KR101380339B1 - 역류현상을 방지할 수 있는 아토마이징 장치 - Google Patents

역류현상을 방지할 수 있는 아토마이징 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융 슬래그의 아토마이징 장치에 관한 것으로 턴디시와; 가스분사노즐과; 폐열회수시스템과; 플로우가이드와; 슬로프슈트와; 인렛쿨링슈트와; 링크 컨베이어와; 상기 턴디시의 전면부에 설치되어 슬래그의 역류현상을 방지하기 위한 백 플로우 배리어(back flow barrier)로 구성된다.
본 발명의 아토마이징 설비를 이용하면 비교적 간단한 구성에 의하여 백 플로우( Back flow)를 방지하여 PS BALL을 보다 효과적으로 포집할 수 있을 뿐만 아니라 미세분진을 효과적으로 흡입하는 장점이 있다.

Description

역류현상을 방지할 수 있는 아토마이징 장치{The atomizing system with a back flow barrier}
본 발명은 PS ball을 제조시 발생되는 제강 슬래그의 역류현상을 방지할 수 있는 아토마이징 장치 및 이를 이용한 역류현상을 방지하는 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 턴디시와 노즐의 전면부에 역류현상을 방지할 수 있는 백플로우 배리어(back flow barrier)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한 아토마이징(atomizing) 장치 및 방법에 관한 것이다.
우리나라 철강 산업은 1973년 포항제철이 가동을 시작하면서 생산량 100만 톤을 돌파한 이래 지속적인 철강설비의 확충과 높은 수요 증가에 힘입어 1993년 세계 6위의 철강 생산국으로 진입하였으며, 2002년부터는 세계 5위의 철강 생산국 규모를 유지하고 있다.
철강 산업은 자동차, 가전 등 전방산업과 원료, 에너지 등 후방산업의 생산을 유발시키는 산업간 연관효과가 가장 큰 핵심 기초소재산업으로서 최종 제품의 품질과 가격 경쟁력을 좌우하는 중요한 산업이며 국민경제에 미치는 영향도 매우 크다. 그러나, 제조공정의 특성상 다량의 원료와 에너지를 사용하여 다양한 종류의 부산물과 폐기물을 필연적으로 발생시키고 있는 것이 현실이다.
제철공장의 전기로 공정에서 발생되는 슬래그는 연간 수백만톤 이상이 발생됨에도 불구하고, 물리화학적 분화, 팽창 및 백탁수 발생 등의 부작용으로 인해 재활용이 극히 미미한 실정이다. 상기 슬래그는 재활용한다고 해도, 사실상 3개월 이상의 숙성기간을 거친 후 활용되어야 하기 때문에, 현실적으로는 현재 대부분 단순 매립 혹은 노반재로 처리를 하고 있는 실정이다.
제강공정에서 발생하는 슬래그는 재활용이 가능한 유효한 자원을 다량 함유하고 있어 이를 귀중한 자원으로 재활용하기 위해 많은 기술들이 개발되고 있지만 현재까지 상용화 되고 있는 기술은 파쇄 후 에이징 처리를 거쳐 사용하는 방법이 주류를 이루고 있다.
지금까지의 통상적인 슬래그 처리는, 약 1400-1500℃인 용융 슬래그를 야드에 덤핑하며, 대량의 방수와 함께 대기중에 방냉한 후 응고된 슬래그 덩어리는 차량을 이용하여 이송한 후, 대형의 장비에 의해 분쇄하면서 지금을 회수하고 크기별로 분리하여 일부 재활용하고 나머지는 거의 매립하고 있다.
따라서, 이와 같은 종래의 통상적인 슬래그 처리 또는 재활용의 경우에, 수처리 문제와 함께 장기간의 처리시간이 소요됨과 동시에 원거리를 이동하여 분쇄기, 마그네틱 콘베이어, 선별기 등을 거치기 때문에 고가 장비와 회수 비용이 소요되고, 특히 매립된 슬래그의 경우 슬래그에 포함된 CaO 성분으로 인해 물과 반응함으로써 팽창, 지반침하, 중금속 용출 등의 많은 문제를 파생시키고 있다.
