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KR20240113780A - Double shaft furnace device and method of operation of the double shaft furnace device - Google Patents

Double shaft furnace device and method of operation of the double shaft furnace device Download PDF

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KR20240113780A
KR20240113780A KR1020247018130A KR20247018130A KR20240113780A KR 20240113780 A KR20240113780 A KR 20240113780A KR 1020247018130 A KR1020247018130 A KR 1020247018130A KR 20247018130 A KR20247018130 A KR 20247018130A KR 20240113780 A KR20240113780 A KR 20240113780A
Authority
KR
South Korea
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gas
shaft
fuel
oxygen
shaft furnace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020247018130A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
페르난드 디델론
니콜라스 마기올리
클라우스 피터 킨젤
Original Assignee
풀 부르스 에스.에이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 풀 부르스 에스.에이. filed Critical 풀 부르스 에스.에이.
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

- 수직 방향(Z)을 따라 연장되는 적어도 하나의 제1 샤프트 11와 제2 샤프트 21이되; 각 샤프트 11;21은 각 샤프트 11;21 바닥부 12, 22에 냉각 영역 C, 각 샤프트의 상단부에 재생 영역 A, 및 재생 영역 A과 냉각 영역 C 사이에 배치되는 고온 환원 영역 B을 갖는 적어도 하나의 제1 샤프트 11와 제2 샤프트 21;
- 제1 샤프트 11를 제2 샤프트 21에 연결하는 연결 채널 30이되, 연결 채널 30은 수평 방향(X)을 따라 연장되고, 연결 채널 30은 고온 환원 영역 B의 하부 말단 및 제1 샤프트 11와 제2 샤프트 21 각각의 냉각 영역 C의 상부 말단에 배치되는 연결 채널 30을 포함하는 금속 산화물의 직접 환원을 위한 이중 샤프트 퍼니스 장치 10이되,
- 적어도 하나의 분사 어셈블리 31가 연결 채널30의 측방향으로 돌출된 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
- at least one first shaft 11 and a second shaft 21 extending along the vertical direction Z; Each shaft 11;21 has at least one cooling region C at the bottom 12, 22 of each shaft 11;21, a regeneration region A at the top of each shaft, and a high temperature reduction region B disposed between the regeneration region A and the cooling region C. first shaft 11 and second shaft 21;
- a connecting channel 30 connecting the first shaft 11 to the second shaft 21, wherein the connecting channel 30 extends along the horizontal direction (X), and the connecting channel 30 is connected to the lower end of the high temperature reduction zone B and the first shaft 11 and the second shaft 2 shafts 21 a double shaft furnace device 10 for direct reduction of metal oxides, comprising a connecting channel 30 disposed at the upper end of each cooling zone C,
- A double shaft furnace device 10 in which at least one injection assembly 31 protrudes laterally from the connection channel 30.

Description

이중 샤프트 퍼니스 장치 및 이중 샤프트 퍼니스 장치의 작동방법Double shaft furnace device and method of operation of the double shaft furnace device

본 발명은 이중 샤프트 퍼니스 장치, 특히 직접 환원철(DRI)의 생산을 위한 야금 이중 샤프트 퍼니스 장치 및 상기 이중 샤프트 퍼니스 장치의 작동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a double shaft furnace device, in particular a metallurgical double shaft furnace device for the production of directly reduced iron (DRI) and a method of operating said double shaft furnace device.

예를 들어 소위 Midrex 또는 Energiron 공정을 사용하는 공장과 같이 직접 환원된 철을 생산하기 위한 산업적인 야금 환원 공장들은 직접 환원 공정을 위한 단일 샤프트 퍼니스를 사용한다. 이와 같은 샤프트 퍼니스는 일반적으로 외부 개질기, 즉 가열기에 연결된다.Industrial metallurgical reduction plants for the production of directly reduced iron, for example plants using the so-called Midrex or Energiron processes, use single shaft furnaces for the direct reduction process. Such shaft furnaces are usually connected to an external reformer, ie a heater.

개질기, 예를 들어, CO2-천연 가스 개질기는 합성가스, 즉 촉매 존재하에 탄화수소와 CO2 사이의 흡열 반응에 기반한 많은 양의 수소와 일산화탄소를 포함하는 가스를 생산한다. 개질기에서, 즉 상기 가스를 가열하는 공정 동안, 연소로 인하여 에너지가 방출되고, 연소 에너지의 일부가 "상실"되고, 즉 연도 가스의 방출로 인하여 소멸된다.Reformers, for example CO 2 - natural gas reformers produce synthesis gas, i.e. a gas containing large amounts of hydrogen and carbon monoxide based on the endothermic reaction between hydrocarbons and CO 2 in the presence of a catalyst. In the reformer, i.e. during the process of heating the gases, energy is released due to combustion, and part of the combustion energy is "lost", i.e. dissipated due to the emission of flue gases.

소위 "상부가스", 즉 일반적으로 300-350°C를 초과하는 온도를 갖는 가스가 상기 샤프트(퍼니스)의 상부로부터 배출된다. 수소, 스팀, 일산화탄소 및 이산화탄소를 포함하고 있는 상부 가스는 일반적으로 재사용을 위하여 가용화되기 전에 상부 가스 세척 공정 동안 급냉되어야 한다.The so-called "top gas", i.e. gas with a temperature generally exceeding 300-350°C, is discharged from the top of the shaft (furnace). The top gas, which contains hydrogen, steam, carbon monoxide and carbon dioxide, generally must be quenched during the top gas cleaning process before it can be solubilized for reuse.

공정과 연관된 이와 같은 작동들(즉, 공정 가스를 개질, 즉 가열하고, 상부 가스를 급냉하는 작동들)때문에 에너지가 손실된다.Energy is lost due to these operations associated with the process (i.e. reforming or heating the process gas and quenching the overhead gas).

공정 가스 조성이 가열기 내에서 정확하게 관리되지 않는 경우, 주입된 천연 가스는 그을음 또는 탄소 침착을 생성할 수 있고, 소위 금속 분진 반응에 의하여 가열기가 막히거나 망가질 수 있다.If the process gas composition is not correctly controlled within the heater, the injected natural gas can produce soot or carbon deposits and the heater can become clogged or damaged by so-called metal dust reactions.

추가로, 산업적인 환원 샤프트 퍼니스는 일반적으로 단순히 하나(단일)의 레벨에서만 고온 가스의 주입이 예상된다. 이와 같은 구조적 배열로 인하여, 주입 영역 주변에서, 고체들이 정기적으로 과열된다. 결과적으로 고체들이 녹기 시작한다. 결과적으로 고착 현상이 발생하고, 이는 퍼니스의 생산성을 저하시킨다.Additionally, industrial reduction shaft furnaces are generally expected to introduce hot gases only at one (single) level. Due to this structural arrangement, the solids are regularly overheated around the injection area. As a result, solids begin to melt. As a result, sticking occurs, which reduces the productivity of the furnace.

본 발명의 목적은 에너지를 덜 소비하고, 및 나아가 고착 현상의 발생을 감소시킬 수 있는 금속 산화물의 환원을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide an apparatus and method for the reduction of metal oxides that consume less energy and can further reduce the occurrence of sticking phenomenon.

이 목적은 독립항들에 따른 이중 샤프트 퍼니스 및 이를 작동시키는 방법에 의하여 달성된다.This object is achieved by a double shaft furnace and a method of operating the same according to the independent claims.

도 1은 구체예에 따른 이중 샤프트 퍼니스 장치의 개략적인 도면이고, 여기서, 이중 샤프트 퍼니스 장치는 방법의 제1 단계를 수행하고;
도 2는 구체예에 따른 이중 샤프트 퍼니스 장치의 개략적인 도면이고, 여기서, 이중 샤프트 퍼니스 장치는 방법의 제2 단계를 수행하고;
도 3은 H2-H2O 환경의 환원 가스 발생을 보여주는 Chaudron 평형 다이어그램의 형태를 개략적으로 도시하고;
도 4는 CO-CO2 환경을 나타내는 Chaudron 평형 다이어그램의 형태를 개략적으로 도시하고;
도 5는 재순환 가스의 비율이 두배가 되었을 때 가스의 산화도가 현저히 감소한다는 것을 보여주는 Chaudron 평형 다이어그램의 형태를 개략적으로 도시하고;
도 6은 샤프트들 중 하나를 이동하는 하나의 고체의 온도 변화를 개략적으로 도시한다.
1 is a schematic diagram of a double shaft furnace device according to an embodiment, wherein the double shaft furnace device performs a first step of the method;
Figure 2 is a schematic diagram of a double shaft furnace device according to an embodiment, wherein the double shaft furnace device performs the second step of the method;
Figure 3 schematically shows the form of a Chaudron equilibrium diagram showing the evolution of reducing gases in a H 2 -H 2 O environment;
Figure 4 schematically shows the form of a Chaudron equilibrium diagram representing a CO-CO 2 environment;
Figure 5 schematically shows the form of a Chaudron equilibrium diagram showing that the oxidation degree of the gas decreases significantly when the proportion of recycle gas is doubled;
Figure 6 schematically shows the temperature change of a solid moving on one of the shafts.

금속(철) 산화물의 직접 환원을 위한 제안된 이중 샤프트 퍼니스 장치는 수직 방향으로 연장되는 적어도 하나의 제1 샤프트와 제2 샤프트를 포함하고, 각 샤프트는 각 샤프트의 바닥부에 냉각 영역, 각 샤프트의 상단부에 재생 영역, 및 재생 영역과 냉각 영역 사이에 배치되는 고온 환원 영역을 갖는다. 이중 샤프트 퍼니스 장치는 나아가 제1 샤프트를 제2 샤프트에 연결하는 연결 채널을 더 포함하고, 연결 채널은 수평 방향을 따라 연장된다. 연결 채널은 제1 샤프트와 제2 샤프트 각각의 고온 환원 영역의 하부 말단과 냉각 영역의 상부 말단에 배치된다. 이중 샤프트 퍼니스 장치는 나아가 연결 채널의 측방향으로 돌출된 적어도 하나의 분사 어셈블리를 포함한다.A proposed dual shaft furnace device for direct reduction of metal (iron) oxides includes at least one first shaft and a second shaft extending in a vertical direction, each shaft having a cooling region at the bottom of each shaft, each shaft It has a regeneration area at the upper end, and a high-temperature reduction area disposed between the regeneration area and the cooling area. The double shaft furnace device further includes a connecting channel connecting the first shaft to the second shaft, the connecting channel extending along the horizontal direction. The connecting channel is disposed at the lower end of the hot reduction region and the upper end of the cooling region of the first shaft and the second shaft, respectively. The double shaft furnace device further comprises at least one injection assembly projecting laterally from the connecting channel.

본 발명은 이중 샤프트 퍼니스 장치의 구성들의 이와 같은 특정 배열이 유리한 효과와 상기 목적에 대한 해답을 제시하는 것을 발견한 점에 기반한다.The invention is based on the discovery that this specific arrangement of the components of a double shaft furnace device provides advantageous effects and provides an answer to the above objectives.

임의의 다른 공지의 장치 또는 방법과는 대조적으로, 본 발명은 고온의 환원 가스를 생산하기 위하여 분리된 가열기 또는 개질기로부터의 고온 가스 주입이 없는 해결책을 제공한다. 외부의(가스-연소의) 가열기 또는 외부(가스 연소의) 개질기가 없기 때문에, 에너지 효율이 현저히 개선되고, 그을음 축적, 탄소 침착, 금속 먼지 및 촉매 중독과 같은 이와 같은 장치와 관련된 일반적인 문제들이 회피된다. 처리될 금속 광석들의 가열과 고온 환원 가스 생산이 전적으로 이주 샤프트 퍼니스 장치 내에서 수행되고, 이는 에너지 효율을 현저하게 개선한다.In contrast to any other known device or method, the present invention provides a solution without hot gas injection from a separate heater or reformer to produce hot reducing gas. Because there are no external (gas-fired) heaters or external (gas-fired) reformers, energy efficiency is significantly improved and common problems associated with such devices such as soot build-up, carbon deposition, metal dust and catalyst poisoning are avoided. do. Heating of the metal ores to be processed and production of high-temperature reducing gases are carried out entirely within a two-shaft furnace device, which significantly improves energy efficiency.

추가로, 고체들이 제1 단계 동안 환원이 수행된 이후에 가스로부터 열을 축적하고, 및 제2의 이어지는 단계에서 열을 재순환 가스로 "돌려주기" 때문에, 고체들, 즉 금속 광석들은 샤프트의 상부에 및/또는 상부 밑에 있는 재생 영역에 존재하고, 재생 열 교환기로서의 기능을 수행하게 된다. 상부 가스 온도는 현저하게 감소된다. 결과적으로 적은 양의 에너지가 (이어지는) 가스 급냉 단계에서 손실되고, 및 더 높은 에너지 효율이 달성된다. 추가로, 및 또한 과열을 방지하기 위하여, 고체는 재순환 가스에 의하여 작동 방법의 두 단계들 중 적어도 하나 동안 냉각된다.Additionally, since the solids accumulate heat from the gas after the reduction has been carried out during the first stage, and "return" the heat to the recycle gas in the second subsequent stage, the solids, i.e. the metal ores, are deposited in the upper part of the shaft. It is present in and/or in the regeneration area below the top and functions as a regenerative heat exchanger. The top gas temperature is significantly reduced. As a result, less energy is lost in the (following) gas quenching step, and higher energy efficiency is achieved. Additionally, and also to prevent overheating, the solid is cooled by recirculating gas during at least one of the two stages of the operating method.

또한 제안된 장치 및 방법은 고체가 샤프트에 고착화되는 위험을 감소시키기 위한 해결책을 제공한다. 제안된 이중 샤프트 퍼니스 장치와 상응하는 작동방법에서, 환원 가스의 온도는 다른 것들과 함께, 고체가 과열되어 고착화되는 것을 방지하도록 적어도 2개의 서로 다른 높이, 즉 각각의 샤프트의 높이 레벨에 위치하는 분사기들의 위치에 의하여 영향을 받는다.The proposed device and method also provide a solution to reduce the risk of solids sticking to the shaft. In the proposed double shaft furnace device and corresponding method of operation, the temperature of the reducing gas is controlled, among other things, by injectors located at at least two different heights, i.e. at the height level of each shaft, to prevent the solids from overheating and sticking. are influenced by their location.

나아가, 연료와 산소가 각각의 샤프트의 고온 영역으로 주입되기 때문에, 그을음 또는 탄소 침착이 덜 나타나거나 형성된다. 다시 말해, 그을음 또는 탄소 침착이 심지어는 완전히 회피될 수도 있다. 심지어는 그을음 또는 탄소 침착이 여전히 형성되는 경우에도, 고체가 생산 사이클 동안에 영구적으로 교체되기 때문에 상기 그을음 또는 탄소 침착은 적어도 이중 샤프트 퍼니스가 열 교환기로 기능하는 재생 영역에서는 축적되지 않을 것이다.Furthermore, because fuel and oxygen are injected into the hot areas of each shaft, less soot or carbon deposits appear or form. In other words, soot or carbon deposition may even be completely avoided. Even if soot or carbon deposits still form, they will not accumulate, at least in the regeneration zone where the dual shaft furnace functions as a heat exchanger, since the solids are permanently replaced during the production cycle.

나아가, 이중 샤프트 퍼니스 장치로부터 생산되는 이산화탄소 (CO2)는 CO2 제거 공장, 즉 제거 장치에서 포집될 수 있다. CO2가 대기중으로 배출되지 않기 때문에, 상기 양의 CO2는 산업적인 적용분야를 위하여 판매될 수도 있고, 또는 격리될 수도 있다.Furthermore, carbon dioxide (CO 2 ) produced from a dual shaft furnace device can be captured in a CO 2 removal plant, i.e., a removal device. Since CO 2 is not released into the atmosphere, this amount of CO 2 may be sold or sequestered for industrial applications.

