KR100557230B1 - 샤프트 로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 산화철 및/또는 해면철을 함유하는 덩어리 재료의 베드(2)와, 샤프트 로(1)의 바닥 영역위에 배치되어 있는 덩어리 재료용 배출 장치(4) 뿐만 아니라 상기 배출 장치(4)위에 위치되어 있는 환원 가스용 입구 포트(6)를 가진 샤프트 로, 특히 직접 환원 샤프트 로에 관한 것이다. 샤프트 로(1)내의 재료를 이동하기 위한 장치(7)가 입구 포트(6)의 영역과 배출 장치(4)의 영역 사이에 배치되어 있다.

Description

샤프트 로{SHAFT FURNACE}

본 발명은 덩어리 재료, 특히 산화철 및/또는 해면철을 함유하는 덩어리 재료의 베드를 가진 샤프트 로, 특히 직접 환원 샤프트 로에 관한 것이며, 여기서 덩어리 재료용 배출 개구는 샤프트 로의 바닥 영역 위에 배치되어 있으며 환원 가스용 입구 포트는 배출 개구 위에 배치되어 있다.

많은 샤프트 로, 특히 전술한 형태의 환원 샤프트 로는 종래 기술에 알려져 있다. 본질적으로 원통형 중공체로서 설계된 이런 샤프트 로는 일반적으로 산화철 및/또는 해면철을 함유하는 덩어리 재료의 베드(bed of lumpy material)를 함유하며, 산화철을 함유하는 상기 덩어리 재료는 샤프트 로의 상부로부터 장입된다. 예를 들어 용융 가스화로로부터 나온 환원 가스는 샤프트 로로 주입되고 그러므로 샤프트 로의 원주방향을 따라서 샤프트 로의 하부 1/3 영역에 배열된 몇 몇 입구 포트를 통해서 고체층(solid bed)으로 주입된다. 고온의, 분진 함유 환원 가스는 고체층을 통해서 올라가고, 상기 층의 산화철을 해면철로 완전히 또는 부분적으로 환원시킨다.

상기 완전히 또는 부분적으로 환원된 산화철은 샤프트 로의 바닥 영역과 가스 입구 포트의 영역 사이에 배치되어 있는 배출 장치에 의해서 샤프트 로로부터 추출된다. 이들 배출 장치는 대개 방사방향으로 배열된(샤프트 로에 대해서) 배출 스크류로서 설계되어 있다.

배출 장치가 배열되어 있는 샤프트 바닥의 영역내에 위치된 부위는 벌크 재료가 가능하게 균일하게 가라앉도록 허용하고 반응 부위에서 재료의 연속적인 이동과 혼합을 보장하기 위해서 최대 활성의 배출 영역을 가져야 한다.

그러나, 작은 수의 배출 장치 및 관련 공간 조건은, 배출 장치의 평면내에 위치된 벌크 재료의 일부분이 배출 장치에 의해 커버될 수 없어 매우 가파른 내부 멈춤각(angles of repose)을 가진 이동불가능한 부위가 이들 비활성 영역위에 형성되는 단점을 가진다.

"대드맨(dead man)"으로서 언급되는 이들 부위는 반응 공간의 일부분이 부분적으로 비활성이라는 단점을 가진다. 여기서 활성은 바람직한 기체-고체 반응이 일어나는 샤프트 로의 영역을 의미한다.

결국, 케이킹(caking)과 응집(agglomerate)이 광석 및 이미 환원된 광석의 긴 지체 시간에 의해서 이들 영역내에 형성될 수도 있는데, 이들은 재료의 흐름을 방해하고 따라서 재료 반응을 감소시키고 그러므로 또한 생산성을 감소시킨다.

종래 장치는 "대드맨"이 위쪽에 형성되는 두 부위, 즉 방사방향으로 배열된 배출 장치에 의해 커버되지 않는 중심 영역과 두 배출 장치사이에 각각 배치된 두 개의 웨지형 영역에 의해 형성된 다른 부위를 특징으로 하며, 여기서 이들 대드 부위에 축적되는 벌크 피라미드(bulk pyramid)는 고체 흐름을 방해하고 축적된 벌크 재료에 의해 환원 가스 입구 포트가 가려지는 높이까지 축적되며, 환원 가스의 분진 이송은 가스가 상대적으로 침투할 수 없는 베드를 형성하게 된다.

EP-B-0 116 679호는 샤프트 로내에서 고체 입자를 이동시키고 이런 입자를 배출하기 위한 스크류를 기술한다. 이들 방사방향으로 배열되고 돌출된 스크류는 동일한 길이이고 원형 단면을 가진다. 스크류 사이의 대드 코너가 웨지형 배플의 설치에 의해서 최소화될 지라도, "대드 맨"의 형성은 방지할 수 없다.

