KR101009031B1

KR101009031B1 - 연료취입장치 및 이를 포함하는 용철제조장치

Info

Publication number: KR101009031B1
Application number: KR1020080056132A
Authority: KR
Inventors: 김근영
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2011-01-18
Also published as: KR20090130471A

Abstract

본 발명은 연료취입장치 및 이를 포함하는 용철제조장치에 관한 것이다. 연료취입장치는, i) 로(爐)에 설치되어 로의 내부로 산소를 포함하는 기체를 취입하는 풍구, ii) 풍구에 설치되어, 공기와 함께 취입되는 미분 탄재를 공급하는 미분탄재 취입관, 및 iii) 풍구에 설치되어 미분 탄재와 함께 취입되는 탄화수소 함유가스를 공급하는 가스 취입관을 포함한다. 탄화수소 함유가스의 가스 취입관 내에서의 공급 방향과 탄화수소 함유가스의 취입 방향은 상호 교차한다.

연료취입장치, 용융가스화로, 탄화수소 함유가스, 미분탄재

Description

연료취입장치 및 이를 포함하는 용철제조장치 {APPARATUS FOR INJECTING A FUEL AND APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRON COMPRISING THE SAME}

본 발명은 연료취입장치 및 이를 포함하는 용철제조장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 미분 탄재의 연소성을 개선한 연료취입장치 및 이를 포함하는 용철제조장치에 관한 것이다.

용철 생산을 위하여 고로법 또는 용융환원제철법이 연구되고 있다. 고로법 또는 용융환원제철법에서는 각각 고로 또는 용융가스화로에 철광석 및 석탄을 장입하여 용철을 제조한다.

고로법 또는 용융환원제철법에서 사용되는 석탄의 양을 최소화하기 위하여 고로 또는 용융가스화로에 미분탄을 취입하고 있다. 미분탄은 고로 또는 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 그 내부로 장입된 후 연소된다. 미분탄이 연소되면서 연소열이 발생하고 연소열에 의해 철광석을 용융시켜 용철을 제조한다. 고로 또는 용융가스화로의 상부로부터 장입되는 석탄은 고로 또는 용융가스화로의 하부까지 도달하지 못하고 중간에 전부 타서 없어진다. 따라서 용철 제조를 위해서는 고로 또는 용융가스화로의 하부로 미분탄을 취입하는 것이 효과적이다.

미분 탄재의 연소성을 개선한 연료취입장치를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 연료취입장치를 포함하는 용철제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료취입장치는, i) 로(爐)에 설치되어 로의 내부로 산소를 포함하는 기체를 취입하는 풍구, ii) 풍구에 설치되어, 공기와 함께 취입되는 미분 탄재를 공급하는 미분탄재 취입관, 및 iii) 풍구에 설치되어 미분 탄재와 함께 취입되는 탄화수소 함유가스를 공급하는 가스 취입관을 포함한다. 탄화수소 함유가스의 가스 취입관 내에서의 공급 방향과 탄화수소 함유가스의 취입 방향은 상호 교차한다.

가스 취입관의 일단은 밀봉되고, 가스 취입관의 일단 측면에 하나 이상의 개구부가 형성되어 개구부로부터 탄화수소 함유가스가 취입될 수 있다. 개구부는 미분탄재 취입관의 일단을 향하여 탄화수소 함유가스를 취입시키고, 탄화수소 함유가스는 미분탄재 취입관으로부터 취입되는 미분탄재와 혼합될 수 있다. 취입되는 탄화수소 함유가스의 레이놀즈수는 2320 내지 4000일 수 있다.

하나 이상의 개구부는 복수의 개구부들을 포함할 수 있다. 복수의 개구부들의 단면적의 합은 가스 취입관의 단면적과 실질적으로 동일할 수 있다. 복수의 개구부들은 규칙적으로 배열될 수 있다.

