KR101978862B1 - 용광로 내에 대체 환원제를 주입하기 위한 방법 - Google Patents

용광로 내에 대체 환원제를 주입하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀집 유동 공정 내 분말 대체 환원제를 수송 가스에 의해 또는 송풍구를 거쳐 용광로 내로 공압으로 주입함으로써 상기 대체 환원제가 기화 반응에서 기화되도록 하는 방법에 관한 것이다. 상기 수송 가스는 연료 가스를 포함하고, 상기 연료 가스의 성분들 또는 그 산화 성분들은 기화 반응에 적어도 부분적으로 관여한다.

Description

용광로 내에 대체 환원제를 주입하기 위한 방법{METHOD FOR BLOWING SUBSTITUTE REDUCING AGENTS INTO A BLAST FURNACE}
본 발명은 밀집 유동 공정(dense flow process)에서 수송 가스(transport gas)에 의해 기화로(gasification reactor) 내로, 또는 송풍구(tuyere)를 통해 용광로 내로 분말 대체 환원제(powdery substitute reducing agent)를 공압으로 주입함으로써, 상기 대체 환원제가 반응하여 기화되도록 하는 방법에 관한 것이다. 다른 측면에 따르면, 본 발명은 대체 환원제가 제1 주입 랜스(injection lance)를 통해 이송 가스와 함께 주입되는 그러한 방법에 관한 것이고, 상기 제1 주입 랜스는 대체 환원제 및 이송 가스에 더하여 주입 랜스의 개구 영역에서 대체 환원제 및 이송 가스와 결합되는 산소도 공급한다. 또한, 본 발명은 그러한 방법의 수행을 위한 장치에 관한 것이다.
예를 들어 "stahl und eisen 133 (2013) no. 1"의 49 내지 62 쪽에 알려져 있듯이, 원칙적으로 용광로에서의 조철 제조에서 비교적 값비싼 용광로 코크스 (coke)를 대체할 목적으로 송풍구(또한 송풍관)를 통해서 액체, 기체 및/또는 고체의 대체 환원제 또는 연료를 용광로 공정에 공급하는 것이 통상적이다. 본문에서 용어 "대체 환원제(substitute reducing agents)"는 한결같이 모든 환원제 및 석탄과 같은 탄소 함유 연료들을 포함하는 것으로 사용된다. 고체 대체 환원제들은 본 발명의 맥락에서, 탄소 및 코크스 가루(coke dust) 뿐 아니라 예를 들어 DE 198 59 353 A1에 기재된 것과 같은 쇄분 폐비닐(comminuted plastic waste)도 포함할 수 있다. 여기서 특히 중요한 것은 가급적 어떤 고체 입자들도 코크스상(coke bulk)을 관통할 수 없는데 이는 그렇지 않으면 기화, 즉 용광로의 공정들에 대한 중단이 일어날 수 있기 때문이다. 흔히, 대체 환원제는 주입 랜스를 통해서 송풍구를 거쳐 용광로 내로 주입된다. 열풍은 소용돌이 영역을 형성하고, 상기 소용돌이 영역에서 주입된 대체 환원제가 송풍구의 열풍과 섞인다. 고체 입자들이 코크스상을 관통하는 것을 방지하기 위해, 주입된 고체 대체 환원제 전체는 주입 랜스로부터 이탈한 후의 비행 단계(flight phase)에서, 그리고 소용돌이 영역의 단부 전에서, 즉 코크스상과 부딪히기 전에 기화되어야만 한다.
본 맥락에서, "기화"는 바람직하게는 CO 및/또는 H2를 생성하는 불완전 연소를 의미한다. 반대로, "연소"는 예를 들어 CO2 및 H2O에 이르는 완전 연소를 의미한다. CO 및 H2는 용광로 공정에 특히 유용하기 때문에, 대체 환원제를 주입하는 목적은 기화로의 반응 생성물들이 특히 매우 값비싼 코크스 연료를 절약 하는 데 있다.
기화로의 영역에서, 기화로의 목적은 통상 환원 가스의 생성이고, 상기 환원 가스는 기화로로부터 생성물로서 얻어진다. 그러나 용광로 공정에서 환원 가스는 철광석과 같은 조철을 얻는데 사용되곤 한다.
알려진 방식에서, 예를 들면 석탄 가루 같은 탄소 함유 분말 대체 환원제는 특히 "STEEL & METALS Magazine, Vol. 27, no. 4, 1989" 272 내지 277쪽 및 DE 36 03 078 C1에 기재된 것과 같이 불활성 수송 가스로서 하나 이상의 수송 라인들을 거쳐 용광로의 송풍구로 질소에 의해 밀집 흐름 또는 비행 흐름 공정에서 공압으로 공급된다. 여기서, 대체 환원제는, 산소를 사용하여, 파이프를 구성하고 송풍구로 돌출하는 적어도 하나의 단일 주입 랜스에 의하거나 송풍구 내로 돌출하는 적어도 하나의 동축 주입 랜스에 의하여 주입된다.
"Chemie Ingenieur Technik(Chemical Engineering) 84 (2012), no.7"의 1076 내지 1084 쪽에는 예를 들어 동축 주입 랜스를 설명하고, 상기 동축 주입 랜스는 바람직하게는 석탄 수송 내부 파이프 및 상기 내부 파이프를 동심으로 둘러싸는 외부 파이프로 구성되고 링형 갭(ring gap)을 형성한다. 산소는 DE 40 089 63 C1에 기재되어 있듯이, 링형 갭을 통해 이동한다.
또한, JPH-1192809(A)에는 단일 동축 주입 랜스 대신 서로에 대해 삽입된 3개의 파이프들로 구성되는 주입 랜스를 사용하는 것이 알려져 있는데, 석탄 가루는 내부 파이프를 통해 이동하고, 상소는 내부 파이프와 상기 내부 파이프를 둘러싸는 파이프 사이의 동축 갭을 통해 이동하고, 이산화탄소 증기 혼합물은 제2 파이프와 상기 제2 파이프를 둘러 싸는 제3 파이프 사이의 제2 동축 갭을 통해 이동한다.
사용되는 수송 가스는 항상 불활성인 순수 질소이고, 따라서 이송 및 주입 플랜트 내 폭발 방지와 관련하여 유리하며, 용광로 플랜트에서 쉽게 사용 가능하다.
