KR101242690B1 - Carbon dioixde sequester using slag - Google Patents

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Abstract

분말 형태의 슬래그와 이산화탄소를 함유하는 배가스를 이용한 이산화탄소 저감 장치가 개시된다. 본 발명에 의한 이산화탄소 저감 장치는 슬래그로부터 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 추출하기 위한 추출반응기, 상기 추출 반응기와 연결되며 상기 추출 반응기로부터 도입되는 상기 칼슘이온 또는 마그네슘 이온과 탄산 이온을 반응시키기 위한 탄산화 반응기, 및 상기 탄산화 반응기 내에 이산화탄소를 포함하는 배가스를 공급하기 위한 배가스 공급 장치를 포함한다. 본 발명은 제선 공정시 발생하는 부산물인 상온으로 냉각된 슬래그로부터 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온 등을 추출한 후 이산화탄소가 탄산 이온 형태로 용존된 수용액에서 탄화 반응시켜 침전물을 형성함으로써 배가스로부터 이산화탄소를 저감할 수 있다.Disclosed is a carbon dioxide abatement apparatus using flue gas containing slag in powder form and carbon dioxide. An apparatus for reducing carbon dioxide according to the present invention includes an extraction reactor for extracting calcium ions or magnesium ions from slag, a carbonation reactor connected to the extraction reactor and reacting the calcium ions or magnesium ions with carbonate ions introduced from the extraction reactor, And an exhaust gas supply device for supplying exhaust gas containing carbon dioxide into the carbonation reactor. The present invention can reduce the carbon dioxide from the exhaust gas by extracting calcium ions or magnesium ions from the slag cooled to room temperature, which is a by-product generated during the iron making process, and carbonization reaction in carbon dioxide dissolved in aqueous solution to form a precipitate. .

Description

슬래그를 이용한 이산화탄소 저감 장치{CARBON DIOIXDE SEQUESTER USING SLAG}Carbon dioxide reduction device using slag {CARBON DIOIXDE SEQUESTER USING SLAG}

본 발명은 이산화탄소 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제선 공정에서 배출되어 냉각된 슬래그와 이산화탄소를 포함하는 배가스를 이용한 이산화탄소 저감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide reduction device, and more particularly, to a carbon dioxide reduction device using a slag and exhaust gas containing carbon dioxide discharged and cooled in the iron making process.

우리나라 총 이산화탄소 발생량 중 철강산업에서 배출되는 양은20% 이상이며 이중 제선 및 다단의 유동층형 환원로와 용융 가스화로를 이용한 용철 제조공정에서 배출되는 양은 90% 이상이다.The total amount of carbon dioxide emitted in China is over 20%, and more than 90% is emitted from the molten and multi-stage fluidized-bed reduction furnaces and molten gasifiers.

고로 조업 또는 다단의 유동층형 환원로와 용융 가스화를 이용한 용철 제조 공정에서 발생하는 배가스(offgas)를 그대로 대기 중으로 방출하면 환경에 유해할 뿐 아니라 재활용할 수 있는 성분을 폐기하는 것으로서 자원 및 에너지 효율 측면에서도 바람직하지 않다.Emission of offgas from the blast furnace operation or multi-stage fluidized-bed reduction furnace and molten gas manufacturing process into the atmosphere as it is, is not only harmful to the environment but also waste materials that can be recycled. Also not desirable.

또한 제선 공정에서 발생하는 배가스에 포함된 이산화탄소는 기후 변화의 원인으로 지목되고 있으며 이를 회수하여 이산화탄소의 발생을 저감시킬 필요가 있다.In addition, the carbon dioxide contained in the flue gas generated in the steelmaking process is pointed out as a cause of climate change, and it is necessary to recover it to reduce the generation of carbon dioxide.

