직접환원철 생산을 위한 PERED 기술

직접 환원 철 생산을 위한 PERED 기술

PERED 기술은 '페르시아 환원' 기술이라고도 합니다. 2007년 'Mines and Metals Engineering GmbH'에서 발명 및 특허를 받은 직접 환원 기술입니다. PERED 직접 환원 공정은 펠릿 또는 덩어리 형태의 산화철을 제강에 적합한 고도로 환원된 제품으로 전환합니다. 산화철의 환원은 수직 용광로에서 고체 상태의 환원 가스의 도움으로 녹지 않고 발생합니다. 이 기술은 직접환원철(DRI) 생산을 위한 직접환원 공정을 개선합니다.

공정은 최적의 효율적인 결과를 얻기 위해 주요 공정에서 서로 다른 공정의 모든 흐름이 처리되도록 보장하기 위해 직접 환원 공정의 다양한 영역에 경험이 있는 전문가 팀이 개발한 가스 기반 직접 환원 공정입니다. . 환원에 가장 많이 사용되는 가스는 개질 천연 가스이지만 Corex 가스 및 코크스 오븐 가스 등과 같은 다른 가스도 사용할 수 있습니다. PERED 기술은 자본 비용, 물 소비, 유지 보수 비용 및 에너지 소비를 낮춥니다.

PERED에서는 개선된 냉각 방법과 오염 가스 배출 감소로 인해 감소 프로세스가 더 낮은 온도에서 발생합니다. 더 적은 열, 더 균질한 환원 가스, 더 제어 가능한 펠릿 공급 및 원심 압축기의 사용으로 PERED는 운영 및 유지 보수 비용과 함께 작동하는 데 더 적은 물, 전기 및 가스가 필요합니다.

PERED 직접 환원 설비의 출력은 (i) 냉간 직접 환원철(CDRI), 고온 연탄(HBI), CDRI/HBI, HBI/고온 직접 환원철(HDRI) 및 CDRI/의 조합의 형태일 수 있습니다. HDRI.

PERED 기술은 향상된 에너지 효율적인 기술이므로 에너지와 자원을 절약합니다. 에너지와 원자재를 최적으로 사용하여 생산 비용을 절감하고 다른 가스 기반 직접 환원 공정에 비해 환경 친화적이라는 장점이 있습니다. 또한 이 기술은 작동 중 유연성을 향상시킵니다. 다양한 원료(예:황 함량이 높은 광석) 및 에너지원을 유연하게 사용할 수 있도록 제작되었습니다. 이 공정은 최대 50%의 철광석을 덩어리 형태로 사용할 수 있습니다. 이 프로세스는 입증된 더 높은 압력에서 작동합니다. 공정에 사용되는 건식 공정 가스는 동일한 시스템에서 더 높은 가스 흐름을 가져오고, 이는 차례로 생산량을 증가시키거나 동일한 생산에 대해 전력 소비를 줄입니다.

2017년 6월 이란 Khouzestan 지방 Shadegan시에 설계 용량이 0.8백만 톤(Mtpa)인 PERED 기술을 기반으로 한 최초의 직접 환원 플랜트가 가동되었습니다. DRI 공장은 문제 없이 시작되었습니다. 이 공장의 제품은 금속화율이 93% 이상이고 탄소 함량이 1.5% 이상이었습니다. 유틸리티에 대한 양호한 소비 수치와 함께 첫 번째 날 시간당 75톤(tph)의 플랜트 용량이 달성되었습니다. 발전소의 설계 용량도 단기간에 도달했습니다. 0.8 Mtpa 용량의 두 번째 PERED DRI 공장은 2017년 10월 이란 동부 Azarbaijan 지방의 Mianeh Steel Complex에서 시운전되었습니다(그림 1). 각각 0.8Mtpa의 PERED 플랜트 2개와 0.3Mtpa의 플랜트 1개가 건설 중입니다. PR 중국의 0.3 Mtpa 공장은 코크스 오븐 가스를 기반으로 합니다.

