KR102548309B1 - Manufacturing appratus of molten iron reducing emission of carbon dioxide and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 고로에서 수소에 의한 환원 효율을 증가시켜 수소에 의한 탄소 대체를 극대화함으로써, 고로에서의 탄소계 환원제 물질 사용 및 이로 인한 이산화탄소 배출량을 저감하고, 미활용되어 배출되는 수소를 포함한 배가스를 추가적으로 활용하는 방안을 제시함으로써 배가스의 자원화 및 이산화탄소 저감 효과를 극대화할 수 있는 용철 제조장치 및 그 제조방법을 개시한다.One embodiment of the present invention, by increasing the reduction efficiency by hydrogen in the blast furnace to maximize the replacement of carbon by hydrogen, thereby reducing the use of carbon-based reductant materials in the blast furnace and the resulting carbon dioxide emissions, and reducing unused hydrogen emitted Disclosed is an apparatus for manufacturing molten iron and a manufacturing method capable of maximizing the effect of recycling exhaust gas and reducing carbon dioxide by presenting a method of additionally utilizing the exhaust gas including the exhaust gas.

Description

이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치 및 그 제조방법{MANUFACTURING APPRATUS OF MOLTEN IRON REDUCING EMISSION OF CARBON DIOXIDE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}Carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus and manufacturing method thereof

본 발명의 일 실시예는 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 제철 과정에서 발생하는 이산화탄소의 배출량을 저감시키고, 발생한 이산화탄소를 자원화할 수 있는 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus and manufacturing method thereof. More specifically, it relates to a carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus capable of reducing carbon dioxide emission generated during the steelmaking process and recycling the generated carbon dioxide, and a manufacturing method thereof.

최근 강화되고 있는 국내외 환경 규제로 철강산업 역시 이산화탄소 배출 저감이 요구됨에 따라 이의 감축 노력이 활발히 진행되고 있으며, 이러한 노력의 일환으로 기존의 탄소계 환원제 일부를 수소로 대체하는 기술개발을 꼽을 수 있다. 환원제로 수소를 사용하는 경우 기존의 탄소 사용 대비 환원 후 배출물이 이산화탄소 대신 물이라는 장점과 일산화탄소 가스 대비 환원속도가 빠른 장점이 있다.As the steel industry also requires the reduction of carbon dioxide emissions due to recently strengthened environmental regulations at home and abroad, efforts to reduce carbon dioxide are being actively pursued. In the case of using hydrogen as a reducing agent, there are advantages in that the emission after reduction is water instead of carbon dioxide compared to the conventional use of carbon, and the reduction rate is faster than that of carbon monoxide gas.

용철 제조 공정에 있어 현재 주력이 되는 고로법에서 수소를 활용하는 종래의 방법에는 수소 또는 함수소 가스를 고로의 풍구 또는 샤프트를 등을 통해 취입하는 방법이 있다. 그러나, 최근 본 발명의 연구에서 고로에서 풍구 등을 통해 다량의 수소 또는 함수소 가스를 취입하는 경우 철광석 환원에 사용되는 효율이 저하되는 문제가 확인되었다. 도 1에 도시한 고로 풍구를 통해 코크스 오븐 가스(COG, Coke Oven Gas)를 취입하는 경우 예상되는 고로 노내 괴상대에서의 철광석 간접환원율 변화에 관한 모사 테스트 및 해석 결과에서, 고로 풍구를 통해 코크스 오븐 가스 취입 시 취입량이 증가함에 따라 고로 간접환원 비율의 증가가 둔화됨을 확인할 수 있다. 따라서, 상기의 현상으로 미루어볼 때, 이산화탄소 저감 효과를 극대화하기 위해 풍구 통한 코크스 오븐 가스 취입량을 증가시키는 경우, 투입되는 수소량은 증가할 수 있으나 수소에 의한 탄소 저감율은 도 2와 같이 제한되는 문제가 있다. 이는 추가적으로 투입된 수소가 탄소 대체를 위한 환원반응에 이용되지 못하고 그대로 노정을 통해 배출된다는 문제를 야기할 수 있으므로 이의 해결 방안이 필요한 실정이다.A conventional method of using hydrogen in the blast furnace method, which is currently the main focus in the molten iron manufacturing process, includes a method of blowing hydrogen or hydrogen-containing gas through a tuyere or shaft of the blast furnace. However, in a recent study of the present invention, when a large amount of hydrogen or hydrogen-containing gas is blown in through a tuyere or the like in a blast furnace, it has been confirmed that the efficiency used for iron ore reduction is lowered. In the simulation test and analysis results of the change in the indirect reduction rate of iron ore in the bulk zone in the blast furnace expected when coke oven gas (COG) is blown through the blast furnace tuyere shown in FIG. 1, the coke oven through the blast furnace tuyeres It can be seen that the increase in the indirect reduction ratio of the blast furnace slows down as the amount of gas injection increases. Therefore, in view of the above phenomenon, when the amount of coke oven gas injected through the tuyere is increased to maximize the carbon dioxide reduction effect, the amount of hydrogen injected may increase, but the carbon reduction rate by hydrogen is limited as shown in FIG. there is a problem. This may cause a problem that the additionally injected hydrogen is not used in the reduction reaction for replacing carbon and is discharged through the furnace, so a solution to this problem is required.

KRKR 10-2011-0084722 10-2011-0084722 AA

본 발명에서는 상기에서 언급한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 고로에서 수소에 의한 환원 효율을 증가시켜 수소에 의한 탄소 대체를 극대화함으로써, 고로에서의 탄소계 환원제 물질 사용 및 이로 인한 이산화탄소 배출량을 저감하고, 미활용되어 배출되는 수소를 포함한 배가스를 추가적으로 활용하는 방안을 제시함으로써 배가스의 자원화 및 이산화탄소 저감 효과를 극대화할 수 있는 용철 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, in order to solve the conventional problems mentioned above, by increasing the reduction efficiency by hydrogen in the blast furnace to maximize carbon replacement by hydrogen, the use of carbon-based reducing agent materials in the blast furnace and the resulting carbon dioxide emissions are reduced, It is an object of the present invention to provide a molten iron manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of maximizing the effect of recycling exhaust gas and reducing carbon dioxide by suggesting a method of additionally utilizing exhaust gas including hydrogen that is discharged without being utilized.

본 발명의 일 측면은, 분철광석을 공급받아 저환원철을 제조하는 저환원철 제조유닛; 상기 저환원철 제조유닛에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제1 고순도 이산화탄소 분리기; 상기 저환원철을 공급받아 용철을 제조하는 고로; 상기 고로에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제2 고순도 이산화탄소 분리기; 상기 제2 고순도 이산화탄소 분리기에서 배출된 이산화탄소가 제거된 가스에서 수소를 분리 및 배출하는 수소 분리기; 상기 수소 분리기에서 배출된 수소가 제거된 가스를 가열하여 고로에 공급하는 가열기; 및 상기 제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리기에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 분해하여 저환원철 제조유닛에 공급하는 이산화탄소 분해기;를 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치를 제공한다.One aspect of the present invention, a low-reduced iron manufacturing unit for producing low-reduced iron by receiving the supply of fine iron ore; A first high-purity carbon dioxide separator for separating and discharging carbon dioxide from exhaust gas generated from the low-reduced iron production unit; a blast furnace for receiving the low-reduced iron and producing molten iron; a second high-purity carbon dioxide separator for separating and discharging carbon dioxide from exhaust gas generated in the blast furnace; a hydrogen separator separating and discharging hydrogen from the carbon dioxide-removed gas discharged from the second high-purity carbon dioxide separator; a heater for heating and supplying the hydrogen-free gas discharged from the hydrogen separator to a blast furnace; and a carbon dioxide decomposer that decomposes some of the carbon dioxide discharged from the first and second high-purity carbon dioxide separators and supplies it to a low-reduced iron production unit.