제선 공정에서 발생되는 배가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위하여는 부가적인 설비가 필요하며 이는 경제적으로 용철을 제조하는 데 걸림돌이 될 수 있다.Additional equipment is needed to remove carbon dioxide from flue-gases generated from the steelmaking process, which can be an obstacle to economically manufacturing molten iron.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 제선 공정에서 발생된 슬래그로부터 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 추출한 후 이를 제선 공정에서 배출된 배가스로부터 이산화탄소를 용존시킨 수용액과 탄화 반응시켜 배가스로부터 이산화탄소를 저감시키는 이산화탄소 저감 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is designed to solve the above problems, and extracts calcium ions or magnesium ions from the slag generated in the iron making process and carbonization reaction with an aqueous solution of carbon dioxide dissolved in the exhaust gas discharged from the iron making process to reduce carbon dioxide from the exhaust gas It is an object of the present invention to provide a carbon dioxide reduction device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이산화탄소 저감 장치는 슬래그로부터 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 추출하기 위한 추출반응기, 상기 추출 반응기와 연결되며 상기 추출 반응기로부터 도입되는 상기 칼슘이온 또는 마그네슘 이온과 탄산 이온을 반응시키기 위한 탄산화 반응기, 및 상기 탄산화 반응기 내에 이산화탄소를 포함하는 배가스를 공급하기 위한 배가스 공급 장치를 포함한다.Carbon dioxide reduction device according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is an extraction reactor for extracting calcium ions or magnesium ions from the slag, the calcium ion or magnesium ions connected to the extraction reactor and introduced from the extraction reactor And a carbonation reactor for reacting supercarbonate ions, and an exhaust gas supply device for supplying exhaust gas containing carbon dioxide into the carbonation reactor.

상기 추출 반응기는 상기 슬래그를 장입하기 위한 슬래그 장입관, 및 상기 슬래그와 물을 교반시키기 위한 교반기를 포함한다.The extraction reactor includes a slag charging tube for charging the slag, and an agitator for stirring the slag and water.

상기 추출 반응기와 상기 탄산화 반응기는 상기 탄산화 반응기로부터 상기 추출 반응기에 물을 공급하기 위한 제 1 도관 및 상기 추출 반응기로부터 상기 탄산화 반응기에 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 공급하기 위한 제 2 도관으로 연결되는 것을 특징으로 한다.The extraction reactor and the carbonation reactor are connected by a first conduit for supplying water from the carbonation reactor to the extraction reactor and a second conduit for supplying calcium or magnesium ions from the extraction reactor to the carbonation reactor. It is done.

상기 탄산화 반응기와 상기 배가스 공급 장치는 배가스 공급관에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.The carbonation reactor and the exhaust gas supply device is characterized in that connected by the exhaust gas supply pipe.

상기 배가스 공급 장치는 외부에서 취입되는 배가스를 연소시키기위한 연소 챔버, 상기 연소 챔버에 산소를 공급하기 위한 산소 취입관, 및 상기 연소 챔버의 외부에 배치되며 상기 연소 챔버에서 발생하는 배열을 회수하기 위한 배열 회수 장치를 포함한다.The exhaust gas supply device includes a combustion chamber for combusting the exhaust gas blown from the outside, an oxygen injection pipe for supplying oxygen to the combustion chamber, and an array disposed outside the combustion chamber and for recovering an arrangement generated in the combustion chamber. A heat recovery apparatus.

상기 이산화탄소를 포함하는 배가스의 압력은 1.1 기압 내지 1.2 기압인 것을 특징으로 한다.The pressure of the exhaust gas containing carbon dioxide is characterized in that 1.1 to 1.2 atm.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 제선 공정 배가스로부터 이산화탄소 저감 방법은 슬래그 분말을 제공하는 단계, 상기 슬래그 분말과 물을 교반시켜 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 추출하는 단계, 이산화탄소가 함유된 고압의 배가스를 물에 통과시켜 이산화탄소를 용존시켜 탄산 이온을 형성하는 단계, 및 상기 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온과 상기 탄산 이온을 반응시켜 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘을 형성하는 단계를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for reducing carbon dioxide from an exhaust gas from a steelmaking process, the method comprising: providing slag powder, agitating the slag powder and water to extract calcium ions or magnesium ions, and extracting high pressure flue gas containing carbon dioxide. Passing through water to dissolve carbon dioxide to form carbonate ions, and reacting the calcium ions or magnesium ions with the carbonate ions to form calcium carbonate or magnesium carbonate.

상기 이산화탄소가 농축된 고압의 배가스는 압력이 1.1 내지 1.2 인 것을 특징으로 한다.The high pressure flue gas in which the carbon dioxide is concentrated is characterized in that the pressure is 1.1 to 1.2.

상기 이산화탄소가 농축된 고압의 배가스는 제선 공정에서 배출되는 배가스에 이산화탄소를 격리시킨 고농도의 이산화탄소 함유 배가스인 것을 특징으로 한다.The high pressure exhaust gas in which carbon dioxide is concentrated is characterized in that the high concentration of carbon dioxide-containing exhaust gas sequestered carbon dioxide in the exhaust gas discharged from the iron making process.

