KR102046494B1 - Apparatus for refining reducing gas and apparatus for manufacturing molten iron comprising the same - Google Patents
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Abstract
환원 가스 내의 이산화탄소를 제거 분리하는 환원 가스 정제 방법, 환원 가스 정제 장치 및 이를 포함하는 용철 제조 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 가스 정제 방법은, i) 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 ii) 철광석을 환원해 환원철을 용융가스화로에 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 환원로에서 배출되는 환원 가스를 정제한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 가스 정제 방법은, i) 암모니아 가스를 제공하는 단계, ii) 암모니아 가스를 환원 가스와 혼합하여 혼합 가스를 제공하는 단계, iii) 혼합 가스를 50℃ 이하로 냉각하여 탄산암모늄염을 생성시키면서 혼합 가스에 포함된 이산화탄소를 제거해 환원 가스를 정제하는 단계, iv) 정제된 환원 가스를 환원로에 공급하는 단계, v) 탄산암모늄염을 액상화하는 단계, vi) 액상화된 탄산암모늄염을 이산화탄소 및 암모니아로 열분해하는 단계, 및 vii) 암모니아를 세정하여 암모니아수를 제공하는 단계를 포함한다. 암모니아 가스를 제공하는 단계에서, 암모니아 가스는 암모니아수를 가열하여 제공된다.Provided is a reduction gas purification method for removing and separating carbon dioxide in a reducing gas, a reduction gas purification device, and an apparatus for manufacturing molten iron including the same. Reduction gas purifying method according to an embodiment of the present invention, the reduction furnace in the molten iron manufacturing apparatus comprising: i) a melt gasification furnace in which reduced iron is charged, and ii) a reduction furnace for reducing iron ore to provide reduced iron to the melt gasifier. Purify the reducing gas discharged from. Reducing gas purification method according to an embodiment of the present invention, i) providing ammonia gas, ii) mixing ammonia gas with a reducing gas to provide a mixed gas, iii) cooling the mixed gas to 50 ℃ or less Purifying the reducing gas by removing carbon dioxide contained in the mixed gas while producing ammonium carbonate, iv) supplying the purified reducing gas to the reduction furnace, v) liquefying ammonium carbonate salt, vi) liquefied ammonium carbonate salt Pyrolysing carbon dioxide and ammonia, and vii) washing the ammonia to provide ammonia water. In the step of providing ammonia gas, the ammonia gas is provided by heating the ammonia water.
Description
본 발명은 환원 가스 정제 장치 및 이를 포함하는 용철 제조 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 환원 가스 내의 이산화탄소를 제거 분리하는 환원 가스 정제 장치 및 이를 포함하는 용철 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reducing gas purification apparatus and a molten iron manufacturing apparatus including the same. More specifically, the present invention relates to a reducing gas purification apparatus for removing and separating carbon dioxide in a reducing gas and a molten iron manufacturing apparatus including the same.
용융환원제철법에서는 철광석을 환원하는 환원로와 환원된 철광석을 용융하는 용융가스화로를 사용한다. 용융가스화로에 장입된 환원철을 용융할 열원으로서 석탄을 괴상화한 성형탄을 용융가스화로에 장입한다. 용융가스화로에서 생성된 환원 가스는 환원로에 공급되어 환원로에 장입되는 철광석을 환원한 후 환원로로부터 배출된다.In the molten iron reduction method, a reduction furnace for reducing iron ore and a melt gasification furnace for melting reduced iron ore are used. As a heat source for melting the reduced iron charged into the melt gasifier, coal briquettes obtained by agglomeration of coal are charged into the melt gasifier. The reducing gas generated in the melt gasifier is supplied to the reduction furnace to reduce the iron ore charged in the reduction furnace and then discharged from the reduction furnace.
배출된 환원 가스는 환원력을 가진 일산화탄소, 수소 및 메탄 등을 다량 포함하고 있으므로, 환원로에 재사용시 연료비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 이산화탄소 발생도 크게 줄일 수 있는 이점이 있다. 그러나 배가스에는 30% 정도의 이산화탄소가 포함되어 있으므로, 이를 환원로에 바로 주입시에는 열량 손실, 이산화탄소 누적 및 설비 과부하 등의 부작용이 발생한다.Since the discharged reducing gas contains a large amount of carbon monoxide, hydrogen, and methane having a reducing power, not only can the fuel cost be reduced when reused in the reduction furnace, but also the carbon dioxide generation can be greatly reduced. However, since the exhaust gas contains about 30% of carbon dioxide, side effects such as calorie loss, carbon dioxide accumulation, and equipment overload occur when this is directly injected into the reduction furnace.
이산화탄소를 제거 분리하는 환원 가스 정제 방법을 제공하고자 한다. 전술한 환원 가스 정제 방법을 실행하기 위한 환원가스 정제장치를 제공하고자 한다. 전술한 환원가스 정제장치를 포함하는 용철 제조 장치를 제공하고자 한다.It is to provide a reducing gas purification method for removing and separating carbon dioxide. It is an object of the present invention to provide a reducing gas purification apparatus for carrying out the above-described reducing gas purification method. The present invention provides a molten iron manufacturing apparatus including the reducing gas refining apparatus.
본 발명의 일 실시예에 따른 환원 가스 정제 방법은, i) 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 ii) 철광석을 환원해 환원철을 용융가스화로에 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 환원로에서 배출되는 환원 가스를 정제한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 가스 정제 방법은, i) 암모니아 가스를 제공하는 단계, ii) 암모니아 가스를 환원 가스와 혼합하여 혼합 가스를 제공하는 단계, iii) 혼합 가스를 50℃ 이하로 냉각하여 탄산암모늄염을 생성시키면서 혼합 가스에 포함된 이산화탄소를 제거해 환원 가스를 정제하는 단계, iv) 정제된 환원 가스를 환원로에 공급하는 단계, v) 탄산암모늄염을 액상화하는 단계, vi) 액상화된 탄산암모늄염을 이산화탄소 및 암모니아로 열분해하는 단계, 및 vii) 암모니아를 세정하여 암모니아수를 제공하는 단계를 포함한다. 암모니아 가스를 제공하는 단계에서, 암모니아 가스는 암모니아수를 가열하여 제공된다.Reduction gas purifying method according to an embodiment of the present invention, the reduction furnace in the molten iron manufacturing apparatus comprising: i) a melt gasification furnace in which reduced iron is charged, and ii) a reduction furnace for reducing iron ore to provide reduced iron to the melt gasifier. Purify the reducing gas discharged from. Reducing gas purification method according to an embodiment of the present invention, i) providing ammonia gas, ii) mixing ammonia gas with a reducing gas to provide a mixed gas, iii) cooling the mixed gas to 50 ℃ or less Purifying the reducing gas by removing carbon dioxide contained in the mixed gas while producing ammonium carbonate, iv) supplying the purified reducing gas to the reduction furnace, v) liquefying ammonium carbonate salt, vi) liquefied ammonium carbonate salt Pyrolysing carbon dioxide and ammonia, and vii) washing the ammonia to provide ammonia water. In the step of providing ammonia gas, the ammonia gas is provided by heating the ammonia water.