천연 가스로 93%w/w의 금속화에서 직접 환원된 철(DRI)의 생산 측면에서, 제안된 장치와 방법이 사용될 때 기대될 수 있는 전형적인 데이터/파라미터는 다음과 같다: 천연 가스: 10.3 GJ/t.DRI, CO2 제거 이후 10.7 MJ/Nm3의 낮은 발열량(LCV)을 갖는 배출(export) 가스: 3.2 GJ/t.DRI, 순 가스 소비량: 7.1 GJ/t.DRI, 및 산소 소비량: 180 Nm3/t.DRI. 장치가 가스 가열을 위하여 전기 가열 장치를 사용할 경우(즉, 연결 채널에 또는 이의 내부에 배치되는 전기 가열 장치), 60 kWh/t.DRI (0.22 GJ/t.DRI)의 인풋이 가스 소비량을 6.8 GJ/t.DRI로 줄이고, 및 산소 소비량을 160 Nm3/t.DRI로 줄일 수 있다. 통상적으로 알려진 Energiron 또는 Midrex 장치와 비교하여, 제안된 장치와 방법은 방출되는 CO2의 양을 kg/tDRI 단위로 약 18 % 감소시키는 것으로 확인되었다. 이 양은 이중 샤프트 퍼니스의 연결 채널에 전기 가열 장치가 장착될 때 23 %까지로 증가될 수 있다. 다음의 표는 예시적인 방식으로 장점을 보여준다:In terms of production of directly reduced iron (DRI) from 93% w/w metallization with natural gas, typical data/parameters that can be expected when the proposed device and method are used are: Natural gas: 10.3 GJ /t.DRI, export gas with a low heating value (LCV) of 10.7 MJ/Nm 3 after CO 2 removal: 3.2 GJ/t.DRI, net gas consumption: 7.1 GJ/t.DRI, and oxygen consumption: 180 Nm 3 /t.DRI. If the device uses an electric heating device for gas heating (i.e. an electric heating device placed on or within the connecting channel), an input of 60 kWh/t.DRI (0.22 GJ/t.DRI) will reduce the gas consumption by 6.8 GJ/t.DRI, and oxygen consumption can be reduced to 160 Nm 3 /t.DRI. Compared to the commonly known Energiron or Midrex devices, the proposed device and method were found to reduce the amount of CO 2 emitted by about 18% in kg/tDRI. This amount can be increased to up to 23 % when the connecting channel of the double shaft furnace is equipped with an electric heating device. The following table shows the advantages in an illustrative way:

   MidrexMidrex Energiron HYLEnergiron HYL 이중 샤프트double shaft 이중 샤프트
플러스 전기 가열
(60 kWh/tDRI)
double shaft
plus electric heating
(60kWh/tDRI)
   GJ/tDRIGJ/tDRI CO2 in kg/tDRICO 2 in kg/tDRI GJ/tDRIGJ/tDRI CO2 in kg/tDRICO 2 in kg/tDRI GJ/tDRIGJ/tDRI CO2 in kg/tDRICO 2 in kg/tDRI GJ/tDRIGJ/tDRI CO2 in kg/tDRICO 2 in kg/tDRI NG 인풋NG input 10,510,5 585585 9,89,8 548548 10,310,3 578578 9,89,8 549549 배출가스exhaust gas 00 00 00 00 -3,1-3,1 -173,6-173,6 -3,0-3,0 -168-168 순 가스 net gas 10,510,5 585585 9,89,8 548548 7,27,2 404404 6,86,8 381381 %C in DRI%C in DRI 2,52,5 -92-92 1,51,5 -55-55 -- -- 직접 CO2 Direct CO2 494494 493493 404404 381381  Rel. CO2 차이Rel. CO2 difference -- -0.2%-0.2% -18%-18% -23%-23%

"금속 산화물" 또는 "고체"는 일반적으로 블라스트-퍼니스 또는 샤프트 퍼니스 또는 직접 환원 퍼니스 또는 이와 유사한 퍼니스와 같은 환원 장치 내에서 처리되는 물질들을 의미한다. 금속 산화물은 예를 들어 덩어리 광석, 펠릿, 소결체, 브리켓, 이와 유사한 물질 또는 이들의 혼합물로 이루어지거나, 이들을 포함할 수 있다. 고체는 샤프트의 상단에서 충전될 수 있고, 샤프트의 바닥부에서 환원 이후에 배출될 수 있다. 샤프트는 일반적으로 고체로 완전히 채워지고, 및 2개의 교번 모드로, 즉 교번적인 방식으로 작동될 수 있다. 샤프트 내부의 고체의 부피는 요구되는 공정 조건에 따라 다양할 수 있다는 것이 이해된다.“Metal oxide” or “solid” generally refers to materials that are processed in a reduction device such as a blast-furnace or shaft furnace or a direct reduction furnace or similar furnace. The metal oxide may, for example, consist of or include lump ores, pellets, sintered bodies, briquettes, similar materials, or mixtures thereof. Solids can be charged at the top of the shaft and discharged after reduction at the bottom of the shaft. The shaft is generally completely filled with a solid and can be operated in two alternating modes, i.e. in an alternating manner. It is understood that the volume of solids within the shaft may vary depending on the required process conditions.

"이중 샤프트 퍼니스"는 일반적으로 예를 들어 연결 채널과 같은 적어도 하나의 구조적인 수단에 의하여 서로 연결되는 중공의 단면을 갖는 적어도 2개의 샤프트들을 갖는 퍼니스 장치를 의미한다. 어느 경우에도, 이중 샤프트 퍼니스는 제1 샤프트 및 제1 샤프트와 병렬로 배치되는 제2 샤프트를 포함한다.“Double shaft furnace” generally means a furnace device having at least two shafts with a hollow cross-section, which are connected to each other by at least one structural means, for example a connecting channel. In either case, the dual shaft furnace includes a first shaft and a second shaft disposed in parallel with the first shaft.

"수직 방향"은 일반적으로 지면에 대하여 수직 방향을 의미한다. 특히, 수직 방향은 샤프트들의 적어도 하나의 길이 치수에 의하여 정의될 수 있다.“Vertical direction” generally means a direction perpendicular to the ground. In particular, the vertical direction may be defined by at least one length dimension of the shafts.

"수평 방향"은 일반적으로 지면과 평행한 방향을 의미하고, 및/또는 수직 방향에 수직인 방향을 의미한다. 특히, 수평 방향은 샤프트들 사이의 길이 치수에 의하여 정의될 수 있다. 연결 채널은 수평 방향으로 연장된다.“Horizontal direction” generally means a direction parallel to the ground, and/or perpendicular to the vertical direction. In particular, the horizontal direction can be defined by the length dimension between the shafts. The connecting channel extends in the horizontal direction.

"상부 가스"는 일반적으로 작동 중 샤프트의 상단부로부터 배출될 수 있는 가스를 의미한다. 예를 들어, 상부 가스는 적어도 (몰 퍼센트의 단위로) 약 16 % 일산화탄소 (CO), 12 % 이산화탄소 (CO2), 52 % 수소 (H2) 및 20 % 물 (H2O)을 포함할 수 있다. 상부 가스 조성은 연료의 종류에 따라 다양할 수 있다.“Top gas” generally refers to gas that may escape from the top of the shaft during operation. For example, the top gas may contain at least (in mole percent) about 16% carbon monoxide (CO), 12% carbon dioxide ( CO2 ), 52% hydrogen ( H2 ), and 20% water ( H2O ). You can. Top gas composition may vary depending on the type of fuel.

"배출(export) 가스"는 일반적으로 가스 세정 장치를 통과하여 다른 (산업적인) 설비로 배출될 수 있는 상부 가스의 부분을 의미한다.“Export gas” generally means that portion of the overhead gas that has passed through a gas cleaning device and can be discharged to other (industrial) equipment.

"재순환 가스", 즉 합성가스 또는 환원 가스는 일반적으로 재순환되는, 즉 금속 광성들의 환원을 시작하기 위하여 사용되는 가스 혼합물을 의미하고, 예를 들어, 재순환 가스는 주로 적어도 (몰 퍼센트 단위로) 약 22 % 일산화탄소 (CO), 1 % 이산화탄소 (CO2), 74 % 수소 (H2) 및 3 % 물 (H2O)을 포함한다. 재순환 가스 조성은 연료의 종류에 따라 다양할 수 있다."Recycle gas", i.e. syngas or reduction gas, generally means a gas mixture that is recycled, i.e. used to initiate the reduction of metal ores, for example, the recycle gas usually has at least (in mole percent) about Contains 22% carbon monoxide (CO), 1% carbon dioxide ( CO2 ), 74% hydrogen ( H2 ) and 3% water ( H2O ). Recycle gas composition may vary depending on the type of fuel.

이중 샤프트 퍼니스 장치는 재순환 장치로서 작동될 수 있고, "가스"라는 표현은 따라서 일반적으로 이들이 특히 이중 샤프트 퍼니스 장치를 통하여 이동하는 동안 상기 가스들이 생성되고, 이송되고, 처리되고 및/또는 조성이 변한다는 사실의 관점에서 상기 언급된 모든 종류의 가스들 또는 가스 조성들을 의미한다.The double shaft furnace device can be operated as a recirculating device, and the expression "gas" therefore generally refers to the gases produced, transported, processed and/or changed in composition while they move through the double shaft furnace device in particular. means in fact all the types of gases or gas compositions mentioned above.

이중 샤프트 퍼니스 장치의 각 샤프트는 이의 내부 영역의 구조에 의하여 기술될 수 있고, 여기서 각 영역은 서로 다른 반응들을 수행하고, 즉 서로 상이한 기능/목적을 갖는다. 각 퍼니스의 샤프트는 실질적으로 적어도 3개의 서로 다른 영역을 갖고, 하나는 다른 하나의 상부에 있다. 가장 낮은 영역은 샤프트의 바닥부 내에 또는 바닥부에, 즉 그 위에 위치하고, 냉각 영역으로 언급된다. 냉각 영역 위에서 고온 환원 영역이 시작된다. 재생 영역은 고온 환원 영역 위에 위치하고, 퍼니스의 상단부에 있다. 샤프트는 20 미터에서 40 미터의 높이, 바람직하게는 26 내지 30 미터의 높이를 가질 수 있다. 각 샤프트는 하나 또는 복수의 산소 연료 분사기, 즉 분사 장치를 포함할 수 있고, 이는 재생 영역과 고온 환원 영역 사이의 접합 레벨을 정의하는 배출부를 갖는다. 각 산소 연료 분사기는 적어도 부분적으로는 수직 방향으로 연장된다. 수직 방향은 지면에 수직인 방향이다.Each shaft of a double shaft furnace device can be described by the structure of its internal regions, where each region performs different reactions, ie has a different function/purpose. The shaft of each furnace has substantially at least three different zones, one above the other. The lowest region is located within or above the bottom of the shaft and is referred to as the cooling region. Above the cooling zone, the high-temperature reduction zone begins. The regeneration zone is located above the hot reduction zone and is at the top of the furnace. The shaft may have a height of 20 to 40 meters, preferably 26 to 30 meters. Each shaft may comprise one or more oxyfuel injectors, i.e. injectors, which have an outlet defining a junction level between the regeneration zone and the hot reduction zone. Each oxyfuel injector extends at least partially in a vertical direction. The vertical direction is the direction perpendicular to the ground.

"상부", "하부", "바닥부", "상단부"의 표면들은 지면/바닥으로부터 연장되는 수직방향으로의 위치를 의미한다. 예를 들어, 퍼니스의 하부 섹션은 샤프트의 바닥부 또는 이의 근위의 섹션 또는 부분일 수 있다.The terms “top”, “bottom”, “bottom” and “top” refer to vertical positions extending from the ground/bottom. For example, the lower section of the furnace may be the bottom of the shaft or a proximal section or portion thereof.

"냉각 영역"은 일반적으로 특히 샤프트의 "하부" 말단 부분의 샤프트 내의 영역 및/또는 공간을 의미할 수 있다.“Cooling zone” may generally mean an area and/or space within a shaft, particularly in the “lower” end portion of the shaft.

"바닥부"는 일반적으로 샤프트의 하부 부분, 즉 하부 섹션을 의미한다. 바닥부는 샤프트의 냉각 영역을 포함한다.“Bottom” generally refers to the lower part of the shaft, i.e. the lower section. The bottom contains the cooling area of the shaft.

"재생 영역"은 일반적으로 상기 샤프트의 상단부 또는 이의 하부의 샤프트 내의 영역 또는 공간을 의미한다. 다시 말해, 샤프트의 상단부는 재생 영역을 포함한다.“Play area” generally means an area or space within a shaft at or below the top of the shaft. In other words, the upper part of the shaft contains a regeneration area.

"고온 환원 영역", 즉 "환원 영역"은 일반적으로 재생 영역과 냉각 영역 사이의 영역 또는 공간을 의미한다. 고온 환원 영역의 시작 부분에서, 즉 "접합 레벨"이라고도 하는 환원 영역과 재생 영역과 경계를 이루는 높이/레벨에서 또는 이의 근위에서, 연료와 산소는 "고온 환원 가스"를 형성하기 위한 분사기를 통하여 또는 분사기의 가스 랜스를 통하여, 또는 바람직하게는 산소 연료 분사기를 통하여 분사될 수 있고, 이는 금속 산화물을 가열할 수 있게 한다. 이에 따라 환원 가스는 환원 반응을 위하여 요구되는 에너지를 공급한다. 탄화수소 연료 및/또는 재순환 가스의 부분 산화는 대부분 일산화탄소 (CO) 및 수소 (H2)를 생성한다.“High temperature reduction zone”, i.e. “reduction zone” generally means the area or space between the regeneration zone and the cooling zone. At the beginning of the hot reduction zone, i.e. at or proximal to the height/level bordering the reduction zone and the regeneration zone, also known as the "junction level", fuel and oxygen are introduced through injectors to form a "hot reduction gas" or It can be injected through a gas lance of an injector, or preferably through an oxyfuel injector, which makes it possible to heat the metal oxide. Accordingly, the reducing gas supplies the energy required for the reduction reaction. Partial oxidation of hydrocarbon fuels and/or recycle gases produces mostly carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ).

산소 연료 분사기, 즉 복수의 산소 연료 분사기의 각 산소 연료 분사기의 배출부의 위치는 바닥부(레벨)에 대하여 재생 영역의 높이/레벨을 정의할 수 있다. 따라서 배출부의 위치는 각각의 영역 내에서의 잔류 시간을 제어할 수 있도록 하고, 및 가스와 고체 사이에 전달된 열의 양을 결정할 수 있도록 한다.The location of the discharge portion of the oxy-fuel injector, i.e., each oxy-fuel injector of the plurality of oxy-fuel injectors, may define the height/level of the regeneration area with respect to the bottom (level). The location of the outlet therefore allows controlling the residence time within each zone and determining the amount of heat transferred between the gas and solid.

