KR100815702B1 - 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치 및 방법 - Google Patents

일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정에서 배출되는 배가스(Excess gas)를 안정적으로 회수하는 장치 및 방법이 제공된다.
상기 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치는, 유동로, 환원로 및 용융로를 포함하여 일반탄 및 분철광석을 이용 용철을 제조하는 용철제조공정의 상기 용융로측 배가스라인과 유동로측 배가스라인 중 어느 하나 또는 이들 모두에 연계되고, 상기 용융로, 유동로 및 환원로 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배가스를 회수 공급하는 배가스 회수라인;와, 상기 배가스 회수라인에 하나 이상 구비되고, 배가스가 유입 저장되는 가스저장수단; 및, 상기 가스저장수단의 하류측으로 상기 배가스 회수라인에 구비되면서 상기 가스저장수단에서 배출되는 배가스를 가압시키는 압축기를 포함하여 구성되어 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 용철제조공정에서 용융로 압력제어 후 배출되는 배가스의 회수율을 높이는 것은 물론, 저압 상태로 회수 할 수 있어 저압 저용량의 가스저장 설비의 구축을 가능하게 하는 것은 물론, 설비의 가동 제어의 단순화를 구현하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.
Figure R1020060123740
일반탄, 분철광석, 용철제조, 파이넥스(FINEX) 공정, 배가스 회수

Description

일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수 장치 및 방법{Apparatus and Method for Recovering Excess Gas Generated in Ironmaking Process Using Non-coking and Fine Ore}
도 1은 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 체계를 나타낸 구성도
도 2는 종래 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수 체계를 도시한 구성도
도 3는 본 발명에 따른 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수 체계를 도시한 구성도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1.... 배가스 회수장치 10.... 배가스 회수라인
20.... 가스저장수단 30.... 압축기
40.... 히터 50.... 필터
60.... 고압 배가스 역공급관 70.... 실포트
110.... 유동로 120.... 환원로
140.... 용융로 142.... 가스배출관
150.... 싸이클론 G1,G2,G3,G4.... 가스순환라인
Ge1.... 용융로측 배가스라인 Ge2.... 유동로측 배가스라인
본 발명은 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정에서 배출되는 배가스(Excess gas)를 안정적으로 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 더욱 상세히는 용철제조공정에서 용융로 압력제어 후 배출되는 배가스의 회수율을 높이는 것은 물론, 저압 상태로 회수할 수 있어 저압 저용량 설비 구축이 가능하고, 배가스 회수 설비의 가동 제어를 단순화시킨 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치 및 방법에 관한 것이다.
알려진 용철제조공법중 대표적인 고로공법은, 코크스 제조설비 등의 원료 예비 처리설비가 필요하고, 이와 같은 부대 설비의 구축에 막대한 비용이 들어가는 문제가 있다.
또한, 이와 같은 고로 공법은 코크스 제조설비의 가동시 발생하는 환경 오염물질의 처리를 위한 환경오염 방지설비에도 막대한 비용이 들어간다.
따라서, 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하며, 철원으로서는 전세계 광석생산량의 80% 이상을 점유하고 있는 분철광석을 직접 사용하여 용철을 제조하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정이 알려져 있다.
예를 들어, 도 1에서는 이와 같은 일반탄 및 분철광석을 직접 사용하여 용철을 제조하는 대표적인 공정, 예를 들어 알려진 파이넥스(FINEX) 공정을 도시하고 있다.
즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 통상 파이넥스 공정의 주요 설비는 다단 유동로(110)와 환원로(120)로 이루어진 유동 환원로(130)와 석탄 충진층이 형성되어 있는 용융로(140)로 구성되어 있다.
따라서, 최상단의 반응기에 연속적으로 잠입되는 상온의 광석은 유동로(110)들과 환원로(120)를 차례로 거치면서 용용로(140)로부터 공급되는 고온의 환원가스와 접촉함으로써, 승온 및 90% 이상의 환원이 이루어진 고온상태의 환원분광으로 전환됨과 동시에, 상기와 같이 환원된 분광은 석탄 충진층이 형성되어 있는 용융로(140)내 연속적으로 장입되어 그 내부의 석탄 충진층에서 용융됨으로써, 용선으로 전환되어 상기 용융로(140)의 외부로 배출된다.
