KR101309216B1 - Blowing apparatus of reduction gas for fluidized reduction furnace - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유동 환원로 내에 환원가스를 공급하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용선 제조설비의 유동 환원로에서 용융 알칼리 염화물 부착을 억제하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for supplying a reducing gas into a fluidized-bed reactor, and more particularly, to a reduced-gas inlet apparatus for a fluidized-bed reactor that suppresses the adhesion of molten alkali chloride in a fluidized-bed reactor of a molten iron manufacturing facility.
파이넥스(FINEX) 용선 제조설비는 크게 철광석을 환원시키는 유동 환원로와, 내부에 석탄 충진층을 구비하고 환원된 철광석을 제공받아 이를 용융시키는 용융로로 구성된다. 용융로에는 석탄의 연소에 의해 일산화탄소(CO)와 수소(H2)를 주성분으로 하는 환원력이 강한 가스가 발생하므로, 이를 유동 환원로에 환원가스로서 공급한다.Finex (FINEX) molten iron manufacturing equipment is largely composed of a flow reducing furnace for reducing iron ore and a melting furnace having a coal filling layer therein and receives the reduced iron ore to melt it. In the melting furnace, a strong reducing gas containing carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) as a main component is generated by the combustion of coal, and this is supplied as a reducing gas to the fluidized-bed reactor.
이러한 파이넥스 공정은 일반탄과 철광석을 최초 채광한 상태에서 입도만 분리하여 그대로 사용하므로 종래 제철법인 고로법에 비해 연료비가 적게 들고 환경 오염이 적은 장점이 있다.The FINEX process uses coal and iron ore in the first mining process and separates only the granular material. Therefore, it has the advantage of less fuel cost and less environmental pollution compared to the conventional steel blast furnace method.
도 1은 일반적인 파이넥스 용선 제조설비의 개략도인데, 용융로(10)의 상부는 대략 1,000℃ 이상의 고온 조업이 이루어지는 곳이므로 장입되는 석탄의 열분해 등에 의해 다량의 분진이 발생한다. 용융로(10)의 환원가스는 핫 사이클론(45)에서 90% 이상 포집되어 용융로(10)에 다시 투입되나, 포집되지 못한 분진은 유동 환원로(21, 22, 23)에 유입된다. 상기 유동 환원로(21, 22, 23)에 유입되는 환원가스는 분진을 포함하고 있는데, 분진은 석탄의 열분해 잔류물과 함께 미립의 환원철 및 알칼리 염화물 등을 포함한다.FIG. 1 is a schematic view of a conventional Finnish iron wire manufacturing facility. The upper part of the
도 2는 도 1의 유동 환원로의 확대도인데, 도 2를 참조하면, 고온의 환원가스는 유동 환원로(21, 22, 23)에 설치된 분산판(26)의 통로(29)를 거쳐 유동층(27)으로 공급된다. 상기 분산판(26)에는 수백 개의 통로(29)가 일정 간격으로 설치되어 환원가스를 유동층(27)으로 균일하게 분산시킨다. 그런데 분진을 함유한 환원가스가 분산판(26) 내에 형성된 통로(29)을 통과하는 과정에서 고온에서 액상으로 존재하는 알칼리 염화물이 점착력을 지녀 통로(29) 표면에 부착되게 된다. 이는 도 3에 도시되어 있는데, 상기 통로(29) 표면에 부착된 이물질(60)은 조업이 진행되는 과정에서 점차 성장하여 통로(29)를 막게 된다. FIG. 2 is an enlarged view of the flow reduction furnace of FIG. 1. Referring to FIG. 2, the hot reducing gas flows through the
상기 통로(29)가 막히면 환원가스의 흐름이 편중되어 환원가스가 공급되지 않는 영역에서 환원광이 누적되어 정체층을 형성하게 된다. When the
상기와 같이 유동 환원로(21, 22, 23)가 철광석을 유동시키면서 환원시키는 기능을 수행할 수 없는 경우 유동 환원로(21, 22, 23)의 조업을 중단하고, 통로(29)에 부착된 이물질을 제거하기 위해 상당량의 정비 기간이 소요된다. 또한, 알칼리 염화물이 액상으로 부착되는 것을 방지하기 위하여 유동 환원로의 온도를 알칼리 염화물의 융점 이하로 낮게 유지하는 경우에는 광석 환원률이 낮아지는 문제가 있었다.As described above, when the flow reduction furnaces 21, 22, and 23 are unable to perform the function of reducing iron ore while flowing, the operation of the