주입된 산소의 부피는 800°C 내지 1050°C 범위, 바람직하게는 920°C 내지 950°C의 범위에서 환원 가스 온도를 얻을 수 있도록 조절될 수 있고, 이 범위는 산화철의 용융 및 고착을 방지하거나 또는 적어도 현저히 감소시킬 수 있다는 것이 확인되었다. 고체(재생 영역을 통하여 내려감)는 650°C 내지 850°C의 온도를 갖고 고온 환원 영역으로 들어간다. 이 온도의 수준은 그을음 또는 탄소 침착을 방지하기에 충분히 높고, 그렇지 않을 경우에는 일정 시간 이후 막힘이 유발될 수 있다. 환원 영역의 하부 부분에서, 즉, 냉각 영역으로 들어갈 때, 고체는 일반적으로 800°C 내지 950°C의 온도범위를 갖는다. 온도는 고체의 특성들에 맞추어져야 한다. 환원 영역의 말단에서, 즉 냉각 영역의 상부 부분이 환원 영역의 하부 부분과 접촉하는 높이/레벨에서, 상부로부터 나오는 고온 환원 가스는 바닥부로부터 오는 따듯한 (재순환) 가스와 혼합되어, 연결 채널을 통하여 이동할 수 있다.The volume of oxygen injected can be adjusted to obtain a reducing gas temperature in the range of 800°C to 1050°C, preferably in the range of 920°C to 950°C, which prevents melting and sticking of the iron oxide. It has been confirmed that it can be reduced or at least significantly reduced. The solids (going down through the regeneration zone) enter the hot reduction zone with a temperature of 650°C to 850°C. This temperature level is high enough to prevent soot or carbon deposits, which could otherwise cause clogging after a period of time. In the lower part of the reduction zone, i.e. when entering the cooling zone, the solid generally has a temperature in the range of 800°C to 950°C. The temperature must be adapted to the properties of the solid. At the end of the reduction zone, i.e. at the height/level at which the upper part of the cooling zone is in contact with the lower part of the reduction zone, the hot reducing gas from the top mixes with the warm (recirculating) gas from the bottom and flows through a connecting channel. You can move.

"연결 채널"은 일반적으로 제1 샤프트와 제2 샤프트 사이에 배치되는 구조적인 요소를 의미할 수 있다. 연결 채널은 제1 샤프트가 제2 샤프트와 실질적으로 무저항으로 유체 연통되도록 구성되고, 따라서, 각각의 압력 조건에 따라 가스가 하나의 샤프트로부터 다른 샤프트로 자유롭게 유동할 수 있도록 한다. 다시 말해, 가스는 연결 채널을 통하여 제1 샤프트로부터 제2 샤프트로 유동할 수 있고, 및 그 반대일 수 있다. 연결 채널은 일반적으로 수평 방향으로 연장되고, 및 적어도 부분적으로는 제1 샤프트와 제2 샤프트 각각의 환원 영역의 하부 말단에 배치된다. 다시 말해, 연결 채널은 제1 샤프트의 고온 환원 영역의 "하부" 부분 및 "냉각 영역"의 상부 부분과 부분적으로 중첩되는 하나의 말단 부분과, 제2 샤프트의 고온 환원 영역의 하부 부분과 냉각 영역의 상부 부분과 부분적으로 중첩되는 다른 말단 부분을 갖는다.“Connecting channel” may generally mean a structural element disposed between a first shaft and a second shaft. The connecting channel is configured to allow the first shaft to be in substantially resistanceless fluid communication with the second shaft, thus allowing gas to flow freely from one shaft to the other depending on the respective pressure conditions. In other words, gas can flow from the first shaft to the second shaft through the connecting channel, and vice versa. The connecting channel extends generally in a horizontal direction and is disposed at least partially at the lower end of the reduction region of each of the first and second shafts. In other words, the connecting channel has one end portion partially overlapping with the "lower" portion of the hot reduction zone of the first shaft and the upper portion of the "cooling zone" and the lower portion of the hot reduction zone and the cooling zone of the second shaft. It has another distal portion that partially overlaps the upper portion of.

연결 채널에는 적어도 하나의 분사 어셈블리가 제공된다. 분사 어셈블리는 예를 들어 산소 연료 분사기로 이루어지거나 또는 이를 포함할 수 있어, 추가적인 환원 가스 및 열기 연결 채널을 통하여 이동하는 가스로 도입될 수 있다. 추가로 또는 대안으로(변형으로) 분사 어셈블리, 즉 "분사기"는 고온 합성가스 및/또는 재순환 가스를 연결 채널로 주입하기 위하여 전기로 가열되는 합성가스 분사기 및/또는 플라즈마 토치로 이루어지거나 또는 이를 포함할 수 있다. 추가로, 예를 들어 전기 복사 튜브와 같은 일부 전기 가열 장치는 연결 채널에 배치될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 분사 어셈블리는 서로에 대하여 근위로 배치되는 적어도 하나의 산소 분사기 및 적어도 하나의 연료 분사기로 이루어지거나 또는 이들을 포함할 수 있다.The connecting channel is provided with at least one injection assembly. The injection assembly may, for example, consist of or comprise an oxyfuel injector, allowing for the introduction of additional reducing gas and the moving gas through the hot air connection channel. Additionally or alternatively (as a variant) the injection assembly, i.e. the "injector", may consist of or include an electrically heated syngas injector and/or a plasma torch for injecting the hot syngas and/or recycle gas into the connecting channel. You can. Additionally, some electrical heating devices, for example electrical radiant tubes, may be placed in the connecting channel. Additionally or alternatively, the injection assembly may consist of or include at least one oxygen injector and at least one fuel injector disposed proximal to one another.

분사 어셈블리 때문에, 연결 채널을 통과하는 가스는 더 가열되고, 이에 의하여 환원 반응을 수행하는 능력은 증가한다. 이 장치는 특히 샤프트들 중 하나로 유동하는 가스의 온도 및/또는 조성 및/또는 부피와 같은 공정 파라미터를 제어하거나 및/또는 이들에 영향을 줄 수 있도록 한다. 결과적으로, 가스가 이송되는 샤프트의 공정 조건은 산소 연료 분사기에 의하여 정확하게 제어될 수 있다. 다시 말해, 연결 채널과 산소 연료 분사기 때문에, 샤프트들의 적어도 하나, 특히 가스가 산소 연료 분사기를 통하여 지나간 이후 유동하게 되는 샤프트의 공정 조건과 파라미터들이 제어되어, 이들이 가스가 이송되어 나오는 샤프트의 공정 조건들 및 파라미터들과 상이하게 될 수 있다. 또한 전기 복사 튜브와 같은 하나 이상의 전기 가열 장치들의 배열이 공정 조건들 및 파라미터들의 정확한 제어에 기여할 수 있고, 즉 이들에 영향을 줄 수 있다는 점을 주목해야 한다.Due to the injection assembly, the gas passing through the connecting channel is heated further, thereby increasing its ability to carry out the reduction reaction. This device makes it possible to control and/or influence process parameters, in particular the temperature and/or composition and/or volume of the gas flowing into one of the shafts. As a result, the process conditions of the shaft through which the gas is conveyed can be accurately controlled by the oxyfuel injector. In other words, because of the connecting channel and the oxy-fuel injector, the process conditions and parameters of at least one of the shafts, in particular the shaft through which the gas flows after passing through the oxy-fuel injector, are controlled, so that they change the process conditions of the shaft through which the gas flows. and parameters may be different. It should also be noted that the arrangement of one or more electric heating devices, such as electric radiation tubes, can contribute to, ie influence, the precise control of process conditions and parameters.

"분사기"라는 표현, 즉 "분사 장치" 또는 "분사 어셈블리"는 일반적으로 예를 들어, 가스, 액체, 분말, 연료 또는 유체와 같은 매질을 도입/분사하기 위한 장치를 의미한다. 분사기는 예를 들어 특정 온도에서 산소 및/또는 연료 및/또는 CO 또는 H2와 같은 환원제를 분사하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 분사기는 또한 질소 또는 다른 성분들을 분사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 연결 채널은 하나 이상의 분사기 어셈블리들로, 바람직하게는 연결 채널의 측면 또는 벽면에서, 이로부터 또는 이를 관통하여 연결 채널로부터 측방향으로 돌출된, 즉 채널 방향으로, 이의 내측 공간으로 돌출되는 하나 이상의 분사기를 구비할 수 있다. 나아가, 예를 들어, 특히 각각의 샤프트의 상단부에 배치되는 분사기는 공급기, 예를 들어 샤프트의 측방향으로, 또는 이의 실질적으로 수평 방향을 따라 돌출되는 공급기를 포함할 수 있고, 여기서, 이와 같은 분사기는 나아가 공급기에 연결되거나 또는 이와 통합된 가스 랜스를 더 포함할 수 있고, 가스 랜스는 수평 방향과는 상이한 방향, 예를 들어 수직 방향을 따라 연장될 수 있다.The expression “injector”, i.e. “injection device” or “injection assembly” generally means a device for introducing/injecting a medium, for example a gas, liquid, powder, fuel or fluid. The injector may be configured to inject oxygen and/or fuel and/or a reducing agent such as CO or H 2 , for example at a certain temperature. Additionally or alternatively, the injector may also be configured to inject nitrogen or other components. For example, the connecting channel is one or more injector assemblies, preferably on the side or wall of the connecting channel, from or through which the connecting channel protrudes laterally, i.e. in the direction of the channel, into its inner space. It may be provided with one or more injectors. Furthermore, for example, the injector disposed in particular at the upper end of each shaft may comprise a feeder, for example a feeder projecting laterally or along a substantially horizontal direction of the shaft, wherein such injector may further comprise a gas lance connected to or integrated with the supply, wherein the gas lance may extend along a direction other than the horizontal direction, for example a vertical direction.

"연료"는 일반적으로 다음의 적어도 하나를 포함하는 연소 매질을 의미할 수 있다: 수소, 탄화수소, 알코올, 암모니아, 또는 이들로부터 유도되는 화합물, 또는 이들의 혼합물.“Fuel” may generally mean a combustion medium comprising at least one of the following: hydrogen, hydrocarbons, alcohols, ammonia, or compounds derived therefrom, or mixtures thereof.

연결 채널의 측방향으로 돌출되는 분사 어셈블리 때문에, 샤프트들 각각 내에서 수직으로 연장되는 복수의 산소 연료 분사기의 배출부에서 유발되는 제1 연료 및 산소 분사 수준과는 상이한 추가적인 연료 및 산소의 분사가 수행될 수 있다. 이처럼 상이한 위치 및 높이 수준에서의 분사는 환원 가스 양 온도 및 조성의 파라미터들을 생성 및 제어할 수 있도록 한다. 추가로, 환원 가스 온도는 특히 빠르고 효과적으로 조정 및/또는 제어될 수 있다. 연결 채널 내의 가스 온도와 가스 조성은 특히 금속 산화물의 환원 반응이 인접한 샤프트들에서 발생하는 조건 및 공정 파라미터들을 제어하기 위하여 조정될 수 있다.Due to the laterally protruding injection assembly of the connecting channel, injection of additional fuel and oxygen is effected, different from the level of the first fuel and oxygen injection resulting from the outlet of the plurality of oxyfuel injectors extending vertically within each of the shafts. It can be. Injection at these different positions and height levels allows the parameters of reducing gas quantity temperature and composition to be generated and controlled. Additionally, the reducing gas temperature can be adjusted and/or controlled particularly quickly and effectively. The gas temperature and gas composition in the connecting channel can be adjusted in particular to control the process parameters and conditions under which the reduction reaction of metal oxides occurs in adjacent shafts.

연결 채널로 돌출되는 적어도 하나의 분사 어셈블리는 연결 채널의 측방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 분사 어셈블리는 연결 채널의 상단부에 배치될 수 있지만, 분사 어셈블리 또는 이의 상이한 요소들의 배치는 상단부에 제한되지 않는다는 점을 주의해야 한다. 분사 어셈블리는 적어도 하나의 산소 연료 분사기 및/또는 전기로 가열된 합성가스 분사기 및/또는 플라즈마 토치를 포함할 수 있다.At least one injection assembly protruding into the connecting channel may be arranged laterally of the connecting channel. For example, the injection assembly may be disposed at the upper end of the connecting channel, but it should be noted that the placement of the injection assembly or its different elements is not limited to the upper portion. The injection assembly may include at least one oxyfuel injector and/or an electrically heated syngas injector and/or a plasma torch.

산소 연료 분사기는 예를 들어, 하나 이상의 쌍의 랜스들의 어셈블리로 이루어지거나 또는 이를 포함할 수 있다. "한쌍의 랜스"는 일반적으로 적어도 하나의 연료 랜스와 적어도 하나의 산소 랜스로 이루어지거나 또는 이를 포함하는 조합을 의미한다. 바람직하게는 한쌍의 랜스는 동축 랜스들, 특히 두개의 동축 랜스들을 형성하거나 또는 이들을 포함하고, 동축 랜스들은 두개의 파이프의 배치를 형성하고, 여기서 하나의 작은 직경 파이프, 즉 제1 랜스는 더 큰 직경의 파이프, 즉 제2 랜스 내로 삽입된다. 동축 랜스들은 특히 두개의 단일 주입 랜스 시스템과 비교하여 연료와 산소의 부분 연소를 개선할 수 있다. 이와 같은 맥락에서, "동축"이라는 표현은 두개의 랜스들의 공통 축을 의미한다. 다시 말해, 두개의 파이프들이 하나의 공통 축을 공유한다.The oxyfuel injector may, for example, consist of or include an assembly of one or more pairs of lances. “A pair of lances” generally means a combination consisting of or including at least one fuel lance and at least one oxygen lance. Preferably the pair of lances form or comprise coaxial lances, in particular two coaxial lances, the coaxial lances forming an arrangement of two pipes, wherein one small diameter pipe, i.e. the first lance, is connected to the larger pipe. diameter pipe, i.e. inserted into the second lance. Coaxial lances can improve partial combustion of fuel and oxygen, especially compared to a two single injection lance system. In this context, the expression “coaxial” refers to the common axis of the two lances. In other words, the two pipes share one common axis.

제 1 구체예에서, 분사 어셈블리는 다음의 적어도 하나로 이루어지거나 또는 이를 포함한다: 하나의 전기로 가열된 합성가스 분사기, 고온 합성가스를 분사하기 위한 플라즈마 토치, 산소연료 분사기. 전기로 가열된 합성가스 분사기는 전력에 의하여 합성가스와 같은 매질을 가열하기 위하여 구성되는 장치를 의미할 수 있다. "플라즈마 토치"는 일반적으로 채널로 합성가스 및/또는 재순환 가스를 주입하기 위하여 구성되는 플라즈마 생성 장치를 의미한다. "산소연료 분사기"는 일반적으로 산소와 연료의 혼합물을 분사하거나, 도는 산소와 연료를 동시에 분사할 수 있도록 하는 분사기를 의미한다.In a first embodiment, the injection assembly consists of or includes at least one of the following: an electrically heated syngas injector, a plasma torch for spraying hot syngas, and an oxyfuel injector. An electrically heated syngas injector may refer to a device configured to heat a medium such as syngas by electric power. “Plasma torch” generally refers to a plasma generating device configured to inject syngas and/or recycle gas into a channel. “Oxygen fuel injector” generally refers to an injector that injects a mixture of oxygen and fuel, or allows injecting oxygen and fuel simultaneously.