개구부의 직경은 5mm 내지 15mm일 수 있다. 가스 취입관의 일단은 미분탄재 취입관의 일단보다 로의 내부를 향해 더 깊이 돌출할 수 있다. 탄화수소 함유가스는 액화천연가스를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치는 i) 용철을 제조하는 로, 및 ii) 로에 설치되어 용철을 제조하기 위한 연료를 공급하는 연료취입장치를 포함한다. 연료취입장치는, i) 로에 설치되어 로의 내부로 산소를 포함하는 기체를 취입하는 풍구, ii) 풍구에 설치되어, 공기와 함께 취입되는 미분 탄재를 공급하는 미분탄재 취입관, 및 iii) 풍구에 설치되어 미분 탄재와 함께 취입되는 탄화수소 함유가스를 공급하는 가스 취입관을 포함한다. 탄화수소 함유가스의 가스 취입관 내에서의 공급 방향과 탄화수소 함유가스의 취입 방향은 상호 교차한다.

로는 고로 또는 용융가스화로일 수 있다. 로가 용융가스화로인 경우, 용철제조장치는 용융가스화로에 환원철을 공급하는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로를 더 포함할 수 있다.

연료취입장치를 사용하여 미분탄재의 분산성 및 연소성을 개선할 수 있다. 따라서 용철제조장치의 연료비를 저감할 수 있고, 효율적인 조업을 수행할 수 있 다.

첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서 사용하는 "취입"이라는 용어는 특정 관의 내부로부터 빠져나와 특정 관의 외부를 향해 나가는 동작을 의미한다. 또한, 이하에서 사용하는 "공급"이라는 용어는 특정 관의 내부를 흐르면서 제공되는 동작을 의미한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치(1000)에 포함된 로(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 1에서 용철제조장치(1000)에 포함된 로(100)를 제외한 다른 장치들은 편의상 그 도시를 생략한다. 여기서, 로(100)는 고로를 의미하므로, 이하에서는 편의상 로(100)를 고로(100)로 호칭한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 고로(100)에는 연료취입장치(10), 출탕구(12) 및 장입슈트(14)가 설치된다. 연료취입장치(10)를 통해서 고로(100)의 내부로 산소를 포함하는 기체, 미분 탄재 및 탄화수소 함유가스 등을 공급한다. 또한, 소결광 및 코크스 등은 장입슈트(14)를 통하여 고로(100)의 내부로 장입된다. 소결광 및 코크스 등은 혼합물 형태로 장입되면서 층을 형성하여 고로(100) 내부에 고르게 분포한다. 따라서 소결광 및 코크스간에 열교환이 원활하게 잘 이루어진다. 코크스는 고로(100) 내부에서 코크스 충전층(100a)을 형성한다.

산소를 포함하는 기체로는 열풍을 예로 들 수 있다. 여기서, 산소를 포함하는 기체는 기체가 순산소만으로 이루어지거나 기체가 순산소를 포함하는 경우를 포함한다. 열풍은 연료취입장치(10)를 통해 고로(100)의 내부로 취입된다. 열풍은 코크스 오븐 가스(cokes oven gas, COG) 등을 혼합하여 사용할 수도 있다. 고로(100)의 내부로 취입된 열풍은 코크스 충전층(100a)을 가열하여 고로(100) 내부에 연소대(raceway)(100b)를 형성한다.

한편, 코크스 충전층(100a)은 고온 가열되면서 소결광을 용융시켜 용철을 생성시킨다. 용철은 고로(100)의 하부측으로 흐르고, 출탕구(12)를 통하여 슬래그와 함께 외부로 배출된다. 이하에서는 도 2를 참조하여 도 1의 연료취입장치(10)의 구조를 좀더 상세하게 설명한다.

도 2는 도 1의 연료취입장치(10)의 단면 구조를 개략적으로 확대하여 나타낸다. 도 2의 연료취입장치(10)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 연료취입장치(10)의 구조를 다양한 형태로 변형할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 연료취입장치(10)는 풍구(101), 미분탄재 취입관(103), 및 가스 취입관(105)을 포함한다. 이외에, 연료취입장치(10)는 다른 장치들을 더 포함할 수 있다.

