KR101036633B1 - 유동환원설비의 분환원철 저장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 저장장치 내에 저장되어 있는 분환원철을 일정하고 지속적으로 괴성화장치로 보낼 수 있도록 된 유동환원설비의 분환원철 저장장치를 제공함에 있다.

이에 본 발명은 일측에 최종환원로를 거친 분환원철이 장입되는 분환원철 인입구와 저장장치 내의 분환원철을 괴성화장치로 배출하는 배출구가 설치되며, 외측에 구동실린더가 설치되고, 상기 구동실린더의 피스톤로드 선단은 상기 저장장치 내부로 관통되어 분환원철 저장장치의 배출구를 향해 왕복이동되는 구조의 유동환원설비의 분환원철 저장장치를 제공한다.

저장장치, 배출구, 구동실린더, 피스톤로드, 분사노즐

Description

유동환원설비의 분환원철 저장장치{Apparatus for storing hot fine DRI in fluidized reduction system}

도 1은 일반적인 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철생산설비를 도시한 개략적인 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분환원철 저장장치를 도시한 측단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분환원철 저장장치의 개략적인 평단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 구동실린더 11 : 피스톤로드

20 : 분사노즐 21 : 공급라인

22 : 개폐밸브

본 발명은 분철광석 및 일반탄을 별도의 소결작업없이 직접 유동층환원로(반응기) 및 가스화로에 투입시키어 용철을 제조하는 용철생산설비의 유동환원설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본원발명은 유동환원로를 거친 고온의 분환원철을 저 정하고 이를 괴상화장치에 안정적으로 공급할 수 있도록 된 유동환원설비의 분환원철 저장장치에 관한 것이다.

일반적으로 용철생산설비의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응기 특성상 일정 수준이상의 강도를 보유하고 있으며 로내 통기성 확보를 보장할 수 있는 입도를 보유한 원료를 요구한다.

이에 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원은 특정 원료탄의 대부분을 가공처리한 코크스(COKE)에 의존하고 있으며, 철원은 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다.

따라서, 상기와 같은 코크스 및 소결광을 이용한 현행의 고로법은 코크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료 예비처리설비를 반드시 필요로 하고, 이에 따라 설비의 제작을 위한 막대한 비용이 필요하고, 그 보수 및 유지작업이 수반되는 것은 물론, 설비주변의 환경오염에 대한 규제를 피하기 위한 추가적인 환경오염방지설비가 필요함에 따라, 결국 현행 고로법은 그 생산비용이 막대하여 경쟁력이 약화되고 있는 실정이다.

이에 따라 코크스와 소결광을 제조하기 위한 원료예비처리설비를 거치지 않고 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로서는 전세계 광석생산량의 80％ 이상을 점유하고 있는 분광을 직접 사용하도록 하여 용철을 제조하는 새로운 고로공법의 연구가 진행되어 왔으며, 이와 같은 일반탄 및 분광을 직접 사용하는 용철제조설비는 미국 특허 제 5,534,046호 등에서 알려져 있는데, 도 1에서는 이를 개략적으로 도시하고 있다.

즉, 도 1에서 도시한 바와 같이, 예열로(110), 예비환원로(120) 및 최종환원로(130)의 3단구조의 유동환원로들과 상기 최종환원로와 연결되고 석탄충진층이 형성되어 있는 용융가스화로(140)로 구성되며, 최상단의 반응기(미도시)에서 부터 연속적으로 장입되는 상온의 분광은 상기한 3단의 유동환원로(110)(120)(130)들을 순차적으로 거치면서, 고온환원기류와 접촉함으로서 승온 및 90％ 이상의 환원이 이루어진 상태의 고온 환원철으로 전환되어 배출되고, 상기한 환원철은 석탄충진층이 형성되어 있는 용융가스화로(140)내로 연속적으로 장입되어 상기한 석탄충진층내에서 용융됨으로서 용선으로 전환되어 용융가스화로(140)의 외부로 배출된다.

또한, 상기한 용융가스화로(140)에 있어서는 로상부에서 괴상의 일반탄이 연속적으로 공급되어 로내부에 일정한 높이의 석탄충진층을 형성하게 되며, 상기 충진층내로 상기 충진층 외벽 하단에 형성되어 있는 복수개의 풍구를 통해 산소가 취입되어 충진층내 석탄이 연소되고 상기 연소가스가 충진층을 상승하면서 고온의 환원기류로 전환되어 상기 용융가스화로(140)의 외부로 배출되어 일부는 상기한 3단의 유동환원로(110)(120)(130)로 공급되며, 일부는 상기 용융가스화로(140)에 부과되는 압력이 일정하게 유지되도록 수처리설비(150)를 통해 공정외로 배출된다.

