KR101466622B1

KR101466622B1 - 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치, 예열방법, 미반응 화학에너지 회수장치, 회수방법 및 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템 및 그 운전방법

Info

Publication number: KR101466622B1
Application number: KR1020130049561A
Authority: KR
Inventors: 노동순; 이대근; 홍성국; 오정석; 이은경; 고창복; 최경빈; 양제복
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2014-12-03
Also published as: KR20140131608A

Abstract

본 발명은 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치, 예열방법, 미반응 화학에너지 회수장치, 회수방법 및 적어도 하나의 그 예열장치와 그 회수장치가 구비된 시스템 및 그 운전방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 전기 아크로의 전력소비를 절감하기 위한 철 스크랩 예열과 그로 인한 악취 발생을 억제하는 동시에 고온의 폐열을 회수할 수 있는 고효율 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템과 그 운전방법에 관한 것이다.

Description

전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치, 예열방법, 미반응 화학에너지 회수장치, 회수방법 및 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템 및 그 운전방법{Electric arc furnace with simultaneous scrap preheating and waste chemical energy recuperation system and it's operation method}

본 발명은 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치, 예열방법, 미반응 화학에너지 회수장치, 회수방법 및 그 예열장치와 그 회수장치가 구비된 시스템 및 그 운전방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 전기 아크로의 전력소비를 절감하기 위한 철 스크랩 예열과 그로 인한 악취 발생을 억제하는 동시에 고온의 폐열을 회수할 수 있는 고효율 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템과 그 운전방법에 관한 것이다.

전기 아크로는 고 전력 아크를 발생하여 다양한 품질의 철 스크랩(고철)을 용해시켜 철강을 생산하는 전기에너지 다소비 용해설비이다. 전기 아크로의 전기에너지소비를 저감하기 위해서는 철 스크랩을 적정한 고온으로 예열하여 전기로에 투입하는 것이 바람직하며, 통상적으로 전기 아크로에서 배출되는 고온의 배가스의 현열을 이용하여 철 스크랩을 예열하는 방식을 적용하고 있다. 그러나 철 스크랩은 다양한 조성과 품질을 갖게 되며 특히 용도에 따라 각종 기계유에 접하였거나 또는 도장재로 처리되었기 때문에, 예열시 악취 및 인체에 해로운 각종 유해물질(다이옥신 , 퓨란 등) 발생이 불가피하고 이는 민원의 대상이 되고 있다. 따라서 현재 국내의 경우, 철 스크랩의 예열을 포함한 일체의 전처리는 수행하지 않고 전기 아크로 상단을 개방하여 철 스크랩을 직접 장입하고 있으며, 이는 전기 아크로 내부 고온 열에너지의 방출에 따른 냉각 및 재가열이 반복되므로서 열화학에너지 및 전기에너지 절감을 기대하기 어렵다.

도 1은 통상의 전기 아크로의 공정도(에너지이용 흐름도)를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 아크로는 통상적으로 철 스크랩 용해를 위한 아크발생용 전극봉(1)을 포함하는 전력공급장치, 산화된 철 스크랩의 환원용 카본 분사기(2), 철 스크랩 용해/환원 중에 발생되는 미반응 화학에너지(일산화탄소)의 산화열 이용 극대화를 위한 2차 연소용 산소 분사기(3), 전기로 내부의 저온부 온도 상승과 철 스크랩 추가 가열을 위한 철 스크랩 추가 가열용 산소연소기(4), 전기로 본체로부터 배출되는 배가스 열을 이용하는 철 스크랩 예열기(5), 미반응 화학에너지 추가적인 회수를 위한 2차 연소장치 또는 배가스 중 공해물질 또는 악취제거를 위한 연소장치(6), 분진제거를 위한 분진제거용 백 휠터(7) 및 배기 휀(8) 등으로 구성된다.

이러한 통상의 전기 아크로에 있어서는 철 스크랩 예열은 전적으로 전기로 본체로부터 배출되는 고온의 배가스에 의존하게 되며, 배가스는 예열장치내에 충진된 철 스크랩과의 접촉에 의해서 열교환이 일어나고 예열장치 후단에서의 배가스의 온도는 저하되는 동시에 철 스크랩의 온도 역시 위치에 따라 예열온도에 차이가 발생하게 된다. 즉, 전기로 본체에 근접한 철 스크랩(예열기 하단)은 상대적으로 고온인 배가스와의 접촉으로 예열온도가 높은 반면 예열기 출구단(예열기 상단)에 위치한 철 스크랩의 예열온도는 상대적으로 낮다. 전기에너지 소비절감 및 안정적인 조업을 위해서는 가능한 한 고온으로 균일하게 예열된 철 스크랩 공급이 요구되는 한편, 철 스크랩 예열온도의 변동은 용해를 위한 전기 아크 세기의 변동을 야기시키고 결국 전력소비 저감에 한계를 가져 오게 된다.

또한, 예열기를 통과한 배가스 온도 역시 저하되어 배가스 중에 포함된 저농도의 일산화탄소 등 미반응 화학에너지 회수를 위한 2차 연소 및 배가스 중 공해물질 또는 악취제거를 위한 연소시 상대적으로 많은 양의 보조 열원을 공급하여야 하므로 에너지소비 절감에 한계를 가져 온다.

따라서 철스크랩의 고온 균일 예열, 발생되는 악취의 제거 및 예열 후 배가스의 고온 유지가 동시에 가능하고 배가스 중의 미반응 화학에너지를 효과적으로 회수 및 이용할 수 있을 뿐만 아니라 전기 아크로의 밀폐화가 가능한 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템은 전기 아크로의 전력소비 및 총 에너지 소비 절감에 크게 기여할 수 있다.