본 발명에 의한 이산화탄소 저감 장치에 따르면 제선 공정에서 발생하는 부산물인 슬래그로부터 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 추출한 후 이를 제선 공정에서 배출되는 이산화탄소가 농축된 배가스 중의 이산화탄소를 용존시킨 수용액에서 탄화 반응시킴으로써 배가스 중의 이산화탄소를 저감시킬 수 있다.According to the carbon dioxide reduction device according to the present invention, the carbon dioxide in the exhaust gas is carbonized by extracting calcium ions or magnesium ions from the slag which is a by-product generated in the iron making process, and carbonizing the carbon dioxide in the exhaust gas containing the concentrated carbon dioxide. Can be reduced.

또한, 배가스 중에 포함된 탄소 함유물을 연소시켜 발생하는 배열을 회수하여 제선 공정에서 에너지 이용율을 증가시킬 수 있다.In addition, it is possible to recover the heat generated by burning the carbon content contained in the exhaust gas to increase the energy utilization in the steelmaking process.

도 1은 본 발명에 의한 이산화탄소 저감 장치의 구성을 개략적으로나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a carbon dioxide reduction device according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이산화탄소 저감 장치에 대하여 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, a carbon dioxide reduction apparatus according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 이산화탄소 저감 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a carbon dioxide reduction device according to the present invention.

도 1을 참조하면, 이산화탄소(CO2)가 농축된 배가스가 배가스 공급 장치(30) 내의 연소 챔버(33)에 취입되고 산소 취입관(35)을 통해 산소를 취입하여 배가스 내에 존재하는 타르(tar) 또는 탄화수소 화합물을 연소시키게 된다.Referring to FIG. 1, the exhaust gas in which carbon dioxide (CO 2 ) is concentrated is blown into the combustion chamber 33 in the exhaust gas supply device 30, and oxygen is blown through the oxygen injection pipe 35 to cause tar in the exhaust gas. ) Or burn a hydrocarbon compound.

슬래그는 슬래그 장입관(13)에 의해 추출 반응기(10) 내에 장입되며 추출 반응기(10)내에서 교반기(15)에 의해 물과 함께 교반되어 칼슘 이온(Ca2 +) 또는 마그네슘 이온(Mg2 +)을 추출하게 된다. 추출 반응기(10)에서 추출된 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온은 제 2 도관(45)을 통하여 탄산화 반응기(20) 내에 장입된다.The slag is charged in the extraction reactor 10 through the slag field admission 13 extraction reactor 10 is stirred with water by an agitator 15 in the calcium ions (Ca 2 +) or magnesium ions (Mg 2 + ) Will be extracted. Calcium ions or magnesium ions extracted in the extraction reactor 10 are charged into the carbonation reactor 20 through the second conduit 45.

상기 이산화탄소가 농축된 배가스는 탄산화 반응기(20) 내에 취입된 후 이산화탄소는 물속에 탄산 이온으로 용존되게 된다. 상기 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온과 상기 탄산 이온이 탄화 반응을 하여 탄산 칼슘(CaCO3) 또는 탄산 마그네슘(MgCO3)을 형성 후 침전되게 된다.The exhaust gas in which the carbon dioxide is concentrated is blown into the carbonation reactor 20, and the carbon dioxide is dissolved as carbonate ions in water. The calcium ions or magnesium ions and the carbonic acid ions are carbonized to form calcium carbonate (CaCO 3 ) or magnesium carbonate (MgCO 3 ) and then precipitate.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이산화탄소 저감 장치는 슬래그로부터 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 추출하기 위한 추출 반응기(10), 상기 추출 반응기(10)와 연결되며 상기 추출 반응기(10)로부터 도입되는 상기 칼슘이온 또는 마그네슘 이온과 탄산 이온을 반응시키기 위한 탄산화 반응기(20), 및 상기 탄산화 반응기(20) 내에 이산화탄소를 포함하는 배가스를 공급하기 위한 배가스 공급 장치(30)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the carbon dioxide abatement apparatus of the present invention is connected to an extraction reactor 10 for extracting calcium ions or magnesium ions from slag, the extraction reactor 10 and introduced from the extraction reactor 10. And a carbonation reactor 20 for reacting the calcium ions or magnesium ions with carbonate ions, and an exhaust gas supply device 30 for supplying exhaust gas containing carbon dioxide into the carbonation reactor 20.

