KR100815377B1 - 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연장면, 특히 고정층 상에 덩어리 형태의 괴상 재료, 특히 적어도 부분적으로 예비환원된 철광석을 분배하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 표면은 선철 또는 강 중간 제품을 제조하기 위해 물리적 또는 화학적 프로세스 기술에 사용되는 반응로 또는 용기, 특히 용해 작업 반응로 내에서 확장하고, 덩어리 형태의 괴상 재료는 반응로의 수직 종축선으로부터 동일한 거리에 바람직하게 배열되는 적어도 두 개의 특히, 회전 대칭 드롭 샤프트를 갖는 적어도 하나의 장입 장치에 의해 장입된다. 괴상 재료의 적어도 일부분은, 특히 드롭 샤프트 내에 유입된 후에, 연장면에 충돌하기 전에, 적어도 하나의 드롭 샤프트에, 바람직하게 드롭 샤프트 내에 배열된 분산 장치 상에 분배된다. 위에서 볼 때, 괴상 재료의 분배는 방사상 및/또는 접선 방향으로 일어난다.

Description

덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법 및 장치 {MEHTOD AND DEVICE FOR DISTRIBUTING A LUMPY BULK MATERIAL}

본 발명은 물리적 또는 화학적 프로세스 기술에 사용되는 반응로 또는 용기, 특히 적어도 부분적으로 예비환원된 선철(pig iron) 또는 1차 강제품(primary steel products)을 생산하는 야금 설비(metallurgical plant)에 사용되는 반응로 내에서 연장하는 연장면, 특히 고정층 상에, 상기 반응로의 수직 종축선으로부터 동일한 거리에 바람직하게 배열된 두 개 이상의 위치에 배열된 장치, 특히 회전 대칭 슈트를 갖는 하나 이상의 장입 장치를 통해 장입되는 덩어리 형태의 괴상 재료, 특히 철광석을 분배하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 신규한 형태의 분산 장치에 관한 것이다.

덩어리 형태의 괴상 재료를 연장면 상에 분배시키면 설비 구성 및 프로세스 공학에서 공지된 문제점을 발생시킨다. 특히 화학적/물리적 프로세스 공학에 사용되는 반응로의 경우에, 특정 프로세스에 최적화된 괴상 재료의 분배 정도를 달성하기 위해 상당한 노력을 기울여 왔다. 이러한 형태의 반응로의 부적절한 적재로 인해 제조된 제품의 품질 감소와 또한 예를 들어 많은 분진 방출에 의해 야기되는 상당히 심각한 환경 오염을 야기한다. 그 결과 이러한 형태의 설비의 생산성이 저하된다.

미국 특허 제 4,497,609호에는 괴상 재료 스트림이 고로에 연속적으로 장입될 수 있는 장치가 설명되어 있다. 이러한 목적을 위해, 괴상 재료는 복수의 슈트를 통해 고로 주변부 상에 장입된다.

선행 기술의 관점에서, 본 발명의 목적은 선행 기술과 비교할 때 개선된 공정 관리와 보다 경제적인 구성의 설비를 제공할 수 있도록 청구항 제1항의 전제부의 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법과 청구항 제8항의 전제부의 덩어리 형태의 괴상 재료의 유동을 분배하는 장치를 보다 개선하고자 하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법은 본 명세서 말미의 청구범위 제 1 항에 제시되며, 본 발명에 따른 덩어리 형태의 괴상 재료의 유동을 분배하는 장치는 제 8 항에 제시된다.

본 발명의 또 다른 목적은 청구항 제 12 항 또는 제 13 항의 전제부에 따른 분산 장치를 간단하게 사용하도록 개선하고자 하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 제 12 항 또는 제 13 항에 따른 대응하는 분산 장치에 의해 달성된다.

본 발명은 용융로(melter gasifier)에서 사용될 때 특히 유리함이 증명되었고, 이러한 관점에서 보다 상세히 설명되어 있다. 그러나, 본 발명의 용도는 이러한 실시예로 제한되는 것이 아니며, 용융로 내에서의 작동 관계에 대한 상세한 설명은 단지 예시적인 설명을 나타낸 것이다. 다른 야금 유닛, 특히 고로에서의 본 발명의 용도는 본 발명의 또다른 구체적인 실시예를 이룬다.

용융로는 선행 기술 분야에서 오래 전부터 공지된, 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 유닛이다.