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 유동 환원로의 분산판 통로 막힘을 유발하는 점착력이 높은 용융 알칼리 염화물이 통로 표면에 부착하지 못하도록 통로내에 그라파이트 호일이 설치된 유동 환원로의 환원가스 취입장치를 제공하고자 한다.The present invention for solving the above problems is to provide a reducing gas blowing device of the flow reduction furnace in which the graphite foil is installed in the passage to prevent the adhesion of molten alkali chloride with high adhesion causing the blockage of the distribution plate passage of the flow reduction path to the passage surface To provide.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 통로가 형성된 분산판의 상부에 형성된 유동층에 환원가스를 공급하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 있어서, 상기 분산판의 상면에 부착되고 상기 통로와 연통되는 홀이 형성된 플랜지; 상측은 상기 플랜지에 결합되고, 하측은 상기 통로내에 위치하면서 환원가스를 상기 유동층으로 유도하는 노즐; 및 상기 노즐의 아래에 위치하며 상기 통로 내부에 형성되어 환원가스를 상기 노즐로 유도하는 그라파이트(graphite) 호일; 을 포함하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치가 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, a reduced gas inlet device for a fluidized-bed reduction reactor for supplying a reducing gas to a fluidized bed formed on an upper portion of a distribution plate having a passage formed therein, A flange having a hole formed therein; An upper side coupled to the flange and a lower side positioned in the passage to guide a reducing gas into the fluidized bed; And a graphite foil disposed below the nozzle and formed inside the passage to guide a reducing gas to the nozzle. A reducing gas introducing device of the fluidized-bed reduction reactor may be provided.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예의 그라파이트 호일은 외측이 금속판에 의해 둘러싸여 있는 상태로 상기 통로 내부에 밀착되거나, 그라파이트 호일이 스프링에 삽입된 상태로 상기 통로 내부에 밀착될 수 있으며, 상기 금속판은 SUS 310 재질인 것을 특징으로 한다.The graphite foil of one or more embodiments of the present invention may be in close contact with the inside of the passage with the outer side surrounded by the metal plate, or may be in close contact with the inside of the passage with the graphite foil inserted in the spring, wherein the metal plate is made of SUS. It is characterized in that the 310 material.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예의 그라파이트 호일은 원통 모양일 수 있으며, 상기 그라파이트 호일의 두께는 1mm 이하이며, 상기 노즐은 그라파이트 재질인 것을 특징으로 한다.In one or more embodiments of the present invention, the graphite foil may have a cylindrical shape, the graphite foil may have a thickness of 1 mm or less, and the nozzle may be a graphite material.
또한, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서 플랜지의 하단은 상기 플랜지가 상기 통로에 밀착고정되도록 보호턱이 돌출되어 있으며, 상기 보호턱의 하부면에도 그라파이트 호일이 부착될 수 있다.In addition, in one or more embodiments of the present invention, the lower end of the flange protrudes so that the flange is tightly fixed to the passage, and a graphite foil may be attached to the lower surface of the protective jaw.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 노즐의 외부는 상기 통로와 평행하게 형성되며, 상기 노즐의 내부는 상기 환원가스가 유입되는 방향으로 반경이 점점 작아지는 테이퍼 형상이며, 상기 노즐의 테이퍼 각도는 90°이하인 것을 특징으로 한다.In one or more embodiments of the present invention, the outside of the nozzle is formed in parallel with the passage, the inside of the nozzle is a tapered shape is gradually smaller in the direction in which the reducing gas flows, the taper angle of the nozzle It is characterized by being 90 degrees or less.