그리고 상기한 3단의 유동반응기(110)(120)(130)를 통한 최종 배가스 및 용융가스화로(140)의 압력조절용 배가스는 각각 수집진설비(160)(170)를 통과하면서 공급되는 공정수와 접촉하여 함유분진이 제거되고 냉각된 후, 공정수와 분리되어 배출된다.

또한, 상기한 3단의 유동환원로(110)(120)(130)를 통과하는 광석의 이동은 인접하는 유동환원로들을 서로 연결하고 있는 광석도관(112)(122)(132)을 통해 이루어진다.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 각 환원로(110)(120)를 거쳐 최종환원로(140)에서 배출되는 분환원철(DRI)은 상기 최종환원로(140)에 근접하여 설치된 분환원철 저장장치(180)에 일단 저장되며, 저장된 분환원철은 상기 저장장치(180)로부터 분환원철 괴상화장치(200)의 프레스롤(210)(220)로 일정량씩 보내져 압하되면서 환원철로 괴상화되어 상기 용융가스화로(140)에 장입된다.

여기서 상기 분환원철 저장장치는 최종 유동환원로에서 압송된 분환원철을 분환원철 괴성화 장치로 공급하기 위해 저장하는 장치로서, 균일한 장입물 배출이 되지 않을 경우에는 괴성화 장치에서 분환원철 괴성화 조업이 연속적이지 않고 품질이 악화되며 이에 따라 단광의 중앙부가 갈라지거나 연속적인 괴성체를 형성하지 못하고 끊어지는 현상이 발생하여 분발생량이 많아지고 용융로에서 필요로하는 품질을 유지하기가 어려운 결과를 초래하게 된다. 따라서 상기 분환원철의 괴성화장치를 통해 제조되는 괴성화철의 품질을 유지하기 위해서는 분환원철 저장장치에서 분환원철을 안정적이고 지속적으로 공급할 필요성이 있다.

종래의 분환원철 저장장치는 상부에는 분환원철 인입구와 가스 배출구가 설치되며 하부에서 분환원철을 괴성화장치로 배출하는 배출구가 설치되고 배출구상에는 배출을 통제하는 차단 밸브가 설치된 구조로 되어 있으며, 통상 상기 하부 차단 밸브를 20~ 50％ 열어 분환원철을 배출시키는 데, 분환원철을 하부로 원활하게 배출시키기 위해서는 차단밸브를 열고 닫는 동작을 반복하거나 차단밸브와 가이드 사 이로 질소가스를 취입하여 차단밸브 상단에 있는 분환원철을 유동화시켜 배출을 유도하게 된다.

즉, 분환원철이 저장장치에서 하부로 잘 배출이 되지 않는 경우 종래에는 하부 차단 밸브 개도를 열고 닫는 반복동작을 하거나 하부 배출통로 또는 차단밸브 사이로 질소를 취입하여 분환원철을 유동시키면서 하부로 배출되도록 유도하게 된다. 하지만 차단밸브를 반복적으로 사용하다 보면 차단밸브와 캐이스 사이로 더스트(Dust)가 침입하여 차단밸브 동작을 어렵게 하고 지속적으로 반복동작을 하게 될 경우 차단밸브 표면이 마모가 되어 분환원철을 차단하는 기능이 떨어지게 된다.

또한, 차단밸브 사이로 취입되는 질소는 대부분 차단밸브 하부로 빠져나가기 때문에 상부에 정체된 분환원철을 배출시키기엔 부족하다. 차단 밸브 상부에서 분환원철이 정체가 되거나 브릿지를 형성하게 되어 장시간 배출이 되지않을 경우에는 분환원철 저장장치내에서 분환원철 체류시간이 증가됨에 따라 분환원철이 더욱 고착되어 분환원철 괴성화 조업이 곤란해지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 저장장치 내에 저장되어 있는 분환원철을 일정하고 지속적으로 괴성화장치로 보낼 수 있도록 된 유동환원설비의 분환원철 저장장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 저장장치 내에서 분환원철이 고착되는 것을 방지할 수 있도록 하여 분환원철의 배출을 원활하게 유지할 수 있도록 된 유동화설비의 분환원철 저장장치를 제공함에 또다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 분환원철 저장장치의 배출구 상부에 위치하고 배출구 상부의 저장 분환원철을 향해 전후진되어 분환원철의 고착화를 방지함을 그 요지로 한다.

이를 위해 본 발명은 상기 분환원철 저장장치의 하단에 설치되고 피스톤로드 선단은 분환원철 저장장치의 배출구를 향하는 구동실린더를 포함한다.

여기서 상기 구동실린더는 상기 분환원철 저장장치의 외주면을 따라 다수개가 배열설치되고, 각 구동실린더의 피스톤로드 신축범위는 상호 간섭되지 않도록 함이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 배출구 상에 고압의 가스를 분사할 수 있도록 가스 분사수단을 더욱 포함할 수 있다.