다른 구체예에서, 이중 샤프트 퍼니스는 나아가 복수의 전기 복사 가열 튜브들로 이루어지거나 또는 이들을 포함하는 전기 가열 장치를 더 포함하고, 여기서 전기 가열 튜브들은 연결 채널 내에 배치된다. 튜브는 예를 들어 실질적으로 원통형일 수 있고, 또는 둥근 단면 형태를 가질 수 있다. 튜브는 또한 다른 형태로 존재할 수 있다는 것이 이해된다. 전기 가열 장치, 즉 전기 복사 가열 튜브는 연결 채널을 지나 흐르는 가스 혼합물이 추가로 가열될 수 있도록 한다. 특히, 전기 가열 장치는 가스 혼합물의 파라미터와 가스 혼합물이 흐르는 샤프트의 공정 파라미터가 더욱 더 정확하게 제어될 수 있도록 한다. 추가로, 복사 가열 튜브는 또한 연결 채널 내에서 이루어지는 연료와 산소의 연소 반응에 영향을 줄 수 있도록 한다. 임의의 경우에, 전기 가열 장치는 하나의 샤프트 퍼니스에서 다른 샤프트 퍼니스로 연결 채널을 통하여 가스가 실질적으로 저항 없이 유동할 수 있도록 한다. "실질적으로 저항 없이" 또는 "저항 없이"라는 표현은 연결 채널이 바람직하게는 가스의 통로에 대하여 영구적으로 개방되어 있고, 가스의 연결 채널을 통한 유동은 바람직하게는 밸브 등과 같은 유동 제어 장치에 의하여 차단 또는 제한되지 않는다는 것을 의미한다.In another embodiment, the dual shaft furnace further comprises an electric heating device consisting of or comprising a plurality of electric radiant heating tubes, where the electric heating tubes are disposed in a connecting channel. The tube may, for example, be substantially cylindrical, or may have a round cross-sectional shape. It is understood that tubes may also exist in other forms. Electric heating devices, i.e. electric radiant heating tubes, allow the gas mixture flowing past the connecting channel to be further heated. In particular, the electric heating device allows the parameters of the gas mixture and the process parameters of the shaft through which the gas mixture flows to be controlled more accurately. Additionally, the radiant heating tubes also allow to influence the combustion reaction of fuel and oxygen taking place within the connecting channel. In any case, the electric heating device allows gases to flow substantially resistance-free through connecting channels from one shaft furnace to another. The expressions "substantially without resistance" or "without resistance" mean that the connecting channel is preferably permanently open to the passage of gas, and the flow of gas through the connecting channel is preferably controlled by a flow control device such as a valve or the like. This means that it is not blocked or restricted.

다른 구체예에서, 각 샤프트는 적어도 하나의 바닥부 재순환 가스 유입구 및 적어도 하나의 상부 재순환 가스 유입구를 포함한다. "유입구"는 일반적으로 재순환 가스를 각각의 샤프트로 이송 및/또는 주입하기 위하여 구성되는 개구부 또는 주입부 또는 이와 유사한 구조를 의미할 수 있다. 상부 재순환 가스 유입구는 샤프트의 상부에 개구부로 이루어지거나 또는 이를 포함할 수 있다. 각각의 샤프트의 상단부의 여유 공간은 상부 재순환 가스가 고체들을 통하여 유동하기 전에 균일하게 분산될 수 있도록 한다.In another embodiment, each shaft includes at least one bottom recycle gas inlet and at least one top recycle gas inlet. “Inlet” may generally mean an opening or injection portion or similar structure configured to transport and/or inject recirculated gas into the respective shaft. The upper recirculation gas inlet may consist of or include an opening at the top of the shaft. The clearance at the top of each shaft allows the top recycle gas to be distributed evenly before flowing through the solids.

"재순환 가스"는 일반적으로 주변부 온도와 가까운 온도에서 CO 및/또는 H2가 풍부할 수 있는 가스를 의미한다. 재순환 가스는 40°C 내지 80°C 사이의 온도 범위를 가질 수 있다. 재순환 가스는 특히 샤프트의 상부에서 주입될 때 고체와 접촉하면서 스스로 재가열될 수 있다. (재순환) 가스는 또한 주입되는 연료와 산소 때문에 고온 환원 영역에 도입될 때 가열될 수 있다. 또한 환원 가스는 주입되는 연료와 산소 때문에 및/또는 전기로 가열된 분사기로부터의 고온 합성가스 때문에, 및/또는 플라즈마 토치로부터의 고온 합성가스 때문에, 및/또는 연결 채널 내부의 전기 복사 튜브 때문에 연결 채널을 통과할 때 가열될 수 있다.“Recycle gas” generally means a gas that may be enriched in CO and/or H 2 at a temperature close to ambient temperature. The recycle gas may have a temperature range between 40°C and 80°C. The recirculating gas can reheat itself in contact with solids, especially when injected from the top of the shaft. The (recirculating) gas can also be heated when introduced into the high temperature reduction zone due to the fuel and oxygen being injected. Additionally, the reducing gas flows into the connecting channel due to the injected fuel and oxygen and/or due to the high temperature syngas from the electrically heated injector, and/or due to the high temperature syngas from the plasma torch, and/or due to the electrical radiation tube inside the connecting channel. It can be heated as it passes through.

다른 구체예에서, 제1 샤프트와 제2 샤프트의 각각 하나는 산소와 연료를 각 샤프트의 고온 환원 영역으로 주입하기 위하여 적어도 부분적으로는 수직방향을 따라 배치되는 복수의 산소 연료 분사기들을 갖는다. 다시 말해, 제1 샤프트와 제2 샤프트의 각각의 하나는 산소와 연료를 각각의 샤프트로 주입하기 위한 복수의 산소 연료 분사기를 갖는다. 산소 연료 분사기는 산소와 연료를 고온 환원 영역으로 주입하는 랜스를 포함할 수 있다. 특히, 복수의 산소 연료 분사기들의 각 산소 연료 분사기는 나아가 산소 공급기와 연료 공급기를 더 포함할 수 있고, 공급기들은 상기 각각의 샤프트의 재생 영역 위에서 수평으로 상단부(즉, 여유 공간) 방향으로 돌출된다. 수직 방향으로 연장되는 (산소 연료) 랜스는 산소 공급기 뿐만 아니라 연료 공급기 모두에 상부 부분에서 연결될 수 있다. 산소연료 랜스는 이들의 팁, 즉 말단 섹션에 개구부가 제공될 수 있고, 개구부는 고온 환원 영역의 시작부에 배치되어, 산소와 연료가 고온 환연 영역으로 주입된다.In another embodiment, each one of the first shaft and the second shaft has a plurality of oxy-fuel injectors disposed at least partially along a vertical direction for injecting oxygen and fuel into the hot reduction region of each shaft. In other words, each one of the first shaft and the second shaft has a plurality of oxygen-fuel injectors for injecting oxygen and fuel into each shaft. The oxyfuel injector may include a lance that injects oxygen and fuel into the high temperature reduction zone. In particular, each oxyfuel injector of the plurality of oxyfuel injectors may further include an oxygen supplier and a fuel supplier, and the suppliers protrude horizontally above the regeneration area of each shaft toward the upper end (i.e., free space). A vertically extending (oxygen-fuel) lance can be connected in the upper part to both the oxygen supply as well as the fuel supply. The oxyfuel lances may be provided with an opening at their tip, i.e. at the distal section, and the opening is disposed at the beginning of the hot reduction zone, so that oxygen and fuel are injected into the hot reduction zone.

파이프라인들로 형성될 수 있는 공급기는 각각의 산소연료 랜스와 통합될 수 있고, 또는 복수의 연결된 산소연료 랜스들을 공급할 수 있다. 산소연료 분사기 때문에, 산소와 연료는 샤프트의 중심부 또는 이의 근위에서 소산될 수 있고, 또는 샤프트의 다른 위치에서 소산될 수 있어, 환원 가스는 균일하게 분산되고, 및 핫 스팟 및/또는 냉각 영역의 발생이 효과적으로 방지될 수 있다. 랜스들이 각 샤프트의 수직 축을 따라 배치되기 때문에, 미미한 마찰을 제외하고는 랜스를 따라 통과하는 장입물에 의하여 유도되는 기계적인 제약은 없다. 하강하는 장입물, 즉 고체들의 마찰의 효과를 더욱 감소시키기 위하여 랜스들은 특히 얇은 형태, 즉 특히 작은 직경을 가질 수 있다.The feeder, which can be formed from pipelines, can be integrated with each oxyfuel lance, or can supply a plurality of connected oxyfuel lances. Because of the oxy-fuel injector, the oxygen and fuel can be dissipated at or near the center of the shaft, or at other locations on the shaft, so that the reducing gas is distributed uniformly and the creation of hot spots and/or cool areas. This can be effectively prevented. Because the lances are arranged along the vertical axis of each shaft, there are no mechanical constraints induced by the charge passing along the lances, except for slight friction. In order to further reduce the effect of friction of the descending charge, i.e. solids, the lances may have a particularly thin shape, i.e. of a particularly small diameter.

다시 말해, 각 샤프트는 수직 방향을 따라 재생 영역으로 적어도 부분적으로는 연장되는 복수의 산소 연료 분사기를 가질 수 있고, 복수의 산소 연료 분사기들의 각 산소 연료 분사기는 고온 환원 영역의 상부 말단 부분에 배치되는 배출부를 갖는다. 산소 연료 분사기들 때문에, 연료와 산소는 동일 높이 수준에서 서로 상이한 위치에 소산될 수 있다. 추가로, 산소 연료 분사기 팁들은 특히 접합 레벨의 높이 수준, 즉 고온 환원 영역과 재생 영역 사이의 경계를 정의한다.In other words, each shaft may have a plurality of oxy-fuel injectors extending at least partially along the vertical direction into the regeneration zone, each oxy-fuel injector of the plurality of oxy-fuel injectors being disposed at an upper end portion of the hot reduction zone. It has an outlet. Because of oxyfuel injectors, fuel and oxygen can be dissipated at different locations at the same elevation level. Additionally, the oxyfuel injector tips define, among other things, the height level of the junction level, i.e. the boundary between the hot reduction zone and the regeneration zone.

다른 구체예에서, 복수의 산소 연료 분사기들의 각 산소 연료 분사기는 산소 공급기 및 연료 공급기와 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결된다. 채널에 배치되는 산소 연료 분사기 뿐만 아니라 각각의 샤프트 퍼니스의 상부에 배치되는 산소 연료 분사기도 더 많은 하나 또는 그 이상의 산소 공급기(들) 및 연료 공급기(들)과 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결될 수 있다. "가스-기밀"이라는 표현은 일반적으로 가압된, 유해한 및/또는 폭발성 가스가 상기 연결을 종결시키는 것을 방지하는 폐쇄적인 피팅을 제공하기 위하여 구성되는 연결을 의미한다.In another embodiment, each oxyfuel injector of the plurality of oxyfuel injectors is fluidly and/or hermetically connected to an oxygenator and a fuel supplier. The oxyfuel injectors disposed in the channels as well as the oxyfuel injectors disposed at the top of each shaft furnace may be fluidly and/or hermetically connected to one or more oxygen feeder(s) and fuel feeder(s). You can. The expression “gas-tight” generally refers to a connection constructed to provide a closed fitting that prevents pressurized, hazardous and/or explosive gases from terminating the connection.

다른 구체예에서, 제1 가스-기밀 밸브가 연료 공급기의 상류 및 연료 공급부의 하류에 배치되고, 제2 가스-기밀 밸브는 연료 공급기의 상류 및 재순환 가스 공급부의 하류에 배치되고, 제3 가스-기밀 밸브는 산소 공급기의 상류 및 산소 공급부의 하류에 배치되고, 및 선택적으로 제4 가스-기밀 밸브는 산소 공급기의 상류 및 질소 공급부의 하류에 배치되고, 및 제5 가스-기밀 밸브는 산소 공급기의 상류 및 재순환 가스 공급부의 하류에 배치된다.In another embodiment, a first gas-tight valve is disposed upstream of the fuel supply and downstream of the fuel supply, a second gas-tight valve is disposed upstream of the fuel supply and downstream of the recycle gas supply, and a third gas-tight valve is disposed upstream of the fuel supply and downstream of the recycle gas supply. The gas-tight valve is disposed upstream of the oxygen supply and downstream of the oxygen supply, and optionally a fourth gas-tight valve is disposed upstream of the oxygen supply and downstream of the nitrogen supply, and a fifth gas-tight valve is disposed upstream of the oxygen supply. It is arranged upstream and downstream of the recirculation gas supply.

"재순환 가스 공급부"는 재순환 가스를 저장하는 재순환 가스 파이프라인 또는 이와 유사한 장치를 의미할 수 있다. 이 장치로 인하여, 산소연료 분사기는 연료 및/또는 산소 및/또는 재순환 및/또는 질소 가스를 교번적으로 또는 동시에 주입할 수 있다. 재순환 가스의 주입이 특히 샤프트가 재생 모드에 있을 때 랜스를 보호, 즉 냉각시키는 목적을 가질 수 있다는 점을 주목해야 한다. 대안으로 또는 추가로, 재순환 가스는 각각의 샤프트의 상부에서 주입될 수 있다. 샤프트의 작동 모드가 변경될 때, 질소가 짧은 시간동안 공급기로 주입되어, 분사기가 플러싱되고, 이에 따라 위험을 예방할 수 있다는 점을 주목해야 한다.“Recycle gas supply” may mean a recycle gas pipeline or similar device that stores recycle gas. Due to this device, the oxyfuel injector can inject fuel and/or oxygen and/or recirculated and/or nitrogen gas alternately or simultaneously. It should be noted that the injection of recirculating gas may have the purpose of protecting, i.e. cooling, the lance, especially when the shaft is in regenerative mode. Alternatively or additionally, recirculating gas may be injected at the top of each shaft. It should be noted that when the operating mode of the shaft is changed, nitrogen is injected into the feeder for a short period of time, thereby flushing the injector and thus avoiding the hazard.

다른 구체예에서, 각 산소 공급기는 사소 공급부와 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결되고, 각 연료 공급기는 연료 공급부와 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결되고, 각 산소 공급기와 각 연료 공급기는 적어도 하나의 재순환 가스 상부 유입구 또는 적어도 재순환 가스 파이프라인에 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결된다.In another embodiment, each oxygen supplier is fluidly and/or hermetically connected to a minor supply, each fuel supplier is fluidly and/or hermetically coupled to a fuel supply, and each oxygen supplier and each fuel supplier are fluidly and/or hermetically connected to a fuel supply. is fluidly and/or hermetically connected to at least one recycle gas top inlet or at least to the recycle gas pipeline.

또 다른 구체예에서, 제1 샤프트 및 제2 샤프트의 각각의 하나는 상부 가스를 가스 세정 장치로 이송하기 위하여 적어도 하나의 상부 가스 파이프라인에 연결된 적어도 하나의 가스 배출구를 갖고, 각 가스 배출구는 각각의 샤프트 상단부에 배치되고, 및 상기 상부 가스 파이프라인은 상기 가스 세정 장치에 연결된 가스 배출부를 갖는다. "가스 배출부"는 일반적으로 가스가 샤프트로부터 나가도록 하는 임의의 종류의 구조적인 요소를 의미한다. 예를 들어, 가스 배출구는 파이프라인의 형태를 가질 수 있다. 이중 샤프트 퍼니스 장치는 가스 세정 장치를 포함하거나 또는 이에 연결될 수 있다. "가스 세정장치"는 일반적으로 상부가스로부터 고체/먼지를 제거하고, 및 상부 가스를 25-50°C까지 냉각시키는 먼지 포집기 및/또는 백 필터 및/또는 정전식 집진기 및/또는 습식 스크러버를 포함하는 가스 세정 플랜트를 의미한다. 또한 상부 가스의 냉각은 물 함량을 감소시킨다.In another embodiment, each one of the first shaft and the second shaft has at least one gas outlet connected to at least one upper gas pipeline for conveying the upper gas to the gas cleaning device, each gas outlet each is disposed at the upper end of the shaft, and the upper gas pipeline has a gas outlet connected to the gas cleaning device. “Gas outlet” generally means any kind of structural element that allows gases to exit the shaft. For example, the gas outlet may take the form of a pipeline. The double shaft furnace device may include or be connected to a gas cleaning device. “Gas scrubbers” typically include dust collectors and/or bag filters and/or electrostatic precipitators and/or wet scrubbers that remove solids/dust from the overhead gas and cool the overhead gas to 25-50°C. refers to a gas cleaning plant that Cooling of the top gas also reduces the water content.

