KR100823616B1 - 고로 용융 슬래그 미립화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 용융 슬래그 미립화 장치에 관한 것으로서,

고로에서 발생하여 홈통을 따라 상부로 주입된 고온의 용융 슬래그(10)를 저장하고, 상하부 압력차를 이용하여 상기 용융 슬래그(10)를 하부 배출구를 통해 연속적으로 배출시키는 용융 슬래그 저장기(11)와; 상기 배출된 용융 슬래그(10)를 그 회전하는 표면에 의해 가속시켜 접선방향으로 운동 모멘텀을 부여하여 1차 미립화시키는 가속드럼(15)과; 상기 1차 미립화된 용융 슬래그가 충돌하여 반사됨으로써 2차 미립화되도록 하는 2차 미립화용 충돌벽(18)과; 상기 가속드럼(15)과 2차 미립화용 충돌벽(18) 사이의 유동상부에 위치하되, 냉각수를 자유낙하시키는 냉각수 노즐(24)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며,

고온의 용융 슬래그 미립자 제조를 가능하게 하여 후 공정에서의 열회수를 통한 에너지절감 효과를 제공하며, 종래의 수쇄식 설비에 비해 환경상의 문제점을 경감시키는 효과를 제공한다.

고로, 슬래그, 미립화

Description

고로 용융 슬래그 미립화 장치{MOLTEN SLAG ATOMIZATION APPARATUS}

도 1은 종래의 고로 용융 슬래그 수쇄화 시스템의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치의 단면 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치의 사시도,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치의 각 구성요소를 나타낸 사시도로서, 도 4a는 용융 슬래그 저장기 부분의 사시도, 도 4b는 원반형 배플이 장착된 가속드럼의 사시도, 도 4c는 돌기형 배플이 장착된 가속드럼의 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 용융 슬래그 11: 용융 슬래그 저장기

12: 용융 슬래그 저장기 하부대 13: 용융 슬래그 저장기 지지대

14: 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인 15: 가속드럼

15a: 회전축 16: 배플

17: 용융 슬래그 유량조절용 도어 18: 2차 미립화용 충돌벽

24: 냉각수 노즐 26: 배관 루프(냉각수용)

27: 펌프(냉각수용) 30: 1차 미립화 슬래그 입자

본 발명은 고로 용융 슬래그 미립화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소 고로의 용융 슬래그 수쇄설비에 있어서, 미회수 방출되고 있는 고온의 용융 슬래그 현열의 회수를 위하여, 용융 슬래그의 미립화 과정시 고온의 열회수가 가능한 형태로 슬래그를 미립화시키는 용융 슬래그 미립화 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 고로 용융 슬래그 수쇄화 시스템의 구성도로서, 고로에서 발생하는 고온의 용융 슬래그(1500℃)를 수쇄화시키는데 적용되던 종래의 수쇄화 설비의 시스템 구성을 나타낸 것이다.

고온의 용융 슬래그(10)가 분사된 냉각수(51)에 의해 미립화되어 교반조(50)로 주입되면서 교반조 상부로 스팀(52)이 배출되며, 교반조 하부에 쌓인 90℃ 정도의 미립화된 슬래그 입자들은 슬러리 펌프(53)에 의해 건조기(55)로 이송되어 슬래그 미립자는 건조기(55) 호퍼 하부로 분리되고, 오탁온수는 분리 회수된 후 집수지(water reservoir: 57)에 저장되어, 냉각탑(59)을 통해 약 60℃정도의 상태로 냉각된 후, 서플라이 펌프(61)에 의해 다시 용융 슬래그 수쇄를 위한 냉각분사 장치로 공급되면서 순환을 하게 된다.

도 1에서 설명되지 않은 도면 부호 63은 그래뉼러 펌프(granular pump), 65는 아지테이터 펌프(agitator pump), 67은 섬프 펌프(sump pump), 69는 세틀링 박스(settling box), 71은 부스터 펌프(booster pump)를 각각 나타낸다.

그런데, 이러한 종래의 용융 슬래그 수쇄화 과정에서는, 고온의 용융 슬래그 가 보유한 현열 및 공정을 통해 발생하는 배열의 회수가 거의 이루어 지지 않아 에너지 이용의 측면에서 비효율적이라는 문제점이 있었다.