본 발명의 실시예에 의하면 환원가스에 포함된 용융 알칼리 염화물이 유동 환원로의 분산판 통로 표면에 부착되는 것이 억제되어 유동 환원로 조업이 안정되고 장기간 조업이 가능해진다. According to the embodiment of the present invention, the molten alkali chloride contained in the reducing gas is prevented from adhering to the surface of the dispersion plate passage of the flow reducing furnace, so that the operation of the flow reducing furnace is stable and the long term operation is possible.
또한, 환원가스의 온도를 증가시켜 광석 환원률을 높임으로써 연료비를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to reduce the fuel cost by increasing the temperature of the reducing gas to increase the ore reduction rate.
도 1은 일반적인 유동 환원로를 구비한 용선 제조설비의 개략도이다.
도 2는 도 1의 유동 환원로의 확대도이다.
도 3은 부착물이 형성되어 있는 통로의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 호일이 금속판에 부착된 것을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 호일이 스프링에 삽입된 모습을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트(graphite) 호일의 사용상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 호일의 실험 장치의 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of a molten iron manufacturing facility having a general fluidized-bed reactor.
FIG. 2 is an enlarged view of the flow reduction furnace of FIG. 1.
3 is a schematic diagram of a passageway in which an attachment is formed.
Figure 4 shows that the graphite foil is attached to the metal plate according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a state in which a graphite foil is inserted into a spring according to an embodiment of the present invention.
6 is a state diagram used in the graphite (graphite) foil according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of an experimental apparatus for graphite foil according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명하되, 종래기술에서와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, Lt; / RTI >
이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the invention, and are not intended to limit the scope of the inventions. I will do it.
먼저, 도 1은 일반적인 유동 환원로를 구비한 용선 제조설비의 개략도인데, 도 1을 참조하면, 파이넥스 용선 제조설비는 용융로(10)와 다단의 유동 환원로(21, 22, 23)를 포함한다. 유동 환원로(21, 22, 23)는 예열로(21), 예비 환원로(22) 및 최종 환원로(23)의 3단으로 구성될 수 있다. 최종 환원로(23)는 용융로(10)와 연결되고, 용융로(10)의 내부에는 석탄 충진층이 형성된다. First, Figure 1 is a schematic diagram of a molten iron manufacturing equipment having a general flow reducing furnace, referring to Figure 1, Finex molten iron manufacturing equipment includes a