상기한 문제를 해결하기 위하여 공개특허공보 2006-57497에는 슬래그 연마재를 제조하기 위한 장치와 방에 관하여 개시하고 있는데, 구체적으로는 도 1에서 볼 수 있듯이, 전로 또는 전기로에서 배재된 용융 슬래그는 슬래그를 담기 위한 용기인 슬래그 포트에 수용되며, 슬래그 포트에 수용된 용융 슬래그는 이후 턴디쉬로 출탕되는데, 상기 턴디쉬는 용융슬래그의 흐름을 균일하게 하는 동시에 유량을 일정하게 유지될 수 있도록 하며, 용융 슬래그가 턴디쉬 출탕측에서 넓게 펼쳐진 상태로 낙하될 수 있도록 하는 역할을 한다.
턴디쉬로부터 배출되어 낙하된 슬래그는 노즐에서 분사되는 가스 또는 가스/물 혼합체의 분사 구역으로 낙하하여 가스 또는 가스/물 혼합체와 충돌하게 된다. 상기 가스 또는 가스/물 혼합체를 분사하기 위한 노즐은 상하 2개의 노즐(4,5)로 이루어진 2단 노즐인 것이 바람직하다. 상부 노즐은 분사되는 가스 또는 가스/물 혼합체의 운동에너지로 낙하되는 용융 슬래그를 미세한 액적으로 분쇄함과 동시에 야적지로 수송하기 위한 것이며, 하부 노즐은 상기 상부 노즐을 보조하는 역할을 하는 것으로 상기 상부노즐에서 분사되는 가스 또는 가스/물 혼합체에 의해 야적지로 수송되지 않고 낙하하는 슬래그를 최종 크기로 분쇄함과 동시에 야적지로 수송시키는 역할을 한다. 또한, 상기 2단 노즐에서 분사되는 가스는 10~1,000mmAq 범위의 송풍압으로 분사되는 것이 슬래그 볼 입도제어와 원활한 수송을 위하여 효과적이다.
상기 상하 2단 노즐에 덧붙여서 상기 2단 노즐의 양측면에는 물을 분사하는 노즐이 더 포함될 수 있다(도시 생략). 상기 물분사 노즐은 2단 노즐에서 분사되는 가스에 물을 혼합하여 공급하여 아토마이징된 슬래그 액적을 급냉시키는 역할을 한다.
상기 가스 또는 가스/물 혼합체의 분사류에 의해 야적지로 수송되는 슬래그 액적은 수송 도중에 물 또는 수증기가 분무 되는 쿨링펜스 지역을 통과하게 된다. 상기 쿨링펜스에 의해 슬래그 액적은 보다 급냉되어 연마재로 사용되기에 적합한 슬래그 볼로 응고된다.
그러나 종래의 아토마이징 장치는 야드의 길이가 충분히 확보되지 않는 공간에서 아토마이징시 비산되는 PS BALL과 함께 발생되는 미세분진이 집진기로 흡입되지 않고 역류되는 현상인 이른바 백 플로우(Back flow) 현상을 방지할 수 없었다.
백 플로우(Back flow) 현상은 노즐을 통해 분사된 제강 슬래그 유체의 속도가 야드 후단에 설치된 포집 설비의 면속도에 비해 지나치게 빨라서 유체가 후드를 통해 제대로 포지되지 못하고 아토마이징 시 야드 끝에 부딪쳐 야드 내부에 머무르거나 노즐 근처로 다시 돌아오는 현상으로 아토마이싱의 효율을 저하시키는 주요 원인 중 하나이다.
공개특허공보 10-2006-57497
본 발명은 종래의 야드장내의 길이가 충분히 확보되지 않은 상태에서 아토마이징시 비산되는 PS BALL과 함께 발생되는 미세분진이 집진기로 흡입되지 않고 역류되는 현상인 이른바 백 플로우(Back flow) 현상을 방지하는 것을 해결하고자 하는 주된 과제로 삼는다.