또한, CN 101000141(A), CN 102382915(A) 및 CN 102060197(A)는 최대한, 석탄 가루의 공기 이송 및 주입용 수송 가스로서 질소 대신 불활성인 폐기 가스 또는 이산화 탄소가 사용될 수 있다는 것을 설명한다. 이러한 아이디어들의 목적은 환경 보호 및 에너지 절약을 개선하는 것이다. 이러한 경우에, 열풍 버너로부터의 배출 가스 또는 가능한 한 순수한 이산화 탄소가 사용된다.
또한, 상기 기술의 다른 영역들에서, 석탄 가루 압력 기화에 의한 합성 가스의 생성에, 이산화탄소 및 질소의 혼합물 또는 순수 이산화탄소가 공압 석탄 가루 수송 시스템에 불활성을 일으키기 위한 매체로서, 그리고 유동화 및 수송 매체로서 공급된다는 것이 알려져 있다. 예를 들어 DE 10 2007 020 294 A1에 이 맥락이 기재되어 있다.
질소가 수송 가스로 사용되는 한, 질소가 대체 환원제의 기화로 상에 반응 억제 및 지연 효과를 갖는다는 단점이 존재한다. 대체 환원제의 입자들은 질소로 둘러싸이기 때문에, 질소가 옮겨진 때에만 반응이 시작될 수 있다. 이는 주입 랜스를 떠난 후 대체 환원제의 비행 시간과 비교하여 반응의 지연을 초래하고 따라서 반응에 이용 가능한 시간의 단축을 가져온다.
용광로의 소용돌이 영역 및 송풍구 내로 주입시 대체 환원제의 기화를 위해 이용가능한 불과 몇 밀리초의 매우 짧은 반응 시간은 불활성 수송 가스로서 질소를 사용하는 것에 의해 중요한 반응 시간이 손실되고, 대체 환원제의 용광로 내로 주입될 때의 예상 기화 가능성은 최적으로 활용되지 않는다.
이산화탄소가 수송 가스로 사용될 때 반응의 억제가 덜 관찰된다. 그러나, 질소의 사용과 비교하여 이산화탄소를 수송 가스로 사용하는 선행기술로부터 공지된 방법들은 비교적 복잡하고 따라서 불리하다. 또한, 이산화탄소는 대체 환원제의 기화 공정 내에 최적으로 통합될 수 없는데 이는 대체 환원제와의 반응에 이산화탄소를 관여시키기 위해 비교적 많은 양의 에너지가 공급되어야 하기 때문이다.
본 발명의 목적은 전체적으로 대체 환원제의 기화 반응이 효과적으로 그리고 가능한 한 신속하게 일어날 수 있도록 기화로, 용광로 또는 다른 반응로 내로 대체 환원제를 주입함으로써 반응로, 특히 용광로 내로 달성 가능한 대체 환원제의 주입율을 증가시키는 동시에 코크스/석탄 또는 연료/대체 환원제의 교환 인자(exchange factor)에 따라 코크스 비율 또는 연료 비율을 추가로 감소시키고 전체적으로 연료 비용을 낮추는 것이다.
이 목적은 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 8에 따른 방법 및 청구항 15에 따른 장치에 의한 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들은 종속항들에 의한다.
제1 측면에 따라, 본 발명은 밀집 유동 공정 내 분말 대체 환원제를 수송 가스에 의해 반응로, 특히 기화로 내로, 또는 송풍구를 거쳐 용광로 내로 공압으로 주입함으로써 대체 환원제가 기화로 내에서 기화되도록 하는 방법을 포함한다.
본 발명과 관련하여, "밀집 유동 공정(dense flow process)"은 "STEEL & METALS Magazine, Vol. 27, no. 4, 1989"의 272 내지 277 쪽에 기재된 공정을 의미한다. 본 발명과 관련하여, 밀집 유동 공정은 벌크 상태에서 충전 밀도(packing density)의 60 % 이상, 특히 바람직하게는 80 % 이상의 분말 재료의 높은 유동 밀도에 의해, 비행 유동 공정(flight flow process)과는 구분된다. 반면, 비행 유동 공정은 25 % 미만의 유동 밀도에서 작동된다.
본 발명의 이 측면에 따르면, 수송 가스는 연료 가스들로 구성되고, 상기 연료 가스들의 성분들(예를 들어, O2, H2O 또는 CO2) 또는 그들의 산화 성분들(예를 들어, 기화 반응 전에 산화 반응하는 성분들, 즉, CO, H2, CH4)은 적어도 부분적으로 대체 환원제와 다른 가스 또는 가스 혼합물의 기화 반응에 관여한다. 다른 가스 또는 가스 혼합물은 연료 가스와 다르므로, 이 제1 측면에 따라 수송 가스는 완전히 연료 가스로 구성되지는 않는다.
본 발명의 추가 측면에 따르면, 수송 가스는 일산화탄소, 수소, 수증기, 산소, 탄화수소 또는 이들의 혼합물, 특히 천연 가스, 노 가스, 코크스 가스 또는 코크스 플랜트 가스, 전로 가스(converter gas) 또는 다른 용광로 가스 또는 이들의 혼합물이고, 이 추가 측면에 따르면, 수송 가스는 완전히 연료 가스로 구성될 수도 있다.
원칙적으로, 수송 가스는 주입 중에, 즉 송풍구를 통해 용광로 내로 또는 기화로 내로 주입되는 성분에서 고려되어야 한다.
본 발명의 맥락에서 용어 "연료 가스"는 대체 환원제의 기화 동안에 그 자체가 가연성 성분들 또는 자신의 산화 성분들이 대체 환원제의 기화에 관여하는 성분들을 포함하는 가스를 의미한다. 연료 가스는 일산화탄소, 선택적으로 이산화탄소, 수소, 수증기, 산소, 탄화수소 또는 이들의 혼합물, 특히 천연 가스, 노 가스, 코크스 가스 또는 코크스 플랜트 가스, 전로 가스 또는 다른 용광로 가스 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 기화가 기초로 하는 반응이 이미 초기에 점화되고 대체 환원제가 질소에 덮일 때보다 더 많은 시간이 이용 가능하기 때문에, 연료 가스는 대체 환원제들의 기화 반응의 상당한 가속을 이끈다.