코크스를 제조하여 상기 고로에 공급하고, 상기 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스를 분리 및 배출하는 코크스 제조장치; 및 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리하여 제1 환원가스는 상기 고로에 공급하고, 제2 환원가스는 상기 저환원철 제조유닛에 공급하는 코크스 오븐 가스 분리유닛;을 더 포함할 수 있다.a coke manufacturing device for producing and supplying coke to the blast furnace, and separating and discharging coke oven gas generated in the coke manufacturing process; and a coke oven gas separation unit for separating coke oven gas into first and second reducing gases, supplying the first reducing gas to the blast furnace, and supplying the second reducing gas to the low-reduced iron production unit. there is.

코크스 오븐 가스 분리유닛;은, 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리 및 배출하는 코크스 오븐 가스 분리기; 상기 코크스 오븐 가스 분리기에서 배출된 제1 환원가스를 공급받아 압축하는 압축기; 상기 압축된 제1 환원가스를 상기 고로에 공급하는 완충탱크; 및 상기 완충탱크 후단에 연결되어, 상기 환원가스에 메탄 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 함수소 가스를 추가적으로 공급하는, 제1 함수소 가스 추가공급도관;을 포함할 수 있다.A coke oven gas separation unit; a coke oven gas separator for separating and discharging coke oven gas into first and second reducing gases; a compressor for receiving and compressing the first reducing gas discharged from the coke oven gas separator; a buffer tank supplying the compressed first reducing gas to the blast furnace; and a first hydrogen-containing gas additional supply conduit connected to a rear end of the buffer tank and additionally supplying hydrogen-containing gas containing at least one of methane and hydrogen to the reducing gas.

소결광을 제조하여 상기 고로에 공급하는 소결광 제조유닛;을 더 포함할 수 있다.A sintered ore manufacturing unit for producing sintered ore and supplying it to the blast furnace; may further include.

소결광 제조유닛 후단에 연결되어, 정립광, 펠릿, 스크랩 등 고로에 공급되는 장입원료를 추가적으로 공급하는, 장입원료 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다.It is connected to the rear end of the sintered ore manufacturing unit and additionally supplies charged raw materials supplied to the blast furnace, such as sieved ore, pellets, and scrap.

제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리기에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 이용하여 화학 제품을 제조하는 화학합성 반응기;를 더 포함할 수 있다.A chemical synthesis reactor for producing a chemical product using some of the carbon dioxide discharged from the first and second high-purity carbon dioxide separators; may be further included.

수소 분리기에서 분리된 수소를 상기 화학합성 반응기에 공급하는 수소 공급도관;을 더 포함할 수 있다.It may further include a hydrogen supply pipe for supplying the hydrogen separated in the hydrogen separator to the chemical synthesis reactor.

수소 공급도관에 함수소 가스를 추가공급하는 제2 함수소 가스 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다.It may further include a second hydrogen-containing gas additional supply conduit for additionally supplying hydrogen-containing gas to the hydrogen supply conduit.

이산화탄소 분해기에 수증기 등의 반응원료를 추가적으로 공급하는, 반응원료 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다.It may further include a reaction raw material additional supply conduit for additionally supplying a reaction raw material such as steam to the carbon dioxide decomposer.

저환원철 제조유닛에 전로가스(LDG, Linz-Donawitz Gas) 또는 파이넥스 오프 가스(FOG, FINEX Off-Gas) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 추가적으로 공급하는 제3 함수소 가스 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다.A third hydrogen-containing gas additional supply conduit for additionally supplying a gas containing at least one of converter gas (LDG, Linz-Donawitz Gas) and FINEX Off-Gas (FOG) to the low-reduced iron manufacturing unit; further can include

본 발명의 다른 일 측면은, 분철광석을 공급받아 저환원철을 제조하는 저환원철 제조단계; 상기 저환원철 제조단계에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제1 고순도 이산화탄소 분리단계; 상기 저환원철을 공급받아 용철을 제조하는 환원단계; 상기 환원단계에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제2 고순도 이산화탄소 분리단계; 상기 제2 고순도 이산화탄소 분리기에서 배출된 이산화탄소가 제거된 가스에서 수소를 분리 및 배출하는 수소 분리단계; 상기 수소 분리단계에서 배출된 수소가 제거된 가스를 가열하여 환원단계에 공급하는 가열단계; 및 상기 제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리단계에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 분해하여 저환원철 제조단계에 공급하는 이산화탄소 분해단계;를 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention, a low-reduced iron production step of producing low-reduced iron by receiving the powdered iron ore; A first high-purity carbon dioxide separation step of separating and discharging carbon dioxide from the exhaust gas generated in the low-reduced iron production step; a reduction step of receiving the low-reduction iron and producing molten iron; A second high-purity carbon dioxide separation step of separating and discharging carbon dioxide from the exhaust gas generated in the reduction step; a hydrogen separation step of separating and discharging hydrogen from the carbon dioxide-removed gas discharged from the second high-purity carbon dioxide separator; a heating step of heating the hydrogen-removed gas discharged in the hydrogen separation step and supplying the gas to the reduction step; and a carbon dioxide decomposition step of decomposing some of the carbon dioxide discharged from the first and second high-purity carbon dioxide separation steps and supplying it to the low-reduced iron manufacturing step.

저환원철 제조단계;는, 공급받은 분철광석으로 저환원철 분말을 제조하는 단계; 및 상기 저환원철 분말로 괴환원철을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.Low-reduced iron production step; is, the step of producing a low-reduced iron powder with the supplied fine iron ore; and preparing bulk reduced iron from the low-reduced iron powder.

코크스를 제조하여 상기 환원단계에 공급하고, 상기 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스를 분리 및 배출하는 코크스 제조단계; 및 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리하여 제1 환원가스는 상기 환원단계에 공급하고, 제2 환원가스는 상기 저환원철 제조단계에 공급하는 코크스 오븐 가스 분리단계;를 더 포함할 수 있다.A coke manufacturing step of producing coke and supplying it to the reduction step, and separating and discharging coke oven gas generated in the coke manufacturing process; and a coke oven gas separation step of separating coke oven gas into first and second reducing gases, supplying the first reducing gas to the reducing step, and supplying the second reducing gas to the low-reduced iron production step. can

코크스 오븐 가스 분리단계;는, 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리 및 배출하는 단계; 상기 배출된 제1 환원가스를 공급받아 압축하는 단계; 상기 압축된 제1 환원가스를 ___하고 상기 환원단계에 공급하는 단계; 및 상기 환원단계에 환원가스를 공급하는 단계; 이후에, 상기 환원가스에 CH4 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 함수소 가스를 추가적으로 공급하는, 제1 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.Separating the coke oven gas; separating and discharging the coke oven gas into first and second reducing gases; receiving and compressing the discharged first reducing gas; ___ the compressed first reducing gas and supplying it to the reducing step; and supplying a reducing gas to the reducing step. Thereafter, a first hydrogen-containing gas additional supply step of additionally supplying a hydrogen-containing gas containing at least one of CH4 and hydrogen to the reducing gas; may be further included.

소결광을 제조하여 상기 환원단계에 공급하는 소결광 제조단계;를 더 포함할 수 있다.A sintered ore manufacturing step of producing sintered ore and supplying it to the reduction step; may further include.

소결광 제조단계; 이후에, 정립광, 펠릿, 스크랩 등 고로에 공급되는 장입원료를 추가적으로 공급하는, 장입원료 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.Sintered ore manufacturing step; Thereafter, a charging material additional supply step of additionally supplying a charged material supplied to the blast furnace, such as sieved ore, pellets, and scrap; may be further included.