대한민국 공개 특허 제10-2001-0005563호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면 별도의 보조열원을 이용하는 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열로에서 배출되는 배가스는 고온 분위기 전기 아크로 내부를 통과하여 악취 등이 1차 Scrubbing 되는 효과를 갖도록 하고, 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열로와 전기로 본체로부터 생성된 고온의 저농도 CO 혼합 배가스는 별도의 보조 열원을 이용하는 미반응 화학에너지 회수장치를 통과하면서 2차 scrubbing 되는 효과를 갖도록 하며, 전기로 본체, 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열로 및 미반응 화학에너지 회수장치의 보조 열원용 연료 및 산소는 미반응 화학에너지 회수장치에 의해 예열되어 연소효율 향상 (연소성 제어) 및 에너지절약을 도모하고, 잉여 폐열은 공정용 스팀 발생에 사용하며, 전기로 조업 조건 즉, 철 스크랩의 품질, 철스크랩 전처리 여부 및 전기로 최종 혼합 배가스의 조건에 따라 단수 또는 복수개의 예열로, 미반응 화학에너지 회수장치 및 전기로 본체에 요구되는 각 각의 보조 열원 공급량을 능동적으로 자유롭게 연동하여 조절 가능한 시스템을 제공하게 된다.

아울러 전기 아크로 본체의 밀폐화가 가능하므로 철 스크랩을 장입하기 위하여 전기 아크로 상단을 개방하는데 따른 전기 아크로 내부의 냉각 및 재가열을 방지할 수 있으므로 열화학에너지 및 전기에너지 소비 절감을 기대할 수 있게 된다.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 제1목적은 전기 아크로 본체의 상단 일측에 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스유동이 가능한 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열장치에 있어서, 내부공간을 갖는 예열장치 본체; 예열장치 본체 상단에 구비되어 철 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버; 개폐식 커버 하단 측벽 일측에 구비되며 산소와 연료가 공급되어 연소를 수행하는 예열용 연소기; 예열용 연소기에 의해 연소가 일어나는 본체 내부의 예열용 연소공간; 철 스크랩이 충진되고 예열용 연소공간에서 발생된 배가스가 유입되어 철 스크랩을 예열시키는 예열실; 및 예열장치 본체 하단에 구비되어 장입된 철 스크랩을 지지하고, 전기 아크로 본체 내부로 배가스 유출이 가능하고 개폐가 가능하도록 구성된 통기성 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치로서 달성될 수 있다.

예열장치 본체의 횡단면은 원형 또는 정/장방형인 것을 특징으로 할 수 있다.

개폐식 커버는 밀폐형인 것을 특징으로 할 수 있다.

예열용 연소기는 서로 동일한 높이에서 둘레방향으로 서로 소정간격 이격되어 예열장치 본체에 복수로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

예열용 연소공간 내의 연소는 예열장치 본체의 횡단면의 중심을 향해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

예열용 연소기는 산소연소기로 구성되며 공급되는 연료와 산소는 예열되어 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

예열용 연소기에 연결된 연료/산소공급관 일측에 구비되어 예열용 연소기에 공급되는 연료 및 산소의 유입량을 조절하는 제1조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

예열용 연소공간의 높이는 예열장치 본체의 폭의 1/10 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.

통기성 지지대는 개폐가능한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 앞서 언급한 제1목적에 따른 전기 아크로용 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열장치를 이용한 철 스크랩 예열방법에 있어서, 개폐식 커버를 개방하여 예열장치 본체의 예열실로 철 스크랩을 장입시키는 단계; 개폐식 커버를 닫고, 연료와 산소가 예열용 산소연소기로 공급되어 예열장치 본체 내의 연소공간에서 연소되는 단계; 배가스가 예열실로 유입되어 철 스크랩을 예열시키는 단계; 및 철 스크랩을 예열시킨 배가스가 통기성 지지대를 통해 전기 아크로 본체 내로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철 스크랩 예열방법으로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제3목적은 전기 아크로 본체의 상단 타측에 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스유동이 가능한 미반응 화학에너지 회수장치에 있어서, 내관과 외관으로 구성되어 내관의 내부인 제1내부공간과 내관과 외관 사이공간인 제2내부공간을 갖는 회수장치 본체; 회수 장치 본체 하단 측에 구비되며, 산소와 연료가 공급되어 제1내부공간의 회수용 연소공간에서 연소를 수행하는 회수용 연소기;회수 장치 본체 하단 측에 구비되어 제2내부공간으로 산소를 공급하는 산소공급부와 연료를 공급하는 연료공급부; 및 회수 장치 본체 하부에 구비되어 전기 아크로 본체 내부에서 발생된 폐가스를 회수용 연소공간으로 유입시키는 통기성 분산판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치로서 달성될 수 있다.

회수장치 본체 상단 측벽 일측에 구비되어 제2내부공간으로 유입된 산소와 연료가 배출되는 토출단을 더 포함하고, 토출단은 회수용 연소기와 연결되어, 토출된 산소와 연료가 회수용 연소기로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.

연료공급부와 산소공급부를 통해 제2내부공간으로 공급된 연료와 산소는, 회수용 연소공간에서 연소되어 발생된 폐가스와 열교환되어 예열되는 것을 특징으로 할 수 있다.

회수용 연소기는 서로 동일한 높이에서 둘레방향으로 서로 소정간격 이격되어 회수장치 본체에 복수로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.