많은 연료 가스들에서, 일부 경우에 수송 가스 내 연료 가스의 사용은 용광로 공정 또는 다른 반응 공정이 더 효율적으로 구성되도록 허용한다. 예를 들면 탄소를 함유한 가스가 대체 환원제의 주입 동안에 연료 가스로서 용광로 내로 도입되면, 이는 - 매우 제한적이지만 - 고가의 코크스를 절약하게 된다. 그러나, 본 발명의 목적 상 - 반응로 내 반응 공정, 특히 용광로 공정의 가능한 추가 관여와는 독립적으로 - 연료 가스들은 직간접적으로 대체 환원제의 기화에 관여하는 가스들이다.
연료 가스 2 중량%의 공급은 대체 환원제의 바람직한 초기 점화 및 기화 가속을 이끌고, 수송 가스 내 연료 가스의 비율의 증가는 효율의 추가 증가를 이끌 수 있다. 연료 가스의 비율 뿐 아니라, 주입 지점의 부근, 특히 소용돌이 영역 내의 온도와 압력은 점화 시간에 중요하다. 지배적 조건들에 따라, 연료 가스의 비율을 더 증가시키는 것이 유리할 수 있다. 따라서 종래의 질소를 사용하는 경우보다 단위 시간당 더 많은 대체 환원제를 주입하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 적어도 2 중량%, 바람직하게는 적어도 5 중량%, 바람직하게는 적어도 10 중량%까지의 연료 가스로 구성되고, 수송 가스가 최대 90 중량%, 더 바람직하게는 최대 50 중량%, 더 바람직하게는 최대 25 중량%, 더 바람직하게는 최대 20 중량%까지의 연료 가스로 구성되는 것이 바람직하다. 따라서 수송 가스 내 연료 가스의 바람직한 중량 비율은 2 내지 90 %, 더 바람직하게는 2 내지 50 %, 2 내지 25 % 또는 2 내지 20 %, 더 바람직하게는 5 내지 90 %, 5 내지 50 %, 5 내지 25 %, 5 내지 20 %, 또는 10 내지 90 %, 10 내지 50 %, 10 내지 25 %, 그리고 특히 바람직하게는 10 내지 20 %이다.
또한, 본 발명의 제 1측면에 따르면, 수송 가스는 연료 가스보다는 다른 가스 또는 가스 혼합물로 구성되고, 다른 가스 또는 가스 혼합물은 바람직하게는 질소를 포함한다. 그러나, 연료 가스 뿐 아니라 다른 가스들도 수송 가스에 포함될 수 있다. 바람직하게는 이들 다른 가스들이 폭발에 대한 충분한 보호를 제공하고 용광로 공정 상 특히 대체 환원제의 기화 반응 상에 어떤 불리한 효과도 가지지 않는다는 것이 보장되어야 한다.
특히, 이하의 반응들은 본 발명의 맥락에서 대체 환원제의 기화 반응(석탄 가루 기화 반응)으로 간주되어야 한다:
휘발성 물질의 산화(Oxidation of volatiles): vol + O2 → CO + H2 + N2
부분 코크스 연소: C + ½O2 → CO
CO 산화 / 이산화탄소의 분리: 2CO + O2 ↔ 2CO2
부다 반응(Boudouard's reaction): C + CO2 → 2CO
수성 가스 반응(이종): C + H2O → CO + H2
수성 가스 반응(동종): CO + H2O ↔ CO2 + H2
산수소 반응(Oxyhydrogen reaction) / 수증기의 분리: 2H2 + O2 ↔ 2H2O
천연 가스 반응: CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O.
본 발명은 특히 탄소 함유 분말 대체 환원제 또는 연료를 기화로 또는 용광로에 주입하는 방법에 관한 것이고, 공정에 사용되는 분말 대체 환원제 또는 연료가 반응로에 공급되면, 공정에 관련된 에너지적으로 또는 경제적으로 유리한 공정에서 모든 기술 분야에 본질적으로 적용될 수 있다. 이는 대체 환원제 또는 연료의 사용에 의한 유리한 영향이 대체 환원제 또는 연료의 주입율의 증가 가능성 때문에 증폭될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 용광로 또는 기화로에 제한되지 않고 다른 반응로들과도 관련된다. 그러한 반응로들은 전기 에너지, 예를 들어 침수 아크로(SAF; submerged arc furnace) 또는 전기 아크로(EAF; electric arc furnace) 시스템의 보조와 함께, 기화로 및 용광로 외에 예를 들면 샤프트 또는 용선로(cupola furnace), 유동층, 고온 가스 발생기 및 연소 체임버를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 수송 가스 및 대체 환원제는 적어도 하나의 제1 주입 랜스를 통해 주입되고, 바람직하게는 상기 제1 주입 랜스는 이를 위해 반응로 또는 가스 파이프의 대응하는 체임버 또는 송풍구 내로 돌출된다. 이러한 주입 랜스에 의해, 대체 환원제 및 수송 가스는 열풍에 의해 잘 혼합될 수 있다. 그러나, 대안적으로 대체 환원제는 송풍구 내 단순한 개구를 통해 수송 가스와 함께 주입되는 것도 가능하다.
더 바람직하게는, 산소 가스 또는 산소 함유 가스 혼합물은 반응로, 특히 용광로 내로 주입될 수 있어서, 수송 가스 및 대체 환원제는 제1 주입 랜스(들)의 개구 영역에서 산소 또는 산소 함유 가스 혼합물과 결합된다.
본 발명의 유리한 실시예에서, 제1 주입 랜스는 바람직하게는 링형 갭을 형성하기 위해 내부 파이프 및 상기 내부 파이프를 둘러싸는 외부 파이프를 가지고, 수송 가스를 포함하여 대체 환원제는 상기 내부 파이프를 통해 이동하고, 산소 또는 산소 함유 가스 혼합물은 상기 링형 갭을 통해 이동한다.
이 방식으로, 주입된 대체 환원제는 제1 주입 랜스를 벗어난 직후에는 순수 산소 또는 산소 함유 가스에 의해 둘러싸인다. 이 방식으로, 기화에 중요한 반응물(reaction partner)들 - 즉, 산소, 대체 환원제 및 수송 가스에 함유된 연료 가스 - 은 제1 주입 랜스의 개구 영역에서 수송 가스를 포함한 대체 환원제의 주입 제트(injection jet)와 산소 사이의 반응의 개시에 중요 접점에서 결합된다.
