KR930009971B1 - 용융선철 또는 강 예비 생산물의 생산방법 및 장치 - Google Patents

용융선철 또는 강 예비 생산물의 생산방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

용융선철 또는 강 예비 생산물의 생산방법 및 장치
제 1 도는 본 발명에 따른 용광로의 개략도.
제 2 도는 고품위 석탄과 저품위 석탄을 사용하였을 때 본 발명에 따른 용광로의 높이에 따라서 분포된 온도를 비교한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 용광로 1' : 하부
1" : 중간부 1"' : 상부
2 : 산소공급선 3 : 유동층
4 : 고체층 5 : 석탄 덩어리
6 : 스폰지 철 7 : 배출관
8, 9 : 버너 10, 11 : 분말형 연료
12, 13 : 산소 14 : 저장용기
15 : 라인 16 : 고온 싸이클론(cyclone)
17 : 석탄입자 18 : 도관
19 : 온도측정장치 20, 21 : 제어회로
22, 23 : 밸브 24, 25, 26, 27 : 수직선
본 발명은 석탄을 첨가하고 산소함유 가스를 주입시킴으로써 코크스 입자의 유동층이 형성되는 용광로내에서 환원성 가스를 발생시킬 뿐만 아니라 입철, 특히 스폰지 철로 부터 용융선철 또는 강 예비 생산물을 방법에 관한 것이며, 또한 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
환원성 가스를 발생시키고 용융산철 또는 강 예비 생산물을 생산하는 방법은 미합중국 특허 제 4,317,677호에 소개되어 있다. 상기 문헌에서, 산소함유 가스 또는 순수 산소가스는 용광로의 하부영역으로 취입되어서 코크스 입자의 유동층을 형성한다. 상기 입철, 특히 스폰지 철과 석탄 덩어리는 상기 용광로의 후드부에 형성된 상부 장입구를 통해서 상기 용광로 내부로 공급되어서 상기 유동층으로 떨어지며, 따라서 상기 입철, 특히 스폰지 철과 석탄 덩어리는 상기 유동층속에서 환원 및 용융된다. 따라서, 용융선철은 상기 용광로의 하부에 축적되고, 광재는 상기 용융선체에 형성된다. 선철 및 광재는 각각 다른 출탕구를 통해서 출탕된다.
코크스 입자의 유동층에서 생성된 가스의 온도는 스폰지 철을 가열시키고 용융시키는데 요구되는 열의 소모 및 장입된 석탄을 가열, 탈수, 탈가스 및 가스화시키는 동안 발생하는 여러 가지의 흡열반응 때문에 용광로의 상부로 갈수록 급격히 감소된다. 사용된 탄소성분의 탄소함유량(CFix)이 적을수록, 달리말하면 상기 탄소성분의 수분함유량 및 휘발성 물질의 함유량이 많을수록 흡열반응으로 인한 열손실은 크다. 용광로 상부에서의 가스온도가 1000℃이하로 떨어지면, 가스온도는 가스중에 함유된 휘발성 물질을 완전히 분해시키는데 충분하게 되지 못하므로 낮은 가스온도 영역에서 타르함유 성분의 응축물이 생성된다. 그렇지만, 타르를 분해하는 데는 현장기술 측면에서 보거나 가스의 정제에 필요한 물의 처리를 고려하면 상당한 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 갈탄같이 수분 및 휘발성 물질의 함유량이 많은 저급 석탄이 사용되었을 때에도 상기의 문제점을 피하면서 값싸고 효과적으로 사용가능한 용광로를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 탄소 함유량이 80% 미만인 석탄이 사용될 때, 환원성 가스를 발생시키고 용융선철 또는 강 예비 생산물을 생산하기 위하여 환원성 가스로 부터 분리된 석탄입자를 연소 및/또는 탈가스화 시킴으로써 유동층을 형성하기 위하여 산소함유 가스를 공급하는 공급라인 위의 용광로에 부가적인 열을 공급하는 것이다.
바람직하게는, 상기 부가적인 열은 용광로의 측벽을 관통하여서 적어도 2단 이상의 수평면에 환형으로 설치된 다수의 버너, 즉 유동층 하부인 하단에 설치된 버거들과 상기 유동층 상부만 상단에 설치된 버너들에 의해서 공급된다. 또한, 상기 상단과 하단 사이의 중간 위치에 버너를 설치하여서 부가적인 열을 공급할 수 있다.