상기 슬래그는 제선 공정에서 용철의 제조시 부산물로 배출되는 것을 말하며 산화 칼슘 또는 산화 마그네슘 등의 성분들을 포함한다. The slag is to be discharged as a by-product during the manufacture of molten iron in the iron making process, and includes components such as calcium oxide or magnesium oxide.

제선 공정에서 배출되는 슬래그는 약 1,400℃ 이상의 온도를 가지나 본원발명의 슬래그는 고온의 용융 슬래그를 상온으로 냉각시킨 슬래그를 말한다.The slag discharged from the iron making process has a temperature of about 1,400 ℃ or more, but the slag of the present invention refers to the slag cooled to a high temperature molten slag at room temperature.

상기 제선 공정은 소결광과 코크스를 장입하여 용철을 제조하는 고로 조업 공정을 포함하며 바람직하게는 다단의 유동층형 환원로와 용융 가스화로를 이용하여 용철을 제조하는 파이넥스(FINEX) 공정을 포함한다.The steelmaking process includes a blast furnace operation process for preparing molten iron by charging sintered ore and coke, and preferably includes a FINEX process for manufacturing molten iron using a multistage fluidized bed reduction furnace and a melt gasification furnace.

냉각된 슬래그는 슬래그 장입관(13)을 통하여 상기 추출 반응기(10) 내에 분말 형태로 장입된다. 상기 추출 반응기(10)는 내부에 용매로 물을 포함하며 교반기(15)에 의해 상기 슬래그 분말과 물을 교반시켜 슬래그로부터 칼슘 이온(Ca2 +) 또는 마그네슘 이온(Mg2 +)을 추출하게 된다.The cooled slag is charged in powder form into the extraction reactor 10 through a slag charge tube 13. The extraction reactor 10 also includes water as a solvent therein, and by the stirrer 15 to stir the slag powder and the water is extracted with calcium ions (Ca 2 +) or magnesium ions (Mg 2 +) from the slag .

칼슘 이온 또는 마그네슘 이온의 추출 반응은 아래와 같다.The extraction reaction of calcium ions or magnesium ions is as follows.

CaO + H2O → Ca2 + + 2OH- ···(1) CaO + H 2 O → Ca 2 + + 2OH - ··· (1)

MgO + H2O → Mg2 + + 2OH- ···(2) MgO + H 2 O → Mg 2 + + 2OH - ··· (2)

상기 추출 반응은 용매인 물에 슬래그 분말을 장입한 후 교반기로 교반하는 것 만으로 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온들이 추출할 수 있다. The extraction reaction can be extracted by calcium ions or magnesium ions simply by charging the slag powder in water as a solvent and stirring with a stirrer.

상기 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온은 상기 추출 반응기(10)와 제 2 도관(45)에 의해 연결된 탄산화 반응기(20)에 장입되어 상기 탄산화 반응기(20) 내에서 탄화 반응이 일어나게 된다.The calcium ions or magnesium ions are charged into the carbonation reactor 20 connected by the extraction reactor 10 and the second conduit 45 to cause a carbonization reaction in the carbonation reactor 20.

상기 탄산화 반응기(20)는 용매로 물을 포함하고 있으며 외부로부터 이산화탄소가 농축된 배가스를 고압으로 취입함으로써 탄산화 반응기(20) 내부의 압력이 상승하여 물속에 이산화탄소가 다량 용존된 탄산 이온 수용액을 형성하게 된다. The carbonation reactor 20 includes water as a solvent and blows the exhaust gas of carbon dioxide concentrated from the outside at a high pressure to increase the pressure inside the carbonation reactor 20 to form a carbonic acid aqueous solution in which a large amount of carbon dioxide is dissolved in water. do.

또한, 고농도 고압의 이산화탄소를 사용하므로 이산화탄소가 물에 녹는 속도가 증가될 수 있어 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘의 석출이 빠르게 이루어질 수 있다.In addition, the use of high concentration of high pressure carbon dioxide can increase the rate of carbon dioxide dissolving in water can be quickly precipitated calcium carbonate or magnesium carbonate.

상기 배가스는 제선 공정에서 발생되는 배가스 중 이산화탄소를 분리시켜 이산화탄소가 고농도로 농축되어 있는 배가스를 말한다.The exhaust gas refers to an exhaust gas in which carbon dioxide is concentrated at a high concentration by separating carbon dioxide from the exhaust gas generated in the iron making process.

