KR101561278B1 - 용철 제조 설비의 환원가스 제진장치 및 제진방법 - Google Patents

Abstract

유동환원로로 공급되는 환원가스 내에 함유된 분진을 적절히 제거할 수 있고, 종래 구비된 설비를 활용하여 환원가스의 분진을 제거할 수 있도록, 다단으로 배치되는 복수개의 환원로를 통해 분광을 환원하고, 환원철을 용융가스화로에서 용융하여 용철을 제조하는 용철 제조 방법으로, 상기 용융가스화로에서 발생되어 환원로로 공급되는 환원가스에서 분진을 제거하는 단계를 포함하는 용철 제조 설비의 환원가스 제진방법을 제공한다.

Description

용철 제조 설비의 환원가스 제진장치 및 제진방법{APPARATUS AND METHOD FOR COLLECTING DUST OF FURNACE GAS}

본 발명은 용철 제조를 위한 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 용융로에서 유동로로 공급되는 환원가스를 전처리하여 분진을 제거할 수 있도록 된 용철 제조 설비의 환원가스 제진장치 및 제진방법에 관한 것이다.

용융환원제철법에서는 철광석을 환원하는 환원로와 환원된 철광석을 용융하는 용융가스화로를 사용한다. 용융가스화로에서 철광석을 용융하는 경우, 철광석을 용융할 열원으로서 성형탄을 용융가스화로에 장입한다. 여기서, 환원철은 용융가스화로에서 용융된 후, 용철 및 슬래그로 전환된 후 외부로 배출된다. 용융가스화로에 장입된 성형탄은 석탄충전층을 형성한다.

산소는 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 취입된 후 석탄충전층을 연소시켜서 연소 가스를 생성한다. 연소가스는 석탄충전층을 통하여 상승하면서 고온의 환원 가스로 전환된다. 고온의 환원가스는 용융가스화로의 외부로 배출되어 환원가스로서 유동 환원로에 공급된다.

유동 환원로는 복수개가 연속적으로 배치되며, 상온의 분광은 최상단의 환원로로 연속적으로 장입되고 복수의 환원로를 순차적으로 거치면서 용융가스화로에서 유동환원로로 공급된 고온 환원성 가스에 의해 환원된다. 이렇게 생성된 분환원철은 단광 처리공정을 거쳐 용융가스화로 내로 연속적으로 장입되고 석탄 연소열에 의해 용융되어 용선 및 슬래그로 배출된다.

그런데, 종래의 경우 조업 과정에서 유동 환원로로 공급된 환원가스에 의해 유동환원로 내부의 분산판 노즐이 막히는 문제가 있다.

즉, 상기 용융가스화로에서 발생된 환원가스에는 분진(dust)가 함유되어 있는 데, 유동환원로로 환원가스와 함께 분진이 과다하게 유입되는 경우, 분산판의 노즐이 분진에 의해 막히는 사고가 빈번하게 발생하며, 이로 인해 유동환원로 조업이 불안정해지는 문제가 발생된다.

유동환원로로 공급되는 환원가스 내에 함유된 분진을 적절히 제거할 수 있도록 된 용철 제조 설비의 환원가스 제진장치 및 제진방법을 제공한다.

또한, 종래 구비된 설비를 활용하여 환원가스의 분진을 제거할 수 있도록 된 용철 제조 설비의 환원가스 제진장치 및 제진방법을 제공한다.

이를 위해 본 실시예의 제진방법은, 다단으로 배치되는 복수개의 환원로를 통해 분광을 환원하고, 환원철을 용융가스화로에서 용융하여 용철을 제조하는 용철 제조 방법으로, 상기 용융가스화로에서 발생되어 환원로로 공급되는 환원가스에서 분진을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분진 제거 단계는 환원가스에서 분진을 분리 포집하는 단계를 포함하며, 상기 분진의 분리 포집은 환원가스가 상기 용융가스화로와 환원로 사이에 설치되는 분진제거기를 지나는 과정에서 이루어질 수 있다.

상기 분진 제거 단계는 환원가스가 분진제거기의 상부에서 하부로 진행하는 과정에서 분진이 제거되는 구조일 수 있다.

