WO2017043736A1 - 타르 분해 장치， 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법 - Google Patents

타르 분해 장치， 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법 Download PDF

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고창국
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing molten iron and a method for producing molten iron.
  • molten reduced steelmaking method to replace the blast furnace method has been studied.
  • molten iron is manufactured by directly using coal as a fuel and a reducing agent and directly using iron ore as an iron source.
  • the reduced iron ore and coal are charged into a melt gasifier, and the reduced iron ore is melted to produce molten iron.
  • It may include an oxygen blowing conduit for blowing oxygen into the partial combustion furnace and a steam blowing conduit for blowing steam into the partial combustion furnace.
  • the steam may be manufactured using the sensible heat of the exhaust gas discharged from the reduction furnace, and may include an array boiler connected to the steam blowing conduit.
  • a method for manufacturing molten iron may include charging ore into one or more reduction furnaces to produce reduced iron, charging the reduced iron and coal into a melt gasifier, and burning the coal with oxygen to burn the furnace.
  • Manufacturing molten iron by melting the reduced iron; introducing gas discharged from the molten gasifier into a tar cracking furnace; and decomposing a tar component included in the gas in the tar cracking furnace.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a tar decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the tar was decomposed gas is discharged through the gas conduit (9) from the top of the tar cracking furnace (6), the temperature is preferably maintained at a temperature of 700 ⁇ 800 ° C, which is the It adjusts by adjusting the ratio of oxygen and steam blown into the partial combustion furnace (2).
  • the pores of the reduced iron packing layer inside the tar decomposition furnace 6 are blocked by dust included in a significant amount of generated carbon and the incoming gas, and the pore blockage becomes a certain level or more.
  • the role of tar decomposition catalyst of reduced iron is very inferior.
  • the lower part of the tar cracking furnace (6) is capable of discharging the reduced iron in the layer of reduced iron layer inside the tar cracking furnace (6) from atmospheric pressure to atmospheric pressure. 1 a uniform back pressure discharge device 10 and a transfer device 11 for transferring the discharged high-temperature reduced iron are provided.
  • the high temperature reduced iron is supplied from the uniform back pressure charging device 8 so as to be discharged from the first uniform back pressure discharge device 10 to maintain a volume of the high temperature reduced iron layered layer inside the tar decomposition furnace 6, At the same time it also allows the voids to remain constant in the layer of layer of reduced iron.
  • a differential pressure gauge 12 is provided above and below the tar cracking furnace 6 to monitor the pore level in the high-temperature reduced iron layered bed.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus having a tar decomposition device according to an embodiment of the present invention.
  • the molten iron manufacturing apparatus as shown in FIG. 2 can be comprised by applying the tar decomposition apparatus shown in FIG.
  • the molten iron manufacturing apparatus 100 includes a reduction furnace 20 for reducing bulky ore, a charging device 25 for charging iron and coal discharged from the reduction furnace, and coal supplied from the charging device 25 for oxygen. And a molten gasifier 40 for melting molten reduced iron with its combustion heat to produce molten iron.
  • the high-temperature reduced iron discharged from the tar cracking furnace (6) through the first equal back pressure discharge device (10) is transferred to the cooling device (13) by the transfer device (11) and then cooled to room temperature and then It is charged to the reduction furnace 20 together with the mass ore and reused as a raw material for manufacturing molten iron.
  • the reducing gas discharged from the tar cracking furnace (6) is maintained at the 700 ⁇ 800 ° C level bar is supplied to the reduction furnace 20 through the reducing gas conduit 52 without additional cooling, part of the melting
  • the reducing gas conduit 52 is supplied to the reduction furnace 20 through the reducing gas conduit 52 without additional cooling, part of the melting
  • the pressure in the gasifier 40 is branched into a separate gas conduit 53, washed, cooled through the first collector device 55, and discharged to the outside.
  • the tar cracking facility is configured outside the molten gasifier 40.
  • the molten gasifier 40 is configured to have a tar cracking facility within the molten gasifier 40.
  • Melt gasification of the molten iron manufacturing apparatus can have a volume of 30 to 40% compared to the 40 dome sub-volume. Therefore, the amount of combustion oxygen used to secure the temperature of the dome space is reduced, and it is possible to prevent loss due to thermal degradation of coal due to the high temperature of the dome space.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus is provided with a tar decomposition device according to an embodiment of the present invention.