상기 탄산화 반응기(20) 내에서 상기 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온은 탄산 이온과 아래와 같이 반응하여 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘을 형성한 후 침전되게 된다.In the carbonation reactor 20, the calcium ions or magnesium ions react with carbonate ions as follows to form calcium carbonate or magnesium carbonate, and then precipitate.

Ca2 + + CO3 2 - → CaCO3 (침전)···(3) Ca 2 + + CO 3 2 - → CaCO 3 ( precipitated) ... (3)

Mg2 + + CO3 2 - → MgCO3 (침전)···(4) Mg 2 + + CO 3 2 - → MgCO 3 ( precipitated) ... (4)

반응기 내로 압력이 1.1기압 내지 1.2기압, 온도는 25℃ 내지 100℃인 이산화탄소(CO2)가스가 들어가기 때문에 반응기 내부 압력과 온도는 각각 1.1기압 내지 1.2기압, 25℃ 내지 100℃로 유지되어 상기 탄화반응이 반응기 내에서 효과적으로 진행될 수 있다. Since carbon dioxide (CO 2 ) gas having a pressure of 1.1 to 1.2 atm and a temperature of 25 to 100 ° C. is introduced into the reactor, the pressure and temperature inside the reactor are maintained at 1.1 to 1.2 atm and 25 to 100 ° C., respectively. The reaction can proceed effectively in the reactor.

본 발명의 경우, 이산화탄소가 농축된 배가스는 제선 공정중 바람직하게는 다단의 유동층형 환원로와 용융가스화로를 포함하는 파이넥스 공정에서 발생되는 배가스가 사용될 수 있다. In the case of the present invention, the exhaust gas of which carbon dioxide is concentrated may be used in the FINEX process including a multi-stage fluidized-bed reduction furnace and a melt gasification furnace during the steelmaking process.

상기 파이넥스 공정은 압력이 1.1 기압 내지 1.2 기압 범위에서 이루어지므로 제선 과정 중에 배출되는 배가스의 압력이 높아 배가스 내에 함유된 이산화탄소를 물에 다량으로 용존시킬 수 있다.In the Finex process, since the pressure is in the range of 1.1 atm to 1.2 atm, the pressure of the exhaust gas discharged during the steelmaking process is high, and carbon dioxide contained in the exhaust gas can be dissolved in a large amount in water.

상기 압력이 1.1 미만인 경우에는 배가스의 이송이 효과적으로 이루어지기 어려우며 1.2 초과인 경우는 공정상의 압력보다 높게 유지하기 위해 별도의 컴프레서 등이 요구되므로 바람직한 압력 범위는 1.1 기압 내지 1.2 기압인 것이 바람직하다.When the pressure is less than 1.1, it is difficult to effectively transfer the exhaust gas, and when the pressure is greater than 1.2, a separate compressor is required to maintain higher than the pressure in the process, and therefore, a preferable pressure range is preferably 1.1 to 1.2 atm.

상기 추출 반응기(10)와 상기 탄산화 반응기(20)는 제 1 도관(43)에 의해 연결되며 제 1 도관(43)을 통하여 상기 탄산화 반응기(20)내의 용매인 물(H2O)이 상기 추출 반응기(10) 내에 장입된다. 상기 용매인 물은 추출과 반응이 분리되어 있기 때문에 순환되어 재사용이 가능하다.The extraction reactor 10 and the carbonation reactor 20 are connected by a first conduit 43 and water (H 2 O), which is a solvent in the carbonation reactor 20, is extracted through the first conduit 43. Charged into the reactor 10. The solvent, water, is circulated and reused because extraction and reaction are separated.

상기 탄산화 반응기(20)와 상기 배가스 공급 장치(30)는 이산화탄소 함유 배가스의 공급을 위한 배가스 공급관(39)에 의해 연결될 수 있다.The carbonation reactor 20 and the exhaust gas supply device 30 may be connected by an exhaust gas supply pipe 39 for supplying carbon dioxide-containing exhaust gas.

상기 배가스 공급 장치(30)는 제선 공정에서 배출되는 이산화탄소가 고농도로 농축된 배가스가 외부로부터 취입되며 취입된 배가스를 연소시키기 위한 연소 챔버(33), 상기 연소 챔버(33)에 산소를 공급하기 위한 산소 취입관(35), 및 상기 연소 챔버(33)의 외부에 배치되며 상기 연소 챔버(33)에서 발생하는 배열을 회수하기 위한 배열 회수 장치를 포함한다.The exhaust gas supply device 30 is a combustion chamber 33 for combusting exhaust gas in which exhaust gas in which carbon dioxide discharged from a steelmaking process is concentrated at a high concentration is blown from the outside, and for supplying oxygen to the combustion chamber 33. An oxygen intake pipe 35 and an arrangement recovery device arranged outside the combustion chamber 33 and for recovering the arrangement generated in the combustion chamber 33.

