JP2020529576A - 焼結装置及びこれを用いた焼結方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、焼結装置及びこれを用いた焼結方法に関し、より詳しくは、原料の燃焼過程を制御することにより原料の品質及び生産性を向上させることができる焼結装置、及びこれを用いた焼結方法に関する。
【解決手段】本発明の実施例による焼結装置は、焼結経路に沿って移動可能に設けられた焼結台車と、焼結経路の一端に配置され、冷却ガスを供給して焼結台車から排出される原料を冷却する冷却部と、冷却部で原料を冷却する際に発生する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入して焼結台車の上部に供給する排ガス循環ラインと、排ガス循環ラインに設けられ、排ガス循環ラインの内部に蒸気原料を供給する蒸気原料供給部と、を含む焼結装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼結装置及びこれを用いた焼結方法に係り、より詳しくは、原料の燃焼過程を制御することにより原料の品質及び生産性を向上させることができる焼結装置及びこれを用いた焼結方法に関する。

一般的に、焼結工程では、粉鉄鉱石及び副原料と燃料（粉コークス、無煙炭）などとをドラムミキサーに入れて混合及び調湿を行った後、焼結台車に一定の高さに装入する。そして、点火炉により表面に点火した後、空気を下方に強制的に吸引しながら焼結配合原料の焼結を行って焼結鉱を製造する。その後、焼結済みの焼結鉱は、排鉱されて破砕機（ｃｒｕｓｈｅｒ）を経て冷却機（ｃｏｏｌｅｒ）において冷却され、高炉内への装入及び反応に容易な粒度を有する焼結鉱が高炉に移送され、小さな粒度を有する焼結鉱である粉鉱が返鉱に分類され、焼結原料として再利用される。

このような、焼結工程は、焼結台車の下部に配置されたウインドボックスに負圧を形成して焼結台車を吸引することにより行われる。即ち、焼結台車に積載された配合原料は、メインブロワーが駆動されてウインドボックスに負圧が形成され、形成された負圧により空気が着火された表面から下方に吸入されながら下方に向けて焼結が行われる。そして、焼結済みの原料は、破砕機を経て、冷却機から吹き付けられるクーラーガスにより冷却される。

しかし、焼結台車内の原料は、各領域によって燃焼挙動が異なり、原料の上部層は、外部と接触して外部の空気により熱エネルギーを奪われるため、下部層に比べて温度が上昇させにくく、温度を上昇させたとしても高温状態の維持時間が短いという可能性がある。これにより、原料の上部層では焼結反応が十分に行われない可能性があるために、生成される原料の品質及び生産性が低下するという問題が発生する。

韓国公開特許第１０−２０１４−００１６６５８号

本発明は、原料の焼結過程を制御することができる焼結装置及び焼結方法を提供する。
また、本発明は、原料の品質及び生産性を向上させることができる焼結装置、及びこれを用いた焼結方法を提供する。

本発明の実施例による焼結装置は、焼結経路に沿って移動可能に設けられる焼結台車と、前記焼結経路の一端に配置され、冷却ガスを供給して前記焼結台車から排出される原料を冷却する冷却部と、前記冷却部で原料を冷却する際に発生する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入して前記焼結台車の上部に供給する排ガス循環ラインと、前記排ガス循環ラインに設けられ、前記排ガス循環ラインの内部に蒸気原料を供給する蒸気原料供給部と、を含む。

前記蒸気原料供給部は、前記蒸気原料を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部に連結され、前記蒸気原料の供給量を制御する制御部と、前記制御部に連結され、前記排ガス循環ラインの内部に前記蒸気原料を噴射する噴射部と、を更に含むことができる。
前記噴射部は、前記排ガス循環ラインの内部と連通する複数の噴射孔を含むことができる。
前記排ガス循環ラインの内部を移動する排ガスの流量を測定する排ガス流量測定部と、前記排ガス循環ラインの内部における排ガスの温度を測定する排ガス温度測定部と、を更に含むことができる。

前記蒸気原料供給部は、前記貯蔵部に貯蔵される前記蒸気原料の温度を測定する蒸気原料温度測定部を更に含むことができる。
前記制御部は、前記排ガス循環ラインの内部を移動する排ガスの流量、前記排ガス循環ラインの内部における排ガスの温度、及び前記貯蔵部に貯蔵される蒸気原料の温度のうちの少なくとも１つによって前記蒸気原料の供給量を制御することができる。

前記焼結経路は、前記原料が前記焼結台車内に装入される装入区間と、前記装入区間と連続され、前記原料が点火される点火区間と、前記点火区間と連続され、前記原料が焼結される焼結区間と、を含み、前記排ガス循環ラインは、前記点火区間に隣接した焼結区間に連通されることができる。