필요한 반응 에너지는 최초로 반응로, 특히 용광로의 반응 체임버로부터의 역류에 의해 제공되고, 두번째로 그때 시작하는 기화 반응 자체에 의해 제공된다. 여기서, 특히 연료 가스는 기화 반응을 점화하기 위해 가능한 한 적은 에너지를 필요로 하는 것이 바람직하다. 이러한 맥락에서, 일산화탄소 및 수소는 이산화탄소 및 수증기와 비교하여 유리한데, 이들은 기화 반응을 점화하기 위해 더 낮은 온도를 필요로 하기 때문이다.
대안적인 유리한 실시예에 따르면, 제1 주입 랜스는 단일 파이프로 구성되고, 상기 단일 파이프를 통해 대체 환원제가 수송 가스와 함께 통과한다. 산소 또는 산소 함유 가스는 바람직하게는 다른 안내 경로를 통해, 즉 추가 가스 랜스, 제2 주입 랜스를 통해서, 또는 송풍구를 통해 열풍의 경로를 거쳐서, 송풍구 내 대체 환원제로 공급된다.
이와 같이, 동심의 파이프들에 관해 기재된 위의 유리한 실시예가 대체 환원제, 수송 가스 및 산소의 더 쉽게 제어 가능하고 더 효율적인 공급을 허용한다 하더라도, 기화 반응의 모든 반응물들은 주입 랜스의 개구 영역에서 합류될 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 이는 밀집 유동 공정 내 분말 대체 환원제를 수송 가스에 의해 반응로, 특히 기화로 내로, 또는 송풍구를 거쳐 용광로 내로 공압으로 주입하여 대체 환원제가 기화로에서 기화되도록 하는 방법에 관한 것이고, 대체 환원제는 수송 가스와 함께 제1 주입 랜스를 통해 주입되고, 또한 대체 환원제 및 수송 가스 외에도 산소가 제1 주입 랜스를 통해 반응로로 공급되며 제1 주입 랜스의 개구 영역에서 대체 환원제 및 수송 가스와 결합된다. 여기서 제1 주입 랜스는 바람직하게는 내부 제1 파이프 및 그 주위에 배치되는 제2 파이프를 가지고, 이에 의해 제1 파이프를 둘러싸는 링형 갭은 제1 및 제2 파이프 사이에 형성되며, 대체 환원제 및 수송 가스는 제1 파이프를 통해 이동하고, 산소는 링형 갭을 통해 이동한다. 여기서, 본 측면에 따르면, 수송 가스는 연료 가스를 포함하고, 상기 연료 가스의 성분들 또는 이들의 산화 성분들은 기화 반응에서 적어도 부분적으로 관여한다. 본 발명의 제2 측면에 따른 방법에서, 연료 가스가 산소와 바로 접촉함으로써 점화에 필요한 문턱 에너지는 위에 기재된 일반적 방법과 비교하여 낮아진다. 예를 들어 이 경우에, 수증기 또는 이산화탄소도 연료 가스로서 효율적으로 사용된다.
링형 갭을 형성하는 제2 파이프를 통한 산소의 추가 공급의 경우, 대체 환원제의 특히 우수한 기화가 가능하다.
바람직하게는, 복수의 제1 주입 랜스들이 사용될 수 있다. 대안적으로 그리고 추가로, 바람직하게는 복수의 제2 주입 랜스들이 사용될 수 있다. 복수의 제1 및/또는 제2 주입 랜스들은 하나의 송풍구에 또는 복수의 송풍구들에 제공될 수 있다.
공급된 산소 또는 산소 함유 가스 및/또는 공급된 대체 환원제의 흐름이 제1 주입 랜스의 개구 영역에서 혼합되거나 소용돌이 치는 경우에도 유리하다. 이를 위해, 대체 환원제 및 수송 가스를 산소와 혼합하는 것이 소용돌이 구조에 의해 촉진되는 것이 바람직하다.
반응 체임버 내 난류는 반응물들의 훨씬 더 우수한 혼합을 보장하고, 이는 주입된 대체 환원제의 훨씬 더 빠르고 효과적인 기화를 이끌어낸다.
이를 위해, 제1 주입 랜스는 바람직하게는 소용돌이 구조를 가지고, 상기 소용돌이 구조는 제1 주입 랜스의 개구 영역에서 대체 환원제 및 연료 가스를 산소와 혼합하는 것을 촉진한다. 그러한 소용돌이 구조는 예를 들면 제1 주입 랜스의 개구 영역의 가이드 플레이트들의 배열이다. 다른 소용돌이 구조들도 산소 대신 또는 산소에 추가로 대체 환원제 또는 열풍의 소용돌이를 야기하는 것이 가능하다. 그러한 구조들은 원칙적으로 주입 랜스와 독립적이지만, 주입 랜스와 함께 특히 효율적으로 사용될 수 있다.
본 발명은 특히 그 바람직한 실시예들에서, 이전에 대체 환원제의 기화 반응에 사용된 질소 불활성 수송 가스의 효과를 억제하고 지연시키는 반응을 방지한다. 이는 대체 환원제의 기화 반응의 속도를 가속화한다. 이 효과는 주입 랜스의 개구 영역에 공급되는 순수 산소 또는 산호 함유 가스 혼합물의 추가 사용에 의해 더 증폭될 수 있고, 반응 속도는 더 가속화될 수 있다. 기화 반응을 가속화시키는 또 하나의 중요한 기초는 주입 랜스를 떠난 직후에, 예를 들면 용광로로부터의 열풍 흐름 내, 주입된 대체 환원제의 초기 점화이다. 이를 달성하기 위해, 수송 가스는 방사선을 흡수하는 반면 산소 또는 산소 함유 가스 혼합물과 함께 주입된 대체 환원제의 코팅이 투열성이라는 목표된 방식으로 물리적인 환경이 이용된다. 결과적으로 반응로, 예를 들어 열풍, 송풍구 벽, 및 용광로의 소용돌이 영역으로부터의 열 방사선이 거의 제약 없이 산소 코팅을 통해 관통하고, 대체 환원제의 점화에 필요한 에너지는 대체 환원제 및 연료 가스와 산소의 접점에서 방출된다. 따라서 그곳에서 일어나는 방사선 흡수 때문에, 대체 환원제의 점화에 사용될 수 있는 에너지는 정확한 위치, 즉 이 접점에서 기화 반응에 관여하는 연료 가스 및 대체 환원제의 가루 형상 입자들에 직접 방출된다.
대체 환원제의 기화에 필요한 시간이 반응로 내로, 특히 용광로의 송풍구 및 소용돌이 영역 내로 주입할 때와 동일하기 때문에, 본 발명 및 특히 그 바람직한 실시예들은 전체로서 코크스/석탄 교환 인자에 따른 코크스 비율을 감소시키는 동시에 최대 가능 주입율의 증가를 가져옴으로써 용광로 작동의 연료 비용을 감소시킨다.