  • the molten iron manufacturing apparatus 100 is a multi-stage reduction furnace 20 for reducing powdery iron-containing ore, a high-temperature compaction apparatus 36 for agglomeration of powdered reduced iron discharged from the multi-stage reduction furnace 20, and high temperature compaction. From the conveying apparatus 37 for conveying the high temperature reduced compacted material hardened by the apparatus 36, the charging apparatus 25 and the charging apparatus 25 which charges the high temperature reduced compacted material and coal conveyed to the conveying apparatus 37 The molten gasification furnace 40 which burns the coal supplied with oxygen, melts a silver reduced reducing mass, and produces molten iron as the heat of combustion.
  • a part of the high temperature reducing substance is branched from the high temperature reducing compacted material conveying device 37 and the top cracking pressure of the upper part of the tar decomposition furnace 6 through the conveying device 7. It is transferred to the charging device (8).
  • the high temperature reducing compacted material discharged from the tar cracking furnace (6) through the first equal back pressure discharge device (10) is conveyed by the conveying device (14) to the melt gasification furnace by the high temperature reducing compacted material conveying device (37). It is charged at 40 and used as a manufacturing raw material.
  • the reducing gas discharged from the tar cracking furnace (6) is maintained at a 700 ⁇ 800 ° C level is supplied to the multi-stage reduction furnace 20 through the reducing gas conduit 52 without separate and cooling, some of the In order to maintain the pressure in the melt gasifier 40 at a predetermined level, it is branched into a separate gas conduit 53, washed, cooled through the first collector device 55, and discharged to the outside.
  • FIG. 4 is a view showing experimental results of measuring changes in gas amount, temperature, and composition at the front and rear ends of a tar decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the tar cracking is performed at a lower temperature than in the prior art by using a reduced iron catalyst.
  • the gas discharged from the cracking unit (2) can be seen in the table in FIG . As can be seen, it can be directly supplied to the reduction furnace at about 775 ° C without additional temperature adjustment.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 용철 제조 장치는 광석을 환원하여 환원철을 제조하는 하나 이상의 환원로， 상기 환원로에서 배출되는 환원철과 석탄을 용융가스화로로 장입하는 장입장치， 상기 장입장치로 부터 공급되는 석탄을 산소로 연소시켜 그 연소열로서 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 용융가스화로 및 상기 용융가스화로와 연결되어 있으며 상기 용융가스화로에서 배출되는 가스에 포함되어 있는 타르성분을 분해하는 타르 분해로를 포함한다.

Description

【명세세
【발명의 명칭】
타르 분해 장치， 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법
【기술분야】
본 발명은 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
용철 생산을 위한 고로법은 환경 공해 등 많은 문제점을 가지고 있으므로， 고로법을 대체하는 용융 환원 제철법이 연구되고 있다. 용융 환원 제철법에서는 연료 및 환원제로서 석탄을 직접 사용하고， 철원으로는 철광석을 직접 사용하여 용철을 제조한다. 환원된 철광석과 석탄은 용융가스화로에 장입되고， 환원된 철광석이 용융되어 용철이 제조된다.
철광석을 환원하기 위하여 환원로를 사용한다. 철광석을 환원로에서 유동시키면서 환원로에 취입되는 환원가스와 접촉시킨다. 따라서 철광석은 환원철로 변환되어 환원로로부터 배출된다. 환원로에서 배출된 환원철은 용융가스화로에 장입된다 .
한편， 용철 제조 과정에서 발생하는 타르는 탄소 및 수소 등이 사슬 또는 벤젠 고리 형태로 복잡하게 결합되는 탄화 수소체로 상기 용융 가스 화로에 장입되는 석탄의 약 정도에 해당하며， 상기 타르를 그대로 유지할 경우 상기 용융가스화로에서 발생하여 상기 환원로에 공급되는 ¾원가스의 양이 부족하게 되는 바， 상기 타르의 대부분을 CO , H2 및 CH4 등의 환원 가스로 분해하여야 한다.
용융가스화로 내부에서 타르를 분해하도록 구성되어 있는 경우， 상당한 부피의 용융 가스 화로 상부 돔 공간이 마련되어야 하며， 상기 듬 공간의 온도확보를 위해 다량의 연소용 산소가 사용되어야 한다. 또한 연결되는 상기 환원로에 공급되는 환원가스의 온도를 조절하기 위한 가스 넁각 순환 장치를 구성해야 함으로서 상당한 에너지 손실이 발생하는 문제점이 있다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】 용철을 제조하는 데에 있어 용융가스화로의 크기를 감소시키며， 석탄 및 에너지 손실을 저감하고， 또한 가스발생량을 증대시킴으로써 경제성을 증대시키는 타르 분해 장치， 용철 제조 장치 및 용철 제조 방법을 제공하고자 한다.