분철광석은 제1 내지 제4 광석도관(31, 32, 33, 34)을 따라 예열로(21), 예비 환원로(22), 최종 환원로(23) 및 용융로(10)의 순서로 이동한다. 그리고, 용융로(10)의 환원가스는 핫 사이클론(45)을 거쳐 제1 내지 제4 가스도관(41, 42, 43, 44)을 따라 최종 환원로(23), 예비 환원로(22) 및 예열로(21)를 거쳐 제조설비 외부로 배출된다. The iron ore moves along the first to fourth ore conduits 31, 32, 33, and 34 in the order of the preheating
이 때, 상기 분철광석은 제1 광석도관(31)을 통해 예열로(21)에 장입되고, 제3 가스도관(43)으로부터 공급된 환원가스에 의해 예열로(21) 내의 분산판(26) 상부에서 유동층(27)을 형성하면서 예열된다. 분철광석은 이후 제2 광석도관(32)을 통해 예비 환원로(22)에 장입되고, 제2 가스도관(42)으로부터 공급된 환원가스에 의해 예비 환원로(22) 내의 분산판(26) 상부에서 유동층(27)을 형성하면서 예비 환원된다. At this time, the ferrite ore is charged into the preheating
상기 예비 환원된 분철광석은 제3 광석도관(33)을 통해 최종 환원로(23)에 장입되고, 제1 가스도관(41)으로부터 공급된 환원가스에 의해 최종 환원로(23) 내의 분산판(26) 상부에서 유동층(27)을 형성하면서 최종 환원된다. 상기 최종 환원된 환원광은 제4 광석도관(34)을 통해 용융로(10)에 장입되며, 석탄 충진층 내에서 용융되어 용선으로 전환된다. 이 때, 예열로(21) 내부의 환원가스는 제4 가스도관(44)을 거쳐 설비 외부로 배출된다. The pre-reduced iron ore is charged into the
또한, 도 2를 참조하면, 내화 벽돌로 이루어진 상기 분산판(26) 위에 분철광석의 유동층(27)이 위치한다. 상기 분산판(26)에는 수백 개의 환원가스 취입용 노즐(51)이 일정 간격으로 형성되어 가스도관(41, 42, 43)을 통해 유입되는 환원가스를 유동층(27)으로 균일하게 분산시킨다. 상기 분산판(26)은 환원가스가 유입되는 다수의 통로(29)가 형성되어 있어 노즐(51)로 환원가스를 유도한다. 상기 분산판(26)은 환원가스가 유입되는 다수의 통로(29)가 형성되어 있으며, 상기 각각의 통로(29)와 연통되는 플랜지(50)가 상기 분산판(26)의 상면에 밀착 고정되도록 부착된다.In addition, referring to FIG. 2, a fluidized
이 때 유동 환원로(21, 22, 23)의 상하부의 압력 차이를 측정하는 차압계(28)가 설치되어 있어 분산판(26)의 통로(29)가 막힌 상태인지를 판단할 수 있도록 한다.At this time, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 호일의 사용상태도로 상기 그라파이트 호일이 통로 내에 부착된 상태를 나타낸 단면도인데, 본 발명의 실시예에 따른 노즐(51)은 상측이 상기 플랜지(50)에 나사결합의 방식으로 결합되고, 하측은 상기 분산판(26)의 통로(29)내에 위치하며, 상기 노즐(51)의 외부는 상기 통로(29)에 평행하게 형성되는데, 이는 외경을 내경과 동일하게 테이퍼를 주었을 때 노즐(51)과 플랜지(50) 사이의 공간에 더스트(dust)가 쌓이고, 상기 더스트가 굳어 노즐(51)의 취외가 곤란해지는 것을 방지하기 위함이다.6 is a cross-sectional view showing a state in which the graphite foil is attached to the passage as a state of use of the graphite foil according to an embodiment of the present invention, the
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 각 노즐(51)과 연통되는 원통 형상의 통로(29)가 형성되어 있어 노즐(51)을 통해 환원가스를 환원로 본체(25)로부터 상기 유동층(27)으로 유도할 수 있도록 되어 있다. 이 때, 상기 노즐(51)은 그라파이트(graphite) 재질로 되어 있다.In the embodiment according to the present invention, the
본 발명의 실시예에 따른 유동 환원로의 환원가스 취입장치는 상기 분산판(26)의 상면에 부착되고 상기 통로(29)와 연통되는 홀(56)이 형성되는 플레이트 형상의 플랜지(50)와, 상기 홀(56)과 이어지면서 상기 플랜지(50)로부터 환원로 본체(25)의 하부를 향해 돌출되는 노즐(51)을 포함한다. 상기 플랜지(50)와 노즐(51)은 결합부(54)에서 나사결합에 의해 결합될 수 있다. The reducing gas blowing device of the flow reduction furnace according to an embodiment of the present invention is a plate-shaped