상기 방법의 바람직한 추가 실시예는 공급된 대체 환원제 및/또는 수송 가스 및/또는 바람직하게는 100℃ 내지 950℃의 온도까지 예열되는 공급된 산소 또는 산소 함유 가스로 구성된다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 수송 가스, 대체 환원제 및 추가 산소 중 적어도 하나는 100℃ 내지 950℃의 온도를 갖는다.
반응물을 예열함으로써, 반응물의 반응 체임버(송풍구 및 소용돌이 영역) 내로의 주입 후 가열 시간이 절약되고 따라서 기화 반응이 전반적으로 더 빨라지기 때문에, 대체 환원제의 기화가 더 가속화되며, 이는 전환 가능한 대체 환원제의 주입율을 더 증가시키는 것을 허용한다.
반응로, 특히 용광로 내로 주입할 때 수송 가스 및 대체 환원제의 충전은 넓은 범위 내에서 달라질 수 있고, 반응에 따라 조정될 수 있는 것이 더 바람직하다. 연료 가스량에 대한 대체 환원제량의 비율을 변화시킴으로써, 반응로, 특히 용광로 또는 기화로의 개별 작동 상태에 따라 달라질 수 있는 대체 환원제의 기화에 최적인 비율이 설정될 수 있고, 특히 용광로 또는 기화로, 그 개별 구성, 사용된 원료 및 주변 조건들은 달라질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 경우, 대체 환원제의 배출 속도 및/또는 주입량 및/또는 주입 랜스로부터 산소의 배출 속도 및/또는 산소량이 넓은 범위 내에서 변화될 수 있고 반응에 따라 조정될 수 있다면 더 바람직하다. 이 방식으로, 수송 가스에 대체 환원제를 충전하는 것에 대한 위에 기재된 변화에 대안적으로 그리고 추가적으로, 연료 가스 및 선택적으로는 산소와 결합하는 대체 환원제의 기화 반응을 위한 최적의 비율이 설정될 수 있고, 이는 반응로, 특히 용광로 또는 기화로의 개별 작동 상태에 따라 달라질 수 있다. 이는 대체 환원제의 기화 반응을 위한 최적의 파라미터들을 설정하기 위해 산소의 배출 속도 및/또는 산소량이 산소의 사전 설정된 배출 속도 및/또는 산소량에서의 반응을 고려하여 변경될 수 있다.
반응로, 예를 들면 용광로, 특히 송풍구 및 주입 메커니즘 또는 기화로 뿐 아니라 사용된 연료 가스에 따라, 수송 가스의 충전, 즉 연료 가스와 대체 환원제 사이의 질량 흐름 비율을 시각적으로 최적화하는 것이 가능하다. 대체 환원제가 연료 가스와 반응할 때 특히 반응 체임버에 산소를 공급할 때, 빛 현상(light phenomenon)이 일어난다. 충분한 대체 환원제가 이 빛 현상이 없어질 때까지 공급될 수 있다. 공급될 대체 환원제의 양을 최대화하기 위해, 연료 가스 및/또는 산소의 공급된 양 뿐 아니라 대체 환원제, 연료 가스 및/또는 산소의 배출 속도도 조절되어 대체 환원제가 최대한 많이 공급될 때 빛 현상이 관찰될 수 있다.
빛 현상이 일어나지 않거나 관찰될 수 없는 실시예들에서, 원칙적으로 반응 공정, 특히 용광로 공정의 작동 파라미터들에 기초하여 대체 환원제의 최대 공급량, 연료 가스 및/또는 산소의 공급량 및 대체 환원제, 연료 가스 및/또는 산소의 배출 속도를 위해 필요한 최적의 설정을 찾는 것이 가능하다.
바람직하게는, 연료 가스는 천연 가스, 노 가스, 코크스 가스 또는 코크스 플랜트 가스, 전로 가스 또는 다른 노 가스 또는 이들의 혼합물로 구성된다. 무엇보다도, 노 가스 및 코크스 가스는 용광로 플랜트 부근의 많은 양을 쉽게 사용할 수 있는 연료 가스이고, 이 때문에 연료 가스로서 특히 적절하다. 또한, 이 가스들은 큰 비율로 그 자체 성분 또는 산화 성분들을 통해 대체 환원제의 기화 반응에 관여한다.
특히, 이산화탄소 및 수증기는 연료 가스로서 사용하기 위한 반응 조건에 대한 요구를 증가시킨다. 이 성분들은 이 분자들로부터 산소 부분을 분리함으로써 대체 환원제의 기화에 유리한 기체 환경을 생성하기 위해 예를 들면 일산화탄소 또는 수소보다 더 높은 에너지 요건을 갖는다. 따라서, 이 연료 가스들은 바람직하게는 추가의 산소가 가능한 한 높은 농도로 공급될 때, 특히 주입 랜스의 개구 영역에 산소가 공급될 때 사용된다.
본 발명의 방법은 전체로서, 특히 그 바람직한 실시예들에서, 공정, 에너지 및 경제와 관련된 용광로 공정 또는 공정들의 개선을 유도한다.
위에 설명된 방법의 수행을 위한 본 발명에 따른 장치는 대체 환원제를 반응로 내로, 특히 기화로 또는 용광로의 송풍구 내로 주입하기 위한 주입 랜스, 수송 가스 및/또는 대체 환원제를 수용하기 위한 용기, 및 대체 환원제를 상기 용기로부터 주입 랜스로 공급하기 위한 수송 라인을 포함한다. 상기 장치는 연료 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 연료 가스 공급부에 의해 연료 가스가 주입 랜스의 상류에서 수송 가스에 공급될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 장치는 연료 가스 공급부를 가지고, 상기 연료 가스 공급부에 의해 대체 환원제의 수송을 위한 다른 가스 뿐 아니라 연료 가스가 정의 가능한 중량 비율로 수송 가스에 공급될 수 있다. 이 연료 가스공급부는 주입 랜스의 상류 영역에 배치되어, 주입 랜스를 통해서 수송 가스 및 연료 가스가 반응로 내로, 특히 용광로의 송풍구 또는 기화로 내로 주입될 수 있다. 원칙적으로, 연료 가스를 주입 랜스의 상류에서 수송 라인을 따라서 또는 상기 용기에 임의 지점에서 공급하는 것이 가능하다. 연료 가스 공급부는 안전을 고려하여 주입 랜스에 가까이 배치될수록, 더 유리한 배치가 된다.