풍구(101)는 고로(100)에 설치된다. 공기, 예를 들면 열풍은 풍구(101)를 통하여 고로(100)의 내부로 취입된다. 미분탄재 취입관(103) 및 가스 취입관(105)은 풍구(101)를 관통하여 풍구(101)의 내측에 설치된다. 따라서 풍구(101)를 통하여 미분탄재 및 탄화수소 함유가스를 고로(100)의 내부로 취입할 수 있다.

미분탄재 취입관(103)은 풍구(101)에 설치된다. 미분탄재 취입관(103)은 미분탄재를 공급하여 고로(100)의 내부로 취입시킨다. 여기서, 미분탄재로서 미분탄 또는 미분 코크스 등을 사용할 수 있다. 미분탄재는 풍구(101)를 통해 공급되는 열풍과 혼합되어 열풍과 함께 고로(100)의 내부로 취입된다.

가스 취입관(105)은 풍구(101)에 설치된다. 가스 취입관(105)은 탄화수소 함유가스를 공급하여 고로(100)의 내부로 취입시킨다. 탄화수소 함유가스는 액화천연가스(liquid natural gas, LNG) 등을 포함할 수 있다. 탄화수소 함유가스는 미분탄재와 혼합되어 미분탄재와 함께 고로(100)의 내부로 취입된다.

도 2의 좌측에 화살표로 도시한 바와 같이, 탄화수소 함유가스는 가스 취입관(105)을 통해 고로(100)의 내부를 향하여 공급된다. 가스 취입관(105)을 통해 공급된 탄화수소 함유가스는, 도 2의 우측 화살표로 도시한 바와 같이, 고로(100) 내부에서 미분탄재 취입관(103)의 일단(1031)을 향하여 취입된다. 즉, 탄화수소 함유가스의 가스 취입관(105) 내에서의 공급 방향과 탄화수소 함유가스의 취입 방향은 상호 교차한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 탄화수소 함유가스가 미분탄재 취입관(103)으로부터 취입되는 미분탄재를 향하여 공급되므로, 탄화수소 함유가스는 미분탄재와 혼합되어 미분탄재를 잘 연소시킬 수 있다. 따라서 미분탄재가 미연소되는 현상을 방지하고, 고로(100) 내부의 연소열을 증가시킬 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 가스 취입관(105)의 일단(1051)은 미분탄재 취입관(103)의 일단(1031)보다 고로(100)의 내부를 향해 더 깊이 돌출된다. 따라서 미분탄재 취입관(103)으로부터 취입되는 대부분의 미분탄재를 가스 취입관(105)을 통해 취입되는 탄화수소 함유가스와 혼합시킬 수 있다. 따라서 미분탄재의 연소 효율을 크게 증가시킬 수 있다.

도 3은 도 2의 III 부분을 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3에는미분탄재 취입관(103) 및 가스 취입관(105)만을 도시하고, 편의상 그 나머지 부분은 도시를 생략한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 가스 취입관(105)의 일단(1051)은 밀봉되어 막혀 있다. 대신에, 가스 취입관(105)을 통해 공급되는 탄화수소 함유가스는 복수의 개구부들(1053)을 통해서 고로(100)(도 1에 도시)의 내부로 취입된다. 탄화수소 함유가스는 복수의 개구부들(1053)을 통해서 취입되므로, 탄화수소 함유가스는 난류를 형성하여 미분탄재를 잘 확산시킬 수 있다. 따라서 고로(100)(도 1에 도시)의 내부로 유입되는 미분탄재의 분산성을 극대화할 수 있으며, 미분탄재가 탄화수소 함유가스와 혼합되어 반응하는 면적이 넓어지므로 미분탄재의 연소성을 향상시킬 수 있다. 이를 위하여 하기의 수학식 1에 기재된 취입되는 탄화수소 함유가스의 레이놀즈수(Reynolds number)는 2320 내지 4000일 수 있다. 여기서, 레이놀즈수는 무차원 단위를 가진다.