상기 노즐(51)의 외부는 상기 통로(29)와 평행한 원통형 모양을 가질 수 있다. 반면, 상기 노즐(51)의 내부는 상기 플랜지(50)로부터 멀어질수록 점진적으로 직경이 커지는 모양으로 형성된다. 즉, 상기 노즐(51)의 내부는 환원가스와 가장 먼저 접하는 하측 단부로부터 상기 플랜지(50)에 가까워질수록 내경이 점진적으로 작아지는 테이퍼(taper) 형상을 갖는다. 상기 노즐(51)의 내부의 테이퍼 각도(α)는 180°보다 작으면 되지만 상기 테이퍼 각도가 커지면 환원가스의 마찰 저항이 커진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 테이퍼 각도는 도 6에 도시된 바와 같이, 90°이하로 하여 내마모성을 증대시켰다. 상기 각도는 본 발명의 일실시예에 불과하므로 반드시 이에 한정할 것은 아니다.The outside of the
상기 환원로 본체(25)에 유입되는 환원가스에는 석탄의 열분해 잔류물과 미립의 환원철 및 알칼리 염화물 등의 분진이 포함되어 있다. 환원가스에 포함된 분진은 분산판(50)의 노즐(51)을 통과하면서 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐의 내벽에 부착물(60)이 부착될 수 있다. 도 3은 통로(29)의 내부를 도시한 것인데, 그라파이트 호일(61)을 사용하지 않을 경우 알칼리 염화물의 부착물(60)이 생성되어 가스 흐름을 방해하는 것을 알 수 있다. The reducing gas introduced into the reducing furnace
특히 염화칼륨(KCl) 또는 염화나트륨(NaCl)과 같은 알칼리 염화물은 고온에서 액상으로 존재하여 점착력을 지니므로 노즐(51) 내부에 이물질로 부착될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 노즐(51) 부분을 알칼리 염화물과 반응성 및 젖음성(Wettability)이 낮은 그라파이트(graphite)로 제작하여 염화물이 노즐(51)에 부착되는 것을 억제하였다.In particular, alkali chlorides such as potassium chloride (KCl) or sodium chloride (NaCl) may be attached to the inside of the
도 6에는 그라파이트로 만들어진 노즐(51)과 SUS 310으로 만들어진 플랜지(50)의 결합부(54)를 나선형으로 만들어 노즐(51)과 플랜지(50)의 조립이 용이하도록 한 것이 도시되어 있는데, 이들은 고온에서 플랜지(50)와 그라파이트 재질의 노즐(51)의 침탄을 통해 결합력이 증대된다. 상기 플랜지(50)의 하단에는 상기 분산판(26)에 형성된 통로(29)의 상측에 밀착되도록 삽입되어 노즐(51)의 탈부착시 비틀림에 의한 노즐(51)의 파손을 방지하기 위하여 견고하게 분산판(26)에 결합될 수 있도록 보호턱(52)이 형성되어 있다. FIG. 6 shows that the joint 51 of the
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 플랜지(50)의 가장자리 일측에는 결합공(53)이 형성되어 있어 볼트 등에 의해 플랜지(50)를 분산판(26)에 결합 또는 분리할 수 있도록 한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the
본 발명에 따른 실시예에서 그라파이트 호일(61)은 알칼리 염화물의 부착을 방지하기 위하여 사용되는데, 상기 그라파이트 호일(61)은 자체 탄성력을 가지므로 별다른 추가장치 없이도 통로(29)에 부착될 수 있다. 즉, 얇은 그라파이트 호일(61)을 말아서 통로(29) 내에 삽입하면 삽입된 그라파이트 호일(61)은 펼쳐지면서 통로(29)의 내주면에 부착되게 된다. In the embodiment according to the present invention, the
본 발명에 따른 실시예에서의 상기 탄성력은 평판상의 그라파이트 호일(61)이 원통 모양으로 구부러졌을 때 다시 평판으로 펼쳐지려는 힘을 의미한다. The elastic force in the embodiment according to the present invention means a force to be unfolded back to the flat plate when the
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 보호턱(52)의 하부면(52a)에도 그라파이트 호일(61)이 부착될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 노즐(51)이 통로(29)에 밀착되는 경우가 있으나 도 6에 도시된 바와 같이 상기 노즐(51)이 약간 이격을 두고 형성되는 경우도 있는데, 상기 노즐(51)이 상기 통로(29)와 이격되는 경우에는 상기 보호턱 하부면(52a)에도 염화물 등이 부착되는 경우가 있으므로 이를 방지하기 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 보호턱 하부면(52a)에도 그라파이트 호일(61)을 부착할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, the