또한, 공급이 주입 랜스에 더 가까이 일어날수록, 공급을 위해 필요한 압력은 더 낮아진다. 바람직하게는, 연료 가스 공급부는 수송 라인 상에 배치되고, 특히 바람직하게는, 연료 가스 공급부로부터 주입 랜스까지의 수송 라인을 따르는 거리는 용기까지의 수송 라인을 따르는 거리보다 더 작으며, 상기 용기에 대체 환원제가 가능하게는 수송 가스의 다른 가스와 함께 저장된다. 유리하게는, 연료 가스 공급부는 주입 랜스 직전에 배치된다. 더 바람직하게는, 분배 장치를 구비하는 수송 파이프 시스템에서 연료 가스 공급부는 분배 장치의 하류에 배치된다.
본 발명의 추가 특징들 및 장점들은 청구항들 전체 및 아래의 도면에 대한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 내지 1c는 용광로를 위한 바람직한 주입 플랜트 및 그러한 주입 플랜트의 일부 세부사항을 개략적으로 도시한다.
도 2는 고정 분배기를 갖는 또 다른 바람직한 주입 플랜트를 도시한다.
도 3은 고정 분배기 대신 분배 용기(distribution vessel)를 갖는 또 다른 바람직한 주입 플랜트를 도시한다.
동일하거나 대응하는 요소들은 아래의 도면에 대한 설명에서 동일한 참조 번호들에 의해 식별되고, 반복 설명은 생략된다. 원칙적으로, 하나의 실시예와 관련해 기재된 특징들은 다른 실시예에서도 구현될 수 있다. 이는 대체 환원제를 송풍구에 주입하기 위한 메커니즘의 배치를 위해 특히 밸브, 폐색부(chokes) 또는 분배기와 같이 유동에 영향을 미치는 요소들의 배열 및 배치에 적용된다.
도 1a는 바람직한 주입 플랜트(100)의 개략도이다. 주입 플랜트(100)는 송풍구(7)를 포함하고, 상기 송풍구(7)를 거쳐 블라스트 링(8; blast ring)으로부터의 열풍이 용광로 내로 주입될 수 있다. 송풍구(7)에 주입 랜스(6)가 배치되고, 바람직하게는 동축의 가루 및 가스 주입 랜스로서 구성되고, 동시에 이를 통해 대체 환원제 및 연료 가스를 포함하는 수송 가스의 제1 흐름 및 산소 또는 산소 함유 가스를 포함하는 제2 흐름이 밀집 유동 공정 내 열풍에 공급될 수 있다.
도시된 실시예에서, 주입 랜스(6)는 개별 수송 라인(5)과 연결되고, 상기 개별 수송 라인(5)에 의해, 대체 환원제가 주입 용기(3)로부터 유동화 용기(4)를 통해 주입 랜스(6)로 수송될 수 있다. 바람직하게는, 용광로 플랜트는 복수의 주입 랜스들(6), 개별 수송 라인들(5) 및 일부 경우에는 유동화 용기(4)들도 포함함으로써 최대한 많은 양의 대체 환원제를 용광로 내로 최대한 균일하게 주입할 수 있다.
도 1a의 도면에서 주입 용기(3)의 상류에는 압력 로크(2)가 있고, 상기 압력 로크(2)에 의해, 가압된 주입 용기(3)에는 선택적으로 대체 환원제가 공급될 수 있고, 상기 대체 환원제가 채워질 수 있다. 예를 들면, 압력 로크(2)가 주위 압력 하에서 석탄 가루 또는 다른 대체 환원제로 채워질 수 있고, 압력 로크(2)는 주입 용기(3)의 전달 압력에 도달하면, 대체 환원제가 주입 용기(3) 내로 도입된다. 이를 제어하기 위해, 도 1a에서 압력 로크(2)의 상류 및 하류에 셧-오프 밸브(1; shut-off valve)가 배치되고, 상기 밸브는 본 명세서에 예로서 언급되며, 다른 유동-영향 요소들이 보충되고, 수정되고, 대체되고, 부분적으로 또한 제거될 수도 있다.
도 1a는 "A"로 표시된 지점들에 예를 들면 수송 가스 및/또는 연료 가스가 시스템 내로 도입될 수 있는 장소들을 나타낸다. "B"로 표시된 지점에서, 도 1a에 나타난 실시예의 제1 셧-오프 밸브(1)의 상류에 대체 환원제 또는 연료가 시스템으로 도입될 수 있다.
개별 수송 라인(5)의 "A"로 표시된 지점들의 영역에서, 바람직하게는 연료 가스가 수송 가스에 추가됨으로써 수송 가스는 예를 들면 적어도 2 중량%까지의 연료 가스로 구성될 수 있고, 상기 연료 가스의 성분들 또는 그들의 산화 성분들은 용광로의 송풍구(7)에서 대체 환원제의 기화 반응에 적어도 부분적으로 관여한다. 연료 가스는 바람직하게는 개별 수송 라인(5) 상 하나 또는 두 개의 "A"로 표시된 지점들에서 시스템 내로 도입됨으로써 수송 가스는 이 지점의 하류에서 적어도 2 중량%까지의 연료 가스 및 다른 가스의 잔량 또는 가스 혼합물로 구성될 수 있고, 따라서 차후의 기화와 관련하여 대체 환원제의 특히 효율적인 주입을 이끈다.
도 1a에 도시된 실시예에서 주입 랜스(6)의 바로 상류에 "C"로 표시된 지점에는 산소가 공급되는 주입 랜스(6)가 제공된다. 도 1a에 도시된 실시예에서, 주입 랜스(6)는 바람직하게는 적어도 2 중량%의 연료 가스를 포함하는 수송 가스와 함께 대체 환원제가 링형 갭에 의해 둘러싸이는 중앙 파이프를 통해 송풍구(7)로 도입되고, 상기 링형 갭을 통해 산소 또는 산소 함유 가스가 수송 가스의 케이싱 플로우로서 송풍구(7) 내로 주입된다.
주입 랜스(6)의 그러한 구성은 특히 효율적인 기화 반응을 야기하고, 따라서 이는 특히 신속하게 진행되고 특히 일찍 개시하고, 따라서 대체 환원제의 특히 많은 양의 추가 및 고품질의 비싼 용광로 코크스의 특히 많은 양의 절약이 가능하게 한다.
