KR101557776B1 - 용광로에 장입물을 공급하는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용광로(32)에 장입물을 공급하는 방법을 제안하고, 여기에서, 상기 방법은 호퍼 챔버(42), 상기 호퍼 챔버(42)에 장입물(burden)을 공급하는 재료 주입 애퍼처(inlet aperture)와 상기 호퍼 챔버(42)에서 상기 용광로(32)에 장입물을 공급하는 재료 배출 애퍼처를 포함하는 적어도 하나의 재료 호퍼(40)를 가지고, 상기 재료 주입 애퍼처가 상기 재료 주입 애퍼처의 개폐와 연관된 주입 실 밸브(seal valve)(44)를 가지고, 상기 재료 배출 애퍼처가 상기 재료 배출 애퍼처의 개폐와 연관된 재료 배출 밸브(46)를 가지는 장입 장치(38)를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은 상기 재료 주입 애퍼처를 열고 상기 재료 배출 애퍼처를 닫는 단계; 상기 재료 주입 애퍼처를 통해 상기 호퍼 챔버(40)에 장입물을 공급하는 단계; 상기 주입 실 밸브(44)를 닫는 단계; 상기 호퍼 챔버(40)에 압축 가스를 공급하여 상기 호퍼 챔버(40)를 가압하는 단계; 및 상기 재료 배출 밸브(46)를 열고 상기 호퍼 챔버(40)에서 상기 용광로(32)로 상기 장입물을 공급하는 단계;를 더 포함한다. 본 발명의 중요한 양상에 따르면, 방법은 상기 용광로(32)에서 회수된 상부 가스의 적어도 일부를 재순환 처리하여 이산화탄소가 상기 회수된 상부 가스에서 제거되고, 상기 호퍼 챔버(40)를 가압하기 위한 압축 가스로서 상기 회수된 이산화탄소의 적어도 일부를 상기 호퍼 챔버(40)에 공급하는 단계를 더 포함한다.

Description

용광로에 장입물을 공급하는 장치{METHOD FOR FEEDING A BURDEN TO A BLAST FURNACE}
본 발명은 일반적으로 용광로(blast furnace), 특히 상부 가스 재순환(top gas recycling)에 의한 용광로 설비에 장입물을 공급하는 방법에 관한 것이다.
장입 재료로서 종종 참조된, 장입물(burden)은 상기 용광로에 배치된 장입 장치를 통해 용광로에 넣어진다. 이러한 장입 장치는 일반적으로 장입물을 임시로 받기 위한 하나 이상의 재료 호퍼(hopper)를 포함한다. 재료 호퍼는 또한 그것에 포함된 장입물을 계량하기 위해 사용되고 그것에 의해 용광로에 넣어지는 장입물의 양을 제어한다.
재료 호퍼의 충전 동안, 재료 호퍼는 대기압으로 되어야 한다. 그러나, 장입물이 용광로로 넣어지면, 재료 호퍼는 용광로 기압으로 되어야 한다. 따라서, 재료 호퍼는 장입물이 재료 호퍼로부터 용광로에 전달되기 전에 압력이 가해져야 한다.
가압은 도 1에 나타낸 바와 같이, 재료 호퍼에 세미-클린(semi-clean) 상부 가스를 공급함으로써 일반적으로 수행되고 그중에서도 특히 LU 73752에 기술된다. 용광로(10)는 용광로의 상부 부분으로부터 상부 가스를 회수하는 배관(piping, 12)을 포함한다.
회수된 상부 가스는 건조 유닛(18)에서 건조되어 가스 회로(20)에 공급되기 전에 1차 세정 스테이지(14)와 2차 세정 스테이지(18)를 통해 공급된다. 2차 세정 단계(16)는 1차 사전 세척(pre-washing) 및 냉각 스테이지(22)와 그 후의 정제 스테이지(24)를 포함하고, 여기에서 가스가 확대된다.