【과제의 해결 수단】
본 발명의 일 실시예에 따른 용철 제조 장치는 광석을 환원하여 환원철을 제조하는 하나 이상의 환원로， 상기 환원로에서 배출되는 환원철과 석탄을 용융가스화로로 장입하는 장입장.치， 상기 장입장치로 부터 공급되는 석탄을 산소로 연소시켜 그 연소열로서 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 용융가스화로 및 상기 용융가스화로와 연결되어 있으며 상기 용융가스화로에서 배출되는 가스에 포함되어 있는 타르성분을 분해하는 타르 분해로를 포함한다.
상기 타르 분해로에 연결되며 상기 타르 분해로 내부에 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체를 장입시키는 균배압 장입장치를 포함할 수 있다. 상기 용융가스화로에서 배출되는 가스를 부분 연소하여 상기 타르 분해로에 인입하는 부분연소로를 포함할 수 있다.
상기 부분연소로에 산소를 취입하는 산소 취입 도관 및 상기 부분연소로에 스팀을 취입하는 스팀 취입 도관을 포함할 수 있다.
상기 스팀 취입 도관에 연결되어 있으며 상기 환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 상기 스팀을 제조하는 배열 보일러를:포함할 수 있다.
상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로부터 고온 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함할 수 있다.
. 상기 타르 '분해로는 내부에 상기 균배압 장입장치를 통해 장입된 상기 고온 환원철 또는 고은 환원 괴성체로 형성되는 층진층을 포함할 수 있다.
상기 용융가스화로에서 배출되는 가스를 부분 연소하여 상기 타르 분해로에 인입하는 부분연소로를 포함할 수 았다.
상기 부분연소로에 산소를 취입하는 산소 취입 도관 및 상기 부분연소로에 스팀을 취입하는 스팀 취입 도관을 포함할 수 있다. 상기 환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 상기 스팀을 제조할 수 있으며， 상기 스팀 취입 도관에 연결되어 있는 배열 보일러를 포함할 수 있다.
상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로부터 고은 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함할 수 있다.
상기 타르 분해로는 내부에 상기 균배압 장입장치를 통해 장입된 상기 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체로 형성되는 충진층을 포함할 수 있다.
상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로부터 고온 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함할 수 있다.
상기 타르 분해로는 내부에 상기 균배압 장입장치를 통해 장입된 상기 고온 환원철 또는 고온 환¾ 괴성체로 형성되는 층진층을 포함할 수 있다.
상기 용융가스화로에서 배출되는 가스 내 더스트를 분리하는 고온 사이클론 및 상기 더스트가 분리된 가스를 상기 부분연소로로 인입하는 가스도관을 포함할 수 있다.
상기 층진층 내부의 공극 수준을 감시하기 위하여 상기 타르 분해로에 연결되어 있는 차압계를 포함할 수 있다.
상기 타르 분해로에서 배출되는 상기 고온 환원철을 냉각하는 냉각장치를 포함할 수 있다.
상기 환원로에서 배출되는 환원철을 괴성화하는 고온 괴성화 장치， 상기 고온 괴성화 장치에서 괴성화 된 고온 환원괴성체를 상기 장입장치로 이송하는 이송장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타르 분해 장치는 내부에 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체로 형성되는 충진층을 포함하는 타르성분을 분해하는 타르 분해로， 상기 타르 분해로에 연결되며 상기 타르 분해로 내부에 상기 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체를 장입시키는 균배압 장입장치， 가스를 부분 연소하여 상기 타르 분해로에 인입하는 부분연소로 및 상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로 부터 고온 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함한다. 상기 부분연소로에 산소를 취입하는 산소 취입 도관 및 상기 부분연소로에 스팀을 취입하는 스팀 취입 도관을 더 포함할 수 있다.
상기 스팀 취입 도관에 연결되어 있으며 배가스의 현열을 이용하여 상기 스팀을 제조하는 배열 보일러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용철 제조 방법은 광석을 하나 이상의 환원로에 장입하여 환원철을 제조하는 단계， 상기 환원철 및 석탄을 용융가스화로에 장입하는 단계， 상기 석탄을 산소로 연소시켜 그 연소 열로 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계， 상기 용융가스화로에서 배출되는 가스가 타르 분해로로 통입되는 단계 및 상기 타르 분해로에서 상기 가스에 포함되어 있는 타르성분을 분해하는 단계를 포함한다.
상기 타르 성분을 분해하는 단계는 상기 환원로에서 배출되는 상기 환원철이 장입되어 상기 타르 분해로 내부에 환원철 충진층이 형성되는 단계 및 상기 용융가스화로에서 배출되는 상기 가스가 통입되어 상기 환원철 층진층을 통과하면서 상기 가스 내에 함유되어 있는 타르 성분을 효과적으로 환원가스 성분으로 분해하는 단계를 포함할수 있다.