회수용 연소공간 내의 연소는 회수장치 본체의 단면의 중심을 향해 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

회수용 연소기에 연결된 연료/산소공급관 일측에 구비되어 회수용 연소기에 공급되는 연료 및 산소의 유입량을 조절하는 제2조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

회수장치 본체 측벽 일측에 구비되어 제2내부공간으로 물을 공급하는 급수관 및 회수장치 본체 최상단 측벽 일측에 구비되어 폐가스의 열을 흡수한 스팀을 배출시키는 스팀배출구를 갖는 스팀발생용 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은 앞서 언급한 제3목적에 따른 회수장치를 이용한 미반응 화학에너지 회수방법에 있어서, 전기 아크로에서 발생된 미반응 화학에너지를 갖는 폐가스가 통기성 분산판을 통해 회수장치 본체의 제1내부공간 하단측으로 유입되는 단계; 회수용 연소기에 산소와 연료가 공급되어 회수용 연소공간에서 연소가 발생되어 폐가스를 완전연소시키는 단계; 회수장치 본체의 제2내부공간으로 유입된 산소와 연료가 완전연소된 폐가스와 열교환되어 예열되는 단계; 예열된 연료와 산소는 토출단으로 토출되어 연료/산소공급관을 통해 회수용 연소기로 투입되어 순환되는 단계; 및 열교환된 폐가스는 스팀발생용 열교환기로 유입되어, 급수관으로 통해 제2내부공간으로 유입된 물과 열교환되고, 물은 증발되어 스팀배출구를 통해 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치를 이용한 미반응 화학에너지 회수방법으로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제5목적은 내부공간을 갖는 예열장치 본체, 예열장치 본체 상단에 구비되어 철 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버, 개폐식 커버 하단 측벽 일측에 구비되며 산소와 연료가 공급되어 연소를 수행하는 예열용 연소기, 연소기에 의해 연소가 일어나는 본체 내부의 예열용 연소공간, 철 스크랩이 충진되고 예열용 연소공간에서 발생된 배가스가 유입되어 철 스크랩을 예열시키는 예열실 및 예열장치 본체 하단에 구비되어 장입된 철 스크랩을 지지하고, 전기 아크로 본체 내부로 배가스 유출이 가능하고 개폐가 가능하도록 구성된 통기성 지지대를 구비하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치; 및 내관과 외관으로 구성되어 내관의 내부인 제1내부공간과 내관과 외관 사이공간인 제2내부공간을 갖는 회수장치 본체, 회수 장치 본체 하단 측에 구비되며, 산소와 연료가 공급되어 제1내부공간의 회수용 연소공간에서 연소를 수행하는 회수용 연소기, 회수 장치 본체 하단 측에 구비되어 제2내부공간으로 산소를 공급하는 산소공급부와 연료를 공급하는 연료공급부 및 회수 장치 본체 하부에 구비되어 전기 아크로 본체 내부에서 발생된 폐가스를 회수용 연소공간으로 유입시키는 통기성 분산판;을 구비하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템으로서 달성될 수 있다.

회수용 연소공간에서 연소된 폐가스는 연료공급부를 통해 제2내부공간으로 유입된 연료 및 산소공급부를 통해 제2내부공간으로 유입된 산소와 열교환되며, 열교환에 의해 예열된 산소 및 연료는 토출단을 통해 배출되어, 일부는 예열용 연소기로 유입되고, 나머지는 회수용 연소기로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

예열장치에서 전기 아크로 본체 내로 유입되는 배가스는 전기 아크로 본체 내부를 통과하여 1차 스크러빙되고, 전기 아크로 본체에서 생성된 폐가스가 통기성 판을 통해 회수장치로 유입되어 통과하면서 2차 스크러빙되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제6목적은 앞서 언급한 제5목적에 따른 시스템의 운전방법으로써, 개폐식 커버를 개방하여 예열장치 본체의 예열실로 철 스크랩을 장입시키는 단계; 개폐식 커버를 닫고, 연료와 산소가 예열용 산소연소기로 공급되어 예열장치 본체 내의 연소공간에서 연소되는 단계; 배가스가 예열실로 유입되어 철 스크랩을 예열시키는 단계; 철 스크랩을 예열시킨 배가스가 통기성 지지대를 통해 전기 아크로 본체 내로 유입되는 단계; 배가스와 전기 아크로 본체에서 발생된 미반응 화학에너지를 갖는 폐가스가 통기성 판을 통해 회수장치 본체의 제1내부공간 하단측으로 유입되는 단계; 회수용 연소기에 산소와 연료가 공급되어 회수용 연소공간에서 연소가 발생되어 폐가스를 완전연소시키는 단계; 회수장치 본체의 제2내부공간으로 유입된 산소와 연료가 완전연소된 폐가스와 열교환되어 예열되는 단계; 예열된 연료와 산소는 토출단으로 토출되어 연료/산소공급관을 통해 회수용 연소기로 투입되어 순환되는 단계; 및 열교환된 폐가스는 스팀발생용 열교환기로 유입되어, 급수관으로 통해 제2내부공간으로 유입된 물과 열교환되고, 물은 증발되어 스팀배출구를 통해 배출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템의 운전방법으로서 달성될 수 있다.

회수용 연소기로 투입되어 순환되는 단계에서, 예열된 연료와 산소 일부는 예열용 연소기로 투입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 철 스크랩을 고온으로 예열함으로써 용해에 요구되는 아크발생을 위한 전기에너지 소비를 절감하는 효과가 있다.

별도의 보조 열원을 이용하는 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열로에서 배출되는 배가스는 고온 분위기 전기 아크로 내부를 통과하여 악취 등이 1차 Scrubbing 되는 효과를 갖도록 하고, 철 스크랩 예열로와 전기로 본체로부터 생성된 고온의 저농도 CO 혼합 배가스는 별도의 보조 열원을 이용하는 미반응 화학에너지 회수장치를 통과하면서 2차 scrubbing 되는 효과를 갖는다.