상기한 과제는 턴디쉬 지재대의 전면부에 제강 슬래그의 역류현상을 방지하기 위하여 백 플로우 배리어(back flow barrier)를 설치함으로써 달성될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 퓨머(Fumer)에서 용융된 슬래그가 공급되어 일정량씩 출탕되게 하면서 낙하되도록 하는 턴디시와; 상기 턴디시로부터 낙하되는 용융 슬래그에 공기를 분사하여 용융슬래그를 미세한 구형 액적 상태의 슬래그 볼로 비산시키는 가스분사노즐과; 상기 비산되는 구형 액적 상태의 슬래그 볼로부터 발생되는 고온의 열을 회수하여 재사용 가능하도록 천정에 설치되는 폐열회수시스템과; 상기 비산되는 구형 액적 상태의 슬래그 볼이 비산되는 방향 및 낙하 거리를 조절하여 일정한 궤적으로 비산시키는 플로우가이드와; 상기 비산되는 구형 액적 상태의 슬래그 볼이 낙하되고 후단의 이송용 컨베이어로 흘러가도록 하는 슬로프슈트와; 상기 비산되어 낙하된 구형 슬래그 볼에 공기 및/또는 물을 분사하여 강제 냉각시키는 인렛쿨링슈트와; 상기 비산되는 구형 슬래그 볼이 상기 슬로프슈트에 도달하지 못하고 전단에 낙하되어 쌓이는 슬래그 볼을 슬로프 슈트로 이송하도록 슬로프 슈트 전단에 설치되는 링크 컨베이어와; 상기 턴디시의 전면부에 설치되어 슬래그의 역류현상을 방지하기 위한 백 플로우 배리어(back flow barrier)로 구성되는 것을 특징으로 한 역류현상을 방지할 수 있는 아토마이징 장치를 과제 해결을 위한 수단으로 제공한다.
본 발명의 아토마이징 설비를 이용하면 비교적 간단한 구성에 의하여 백 플로우( Back flow)를 방지하여 PS BALL을 보다 효과적으로 포집할 수 있을 뿐만 아니라 미세분진을 효과적으로 흡입하는 장점이 있다.
도 1은 제강 슬래그를 처리하기 위한 종래의 아토마이징 설비를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 백 플로우 배리어(back flow barrier)가 설치된 아토마이징 설비를 나타내는 도면이다.
도 3은 백 플로우(Back flow)를 방지하기 위한 백 플로우 배리어(back flow barrier)의 형상을 나타내는 도면이다.
이하 도면과 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 제강 슬래그를 처리하기 위한 종래의 아토마이징 설비를 나타내는 도면이다. 이에 대한 상세한 설명 및 장·단점은 전술한 바와 같아서 생략한다.
도 2는 본 발명의 백 플로우 배리어(back flow barrier)가 설치된 아토마이징 설비를 나타내는 도면이다. 본 발명의 아토마이징 설비는 퓨머(fummer)(1)와, 턴디시(2), 가스분사노즐(4), 플로우가이드(5), 폐열회수시스템(7), 슬로프슈트(8), 인렛쿨링슈트(9), 버킷엘리베이터(10), 링크컨베이어(11), 출탕론더(13), 백 플로우 배리어(back flow barrier 14), 후드(15)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성으로 인해 퓨머(fummer)(1)로부터 출탕되는 슬래그는 턴디시(2)로 흘려보내며, 적당한 각도로 기울여져 턴디시(2)로 용융 슬래그가 배출되는데, 턴디시(2) 하부의 가스분사노즐(4)을 통해 용융슬래그를 미세한 구형 액적상태의 슬래그 볼로 비산시키며, 이때 플로우가이드(5)에 의해 슬래그 볼이 상하좌우로 불규칙하게 비산되는 것을 방지하고, 일정한 비산 궤적이 유도되게 한다.
미세구형 액적상태의 슬래그 볼(6)이 슬로프슈트(slope chute)(8)에 낙하되면 하향 경사면이 형성된 슬로프슈트(slope chute)(8)의 경사면을 따라 슬래그볼(6)이 인렛쿨링슈트(9)로 이동되며, 슬로프슈트에 도달하지 못하고 전단에 낙하되어 쌓이는 슬래그 볼은 링크컨베이어(11)을 이용하여 슬로프슈트(8)로 자동 이송된다.
상기와 같이 슬로프슈트(slope chute)(8)의 경사면을 따라 인렛쿨링슈트(9) 로 이송된 슬래그 볼은 인렛쿨링슈트(9)에서 냉각되고 버킷엘리베이터(10)로 이송되는데, 이때, 인렛쿨링슈트(9)는 자동화된 밸브 및 온도 센서에 의한 공기 분사부(A)와 냉각수 분사부(W)에 의해 슬래그볼에 공기 및/또는 냉각수를 분사하여 슬래그볼이 냉각되게 하고, 버킷엘리베이터로 슬래그볼을 이송한다.