EP-B-0 085 290호에는 멈춤각으로서 작용하는 중심부의 경사진 배플(baffle) 내에서 뿐만 아니라 샤프트 로의 원주방향을 따라서 지지된 짧은 원추형 스크류들로 이루어진 장치가 기재되어 있다. 중앙의 "대드 맨"의 형성이 중심부에 위치된 웨지형 배플을 통해서 최소화될 수 있을 지라도, 인접 배출 장치사이에 여전히 비활성 부위가 있으며, 이들은 이미 전술한 바와 같이 바람직하지 않은 벌크 피라미드의 형성을 야기한다.

종래 기술로부터 공지된 어떠한 배출 장치 및/또는 배플도 샤프트 로의 내부 에지에서 두 인접한 배출 장치 각각의 사이에서 "대드맨"으로 지칭되는 벌크 피라미드의 형성을 방지할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 벌크 피라미드의 팁을 환원 가스 입구 포트의 영역의 상당히 아래에 형성시켜 환원 가스 입구 포트가 이동 불가능한 벌크 재료에 의해 막히지 않을 정도로 샤프트 로의 내부 에지에서 두 인접한 배출 장치 각각의 사이에 벌크 피라미드의 형성을 방지하거나 이런 형성을 감소시키고자 하는 것이다.

본 발명은 샤프트 로내의 재료를 이동시키기 위한 장치가 가스 입구 포트의 영역과 배출 장치의 영역 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서 배열된 이동 장치는 가스 입구 포트의 영역 내에서 그리고 위에서 벌크 피라미드의 형성을 효과적으로 방지한다. 이 장치에 의해서, 반응 재료는 넓게 혼합되고 특히 샤프트의 상부분에서, 즉 환원 공정이 일어나는 반응 공간의 영역내로 하강된다.

샤프트 로내의 재료를 이동하기 위한 장치의 수는 적합하게 덩어리 재료용 배출 장치의 수의 두배이다. 이동 장치의 수가 많으면 반응 재료의 균질한 배출을 보장한다.

특별히 양호한 설계에 따라서, 두 이동 장치 각각은 배출 장치의 위쪽에 그리고 옆에, 하나가 좌측에 그리고 다른 하나가 우측에 배치되는 방식으로, 쌍을 이루어 하나의 배출 장치에 할당되어 있다. 본 발명에 따른 이동 장치의 특별한 설계에 의해서, 벌크 피라미드의 제거는 이들 에지로부터 시작한다. 결국, 벌크 피라미드의 높이는 상당히 감소되고 그러므로 샤프트 로의 원주 방향을 따라서 배치된 가스 입구 포트를 더 이상 커버할 수 없으므로, 궁극적으로 샤프트 로내의 균질한 가스 분포를 야기한다. 더욱이, 이에 의해 반응 공간의 활성 공간이 증가된다.

양호한 실시예에 따라서, 이동 장치는 스크류 컨베이어로서 디자인되며, 그 스크류 컨베이어의 나선체(helicoid)는 필요한 경우 각 스크류 컨베이어의 적어도 일부 영역에 걸쳐서 무한적으로 큰 피치(pitch)를 가진다.

본 발명의 특징에 따라서, 스크류 컨베이어의 나선체는 스크류 컨베이어의 샤프트에 고정된 패들 및/또는 교환가능한 패들(paddle)로 구성되어 있다. 산화철 및/또는 해면철을 함유하는 재료가 이동되면, 이런 패들이 높은 기계적 및 마찰 응력에 노출되는 것은 이전의 경험으로 알려져 있다. 스크류 컨베이어에 보수 작업이 이루어지고 있을 때, 전체 스크류를 교체하지 않고 단지 손상된 패들만 교체하는 것이 매우 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 스크류 컨베이어의 샤프트는 돌출되며, 즉 캔틸레버(cantilever)되어 있으며 필요시 냉각된다. 샤프트가 실질적으로 원통형이지만, 이들은 일정 및 불일정 내향 피치(inward pitch)를 갖도록 설계될 수 있으며, 즉 적어도 이들의 길이의 일부 영역에 걸쳐서, 샤프트 로의 중심을 향해 테이퍼져 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 한 스크류 컨베이어의 나선체의 엔벨로프(envelope)는 각각 실질적으로 원통형이지만 필요시 적어도 일부 영역에 걸쳐서 일정 및/또는 불일정 내향 피치를 갖도록 설계될 수 있다.