상기 타르 분해로에 연속적으로 동일한 양의 환원철이 공급되고 배출됨으로써 상기 환원철 층진층이 일정 부피로 유지되도록 할 수 있다. 상기 가스가 타르 분해로로 통입되는 단계 전에 상기 용융가스화로에서 배출되는 상기 가스가 부분연소로에서 부분 연소하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가스가 부분연소로에서 부분 연소하는 단계 전에 상기 부분연소로에 산소 취입 도관을 통해 산소를 취입하는 단계 및 상기 부분연소로에 스팀 취입 도관을 통해 스팀을 취입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 타르 분해로에서 타르 분해가 완료되고 배출되는 상기 환원가스의 온도가 700~800°C 가 유지되도록 상기 타르 분해로에 마련된 부분연소로에 취입되는 산소 및 스팀 비율을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스팀을 취입하는 단계의 상기 스팀은 배열 보일러를 통하여 상기 환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 타르성분을 분해하는 단계는 균배압 배출장치를 통하여 상기 타르 분해로로부터 고온 환원철 또는 고은 환원괴성체를 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 타르 분해로에서 배출되는 상기 고온 환원철은 넁각장치에서 냉각된 후 상기 환원로로 재장입되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 용융가스화로에 연결되어 있는 고온 사이클론을 통하여 상기 용융가스화로에서 배출되는 고원환원가스 내 더스트를 분리하는 단계 및 상기 용융 가스화로에 연결되어 있는 더스트 버너를 통하여 상기 고온 사이클론에서 분리되는 더스트를 상기 용융가스화로로 재장입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고온환원가스의 일부는 상기 환원로로 공급되며， 나머지 가스는 상기 용융가스화로의 압력을 유지하기 위하여 외부로 배출되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 환원철을 제조하는 단계—후에 상기 환원로에 연결되어있는 고온 괴성화 장치를 통하여 상기 환원로에서 배출되는 환원철을 괴성화하는 단계 및 이송장치를 통하여 상기 고은 괴성화 장치에서 괴성화 된 고온 환원 괴성체를 용융가스화로로 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
【발명의 효과】
본 발명에 따르면， 용철을 제조하는 데에 있어 용융가스화로의 크기를 감소시키며, 석탄 및 에너지 손실을 저감하고, 또한 가스발생량을 증대시킴으로써 경제성을 증대시킬 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치가 구비되어 있는 용철 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치가 구비되어 있는 용철 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치의 전, 후단에서의 가스량， 온도 및 조성의 변화를 측정한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
이하， 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며， 명세서 전체를 통하여 동일 또는 휴사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한， 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로， 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 일부 구성을 명확하게 표현하기 위하여 크기를 확대하여 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서，'어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때， 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 본 발명의 실시예에 따른 타르 분해 장치에 대하여 도면을 참고로 상세하게 설명한다 .
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
고온사이클론 (50)에 장입되는 가스는 고온사이클론 (50) 후단에서 더스트와 분리되며， 더스트와 분리된 가스는 가스도관 ( 1)을 통해 부분연소로 (2)로 인입된다. 상기 부분연소로 (2)로에는 산소 취입 도관 (3) 및 스팀 취입 도관 (4) 둥이 마련되며， 이들을 통해 산소 및 '스팀이 취입되어 상기 부분연소로 (2)에 인입되는 가스의 일부를 연소시키며 또한 흔합된다. 산소에 의해 부분 연소되고 스팀과 흔합된 가스는 가스도관 (5)을 통해 타르 분해로 (6)로 하부로 인입된다.
상기 타르 분해로 (6)로 상부로부터는 고온 환원철 이송장치 (7) 및 이와 연결되는 상압에서 고압으로 고온 환원철을 장입할 수 있도록 균배압 장입장치 (8)가 마련되어 상기 타르 분해로 (6)에 고은 환원철을 공급하여 상기 타르 분해로 (6) 내부에 고온 환원철 층진층이 형성되도록 한다. 상기 타르 분해로 (6)로 하부로 인입되는 가스는 고온 환원철 충진층을 상승하게 되는 데, 이 과정에서 상기 가스 내에 포함되어 있는 타르 성분은 환원철을 촉매로 하여 스팀 및 C02 등과 반웅하여 CO , H2 및 CH4 등으로 분해된다. 포함하고 있던 타르가 분해된 가스는 상기 타르 분해로 (6) 상부에서 가스도관 (9)를 통해 배출되는 데， 그 온도는 700~800°C 수준으로 온도가 유지되도록 하는 것이 바람직하며， 이는 상기 부분연소로 (2)로에 취입되는 산소 및 스팀의 비율을 조정함으로써 조절한다.