미반응 화학에너지 회수장치에 의해 전기로 본체, 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열로 및 미반응 화학에너지 회수장치의 보조 열원용 연료 및 산소는 예열되어 연소효율 향상 (연소성 제어) 및 에너지절약을 도모하고, 잉여 폐열은 공정용 스팀 발생에 사용하며, 전기로 조업 조건 즉, 철 스크랩의 품질, 철스크랩 전처리 여부 및 전기로 최종 혼합 배가스의 조건에 따라 단수 또는 복수개의 예열로, 미반응 화학에너지 회수장치 및 전기로 본체에 요구되는 각 각의 보조 열원의 공급량을 능동적으로 자유롭게 연동하여 조절 가능하게 되는 효과를 갖는다.

특히 단수 또는 복수개의 예열로에서 요구되는 열원 공급시 연료과잉 산소연소를 수행함으로써 연소 생성물 중 일산화탄소량을 조절하여 철 스크랩의 2차 산화를 능동적으로 억제하고, 경우에 따라서는 철 스크랩 표면에 검댕이가 부착되도록 함으로써 전기로 본체에 장입 후 전기 아크에 의해 철 스크랩을 용해/환원하는 과정에서 요구되는 카본 취입량 및 산소 취입량을 저감하는 효과를 갖는다.

아울러 전기 아크로 본체의 밀폐화가 가능하여 철 스크랩을 장입하기 위하여 전기 아크로 상단을 개방하는데 따른 전기 아크로 내부의 냉각을 방지할 수 있으므로 열화학에너지 및 전기에너지 소비 절감을 기대할 수 있게 된다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.

도 1은 종래 전기 아크로의 구성을 모식적으로 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 예열 및 회수 시스템이 적용된 전기 아크로의 구성을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치의 평면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치를 이용한 예열방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치를 이용한 회수방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 단수 또는 복수개의 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 예열 및 회수 시스템이 적용된 전기 아크로의 구성을 나타낸 단면도를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템은 전기 아크로 본체(10)의 상단 일측에 설치되는 철 스크랩 예열장치(100) 및 전기 아크로 본체(10)의 상단 타측에 설치되는 미반응 화학에너지 회수장치(200)를 포함하고 있음을 알 수 있다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 철 스크랩 예열장치(100) 및 예열방법에 대해 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치의 단면도를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치는 전기 아크로 본체(10)의 상단 일측에 설치되며 전기 아크로 본체(10) 내부와 가스유동이 가능하도록 구비됨을 알 수 있다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 예열장치(100)는 내부공간을 갖는 예열장치 본체(101); 예열장치 본체(101) 상단에 구비되어 철 스크랩(124)을 장입하기 위한 개폐식 커버(110); 개폐식 커버(110) 하단 측벽 일측에 구비되며 산소와 연료가 공급되어 연소를 수행하는 예열용 연소기(120); 예열용 연소기(120)에 의해 연소가 일어나는 본체(101) 내부의 예열용 연소공간(121); 철 스크랩(124)이 충진되고 예열용 연소공간(121)에서 발생된 배가스가 유입되어 철 스크랩(124)을 예열시키는 예열실(125) 및 예열장치 본체(101) 하단에 구비되어 장입된 철 스크랩(124)을 지지하고, 전기 아크로 본체(10) 내부로 배가스 유출이 가능하고 개폐가 가능하도록 구성된 통기성 지지대(130)를 포함하고 있음을 알 수 있다.

이러한 예열장치 본체(101)의 내부 공간의 하단 측은 예열실(125)로 정의되고, 상단 측은 연소공간(121)으로 정의될 수 있다. 또한, 예열장치 본체(101)의 횡단면은 원형 또는 정/장방형으로 구성될 수 있다.

본체(101)의 상단에 구비되는 개폐식 커버(110)는 밀폐형으로, 발생되는 배가스가 외부로 배출되지 않도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 예열용 연소기(120)는 산소연소기로 구성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(101)의 상단 측벽 일측에 설치되게 되며, 공급되는 산소와 연료에 의해 예열용 연소공간(121)에서 연소를 수행하게 됨을 알 수 있다.

또한, 이러한 예열용 연소기(120)는 서로 동일한 높이에서 둘레방향으로 서로 소정간격 이격되어 예열장치 본체(101)에 복수로 구비될 수 있다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치의 평면도를 도시한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 예열용 연소기(120)가 방사형으로 배치되어 구비되는 경우, 예열용 연소공간(121) 내의 연소는 예열장치 본체(101)의 단면의 중심을 향해 수행되게 됨을 알 수 있다.

또한, 예열용 연소기(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1연료공급관 및 제2산소공급관(122)에 의해 연료와 산소가 예열용 연소기(120)로 공급되게 됨을 알 수 있다. 그리고, 산소연소기로 구성되는 예열용 연소기(120)에 공급되는 연료와 산소는 후에 설명되는 바와 같이, 회수장치(200)에 의해 예열되어 공급되어 지게 된다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 다른 예열장치(100)는, 예열용 연소기(120)에 연결된 제1연료공급관과 제1산소공급관(122) 일측에 구비되어 예열용 연소기(120)에 공급되는 연료 및 산소의 유입량을 조절하는 제1조절밸브(123)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제1조절밸브(123)에 의해 예열용 연소기(120)에 공급되는 연료과 산소량을 각각 제어하여 연소화염의 특성 및 열량을 조절할 수 있게 된다. 또한, 예열장치 본체(101) 내의 예열용 연소공간(121)의 높이는 예열장치 본체(101)의 직경의 1/10 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 예열장치 본체(101) 하부에 설치된 통기성 지지대(130)는 연소공간(121)에서의 연소에 의해 발생되고, 예열실(125)에서 철 스크랩(124)을 예열한 배가스가 전기 아크로 본체(10) 내부로 유입될 수 있고, 필요에 따라 예열된 철 스크랩(124)을 전기 아크로 본체(10) 내로 투입시킬 수 있도록 개폐가능하도록 구성된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열 장치를 이용한 예열방법의 흐름도를 도시한 것이다. 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치(100)를 이용한 철 스크랩 예열방법은 먼저, 개폐식 커버(110)를 개방하여 예열장치 본체(101)의 예열실(125)로 철 스크랩(124)을 장입시키게 된다(S1).