또한, 냉각수에 의해 미립화를 이루기 때문에 이에 사용되는 물의 양이 과다해지는 문제점이 있었으며(본 출원인이 현재 운용 중인 시스템의 경우 30Nm³/min가 사용됨), 이에 따라 매우 많은 양의 물이 증발에 의해 소모되므로 그 열손실도 크다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 고려하여, 상기와 같은 공정에서 사용된 물(약 90℃)을 이용하여 발전설비시스템의 열원으로 사용하는 것이 시도된 바 있으나, 열원의 온도가 중저온이기때문에 시스템의 열효율이 많이 낮아 경제성이 떨어지게 된다는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 제철소 고로의 용융 슬래그 수쇄설비에 있어서, 미회수 방출되고 있는 고온의 용융 슬래그 현열의 회수를 위하여, 용융 슬래그의 미립화 과정시 고온의 열회수가 가능한 형태로 슬래그를 미립화시키는 용융 슬래그 미립화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고로에서 발생하여 홈통을 따라 상부로 주입된 고온의 용융 슬래그(10)를 저장하고, 상하부 압력차를 이용하여 상기 용융 슬래그(10)를 하부 배출구를 통해 연속적으로 배출시키되, 상하 개폐식 으로 상기 하부 배출구의 크기를 조절하는 용융 슬래그 유량조절용 도어(17)를 구비하고, 상기 하부 배출구측으로 하향 경사진 용융 슬래그 저장기 하부대(12)를 내부 바닥면으로서 구비하며, 상기 하부 배출구의 후단에 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(14)을 구비한 용융 슬래그 저장기(11)와;

상기 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(14)의 후단 하부에 설치되되, 배출된 용융 슬래그(10)를 그 회전하는 표면에 의해 가속시켜 접선방향으로 운동 모멘텀을 부여하여 1차 미립화시키는 가속드럼(15)과;

상기 1차 미립화된 용융 슬래그가 충돌하여 반사됨으로써 2차 미립화되도록 하되, 반사된 후의 용융 슬래그가 후 공정측으로 배출되도록 설치된 2차 미립화용 충돌벽(18)과;

상기 가속드럼(15)과 2차 미립화용 충돌벽(18) 사이의 유동상부에 위치하되, 냉각수를 자유낙하시켜 통과하는 용융 슬래그와 접촉시킴으로써 급속냉각하고, 자유낙하시킨 냉각수를 펌프(27)와 배관 루프(26)를 통해 순환 공급받는 냉각수 노즐(24)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 가속드럼(15)의 표면에 그 축방향을 따라 다수개의 배플(baffle: 16)을 설치하여, 용융 슬래그의 유동에 난류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치의 단면 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치의 사시도, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치의 각 구성요소를 나타낸 사시도로서, 도 4a는 용융 슬래그 저장기 부분의 사시도, 도 4b는 원반형 배플이 장착된 가속드럼의 사시도, 도 4c는 돌기형 배플이 장착된 가속드럼의 사시도이다.

본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치는 용융 슬래그 저장기(11)와 가속드럼(15), 2차 미립화용 충돌벽(18), 냉각수 노즐(24)을 주요 구성요소로 하여 이루어져 있다.

고로에서 비중차이에 의해 용선과 분리되어 발생한 고온(약 1550℃)의 용융 슬래그(10)는 홈통을 따라 용융 슬래그 저장기(11)로 주입되며, 용융 슬래그 저장기(11)의 하부 배출구로부터 상하부 압력차(중력)에 의해 상기와 같이 저장된 용융 슬래그(10)가 배출되게 된다. 이때 고로에서부터 간헐적으로 배출되는 용융 슬래그(10)가 연속적으로 공급될 수 있도록, 용융 슬래그 저장기(11)에서 배출되는 용융 슬래그는 상하 개폐식으로 작동되는 용융 슬래그 유량조절용 도어(17)에 의해 유량조절되도록 구성되어 있다.

한편, 용융 슬래그 저장기(11)의 내부 바닥면을 구성하는 용융 슬래그 저장기 하부대(12)는 하부 배출구측으로 하향 경사지도록 구성됨으로써, 용융 슬래그 배출이 보다 용이하고, 배출되는 용융 슬래그의 수평방향 속도가 증가되어 2차 미립화용 충돌벽(18)과의 모멘텀 교환양이 증대됨으로써, 미립화율이 더욱 증가되도록 구성되었다.

용융 슬래그 저장기(11)의 하부 배출구의 후단에는 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(14)이 설치되어 용융 슬래그의 미립화를 촉진시키도록 구성되었다.

상기와 같이 하부 배출구와 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(14)을 통과하여 배출된 용융 슬래그는, 상기 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(14)의 후단 하부에 설치된 가속드럼(15)의 표면에 닿게 되고, 그 후 가속드럼(15)의 회전에 의해 그 접선방향으로 운동 모멘텀이 가해지게 되어 2차 미립화용 충돌벽(18) 방향으로 유동증대가 발생하게 된다.

상기 가속드럼(15)의 표면에는 도 4b 또는 도 4c에 도시된 것과 같은 형상의 원반형 또는 돌기형의 배플(baffle: 16)이 그 축방향을 따라 다수개 설치되어 용융 슬래그의 유동에 난류를 발생시키게 되는데, 이를 통해 용융 슬래그의 유동에 불안정성을 야기시켜 미립화를 촉진할 수 있게 되며, 1차 미립화(atomization) 과정이 이뤄지게 된다.