한편， 상기 타르 분해 과정에서는 상당한 량의 생성되는 탄소 및 인입 가스 내에 포함되어 있는 더스트 등에 의해 상기 타르 분해로 (6) 내부 환원철 충진층의 공극이 막히게 되며， 상기 공극 막힘 정도가 어느 수준 이상이 되면， 환원철의 타르 분해 촉매 역할이 매우 열위하게 되는 바， 이를 방지하기 위해 상기 타르 분해로 (6) 하부에는 고압으로부터 상압으로 상기 타르 분해로 (6) 내부 환원철 층진층내의 환원철을 배출할 수 있는 제 1 균배압 배출장치 ( 10) 및 배출된 고온 환원철을 이송하기 위한 이송장치 ( 11)가 마련된다.
상기 제 1 균배압 배출장치 ( 10)에서 배출한 만큼 상기 균배압 장입장치 (8)로부터 고온 환원철이 공급되도록 하여 상기 타르 분해로 (6) 내부에는 일정 부피의 고온 환원철 층진층 이 유지되도록 하며， 또한 동시에 상기 고은 환원철 층진층 내에 공극이 일정하게 유지 할 수 있도록 한다. 한편 상기 고온 환원철 층진층 내에 공극 수준을 감시하기 위하여 상기 타르 분해로 (6) 상하부에 차압계 ( 12)가 마련된다.
다음으로 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 타르 분해 장치가 구비되어 있는 용철 제조 장치에 대하여 도면을 참고로 상세하게 설명한다. 앞서 도 1을 참고로 설명한 실시예에 따른 타르 분해 장치와 동일한 구성 요소에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치가 구비되어 있는 용철 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 에 도시한 타르 분해 장치를 적용하여 도 2에 도시한 바와 같은 용철 제조 장치를 구성할 수 있다. 용철 제조 장치 ( 100)는 괴상의 광석을 환원하는 환원로 (20)， 상기 환원로에서 배출되는 환원철과 석탄을 장입하는 장입장치 (25)， 상기 장입장치 (25)로 부터 공급되는 석탄을 산소로 연소시켜 그 연소열로써 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 용융가스화로 (40)을 포함한다.
용융가스화로 (40)에서는 환원로 (20)에 공급되는 고은 환원가스를 제조한다. 또한 상기 용융가스화로 (40)에서 배출되는 고온 환원가스는 '고온 사아클론 (50)을 통과하고， 고온사이클론 (50)에 장입되는 가스는 고온사이클론 (50) 후단에서 더스트와 분리된다. 고온 사이클론 (50)에서 분리된 더스트는 더스트버너 (51)를 통해 상기 용융가스화로 (40)로 재장입된다.
환원로 (20) 후단에 배열 회수 보일러 (30)를 설치하여， 환원로 (20)에서 광석을 환원시킨 후 상부에서 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 스팀을 발생시켜 이를 스팀 취입 도관 (4)을 통해 부분연소로 (2)에 공급한다.
또한 상기■ 환원로 (20)로부터 상기 용융가스화로 (40)에 환원철을 장입하는 장입도관 (23)에서 환원철 분기도관 (21)으로 환원철 일부를 분기하고， 이를 제 2 균배압 배출장치 (22)에 의해 배출한다. 배출된 고온 환원철은 이송장치 (7)을 통해 타르 분해로 (6) 상부 균배압 장압장치 (8)로 이송된다.
한편， 상기 타르 분해로 (6)로부터 제 1 균배압 배출장치 ( 10)를 통해 배출 되는 고온 환원철은 상기 이송장치 ( 11)에 의해 통해 냉각장치 ( 13)로 이송된 후 상온으로 넁각된 후 상기 환원로 (20)에 괴상 광석과 함께 장입되어 용철 제조 원료로서 재사용된다.
또한， 타르 분해로 (6)에서 배출되는 환원가스는 700~800°C 수준이 유지되는 바 별도의 냉각 없이 환원가스 도관 (52)을 통해 상기 환원로 (20)로 공급되며， 일부는 상기 용융가스화로 (40) 내 압력을 일정 수준으로 유지하기 위하여 별도의 가스도관 (53)으로 분기되어 제 1 수집진 장치 (55)를 통해 세정 냉각된 후 외부로 배출된다.
환원로 (20)에서 광석을 환원시킨 후 상부에서 배출되는 배가스는 제 2 수집진 장치 (56)를 통과하면서 세정 및 냉각된 후， 제 1 수집진 장치 (55) 후단에서 용융가스화로 (40)의 압력을 유지하기 위하여 배출되는 가스와 흔합되어 용철 제조 장치 외부로 배출된다.