또한, 상기 용융로(140)에는 로상부에서 괴상의 일반탄이 연속적으로 공급되어 로내부에 일정한 높이의 석탄 충진층을 형성하게 되며, 상기 석탄 충진층내로 상기 충진층 외벽 하단에 형성되어 있는 복수개의 풍구를 통해 산소가 취입되어 충진층내 석탄이 연소되고 연소가스가 충진층을 통하여 상승하면서 고온의 환원기류로 전환되어 유동로(110)와 환원로(120)에 공급되도록 용융로(140)에서 배출된다.
예를 들어, 도 1에서와 같이, 용융로(140)에 연결된 가스배출관(142)에서 배출된 환원가스는 싸이클론(150)을 거쳐 각각의 환원로 및 유동로 측 가스순환라인 (G1)(G2)(또는 '가스 도관'이라고도 한다)을 거쳐 환원로(120)와 유동로(110)에 공급된다.
그런데, 이와 같은 용융로(140)에서 유동로와 환원로로 공급되는 고온의 환원가스는 일반탄의 연소 및 가스화에 의해 생성되고, 그 생성량은 원료석탄의 성상 및 조업 이상에 따라 상당히 변동된다.
예를 들어, 용융로 조업에 따라 상기 고온 환원 가스량의 변동폭은 심한 경우에는 평균 가스생성량의 20 ~ 50% 정도에 이르며 이러한 극심한 가스변동이 상당히 짧은 시간내에 발생된다.
즉, 도 1에서 간략 그래프로 나타낸 바와 같이, 가스유량 변동에 따른 압력피크치가 일정하게 유지되지 않으면서 유동로(G2 라인), 환원로(G1 라인) 및 용융로(G3 라인)로 공급되는 고온의 환원 가스량이 단시간내에 급격하게 증가한 후 다시 급격하게 감소하는 현상이 발생된다.
따라서, 이와 같은 환원 가스량의 급격한 감소나 증가에 따른 압력 피크치의 급격한 변동은 유동로(110)와 환원로(120)내에 형성되는 고온 환원가스의 유속을 급격하게 변동시키고, 이에 의하여 유동로나 환원로내의 광석 유동층을 일시적으로 붕괴시키는 유동층 붕괴로 발전될 수 있다.
결국, 유동로나 환원로에서의 안정적인 유동층 유지를 위하여 용융로에서 배출되는 환원가스의 환경을 안정적으로 구축할 필요가 있는 것이다.
또한, 환원가스의 급격한 변동은 용융로 내부의 압력을 불안정하게 하여 용융로 조업도 불안정하게 한다.
결국, 환원가스의 급속한 압력이나 유량 변동은 안정적인 유동층 확보나 용융로의 안정적인 가동에 중요한 문제로 대두되게 된다.
예를 들어, 이와 같은 환원가스의 압력이나 유량의 급속한 변동에 따른 용융로내의 압력 유지를 일정하게 하기 위하여, 용융로(140)에서 배출되는 배가스(excess gas)중 일부를 압력제어밸브(154)을 통하여 용융로측 배가스라인(Ge1)으로 배출 되도록 한다.
이 경우, 환원로(120)와 유동로(110)로 순환되는 환원가스의 급속한 변동은 제어되어 일정한 양이 투입되게 된다.
결국, 압력이나 유량의 변동분은 용융로측 배가스라인(Ge1)으로 배출되고, 환원가스의 일정 유량과 압력만이 유동로(110)와 환원로(120)에 들어가게 된다.
그러나, 이경우에도 환원가스의 유량과 압력 변동분은 발생되는 전체 배가스의 20 ~ 50% 에 이르는 상당한 가스량이 용융로측 배가스라인(Ge1)을 통해 배출되기 때문에, 실제 조업시 철광석을 환원시킬 환원가스가 부족하게 된다.
이에 유동로(110)에서 배출되는 배가스중 일부를 유동로측 배가스라인(Ge2)에서 분기한 가스순환라인(G4)을 통하여, 환원에 불필요한 CO2를 CO2 제거기(166)에서 제거한 뒤 용융로, 구체적으로는 용융로에 연결된 가스배출관(142)에 일정한 양을 공급한다.
따라서, 용융로에 연결된 가스배출관(142)과 싸이클론(150)을 통하여 용융로측 배가스라인(Ge1)에서 분기되는 가스순환라인(G1)(G2)를 통하여 배가스가 환원로(120)와 유동로(110)에 공급되어 환원가스 부족량을 보상한다.
