KR20030013057A - Ironmaking process for using sludge drying by off gas of fluidized bed for iron reduction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용융환원프로세스에서 슬러지를 재활용하는 용철제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유동층환원로의 배가스를 수송가스로 활용하면서 그 헌열로 슬러지를 건조하여 용융가스화로에서 슬러지를 재활용하는 용철제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing molten iron for recycling sludge in a molten reduction process, and more particularly, to manufacture molten iron for recycling sludge in a molten gas furnace by drying the sludge with the use of exhaust gas from a fluidized-bed reduction furnace as a transport gas. It is about a method.
현재 포항제철에서 성공적으로 개발되고 있는 용융환원 프로세스의 하나인 파이넥스공정(FINEX 공정)은 도 1에서와 같이 3단 유동층로(2,3,4)로 구성되어 있다. 유동층로(2. 3. 4)에서 분철광석의 유동에 사용되는 기체는 용융 가스화로(1)에서 공급하고 있다. 3단의 반응기를 거쳐 배출되는 배가스의 온도는 대략 680℃ 이고, 압력은 1.7 bar이다.The Finex process (FINEX process), which is one of the melt reduction processes currently successfully developed in Pohang Steel, is composed of three stage fluidized bed furnaces (2, 3, 4) as shown in FIG. The gas used for the flow of the iron ore in the fluidized bed furnace (2. 3, 4) is supplied from the molten gasifier (1). The temperature of the flue-gas discharged through the three stage reactor is approximately 680 ° C and the pressure is 1.7 bar.
현재 포항제철에서는 용융환원 프로세스의 일종인 코렉스공정에서 약 150 t의 슬러지가 발생하는 것을 비롯하여 각종 공정에서 대량의 슬러지가 발생하고 있다. 전세계적으로 청정생산체제를 구축하여 산업체의 발생 폐기물을 최소화하고 공장내 재활용하는 추세에 따라 포항제철에서도 전체 부산물 발생량의 94%를 재활용하는 성과를 거두고 있다. 그러나, 실제 내용면에서 보면 슬러지의 경우에는 전체 슬러지의 45%가 투기장에 매립되고 있는 실정이다.At present, a large amount of sludge is generated in various processes, including about 150 tons of sludge generated in the Korex process, a kind of melt reduction process. As a result of building a clean production system around the world, minimizing industrial wastes and recycling in factories, Pohang Steel is also recycling 94% of all by-products. However, in terms of actual contents, 45% of the sludge is buried in the dumping site.
따라서, 발생하는 슬러지를 코렉스 용융가스화로(1)에 취입하는 방안이 검토되고 있으며, 도 1과 같이 별도의 건조공정에서 건조한 슬러지를 분체저장조(12)로 장입하여 분체취입장치(15)를 통해 용융가스화로(1)에서 재활용하는 방안이 연구되고 있다. 특히 용융환원프로세스에서 발생하는 슬러지는 표 1에서 확인할 수 있듯이 T-Fe가 36.7%로 철함유랑이 많기 때문에 이에 대한 재활용의 가치가 크다고 할 수 있다.Therefore, a method of injecting the generated sludge into the Korex melt gasifier 1 is being examined, and as shown in FIG. 1, the dried sludge is charged into the powder storage tank 12 in a separate drying process through the powder injecting device 15. A method for recycling in the melt gasifier 1 has been studied. In particular, as shown in Table 1, the sludge generated in the melt reduction process has a high iron content (36.7%), which can be said to be of great value for recycling.
표 1의 슬러지는 수분함량이 40% 정도로 높기 때문에 이를 재활용하기 위해서는 건조과정이 필요하다. 따라서, 독립적으로 설치된 로타리 킬른 건조기에서 건조한 후 이를 운송해 온 다음, 분체저장조(12)로 공급하여 재활용하게 된다. 그런데, 용융가스화로에서 요구되는 수준으로 슬러지를 로타리킬른에서 건조하려면 상당한 공정부하가 생기며, 또한 그 비용도 많이 소요되기 때문에 슬러지의 사용에 장애가 되고 있다.The sludge in Table 1 has a high moisture content of 40%, so a drying process is required to recycle it. Therefore, after drying in an independently installed rotary kiln dryer, it is transported, and then supplied to the powder storage tank 12 for recycling. However, in order to dry the sludge in the rotary kiln to the required level in the melt gasifier, a considerable process load is generated and the cost thereof is also a obstacle to the use of the sludge.