선행 기술 분야에서 공지된 것처럼, 용융로는 실질적으로 예비환원된 철광석(prereduced iron ore; DRI)을 용융시키고, 환원 가스 캐리어, 특히 덩어리 형태의 석탄으로부터 환원 가스를 발생시키는데 사용된다.

석탄과 DRI는 일반적으로 용융로의 돔을 통해 용융로 내로 유입되고, 석탄은 중앙에서 유입되는 것이 유용함이 증명되었다.

따라서, DRI는 용융로의 돔 상에 있는 하나 이상의 편심적으로 위치된 개구를 통해 용융로 내로 유입된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 물리적 또는 화학적 프로세스 기술에 사용되는 반응로 또는 용기, 특히 적어도 부분적으로 예비환원되는 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금 설비에 사용되는 반응로 내에서 연장하는 연장면(extensive surface), 특히 고정층(fixed bed) 상에 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법이 제공되는데, 바림직하게로는 상기 반응로의 수직 종축선으로부터 동일한 거리로 이격되어 배열되는 1개 이상, 바람직하게 2개 이상의 장치, 특히 회전 대칭형 슈트를 갖는 하나 이상의 장입 장치를 통해 상기 괴상 재료가 장입되며, 괴상 재료가 상기 슈트 내에 유입된 후, 그리고 상기 용기 내의 연장면과 상기 괴상 재료가 접촉되기 전에, 상기 연장면에 걸쳐 상기 괴상 재료의 분배의 분산을 증가시키기 위해 괴상 재료의 적어도 일부는 위에서 볼 때, 분산 장치에서 방사상 및 접선 방향 중 하나 이상의 방향으로 분산된다.

상기한 방법에서, 괴상 재료는 분산 장치에서 적어도 부분적으로 슈트 내측으로 분배된다.

상기한 방법에서, 인접한 슈트의 분산 영역은 고정층에 도달되기 전에 적어도 부분적으로 겹친다.
즉, 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 괴상 재료 분배 방법은, ⅰ) 연장면 위로 용기 또는 반응로의 수직 종축선으로부터 이격되어 배열되는 상기 용기 또는 반응로의 2 개 이상의 위치에 배치되는 각각의 슈트를 통해 용기 또는 반응로 안으로 괴상 재료를 장입시키는 단계와, ⅱ) 괴상 재료가 상기 슈트 내에 유입된 후, 그리고 상기 용기 내의 연장면과 상기 괴상 재료가 접촉되기 전에, 상기 연장면에 걸쳐 상기 괴상 재료의 분배의 분산을 증가시키기 위해 상기 슈트 중 하나 이상의 슈트를 통해 유입되는 상기 괴상 재료의 적어도 일부(일부분 이상)를 분산시키되, 상기 슈트 중 하나 이상의 각각을 통해 이동하는 상기 괴상 재료의 유동 방향에 대해 수직으로 측정되는 유동의 횡단면적을 증가시키도록 상기 용기 내의 상기 연장면에 대해 방사상 및 접선 방향 중 하나 이상의 방향으로 상기 괴상 재료를 분산시키는 단계와, ⅲ) 상기 괴상 재료의 인접하는 장입 위치에 의해 형성되는 상기 연장면 상의 분산 영역이 상기 용기 내의 연장면에 상기 괴상 재료가 도달되기 전에 인접하는 장입 영역의 분산 영역의 부분적인 겹침을 생성시키도록 상기 분산시키는 단계가 실시되도록, 상기 용기 안으로 상기 괴상 재료의 장입 위치를 선택하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 다른 특징에 따라, 모든 슈트의 전체적인 분산 패턴은 위에서 볼 때, 실질적으로 동심 링을 형성한다.

또한 물리적 또는 화학적 프로세스 공학에 사용되는 반응로, 특히 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금 설비의 반응로, 바람직하게 용융로 내에서 연장하는 연장면, 특히 고정층 상에서, 두 개 이상의, 바람직하게 회전 대칭 슈트를 갖는 장입 장치를 통해 장입되는 덩어리 형태의 유동 괴상 재료, 특히 해면철을 분배하는 본 발명은, 장입 장치가 또한 괴상 재료를 분산시키기 위한 하나 이상의 추가적인 분산 장치를 갖고, 상기 분산 장치에 의해 괴상 재료의 적어도 일부분이 위에서 볼 때, 방사상 및 접선 방향 중 어느 한 방향 이상으로 분배될 수 있음을 특징으로 한다.