그러나, 도 1에서와 같이, 이와 같은 추가적인 가스 보충에도 불구하고 여전히 환원로(120)와 유동로(110)에 순환 공급되는 환원가스가 부족한 상태에 놓이게 되고, 이에 환원로(120)와 유동로(110)에 필요한 환원가스량을 늘이기 위하여 압력제어밸브(154)의 압력 설정치를 높이거나 유동로(110)와 환원로(120)의 입구 유량 조절밸브(미도시)를 조절할 수밖에 없는데, 이 경우에도 환원가스의 유량이나 압력이 불안정해지는 문제가 발생되기 때문에, 용융로(140)는 물론, 환원로(120)나 유동로(110)까지의 전반적인 환원가스 유량이나 압력을 요구 수준까지 유지하는 데에는 한계가 있었다.
이때, 도 1(이하의 도 2 및 도 3에도 적용됨)에서 미설명 부호인 152,162는 각각의 용융로측 및 유동로측 배가스라인(Ge1)(Ge2)에서 배가스의 온도를 낮추기 위한 냉각설비이고, 164는 유량제어밸브이다.
한편, 도 1에서와 같은 통상의 환원가스 순환체계의 문제 즉, 각각의 로내 유동층을 안정적으로 유지하여 유동층 붕괴를 방지하기 위한 기술이, 본 건의 출원인이 출원하여 공개된 대한민국 공개특허공보 제2001-0045380호에서 개시되고 있다.
즉, 도 2에서는 상기 개선된 유동층 붕괴 방지를 위한 환원가스의 순환체계를 도시하고 있다.
예컨데, 도 2에서 도시한 바와 같이, 종래의 다른 환원가스 순환체계는, 용융로(140)에서 배출되는 용융로측 배가스라인(Ge1)에서 일부 배가스를 버퍼탱크(190)에 저장하였다가, 유동로와 환원로내 유동층이 불안정하거나, 용융로내 압력 제어가 불안정한 상태가 되면, 저장된 배가스를 용융로에 연결되는 가스배출관(142)에 순환 공급하는 것에 그 특징이 있다.
즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 연도(170)로 이어지는 용융로측 배가스라인(Ge1)에 연결되는 또 다른 가스순환라인(G5)에 압축기(180)와 버퍼탱크(190)를 차례로 설치하고, 상기 가스순환라인(G5)을 유동로측 배가스라인(Ge2)에서 분기된 가스순환라인(G4)에 연계시키는 것이다.
따라서, 도 2에서 간략 그래프로 나타낸 바와 같이, 용융로에서 배출되는 배가스라인의 환원가스는 용융로 조업상태에 따라 그 배출유량에 따른 압력피크치가 불안정하나, 압축기를 거쳐 버퍼탱크(190)에 저장된 환원가스를 간략 그래프와 같이 저장탱크에 일정 압력으로 가압된 일정한 압력 피크치를 나타내는 상태로 변환되고, 이 일정압력의 환원가스가 가스순환라인 G5,G4를 통하여 용융로(140)에 연결된 가스배출관(142)으로 공급되게 된다.
따라서, 일정 압력의 순환 공급되는 환원가스는 각각의 가스순환라인(G1∼G3)을 통하여 환원로, 유동로 및 용융로에 공급되고, 이 경우 유동층 붕괴가 억제되고 용융로내 압력제어도 일정하게 구현되는 것이다.
그러나, 이와 같이, 도 2와 같은 종래 환원가스의 순환체계는, 다음과 같은 심각한 문제가 발생되고 있는 실정이다.
즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 용융로측 배가스라인(Ge1)에서 압축기(180)로 환원가스가 압축되고 버퍼탱크(190)로 저장되기 때문에, 실조업시 상기 압축기 의 정상적인 가동을 위하여는 순환 배가스량이 어느정도 되어야 하는데, 실제 용철제조공정에서는 배가스 배출량이 일정하지 않고, 어떤 경우에는 거의 발생되지 않는 경우도 있기 때문에, 압축기(180)의 가동율이 매우 저하되는 실정이었고, 실제 조업 라인에서 배가스의 버퍼탱크 회수율은 10% 에 지나지 않는다.
또한, 배가스가 여과없이 압축기(180)에 공급되어 배가스에 포함된 연소 생성물인 타르(TAR) 등의 이물질이 압축기(180)에 고착되어 압축기 가동성을 저하시키는 문제가 발생되었다.
