KR100392807B1 - 환원철 제조 장치 - Google Patents

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KR100392807B1
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가미카와스스무
히라타고우이치
오나카요시미츠
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

환원 수단으로부터 배출되는 배기 가스가 보유하는 현열의 효과적인 이용에 의해서 연료 비용의 경감과 설비의 소형화를 도모할 수 있음과 동시에, 배기 가스량의 감소에 의해서 배기 가스 처리계의 소형 및 간소화를 도모할 수 있는 환원철 제조 장치를 제공한다.
산화철 가루와 환원제의 혼합 분말을 입상화한 괴성물(塊成物)을 건조실(3)에서 건조시키고, 건조된 괴성물을 예열실(5)에서 예열한 후에, 환원로(還元爐)(11)의 고온 분위기속에서 환원시켜 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치에 있어서, 상기 예열실(5)은 상기 환원로(11)로부터 배기 가스를 대류시켜 상기 건조된 괴성물을 예열한다.

Description

환원철 제조 장치{MANUFACTURING APPARATUS FOR REDUCED IRON}
본 발명은 산화철 가루와 환원제의 혼합 분말을 입상화한 펠릿 또는 브리케트(briquette) 형상의 괴성물(塊成物)을 고온 분위기속에서 환원하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 환원철을 제조하는 경우, 우선 철광석(산화철)의 분말, 석탄(환원제)의 분말, 석회석(융제)의 분말 및 벤토나이트 등의 결합제를 혼합하고, 압축 입상화하여 그린 볼이라고 불리는 웨트 볼을 형성한다. 다음에, 이 웨트 볼을 어느 정도 건조하여 드라이 볼로 만든 후에 환원로(還元爐)내에서 고온으로 가열하고 환원제인 석탄으로 철광석중의 산화철을 환원함으로써, 펠릿 형상의 환원철을 생성할 수 있다.
종래의 환원철 제조 장치의 일례를 도 6을 참조로 설명한다.
이것에 의하면, 우선 철광석이나 석탄 등의 분말과 결합제가 도시하지 않은 믹서에 의해서 혼합되어, 이 혼합 분말이 펠레타이저(001)에서 그린 볼(생 펠릿)(GB)로 입상화된다. 다음에, 그린 볼(GB)은 건조기(002)에 투입되고, 후술하는 환원로(004)로부터의 배기 가스에 의해서 건조되어 드라이 볼(DB)이 된다. 그리고, 이 드라이 볼(DB)은 펠릿 공급 장치(003)에 의해서 환원로(004)로 공급된다.
한편, 상기 환원로(004) 내부는 버너(005)에 의해서 가열되어 고온 분위기로 유지되고, 내부의 배기 가스가 배기 덕트(006)로부터 배출되고 있다. 그 때문에, 드라이 볼(DB)은 환원로(004)내를 이동할 때에 화로벽에서의 복사열에 의해서 예열 및 가열되어, 환원제인 석탄에 의해서 철광석중의 산화철을 환원함으로써 펠릿형상의 환원철이 생성된다. 그리고, 이 환원이 완료된 펠릿은 펠릿 배출 장치(008)에서 배출되어 가반(可搬) 용기(009)에 수용된다.
또한, 배기 덕트(006)로부터 배출된 배기 가스는 보통 약간의 미연소(未燃燒) 가스를 함유하고 있기 때문에, 애프터(after) 버너실(007)에서 거의 완전히 연소된다. 그 다음, 물(water) 스프레이식 1차 냉각기(010)에서 냉각된 후에 열교환기(011)로 이송되고, 여기서 열교환이 실행되어 승온된 연소용 공기가 환원로(004)로 이송되어 연료와 함께 화로내로 공급된다. 한편, 배기 가스는 2차 냉각기(012)에서 다시 냉각되어 그 일부가 전술한 바와 같이 그린 볼(GB)의 건조용 공기로서 건조기(002)로 이송되고, 그 후에 집진기(013)에서 청정화되어 굴뚝(014)에 의해서 대기로 방출되도록 되어 있다.