제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리단계에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 이용하여 화학 제품을 제조하는 화학합성 반응단계;를 더 포함할 수 있다.A chemical synthesis reaction step of preparing a chemical product using some of the carbon dioxide discharged in the first and second high-purity carbon dioxide separation steps; may be further included.

수소 분리단계에서 분리된 수소를 상기 화학합성 반응단계에 공급하는 수소 공급단계;를 더 포함할 수 있다.It may further include a hydrogen supply step of supplying the hydrogen separated in the hydrogen separation step to the chemical synthesis reaction step.

수소 공급단계에 함수소 가스를 추가공급하는 제2 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.A second hydrogen-containing gas additional supply step of additionally supplying hydrogen-containing gas to the hydrogen supply step; may be further included.

이산화탄소 분해단계에 수증기 등의 반응원료를 추가적으로 공급하는, 반응원료 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.It may further include a reaction raw material additional supplying step of additionally supplying a reaction raw material such as steam to the carbon dioxide decomposition step.

저환원철 제조단계에 전로가스(LDG, Linz-Donawitz Gas) 또는 파이넥스 오프 가스(FOG, FINEX Off-Gas) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 추가적으로 공급하는 제3 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.A third hydrogen-containing gas additional supply step of additionally supplying a gas containing at least one of converter gas (LDG, Linz-Donawitz Gas) or FINEX Off-Gas (FOG) to the low-reduced iron manufacturing step; further can include

코크스 오븐 가스 등의 함수소 가스를 고로에 취입하여 수소를 환원제로 사용함으로써, 기존의 탄소 연료를 대체하고 전체적인 이산화탄소 배출량을 절감할 수 있다.By injecting hydrogen-containing gas such as coke oven gas into the blast furnace and using hydrogen as a reducing agent, it is possible to replace existing carbon fuels and reduce overall carbon dioxide emissions.

그리고, 저환원철 제조공정에서 가스 재순환 방식에 따른 수소의 높은 이용(환원)률을 유도하고 사전에 환원된 함수소 가스를 이용하여 부분 환원된 저환원철의 고로 사용으로 고로 환원 부담을 경감하여 탄소계 환원제 사용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the low-reduced iron manufacturing process, a high utilization (reduction) rate of hydrogen is induced according to the gas recycling method, and the burden of reduction of the blast furnace is reduced by using a blast furnace of partially reduced low-reduced iron using hydrogen-containing gas that has been reduced in advance to reduce the carbon-based carbon system. There is an effect of reducing the use of reducing agents.

또한, 저환원철 제조공정 및 고로 공정에서 배출되는 배가스를 선택적으로 분리하여 공정내 연료로 재사용하거나 또는 화학 합성 또는 전기화학적 방법을 통한 화학 제품 제조의 원료물질로 재사용함으로써 추가적인 이산화탄소 감축이나 유효 가스 자원의 활용 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, by selectively separating flue gas discharged from the low-reducing iron manufacturing process and the blast furnace process and reusing it as fuel in the process or as a raw material for chemical product manufacturing through chemical synthesis or electrochemical methods, additional carbon dioxide reduction or effective gas resource It has the effect of increasing utilization efficiency.

도 1은 고로 풍구를 통한 코크스 오븐 가스 취입량 증대시 예상되는 고로 간접환원 비율 및 고로 직접환원 소요 탄소량 예측 결과 그래프를 도시한 것이다.
도 2는 고로 풍구 통한 코크스 오븐 가스 취입량 증대시 투입되는 수소 대비 탄소 환원제 저감율 예측 결과 그래프를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치의 블록도를 도시한 것이다.1 is a graph showing a result of predicting the blast furnace indirect reduction ratio and the amount of carbon required for direct blast furnace reduction expected when the amount of coke oven gas blown through the blast furnace tuyeres is increased.
FIG. 2 is a graph showing a prediction result of a carbon reducing agent reduction rate compared to hydrogen input when the amount of coke oven gas blown through the blast furnace tuyeres is increased.
3 is a block diagram of a carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.Terms such as first, second and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 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 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising" as used herein specifies particular characteristics, regions, integers, steps, operations, elements and/or components, and the presence or absence of other characteristics, regions, integers, steps, operations, elements and/or components. Additions are not excluded.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.When a part is referred to as being “on” or “on” another part, it may be directly on or on the other part or may be followed by another part therebetween. In contrast, when a part is said to be “directly on” another part, there is no intervening part between them.

또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.In addition, unless otherwise specified, % means weight%, and 1ppm is 0.0001 weight%.

본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.In one embodiment of the present invention, the meaning of further including an additional element means replacing and including iron (Fe) as much as the additional amount of the additional element.

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.Although not defined differently, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries are additionally interpreted as having meanings consistent with related technical literature and currently disclosed content, and are not interpreted in ideal or very formal meanings unless defined.

이하, 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3의 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.3 schematically shows an apparatus for manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission according to an embodiment of the present invention. The structure of the carbon dioxide emission reducing type molten iron manufacturing apparatus of FIG. 3 is only for exemplifying the present invention, and the present invention is not limited thereto.

따라서, 도 3의 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치를 다양한 형태로 변형할 수 있다.Accordingly, the carbon dioxide emission reducing type molten iron manufacturing apparatus of FIG. 3 may be modified in various forms.

도 3에서 나타나듯이, 본 발명의 일 측면에 따른 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치는, 분철광석을 공급받아 저환원철을 제조하는 저환원철 제조유닛(700); 상기 저환원철 제조유닛(700)에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제1 고순도 이산화탄소 분리기(800); 상기 저환원철을 공급받아 용철을 제조하는 고로(600); 상기 고로(600)에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제2 고순도 이산화탄소 분리기(900); 상기 제2 고순도 이산화탄소 분리기(900)에서 배출된 이산화탄소가 제거된 가스에서 수소를 분리 및 배출하는 수소 분리기(1000); 상기 수소 분리기(1000)에서 배출된 수소가 제거된 가스를 가열하여 고로(600)에 공급하는 가열기(1100); 및 상기 제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리기(800, 900)에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 분해하여 저환원철 제조유닛(700)에 공급하는 이산화탄소 분해기(1300);를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , an apparatus for manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission according to an aspect of the present invention includes a low-reduced iron manufacturing unit 700 that receives fine iron ore and produces low-reduced iron; A first high-purity carbon dioxide separator 800 for separating and discharging carbon dioxide from exhaust gas generated from the low-reduced iron production unit 700; a blast furnace (600) for receiving the low-reduced iron and producing molten iron; A second high-purity carbon dioxide separator 900 for separating and discharging carbon dioxide from exhaust gas generated in the blast furnace 600; a hydrogen separator (1000) for separating and discharging hydrogen from the gas from which the carbon dioxide discharged from the second high-purity carbon dioxide separator (900) is removed; a heater (1100) for heating the hydrogen-removed gas discharged from the hydrogen separator (1000) and supplying it to the blast furnace (600); and a carbon dioxide decomposer 1300 that decomposes some of the carbon dioxide discharged from the first and second high-purity carbon dioxide separators 800 and 900 and supplies it to the low reduced iron production unit 700.

상기 이산화탄소 분해기(1300)에 수증기 등의 반응원료를 추가적으로 공급하는, 반응원료 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다.An additional reaction material supply conduit for additionally supplying a reaction material such as steam to the carbon dioxide decomposer 1300 may be further included.

저환원철 제조유닛(700)에서는, 공급받은 분철광석으로 유동환원로 공정을 통해 저환원철 분말을 제조하고, 상기 저환원철 분말을 열간/냉간에서 괴성화하여 괴환원철을 제조할 수 있다.In the low-reduced iron manufacturing unit 700, low-reduced iron powder can be manufactured from supplied fine iron ore through a fluidized-bed reactor process, and the low-reduced iron powder can be compacted in hot/cold to produce lumped reduced iron.