前記排ガス循環ラインに供給される蒸気原料は、水を含み、前記排ガス循環ラインが、前記焼結台車の上部に排ガスと共に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を供給することができる。

また、本発明の実施例による焼結方法は、焼結経路に沿って移動する焼結台車内で原料を焼結する過程と、焼結された前記原料を前記焼結台車から排出する過程と、冷却ガスを供給して排出された前記原料を冷却する過程と、前記原料を冷却する際に発生する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入する過程と吸入した前記排ガスに蒸気原料を供給する過程と、前記蒸気原料を気化させ、吸入された排ガスと共に前記焼結台車内に装入された原料に供給する過程と、を含むことを特徴とする。

前記蒸気原料を供給する過程は、前記蒸気原料を用意する過程と、用意された前記蒸気原料の供給量を制御する過程と、供給量が制御された蒸気原料を、吸入された前記排ガスに噴射する過程とを含むことができる。

前記蒸気原料を気化させ、吸入された排ガスと共に焼結台車内に装入された原料に供給する過程において、蒸気原料は、吸入された排ガスの熱エネルギーを吸収して蒸気に気化することができる。
前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、前記蒸気原料の供給量を、吸入した前記排ガスの流量に比例するように制御することができる。

前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、吸入した排ガスの温度が増加した場合には、前記蒸気原料の供給量を増加させることができる。
前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、用意した蒸気原料の温度が増加した場合には、前記蒸気原料の供給量を増加させることができる。

前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、蒸気原料の供給量を以下の数１の範囲内に制御することができる。

（ここで、Ｑは吸入された排ガスの流量［ｇ／ｍｉｎ］、Ｔは吸入された排ガスの温度［℃］、ｔは用意した蒸気原料の温度［℃］を表す。）

本発明の実施例による焼結装置、及びこれを用いた焼結方法によると、焼結台車の上部に高温の排ガスと共に蒸気を供給して原料を完全燃消させることにより、燃焼効率を向上させ、二酸化炭素（ＣＯ_２）の発生量を低減させることができる。

また、焼結台車の上部に供給される蒸気を生成するにおいて、焼結鉱の冷却過程で排出される排ガスの熱エネルギーを活用することで、外部熱エネルギーの使用を最小化しながら、十分な蒸気を焼結台車の上部に供給することができる。
更に、このような燃焼効率の向上を通じて、同一量の燃料でより多くの熱量を確保することができ、このとき、確保した追加の熱量により原料の上部層で製造される焼結鉱は強度が向上し、回収率が増加するようになり、生産性が向上することができる。

本発明の実施例による焼結装置を概略的に示す図である。 本発明の実施例による噴射部を概略的に示す図である。 焼結過程で燃料が燃焼される過程を説明する図である。 焼結過程で排出されるガスの含量を示す図である。 本発明の実施例による焼結方法を概略的に示す図である。

以下に、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は、以下に開示する実施例に限定されることなく、互いに異なる多様な形態に具体化され、本発明の実施例は、単に本発明の開示が完全になるようにさせ、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させるために提供するものである。図面上において同一の符号は同一の要素を指す。

図１は、本発明の実施例による焼結装置を概略的に示す図であり、図２は、本発明の実施例による噴射部の様態を概略的に示す図である。
図１及び図２に示すように、本発明の実施例による焼結装置は、焼結経路（Ｓ）に沿って移動可能に設けられる焼結台車１００と、前記焼結経路（Ｓ）の一端に配置され、冷却ガスを供給して前記焼結台車１００から排出される原料を冷却する冷却部７００と、前記冷却部７００で原料を冷却する際に発生する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入して前記焼結台車１００の上部に供給する排ガス循環ライン８００と、前記排ガス循環ライン８００に設けられ、前記排ガス循環ライン８００の内部に蒸気原料を供給する蒸気原料供給部９００と、を含む。

ここで、本発明の実施例による焼結装置は、原料を装入する装入部２００と、原料を点火するための点火炉３００と、焼結台車１００内の空気を吸入するウインドボックス４００と、吸入された空気を外部に排出する排出部５００と、焼結台車１００から排出される原料を破砕する破砕部６００と、を更に含むことができる。

焼結台車１００は、無限軌道方式で回転するように配置され、閉ループを形成して上部側の移動経路と下部側の移動経路とに沿って移動する。移動経路は、上部側の焼結経路（Ｓ）と下部側の回送経路とによって形成され、焼結経路（Ｓ）では、焼結台車１００の内部に原料を装入して点火及び焼結させ、回送経路では、焼結済みの焼結鉱を排鉱した空の焼結台車１００を移動させて上側の焼結経路（Ｓ）に回送する。図１では、焼結経路（Ｓ）上にのみ焼結台車１００が配置される構造を示しているが、焼結台車１００は、焼結経路（Ｓ）及び回送経路を含んだ移動経路の全体にわたって配置され、移動経路に沿って移動することができることは勿論である。