상술한 바와 같이, 종래의 환원철 제조 장치에서는 열교환기(011)에서 환원로(004)로부터 배출된 배기 가스와 연소용 공기 사이에서 열교환이 실행되어, 가열된 연소용 공기를 환원로(004)에 공급하여 화로벽에서의 복사열에 의해서 드라이 볼(DB)을 예열 및 가열하고 있다.
그런데, 배기 가스의 온도는 약 1300℃의 고온으로 큰 열에너지를 보유하고 있지만, 금속제의 관류식 열교환기(recuperative heat exchanger)(011)의 구조상 내열 온도가 약 900℃ 이하로, 배기 가스를 물 스프레이식 1차 냉각기(010)로 냉각하고 나서 열교환기(011)로 이송하고 있다. 또한, 그린 볼(GB)의 건조기(002)에서는 그린 볼(GB)의 건조만을 실행하는 구조로 되어 있기 때문에, 건조용 가스도 펠릿의 파열 방지를 위해 약 300℃ 이하(바람직하게는, 270℃ 정도)로 할 필요가 있고, 관류식 열교환기(011)로부터 나간 배기 가스 온도를 조절하기 위해서, 물 스프레이식 2차 냉각기(012)를 설치하고 배기 가스중에 물을 첨가하여 물의 증발열에 의해서 건조기(002)로 이송되는 가스 온도를 내리고 있다.
이와 같이 물 스프레이식 1차 냉각기(010)와 더불어 2차 냉각기(012)도 필요로 하기 때문에, 배기 가스의 처리계가 복잡해짐과 동시에, 배기 가스량이 적어도 물 스프레이의 투입량 만큼은 증대하기 때문에 배기 가스의 처리계가 대형화된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 환원로(004)내에서 열효율이 낮은 복사열에 의해서 드라이 볼(DB)을 예열하는 것에 더하여 물 스프레이에 의해서 배기 가스의 증발잠열이 빼앗기는 것(열이 불필요하게 사용됨) 등으로, 배기 가스가 보유하는 현열(顯熱)의 회수(回收)(효과적인 이용)가 불충분하기 때문에, 환원로(004)에 사용하는 연료의 증량화를 초래하여 연료 비용이 상승함과 동시에 설비(환원로)의 대형화를 초래한다고 하는 문제도 있었다.
본 발명은 이러한 실정에 비추어 제안된 것으로, 환원 수단으로부터 배출되는 배기 가스가 보유하는 현열의 효과적인 이용에 의해서 연료 비용의 경감과 설비의 소형화를 도모할 수 있음과 동시에, 배기 가스량의 감소에 의해서 배기 가스 처리계의 소형 및 간소화를 도모할 수 있는 환원철 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 청구항 1에 관한 발명의 환원철 제조 장치는산화철 가루와 환원제의 혼합 분말을 입상화한 괴성물을 건조 수단으로 건조시키고, 건조된 괴성물을 예열 수단으로 예열한 후에 환원 수단의 고온 분위기속에서 환원하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치에 있어서, 상기 예열 수단은 상기 환원 수단으로부터 배기 가스를 대류시켜 상기 건조된 괴성물을 예열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 2에 관한 발명의 환원철 제조 장치는 상기 건조 수단과 예열 수단이 건조·예열기로서 일체로 형성되어, 상기 괴성물의 연속된 흐름중에서 각각 건조 및 예열을 실행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 3에 관한 발명의 환원철 제조 장치는 상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스를 상기 환원 수단으로부터의 배기 가스와 합류시키는 배기 가스 순환 루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 4에 관한 발명의 환원철 제조 장치는 상기 합류된 배기 가스중의 미연소 가스를 연소시키는 연소 수단을 설치함과 동시에, 해당 연소 수단으로부터의 배기 가스의 일부를 공기로 냉각하여 상기 건조 수단으로 공급하여 상기 괴성물을 건조시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 5에 관한 발명의 환원철 제조 장치는 상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스의 일부를 공기로 냉각하여 상기 건조 수단으로 공급하여 상기 괴성물을 건조시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 6에 관한 발명의 환원철 제조 장치는 상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스의 일부에 포함되는 미연소 가스를, 상기 환원 수단에 공급되는연소용 공기의 일부를 이용하여 연소시킨 후에 상기 건조 수단으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 7에 관한 발명의 환원철 제조 장치는 상기 환원 수단으로 공급되는 연소용 공기를 승온하는 축열(蓄熱)식 열교환기를 설치하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환원철 제조 장치의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환원철 제조 장치의 개략 구성도,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 환원철 제조 장치의 개략 구성도,
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 환원철 제조 장치의 개략 구성도,
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 환원철 제조 장치의 개략 구성도,
도 6은 종래예의 환원철 제조 장치의 개략 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 건조·예열기 3 : 건조실
5 : 예열실 6 : 대기용 송풍기
7 : 가스 합류부 19 : 애프터 버너실
20 : 가스 냉각기 21 : 관류식 열교환기
이하, 본 발명의 구성을 실시예에 의한 도면을 이용하여 상세히 설명한다.