특히, 압축기에서 배가스(환원가스)를 압축한 후 버퍼탱크에 저장하기 때문에, 버퍼탱크에서의 가스는 고압력 상태이고, 이로 인하여 버퍼탱크의 설비가 고압 대용량으로 제작 운영되어야 하고, 이는 설비 투자비를 증대시키는 것이다.
마지막으로, 버퍼탱크 이후 가스순환라인(G5)에서 배출되는 가스가 고압이므로 라인의 제어밸브(V)를 통한 제어가 쉽지 않은 것이었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적 측면은, 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정에서 배출되는 배가스 회수율을 높여 미사용 배가스의 발생을 저감시킴으로써, 용철제조공정의 생산 원가 절감 및 안정적인 용융로 압력 제어 구현을 가능하게 하고, 유동로나 환원로의 유동층도 안정적으로 유지시키는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일측면으로서 본 발명은, 유동로, 환원로 및 용융로를 포함하여 일반탄 및 분철광석을 이용 용철을 제조하는 용철제조공정에 있어서, 상기 용융로측 배가스라인과 유동로측 배가스라인 중 어느 하나 또는 이들 모두에 연계되고, 상기 용융로, 유동로 및 환원로 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배가스를 회수 공급하는 배가스 회수라인;
상기 배가스 회수라인에 하나 이상 구비되고, 배가스가 유입 저장되는 가스저장수단; 및,
상기 가스저장수단의 하류측으로 상기 배가스 회수라인에 구비되면서 상기 가스저장수단에서 배출되는 배가스를 가압시키는 압축기;
를 포함하여 구성된 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치를 제공한다.
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바람직하게는, 상기 압축기의 상류측으로 상기 배가스 회수라인에는 압축기에 유입되는 이물을 제거하는 히터와 필터 중 어느 하나 또는 이들 모두가 더 구비되는 것이다.
더 바람직하게는, 상기 압축기의 하류측으로 배가스 회수라인 및, 상기 압축기의 상류측으로 상기 배가스 회수라인에 설치되는 상기 가스저장수단 사이에는 압축기를 통과한 고압의 배가스 유량을 미세 조정토록 제공되는 고압의 배가스 역공급관이 더 연결되는 것이다.
이때, 상기 배가스 회수라인은, 상기 용융로측 배가스라인 및, 상기 유동로측 배가스라인에서 분기되고 상기 용융로에 연결된 가스배출관에 연결되는 배가스 순환라인 사이에 연결된다.
또한, 상기 배가스 회수라인이 연결되는 가스순환라인이 연결되는 상기 용융로측의 가스배출관은 싸이클론과 연결되고, 상기 싸이클론에는 용융로측 가스순환라인이 연결되며, 상기 싸이클론과 연결되는 용융로측 배가스라인에서 환원로측 가스순환라인과 유동로측 가스순환라인이 분기되어 각각의 로내 유동층 붕괴와 압력 불균일을 방지토록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 가스저장수단은 버퍼탱크로 구성될 수 있다.
또한, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 유동로, 환원로 및 용융로를 포함하여 일반탄 및 분철광석을 이용 용철을 제조하는 용철제조공정에 있어서, 상기 유동로와 용융로 중 어느 하나 또는 이들 모두에서 배출되는 배가스를 그대로 버퍼탱크에 저장하는 단계; 및,
상기 버퍼탱크에 저장된 배가스를 고압가스로 변환한 후, 상기 용융로, 유동로 및 환원로 중 어느 하나 또는 이들 모두에 순환 공급하는 단계;
를 포함하여 구성된 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수방법을 제공한다.
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이때, 상기 배가스의 순환 공급단계에서 배가스는 상기 버퍼탱크의 하류측에 배치된 압축기를 통과하면서 고압가스로 변환되고, 상기 압축기로의 배가스 공급시 배가스에 포함된 타르는 상기 압축기 상류측에 배치된 히터와 필터에서 고착 방지와 제거하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 3에서는 본 발명에 따른 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치(1)를 도시하고 있다. 단, 이하에서 종래 기술과 동일한 구성은 동일한 부호로 나타낸다.