세미-클린 가스는 1차 사전-세척 및 냉각 스테이지(22) 후에 추출되고 재료 호퍼의 가압을 위해 재료 호퍼(26)의 호퍼 챔버에 넣어진다. 정제 스테이지(24) 전에, 상부 가스는 여전히 비교적 높은 압력이지만 용광로 압력 약간 이상으로 압력이 압축되어야 한다.
재료 호퍼의 충전 동안, 공기는 호퍼 챔버로 끌어내진다. 다음에 재료 호퍼가 가압 전에 밀봉되면, 공기가 호퍼 챔버에 가두어진다. 호퍼 챔버로 세미-세정 가스의 공급은 대기에서의 O2와 가연성 가스 CO 및 H2를 포함하는 혼합 가스의 형태이다. 경우에 따라서, 이 혼합 가스는 호퍼의 장입물에 영향을 주어 야기된 작은 폭연을 가끔 일으킬 수 있다. 그러나 이러한 폭연은 재로 호퍼에 손상을 줄 수 있기 때문에 방지되어야 한다.
경우에 따라서는, 특히 보다 높은 CO 및 H2 농도를 가지는 설비에서, 이러한 폭연(deflagration)의 위험은 보다 높다. 특히 이것은 상부 가스 재순환 설비의 경우이며, 여기에서 상부 가스가 처리되고 CO 및 H2가 풍부한 가스는 송풍구 시스템(tuyere system)을 통해 용광로로 재공급 된다.
이것은 재료 호퍼에서 필연적으로 CO 및 H2의 보다 높은 농도를 초래하고 따라서 폭연의 보다 높은 위험을 초래한다. 천연 가스(natural gas)가 많은 양으로 주입되면 폭연의 위험도 증가된다.
범세계적인 CO2 배출 감소에 기여하기 위하여 최근에 용광로에서 CO2 배출을 감소하기 위한 시도가 이루어지고 있는 것이 주목되고 있다. 따라서 상부 가스 재순환 설비의 가동이 더욱 강조되며, 여기에서 용광로 상부 가스는 CO2 제거 유닛으로 공급되며 상부 가스에서 CO2 함량이, 예를 들면, US 6,478,841에 나타낸 예로서, PSA(Pressure Swing Adsorption, 압력 스윙 흡착) 또는 VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption, 진공 압력 스윙 흡착)에 의해 제거된다.
PSA/VPSA 설비는 CO 및 H2가 풍부한 제 1 가스 스트림(stream)과 CO2 및 H2O가 풍부한 제 2 가스 스트림을 생산한다. 제 1 가스 스트림은 환원 가스(reduction gas)로서 사용되고 용광로로 다시 주입된다.
제 2 가스 스트림은 설비에서 제거되어 처리된다. 이 처리는 저장용 지하의 포켓으로 CO2가 풍부한 가스를 펌핑하는 것에 논란의 여지가 있다.
특히 상부 가스 재순환 설비가 갈수록 더 일반적으로 되기 때문에, 폭연을 회피하면서, 용광로로 장입물을 공급하는 향상된 방법을 제공하는 것이 필요하다.
따라서 본 발명의 목적은 용광로에 장입물을 공급하는 향상된 방법을 제공하는 것에 있다. 이 목적은 청구항 1에 청구된 방법에 의해 수행된다.
본 발명은 용광로에 장입물을 공급하는 방법을 제안하고, 여기에서, 상기 방법은 호퍼 챔버, 상기 호퍼 챔버에 장입물(burden)을 공급하는 재료 주입 애퍼처(inlet aperture)와 상기 호퍼 챔버에서 상기 용광로에 장입물을 공급하는 재료 배출 애퍼처를 포함하는 적어도 하나의 재료 호퍼를 가지고, 상기 재료 주입 애퍼처가 상기 재료 주입 애퍼처의 개폐와 연관된 주입 실 밸브(seal valve)를 가지고, 상기 재료 배출 애퍼처가 상기 재료 배출 애퍼처의 개폐와 연관된 재료 배출 밸브를 가지는 장입 장치를 제공하는 단계를 포함한다.
