducing gas should be supplied to the flow reduction reactor to increase the reduction rate of iron ore as much as possible.
환원가스에 함유된 수소(H2) 및 일산화탄소(CO)를 이용하여 철광석을 환원시킬 수 있다. 따라서 환원가스가 생성되는 용융가스화로에서 다량의 수소 및 일산화탄소가 발생되어야 한다.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.
용융가스화로에는 괴탄 및 성형탄이 장입되어 석탄충전층을 형성하며 이로부터 환원가스가 발생된다. 괴탄 및 성형탄에는 탄소(C) 및 수분(H2O)의 형태로 탄소와 수소가 존재한다. 따라서 괴탄 및 성형탄에 함유된 이들 성분들이 완전히 환원가스화되기 위해서는 용융가스화로 내부의 거동을 적절히 제어해야 한다. 그러나 다양한 변수들로 인하여 용융가스화로 내부의 거동을 적절하게 제어하기가 상당히 어렵다. 예를 들면, 괴탄 및 성형탄에 함유된 탄소 성분 중 일부는 이산화탄소(CO2) 등으로 산화되어 철광석의 환원에 전혀 기여할 수 없는 문제점이 있다.In the melt gasifier, lump coal and coal briquettes are charged to form a coal-filled layer, from which a reducing gas is generated. In the coal and coal briquettes, carbon and hydrogen are present in the form of carbon (C) and moisture (H 2 O). Therefore, in order to completely gasify these components contained in the lump coal and coal briquettes, it is necessary to properly control the internal behavior of the melt gasification furnace. However, due to various variables, it is very difficult to properly control the internal behavior of the melt gasification. For example, some of the carbon components contained in the lump coal and the coal briquettes are oxidized to carbon dioxide (CO 2 ) and the like, and thus there is a problem in that it cannot contribute to the reduction of iron ore at all.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄화수소 함유가스를 취입하여 환원가스의 양을 증대시키면서 환원가스의 품질을 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 of the reducing gas 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 환원로로 통과시키면서 환원체로 변환하는 단계, 환원로와 연결된 용융가스화로에 괴상 탄재를 장입하여 석탄충전층을 형성하는 단계, 환원체를 환원로와 연결된 용융가스화로에 장입하고 석탄충전층의 하부에 산소, 증기 및 탄화수소 함유가스를 함께 취입하여 용철을 제조하는 단계, 그리고 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 환원로에 공급하는 단계를 포함한다. 용철을 제조하는 단계에서, 증기가 산소 및 탄화수소 함유가스간의 접촉을 방지하면서 취입된다.The method for manufacturing molten iron according to the present invention comprises the steps of converting iron ore into a reducing body while passing it through a reducing furnace, inserting a bulk coal material into a molten gasifier connected to the reducing furnace to form a coal-filled layer, and connecting the reducing body to the reducing furnace. Charging molten gasifier and blowing oxygen, steam, and hydrocarbon-containing gas together at the bottom of the coal packed bed to produce molten iron; and supplying reducing gas discharged from the molten gasifier to the reduction furnace. In the step of producing molten iron, steam is blown while preventing contact between oxygen and a hydrocarbon-containing gas.
용철을 제조하는 단계에서, 산소의 양은 탄화수소 함유가스의 양의 2배 이상인 것이 바람직하다.In the step of producing molten iron, the amount of oxygen is preferably at least two times the amount of the hydrocarbon-containing gas.
철광석을 환원체로 변환하는 단계에서, 환원로는 유동층형 환원로일 수 있다.In the step of converting the iron ore into a reducing body, the reduction furnace may be a fluidized bed reduction furnace.
철광석을 환원체로 변환하는 단계에서, 환원로는 충전층형 환원로일 수 있다.In the step of converting the iron ore into a reducing body, the reducing furnace may be a packed-bed reduction furnace.
용철을 제조하는 단계에서, 증기가 탄화수소 함유가스와 반응하여 환원가스를 생성하는 것이 바람직하다.In the step of producing molten iron, it is preferable that the steam reacts with the hydrocarbon-containing gas to generate a reducing gas.
