KR100432161B1 - 소결 배합원료의 가습예열 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결 배합원료의 가습예열 방법 및 장치에 관한 것으로서, 그 목적은 배합원료의 표층부를 고온 다습한 분위기에서 예열하고 그 예열된 배합원료를 점화로에 진입시켜 열 충격을 완화시킴으로서 상기 배합원료의 의사입자 파괴 현상을 방지하고 또 분광감소에 따른 강도 및 회수율을 향상시키도록 함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 저장호퍼의 배합원료를 드럼피더를 통하여 소결대차에 장입하고 그 소결대차에 장비된 배합원료가 이송되면서 점화로를 통하여 상기 배합원료의 표층부를 착화시키며 소성시키는 소결기에 있어서, 상기 점화로 입측에 가습예열실이 마련되고 그 가습예열실은 배합원료의 해리온도 이하가 되는 고온 다습한 분위기로 조성하여 그 분위기에서 상기 배합원료를 예열한 다음 그 예열된 배합원료를 점화로에 진입시켜 된 것이다.

Description

소결 배합원료의 가습예열 방법 및 장치{Preheation method of sintering mixture raw material and the system thereof}

본 발명은 소결 배합원료의 가습예열 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철소의 소결광 제조를 위하여 점화로에서 착화시 발생되는 열 충격을 완화하기 위해 배합원료를 가습예열하고 그 예열된 배합원료를 점화로에 진입되게 한 것이다.

일반적으로 D.L식 연속 소결기는 도 1에 나타낸 바와 같이 각각의 원료 저장빈(10)에서 절출된 주원료(철광석)와 부원료(석회석, 규사, 사문암, 생석회 등) 그리고 연료인 무연탄과 분 코크스(COKE)를 물과 혼합하여 1차 드럼믹서(21)에서 혼합한 후 2차 드럼믹서(22)에서 조립과정을 거쳐 미세 분광을 감소시키는 의사입화가 이루어지게 된다.

이러한 일련의 수행과정을 거친 배합원료는 소결대차(50) 상부에 마련된 원료저장호퍼(30)에 벨트콘베이어로 운송하여 장입하고 그는 절출기(40)를 통하여 소결대차(50)에 장입된다. 이때 상기 소결대차(50)에 장입되는 배합원료는 통상 대기 온도에 영향을 많이 받아 하절기에는 섭씨 40。C 정도 나타내며 동절기에는 10。C안팎을 나타낸다.

이와 같은 온도를 갖는 배합원료가 소결대차(50)에 장입되면 그 배합원료는 공기와 코크스오븐가스(COKE OVEN GAS)(이하 COG라 함)의 적정한 혼합 비율에 의해 연소시킨 1200℃ 이상의 점화로(60)에 진입되어 상기 배합원료의 표층부를 착화시키고 소결대차(50) 하부에 설치된 가스메인덕트(GAS MAIN DUCT)(70)를 통하여 대형 배풍기(MAIN BLOWER)(80)로 흡입 함으로써 소성이 이루어지게 된다.

이때 상온에 있던 배합원료의 표층부가 갑자기 1200℃ 고온과 접촉하면서 열 충격이 발생하게 되고 그 발생되는 열 충격에 의해 배합원료에 첨가된 수분이 증발되어 의사입자가 파괴된다.

한편 상기 소결 진행과정 중 배합원료는 100∼300℃에서 수분이 증발하고 300∼500℃에서 결정수가 해리(解離)되며, 450℃ 부근에서 무연탄의 연소가 개시되고 550℃에서는 일반 분 코크스(COKE)가 연소한다.

상기한 배합원료 표층부의 열 충격을 방지하기 위하여 점화로(60)에서 착화되기 전 결정수가 해리 되기 전의 온도 300℃까지 예열할 경우 표층부에서 약 4cm 깊이까지 수분이 건조되어 수분 점력에 의해 형성된 배합원료의 의사입자가 파괴되고 표층부에 배합된 연료(코크스)가 급속도로 연소하여 연소 열이 원료입자로 전이되기 전 연소가 종료되어 용융 결합이 이루어지지 않으므로 미세 분광이 늘어나 결국 반광 발생의 증가로 소결 회수율이 감소되어 대외 가격 경쟁력을 감소시키는 문제점이 있다.