[제 1 실시예]
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타내는 환원철 제조 장치의 개략 구성도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이 펠릿의 원재료가 되는 철광석의 분말(철 원료)과 석탄 등의 탄소질(炭素質) 분말(환원제)과 석회석 등의 융제의 분말 및 필요에 따라 벤토나이트 등의 결합제의 분말을 소정의 물을 첨가하여 믹서(도시하지 않음)로 혼합·믹스하여 혼합 분말로 만든다.
상기 혼합 분말은 펠레타이저(1)에서 직경 10 내지 20㎜의 그린 볼(GB)(괴성물로서의 생 펠릿)로 입상화되어, 건조·예열기(2)의 전반부를 구성하는 건조실(건조 수단)(3)에 투입된다. 여기서 상기 건조실(3)이란 격벽(4)으로 나누어지고 상기 건조·예열기(2)의 후반부를 구성하는 예열실(예열 수단)(5)로부터의 배기 가스와 대기용 송풍기(6)에 의해서 도입되는 상온의 공기를 가스 합류부(7)에서 혼합하여 소정 온도[그린 볼(GB)이 파열하지 않는 약 250℃]로 조정한 혼합 가스에 의해서 건조되어 드라이 볼(DB)이 된다. 또한, 건조실(3)로부터 배출된 가스는 배관(8)에 의해서 인도되고 집진기(9) 등의 가스 청정 장치에서 처리한 후에 굴뚝(10)에서 대기중으로 방출된다.
상기 드라이 볼(DB)은 컨베이어 등에 의해서 계속해서 연속적으로 상기 예열실(5)로 이송되고, 여기서 후술하는 회전 바닥식 환원로(환원 수단)(11)로부터의 배기 가스를 유통시킴(대류 전열시킴)으로써, 약 450℃로 승온 및 예열된다. 약 450℃로 예열된 드라이 볼(DB)은 이어서 펠릿 공급 장치(12)에 의해서 환원로(11)로 공급된다.
상기 환원로(11)에는 버너(군)(13)이 장착되어, 내부가 가열되어 고온 분위기로 유지되고, 배기 가스가 배기 덕트(14)로부터 배출 가능하도록 되어 있다[가스 흐름방향 화살표(15) 참조]. 그 때문에, 드라이 볼(DB)이 환원로(11)내를 이동할[환원로 바닥 회전방향 화살표(16) 참조] 때에 고온으로 가열되고, 펠릿 내부의 탄소질 가루에 의해서 산화철 가루를 환원함으로써 펠릿형상의 환원철을 생성할 수 있다. 그리고, 환원이 완료된 펠릿(환원철 펠릿)은 스크루 컨베이어식 펠릿 배출 장치(17)에 의해서 환원로(11)내에서 반출되어 가반 용기(18)에 수용되어 다음 공정으로 반송된다.