상기 저환원철 제조유닛(700)에서 발생한 배가스는 라인 720을 통해 제1 고순도 이산화탄소 분리기(800)로 공급된다. 상기 배가스를 공급받은 제1 고순도 이산화탄소 분리기(800)는 고순도 이산화탄소를 분리 및 배출할 수 있다. 상기 제1 고순도 이산화탄소 분리기(800)에서 이산화탄소가 제거된 가스는 라인 810을 통해 저환원철 제조유닛에 재공급되어 환원가스 또는 연료로 재활용될 수 있다. 상기와 같이 배가스를 처리하여 환원가스로 재사용함으로써, 환원가스의 이용율을 높여 저환원철 생상량을 증대시키고, 이로써 더 많은 양의 저환원철을 고로에 장입할 수 있게 됨으로써, 고로 내 함탄소 환원제 사용량을 감소시켜 이산화탄소의 발생량을 저감시킬 수 있다.Exhaust gas generated in the low-reduced iron production unit 700 is supplied to the first high-purity carbon dioxide separator 800 through a line 720. The first high-purity carbon dioxide separator 800 receiving the exhaust gas may separate and discharge high-purity carbon dioxide. The gas from which carbon dioxide is removed in the first high-purity carbon dioxide separator 800 may be re-supplied to the low-reduced iron production unit through line 810 and recycled as reducing gas or fuel. By treating exhaust gas and reusing it as reducing gas as described above, the utilization rate of reducing gas is increased to increase the amount of low-reduced iron produced, thereby enabling a larger amount of low-reduced iron to be charged into the blast furnace, thereby reducing the amount of carbon-containing reducing agent used in the blast furnace. It is possible to reduce the amount of carbon dioxide generated by reducing.

상기 제1 고순도 이산화탄소 분리기(800)에서 배출된 고순도 이산화탄소는 라인 820을 통해 화학합성 반응기(1200) 및 이산화탄소 분해기(1300)에 일부씩 공급될 수 있다.The high-purity carbon dioxide discharged from the first high-purity carbon dioxide separator 800 may be partially supplied to the chemical synthesis reactor 1200 and the carbon dioxide decomposer 1300 through a line 820 .

상기 고로(600)에서는, 상기 저환원철 제조유닛(700)에서 제조된 저환원철을 공급받아 용철을 제조할 수 있다. 사전에 환원된 저환원철을 원료로 사용함으로써 고로(600) 내 환원 부담을 경감하여 탄소계 환원제 사용을 절감시킬 수 있다.In the blast furnace 600, molten iron may be manufactured by receiving the low-reduced iron manufactured in the low-reduced iron manufacturing unit 700. By using pre-reduced low-reduced iron as a raw material, the reduction burden in the blast furnace 600 can be reduced, thereby reducing the use of a carbon-based reducing agent.

상기 고로(600)에서 발생한 배가스는 라인 610을 통해 제2 고순도 이산화탄소 분리기(900)에 공급된다. 상기 배가스를 공급받은 제2 고순도 이산화탄소 분리기(900)는 고순도 이산화탄소를 분리 및 배출할 수 있다. 배출된 고순도 이산화탄소는 라인 910을 통해 상기 라인 820에 연결되어, 제1 고순도 이산화탄소 분리기(800)에서 분리된 고순도 이산화탄소과 함께 화학합성 반응기(1200) 및 이산화탄소 분해기(1300)에 일부씩 공급될 수 있다. 상기 제2 고순도 이산화탄소 분리기(900)에서 이산화탄소가 제거된 가스는 라인 920을 통해 수소 분리기(1000)에 공급될 수 있다.Exhaust gas generated from the blast furnace 600 is supplied to the second high-purity carbon dioxide separator 900 through a line 610. The second high-purity carbon dioxide separator 900 receiving the exhaust gas may separate and discharge high-purity carbon dioxide. The discharged high-purity carbon dioxide is connected to the line 820 through a line 910, and is partially supplied to the chemical synthesis reactor 1200 and the carbon dioxide decomposer 1300 together with the high-purity carbon dioxide separated in the first high-purity carbon dioxide separator 800. The gas from which carbon dioxide is removed in the second high-purity carbon dioxide separator 900 may be supplied to the hydrogen separator 1000 through a line 920 .

상기 제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리기(800, 900)에서 배출된 이산화탄소 중 상기 이산화탄소 분해기(1300)에 공급된 일부는, 상기 반응원료 추가공급도관을 통해 추가적으로 공급된 수증기 등의 반응원료와 전기화학적 반응을 통해 분해된 후, 라인 1310을 통해 상기 저환원철 제조유닛(700)에 재공급되어 연료 및 환원가스로 사용되거나, 화학 제품으로 제조되어 라인 1320을 통해 배출될 수 있다. 상기 저환원철 제조유닛(700)에서는, 상기와 같이 고로(600) 및 저환원철 제조유닛(700)에서 발생한 배가스 중 일부를 처리하여 연료 및 환원가스로 재사용함으로써, 용철제조 공정에서 발생하는 이산화탄소 배출량을 저감시킬 수 있다.A part of the carbon dioxide discharged from the first and second high-purity carbon dioxide separators 800 and 900 supplied to the carbon dioxide decomposer 1300 has an electrochemical reaction with reaction raw materials such as steam additionally supplied through the additional reaction raw material supply conduit. After being decomposed through the reaction, it can be re-supplied to the low-reduced iron production unit 700 through line 1310 to be used as fuel and reducing gas, or it can be produced as a chemical product and discharged through line 1320. In the low-reduced iron manufacturing unit 700, as described above, some of the flue gas generated in the blast furnace 600 and the low-reduced iron manufacturing unit 700 is treated and reused as fuel and reducing gas, thereby reducing carbon dioxide emissions generated in the molten iron manufacturing process. can reduce

상기 수소분리기(1000)에서 분리된 수소가 제거된 가스는 라인 1010을 통해 가열기(1100)에 공급되어 열공급을 받을 수 있다. 상기 가열된 가스는 라인 1110을 통해 환원가스로서의 사용목적으로 고로(600)에 공급될 수 있다. 상기 가스는 고로(600)에서 환원가스로 사용됨으로써, 코크스 또는 미분탄 등 기존에 사용되었던 탄소계 환원제의 사용량 및 그 사용에 따른 이산화탄소의 배출량을 저감시킬 수 있다.The hydrogen-free gas separated in the hydrogen separator 1000 may be supplied to the heater 1100 through the line 1010 to receive heat supply. The heated gas may be supplied to the blast furnace 600 for use as a reducing gas through line 1110. Since the gas is used as a reducing gas in the blast furnace 600, it is possible to reduce the amount of carbon-based reducing agent used in the past such as coke or pulverized coal and the amount of carbon dioxide emitted due to the use.

코크스를 제조하여 상기 고로(600)에 공급하고, 상기 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스를 분리 및 배출하는 코크스 제조장치(200); 및 상기 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리하여 제1 환원가스는 상기 고로(600)에 공급하고, 제2 환원가스는 상기 저환원철 제조유닛(700)에 공급하는 코크스 오븐 가스 분리유닛(1400);을 더 포함할 수 있다.A coke manufacturing device 200 for producing and supplying coke to the blast furnace 600, and separating and discharging coke oven gas generated in the coke manufacturing process; and separating the coke oven gas into first and second reducing gases so that the first reducing gas is supplied to the blast furnace 600 and the second reducing gas is supplied to the low reduced iron manufacturing unit 700. unit 1400; may further include.