도 1b는 주입 메커니즘의 대안적 실시예를 나타내고 상기 주입 메커니즘은 단일 가루 주입 랜스(16) 및 단일 가스 주입 랜스(17)를 포함한다. 대체 환원제는 수송 가스와 함께 가루 주입 랜스(16)를 통해 송풍구(7) 내로 주입되고, 산소는 가스 주입 랜스(17)를 통해 주입된다.
바람직하게는, 단일 가루 주입 랜스(16) 직전에 연료 가스는 "A"로 표시된 지점에서 대체 환원제 및 수송 가스에 공급된다. 그러나, 도 1b에 도시된 지점보다 상당히 더 상류에서 연료 가스가 이미 공급 시스템에 포함되고 대체 환원제는 이미 부분적으로 또는 완전히 연료 가스를 포함하는 수송 가스에 의해 운반되는 것도 가능하다.
도 1c는 오직 단일 가루 주입 랜스(16)만이 제공된 바람직한 추가 실시예를 도시하는데, 산소의 안내 주입은 생략되었다. 산소는 여기서 블라스트 링(8)을 통해 열풍의 적절한 강화에 의해서 공급되거나, 별도의 강화 없이 열풍으로부터 얻어짐으로써 대체 환원제의 기화 반응을 수행할 수 있다.
도 2는 주입 플랜트(200)의 대안적 실시예를 도시한다.
도 1a의 주입 플랜트와 달리, 도 2는 별도의 압력 로크가 없는 주입 플랜트(200)를 보여준다. 주입 시스템(200)에서, 특히 두 개의 별도의 주입 용기(3)들이 제공되고, 2 이상의 주입 용기(3)들이 있을 수 있다. 도 1a의 실시예에서처럼, 대체 환원제 및 수송 가스가 주입 용기(3)들로부터 각 유동화 용기(4)를 통해 파이프 시스템으로 들어간다.
주입 플랜트(200)는 예를 들면 두 개의 집합 수송 라인(9)들을 포함한다. 원칙적으로, 단일의 집합 수송 라인(9)이 제공될 수 있거나, 2 이상의 집합 수송 라인(9)이 제공될 수 있다. 집합 수송 라인(9)들을 통해서, 대체 환원제 및 수송 가스가 유동화 용기(4)로부터 고정 분배기(10)에 도달하고, 상기 고정 분배기(10)에서 대체 환원제 및 수송 가스가 복수의 개별 수송 라인(5)을 거쳐 분배된다. 개별 수송 라인(5)들은 각각 주립 랜스(6)에 이르고, 이 주입 플랜트(200) 역시 도 1에 관하여 설명된 것과 같이 구성되고 변경될 수 있다.
바람직하게는, 개별 수송 라인(5)들은 각각 폐색부를 포함함으로써 주입될 대체 환원제의 분포를 확실히 조정할 수 있다. 대안적으로 그리고 추가적으로, 개별 수송 라인(5)들은 제어 밸브를 갖출 수도 있다.
특히 바람직하게는, 연료 가스는 개별 수송 라인(5)들 상에 "A"로 표시된 지점들에서 수송 가스에 첨가된다. 그러나 원칙적으로, 연료 가스는 이 지점들의 상류에서, 즉 예를 들어 집합 수송 라인(9)들의 영역에서 또는 주입 용기(3)들로 직접 공급될 수도 있다. 그러나 안전을 이유로, 연료 가스는 가능한 한 멀리 하류 측에서 수송 가스에 공급되는 것이 바람직하다. 특히, 이 방식으로 주입 플랜트의 폭발 위험이 매우 낮게 유지될 수 있다.
도 3은 주입 플랜트(300)의 바람직한 추가 실시예를 도시하고, 도 3에 따른 주입 플랜트(300)는 위에 설명된 두 가지 실시예의 주입 용기(3) 대신 3개의 중간 수송 용기(11)를 가진다.
대체 환원제 및 수송 가스는 중간 수송 용기(11)들로부터 집합 수송 라인(9)을 거쳐 분배 용기(12)에 도달한다. 대체 환원제는 수송 가스와 함께 위에 설명된 실시예들에서와 같은 방식으로 분배 용기(12)로부터 유동화 용기(4)를 통하여, 개별 수송 라인(5)을 거쳐 송풍구(7) 내로 주입하기 위한 주입 랜스(6)로 이송될 수 있다. 송풍구(7) 내로 대체 환원제를 주입하기 위해 주입 랜스(6) 대신 다른 메커니즘들이 이 실시예에 사용될 수 있다.
잉여 가스는 분배 용기(12)로부터 필터(13)의 하류에 장착되는 가스 제어 밸브(14)를 통해 환경으로 배출될 수 있다. 또한, 주입 플랜트(300)의 바람직한 제3 실시예는 일부 밸브들, 특히 셧-오프 밸브(1)들 및 가루 제어 밸브(15)들을 포함함으로써 대체 환원제 및 수송 가스의 흐름을 확실히 제어할 수 있다. 완성을 위해서, 그러한 밸브들, 특히 가루 제어 밸브(15)들은 개별 수송 라인(5)들 상에 그리고 집합 수송 라인(9) 또는 라인(9)들 상에도 제공될 수 있다는 것이 설명되어야 한다. 본 발명과 관련하여, 밸브들, 용기들 및 유사한 부품들의 배열 및 배치 상에, 또는 가스 수송 시스템의 구성 상에 어떠한 특정 요건들이 부과되지 않지만, 이들은 기본적으로 알려진 주입 플랜트의 전문적 설계의 결과다.
또한, 도 3에 도시된 실시예에서, 연료 가스는 특히 바람직하게는 개별 수송 라인(5) 상에 "A"로 표시된 지점들에서 수송 가스에 공급된다. 그러나, 도 1과 도 2에 따른 위에 기재된 실시예들에서와 같은 방식으로, 연료 가스를 다른 지점들에서 시스템에 추가될 수도 있다. 예를 들면 도 3에서, 다양한 지점들이 "A"로 표시되고, "A"에서 연료 가스가 시스템에 추가될 수 있다.
위에 기재된 실시예들은 본 발명에 의한 방법이 플랜트에 관하여 구현될 수 있는 방법에 대한 세가지의 예시적 가능성들을 보여준다. 본 발명은 주입 플랜트의 이 특정 실시예들에 제한되지 않지만, 다른 유형의 장비에 사용될 수도 있다.