그러나, 상기 그라파이트 호일(29)을 원통형으로 제작하는 경우 상기 원통형의 그라파이트 호일(61)의 직경이 커짐에 따라 탄성력이 작아지게 되므로 상기 그라파이트 호일(61)이 통로(29) 내에서 미끄러질 수가 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 탄성력 감소를 보완하기 위하여 금속판(62) 또는 스프링(63)을 이용한다.However, when the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트(graphite) 호일을 원통 모양으로 제작하는 과정을 도시한 것인데, 도 4a는 그라파이트 호일(61)이 금속판(62)위에 본드 등의 접착제에 의해 부착된 모습을 도시한 것이고, 도 4b는 상기 금속판(62)에 의해 상기 그라파이트 호일(61)이 감싸여 원통 모양을 형성하는 모습을 도시한 것이다. 본 발명에 따른 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 그라파이트 호일(61)을 금속판(62)상에 놓은 다음 상기 그라파이트 호일(61) 및 금속판(62)을 말아 원통 형상으로 만든다. 이 때, 상기 그라파이트 호일(61)은 상기 금속판(62)에 의해 원통 형상을 유지함과 동시에 상기 금속판(62)에 의해 강제적으로 평판으로 되려는 탄성력을 갖게 된다. 본 발명에 따른 실시예에서의 금속판(62)은 탄성을 가진 것이면 특별히 제한되지 않으나 SUS 플레이트(plate) 중 SUS 310 재질을 사용하는 것이 유리하다.4 is a view illustrating a process of manufacturing a graphite (graphite) foil in accordance with an embodiment of the present invention, Figure 4a is a
상기와 같은 방식에 의해 제작된 그라파이트 호일(61) 및 금속판(62)을 통로(29) 내에 삽입하면 상기 그라파이트 호일(61)은 고온의 환원가스 유입시 용융(melting)되는 부분이 생겨 상기 금속판(62)에 더욱 견고하게 부착된다.When the
그리고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 호일을 스프링(63) 내에 삽입한 모습을 도시한 것인데, 원통 형상으로 말려진 상기 그라파이트 호일(61)이 삽입된 스프링(63)을 통로(29)에 부착하여 염화물의 부착을 방지할 수 있도록 한다. 이와 같이 스프링(63)을 사용하는 경우에는 통로(29)에 상기 스프링(63)과 그라파이트 호일(61)을 원통 형상으로 말려진 채로 삽입한다. 이후, 상기 스프링(63)이 환원가스의 열에 의하여 팽창하여 공간을 확보하게 되면, 상기 확보된 공간 내에서 상기 그라파이트 호일(61)이 복원력에 의해 펼쳐지면서 상기 스프링(63)에 밀착된다. 이 때, 상기 그라파이트 호일(61)은 스프링(63)과의 마찰력에 의해 위치가 고정되고, 상기 스프링(63)은 상기 통로(29)의 내벽과의 마찰력에 의해 위치가 고정되며, 상기와 같이 스프링(63)이 미세하게 열팽창하나, 이는 그라파이트 호일(61)의 탄성력에는 큰 영향을 미치지 않는다.5 illustrates a state in which the graphite foil is inserted into the
또한, 상기의 금속판(62) 또는 스프링(63)의 사용 여부는 통로(29)의 직경과 그라파이트 호일(61)의 두께에 따라 달라지며, 동일한 두께의 그라파이트 호일(61)을 사용하는 경우에는 통로(29)의 직경이 커짐에 따라 그라파이트 호일(61) 자체의 탄성력으로는 부착이 곤란할 것이므로 금속판(62) 또는 스프링(63)을 사용해야 한다. 이와 유사하게 동일한 크기의 직경을 갖는 통로(29)에 대하여는 그라파이트 호일(61)의 두께가 얇을수록 자체 탄성력으로 부착하는 것이 곤란하므로 통로(29)의 직경에 따라 사용가능한 최소한의 그라파이트 호일(61) 두께가 존재함을 알 수 있다. 즉, 그라파이트 호일(61)의 두께가 얇은 것을 큰 직경을 갖는 통로(29)에는 사용할 수가 없다.In addition, whether the
본 발명에 따른 실시예에서의 그라파이트 호일(61)의 두께는 1mm이하로 제한되는데, 만약, 1mm를 초과하는 경우에는 상기 그라파이트 호일(61)이 휘어지지 않고 크랙(crack)이 발생하여 부러지게 되기 때문이다. 또한, 본 발명에 따른 실시예에 의하면 그라파이트 호일(61)의 두께를 0.5mm로 하였을 때 통로(29)의 직경이 120mm보다 작은 경우에는 그라파이트 호일(61) 자체의 탄성력만으로 부착이 가능하나, 통로(29)가 120mm보다 큰 경우에는 상기 실시예에서와 같이 금속판(62) 또는 스프링(63)을 사용하여 그라파이트 호일(61)을 통로(29)의 내벽에 부착하는 것이 유리하다.In the embodiment of the present invention, the thickness of the
상기와 같이 그라파이트 호일(61)이 통로(29)의 내벽에 부착되면 환원가스 내에 존재하는 염화물 등의 이물질이 통로(29)에 부착되지 않아 원활하게 환원가스를 유동층(27)에 공급할 수 있다.