또한 특허 출원번호 1999-26160호의 철광석 소결광의 제조장치 및 방법에서의 예열에 의한 열충격 완화방법에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 점화로(60)의 주버너(61)에서 착화되기 전 다단계 승온에 의하여 900℃까지 승온하는 내용이나 이는 코크스가 약 450℃에서 연소가 개시되므로 예열이라기 보다는 점화로(60)를 확장한 것에 불가하며 승온하는 과정에서 배합원료 표층부의 수분증발로 의사입자가 파괴되어 표층부 분율이 상승되는 문제는 여전히 남아 이었다.

그러나 상기 다단계 승온을 위해서는 버너를 추가 설치해야 하기 때문에 COG의 사용량이 증가되어 소결광 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명의 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 발명한 것으로서, 배합원료의 표층부를 고온 다습한 분위기에서 예열하고 그 예열된 배합원료를 점화로에 진입시켜 열 충격을 완화시킴으로서 상기 배합원료의 의사입자 파괴 형상을 방지하고 또 분광감소에 따른 강도 및 회수율이 향상되도록 한 소결기 배합원료의 가습예열 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 소결광 제조 공정을 설명하기 위한 개략도

도 2는 종래의 소결기 점화로를 나타낸 측면도

도 3은 본 발명에 따른 소결기 점화로의 입측에 가습예열실이 설치된 상태의 측면도

도 4는 본 발명에 따른 소결기 점화로의 입측에 가습예열실이 설치된 상태의 평면도

도 5는 본 발명에 따른 소결기 점화로의 입측에 설치된 가습예열실의 단면도

도 6은 본 발명에 따른 가습예열실에 설치된 수분 분사수단의 발췌 사시도

도 7은 본 발명의 가습예열실 작동 플로우도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호설명※

10 : 원료저장빈 20 : 드럼믹서

30 : 원료저장호퍼 40 : 절출기

50 : 소결대차 60 : 점화로

70 : 가스메인덕트 80 : 배풍기

90 : 가스예열실 91 : 수분분출수단

92 : 스팀분사노즐 93 : 스팀공급관

94 : 밸브 95 : 열 방출수단

96 : 버너 97 : 온도계

98 : 수분계

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소결 배합원료 가습예열 방법 및 장치에 대한 특징적인 기술적 구성을 설명하면 다음과 같다.본발명의 소결 배합원료 가습예열 방법은 저장호퍼의 배합원료를 드럼피더를 통하여 소결대차에 장입하고 그 소결대차에 장비된 배합원료가 이송되면서 점화로를 통하여 상기 배합원료의 표층부를 착화시키며 소성시키는 소결기에 있어서, 상기 점화로 입측에 가습예열실이 마련되고 그 가습예열실은 배합원료의 해리온도 이하가 되는 고온 다습한 분위기로 조성하여 그 분위기에서 상기 배합원료를 예열한 다음 그 예열된 배합원료를 점화로에 진입시켜 된 것이다.

또 상기 배합원료의 예열은 점화로의 입측에 마련된 가습예열실에서 이루어지고 그 가습예열실의 예열온도는 300±50℃ 이며, 상기 배합원료를 예열하기 위한 가습예열실의 고온 다습한 분위기 조성은 상기 가습예열실의 열 방출수단에서 방출되는 열기와 수분 분출수단에서 분사되는 수분에 의해 이루어진다.

또한 본 발명의 소결 배합원료 가습예열 장치는 배합원료가 장입되어 이동하는 소결대차상에 마련된 점화로의 입측에는 가습예열실이 마련되고 그 가습예열실의 측면에는 수분 분출수단이 설치되며 상기 수분 분출수단의 상부에는 열 방출수단을 설치하여서 된 것이다,

또 상기 수분 분출수단은 가습예열실의 내부에 배합원료의 진행방향을 따라 상호 마주보게 스팀분사노즐이 설치되고 그 스팀분사노즐은 밸브가 마련된 스팀공급관과 연결설치 되었다.

