KR100803990B1 - 용융가스화로의 취입풍구 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 용융가스화로의 취입풍구는 풍구몸체, 풍구몸체의 중심부를 관통하여 형성되는 산소취입공, 풍구몸체의 내부로 형성되는 냉각도관, 산소취입공의 외측으로 풍구몸체를 관통하여 형성되는 미분탄 취입관 및 미분탄 취입관을 둘러싸며 형성되는 보호관을 포함한다.

용융가스화로, 풍구, 산소, 미분탄

Description

용융가스화로의 취입풍구{TUVERE TUYERE OF MELTER-GASIFIER}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용융가스화로 취입풍구의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용융가스화로 취입풍구의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용융가스화로 취입풍구의 부분 절개 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시에에 따른 취입풍구를 구비한 용융가스화로의 일례를 나타낸 개략도이다.

본 발명은 용융가스화로의 취입풍구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철광석으로부터 용선을 생산하는 제선 공정에서 용융가스화로 내로 산소와 더불어 미분탄을 포함한 다양한 연료나 원료를 분상 및 액상으로 취입하여 조업할 수 있는 용융로가스화로의 취입풍구에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 제선 공정에서 철광석으로부터 용선을 제조하는 용융로에는 용융로의 하부 외부면에 복수개의 풍구를 원주방향으로 설치하고취부하고, 이를 통하여 철광석이과 원료탄이 장입된 용융로 내로 산소 및 스팀을 를 취입한다.

이러한 풍구는 산소가 공급되는 산소 랜스와 후단(10b)이 연결되고된다, 스팀을 순산소와 더불어 용융로 내로 공급할 수 있도록 개폐밸브를 갖는 스팀취입배관과도 연결된다.

이에 따라 산소 랜스를와 스팀취입배관을 통해 용융로 내로 취입된 순산소는 및 스팀은 용융로에 충진된 원료탄석탄층과 연소반응을 일으켜 철광석 환원과 용융에 필요한 열과 환원가스를 생산하게 된다.

이 경우, 일반적으로 용융로에는 괴상의 연료나 원료가 노 상부로부터 공급된다. 그러나 조업의 경제성 및 효율성을 고려할 때, 미분탄과 같은 분상 또는 액상의 연료 및 원료를 풍구를통해 용융로에 직접 취입하는 것이 필요하다.

한편, 고로를 이용하여 용선을 제조하는 공정의 경우, 미분탄과 열풍공기의 혼합을 촉진시켜 고로 내부의 연소효율을 증진시키기 위해 미분탄 취입관을 열풍공기(약 1000℃의 고온 공기)가 지나가는 유로의 중심에 설치하여된 미분탄 취입관을 통해 미분탄을 고로 내부로 취입한다.

그러나 순산소를 내부로 취입하는 용융가스화로에 이를 적용하는 경우에는 미분탄의 연소가 풍구 앞에서 격렬하게 진행되어 풍구가 손상되는 현상이 발생할 수 있으므로 순산소와 함께 미분탄을 용융가스화로 내부로 취입하기 어렵다.

이를 해결하기 위해 특허공개공보 제2002-0032674호에서는 용융가스화로에 미분탄을 풍구로 취입하기 위해 미분탄과 산소가 별도로 취입되는 구조를 제안하였다.

상기의 제안 구조에서 미분탄 취입관을 통해 미분탄을 용융가스화로 내부로 취입하는 경우, 미분탄은 질소와 같은 기송가스에 의해 빠른 속도(30 내지 50m/s)로 미분탄 취입관 내부로 기송된다.

그런데 이 과정에서 기송되는 미분탄의 입자가 미분탄 취입관의 벽과 충돌하면서 취입관의 벽을 지속적으로 마모시키게 된다.

즉, 기송되는 미분탄 입자의 높은 운동에너지가 충격에너지로 전환되어 취입관의 피로를 누적시키게 되고, 결국에는 미분탄 취입관이 파손된다.

이와 같이, 미분탄 취입관이 파손되면 미분탄이 풍구몸체에 직접 부딪히게 된다. 그런데 풍구몸체는 대체로 마모 및 충격에 의해 매우 취약한 재질로 이루어지므로, 미분탄에 의해 쉽게 파손될 수 있다.

게다가 이와 같이 풍구몸체가 파손되는 경우에는 풍구몸체 내부를 순환하는 냉각수가 파손된 부분을 통해 용융가스화로 내부로 유입되어 용융가스화로 내부에서 급격한 부피팽창에의한 폭발을 야기시킬 수 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 상기와 같이 냉각수의 유입에 의하여 용융가스화로 내부의 폭발을 방지할 수 있는 용융가스화로의 취입풍구를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 풍구몸체가 파손되는 것을 방지하여 취입풍구의 수명을 길게 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 용융가스화로의 취입풍구 는 풍구몸체, 풍구몸체의 중심부를 관통하여 형성되는 산소취입공,

풍구몸체의 내부로 형성되는 냉각도관, 산소취입공의 외측으로 풍구몸체를 관통하여 형성되는 미분탄 취입관 및 미분탄 취입관을 둘러싸며 형성되는 보호관을 포함한다.

이 경우, 보호관은 풍구몸체의 후단의 외부로 연장되고, 보호관의 단부에 소켓이 구비되고, 소켓에는 미분탄 취입관을 삽입하도록 이루어지는 안내관이 체결될 수 있다.

또한, 보호관은 내마모성이 우수한 고탄소강으로 이루어질 수 있다.