이란 동부 Azarbaijan 지방의 Mianeh Steel Complex에 있는 그림 1 PERED DRI 공장

PERED 공정은 기존 가스 기반 직접 환원 기술에 대한 몇 가지 개선 사항으로 구성됩니다. PERED 감소 프로세스의 가장 주목할만한 기능은 다음과 같습니다.

• PERED 공정은 산화철 공급 재료에서 산소(O2)를 제거하고 제품 DRI의 침탄을 위해 환원 가스의 중단 없는 흐름을 이용하는 연속 공정입니다.
• 수직형 용광로의 상부 가스를 공정으로 다시 재활용하여 연료 소비를 최소화합니다.
• 가스 개질 시스템은 수직 용광로에서 산화철을 환원하는 동안 생성되는 이산화탄소(CO2)를 사용하도록 특별히 설계되었습니다. 시스템은 그을음의 형성 없이 천연 가스의 촉매 전환을 위해 설계되었습니다. 이것은 메탄(CH4)의 부분 산화를 위한 외부 O2 공급원의 필요성을 제거합니다.
• 이 공정은 주요 공기, 천연 가스 및 공급 가스를 예열하여 최대 열 회수를 달성하도록 설계되었습니다.

PERED 공정에서 주요 장비에 대한 혁신과 검토는 수직 고로에서 바로 시작됩니다. 용광로는 고유한 유형이며 용광로 내부에서 발생하는 반응을 개선하기 위해 고체 및 기체 흐름의 개선된 패턴을 갖도록 설계되었습니다. 결과적으로 환원 영역의 부피가 증가하여 생산 속도가 높아집니다. 퍼니스에는 퍼니스 내부의 가스 분포를 개선하는 이중 환원 가스 주입이 있습니다. 더 나은 결과의 달성을 위해 노 내 광석 부하 공급 및 분포가 개선됩니다. 새로 발명된 공급관 도입으로 화로 내부의 광석 분포가 개선되었습니다.

용광로 내부에는 몇 가지 특별한 기능이 있습니다. 환원 구역이기도 한 상부 구역의 특수 기능에는 (i) 특수 공급 파이프에 의한 산화물 공급 및 분배, (ii) 용광로 활용도 향상을 위한 높이 대 직경 비율 최적화, (iii) 환원 반응; Fe(산화물)+CO=Fe(금속)+CO2 및 Fe(산화물)+H2=Fe(금속)+H2O

(i)로 환원부에는 장비가 없기 때문에, (ii) 특수 공급관으로 인해 로 내부 물질 분포가 개선되어 미분 발생이 감소하기 때문에 환원로의 환원부에서 환원 반응이 최적화된다. , (iii) 용광로 내부의 효과적인 감소 부피의 최적화, (iv) 가스 누출로 인한 가능한 오염을 제거하기 위한 환원 구역의 설계, 및 (v) 자본 및 유지 비용을 줄이기 위한 특별히 용광로의 설계. 용광로 환원 구역의 특별한 설계 특성에는 (i) 상단 접시 끝에서 이중 상단 가스 배출 설계, (ii) 균일한 제품 품질을 보장하기 위한 개선된 부담 온도 프로파일, (iii) 철의 이월 감소가 포함됩니다. 상부 가스 덕트에서 내화물의 수명을 개선하기 위한 광석 미분/펠렛, (iv) 필요한 환원 구역 부피를 갖도록 노 크기 최적화, 및 (v) 더 낮은 부하를 갖도록 개선된 효율로 인해 오프 가스의 더 낮은 온도 스크러버에. 환원 구역 설계 특성은 또한 (i) 이중 환원 가스 주입, (ii) 개선된 가스 주입 및 더 나은 유지 보수성을 위한 직사각형 버슬 포트 설계, (iii) DRI의 팽창을 처리하기 위한 테이퍼 내화물 구조, (iv) 다음을 수행할 수 있는 유연성을 제공합니다. 산소 주입으로 인한 다양한 온도 및 가스 조성, (v) 버스틀 가스 활용 개선, (vi) 노 내부 가스 분포 개선, (vii) 노 전체의 균일한 베드 온도, (vii) 클러스터링 가능성 제거 용광로 내부, (vii) 철광석 덩어리를 사용할 수 있는 유연성, (viii) 생산성 및 제품 품질 향상.