상기 코크스 오븐 가스 분리유닛(1400);은, 상기 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리 및 배출하는 코크스 오븐 가스 분리기(300); 상기 코크스 오븐 가스 분리기(300)에서 배출된 제1 환원가스를 공급받아 압축하는 압축기(400); 상기 압축된 제1 환원가스를 공급받아 상기 고로(600)에 공급하는 완충탱크(500); 및 상기 완충탱크(500) 후단에 연결되어, 상기 환원가스에 메탄 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 함수소 가스를 추가적으로 공급하는, 제1 함수소 가스 추가공급도관;을 포함할 수 있다.The coke oven gas separation unit 1400; includes a coke oven gas separator 300 for separating and discharging the coke oven gas into first and second reducing gases; a compressor (400) for receiving and compressing the first reducing gas discharged from the coke oven gas separator (300); a buffer tank 500 receiving the compressed first reducing gas and supplying it to the blast furnace 600; and a first hydrogenated gas additional supply conduit connected to the rear end of the buffer tank 500 and additionally supplying a hydrogenated hydrogen gas containing at least one of methane and hydrogen to the reducing gas.

상기 코크스 제조장치(200)는 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스(56.4%H2-26.6%CH4-8.4%CO-3.1%CO2-N2)를 라인 220을 통해 상기 코크스 오븐 가스 분리기(300)에 공급할 수 있다. 상기 코크스 오븐가스 분리기(300)에서 제1 및 제2 환원가스로 분리된 코크스 오븐 가스 중 제2 환원가스는 라인 320을 통해 상기 저환원철 제조유닛(700)에 공급되고, 제1 환원가스는 라인 310을 통해서 상기 압축기(400)에 공급되어 압축된 뒤, 라인 410을 통해 상기 완충탱크(500)에 공급될 수 있다.The coke manufacturing apparatus 200 transfers coke oven gas (56.4%H 2 -26.6%CH 4 -8.4%CO-3.1%CO 2 -N 2 ) generated during the coke manufacturing process to the coke oven gas separator through a line 220. (300). Of the coke oven gas separated into the first and second reducing gases in the coke oven gas separator 300, the second reducing gas is supplied to the low reduced iron manufacturing unit 700 through a line 320, and the first reducing gas is supplied to the line 320. After being supplied to the compressor 400 through 310 and compressed, it can be supplied to the buffer tank 500 through line 410.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철 제조장치는, 상기 코크스 오븐 가스 분리기(300)에서 배출된 제1 환원가스를 공급받아 스팀 및 열을 공급하여 개질하는 스팀 개질기;를 더 포함할 수 있다. 상기 스팀 개질기에는 고온 연소가스를 공급하는 버너가 연결되어, 스팀개질기에 열을 공급할 수 있다. 상기 버너에는 연료 및 공기가 공급되며, 이의 연소에 의해 고온 연소가스가 발생하고, 발생한 고온의 연소가스는 스팀 개질기에 공급되어, 다른 루트로 공급되는 스팀과 제1 환원가스 내 CH4 간의 화학반응이 일어날 수 있도록 고온 상태를 유지시킬 수 있다. 상기 스팀 개질기에서 개질된 제1 환원가스는 상기 완충탱크(500)로 공급될 수 있다. 상기 화학반응은 하기 화학식 (1)로 표현될 수 있는 함수소 환원가스의 개질반응을 의미한다.The apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention may further include a steam reformer that receives the first reducing gas discharged from the coke oven gas separator 300 and reforms the first reducing gas by supplying steam and heat. A burner supplying high-temperature combustion gas may be connected to the steam reformer to supply heat to the steam reformer. Fuel and air are supplied to the burner, and high-temperature combustion gas is generated by combustion thereof, and the generated high-temperature combustion gas is supplied to the steam reformer, whereby a chemical reaction between steam supplied through another route and CH 4 in the first reducing gas is supplied. A high temperature state can be maintained for this to occur. The first reducing gas reformed in the steam reformer may be supplied to the buffer tank 500 . The chemical reaction refers to a reforming reaction of hydrogen-containing reducing gas, which can be represented by the following formula (1).

화학식 (1)Formula (1)

CH4 + H2O(스팀) = CO +3H2 CH 4 + H 2 O (steam) = CO +3H 2

상기 화학반응을 통해 제1 환원가스를 개질시킬 수 있고, 탄소계 환원제의 대체재인 환원가스 내 수소의 양을 증폭 시킬 수 있다.Through the chemical reaction, the first reducing gas can be reformed, and the amount of hydrogen in the reducing gas, which is a substitute for the carbon-based reducing agent, can be amplified.

상기 완충탱크(500)는 압축된 제1 환원가스를 공급받아 라인 510을 통해 고로의 풍구에 취입할 수 있고, 이 때 열풍, 산소부화 및 미분탄도 동시적으로 풍구에 취입될 수 있다. 이 과정에서 상기 제1 함수소 가스 추가공급도관을 통해 라인 510에 메탄 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 함수소 가스를 추가적으로 공급함으로써, 메탄 또는 수소를 원하는 농도로 조절하여 고로에 공급할 수 있다. 이처럼, 함수소 환원가스를 고로(600)에 취입하여 수소를 환원제로 사용함으로써, 기존의 탄소계 환원제를 대체하고 전체적인 이산화탄소 배출량을 절감할 수 있다.The buffer tank 500 receives the compressed first reducing gas and blows it into the tuyere of the blast furnace through the line 510, and at this time, hot air, oxygen enrichment, and pulverized coal can also be simultaneously blown into the tuyere. In this process, by additionally supplying hydrogen gas containing at least one of methane and hydrogen to the line 510 through the first hydrogen gas additional supply conduit, methane or hydrogen may be adjusted to a desired concentration and supplied to the blast furnace. As such, by introducing hydrogen-containing reducing gas into the blast furnace 600 and using hydrogen as a reducing agent, it is possible to replace the existing carbon-based reducing agent and reduce overall carbon dioxide emissions.

또한, 상기 저환원철 제조유닛(700)에 공급된 상기 제2 환원가스는, 상기 저환원철 제조유닛(700) 내의 유동환원로 공정에 공급되어 상기 분철광석을 부분 환원시켜 상기 저환원철 분말을 제조하는 데 이용될 수 있다. 이렇게 함수소 환원가스를 이용하여 제조된 저환원철을 고로에 원료로 사용함으로써, 사전에 환원된 원료의 사용으로 고로(600) 내 환원 부담을 경감하여 코크스, 미분탄 등의 탄소계 환원제 사용을 절감할 수 있다.In addition, the second reducing gas supplied to the low-reduced iron manufacturing unit 700 is supplied to the fluidized-bed reduction process in the low-reduced iron manufacturing unit 700 to partially reduce the fine iron ore to produce the low-reduced iron powder can be used to By using the low-reducing iron produced using hydrogen-containing reducing gas as a raw material in the blast furnace, the reduction burden in the blast furnace 600 is reduced by using the raw material reduced in advance, thereby reducing the use of carbon-based reducing agents such as coke and pulverized coal. can

소결광을 제조하여 상기 고로(600)에 공급하는 소결광 제조유닛(100);을 더 포함할 수 있다.A sintered ore manufacturing unit 100 for producing sintered ore and supplying it to the blast furnace 600; may further include.

상기 소결광 제조유닛(100) 후단에 연결되어, 정립광, 펠릿, 스크랩 등 상기 고로(600)에 공급되는 장입원료를 추가적으로 공급하는, 장입원료 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다.It is connected to the rear end of the sintered ore production unit 100 and additionally supplies charged raw materials supplied to the blast furnace 600, such as sieved ore, pellets, and scrap.