복수의 슈트 또는 경사진 관을 통한 괴상 재료의 분산은 프로세스 공학, 특히 야금 기술에서 오래 전부터 공지되어 왔다.

분산 장치의 추가적인 제공으로 인해 괴상 재료가 슈트로부터 표면 상에 떨어질 때, 괴상 재료는 추가적으로 분산되거나, 이러한 방식으로 형성된 괴상 재료 스트림이 확장된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 확장된 괴상 재료 스트림은 서로 겹친다. 이로 인해 특히 슈트의 고장, 예를 들어 막히게 되는 경우에도 고정층은 실질적으로 괴상 재료의 균일한 공급을 받는다.

각각 사용되는 방사상 분배와 접선 분배는 모두 제한된 범위에서 유동 괴상 재료를 확장시키고 괴상 재료를 분산시키지만, 가능한 한 균일한 분산을 달성하기 위해, 위에서 볼 때, 방사상 및 접선 방향으로의 분산이 특히 적합하다.

본 발명의 일 특징에 따라, 슈트는 반응로의 수직 종축선으로부터 동일한 거리에 배열된다.

특히 바람직하게, 괴상 재료는 이 경우 가상원 또는 링을 따라 여러 지점에서 고정층 상에 분배되고, 이 경우 또다른 바람직한 실시예에 따라, 슈트에 할당된 개개 유동 괴상 재료는 서로 부분적으로 교차한다. 이러한 방식으로, 고정층으로의 장입 중에 하나 이상의 슈트의 고장을 보상할 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따라, 분산 장치는 고정 방식(rigid manner)으로 배열된다.

특히 상당한 고온에서, 예를 들어 야금 기술에 사용되는 관련 반응로 내의 이동식 장치는 상대적으로 신뢰할 수 없음이 증명되었다. 따라서, 상당한 비용을 야기하는 (온도, 마모와 관련된)특정 보호 장비를 요한다.

이와 대조적으로, 부동의, 즉 고정된 장치는 저가이고 신뢰할 수 있다.

본 발명의 또다른 특징에 따라, 분산 장치는 기계 장치, 특히 소정의 구동부 없이 이동 가능하게 배열된다. 이 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 분산 장치는 단단히 고정된다.

본 발명의 일 특징에 따라, 분산 장치는 슈트 내부에 배열된다. 이로 인해 분산 장치가 고온의 용융로에 노출되지 않는다. 특히, 이 경우에, 가스 챔버 내의 모든 내측 이음부에 큰 부하를 야기하는 용융로 내에서 발생하는 높은 복사열이 고려된다. 분산 장치를 슈트 내에 설치하는 것은 분산 장치가 이러한 열 또는 열기계적 부하로부터 효과적으로 보호되어 오랜 사용 수명을 달성함을 의미한다.

본 발명의 또다른 특징에 따라, 분산 장치는 슈트의 내측 상에 배열되는 다수의 돌출부를 갖는다.

돌출부는 슈트 내의 재료를 감속시키고, 특히 용융로의 중앙으로부터 소정의 거리에서 원형 링을 따라 고정층에 장입되게 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 내마모성 돌출부가 슈트의 하부에 끼워맞춤된다.

본 발명의 또다른 특징에 따라, 분산 장치는 체인, 바람직하게 둥근 링크 체인을 갖는다.

체인은 슈트 또는 경사진 관 내의 재료가 감속되도록 허용하고, 이러한 방식으로 원형 링을 따라 소정의 장입이 형성되도록 허용하는 단순한 저가의 대체물을 의미한다. 체인은 이 경우 내열성 및 내마모성 재료로 제조된다.

본 발명의 또다른 추가적인 특징에 따라, 체인은 바람직하게 서로에 대해 가변적인 미리정해진 간격에서 많은 분산 요소, 예를 들어 마디를 갖는다.

이로 인해 특히 균일한 분산이 달성된다.

본 발명은 또한 청구항 제 12 항 또는 제 13 항에 의한 본 발명에 따른 분산 장치를 특징으로 한다.

본 발명의 특정 실시예에 따라, 분산 장치는 많은 체인을 구비하며, 각각의 체인 상에는 교대로 많은 마디가 제공되며, 인접한 마디는 바람직하게 서로 다른 간격으로 배열된다.

본 발명에 따른 분산 장치로 인해 괴상 재료가 감속되고 분산되어, 이러한 방식으로 고정층과 충돌하는 최종 유동 괴상 재료가 확장된다.