본 발명에 따른 용철제조장치는, 철광석을 환원하여 환원체로 변환하는 환원로, 괴상 탄재가 내부로 장입되어 석탄충전층을 형성하고 석탄충전층의 하부에 산소, 증기 및 탄화수소 함유가스를 함께 취입하기 위한 풍구를 포함하며 환원로와 연결되어 환원체를 장입해 용철을 제조하는 용융가스화로, 그리고 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 유동환원로에 공급하는 환원가스 공급관을 포함한다. 증기가 산소 및 탄화수소 함유가스간의 접촉을 방지하면서 취입된다.In the apparatus for manufacturing molten iron according to the present invention, a reduction furnace for reducing iron ore and converting it into a reducing body, the bulk coal is charged therein to form a coal filling layer and injecting oxygen, steam and hydrocarbon-containing gas together at the bottom of the coal filling layer. A melt gasification furnace is connected to a reduction furnace and connected with a reduction furnace to produce a molten iron, and a reducing gas supply pipe for supplying the reducing gas discharged from the melting gasification furnace to the flow reduction reactor. Steam is blown while preventing contact between oxygen and hydrocarbon containing gas.
풍구에는 관통공이 형성되고, 관통공에 이중관이 삽입되는 것이 바람직하다.It is preferable that a through hole is formed in the tuyere, and a double tube is inserted into the through hole.
이중관은 내측관 및 이를 둘러싸는 외측관을 구비하고, 내측관과 외측관의 사이로 증기를 취입할 수 있다.The double tube includes an inner tube and an outer tube surrounding the inner tube, and may blow steam between the inner tube and the outer tube.
내측관을 통하여 탄화수소 함유가스를 취입할 수 있다.Hydrocarbon-containing gas can be blown in through the inner tube.
이중관 외부의 관통공을 통하여 산소를 취입할 수 있다.Oxygen can be blown through the through hole outside the double tube.
용융가스화로측의 풍구의 단부와 이중관의 단부가 동일선상에 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable that the end of the tuyere on the melt gasifier side and the end of the double pipe are located on the same line.
산소의 양은 탄화수소 함유가스의 양의 2배인 이상인 것이 바람직하다.The amount of oxygen is preferably at least two times the amount of the hydrocarbon-containing gas.
환원로는 유동층형 환원로일 수 있다.The reduction furnace may be a fluidized bed reduction furnace.
환원로는 충전층형 환원로일 수 있다.The reduction furnace may be a packed bed reduction furnace.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 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 4. These embodiments are only for illustrating the present invention, and the present 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
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, 용융가스화로(60)로부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 충전층을 형성한다. 철광석은 충전층을 통과하면서 환원체로 변환된다.The molten
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(601)를 설치하여 탄화수소 함유가스(A), 증기(B) 및 산소(C)를 함께 취입한다. 탄화수소 함유가스(A)는 탄화수소를 함유하는 모든 가스를 의미하며, LNG(liquid natural gas, 액화천연가스)를 그 예로 들 수 있다. 탄화수소 함유가스(A), 증기(B) 및 산소(C)는 석탄충전층의 하부로 취입되어 석탄충전층을 연소시키므로, 환원가스 발생에 유리하다. 또한, 탄화수소 함유가스(A), 증기(B) 및 산소(C)가 함께 취입되므로, 이들간의 상호 반응에 의해 환원가스의 양을 증가시키면서 풍구를 냉각시킬 수 있다.The bulk carbonaceous material is charged from the upper portion of the
환원로(30)에서 환원된 환원체는 용융가스화로(60) 상부를 통해 장입되어 석탄충전층을 통과하면서 용융된다. 이러한 방법으로 용철을 제조할 수 있다. 용융가스화로(60)의 하부에는 출탕구가 설치되어 용철 및 슬래그를 외부로 배출한다.The reduced body reduced in the
용융가스화로(60) 내부에 형성된 석탄충전층으로부터 수소 및 일산화탄소를 함유하는 환원가스가 생성된다. 용융가스화로(60)의 상부는 돔형으로 형성되어 있으므로, 환원가스 생성에 유리하다. 용융가스화로(60)에서 배출된 환원가스는 환 원가스 공급관(70)을 통하여 환원로(30)에 공급된다. 따라서 철광석을 환원가스로 환원 및 소성할 수 있다.A reducing gas containing hydrogen and carbon monoxide is generated from the coal-filled layer formed inside the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치(200)를 나타낸다. 도 2에 도시한 용융가스화로(60)는 도 1에 도시한 용용가스화로와 동일하므로, 동일한 도면 부호를 사용하며 그 자세한 설명을 생략한다. 2 shows a molten
