KR101090417B1 - 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화염분사 구간을 확대함으로써 화염과 소결용 배합원료를 이송하는 이송로와의 접촉면적을 넓혀 완전한 소결을 할 수 있는 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치로서, 연료를 공급하는 연료공급관과 상기 연료공급관으로부터 공급받은 연료를 분사하는 1쌍의 노즐관을 구비하고 상기 연료를 분사함으로써 소결용 배합원료의 이송로를 향하여 화염을 발생시키는 연료분사부와, 상기 화염의 발생을 위한 연소용 공기를 분사하는 연소용 공기분사부 및 상기 화염과 상기 이송로의 접촉면적을 조절하기 위하여 상기 화염 주변에 화염조절용 공기를 분사하는 화염조절용 공기분사부를 포함한다.

Description

소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치{ BURNER FOR SINTERING AND SINTERING APPARATUS }

본 발명은 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화염분사 구간을 확대함으로써 화염과 소결용 배합원료를 이송하는 이송로와의 접촉면적을 넓혀 완전한 소결을 할 수 있는 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 대한 발명이다.

일반적으로 소결(sintering)공정이란 분말체를 적당한 형상으로 가압 성형한 것을 가열하면서 고결시키는 공정으로, 제철공정에 있어서는 미분의 철광석의 융체 형성을 양호하게 하는 각종 부원료와 연료인 코크스(cokes)를 혼합하여 소성시킴으로써 철광석의 용융 결합을 주체로 하는 소결광을 제조하는 것을 말한다.

즉, 소결공정이란 철광석을 고로에 넣기 전에 파쇄하고 상기 파쇄한 철광석과 상기 각종부원료 및 코크스로 구성된 소결용 배합원료를 소결용 버너를 이용하여 가열함으로써 소결광을 만드는 공정으로, 상기 소결공정을 통해, 제철공정의 결 과물인 철에 그 성상에 영향을 미치는 각종 광물상 및 기공을 포함토록 한다.