상기 소결광 제조유닛(100)에서 일련의 괴상화 공정을 거친 상기 소결광은 라인 110을 통해 상기 고로(600)의 상부에 장입되어 철원으로 이용되며, 이 과정에서 라인 110에 연결된 장입원료 추가공급도관을 통해 정립광, 펠릿, 스크랩 등이 추가로 투입될 수 있다.The sintered ore, which has undergone a series of bulking processes in the sintered ore manufacturing unit 100, is charged to the top of the blast furnace 600 through a line 110 and used as an iron source. Through this, sieving ore, pellets, scrap, etc. may be additionally introduced.

상기 제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리기(800, 900)에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 이용하여 화학 제품을 제조하는 화학합성 반응기(1200);를 더 포함할 수 있다. 상기 고순도의 이산화탄소는 상기 화학합성 반응기(1200)에서 화학 제품으로 제조되어 라인 1210을 통해 배출될 수 있다.A chemical synthesis reactor 1200 for producing a chemical product using some of the carbon dioxide discharged from the first and second high-purity carbon dioxide separators 800 and 900; may be further included. The high-purity carbon dioxide may be produced as a chemical product in the chemical synthesis reactor 1200 and discharged through a line 1210.

상기 수소 분리기(1000)에서 분리된 수소를 상기 화학합성 반응기(1200)에 공급하는 수소 공급도관;을 더 포함할 수 있다. 상기 수소 공급도관에 함수소 가스를 추가공급하는 제2 함수소 가스 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다. 상기 수소 분리기(1000)에서 분리된 수소는 라인 1020을 통해 상기 화학합성 반응기(1200)에 공급되어 화학합성 원료 물질로 활용될 수 있으며, 이 때 화학합성에 필요한 수소 농도를 제어하기 위하여 상기 제2 함수소 가스 추가공급도관을 통하여 수소를 함유한 제철소 부생가스 또는 외부 수소가스가 추가적으로 공급되어질 수 있다.A hydrogen supply pipe for supplying the hydrogen separated in the hydrogen separator 1000 to the chemical synthesis reactor 1200; may be further included. It may further include a second hydrogen-containing gas additional supply conduit for additionally supplying hydrogen-containing gas to the hydrogen supply conduit. The hydrogen separated in the hydrogen separator 1000 may be supplied to the chemical synthesis reactor 1200 through line 1020 and used as a raw material for chemical synthesis. At this time, in order to control the hydrogen concentration required for chemical synthesis, the second Steelworks by-product gas containing hydrogen or external hydrogen gas may be additionally supplied through the hydrogen-containing gas additional supply conduit.

상기 저환원철 제조유닛(700)에 전로가스(LDG, Linz-Donawitz Gas) 또는 파이넥스 오프 가스(FOG, FINEX Off-Gas) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 추가적으로 공급하는 제3 함수소 가스 추가공급도관;을 더 포함할 수 있다. 코크스 오븐 가스 뿐만 아니라 환원가스 성분을 다량 함유한 제철소 부생가스인 상기 전로가스 또는 파이넥스 오프가스를 사용하여 저환원철 생상량을 추가적으로 증대시킴으로써, 더 많은 양의 저환원철을 고로에 장입할 수 있게 되어 고로 내 함탄소 환원제 사용량이 감소되므로 추가적으로 이산화탄소의 발생량을 저감시킬 수 있다.Additional supply of a third hydrogen-containing gas that additionally supplies a gas containing at least one of converter gas (LDG, Linz-Donawitz Gas) and FINEX Off-Gas (FOG) to the low-reduced iron production unit 700 A conduit; may further include. By using not only coke oven gas but also the converter gas or FINEX off-gas, which are by-product gases from steel mills containing a large amount of reducing gas components, to further increase the amount of low-reduced iron production, it is possible to charge a larger amount of low-reduced iron into the blast furnace. Since the amount of the carbon-resistant reducing agent is reduced, the amount of carbon dioxide generated can be additionally reduced.

본 발명의 다른 일 측면은, 분철광석을 공급받아 저환원철을 제조하는 저환원철 제조단계; 상기 저환원철 제조단계에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제1 고순도 이산화탄소 분리단계; 상기 저환원철을 공급받아 용철을 제조하는 환원단계; 상기 환원단계에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제2 고순도 이산화탄소 분리단계; 상기 제2 고순도 이산화탄소 분리기에서 배출된 이산화탄소가 제거된 가스에서 수소를 분리 및 배출하는 수소 분리단계; 상기 수소 분리단계에서 배출된 수소가 제거된 가스를 가열하여 환원단계에 공급하는 가열단계; 및 상기 제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리단계에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 분해하여 저환원철 제조단계에 공급하는 이산화탄소 분해단계;를 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention, a low-reduced iron production step of producing low-reduced iron by receiving the powdered iron ore; A first high-purity carbon dioxide separation step of separating and discharging carbon dioxide from the exhaust gas generated in the low-reduced iron production step; a reduction step of receiving the low-reduction iron and producing molten iron; A second high-purity carbon dioxide separation step of separating and discharging carbon dioxide from the exhaust gas generated in the reduction step; a hydrogen separation step of separating and discharging hydrogen from the carbon dioxide-removed gas discharged from the second high-purity carbon dioxide separator; a heating step of heating the hydrogen-removed gas discharged in the hydrogen separation step and supplying it to the reduction step; and a carbon dioxide decomposition step of decomposing some of the carbon dioxide discharged from the first and second high-purity carbon dioxide separation steps and supplying it to the low-reduced iron manufacturing step.

저환원철 제조단계;는, 공급받은 분철광석으로 저환원철 분말을 제조하는 단계; 및 상기 저환원철 분말로 괴환원철을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.Low-reduced iron production step; is, the step of producing a low-reduced iron powder with the supplied fine iron ore; and preparing bulk reduced iron from the low-reduced iron powder.

코크스를 제조하여 상기 환원단계에 공급하고, 상기 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스를 분리 및 배출하는 코크스 제조단계; 및 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리하여 제1 환원가스는 상기 환원단계에 공급하고, 제2 환원가스는 상기 저환원철 제조단계에 공급하는 코크스 오븐 가스 분리단계;를 더 포함할 수 있다.A coke manufacturing step of producing coke and supplying it to the reduction step, and separating and discharging coke oven gas generated in the coke manufacturing process; and a coke oven gas separation step of separating coke oven gas into first and second reducing gases, supplying the first reducing gas to the reducing step, and supplying the second reducing gas to the low-reduced iron production step. can

코크스 오븐 가스 분리단계;는, 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리 및 배출하는 단계; 상기 배출된 제1 환원가스를 공급받아 압축하는 단계; 상기 압축된 제1 환원가스를 ___하고 상기 환원단계에 공급하는 단계; 및 상기 환원단계에 환원가스를 공급하는 단계; 이후에, 상기 환원가스에 CH4 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 함수소 가스를 추가적으로 공급하는, 제1 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.Separating the coke oven gas; separating and discharging the coke oven gas into first and second reducing gases; receiving and compressing the discharged first reducing gas; ___ the compressed first reducing gas and supplying it to the reducing step; and supplying a reducing gas to the reducing step; Thereafter, a first hydrogen-containing gas additional supply step of additionally supplying a hydrogen-containing gas containing at least one of CH4 and hydrogen to the reducing gas; may be further included.

소결광을 제조하여 상기 환원단계에 공급하는 소결광 제조단계;를 더 포함할 수 있다.A sintered ore manufacturing step of producing sintered ore and supplying it to the reduction step; may further include.

소결광 제조단계; 이후에, 정립광, 펠릿, 스크랩 등 고로에 공급되는 장입원료를 추가적으로 공급하는, 장입원료 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.Sintered ore manufacturing step; Thereafter, a charging material additional supply step of additionally supplying a charged material supplied to the blast furnace, such as sieved ore, pellets, and scrap; may be further included.