그리고, 개폐식 커버(110)를 닫고, 연료와 산소가 예열용 산소연소기(120)로 공급되어, 예열장치 본체(101) 내의 예열용 연소공간(121)에서 연소가 발생되게 된다(S2). 이러한 연소공간(121)은 앞서 언급한 바와 같이, 예열장치 본체(101) 상단 측 내부공간에 해당하며, 이러한 연소공간(121)의 높이는 예열장치 본체(101)의 직경의 1/10 이상이 되는 것이 바람직하다.

예열용 연소공간(121)에서의 연소에 의해 발생된 고온의 배가스는 철 스크랩(124)이 장입된 예열실(125)로 유입되게 되며, 이러한 배가스에 의해 철 스크랩(124)이 예열되게 된다(S3).

그리고, 철 스트랩(124)을 예열시킨 배가스는 통기성 지지대(130)를 통해 고온 분위기의 전기 아크로 본체(10) 내로 유입되어, 통과하며 악취 등이 1차 스크러빙(Scrubbing)되게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치(200)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치(200)의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전기 아크로 본체(10) 상단 타측에 설치되게 된다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 미반응 화학에너지 회수장치(200)로는, 앞서 설명한 철 스크랩 예열장치(100)에서 발생된 배가스와 전기 아크로 본체(10)로부터 생성된 고온의 저농도 CO 혼합 배가스가 유입되게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 이중관 형태의 회수장치 본체(210), 본체(210) 하단 측벽에 설치된 회수용 연소기(220), 열교환 겸용 미반응 화학에너지 회수용 연소공간(221), 급수관(261)과 스팀배출구(262)를 갖는 스팀 발생용 열교환기(260), 연료/산소 토출단(250) 등을 포함하고 있음을 알 수 있다.

회수 장치 본체(210)는 내관(211)과 외관(212)으로 구성되어 내관(211)의 내부인 제1내부공간과 내관(211)과 외관(212) 사이 공간인 제2내부공간(213)을 갖고 있음을 알 수 있다. 그리고, 회수용 연소기(220)는 제2연료공급관과 제2산소공급관(251)을 통해 연료와 산소가 공급되어 제1내부공간의 회수용 연소공간(221)에서 연소를 수행하게 된다.

또한, 회수 장치 본체(210) 하단 일측에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 내관(211)과 외관(212) 사이의 제2내부공간(213)으로 상온의 산소를 공급하는 산소공급부(240)와 상온의 연료를 공급하는 연료공급부(230)가 설치되게 됨을 알 수 있다.

그리고, 회수 장치 본체(210) 하부에는 통기성 분산판(270)이 구비되어 전기 아크로 본체(10) 내부에서 발생된 고온의 저농도 CO 혼합 배가스(이하 폐가스)가 회수용 연소공간(221)으로 유입되게 된다.

상온의 연료는 연료공급부(230)를 통해 제2내부공간(213)으로 유입되고, 상온의 산소는 산소공급부(240)를 통해 제2내부공간(213)으로 유입되어 제2내부공간(213)을 유동하여 상부로 이동되게 된다. 또한, 회수용 연소기(220)에 의해 폐가스가 완전연소되게 되며, 완전연소된 고온이 폐가스에 의해, 제2내부공간(213)을 유동하는 산소와 연료가 예열되게 된다.

예열된 산소와 연료는 토출단(250)을 통해 토출되게 되며, 토출단(250)과 회수용 연소기(220) 사이에 구비된 제2연료공급관, 제2산소공급관(251)을 통해, 예열된 산소, 연료가 다시 회수용 연소기(220)로 투입되게 되게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 연소공간(221)에서 폐가스와 열교환되어 예열된 산소와 연료가 회수용 연소기(220)로 투입되게 됨을 알 수 있다.

또한, 이러한 토출단(250)을 통해 토출된 예열된 산소와 연료는 앞서 설명한 예열장치(100)의 제1연료공급관과 제1산소공급관(122)으로도 유입되어, 예열된 산소, 연료가 예열용 연소기(120)로도 투입되게 된다.

그리고, 본 발명의 일실시예 따른 회수용 연소기(220)는 산소연소기로 구성되며, 서로 동일한 높이에서 둘레방향으로 서로 소정간격 이격되어 회수장치 본체(210)에 복수로 구비될 수 있다.

회수용 연소기(220)가 방사형으로 복수로 구비되는 경우, 회수용 연소공간(221) 내의 연소는 회수장치 본체(210)의 단면의 중심을 향해 수행되게 된다.

또한, 회수용 연소기(220)에 연결된 제2연료공급관, 제2산소공급관(251) 일측에 구비된 제2조절밸브(252)는 회수용 연소기(220)에 공급되는 연료 및 산소의 유입량을 제어하게 되어, 회수용 연소공간(221)에서의 연소화염의 특성 및 열량을 조절하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 미반응 화학에너지 회수장치(200)에는 스팀발생용 열교환기(260)(2차 폐열회수 장치)가 포함되게 된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스팀발생용 열교환기(260)는, 회수장치 본체(210) 측벽 일측에 구비되어 상부측 제2내부공간(213)으로 물을 공급하는 급수관(261) 및 회수장치 본체(210) 최상단 측벽 일측에 구비되어 폐가스의 열을 흡수한 스팀이 배출되는 스팀배출구(262)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

따라서, 회수용 연소공간(221)에서 발생된 연소에 의해 완전연소된 폐가스는 1차적으로, 제2내부공간(213)으로 유입된 산소와 연료와 열교환되어 폐열이 회수되고, 산소 및 연료와 열교환된 폐가스는 상부측의 스팀발생용 열교환기(260) 측으로 유입되어, 급수관(261)을 통해 제2내부공간(213)으로 유입된 물과 열교환되어 2차적으로 폐열이 회수되어 배출되게 된다. 반면, 폐가스의 열을 흡수한 물은 증발되어 스팀 형태로 스팀배출구(262)를 통해 배출되게 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치(200)를 이용한 회수방법의 흐름도를 도시한 것이다. 먼저, 전기 아크로에서 발생된 미반응 화학에너지를 갖는 폐가스가 통기성 분산판(270)을 통해 회수장치 본체(210)의 제1내부공간 하단측으로 유입되게 된다(S10).