상기 배열 회수 장치(37)는 동(copper)이나 스테인레스 400계열의 소재를 이용한 관으로 이루어질 수 있으며 관 내부에는 물을 흘려 연소 챔버(33)에서 발생하는 배열을 회수할 수 있다.The heat recovery apparatus 37 may be formed of a pipe using copper or stainless steel 400 series material, and may recover water generated in the combustion chamber 33 by flowing water into the pipe.

본 발명에서 말하는 배가스는 제선 공정, 특히 다단의 유동로와 용융 가스화로를 이용하여 용철을 제조하는 공정에서 배출되는 배가스 중 이산화탄소 제거 장치(미도시)에 의해 분리된 이산화탄소를 고농도로 함유하는 배가스를 의미한다. The exhaust gas referred to in the present invention includes exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide separated by a carbon dioxide removal device (not shown) among the exhaust gases discharged from a steelmaking process, in particular, a process of manufacturing molten iron using a multi-stage flow furnace and a melt gasification furnace. it means.

제선 공정에서 배출되는 배가스 중 이산화탄소 만을 분리함으로써 이산화탄소가 고농도로 포함된 배가스를 이산화탄소 테일 가스(CO2 tail-gas)라고도 한다.Flue gas containing high concentrations of carbon dioxide by separating only carbon dioxide from flue gas discharged from the steel making process is also called carbon dioxide tail gas (CO 2 tail-gas).

상기 이산화탄소 제거 장치에 의해 이산화탄소를 고농도로 함유한 배가스에도 타르(tar) 또는 탄화수소 화합물이 미량으로 함유되어 있으므로 산소를 취입하여 상기 타르 또는 탄화수소 화합물을 탄화시켜 이산화탄소를 더욱 농축시킬 수 있다.Since the tar or hydrocarbon compound is contained in the exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide by the carbon dioxide removal device, carbon may be further concentrated by carbonizing the tar or hydrocarbon compound by blowing oxygen.

상기 연소 챔버(33)에서 일어나는 탄소의 연소 반응은 아래식 (3)과 같다.The combustion reaction of carbon occurring in the combustion chamber 33 is expressed by Equation (3) below.

C + O2 → CO2 (반응열: 396kj/mol) ----(5)C + O 2 → CO 2 (heat of reaction: 396kj / mol) ---- (5)

상기 배가스 공급 장치(30)는 연소 챔버(33)에서 발생하는 배열을 회수하기 위한 배열 회수 장치(37)를 포함한다.The exhaust gas supply device 30 includes a heat recovery device 37 for recovering the heat generated in the combustion chamber 33.

본 발명의 다른 실시예에 의한 제선 공정 배가스로부터 이산화탄소를 저감 방법은 슬래그 분말을 제공하는 단계, 상기 슬래그와 물을 교반시켜 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 추출하는 단계, 이산화탄소가 함유된 고압의 배가스를 물에 통과시켜 이산화탄소를 용존시켜 탄산 이온을 형성하는 단계, 및 상기 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온과 상기 탄산 이온을 반응시켜 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘을 형성하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a method for reducing carbon dioxide from a process for forming a flue gas may include providing slag powder, agitating the slag and water to extract calcium ions or magnesium ions, and extracting high pressure flue gas containing carbon dioxide. Passing through to dissolve the carbon dioxide to form carbonate ions, and reacting the calcium ions or magnesium ions with the carbonate ions to form calcium carbonate or magnesium carbonate.

상기 이산화탄소가 농축된 고압의 배가스는 압력이 1.1 기압 내지 1.2 기압인 것을 특징으로 한다.The high pressure flue gas in which the carbon dioxide is concentrated is characterized in that the pressure is 1.1 atm to 1.2 atm.

상기 이산화탄소가 농축된 고압의 배가스는 제선 공정에서 배출되는 배가스에 이산화탄소를 격리시킨 고농도의 이산화탄소 함유 배가스일 수 있다.The high pressure exhaust gas in which the carbon dioxide is concentrated may be a high concentration of carbon dioxide-containing exhaust gas in which carbon dioxide is sequestered in the exhaust gas discharged from the iron making process.