먼저, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치(1)는, 크게 유동로, 환원로 및 용융로를 포함하여 일반탄 및 분철광석을 이용 용철을 제조하는 용철제조공정에서, 상기 용융로측 배가스라인(Ge1)과 유동로측 배가스라인(Ge2) 중 어느 하나 또는 이들 모두에 연계되고, 상기 용융로, 유동로 및 환원로 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배가스를 회수 공급하는 배가스 회수라인(10)와, 상기 배가스 회수라인(10)에 하나 이상 구비되고, 배가스가 유입 저장되는 가스저장수단(20) 및, 상기 가스저장수단(20)의 하류측으로 상기 배가스 회수라인(10)에 구비되면서 상기 가스저장수단(20)에서 배출되는 배가스를 가압시키는 압축기(30)를 포함하여 구성되어 있다.
따라서, 본 발명의 배가스 회수장치(1)는 기존과는 다르게 배가스라인 즉, 적어도 용융로측 배가스라인(Ge1)과 배가스 회수라인(10)이 연결되고, 이를 통하여 회수되는 배가스가 압축되지 않은 상태 그대로 상기 가스저장수단(20)에 유입 저장되는 데에 1차적인 특징이 있다.
이때, 상기 가스저장수단(20)은 버퍼탱크일 수 있다.
즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 기존에는 압축기(180)로서 압축된 고압의 배가스가 버퍼탱크(190)에 공급되지만, 본 발명의 배가스 회수장치(1)에서는 용융로에서 배출되는 상태 그대로 즉, 저압상태로 가스저장수단(20)인 버퍼탱크에 저장된다.
따라서, 본 발명의 배가스 회수장치(1)에서는 저압상태의 배가스가 버퍼탱크의 가스저장수단에 저장되기 때문에, 버퍼탱크를 기존과는 다르게 저압 저용량 탱크로 설비를 구축하여도 문제가 없다.
예를 들어, 기존의 도 2의 경우에는 압축기를 통과한 압축된 고압의 배가스를 저장해야 하기 때문에, 버퍼탱크(190)는 5bar 이상으로 적어도 8,000 N㎥/h 의 대용량 탱크가 필요하였다.
그러나, 본 발명의 경우에는 2bar 이하로 2,000 N㎥/h 정도의 저압 저용량 버퍼탱크를 구촉하여도 배가스 회수장치의 가동에 전혀 문제가 없다.
결국, 본 발명의 장치는 기존에 비하여 설비 구축 규모가 감소되고 이는 투자비용에서 상당한 절감을 가능하게 하는 것이다.
또한, 가스저장수단(20)인 버퍼탱크에 배가스가 압력이 가해지지 않고 그대로 유입 저장되기 때문에, 기존과 같이 압축기를 가동시킬 정도의 배가스 유량이 확보되지 않아도 배가스의 회수 저장이 용이하고, 결국 배가스 회수율이 거의 100%에 가깝게 높아지게 된다.
즉, 배가스 회수율이 높을 수록 배출되는 양이 적기때문에, 재순환에 의한 활용성이 높다는 것이고, 이는 공정의 생산성을 향상시키는 것을 가능하게 할 것이다.
또한, 기존에는 고압으로 압축된 배가스를 버퍼탱크(도 2의 190)에 저장하기 때문에, 고압 상태의 배가스 순환 제어에 어려움이 있으나, 본 발명의 경우에는 일단 저압상태의 배가스를 가스저장수단인 버퍼탱크에 저장하기 때문에, 설비 간소화는 물론, 그 제어 운영도 용이하게 한다.
다음, 도 3에서 도시한 바와 같이, 바람직하게는 본 발명의 장치에서 상기 가스저장수단(20)인 버퍼탱크의 하부에는 통상 가스탱크나 가스라인에 연계되어 가스에 포함된 수분을 응축 처리하는 알려진 실포트(70)가 구비되고, 바람직하게는 상기 배가스 회수라인(10)에서 압축기(30)와 가스저장수단(20)인 버퍼탱크 사이에는 히터(40)와 필터(50)가 구비될 수 있다.
따라서, 상기 가스저장수단(20)인 버퍼탱크 하부에 배치된 실포트(70)는 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 탱크 내부의 배가스에 포함된 수분을 제거하는 것을 가능하게 하고, 상기 히터는 2차적으로 배가스에 포함된 수분을 제거(건조)하도록 할 것이다.
그리고, 이와 같은 히터(40)는 배가스에 포함된 이물질인 타르(tar)의 고착을 방지시키고, 상기 필터는 최종적으로 타르를 제거(여과)하여, 타르가 기존과 같이 압축기(30)에 고착됨에 따라 발생하는 설비 손상이나 가동 불량을 예방하게 할 것이다.