상기 노즐로부터 분사되는 유체의 속도는 90~140m/sec에 해당되는데, 폐열회수시스템의 흡입속도인 5m/sec, 흡입유량인 2,000m3/sec에 비하여 지나치게 고속으로 분사되므로 비산되는 슬래그의 상당량은 벽면에 부딛혀 바운스 백(bounce back)되어 턴디시 전면에 다시 쌓이거나 턴디시 또는 노즐과 부딪혀 장비에 손상을 입히게 된다. 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 노즐 전면부에 백 플로우 배리어(back flow barrier 14)를 설치하였다.
도 3은 백 플로우(Back flow)를 방지하기 위한 백 플로우 배리어(back flow barrier)의 구성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 백 플로우 배리어(back flow barrier)는 제강 슬래그가 비산되는 방향으로 오픈(개구)되어 있고 전체적으로 장벽과 같은 형상을 나타낸다.
상기 백 플로우 배리어(back flow barrier)는 가로 3~5M, 높이 5~8M, 두께 30~50cm인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 적절히 설계, 변경하여 실시할 수 있다.
상기 백 플로우 배리어(back flow barrier)의 재질은 내화벽돌, 스테인레스 등으로 하는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 백 플로우(Back flow)를 방지하기 위한 백 플로우 배리어(back flow barrier)의 구성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 백 플로우 배리어(back flow barrier)는 제강 슬래그가 비산되는 방향으로 오픈(개구)되어 있고 전체적으로 장벽과 같은 형상을 나타낸다.
상기 백 플로우 배리어(back flow barrier)는 가로 3~5M, 높이 5~8M, 두께 30~50cm인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 적절히 설계, 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
1 : 퓨머, 2 : 턴디시,
4 : 가스분사노즐, 5 : 플로우가이드,
7 : 폐열회수시스템, 8 : 슬로프슈트,
9 : 인렛쿨링슈트, 10 : 버킷엘리베이터,
11 : 링크컨베이어, 12 : 비상조업용 턴디시,
13 : 출탕론더.

Claims (3)

  1. 퓨머(Fumer)(1)에서 용융된 슬래그가 공급되어 일정량씩 출탕되게 하면서 낙하되도록 하는 턴디시(2)와;
    상기 턴디시로부터 낙하되는 용융 슬래그에 공기를 분사하여 용융슬래그를 미세한 구형 액적 상태의 슬래그 볼로 비산시키는 가스분사노즐(4)과;
    상기 비산되는 구형 액적 상태의 슬래그 볼로부터 발생되는 고온의 열을 회수하여 재사용 가능하도록 천정에 설치되는 폐열회수시스템(7)과;
    상기 비산되는 구형 액적 상태의 슬래그 볼이 비산되는 방향 및 낙하 거리를 조절하여 일정한 궤적으로 비산시키는 플로우가이드(5)와;
    상기 비산되는 구형 액적 상태의 슬래그 볼이 낙하되고 후단의 이송용 컨베이어로 흘러가도록 하는 슬로프슈트(8)와;
    상기 비산되어 낙하된 구형 슬래그 볼에 공기와 물을 혼합하여 분사하거나, 공기 또는 물을 분사하여 강제 냉각시키는 인렛쿨링슈트(9)와;
    상기 비산되는 구형 슬래그 볼이 상기 슬로프슈트(8)에 도달하지 못하고 전단에 낙하되어 쌓이는 슬래그 볼을 슬로프슈트(8)로 이송하도록 슬로프 슈트 전단에 설치되는 링크 컨베이어(11)와;
    상기 턴디시의 전면부에 설치되어 슬래그의 역류현상을 방지하기 위하여 제강 슬래그가 비산되는 방향으로 오픈(개구)되는 장벽 형상으로 형성되고, 상기 가이드의 내측면에 내화재질로 이루어지는 내화부재가 설치되는 백 플로우 배리어(back flow barrier)로 구성되는 것을 특징으로 한 역류현상을 방지할 수 있는 아토마이징 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항의 장치를 이용하여 용융 슬래그를 아토마이징 하는 방법.
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