용광로에 장입물을 공급하는 방법은 상기 재료 주입 애퍼처를 열고 상기 재료 배출 애퍼처를 닫는 단계; 상기 재료 주입 애퍼처를 통해 상기 호퍼 챔버에 장입물을 공급하는 단계; 상기 주입 실 밸브를 닫는 단계; 상기 호퍼 챔버에 압축 가스를 공급하여 상기 호퍼 챔버를 가압하는 단계; 및 상기 재료 배출 밸브를 열고 상기 호퍼 챔버에서 상기 용광로로 상기 장입물을 공급하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 중요한 양상에 따르면, 용광로에 장입물을 공급하는 방법은 상기 용광로에서 회수된 상부 가스의 적어도 일부를 재순환 처리하여 이산화탄소가 상기 회수된 상부 가스에서 제거되고, 상기 호퍼 챔버를 가압하기 위한 압축 가스로서 상기 회수된 이산화탄소의 적어도 일부를 상기 호퍼 챔버에 공급하는 단계를 더 포함한다.
호퍼 챔버는 가연성의 가스 CO 및 H2를 포함하는 세미-클린 가스 보다는 CO2로 가압된다. 압축 가스로서 CO2의 사용은 호퍼 챔버가 상부 가스 재순환 설비에서 쉽게 이용할 수 있는 비-가연성 가스로 채워지도록 한다. 실제로, CO2는 재사용되기 전에 회수된 상부 가스에서 제거되어야 한다.
제거된 CO2를 배출하는 대신에, 재료 호퍼의 호퍼 챔버를 가압하도록 사용될 수 있다. CO2가 비-가연성 가스이기 때문에, CO2는 호퍼 챔버에 여전히 존재할 수 있는 어떠한 O2와도 반응하지 않고, 그것에 의해 폭연(deflagration)이 방지될 수 있다. 비-연소성 CO2 가스는 또한, 본 명세서에서는 비활성의 가스로도 언급된다.
폭연을 방지하기 위하여, N2와 같은 다른 비활성의 가스가 호퍼 챔버에 공급될 수 있다. 그러나, N2는 용광로 또는 CO2 제거 유닛에 존재해서는 안된다는 것에 주목해야 한다.
바람직하게, 이산화탄소는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 또는 VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption)에 의해, 회수된 상부 가스로부터 제거된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회수된 이산화탄소의 적어도 일부는 슈트 변속기 내에서 - 용광로 압력에 대해- 초과 압력을 유지하고 비상 냉각하기 위해 장입 장치의 슈트 변속기에 공급된다. 초과 압력은 매우 작을 수 있고 약 0.1bar의 압력 차이이면 충분하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회수된 이산화탄소의 적어도 일부는 밸브 케이스 및 비상 냉각에 대해 초과 압력 - 용광로 압력에 대해-을 유지하는 장입 장치의 밸브 케이스에 공급된다. 초과 압력은 매우 작을 수 있고 약 0.1bar의 압력 차이이면 충분하다.
재순환 처리의 적용 이전에, 회수된 상부 가스는 세정 처리에 유리하게 적용된다. 이러한 세정 처리는 부분적으로 세정된 상부 가스를 생성하기 위해, 1차 세정 스테이지, 일반적으로 건식 세정 스테이지를 통해 회수된 상부 가스를 공급하는 단계; 세정된 상부 가스를 생성하기 위해, 2차 세정 스테이지, 일반적으로 습식 세정 스테이지를 통해 부분적으로 세정된 상부 가스를 공급하는 단계; 및 세정된 상부 가스를 건조하기 위하여 세정된 상부 가스를 건조 스테이지에 공급하는 단계를 포함한다. 습식 세정 스테이지 대신에, 건식 세정 스테이지가 더 제공될 수 있다.
2차 세정 단계는, 부분적으로 세정된 상부 가스가 사전-세척 및 냉각된 제 1 단계와, 부분적으로 세정된 상부 가스가 추가 세척 및 팽창된 제 2 단계를 포함한다.
바람직하게는, 특히 CO2가 가압되지 않거나 충분히 가압되지 않은 경우, 회수된 이산화탄소가 장입 장치에 공급되기 전에 부스터 유닛과 버퍼 탱크를 통해 공급된다.