Re = D×υ×ρ/μ = D×υ/ν

D: 가스 취입관의 직경(d1)(m)

υ: 탄화수소 함유가스의 유속(m/sec)

ρ: 탄화수소 함유가스의 밀도(kg/m²)

μ: 탄화수소 함유가스의 점도(kg/m·sec)

ν: 탄화수소 함유가스의 동점도(m²/sec)(=μ/γ)

γ: 비중량(kg/m³)

레이놀즈수가 2320 미만인 경우, 난류가 아닌 층류가 생성되므로 탄화수소 함유가스가 미분탄재와 잘 혼합되지 않는다. 반대로, 레이놀즈가 4000을 넘는 경우, 과도한 난류 생성으로 인해 열풍이 고로(100)(도 2에 도시) 내부로 잘 취입되지 않을 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 개구부들(1053)은 그 상호간의 간격을 일정하게 유지하면서 규칙적으로 배열된다. 따라서 복수의 개구부들(1053)을 통하여 탄화수소 함유가스를 균일하게 공급할 수 있다.

개구부들(1053)은 가스 취입관(105)의 일단(1051) 부근에 위치한 가스 취입관(105)의 측면(1055)에 형성된다. 따라서 개구부들(1053)을 통해서 탄화수소 함유가스를 취입할 수 있다.

도 3에 화살표로 나타낸 바와 같이, 개구부들(1053)은 가스 취입관(105)으로부터 공급된 탄화수소 함유가스를 미분탄재 취입관(103)의 일단(1031)을 향하여 취입시킨다. 따라서 탄화수소 함유가스는 미분탄재 취입관(103)의 일단(1031)으로부터 취입되는 미분탄재와 혼합되면서 미분탄재를 연소시킨다. 그 결과, 미분탄재의 연소성을 향상시킬 수 있다.

개구부(1053)의 직경(d2)은 5mm 내지 15mm일 수 있다. 개구부(1053)의 직경(d2)이 5mm 미만인 경우, 충분한 양의 탄화수소 함유가스를 취입할 수 없고, 탄화수소 함유가스의 취입 유속이 너무 빨라서 개구부들(1053) 주위가 용손될 수 있다. 반대로, 개구부(1053)의 직경(d2)이 15mm를 초과하는 경우, 많은 양의 탄화수소 함유가스가 한꺼번에 공급되어 개구부들(1053) 주위가 용손될 수 있다. 따라서 전술한 범위로 개구부(1053)의 직경(d2)을 설정할 수 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 개구부들(1053)의 단면적[(d2)²π/4]의 합은 가스 취입관(105)의 단면적[(d1)²π/4]과 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 가스 취입관(105)의 일단(1051)을 오픈한 경우와 동일한 양의 탄화수소 함유가스를 복수의 개구부들(1053)을 통하여 취입할 수 있다.

더욱이, 하기의 수학식 2에 기재한 바와 같이, 탄화수소 함유가스의 유량은 탄화수소 함유가스의 취입시의 유속에 비례하므로, 탄화수소 함유가스의 유량을 조절하여 탄화수소 함유가스의 취입시의 유속을 조절할 수 있다.

탄화수소 함유가스의 유량 = 개구부들의 단면적의 합 × 탄화수소 함유가스의 취입시의 유속

도 4는 도 2의 연료취입장치(10)의 작동 상태를 개략적으로 나타낸다. 도 4에 도시한 바와 같이, 연료취입장치(10)의 선단, 즉 고로(100)의 내부에는 연소대(100b)가 형성된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 연소대(100b)는 산화대(100b1) 및 직접환원대(solution loss)(100b2)를 포함한다. 산화대(100b1)에서는 하기의 반응식 1과 같이 탄소가 산소와 반응하여 일산화탄소가 생성된다. 또한, 직접환원대(100b2)에서는 하기의 반응식 2와 같이 탄소가 이산화탄소와 반응하여 일산화탄소가 생성된다. 그리고 탄소가 수분과 반응하여 일산화탄소 및 수소가 생성된다. 따라서 환원가스 중의 수소의 양이 증가되므로, 환원가스 중의 산소 부하율이 증가된다. 그 결과, 용철 생산량을 증가시킬 수 있다.