상술한 바와 같이 타르 분해 설비가 용융가스화로 (40) 외부에 구성되는 바 본 발명에 의한 용철 제조 장치에 있어서 용융가스화로 (40)는， 타르 분해 설비가 용융가스화로 (40) 내부에 구성되어 있는 용철 제조 장치의 용융가스화로 (40) 돔 부 부피에 비하여 30~40% 수준의 부피를 가질 수 있다. 따라서 돔 공간의 온도 확보를 위해 사용되는 연소용 산소의 양이 감소하며， 돔 공간의 높은 온도에 의한 석탄의 열할에 의한 손실을 방지할 수 있다.
또한 타르 분해 설비가 용융가스화로 (40) 내부에 구성되어 있는 용철 제조 장치와는 달리 환원 가스의 온도제어를 위한 넁각 순환라인이 필요하지 않으므로 장치 제조에 있어서 원가 절감이 가능하며 넁각으로 인한 에너지 손실을 방지할 수 있다.
다음으로 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 타르 분해 장치가 구비되어 있는 용철 제조 장치에 대하여 도면을 참고로 상세하게 설명한다. 앞서 도 1을 참고로 설명한 실시예에 따른 타르 분해 장치와 동일한구성 요소에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치가 구비되어 있는 용철 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 에 도시한 타르 분해 장치를 적용하여 도 3에 도시한 바와 같은 용철 제조 장치를 구성할 수 있다.
용철 제조 장치 ( 100)는 분상의 철함유 광석을 환원하는 다단의 환원로 (20)， 다단의 환원로 (20)에서 배출되는 분 환원철을 괴성화하는 고온 괴성화 장치 (36)， 고온 괴성화 장치 (36)에서 괴성화 된 고온 환원 괴성체를 이송하는 이송장치 (37)， 이송장치 (37)로 이송된 고온 환원 괴성체와 석탄을 장입하는 장입장치 (25)， 장입장치 (25)로부터 공급되는 석탄을 산소로 연소시켜 그 연소열로써 고은 환원 괴성체를 용융하여 용철을 제조하는 용융가스화로 (40)를 포함한다.
고온 환원 괴성체 이송장치 (37)로부터 고온 환원성체 일부가 분기되어 이송장치 (7)을 통해 상기 타르 분해로 (6) 상부 균배압 장입장치 (8)로 이송된다. 한편 상기 타르 분해로 (6)로부터 제 1 균배압 배출장치 ( 10)를 통해 배출되는 고온 환원 괴성체는 이송장치 ( 14)에 의해 이송되어 고온 환원 괴성체 이송장치 (37)에 의해 용융가스화로 (40)로 장입되어 제조 원료로서 사용된다.
또한， 타르 분해로 (6)에서 배출되는 환원가스는 700~800°C 수준이 유지되는 바 별도와 냉각 없이 환원가스 도관 (52)을 통해 다단의 환원로 (20)로 공급되며， 일부는 상기 용융가스화로 (40) 내 압력을 일정 수준으로 유지하기 위하여 별도의 가스도관 (53)으로 분기되어 제 1 수집진 장치 (55)를 통해 세정 냉각된 후 외부로 배출된다.
이하， 석탄을 직접 사용하는 연산 60 만톤 급 용철 제조 장치에 본 발명에 따른 타르 분해 장치를 적용한 실시예를 참고하여 본 발명에 따른 타르 분해 장치의 효과에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 타르 분해 장치의 전， 후단에서의 가스량， 온도 및 조성의 변화를 측정한 실험 결과를 나타낸 도면이다.
도 4의 표를 참고하면 휘발분 28%가 함유된 석탄을 직접 용융로에 사용하였을 경우 용융가스화로에서 배출되어 부분연소로 (2)에 장입되는 가스 (①) 내에는 타르가 가스 lNm3 당 35.6g 정도 포함되어 있다. 그러나 타르 분해로 (6)를 통과한 이후에는 (②) 타르가 가스 lNm3 당 0.8g 정도로 크게 저하되었으며， 이는 본 발명에 따른 타르 분해 장치가 타르를 ' 효과적으로 분해하고 있음을 보여준다.
또한， 타르 분해로 (6)를 통과한 이후의 가스 (②)에는 C02가 0.67%에서 5.74%로， H2가 21.3%에서 21.87%로， CH4가 5.02%에서 7.94%로， H20가 0.25%에서 1.76%로， NH3가 20. 11%에서 32.97%로 증가된 것을 확인할 수 있다. 이는 타르 내 탄소 및 수소성분이 타르 분해를 위해 공급되는 산소 및 스팀에 의해 CO , C02 , H2 , H20 및 CH4 등의 가스성분으로 분해되기 때문이다. 더욱이 타르 분해에 있어서 스팀을 사용하고 있는 바, 산소만을 타르분해에 사용하는 용철 제조 장치 비교예에 비하여 동일한 양의 석탄을 사용하여도 가스 발생량은 약 10%증가하게 된다.