또한, 냉각도관은 풍구몸체를 냉각시키는 몸체 냉각수 챔버 및 풍구의 선단부를 냉각시키는 노즈 냉각수 급수관을 더 포함하고, 몸체 냉각수 챔버 및 노즈 냉각수 급수관 사이에 삽입되는 격막을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 격막은 구리로 이루어질 수 있다. 풍구몸체와 같은 재질을 사용할 수 있다

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예 따른 용융가스화로의 취입풍구의 단면도이고, 도 2는 취입풍구의 후단(10b) 측에서 바라본 그 측면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 취입풍구(100)는 풍구몸 체(10)의 중심부에 형성되는 산소취입공(20), 몸체 냉각수 챔버(30), 노즈(nose) 냉각수 급수관(40)를 구비한다.

또한, 취입풍구(100)는 미분탄을 포함한 분상 또는 액상의 연료 및 원료를 공급할 수 있는 미분탄 취입관(50)과 미분탄 취입관(50)을 감싸 보호하는 보호관(60)을 풍구몸체(10)의 내측에 구비한다.

풍구몸체(10)는 열교환 효율이 높은 구리로 이루어질 수 있다. 이 경우, 용융가스화로 내에 배치되는 풍구몸체(10)의 선단부(10a) 외부면의 손상을 방지할 수 있도록 풍구몸체(10)의 선단부(10a)로부터 삽입부까지 100 내지 150mm의 외면이 세라믹으로 코팅 처리될 수 있다.

미분탄 취입관(50)은 산소취입공(20)의 중심선(P)에 대하여 일정각도, 바람직하게는 7 내지 10°정도 경사지도록 풍구몸체(10) 내에 그 외면과 나란하게 배치될 수 있다.

보호관(60)은 미분탄 취입관(50)이 미분탄에 의해 마모되어 풍구몸체(10)가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 고탄소강과 같은 내마모성 재질로 이루어질 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 보호관(60)은 풍구몸체(10)의 후단(10b) 외부로 돌출되어 형성되며, 돌출된 보호관(60)의 단부에는 소켓(70)이 설치될 수 있다.

소켓(70)은 풍구몸체(10)의 후단(10b) 측으로는 미분탄 취입관(50)의 외경보다 큰 내경을 갖는 안내관(80)이 체결되어 미분탄 취입관(50)을 풍구몸체(10)의 내부로 간편하게 삽입할 수 있도록 한다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 몸체 냉각수 챔버(30) 및 노즈(nose) 냉각수 급수관(40)은 각각 급수관(30a, 40a) 및 배수관(30b, 40b)과 연결되어 풍구몸체(10)의 내부에서 냉각수를 순환시킨다.

보호관(60)은 취입풍구(100) 내부에 존재하는 냉각수 챔버 및 유로를 피해서 취입풍구(100) 몸통을 관통하여 설치하는 구조로 이루어진다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 취입풍구의 부분 절개 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 몸체 냉각수 챔버(30)와 노즈 냉각수 급수관(40)의 사이에는 격막(90)이 구비된다.

이러한 격막(90)을 통해 보호관(60)이 취입풍구(100)의 풍구몸체(10) 내부로 삽입되므로 보호관(60)이 냉각수 유로에 직접 노출되지 않는다. 상기한 격막(90)은 구리로 이루어질 수 있다.

도 4는 용융가스화로의 일례를 나타낸 개략도이다. 상기한 취입풍구(100)를 용융가스화로(200)의 하부 외주면에 일정한 간격으로 복수개 배치하여 제선 공정을 수행하게 된다.

이 경우, 원료인 괴상의 철광석과 연료인 석탄이 장입된 용융가스화로(200)에 설치된 취입풍구(100)를 통하여 산소가와 고온의 스팀이 취입된다.

이에 따라 추취입풍구(100)의 선단부에는 연소대가 형성되고, 연소대에서 원료가 용융되어 용선이 제조된다.

그리고 각 취입풍구(100)의 풍구몸체에 제공되는 미분탄 취입관을 통해 미분탄 등의 연료가 공급되며, 상기한 바와 같이 미분탄 취입관이 고속의 미분탄의 충 격에 의해 파손되더라도 보호관에 의해 풍구몸체가 보호될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 용융가스화로의 취입풍구에 의하면, 미분탄 취입관이 파손될 경우 보호관에서 이를 제거하여 미분탄 취입관 만의 교체가 가능하므로 고가의 취입풍구를 장시간 사용할 수 있다.

또한, 냉각수가 용융가스화로의 내부로 유입되는 것을 방지하여 용융가스화로의 장기적이고, 안정적인 조업이 가능하게 된다.

Claims (6)

1. 풍구몸체,

   상기 풍구몸체의 중심부를 관통하여 형성되는 산소취입공,

   상기 풍구몸체의 내부로 형성되는 냉각도관,

   상기 산소취입공의 외측으로 상기 풍구몸체를 관통하여 형성되는 미분탄 취입관, 및

   상기 미분탄 취입관을 둘러싸며 형성되는 보호관

   을 포함하는 용융가스화로의 취입풍구.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 보호관은 상기 풍구몸체의 후단의 외부로 연장되는 용융가스화로의 취입풍구.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 보호관의 단부에 소켓이 구비되고, 상기 소켓에는 미분탄 취입관을 삽입하도록 이루어지는 안내관이 체결되는 용융가스화로의 취입풍구.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 보호관은 고탄소강으로 이루어지는 용융가스화로의 취입풍구.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 냉각도관은,

   상기 풍구몸체를 냉각시키는 몸체 냉각수 챔버 및 상기 풍구의 선단부를 냉각시키는 노즈 냉각수 급수관을 더 포함하고,

   상기 몸체 냉각수 챔버 및 상기 노즈 냉각수 급수관 사이에 삽입되는 격막을 더 포함하는 용융가스화로의 취입풍구.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 격막은 구리로 이루어지는 용융가스화로의 취입풍구.

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