재료 호퍼는 가스 주입 밸브와 연관된 가스 주입구와 가스 배출 밸브와 연관된 가스 배출구를 포함할 수 있다. 그리고 바람직하게 용광로에 장입물을 공급하는 방법은 가스 주입 밸브를 열기 전에 주입 실 밸브를 닫고 가스 배출 밸브를 여는 단계; 가스 배출 밸브를 닫고 호퍼 챔버를 가압하기 전에 압축 가스의 미리 결정된 양을 호퍼 챔버를 통해 흘리고 가스 배출구를 거쳐 나오도록 허용하는 단계를 포함한다.
이것은 호퍼 챔버가 가압되기 전에 공기가 플러시(flush) 되도록 한다. 모든 공기가 비워지는 것을 보장하기 위해 호퍼 챔버를 통해 호퍼 챔버 부피의 3배가 플러시될 수 있다. 플러싱은 CO2 또는 N2와 같은 비활성의 기체로 수행될 수 있는 것에 주목해야 한다. 그러나, CO2 는 상부 가스 재순환 설비의 경우에 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 배출구를 거쳐 호퍼 챔버로부터 회수된 가스는 재순환되어 2차 세정 스테이지로 공급된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가스 배출구를 거쳐 호퍼 챔버로부터 회수된 가스는 주조장 탈진 시스템(casthouse dedusting system)에 공급된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가스 배출구를 거쳐 호퍼 챔버로부터 회수된 가스는 압축 가스로서 사용되지 않은 회수된 이산화탄소의 일부에, 예를 들어 CO2 회로에 공급된다.
바람직하게, 가스 배출구를 거쳐 호퍼 챔버로부터 회수된 가스는압축 가스로서 사용되지 않은 회수된 이산화탄소의 일부에 공급되기 전에 필터 장치를 통해 공급된다.
유리하게, 이산화탄소를 제거한 후에, 회수된 상부 가스는 환원 가스로서 용광로에 다시 공급된다.
본 발명의 장입 장치는 BLT(Bell Less Top) 타입이지만, 이것에 제한되지는 않는다.
본 발명에 따르면, 용광로에 장입물을 공급하는 향상된 방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가, 첨부된 도면을 참조하여, 예를 통해, 설명된다.
도 1은 용광로와 상부 가스 클리닝 설비를 포함하는, 종래 기술에 따른 용광로 설비의 개략도이다.
도 2는 용광로와 상부 가스 재순환 설비를 포함하는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 용광로 설비의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 용광로 설비의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 용광로 설비의 개략도이다.
도 1은 일반적으로 용광로(11)의 상부 부분(13)으로부터 상부 가스(top gas)를 회수하는 용광로(11)와 배관(12)을 포함하는 종래의 용광로 설비(10)를 나타낸다.
회수된 상부 가스는 건조 유닛(18)에서 건조되어 가스 회로(gas circuit)(20)에 공급되기 전에 1차 세정 스테이지(14)와 2차 세정 스테이지(16)를 통해 공급된다. 2차 세정 스테이지(16)는 1차 사전 세척(prewashing) 및 냉각 스테이지(22)와 다음의 정제 스테이지(24)를 포함하며, 여기에서 가스가 팽창된다. 1차 사전 세척 및 냉각 스테이지(22) 후에 세미-세정 가스가 추출되고 다음의 가압을 위해 재료 호퍼(material hopper)(26)의 호퍼 챔버로 공급된다. 정제 스테이지(24) 이전에, 상부 가스는 여전히 비교적 높은 압력이지만 용광로 압력보다 약간 초과되는 압력으로 압축되어야 한다.