또 상기 열 방출수단은 버너이고 그 버너는 가습예열실에 설치된 수분 분출수단의 상부에 상호 마주보게 설치되었고, 상기 가습예열실의 상부에는 온도계가 설치되고 그 온도계가 설치된 가습예열실의 출측에는 적어도 2개 이상의 수분계가 일정간격을 유지하도록 설치되었다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 소결 배합원료 가습예열 방법 및 장치를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 소결기 점화로의 입측에 가습예열실이 설치된 상태의측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 소결기 점화로의 입측에 가습예열실이 설치된 상태의 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 소결기 점화로의 입측에 설치된 가습예열실의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 가습예열실에 설치된 수분 분사수단의 발췌 사시도로서,

본 발명은 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 점화로(60)의 입측에 가습예열실(90)이 마련되고 그 가습예열실(90)의 상부 양측면에 그 가습예열실(90)을 통과하는 배합원료의 표층부를 예열시키는 열 방출수단(95)인 버너(96)가 한 개씩 설치되어 있고 그 버너(96)형식 및 형태는 점화로(60)의 버너(61)와 동일하고 용량만 점화로(60)의 버너(61)보다 적다

또 상기 가스예열실(90)에 설치된 버너(96)의 하부에는 상기 가습예열실(90)의 내부로 스팀을 공급하는 스팀분출수단(91)인 스팀분사노즐(92)이 설치되고 그 스팀분사노즐(92)은 스팀량을 조절하는 밸브(94)가 설치된 스팀공급관(93)과 연결 설치되어 있어 상기 스팀분사노즐(92)에서 가스예열실(90)로 스팀이 분사된다.

한편 상기 가습예열실(90)을 예열하는 버너(96)와 가습예열실(90)에 스팀을 분사시키는 스팀분사노즐(92)은 배합원료의 진행방향을 따라 설치되어 있다. 그리고 상기 가습예열실(90)의 출측에는 3개의 수분계(98)가 일정간격을 유지하도록 설치되고 상기 가습예열실(90)의 상부 중앙에는 온도계(97)가 설치되어 있다.

또 상기 가습예열실(90)의 출측에 일정간격을 유지하도록 설치된 3개의 수분계(98)는 배합원료의 표층부 수분을 점화로(60)에 진입하기 전에 측정하여 주고자 하는 것이고, 그 수분계는 배합원료의 표층부에서부터 두께 200mm의 수분까지 측정가능 하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 배합원료 가습예열 방법을 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 먼저 점화로(60)로 진입되는 배합원료의 기준 수분 값이 통상적으로 6∼7% 임으로 상기 배합원료의 수분 값을 6.5%로 입력하고, 배합원료의 연료인 코크스가 착화 불량이나 과잉 착화되는 것을 방지하면서 안정적으로 착화될 수 있는 온도 1000±30℃를 점화로(60)의 설정온도로 입력하면 주 버너(61)의 가스제어밸브(도면 미도시)를 이용하여 점화로(60)의 온도를 상기 1000±30℃로 일정하게 유지시킨다.

그런 다음 가습예열실(90)의 온도를 300℃로 입력하면 예열 버너(96)는 상기 가습예열실(90)의 설정온도인 300℃에 맞게 밸브(94)가 가스공급량을 제어하면서 상기 가습예열실(90)의 온도를 300℃로 유지시킨다. 그 이유는 배합원료 표층부의 예열이 가능한 온도 즉, 배합원료의 결정수가 해리(解離)되는 온도(300∼500℃) 이하이기 때문이다.

이와 같은 상태에서 가습예열실(90)에 설치된 스팀분사노즐(92)을 통해 배합원료 표층으로 스팀을 분사시킨다. 이때 상기 배합원료 표층부로 분사되는 스팀은 대부분 가습예열실(90)의 내부 공간으로 퍼지고 극히 일부는 배합원료 표층부로 스며들어 가습예열실(90)의 내부는 전체적으로 고온 다습한 상태로 된다.