탄산암모늄염을 액상화하는 단계는 탄산암모늄염에 스팀을 가하여 이루어질 수 있다. 혼합 가스를 제공하는 단계에서, 암모니아 가스와 함께 수분을 공급하고, 환원 가스에 포함된 이산화탄소, 암모니아 가스 및 수분의 각 몰비는 상호 동일할 수 있다.The step of liquefying ammonium carbonate salt may be achieved by adding steam to the ammonium carbonate salt. In the step of providing the mixed gas, the molar ratio of carbon dioxide, ammonia gas, and moisture contained in the reducing gas is supplied with moisture and ammonia gas may be the same.
본 발명의 일 실시예에 따른 환원가스 정제장치는, i) 환원로로부터 환원 가스를 공급받아 암모니아 가스와 혼합하여 혼합 가스를 제공하는 가스 혼합기, ii) 혼합 가스를 공급받아 혼합 가스를 냉각시켜서 탄산암모늄염을 생성시키면서 혼합 가스에 포함된 이산화탄소를 제거해 정제된 환원 가스를 제공하는 가스 냉각기, iii) 탄산암모늄염을 공급받아 탄산암모늄염을 액상화하고, 이산화탄소 및 암모니아로 열분해하며, 암모니아를 세정하여 암모니아수를 제공하는 탄산암모늄염 분해기, 및 iv) 암모니아수를 가열하여 암모니아 가스를 생성하여 가스 혼합기에 제공하는 암모니아 가열기를 포함한다. Reducing gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention, i) a gas mixer receiving a reducing gas from the reduction furnace and mixed with ammonia gas to provide a mixed gas, ii) receiving a mixed gas to cool the mixed gas to carbonic acid A gas cooler that removes carbon dioxide contained in the mixed gas while producing an ammonium salt to provide a purified reducing gas; Ammonium carbonate decomposer, and iv) an ammonia heater that heats ammonia water to produce ammonia gas and provide it to the gas mixer.
가스 혼합기와 가스 냉각기는 일체형 모듈로 형성될 수 있다. 일체형 모듈은, i) 바디부, ii) 바디부와 연결되고, 환원 가스가 유입되는 환원 가스 주입구가 형성되며, 그 단면적이 바디부를 향하여 점차 커지는 가이드부, iii) 바디부 내에 설치되고, 복수의 개구부들이 형성된 다공판, iv) 바디부의 내측을 둘러싸고, 냉각수가 공급되어 순환되면서 복수의 개구부들을 통해 분사되는 환원 가스를 간접 냉각시켜 탄산암모늄염을 그 표면에 생성하는 핀튜브, 및 v) 바디부와 연결되고, 정제된 환원 가스를 외부로 배출하는 환원 가스 배출부를 포함할 수 있다. 가이드부에는 핀튜브에 스팀을 조사하여 탄산암모늄염을 액상화하는 스팀 주입구가 더 형성될 수 있다. 일체형 모듈은 가이드부 내에 가이드부의 표면과 예각을 이루면서 환원 가스 주입구를 둘러싸서 형성되고, 그 단면적이 바디부를 향하여 점점 넓어지는 가이드 베인을 더 포함할 수 있다.The gas mixer and the gas cooler may be formed as an integrated module. The integrated module includes: i) a body part, ii) a body part, a reducing gas injection hole into which a reducing gas is introduced, a guide part whose cross-sectional area gradually increases toward the body part, iii) a body part, A porous plate having openings formed therein, iv) a fin tube which surrounds the inside of the body portion and indirectly cools the reducing gas injected through the plurality of openings while the cooling water is supplied and circulates to produce ammonium carbonate salt on the surface thereof; Connected, it may include a reducing gas discharge unit for discharging the purified reducing gas to the outside. The guide part may further include a steam inlet for liquefying ammonium carbonate salt by irradiating steam to the fin tube. The integrated module may further include a guide vane formed around the reducing gas inlet while forming an acute angle with the surface of the guide part in the guide part, and the cross-sectional area thereof gradually widening toward the body part.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 i) 철광석이 장입되고, 환원 가스를 공급받는 환원로, ii) 환원로와 연결된 전술한 환원가스 정제장치, 및 iii) 환원가스 정제장치 및 환원로와 연결되어 환원로에 환원 가스를 공급하며, 환원로에서 철광석이 환원된 환원철이 장입되어 용융되는 용융가스화로를 포함한다. 환원로는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로일 수 있다.The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention includes: i) a reduction furnace in which iron ore is charged and a reducing gas is supplied; ii) a reduction gas purification apparatus connected to a reduction furnace, and iii) a reduction gas purification apparatus and a reduction furnace. It is connected to supply a reducing gas to the reduction furnace, and includes a molten gasifier in which the reduced iron in which the iron ore is reduced in the charging furnace is charged. The reduction furnace may be a fluidized bed reduction furnace or a packed bed reduction furnace.
탄산암모늄염을 생성하여 환원 가스에 포함된 이산화탄소를 선택적으로 제거할 수 있다. 그 결과, 배가스의 환원력 손실을 최소화하여 다시 배가스를 환원로에 재유입시켜 사용할 수 있다.Ammonium carbonate can be produced to selectively remove carbon dioxide contained in the reducing gas. As a result, it is possible to minimize the reducing power loss of the exhaust gas and to re-introduce the exhaust gas into the reduction furnace.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 가스 정제 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원가스 정제장치의 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 환원가스 정제장치에 포함된 일체형 모듈의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 일체형 모듈을 자른 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 2의 환원가스 정제장치를 포함하는 용철 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 6은 도 2의 환원가스 정제장치를 포함하는 또다른 용철 제조 장치의 개략적인 도면이다.1 is a schematic flowchart of a reducing gas purification method according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a reducing gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic perspective view of an integrated module included in the reducing gas purification apparatus of FIG. 2.