焼結経路（Ｓ）は、長手方向に延設され、焼結台車１００が焼結経路（Ｓ）の前方から後方に移動してもよい。また、焼結経路（Ｓ）は、焼結経路（Ｓ）のうちの最前方に位置し、装入部２００が配置され原料が焼結台車１００内に装入される装入区間（Ａ）、装入区間（Ａ）の後方に連続されるように位置し、点火炉３００が配置され燃料が点火される点火区間（Ｂ）、及び点火区間（Ｂ）の後方に連続するように位置し、前記原料が焼結される焼結区間（Ｃ）を含むことができる。即ち、装入区間（Ａ）は、原料が焼結台車１００内に装入または給鉱される区間であり、点火区間（Ｂ）は、原料が点火される区間であり、焼結区間（Ｃ）は、原料の上部面に点火された火炎を下部に移動させて原料を焼結させる区間である。

このとき、後述の排ガス循環ライン８００は、前記焼結区間（Ｃ）に連結される。即ち、排ガス循環ライン８００の一端は冷却部７００に連通され、排ガス循環ライン８００の他端は焼結区間（Ｃ）上に配置されるフード８２０に連通される。よって、排ガス循環ライン８００の一端から吸入された排ガスは、排ガス循環ライン８００の他端に設けられるフード８２０を介して焼結台車１００の上部に供給される。

焼結台車１００は、内部に原料が収容される空間が形成され、その複数が、無限軌道に乗せられて焼結経路（Ｓ）及び回送経路を一方向に移動してもよい。これにより、焼結台車１００は、焼結経路（Ｓ）及び回送経路を移動しながら原料を内部に装入された後、焼結させて排出または排鉱することができる。

装入部２００は、焼結経路（Ｓ）のうちの装入区間（Ａ）に配置される。ここで、装入区間（Ａ）は、焼結経路（Ｓ）に沿って設けられた装入部２００の長さと同じ長さを有する領域を含んでいてもよい。装入部２００は、焼結台車１００の上方に配置され、内部に原料が貯蔵される空間を形成するホッパー及び原料の移動経路を形成する傾斜面を有する装入シュートを含むことができる。これにより、ホッパーから下部に原料を排出することにより、原料が下側の装入シュートを介して焼結台車１００の内部に導入される。

点火炉３００は、焼結経路（Ｓ）のうちの点火区間（Ｂ）に配置される。ここで、点火区間（Ｂ）は、焼結経路（Ｓ）に沿って設けられた点火炉３００の長さと同じ長さを有する領域を含んでいてもよい。点火炉３００は、焼結台車１００の上部及び装入部２００の後方に配置され、焼結台車１００内の原料の上面に火炎を吹き付けて着火する。

複数のウインドボックス４００が、焼結台車１００の下方に、焼結経路（Ｓ）に沿って配置される。より詳しくは、ウインドボックス４００は、点火区間（Ｂ）と焼結区間（Ｃ）とを含む区間にわたって備えられる。ウインドボックス４００は、焼結台車１００の下方に向けて空気を吸入する。これにより、焼結台車１００の上部の空気が焼結台車１００の内部の原料を通過して下方のウインドボックス４００に吸入される。よって、焼結台車１００内の原料の上面に着火された火炎が、ウインドボックス４００により吸入された空気により原料の下方に移動しながら原料を焼結することができる。しかし、ウインドボックス４００が備えられる区間は、これに限定されることなく多様に構成することが可能である。

排出部５００は、複数のウインドボックス４００に連通されてウインドボックス４００に吸入力を提供し、吸入した空気を外部に排出する役割を果たす。排出部５００は、複数のウインドボックス４００の下部に連通され、内部に空気が収容されて移動可能な空間を形成する吸入チャンバー５１０、吸入チャンバー５１０に備えられる集塵機５２０、空気が移動する経路を基準に集塵機５２０の後方に配置されるメインブロワー５３０、及びメインブロワー５３０後方に配置される煙突５４０を含む。

これにより、メインブロワー５３０が吸入力を発生させると、ウインドボックス４００を介して上方から下方に空気が吸入され、吸入された空気は、吸入チャンバー５１０に沿ってメインブロワー５３０側に移動しながら集塵機５２０を通過してろ過された後、メインブロワー５３０を経て煙突５４０から排出される。即ち、メインブロワー５３０がウインドボックス４００の内部に負圧を形成することで、焼結台車１００の上部の空気を吸入することができる。このとき、空気は、吸入チャンバー５１０内において前方から後方に移動することができる。

破砕部６００は、焼結経路の一端、即ち焼結経路の最後方と離隔した部分に配置されてもよい。これにより、焼結が完了して排鉱された塊状の焼結鉱が破砕部６００に供給され、破砕部６００により破砕される。

