KR101242691B1 - 용융 슬래그 미립화 장치 - Google Patents

Abstract

용융 슬래그 미립화 장치가 개시된다. 개시된 용융 슬래그 미립화 장치는 고온의 용융 슬래그로부터 열 에너지를 회수하기 위해 용융 슬래그를 미세한 입자들로 미립화시키는 것으로서, ⅰ)고온의 용융 슬래그가 투입될 수 있는 챔버와, ⅱ)챔버의 내부에 회전 가능하게 구성되며 원심력에 의해 가장자리에서 용융 슬래그의 액적을 형성하는 회전 디스크와, ⅲ)챔버에 장착되며 회전 디스크 상의 용융 슬래그를 가열하는 적어도 하나의 가열 버너와, ⅳ)챔버에 구성되며 용융 슬래그의 온도를 측정하고 그 측정값을 제어기로 출력하는 온도 측정 센서를 포함하여 이루어진다.

Description

용융 슬래그 미립화 장치 {MOLTEN SLAG ATOMIZATION APPARATUS}

본 발명의 예시적인 실시예는 용융 슬래그 열회수 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온의 용융 슬래그를 미세한 입자들로 미립화시킬 수 있도록 한 용융 슬래그 미립화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소에서 발생하는 부산물인 용융 슬래그는 1400℃ 내외 온도로 많은 양의 열 에너지를 보유하고 있다. 이에 고온의 용융 슬래그로부터 열을 효율적으로 회수하기 위한 열 회수 시스템 등 다양한 기술이 개발되고 있다.

이러한 열 회수 시스템은 적절한 열 교환장치를 설계함으로써 높은 경제성 효과를 얻을 수 있는데, 대개 열회수 성능을 높이기 위해 용융 슬래그 미립화 장치를 구비하고 있다.

용융 슬래그 미립화 장치는 다양한 장치들을 통해 용융 슬래그를 미세한 입자들로 미립화 하여 표면적을 증대시킬 수 있기 때문에 열회수 성능 및 회수 온도 측면에서 효과적이다.

상기와 같이 용융 슬래그와 같은 고점도의 유체를 미립화하기 위한 용융 슬래그 미립화 장치는 일 예로서, 회전 디스크 장치를 이용한 회전 디스크 방식이 알려져 있다.

즉, 종래 기술에 따른 용융 슬래그 미립화 장치는 기본적으로 용융 슬래그가 투입되는 챔버의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전 디스크를 구비하고 있다.

따라서, 종래 기술에서는 회전하는 회전 디스크 위로 용융 슬래그를 낙하시키게 되면, 회전 디스크의 상면에서 원심력에 의해 액막을 생성하게 되고, 회전 디스크의 가장자리에서 여러 개의 액주를 형성하게 되며, 최종적으로 액주가 분열하여 다수의 액적들을 형성하게 됨으로써 용융 슬래그를 미세한 입자들로 미립화시킬 수 있다.

그런데, 종래 기술에서는 고온의 용융 슬래그가 회전 디스크로 공급되는 과정에, 회전 디스크와 외부 공기 등의 외부 매체로 전달되는 용융 슬래그의 열량이 과다하여 용융 슬래그의 온도가 용융점 이하로 떨어지게 되면서 회전 디스크의 표면 위에 고화된 슬래그가 일부 발생하게 된다.

이렇게 고화된 슬래그는 용융 슬래그의 유동을 방해하게 되고, 회전 디스크의 중심으로부터 가장자리로 이동하는 슬래그의 반경 방향 유속을 감소시킴으로써 용융 슬래그로부터 회전 디스크로 전달되는 열량은 더욱 증가하게 된다. 이로 인해 고화된 슬래그의 양이 점차 증가하다가 최종적으로는 회전 디스크 상에 디스크와 유사한 형상의 괴상 슬래그가 생성된다.