따라서 습도가 높은 상태에서는 빨래의 건조 속도가 매우 느린 것처럼 스팀이 공급된 가습예열실(90) 내부의 높은 습도로 인해 배합원료 표층부의 수분증발을 억제시키고 동시에 예열이 가능해진다.

하기 (표 1)은 6.5%의 수분 값을 가진 배합원료를 소결대차(50)에 장입 시키고 가습예열실(90)을 300℃까지 예열시킨 후 스팀 분사량에 따라 수분 값의 차이를 나타낸 것으로서, 1.4∼1.5ton/h의 스팀을 분사시키는 것이 최적이나 조업적이나 설비적인 요인 및 하기(표 2)에 나타낸 바와 같이 일정량을 지속적으로 분사시 시간 변화에 따라 가습예열실(90)의 습도가 달라져 기준 수분 값과 수분계(98)의 측정값의 편차가 발생된다.

(표 1)스팀 분사량에 따른 예열후의 표층부 수분값 추이

(표 2)스팀분사량 1.4ton/h 계속 분사시 시간변화에 따른 표층부 수분값 추이

따라서 하기(표 3)에 나타낸 바와 같이 상기 (표 1)을 참조하여 수분 값 편차만큼 일정량의 스팀 분사량(0∼1.4ton/h)을 증가시킴으로서, 배합원료의 예열 및수분증발의 억제가 연속적으로 가능해 진다.

(표 3)수분 값 편차에 따른 스팀분사 증감 량

수분 값편차(%)	±0.0	±0.2	±0.4	±0.6	±0.8	±1.0	±1.2	±1.4	±1.6	±1.8	±2.0
스팀분사 증감량(ton/h)	±0.0	±0.2	±0.25	±0.3	±0.5	±0.6	±0.8	±0.85	±1.1	±1.4	±1.4

이는 3개의 수분계(98)에서 측정된 평균 수분 값과 기준 수분 값을 비교하여 편차 값에 따른 증감시킬 스팀 분사 량을 스팀 콘트롤 밸브(94)에 피드백시켜 연속 제어함으로써 가능하며, 배합원료 특성, 소결 조업 등에 따라 각 제어 값은 변형 가능하다.

상기한 일련의 과정에 의해 소결대차(50)에 장입 된 배합원료의 표층부는 300℃정도의 예열과 예열 과정에서 발생되는 수분증발을 억제시켜 의사입자의 파괴 없이 점화로(60)를 통과하게 된다.

상기 점화로(60)는 1000℃로 설정되어 있으나 화염이 분출되는 중앙에 비해 인네트(INLET)측은 400∼500℃ 정도이고 화염분출 중앙으로 갈수록 온도는 1000℃에 가까워진다.

그렇기 때문에 300℃ 정도의 가습 예열된 배합원료가 점화로(60)를 통과하게 되면 온도편차를 대폭 감소시켜 고온의 열 충격이 완화되고 그 열 충격에 의한 의사입자 파괴가 방지되게 된다.

따라서 본 발명에 따른 소결 배합원료의 가습예열 방법 및 장치를 실작업에 적용하면 열충격 완화를 위해 예열시 수분증발에 의한 의사입자 파괴를 방지시키며, 이로 인한 배합원료 표면에 원료와 혼합 장입된 분 코크스의 연소열이 원료입자로 전이될 수 있도록 하여 배합원료 표층부 분광감소에 따른 강도 및 회수율이 향상되는 장점이 있다.

또한 점화로(60)의 온도를 1200∼1300℃에서 관리하던 것을 1000±30℃로 하향 관리할 수 있으며, 예열에 필요한 열원인 COG를 추가로 공급하지 않고 점화로(60) 온도 하향관리에 따른 여분으로 공급이 가능해져 원 단위 절감의 장점도 발생된다.