冷却部７００は、焼結経路の一端に配置され、焼結台車１００から排出された原料に冷却ガスを供給して冷却する。冷却部７００は、破砕部６００と離隔して配置されてもよく、内部に原料、即ち焼結鉱が収容される空間を有するように形成される。これにより、破砕部６００で破砕された焼結鉱が冷却部７００に供給されると、ノズルなどの冷却ガス噴射器を介して内部空間に冷却ガスを供給することができる。これにより、冷却ガスが通過しながら焼結鉱に接触して焼結鉱の熱エネルギーを吸収することができる。焼結鉱は、このような過程を通じて選別され、適正な大きさの焼結鉱は高炉（図示せず）に装入され、小さな粒度を有する焼結鉱は、返鉱として分類されて焼結原料として再使用することができる。

ここで、焼結台車１００内の原料が焼結されるとき、原料の上部層は、外部と接触して外部の空気により熱エネルギーを奪われるため、下部層に比べて温度が上昇し難く、温度を上昇させたとしても高温状態の維持時間が短くなる可能性がある。これにより、原料の上部層では焼結反応が十分に行われない可能性があるため、生成される原料の品質及び生産性が低下すおそれがある。よって、本発明の実施例による焼結装置は、排ガス循環ライン８００及び蒸気原料供給部９００を備えることで、焼結区間（Ｃ）を移動する焼結台車１００の上部に高温の排ガス及び蒸気原料から気化した蒸気（ｓｔｅａｍ）を供給することができる。

排ガス循環ライン８００は、冷却部７００と連通され、冷却部７００で原料を冷却させる際に生成する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入して焼結台車１００の上部に供給する役割を果たす。より詳しくは、冷却部７００内で原料、即ち焼結鉱に供給されて熱エネルギーを吸収した高温の排ガスのうちの少なくとも一部を吸入して焼結台車１００の上部に供給する。

排ガス循環ライン８００は、一端が冷却部７００に連通され、他端が焼結区間（Ｃ）に配置されるフード８２０に連通されるように延設される。排ガス循環ライン８００は、内部に排ガスを収容して排ガスが移動する経路を形成する。これにより、排ガス循環ライン８００の一端から吸入された排ガスは、排ガス循環ライン８００を経由して排ガス循環ライン８００の他端に設けられたフード８２０を介して焼結台車１００の上部に供給される。

排ガスは、高温の原料が有していた熱エネルギーを吸収しているために高い温度を有し、また原料から発生したダストを含んでいる。よって、原料を冷却させて原料の熱エネルギーを吸収した高温の排ガスを、フード８２０を介して焼結台車１００の上部に供給すると、排ガスは、焼結台車１００に装入された原料を通過しながら、装入された原料に熱エネルギーを供給する。これにより燃焼が更に容易になると同時に、高温の排ガスが供給されることにより、装入された原料の温度が低下するのを防止するか又は抑制することができる。

フード８２０は、焼結区間（Ｃ）の焼結台車１００の上方に配置される。また、フード８２０は、焼結区間（Ｃ）内で焼結経路（Ｓ）の点火区間（Ｂ）に隣接した焼結区間（Ｃ）に配置されてもよい。また、フード８２０は焼結経路（Ｓ）に沿って延設され、上部から下部に行くほど幅が広くなるように形成されてもよい。これにより、点火区間（Ｂ）に隣接した焼結区間（Ｃ）の開始地点から焼結台車１００の上部に排ガスを供給することができる。

排ガス循環ライン８００は、排ガスの移動経路に配置されるラインブロワー８１０を更に含むことができる。ラインブロワー８１０は、排ガス供給ライン８００の一端に吸入力を提供する役割を果たす。これにより、冷却部７００で冷却ガスを供給し、ラインブロワー８１０が排ガス循環ライン８００の一端に吸入力を提供すると、冷却部７００で原料に供給された冷却ガスが原料を通過しながら熱エネルギーを吸収して排ガスになった後、排ガス循環ライン８００の一端に吸入され、冷却部７００の外部に流出することを防止することができる。

蒸気原料供給部９００は、前記排ガス循環ライン８００に設けられ、排ガス循環ライン８００の内部に蒸気原料を供給する。ここで、蒸気原料は、排ガス循環ライン８００の内部で移動する排ガスから熱エネルギーを吸収して蒸気に気化されるための原料物質として、熱エネルギーを吸収して水蒸気に気化される水を含む流体物質であってもよい。

蒸気原料供給部９００は、蒸気原料を貯蔵するための貯蔵部９１０と、前記貯蔵部９１０に連結され蒸気原料の供給量を制御するための制御部９２０と、前記制御部９２０に連結され前記排ガス循環ライン８００の内部に蒸気原料を噴射するための噴射部９３０と、を含むことができる。