용철제조장치(200)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
용철제조장치(200)는 분철광석을 사용할 수 있는 이점이 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 유동환원로(205) 및 제4 유동환원로(207)를 포함한다. 도 1에는 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 molten
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 환원하 여 환원체로 변환한다.The first flow reduction path 201 preheats the iron ore with reducing gas discharged from the second
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
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
도 3은 풍구(601)로부터 탄화수소 함유가스(A), 증기(B) 및 산소(C)가 취입되는 상태를 개략적으로 나타낸다. 3 schematically shows a state in which hydrocarbon-containing gas (A), steam (B) and oxygen (C) are blown from the
풍구(601)에 형성된 관통공(6015)에는 이중관(603)이 삽입된다. 이중관(603)은 랜스(lance) 등을 그 예로 들 수 있다. 이중관(603)은 내측관(6031) 및 이를 둘러싸는 외측관(6033)을 포함한다. 따라서 이중관(603)의 관통공(6015), 내측관(6031)과 외측관(6033)의 사이, 그리고 내측관(6031) 내부를 포함하는 3개의 공간이 형성된다. 따라서 3개의 공간으로 서로 다른 가스를 공급하여 용융가스화로(60) 내부로 취입할 수 있다.The
본 발명에서는 탄화수소 함유가스(A), 증기(B) 및 산소(C)를 함께 취입한다. 탄화수소 함유가스(A)를 취입함으로써 환원가스의 양을 증가시켜서 철광석의 환원율을 향상시킬 수 있다. 따라서 용융가스화로(60)에 장입되는 괴상 탄재의 양을 절감할 수 있다. 또한, 탄화수소 함유가스(A)의 취입에 의해 연소대의 온도를 안정적으로 관리할 수 있다. 따라서 용철내 실리콘(Si) 함량을 크게 낮추어 용철 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 탄화수소 함유가스(A) 취입에 의해 이산화탄소 발생량을 크게 저감시킬 수 있다.In the present invention, the hydrocarbon-containing gas (A), steam (B) and oxygen (C) are blown together. By blowing the hydrocarbon-containing gas (A), the amount of reducing gas can be increased to improve the reduction rate of iron ore. Therefore, it is possible to reduce the amount of the bulk carbonaceous material charged in the melt gasifier (60). Moreover, the temperature of a combustion zone can be managed stably by blowing in hydrocarbon-containing gas (A). Therefore, it is possible to improve the quality of molten iron by significantly lowering the silicon (Si) content in the molten iron. In addition, the amount of carbon dioxide generated can be greatly reduced by blowing the hydrocarbon-containing gas (A).
본 발명에서는 증기(B)를 이용하여 산소(C) 및 탄화수소 함유가스(A)가 상호 직접 접촉하여 취입되는 것을 방지한다. 따라서 탄화수소 함유가스(A)가 산소(C)로 인해 착화되어 풍구(601) 단부 및 이중관(603) 단부가 용손되는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 연소 초점이 풍구(601) 단부로부터 용융가스화로(60) 내부측으로 1cm 이상 이격되므로, 연소열에 의해 풍구(601) 단부 및 이중관(603) 단부가 용손되는 것을 방지할 수 있다. 이를 위하여 도 3에 도시한 바와 같이, 내측관(6031)을 통해서는 탄화수소 함유가스(A)를 취입하고, 내측관(6031)과 외측관(6033)의 사이로는 증기(B)를 취입한다. 한편, 이중관(603)의 외부의 관통공(6015)를 통해서는 산소(C)를 취입한다. 산소(C)는 석탄충전층내의 연소대 형성을 위하여 다량 취입되어야 하므로, 비교적 공간이 넓은 관통공(6015)를 통하여 취입되는 것이 바람직하다. 취입되는 산소(C)의 양은 탄화수소 함유가스(A)의 양의 2배 이상인 것이 바람직하다. 산소(C)의 양이 탄화수소 함유가스(A)의 양의 2배 미만인 경우, 산소(A)의 양이 절대적으로 부족하여 안정적인 연소가 이루어지기 어렵다.In the present invention, the vapor (B) is used to prevent the oxygen (C) and the hydrocarbon-containing gas (A) from being directly contacted with each other. Therefore, the hydrocarbon-containing gas (A) is complexed by the oxygen (C), it is possible to prevent the phenomenon that the end of the
이러한 가스 취입 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다른 구조의 풍구를 이용하여 산소(C) 및 탄화수소 함유가스(A)가 증기(B)에 의해 상호 접촉하여 취입되는 것을 방지하도록 할 수 있다.This gas blowing method is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, it is possible to prevent the oxygen (C) and the hydrocarbon-containing gas (A) from being blown in contact with each other by the steam (B) by using a tuyere of another structure.