바람직하게는, 부가적으로 공급되는 열은 환원성 조가스(crude gas)의 온도를 측정함으로써 조절된다. 즉, 상단에 설치된 버너에 의해서 공급된 열은 상기 환원성 조가스의 온도를 상대적으로 증가시키고 하단에 설치된 버너에 의해서 공급된 열은 상기 환원성 조가스의 온도를 상대적으로 감소시킨다.
게다가, 환원성 가스를 발생시키고 용융선철 또는 강 예비 생산물을 생산하기 위한 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치는 석탄 및 입철을 장입하기 위한 장입구뿐만 아니라 발생된 환원성 가스를 배출시키기 위한 배출관과 광재 및 선철을 출탕시키기 위한 출탕구를 포함하고, 내화재로 라이닝된 용광로로 구성되며, 상기 용광로는 용융산철과 광재를 수거하기 위한 하부와 산소함유 가스를 공급하기 위한 공급라인이 형성되고 코크스 유동층이 형성되는 중간부와, 그리고 킬링(killing)공간으로 작용하는 상부로 나누어지며, 상기 장치에서 버너는 산소함유 가스를 공급하는 공급라인 윗부분에 용광로의 측벽을 관통하여 설치되고, 상기 버너는 분말 연료와 산소를 공급하는 도관과 연결되어 있다.
이러한 버너는 연소버너로서 작동될 수 있다. 다시말해서 과량의 산소가 존재하는 분위기하에서 연료연소는 연소 생성물로서 CO만을 주로 생산한다.
바람직하게, 버너는 2단 이상의 수평면에 코로나형으로 배치된다.
바람직한 실시예에 의하면, 버너와 연결된 연료공급 도관은 분말형연료 저장 용기의 추진 연료라인에 연결되어 있다. 적당한 추진연료로는 입자가 없는 미세한 환원가스, 톱(top)가스, 어느 다른 가연성가스 또는 불활성 가스도 포함된다.
또한, 버너는 높은 에너지를 공급하기 위해 플라즈마 또는 다른 전기장치를 사용하는 버너로 설계될 수 있다.
보다 바람직한 실시예에 의하면, 분말형 연료 저장용기는 실제적으로 석탄으로 구성된 미세가루를 환원성 조가스로 부터 분리시키는 역할을 하는 고온 사이 클론과 연결관으로 연결되어서 배치된다.
바람직하게, 2단 이상의 수평면에 환형으로 배치된 버너는 환원성 조가스의 온도를 측정하기 위한 온도측정 수단과 연결된 제어회로와 연결된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 장치를 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.
내화재로 라이닝된 용광로(1)는 하부(1'), 중간부(1") 및 넓어진 상부(1"')로 나눌 수 있다. 하부(1')는 용융산철과 광재를 수용하도록 설계되어 있으며, 상기 선철과 광재를 출탕시키기 위한 출탕구를 갖추고 있다. 중간부(1")에는 산소함유 가스를 공급하기 위한 공급라인(2)이 갖춰지며, 이것에 의해 코크스입자의 유동층(3)이 형성되며, 이 유동층은 고체층(4)의 상부에 형성된다. 넓어진 상부(1"')에는 석탄 덩어리(5)와 스폰지철(6)을 장입시키기 위한 장입구가 갖춰져 있으며, 또한, 환원성 가스를 배출시키기 위한 배출관(7)이 구비된다.
공급라인(2)의 윗부분에는, 본 발명에 따르면 용광로의 원주를 따라서 두개의 수평면에 환형으로 분포된 연소버너가 설치된다. 도면에는, 두개의 수평면상에는 각각 단지 하나의 버너만이 도시되어 있으며, 하단면상의 버너(8)는 유동층의 하부 영역에 배치되고, 도면부호(9)로 나타낸 버너는 유동층의 바로 상부인 상단면에 설치된다. 상기 두개의 수평면에 각각 설치된 연소버너는 분말연료를 공급하기 위한 공급관(10, 11) 및 산소를 공급하기 위한 공급관(12, 13)과 각각 연결되어 있다.
공급관(10, 11)은 라인(15)으로 부터 공급된 추진수단에 의하여 운반되는 분말형 연료가 있는 저장용기(14)에 연결된다. 환원성 조가스는 상기 배출관을 통해서 고온 사이클론(18)으로 주입되고, 상기 고온 사이클론(16)을 경유해서 저장용기(14)에 장입되며, 상기 환원성 조가스에는 석탄입자(17)로 된 고체는 실질적으로 존재하지 않는다. 정재된 환원성 가스는 도관(18)을 통해 배출되고 상기 환원성 조가스는 직접 환원고로에 공급된다.