나아가 본 발명에 따른 타르 분해 장치에서는 환원철 촉매를 사용하여 종래에 대비하여 낮은 온도에서 타르분해를 진행하는 바， 타르 분해 장치에서 배출되는 가스 (②)는 도 4의 표에서 볼 수. 있듯이 775°C 정도로 별도의 온도 조정 없이 환원로에 직접 공급할 수 있게 된다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만， 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한， 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
【부호의 설명】
2： 부분연소로 6 : 타르 분해로
8： 균배압 장입장치 10， 22 : 균배압 배출장치
20： 환원로 30 : 배열 회수 보일러
40： 용융가스화로 50 : 고온 사이클론

Claims

【청구범위】
【청구항 1】
광석을 환원하여 환원철을 제조하는 하나 이상의 환원로，
상기 환원로에서 배출되는 환원철과 석탄을 용융가스화로로 장입하는 장입장치，
상기 장입장치로 부터 공급되는 석탄을 산소로 연소시켜 그 연소열로서 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 용융가스화로 및
상기 용융가스화로와 연결되어 있으며 상기 용융가스화로에서 배출되는 가스에 포함되어 있는 타르성분을 분해하는 타르 분해로를 포함하는 용철 제조 장치 .
【청구항 2】
제 1항에서,
상기 타르 분해로에 연결되며 상기 타르 분해로 내부에 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체를 장입시키는 균배압 장입장치를 포함하는 용철 제조 장치.
[청구항 3】
제 1항에서，
상기 용융가스화로에서 배출되는 가스를 부분 연소하여 상기 타르 분해로에 인입하는 부분연소로를 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 4】
제 1항 에서，
상기 부분연소로에 산소를 취입하는 산소 취입 도관 및
상기 부분연소로에 스팀을 취입하는 스팀 취입 도관을 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 5】
제 4항에서，
상기 스팀 취입 도관에 연결되어 있으며 상기 환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 상기 스팀을 제조하는 배열 보일러를 포함하는 용철 제조 장치.
[청구항 6】 거 u항에서，
상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로부터 고온 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 7】
제 1항에서，
상기 타르 분해로는 내부에 상기 균배압 장입장치를 통해 장입된 상기 고은 환원철 또는 고온 환원 괴성체로 형성되는 충진층을 포함하는 용철 제조 장치 .
【청구항 8】
제 2항에서,
상기 용융가스화로에서 배출되는 가스를 부분 연소하여 상기 타르 분해로에、인입하는 부분연소로를 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 9】
제 8항 에서，
상기 부분연소로에 산소를 취입하는 산소 취입 도관 및
상기 부분연소로에 스팀을 취입하는 스팀 취입 도관을 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 10】
제 9항에서，
상기 환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 상기 스팀을 제조하며， 상기 스팀 취입 도관에 연결되어 있는 배열 보일러를 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 11】
제 2항에서，
상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로부터 고온 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 12】
제 2항에서，
상기 타르 분해로는'내부에 상기 균배압 장입장치를 통해 장입된 상기 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체로 형성되는 충진층을 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 13】
제 10항에서，
상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로부터 고온 환원철 또는 고은 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 14]
제 13항에서，
상기 타르 분해로는 내부에 상기 균배압 장입장치를 통해 장입된 상기 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체로 형성되는 충진층을 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 15】
제 14항에서，
상기 용융가스화로에서 배출되는 가스 내 더스트를 분리하는 고온 사이클론 및
상기 더스트가 분리된 가스를 상기 부분연소로로 인입하는 가스도관을 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 16]
제 15항에서，
상기 층진층 내부의 공극 수준을 감시하기 위하여 상기 타르 분해로에 연결되어 있는 차압계를 포함하는 용철 제조 장치.
【청구항 17】
제 16항에서，
상기 타르 분해로에서 배출되는 상기 고온 환원철을 냉각하는 넁각장치를 포함하는 용철 제조 장치.
[청구항 18】
저 U7항에서，
상기 환원로에서 배출되는 환원철을 괴성화하는 고온 괴성화 장치， 상기 고온 괴성화 장치에서 괴성화 된 고온 환원괴성체를 상기 장입장치로 이송하는 이송장치를 더 포함하는 용철 제조 장치 .
【청구항 19】 내부에 고온 환원철 또는 고은 환원 괴성체로 형성되는 층진층을 포함하는 타르성분을 분해하는 타르 분해로,
상기 타르 분해로에 연결되며 상기 타르 분해로 내부에 상기 고온 환원철 또는 고온 환원 괴성체를 장입시키는 균배압 장입장치，
가스를 부분 연소하여 ,상기 타르 분해로에 인입하는 부분연소로 및 상기 타르 분해로에 연결되며 타르 분해로로 부터 고온 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출시키는 균배압 배출장치를 포함하는 타르 분해 장치.