그리고, 회수용 연소기(220)에 예열된 산소와 연료가 공급되어 회수용 연소공간(221)에서 연소가 발생되어 폐가스가 완전연소되게 된다(S20). 또한, 회수장치 본체(210)의 제2내부공간(213)으로 유입된 산소와 연료가 완전연소된 폐가스와 열교환되어 예열되게 된다(S30).

다음으로, 예열된 연료와 산소는 상부측의 토출단(250)으로 토출되어 제2연료, 산소공급관(251)을 통해 회수용 연소기(220)로 투입되어 순환되게 된다(S40). 그리고, 연료, 산소와 열교환된 폐가스는 스팀발생용 열교환기(260)로 유입되어, 급수관(261)으로 통해 제2내부공간(213)으로 유입된 물과 열교환되고, 물은 증발되어 스팀배출구(262)를 통해 배출되게 된다(S50).

앞서 언급한 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템의 전체적인 운전방법에 대해 간략하게 설명하도록 한다. 먼저, 예열장치(100)의 개폐식 커버(110)를 개방하여 예열장치 본체(101)의 예열실(125)로 철 스크랩(124)을 장입시키게 된다. 그리고, 개폐식 커버(110)를 닫고, 회수장치(200)에서 예열된 연료와 산소가 예열용 산소연소기(120)로 공급되어 예열장치 본체(101) 내의 연소공간(121)에서 연소되게 된다.

그리고, 연소에 의해 발생된 배가스가 예열실(125)로 유입되어 예열실(125)에 저장된 철 스크랩(124)이 예열되게 된다. 다음으로 철 스크랩(124)을 예열시킨 배가스는 통기성 지지대(130)를 통해 전기 아크로 본체(10) 내로 유입되게 된다. 예열장치(100)에서 전기 아크로 본체(10) 내로 유입되는 배가스는 전기 아크로 본체(10) 내부를 통과하여 1차 스크러빙되고, 전기 아크로 본체(10)에서 발생된 미반응 화학에너지를 갖는 폐가스와 함께, 회수장치(200)의 통기성 분산판(270)을 통해 회수장치 본체(210)의 제1내부공간 하단측으로 유입되게 된다.

그리고, 회수용 연소기(220)에 예열된 산소와 연료가 공급되어 회수용 연소공간(221)에서 연소가 발생되어 폐가스가 완전연소되게 된다. 그리고, 회수장치 본체(210)의 제2내부공간(213)으로 유입된 상온의 산소와 연료가, 완전연소된 폐가스와 열교환되어 예열되게 된다.

또한, 예열된 연료와 산소는 토출단(250)으로 토출되어 일부는 예열장치(100)의 예열용 연소기(120)로 유입되고, 나머지는 회수용 연소기(220)로 유입되게 된다. 반면, 열교환된 폐가스는 스팀발생용 열교환기(260)로 유입되어, 급수관(261)으로 통해 제2내부공간(213)으로 유입된 물과 열교환되고, 물은 증발되어 스팀배출구(262)를 통해 배출되게 된다.

앞서 언급한 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템 및 그 운전방법에 의해, 철 스크랩(124)을 고온으로 예열함으로써 용해에 요구되는 아크발생을 위한 전기에너지 소비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 별도의 보조 열원을 이용하는 철 스크랩 예열장치(100)에서 배출되는 배가스는 고온 분위기 전기 아크로 본체(10) 내부를 통과하여 악취 등이 1차 스크러빙(Scrubbing) 되는 효과를 갖게 되며, 철 스크랩 예열장치(100)와 전기 아크로 본체(10)로부터 생성된 고온의 저농도 CO 혼합 폐가스는 별도의 보조 열원을 이용하는 미반응 화학에너지 회수장치(200)를 통과하면서 2차 scrubbing 되게 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 미반응 화학에너지 회수장치(200)에 의해 전기로 본체, 철 스크랩 예열로 및 미반응 화학에너지 회수장치(200)의 보조 열원용 연료 및 산소는 예열되어 연소효율 향상(연소성 제어) 및 에너지절약을 도모하고, 잉여 폐열은 스팀발생용 열교환기(260)에 의해 공정용 스팀 발생에 사용하며, 전기로 조업 조건 즉, 철 스크랩의 품질, 철스크랩 전처리 여부 및 전기로 최종 혼합 배가스의 조건에 따라 예열로, 미반응 화학에너지 회수장치(200) 및 전기로 본체에 요구되는 각 각의 보조 열원의 공급량을 능동적으로 자유롭게 연동하여 조절 가능하게 된다.

또한, 예열장치(100)에서 요구되는 열원 공급시 연료과잉 산소연소를 수행함으로써 연소 생성물 중 일산화탄소량을 조절하여 철 스크랩의 2차 산화를 능동적으로 억제하고, 경우에 따라서는 철 스크랩 표면에 검댕이가 부착되도록 함으로써 전기 아크로 본체에 장입 후 전기 아크에 의해 철 스크랩을 용해하는 과정에서 요구되는 카본 취입량 및 산소 취입량을 저감할 수 있게 된다.