한편, 가속드럼(15)의 회전에 의해 그 접선방향으로 운동 모멘텀이 가해진 용융 슬래그는 2차 미립화용 충돌벽(18) 방향으로 유동하는 과정 중에 가속드럼(15)과 2차 미립화용 충돌벽(18) 사이의 유동상부에 위치한 냉각수 노즐(24)로부터 낙하되는 냉각수(약 60℃)와 접촉하여 급속냉각되게 된다.

이때, 자유낙하된 냉각수는 펌프(27)에 의해 배관 루프(26)를 따라 순환하게 되는데, 손실된 일부 냉각수는 외부의 보조라인(도면 미도시)에 의해 보충 공급되게 된다.

상기와 같은 구성을 통해 슬래그의 유리화율이 증대되게 되는데, 즉 급속 냉각을 통하여 내부 입자들이 충분히 결정화할 수 있는 시간을 주지 않기 때문에 미립 슬래그의 유리화율(80%이상)의 증대를 가져와 시멘트와의 친화성이 좋아지게 되 므로, 도로의 노반재나 콘크리트 증량재 등으로 사용이 가능하게 되어 수재 슬래그 자체의 부가가치가 높아지게 된다.

그 후, 용융 슬래그는 2차 미립화용 충돌벽(18)과의 충돌에 의하여 2차 미립화가 되는데, 이때 미립자의 온도는 약 900℃ 정도가 되어 후단의 미립자 수송관(도면 미도시)를 통해 후 공정으로 배출된다. 이렇게 후 공정으로 배출된 슬래그의 미립자는 열교환기를 통해 열을 전달하는 열원의 역할을 함으로써, 증기 사이클 또는 유기 냉매 사이클 등의 발전 사이클로 구성되는 후 공정을 통하여 에너지를 생산할 수 있게 되어, 고온의 열이 또 다른 에너지의 형태로 회수될 수 있게 된다.

열 전달을 마친 후의 미립자는 상기한 바와 같이 도로의 노반재나 콘크리트 증량재 등으로 사용되기 위하여 회수되게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 장치에 의하게 되면, 고온의 용융 슬래그 미립자를 제조할 수 있으므로, 종래의 수냉식에 의한 방식보다 열손실이 감소되어 용융 슬래그 미립자로부터 고온의 열회수가 가능하게 되며, 미립 슬래그의 유리화율이 증대되어 수재 슬래그 자체의 부가가치가 높아지게 된다.

이와 같은 본 발명 용융 슬래그 미립화 장치는, 고온의 용융 슬래그 미립자 제조를 가능하게 하여 후 공정에서의 열회수를 통한 에너지절감 효과를 제공하며, 종래의 수쇄식 설비에 비해 환경상의 문제점을 경감시키는 효과를 제공한다.

또한, 슬래그의 유리화율을 증대시켜 시멘트와의 친화성을 향상시킴으로써, 수재 슬래그 자체의 부가가치를 높이는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 고로에서 발생하여 홈통을 따라 상부로 주입된 고온의 용융 슬래그(10)를 저장하고, 상하부 압력차를 이용하여 상기 용융 슬래그(10)를 하부 배출구를 통해 연속적으로 배출시키되, 상하 개폐식으로 상기 하부 배출구의 크기를 조절하는 용융 슬래그 유량조절용 도어(17)를 구비하고, 상기 하부 배출구측으로 하향 경사진 용융 슬래그 저장기 하부대(12)를 내부 바닥면으로서 구비하며, 상기 하부 배출구의 후단에 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(14)을 구비한 용융 슬래그 저장기(11)와;

   상기 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(14)의 후단 하부에 설치되되, 배출된 용융 슬래그(10)를 그 회전하는 표면에 의해 가속시켜 접선방향으로 운동 모멘텀을 부여하여 1차 미립화시키는 가속드럼(15)과;

   상기 1차 미립화된 용융 슬래그가 충돌하여 반사됨으로써 2차 미립화되도록 하되, 반사된 후의 용융 슬래그가 후 공정측으로 배출되도록 설치된 2차 미립화용 충돌벽(18)과;

   상기 가속드럼(15)과 2차 미립화용 충돌벽(18) 사이의 유동상부에 위치하되, 냉각수를 자유낙하시키고 통과하는 용융 슬래그와 접촉시킴으로써 급속냉각하고, 자유낙하시킨 냉각수를 펌프(27)와 배관 루프(26)를 통해 순환 공급받는 냉각수 노즐(24)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고로 용융 슬래그 미립화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가속드럼(15)의 표면에 그 축방향을 따라 다수개의 배플(baffle: 16)을 설치하여, 용융 슬래그의 유동에 난류를 발생시키는 것을 특징으로 하는 고로 용융 슬래그 미립화 장치.

Images