한편, 배기 덕트(14)로부터 배출된 고온(1200 내지 1300℃)의 배기 가스는 애프터 버너실(19)로 이송되어 배기 가스중의 CO 가스 등의 미연소 가스를 완전히 연소시킨 후에 물 스프레이식 가스 냉각기(20)로 이송되고, 여기서 약 900℃로 냉각된다. 그 다음, 관류식 열교환기(21)로 이송되고, 여기서 전술한 환원로 가열용 버너(13)의 연소용 공기와 열교환된 후에 배관(22)을 거쳐서 전술한 건조·예열기(2)의 예열실(5)로 인도된다.
이 때의 예열실(5) 입구에서의 가스 온도는 약 570℃이며, 건조가 완료된 드라이 볼(DB)은 약 450℃로 예열되어 예열실(5)로부터 배출되고, 전술한 환원로(11)에 투입되도록 되어 있다. 한편, 드라이 볼(DB)의 예열을 끝낸 배기 가스는 약 360℃로 되어 예열실(5)로부터 배출되고, 배관(23)을 거쳐서 전술한 가스 합류부(7)로 이송되도록 되어 있다. 또한, 상기 관류식 열교환기(21)에서 약 450℃로 예열된 연소용 공기는 배관(24)에 의해서 상기 버너(13)로 인도되어 환원로(11)의 가열을 위한 연소용 공기로서 사용되도록 되어 있다.
이렇게 하여, 본 실시예에 의하면 그린 볼(GB)을 건조하는 건조실(3)의 후반부를 연장하는 형태로 대류형의 예열실(5)이 마련되고, 이 예열실(5)에 관류식 열교환기(21)로부터의 배기 가스를 직접 보내고, 건조 후의 펠릿[드라이 볼(DB)]을 계속해서 약 450℃로 효율적으로 예열하도록 했기 때문에, 환원로(11)에 투입할 때의 펠릿의 지참 에너지(현열)가 증대되어, 버너(군)(13)에 사용되었던 연료가 천연 가스 환산으로 환원철 1톤에 대해 약 30Nm3(220Nm3-190Nm3) 저감할 수 있게 되었다.
또한, 환원로(11) 밖의 예열실(5)로 펠릿을 대류 전열에 의해 효율적으로 예열함으로써, 건조 수단과 예열 수단을 건조·예열기(2)로서 일체적으로 형성하여, 펠릿의 연속된 흐름중에서 각각 건조 및 예열을 실행하도록 했기 때문에,환원로(11)의 소형화를 도모할 수 있음과 동시에 건조·예열기(2)의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 예열실(5)로부터 배출된 배출 가스를 대기용 송풍기(6)로 도입된 공기와 혼합·냉각하여 건조실(3)로 공급하도록 했으므로, 종래 이용하고 있었던 물 스프레이식 2차 냉각기(012)(도 6 참조)가 불필요해지므로, 배기 가스의 증발 잠열이 빼앗기는 것이 방지되어 전술한 열효율의 향상이 한층 더 조장됨과 동시에 배기 가스량의 감소에 의해서 배기 가스 처리계의 소형 및 간소화를 도모할 수 있다.
[제 2 실시예]
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 나타내는 환원철 제조 장치의 개략 구성도이다.
본 실시예는 상기 제 1 실시예에 있어서 건조·예열기(2)의 예열실(5)과 애프터 버너실(19) 상류의 배기 덕트(14)를 배관(25)으로 접속하여, 예열실(5)로부터 배출된 배출 가스를 환원로(11)로부터의 배출 가스와 가스 합류부(26)에서 합류시키도록 하여, 전술한 배관(22) 및 상기 배관(25) 등으로 배기 가스 순환 루프를 형성한 것이다.
또한, 애프터 버너실(19) 하류의 배기 덕트(14)로부터 배관(28)을 분기하여, 애프터 버너실(19)로 CO 가스 등의 미연소 가스를 완전히 연소시킨 배출 가스의 일 부가 가스 분기부(27)에서 분기되어 건조·예열기(2)의 건조실(3)로 인도되도록 되어 있다. 또한, 이 상태에서는 배기 가스의 온도가 약 950℃로 높으므로, 제 1 실시예와 같이 가스 합류부(7)에 대기용 송풍기(6)에 의해서 도입되는 상온의 공기와혼합됨으로써, 그린 볼(GB)이 파열되지 않는 온도인 약 250℃로 조정되도록 되어 있다.
그 밖의 구성은 제 1 실시예와 동일하므로, 제 1 실시예와 동일 부재에서는 동일 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 애프터 버너실(19)로부터 배출되는 배기 가스의 일부(40 내지 70%)를 분기하여, 직접 그린 볼(GB)의 건조로 돌림으로써 그린 볼(GB)의 건조가 효율적으로 실행됨과 동시에, 입구측의 가스 온도에 제약을 받는 관류식 열교환기(21)를 통과하는 가스량이 종래의 가스량의 대략 절반 이하로 될 수 있으므로, 관류식 열교환기(21)의 바로 앞에 설치되어 있는 물 스프레이식 가스 냉각기(20)에서의 물 스프레이량을 삭감할 수 있어, 굴뚝(10)에서 배출되는 최종적인 배기 가스량은 종래의 것에 비하여 환원철 1톤에 대해 약 500Nm3(1800Nm3-1300Nm3)이나 저감할 수 있는 이점이 있다.
[제 3 실시예]
도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 나타내는 환원철 제조 장치의 개략 구성도이다.
본 실시예에서는 상기 제 2 실시예에 있어서의 관류식 열교환기(21)로 예열하는 환원로용 연소용 공기의 온도를 축열식 열교환기(리제너레이터식 열교환기: regenerated heat exchanger)를 이용하여 약 1000℃까지 높이도록 한 것이다. 즉,도 3에 있어서, 참조부호(31) 및 참조부호(32)는 축열식 열교환기이며, 버너실(33)로부터 이송되는 고온 연소 가스에 의해서 상기 열교환기(31, 32)는 교대로 가열된다. 참조부호(30)와 참조부호(36)는 연소용 예열 공기의 유통 전환 밸브를 나타낸 것이고, 참조부호(34)와 참조부호(35)는 상기 열교환기(31, 32)용 고온 연소 가스의 유통 전환 밸브를 각각 나타낸 것이다.
도 3에서는 실선이 현재의 사용 상태를 나타낸 것이고, 파선이 유통 전환 후의 상태를 나타낸 것이다. 즉, 연소용 공기는 관류식 열교환기(21)에서 약 450℃로 예열된 후에 배관(24)을 지나서 유통 전환 밸브(30)를 거쳐서 열교환기(31)로 들어가고, 여기서 약 1000℃로 예열된 후에 유통 전환 밸브(36)를 거쳐서 배관(37)에 의해서 환원로(11)의 가열용 연소 공기로서 사용된다.
한편, 버너실(33)에서 천연 가스 등을 공기로 연소시킴으로써 생성된 약 1500℃의 고온의 연소 가스는 유통 전환 밸브(34)를 거쳐서, 또 다른 한 쪽의 열교환기(32)로 인도되고, 이 열교환기(32)를 가열(축열)한 후에 약 150℃의 저온의 배기 가스로 열교환기(32)에서 배출되어, 유통 전환 밸브(35) 및 배관(38)을 거쳐서 굴뚝(10)으로 이송되어 대기로 방출된다.
그 밖의 구성은 제 2 실시예와 동일하므로, 제 2 실시예와 동일 부재에서는 동일 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 있어서도 제 2 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 환원로용 연소용 공기의 예열 온도가 제 2 실시예의 약 450℃ 내지 약 1000℃로도 높일 수 있으므로, 전체로서의 배기 가스량이 환원철 1톤에대해 약 600Nm3(1800Nm3-1200Nm3)이나 저감할 수 있음과 동시에, 환원로 가열용 연료도 천연 가스 사용의 예에서는 약 40Nm3(220Nm3-180Nm3)이나 저감할 수 있다고 하는 이점이 있다.
[제 4 실시예]
도 4는 본 발명의 제 4 실시예를 나타내는 환원철 제조 장치의 개략 구성도이다.
본 실시예는 상기 제 1 실시예에 있어서의 관류식 열교환기(21)와 건조·예열기(2)의 예열실(5)을 연결하는 배관(22) 도중에 애프터 버너실(19)로부터의 배관(40)을 접속함과 동시에, 상기 예열실(5)(의 윈드 박스)과 가스 합류부(7)를 연결하는 배관(23) 도중에서 분기된 배관(42)을 상기 관류식 열교환기(21)에 직접 접속하여, 상기 배관(22, 42) 등으로 배기 가스 순환 루프를 형성한 것이다.
그 밖의 구성은 제 1 실시예와 동일하므로, 제 1 실시예와 동일 부재에서는 동일 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
따라서, 배기 덕트(14)로부터 배출된 배기 가스는 애프터 버너실(19)로 이송되고 배기 가스중의 CO 가스 등의 미연소 가스를 완전히 연소시킨 후에 배관(40) 및 가스 합류부(41)를 거쳐 예열실(5)로 이송되지만, 이 애프터 버너실(19)을 빠져나간 배기 가스 온도는 약 1200℃이상으로 대단히 높기 때문에, 관류식 열교환기(21)로부터 배관(22)에 의해서 이송되는 순환 배기 가스에 의해서 가스 합류부(41)에서 혼합희석되어, 약 750 내지 800℃의 온도로 조정된 상태로 상기 예열실(5)로 이송된다. 이 가스에 의해서, 펠릿은 약 750℃로 예열되어 예열실(5)로부터 배출된다.
펠릿의 예열을 끝낸 배기 가스는 약 640℃로 되어 예열실(5)로부터 배출되어 배관(42)을 거쳐서 두 번째 관류식 열교환기(21)로 이송되고, 여기서 환원로 가열용 버너(13)의 연소용 공기와 열교환된 후에 배관(22)을 거쳐서 다시 펠릿 예열용으로서 순환 사용된다. 이 때의 관류식 열교환기(21) 출구에서의 순환 배기 가스의 온도는 약 430℃가 된다.
한편, 상기 예열실(5)로부터 배출된 배기 가스의 일부는 가스 분기부(43)에서 분기되어 배관(23)을 거쳐서 건조실(3)로 인도된다. 또한, 이 상태에서는 전술한 바와 같이 건조실 입구에서의 가스 온도가 약 640℃로 높기 때문에, 제 1 실시예와 같이 가스 합류부(7)에서 대기용 송풍기(6)에 의해서 도입되는 상온의 공기와 혼합됨으로써, 그린 볼(GB)이 파열되지 않는 온도인 약 250℃로 조정된다.
본 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 같이 건조 후의 펠릿은 계속해서 약 750℃로 효율적으로 예열되기 때문에, 환원로(11)에 투입될 때의 펠릿의 지참 에너지(현열)가 증대함에 따라, 환원로 가열용 버너(13)에 사용되었던 연료가 천연 가스 환산으로 제품 환원철 1톤에 대해 약 50Nm3(220Nm3-170Nm3)이나 저감할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 펠릿 예열 후의 배기 가스는 약 640℃로 저온으로 되어 배출되므로, 이 가스는 그대로 관류식 열교환기(21)로 직접 이송될 수 있는 것 및 관류식 열교환기(21)를 나간 후의 배출 가스는 예열실(5)로 이송되기 때문에 고온이라도 무방하므로 종래예와 같이 관류식 열교환기(21)의 직후에 물 스프레이식 냉각기를 설치할 필요가 없으므로, 물 스프레이에 따라 증대하는 배기 가스량 증대의 문제가 없고, 따라서 종래예에 비하여 최종적인 배기 가스량은 환원철 1톤에 대해 약 800Nm3(1800Nm3-1000Nm3)이나 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예는 주로 제철소 등에서 발생되는 제철 더스트를 원료로 생 펠릿을 만들어, 건조·예열·환원할 때에 적용할 수 있다. 즉, 제철 더스트중에는 이미 환원제로서 휘발분(揮發分)이 지극히 적은 상태의 탄소질 가루가 함유되어 있기 때문에, 펠릿의 고온 예열시에도 예열실(5)로부터의 배기 가스중에서는 거의 휘발분이 포함되어 있지 않게 된다.
[제 5 실시예]
도 5는 본 발명의 제 5 실시예를 나타내는 환원철 제조 장치의 개략 구성도이다.
본 실시예는 생 펠릿 중의 환원제로서 미건류(未乾留) 석탄을 사용하는 경우의 상기 제 4 실시예의 변형예이다. 또한 도 5에 있어서, 상기 제 4 실시예를 설명하는 도 4와 동일 부재에서는 동일 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략한다.
도 5에 도시하는 바와 같이 예열실(5)에서의 펠릿 고온 예열(약 750℃)에 따라, 예열실(5)(의 윈드 박스)로부터 나오는 배기 가스중에는 당연히 휘발분(가연 가스)이 함유되어 있으므로, 예열실(5)로부터의 배출 가스의 일부가 가스 분기부(43) 및 배관(23)을 거쳐서 애프터 버너실(44)로 인도되고, 여기서 배기 가스중에 함유되어 있는 미연분(未燃分)(가연 가스)을 연소시킨다. 이를 위한 연소용 공기는 관류식 열교환기(21)에서 약 450℃로 예열된 환원로 가열용 버너(13)를 위한 연소용 공기를 가스 분기부(45)에서 분기시키고, 배관(46)을 거쳐서 상기 애프터 버너실(44)에 도입하게 된다. 그리고, 완전히 미연분을 연소시킨 배기 가스는 가스 합류부(7)에서 대기용 송풍기(6)에 의해서 도입되는 상온의 공기에 의해 혼합 희석되어, 약 250℃의 가스 온도로 조정된 후에 건조실(3)로 도입되어 생 펠릿을 건조한 후, 배관(8)에 의해서 인도되어 집진기(9) 등의 가스 청정 장치에서 처리한 후에 굴뚝(10)에서 대기중으로 방출된다.
본 실시예에 있어서도, 제 4 실시예와 같이 건조 후의 펠릿은 계속해서 약 750℃로 효율적으로 예열되므로, 환원로(11)에 투입할 때의 펠릿의 지참 에너지(현열)가 증대함에 따라, 환원로 가열용 버너(13)에 사용되고 있던 연료가 천연 가스 환산으로 제품 환원철 1톤에 대해 약 50Nm3(220Nm3-170Nm3)이나 저감할 수 있다. 또한, 제 4 실시예와 같이 환원로(13)로부터의 배출 가스의 냉각에 물 스프레이를 일체 도입하지 않고 있으므로, 굴뚝(10)으로부터 배출되는 최종적인 배기 가스량도 제품 환원철 1톤에 대해 종래예와 비교하여 약 650Nm3(1800Nm3-1150Nm3)이나 저감할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각각의 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 예컨대, 상기 각각의 실시예에서는 환원용 원료의 괴성물을 입상화물(펠릿)에 한정하여 설명했으나, 환원용 원료의 괴성물로서 브리케트에도 동일하게 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 실시예나 제 4 및 제 5 실시예에 있어서도, 환원로용 연소용 공기의 온도를 축열식(리제너레이터식) 열교환기를 이용하여 높이는 것도 바람직하다.
이상, 상세히 설명한 바와 같이 청구항 1의 발명의 환원철 제조 장치에 의하면, 산화철 가루와 환원제의 혼합 분말이 입상화된 괴성물을 건조 수단으로 건조시켜, 건조된 괴성물을 예열 수단으로 예열한 후에 환원 수단의 고온 분위기속에서 환원하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치에 있어서, 상기 예열 수단은 상기 환원 수단으로부터 배기 가스를 대류시켜 상기 건조된 괴성물을 예열하는 것을 특징으로 하므로, 환원 수단으로부터 배출되는 배기 가스가 보유하는 현열의 효과적인 이용에 의해서 연료 비용의 경감과 설비의 소형화를 도모할 수 있음과 동시에, 배기 가스량의 감소에 의해서 배기 가스 처리계의 소형 및 간소화를 도모할 수 있다.
또한, 청구항 2의 발명의 환원철 제조 장치에 의하면, 상기 건조 수단과 예열 수단이 건조·예열기로 일체적으로 형성되어, 상기 괴성물의 연속된 흐름중에서 각각 건조 및 예열을 실행하는 것을 특징으로 하므로, 환원 수단의 소형화를 도모할 수 있음과 동시에 건조·예열기의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 청구항 3의 발명의 환원철 제조 장치에 의하면, 상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스를 상기 환원 수단으로부터의 배기 가스와 합류시키는 배기가스 순환 루프를 형성한 것을 특징으로 하므로, 배기 가스가 보유하는 현열의 효과적인 이용을 한층더 도모할 수 있다.
또한, 청구항 4의 발명의 환원철 제조 장치에 의하면, 상기 합류된 배기 가스중의 미연소 가스를 연소시키는 연소 수단을 설치함과 동시에, 해당 연소 수단으로부터의 배기 가스의 일부를 공기로 냉각하여 상기 건조 수단으로 공급하여, 상기 괴성물을 건조하는 것을 특징으로 하므로, 배기 가스 순환 루프를 흐르는 배기 가스 중의 미연소 가스를 완전히 연소시킴과 동시에, 건조 수단으로 이송되는 배기 가스 온도를 효과적으로 내릴 수 있다.
또한, 청구항 5의 발명의 환원철 제조 장치에 의하면, 상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스의 일부를 공기로 냉각하여 상기 건조 수단에 공급하여, 상기 괴성물을 건조하는 것을 특징으로 하므로, 건조 수단으로 이송되는 배기 가스 온도를 효과적으로 내릴 수 있다.
또한, 청구항 6의 발명의 환원철 제조 장치에 의하면, 상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스의 일부에 포함되는 미연소 가스를, 상기 환원 수단에 공급되는 연소용 공기의 일부를 이용하여 연소시킨 후에 상기 건조 수단에 공급되는 것을 특징으로 하므로, 미연소 가스를 효과적으로 연소시킬 수 있고, 생 펠릿 중의 환원제로서 미건류의 석탄 등을 사용하는 경우에 유효하게 된다.
또한, 청구항 7의 발명의 환원철 제조 장치에 의하면, 상기 환원 수단에 공급되는 연소용 공기를 승온하는 축열식 열교환기를 설치한 것을 특징으로 하므로, 전체로서의 배기 가스량의 저감과 환원 수단 가열용 연료의 저감을 더욱 도모할 수있다.

Claims (7)

  1. 산화철 가루와 환원제의 혼합 분말을 입상화한 괴성물(塊成物)을 건조 수단으로 건조시키고, 상기 건조된 괴성물을 예열 수단으로 예열한 후에 환원 수단의 고온 분위기속에서 환원하여 환원철을 제조하는 환원철 제조 장치에 있어서,
    상기 예열 수단은 상기 환원 수단으로부터 배기 가스를 대류시켜 상기 건조된 괴성물을 예열하는 것을 특징으로 하는
    환원철 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조 수단과 상기 예열 수단이 건조·예열기로서 일체적으로 형성되어, 상기 괴성물의 연속된 흐름중에서 각각 건조 및 예열을 실행하는 것을 특징으로 하는
    환원철 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스를 상기 환원 수단으로부터의 배기 가스와 합류시키는 배기 가스 순환 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는
    환원철 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 합류한 배기 가스중 미연소 가스를 연소시키는 연소 수단을 설치함과 동시에, 상기 연소 수단으로부터의 배기 가스의 일부를 공기로 냉각시키고 상기 건조 수단에 공급하여 상기 괴성물을 건조하는 것을 특징으로 하는
    환원철 제조 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스의 일부를 공기로 냉각시키고 상기 건조 수단에 공급하여 상기 괴성물을 건조하는 것을 특징으로 하는
    환원철 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 예열 수단으로부터 배출되는 배기 가스의 일부에 포함되는 미연소 가스를, 상기 환원 수단에 공급되는 연소용 공기의 일부를 이용하여 연소시킨 후에 상기 건조 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는
    환원철 제조 장치.
  7. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환원 수단에 공급되는 연소용 공기를 승온시키는 축열식(蓄熱式) 열교환기를 설치한 것을 특징으로 하는
    환원철 제조 장치.
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