본 발명은 유동층환원로의 배가스를 슬러지의 이송가스로 활용하면서 그 헌열로 슬러지를 건조함으로써 슬러지 건조에 필요한 비용을 절감하면서 용철을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing molten iron while reducing the cost required for sludge drying by drying the sludge with its depletion while utilizing the exhaust gas of the fluidized bed reduction furnace as the feed gas of the sludge.
도 1은 슬러지 재활용하는 용융환원프로세스의 개략도1 is a schematic diagram of a melt reduction process for recycling sludge
도 2는 본 발명에 따라 배가스를 이용하여 슬러지를 건조하여 재활용하는 용철제조방법의 개략도Figure 2 is a schematic diagram of a molten iron manufacturing method for drying and recycling the sludge using the exhaust gas in accordance with the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
1..... 용융가스화로 2..... 최종환원로1 ..... Melt Gasification Furnace 2 ..... Final Reduction Furnace
3, 4...... 예비환원로 5..... 환원가스관3, 4 ...... Reserve Reactor 5 ..... Reducing gas pipe
6..... 배가스 도관 7..... 분철광석 흐름도관6 ..... flue gas conduit 7 ..... iron ore flow chart
8..... HBI 제조설비 9..... 싸이클론8 ..... HBI Manufacturing Equipment 9 ..... Cyclone
10, 11..... 저장조 12..... 분체저장조10, 11 ..... storage tank 12 ..... powder storage tank
13..... 분체취입용 균압조 14..... 분체정량 적출장치13 ..... Balancing tank for powder blowing 14 ..... Powder weighing extraction device
15..... 분췌취입장치15 ..... Extraction device
201..... 슬러지 저장조 202..... 건조기(로타리킬른)201 ..... Sludge Storage Tank 202 ..... Dryer (Rotary Kiln)
203..... 슬러지 선별기 204..... 파쇄기203 ..... sludge sorter 204 ..... crusher
205..... 슬러지 저장조 206..... 기송관205 ..... Sludge Reservoir 206 ..... Pneumatic Tube
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용철제조방법은, 유동층을 형성하면서 장입된 분철광석을 환원하도록 구성되는 1개 이상의 유동층환원로(2, 3, 4),The molten iron manufacturing method of the present invention for achieving the above object, at least one fluidized bed reduction reactor (2, 3, 4), configured to reduce the charged iron ore while forming a fluidized bed,
상기 유동층 환원로중의 최종환원로(2)에서 분환원철을 공급받아 용융환원하여 용선을 제조하도록 구성되는 용융가스화로(1),A molten gasifier (1) configured to receive molten reduced iron from the final reduction furnace (2) in the fluidized-bed reduction furnace to produce molten iron by melting reduction;
상기 용융가스화로(1)의 배가스를 포집하여 배가스중의 미립광석은 용융가스화로(1)에 순환시키고 미립광석이 제거된 배가스는 환원가스관(5)을 통해 유동층환원로(2, 3, 4)의 환원가스로 공급하는 사이클론(9)을 포함하고,The exhaust gas of the melt gasifier 1 is collected, and the fine ore in the exhaust gas is circulated to the melt gasifier 1, and the exhaust gas from which the fine ore is removed is reduced through the reducing gas pipe 5. Including a cyclone (9) for supplying a reducing gas of