다음, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 압축기(30)의 하류측으로 상기 배가스 회수라인(10)과 상기 가스저장수단(20)인 버퍼탱크 사이에는 가스저장수단에서의 가스 배출을 원활토록 압축기(30)를 통과한 고압의 배가스를 가스저장수단(20)에 역으로 공급하는 고압의 배가스 역공급관(60)이 더 연결될 수 있다.
예를 들어, 이와 같은 고압의 배가스 역공급관(60)은 압축기(30)를 통과한 고압상태인 배가스의 유량을 미세 제어하는 역할을 하는데, 본 발명에서 배가스 회수라인(10)에 설치된 압축기는 100,000 N㎥/h 이상의 대용량으로 100 N㎥/h 이하 단위의 미세 제어는 불가능하고, 따라서 상기 고압의 배가스 역공급관(60)에는 기본적인 유량은 배가스 회수라인(10)에서 보내고, 회수 가스 유량의 미세 제어를 위하여 상기 고압의 배가스 역공급관(60)에 설치되는 제어밸브(62)를 이용한다.
다음, 본 발명의 배가스 회수라인(10)은 앞에서 설명한 바와 같이, 배가스 유입측은 상기 용융로측 배가스라인(Ge1), 유동로측 배가스라인(Ge2) 중 어느 하나 또는 이들 모두에 연결되나. 배가스 배출측은 상기 유동로측 배가스라인(Ge2)에서 분기되어 용융로(140)에 연결된 가스배출관(142)과 연결되는 가스순환라인(G4)에 연결되어 있다.
따라서, 회수되고 버퍼탱크인 가스저장수단(20)에 저장되고 압축기(30)를 통과하면서 압축된 고압의 배가스는 배가스 회수라인(10)과 가스순환라인(G4)과 가스배출관(142)과 싸이클론(150) 및 각각의 가스순환라인(G1∼G3)을 통하여 용융로, 유동로 및 환원로에 각각 순환 공급될 수 있다..
따라서, 본 발명의 경우 유동로나 환원로에서의 유동층 붕괴를 방지하고, 용융로의 내부 압력을 일정하게 유지시키는 것을 가능하게 할 것이다.
한편, 도 3에서와 같이, 상기 배가스 회수라인(10)의 압축기 하류측에는 고압 가스의 순환 공급을 제어하는 적어도 하나의 제어밸브(14)가 구비되어 있고, 상기 용융로측 및 유동로측 배가스라인(Ge1)(Ge2)에도 각각 배가스 유동을 제어하는 제어밸브(12)들이 구비될 수 있다.
다음, 이와 같은 본 발명의 배가스 회수장치(1)를 이용한 배가스 회수방법을 정리하면, 유동로, 환원로 및 용융로를 포함하여 일반탄 및 분철광석을 이용하여 용철을 제조하는 용철제조공정에서, 상기 유동로에서 배출되는 배가스 또는 상기 용융로에서 배출되는 배가스중 적어도 하나를 저압상태로 그대로 버퍼탱크에 저장한다.
다음, 상기 버퍼탱크에 저압상태로 저장된 배가스를 압축기를 통하여 고압으로 변환시킨 후, 용융로(140)에 연결되는 가스배출관(142)측에 순환 공급한다.
결국, 도 3에서 간략 그래프로 나타낸 바와 같이, 초기 용융로측 배가스라인(Ge1)에서 배가스는 용융로 조업상태에 따라 압력 피크치가 일정하지 않은 헌팅현상이 발생되는 상태일 수 있으나, 배가스 회수라인(10)에 배치된 가스저장수단(20)인 버퍼탱크와 압축기(30)를 거치면서 압력 피크치가 일정한 평탄한(Flat) 상태(도 3에서 배가스 회수라인(10)에서 분기되어 표시된 간략 그래프 참조)로 변환되어 순환되게 된다.
따라서, 유동로,환원로의 유동층 붕괴가 방지되고, 용융로의 내부 압력이 일정하게 제어 유지될 수 있어 용철제조공정의 조업성을 향상시키는 것이다.
이때, 바람직하게는, 상기 가스저장수단(20)인 버퍼탱크에서부터 압축기(30)에 공급되는 배가스에 포함된 타르는 배가스 회수라인(10)에 압축기 상류측에 설치된 히터(40)로서 고착이 방지되고, 필터(50)로 제거된 후 압축기에 공급되고, 이는 압축기의 가동율을 일정하게 유지시키게 할 것이다.