다른 구체예에서, 가스 세정 장치는 다음을 포함한다: 가스를 급냉하고 (이에 따라) 물을 제거하기위하여 상부 가스 먼지를 포집하기 위한 습식 스크러버; 및 선택적으로 습식 스크러버의 상류에 배치되는 건식 먼지 포집 유닛. 여기서 건식먼지 포집 유닛은 다음 중 적어도 하나를 포함한다: 먼지 포집기, 사이클론, 백 필터, 정전식 집진기. 습식 스크러버는 상부 가스 먼지가 포집되고 각각 슬러지 형태로 배출될 수 있도록 한다.In another embodiment, a gas cleaning device includes: a wet scrubber to collect overhead gas dust to quench the gas and (thereby) remove water; and optionally a dry dust collection unit placed upstream of the wet scrubber. Here, the dry dust collection unit includes at least one of the following: dust collector, cyclone, bag filter, and electrostatic dust collector. Wet scrubbers allow the top gas dust to be collected and discharged individually as sludge.

다른 구체예에서, 이중 샤프트 퍼니스 장치는 나아가 가스 세정 장치에 의하여 배출되는 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 CO2 제거장치를 더 포함할 수 있고, 제거장치는 가스 세정장치의 하류에 기밀적으로 연결되고 및 배치된다. 이중 샤프트 퍼니스 장치는 가스 세정장치에 의하여 배출되는 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 CO2 제거장치를 포함할 수 있고, 제거 장치는 가스 세정 장치의 하류에 기밀적 배치된다. CO2 제거 플랜트는 2개의 배출 스트림을 가질 수 있다. 하나의 스트림은 CO와 H2가 풍부한 재순환 가스를 이송하고, 두번째 스트림은 포집된 CO2를 이송한다. 포집된 CO2 가스는 산업적인 적용분야를 위하여 판매될 수 있고, 격리시킬 수 있고, 저장될 수 있고, 필요한 경우 대기중으로 배출될 수 있다.In another embodiment, the dual shaft furnace device may further include a CO 2 removal device for removing carbon dioxide from the gas discharged by the gas cleaning device, the removing device being hermetically connected downstream of the gas cleaning device. and are placed. The double shaft furnace device may include a CO 2 removal device for removing carbon dioxide from the gas discharged by the gas cleaning device, the removing device being hermetically disposed downstream of the gas cleaning device. The CO 2 removal plant can have two exhaust streams. One stream carries recycle gas rich in CO and H2, and the second stream carries captured CO2 . The captured CO2 gas can be sold for industrial applications, sequestered, stored and, if necessary, vented to the atmosphere.

다른 구체예에서, 제거 장치 및/또는 제거 장치의 하류에 배치되는 재순환 가스를 압축하기 위한 압축 유닛은 40°C 내지 120°C의 온도범위를 갖는 재순환 가스를 배출하고, 재순환 가스를 이송하는 재순환 파이프라인은 각 바닥부 재순환 가스 유입구 및/또는 각 상부 재순환 가스 유입구 및/또는 산소 공급기 및/또는 연료 공급기에 연결되거나 및/또는 이에 통합된다. 이중 샤프트 퍼니스 장치는 CO2 제거장치의 하류에 배치되는 압축 유닛을 포함할 수 있다. 압축 유닛에 의하여 수행되는 압축으로 인해, 재순환 가스는 40°C 내지 120°C의 온도범위가 될 수 있다. 재순환 가스를 수집하는 재순환 파이프라인은 바닥부 재순환 가스 유입구 및/또는 상부 재순환 가스 유입구 및/또는 산소 공급기 및/또는 연료 공급기에 연결되거나 및/또는 통합된다.In another embodiment, the removal device and/or a compression unit for compressing the recycle gas disposed downstream of the removal device discharges recycle gas having a temperature in the range of 40°C to 120°C and has a recycle gas conveying device. The pipeline is connected to and/or integrated with each bottom recycle gas inlet and/or each top recycle gas inlet and/or the oxygen supply and/or the fuel supply. The dual shaft furnace device may include a compression unit disposed downstream of the CO 2 removal device. Due to the compression performed by the compression unit, the recycle gas can have a temperature ranging from 40°C to 120°C. The recirculation pipeline collecting the recycle gas is connected to and/or integrated with the bottom recycle gas inlet and/or the top recycle gas inlet and/or the oxygen supply and/or the fuel supply.

본 발명은 또한 이중 샤프트 퍼니스 장치의 작동방법에 관한 것이다. 방법은 제 1단계에서, 산소와 연료를 제1샤프트의 고온 환원 영역으로 주입하는 단계, 재순환 가스를 제1 샤프트의 상단부에 주입하는 단계, 연결 채널의 측방향으로 돌출된 적어도 하나의 분사 어셈블리에 의하여 산소와 연료를 연결채널로 주입하는 단계, 금속 산화물을 제2 샤프트로 충전하는 단계, 제2샤프트의 상단부에서 상부가스를 추출하는 단계, 제2 샤프트의 바닥부로부터 금속 생성물을 추출하는 단계를 포함하고, 제2단계에서 산소와 연료를 제2샤프트의 고온 환원 영역으로 주입하는 단계, 재순환 가스를 제2샤프트의 상단부로 주입하는 단계, 적어도 하나의 분사 어셈블리로 산소와 연료를 연결 채널로 주입하는 단계, 금속 산화물을 제1 샤프트로 충전하는 단계, 제1샤프트의 상단부에서 상부 가스를 추출하는 단계, 및 제1 샤프트의 바닥부로부터 금속 생성물을 추출하는 단계를 포함한다.The invention also relates to a method of operating a double shaft furnace device. The method includes, in a first step, injecting oxygen and fuel into the high-temperature reduction zone of the first shaft, injecting recirculating gas into the upper end of the first shaft, and into at least one injection assembly protruding laterally of the connecting channel. Injecting oxygen and fuel into the connection channel, charging metal oxide into the second shaft, extracting upper gas from the upper part of the second shaft, and extracting metal product from the bottom of the second shaft. In a second step, injecting oxygen and fuel into the high temperature reduction region of the second shaft, injecting recirculating gas into the upper part of the second shaft, and injecting oxygen and fuel into the connection channel with at least one injection assembly. charging metal oxide into the first shaft, extracting top gas from the top of the first shaft, and extracting metal product from the bottom of the first shaft.

다시 말해, 제1단계에서, 재순환 가스는 제1샤프트의 상부에서 주입된다. 산소와 연료는 제1샤프트의 고온 환원 영역으로 주입된다. 동시에, 미량 부피의 재순환 가스가 제2샤프트의 랜스를 통하여 주입되고, 및 생산된 상부 가스는 제2 샤프트로부터 수집된다. 산소와 연료는 연결 채널로 주입된다. 금속 산화물은 제2샤프트로 충전되고, 금속 생성물은 제2샤프트의 바닥부로부터 추출된다. 제2 단계에서, 재순환 가스는 제2 샤프트의 상부에서 주입되고, 산소와 연료는 제2 샤프트의 고온 환원 영역으로 주입되고, 및 재순환 가스는 제1샤프트의 랜스를 통하여 주입된다. 제2 단계에서, 상부 가스는 제1 샤프트로부터 수집된다. 제1 단계에서와 마찬가지로, 산소와 연료는 연결 채널로 주입된다. 금속 산화물은 제1 샤프트로 충전되고, 금속 생성물은 제1 샤프트의 바닥부로부터 추출된다.In other words, in the first stage, recycle gas is injected from the top of the first shaft. Oxygen and fuel are injected into the high temperature reduction zone of the first shaft. At the same time, a small volume of recirculating gas is injected through the lance of the second shaft, and the produced top gas is collected from the second shaft. Oxygen and fuel are injected into the connecting channel. Metal oxides are charged to the second shaft and metal products are extracted from the bottom of the second shaft. In the second stage, recycle gas is injected from the top of the second shaft, oxygen and fuel are injected into the high temperature reduction zone of the second shaft, and recycle gas is injected through the lance of the first shaft. In the second stage, the top gas is collected from the first shaft. As in the first stage, oxygen and fuel are injected into the connecting channels. Metal oxide is charged into the first shaft and metal product is extracted from the bottom of the first shaft.

이중 샤프트 퍼니스 장치의 상기 언급된 개선과 구체예들은 또한 이중 샤프트 퍼니스 장치의 작동 방법에도 적용된다.The above-mentioned improvements and embodiments of the double shaft furnace device also apply to the operating method of the double shaft furnace device.

이중 샤프트 퍼니스의 작동 방법이 2 단계에 기반하여 수행되므로, 2개의 샤프트들은 교번적인 방식으로 작동된다.Since the operating method of the double shaft furnace is carried out on the basis of two stages, the two shafts are operated in an alternating manner.

구체예에서, 방법은 나아가 전기 가열 장치에 의하여 연결 채널을 통하여 흐르는 가스를 가열하는 제1 단계와 제2 단계를 포함한다. 연결 채널을 통해 흐르는 가스 혼합물은 전기 가열 장치, 즉 전기 복사 튜브에 의하여 더 가열될 수 있고, 이는 공정 조건 뿐만 아니라 연결 채널을 통해 흐르는 가스 혼합물의 온도 및 가스 혼합물이 이송되는 샤프트의 파라미터들을 더 정확하게 제어하는 것을 가능하게 한다.In an embodiment, the method further comprises a first step and a second step of heating the gas flowing through the connecting channel by means of an electric heating device. The gas mixture flowing through the connecting channel can be further heated by an electric heating device, i.e. an electric radiation tube, which more accurately determines not only the process conditions, but also the temperature of the gas mixture flowing through the connecting channel and the parameters of the shaft through which the gas mixture is conveyed. makes it possible to control

구체예에서, 금속 산화물은 -15°C 내지 40°C의 온도범위, 바람직하게는 15°C 내지 30°C의 온도범위, 가장 바람직하게는 25 °C의 온도를 갖고; 및/또는 금속 생성물은 120°C 내지 700°C의 온도범위를 갖고; 상부 가스는 80°C 내지 250°C의 온도범위, 바람직하게는 130°C 내지 170°C의 온도범위, 가장 바람직하게는 150°C의 온도를 갖는다.In an embodiment, the metal oxide has a temperature ranging from -15°C to 40°C, preferably from 15°C to 30°C, and most preferably from 25°C; and/or the metal product has a temperature range of 120°C to 700°C; The top gas has a temperature in the range of 80°C to 250°C, preferably in the temperature range of 130°C to 170°C, most preferably 150°C.

다른 구체예에서, 제1단계에서, 재순환 가스는 제1 압력으로 제1 샤프트의 상부에서 주입될 수 있고, 및 상부 가스는 제2압력으로 제2샤프트의 상부에서 배출될 수 있고, 및 제2 단계에서, 재순환 가스는 제1 압력으로 제2 샤프트의 상부에서 주입될 수 있고, 및 제2압력으로 제1샤프트의 상부에서 배출될 수 있고, 제1 압력은 제2 압력보다 높고; 및 선택적으로 압력 차이, 즉 제1 압력에서 제2 압력을 뺀 값은 1.5 내지 3.5 bar의 범위, 바람직하게는 2.0 내지 2.5 bar의 범위일 수 있다. 압력 차이는 주로 장입물의 투과성, 고체의 크기 분포에 의하여 영향을 받는다.In another embodiment, in a first stage, the recycle gas can be injected at the top of the first shaft at a first pressure, and the top gas can be discharged at the top of the second shaft at a second pressure, and the second In a step, the recycle gas may be injected at the top of the second shaft at a first pressure, and discharged at the top of the first shaft at a second pressure, the first pressure being higher than the second pressure; and optionally the pressure difference, i.e. the first pressure minus the second pressure, may range from 1.5 to 3.5 bar, preferably from 2.0 to 2.5 bar. The pressure difference is mainly affected by the permeability of the charge and the size distribution of the solid.

다른 구체예에서, 방법은 나아가 다음을 더 포함한다: 상부 가스 파이프라인을 통하여 상부 가스를 복수의 샤프트들의 하류에 배치되는 가스 세정 장치로 이송하는 단계, 가스 세정 장치로부터의 (세척된) 상부 가스를 가스 세정 장치의 하류에 배치되는 CO2 제거장치로 이송하는 단계, 및 재순환 파이프라인을 통하여 재순환 가스를 복수의 샤프트들로 이송하는 단계.In another embodiment, the method further comprises: transporting the upper gas via an upper gas pipeline to a gas cleaning device arranged downstream of the plurality of shafts, the (cleaned) upper gas from the gas cleaning device conveying to a CO 2 removal device disposed downstream of the gas cleaning device, and conveying the recycle gas to a plurality of shafts through a recirculation pipeline.

다른 구체예에서, 방법은 나아가 다음을 더 포함한다: CO2 제거 장치의 하류이고, 재순환 파이프라인의 상류에 배치되는 압축 유닛에 의하여 재순환 가스를 압축하는 단계.In another embodiment, the method further comprises: compressing the recycle gas by a compression unit disposed upstream of the recycle pipeline and downstream of the CO 2 removal device.

본 발명의 추가적인 면과 특징들은 종속항들, 첨부된 도면들 및 구체예들에 대한 이하의 설명들로부터 유도된다.Additional aspects and features of the invention are derived from the following description of the dependent claims, accompanying drawings and embodiments.

이제 본 발명의 구체예들은 예시적인 방식으로 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다.Embodiments of the invention are now explained by way of example and with reference to the accompanying drawings.

도 1은 구체예에 따른 이중 샤프트 퍼니스 장치 10의 개략적인 모습을 보여주고, 여기서 이중 샤프트 퍼니스 장치 10는 방법의 제1 단계를 수행하고, 한편, 도 2는 제2 단계를 개략적으로 보여준다.Figure 1 shows a schematic view of a double shaft furnace device 10 according to an embodiment, where the double shaft furnace device 10 carries out the first step of the method, while Figure 2 schematically shows the second step.

도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 이중 샤프트 퍼니스 장치 10는 2개의 중공 샤프트 11, 21를 포함하고, 참조 번호 11은 제1 샤프트를 나타내고, 및 참조번호 21은 제2 샤프트를 나타낸다. 두개의 샤프트 11, 21는 수직 방향 Z을 따라 연장된다. 각 샤프트는 재생 영역 A, 냉각 영역 C 및 냉각 영역 C의 위에 있고, 재생 영역 A의 밑에 있는 고온 환원 영역 B로 이루어진 3개의 서로 다른 영역들을 갖는다. 도시된 바와 같이, 냉각 영역 C은 부분적으로는 샤프트 11의 바닥부 12와 샤프트 21의 바닥부 22에 의하여 범위가 정하여 진다. 재생 영역 A는 샤프트 11을 위한 상단부 13과 샤프트 21를 위한 상단부 23에 의하여 범위가 정하여 진다.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the double shaft furnace device 10 includes two hollow shafts 11 and 21, with reference numeral 11 designating the first shaft and reference numeral 21 designating the second shaft. The two shafts 11 and 21 extend along the vertical direction Z. Each shaft has three different zones consisting of a regeneration zone A, a cooling zone C and a hot reduction zone B above the cooling zone C and below the regeneration zone A. As shown, cooling area C is delimited in part by bottom 12 of shaft 11 and bottom 22 of shaft 21. Play area A is delimited by upper part 13 for shaft 11 and upper part 23 for shaft 21.