유연성있게 설계된 샤프트 및/또는 나선체는 스크류 컨베이어의 이송 거동을 이송되어질 재료의 유체 역학에 맞게 조정한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 각 스크류 컨베이어의 나선체는 각 스크류 컨베이어가 샤프트 로의 중심을 향하거나 이로부터 또는 스크류 컨베이어에 방사방향으로 이송하는 방식으로 설계되어 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 스크류 컨베이어는 일시적인 작업을 위해서 축방향으로 이동가능하다. 이 실시예는 각 스크류 컨베이어가 보수 작업을 할 목적으로 쉽게 접근가능하며 각 스크류 컨베이어를 영구적으로 작동할 필요 없이 벌크 피라미드를 제거하기 위해서 일시적으로 사용될 수 있다는 장점을 가진다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 각 개별 스크류 컨베이어의 회전 방향은 연속 또는 불연속적이고, 시계방향 또는 반시계방향, 또는 진동식이다.

유연성 있는 이동과 회전 방향에 의해서, 벌크 피라미드의 적절한 기하학적 상태를 고려할 수 있다. 특히, 반응 재료는 균질하게 혼합된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따라서, 한 배출 장치에 쌍으로 할당된 두 스크류 컨베이어 각각의 진동 또는 회전은 반대방향으로 이루어진다. 이 양호한 실시예에 따라서, 이송 방향은 본질적으로 방사방향이지만 또한 필요시 작은 축방향 성분을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 각 스크류 컨베이어의 헤드는 일반적으로 알려진 방법으로 드릴 비트로 설계되며, 드릴 비트는 일시적인 작업으로 케이킹된 벌크 피라미드 내로의 보링을 허용한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 스크류 컨베이어의 샤프트를 구동하는 모터가 제공되어 있다. 모터에 의한 샤프트의 구동은 구동체가 이동 장치상에 아무렇게나 장착될 수 있기 때문에, 공정에서 스크류 컨베이어의 유연성있는 조정을 허용하고 설치 및 분해를 용이하게 한다.

본 발명의 일 실시예에 따라서, 스크류의 보링 거동(boring behavior)을 확인해주는 센서가 제공되어 있다. 스크류의 바람직하지 않은 보링 거동은 예들 들어 스크류 헤드가 부분적으로 케이킹될 수도 있는 베드로 보링하는 동안 바람직한 방향으로부터 이탈하는 것을 의미한다. 보링은 사람에 의한 오작동의 경우에 고가의 보수 작업을 야기할 수 있는 민감한 공정이다. 그러므로, 센서는 공정 제어의 주요한 부분을 형성한다.

본 발명의 다른 특징에 따라서, 스크류 컨베이어의 개별 샤프트의 속도 및/또는 보링 거동은 이송 특성 및/또는 보링 거동에 따라서 제어되므로, 스크류와 보링 헤드의 이송 특성은 관련 공정 요구사항에 따라서 조정될 수 있다.

아래에, 본 발명은 도면에 나타난 실시예에 의해서 보다 상세히 설명된다.

도 1은 이동 장치 없는 배출 장치 및 벌크 피라미드를 가진 샤프트 로를 도시하며,

도 2는 배출 장치 및 이동 장치를 가진 샤프트 로를 도시하며,

도 3은 배출 장치, 이동 장치 및 감소된 벌크 피라미드를 가진 샤프트 로를 도시하며,

도 4는 아래에 위치된 배출 장치와 이동 장치의 상부 평면도이며, 그리고

도 5는 위에 위치된 이동 장치와 배출 장치의 상세도이다.

도 1은 해결하고자 하는 문제점을 나타낸 도면이다. 샤프트 로(1)의 내부는 샤프트 로(1)의 바닥(3)위에 방사방향으로 배열된 배출 장치(4)를 통해서 샤프트 로(1)로부터 배출되는 고체층(2)을 포함한다. 방사방향으로 배열된 배출 장치(4)(스크류 컨베이어로 설계되어 있음; 도시 생략)사이에, 높은 벌크 피라미드(5)가 축적되어 가스 입구 포트(6)의 일부분 위로 돌출하여 가스 입구 포트(6)를 막는다. 샤프트 로(1)의 활성 체적은 벌크 피라미드(5)의 체적에 의해 감소되고, 고체층의 가스 침투성은 균일하지 못하다.

도 2는 본 발명에 따라 배열된 이동 장치(7)를 가진 샤프트 로(1)를 도시한다. 두 개의 이동 장치(7)가 각 배출 장치(4)에 할당되어 있고 배출 장치(4)의 위에 그리고 옆에, 하나가 좌측에 그리고 다른 하나가 우측에 배치되어 있다.