상기 유동층 최종환원로(2)에서는 최종환원된 직접환원철(DRI-Direct Reduced Iron)이 광석흐름도관(7)을 통해 HBI(Hot Briquetted Iron) 제조설비(8)로 이송되고 여기서 HBI가 제조되어 용융가스화로(1)로 장입되고, 상기 사이클론(9)은 용융가스화로(1)내에 미립광석을 포집하여 용융가스화로(1)에 재취입하는 분진취입장치(13)와 분진소통관계로 연결되고, 상기 분체취입장치(15)는 분체취입관계로 분체저장조(12)와 연결되어 구성되는 용철제조설비를 이용한 용철제조방법에 있어서,In the fluidized bed final reduction reactor (2), the final reduced direct reduced iron (DRI-Direct Reduced Iron) is transferred to a hot briquetted iron (HBI) manufacturing facility (8) through an ore flow conduit (7), where the HBI is manufactured and melted. Charged into the gasifier (1), the cyclone (9) is connected in a dust communication relationship with the dust blowing device (13) for collecting the fine ore in the molten gasifier (1) and re-injected into the molten gasifier (1) In the molten iron manufacturing method using the molten iron manufacturing equipment is configured to be connected to the powder storage tank 12 in a powder blowing relationship,
슬러지를 1차건조하여 슬러지 저장빈에 저장하는 단계,First drying the sludge and storing the sludge in a sludge storage bin,
일단이 상기 분체저장조(12)의 일측에 연결되고 타단이 슬러지 저장빈에 연결된 기송관에 상기 유동층환원로(2, 3, 4)의 배가스를 취입하는 단계,Injecting the exhaust gas of the fluidized-bed reduction paths (2, 3, 4) into a pneumatic pipe having one end connected to one side of the powder storage tank 12 and the other end connected to the sludge storage bin,
상기 기송관에 상기 1차건조된 슬러지를 공급하여 배가스로 최종건조하면서 상기 분체취입장치(15)로 기송하는 단계를 포함하여 구성된다.And supplying the primary dried sludge to the pneumatic tube and conveying it to the powder blowing device 15 while finally drying the exhaust gas.
이하, 본 발명을 도 2를 일례로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 as an example.
본 발명에서는 유동층환원로(2, 3, 4)에서 분철광석의 환원가스로 사용하여 배기되는 배가스를 1차건조된 슬러지의 기송(Pneumatic conveying)가스로 이용하면서 그 헌열로 1차건조된 슬러지를 최종건조한다. 물론, 슬러지의 초기 수분함량이 낮다면 1차건조 과정없이 바로 배가스로 건조하면서 이송하는 것도 가능하다.In the present invention, while using the exhaust gas exhausted by using the reduced gas of the iron ore in the fluidized-bed reduction reactor (2, 3, 4) as the pneumatic conveying gas of the primary dried sludge, the first dried sludge as its dedication. Finally dry. Of course, if the initial water content of the sludge is low, it is also possible to transfer the drying to the exhaust gas directly without the first drying process.
본 발명에서 재활용하는 슬러지는 철분함량이 높고 수분이 일정량 함유되어 건조가 요구되는 슬러지이면 모두 가능하며, 대표적인 예가 코렉스 슬러지이다. 코렉스 슬러지는 표 1에서와 같이 T.Fe가 30%이상이고 수분함량이 38~42% 정도이다.The sludge recycled in the present invention can be any sludge which has high iron content and a certain amount of moisture and needs drying, and a representative example is Corex sludge. As seen in Table 1, Corex sludge has a T.Fe of 30% or more and a water content of 38-42%.
도 2에서는 배가스를 1차건조기에 일부 공급하여 건조가스로 활용하는 것과 함께 배가스의 나머지를 기송가스로 활용하는 가장 바람직한 배가스의 활용방법이 도시되어 있다.In FIG. 2, the most preferred method of utilizing the exhaust gas is to supply some of the exhaust gas to the primary dryer to use the dry gas as well as to utilize the rest of the exhaust gas as the pneumatic gas.