C + 1/2O₂ → CO

C + CO₂ → 2CO

C + H₂O → CO + H₂

여기서, 직접환원대(100b2)가 풍구(101)에 가깝게 위치할수록 풍구(101)가 용손될 가능성이 커진다. 그러나 본 발명의 제1 실시예에서는 미분탄재 및 탄화수소 함유가스를 함께 취입함으로써 산화대(100b1)의 폭을 최대한 크게 해 준다. 따라서 산화대(100b1)는 직접환원대(100b2)와 풍구(101)간의 거리를 크게 하여 직접환원대(100b2)와 풍구(101)를 상호 이격시킨다. 그 결과, 풍구(101)의 용손 현상을 방지할 수 있다.

특히, 취입되는 미분탄재를 향해 탄화수소 함유가스를 분사함으로써 탄화수소 함유가스의 분산을 극대화하면서 산화대(100b1)를 확장시킬 수 있다. 따라서 미연소된 촤(char)의 용손 반응량이 증가하고, 코크스의 용손 반응량은 저하된다. 그리고 열화층의 생성이 저하되어 미분탄재의 연소성이 향상된다. 그 결과, 코크스분의 발생량이 저하되며 고로(100)의 노심에 축적되는 코크스분의 양을 감소시켜 고로(100) 하부의 통기성을 개선할 수 있다.

만약, 미분탄만 취입하는 경우, 열화된 코크스가 직접환원대(100b2)에서 연소대(100b)를 선회하면서 마모되고 열충격을 받는다. 마모되고 열충격을 받은 코크스는 분화된다. 이 경우, 산화대(100b1)가 좁아져서 분화된 코크스의 소비 가능성이 줄어든다. 따라서 분화된 코크스의 양이 증가하여 고로(100) 하부의 통기성이 악화된다.

또한, 미분탄과 액화천연가스를 취입하고, 액화천연가스의 공급 방향과 취입 방향이 동일한 경우, 미분탄은 그 공급 방향에 평행하게 고로(100) 내부로 취입된다. 이 경우, 산화대(100b1)의 폭이 작으므로 미연소 촤의 직접 환원 반응량은 감소하고 코크스의 직접 환원 반응량은 증가한다. 따라서 열화층이 증가하면서 미분탄의 연소성이 저하된다. 그 결과, 분화된 코크스의 양이 증가하고, 분화된 코크스의 노심 축적량이 증가된다. 따라서 고로(100) 하부의 통기성이 악화된다.

반면에, 본 발명의 제1 실시예에서는 탄화수소 함유가스의 취입 방향으로 인해 난류가 형성되어 미분탄재의 분산성 및 연소성을 최대화할 수 있다. 따라서 연소대(100b) 내에서의 분발생량을 최소화시켜 고로(100) 하부의 통기성을 개선할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치(2000)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 용철제조장치(2000)에 포함된 연료취입장치(10)는 도 2의 연료취입장치(10)와 동일하므로, 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도 5의 로(200)는 용융가스화로를 의미하므로, 이하에서는 편의상 로(200)를 융융가스화로(200)로 호칭한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(2000)는 복수의 유동층형 환원로들(60), 환원가스 공급관(70), 괴성체 제조 장치(40) 및 용융가스화로(200)를 포함한다. 이외에, 용철제조장치(2000)는 괴성체 제조 장치(40)에서 제조한 괴성체를 용융가스화로(200)로 이송하기 위한 고온 균배압 장치(50)를 더 포함할 수 있다. 고온 균배압 장치(50)는 괴성체 제조 장치(40)에서 제조한 괴성체를 용융가스화로(200)로 압송한다. 괴성체 제조 장치(40)와 고온 균배압 장치(50)는 설치하지 않을 수 있다.