그러나 이러한 소결공정에 있어서 상기 소결용 배합원료가 불완전하게 연소되는 경우에는 상기 소결용 배합원료로부터 소결광이 제대로 형성되지 않는바, 상기 각종 광물상 및 기공이 포함되지 않게 되는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점은 차후 제철공정의 결과물인 철의 품질을 크게 저하시키는 문제점을 아울러 발생시킨다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 화염분사 구간을 확대함으로써 화염과 소결용 배합원료를 이송하는 이송로와의 접촉면적을 넓혀 소결용 배합원료를 완전하게 연소시킬 수 있는 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 소결용 버너의 일실시예는, 연료를 공급하는 연료공급관과 상기 연료공급관으로부터 공급받은 연료를 분사하는 1쌍의 노즐관을 구비하고 상기 연료를 분사함으로써 소결용 배합원료의 이송로를 향하여 화염을 발생시키는 연료분사부와, 상기 화염의 발생을 위한 연소용 공기를 분사하는 연소용 공기분사부 및 상기 화염과 상기 이송로의 접촉면적을 조절하기 위하여 상기 화염 주변에 화염조절용 공기를 분사하는 화염조절용 공기분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소결용 버너의 일실시예는, 소결용 배합원료의 이송로를 향하여 만곡된 헤드와 상기 헤드의 일측 및 타측에 마련되어 연료를 분사하는 노즐열을 구비하며 상기 노즐열에 마련된 분사노즐을 통해 연료를 분사하는 1쌍의 노즐관과, 내부 하측에 상기 노즐관이 배치되고 상측에서 하측으로 연소용 공기를 공급하는 제1덕트와, 상기 제1덕트의 하측에 마련되어 상기 1쌍의 노즐관 사이로 상기 연소용 공기가 분사되는 중앙분사노즐과, 상기 제1덕트의 하측에 마련되어 상기 1쌍의 노즐관 주변으로 상기 연소용 공기가 분사되는 측면분사노즐과, 상기 제1덕트의 외측에 마련되어 상측에서 하측으로 화염조절용 공기를 공급하는 제2덕트와, 상기 화염조절용 공기가 에어커튼을 형성하도록 상기 제2덕트의 하측에 마련되어 상기 화염조절용 공기를 분사하는 에어커튼용 분사노즐을 포함하며, 상기 중앙분사노즐 및 측면분사노즐에서 분사되는 상기 연소용 공기를 이용하여 상기 1쌍의 노즐관에서 분사되는 연료를 연소시킴으로써 화염을 발생하고 상기 에어커튼용 분사노즐에 의해 형성된 상기 에어커튼을 이용하여 상기 발생된 화염과 상기 이송로와의 접촉면적을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소결용 버너의 일실시예는, 상기 제1노즐열에 마련된 분사노즐과 상기 제2노즐열에 마련된 분사노즐의 분사각도는 상기 헤드의 중심부를 기준으로 45°인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소결용 버너의 일실시예는, 상기 중앙분사노즐의 일측에 구비된 측면분사노즐 대 상기 중앙분사노즐 대 상기 중앙분사노즐의 타측에 구비된 측면분사노즐의 크기비는 3 대 4 대 3인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 소결장치의 일실시예는, 소결용 배합원료의 이송로를 가로질러 소결용 버너가 병렬로 다수 마련되는 것을 특징으로 하는데, 이때, 상기 소결용 버너는 상기 이송로를 향하여 만곡된 헤드와 상기 헤드의 일측 및 타측에 마련되어 연료를 분사하는 노즐열을 구비하며 상기 노즐열에 마련된 분사노즐을 통해 연료를 분사하여 화염을 발생시키는 1 쌍의 노즐관과, 내부 하측에 상기 노즐관이 배치되고 상측에서 하측으로 상기 화염의 발생을 위한 연소용 공기를 공급하는 제1덕트와 상기 1쌍의 노즐관 사이로 상기 연소용 공기가 분사되도록 상기 덕트의 하측에 마련되는 중앙분사노즐 및 상기 1쌍의 노즐관 주변으로 상기 연소용 공기가 분사되도록 상기 덕트의 하측에 마련되는 측면분사노즐를 구비하는 연소용 공기분사부 및 상기 제1덕트의 외부에 마련되어 상측에서 하측으로 상기 화염과 상기 이송로의 접촉면적을 조절하기 위한 화염조절용 공기를 공급하는 제2덕트 및 상기 화염조절용 공기가 에어커튼을 형성하도록 상기 제2덕트의 하측에 마련되어 상기 화염조절용 공기를 분사하는 에어커튼용 분사노즐을 구비하는 화염조절용 공기분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 소결용 버너 및 이를 구비하는 장치에 의하면, 화염분사구간이 확대됨으로써 화염과 소결용 배합원료를 이송하는 이송로와의 접촉면적이 넓어져 소결용 배합원료가 완전하게 연소된다는 이점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 소결용 버너의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 소결용 버너의 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 소결용 버너의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 소결용 버너의 저면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 소결용 버너의 노즐관에 대한 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소결용 버너(10)는 크게 연료분사부(100)와, 연소용 공기분사부(200) 및 화염조절용 공기분사부(300)을 포함한다.

상기 연료분사부(100)는 연료를 분사하여 소결용 배합원료의 이송로(P)를 향하여 화염을 발생시키는 것으로, 연료를 공급하는 연료공급관(110)과 상기 연료공급관(110)으로부터 공급받은 연료를 분사하는 1쌍의 노즐관(120)을 구비한다.

이때, 상기 연료공급관(110)은 후술할 제1덕트(210)를 관통하여 배치되고, 상단에는 연료탱크(미도시)와 연결되는 파이프(미도시)와 결합할 수 있도록 플랜지부가 마련되며, 하단에는 후술할 노즐관(120)이 결합된다.

이러한 상기 연료공급관(110)은 후술할 노즐관(120)의 일단에 결합되어 연료를 공급할 수 있으나, 후술할 노즐관(120)에 마련된 분사노즐(125,127)에서 분사되 는 연료의 양이 상기 연료공급관(110)과 가까운 측단일수록 많아져서, 각 분사노즐(125,127)마다 분사되는 연료의 양이 동일하지 못하다. 따라서 상기 분사되는 연료의 양을 동일하게 하기 위해서 상기 연료공급관(110)을 후술할 노즐관(120)에 실질적으로 수직되게 마련하는 한편, 후술할 노즐관(120)의 길이방향을 따라 일정간격으로 다수 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연료공급관(110)도 후술할 연소용 공기분사부(200) 또는 화염조절용 공기분사부(300)처럼 일체로 형성된 덕트를 통하여 연료를 공급할 수 있으나, 연료의 과다공급을 방지하고 화염발생시의 안정성 문제를 고려하여 다수의 관으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노즐관(120)은 상기 이송로(P)를 가로질러 구비되고, 상기 이송로(P)의 폭이 작은 경우에는 상기 이송로(P)의 폭과 실질적으로 동일한 길이로 형성될 수 있다. 반면, 상기 이송로(P)의 폭이 큰 경우에는 본 발명에 따른 소결용 버너(10)를 병렬로 연결하여 상기 노즐관(120) 길이의 합이 상기 이송로(P)의 폭과 실질적으로 동일하게 한다.

이러한 상기 노즐관(120)은 후술할 중앙분사노즐(230)을 기준으로 대칭되어 1쌍이 마련된다. 이때, 각각의 상기 노즐관(120)은, 상기 이송로(P)를 향하여 만곡된 헤드(122)와, 상기 헤드(122)의 일측에 마련되어 상기 연료를 분사하는 제1노즐열(124) 및 상기 헤드(122)의 타측에 마련되어 상기 연료를 상기 제1노즐열(124)과 다른 방향으로 분사하는 제2노즐열(126)을 구비한다.

여기서 상기 헤드(122)는 후술할 연소용 공기분사부(200)에서 분사되는 연소 용 공기와 혼합이 용이하도록 상기 이송로(P)를 향하여 만곡되며, 화염에 의하여 열이 집중되는 부분이므로 열에 강한 내열성 소재로 구성된다.

또한, 상기 제1노즐열(124) 및 제2노즐열(126)은 상기 헤드(122)를 기준으로 대칭되어 상기 노즐관(120)의 길이방향을 따라 평행하게 구비되는 것으로, 다수의 분사노즐(125,127)이 마련된다. 이때, 상기 제1노즐열(124)에 마련되는 분사노즐(125)은 후술할 측면분사노즐(240)을 향하여 상기 연료를 분사하며, 상기 제2노즐열(126)에 마련되는 분사노즐(127)은 후술할 중앙분사노즐(230)을 향하여 상기 연료를 분사한다. 또한, 상기 제1노즐열(124)에 마련되는 분사노즐(125)과 상기 제2노즐열(126)에 마련되는 분사노즐(127)은 상기 헤드(122)를 기준으로 하여 상기 노즐관(120)의 길이방향으로 지그재그 형상으로 배치되어, 연료가 분산되어 분사되도록 한다.

또한, 상기 제1노즐열(124)에 마련되는 분사노즐(125)과 상기 제2노즐열(126)에 마련되는 분사노즐(127)의 연료 분사각도(α,β)는 상기 헤드(122)의 중심부를 기준으로 45°인 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 실험결과를 근거로 한다.

실험 번호	분사노즐의 각도(°)		화염의 직진성	화염의 안정성
	α	β
1	30	30	보통	나쁨
2	30	45	보통	좋음
3	45	30	좋음	보통
4	45	45	매우 좋음	매우 좋음
5	45	60	좋음	보통
6	60	45	보통	좋음
7	60	60	나쁨	보통

(이때, 상기 실험결과에 있어서, 화염의 직진성이란 화염이 퍼지지 않고 일 직선상으로 발생되는 정도를 의미하며, 화염의 안정성이란 연료와 연소용 공기가 완전히 연소되는 정도를 의미한다.)

즉, 상기 제1노즐열(124)에 마련되는 분사노즐(125)의 분사각도(α)를 크게 하는 경우(실험 1 내지 3의 경우)에 있어서는 화염의 직진성은 좋아지나, 화염의 안전성은 나빠지며, 상기 제2노즐열(126)에 마련되는 분사노즐(127)의 분사각도(β)를 크게 하는 경우(실험 5 내지 7의 경우)에 있어서는 이와 반대로 화염의 안정성은 좋아지나, 화염의 직진성은 나빠진다.

또한, 상기 제1노즐열(124)에 마련되는 분사노즐(125)과 상기 제2노즐열(126)에 마련되는 분사노즐(127)의 직경은 후술할 중앙분사노즐(230) 및 측면분사노즐(240)의 크기에 따라 각각 다를 수 있다. 즉, 후술할 중앙분사노즐(230)의 크기가 후술할 측면분사노즐(240)의 크기보다 많이 큰 경우에 있어서는, 연료비 대 연소용 공기비를 맞추기 위하여 상기 제2노즐열(126)에 마련되는 분사노즐(127)이 상기 제1노즐열(124)에 마련되는 분사노즐(125)보다 커야할 것이다.

한편, 상기 연소용 공기분사부(200)는 상기 연료분사부(100)에서 분사되는 연료를 연소시키기 위한 연소용 공기를 분사하는 것으로, 제1덕트(210)와, 제1공기공급관(220)과, 중앙분사노즐(230) 및 측면분사노즐(240)을 구비한다.

이때, 상기 제1덕트(210)의 내부 상측에는 상기 연료공급관(110)이 관통하여 배치되고, 내부 하측에는 상기 1쌍의 노즐관(120)이 배치되는 한편, 상측에 상기 연소용 공기를 공급하는 상기 제1공기공급관(220)이 마련된다. 즉, 상기 제1덕 트(210)는 상기 연료분사부(100)를 둘러싸도록 형성되고, 상기 연료분사부(100)에서 연료가 분사되는 방향으로 상기 연소용 공기가 분사될 수 있도록 형성된다. 여기서, 상기 제1공기공급관(220)의 상단에는 산소의 함유량이 많은 연소용 공기저장탱크(미도시)와 연결되는 파이프(미도시)와 결합할 수 있도록 플랜지부가 마련되며, 하단에는 상기 제1덕트(210)가 결합된다.

또한, 상기 중앙분사노즐(230)은 상기 1쌍의 노즐관(120) 사이로 상기 연소용 공기가 분사되도록, 상기 제1덕트(210)의 하측에 배치된 1쌍의 노즐관(120) 사이에 구비된다. 이때, 상기 중앙분사노즐(230)에서 분사되는 연소용 공기는 상기 연료분사부(100)에서 분사되는 연료를 연소시키는 역할을 하는 동시에 상기 헤드(122)의 과열구역을 냉각함으로써 상기 헤드(122)의 수명을 늘리고 질소산화물(NOx)을 줄이는 역할도 한다.

또한, 상기 측면분사노즐(240)은 상기 1쌍의 노즐관(120) 주변으로 상기 연소용 공기가 분사되도록, 상기 1쌍의 노즐관(120)과 상기 제1덕트(210)의 내부면 사이에 구비된다.

이러한 상기 중앙분사노즐(230) 및 측면분사노즐(240)은 상기 노즐관(120)에 인접하여 설치되기 용이하도록 슬릿 형상으로 이루어지며, 상기 슬릿의 길이는 실질적으로 상기 노즐관(120)의 길이와 동일한 것이 바람직하다.

즉, 상기 중앙분사노즐(230) 및 측면분사노즐(240)은 상기 1쌍의 노즐관(120) 사이와 주변에 구비되어, 상기 1쌍의 노즐관(120)에서 분사되는 연료로부터 화염이 잘 발생할 수 있도록 상기 연소용 공기를 분사하는 것이다.

이때, 상기 1쌍의 노즐관(120) 사이와 주변으로 분사되는 상기 연소용 공기의 양은 화염의 직진성 및 안정성을 결정하는 중요한 요소로서, 상기 중앙분사노즐(230) 및 측면분사노즐(240)의 크기비를 조절함으로써 상기 1쌍의 노즐관(120) 사이와 주변으로 분사되는 상기 연소용 공기의 양을 조절할 수 있다.

즉, 상기 중앙분사노즐(230)의 일측에 구비된 측면분사노즐(242)의 크기(a) 대 상기 중앙분사노즐(230)의 크기(b) 대 상기 중앙분사노즐(230)의 타측에 구비된 측면분사노즐(244)의 크기(c)의 비율을 조절하여 직진성 및 안정성을 모두 만족시키는 화염을 얻을 수 있으며, 이에 대한 실험결과는 아래와 같다.

실험 번호	연소용 공기분사부의 노즐 크기비			화염의 직진성	화염의 안정성
	a	b	c
1	2	5	2	나쁨	나쁨
2	3	4	3	매우 좋음	매우 좋음
3	3	3	3	보통	좋음
4	4	3	4	나쁨	보통
5	5	2	5	나쁨	나쁨

상기 실험결과가 보여주는 바와 같이, 상기 중앙분사노즐(230)의 크기(b)가 상기 측면분사노즐(240)의 크기(a,c)보다 매우 큰 경우(실험 1의 경우)에 있어서는, 상기 노즐열(120) 사이에서 많은 공기가 분사되는바, 상기 화염은 일직선상으로 발생하지 않고 양 옆으로 갈라져서 발생하게 되므로 화염의 직진성이 나쁘며, 상기 중앙분사노즐(230) 주변에 연소용 공기의 양이 많아 화염의 안정성도 떨어진다.

반면, 상기 중앙분사노즐(230)의 크기(b)가 상기 측면분사노즐(240)의 크기(a,c)보다 매우 작은 경우(실험 3 또는 4의 경우)에 있어서는, 상기 노즐열(120) 주변에서 많은 공기가 분사되고 상기 노즐열(120) 사이에는 적은 공기가 분사되는 바, 상기 화염은 상기 이송로(P)로 내려오지 않고 상기 노즐열(120) 주변에서 맴돌게 되므로 화염의 직진성이 나쁘며, 상기 중앙분사노즐(230) 주변에 연소용 공기의 양이 적어 화염의 안정성도 떨어진다.

따라서, 상기 실험결과에 비추어 볼 때, 상기 중앙분사노즐(230)의 일측에 구비된 측면분사노즐(242)의 크기(a) 대 상기 중앙분사노즐(230)의 크기(b) 대 상기 중앙분사노즐(230)의 타측에 구비된 측면분사노즐(244)의 크기(c)의 비율은 3 대 4 대 3이 바람직하다.

한편, 화염조절용 공기분사부(300)는 상기 화염 주변에 화염조절용 공기를 분사하여 상기 화염과 상기 이송로(P)와의 접촉면적을 조절하는 것으로, 제2덕트(310)와, 제2공기공급관(320) 및 에어커튼용 분사노즐(330)을 구비한다.

이때, 상기 제2덕트(310)는 상기 제1덕트(210)의 외측에 마련되는 것으로, 상측에 상기 제2공기공급관(320)이 구비되고, 하측에 상기 에어커튼용 분사노즐(330)이 구비된다. 즉, 상기 제2덕트(310)는 상기 제1덕트(210)를 둘러싸도록 형성되고, 화염이 발생하는 방향으로 상기 화염조절용 공기가 분사될 수 있도록 형성된다.

또한, 상기 제2공기공급관(320)은 상기 제2덕트(210)의 상측에서 하측으로 상기 화염조절용 공기를 공급하는 것으로, 상단에는 산소의 함유량이 적은 화염조절용 공기저장탱크(미도시)와 연결되는 파이프(미도시)와 결합할 수 있도록 플랜지부가 마련되며, 하단에는 상기 제2덕트(310)가 결합된다.

또한, 상기 에어커튼용 분사노즐(330)은 상기 화염조절용 공기를 분사하여 에어커튼을 형성하는 것으로, 상기 제2덕트(310)의 하측에 구비된다. 이때, 상기 에어커튼용 분사노즐(330)은 상기 노즐관(120)보다 상기 이송로(P)에 더 가깝게 위치하도록, 상기 노즐관(120)보다 하측에 배치된다. 이러한 상기 에어커튼용 분사노즐(330)을 통해 형성된 상기 에어커튼을 이용하여 상기 화염이 옆으로 퍼져서 분사되는 것을 조절함으로써, 상기 화염과 상기 이송로(P)의 접촉면적을 조절한다.

이하에서는, 도 6b를 참조하여 본 발명에 따른 소결용 버너 및 이를 구비한 소결장치의 작용에 대하여 설명한다. 이때, 도 6b는 본 발명에 따른 소결용 버너에 의한 화염의 분사 정도를 도시한 단면도이다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 소결용 배합원료를 이송하기 전 본 발명에 따른 소결용 버너(10)를 상기 이송로(P)로부터 소정의 높이(h)만큼 이격시켜 설치하고, 상기 연료와 연소용 공기를 분사한다.

이때, 상기 소정의 높이(h)는 연료의 종류 또는 화염의 세기를 고려하여 조정되는 것으로, 본 발명에 따른 소결용 버너(10)가 열에 의하여 손상되지 않으면서도 소결용 배합원료가 완전히 소결될 수 있는 높이이다. 특히, 상기 제1노즐열(124)에 마련된 분사노즐(125)과 상기 제2노즐열(126)에 마련된 분사노즐(127)의 분사각도가 상기 헤드(122)의 중심부를 기준으로 45°이고, 상기 중앙분사노즐(230)의 일측에 구비된 측면분사노즐(242)의 크기(a) 대 상기 중앙분사노즐(230) 의 크기(b) 대 상기 중앙분사노즐(230)의 타측에 구비된 측면분사노즐(244)의 크기(c)의 비율은 3 대 4 대 3인 경우에는, 상기 소정의 높이(h)가 350㎜인 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 연료와 연소용 공기가 분사됨과 동시에, 도 7b에 도시된 점화장치(20)를 이용하여 상기 연료를 점화시켜 화염을 발생토록 한다. 이때, 한 번 점화된 이후로 계속하여 점화시킬 필요는 없다.

화염이 발생한 이후에는, 상기 화염조절용 공기분사부(300)에서 분사되는 상기 화염조절용 공기를 이용하여 에어커튼을 형성하고, 상기 에어커튼을 이용하여 상기 화염과 상기 이송로(P)의 접촉면적을 조절한다.

이때, 상기 화염조절용 공기분사부(300)에서 분사되는 상기 화염조절용 공기에도 산소가 일부 포함되어 있으므로, 분사되는 연료 중에서 연소하지 않은 일부 연료가 연소될 수도 있음을 고려하여 상기 에어커튼을 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 화염이 일정한 직진성을 갖고 안정되게 형성되는 후에, 상기 이송로(P)를 구동시켜 소결용 배합원료를 이송하여 소결시킨다.

이하에서는, 도 7b를 참조하여 본 발명에 따른 소결장치에 대하여 설명한다. 이때, 도 7b는 본 발명에 따른 소결장치의 작용을 도시한 사시도이다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소결장치는, 소결용 배합원료의 이송로(P)를 가로질러 소결용 버너(10)가 병렬로 다수 마련되며, 상기 소결용 버 너(10)의 측부에는 상기 소결용 버너(10)에서 화염이 발생할 수 있도록 점화시키는 점화유닛(20)이 마련된다.

이때, 상기 소결용 버너(10)는 전술한 바와 같은 구성을 갖는 것이고, 상기 점화유닛(20)은 일반적인 연소장치에 구비되는 점화유닛과 동일한 구성을 갖는 것이므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 이송로(P)의 폭이 작은 경우에는 상기 소결용 버너(10)의 상기 노즐관(120) 길이를 상기 이송로(P)의 폭과 실질적으로 동일하게 마련함으로써 상기 이송로(P)의 측단에 놓여 있는 상기 소결용 배합원료까지 완전히 소결시킬 수 있으나, 상기 이송로(P)의 폭이 큰 경우에는 상기 노즐관(120)의 길이를 상기 이송로(P)의 폭과 실질적으로 동일하게 맞추는 것은 어렵다.

따라서, 상기 이송로(P)의 폭이 큰 경우에는, 상기 소결용 버너(10)를 병렬로 다수 마련하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 노즐관(120) 길이의 합을 상기 이송로의 폭과 실질적으로 동일하게 함으로써, 상기 이송로(P)의 측단에 놓여 있는 상기 소결용 배합원료까지 완전히 소결시킨다.

이하에서는, 도 6a 내지 도 7b를 참조하여 본 발명에 따른 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치의 효과에 대하여 설명한다. 이때, 도 6a는 가상의 소결용 버너에 의한 화염의 분사 정도를 도시한 단면도이고, 도 6b는 본 발명에 따른 소결용 버너에 의한 화염의 분사 정도를 도시한 단면도이며, 도 7a는 가상의 소결장치 의 작용을 도시한 사시도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 소결장치의 작용을 도시한 사시도이다.

도 6a 또는 도 7a에 도시된 바와 같이, 가상의 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에서, 연료분사부(12)는 하나의 노즐을 통해 연료가 하부를 향하여 일직선상으로 분사될 것이므로, 연소용 공기분사부(24)에서 분사되는 연소용 공기와 혼합될 수 있는 시간이 미흡하여 화염이 일정한 직진성을 갖고 안정되게 형성되지 못하는 동시에, 상기 화염의 분사구간(l₁)은 본 발명의 화염 분사구간(l₂)에 비하여 길지 못할 것이다.

그러나, 도 6b 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 의하면, 상기 연료분사부(100)는 상기 1쌍의 노즐관(120)에 마련된 다수의 분사노즐(125,127)을 통해 연료가 여러 방향으로 분사되므로, 연소용 공기분사부(200)에서 분사되는 연소용 공기와 혼합될 수 있는 시간이 충분하여 화염이 일정한 직진성을 갖고 안정되게 형성된다. 또한, 상기 화염의 분사구간(l₂)은 상기 가상의 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치의 화염 분사구간(l₁)에 비해 길다.

이러한 화염 분사구간의 차이는 상기 화염과 상기 이송로(P)와의 접촉면적 및 소결용 배합원료의 소결시간의 차이를 가져오므로, 본 발명에 따른 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치는 가상의 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 비하여 소결 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명에 따른 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 의하면, 가상의 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 비하여 상기 화염과 상기 이송로(P)와의 접촉면적이 넓어지며, 일정량의 상기 소결용 배합원료에 대한 소결시간이 상대적으로 길어지므로 완전한 소결이 이루어진다.

또한, 가상의 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 있어서, 상기 연료분사부(12)에서 분사되는 연료와 상기 연소용 공기분사부(24)에서 분사되는 연소용 공기가 혼합되는 공간이 협소하므로, 연소되지 않은 연료가 많이 발생될 것이다. 이러한 상기 연소되지 않은 연료는 화염조절용 공기분사부(13)에서 분사되는 공기에 의해 연소되므로, 상기 화염조절용 공기분사부(13)를 이용하여 상기 화염과 이송로(P)의 접촉면적을 조절하는데 어려움이 발생할 것이다.

그러나, 본 발명에 따른 소결용 버너 및 이를 구비하는 소결장치에 의하면, 상기 연소용 공기분사부(200)에서 상기 1쌍의 노즐관(120)의 사이와 주변으로 연소용 공기가 분사되는바, 상기 연료분사부(100)에서 분사되는 연료와 혼합되는 공간이 넓으므로, 연소되지 않은 연료가 적게 발생한다. 이는 상기 화염조절용 공기분사부(300)에서 분사되는 공기를 이용하여 상기 화염과 이송로(P)의 접촉면적을 조절하기 용이하도록 한다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기 재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 소결용 버너의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 소결용 버너의 측단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 소결용 버너의 평면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 소결용 버너의 저면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 소결용 버너의 노즐관에 대한 단면도이다.

도 6a는 가상의 소결용 버너에 의한 화염의 분사 정도를 도시한 단면도이다.

도 6b는 본 발명에 따른 소결용 버너에 의한 화염의 분사 정도를 도시한 단면도이다.

도 7a는 가상의 소결장치의 작용을 도시한 사시도이다.

도 7b는 본 발명에 따른 소결장치의 작용을 도시한 사시도이다.

***** 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

P : 이송로 10 : 소결용 버너

20 : 점화유닛

100 : 연료분사부 110 : 연료공급관

120 : 노즐관 122 : 헤드

124,126 : 노즐열 125,127 : 분사노즐

200 : 연소용 공기분사부 210 : 제1덕트

220 : 제1공기공급관 230 : 중앙분사노즐

240 : 측면분사노즐

300 : 화염조절용 공기분사부 310 : 제2덕트

320 : 제2공기공급관 330 : 에어커튼용 분사노즐

Claims (16)

1. 연료를 공급하는 연료공급관과 상기 연료공급관으로부터 공급받은 연료를 분사하는 1쌍의 노즐관을 구비하고, 상기 연료를 분사함으로써 소결용 배합원료의 이송로를 향하여 화염을 발생시키는 연료분사부;

   상기 화염의 발생을 위한 연소용 공기를 분사하는 연소용 공기분사부; 및

   상기 화염과 상기 이송로의 접촉 면적을 조절하기 위하여 상기 화염 주변에 화염조절용 공기를 분사하는 화염조절용 공기분사부;를 포함하며,

   상기 연료공급관은, 상기 1쌍의 노즐관에 실질적으로 수직 되게 마련되고, 상기 노즐관의 길이방향을 따라 일정 간격으로 다수 구비되고,

   상기 1쌍의 노즐관은, 상기 이송로를 향하여 만곡된 헤드와, 상기 헤드의 일 측에 마련되어 상기 연료를 분사하는 제1노즐열 및 상기 헤드의 타측에 마련되어 상기 연료를 상기 제1노즐열과 다른 방향으로 분사하는 제2노즐열을 구비하여, 상기 제1노즐열 및 제2노즐열에는 상기 노즐관의 길이방향을 따라 다수의 분사노즐이 상호 지그재그 형상으로 배치되고, 상기 제1노즐열에 마련된 분사노즐과 상기 제2노즐열에 마련된 분사노즐의 분사각도는 상기 헤드의 중심부를 기준으로 45°이며,

   상기 연소용 공기분사부는,

   내부 상측에 상기 연료공급관이 관통하여 배치되고, 내부 하측에 상기 1쌍의 노즐관이 배치되는 제1덕트와, 상기 제1덕트의 상측에서 하측으로 연소용 공기를 공급하는 제1공기공급관과, 상기 제1덕트의 하측에 마련되어, 상기 1쌍의 노즐관 사이로 상기 연소용 공기가 분사되는 슬릿 형상의 중앙분사노즐과, 상기 제1덕트의 하측에 마련되어, 상기 1쌍의 노즐관 주변으로 상기 연소용 공기가 분사되는 슬릿 형상의 측면분사노즐을 구비하고,

   상기 화염조절용 공기분사부는,

   상기 제1덕트의 외측에 마련되는 제2덕트와, 상기 제2덕트의 상측에서 하측으로 화염조절용 공기를 공급하는 제2공기공급관 및 상기 화염조절용 공기가 에어커튼을 형성하도록 상기 제2덕트의 하측에 마련되는 에어커튼용 분사노즐을 구비하며,

   상기 에어커튼을 이용하여 상기 연료분사부에서 발생된 화염과 상기 이송로의 접촉 면적을 조절하여, 발생된 화염의 면적을 이송로의 이송방향에 대하여 전후 방향으로 확장하는 것을 특징으로 하는 소결용 버너.
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9. 제1항에 있어서,

   상기 중앙분사노즐의 일측에 구비된 측면분사노즐 대 상기 중앙분사노즐 대 상기 중앙분사노즐의 타측에 구비된 측면분사노즐의 크기비는 3 대 4 대 3인 것을 특징으로 하는 소결용 버너.
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