また、蒸気原料供給部９００は、排ガス循環ライン８００の内部を移動する排ガスの流量を測定するための排ガス流量測定部９４０及び排ガス循環ライン８００の内部における排ガスの温度を測定するための排ガス温度測定部９５０を更に含むことができ、更に加えて貯蔵部９１０に貯蔵される蒸気原料の温度を測定するための蒸気原料温度測定部（図示せず）を含むことができる。このような排ガス流量測定部９４０、排ガス温度測定部９５０、及び蒸気原料温度測定部は、各機能を行うための多様なセンサーによって構成することが可能である。

貯蔵部９１０には蒸気原料が貯蔵され、貯蔵部９１０に貯蔵された蒸気原料は、制御部９２０を通じて噴射部９３０に供給される。ここで、噴射部９３０に供給された蒸気原料は、排ガス循環ライン８００の内部に供給され、排ガス循環ライン８００の内部で移動する排ガスから熱エネルギーを吸収し、気化して蒸気になる。
制御部９２０は、貯蔵部９１０と連通され、貯蔵部９１０から噴射部９３０に供給される蒸気原料の供給量を制御する。

制御部９２０は、貯蔵部９１０から供給される蒸気原料の供給量を制御するための流量調節バルブなどを含んでいてもよく、貯蔵部９１０に貯蔵された蒸気原料は、制御部９２０により供給量が制御されて噴射部９３０に供給されるようになる。ここで、制御部９２０は、排ガス循環ライン８００の内部を移動する排ガスの流量、排ガス循環ライン８００の内部における排ガスの温度、及び貯蔵部９１０に貯蔵される蒸気原料の温度のうちの少なくとも１つに基づいて蒸気原料の供給量を制御することができる。制御部９２０が蒸気原料の供給量を制御する詳細な構成は、本発明の実施例による焼結方法と係わって後述する。

噴射部９３０は、制御部９２０に制御され、排ガス循環ライン８００の内部に蒸気原料を噴射する。噴射部９３０は制御部９２０と連結され、排ガス循環ライン８００の内部に組み込まれて設けられるか、又は排ガス循環ライン８００の外部に設けられて前記排ガス循環ライン８００の内部に連通されるノズルを有する構造でもよく、更に排ガス循環ライン８００の外壁に連結されるハウジング及び前記排ガス循環ライン８００の外壁に形成される複数の噴射孔９３５を含む構造を有していてもよい。

排ガス循環ライン８００の外壁に連結された噴射部９３０は、噴射孔９３５を通じて排ガス循環ライン８００の内部と連通され、噴射孔９３５を通じて排ガス循環ライン８００の内部に蒸気原料を微細噴射することで、排ガス循環ライン８００の内部を移動する排ガスから熱エネルギーを吸収し、気化して容易に蒸気になる。

排ガスは、高温の原料が有している熱エネルギーを吸収しているため高い温度を有する。よって、蒸気原料供給部９００から排ガス循環ライン８００の内部に供給される蒸気原料は、高温の排ガスから少なくとも一部の熱エネルギーを吸収して気化する。このようにして、蒸気原料が気化した蒸気は、排ガス循環ライン８００から吸入された排ガスと共にフード８２０を介して焼結台車１００内の原料に供給される。

前述したように、蒸気原料は、水を含む流体物質であってもよい。この場合、排ガス循環ライン８００は、焼結台車１００の上部に排ガスと共に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を供給することになる。
図３は、焼結過程で燃料が燃焼される過程を説明する図であり、図４は、焼結過程で排出されるガスの含量を示す図である。
焼結過程における燃料の燃焼効率は、原料から排出される一酸化炭素（ＣＯ）と二酸化炭素（ＣＯ_２）との合計の含量に対する二酸化炭素（ＣＯ_２）の比で判断する。ここで、原料の燃焼効率が高くなると、同一量の燃料を用いた場合に発生する熱量が多くなり、焼結鉱の実収率を向上させることができ、二酸化炭素（ＣＯ_２）の発生量を低減させることができるようになる。

原料に水蒸気が供給されない場合は、原料は、図３に示した化学反応式のように不完全燃消し、一酸化炭素（ＣＯ）を排出するようになる。しかし、原料に水蒸気が供給されると、水蒸気は、不完全燃焼時に排出される一酸化炭素（ＣＯ）と反応し（Ｈ_２Ｏ−ＣＯ反応）、水素（Ｈ_２）と二酸化炭素（ＣＯ_２）とを生成する。この反応により、原料は、図３に示した化学反応式のように完全燃消し、燃焼効率が向上するようになる。