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 용융가스화로(60)측으로 향한 풍구(601)의 단부는 이중관(603)의 단부와 동일선(P)상에 위치하는 것이 바람직하다. 이중관(603)의 단부가 풍구(601)의 단부보다 후방에 위치하는 경우, 산소(C) 및 탄화수소 함유가스(A)가 직접 접촉하여 탄화수소 함유가스(A)에 착화가 일어남으로써 풍구(601) 단부가 용손될 가능성이 높다. 반대로, 이중관(603)의 단부가 풍구(601)의 단부보다 전방에 위치하는 경우, 용융가스화로(60) 내부의 장입물에 의한 충격으로 이중관(603)이 파손될 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 3, it is preferable that the edge part of the
증기(B)는 탄화수소 함유가스(C)와 직접 접촉하므로, 상호 반응하여 환원가스를 생성한다. 그 반응 과정은 다음의 화학식 1과 같다.Since the steam (B) is in direct contact with the hydrocarbon-containing gas (C), it reacts with each other to produce a reducing gas. The reaction process is shown in the following formula (1).
여기서 CH4는 탄화수소 함유가스(C)의 주성분이다. 화학식 1에 기재한 바와 같이, 증기(B)는 탄화수소 함유가스(C)와 접촉하여 일산화탄소 및 수소로 분해되면서 주변의 열을 흡수하는 흡열 반응을 일으킨다. 따라서 풍구(601) 및 이중관(603)이 받는 열부하를 저감시킬 수 있으므로, 풍구(601) 및 이중관(603)이 열화되거나 용손되는 것을 방지할 수 있다.CH 4 here is the main component of the hydrocarbon-containing gas (C). As described in Formula 1, the vapor (B) is in contact with the hydrocarbon-containing gas (C) to cause an endothermic reaction that absorbs the surrounding heat while being decomposed into carbon monoxide and hydrogen. Therefore, since the heat load received by the
그리고 증기(B)는 탄화수소 함유가스(C)는 상호 접촉에 의해 다량의 일산화탄소 및 수소를 발생시킨다. 특히, 일산화탄소에 비해 환원력이 뛰어난 수소를 일산화탄소의 3배 정도로 많이 발생시키므로, 철광석을 환원하는 데 유리하다.And steam (B) is a hydrocarbon-containing gas (C) generates a large amount of carbon monoxide and hydrogen by mutual contact. Particularly, since hydrogen having excellent reducing power as compared to carbon monoxide generates about three times as much as carbon monoxide, it is advantageous for reducing iron ore.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치에 구비된 가스취입장치(80)의 단면 구조를 나타낸다. 도 4에 도시한 가스취입장치(80)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 가스취입장치(80)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.Figure 4 shows a cross-sectional structure of the
가스취입장치(80)를 통하여 탄화수소 함유가스(A), 증기(B) 및 산소(C)를 함께 취입할 수 있다. 가스취입장치(80)는 풍구(601) 및 이중관(603)을 포함한다. 이외에 가스취입장치(80)는 필요에 따라 다른 부품을 더 포함할 수 있다.Hydrocarbon-containing gas (A), steam (B) and oxygen (C) can be blown together through the gas blowing device (80). The
풍구(601) 내부에는 냉각수 통로(6011)가 형성되어 냉각수가 흐른다. 따라서 풍구(601)가 열화되어 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이중관(603)의 내측관(6031)에는 밸브(6037)가 설치되어 있다. 밸브(6037)를 조절하여 용융가스화로에 취입되는 탄화수소 함유가스(A)의 양을 조절할 수 있다. 한편, 이중관(603)의 외측관(6035)에는 증기 취입구(6035)가 설치되어 있다. 증기 취입구(6035)를 통해 증기(B)를 공급한다. 그리고 산소 취입구(6013)는 관통공(6015)에 연결되어 산소(C)를 공급한다. 이로써 석탄충전층의 하부로 탄화수소 함유가스(A), 증기(B) 및 산소(C)를 함께 취입할 수 있다.Cooling
본 발명에 따른 용철제조방법에서는 증기가 산소 및 탄화수소 함유가스간의 접촉을 방지하면서 취입되므로 풍구 및 이중관의 용손을 방지할 수 있다. 또한, 증기가 탄화수소 함유가스와 직접 접촉하여 풍구 단부 및 이중관 단부의 열부하를 저감시킬 수 있으며, 다량의 환원가스를 발생시킬 수 있다.In the molten iron manufacturing method according to the present invention, since the steam is blown while preventing the contact between the oxygen and the hydrocarbon-containing gas, it is possible to prevent the melting of the tuyere and the double pipe. In addition, the vapor can be in direct contact with the hydrocarbon-containing gas to reduce the heat load at the end of the tuyere and the end of the double pipe, it is possible to generate a large amount of reducing gas.
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.It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the following claims.
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