본 발명에 따른 특정 실시예는 괴상 재료를 안내 및 분산시키는데 사용되는 장치를 제공하고, 상기 장치는 그 내측면 상에 많은 돌출부가 배열되어 있는 슈트를 구비한다.

본 발명의 비제한적인 실시예는 첨부 도면을 참조하여 보다 자세히 후술될 것이다.

도 1은 용융로 내에서 DRI의 분배 상태를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 2는 조합된 안내 및 분산을 위한 장치의 일 예를 도시한 도면이며,

도 3은 분산 장치의 일 예를 도시한 도면이다.

용융로 내에서 DRI의 분배 상태가 도 1에 개략적으로 스케치되어 있다. 이 경우, 용융로는 석탄용 공급부(1), DRI용 공급부(6), 분진용 공급부(2), 산소용 공급부(3) 뿐만 아니라 슬래그 및 선철 탕구(4) 및 환원 가스를 배출시키기 위한 가스 배출 라인(5)을 갖는다. DRI용 공급부(6)는 용융로의 돔 내에 있는 6개의 개구를 구비하며, 상기 개구들은 수직 종축선을 따라 배열된 석탄용 공급부(1)로부터 동일한 거리에 이격되어 배열되며, 슈트 또는 경사진 하강관을 갖추고 있다. 명확성을 위해, 도 1에는 단일의 DRI용 공급부(6)가 도시되어 있지만 모든 DRI용 공급부(6)들을 나타내는 것으로 본다.

DRI는 6개의 슈트를 통과하며, 상기 슈트들은 대응하는 개구에서 용융로에 각각 고정되고, 각각의 슈트는 그 내측 표면 상에 DRI를 분산시키는데 사용되는 돌출부를 구비한다.

DRI는 용융로의 층 상에 가상원 또는 링 형태로 분배되어, 중앙으로 장입되지 않는다. DRI의 분배 상태가 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 고정층(fixed bed) 상에서의 DRI 분배 상태(7)가 개략적으로 스케치되어 있다. 따라서, 선행 기술과 비교할 때, 슈트 내에서의 DRI의 분산으로 고정층 상에서 DRI의 분산 반경이 증가되어, 개개의 분산 영역이 부분적으로 서로 겹치게 된다. 본 발명에 따른 분산 작용으로 균일한 분배 효과를 달성할 수 있고, 특히 유입되는 석탄과 DRI의 개선된 혼합 효과를 달성할 수 있다.

도 2는 DRI를 안내하고 분산시키는 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시한다. 이러한 안내 및 분산 장치는 슈트(8)이며, 상기 슈트(8)의 내측 표면 상에 복수의 돌출부(9)가 배열되어 있다. DRI가 상기 슈트를 통과한다면, DRI는 돌출부에 의해 방향이 전환되어 감속된다.

본원에 개시된 장치의 모든 부품들은 그 특정 사용 영역에서의 조건에 맞춰 구성되어야 한다. 용융로 내에서 사용될 때, 고온에 견디고 내마모성을 갖는 재료가 주로 사용된다. 또한, 특히 고온에 노출되는 이러한 부품에 내화성 라이닝을 제공하는 것도 고려해야 한다.

경험상 특히 높은 정도의 마모에 노출되는 도시되고 설명된 장치의 부품들은 강화제, 예를 들어 용접판(welded-on plate)에 의해 추가적으로 보호된다.

도 3은 예를 들어 용융로 내에서 DRI를 고정층 상에 유입시키는데 사용되는 분산 장치의 일 실시예를 도시한다. 이 경우, 하나 이상의 체인(13)이 보호관(12) 내의 적절한 고정 수단(11)에 의해 슈트(10) 내에 배열된다.

바람직한 실시예에 따라, 체인은 복수의 마디(nodule)들을 갖는다. 이 경우, 바람직하게 마디 사이의 거리는 변한다. 공급 라인(14)을 통해 슈트(10)로 유입되는 괴상 재료는 체인 및/또는 체인의 마디에 의해 감속되고 분산된다.