상기한 괴상 슬래그는 미립화 공정 후 진행될 열회수 공정의 성능을 저하시키는 요인으로서 작용하게 되는데, 덩어리 형태의 고화 슬래그가 생성됨으로써 열회수 공정에서의 냉매와 슬래그 간의 접촉 면적을 감소시키거나 괴상 슬래그가 회전 디스크로부터 이탈되며 냉매의 유로를 막아 냉매의 원활한 유동 현상을 방해하고, 슬래그의 체적당 표면적이 작아 냉매와의 열전달 성능에 있어서도 악영향을 미치는 주요 인자가 된다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 회전 디스크 상의 용융 슬래그가 용융점 이하로 냉각되면서 회전 디스크의 표면에 고화되는 괴상 슬래그의 발생을 억제할 수 있도록 한 용융 슬래그 미립화 장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용융 슬래그 미립화 장치는, 고온의 용융 슬래그로부터 열 에너지를 회수하기 위해 용융 슬래그를 미세한 입자들로 미립화시키는 것으로서, ⅰ)고온의 용융 슬래그가 투입될 수 있는 챔버와, ⅱ)상기 챔버의 내부에 회전 가능하게 구성되며 원심력에 의해 가장자리에서 용융 슬래그의 액적을 형성하는 회전 디스크와, ⅲ)상기 챔버에 장착되며 상기 회전 디스크 상의 용융 슬래그를 가열하는 적어도 하나의 가열 버너와, ⅳ)상기 챔버에 구성되며 상기 용융 슬래그의 온도를 측정하고 그 측정값을 제어기로 출력하는 온도 측정 센서를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 용융 슬래그 미립화 장치에 있어서, 상기 온도 측정 센서가 비접촉식 센서로서 이루어질 수 있다.

또한 상기 용융 슬래그 미립화 장치에 있어서, 상기 가열 버너는 상기 회전 디스크를 향하여 상기 챔버에 복수 개로서 설치될 수 있다.

또한 상기 용융 슬래그 미립화 장치에 있어서, 상기 회전 디스크는 상기 챔버 내부에서 구동 모터의 구동축에 결합될 수 있다.

또한 상기 용융 슬래그 미립화 장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 용융 슬래그의 온도 측정값이 기설정된 기준값 이하이면, 상기 가열 버너에 온(On) 신호를 인가할 수 있다.

또한 상기 용융 슬래그 미립화 장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 용융 슬래그의 온도 측정값이 기설정된 기준값 이상이면, 상기 가열 버너에 오프(Off) 신호를 인가할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 회전 디스크 위로 공급된 용융 슬래그의 온도를 비접촉식 온도 측정 센서를 통해 실시간으로 측정하고 이를 바탕으로 가열 버너의 운전을 컨트롤하여 계절이나 작업 시간의 경과 등에 따라 수시로 변화하는 용융 슬래그의 온도를 제어할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 회전 디스크 상의 용융 슬래그가 회전 디스크 및 외부 매체에 의해 용융점 이하의 온도로 떨어지는 경우 온도 측정 센서가 이를 감지하고 제어기가 가열 버너를 작동시켜 용융 슬래그를 가열하게 되므로, 회전 디스크의 표면 위에서 고화되며 생성될 수 있는 괴상 슬래그의 발생량을 저감할 수 있다.

이에, 본 실시예에서는 회전 디스크 표면에서의 괴상 슬래그 발생을 억제할 수 있으므로, 회전 디스크를 통한 용융 슬래그의 미립화에 의해 미세 슬래그 입자들을 균일하고 미세하게 생성함으로써 용융 슬래그의 미립화 성능을 향상시킬 수 있으며, 후 공정인 열회수 공정에서의 열회수 성능 향상에 기여할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 회전 디스크 상의 용융 슬래그가 용융점 이상인 경우에 온도 측정 센서가 이를 감지하고 제어기가 가열 버너의 작동을 정지시킬 수 있으므로, 가열 버너의 구동 에너지를 효과적으로 절감할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 가열 버너로부터 방사되는 화염이 회전 디스크 상의 용융 슬래그 뿐만 아니라 회전 디스크 주위의 외부 공기까지 가열할 수 있으므로, 용융 슬래그로부터 외부 매체로 전달되는 열량을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 용융 슬래그의 미립화 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용융 슬래그 미립화 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용융 슬래그 미립화 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용융 슬래그 미립화 장치(100)는 제철소에서 발생하는 용융 슬래그의 열 에너지를 회수하기 위한 용융 슬래그 열회수 시스템에 적용될 수 있다.