상기 분진 제거 단계는 환원가스에서 분리된 분진을 분진제거기에서 배출하여 포집하고, 포집된 분진을 호퍼에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 제진 장치는 환원철이 장입되는 용융가스화로와, 상기 용융가스화로에 연결되고 환원철을 제공하는 다단의 환원로, 상기 용융가스화로와 환원로 사이를 연결하는 환원가스 이송관 상에 설치되어 환원로로 공급되는 환원가스에서 분진을 제거하는 분진제거기를 포함할 수 있다.

상기 분진제거기는 상기 이송관 상에 설치되어 내부로 환원가스가 지나가는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되고 상기 하우징의 출구와 연결되어 환원가스에서 분진을 분리하는 볼텍스튜브를 포함하고, 상기 하우징은 상부 측면에 환원가스가 유입되는 입구가 형성되고 하단에 환원가스가 배출되는 출구가 형성되며, 상기 볼텍스튜브는 하단이 상기 하우징의 하단에 결합되어 출구와 연통되고 개방된 상단은 하우징 상부로 연장되어 환원가스가 볼텍스튜브의 상단을 통해 하방향으로 나가는 구조일 수 있다.

본 장치는 상기 하우징 내의 분진을 처리하는 처리부를 더 포함할 수 있다.

상기 처리부는 하우징 하부에 연결되어 하우징 내측 하단에 쌓인 분진을 포집하는 사이클론과, 상기 사이클론의 하단에 연결되어 사이클론에서 포집된 분진을 수용하는 호퍼를 포함할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 환원가스에서 분진을 제거한 후 유동환원로로 공급함으로써, 유동환원로의 분산판 노즐 막힘을 최소화할 수 있게 된다.

이에, 유동환원로의 조업을 원활하고 안정적으로 진행할 수 있어, 조업 능률을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 설비 상에 구비된 백업 버너를 그대로 활용하여 분진을 제거함으로써, 분진 제거를 위한 설비 구축에 소요되는 비용을 줄일 수 있고, 원가 절감을 통해 경쟁력을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 환원가스 제진장치가 구비된 용철 제조 설비를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 환원가스 제진장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 환원가스 제진장치의 일부 구성을 보다 상세하게 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따라 잔류 분광을 처리하는 용철 제조 설비를 도시하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 용철 제조 설비(100)는 용융가스화로(120), 복수개의 유동층형 환원로(이하, 환원로(110)라 한다), 환원철 압축장치(130) 및 압축 환원철 저장조(140)를 포함한다. 여기서, 압축 환원철 저장조는 생략할 수 있다. 또한, 상기 용철 제조 설비는 상기 환원로(110)로 공급되는 광석을 건조시키기 위한 건조기(160)를 더 포함할 수 있다. 이외에 용철제조 설비(100)는 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다.

건조기(160)를 통해 건조된 분광과 분부원료는 최상단의 환원로로 연속적으로 장입되고 다단으로 배치된 환원로(110)를 순차적으로 거치면서 용융 가스 화로(120)에서 발생된 고온 환원성 가스에 의해 환원된다. 환원로(110)를 거친 환원철은 환원철 압축장치(130)의 압축성형기(132)를 거쳐 압축된 후 용융가스화로(120)에 장입된다. 용융가스화로(120)에서 발생된 환원가스는 환원로에 공급된다. 분광은 용융가스화로(120)로부터 유동층형 환원로(110)에 공급된 환원가스에 의해 유동되면서 분환원철로 제조된다. 분환원철은 환원철 압축장치의 압축성형기에 의해 압축된 후 압축 환원철 저장조(140)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 저장조로부터 용융가스화로(120)에 공급되어 용융가스화로(120)에서 용융된다.

본 실시예에서 상기 환원로(110)는 3개가 연속적으로 직렬로 연결되어 3단으로 배치된다. 분광은 상단에서부터 각 환원로(110)를 순차적으로 거친 후 가장 하단에 배치된 환원로(110)에서 배출되어 환원철 압축장치(130)로 이송된다. 상기 환원로(110)의 개수는 3개 외에 4개 등 다양하게 변형가능하다.