도 3은 본 발명에 따라 배열된 이동 장치(7) 뿐만 아니라 본 발명에 따라 배열된 이동 장치(7)를 사용함으로써 감소된 벌크 피라미드(5)를 가진 샤프트 로(1)를 도시한다. 가스 입구 포트(6)는 벌크 피라미드(5)에 의해 더 이상 막히지 않는다. 고체층(2)은 균일한 가스 침투성을 특징으로 하고 샤프트 로(1)의 활성 체적은 증가된다.

도 4는 아래에 위치된 배출 장치(4)와 이동 장치(7)의 상부 평면도이다. 두 개의 이동 장치(7)는 각 배출 장치(4)에 할당되므로, 벌크 피라미드가 그 위에 축적되는 두 배출 장치(4)사이의 웨지형 영역(8)은 감소된다.

멈춤각은 재료에 따라서 변하는 상수이기 때문에, 벌크 피라미드의 높이는 베이스(base)가 감소함에 따라 감소된다.

도 5는 이 경우에서 스크류 컨베이어로서 설계되어 있는 위에 위치된 두 이동 장치(7)와 배출 장치(4)의 상세도를 도시한다. 화살표는 이동 장치(7)의 회전 방향을 가르키고, 서로 반대방향이므로 재료는 벌크 피라미드(여기서 도시 생략)로부터 배출 장치(4)의 배출 영역으로 이송된다.

Claims (18)

1. 덩어리 재료의 베드(2)와, 스크류 컨베이어로서 설계되어 있고 샤프트 로(1)의 바닥 영역(3) 위에 배치되어 있는 덩어리 재료용 배출 장치(4) 뿐만 아니라, 상기 배출 장치(4)위에 위치되어 있는 환원 가스용 입구 포트(6)를 가진 샤프트 로에 있어서,

   상기 샤프트 로(1)내의 재료를 이동시키기 위한 장치(7)가 상기 입구 포트(6)에 의해 형성된 영역과 상기 배출 장치(4)에 의해 형성된 영역 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 샤프트 로(1)내의 재료를 이동시키기 위한 장치(7)의 개수는 덩어리 재료용 배출 장치(4)의 개수의 두 배 이상인 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 두 개의 상기 이동 장치(7)는, 상기 배출 장치(4)의 위쪽에 그리고 옆에, 하나가 좌측에 그리고 다른 하나가 우측에 배치되는 방식으로, 쌍을 이루어 하나의 배출 장치(4)에 할당되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
4. 제 3항에 있어서, 상기 이동 장치(7)는 수평으로 배열된 스크류 컨베이어로서 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
5. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어의 샤프트는 노벽의 영역으로 돌출되어 있고, 냉각되는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
6. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어의 샤프트는 원통형이고, 노벽으로부터의 거리가 증가함에 따라 적어도 이들의 길이의 일부 영역에 걸쳐서 일정 또는 불일정 피치로 테이퍼져 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
7. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어의 나선체는 적어도 일부 영역내에서 큰 피치를 가지는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
8. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어의 나선체는 상기 샤프트에 고정된 패들과 교환가능한 패들 중 하나 이상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
9. 제 4항에 있어서, 상기 나선체의 엔벨로프는 원통형이며, 적어도 일부 영역에 걸쳐서 일정 또는 불일정 피치로 내향으로 테이퍼져 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
10. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어 각각은 샤프트 로(1)의 중심을 향하거나 상기 샤프트 로의 중심으로부터 또는 상기 스크류 컨베이어에 방사 방향으로 이송하는 방식으로 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
11. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어 각각은 영구 또는 일시적인 작업을 위해 축방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
12. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어 각각은 연속 또는 불연속, 시계 또는 반시계방향으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
13. 제 4항에 있어서, 상기 배출 장치(4)에 각각 쌍으로 할당된 두 개의 상기 스크류 컨베이어의 진동 또는 회전은 반대방향인 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
14. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어의 헤드는 드릴 비트로 설계되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
15. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어의 샤프트를 구동하는 모터가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
16. 제 4항에 있어서, 상기 스크류 컨베이어의 보링 거동을 확인하는 센서가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
17. 제 4항에 있어서, 이송 특성과 보링 거동 중 하나 이상에 따라서 상기 스크류 컨베이어의 개별 샤프트의 속도와 보링 거동 중 하나 이상을 제어하는 유닛이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.
18. 제 1항에 있어서, 상기 덩어리 재료의 베드(2)는 산화철 및 해면철을 함유하는 것을 특징으로 하는 샤프트 로.

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