제1 및 제2 고순도 이산화탄소 분리단계에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 이용하여 화학 제품을 제조하는 화학합성 반응단계;를 더 포함할 수 있다.A chemical synthesis reaction step of preparing a chemical product using some of the carbon dioxide discharged in the first and second high-purity carbon dioxide separation steps; may be further included.

수소 분리단계에서 분리된 수소를 상기 화학합성 반응단계에 공급하는 수소 공급단계;를 더 포함할 수 있다.It may further include a hydrogen supply step of supplying the hydrogen separated in the hydrogen separation step to the chemical synthesis reaction step.

수소 공급단계에 함수소 가스를 추가공급하는 제2 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.A second hydrogen-containing gas additional supply step of additionally supplying hydrogen-containing gas to the hydrogen supply step; may be further included.

이산화탄소 분해단계에 수증기 등의 반응원료를 추가적으로 공급하는, 반응원료 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.It may further include a reaction raw material additional supplying step of additionally supplying a reaction raw material such as steam to the carbon dioxide decomposition step.

저환원철 제조단계에 전로가스(LDG, Linz-Donawitz Gas) 또는 파이넥스 오프 가스(FOG, FINEX Off-Gas) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 추가적으로 공급하는 제3 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함할 수 있다.A third hydrogen-containing gas additional supply step of additionally supplying a gas containing at least one of converter gas (LDG, Linz-Donawitz Gas) or FINEX Off-Gas (FOG) to the low-reduced iron manufacturing step; further can include

각 단계의 세부적인 내용은 전술한 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치와 관련하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.Since the details of each step have been described in relation to the above-mentioned carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus, duplicate descriptions will be omitted.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

100: 소결광 제조유닛 200: 코크스 제조장치
300: 코크스 오븐 가스 분리기 400: 압축기
500: 완충탱크 600: 고로
700: 저환원철 제조유닛 800: 제1 고순도 이산화탄소 분리기
900: 제2 고순도 이산화탄소 분리기 1000: 수소 분리기
1100: 가열기 1200: 화학합성 반응기
1300: 이산화탄소 분해기 1400: 코크스 오븐 가스 분리유닛100: sintered ore manufacturing unit 200: coke manufacturing device
300: coke oven gas separator 400: compressor
500: buffer tank 600: blast furnace
700: low reduced iron production unit 800: first high purity carbon dioxide separator
900: second high-purity carbon dioxide separator 1000: hydrogen separator
1100: heater 1200: chemical synthesis reactor
1300: carbon dioxide decomposer 1400: coke oven gas separation unit

Claims (21)