연결 채널 30은 수평 방향 X을 따라 제1 샤프트 11의 고온 환원 영역B의 바닥부, 즉 하부 섹션과 제2 샤프트 21의 고온 환원 영역 B의 바닥부, 즉 하부 섹션을 유체적으로 연결한다. 도시된 바와 같이, 산소 연료 분사기 31을 포함하는 적어도 하나의 분사 어셈블리는 연결 채널 30로 측방향으로 돌출된다. 연결 채널 30에 복수의 전기 복사 튜브 32(도 1과 2에서 개략적으로 도시됨)를 포함하는 전기 가열 장치가 더 제공될 수 있다는 점을 주목해야 한다. 분사 어셈블리는 나아가 전기로 가열된 합성가스 분사기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 추가로, 분사 어셈블리는 나아가 고온 합성가스 및/또는 재순환 가스를 주입하기 위한 플라즈마 토치 33를 더 포함할 수 있다.The connection channel 30 fluidly connects the bottom, i.e., lower section, of the high-temperature reduction region B of the first shaft 11 and the bottom, i.e., lower section, of the high-temperature reduction region B of the second shaft 21 along the horizontal direction X. As shown, at least one injection assembly comprising an oxyfuel injector 31 protrudes laterally into the connecting channel 30 . It should be noted that the electric heating device may further be provided comprising a plurality of electric radiation tubes 32 (shown schematically in FIGS. 1 and 2) in the connecting channel 30. The injection assembly may further include an electrically heated syngas injector (not shown). Additionally, the injection assembly may further include a plasma torch 33 for injecting hot syngas and/or recycle gas.

도 1에서 더 도시되고 있는 바와 같이, 각 샤프트 11, 21는 하나 이상의 바닥부 재순환 가스 유입구 14, 24와 상부 재순환 가스 유입구 15, 25를 포함한다.As further shown in Figure 1, each shaft 11, 21 includes one or more bottom recycle gas inlets 14, 24 and top recycle gas inlets 15, 25.

추가로, 각 샤프트 11 및 21은 복수의 (산소 연료) 분사기를 갖고, 여기서 각 분사기는 공급기와 공급기에 연결된 랜스를 포함한다. 산소 공급기 16, 26 및 연료 공급기 17, 27는 재생 영역 A 위의 여유 공간에서, 및 따라서 각 샤프트의 상부의 장입물 위의 영역에서 수평 방향 X을 따라 돌출된다. 랜스 18, 28은 재생 영역 A를 통하여 수직 방향 Z를 따라 연장된다. 산소 연료 분사기, 즉 산소 연료 분사기의 랜스 18, 28는 고온 환원 영역 B의 상부 말단에서 이들 각각의 배출부를 갖는다.Additionally, each shaft 11 and 21 has a plurality of (oxygen fuel) injectors, where each injector includes a feeder and a lance connected to the feeder. The oxygen feeders 16, 26 and the fuel feeders 17, 27 protrude along the horizontal direction Lances 18 and 28 extend along the vertical direction Z through the regeneration area A. The oxyfuel injectors, i.e. lances 18 and 28 of the oxyfuel injectors, have their respective outlets at the upper end of the hot reduction zone B.

도 1과 도 2에서 유도될 수 있는 바와 같이, 각 샤프트 11, 21는 또한 상부 가스를 가스 세정 장치 42로 이송하는 상부 가스 파이프라인 41에 연결되는 가스 배출구 19, 29를 갖는다. 가스 배출구 19, 29는 각각의 샤프트 11, 21의 상단부 13, 23에 배치된다/위치한다.As can be derived from FIGS. 1 and 2, each shaft 11, 21 also has a gas outlet 19, 29 connected to an upper gas pipeline 41 that conveys the upper gas to a gas cleaning device 42. Gas outlets 19 and 29 are disposed/located at the upper ends 13 and 23 of the respective shafts 11 and 21.

참조번호 51은 가스 세정장치 42에 의하여 배출되는 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 CO2 제거장치를 나타낸다. CO2제거 장치 51는 파이프라인 43에 의하여 세정 장치 42에 기밀적으로 연결된다. CO2 제거장치 51는 가스 세정 장치 42의 하류에 위치한다/배치된다. CO2 장치 51는 CO2가 없는 가스(CO와 H2가 풍부한)를 파이프라인 52에서 배출하고, CO2 가스는 CO2 가스 파이프라인 53에서 배출한다. 추가로, CO2 제거 장치 51의 하류에 배치되는 압축 유닛 61은 CO2가 없는 가스 파이프라인 52에 의하여 CO2 제거장치 51에 연결되고, 40°C 내지 80°C의 온도범위를 갖는 재순환 가스를 배출한다. 이 맥락에서, 배출(export) 가스 파이프라인 54은 CO2 제거장치 51와 압축 유닛 61 사이에 배치되는 CO2가 없는 가스 파이프라인 52에 연결되어 필요한 경우 과량의 가스를 배출시킬 수 있도록 한다.Reference numeral 51 denotes a CO 2 removal device for removing carbon dioxide from the gas discharged by the gas cleaning device 42. The CO 2 removal device 51 is hermetically connected to the cleaning device 42 by a pipeline 43. The CO 2 removal device 51 is located/arranged downstream of the gas cleaning device 42. CO 2 device 51 discharges CO 2 -free gas (rich in CO and H 2 ) in pipeline 52 and CO 2 gas in CO 2 gas pipeline 53 . Additionally, a compression unit 61 arranged downstream of the CO 2 removal device 51 is connected to the CO 2 removal device 51 by a CO 2 -free gas pipeline 52 and recycle gas having a temperature range of 40°C to 80°C. emits. In this context, the export gas pipeline 54 is connected to the CO 2 -free gas pipeline 52 , which is arranged between the CO 2 removal device 51 and the compression unit 61 to allow excess gas to be exported if necessary.

압축 유닛 61으로부터 배출되는 재순환 가스를 수집하는 재순환 가스 파이프라인 62은 산소 공급기 16, 26 및 연료 공급기 17, 27 뿐만 아니라, 상부 재순환 가스 유입구 15 및 25와 바닥부 재순환 가스 유입구 14, 24에 연결된다. 질소 공급부와 산소 공급기 16, 26 사이의 연결은 도 1에 도시되지 않았음을 주의해야 한다.The recycle gas pipeline 62, which collects the recycle gas leaving the compression unit 61, is connected to the upper recycle gas inlets 15 and 25 and the bottom recycle gas inlets 14 and 24, as well as the oxygen supply 16, 26 and the fuel supply 17, 27. . It should be noted that the connection between the nitrogen supply and the oxygen supply 16, 26 is not shown in Figure 1.

제1 단계에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 산화물은 제2 샤프트 21의 상단부 23를 통하여 제2 샤프트 21로 부어진다. 압축 유닛 61으로부터 이송되는 재순환 가스는 제1 샤프트 11의 상부에서 가스 유입구 15를 통하여 주입된다. 산소와 연료는 각각 샤프트 11의 산소 공급기 16와 연료 공급기 17에서 주입된다. 분사기의 랜스 18는 산소와 연료를 이들이 점화되는 제1샤프트 11의 고온 환원 영역 B의 상부, 즉 윗 부분으로 이송한다. 랜스 18의 개구부에서, 즉 이의 근위에서 생성되는 가스는 재순환 가스로 희석되고, 이에 의하여 고온 환원 가스가 생성된다. 제1 단계에서, 재순환 가스는 또한 제1 샤프트 11의 바닥부 12의 위의 냉각 영역 C로, 및 또한 제2 샤프트 21의 바닥부 22 위의 냉각 영역C로 주입된다.In the first step, as shown in Figure 1, metal oxide is poured into the second shaft 21 through the upper end 23 of the second shaft 21. The recirculating gas delivered from the compression unit 61 is injected through the gas inlet 15 at the top of the first shaft 11. Oxygen and fuel are injected from oxygen supplier 16 and fuel supplier 17 of shaft 11, respectively. The lance 18 of the injector transports the oxygen and fuel to the upper part of the hot reduction zone B of the first shaft 11 where they are ignited. The gas produced at the opening of lance 18, i.e. proximal thereof, is diluted with recycle gas, thereby producing a hot reducing gas. In the first stage, the recycle gas is also injected into the cooling zone C above the bottom 12 of the first shaft 11 and also into the cooling zone C above the bottom 22 of the second shaft 21.

동시에, 미량의 재순환 가스가 제2 샤프트 21의 산소 공급기 26와 연료 공급기 27로 주입되고, 이에 의하여 상응하는 분사기, 즉 공급기 26, 27에 연결된 랜스 28는 냉각되고, 및 따라서, 열과 내부 막힘으로부터 보호된다. 연료 공급기 26 및 27을 통하여 주입되는 재순환 가스의 "미량"은 산소 공급기 16 및 17을 통하여 주입되는 가스의 양과 비교하여 더 적다.At the same time, traces of recirculating gas are injected into the oxygen supply 26 and the fuel supply 27 of the second shaft 21, whereby the corresponding injectors, i.e. the lances 28 connected to the supplies 26, 27, are cooled and thus protected from heat and internal blockage. do. The “trace” amount of recycle gas injected through fuel supplies 26 and 27 is less compared to the amount of gas injected through oxygen supplies 16 and 17.

제1 샤프트 11의 고온 환원 영역 B에서 금속 산화물과 반응한 이후, 고온 환원 가스는 제1 샤프트 11의 냉각 영역 C에서 나오는 재순환 가스와 혼합된다. 혼합물은 연결 채널 30ㅇ로 도입된다. 산소 연료 분사기 31를 포함하는 분사 어셈블리로 인하여, 추가적인 양의 산소와 연료가 연결 채널 30로 주입되고, 이는 특히 제2 샤프트 21의 고온 환원 영역 B으로 도입되기 전에 고온 환원 가스의 온도와 조성을 조정하는 것을 가능하게 한다.After reacting with the metal oxide in the hot reduction zone B of the first shaft 11, the hot reducing gas is mixed with the recirculating gas coming from the cooling zone C of the first shaft 11. The mixture is introduced into connecting channel 30ㅇ. Due to the injection assembly comprising the oxy-fuel injector 31, an additional amount of oxygen and fuel is injected into the connecting channel 30, which in particular adjusts the temperature and composition of the hot reduction gas before introduction into the hot reduction zone B of the second shaft 21. makes it possible.

제2 샤프트 21의 고온 환원 영역 B의 바닥부에서, 연결 채널 30로부터 나가는 고온 환원 영역은 샤프트 21의 냉각 영역 C로부터 나가는 재순환 가스와 혼합된다. 고온 환원 가스는 샤프트 21의 고온 환원 영역 B을 가로지르고, 이때 산화철을 금속 철로 환원시킨다. 재생 영역 A 방향으로 제2샤프트 21를 상방으로 유동하는 동안, 고온 환원 가스는 환원의 예비 단계를 수행함에 의하여 산화철과 반응하고, 이의 열을 고체로 전달한다. 제1 단계 동안, 전개시에 / 즉 환원 가스는 제2 샤프트의 상단부 23에서 추출된다. 제1 단계 마지막에, 금속 생성물은 제2 샤프트 21의 바닥부 22로부터 추출, 즉 토출된다.At the bottom of the hot reduction zone B of the second shaft 21, the hot reduction zone coming from the connecting channel 30 is mixed with the recirculation gas coming from the cooling zone C of the shaft 21. The hot reduction gas passes through the hot reduction zone B of shaft 21, reducing the iron oxide to metallic iron. While flowing upward on the second shaft 21 in the direction of regeneration area A, the hot reducing gas reacts with the iron oxide by performing a preliminary step of reduction and transfers its heat to the solid. During the first stage, upon deployment/i.e. reducing gas is extracted from the upper part 23 of the second shaft. At the end of the first step, the metal product is extracted, ie discharged, from the bottom 22 of the second shaft 21.

연결 채널 30 내에 산소 연료 분사기 31를 포함하는 분사 어셈블리는 가스가 제2 샤프트 21로 도입되기 전에 지나가는 환원 가스가 기설정된 온도로 가열되도록 하는 방식으로 제어된다는 것을 주목해야 한다. 이와 같은 제어는 예를 들어, 연결 채널 30의 양쪽 말단에서 온도를 측정함에 의하여, 및/또는 연결 채널 30로 주입되는 연료 및/또는 산소의 양을 정확하게 정의함에 의하여 달성될 수 있다. 따라서, 제2 샤프트 21의 공정 조건들은 연결 채널 30로의 연료와 산소의 주입에 의하여 영향을 받고, 즉 이에 의하여 정확하게 조정될 수 있다. 이와 같은 맥락에서, 복사 튜브 32를 포함하는 전기 가열장치 뿐만 아니라 플라즈마 토치 33 및/또는 전기로 가열된 합성 가스 분사기가 지나가는 가스의 조건과 공정 파라미터를 조정하는 것을 가능하게 한다.It should be noted that the injection assembly comprising the oxy-fuel injector 31 in the connecting channel 30 is controlled in such a way that the passing reducing gas is heated to a preset temperature before the gas is introduced into the second shaft 21. Such control can be achieved, for example, by measuring the temperature at both ends of the connecting channel 30 and/or by precisely defining the amount of fuel and/or oxygen injected into the connecting channel 30. Accordingly, the process conditions of the second shaft 21 are influenced by the injection of fuel and oxygen into the connecting channel 30, ie can be precisely adjusted thereby. In this context, an electric heating device comprising a radiation tube 32 as well as a plasma torch 33 and/or an electrically heated synthesis gas injector makes it possible to adjust the conditions of the passing gas and process parameters.

동일한 사항이 제2 단계동안 제 1샤프트 11에도 적용된다는 점을 주목해야 한다. 제1단계의 마지막에, 제2단계로의 전이가 수행된다. 다시 말해, 기설정된 시간 경과 후에, 예를 들어 20 내지 60 분 후에, 이중 샤프트 퍼니스 장치의 작동 모드가 제1 단계로부터 제2단계로 전환된다. 다시 말해, 2개의 단계가 교번적인 방식으로 수행된다.It should be noted that the same applies to the first shaft 11 during the second stage. At the end of the first stage, a transition to the second stage is performed. In other words, after a predetermined period of time, for example 20 to 60 minutes, the operating mode of the double shaft furnace device is switched from the first stage to the second stage. In other words, the two steps are performed in an alternating manner.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 단계에서, 금속 산화물은 제1 샤프트 11의 상부 섹션을 통해 토출된다. 제2 단계에서, 제1 샤프트 11의 재생 영역 내의 고체는 가스가 샤프트 11의 상부로부터 배출되기 전에 환원 가스로부터 전달된 열을 축적할 것이고, 그 동안 제2 샤프트 21는 이의 재생 영역 A 내에서 이의 상단부 23에서 주입되는 재순환 가스를 가열하도록 작동된다. 산소와 연료는 제2 샤프트 21의 고온 환원 영역 B의 상부에서 산소 연료 분사기, 즉, 산소 연료 분사기의 랜스 28를 통하여 주입된다. 재순환 가스는 또한 제1 샤프트 바닥부 12와 제2 샤프트 바닥부 22의 위의 냉각 영역 C에 주입된다. 동시에, 미량의 재순환 가스는 열과 내부 막힘으로부터 산소 연료 분사기 18를 보호하기 위하여 제1 샤프트 21의 산소 공급기 16와 연료 공급기 17로 주입된다.As shown in Figure 2, in the second stage, the metal oxide is discharged through the upper section of the first shaft 11. In the second stage, the solids in the regeneration area of the first shaft 11 will accumulate the heat transferred from the reducing gas before the gas is discharged from the top of the shaft 11, while the second shaft 21 regenerates it within its regeneration area A. It operates to heat the recirculating gas injected from the upper part 23. Oxygen and fuel are injected through the oxyfuel injector, i.e., the lance 28 of the oxyfuel injector, at the top of the high temperature reduction region B of the second shaft 21. Recirculating gas is also injected into the cooling zone C above the first shaft bottom 12 and the second shaft bottom 22. At the same time, a small amount of recirculating gas is injected into the oxygen supply 16 and fuel supply 17 of the first shaft 21 to protect the oxy fuel injector 18 from heat and internal clogging.