도 2 내지 도 4는 용광로(32)와 상부 가스 재순환 설비(34)를 포함하는, 본 발명에 따른 용광로 설비(30)를 나타낸다. 이러한 용광로 설비(30)의 제 1 실시예를 도 2에 나타낸다. 용광로(32)의 상부 단부(36)에서, 장입 장치(charging device)(38)는 용광로(shaft furnace)(32)에 장입물을 공급하기 위해 배치된다. 실시예에서 나타낸, 장입 장치(38)는 그 안에 장입물을 임시로 저장하는 호퍼 챔버(42)를 각각 가지는, 2개의 재료 호퍼(40)를 포함한다.
재료 호퍼(40)는 장입물을 받고 그리고 배출하는 재료 주입 애퍼처(inlet aperture)와 재료 배출 애퍼처를 포함한다. 주입 실 밸브(seal valve)(44)는 재료 주입 애퍼처를 밀봉적으로 닫기 위해 재료 주입 애퍼처와 결합된다. 유사하게, 재료 배출 밸브(46)와 배출 실 밸브(도시하지 않음)는 다음의 밀봉적으로 닫기 위한 재료 배출 애퍼처와 연관된다.
동작시, 용광로에 장입물을 공급하기 위해, 재료 배출 밸브(46)와 배출 실 밸브가 닫히고 주입 실 밸브(44)는 재료 호퍼(40)의 호퍼 챔버(42)로 장입물을 공급하기 위해 열린다. 일단 원하는 장입물의 양이 호퍼 챔버(42)에 있으면, 주입 실 밸브(44)는 닫힌다.
그리고 호퍼 챔버(42)가 아래에 설명되는 바와 같이 호퍼 챔버(42)로 압축 가스를 공급함으로써 가압된다. 호퍼 챔버(42)가 충분히 가압되면, 재료 배출 밸브(46)와 배출 실 밸브는 열리고 장입물이 용광로(32)에 전달된다. 용광로 자체의 동작은 잘 알려져 있어 여기에 더 이상은 기재하지 않는다.
상부 가스 재순환 설비(34)는 용광로(32)에서 상부 가스를 회수하고, 회수된 상부 가스를 처리하며 용광로(32)에 처리된 상부 가스를 다시 주입하는 수단을 포함한다. 상부 가스 재순환 설비(34)가 아래에서 보다 명확히 설명된다.
용광로 상부 가스는 용광로(32)의 상부 단부(36)에서 회수되고 먼저 1차 가스-세정 유닛(50)에 배관 장치(48)를 통해 먼저 공급되며, 여기에서 회수된 상부 가스는 회수된 가스에서 먼지 또는 이물질 입자의 양을 감소시키기 위한 1차 세정 스테이지가 수행된다. 1차 가스-세정 유닛(50)은 예를 들면, 축류(식) 사이클론(axial cyclone) 또는 먼지 캐처(catcher)를 포함하는 건식 세정 스테이지이다.
주 가스-세정 유닛(50)을 통해 통과시킨 후, 현재 부분적으로 세정된 상부 가스는 2차 가스-세정 유닛(52)에 공급되고, 여기에서 회수된 상부 가스는 2차 세정 스테이지, 일반적으로 습식(wet) 세정 스테이지로 처리된다. 2차 가스-세정 유닛(52)에서, 부분적으로 세정된 상부 가스는 사전 세척 및 냉각 스테이지(54)를 통해 일반적으로 먼저 공급되고, 여기에서 상부 가스는 물로 분무된다. 나중에, 부분적으로 세정된 상부 가스는 정제 스테이지(56)를 통해 공급되고, 여기에서 상부 가스는 하나 이상의 벤츄리-타입(Venturi-type) 환상 유로(annular passage)를 통해 통과되어 팽창된다.
2차 가스-세정 유닛(52)으로부터, 세정된 상부 가스가 CO2 제거 유닛(60)에 공급되기 전에 건조 유닛(58)을 통해 공급되고, 여기에서 상부 가스에서의 CO2 함량이 감소된다.
CO2 제거 유닛(60)은 CO와 H2가 풍부한 제 1 가스 스트림(62)과 주로 CO2를 포함하는 제 2 가스 스트림(64)을 생성하는, PSA/VPSA 설비일 수 있다. 제 1 가스 스트림(62)은 환원 가스로서 사용될 수 있고 적어도 900℃의 온도로, 예를 들어 열풍로(66)의 수단에 의해 가열되진 후에 송풍구 장치(65)를 거쳐 용광로에 다시 공급될 수 있다.