하기 (표 4)는 종래의 소결 배합원료의 예열 방법과 본 발명에 의해 배합원료의 가습예열 방법으로 예열시 배합원료 표층부의 의사입자 파괴 정도를 측정한 결과로서, 종래 소결 배합원료 예열방법에 비해 가습예열 방법이 의사입자 파괴 없이 기준 입도에 근접함을 알 수 있었다.

(표 4)발명 전, 후 배합원료 표층부 입도 비교

	입 도 (mm)
	1회	2회	3회	4회	5회	평균
예열전(기준)	2.10	2.14	2.09	2.20	2.15	2.14
발명전(예열시)	1.01	1.05	0.95	0.95	0.98	0.99
발명후(가습예열시)	2.08	2.12	2.07	2.18	2.13	2.11

또한 하기 (표 5)는 종래 방법과 본 발명의 실시 전, 후 조업효과를 나타낸 것으로 동일층 후에서 분율 및 반광 발생비는 감소하고, 회수율, 생산성, 낙하강도는 향상되는 효과를 얻었다.

(표 5)는 종래법과 본 발명의 실시 전, 후 조업효과를 나타낸 그래프로서,

이상과 같은 본 발명은 점화로의 입측에 배합원료 가습예열실을 마련하고 그 가습예열실에서 배합원료를 고온 다습한 분위기에서 예열한 후 점화로에 진입되게 함으로서 종래의 점화로에서 발생하는 열 충격에 의한 의사입자 파괴 형상을 방지할 수 있는 특유의 효과가 있다.

또 본 발명은 고온 다습한 분위기의 가습예열실에서 배합원료를 예열함으로 인하여 상기 배합원료 표면의 원료와 혼합 장입 된 분 코크스의 연소열이 원료입자로 전이될 수 있도록 하여 배합원료 표층부 분광감소에 따른 강도 및 회수율이 향상되는 특유의 효과가 있다.

Claims (7)

1. 저장호퍼의 배합원료를 드럼피더를 통하여 소결대차에 장입하고 그 소결대차에 장비된 배합원료가 이송되면서 점화로를 통하여 상기 배합원료의 표층부를 착화시키며 소성시키는 소결기에 있어서, 상기 점화로 입측에 가습예열실이 마련되고 그 가습예열실은 배합원료의 해리온도 이하가 되는 고온 다습한 분위기로 조성하여 그 분위기에서 상기 배합원료를 예열한 다음 그 예열된 배합원료를 점화로에 진입시켜서 됨을 특징으로 하는 소결 배합원료의 가습예열 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배합원료의 예열은 점화로의 입측에 마련된 가습예열실에서 이루어지고 그 가습예열실의 예열온도는 300±50℃ 임을 특징으로 하는 소결 배합원료의 가습예열 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 배합원료를 예열하기 위한 가습예열실의 고온 다습한 분위기 조성은 상기 가습예열실의 열 방출수단에서 방출되는 열기와 수분 분출수단에서 분사되는 수분에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 소결 배합원료의 가습예열 방법.
4. 배합원료가 장입되어 이동하는 소결대차(50)상에 마련된 점화로(60)의 입측에는 가습예열실(90)이 마련되고 그 가습예열실의 측면에는 수분 분출수단(91)이설치되며 상기 수분 분출수단의 상부에는 열 방출수단(95)이 설치된 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 가습예열 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 수분 분출수단은 가습예열실의 내부에 배합원료의 진행방향을 따라 상호 마주보게 스팀분사노즐(92)이 설치되고 그 스팀분사노즐은 밸브(94)가 마련된 스팀공급관(93)과 연결설치 된 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 가습예열 장치.
6. 제 4항에 있어서, 상기 열 방출수단은 버너(96)이고 그 버너는 가습예열실에 설치된 수분 분출수단의 상부에 상호 마주보게 설치된 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 가습예열 장치.
7. 제 4항에 있어서, 상기 가습예열실의 상부에는 온도계(97)가 설치되고 그 온도계가 설치된 가습예열실의 출측에는 적어도 2개 이상의 수분계(98)가 일정간격을 유지하도록 설치된 것을 특징으로 하는 소결 배합원료의 가습예열 장치.