상기 용융 슬래그 열 회수 시스템은 용융 슬래그를 미세한 입자들로 미립화하여 표면적을 넓힌 후 냉매와 접촉시키는 열 회수 공정을 통해 용융 슬래그의 열 에너지를 회수할 수 있는 구성으로 이루어진다.

본 실시예에 의한 상기 용융 슬래그 미립화 장치(100)는 예를 들면, 용융 슬래그 열 회수 시스템에서 고온/고점도의 용융 슬래그를 회전 방식으로서 미립화시키기 위한 것이다.

상기 회전 방식의 용융 슬래그 미립화 장치(100)는 본 실시예에서 용융 슬래그로부터 외부 매체로 전달되는 열량에 의해 괴상의 슬래그가 생성되는 것을 방지할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용융 슬래그 미립화 장치(100)는 기본적으로, 챔버(10)와, 회전 디스크(30)와, 가열 버너(50)와, 온도 측정 센서(70)와, 제어기(90)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서, 상기 챔버(10)는 고온의 용융 슬래그(S)가 투입될 수 있는 챔버 용기로서 구비되는 바, 용융 슬래그(S)가 낙하할 수 있는 내부 공간을 형성하며, 용융 슬래그(S)가 투입 가능한 투입구(11)를 상단부에 형성하고 있다.

여기서, 고온의 용융 슬래그는 별도의 이송 장치(도면에 도시되지 않음)에 의해 이송되며, 그 이송 장치로부터 배출되면서 챔버(10)의 투입구(11)를 통해 내부 공간으로 낙하하게 된다.

본 실시예에서, 상기 회전 디스크(30)는 회전식 디스크 장치로서 챔버(10)의 내부에 회전 가능하게 구성되며, 원심력에 의해 가장자리에서 용융 슬래그(S)의 액적(D)을 형성한다.

이러한 회전 디스크(30)는 챔버(10) 내부에서 구동 모터(20)의 구동축(21)에 결합되는 회전판으로서 스틸 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 구동 모터(20)는 뒤에서 더욱 설명될 제어기(90)에 의해 회전 속도(회전수)가 가변될 수 있는 서보 모터로서 이루어질 수 있다.

예를 들면, 상기 회전 디스크(30)는 구동 모터(20)의 구동축(21)이 저면 중앙부에 나사식으로 결합될 수 있다.

따라서, 상기 챔버(10)의 투입구(11)를 통해 그 챔버(10)의 내부 공간으로 낙하시키게 되면, 회전하는 회전 디스크(30)의 상면에서 원심력에 의해 용융 슬래그(S)의 액막을 생성하게 되고, 회전 디스크(30)의 가장자리에서 여러 개의 액주가 형성되며, 최종적으로 액주가 분열하여 다수의 액적(D)들을 형성하게 되는 것이다.

본 실시예에서, 상기 가열 버너(50)는 회전 디스크(30) 상의 용융 슬래그(S)를 별도로 가열하기 위한 것이다.

상기 가열 버너(50)는 전기적인 점화 방식으로서 회전 디스크(30)에 대하여 화염을 방사할 수 있는 구조로서 이루어지며, 그 회전 디스크(30)를 향하여 챔버(10)의 상부 측에 복수 개로서 장착될 수 있다.

여기서, 상기 가열 버너(50)는 회전 디스크(30) 상의 용융 슬래그(S)를 가열함은 물론 그 회전 디스크(30) 주위의 공기도 함께 가열할 수 있다.