본 발명의 주요 태양에 따르면, 제 2 가스 스트림(64)은 분배점(distribution point)(68)에서 제 1 부분(70)과 제 2 부분(72)으로 나누어진다. 제 2 가스 스트림(64)의 제 1 부분(70)이 없어지는 동안, 제 2 가스 스트림(64)의 제 2 부분(72)이 재료 호퍼(42)에 대해 압축 가스로서 사용된다. 이 압축 가스는 부스터(booster) 유닛과 버퍼(buffer) 탱크(74)를 통해 공급될 수 있다.
이러한 부스터 유닛과 버퍼 탱크(74)는, 특히 CO2 제거 유닛(60)이 극저온 유닛(cryogenic unit)을 포함하지 않으면, 압축 가스를 포함하는 것이 꼭 필요하다.
주로 이산화탄소, 예를 들어 보통 적어도 75％ CO2로 이루어진 압축 가스는 공급 라인(feed line)(76)을 거쳐 장입 장치(38)에 공급된다. 공급 라인(76)은 재료 호퍼(40)의 호퍼 챔버(42)에 압축 가스를 공급하는 제 1 암(78)을 포함할 수 있다. 그러나, 공급 라인(76)은 밸브 케이스(82) 및/또는 슈트 변속기(chute transmission gearbox)(84)에 압축 가스를 각각 공급하는 제 2 암(79) 및/또는 제 3 암(80)을 더 포함한다.
O2가 호퍼 챔버(42)에 모여지는 경우에도, O2 및 CO2의 혼합이 이러한 폭연을 일으킬 수 없기 때문에, 호퍼 챔버(42)에 공급된 압축 가스는 폭연의 위험 없이 호퍼 챔버(42)를 가압할 수 있다. 제 2 및 제 3 암(79, 80)을 거쳐 밸브 케이스(82) 및 슈트 변속기(84)에 공급된 압축 가스는 이들 구성요소에 초과 압력을 유지하는 역할을 하고, 예를 들어 이들 구성요소에서 압력은 용광로 압력보다 약간 초과한 압력으로 유지된다. 압축 가스는 밸브 케이스(82) 및 슈트 변속기(84)에 대한 비상 냉각 역할을 할 수도 있다.
재료 호퍼(40)는 가스 배출 라인(88)에 연결된 가스 배출구(86)를 더 포함하여 가스가 호퍼 챔버(42)로부터 나오도록 할 수 있다. 도 2의 실시예에 따르면, 가스 배출 라인(88)은 호퍼 챔버(42)로부터 회수된 가스를 제 2 가스 스트림의 제 1 부분(70)에 그것의 처리를 위해 공급한다.
재료 호퍼(40)는 대기 포트(atmospheric port)(90)를 더 포함할 수 있다. 재료 호퍼(40)가 가압되면, 배출되는 호퍼 챔버(42)에서 어떠한 산소를 허용하기 위해 압축 가스가 호퍼 챔버(42)에 공급되는 동안 대기 포트(90) 및/또는 가스 배출구(86)는 개구한 상태로 있는다. 일단 압축 가스의 바람직한 양이 호퍼 챔버(42)에 공급되면, 대기 포트(90)와 가스 배출구(86)는 닫히고 재료 호퍼(40)는 가압된다.
가스 배출 라인(88)은, 제 2 가스 스트림(64)의 제 1 부분(70)에 공급되기 전에 호퍼 챔버(42)로부터 회수된 가스가 유도되는, 필터 장치(92)도 더 포함한다. 필터 장치(92)는, 예를 들어 먼지 입자가 제 2 가스 스트림(64)의 제 1 부분(70)에 공급되는 것을 방지하는 정적-전기 필터(static-electric filter) 및/또는 백 필터(bag filter)를 포함할 수 있다.