용철제조장치(2000)에서는 분철광석을 사용할 수 있다. 필요에 따라 용철제조장치(2000)는 부원료를 더 사용할 수도 있다. 유동층형 환원로(60)의 내부에는 유동층이 형성되어 철광석을 환원한다. 유동층형 환원로(60)는 제1 유동층형 환원로(601), 제2 유동층형 환원로(603), 제3 유동층형 환원로(605) 및 제4 유동층형 환원로(607)를 포함한다. 도 5에는 4개의 유동층형 환원로(60)를 도시하였지만, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 3개의 유동층형 환원로를 사용할 수도 있다.

제1 유동층형 환원로(601)는 제2 유동층형 환원로(603)에서 배출되는 환원가스로 철광석을 예열한다. 제2 유동층형 환원로(603) 및 제3 유동층형 환원로(605)는 예열한 철광석을 예비 환원한다. 그리고 제4 유동층형 환원로(607)은 예비 환원한 철광석을 최종 환원하여 환원체로 변환한다.

철광석은 유동층형 환원로(60)를 통과하면서 환원 및 가열된다. 이를 위하여 용융가스화로(200)에 생성된 환원가스가 환원가스 공급관(70)을 통하여 유동층형 환원로(60)에 공급된다. 환원된 철광석은 괴성체 제조 장치(40)를 통하여 괴성체로 제조된다.

괴성체 제조 장치(40)는, 장입 호퍼(401), 한 쌍의 롤(403), 파쇄기(405) 및 저장조(407)를 포함한다. 이외에, 괴성체 제조 장치(40)는 필요에 따라 다른 장치를 더 포함할 수 있다. 장입 호퍼(401)는 유동층형 환원로(60)를 거치면서 환원된 철광석을 저장한다. 철광석은 장입 호퍼(401)로부터 한 쌍의 롤(403)로 장입되면 서 스트립 형태로 압착 성형된다. 이와 같이 압착 성형된 철광석은 파쇄기(405)에서 파쇄되어 저장조(407)에 괴성체로 저장된다.

괴상탄재는 용융가스화로(200) 내부로 장입되어 용융가스화로(200) 내부에 석탄충전층(미도시)을 형성한다. 괴상 탄재로는 괴탄 또는 성형탄을 예로 들 수 있다. 성형탄은 미분탄을 가압 성형하여 제조한다. 이외에 필요에 따라 코크스를 용융가스화로(200)의 내부에 장입할 수도 있다. 연료취입장치(10)에 취입된 공기, 예를 들면 산소는 석탄충전층을 가열하여 연소대를 형성하고, 괴성체, 즉 환원철을 용융시켜 용철을 제조한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는 연료취입장치(10)를 통하여 미분탄재 및 탄화수소 함유가스를 공급하고, 취입된 탄화수소 함유가스에 의해 난류를 생성시켜 미분탄재의 분산성 및 연소성을 향상시킨다. 따라서 용철제조장치(2000)의 연료비를 최소화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치(3000)를 나타낸다. 도 6의 용철제조장치(3000)에서 로(200), 연료취입장치(10) 및 환원가스 공급관(70)은 각각 도 5의 용융가스화로(200), 연료취입장치(10) 및 환원가스 공급관(70)과 동일하므로, 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.

도 6의 용철제조장치(3000)는 충전층형 환원로(30) 및 용융가스화로(200)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 용철제조장치(3000)는 기타 다른 장치를 더 포함할 수 있다. 충전층형 환원로(30)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 필요에 따라 충전층형 환원로(30)에서는 부원료를 더 사용할 수도 있다. 충전층형 환원로(30)에 장입할 철광석은 괴상 형태로 사전 건조된다. 철광석은 충전층형 환원로(30)를 통과하면서 환원체로 변환된다. 충전층형 환원로(30)는 용융가스화로(200)로부터 환환원가스 공급관(70)을 통해 환원가스를 공급받아 그 내부에 충전층을 형성한다. 철광석은 충전층을 통과하면서 환원체로 변환된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에서는 연료취입장치(10)를 통하여 미분탄재 및 탄화수소 함유가스를 용융가스화로(200)에 공급하고, 취입된 탄화수소 함유가스에 의해 난류를 생성시켜 미분탄재의 분산성 및 연소성을 향상시킨다. 따라서 용철제조장치(3000)의 연료비를 최소화할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.