아울러 철 스크랩을 장입하기 위하여 전기 아크로 상단을 개방하는데 따른 전기 아크로 내부의 냉각을 방지할 수 있으므로 열화학에너지 및 전기에너지 소비 절감과 전기 아크로 본체의 밀폐화가 가능하게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

1:아크발생용 전극봉
2:용융철 환원용 카본 분사기
3:2차 연소용 산소분사기
4:철 스크랩 추가 가열용 산소연소기
5:철 스크랩 예열기
6:미반응 화학에너지 회수 및 악취제거용 2차연소/열교환기
7:분진제거용 백 휠터
8:배기 휀
9:용융 철
10:전기 아크로 본체
100:철 스크랩 예열장치
101:예열장치 본체
110:개폐식 커버
120:예열용 연소기
121:예열용 연소공간
122:제1연료/산소공급관
123:제1조절밸브
124:철 스크랩
125:예열실
130:통기성 지지대
200:미반응 화학에너지 회수장치
210:회수장치 본체
211:내관
212:외관
213:제2내부공간
220:회수용 연소기
221:열교환겸용 회수용 연소공간
230:연료공급부
240:산소공급부
250:토출단
251:제2연료/산소공급관
252:제2조절밸브
260:스팀발생용 열교환기
261:급수관
262:스팀배출구
270:통기성 분산판