여기서, 본 실시예의 용철제조 설비(100)는 상기 용융가스화로(120)와 환원로(110) 사이를 연결하는 환원가스 이송관(22) 상에 설치되어 환원로(110)로 공급되는 환원가스에서 분진을 제거하는 분진제거기(10)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 분진제거기(10)는 이송관(22) 사이에 연결되어 환원가스가 지나고 내부 공간을 구비하여 환원가스에서 분리된 분진이 포집되는 하우징(24)과, 상기 하우징(24) 내에 설치되어 환원가스와 분진을 제거하는 볼텍스튜브(12)를 포함한다.

상기 하우징(24)은 상부 측면에 환원가스가 유입되는 입구(26)가 형성되고 하단 중앙에는 환원가스가 배출되는 출구(28)가 형성된다. 상기 하우징(24)의 입구(26)와 출구(28)에 각각 이송관(22)이 연결된다. 이에, 용융가스화로(120)에 설치된 이송관(22)을 통해 이송되는 환원가스는 하우징(24)의 입구(26)로 유입되고, 하우징(24)의 출구(28)로 배출되어 출구(28)에 연결된 이송관(22)을 따라 환원로(110)로 공급된다.

상기 볼텍스튜브(12)는 상하단이 개방된 원통형 관구조물로, 하우징(24) 내에 수직으로 세워져 배치된다. 상기 볼텍스튜브(12)의 하단은 상기 하우징(24) 하단에 설치되어 출구(28)와 연통된다. 그리고 볼텍스튜브(12)의 상단은 하우징 내에서 위로 연장되어 하우징(24)의 내측 상단과 소정 거리 이격된 상태로 배치된다.

상기 볼텍스튜브(12)는 하단이 하우징(24)에 고정되어 수직으로 설치된 상태를 유지할 수 있다. 이격배치된 하우징(24)과 볼텍스튜브(12)의 상단 사이에는 별도의 지지부재(14)가 설치되어 볼텍스튜브(12)의 상단을 개방된 상태로 지지할 수 있다.

이에, 입구(26)를 통해 분진제거기(10)의 하우징(24) 내부로 유입된 환원가스는 볼텍스튜브(12)에 의해 가스와 분진이 분리되고, 분진은 하우징(24) 밑으로 가라앉아 하우징(24)과 볼텍스튜브(12) 사이에 쌓인다. 그리고 분진이 제거된 환원가스는 볼텍스튜브(12) 입구(26)를 통해 하방향으로 이동되어 볼텍스튜브(12) 하단과 연결된 하우징(24)의 출구(28)를 통해 빠져나가게 된다. 이송관(22)을 통해 환원로(110)로 이송되는 환원가스에서 분진을 제거함으로써, 환원로(110)에 분진이 제거된 보다 청정한 상태의 환원가스를 공급할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예의 분진제거기(10)는, 종래의 분진제거에 사용되는 사이클론 구조와 달리, 가스가 상부에서 하방향으로 이동하는 구조로 되어 있다. 이는 본 실시예의 볼텍스튜브(12)가 하우징 하단의 출구와 결합된 구조이기 때문이다.

이와 같이, 본 실시예의 분진제거기(10)는 볼텍스튜브(12)가 하우징의 하단에 설치됨으로써, 분진제거 과정에서 볼텍스튜브가 하우징에서 탈락되어 밑으로 추락하는 현상을 방지할 수 있게 된다.

즉, 종래 분진제거를 위한 사이클론의 경우 튜브가 하우징의 상단에 설치되어 가스가 하부에서 상부로 이동하게 되는 데, 이 경우 작업 과정에서 튜브가 하우징에서 떨어지는 경우 밑으로 탈락하여 설비가 손상되는 문제가 발생된다.

그러나, 언급한 바와 같이, 본 실시예의 분진제거기(10)는 볼텍스튜브(12)를 하우징(24)의 하단에 설치하고 환원가스가 하방향으로 흐르도록 함으로써, 조업 중에 볼텍스튜브가 탈락되어 떨어지는 사고를 방지할 수 있게 된다.

더욱이, 본 실시예와 같이 고온의 환원가스에서 분진을 제거해야 하는 경우, 고열에 의해 하우징과 볼텍스튜브간의 연결부위가 떨어질 위험은 높아진다.