Claims (15)

1. 물리적 또는 화학적 프로세스에 사용되며 수직 종축선을 갖는 용기 또는 반응로 내에 연장되는 연장면 상에 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법으로서,

   상기 연장면 위로 상기 용기 또는 반응로의 수직 종축선으로부터 이격되어 배열되는 상기 용기 또는 반응로의 2 개 이상의 위치에 배치되는 각각의 슈트를 통해 상기 용기 또는 반응로 안으로 상기 괴상 재료를 장입시키는 단계와,

   상기 괴상 재료가 상기 슈트 내에 유입된 후, 그리고 상기 용기 내의 연장면과 상기 괴상 재료가 접촉되기 전에, 상기 연장면에 걸쳐 상기 괴상 재료의 분배의 분산을 증가시키기 위해 상기 슈트 중 하나 이상의 슈트를 통해 유입되는 상기 괴상 재료의 일부분 이상을 분산시키되, 상기 슈트 중 하나 이상의 각각을 통해 이동하는 상기 괴상 재료의 유동 방향에 대해 수직으로 측정되는 유동의 횡단면적을 증가시키도록 상기 용기 내의 상기 연장면에 대해 방사상 및 접선 방향 중 하나 이상의 방향으로 상기 괴상 재료를 분산시키는 단계와,

   상기 괴상 재료의 인접하는 장입 위치에 의해 형성되는 상기 연장면 상의 분산 영역이 상기 용기 내의 연장면에 상기 괴상 재료가 도달되기 전에 인접하는 장입 영역의 분산 영역의 부분적인 겹침을 생성시키도록 상기 분산시키는 단계가 실시되도록, 상기 용기 안으로의 상기 괴상 재료 장입 위치를 선택하는 단계를 포함하는,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 장입 위치들은 상기 용기의 종축선 둘레로 회전 대칭형 위치인,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 용기 안으로의 상기 장입 위치들은 모두 상기 용기의 상기 수직 종축선으로부터 동일한 거리에 위치되는,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 용기 내의 상기 괴상 재료의 장입 위치는, 상기 장입 위치 모두를 통해 생성되는 괴상 재료의 총 분산 패턴이 상기 연장면 상에서 동심 링을 형성하도록 구성되며,

   상기 분산시키는 단계는, 상기 장입 위치 모두를 통해 생성되는 괴상 재료의 총 분산 패턴이 상기 연장면 상에서 동심 링을 형성하도록 선택되는,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   중심의 종축선을 따라 상기 용기 안으로 석탄을 도입시키는 단계를 더 포함하는,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 분산시키는 단계는 상기 슈트에서 실시되는,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 방법에서 사용되는 상기 괴상 재료는 일부분 또는 전체가 환원된 철광석을 포함하며, 상기 반응로 또는 용기는 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금 설비에 사용되는 반응로인,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
8. 덩어리 형태의 괴상 재료가 위에 분배되는 연장면을 내부에 구비하는 반응로 또는 용기 내의 연장면 상에 괴상 재료의 유동을 분배하는 장치로서,

   상기 용기 안으로 상기 괴상 재료를 장입하기 위해 상기 용기에 관해 제 위치에 고정되며 상기 괴상 재료가 상기 연장면에 걸쳐 분배되도록 상기 용기에 관한 위치들에 배치되는 복수의 슈트를 포함하는 상기 용기용 장입 장치와,

   상기 용기 내의 상기 연장면의 방사상 및 접선 방향 중 하나 이상의 방향으로 상기 괴상 재료의 일부분 이상의 분배를 증가시키기 위해 상기 슈트를 통해 상기 용기 안에 유입되는 상기 괴상 재료를 분산시키도록 상기 슈트 중 하나와 기능적으로 연결되며, 상기 슈트를 통해 이동하는 상기 괴상 재료의 유동 방향에 대해 수직으로 측정되는 유동의 횡단면적을 증가시키도록 작동가능한, 상기 슈트 내에서 이동가능한 분산 장치를 포함하는,

   덩어리 형태의 괴상 재료의 유동을 분배하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 용기는 수직 종축선을 구비하며, 상기 슈트는 상기 용기의 종축선 둘레에 회전 대칭형으로 배열되는,

   덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 슈트는 상기 용기의 수직 종축선으로부터 동일한 거리에 배열되는,

    덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 슈트 중 하나를 위한 분산 장치는 상기 슈트 내에 배열되는,

    덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 분산 장치는 상기 슈트 내에 체인을 포함하는,

    덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 체인을 따라 간격을 두고 배치되는 복수의 분산 요소를 더 포함하는,

    덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 분산 요소는 상기 체인 상에 마디를 포함하는,

    덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 분산 요소는 상기 체인을 따라 가변적인 간격을 두고 이격되어 있는,

    덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.

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