분철광석을 공급받아 저환원철을 제조하는 저환원철 제조유닛(700);
상기 저환원철 제조유닛(700)에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제1 이산화탄소 분리기(800);
상기 저환원철을 공급받아 용철을 제조하는 고로(600);
상기 고로(600)에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제2 이산화탄소 분리기(900);
상기 제2 이산화탄소 분리기(900)에서 배출된 이산화탄소가 제거된 가스에서 수소를 분리 및 배출하는 수소 분리기(1000);
상기 수소 분리기(1000)에서 배출된 수소가 제거된 가스를 가열하여 고로(600)에 공급하는 가열기(1100); 및
상기 제1 및 제2 이산화탄소 분리기(800, 900)에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 분해하여 저환원철 제조유닛(700)에 공급하는 이산화탄소 분해기(1300);를 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
A low-reduced iron production unit 700 for producing low-reduced iron by receiving powdered iron ore;
A first carbon dioxide separator 800 for separating and discharging carbon dioxide from exhaust gas generated from the low-reduced iron production unit 700;
a blast furnace (600) for receiving the low-reduced iron and producing molten iron;
A second carbon dioxide separator 900 for separating and discharging carbon dioxide from exhaust gas generated in the blast furnace 600;
a hydrogen separator (1000) for separating and discharging hydrogen from the gas from which the carbon dioxide discharged from the second carbon dioxide separator (900) has been removed;
a heater (1100) for heating the hydrogen-removed gas discharged from the hydrogen separator (1000) and supplying it to the blast furnace (600); and
and a carbon dioxide decomposer (1300) that decomposes some of the carbon dioxide discharged from the first and second carbon dioxide separators (800, 900) and supplies it to the low reduced iron production unit (700).
 제1항에 있어서,
코크스를 제조하여 상기 고로(600)에 공급하고, 상기 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스를 분리 및 배출하는 코크스 제조장치(200); 및
상기 코크스 오븐 가스를 공급받아 제1 및 제2 환원가스로 분리하여 제1 환원가스는 상기 고로에 공급하고, 제2 환원가스는 상기 저환원철 제조유닛에 공급하는 코크스 오븐 가스 분리유닛(1400);을 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 1,
A coke manufacturing device 200 for producing and supplying coke to the blast furnace 600, and separating and discharging coke oven gas generated in the coke manufacturing process; and
A coke oven gas separation unit (1400) for receiving the coke oven gas and separating it into first and second reducing gases, supplying the first reducing gas to the blast furnace and supplying the second reducing gas to the low reduced iron manufacturing unit; Further comprising a carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus.
 제2항에 있어서,
상기 코크스 오븐 가스 분리유닛(1400);은,
상기 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리 및 배출하는 코크스 오븐 가스 분리기(300);
상기 코크스 오븐 가스 분리기(300)에서 배출된 제1 환원가스를 공급받아 압축하는 압축기(400);
상기 압축된 제1 환원가스를 공급받아 상기 고로(600)에 공급하는 완충탱크(500); 및
상기 완충탱크(500) 후단에 연결되어, 상기 제1 환원가스에 메탄 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 함수소 가스를 추가적으로 공급하는, 제1 함수소 가스 추가공급도관;을 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.According to claim 2,
The coke oven gas separation unit 1400; silver,
a coke oven gas separator 300 separating and discharging the coke oven gas into first and second reducing gases;
a compressor (400) for receiving and compressing the first reducing gas discharged from the coke oven gas separator (300);
a buffer tank 500 receiving the compressed first reducing gas and supplying it to the blast furnace 600; and
A first hydrogenated gas additional supply conduit connected to the rear end of the buffer tank 500 to additionally supply hydrogenated gas containing at least one of methane or hydrogen to the first reducing gas; including, carbon dioxide emission reduction Mold molten iron manufacturing equipment. 제1항에 있어서,
소결광을 제조하여 상기 고로(600)에 공급하는 소결광 제조유닛(100);을 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 1,
A sintered ore manufacturing unit 100 for producing sintered ore and supplying the sintered ore to the blast furnace 600;
 제4항에 있어서,
상기 소결광 제조유닛(100) 후단에 연결되어, 정립광, 펠릿 및 스크랩 중 하나 이상을 포함하며, 상기 고로(600)에 공급되는 장입원료를 추가적으로 공급하는, 장입원료 추가공급도관;을 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 4,
It is connected to the rear end of the sintered ore manufacturing unit 100, includes one or more of sieved ore, pellets and scrap, and additionally supplies the charged raw material supplied to the blast furnace 600; further comprising a charged raw material supply conduit , Carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing device.
 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 이산화탄소 분리기(800, 900)에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 이용하여 화학 제품을 제조하는 화학합성 반응기(1200);를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 1,
A chemical synthesis reactor (1200) for producing a chemical product by using some of the carbon dioxide discharged from the first and second carbon dioxide separators (800, 900);
 제6항에 있어서,
상기 수소 분리기(1000)에서 분리된 수소를 상기 화학합성 반응기(1200)에 공급하는 수소 공급도관;을 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 6,
The carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus further comprising: a hydrogen supply conduit for supplying the hydrogen separated in the hydrogen separator (1000) to the chemical synthesis reactor (1200).
 제7항에 있어서,
상기 수소 공급도관에 함수소 가스를 추가공급하는 제2 함수소 가스 추가공급도관;을 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 7,
The carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus further comprising a second hydrogen-containing gas additional supply conduit for additionally supplying hydrogen-containing gas to the hydrogen supply conduit.
 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소 분해기(1300)에 수증기를 포함하는 반응원료를 추가적으로 공급하는, 반응원료 추가공급도관;을 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 1,
The carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus further comprising: an additional reaction material supply conduit for additionally supplying a reaction material including water vapor to the carbon dioxide decomposer (1300).
 제1항에 있어서,
상기 저환원철 제조유닛(700)에 전로가스(LDG, Linz-Donawitz Gas) 또는 파이넥스 오프 가스(FOG, FINEX Off-Gas) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 추가적으로 공급하는 제3 함수소 가스 추가공급도관;을 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조장치.
According to claim 1,
Additional supply of a third hydrogen-containing gas that additionally supplies a gas containing at least one of converter gas (LDG, Linz-Donawitz Gas) and FINEX Off-Gas (FOG) to the low-reduced iron production unit 700 Further comprising a conduit; carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing apparatus.
 분철광석을 공급받아 저환원철을 제조하는 저환원철 제조단계;
상기 저환원철 제조단계에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제1 이산화탄소 분리단계;
상기 저환원철을 공급받아 용철을 제조하는 환원단계;
상기 환원단계에서 발생한 배가스에서 이산화탄소를 분리 및 배출하는 제2 이산화탄소 분리단계;
상기 제2 이산화탄소 분리단계에서 배출된 이산화탄소가 제거된 가스에서 수소를 분리 및 배출하는 수소 분리단계;
상기 수소 분리단계에서 배출된 수소가 제거된 가스를 가열하여 환원단계에 공급하는 가열단계; 및
상기 제1 및 제2 이산화탄소 분리단계에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 분해하여 저환원철 제조단계에 공급하는 이산화탄소 분해단계;를 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
A low-reduced iron manufacturing step of producing low-reduced iron by receiving powdered iron ore;
A first carbon dioxide separation step of separating and discharging carbon dioxide from exhaust gas generated in the low-reduced iron production step;
a reduction step of receiving the low-reduction iron and producing molten iron;
A second carbon dioxide separation step of separating and discharging carbon dioxide from the exhaust gas generated in the reduction step;
a hydrogen separation step of separating and discharging hydrogen from the gas from which the carbon dioxide discharged in the second carbon dioxide separation step is removed;
a heating step of heating the hydrogen-removed gas discharged in the hydrogen separation step and supplying the gas to the reduction step; and
and a carbon dioxide decomposition step of decomposing some of the carbon dioxide discharged in the first and second carbon dioxide separation steps and supplying it to the low-reduced iron manufacturing step.
 제11항에 있어서,
상기 저환원철 제조단계;는,
공급받은 분철광석으로 저환원철 분말을 제조하는 단계; 및
상기 저환원철 분말로 괴환원철을 제조하는 단계;를 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 11,
The low-reduced iron manufacturing step; is,
Preparing low-reduced iron powder from the supplied fine iron ore; and
A method for producing reduced carbon dioxide emission-type molten iron, comprising: preparing lump reduced iron from the low-reduced iron powder.
 제11항에 있어서,
코크스를 제조하여 상기 환원단계에 공급하고, 상기 코크스 제조과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스를 분리 및 배출하는 코크스 제조단계; 및
상기 코크스 오븐 가스를 공급받아 제1 및 제2 환원가스로 분리하여 제1 환원가스는 상기 환원단계에 공급하고, 제2 환원가스는 상기 저환원철 제조단계에 공급하는 코크스 오븐 가스 분리단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 11,
A coke manufacturing step of producing coke and supplying it to the reduction step, and separating and discharging coke oven gas generated in the coke manufacturing process; and
A coke oven gas separation step of receiving the coke oven gas and separating it into first and second reducing gases, supplying the first reducing gas to the reducing step and supplying the second reducing gas to the low-reduced iron manufacturing step; A method for manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emissions, comprising:
 제13항에 있어서,
상기 코크스 오븐 가스 분리단계;는,
상기 코크스 오븐 가스를 제1 및 제2 환원가스로 분리 및 배출하는 단계;
상기 배출된 제1 환원가스를 공급받아 압축하는 단계;
상기 압축된 제1 환원가스를 상기 환원단계에 공급하는 단계; 및
상기 압축된 제1 환원가스를 상기 환원단계에 공급하는 단계; 이후에,
상기 제1 환원가스에 메탄 또는 수소 중 적어도 하나를 포함하는 함수소 가스를 추가적으로 공급하는, 제1 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 13,
The coke oven gas separation step;
separating and discharging the coke oven gas into first and second reducing gases;
receiving and compressing the discharged first reducing gas;
supplying the compressed first reducing gas to the reducing step; and
supplying the compressed first reducing gas to the reducing step; Since the,
The method of manufacturing carbon dioxide emission reduction type molten iron, further comprising: additionally supplying a first hydrogen-containing gas containing at least one of methane and hydrogen to the first reducing gas.
 제11항에 있어서,
소결광을 제조하여 상기 환원단계에 공급하는 소결광 제조단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 11,
A method for manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission, further comprising: producing sintered ore and supplying the sintered ore to the reducing step.
 제15항에 있어서,
상기 소결광 제조단계; 이후에,
정립광, 펠릿 및 스크랩 중 하나 이상을 포함하며, 고로에 공급되는 장입원료를 추가적으로 공급하는, 장입원료 추가공급단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 15,
The sintered ore manufacturing step; Since the,
A method for manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission, further comprising: additionally supplying a charged material, which includes at least one of refined ore, pellets, and scrap, and additionally supplies a charged material to be supplied to the blast furnace.
 제11항에 있어서,
상기 제1 및 제2 이산화탄소 분리단계에서 배출된 이산화탄소 중 일부를 이용하여 화학 제품을 제조하는 화학합성 반응단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 11,
The method of manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission further comprising a chemical synthesis reaction step of manufacturing a chemical product by using some of the carbon dioxide discharged in the first and second carbon dioxide separation steps.
 제17항에 있어서,
상기 수소 분리단계에서 분리된 수소를 상기 화학합성 반응단계에 공급하는 수소 공급단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 17,
The method of manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission, further comprising a hydrogen supply step of supplying the hydrogen separated in the hydrogen separation step to the chemical synthesis reaction step.
 제18항에 있어서,
상기 수소 공급단계에 함수소 가스를 추가공급하는 제2 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 18,
The method of manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission, further comprising a second additional hydrogen-containing gas supplying step of additionally supplying hydrogen-containing gas to the hydrogen supplying step.
 제11항에 있어서,
상기 이산화탄소 분해단계에 수증기를 포함하는 반응원료를 추가적으로 공급하는, 반응원료 추가공급단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.
According to claim 11,
The method of manufacturing molten iron with reduced carbon dioxide emission, further comprising: adding a reaction material additionally supplying a reaction material including water vapor to the carbon dioxide decomposition step.
 제11항에 있어서,
상기 저환원철 제조단계에 전로가스(LDG, Linz-Donawitz Gas) 또는 파이넥스 오프 가스(FOG, FINEX Off-Gas) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 가스를 추가적으로 공급하는 제3 함수소 가스 추가공급단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 배출 저감형 용철 제조방법.According to claim 11,
A third hydrogen-containing gas additional supply step of additionally supplying a gas containing at least one of converter gas (LDG, Linz-Donawitz Gas) and FINEX Off-Gas (FOG) to the low-reduced iron manufacturing step; Further comprising, carbon dioxide emission reduction type molten iron manufacturing method.
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