이러한 가열 버너(50)는 전기 점화 방식으로 화염을 방사하는 공지 기술의 버너장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에서, 상기 온도 측정 센서(70)는 용융 슬래그(S)의 온도를 측정하기 위한 것으로, 용융 슬래그(S)의 온도를 실시간으로 감지하고 그 감지 신호를 제어기(90)로 출력할 수 있는 온도 센서로서 이루어진다.

상기 온도 측정 센서(70)는 회전 디스크(30)를 향하여 챔버(10)의 상부 측에 장착될 수 있다.

바람직하게, 상기 온도 측정 센서(70)는 비접촉식으로 용융 슬래그(S)의 온도를 측정할 수 있는 공지 기술의 비접촉식 온도 센서로 이루어질 수 있다.

상기에서, 제어기(90)는 구동 모터(20)의 구동을 제어함은 물론 온도 측정 센서(70)로부터 출력되는 감지 신호를 제공받아 용융 슬래그(S)의 온도 측정값과 용융 슬래그(S)의 기설정된 기준값을 비교하여 용융 슬래그(S)의 온도에 따라 가열 버너(50)에 온-오프 작동 신호를 인가할 수 있는 신호 발생기로 이루어진다.

이 경우, 상기 용융 슬래그(S)의 기설정된 기준값은 용융 슬래그(S)의 용융점을 나타낸다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용융 슬래그 미립화 장치(100)에 의하면, 용융 슬래그(S)를 이송 장치(도면에 도시되지 않음)를 이용하여 이송하고, 챔버(10)의 투입구(11)를 통해 그 챔버(10)의 내부 공간으로 용융 슬래그(S)를 낙하시킨다.

여기서, 상기 챔버(10) 내부의 회전 디스크(30)는 구동 모터(20)에 의해 일정 속도로 회전하는 상태에 있다.

그러면, 상기 용융 슬래그(S)가 회전 디스크(30)의 상면으로 낙하함에 따라, 회전 디스크(30)의 상면에서 원심력에 의해 용융 슬래그(S)의 액막을 생성하게 되고, 회전 디스크(30)의 가장자리에서 여러 개의 액주가 형성되며, 최종적으로 액주가 분열하여 다수의 액적(D)들을 형성하게 된다.

이와 같은 과정을 거치는 동안, 본 실시예에 의한 온도 측정 센서(70)는 회전 디스크(30) 상의 용융 슬래그(S)의 온도를 비접촉식으로 실시간 측정하게 된다.

즉, 상기 온도 측정 센서(70)는 용융 슬래그(S)의 온도를 실시간으로 감지하고 그 감지 신호를 제어기(90)로 출력하게 된다.

따라서, 상기 제어기(90)는 온도 측정 센서(70)로부터 출력되는 감지 신호를 제공받아 용융 슬래그(S)의 온도 측정값과 용융 슬래그(S)의 기설정된 기준값을 비교한다.

여기서, 용융 슬래그(S)의 온도 측정값이 기설정된 기준값(용융 슬래그의 용융점) 이하로 판단되면, 제어기(90)는 가열 버너(50)에 온(On) 신호를 인가한다. 그러면, 상기 가열 버너(50)는 전기 점화 방식에 의해 화염을 방사하면서 회전 디스크(30) 상의 용융 슬래그(S)를 가열한다.

한편, 상기 제어기(90)는 용융 슬래그(S)의 온도 측정값이 기설정된 기준값(용융 슬래그의 용융점) 이상으로 판단되면, 가열 버너(50)에 오프(Off) 신호를 인가한다. 그러면, 상기 가열 버너(50)는 작동을 정지하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 용융 슬래그 미립화 장치(100)에 의하면, 회전 디스크(30) 위로 공급된 용융 슬래그(S)의 온도를 비접촉식 온도 측정 센서(70)를 통해 실시간으로 측정하고, 이를 바탕으로 가열 버너(50)의 운전을 컨트롤하여 용융 슬래그(S)의 온도를 제어할 수 있다.