これは、図４の実験結果からも分かる。即ち、図４（ａ）に示した二酸化炭素（ＣＯ_２）と酸素（Ｏ_２）の排出量と、図４（ｂ）に示した一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ_２）及びメタン（ＣＨ_４）の排出ガス含量とを検討すると、燃焼の後段部で水素（Ｈ_２）が急激に発生することを確認でき、これは、原料に供給された水蒸気が一酸化炭素（ＣＯ）と反応（Ｗａｔｅｒ−ｇａｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ、水性ガス反応）して水素（Ｈ_２）に分解され、このような反応を通じて原料の燃焼効率が向上し、分解された水素（Ｈ_２）は、高温で再酸化されて有効熱量が増加するようになる。

即ち、このような燃焼効率の向上を通じて、同一量の燃料でより多くの熱量を確保することができ、このとき生成した追加の熱量により原料の上部層で製造される焼結鉱の強度が向上し、回収率が増加するようになる。
以下に、本発明の実施例による焼結方法について説明する。ここで、本発明の実施例に係る焼結装置に関して説明した内容と重複する説明は省略する。

図５は、本発明の実施例による焼結方法を概略的に示す図である。
図５に示すように、本発明の実施例による焼結方法は、焼結経路に沿って移動する焼結台車１００内で原料を焼結する過程（Ｓ１００）と、焼結された原料を前記焼結台車１００から排出する過程（Ｓ２００）と、排出された原料に冷却ガスを供給して原料をを冷却する過程（Ｓ３００）と、原料を冷却させながら発生する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入する過程（Ｓ４００）と、吸入した排ガスに蒸気原料を供給する過程（Ｓ５００）と、蒸気原料を気化させて吸入された排ガスと共に焼結台車１００内に装入された原料に供給する過程（Ｓ６００）と、を含む。

原料を焼結する過程（Ｓ１００）は、焼結経路に沿って移動する焼結台車１００内で原料を焼結させる。先ず、複数の焼結台車１００を装入部２００の下方を順次に通過させ、装入部２００を介して複数の焼結台車１００のそれぞれに原料を装入して原料層を形成する。複数の焼結台車１００が点火炉３００の下方を順次に通過すると、点火炉３００によって原料層の上部に着火され、各焼結台車１００は焼結区間（Ｃ）を通過しながら原料を焼結させる。即ち、焼結台車１００が焼結区間（Ｃ）に沿って移動する過程において、焼結区間内のウインドボックス４００の吸入力により原料層の上部の火炎が下部に移動しながら原料を燃焼させて焼結鉱が製造される。

焼結された原料を焼結台車１００から排出する過程（Ｓ２００）で、焼結済みの原料、即ち焼結鉱を焼結台車１００から排出する。ここで、排出された原料は、破砕されて冷却部７００に移送されてもよい。また、排出された原料を冷却させる過程（Ｓ３００）では、排出された原料に冷却ガスを供給することで排出された原料を冷却する。

原料を冷却させながら、生成する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入する過程（Ｓ４００）は、冷却部７００内で焼結鉱に供給されて熱エネルギーを吸収した高温の排ガスのうちの少なくとも一部を排ガス循環ライン８００の一端から吸入する。ここで、排ガス循環ライン８００は、一端が冷却部７００に連通され、他端が焼結区間（Ｃ）に配置されたフード８２０に連通するように延設され、排ガス循環ライン８００の一端から吸入された排ガスは、排ガス循環ライン８００を経由して排ガス循環ライン８００の他端に設けられたフード８２０を介して焼結台車１００の上部に供給されることは、前述した通りである。

吸入された排ガスに蒸気原料を供給する過程（Ｓ５００）は、排ガス循環ライン８００に設けられた蒸気原料供給部９００により、排ガス循環ライン８００の内部に蒸気原料を供給する過程である。ここで、蒸気原料は、排ガス循環ライン８００の内部を移動する排ガスから熱エネルギーを吸収して蒸気になる原料物質であり、熱エネルギーを吸収して水蒸気になる水を含む流体物質であってもよい。

ここで、前記蒸気原料を供給する過程（Ｓ５００）は、蒸気原料を用意する過程と、用意された蒸気原料の供給量を制御する過程と、供給量が制御された蒸気原料を、吸入された排ガスに噴射する過程と、を含むことができる。

蒸気原料を用意する過程は、蒸気原料が貯蔵部９１０に貯蔵されて用意され、用意された蒸気原料の供給量を制御する過程は、制御部９２０を通じて貯蔵部９１０から噴射部９３０に供給される蒸気原料の供給量が制御される。また、供給量が制御された蒸気原料を、吸入された排ガスに噴射する過程は、制御部９２０と連結された噴射部９３０により排ガス循環ライン８００の内部に蒸気原料が噴射される。ここで、噴射部９３０に供給された蒸気原料は、排ガス循環ライン８００の内部に供給され、排ガス循環ライン８００の内部で移動する排ガスから熱エネルギーを吸収して蒸気に気化される。