여기서 상기 가스 분사수단은 피스톤로드 선단을 통해 가스가 분사되도록 함이 바람직하다.

이에 따라 전후진되는 피스톤로드와 피스톤로드 선단으로부터 분사되는 고압의 가스에 의해 배출구 상부에 고착되어 머물러 있는 분환원철의 배출을 유도할 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 일반탄 및 분철광석을 이용한 용철생산설비를 도시한 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분환원철 저장장치를 도시한 측단 면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분환원철 저장장치의 개략적인 평단면도이다.

상기한 도면을 참조하여 먼저 용철생산설비를 설명하면, 예열로(110), 예비환원로(120) 및 최종환원로(130)의 3단구조의 유동환원로들과 상기 최종환원로와 연결되고 석탄충진층이 형성되어 있는 용융가스화로(140)로 구성되며, 최상단의 반응기(미도시)에서 부터 연속적으로 장입되는 상온의 분광은 상기한 3단의 유동환원로(110)(120)(130)들을 순차적으로 거치면서, 고온환원기류와 접촉함으로서 승온 및 90％ 이상의 환원이 이루어진 상태의 고온 환원철으로 전환되어 배출된다.

그리고 각 환원로(110)(120)를 거쳐 최종환원로(140)에서 배출되는 분환원철(DRI)은 상기 최종환원로(140)에 근접하여 설치된 분환원철 저장장치(180)에 일단 저장되며, 저장된 분환원철은 상기 저장장치(180)로부터 분환원철 괴상화장치(200)의 프레스롤(210)(220)로 일정량씩 보내져 압하되면서 환원철로 괴상화되어 상기 용융가스화로(140)에 장입된다.

또한, 상기 분환원철 저장장치(180)는 호퍼 형태의 원통 구조물로, 상부에는 최종환원로(130)를 거친 분환원철이 장입될 수 있도록 분환원철 인입구(181)가 설치되고 상기 분환원철 인입구(181)와 이웃하여 저장장치(180) 내부의 가스를 배출하는 가스 배출구(182)가 설치되며, 하부에서 저장장치(180) 내부와 연통되어 분환원철을 괴성화장치(200)로 배출하는 배출구(183)가 하방향으로 설치되고, 배출구(183)상에는 분환원철의 배출을 통제하는 차단 밸브(184)가 설치된 구조로 되어 있다.

여기서 본 장치는 상기한 구조의 분환원철 저장장치(180)에 있어서, 상기 저장장치(180)의 하단 외주면을 따라 설치되고 저장장치(180) 내부로 관통되어 상기 배출구(183) 상부를 향해 전후진되는 구동실린더(10)와, 상기 구동실린더(10)의 피스톤로드(11) 선단을 통해 고압의 가스를 부사하기 위한 가스 분사수단을 포함한다.

상기 구동실린더(10)는 배출구(183)와 대응되는 개수로 저장장치(180) 외주면에 수평설치되어 피스톤로드(11) 선단이 배출구(183) 위쪽에서 수평방향으로 왕복 이동되는 구조로 되어 있다.

이에 따라 상기 피스톤로드(11) 선단이 배출구(183) 상부에 누적된 분환원철을 쑤시는 역할을 함에 따라 덩어리져 배출구(183)로 내려가지 않는 분환원철이 물리적으로 붕괴되어 원활하게 배출될 수 있는 것이다.

그리고 상기 가스 분사수단은 상기 구동실린더(10)로 연결되고 피스톤로드(11) 선단으로 연장되는 가스 공급라인(21)과, 상기 피스톤로드(11) 선단에 설치되고 상기 공급라인(21)과 연통되어 고압의 가스를 분사하기 위한 분사노즐(20)을 포함한다.

여기서 상기 분사노즐(20)은 피스톤로드(11)의 선단과 피스톤로드(11)의 외주면을 따라 2-4곳(양 옆쪽, 위쪽, 아래쪽)에 설치함이 바람직하다.

그리고 상기 공급라인(21)을 통해 공급되는 가스는 질소(N₂)가스임이 바람직하다.

도 3은 저장장치(180)의 개략적인 평단면도로, 저장장치(180)의 외주면을 따라 6개의 구동실린더(10)가 배치된 구조가 잘 예시되어 있으며, 이때 각 구동실린더(10)의 피스톤로드(11) 이동범위는 서로 중첩되지 않도록 하여 상호간에 간섭이 일어나지 않도록 되어 있다.

미설명된 도면 부호 (22)는 각 가스 공급라인(21) 상에 설치되는 개폐밸브이다.

이하, 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

분광은 예열로(110), 예비환원로(120) 및 최종환원로(130)를 거치면서 고온환원기류와 접촉됨으로써 승온 및 90％ 이상의 환원이 이루어진 상태의 고온 분환원철로 전환되어 배출된다.

이와같이 최종환원로(140)에서 배출되는 분환원철(DRI)은 상기 최종환원로(140)에 근접하여 설치된 분환원철 저장장치(180)(180)에 일단 저장되며, 저장된 분환원철은 상기 저장장치(180)(180)로부터 분환원철 괴상화장치(200)의 프레스롤(210)(220)로 일정량씩 보내져 압하되면서 환원철로 괴상화되어 상기 용융가스화로(140)에 장입된다.

즉, 상기 분환원철 저장장치(180)(180)의 배출구(183) 상에 설치된 차단 밸브(184)가 배출량에 맞춰 개방작동되면 저장되어 있는 분환원철이 배출구(183)를 따라 분환원철 괴상화장치로 보내지게 되고 이 과정에서 본 장치인 구동실린더(10)가 작동되어 배출구(183) 상부에 위치하는 분환원철이 원활하게 배출구(183)를 따라 흘러나갈 수 있도록 한다.

상기 구동실린더(10)가 작동되면 구동실린더(10)의 피스톤로드(11)가 전,후진되어 왕복 이동되는 데, 상기 피스톤로드(11)는 배출구(183)의 차단 밸브(184)<2> 직상부에 위치하고 있어서, 배출구(183) 위쪽에서 전,후방향으로 움직임에 따라 분환원철에 물리적인 충격을 지속적으로 가하게 된다.

따라서 피스톤로드(11)는 분환원철을 배출구(183)로 원활하게 흘러보내는 역할을 수행함과 더불어 배출구(183) 상부에서 덩어리져 있는 분환원철을 파쇄하여 배출구(183)가 막히는 것을 방지하게 된다.

또한, 상기 피스톤로드(11)의 왕복이동과 더불어 가스 공급라인(21)상에 설치된 개폐밸브(22)가 개방작동되면 공급라인(21)을 따라 고압의 가스가 피스톤로드(11) 선단으로 유입되어 피스톤로드(11) 선단에 설치된 다수개의 분사노즐(20)을 통해 외부로 분사된다.

이와같이 피스톤로드(11)의 선단이나 위,옆,밑을 향해 분사되는 고압의 가스가 분사되고, 더욱이 피스톤로드(11)가 전,후방향으로 움직이면서 각 위치별로 가스를 분사함에 따라 분환원철의 배출을 원활하게 유지할 수 있게 된다.

즉, 분환원철이 하부로 내려가지 않을 경우나 분환원철이 덩어리져 정체된 경우 전후진되는 피스톤로드(11)가 물리적으로 상부에 정체된 분환원철을 아래로 배출되도록 유도를 하고, 가스를 동시에 고압으로 분사를 시킴으로써 상부 정체된 분환원철을 유동화시켜 용이하게 분환원철을 하부로 배출하게 되는 것이다.

이상을 통해 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.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유동환원설비의 분환원철 저장장치에 의하면, 내부에 정체된 분환원철을 용이하게 배출시킴으로써 저장장치 내의 분환원철 정체층을 조기에 해소하여 분환원철이 장기간 내부에서 정체됨으로서 굳어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 괴성화 장치에 분환원철을 균일하게 공급하여 괴성화 조업 및 괴성화 품질을 안정되게 유지 할 수가 있다

Claims (6)

1. 일측에 최종환원로를 거친 분환원철이 장입되는 분환원철 인입구와 저장장치 내의 분환원철을 괴성화장치로 배출하는 배출구가 설치되며, 외측에 구동실린더가 설치되고, 상기 구동실린더의 피스톤로드 선단은 상기 저장장치 내부로 관통되어 분환원철 저장장치의 배출구를 향해 왕복이동되고,

   상기 배출구 상에 고압의 가스를 분사할 수 있도록 가스 분사수단을 더 포함하며, 상기 가스 분사수단은 상기 구동실린더로 연결되고 피스톤로드 선단으로 연장되는 가스 공급라인과, 상기 피스톤로드 선단에 설치되고 상기 가스 공급라인과 연통되어 고압의 가스를 분사하기 위한 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동환원설비의 분환원철 저장장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동실린더는 상기 배출구를 중심으로 분환원철 저장장치의 외주면을 따라 다수개가 배열설치된 것을 특징으로 하는 유동환원설비의 분환원철 저장장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 유동환원설비의 분환원철 저장장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 분사노즐은 피스톤로드의 선단 또는/및 피스톤로드의 외주면을 따라 간격을 두고 배열 설치된 것을 특징으로 하는 유동환원설비의 분환원철 저장장치.

Images