4 is a schematic cross-sectional view of the integrated module taken along line IV-IV of FIG. 3.
FIG. 5 is a schematic view of a molten iron manufacturing apparatus including the reducing gas purification apparatus of FIG. 2.
FIG. 6 is a schematic view of another apparatus for manufacturing molten iron including the reducing gas purifying apparatus of FIG. 2.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" embodies a particular property, region, integer, step, operation, element, and / or component, and other specific properties, region, integer, step, operation, element, component, and / or group. It does not exclude the presence or addition of.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly defined terms used are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 가스 정제 방법의 개략적인 순서도이다. 이러한 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명에 여기에 한정되는 것은 아니다.1 is a schematic flowchart of a reducing gas purification method according to an embodiment of the present invention. These flowcharts are merely illustrative of the present invention and are not limited to the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 환원 가스의 정제 방법은 암모니아 가스를 제공하는 단계(S10), 암모니아 가스를 환원 가스와 혼합하여 혼합 가스를 제공하는 단계(S20), 혼합 가스를 냉각시켜 탄산암모늄염을 생성시키면서 이산화탄소를 제거하는 단계(S30), 정제된 환원 가스를 환원로에 공급하는 단계(S40), 탄산암모늄염을 액상화하는 단계(S50), 액상화된 탄산암모늄염을 이산화탄소 및 암모니아로 열분해하는 단계(S60), 암모니아를 세정하여 암모니아수를 제공하는 단계(S70), 및 암모니아수를 가열하는 단계(S80)를 포함한다. 이외에, 환원 가스의 정제 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the refining gas purification method includes providing ammonia gas (S10), mixing ammonia gas with a reducing gas to provide a mixed gas (S20), and cooling the mixed gas to form ammonium carbonate salt. Removing the carbon dioxide while producing (S30), supplying the purified reducing gas to the reduction furnace (S40), liquefying the ammonium carbonate salt (S50), pyrolyzing the liquefied ammonium carbonate salt with carbon dioxide and ammonia (S60) ), To wash the ammonia to provide ammonia water (S70), and to heat the ammonia water (S80). In addition, the purification method of the reducing gas may further include other steps.
단계(S10)에서는 암모니아 가스를 제공한다. 암모니아 가스는 단계(S80)에서 암모니아수를 가열해서 제공된다. 이 경우, 암모니아수를 50℃ 내지 100℃로 가열하는 것이 바람직하다. 암모니아수를 너무 높은 온도로 가열하면 물과 함께 암모니아수가 증발되어 암모니아 가스의 농도가 낮아질 수 있다. 또한, 너무 낮은 온도로 가열하면 원하는 양의 암모니아 가스를 얻기 어렵다. 따라서 전술한 온도 범위로 암모니아수를 가열한다.In step S10, ammonia gas is provided. Ammonia gas is provided by heating ammonia water in step S80. In this case, it is preferable to heat ammonia water to 50 degreeC-100 degreeC. Heating the ammonia water to too high a temperature may cause the ammonia water to evaporate with the water, resulting in a low concentration of ammonia gas. In addition, heating to too low a temperature makes it difficult to obtain a desired amount of ammonia gas. Therefore, ammonia water is heated to the above-mentioned temperature range.
단계(S20)에서는 암모니아 가스를 환원 가스와 혼합한다. 양자가 모두 기체 상태이므로 균일하게 잘 혼합된다. 여기서, 암모니아 가스는 환원 가스에 함유되어 있는 이산화탄소를 제거하기 위해 사용된다. 환원 가스의 조성에 따라 암모니아 가스의 투입량을 조절할 필요가 있다. 그리고 환원 가스 중 수분 함량에 따라 탄산암모늄염의 생성 효율이 달라지므로, 환원 가스의 조성에 따라 수분을 선택적으로 부가할 수 있다. 다만, 암모니아 가스 및 수분이 필요한 양보다 많이 투입되는 경우, 공정 비용이 증가하고 환원로의 열효율이 저하될 수 있으므로 적절한 양의 투입이 필요하다. 예를 들면, 환원 가스에 포함된 이산화탄소, 암모니아 가스 및수분의 각 몰비를 상호 동일하게 할 수 있다. In step S20, ammonia gas is mixed with a reducing gas. Both are gaseous, so they mix well and uniformly. Here, ammonia gas is used to remove carbon dioxide contained in the reducing gas. It is necessary to adjust the input amount of ammonia gas according to the composition of the reducing gas. And since the production efficiency of the ammonium carbonate salt varies according to the water content of the reducing gas, it is possible to selectively add water according to the composition of the reducing gas. However, when ammonia gas and water are added more than necessary amount, an appropriate amount is required because the process cost may increase and the thermal efficiency of the reduction furnace may be lowered. For example, the molar ratios of carbon dioxide, ammonia gas, and water contained in the reducing gas can be the same.
다음으로, 단계(S30)에서는 혼합 가스를 냉각시켜 탄산암모늄염을 생성시키면서 이산화탄소를 제거한다. 이를 아래의 화학식 1로 나타낸다. 즉, 혼합 가스를 50℃ 이하로 냉각하는 경우, 정반응이 진행되면서 이산화탄소, 암모니아 가스 및 수분이 상호 반응하여 탄산암모늄염이 생성된다. 혼합 가스의 냉각 온도가 너무 큰 경우, 아래의 화학식 1처럼 정반응이 잘 진행되지 않아 이산화탄소를 제거하기 어렵다. 따라서 전술한 온도 이하로 혼합 가스를 냉각함으로써 이산화탄소를 용이하게 제거할 수 있다.Next, in step S30, carbon dioxide is removed while cooling the mixed gas to produce ammonium carbonate. This is represented by the following formula (1). That is, when the mixed gas is cooled to 50 ° C. or less, as the forward reaction proceeds, carbon dioxide, ammonia gas, and water react with each other to form ammonium carbonate. If the cooling temperature of the mixed gas is too large, it is difficult to remove carbon dioxide because the forward reaction does not proceed well as shown in the following formula (1). Therefore, carbon dioxide can be easily removed by cooling the mixed gas below the aforementioned temperature.