더욱이, 이젝터(91)가 가스 배출 라인(88)에 배치된다. 이러한 이젝터는, 흡입 유체를 끌어내고 동반하는 낮은-압력 구역을 생성하는 구동 유체(motive fluid)의 압력 에너지를 속도 에너지로 변환하기 위한 수렴-발산 노즐의 벤츄리 효과(Venturi effect)를 사용한다. 이런 이유로, 이젝터(91)는 호퍼 챔버(42)의 가스를 외부로 끌어내기 위해 사용될 수 있고, 그것에 의해 대기압에 이르기까지 호퍼 챔버(42)를 감압한다.
본 발명에 따른 용광로 설비(30)의 제 2 실시예를 도 3에 나타낸다. 이 실시예에서 대부분의 특징들은 제 1 실시예의 특징과 동일하며 따라서 반복하지 않는다. 그러나, 이 실시예에 따르면, 가스 배출 라인(88)은 호퍼 챔버(42)로부터 회수된 가스를 제 2 가스 스트림(64)의 제 1 부분(70)에 공급하지 않는다.
대신에, 회수된 가스는, 사전 세척 및 냉각 스테이지(54)와 정제 스테이지(56) 사이의, 2차 가스-세정 유닛(52)에 다시 공급된다. 이것은 회수된 가스가 다시 CO2 제거 유닛(60)을 통해 세정되고 공급되도록 한다.
본 발명에 따른 용광로 설비(30)의 제 3 실시예를 도 4에 나타낸다. 이 실시예에서 대부분의 특징들은 제 1 실시예의 특징과 동일하며 따라서 반복하지 않는다. 그러나, 이 실시예에 따르면, 가스 배출 라인(88)은 호퍼 챔버(42)로부터 회수된 가스를 제 2 가스 스트림(64)의 제 1 부분(70)에 공급하지 않는다. 대신에, 회수된 가스는 주조장 탈진 시스템(casthouse dedusting system)(94)에 공급된다.
10 : 용광로 설비 11 : 용광로
12 : 배관 13 : 상부 부분
14 : 1차 세정 스테이지 16 : 2차 세정 스테이지
18 : 건조 유닛 20 : 가스 회로
22 : 사전 세척 및 냉각 스테이지 24 : 정제 스테이지
26 : 재료 호퍼 30 : 용광로 설비
32 : 용광로 34 : 상부 가스 재순환 설비
36 : 상부 단부 38 : 장입 장치
40 : 재료 호퍼 42 : 호퍼 챔버
44 : 주입 실 밸브(inlet seal valve) 46 : 재료 배출 밸브
48 : 배관(pipe arrangement) 50 : 1차 가스-세정 유닛
52 : 2차 가스-세정 유닛
54 : 사전 세척 및 냉각 스테이지 56 : 정제 스테이지
58 : 건조 유닛 60 : CO2 제거 유닛
62 : 제 1 가스 스트림 64 : 제 2 가스 스트림
65 : 송풍구 장치 66 : 열 풍로
68 : 분배점 70 : 제 1 부분
72 : 제 2 부분 74 : 부스터 유닛 및 버퍼 탱크
76 : 공급 라인 78 : 제 1 암
79 : 제 2 암 80 : 제 3 암
82 : 밸브 케이스 84 :슈트 변속기
86 : 가스 배출구 88 : 가스 배출 라인
90 : 대기 포트 91 : 이젝터
92 : 필터 장치
94 : 주조장 탈진 시스템(casthouse dedusting system)

Claims (15)

  1. 용광로에 장입물(burden)을 공급하는 방법에 있어서,
    호퍼 챔버, 상기 호퍼 챔버에 장입물(burden)을 공급하는 재료 주입 애퍼처(inlet aperture)와 상기 호퍼 챔버에서 상기 용광로에 장입물을 공급하는 재료 배출 애퍼처를 포함하는 적어도 하나의 재료 호퍼를 가지고, 상기 재료 주입 애퍼처가 상기 재료 주입 애퍼처의 개폐와 연관된 주입 실 밸브(seal valve)를 가지고, 상기 재료 배출 애퍼처가 상기 재료 배출 애퍼처의 개폐와 연관된 재료 배출 밸브를 가지는 장입 장치를 제공하는 단계;
    상기 재료 주입 애퍼처를 열고 상기 재료 배출 애퍼처를 닫는 단계;
    상기 재료 주입 애퍼처를 통해 상기 호퍼 챔버에 장입물을 공급하는 단계;
    상기 주입 실 밸브를 닫는 단계;
    상기 호퍼 챔버에 압축 가스를 공급하여 상기 호퍼 챔버를 가압하는 단계; 및
    상기 재료 배출 밸브를 열고 상기 호퍼 챔버에서 상기 용광로로 상기 장입물을 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 용광로에서 회수된 상부 가스의 적어도 일부를 재순환 처리에 적용하여 이산화탄소가 상기 회수된 상부 가스에서 제거되고,