이와 같이 본 발명인 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치 및 방법에 의하면 아래와 같은 여러 효과들을 제공한다.
먼저, 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정에서 용융로 압력제어용으로 사용되고 배출되는 배가스의 회수율을 기존에 비하여 거의 100% 까지 높일 수 있어 용철제조공정의 생산 원가를 줄이는 것을 가능하게 한다.
또한, 기존과는 다르게 저압 상태로 회수 하고, 이후 고압 상태로 공급하기 때문에, 가스를 저장하는 버퍼탱크를 저압 저용량 설비를 구축하는 것이 가능하여 설비 시공이나 투자 비용을 저감시키게 한다.
이에 따라서, 설비 단순화로 인하여 배가스 회수 설비의 가동 제어도 단순화되어 그 운전을 용이하게 함으로서 용철제조공정의 공정제어를 용이하게 되는 것이다.
특히, 배가스의 중요한 기능인 용융로의 압력 제어 구현이 매우 용이하게 구현되도록 하는 것이다.
본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (8)

  1. 유동로, 환원로 및 용융로를 포함하여 일반탄 및 분철광석을 이용 용철을 제조하는 용철제조공정에 있어서,
    상기 용융로측 배가스라인(Ge1)과 유동로측 배가스라인(Ge2) 중 어느 하나 또는 이들 모두에 연계되고, 상기 용융로, 유동로 및 환원로 중 어느 하나 또는 이들 모두에 배가스를 회수 공급하는 배가스 회수라인(10);
    상기 배가스 회수라인(10)에 하나 이상 구비되고, 배가스가 유입 저장되는 가스저장수단(20); 및,
    상기 가스저장수단(20)의 하류측으로 상기 배가스 회수라인(10)에 구비되면서 상기 가스저장수단(20)에서 배출되는 배가스를 가압시키는 압축기(30);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압축기(30)의 상류측으로 상기 배가스 회수라인(10)에는 압축기에 유입되는 이물을 제거하는 히터(40)와 필터(50) 중 어느 하나 또는 이들 모두가 더 구비된 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 압축기(30)의 하류측으로 배가스 회수라인(10); 및,
    상기 압축기(30)의 상류측으로 상기 배가스 회수라인(10)에 설치되는 상기 가스저장수단(20);
    사이에는 압축기를 통과한 고압의 배가스 유량을 미세 조정토록 제공되는 고압의 배가스 역공급관(60)이 더 연결되는 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 배가스 회수라인(10)은,
    상기 용융로측 배가스라인(Ge1); 및,
    상기 유동로측 배가스라인(Ge2)에서 분기되고 상기 용융로(140)에 연결된 가스배출관(142)에 연결되는 가스순환라인(G4);
    사이에 연결된 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배가스 회수라인(10)이 연결되는 가스순환라인(G4)이 연결되는 상기 용융로측의 가스배출관(142)은 싸이클론(150)과 연결되고, 상기 싸이클론(150)에는 용융로측 가스순환라인(G3)이 연결되며,
    상기 싸이클론(150)과 연결되는 용융로측 배가스라인(Ge1)에서 환원로측 가스순환라인(G1)과 유동로측 가스순환라인(G2)이 분기되어 각각의 로내 유동층 붕괴와 압력 불균일을 방지토록 구성된 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가스저장수단(20)은 버퍼탱크로 구성된 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수장치.
  7. 유동로, 환원로 및 용융로를 포함하여 일반탄 및 분철광석을 이용 용철을 제조하는 용철제조공정에 있어서,
    상기 유동로와 용융로 중 어느 하나 또는 이들 모두에서 배출되는 배가스를 그대로 버퍼탱크에 저장하는 단계; 및,
    상기 버퍼탱크에 저장된 배가스를 고압가스로 변환한 후, 상기 용융로, 유동로 및 환원로 중 어느 하나 또는 이들 모두에 순환 공급하는 단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 배가스의 순환 공급단계에서 배가스는 상기 버퍼탱크의 하류측에 배치된 압축기를 통과하면서 고압가스로 변환되고, 상기 압축기로의 배가스 공급시 배가스에 포함된 타르는 상기 압축기 상류측에 배치된 히터와 필터에서 고착방지와 제거되는 것을 특징으로 하는 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철제조공정의 배가스 회수방법.
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