도 2는 도 1의 연료취입장치의 개략적인 확대 단면도이다.

도 3은 도 2의 III 부분의 개략적인 확대도이다.

도 4는 도 2의 연료취입장치의 작동 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.

Claims

로(爐)에 설치되어 상기 로의 내부로 산소를 포함하는 기체를 취입하는 풍구,

상기 풍구에 설치되어, 상기 공기와 함께 취입되는 미분 탄재를 공급하는 미분탄재 취입관, 및

상기 풍구에 설치되어 상기 미분 탄재와 함께 취입되는 탄화수소 함유가스를 공급하는 가스 취입관

을 포함하고,

상기 가스 취입관의 일단은 밀봉되고, 상기 가스 취입관의 일단 측면에 하나 이상의 개구부가 형성되어 상기 개구부로부터 상기 탄화수소 함유가스가 취입되는 연료취입장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 개구부는 상기 미분탄재 취입관의 일단을 향하여 상기 탄화수소 함유가스를 취입시키고, 상기 탄화수소 함유가스는 상기 미분탄재 취입관으로부터 취입되 는 미분탄재와 혼합되는 연료취입장치.
제3항에 있어서,

상기 취입되는 탄화수소 함유가스의 레이놀즈수는 2320 내지 4000인 연료취입장치.
제1항에 있어서,

상기 하나 이상의 개구부는 복수의 개구부들을 포함하는 연료취입장치.
제5항에 있어서,

상기 복수의 개구부들의 단면적의 합은 상기 가스 취입관의 단면적과 실질적으로 동일한 연료취입장치.
제6항에 있어서,

상기 복수의 개구부들은 규칙적으로 배열된 연료취입장치.
제1항에 있어서,

상기 개구부의 직경은 5mm 내지 15mm인 연료취입장치.
제1항에 있어서,

상기 가스 취입관의 일단은 상기 미분탄재 취입관의 일단보다 상기 로의 내부를 향해 더 깊이 돌출한 연료취입장치.
제1항에 있어서,

상기 탄화수소 함유가스는 액화천연가스를 포함하는 연료취입장치.
용철을 제조하는 로, 및

상기 로에 설치되어 상기 용철을 제조하기 위한 연료를 공급하는 연료취입장치

를 포함하는 용철제조장치로서,

상기 연료취입장치는,

로에 설치되어 상기 로의 내부로 산소를 포함하는 기체를 취입하는 풍구,

상기 풍구에 설치되어, 상기 공기와 함께 취입되는 미분 탄재를 공급하는 미분탄재 취입관, 및

상기 풍구에 설치되어 상기 미분 탄재와 함께 취입되는 탄화수소 함유가스를 공급하는 가스 취입관

을 포함하고,

상기 가스 취입관의 일단은 밀봉되고, 상기 가스 취입관의 일단 측면에 하나 이상의 개구부가 형성되어 상기 개구부로부터 상기 탄화수소 함유가스가 취입되는용철제조장치.
삭제
제11항에 있어서,

상기 개구부는 상기 미분탄재 취입관의 일단을 향하여 상기 탄화수소 함유가스를 취입시키고, 상기 탄화수소 함유가스는 상기 미분탄재 취입관으로부터 취입되는 미분탄재와 혼합되는 용철제조장치.
제13항에 있어서,

상기 취입되는 탄화수소 함유가스의 레이놀즈수는 2320 내지 4000인 용철제조장치.
제11항에 있어서,

상기 로는 고로 또는 용융가스화로인 용철제조장치.
제15항에 있어서,

상기 로가 용융가스화로인 경우, 상기 용철제조장치는 상기 용융가스화로에 환원철을 공급하는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로를 더 포함하는 용철제조장치.