배가스를 슬러지의 기송가스로 활용하면서 건조하기 위해서는 기송관의 일단을 분체저장조(12)의 일측에 연결하고, 타단은 슬러지 저장빈(205)에 연결하는 것이 바람직하다. 따라서, 독립적으로 설치된 로타리킬른과 같은 건조기를 용융프로세스의 설비에 연결하여 설치하면 1차건조 슬러지를 운송하지 않고 바로 이용할 수 있다.In order to dry while utilizing the exhaust gas as the sludge pneumatic gas, it is preferable to connect one end of the pneumatic pipe to one side of the powder storage tank 12 and the other end to the sludge storage bin 205. Therefore, if an independent dryer such as rotary kiln is connected to the molten process equipment and installed, the primary drying sludge can be used immediately without transport.
본 발명에 따라 배가스를 이용하여 슬러지를 건조하면서 용융가스화로에 취입하는 방법을 설명한다. 먼저, 슬러지 저장조(201)의 슬러지를 건조기에 건조한다. 건조기는 통상 로타리킬른을 많이 사용하고 있다. 이때, 건조기에 배가스의 일부를 열공급에 이용하여 로타리킬른공정의 비용을 절감한다. 배가스의 공급량은 배가스의 30~60%를 공급하는 것이 좋다. 배가스양이 30% 미만이면, 로타리킬른에서의 비용절감효과가 크지 않으면 60% 보다 많으면 기송가스에서 사용할 가스의 양이 제한된다.According to the present invention, a method of blowing sludge into a molten gasifier while drying the sludge will be described. First, the sludge of the sludge storage tank 201 is dried in a drier. Dryers typically use rotary kilns. At this time, by using a part of the exhaust gas in the dryer for heat supply to reduce the cost of the rotary kiln process. Supply of flue gas is good to supply 30-60% of flue gas. If the amount of exhaust gas is less than 30%, if the cost savings in the rotary kiln are not significant, more than 60% limits the amount of gas to be used in the pneumatic gas.
슬러지의 1차 건조는 수분함량이 5~10% 이내로 하는 것이 좋다. 그 이유는 수분함량이 5% 보다 적게 할려면 로타리킬른에서의 공정부하가 커지며, 10% 보다 많아지면 기송관에서의 건조에 부하가 많이 걸린다.The first drying of the sludge should be within 5 ~ 10% of moisture. The reason for this is that if the water content is less than 5%, the process load is increased in the rotary kiln, and if it is more than 10%, the load in the conduit is too heavy.
상기와 같이 1차건조된 슬러지의 미립입자는 슬러지저장빈(205)으로 배출하고, 과립입자는 파쇄하여 슬러지저장빈(205)로 배출한다. 슬러지의 선별은 1 mm를 기준으로 하는 것이 바람직하다.As described above, the fine particles of the first dried sludge are discharged to the sludge storage bin 205, and the granulated particles are crushed and discharged to the sludge storage bin 205. Sludge screening is preferably based on 1 mm.
슬러지저장빈의 1차건조된 슬러지를 배가스가 기송가스로 취입되는 기송관(206)에공급한다. 이때 슬러지 저장빈(205)으로 이송된 슬러지는 주입되는 양이 조절되어 기송관(206)으로 공급된다. 기송관에서 1차건조된 슬러지는 최종건조된다. 본 발명에서는 기송관에 취입되는 기체의 유속은 5 - 15 m/s로 유지하는 것이 바람직하다. 그 이유는 기체유속이 5 m/s 미만의 경우에는 기송관내에 입자의 분율이 크게 증가하고, 이로 인하여 기송관의 운전 및 조작이 힘들어 지며, 이와는 반대로 기체유속이 15 m/s 보다 커지면 기송관에 걸리는 압력이 증대되고, 입자 및 기송관에 마모가 심해져 바람직 하지 않다. 이러한 기체유속은 희박상 영역 (dilute phase)에서 조업이 이루어 지도록 하기 위해 설정된 것이다. 기송관에서 슬러지를 기송하기 위해서는 전체 고체입자의 부피비가 최대 5% 이하인 희박상 영역 (dilute phase) 에서 조업하는 것이 운전 및 조작이 용이하기 때문이다.The primary dried sludge of the sludge storage bin is supplied to the pneumatic pipe 206 in which the exhaust gas is blown into the pneumatic gas. At this time, the sludge conveyed to the sludge storage bin 205 is adjusted to be injected is supplied to the pneumatic tube 206. The first dried sludge in the pneumatic tube is finally dried. In this invention, it is preferable to maintain the flow velocity of the gas blown into a pneumatic pipe at 5-15 m / s. The reason is that when the gas flow rate is less than 5 m / s, the fraction of particles in the air pipe increases significantly, which makes the operation and operation of the air pipe difficult, and conversely, when the gas flow rate is greater than 15 m / s, It is not preferable because the pressure applied to the pressure increases, and the wear on the particles and the pneumatic tube is severe. This gas flow rate is set to allow operation in the dilute phase. In order to transport the sludge in the conduit, it is easy to operate and operate in a dilute phase in which the volume ratio of the total solid particles is at most 5%.