수직 용광로 내부에서 가스의 현장 개질도 진행됩니다. 뜨거운 소동 가스에는 일정 비율의 CH4, CO2 및 H2O가 포함되어 있습니다. 이 가스는 금속성 철(금속성 철이 촉매 역할을 함)과 접촉하면 고로 내부에 추가적인 환원 가스가 발생합니다. Insitu 개질 반응은 다음과 같습니다.

CH4+H2O=CO+3H2 dH>0

CH4+CO2=2CO+2H2 dH>0

한편으로는 흡열식 in-situ 개질 반응이 더 높은 bustle gas 온도를 필요로 하는 반면, 다른 한편으로는 온도가 높을 때 펠릿/철광석 덩어리의 분해, 미세분 생성 및 클러스터링이 발생합니다. PERED 화로의 설계는 베드 온도 제어에 필요한 버슬 가스의 CH4 양을 최적화하기 위해 이중 버슬 포트를 가지고 있습니다.

PERED 공정에 사용되는 가스개질기의 특징은 다음과 같다.

• 천연 가스는 개질기 연도 가스 회수 교환기에서 예열됩니다.
• 회수 시스템은 개질기 스택의 가스에서 열을 얻습니다.
• 개질기는 촉매관이 있는 다중 베이 개질기입니다. 직경 250mm의 리포머 튜브를 사용하며 공간 요구 사항이 적도록 설계되었습니다.
• 공정을 위해 특별히 개발된 촉매 'Performex'

수직 용광로의 냉각 구역에는 360도 회전하는 부하 공급기가 있습니다. 피더의 최첨단 디자인은 냉각 구역의 더 우수하고 균일한 성능을 제공합니다. 4개의 독립적으로 제어되는 회전 샤프트가 있는 냉각 영역에서 부하가 공급됩니다. 추운 지역이기 때문에 물 재킷이 없습니다. 클러스터가 형성되면 역회전 및 속도 제어에 의해 클러스터가 제거됩니다. 냉각 영역으로의 냉각 가스는 외부 헤더에서 주입되고 뜨거운 냉각 가스는 성형 오프 테이크에 의해 균일하게 포집됩니다. 또한 헤더에 내화물이 없기 때문에 헤더에 고장의 가능성이 없습니다. 또한 냉각 시스템은 스크러버의 입자를 제거하도록 설계되었습니다. 가스는 압축되어 수직 노 바닥 제품 출구 구역으로 공급됩니다.

소비 수치와 함께 0.8Mtpa PERED 플랜트의 일반적인 사양은 탭 1에 나와 있습니다.

PERED 감소 프로세스의 유용한 기능

다음은 PERED 직접 환원 플랜트의 유용한 기능입니다.

• 상업용 플랜트의 성공적인 운영으로 입증된 프로세스
• 공장의 낮은 특정 자본 비용
• 낮은 에너지 소비로 에너지 비용 절감
• 저렴한 플랜트 운영 비용
• 낮은 특정 물 소비
• 낮은 수준의 환경 오염
• CDRI, HDRI 및 HBI를 포함한 다양한 제품 옵션 사용 가능
• 산화철의 사용과 관련하여 공정이 유연합니다. 철광석 덩어리를 최대 50%까지 사용할 수 있습니다.
• 고유황 광석 사용 공정에 유연성이 있음
• 용량이 1Mtpa 이상인 플랜트에 대한 설계 가용성이 있음






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