상기 슬래그는 제선 공정의 부산물로 배출되는 것으로 산화 칼슘(CaO) 및 산화 마그네슘(MgO) 등을 포함하며 온도가 약 1,400℃ 이상으로부터 배출되어 상온으로 냉각된 것이며 분말 형태로 제공될 수 있다.The slag is discharged as a by-product of the steelmaking process, and includes calcium oxide (CaO) and magnesium oxide (MgO), and the temperature is discharged from about 1,400 ° C. or more and cooled to room temperature, and may be provided in powder form.

상기 분말 상태의 슬래그를 물이 채워진 추출 반응기(10)에 장입한 후 교반기(15)로 교반시킴으로써 슬래그가 용해된 수용액으로부터 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 추출할 수 있다.The slag in the powder state is charged to the extraction reactor 10 filled with water, and then stirred by the stirrer 15 to extract calcium ions or magnesium ions from the aqueous solution in which the slag is dissolved.

이산화탄소가 함유된 배가스를 탄산화 반응기(20) 내에 채워진 물에 취입함으로써 이산화탄소를 물에 용해시킬 수 있다. 이 경우, 배가스는 압력이 1.1 기압 내지 1.2 기압 범위에 있으므로 물에 이산화탄소의 용해가 용이하게 이루어질 수 있다. 물에 용해된 이산화탄소는 탄산 이온의 형태로 존재하게 된다.The carbon dioxide may be dissolved in water by blowing exhaust gas containing carbon dioxide into water filled in the carbonation reactor 20. In this case, since the exhaust gas has a pressure in the range of 1.1 atm to 1.2 atm, carbon dioxide can be easily dissolved in water. Carbon dioxide dissolved in water is present in the form of carbonate ions.

상기 추출된 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 상기 탄산 이온이 있는 수용액에 취입함으로써 탄화 반응에 의해 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘이 생성된 후 탄산화 반응기(20) 하부에 침전되게 된다.By injecting the extracted calcium ions or magnesium ions into the aqueous solution containing the carbonate ions, calcium carbonate or magnesium carbonate is produced by the carbonization reaction, and then precipitated under the carbonation reactor 20.

이상과 같이, 본 발명에 의한 이산화탄소 저감 장치는 제선 공정에서 발생하는 부산물인 슬래그를 물에 용해시켜 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 추출한 후 이산화탄소가 용존된 수용액에서 탄화 반응에 의해 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘의 침전물을 생성함에 의해 제선 공정의 배가스로부터 이산화탄소를 제거할 수 있다.
As described above, the carbon dioxide reduction apparatus according to the present invention dissolves slag, a by-product generated in the iron making process, to extract calcium ions or magnesium ions, and then precipitates calcium carbonate or magnesium carbonate by carbonization in an aqueous solution in which carbon dioxide is dissolved. By generating the carbon dioxide can be removed from the exhaust gas of the iron making process.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.

그러므로 이상에서 기술한 실시예 들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

10 : 추출 반응기 13 : 슬래그 장입관
15 : 교반기 20 : 탄산화 반응기
30 : 배가스 공급 장치 33 : 연소 챔버
35 : 산소 취입관 37 : 배열 회수 장치
39 : 배가스 공급관 43 : 제 1 도관
45 : 제 2 도관 10: extraction reactor 13: slag charging pipe
15: stirrer 20: carbonation reactor
30: exhaust gas supply device 33: combustion chamber
35: oxygen blowing pipe 37: waste heat recovery device
39: flue gas supply pipe 43: first conduit
45: second conduit

Claims (9)