ここで、蒸気原料の供給量を制御する過程は、排ガス循環ライン８００の内部に供給される蒸気原料の供給量を、排ガス循環ライン８００の一端から吸入された排ガスの流量に比例するように制御することができる。即ち、冷却部７００から吸入され、排ガス循環ライン８００を介して移動する排ガスの流量が増加した場合は、排ガス循環ライン８００の内部へより多くの量の排ガスが移動するようになり、排ガスが有する熱エネルギーの量も増加するため、排ガス循環ライン８００の内部に供給される蒸気原料の供給量を増加させることができる。

また、蒸気原料の供給量を制御する過程は、吸入した排ガスの温度が上昇した場合は、蒸気原料の供給量を増加させることができ、更に貯蔵部９１０内に用意された蒸気原料の温度が上昇した場合にも、蒸気原料の供給量を増加させることができる。これは、排ガスが高い温度を有する場合は、排ガスが有する熱エネルギーの量が増加し、貯蔵された蒸気原料が高い温度を有する場合は、これを気化させるために必要な熱エネルギーの量が減少するためである。

このように、蒸気原料の供給量を制御する過程は、前記排ガス循環ライン８００の内部を移動する排ガスの流量（Ｑ）、前記排ガス循環ライン８００の内部における排ガスの温度（Ｔ）、及び前記貯蔵部９１０に貯蔵される蒸気原料の温度（ｔ）のうちの少なくとも１つによって蒸気原料の供給量を制御することができる。

ここで、排ガスの流量（Ｑ）、排ガスの温度（Ｔ）、及び蒸気原料の温度（ｔ）を考慮した蒸気原料の供給量（ｑ）は、以下の数１の範囲に制御することができる。

（ここで、Ｑは吸入される排ガスの流量［ｇ／ｍｉｎ］、Ｔは吸入される排ガスの温度［℃］、ｔは用意された蒸気原料の温度［℃］を表す。）

上記の数１は、排ガスの流量（Ｑ）と蒸気原料の温度（ｔ）との相関関係、及び排ガスの温度（Ｔ）と蒸気原料の温度（ｔ）との相関関係から導き出され、蒸気原料の供給量（ｑ）は、上記の数１の左側に記載の最小値以上であり、右側に記載の最大値以下である範囲に制限される。ここで、蒸気原料の供給量（ｑ）が、上記の数１の左側に記載の最小値よりも小さくなると、排ガス循環ライン８００から焼結台車１００の上部に供給される水蒸気の量が不十分になり、蒸気原料の供給量（ｑ）が、上記の数１の右側に記載の最大値よりも大きくなると、排ガス循環ライン８００内で十分に気化しない蒸気原料が、排ガス循環ライン８００から焼結台車１００の上部に排出されるようになる。

その後、蒸気原料供給部９００から供給される蒸気原料を気化させ、吸入された排ガスと共に焼結台車１００内に供給する過程（Ｓ６００）が行われる。ここで、蒸気原料は、吸入された排ガスの熱エネルギーを吸収し気化して蒸気になり、前述したように、蒸気原料の供給量を上記の数１の範囲に制御することにより、排ガス循環ライン８００の内部を移動する排ガスの熱エネルギーを活用することで、蒸気原料を排ガス循環ライン８００内で効率的に気化させると同時に、焼結台車１００の上部に十分な量の水蒸気を供給することができるようになる。

このように、本発明の実施例による焼結装置、及びこれを用いた焼結方法によると、焼結台車１００の上部に高温の排ガスと共に蒸気を供給して原料を完全燃消させることにより、燃焼効率を向上させ、二酸化炭素（ＣＯ_２）の発生量を低減させることができる。

また、焼結台車１００の上部に供給される蒸気を生成する過程において、焼結鉱の冷却過程で排出される排ガスの熱エネルギーを活用することで、外部熱エネルギーの使用を最小化しながら、十分な蒸気を焼結台車１００の上部に供給することができるようになる。

更に、このような燃焼効率の向上を通じて、同一量の燃料でより多くの熱量を確保することができ、このとき確保した追加の熱量により、原料の上部層で製造される焼結鉱は強度が向上し、回収率が増加するようになり、生産性を向上させることができる。

上記において、本発明の好ましい実施例を特定の用語を使用して説明及び図示したが、それらの用語は、単に本発明を明確に説明するためのものであり、本発明の実施例及び記述された用語は、下記の特許請求の範囲の技術的思想及び範囲から逸脱することなく様々な変更及び変化が加えられることができることは自明である。このように変形された実施例は、本発明の思想及び範囲から個別的に理解されてはならず、本発明の請求の範囲の中に属すると言うべきである。