Claims

전기 아크로 본체의 상단 일측에 적어도 하나가 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스유동이 가능한 철 스크랩 예열장치에 있어서,
내부공간을 갖는 예열장치 본체;
상기 예열장치 본체 상단에 구비되어 상기 철 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버;
상기 개폐식 커버 하단 측벽 일측에 구비되며 산소와 연료가 공급되어 연소를 수행하는 예열용 연소기;
상기 연소기에 의해 연소가 일어나는 상기 본체 내부의 예열용 연소공간;
상기 철 스크랩이 충진되고 상기 예열용 연소공간에서 발생된 배가스가 유입되어 상기 철 스크랩을 예열시키는 예열실;
예열장치 본체 하단에 구비되어 장입된 상기 철 스크랩을 지지하고, 상기 전기 아크로 본체 내부로 배가스 유출이 가능하고 개폐가 가능하도록 구성된 통기성 지지대; 및
상기 예열용 연소기에 연결된 연료/산소공급관 일측에 구비되어 상기 예열용 연소기에 공급되는 연료 및 산소의 유입량을 조절하는 제1조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
제 1항에 있어서,
상기 예열장치 본체의 횡단면은 원형 또는 정/장방형인 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
제 1항에 있어서,
상기 개폐식 커버는 밀폐형인 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
제 1항에 있어서,
상기 예열용 연소기는 서로 동일한 높이에서 둘레방향으로 서로 소정간격 이격되어 상기 예열장치 본체에 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
제 4항에 있어서,
상기 예열용 연소공간 내의 연소는 상기 예열장치 본체의 단면의 중심을 향해 수행되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
제 1항에 있어서,
상기 예열용 연소기는 산소연소기로 구성되며 공급되는 연료와 산소는 예열되어 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 예열용 연소공간의 높이는 상기 예열장치 본체의 폭의 1/10 이상인 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
제 1항에 있어서,
상기 통기성 지지대는 개폐가능한 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치.
제 1항 내지 제 6항 및 제8항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치를 이용한 철 스크랩 예열방법에 있어서,
개폐식 커버를 개방하여 예열장치 본체의 예열실로 철 스크랩을 장입시키는 단계;
상기 개폐식 커버를 닫고, 연료와 산소가 예열용 산소연소기로 공급되어 상기 예열장치 본체 내의 연소공간에서 연소되는 단계;
배가스가 상기 예열실로 유입되어 상기 철 스크랩을 예열시키는 단계; 및
상기 철 스크랩을 예열시킨 상기 배가스가 통기성 지지대를 통해 전기 아크로 본체 내로 유입되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철 스크랩 예열방법.
전기 아크로 본체의 상단 타측에 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스유동이 가능한 미반응 화학에너지 회수장치에 있어서,
내관과 외관으로 구성되어 내관의 내부인 제1내부공간과 내관과 외관 사이공간인 제2내부공간을 갖는 회수장치 본체;
회수 장치 본체 하단 측에 구비되며, 산소와 연료가 공급되어 상기 제1내부공간의 회수용 연소공간에서 연소를 수행하는 회수용 연소기;
회수 장치 본체 하단 측에 구비되어 상기 제2내부공간으로 산소를 공급하는 산소공급부와 연료를 공급하는 연료공급부; 및
회수 장치 본체 하부에 구비되어 전기 아크로 본체 내부에서 발생된 폐가스를 상기 회수용 연소공간으로 유입시키는 통기성 분산판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치.
제 11항에 있어서,
상기 회수장치 본체 상단 측벽 일측에 구비되어 상기 제2내부공간으로 유입된 산소와 연료가 배출되는 토출단을 더 포함하고,
상기 토출단은 상기 회수용 연소기와 연결되어, 토출된 상기 산소와 상기 연료가 상기 회수용 연소기로 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치.
제 12항에 있어서,
상기 연료공급부와 상기 산소공급부를 통해 제2내부공간으로 공급된 연료와 산소는, 상기 회수용 연소공간에서 연소되어 발생된 폐가스와 열교환되어 예열되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치.
제 11항에 있어서,
상기 회수용 연소기는 서로 동일한 높이에서 둘레방향으로 서로 소정간격 이격되어 상기 회수장치 본체에 복수로 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치.
제 14항에 있어서,
상기 회수용 연소공간 내의 연소는 상기 회수장치 본체의 단면의 중심을 향해 수행되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치.
제 11항에 있어서,
상기 회수용 연소기에 연결된 연료/산소공급관 일측에 구비되어 상기 회수용 연소기에 공급되는 연료 및 산소의 유입량을 조절하는 제2조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치.
제 11항에 있어서,
상기 회수장치 본체 측벽 일측에 구비되어 상기 제2내부공간으로 물을 공급하는 급수관 및 상기 회수장치 본체 최상단 측벽 일측에 구비되어 폐가스의 열을 흡수한 스팀을 배출시키는 스팀배출구를 갖는 스팀발생용 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치.
제 11항 내지 제 17항 중 어느 한 항의 회수장치를 이용한 미반응 화학에너지 회수방법에 있어서,
전기 아크로에서 발생된 미반응 화학에너지를 갖는 폐가스가 통기성 분산판을 통해 회수장치 본체의 제1내부공간 하단측으로 유입되는 단계;
회수용 연소기에 산소와 연료가 공급되어 회수용 연소공간에서 연소가 발생되어 상기 폐가스를 완전연소시키는 단계;
회수장치 본체의 제2내부공간으로 유입된 산소와 연료가 상기 완전연소된 폐가스와 열교환되어 예열되는 단계;
예열된 상기 연료와 산소는 토출단으로 토출되어 연료/산소공급관을 통해 상기 회수용 연소기로 투입되어 순환되는 단계; 및
열교환된 폐가스는 스팀발생용 열교환기로 유입되어, 급수관으로 통해 제2내부공간으로 유입된 물과 열교환되고, 상기 물은 증발되어 스팀배출구를 통해 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치를 이용한 미반응 화학에너지 회수방법.
내부공간을 갖는 예열장치 본체, 상기 예열장치 본체 상단에 구비되어 철 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버, 상기 개폐식 커버 하단 측벽 일측에 구비되며 산소와 연료가 공급되어 연소를 수행하는 예열용 연소기, 상기 연소기에 의해 연소가 일어나는 상기 본체 내부의 예열용 연소공간, 상기 철 스크랩이 충진되고 상기 예열용 연소공간에서 발생된 배가스가 유입되어 상기 철 스크랩을 예열시키는 예열실 및 예열장치 본체 하단에 구비되어 장입된 상기 철 스크랩을 지지하고, 전기 아크로 본체 내부로 배가스 유출이 가능하고 개폐가 가능하도록 구성된 통기성 지지대를 구비하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열장치; 및
내관과 외관으로 구성되어 내관의 내부인 제1내부공간과 내관과 외관 사이공간인 제2내부공간을 갖는 회수장치 본체, 회수 장치 본체 하단 측에 구비되며, 산소와 연료가 공급되어 상기 제1내부공간의 회수용 연소공간에서 연소를 수행하는 회수용 연소기, 회수 장치 본체 하단 측에 구비되어 상기 제2내부공간으로 산소를 공급하는 산소공급부와 연료를 공급하는 연료공급부 및 회수 장치 본체 하부에 구비되어 전기 아크로 본체 내부에서 발생된 폐가스를 상기 회수용 연소공간으로 유입시키는 통기성 분산판;을 구비하는 전기 아크로용 미반응 화학에너지 회수장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템.
제 19항에 있어서,
회수용 연소공간에서 연소된 폐가스는 상기 연료공급부를 통해 제2내부공간으로 유입된 연료 및 상기 산소공급부를 통해 제2내부공간으로 유입된 산소와 열교환되며,
열교환에 의해 예열된 산소 및 연료는 토출단을 통해 배출되어, 일부는 상기 예열용 연소기로 유입되고, 나머지는 회수용 연소기로 유입되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템.
제 19항에 있어서,
상기 예열장치에서 상기 전기 아크로 본체 내로 유입되는 배가스는 상기 전기 아크로 본체 내부를 통과하여 1차 스크럼빙되고, 전기 아크로 본체에서 생성된 폐가스가 상기 통기성 분산판을 통해 상기 회수장치로 유입되어 통과하면서 2차 스크럼빙되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템.
개폐식 커버를 개방하여 예열장치 본체의 예열실로 철 스크랩을 장입시키는 단계;
상기 개폐식 커버를 닫고, 연료와 산소가 예열용 산소연소기로 공급되어 상기 예열장치 본체 내의 연소공간에서 연소되는 단계;
배가스가 상기 예열실로 유입되어 상기 철 스크랩을 예열시키는 단계;
상기 철 스크랩을 예열시킨 상기 배가스가 통기성 지지대를 통해 전기 아크로 본체 내로 유입되는 단계;
상기 배가스와 상기 전기 아크로 본체에서 발생된 미반응 화학에너지를 갖는 폐가스가 통기성 분산판을 통해 회수장치 본체의 제1내부공간 하단측으로 유입되는 단계;
회수용 연소기에 산소와 연료가 공급되어 회수용 연소공간에서 연소가 발생되어 상기 폐가스를 완전연소시키는 단계;
회수장치 본체의 제2내부공간으로 유입된 산소와 연료가 상기 완전연소된 폐가스와 열교환되어 예열되는 단계;
예열된 상기 연료와 산소는 토출단으로 토출되어 연료/산소공급관을 통해 상기 회수용 연소기로 투입되어 순환되는 단계; 및
열교환된 폐가스는 스팀발생용 열교환기로 유입되어, 급수관으로 통해 제2내부공간으로 유입된 물과 열교환되고, 상기 물은 증발되어 스팀배출구를 통해 배출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템의 운전방법.
제 22항에 있어서,
상기 회수용 연소기로 투입되어 순환되는 단계에서,
예열된 상기 연료와 산소 일부는 상기 예열용 연소기로 투입되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 철 스크랩 예열 및 미반응 화학에너지 동시 회수시스템의 운전방법.