【청구항 20】
제 19항에서，
상기 부분연소로에 산소를 취입하는 산소 취입 도관 및
상기 부분연소로에 스팀을 취입하는 스팀 취입 도관을 더 포함하는 타르 분해 장치.
【청구항 21】
제 20항에서，
상기 스팀 취입 도관에 연결되어 있으며 배가스의 현열을 이용하여 상기 스팀을 제조하는 배열 보일러를 더 포함하는 타르 분해 장치.
【청구항 22]
광석을 하나 이상의 환원로에 장입하여 환원철을 제조하는 단계， 상기 환원철 및 석탄을 용융가스화로에 장입하는 단계，
상기 석탄을 산소로 연소시켜 그 연소 열로 상기 환원철을 용융하여 용철을 제조하는 단계，
상기 용융가스화로에서 배출되는 가스가 타르 분해로로 통입되는 단계 및
상기 타르 분해로에서 상기 가스에 포함되어 있는 타르성분을 분해하는 단계를 포함하는 용철 제조 방법.
【청구항 23】
제 22항에서，
상기 타르 성분을 분해하는 단계는 상기 환원로에서 배출되는 상기 환원철이 장입되어 상기 타르 분해로 내부에 환원찰층진층이 '형성되는 단계 및 상기 용융가스화로에서 배출되는 상기 가스가 통입되어 상기 환원철 충진층을 통과하면서 상기 가스 내에 함유되어 있는 타르 성분을
효과적으로 환원가스 성분으로 분해하는 단계를 포함하는용철 제조 방법 .
【청구항 24】
제 23항에서，
상기 타르 분해로에 연속적으로 동일한 양의 환원철이 공급되고 배출됨으로써 상기 환원철 충진층이 일정 부피로 유지되도록 하는 용철 제조 방법.
【청구항 25】
제 24항에서，.
상기 가스가 타르 분해로로 통입되는, 단계 전에 상기 용융가스화로에서 배출되는 상기 가스가 부분연소로에서 부분 연소하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.
【청구항 26】
게 25항에서，
상기 가스가 부분연소로에서 부분 연소하는 단계 전에 상기 부분연소로에 산소 취입 도관을 통해 산소를 취입하는 단계 및
상기 부분연소로에 스팀 취입 도관을 통해 스팀을 취입하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법 .
【청구항 27】
제 26항에서，
상기 타르 분해로에서 타르 분해가 완료되고 배출되는 상기 환원가스의 온도가 700~800°C 가 유지되도록 상기 타르 분해로에 마련된 부분연소로에 취입되는 산소 및 스팀 비율을 조정하는 단계를 포함하는 용철 제조 방법 .
【청구항 28】
제 27항에서，
상기 스팀을 취입하는 단계의 상기 스팀은 배열 보일러를 통하여 상기 환원로에서 배출되는 배가스의 현열을 이용하여 제조되는 용철 제조 방법 .
【청구항 29]
제 25항에서，
상기 타르성분을 분해하는 단계는 균배압 배출장치를 통하여 상기 타르 분해로로부터 고온 환원철 또는 고온 환원괴성체를 배출하는 단계를 포함하는 용철 제조 방법.
【청구항 30】
제 29항에서，
상기 타르 분해로에서 배출되는 상기 고온 환원철은 냉각장치에서 냉각된 후 상기 환원로로 재장입되는 단계를 포함하는 용철 제조 방법 .
【청구항 31】
제 30항에서，
상기 용융가스화로에 연결되어 있는 고온 사이클론을 통하여 상기 용융가스화로에서 배출되는 고원환원가스 내 더스트를 분리하는 단계 및 상기 용융 가스화로에 연결되어 있는 더스트 버너를 통하여 상기 고온 사이클론에서 분리되는 더스트를 상기 용융가스화로로 재장입하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.
[청구항 32】
제 31항에서,
상기 고온환원가스의 일부는 상기 환원로로 공급되며， 나머지 가스는 상기 용융가스화로의 압력을 유지하기 위하여 외부로 배출되는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.
【청구항 33】
게 32항에서，
상기 환원철을 제조하는 단계 후에 상기 환원로에 연결되어있는 고은 괴성화 장치를 통하여 상기 환원로에서 배출되는 환원철을 괴성화하는 단계 이송장치를 통하여 상기 고은 괴성화 장치에서 괴성화 된 고온 환원 괴성체를 용융가스화로로 이송하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 방법.
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