１００ 焼結台車
２００ 装入部
３００ 点火炉
４００ ウインドボックス
５００ 排出部
５１０ 吸入チャンバー
５２０ 集塵機
５３０ メインブロワー
５４０ 煙突
６００ 破砕部
７００ 冷却部
８００ 排ガス循環ライン
８１０ ラインブロワー
８２０ フード
９００ 蒸気原料供給部
９１０ 貯蔵部
９２０ 制御部
９３０ 噴射部
９３５ 噴射孔
９４０ 排ガス流量測定部
９５０ 排ガス温度測定部９５０
Ｓ 焼結経路
Ａ 装入区間
Ｂ 点火区間
Ｃ 焼結区間

Claims (15)

1. 焼結経路に沿って移動可能に設けられる焼結台車と、
   前記焼結経路の一端に配置され、冷却ガスを供給して前記焼結台車から排出される原料を冷却する冷却部と、
   前記冷却部で原料を冷却する際に発生する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入して前記焼結台車の上部に供給する排ガス循環ラインと、
   前記排ガス循環ラインに設けられ、前記排ガス循環ラインの内部に蒸気原料を供給する蒸気原料供給部と、
   を含むことを特徴とする焼結装置。
2. 前記蒸気原料供給部は、
   前記蒸気原料を貯蔵する貯蔵部と、
   前記貯蔵部に連結され、前記蒸気原料の供給量を制御する制御部と、
   前記制御部に連結され、前記排ガス循環ラインの内部に前記蒸気原料を噴射する噴射部と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
3. 前記噴射部は、前記排ガス循環ラインの内部と連通する複数の噴射孔を含むことを特徴とする請求項２に記載の焼結装置。
4. 前記蒸気原料供給部は、
   前記排ガス循環ラインの内部を移動する排ガスの流量を測定する排ガス流量測定部と、
   前記排ガス循環ラインの内部における排ガスの温度を測定する排ガス温度測定部と、
   を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の焼結装置。
5. 前記蒸気原料供給部は、
   前記貯蔵部に貯蔵される前記蒸気原料の温度を測定する蒸気原料温度測定部を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の焼結装置。
6. 前記制御部は、前記排ガス循環ラインの内部を移動する排ガスの流量、前記排ガス循環ラインの内部における排ガスの温度、及び前記貯蔵部に貯蔵される蒸気原料の温度のうちの少なくとも１つによって前記蒸気原料の供給量を制御することを特徴とする請求項２に記載の焼結装置。
7. 前記焼結経路は、
   前記原料が前記焼結台車内に装入される装入区間と、
   前記装入区間と連続され、前記原料が点火される点火区間と、
   前記点火区間と連続され、前記原料が焼結される焼結区間と、
   を含み、
   前記排ガス循環ラインは、前記点火区間に隣接した焼結区間に連通されることを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
8. 前記排ガス循環ラインに供給される蒸気原料は、水を含み、
   前記排ガス循環ラインが、前記焼結台車の上部に前記排ガスと共に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を供給することを特徴とする請求項１に記載の焼結装置。
9. 焼結経路に沿って移動する焼結台車内で原料を焼結する過程と、
   焼結された前記原料を前記焼結台車から排出する過程と、
   冷却ガスを供給して排出された前記原料を冷却する過程と、
   前記原料を冷却する際に発生する排ガスのうちの少なくとも一部を吸入する過程と
   吸入した前記排ガスに蒸気原料を供給する過程と、
   前記蒸気原料を気化させ、吸入された排ガスと共に前記焼結台車内に装入された原料に供給する過程と、
   を含むことを特徴とする焼結方法。
10. 前記蒸気原料を供給する過程は、
    前記蒸気原料を用意する過程と、
    用意された前記蒸気原料の供給量を制御する過程と、
    供給量が制御された蒸気原料を、吸入された前記排ガスに噴射する過程と
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の焼結方法。
11. 前記蒸気原料を気化させ、吸入した前記排ガスと共に焼結台車内に装入された原料に供給する過程において、前記蒸気原料は、吸入された前記排ガスの熱エネルギーを吸収して蒸気に気化することを特徴とする請求項９に記載の焼結方法。
12. 前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、前記蒸気原料の供給量を、吸入した前記排ガスの流量に比例するように制御することを特徴とする請求項９に記載の焼結方法。
13. 前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、前記吸入した排ガスの温度が増加した場合には前記蒸気原料の供給量を増加させることを特徴とする請求項９に記載の焼結方法。
14. 前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、用意した前記蒸気原料の温度が増加した場合には、前記蒸気原料の供給量を増加させることを特徴とする請求項１０に記載の焼結方法。
15. 前記蒸気原料の供給量を制御する過程は、前記蒸気原料の供給量を下記の数１の範囲内に制御することを特徴とする請求項９に記載の焼結方法。
    

    

    （ここで、Ｑは吸入した排ガスの流量［ｇ／ｍｉｎ］、Ｔは吸入した排ガスの温度［℃］、ｔは用意した蒸気原料の温度［℃］を表す。）

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