본 발명에 따라 최종건조되면서 기송되는 슬러지는 용융가스화로(1)의 분체취입장치(dust burner, 15)에 직접취입하는 것도 고려될 수 있으나, 바람직하게는 분체저장조(12)로 공급한다.The sludge conveyed during final drying according to the present invention may be considered to be directly blown into the powder burner 15 of the molten gasifier 1, but is preferably supplied to the powder storage tank 12.
본 발명에 따라 유동층환원로의 배가스를 이용하여 슬러지를 용융가스화로에 취입하는 경우에 슬러지 처리량은 100 - 200 ton/day이다.According to the present invention, the sludge throughput is 100-200 ton / day when the sludge is blown into the melt gasifier using the flue-gas of the fluidized-bed reduction reactor.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
[실시예 ]EXAMPLE
상기한 표 1의 코렉스 슬러지를 도 2의 로타리킬른에서 건조하였다. 이때, 유동층환원로의 하나인 예열로(4)에서 나오는 배가스의 45%를 로타리킬른로의 건조가스로 공급하였다. 예열로(4)의 배가스의 특성을 표 2에 나타내었다.Correx sludge of Table 1 above was dried in the rotary kiln of FIG. At this time, 45% of the exhaust gas from the preheating furnace 4, which is one of the fluidized-bed reduction reactors, was supplied as a dry gas of the rotary kiln furnace. Table 2 shows the characteristics of the exhaust gas of the preheating furnace 4.
상기 1차건조된 슬러지를 1mm를 기준으로 선별하여 1mm이상은 파쇄하여 슬러지저장빈(205)으로 배출한 다음에 가송관(206)에 공급하였다. 이때의 기송관의 크기와 기송관내의 유속 및 압력강하를 표 3에 나타내었다.The primary dried sludge was sorted on the basis of 1 mm, crushed at least 1 mm, discharged to the sludge storage bin 205 and then supplied to the transport pipe 206. Table 3 shows the size, flow velocity and pressure drop in the tube.
상기와 같은 처리공정에서 초기 슬러지의 수분변화를 측정하고 그 결과를 표 4에 나타내었다.In the treatment process as described above, the moisture change of the initial sludge was measured and the results are shown in Table 4.
표 4에서 알 수 있듯이, 유동층환원로의 배가스를 이용하여 슬러지를 기송하면서 동시에 건조가 가능하다는 것을 알 수 있으며, 종래의 건조방법에 비하여 30% 정도의 비용을 절감할 수 있었다.As can be seen from Table 4, it can be seen that while drying the sludge by using the flue gas of the fluidized-bed reduction furnace can be dried at the same time, the cost can be reduced by about 30% compared to the conventional drying method.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 유동층환원로의 배가스를 슬러지의 건조와 이송가스로 재활용함으로써 발생폐기물을 최소화하면서 슬러지의 건조비용 또한 크게 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by minimizing waste generated by recycling the exhaust gas of the fluidized-bed reduction furnace to the drying and conveying gas of the sludge, there is a useful effect that can greatly reduce the drying cost of the sludge.
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |