KR100406395B1

KR100406395B1 - 소결광생산공정중분진배출감소장치및방법

Info

Publication number: KR100406395B1
Application number: KR10-1998-0057100A
Authority: KR
Inventors: 유대연; 이기형
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2004-03-19
Also published as: KR20000041264A

Abstract

본 발명은 소결광의 제조과정에서 필연적으로 발생되는 미소성 원료중 극 세립입자의 대기중으로 비산 방지를 위한 장치이다.

통상적으로 소결광을 제조시 소결기에 장입된 배합원료가 소성되는 과정에서 소결 연료인 분코크스의 입도 및 함유수분의 변화, 배합원료자체의 함유수분변화, 소결기에 장입시 편기장입에 의한 흡입공기흐름의 편류발생 등 여러 가지 원인으로 인해 소결 배가스의 온도가 급상승(150℃이상)으로 한다. 따라서, 소결배 가스청정 장치인 전기집진기(Electrostatic Pricipitator)의 집진효율이 저하되어 대기환경 오염의 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기의 원인에 대한 대책으로 소결기의 속도가 3.0-3.5m/min 일 때 대차가 진행하는 방향으로 소결이 90-95%완료된 지점의 소결기 대차상부에서 수분을 10-12kg/min로 분사하여 배가가스의 온도를 150℃미만으로 저하시켜 집진기 내부에서의 유속감소, 부피감소, 비저항치 감소등을 유도하고 집진효율을 극대화시켜 대기중에 분진배출을 최소화시키는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

소결광 생산공정중 분진배출 감소장치및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DECREASING THE EXHAUST OF DUST IN SINTERING PROCESS}

본 발명은 제철산업에서 용선제조용 주원료인 소결광의 제조공정에서 발생되는 분진의 대기배출을 억제하기 위한 전기 집진기의 집진효율을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 소결 배가스의 온도를 효과적으로 급속히 저하시켜 전기 집진기로 제공함으로서 집진효율을 최대화하여 분진배출량을 최대한 감소시키는 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 소결광을 제조하는 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 소결기(100) 급광부(110)에서 소결기 대차(112)상부에 상부광 및 원료를 장입시켜 점화로에서 착화한 후, 소결기(100)가 진행하는 동안 불로워(Main Blower)(130)의 하방흡입에 의해 소결기(100)가 배광부(140)에 도달하면 소결광이 제조되는데 이 과정에는 분진이 필연적으로 발생된다.

그리고, 이러한 분진은 소결기(100)의 하부측에 위치된 윈드박스(150)에서 흡입되어 하부측으로 흐르고, 다수개의 윈드박스(150)들은 하나의 긴 덕트인 세틀링 챔버(160)를 통하여 통합되어 전기 집진기(170)로 연결되는 것이다. 따라서, 상기 분진들은 전기집진기(170)의 제진작동에 의해서 배가스로부터 제거되고, 분진이 제거된 깨끗한 배가스는 블로워(130)를 통하여 대기로 방출되는 것이다.

상기와 같은 소성과정에서 소결연료인 분코크스(Coke) 및 무연탄의 입도, 함유수분의 변화, 배합원료 자체의 수분변화, 소결기(100)에 배합원료 장입시 편기장입에 의한 흡입공기 흐름의 편류발생등 여러 가지 원인으로 인하여 소결배가스 온도는 급상승하며, 이러한 고온의 배가스는 전기집진기(170)(Electrostatic Pricipitator)에서 비 저항값의 상승, 공기유속의 증가로 인하여 집진효율이 극히 저하된다.

아래의 표 1은 소결조업중 배기가스 온도와 분진 배출량이 서로 비례함을 알 수 있다.

배기가스 온도와 배가스중 분진배출농도와의 관계

배기가스온도(℃)	120이하	121-130	131-140	141-150	151-160	161이상
분진배출량(mg/S㎥)	10이하	11-20	21-35	36-49	50-70	71-200

상기 표 1에서 알수 있는 바와 같이, 배기가스 온도가 상승하면 분진배출량도 증가되는데, 특히 배기가스 온도가 150℃이상 상승되면 분진배출량도 급상승하게 되며, 이는 집진기(170) 내부에서의 분진의 비저항치값을 10¹³Ω/cm 이상으로 증가시키고, 이는 전기 아크 방전전압이 낮아져 효과적으로 분진을 대전시킬수 없다. 따라서 분진배출농도를 낮출려면 상기 방전전압을 매우 높여야 하고 이는 과도한 전력의 손실을 초래하는 것이다.

또한, 배가스의 온도가 높아지면 그 체적팽창으로 인한 배출유속을 매우 빠르게 형성시킴으로서, 배가스가 전기집진기(170)의 내부를 빠르게 흘러 외부로 나가기 때문에 집진효율을 저하시켜 분진을 포집하지 못하고, 분진 배출량이 크게 많아진다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 세틀링 챔버(160)내부에 소결기(100)의 배광부(140) 측에서 냉각수 분사장치(180)를 설치하여 배가스중에 안개상의 냉각수를 분사시켜줌으로서 배가스의 온도를 대략 1000℃에서 150℃이하로 냉각시켜 전기집진기(170)로 공급하고자 한 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 세틀링 챔버(160) 내부에서 분사된 수분이 세틀링 챔버(160) 내부에서 효과적으로 증발되어 배기가스의 온도를 효과적으로 낮추지 못하는 것이었다. 이는 상기 세틀링 챔버(160)가 부압(1700-2000mmWg)으로 유지되고, 분사된 수분이 윈드박스(150)에서 흡입되는 배기가스에 양호하게 혼합되지 못함으로서 기화현상을 적절하게 형성하지 못하여 배가스를 적절하게 냉각시키지 못하는 것이다.

따라서, 상기와 같이 배가스중으로 분사된 냉각수중의 일부는 전기 집진기(170)까지 배가스와 함께 흐르지 못하고, 세틀링 챔버(160)하부의 이중담파(Double Damper)(190)측으로 낙하하여 응축하고 수분이 고이게 되는 것이다. 이와 같이 분사되었던 수분이 이중담파(190)측으로 집중적으로 흘러내리게 되면, 설비 문제점(Trouble)을 유발시킨다. 이는 설비휴지등과 같은 설비사고를 발생시키며, 그에 따른 설비 재가동 등이 빈번하여 오히려 분진배출을 증가시키고 있다.

따라서, 상기와 같은 종래의 기술은 전기 집진기(170)로 공급되는 배가스의 온도를 적절하게 낮추지 못함으로서, 전기집진기(170)에서의 집진효율을 크게 저하시키고, 대기를 오염시키고 마는 문제점을 갖는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 소결 배가스의 온도를 효과적으로 급속히 저하시켜 전기 집진기로 제공함으로서 집진효율을 최대화하여 분진배출량을 최대한 감소시키는 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 소결광 냉각장치를 도시한 구성도;

도 2는 본 발명에 따른 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치를 도시한 구성도;

도 3은 본 발명에 따른 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치를 도시한 상세도;

도 4는 본 발명에 따른 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치에 갖춰진 냉각수 분사헤더의 상세도;

도 5는 본 발명에 따른 소결광 생산공정중 분진배출 감소방법을 도시한 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10..... 냉각수 분사부 12..... 냉각수 헤더

20..... 냉각수 노즐 22..... 소켓(socket)

30..... 전자변 40..... 냉각수 펌프

60..... 온도검출센서 70..... 콘트롤러

100.... 소결기 112.... 소결대차

130.... 블로워(Blower) 150.... 윈드박스(wind box)

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소결광의 제조공정에서 발생되는 배가스와 분진의 온도를 낮추어 전기 집진기의 집진효율을 향상시킬 수 있는 장치에 있어서,

소결기 대차상부에 냉각수 헤더를 장착하고, 상기 냉각수 헤더에는 하부측으로 다수개의 냉각수 분사노즐이 장착되며, 냉각수의 유량을 조절하는 자동 전자변과, 냉각수 펌프등을 갖추어 냉각수를 소결광으로 공급하는 냉각수 분사부;

배가스 온도를 검출하여 전기적인 신호를 발신하는 온도검출센서;

상기 온도검출센서에 의해서 검촐된 배가스 온도가 일정치이상이면 전자변을 열어서 소결광의 상부에 냉각수를 공급하는 콘트롤러;를 포함함을 특징으로 하는 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치를 마련함에 의한다.

그리고, 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 소결광의 제조공정에서 발생되는 배가스와 분진의 온도를 낮추어 전기 집진기의 집진효율을 향상시킬 수 있는 방법에 있어서,

배가스의 온도를 연속적으로 검출하는 단계;

배가스 온도가 일정치 이상이면 소결광의 상부에 냉각수를 공급하는 단계;

상기 냉각수를 소결층의 내부로 하향 유동시켜 기화시키고, 증발잠열을 이용하여 배가스와 분진을 냉각시키는 단계; 및,

일정온도로 저하된 배가스와 분진을 전기집진기로 공급하여 집진기내의 배가스 유속 감소, 부피감소 및 분진의 비저항값을 10^13-15Ω/cm로 낮추어 집진하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 소결광 생산공정중 분진배출 감소방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치(1)는 소결기(100) 대차(112)의 상부에서 냉각수 분사부(10)를 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 설치한다. 상기 본 발명에 갖춰진 냉각수 분사부(10)는 소결기(100) 대차(112)상부에 냉각수 헤더(12)를 장착하고, 상기 냉각수 헤더(12)를 지지할 수 있는 베이스(15)를 대각으로 설치한다.

그리고, 상기 냉각수 헤더(12)에는 하부측으로 다수개의 냉각수 분사노즐(20)이 장착되며, 상기 냉각수 헤더(12)의 일측으로는 냉각수의 유량을 조절하는 자동 전자변(30)과, 냉각수를 일정압력으로 공급하기 위한 냉각수 펌프(40)등이 장착되며, 상기 자동 전자변(30)은 전기집진기(170)의 입측에 장착된 온도검출센서(60)의 신호에 따라서 자동으로 개폐가 이루어지도록 구성되는 것이다.

즉, 상기 냉각수 헤더(12)에는 소켓(22)을 통하여 다수개의 노즐(20)(Nozzle)이 조립되어 냉각수 헤더(12)과 결합되고, 따라서 상기 노즐(20)은 교환가능하며, 냉각수 헤더(12)은 소결 배가가스 온도에 의해 분사가 될 수 있도록 전자변(30)이 조립된다.

상기 전자변(30)은 콘트롤러(70)를 통하여 상기 온도검출센서(60)에 연결됨으로서 배가가스 온도가 150℃이상이면 열리고, 150℃미만일때에는 닫히도록 하며 또한 전자변(30)의 작동온도 설정치(Setting)는 필요에 따라 수시로 변화시킬수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 소결기(100)가 진행하는 과정중, 소결기(100) 상부에 실려있는 배합원료가 90-95% 소결이 완료된 지점에서 소결기(100) 대차(112)상부에 냉각수를 분사하여 줌으로서 소결 배기가스(Gas) 온도를 저하시켜 분진의 배출을 최대한으로 감소시키는 것이다.

또한, 본 발명의 소결광 생산공정중 분진배출 감소방법(200)을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 배가스의 온도를 연속적으로 검출하는 단계(210)가 이루어진다. 이는 전기집진기(170)의 입측에 장착된 온도검출센서(60)가 배가스의 온도를 연속적으로 검출하여 콘트롤러(70)에 전기적인 신호를 송출하는 것이다.

그리고, 상기에서 검출된 배가스 온도가 일정치 이상이면, 소결광의 상부에 냉각수를 공급하는 단계(220)가 이루어지며, 이는 콘트롤러(70)가 냉각수 공급부의 전자변(30)을 통하여 상기 온도검출센서(60)에 연결됨으로서 배기가스 온도가 150℃이상이면 열리고, 150℃미만일때에는 닫히도록 하여 소결광으로 배가스의 온도가 150℃이상일 때 냉각수를 공급하는 것이다.

또한, 상기 냉각수를 소결층의 내부로 하향 유동시켜 기화시키고, 증발잠열을 이용하여 배가스와 분진을 냉각시키는 단계(230)가 이루어지며, 상기 냉각수는 소결온도가 대략 20℃인 최상부층으로 부터 가장 하측의 1300℃의 적열층까지 하부로 향하여 통과하면서 기화가 이루어지고 그 증발잠열로서 상기 소결층으로부터 윈드박스(150)로 흐르는 배가스와 분진을 제거하는 것이다.

또한, 일정온도로 저하된 배가스와 분진을 전기집진기(170)로 공급하여 집진기(170)내의 배가스 유속 감소, 부피감소 및 분진의 비저항값을 10^13-15Ω/cm로 낮추어 집진하는 단계(240)가 이루어지는 바, 상기 단계(240)는 130 내지 135℃로 저하시킨 배가스와 분진을 전기집진기(170)로 공급함으로서 배가스의 과도한 체적팽창을 방지하여 집진기(170)를 통과하는 배출유속을 저하시키며, 배가스의 부피를 축소시켜 전기집진기(170)내의 체류시간을 연장함으로서 집진기(170)의 집진효율을 향상시키고, 분진의 비저항값을 10^13-15Ω/cm로 낮추어 대전이 양호하게 이루어짐으로서 효과적으로 집진되어 분진의 대기 배출을 대폭 감속시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

소결광을 생산하는 소결기(100) 속도가 3.0-3.5m/min일 때 소결 배가스의 온도가 150℃이상으로 상승되면, 이를 전기집진기(170) 전방측의 온도검출센서(60)가 검출하고, 콘트롤러(70)를 통하여 전자변(30)을 개방시켜 소결기(100)가 진행하는 방향에서 소결이 90-95%완료된 지점의 소결기(100) 상부에서 수분을 10-12kg/min으로 분사한다. 그러면 소결기(100)는 소결층 내부의 적열층(1200-1300℃)에 빠른시간내에 수분이 흡수되며 수분의 온도는 상승하여 기화된다.

참고적으로, 상기 소결기(100)내의 소결층의 온도분포는 도 3에 도시된 바와 같이, 최상부층의 소결온도는 20 내지 50℃이고, 그 하부측은 50 내지 200℃, 그 하부측은 200 내지 800℃ 그리고 그 하부층은 800 내지 1200℃, 또한 가장 내측의 적열층은 1200 내지 1300℃를 유지함으로서, 상기와 같은 소결층내로 분사된 수분은 소결광의 표층에서는 증발되지 않고 흡수되어 하강하다가 소결층내를 하부로 투과하면서 점차 온도가 가온되어 증기화 되고, 이는 공급된 수분전체가 기화되어 윈드박스(150)측으로 하향 배출되는 배가스를 증발잠열로서 효과적으로 냉각시키는 것이다.

한편, 상기와 같이 기화된 증기는 배가스와 혼합하여 윈드박스(150)측으로 이동되면서 배기가스의 온도를 1-2분이내에 15-20℃를 저하시킴으로서 윈드박스(150)측으로 공급되는 배가스의 온도를 150℃에서 130 내지 135℃로 저하시킨다.

따라서, 이러한 온도의 배가스는 전기집진기(170) 내부에서 분진의 비저항값을 10^13-15Ω/cm로 낮추어주고, 배가스의 과동한 체적팽창을 방지하여 집진기(170)를 통과하는 배출유속을 저하시키며, 부피를 축소시켜 체류시간을 연장함으로서 집진기(170)의 집진효율을 향상시키고 분진의 대기 배출을 대폭 감속시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 작용효과를 보다 구체적으로 파악하기 위하여 일련의 실험을 실시하였다.

[실시예]

본 실험에서는 소결기(100)의 속도(speed) : 3.0-3.5m/min이었고, 소결기(100) 배기가스 온도가 150℃이상일 때 전자변(30)(solenoide)이 작동되어 배광부(140) 측으로 소결기(100)가 진행하는 방향으로 소결이 90-95%완료된 지점의 소결기(100) 상부에서 수분을 90。의 각도로 10-12kg/min으로 분사한 결과, 소결생산성 및 품질에는 영향을 미치지 않았으며. 소결공정중 발생되는 분진배출은 대폭 감소되었다.

표 2는 종래의 기술과 발명후의 비교표가 도시되어 있다.

	종래의 기술	발명후
생산성(T/D/㎡)	31.1-32.0	32.1-33.0	33.1-35.0	31.1-32.0	32.1-33.0	33.1-35.0
강도(S.I)	91.05	90.24	90.89	91.0	91.01	91.2
R.D.I	37.30	28.23	38.20	37.28	37.3	36.28
분율(-10mm)	36.20	38.27	37.95	36.52	37.25	37.21
분진초과횟수(월)	24	26	22	15	13	12
분진초과시간(분)	350	450	470	140	160	120
분진배출량(㎎/S㎥)	41	42	35	30	31	29

상기에서 알수 있는 바와 같이 본 발명에 의하면, 배가스의 온도가 전기집진기(170) 내부에서 분진의 비저항값을 10^13-15Ω/cm이하로 낮추고, 배가스의 과도한 체적팽창을 방지하여 집진기(170)를 통과하는 배출유속을 저하시키며, 부피를 축소시켜 체류시간을 연장함으로서 집진기(170)의 집진효율을 향상시키고 분진의 대기 배출을 대폭 감속시키는 것이 확인되었다.

즉, 월별 분진초과배출횟수도 현저히 감소되었고, 분진초과시간도 감소되었으며, 분진배출량은 평균 30%이상 저하되는 효과를 얻은 것이다.

상기에서와 같이 본 발명에 의하면, 운전중인 소결기(100)에 가장 적은 비용으로 설치가 가능하며 간단한 방법으로 소결광 제조과정중 소결생산성 및 품질에 영향을 미치지 않는 범위내에서 유해분진의 대기배출을 최소화 할 수 있다.

또한, 상기 세틀링 챔버(160)내에는 냉각수가 응축되어 이중댐퍼(190)측으로 유출되지 않음으로서 설비사고를 발생시키지도 않는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면, 소결 배가스의 온도를 효과적으로 급속히 저하시켜 전기 집진기(170)로 제공함으로서 전기집진기(170)의 집진효율을 최대화하여 분진배출량을 최대한 감소시키는 효과가 얻어진다.

Claims

소결광의 제조공정에서 발생되는 배가스와 분진의 온도를 낮추어 전기 집진기(170)의 집진효율을 향상시킬 수 있는 장치에 있어서,

소결기(100) 대차(112)상부에 냉각수 헤더(12)를 장착하고, 상기 냉각수 헤더(12)에는 하부측으로 다수개의 냉각수 분사노즐(20)이 장착되며, 냉각수의 유량을 조절하는 자동 전자변(30)과, 냉각수 펌프(40)등을 갖추어 냉각수를 소결광으로 공급하는 냉각수 분사부(10);

배가스 온도를 검출하여 전기적인 신호를 발신하는 온도검출센서(60);

상기 온도검출센서(60)에 의해서 검출된 배가스 온도가 전자변(30)의 설정치 이상일 경우, 전자변(30)을 열어서 소결광의 상부에 냉각수를 공급하는 콘트롤러(70);를 포함함을 특징으로 하는 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치.
제 1항에 있어서, 상기 온도검출센서(60)는 전기집진기(170)의 입측에 장착됨을 특징으로 하는 소결광 생산공정중 분진배출 감소장치.
소결광의 제조공정에서 발생되는 배가스와 분진의 온도를 낮추어 전기 집진기(170)의 집진효율을 향상시킬 수 있는 방법에 있어서,

배가스의 온도를 연속적으로 검출하는 단계(210);

배가스 온도가 전자변(30)의 설정치 이상일 경우, 전자변(30)을 열어서 소결광의 상부에 냉각수를 공급하는 단계(220);

상기 냉각수를 소결층의 내부로 하향 유동시켜 기화시키고, 증발잠열을 이용하여 배가스와 분진을 냉각시키는 단계(230); 및,

일정온도로 저하된 배가스와 분진을 전기집진기(170)로 공급하여 집진기(170)내의 배가스 유속 감소, 부피감소 및 분진의 비저항값을 10^13-15Ω/cm로 낮추어 집진하는 단계(240);를 포함함을 특징으로 하는 소결광 생산공정중 분진배출 감소방법.
제 3항에 있어서, 상기 냉각수 분사단계(220)는 배가스의 온도가 150℃이상일 때소결기(100) 상부에 실려있는 배합원료가 90-95% 소결이 완료된 지점에서 소결기(100) 대차(112)상부에 냉각수를 분사하여 줌으로서 소결 배기가스(Gas) 온도를 저하시킴을 특징으로 하는 소결광 생산공정중 분진배출 감소방법.
제 3항에 있어서, 상기 배가스와 분진을 냉각시키는 단계(230)는 상기 냉각수는 소결온도가 대략 20℃인 최상부층으로 부터 가장 하측의 1300℃의 적열층까지 하부로 향하여 냉각수가 통과하면서 기화가 이루어지고 그 증발잠열로서 상기 소결층으로부터 윈드박스(150)로 흐르는 배가스와 분진을 냉각시킴을 특징으로 하는 소결광 생산공정중 분진배출 감소방법.