특히, 주입 랜스(들)의 실시예는 각 주입 플랜트에 따라 개별적으로 선택되고 결합될 수 있고, 도 1에 관해 도시된 예시적 실시예들은 분명히 도 2 및 도 3에 도시된 실시예들에 사용될 수 있고, 임의로 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 위에 설명된 주입 플랜트들을 사용함으로써 잘 적용될 수 있다. 이 방식으로, 용광로 공정 또는 기화로들에서 연료 비용의 상당한 절약을 달성할 수 있고, 선행 기술에 따른 방법으로 가능한 것보다 대체 환원제의 더 많은 양이 용광로 또는 반응로 내로 주입되는데, 이는 본 발명에 따른 기화로가 더 신속하게 진행하고 일찍 개시될 수 있기 때문이다.

Claims (17)

  1. 대체 환원제가 기화 반응에서 기화되도록, 분말 대체 환원제의 유동 밀도가 벌크 상태에서 충전 밀도(packing density)의 60% 이상인 밀집 유동 공정 내 분말 대체 환원제를 수송 가스에 의해 반응로 내로 공압으로 주입하는 방법으로서,
    상기 수송 가스는 연료 가스, 즉 일산화탄소, 수소, 수증기, 산소, 탄화수소, 노 가스(furnace gas), 천연 가스, 코크스 가스, 전로 가스, 다른 용광로 가스 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  2. 대체 환원제가 기화 반응에서 기화되도록, 분말 대체 환원제의 유동 밀도가 벌크 상태에서 충전 밀도(packing density)의 60% 이상인 밀집 유동 공정 내 분말 대체 환원제를 수송 가스에 의해 반응로 내로 공압으로 주입하는 방법으로서,
    상기 수송 가스는, 연료 가스 및 상기 연료 가스 외에 다른 가스 또는 가스 혼합물로 구성되고, 상기 연료 가스의 성분들 또는 그들의 산화 성분들은 적어도 부분적으로 상기 대체 환원제의 기화 반응에 관여하는 것을 특징으로 하는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수송 가스는 2 중량% 이상 90 중량% 이하의 연료 가스를 포함하는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 다른 가스는 질소를 포함하는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대체 환원제는 제1 주입 랜스(6, 16)를 통해 상기 수송 가스와 함께 주입되는,
    분말 대체 환원제 주입 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 대체 환원제 및 수송 가스 뿐 아니라 산소도 상기 제1 주입 랜스(6)를 통해 반응로에 공급되고 상기 제1 주입 랜스(6)의 개구 영역에서 상기 대체 환원제 및 수송 가스와 결합되는,
    분말 대체 환원제 주입 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 주입 랜스(16)는 단일 파이프이고, 산소는 제2 주입 랜스(17)를 통해 상기 반응로 내로 이동하는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  8. 대체 환원제가 기화 반응에서 기화되도록, 분말 대체 환원제의 유동 밀도가 벌크 상태에서 충전 밀도(packing density)의 60% 이상인 밀집 유동 공정 내 분말 대체 환원제를 수송 가스에 의해 반응로 내로 공압으로 주입하는 방법으로서,
    상기 대체 환원제는 상기 수송 가스와 함께 제1 주입 랜스(6)를 통해 주입되고,
    상기 대체 환원제 및 수송 가스 외에 추가 산소도 상기 제1 주입 랜스(6)를 통해 반응로에 공급되고, 상기 제1 주입 랜스(6)의 개구 영역에서 상기 대체 환원제 및 수송 가스와 결합되고,
    상기 제1 주입 랜스(6)는 제1 내부 파이프 및 상기 제1 내부 파이프 주위에 배치된 제2 파이프를 가지고, 이에 의해 상기 제1 내부 파이프를 둘러싸는 링형 갭(ring gap)이 제1 내부 파이프 및 제2 파이프 사이에 형성되며, 상기 대체 환원제 및 상기 수송 가스는 상기 제1 내부 파이프를 통해 이동하고, 상기 추가 산소는 상기 링형 갭을 통해 이동하고,
    상기 수송 가스는 연료 가스를 포함하고, 상기 연료 가스의 성분들 또는 그들의 산화 성분들은 적어도 부분적으로 기화 반응에 관여하는 것을 특징으로 하는,
    분말 대체 환원제 주입 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대체 환원제 및 추가 산소 중 적어도 하나는 상기 연료 가스와 함께 상기 반응로 내로 이동하는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  10. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서,
    추가 산소의 배출 속도 및 산소량 중 적어도 하나는 상기 반응에 따라 조절되는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  11. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기 대체 환원제 및 수송 가스의 추가 산소와의 혼합은 소용돌이 구조에 의해 촉진되는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  12. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기 대체 환원제와 연료 가스의 비율, 상기 대체 환원제 및 수송 가스의 배출 속도 및 주입량 중 적어도 하나는 상기 반응에 따라 조절되는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  13. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 수송 가스, 상기 대체 환원제 및 추가 산소 중 적어도 하나는 100℃ 내지 950℃의 온도를 갖는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  14. 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기 연료 가스는 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 수증기, 산소, 탄화수소 또는 이들의 혼합물, 노 가스, 천연 가스, 코크스 가스, 전로 가스(converter gas), 다른 용광로 가스 또는 이들의 혼합물로 구성되는, 분말 대체 환원제 주입 방법.
  15. 제1항, 제2항 또는 제8항에 따른 방법의 수행을 위한 장치(100, 200, 300)로서, 상기 장치는,
    상기 반응로 내로 상기 대체 환원제를 주입하기 위한 주입 랜스(6, 16);
    상기 수송 가스 및 상기 대체 환원제 중 적어도 하나를 수용하기 위한 용기(3, 11); 및
    상기 용기(3, 11)로부터 상기 주입 랜스(6, 16)로 상기 대체 환원제를 공급하기 위한 수송 라인(5, 9);을 포함하고,
    상기 장치는 연료 가스 공급부(A)를 포함하고, 연료 가스는 상기 연료 가스 공급부(A)에 의해 상기 주입 랜스(6, 16)의 상류에서 상기 수송 가스에 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 연료 가스 공급부(A)는 상기 수송 라인(5, 9)에 배치되는, 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 연료 가스 공급부는 상기 주입 랜스(6, 16)의 상류 및 분배 장치(10, 12)의 하류에 배치되는, 장치.
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