즉, 본 실시예에서는 계절이나 작업 시간의 경과 등에 따라 수시로 변화하는 용융 슬래그(S)의 온도에 따라 용융 슬래그(S)를 선택적으로 가열하며 그 용융 슬래그(S)의 온도를 제어할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 회전 디스크(30) 상의 용융 슬래그(S)가 용융점 이하의 온도로 떨어지는 경우, 즉 회전 디스크(30)와 외부 공기 등으로 용융 슬래그(S)의 열량이 과다하게 전달된 경우, 가열 버너(50)를 작동시켜 용융 슬래그(S)를 가열하게 되므로, 회전 디스크(30)의 표면 위에서 고화되며 생성될 수 있는 괴상 슬래그의 발생량을 저감할 수 있다.

이로써, 본 실시예에서는 회전 디스크(30) 표면에서의 괴상 슬래그 발생을 억제할 수 있으므로, 회전 디스크(30)를 통한 용융 슬래그(S)의 미립화에 의해 미세 슬래그 입자(액적)들을 균일하고 미세하게 생성함으로써 용융 슬래그(S)의 미립화 성능을 향상시킬 수 있으며, 후 공정인 열회수 공정에서의 열회수 성능 향상에 기여할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 회전 디스크(30) 상의 용융 슬래그(S)가 용융점 이상인 경우, 가열 버너(50)의 작동을 정지할 수 있으므로, 가열 버너(50)의 구동 에너지를 효과적으로 절감하는 것이 가능해진다.

한편, 본 실시예에서는 가열 버너(50)로부터 방사되는 화염이 회전 디스크(30) 상의 용융 슬래그(S) 뿐만 아니라, 회전 디스크(30) 주위의 외부 공기까지 가열할 수 있으므로, 용융 슬래그(S)로부터 외부 매체로 전달되는 열량을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 용융 슬래그(S)의 미립화 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

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.

10... 챔버 11... 투입구
20... 구동 모터 21... 구동축
30... 회전 디스크 50... 가열 버너
70... 온도 측정 센서 90... 제어기
S... 용융 슬래그

Claims (5)

1. 고온의 용융 슬래그로부터 열 에너지를 회수하기 위해 용융 슬래그를 미세한 입자들로 미립화시킬 수 있는 용융 슬래그 미립화 장치로서,
   고온의 용융 슬래그가 투입될 수 있는 챔버;
   상기 챔버의 내부에 회전 가능하게 구성되며 원심력에 의해 가장자리에서 용융 슬래그의 액적을 형성하는 회전 디스크;
   상기 챔버에 구성되며 상기 회전 디스크 위로 공급된 용융 슬래그의 온도를 측정하고 그 측정값을 제어기로 출력하는 온도 측정 센서; 및
   상기 챔버에 장착되며 상기 회전 디스크에 대하여 화염을 방사하여 상기 회전 디스크 상의 용융 슬래그를 가열하는 적어도 하나의 가열 버너를 포함하고,
   상기 제어기는 상기 온도 측정 센서를 통해 측정된 측정값에 따라 상기 가열 버너의 운전을 컨트롤하여 용융 슬래그의 온도를 제어하며,
   상기 온도 측정 센서는 비접촉식 센서로 이루어지고, 상기 가열 버너는 상기 회전 디스크를 향하여 상기 챔버에 복수 개로 설치되는 용융 슬래그 미립화 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 회전 디스크는 상기 챔버 내부에서 구동 모터의 구동축에 결합되는 용융 슬래그 미립화 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 용융 슬래그의 온도 측정값이 기설정된 기준값 이하이면, 상기 가열 버너에 온(On) 신호를 인가하고,
   상기 용융 슬래그의 온도 측정값이 기설정된 기준값 이상이면, 상기 가열 버너에 오프(Off) 신호를 인가하는 용융 슬래그 미립화 장치.

Images