As described above, when the
또한, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 호일에 대한 실험을 위한 장치의 개략도인데, 분산판(26)의 통로(29) 일부에 그라파이트 호일(61)을 설치하고 주입가스(72)와 더스트(dust)(85)를 취입하였다.In addition, Figure 7 is a schematic diagram of a device for experiments on the graphite foil according to an embodiment of the present invention, the
이 때, 주입가스(72)는 가스취입 라인(70)을 통해 유입되고, 상기 더스트(85)는 더스트취입 라인(80)을 통해 각각 유입된다.At this time, the
본 발명에 따른 실시예의 실험 조건은 아래와 같다.Experimental conditions of the embodiment according to the present invention are as follows.
상기 더스트는 염화칼륨(KCl), 코크 더스트(Coke dust), 염산 더스트(HCl dust)로 구성되며, 이들은 각각 25중량%, 30중량%, 45중량%의 비중을 차지하며 더스트 로드(dust load)가 50.24g/cm3 의 양으로 공급된다. 그리고, 주입가스(72)는 질소(N2)를 사용하였는데, 상기 주입가스(72)의 유속은 100m/s이고, 상기 주입가스(72)의 온도는 750~760℃가 되도록 하였으며 120분 정도 테스트 하였다. 상기 온도는 염화칼륨(KCl)이 가장 잘 용융(melting)되는 온도이다.The dust is composed of potassium chloride (KCl), coke dust (HCl dust), hydrochloric acid dust (HCl dust), they account for 25% by weight, 30% by weight, 45% by weight, respectively, the dust load (dust load) It is supplied in an amount of 50.24 g / cm 3 . In addition, the
상기 주입가스(72)의 온도를 측정하기 위하여 그라파이트 호일(61)의 상단에는 상기 온도를 측정하는 열전대(thermocouple)(90)를 설치하였고, 상기 주입가스(72)의 온도를 높이기 위하여 히터(76)를 상기 가스취입 라인(70)의 외주면에 설치하였으며, 질소를 제외한 불순물을 제거하기 위하여 상기 가스취입 라인(70)의 내부에 알루미나 볼(Alumina ball)(74)을 삽입하였다. 상기 그라파이트 호일(61)의 직경은 11mm로 하였으며, 염화칼륨(KCl)의 로드(load)는 0.065g/mm2/hr 로 하였으며, 압력은 대기압(1.00bar)를 유지하도록 하였다. 상기 압력을 대기압으로 유지하는 이유는 염화칼륨의 용융에는 압력보다는 온도가 큰 영향을 미치기 때문에 그라파이트 호일의 영향을 실험하기 위한 조건으로는 대기압으로도 충분하기 때문이다. 또한, 상기 가스취입 라인(70)의 외부에는 단열재(미도시)를 형성할 수도 있다.In order to measure the temperature of the
상기와 같은 조건으로 실험을 진행한 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 그라파이트 호일(61)의 표면에는 염화물의 부착물(60)이 발생되지 않았으나, 상기 그라파이트 호일(61)이 없는 부분에는 염화물(60)이 형성되었음을 알 수 있었다.