제1 단계와 마찬가지로, 산소와 연료는 분사 어셈블리 31에 의하여 연결 채널 30로 주입되고, 및 이동 가스는 플라즈마 토치 33로 주입되는 고온 가스에 의하여, 및/또는 복사 튜브 32에 의하여 추가로 가열될 수 있고, 이는 가스의 온도와 같은 고온 환원 가스의 파라미터들을 조정 및/또는 제어하는 것을 가능하게 하고, 또한 제1 샤프트 11 내의 공정 파라미터를 조정 및/또는 제어하는 것을 가능하게 한다. 제2 단계에서, 상부가스는 제1 샤프트 11의 상단부 13에서 추출되고, 금속 생성물은 제1 샤프트 11의 바닥부 12로부터 토출된다.As in the first stage, oxygen and fuel are injected into the connecting channel 30 by the injection assembly 31, and the moving gas can be further heated by hot gas injected by the plasma torch 33 and/or by the radiation tube 32. This makes it possible to adjust and/or control the parameters of the hot reducing gas, such as the temperature of the gas, and also makes it possible to adjust and/or control the process parameters in the first shaft 11. In the second stage, the top gas is extracted from the upper part 13 of the first shaft 11, and the metal product is discharged from the bottom 12 of the first shaft 11.

이들이 샤프트들 중 하나에 충전되기 전에, 금속 산화물은 약 25 °C의 주변 온도이고, 샤프트로부터 토출되는 금속 생성물은 120°C 내지 700°C의 온도범위를 갖는다. 금속 생성물은 일반적으로 약 120°C로 냉각되고, 그 후, 추가적인 사용을 위하여 저장된다. 하지만, 일부의 경우에, 금속 생성물은 약 700°C의 온도에서 추출될 수 있고, 및 그 후, 직접 용광로로 도입될 수 있는 고온 브리켓 철(HBI) 또는 고온 직접 환원된 철(HDRI)을 생산하기 위하여 그 온도로 직접 사용될 수 있다. 상부 가스가 제1 또는 제2 단계동안 추출될 때, 상부가스는 거의 약 150°C의 온도를 갖는다.Before they are charged to one of the shafts, the metal oxides have an ambient temperature of about 25°C, and the metal product discharged from the shaft has a temperature range from 120°C to 700°C. The metal product is generally cooled to about 120°C and then stored for further use. However, in some cases, the metal product can be extracted at a temperature of about 700°C, and then produced either high-temperature briquette iron (HBI) or high-temperature directly reduced iron (HDRI), which can be introduced directly into the furnace. It can be used directly at that temperature to do so. When the overhead gas is extracted during the first or second stage, it has a temperature of approximately 150°C.

따라서, 본 설비 및 공정의 하나의 추가적인 장점은 HBI 또는 HDRI가 생산되는 경우를 제외하고는, 어떠한 고온의 요소들(가스 또는 고체)이 퍼니스로 도입되지 않는다는 것과 어떠한 고온의 요소들(가스 또는 고체)이 퍼니스로부터 추출되지 않는다는 것이다.Therefore, one additional advantage of the equipment and process is that, except when HBI or HDRI is produced, no hot elements (gases or solids) are introduced into the furnace and no hot elements (gases or solids) are introduced into the furnace. ) is not extracted from the furnace.

제1단계와 제2단계 두단계 모두에서, 상부 가스는 상부 가스 파이프라인 41을 통하여 샤프트 11, 21의 하류에 배치되는 가스 세정장치 42로 이송된다. 가스가 세척되고, 가스 세정장치 42로부터 배출된 이후, 종종 "세척된 상부 가스"로도 언급되는 상기 가스는 CO2 제거장치 51로 더 이송된다. 따라서 CO2 제거 장치 51는 가스 세정장치 42의 하류에 배치된다. CO2 제거장치 51에서, 이산화탄소가 제거되어, (재)순환 가스로도 언급되는 잔여 가스는 재순환 파이프라인 62을 통하여 압축 유닛 61을 통하여 샤프트 11, 21로 이송된다.In both the first stage and the second stage, the upper gas is conveyed through the upper gas pipeline 41 to the gas cleaning device 42 disposed downstream of the shafts 11 and 21. After the gas has been cleaned and discharged from the gas scrubber 42, the gas, sometimes also referred to as “washed top gas”, is further conveyed to the CO2 removal device 51. Accordingly, the CO 2 removal device 51 is disposed downstream of the gas cleaning device 42. In the CO 2 removal unit 51 , carbon dioxide is removed and the remaining gas, also referred to as (re)circulation gas, is conveyed via a recirculation pipeline 62 via a compression unit 61 to shafts 11 and 21 .

고온 환원 영역 B을 통과한 이후, 고체는 냉각 영역 C으로 들어가고, 및 다음의 이어지는 공정을 위하여 정해진 온도에서 샤프트 퍼니스를 떠나게 된다. 샤프트 퍼니스에서 나가는 고체의 온도는 정확한 양의 재순환 가스를 바닥부 재순환 가스 유입구 14, 24를 통하여 각각의 샤프트의 바닥부 12, 22에서 주입함에 의하여 조정된다.After passing through the hot reduction zone B, the solid enters the cooling zone C, and leaves the shaft furnace at a defined temperature for the next subsequent process. The temperature of the solids exiting the shaft furnace is adjusted by injecting the correct amount of recycle gas at the bottoms 12 and 22 of each shaft through bottom recycle gas inlets 14 and 24.

일정 시간 경과 후, 제2 샤프트 21의 재생 영역 A의 고체는 충분한 열을 흡수할 것이고, 제2 샤프트 21의 상부 부분에서의 상부 가스 온도는 특정 제한을 초과하게 될 것이다. 이 지점에서, 제1 단계에서 제2 단계로의 전이가 개시된다. 전이는 20 분 내지 60 분 이후 발생할 수 있다.After a certain period of time, the solids in the regeneration area A of the second shaft 21 will absorb enough heat, and the upper gas temperature in the upper part of the second shaft 21 will exceed a certain limit. At this point, the transition from the first stage to the second stage begins. Metastasis may occur after 20 to 60 minutes.

제1 및/또는 제2 단계 동안, 산소의 부피는 부분 산화 화학양론을 초과하는 양으로 조정되고, 이는 환원 가스 온도로 920 °C 내지 950 °C의 바람직한 범위를 얻을 수 있도록 하고, 및 나아가 그을음 생성 및 탄소 침착을 방지할 수 있도록 한다. 또한, CO2/(CO+CO2) 및 H2O/(H2+H2O)의 비율에 의하여 주어지는 가스의 산화도는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 Chaudron 평형 다이어그램에 따르는 환원 조건을 준수하도록 충분히 낮아야 한다. 도시된 Chaudron 평형 다이어그램에 따르면, 산화철의 완전한 환원은 환원 가스에서 CO2/(CO+CO2) 비율이 0.3 미만이고, H2O/(H2+H2O) 비율이 0.4 미만인 경우 950 °C에서 달성될 수 있다. 따라서, 샤프트 퍼니스에 도입되는 CO 또는 H2의 양은 금속 산화물의 환원의 화학반응에서 요구되는 화학양론적 양보다 훨씬 많아야 한다.During the first and/or second stage, the volume of oxygen is adjusted to an amount exceeding the partial oxidation stoichiometry, which allows to obtain the desired range of 920 °C to 950 °C for the reducing gas temperature, and further soot. To prevent the formation and deposition of carbon. In addition, the oxidation degree of the gas given by the ratios of CO 2 /(CO+CO 2 ) and H 2 O/(H 2 +H 2 O) is reduced according to the Chaudron equilibrium diagram as shown in Figures 3 and 4. It must be low enough to comply with the conditions. According to the Chaudron equilibrium diagram shown, complete reduction of iron oxide takes place at 950° when the CO 2 /(CO+CO 2 ) ratio in the reducing gas is less than 0.3 and the H 2 O/(H 2 +H 2 O) ratio is less than 0.4. It can be achieved in C. Therefore, the amount of CO or H 2 introduced into the shaft furnace must be much higher than the stoichiometric amount required for the chemical reaction of reduction of the metal oxide.

다시 말해, 환원 반응동안 생성되는 CO2 와 H2O는 충분히 희석된 상태로 유지되어야 한다. CO2 및 H2O의 희석 정도는 샤프트의 상부에서 주입되는 재순환 가스(CO 와 H2가 풍부한)의 양을 증가시킴에 의하여 높게 유지된다. 따라서, 상부 가스의 많은 부분은 가스 세정 장치에서 H2O가 제거된 이후, 및 CO2 제거 장치에서 CO2가 제거된 이후 재순환된다. 환원 반응 동역학을 위한 구동력은 다이어그램에서 보여지는 바와 같이 평형에 대한 환원 가스의 산화도 편차이다.In other words, CO 2 and H 2 O generated during the reduction reaction must be maintained in a sufficiently diluted state. The degree of dilution of CO 2 and H 2 O is kept high by increasing the amount of recycle gas (rich in CO and H 2 ) injected from the top of the shaft. Accordingly, a large portion of the overhead gas is recycled after the H 2 O has been removed in the gas scrubbing device and after the CO 2 has been removed in the CO 2 removal device. The driving force for the reduction reaction kinetics is the deviation of the oxidation degree of the reducing gas from equilibrium, as shown in the diagram.

도 5는 가스의 산화도가 상부로 주입되는 재순환 가스의 비율이 두배가 되면 현저히 감소하는 것을 보여준다. 놀랍게도, 상부로 주입되는 재순환 가스 비율이 두배가 되면 순 에너지 소비량은 1.4 %만 증가한다는 점이 확인되었다.Figure 5 shows that the oxidation degree of the gas decreases significantly when the proportion of recycle gas injected upward is doubled. Surprisingly, it was found that doubling the rate of recycle gas injected upwards only increased net energy consumption by 1.4%.

재생 가능한 이중 샤프트 환원 퍼니스의 추가적인 장점은 퍼니스의 에너지 소비에 영향을 주지 않으면서 현저한 양의 가스를 재순환시킬 수 있다는 것이다. 실제로, 예를 들어 제1 샤프트 11의 상부로 주입되는 재순환 가스의 추가 부피를 가열하기 위하여 필요한 에너지는 가스가 퍼니스10로부터 배출되기 전에 예를 들어 제2 샤프트 21의 재생 영역 A에서 회수된다.An additional advantage of a regenerative double shaft reduction furnace is that significant quantities of gas can be recirculated without affecting the energy consumption of the furnace. In practice, the energy required to heat, for example, an additional volume of recycle gas injected into the top of the first shaft 11 is recovered, for example in the regeneration zone A of the second shaft 21, before the gas is discharged from the furnace 10.

도 6은 샤프트를 상단부로부터 바닥부까지 이동하는 하나의 고체의 온도를 보여주고 있다. 유도되는 바와 같이, 고체는 약 25 °C의 출발 온도(상단부에서)를 갖고, 가스는 상기 상부 섹션에서 약 100 °C의 온도를 가질 수 있다. 재생 영역 A 내에서 해당 고체는 가열된다.Figure 6 shows the temperature of one solid moving down a shaft from the top to the bottom. As derived, the solid has a starting temperature (at the top) of about 25 °C, and the gas may have a temperature of about 100 °C in the upper section. In regeneration zone A the solid is heated.

가스의 양, 조성 및 온도 뿐만 아니라 이중 샤프트 퍼니스에 의하여 수행되는 (작동) 사이클의 수에 따라, 가스 뿐만 아니라 재생 영역 A를 지나가는 고체에 대해서는 일반적으로 증가하는 톱날 형태의 온도 커브가 형성된다. 따라서, 두개의 커브는 샤프트에서 고체 부분의 시작 지점과 이의 실제 위치 사이의 거리의 함수를 나타낸다는 점을 주목해야 한다. 고온 환원 영역 B를 통과하는 동안, 가스 온도 뿐만 아니라 고체 피스의 온도는 800°C 내지 900°C 사이의 온도 주변에서 변동하고, 이에 따라 또 다른 톱날 형태의 온도 커브가 형성된다. 마찬가지로 변동은 이중 샤프트 퍼니스의 작동 사이클의 스위칭의 수에 의하여 영향을 받는다.Depending on the amount, composition and temperature of the gases as well as the number of (operational) cycles performed by the double shaft furnace, a generally increasing, sawtooth-shaped temperature curve is formed for the gases as well as the solids passing through the regeneration zone A. Therefore, it should be noted that the two curves represent a function of the distance between the starting point of the solid part in the shaft and its actual position. While passing through the hot reduction zone B, the gas temperature as well as the temperature of the solid piece fluctuates around a temperature between 800°C and 900°C, thus forming another sawtooth-shaped temperature curve. Likewise the variation is influenced by the number of switching of the operating cycle of the double shaft furnace.

냉각 영역 C로 도입될 때, 고체 피스는 일반적으로 약 850°C 내지 880°C의 온도를 갖는다. 냉각 영역 C에서, 고체 피스는 지속적으로 냉각되고, 이에 따라 고체 피스는 샤프트의 바닥 (부분)에서 약 100°C 내지 130°C의 온도를 갖는다. 냉각 영역 C에서의 주변 가스의 온도는 샤프트의 바닥으로부터 거리가 증가함에 따라 증가하고, 즉 샤프트의 바닥으로부터 거리가 감소함에 따라 점차적으로 감소한다. 냉각 영역 C에서 주변 가스는 고체 피스의 온도보다 낮은 온도를 갖는다.When introduced into cooling zone C, the solid piece typically has a temperature of about 850°C to 880°C. In the cooling zone C, the solid piece is continuously cooled, so that the solid piece has a temperature of about 100°C to 130°C at the bottom (part) of the shaft. The temperature of the surrounding gas in the cooling zone C increases with increasing distance from the bottom of the shaft, i.e. gradually decreases with decreasing distance from the bottom of the shaft. In cooling zone C the surrounding gas has a temperature lower than that of the solid piece.

설명된 구체예들은 본 발명의 예시들이다. 각 구체예들의 개별 구성들은 본 발명의 개별적 특징들을 나타내고, 서로에 대하여 독립적으로 고려되는 것이고, 및 나아가 서로에 대하여 독립적으로 발명을 전개하는 것이다. 따라서, 특징들은 또한 독립적으로 발명의 구성으로 고려되고, 또한 보여진 조합과 다른 조합으로도 고려되는 것이다. 나아가, 기술된 구체예들은 또한 이미 기술된 발명의 다른 특징들에 의하여 보충될 수 있다. 본 발명의 추가적인 특징들과 구체예들은 제시된 기재사항과 청구항들의 맥락에서 당업자들로부터 도출될 수 있다.The described embodiments are examples of the invention. The individual configurations of each embodiment represent individual features of the invention, are considered independently of each other, and further develop the invention independently of each other. Accordingly, the features are also considered to be constitutive of the invention independently, and also in combinations other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by other features of the invention already described. Additional features and embodiments of the invention can be derived from those skilled in the art in the context of the presented description and claims.