버너(8,9)의 조작을 제어하기 위하여, 제어회로(20,21)와 전기적으로 접속되어 있는 온도측정장치(19)가 환원성 조가스를 배출시키기 위한 배출관(7)에 연결된다. 이 제어회로의 작동에 의해 밸브(22, 23)는 측정된 온도에 따라 작동되는데, 배출된 환원성 조가스의 온도가 너무 낮은 경우에는 상단면에 설치된 버너(9)가 작동되고 상기 조가스의 온도가 너무 높은 경우에는 하단면에 설치된 버너(8)가 작동된다.
제 2 도에는, 용광로의 높이에 따른 온도분포가 도시되어 있는데, 높이(m)는 세로로, 온도(T℃)는 가로로 나타내었다. 실선은 약 80%의 탄소와, 10%의 휘발성 물질과, 5%의 회분과 그리고 5%의 수분을 함유하는 고품위 석탄을 사용할 때, 용광로의 높이에 따른 첨가된 석탄과 형성된 가스의 온도분포를 나타내며, 점선은 50%의 탄소와, 25%의 휘발성 물질과, 20%의 회분과 그리고 5%의 수분을 함유하는 저품위 석탄을 사용했을 때의 온도 분포를 나타낸다. 장입된 석탄온도는 도면부호 24에 해당되고, 탈수소화 후의 석탄온도는 도면부호 25에 해당되며, 탈가스화의 개시온도는 도면부호 26에 해당되고 그리고 최종온도는 도면부호 27에 의해 설명된다.
본 발명의 방법에 따라, 저품위 탄소운반체 및 생성가스의 온도분포는 각각 고품위 석탄을 사용하여 달성한때의 석탄과 가스의 온도분포와 필적한다는 것을 알게 된다.

Claims (8)

  1. 석탄을 첨가하고 산소함유 가스를 주입시킴으로써 코크스 입자로 구성된 유동층이 형성되는 용광로(1)내에서 환원성 가스를 발생시킬 뿐만 아니라 입철 또는 스폰지 철을 장입시켜서 용융산철 또는 강 예비 생산물을 생산하는 방법에 있어서, 탄소 함유량이 80% 미만인 석탄이 사용되는 경우, 상기 환원성 가스로 부터 분리시킨 석탄입자를 연소 또는 탈가스화 시킴으로써 발생되는 부가적인 열을 상기 유동층을 형성하기 위하여 산소함유 가스를 주입시키는 공급라인 위의 상기 용광로에 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부가적인 열은 유동층 하부에 하단 및 유동층상의 상단과 같이 적어도 2단의 수평면에 환형으로 배치되어서 상기 용광로(1)의 측벽에 관통되어 설치된 다수의 버너에 의해서 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 부가적인 열의 공급을 환원성 조가스에서 측정된 온도에 따라 조절되는데, 여기서 상기 상단에 설치된 버너(9)에 의해서 공급된 열은 상기 환원성 조가스의 온도를 상대적으로 증가시키고, 하단에 설치된 버너(8)에 의해서 공급된 열은 상기 환원성 조가스의 온도를 상대적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 석탄(5) 및 입철(6)을 장입시키기 위한 장입구와 발생된 환원성 가스를 배출시키기 위한 배출관(7)과 광재 및 선철을 출탕시키기 위한 출탕구를 포함하며, 용융산철 및 액상의 광재를 수거하기 위한 하부(1')와 산소 함유 가스를 공급하기 위한 공급라인이 구비되어서 코크스 유동층이 형성되는 중간부(1")와 킬링공간으로 작용하는 상부(1"')로 나누어지고 내화재로 라이닝된 용광로로 구성되어서 환원성 가스를 발생시키고 용융산철 또는 강 예비 생산물을 생산하기 위한 장치에 있어서, 산소함유 가스를 주입시키기 위한 공급라인 윗부분에 상기 용광로의 측벽을 관통시켜서 설치되는 버너(8, 9)를 포함하고, 상기 버너는 분말연료를 공급하기 위한 도관(10, 11) 및 산소를 공급하기 위한 도관(12, 13)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 버너(8, 9)는 2단 이상의 수평면에 환형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 4 항 또는 5항에 있어서, 상기 버너(8, 9)에 연료를 공급하기 위한 상기 도관(10, 11)은 분말형 연료 저장용기(14) 및 추진 연료라인(15)과 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 분말형 연료 저장용기(14)는 환원성 조가스로 부터 구성된 미세한 분말을 분리시키는 고온 사이클론(16)과 연결관으로 연결되어서 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 2단 이상의 수평면에 환형으로 배치된 상기 버너(8, 9)는 환원성 조가스의 온도를 측정하기 위한 온도측정수단(19)과 연결된 제어회로(20, 21)와 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
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