As a result of the experiment under the above conditions, as shown in FIG. 7, although the
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의하면 그라파이트 호일(61)이 자체 탄성을 가지고 있기 때문에 별도의 접착제 없이 상기 그라파이트 호일(61)이 통로(29) 내부에 밀착되거나, 통로(29) 직경이 커짐에 따라 금속판(62) 또는 스프링(63) 등을 활용할 수 있으며, 이와 같이 평판상의 그라파이트 호일(61)을 말아서 원통형으로 제작하는 것은 튜브나 파이프 형태로 가공하는 것보다 훨씬 저렴하다. 또한, 환원가스의 온도를 증가시켜 광석 환원률을 높임으로써 연료비를 저감시킬 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, since the
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and easily changed by those skilled in the art to which the present invention pertains from the embodiment of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.
Claims (11)
상기 분산판의 상면에 부착되고 상기 통로와 연통되는 홀이 형성된 플랜지;
상측은 상기 플랜지에 결합되고, 하측은 상기 통로내에 위치하면서 환원가스를 상기 유동층으로 유도하는 노즐; 및
상기 노즐의 아래에 위치하며 상기 통로 내부에 형성되어 환원가스를 상기 노즐로 유도하는 그라파이트(graphite) 호일;
을 포함하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.A reduced-gas inlet apparatus for a fluidized-bed reduction reactor for supplying a reducing gas to a fluidized bed formed on an upper portion of a dispersion plate having a passage formed therein,
A flange attached to an upper surface of the dispersion plate and having a hole communicating with the passage;
An upper side coupled to the flange and a lower side positioned in the passage to guide a reducing gas into the fluidized bed; And
A graphite foil disposed below the nozzle and formed in the passage to guide a reducing gas to the nozzle;
And a reducing gas supply unit for supplying the reduced gas to the fluidized-bed reactor.
상기 그라파이트 호일은 외측이 금속판에 의해 둘러싸여 있는 상태로 상기 통로 내부에 밀착되는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 1,
The graphite foil is a reduction gas blowing device of the fluid reduction furnace, characterized in that the outside is in close contact with the inside of the passage surrounded by a metal plate.
상기 금속판은 SUS 310 재질인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 2,
The metal plate is a reducing gas blowing device of the fluid reduction furnace, characterized in that the material of SUS 310.
상기 그라파이트 호일은 스프링에 삽입된 상태로 상기 통로 내부에 밀착되는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 1,
The graphite foil is a reducing gas blowing device of the flow reduction furnace, characterized in that in close contact with the interior of the passage is inserted into the spring.
상기 그라파이트 호일은 원통 모양인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method according to any one of claims 2 to 4,
The graphite foil is a reducing gas blowing device of the fluid reduction furnace, characterized in that the cylindrical shape.
상기 그라파이트 호일의 두께는 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 5,
Reducing gas blowing device of the fluid reduction furnace, characterized in that the thickness of the graphite foil is 1mm or less.
상기 노즐은 그라파이트 재질인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 5,
The nozzle is a reducing gas blowing device of the fluid reduction furnace, characterized in that the graphite material.
상기 플랜지의 하단은 상기 플랜지가 상기 통로에 밀착고정되도록 보호턱이 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 1,
Wherein a lower end of the flange protrudes a protective jaw so that the flange is tightly fixed to the passage.
상기 보호턱의 하부면에도 그라파이트 호일이 부착되는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.9. The method of claim 8,
Reducing gas blowing device of the fluid reduction furnace, characterized in that the graphite foil is attached to the lower surface of the protective jaw.
상기 노즐의 외부는 상기 통로와 평행하게 형성되며, 상기 노즐의 내부는 상기 환원가스가 유입되는 방향으로 반경이 점점 작아지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 1,
The outside of the nozzle is formed in parallel with the passage, the inside of the nozzle is a reducing gas injector of the flow reduction furnace, characterized in that the tapered shape of the radius is gradually smaller in the direction in which the reducing gas is introduced.
상기 노즐의 테이퍼 각도는 90°이하인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.The method of claim 10,
Wherein the nozzle has a taper angle of 90 DEG or less.
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