[화학식 1][Formula 1]
CO2+NH3+H2O → NH4HCO3 CO 2 + NH 3 + H 2 O → NH 4 HCO 3
여기서, 혼합 가스의 냉각은 냉각수와의 간접 접촉에 의해 이루어진다. 혼합 가스가 냉매와 직접 접촉하여 냉각되는 경우, 환원 가스에 손실이 발생하고 이산화탄소 제거 효율이 저하될 수 있다. 따라서 간접 냉각 방식을 통해 탄산암모늄염을 생성하여 이산화탄소를 선택적으로 제거하는 것이 바람직하다.Here, the cooling of the mixed gas is made by indirect contact with the cooling water. When the mixed gas is cooled in direct contact with the refrigerant, loss of reducing gas may occur and carbon dioxide removal efficiency may decrease. Therefore, it is desirable to form ammonium carbonate through indirect cooling to selectively remove carbon dioxide.
단계(S40)에서는 정제된 환원 가스를 환원로에 공급한다. 환원 가스의 온도가 낮으므로, 산소 버너 등으로 가열하여 환원 가스를 승온시킨 후에 환원로에 다시 공급할 수 있다. 이러한 단계들을 통하여 환원 가스의 환원력이 복원되므로, 환원로에서 사용되는 환원 가스의 양을 절감하여 연료비를 향상시킬 수 있다. 이하에서 설명하는 단계(S50) 내지 단계(S80)는 환원 가스의 정제와는 별개의 과정으로서, 환원 가스의 정제 중에 생성된 탄산암모늄염을 처리하기 위한 과정들이다.In step S40, the purified reducing gas is supplied to a reduction furnace. Since the temperature of the reducing gas is low, it is possible to heat the reducing gas by heating with an oxygen burner or the like and then supply it to the reduction furnace again. Since the reducing power of the reducing gas is restored through these steps, it is possible to reduce the amount of reducing gas used in the reducing furnace to improve fuel costs. Steps S50 to S80 described below are separate processes from the purification of the reducing gas, and are processes for treating the ammonium carbonate salt generated during the purification of the reducing gas.
먼저, 단계(S50)에서는 탄산암모늄염을 액상화한다. 고체 상태의 탄산암모늄염을 액체 상태로 변환하기 위해 100℃ 내지 140℃의 스팀을 탄산암모늄염에 조사할 수 있다. 바람직하게는, 스팀의 온도는 120℃일 수 있다. 저온의 스팀을 사용하는 경우, 탄산암모늄염의 액상화 효율이 저하된다. 또한, 고온의 스팀을 사용하는 경우, 그 사용량을 줄일 수 있고 탄산암모늄염의 액상화 시간을 단축할 수 있으나 고온 및 고압에 견딜 수 있는 설비가 필요하여 설비비가 상승한다. 특히, 고체 상태의 탄산암모늄염이 생성되는 반응기는 핀튜브 형태의 냉각 튜브가 그 내부에 있어서 고압에 견디도록 제조하기가 어렵다. 따라서 스팀의 온도를 전술한 범위로 조절한다. First, in step S50, ammonium carbonate is liquefied. The ammonium carbonate salt may be irradiated with steam at 100 ° C. to 140 ° C. to convert the solid ammonium carbonate salt into a liquid state. Preferably, the temperature of the steam may be 120 ° C. When using low temperature steam, the liquefaction efficiency of ammonium carbonate salt falls. In addition, when using high-temperature steam, the amount of use can be reduced and the liquefaction time of the ammonium carbonate salt can be shortened, but the equipment cost is increased because a facility that can withstand high temperature and high pressure is required. In particular, a reactor in which solid ammonium carbonate is produced is difficult to manufacture such that a cooling tube in the form of a fin tube has a high pressure therein. Therefore, the temperature of steam is adjusted to the above-mentioned range.
다음으로, 단계(S60)에서는 액상화된 탄산암모늄염을 이산화탄소 및 암모니아로 열분해한다. 즉, 액상의 탄산암모늄염을 좀더 가열하여 이를 이산화탄소와 암모니아로 열분해한다. 이 과정은 앞서의 화학식 1에서의 역반응에 해당한다. 즉, 70℃ 내지 100℃의 스팀을 지속적으로 조사하여 탄산암모늄염을 이산화탄소와 암모니아로 열분해한다. 이외에, 다른 불순물들 중에서 예를 들면 황화수소 등의 산성 가스는 메틸디에탄올라민(Methyl-diethanolamine) 등의 유기 용매를 사용하여 이산화탄소와 분리시킬 수 있다. 이산화탄소는 대기중에 배출 가능한 수준이므로, 공정외로 배출하거나 자원화시킬 수 있다.Next, in step S60, the liquefied ammonium carbonate salt is thermally decomposed into carbon dioxide and ammonia. That is, the liquid ammonium carbonate is further heated to thermally decompose it into carbon dioxide and ammonia. This process corresponds to the inverse reaction in Formula 1 above. That is, by continuously irradiating steam at 70 ℃ to 100 ℃ pyrolysis of ammonium carbonate salts with carbon dioxide and ammonia. In addition, among other impurities, for example, an acid gas such as hydrogen sulfide may be separated from carbon dioxide using an organic solvent such as methyl-diethanolamine. Carbon dioxide can be released into the atmosphere, so it can be released or recycled out of the process.
단계(S70)에서는 암모니아를 세정하여 암모니아수를 제공한다. 세정탑에서 암모니아를 정제할 수 있다. 즉, 암모니아에 물이 혼합되면서 암모니아수가 제조된다. In step S70, ammonia is washed to provide ammonia water. The ammonia can be purified in the scrubber tower. That is, ammonia water is produced while water is mixed with ammonia.
마지막으로, 단계(S80)에서는 암모니아수를 가열한다. 따라서 암모니아로부터 수분을 분리시켜 암모니아 가스를 제조한다. 암모니아 가스는 다시 단계(S10)에서 사용된다.Finally, in step S80, ammonia water is heated. Therefore, water is separated from ammonia to produce ammonia gas. Ammonia gas is used again in step S10.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원가스 정제장치(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 2에 점선으로 나타낸 환원가스 정제장치(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 환원가스 정제장치(100)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다. 또한, 환원가스 정제장치(100)에 포함된 각 장치들과 환원로를 설명상 편의를 위해 블럭으로 표시한다. 그리고 도 2에서 기체의 흐름은 실선 화살표로 나타내고, 액체의 흐름은 점선 화살표로 나타낸다.Figure 2 schematically shows a reducing
도 2에 도시한 바와 같이, 환원가스 정제장치(100)는 가스 혼합기(10), 가스 냉각기(12), 탄산암모늄염 분해기(14) 및 암모니아 가열기(16)를 포함한다. 이외에, 환원가스 정제장치(100)는 필요에 따라 다른 장치들을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the reducing
가스 혼합기(10)는 환원로(21)로부터 환원 가스를 공급받는다. 여기서, 환원로(21)는 도 4의 유동층형 환원로(20)와 도 5의 충전층형 환원로(67)에 대응한다. 가스 혼합기(10)에는 암모니아 가스와 수분도 공급된다. 따라서 환원 가스, 암모니아 가스 및 수분을 혼합하여 혼합 가스를 제조한다. 혼합 가스는 가스 냉각기(12)에 공급된다. 가스 냉각기(12)는 혼합 가스를 냉각시켜서 탄산암모늄염을 생성한다. 그리고 가스 냉각기(12)는 혼합 가스에 포함된 이산화탄소를 제거해 정제된 환원 가스를 제공한다. 정제된 환원 가스는 환원로(20)에 공급된다.The
한편, 탄산암모늄염 분해기(14)는 가스 냉각기(12)로부터 탄산암모늄염을 공급받는다. 탄산암모늄염 분해기(14)는 탄산암모늄염을 이산화탄소와 암모니아 용액으로 분해한다. 이산화탄소는 계외로 배출된다. 암모니아 가열기(16)는 암모니아 용액을 공급받아 이를 가열해 암모니아 가스와 수분을 가스 혼합기(10)에 공급한다. 만약 환원로(21)에서 배출되는 환원 가스가 충분한 양의 수분을 포함하는 경우, 암모니아 가열기(16)가 가스 혼합기(10)에 수분을 공급할 필요가 없다. 한편, 암모니아 가열기(16)에서 생성되는 물은 계외로 배출된다.On the other hand, the ammonium
전술한 방법들을 사용하여 환원 가스에 포함된 이산화탄소를 제거할 수 있다. 그 결과, 환원력이 향상된 환원 가스를 환원로에서 재사용할 수 있으므로, 연료비를 크게 절감할 수 있다.The above-described methods can be used to remove carbon dioxide contained in the reducing gas. As a result, the reducing gas having improved reducing power can be reused in the reducing furnace, thereby significantly reducing the fuel cost.
도 3은 도 2의 환원가스 정제장치에 포함된 일체형 모듈(11)의 사시도를 나타낸다. 도 3의 환원 가스 정제 모듈(11)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 환원 가스 정제 모듈(11)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.3 shows a perspective view of the
도 3에 도시한 일체형 모듈(11)에는 가스 혼합기(10)(도 2에 도시)와 가스 냉각기(12)(도 2에 도시)가 일체로 구성된다. 가스 혼합기(10)와 가스 냉각기(12)가 일체로 구성되므로, 설비를 단순화하여 설비비를 절감할 수 있다.In the
일체형 모듈(11)은 바디부(111), 가이드부(113), 스팀 주입구(1115), 환원 가스 주입구(1131), 암모니아 가스 주입구(1133) 및 환원가스 배출부(1151)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 일체형 모듈(11)은 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 가이드부(113)에 형성된 환원 가스 주입구(1131)를 통하여 유입된 환원 가스가 암모니아 가스와 혼합되어 생성된 혼합 가스로부터 이산화탄소가 제거되어 정제된다. 그리고 정제된 환원 가스는 환원 가스 배출부(115)의 환원가스 배출구(1151)를 통해 일체형 모듈(11)의 외부로 배출된다. 환원 가스와 암모니아 가스와의 반응에 의해 생성된 탄산암모늄은 탄산암모늄염 배출구(1153)를 통해 일체형 모듈(11)의 외부로 배출된다.The
바디부(111)는 직육면체 형상을 가진다. 바디부(111)와 연결된 가이드부(113)의 단면적은 환원 가스의 진행 방향을 따라, 즉 바디부(111)에 가까워질수록 점차 증가한다. 즉, 가이드부(113)는 원뿔 또는 다각뿔 형태로 형성된다. 그 결과, 혼합 가스가 중앙에 집중되지 않고 옆으로도 고르게 잘 퍼진다. 환원로(미도시)에서 배출된 환원 가스는 환원 가스 주입구(1131)를 통하여 바디부(111)로 잘 유입된다. 또한, 암모니아 가스는 암모니아 가스 주입구(1133)를 통하여 일체형 모듈(11) 내부로 유입된다. 가이드부(113)의 형상은 필요에 따라 변형될 수 있다. 이하에서는 도 4를 참조하여 일체형 모듈(11)의 내부 구조를 좀더 상세하게 설명한다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 일체형 모듈(11)을 자른 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 일체형 모듈(11)의 단면 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.FIG. 4 schematically shows a cross-sectional structure in which the integrated
도 4에 도시한 바와 같이, 다공판(1111)은 바디부(111) 내에 설치된다. 다공판(1111)에 형성된 복수의 개구부들(1111a)을 통하여 환원 가스가 점선 화살표 방향을 따라 하측으로 분사된다. 가이드부(113) 내에는 가이드 베인(1117)이 환원가스 주입구(1117)를 둘러싸서 환원가스를 일체형 모듈(11)의 내부로 안내한다. 가이드 베인(1117)은 가이드부(113)의 표면과 예각으로 경사져서 형성된다. 따라서 가이드부(113)와 함께 가이드 베인(1117)을 이중으로 사용하여 환원 가스를 가이드한다. 특히, 가이드 베인(1117)의 단면적이 바디부(111)를 향하야 점차 커지므로, 환원 가스의 안내에 효율적이다. 다공판(1111) 및 복수의 개구부들(1111a)의 수 및 형상은 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.As shown in FIG. 4, the
한편, 핀튜브(1113)는 바디부(111)의 내측을 둘러싸고 형성된다. 핀튜브(1113)는 번들 형태로 형성되어 혼합가스 성분, 유량 및 유속에 따라 냉각 열량을 계산하여 핀 형상, 핀 간격, 튜브 형상 및 튜브 간격을 설정한다. 또한, 혼합 가스의 온도 및 유량 조건에 따라 냉매를 이용한 냉각 진행 여부를 결정한다. 핀튜브(1113)에는 냉각수가 공급되어 순환되면서 개구부들(1111a)을 통해 분사되는 환원 가스를 간접 냉각시킨다. 그 결과, 핀튜브(1113)의 표면에 환원 가스와 암모니아 가스가 상호 반응하여 탄산암모늄이 생성된다. 클리닝용 스팀이 핀튜브(1113)에 조사되어 핀튜브(1113)에 부착된 탄산암모늄염을 액상화한 후 탄산암모늄염 배출구(1153)를 통해 배출시킬 수 있다. 한편, 탄산암모늄의 생성에 따라 이산화탄소가 제거되면서 정제된 환원 가스는 환원 가스 배출부(1151)를 통하여 외부로 배출된다.On the other hand, the
도 5는 도 2의 환원가스 정제장치(100)를 포함하는 용철 제조 장치(1000)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 용철 제조 장치는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 5의 용철 제조 장치를 다른 형태로도 변형할 수 있다.FIG. 5 schematically shows an apparatus for manufacturing
도 5에 도시한 바와 같이, 용철 제조 장치(1000)는 유동층형 환원로(20), 용융가스화로(10), 환원가스 공급관(40), 환원가스 정제장치(100), 및 괴성체 제조 장치(30) 등을 포함한다. 유동층형 환원로(20)는 4개의 기포 유동층들(24, 25, 26, 27)을 포함한다. 이외에, 용철 제조 장치(1000)는 고온 균배압 장치(62)와 괴성체 저장조(66)를 더 포함한다. As shown in FIG. 5, the molten
철광석은 유동층형 환원로(20)에 공급되어 다단의 기포 유동층들(24, 25, 26, 27)에서 유동되면서 환원된다. 제1 기포유동층(24)은 제2 기포유동층(25)에서 배출되는 환원 가스로 철광석을 예열한다. 제2 기포유동층(25)과 제3 기포유동층(26)은 예열한 철광석을 예비 환원한다. 그리고 제4 기포유동층(27)은 예비 환원된 철광석을 최종 환원하여 환원철로 변환한다. Iron ore is supplied to the fluidized-
철광석은 유동층형 환원로(20)를 통과하면서 환원 및 가열된다. 용융가스화로(10)에서 생성되어 배출되는 환원가스는 환원가스 공급관(40)을 통하여 유동층형 환원로(20)에 공급된다. 싸이클론(44)은 용융가스화로(50)에서 배출되는 환원가스에 포함된 미분의 비산을 방지한다. 미분은 싸이클론(44)에 의해 포집되어 용융가스화로(50)에 다시 유입된다. 유동층형 환원로(20)에서 제조된 환원철은 환원철 괴성체 제조 장치(30)에 의해 환원철 괴성체로 제조된다.Iron ore is reduced and heated while passing through the fluidized-
환원철 괴성체 제조 장치(30)는, 장입 호퍼(31), 한 쌍의 롤(33), 파쇄기(35) 및 저장조(37)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 환원철 괴성체 제조 장치(30)는 다른 장치를 더 포함할 수 있다. 장입 호퍼(31)는 환원철을 저장한다. 환원철은 장입 호퍼(31)로부터 한 쌍의 롤(33)로 장입되면서 스트립 형태로 압착 성형된다. 압착 성형된 환원철 괴성체는 파쇄기(35)에서 파쇄되어 저장조(37)에 저장된다. 전술한 철함유 괴성체는 환원철 괴성체보다 작으므로 유동층형 환원로(20)에서 유동되면서 환원되기에 적합하다.The reduced iron compacted
저장조(37)에 저장된 환원철은 고온 균배압 장치(42)로 이송된다. 고온 균배압 장치(12)는 환원철 괴성체 제조 장치(30) 및 용융가스화로(50) 사이의 압력을 조절하여 환원철 괴성체를 용융가스화로(50)로 압송한다. 환원철 괴성체 저장조(46)는 환원철 괴성체를 임시 저장하고, 용융가스화로(50)에 환원철 괴성체를 장입시킨다. 그리고 괴상 탄재가 용융가스화로(50)에 공급되어 산소 공급에 의해 연소되면서 환원철을 용융시켜 용철을 제조한다.The reduced iron stored in the
제1 기포 유동층(24)에서 배출되는 환원 가스는 수처리장치(51)에서 수집진된 후 배가스관(50)을 통하여 환원가스 정제장치(100)로 공급된다. 환원가스 정제장치(100)에서 정제된 환원 가스는 싸이클론(64)을 통과하면서 더스트를 제거한다. 정제된 환원 가스는 용융가스화로(60)에서 생성된 환원 가스와 함께 환원가스 공급관(40)을 통해 제4 기포 유동층(27)에 공급되어 철광석을 환원시킬 수 있다.The reducing gas discharged from the first
도 6은 도 2의 환원가스 정제장치(100)를 포함하는 또다른 용철 제조 장치(2000)를 개략적으로 나타낸다. 도 6의 용철 제조 장치(2000)는 도 5의 용철 제조 장치(1000)와 공통적인 부분을 포함하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.FIG. 6 schematically shows another apparatus for manufacturing
도 6에 도시한 바와 같이, 철광석은 충전층형 환원로(67)에 장입되어 용융가스화로(60)에서 공급하는 환원 가스에 의해 환원되어 환원철로 된다. 환원철은 용융가스화로(60)에 장입되어 용융된다. 환원철을 용융하기 위해 괴상 탄재를 용융가스화로(60)에 장입하고 산소를 불어넣어 괴상 탄재를 가열한다.As shown in FIG. 6, iron ore is charged into a packed-
충전층형 환원로(67)에서 배출된 환원 가스는 배가스관(50)을 통과하여 환원가스 정제장치(100)로 유입된다. 환원가스 정제장치(100)에서 정제된 환원 가스는 싸이클론(64)을 통과한 후 충전층형 환원로(67)에 공급된다. 용융가스화로(60)에서 생성되어 충전층형 환원로(67)에 제공되는 환원 가스 이외에 환원가스 정제장치(100)에 의해 정제된 환원 가스가 추가 공급되므로, 용철 제조 장치(2000)의 연료비를 크게 낮출 수 있다.The reducing gas discharged from the packed-
실험예Experimental Example
이하에서는 본 발명을 실험예를 통하여 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples. These experimental examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.
아스펜 플러스(Aspen Plus)를 이용하여 공정 모사를 실시하였다. 공정 모사에 의해 환원 가스에 대한 실험을 진행하였다. 액상에서의 이온화 경향 및 속도론적 이론을 반영하여 공정 모사를 진행하였으며, 가스 성분에 따라 적절한 모델을 선정하였다. 이외의 나머지 실험 과정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.Process simulation was performed using Aspen Plus. An experiment on the reducing gas was conducted by process simulation. Process simulation was performed to reflect the ionization tendency and the kinetic theory in the liquid phase, and an appropriate model was selected according to the gas composition. The rest of the experimental process is easily understood by those skilled in the art, and detailed description thereof will be omitted.
실험예 1Experimental Example 1
냉각을 통해 탄산암모늄염으로 이산화탄소를 분리하는 실험을 실시하였다. 용융가스화로에서 배출되는 270,000Nm3/hr의 환원 가스를 처리하기 위해 암모니아 가스를 공급하여 혼합하였다. 그리고 혼합 가스를 간접 냉각시켜 이산화탄소를 제거하고 환원 가스의 분리 성능을 확인하였다.An experiment was conducted to separate carbon dioxide into ammonium carbonate through cooling. Ammonia gas was supplied and mixed to treat 270,000 Nm 3 / hr of reducing gas discharged from the melt gasifier. In addition, the mixed gas was indirectly cooled to remove carbon dioxide and the separation performance of the reducing gas was confirmed.
비교예 1Comparative Example 1
종래 기술처럼 가압 후 압력순환흡착법에 의해 이산화탄소를 분리하는 실험을 실시하였다. 즉, 용융가스화로에서 배출되는 270,000Nm3/hr의 환원 가스를 가압하였다. 그리고 압력순환흡착법을 통하여 이산화탄소를 제거하고, 환원 가스를 분리시켜 공장 조업 데이터를 확인하였다. 고압에서 배가스내 불순물인 이산화탄소와 수분을 흡착제에 흡착시켜 일산화탄소 및 수소 등의 환원 가스를 분리시켰다.As in the prior art, an experiment was performed to separate carbon dioxide by pressure circulation adsorption after pressurization. That is, 270,000 Nm 3 / hr of reducing gas discharged from the melt gasifier was pressurized. The carbon dioxide was removed by the pressure cycling adsorption and the reducing gas was separated to confirm the plant operation data. At high pressure, carbon dioxide and moisture, which are impurities in the exhaust gas, were adsorbed to the adsorbent to separate reducing gases such as carbon monoxide and hydrogen.
실험 결과Experiment result
전술한 실험예 1과 비교예 1에 따라 제조한 환원 가스의 생산량 및 조성을 측정하였다. 또한, 이산화탄소 제거 후 배출되는 테일 가스(tail gas)의 생산량 및 조성을 측정하였다. 그 결과를 아래의 표 1에 요약하여 나타낸다.The production amount and composition of the reducing gas prepared according to Experimental Example 1 and Comparative Example 1 described above were measured. In addition, the amount and composition of the tail gas discharged after carbon dioxide removal were measured. The results are summarized in Table 1 below.
실험예 1의 환원 가스의 유량이 비교예 1의 환원가스의 유량에 비해 30% 증가한 것을 알 수 있었다. 즉, 환원가스 회수율을 비교예 1의 80% 수준에서 실험예 1의 100%로 향상시킬 수 있었다. 한편, H2의 양은 다소 감소하였으나 CO와 CH4의 양은 증가했고, CO2와 N2의 양은 감소하였다. 이와 같이 환원 가스의 생산량이 증가하므로, 환원로내 연원료비를 감소시킬 수 있었다. 그리고 실험예 1의 테일 가스에서 CO2, H2, CH4 및 N2가 제거된 것으로 확인되었다. 따라서 테일 가스를 외부로 배출시 이송 및 처리를 위한 부대 설비가 불필요하여 설비비 및 운전비를 절감할 수 있다. It was found that the flow rate of the reducing gas of Experimental Example 1 was increased by 30% compared to the flow rate of the reducing gas of Comparative Example 1. That is, the reduction gas recovery rate was improved from 80% of Comparative Example 1 to 100% of Experimental Example 1. On the other hand, the amount of H 2 slightly decreased, but the amount of CO and CH 4 increased, and the amount of CO 2 and N 2 decreased. As the production amount of the reducing gas increased in this way, it was possible to reduce the fuel cost in the reduction furnace. And it was confirmed that CO 2 , H 2 , CH 4 and N 2 were removed from the tail gas of Experimental Example 1. Therefore, when the tail gas is discharged to the outside, it is unnecessary to have additional equipment for transport and treatment, thereby reducing equipment costs and operation costs.
한편, 비교예 1의 압력순환흡착방법은 환원 가스에 손실이 발생하였다. 그리고 잦은 압력 변환으로 설비 이상이 지속적으로 발생하여 설비의 유지 관리가 어려웠다.On the other hand, in the pressure circulation adsorption method of Comparative Example 1, a loss occurred in the reducing gas. In addition, frequent pressure changes caused continuous equipment failures, making it difficult to maintain the equipment.
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 분야에서 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 can be made without departing from the spirit and scope of the claims set out below.
10. 가스 혼합기
11. 일체형 모듈
12. 가스 냉각기
14. 탄산암모늄염 분해기
16. 암모니아 가열기
18. 펠렛타이저
19. 수처리장치
20. 유동층형 환원로
21. 환원로
24, 25, 26, 27. 기포 유동층
30. 환원철 괴성체 제조 장치
31. 장입 호퍼
33. 한 쌍의 롤
35. 파쇄기
37. 저장조
40. 환원 가스 공급관
50. 배가스관
51. 수처리장치
60. 용융가스화로
62. 고온 균배압 장치
64. 싸이클론
66. 괴성체 저장조
67. 충전층형 환원로
100. 환원가스 정제장치
111. 바디부
113. 가이드부
115. 환원가스 배출부
1000, 2000. 용철 제조 장치
1111. 다공판
1111a. 개구부들
1113. 핀튜브
1115. 스팀 주입구
1117. 가이드 베인
1131. 환원가스 주입구
1133. 암모니아 가스 주입구
1151. 환원가스 배출구
1153. 탄산암모늄염 배출구10. Gas Mixer
11. All-in-one module
12. Gas Cooler
14. Ammonium Carbonate Decomposer
16. Ammonia Burner
18. Pelletizer
19. Water treatment device
20. Fluidized Bed Reduction Furnace
21. Reduction Furnace
24, 25, 26, 27. Bubble Fluidized Bed
30. Reduced iron compacted material manufacturing apparatus
31.Charge Hopper
33. A pair of rolls
35. Crushers
37. reservoir
40. Reducing gas supply line
50. Exhaust Pipe
51. Water treatment device
60. Melt Gasifier
62. High Temperature Balancing Device
64. Cyclone
66. Compacted reservoir
67. Packed Bed Type Reduction Furnace
100. Reduction gas purification device
111.Body
113. Guide section
115. Reducing gas discharge part
1000, 2000. molten iron manufacturing apparatus
1111.Perforated Plate
1111a. Openings
1113.FinTube
1115. Steam inlet
1117.Guide Vane
1131.Reducing gas inlet
1133.Ammonia gas inlet
1151. Reducing gas outlet
1153. Ammonium Carbonate Outlet
Claims (9)
상기 혼합 가스를 공급받아 상기 혼합 가스를 냉각시켜서 탄산암모늄염을 생성시키면서 상기 혼합 가스에 포함된 이산화탄소를 제거해 정제된 환원 가스를 제공하는 가스 냉각기,
상기 탄산암모늄염을 공급받아 상기 탄산암모늄염을 액상화하고, 이산화탄소 및 암모니아로 열분해하며, 상기 암모니아를 세정하여 암모니아수를 제공하는 탄산암모늄염 분해기, 및
상기 암모니아수를 가열하여 상기 암모니아 가스를 생성하여 상기 가스 혼합기에 제공하는 암모니아 가열기
를 포함하고,
상기 가스 혼합기와 상기 가스 냉각기는 일체형 모듈로 형성되고,
상기 일체형 모듈은,
바디부,
상기 바디부와 연결되고, 상기 환원 가스가 유입되는 환원 가스 주입구가 형성되며, 그 단면적이 상기 바디부를 향하여 점차 커지는 가이드부,
상기 바디부 내에 설치되고, 복수의 개구부들이 형성된 다공판,
상기 바디부의 내측을 둘러싸고, 냉각수가 공급되어 순환되면서 상기 복수의 개구부들을 통해 분사되는 상기 환원 가스를 간접 냉각시켜 상기 탄산암모늄염을 그 표면에 생성하는 핀튜브, 및
상기 바디부와 연결되고, 상기 정제된 환원 가스를 외부로 배출하는 환원 가스 배출부
를 포함하고,
상기 가이드부에는 상기 핀튜브에 스팀을 조사하여 탄산암모늄염을 액상화하는 스팀 주입구가 더 형성된 환원 가스의 정제 장치.A gas mixer which receives a reducing gas from a reduction furnace and mixes it with ammonia gas to provide a mixed gas,
A gas cooler that receives the mixed gas to cool the mixed gas to form ammonium carbonate to remove carbon dioxide contained in the mixed gas to provide a purified reducing gas;
Ammonium carbonate decomposer receiving the ammonium carbonate to liquefy the ammonium carbonate, pyrolyzing with carbon dioxide and ammonia, and washing the ammonia to provide ammonia water, and
An ammonia heater that heats the ammonia water to generate the ammonia gas and provide it to the gas mixer
Including,
The gas mixer and the gas cooler are formed as an integrated module,
The integrated module,
Body Part,
A guide part connected to the body part and having a reducing gas injection hole through which the reducing gas is introduced, and a cross-sectional area thereof gradually increasing toward the body part;
A porous plate installed in the body portion and having a plurality of openings formed therein;
A fin tube surrounding the inner side of the body part and indirectly cooling the reducing gas injected through the plurality of openings while cooling water is supplied and circulated, thereby producing the ammonium carbonate salt on the surface thereof; and
A reducing gas discharge part connected to the body part and discharging the purified reducing gas to the outside
Including,
The guide unit further comprises a steam injection port for liquefying the ammonium carbonate salt by irradiating the steam to the fin tube further reduction device.
상기 가이드부 내에 상기 가이드부의 표면과 예각을 이루면서 상기 환원 가스 주입구를 둘러싸서 형성되고, 그 단면적이 상기 바디부를 향하여 점점 넓어지는 가이드 베인을 더 포함하는 환원 가스의 정제 장치.In claim 4,
And a guide vane formed in the guide part to surround the reducing gas inlet while forming an acute angle with the surface of the guide part, and having a cross-sectional area gradually widening toward the body part.
상기 환원로와 연결된 제4항에 따른 환원가스 정제장치, 및
상기 환원가스 정제장치 및 상기 환원로와 연결되어 상기 환원로에 상기 환원 가스를 공급하며, 상기 환원로에서 상기 철광석이 환원된 환원철이 장입되어 용융되는 용융가스화로
를 포함하는 용철 제조 장치.A reduction furnace in which iron ore is charged and a reducing gas is supplied,
Reducing gas purification apparatus according to claim 4 connected to the reduction furnace, and
The reducing gas purifier is connected to the reducing gas purifier and the reducing furnace to supply the reducing gas to the reducing furnace, and the reduced iron in which the iron ore is reduced is charged and melted in the reducing furnace.
Molten iron manufacturing apparatus comprising a.
상기 환원로는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로인 용철 제조 장치.In claim 8,
The reduction furnace is molten iron manufacturing apparatus which is a fluidized bed reduction furnace or packed bed reduction furnace.
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