제선 공정에서 발생된 슬래그로부터 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 추출하기 위한 추출반응기;
상기 추출 반응기와 연결되며 상기 추출 반응기로부터 도입되는 상기 칼슘이온 또는 마그네슘 이온과 탄산 이온을 반응시키기 위한 탄산화 반응기; 및
상기 탄산화 반응기내에 이산화탄소를 포함하는 배가스를 공급하기 위한 배가스 공급 장치를 포함하되,
상기 배가스 공급 장치는 외부에서 취입되는 배가스를 연소시키기 위한 연소 챔버;
상기 연소 챔버에 산소를 공급하기 위한 산소 취입관; 및
상기 연소 챔버의 외부에 배치되며 상기 연소 챔버에서 발생하는 배열을 회수하기 위한 배열 회수 장치를 포함하는 이산화탄소 저감 장치.An extraction reactor for extracting calcium ions or magnesium ions from slag generated in the iron making process;
A carbonation reactor connected to the extraction reactor and reacting the calcium ions or magnesium ions with the carbonate ions introduced from the extraction reactor; And
A flue gas supply device for supplying flue gas containing carbon dioxide in the carbonation reactor,
The exhaust gas supply device includes a combustion chamber for combusting the exhaust gas blown from the outside;
An oxygen blowing tube for supplying oxygen to the combustion chamber; And
And a heat recovery device disposed outside the combustion chamber and for recovering the heat generated in the combustion chamber. 제 1 항에 있어서,
상기 추출 반응기는 상기 슬래그를 장입하기 위한 슬래그 장입관;및
상기 슬래그와 물을 교반시키기 위한 교반기를 포함하는 이산화탄소 저감 장치.The method of claim 1,
The extraction reactor is a slag charging pipe for charging the slag; And
Carbon dioxide reduction device comprising a stirrer for stirring the slag and water. 제 1 항에 있어서,
상기 추출 반응기와 상기 탄산화 반응기는 상기 탄산화 반응기로부터 상기 추출 반응기에 물을 공급하기 위한 제 1 도관 및 상기 추출 반응기로부터 상기 탄산화 반응기에 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 공급하기 위한 제 2 도관으로 연결되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감 장치.The method of claim 1,
The extraction reactor and the carbonation reactor are connected by a first conduit for supplying water from the carbonation reactor to the extraction reactor and a second conduit for supplying calcium or magnesium ions from the extraction reactor to the carbonation reactor. A carbon dioxide reduction device. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄산화 반응기와 상기 배가스 공급 장치는 배가스 공급관에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감 장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
The carbonation reactor and the exhaust gas supply device is a carbon dioxide reduction device, characterized in that connected by the exhaust gas supply pipe. 삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 이산화탄소를 포함하는 배가스의 압력은 1.1 기압 내지 1.2 기압인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 저감 장치.The method of claim 4, wherein
The pressure of the exhaust gas containing the carbon dioxide is a carbon dioxide reduction device, characterized in that 1.1 to 1.2 atm. 제선 공정에서 발생된 슬래그 분말을 제공하는 단계;
상기 슬래그와 물을 교반시켜 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온을 추출하는 단계;
이산화탄소가 함유된 고압의 배가스를 물에 통과시켜 이산화탄소를 용존시켜 탄산 이온을 형성하는 단계; 및
상기 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온과 상기 탄산 이온을 반응시켜 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 이산화탄소가 함유된 고압의 배가스는 제선 공정 배가스 내의 타르 또는 탄화수소 화합물이 산소에 의해 연소되어 이산화탄소가 농축되는 것을 특징으로 하는 제선 공정 배가스로부터 이산화탄소 저감 방법.Providing slag powder generated in the iron making process;
Stirring the slag and water to extract calcium ions or magnesium ions;
Passing a high pressure exhaust gas containing carbon dioxide through water to dissolve carbon dioxide to form carbonate ions; And
Reacting the calcium ions or magnesium ions with the carbonate ions to form calcium carbonate or magnesium carbonate,
The high-pressure exhaust gas containing carbon dioxide is a method of reducing carbon dioxide from a steelmaking process flue gas, in which a tar or a hydrocarbon compound in the steelmaking process flue gas is burned by oxygen to concentrate carbon dioxide. 제 7 항에 있어서,
상기 이산화탄소가 함유된 고압의 배가스는 압력이 1.1 기압 내지 1.2 기압인 것을 특징으로 하는 제선 공정 배가스로부터 이산화탄소 저감 방법.The method of claim 7, wherein
The carbon dioxide-containing high-pressure off-gas is a pressure reduction method of carbon dioxide from the iron making process exhaust gas, characterized in that the pressure is 1.1 to 1.2 atm. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 이산화탄소가 함유된 고압의 배가스는 제선 공정에서 배출되는 배가스에 이산화탄소를 격리시킨 고농도의 이산화탄소 함유 배가스인 것을 특징으로 하는 제선 공정 배가스로부터 이산화탄소 저감 방법.
9. The method according to claim 7 or 8,
The high pressure flue gas containing carbon dioxide is a carbon dioxide reduction method from a flue gas exhaust process, characterized in that the high concentration of carbon dioxide containing exhaust gas sequestered carbon dioxide in the exhaust gas discharged from the iron making process.
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