A 재생 영역
B 고온 환원 영역
C 냉각 영역
10 이중 샤프트 퍼니스 장치
11,21 제1 샤프트, 제2 샤프트
12,22 샤프트 바닥부
13,23 샤프트 상단부
14,24 재순환 가스 바닥부 유입구
15,25 재순환 가스 상부 유입구
16,26 산소 공급기
17,27 연료 공급기
18,28 산소 연료 분사기
19,29 상부 가스 배출구
30 연결 채널
31 산소 연료 분사기
32 전기 복사 가열 튜브
33 전기로 가열된 합성가스 분사기 및/또는 합성가스 플라즈마 토치
41 상부 가스 파이프라인
42 가스 세정 장치
43 세척된 상부 가스 파이프라인
51 CO2 제거 장치
52 CO2 가 없는 가스 파이프라인
53 CO2 가스 파이프라인
54 배출(export) 가스 파이프라인
61 압축 유닛
62 재순환 가스 파이프라인
A Play area
B high temperature reduction zone
C cooling area
10 Double shaft furnace unit
11,21 1st shaft, 2nd shaft
12,22 shaft bottom
13,23 Shaft upper part
14,24 Recirculating gas bottom inlet
15,25 Recirculating gas upper inlet
16,26 Oxygenator
17,27 Fuel feeder
18,28 Oxygen fuel injector
19,29 Upper gas outlet
30 connection channels
31 Oxygen fuel injector
32 electric radiant heating tube
33 Electrically heated syngas sprayer and/or syngas plasma torch
41 Upper gas pipeline
42 Gas cleaning device
43 Cleaned upper gas pipeline
51 CO 2 removal device
52 CO2 -free gas pipeline
53 CO2 gas pipeline
54 Export gas pipeline
61 compression unit
62 Recirculating gas pipeline

Claims (17)

금속 산화철의 직접 환원을 위한 이중 샤프트 퍼니스 장치 10이되, 이중 샤프트 퍼니스 장치 10은
- 수직 방향(Z)을 따라 연장되는 적어도 하나의 제1 샤프트 11 및 제2 샤프트 21이되; 각 샤프트 11; 21는 각 샤프트 11; 21의 바닥부 12, 22에 냉각 영역 C, 각 샤프트의 상단부에 재생 영역 A, 및 재생 영역 A과 냉각 영역 C 사이에 배치되는 적어도 하나의 제1 샤프트 11 및 제2 샤프트 21;
- 제1 샤프트 11를 제2 샤프트 21와 연결하는 연결 채널 30이되, 연결 채널 30은 수평 방향(X)을 따라 연장되고, 연결 채널 30은 제1 샤프트 11와 제2 샤프트 21의 고온 환원 영역B의 하부 말단과 냉각 영역 C의 상부 말단에 배치되는 연결 채널 30
을 포함하고,
적어도 하나의 분사 어셈블리 31가 연결 채널 30의 측방향으로 돌출되는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
Double shaft furnace device 10 for direct reduction of metal iron oxide, wherein the double shaft furnace device 10
- at least one first shaft 11 and a second shaft 21 extending along the vertical direction Z; Each shaft 11; 21 is each shaft 11; a cooling region C at the bottom portions 12 and 22 of 21, a regeneration region A at the upper end of each shaft, and at least one first shaft 11 and a second shaft 21 disposed between the regeneration region A and the cooling region C;
- A connection channel 30 connecting the first shaft 11 and the second shaft 21, where the connection channel 30 extends along the horizontal direction (X), and the connection channel 30 is a high temperature reduction region B of the first shaft 11 and the second shaft 21. A connecting channel 30 disposed at the lower end of and the upper end of the cooling zone C.
Including,
A double shaft furnace device 10 in which at least one injection assembly 31 protrudes laterally from the connecting channel 30.
제1항에 있어서, 분사 어셈블리는 다음의 적어도 하나로 이루어지거나 또는 이를 포함하는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10: 전기로 가열된 합성가스 분사기, 플라즈마 토치, 산소연료 분사기.
The dual shaft furnace device of claim 1, wherein the injection assembly consists of or includes at least one of the following: an electrically heated syngas injector, a plasma torch, and an oxyfuel injector.
제1항 또는 제2항에 있어서, 이중 샤프트 퍼니스는 복수의 전기 복사 가열 튜브들 32로 이루어지거나 또는 이들을 포함하는 전기 가열 장치 32를 더 포함하고, 전기 가열 튜브들 32은 연결 채널 30 내에 배치되는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
3. The double shaft furnace according to claim 1 or 2, further comprising an electric heating device 32 consisting of or comprising a plurality of electric radiant heating tubes 32, wherein the electric heating tubes 32 are arranged in the connecting channel 30. Double shaft furnace device 10.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 샤프트 11; 21은 적어도 하나의 바닥부 재순환 가스 유입구 14; 24와 적어도 하나의 상부 재순환 가스 유입구 15, 25를 포함하는 이중 샤프트 퍼니스 장치10.
The method according to any one of claims 1 to 3, comprising: each shaft 11; 21 includes at least one bottom recirculation gas inlet 14; A dual shaft furnace device 10 comprising 24 and at least one upper recirculation gas inlet 15, 25.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 샤프트 11와 제2 샤프트 21의 각각은 산소와 연료를 각 샤프트 11; 21의 고온 환원 영역 B으로 분사하기 위하여 적어도 부분적으로는 수직 방향 Z을 따라 장치된 복수의 산소 연료 분사기 18; 28을 갖는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the first shaft 11 and the second shaft 21 supplies oxygen and fuel to each shaft 11; a plurality of oxyfuel injectors 18 arranged at least partially along the vertical direction Z for injecting into the high temperature reduction zone B of 21; Double shaft furnace device 10 with 28.
제5항에 있어서, 복수의 산소 연료 분사기들의 각 산소 연료 분사기 18; 28은 산소 공급기 16; 26 및 연료 공급기 17; 27와 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결되는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
6. The method of claim 5, wherein each oxy-fuel injector 18 of the plurality of oxy-fuel injectors; 28 is oxygenator 16; 26 and fuel feeder 17; A double shaft furnace device 10 in fluidic and/or gastight connection with 27.
제6항에 있어서, 제1 가스-기밀 밸브가 연료 공급기 17; 27의 상류 및 연료 공급부의 하류에 배치되고; 제2 가스-기밀 밸브가 연료 공급기 17; 27의 상류와 재순환 가스 공급부의 하류에 배치되고; 제3 가스-기밀 밸브가 산소 공급기16; 26의 상류와 산소 공급부의 하류에 배치되고; 및 선택적으로 제4 가스-기밀 밸브가 산소 공급기 16, 26의 상류와 질소 공급부의 하류에 배치되고, 및 제5 가스-기밀 밸브가 산소 공급기 16, 26의 상류와 재순환 가스 공급부의 하류에 배치되는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
7. The system of claim 6, wherein the first gas-tight valve is connected to a fuel supply 17; disposed upstream of 27 and downstream of the fuel supply; A second gas-tight valve is connected to the fuel supply 17; disposed upstream of 27 and downstream of the recirculation gas supply; A third gas-tight valve is connected to the oxygen supply 16; disposed upstream of 26 and downstream of the oxygen supply section; and optionally a fourth gas-tight valve disposed upstream of the oxygen supply 16, 26 and downstream of the nitrogen supply, and a fifth gas-tight valve disposed upstream of the oxygen supply 16, 26 and downstream of the recycle gas supply. Double shaft furnace device 10.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각 산소 공급기 16, 26은 산소 공급부와 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결되고; 및
각 연료 공급기 17, 27은 연료 공급부와 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결되고; 및
각 산소 공급기 16, 26와 각 연료 공급기 17, 27는 적어도 하나의 재순환 가스 상부 유입구 15; 25 또는 적어도 재순환 가스 파이프라인 62와 유체적으로 및/또는 기밀적으로 연결되는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
The method according to any one of claims 1 to 7, wherein each oxygen supplier 16, 26 is fluidly and/or hermetically connected to the oxygen supplier; and
Each of the fuel supplies 17 and 27 is fluidly and/or hermetically connected to the fuel supply section; and
Each oxygen supply 16, 26 and each fuel supply 17, 27 have at least one recycle gas top inlet 15; 25 or at least a double shaft furnace device 10 fluidly and/or hermetically connected with a recirculating gas pipeline 62 .
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 샤프트 11와 제2 샤프트 21의 각 하나는 상부 가스를 가스 세정 장치 42로 보내기 위하여 적어도 하나의 상부 가스 파이프라인 41에 연결된 적어도 하나의 가스 배출구 19, 29를 갖고; 각 가스 배출구 19; 29는 각각의 샤프트 11; 21의 상단부 13; 23에 배치되고; 및 상기 상부 가스 파이프라인 41은 상기 가스 세정장치 42에 연결된 가스 배출부를 갖는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the first shaft 11 and the second shaft 21 is connected to at least one upper gas pipeline 41 for sending the upper gas to the gas cleaning device 42. having gas outlets 19 and 29; Each gas outlet 19; 29 is each shaft 11; 13 at the top of 21; Placed at 23; and the upper gas pipeline 41 has a gas outlet connected to the gas cleaning device 42.
제9항에 있어서, 가스 세정 장치 42는 다음을 포함하는 이중 샤프트 퍼니스 장치:
가스를 급냉하고, 물을 제거하기 위하여 상부 가스 먼지를 포집하기 위한 습식 스크러버; 및
선택적으로, 먼지 포집기, 사이클로, 백 필터, 정전식 집진기의 적어도 하나를 포함하는 습식 스크러버의 상류에 배치되는 건식 먼지 포집 유닛.
10. The apparatus of claim 9, wherein the gas cleaning device 42 is a dual shaft furnace device comprising:
a wet scrubber to quench the gas and collect the upper gas dust to remove water; and
Optionally, a dry dust collection unit disposed upstream of the wet scrubber comprising at least one of a dust collector, cyclo, bag filter, and electrostatic dust collector.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 가스 세정장치 42에 의하여 배출되는 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 CO2 제거장치 51를 더 포함하되, 제거 장치 51는 가스 세정 장치 42에 기밀적으로 연결되고, 이의 하류에 배치되는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
The method according to any one of claims 1 to 10, further comprising a CO 2 removal device 51 for removing carbon dioxide from the gas discharged by the gas cleaning device 42, wherein the removing device 51 is hermetically sealed to the gas cleaning device 42. A double shaft furnace device 10 connected to and disposed downstream thereof.
제11항에 있어서, 제거 장치 51 및/또는 제거 장치 51의 하류에 배치되어 재순환 가스를 압축하는 압축 유닛 61이 40℃ 내지 120℃의 온도 범위를 갖는 재순환 가스를 배출하고, 및 재순환 가스를 이송하기 위한 재순환 파이프라인 62이 각 바닥부 재순환 가스 유입구 14; 24 및/또는 각 상부 재순환 가스 유입구 15; 25 및/또는 산소 공급기16; 26 및/또는 연료 공급기 17; 27에 연결되거나 및/또는 이들에 통합되는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10.
12. The method of claim 11, wherein the removal device 51 and/or the compression unit 61 disposed downstream of the removal device 51 to compress the recycle gas discharges the recycle gas having a temperature range of 40° C. to 120° C., and transports the recycle gas. Each bottom recirculation gas inlet 14 has a recirculation pipeline 62 for doing so; 24 and/or each upper recirculation gas inlet 15; 25 and/or oxygenator 16; 26 and/or fuel feeder 17; Dual shaft furnace device 10 connected to and/or integrated with 27.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 이중 샤프트 퍼니스 장치 10의 작동방법이되, 상기 방법은
제1 단계에서:
산소와 연료를 제1 샤프트 11의 고온 환원 영역 B으로 주입하는 단계;
재순환 가스를 제1 샤프트 11의 상단부 13로 주입하는 단계;
산소와 연료를 연결 채널 30의 측방향으로 돌출된 적어도 하나의 분사 어셈블리 31에 의하여 연결 채널 30로 주입하는 단계;
금속 산화물을 제2 샤프트 21로 충진하는 단계;
제2 샤프트 21의 상단부 23에서 상부 가스를 배출시키는 단계;
금속 생성물을 제2 샤프트 21의 바닥부 22에서 배출시키는 단계; 및
제2 단계에서:
산소와 연료를 제2 샤프트 21의 고온 환연 영역 B으로 주입하는 단계;
재순환 가스를 제2 샤프트 21의 상단부 23로 주입하는 단계;
산소와 연료를 적어도 하나의 분사 어셈블리 31에 의하여 연결 채널 30로 주입하는 단계;
금속 산화물을 제1 샤프트 11로 충진하는 단계;
제1 샤프트 11의 상단부 13에서 상부 가스를 배출시키는 단계;
제1 샤프트 11의 바닥부 12로부터 금속 생성물을 배출시키는 단계;
를 포함하는 이중 샤프트 퍼니스 장치 10의 작동방법.
A method of operating a double shaft furnace device 10 according to any one of claims 1 to 12, wherein the method includes
In step 1:
Injecting oxygen and fuel into the high temperature reduction zone B of the first shaft 11;
injecting recirculating gas into the upper end 13 of the first shaft 11;
injecting oxygen and fuel into the connecting channel 30 by at least one injection assembly 31 protruding laterally from the connecting channel 30;
filling the second shaft 21 with metal oxide;
Discharging upper gas from the upper end 23 of the second shaft 21;
discharging the metal product from the bottom 22 of the second shaft 21; and
In the second step:
Injecting oxygen and fuel into the high-temperature combustion area B of the second shaft 21;
injecting recirculating gas into the upper end 23 of the second shaft 21;
injecting oxygen and fuel into the connecting channel 30 by at least one injection assembly 31;
filling the first shaft 11 with metal oxide;
Discharging upper gas from the upper end 13 of the first shaft 11;
discharging the metal product from the bottom 12 of the first shaft 11;
Method of operation of double shaft furnace device 10 comprising.
제13항에 있어서, 제1단계 및 제2단계에서, 전기 가열 장치 32에 의하여 연결 채널 30을 통하여 흐르는 가스를 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
14. Method according to claim 13, further comprising heating the gas flowing through the connecting channel 30 by means of an electric heating device 32 in the first and second steps.
제13항 또는 제14항에 있어서, 금속 산화물은 -15℃ 내지 40℃의 온도범위, 바람직하게는 15℃ 내지 30℃의 온도범위, 가장 바람직하게는 25℃의 온도를 갖고; 및/또는 금속 생성물은 120℃ 내지 700℃의 온도 범위를 갖고; 상부 가스는 80℃ 내지 250℃의 온도범위, 바람직하게는 130℃ 내지 170℃의 온도범위, 가장 바람직하게는 150℃의 온도를 갖는 방법.
15. The metal oxide according to claim 13 or 14, wherein the metal oxide has a temperature in the range of -15°C to 40°C, preferably in the temperature range of 15°C to 30°C and most preferably in the temperature range of 25°C; and/or the metal product has a temperature range of 120° C. to 700° C.; The top gas has a temperature in the range of 80°C to 250°C, preferably in the temperature range of 130°C to 170°C, most preferably 150°C.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상부 가스 파이프라인 41을 통하여 상부 가스를 복수의 샤프트 11, 21의 하류에 배치되는 가스 세정 장치 42로 이송하는 단계;
가스 세정 장치 42로부터의 상부 가스를 가스 세정 장치 42의 하류에 배치되는 CO2 제거장치 51로 이송하는 단계; 및
재순환 파이프라인 62을 통하여 재순환 가스를 복수의 샤프트 11, 21로 이송하는 단계
를 더 포함하는 방법.
According to any one of claims 13 to 15,
transferring the upper gas through the upper gas pipeline 41 to a gas cleaning device 42 disposed downstream of the plurality of shafts 11 and 21;
transferring the top gas from the gas cleaning device 42 to a CO 2 removal device 51 disposed downstream of the gas cleaning device 42; and
Transferring the recirculating gas to the plurality of shafts 11 and 21 through the recirculating pipeline 62.
How to include more.
제16항에 있어서,
CO2 제거장치 51의 하류 및 재순환 파이프라인 62의 상류에 배치되는 압축 유닛 61에 의하여 재순환 가스를 압축하는 단계를 더 포함하는 방법.
According to clause 16,
The method further comprising compressing the recycle gas by a compression unit 61 disposed downstream of the CO 2 remover 51 and upstream of the recycle pipeline 62.
KR1020247018130A 2021-11-23 2022-11-21 Double shaft furnace device and method of operation of the double shaft furnace device Pending KR20240113780A (en)

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