    상기 호퍼 챔버를 가압하기 위한 압축 가스로서 상기 회수된 이산화탄소의 적어도 일부를 상기 호퍼 챔버에 공급하는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 또는 VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption)에 의해 상기 회수된 상부 가스에서 제거되는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수된 이산화탄소의 적어도 일부가 상기 장입 장치의 슈트 변속기(chute transmission gearbox)에 공급되어 상기 슈트 변속기에서의 초과 압력을 유지하거나 비상 냉각하는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수된 이산화탄소의 적어도 일부가 상기 장입 장치의 밸브 케이스에 공급되어 상기 밸브 케이스에서의 초과 압력을 유지하거나 비상 냉각하는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수된 상부 가스는 상기 재순환 처리 전에 세정 처리(cleaning process)되고,
    상기 세정 처리는,
    부분적으로 세정된 상부 가스를 생성하기 위하여 1차 세정 단계를 통해 상기 회수된 상부 가스를 공급하는 단계;
    세정된 상부 가스를 생성하기 위하여 2차 세정 단계를 통해 상기 부분적으로 세정된 상부 가스를 공급하는 단계; 및
    상기 세정된 상부 가스를 건조하기 위하여 상기 세정된 상부 가스를 건조 스테이지에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2차 세정 단계는,
    상기 부분적으로 세정된 상부 가스가 사전-세척(pre-wash) 및 냉각되는 제 1 단계와,
    상기 부분적으로 세정된 상부 가스가 추가 세척되고 팽창되는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수된 이산화탄소는 상기 장입 장치에 공급되기 전에 부스터 유닛(booster unit)과 버퍼 탱크(buffer tank)를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 재료 호퍼는 가스 주입 밸브와 연관된 가스 주입구와 가스 배출 밸브와 연관된 가스 배출구를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 가스 주입 밸브를 열기 전에 상기 주입 실 밸브를 닫고 상기 가스 배출 밸브를 여는 단계;
    상기 가스 배출 밸브를 닫고 상기 호퍼 챔버를 가압하기 전에, 상기 호퍼 챔버를 통해 흐르고 상기 가스 배출구를 거쳐 나오도록 미리 결정된 압축 가스의 양을 허용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 양은 상기 호퍼 챔버의 부피의 3배인 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 배출구를 거쳐 상기 호퍼 챔버로부터 회수된 상기 가스는 재순환되어 상기 2차 세정 단계로 공급되는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 배출구를 거쳐 상기 호퍼 챔버로부터 회수된 상기 가스는 주조장 탈진 시스템(casthouse dedusting system)에 공급되는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 배출구를 거쳐 상기 호퍼 챔버로부터 회수된 상기 가스는 압축 가스로서 사용되지 않은 회수된 이산화탄소의 일부에 공급되는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가스 배출구를 거쳐 상기 호퍼 챔버로부터 회수된 상기 가스는 압축 가스로서 사용되지 않은 회수된 이산화탄소의 일부에 공급되기 전에 필터 장치를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수된 가스는, 상기 이산화탄소를 제거한 후에, 환원 가스로서 상기 용광로에 다시 공급되는 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장입 장치는 BLT(Bell Less Top) 타입인 것을 특징으로 하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법.
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