이에 본 장치는 가스 흐름의 방향을 바꾸고 볼텍스튜브를 하우징의 하단에 장착함으로써, 고온의 환원가스에서 분진을 처리하는 과정에서도 종래 사이클론과 달리 볼텍스튜브가 고열에 의해 떨어져 하우징 아래로 탈락하는 것을 더욱 방지할 수 있게 된다.

본 실시예의 분진제거기(10)는 상기 하우징(24) 내에서 환원가스로부터 분리된 분진을 처리하는 처리부(30)를 더 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 처리부(30)는 하우징(24)에 연결되어 하우징으로부터 분진을 배출하여 포집하는 사이클론(32)과, 상기 사이클론(32)의 하단에 연결되어 사이클론(32)에서 포집된 분진을 수용하는 호퍼(34)를 포함한다.

상기 사이클론(32)은 하우징(24)의 하부 측면에 설치되어 하우징(24)와 볼텍스튜브(12) 사이로 연결된다. 이에, 환원가스에서 분리되어 하우징(24)과 볼텍스튜브(12) 사이 하부로 내려앉은 분진은 하우징(24) 내부의 압력차에 의해 일부 환원가스와 함께 사이클론(32)으로 유입된다.

사이클론(32)은 일부 환원가스와 분진을 분리하고, 분리된 분진은 사이클론(32) 하부에 연결된 호퍼(34)에 저장된다. 그리고 사이클론(32)에서 분리된 환원가스는 예를 들어, 집진기 등으로 이송되어 재처리된다. 상기 사이클론(32) 하단과 사이클론(32)에 연결되는 호퍼(34)의 입출측에는 밸브가 설치되어 환원가스가 대기중으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 환원가스의 누출없이 하우징(24)에서 분리된 분진을 재처리할 수 있게 된다.

이하, 용철 제조 과정에서 본 장치를 통해 환원가스에서 분진을 제거하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예의 제진 방법은, 다단으로 배치되는 복수개의 환원로(110)를 통해 분광을 환원하고, 환원철을 용융가스화로(120)에서 용융하여 용철을 제조하는 용철 제조 방법으로, 상기 용융가스화로(120)에서 발생되어 환원로(110)로 공급되는 환원가스에서 분진을 제거하는 과정을 포함한다.

이와 같이, 환원가스를 환원로(110)로 공급하기 전에 환원가스에서 분진을 제거함으로써, 보다 청정한 상태의 환원가스를 공급할 수 있다. 따라서, 환원가스에 포함된 분진에 의해 환원로(110)의 분산판 노즐이 막히는 등의 문제 발생을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.

상기 분진의 제거는 환원가스가 이송되는 이송관(22) 상에 설치되는 분진제거기(10)에서 이루어진다.

이송관(22)을 따라 용융가스화로(120)에서 분진제거기(10)로 이송된 환원가스는 하우징(24)의 입구(26)를 통해 하우징(24) 내부로 유입된다. 그리고 하우징(24) 내부에 설치된 볼텍스튜브(12)에 의해 환원가스에 포함된 분진이 분리된다. 분진이 분리된 환원가스는 볼텍스튜브(12)의 개방된 상단으로 유입되어 볼텍스튜브(12) 내부를 통해 하부로 이동된다. 그리고 환원가스는 볼텍스튜브(12) 하단에 연결된 하우징(24)의 출구(28)를 통해 빠져나가, 출구(28)와 연결된 이송관(22)을 따라 환원로(110)로 공급된다.

이와 같이, 본 실시예에서 환원가스가 볼텍스튜브 상부에서 하부로 진행하면서 분진의 분리 포집이 이루어지게 된다.

환원가스에서 분리된 분진은 하우징(24) 내부와 볼텍스튜브(12) 사이에서 자중에 의해 하우징(24) 하부로 가라앉고, 하우징(24) 하부에 연결된 사이클론(32)을 통해 포집 처리된다. 즉, 분진은 하우징(24)에 연결된 사이클론(32)으로 유입되어 사이클론(32)에서 재 분리된 후 사이클론(32)에 포집된다. 사이클론(32)에 포집된 분진은 사이클론(32) 하단에 연결된 호퍼(34)에 저장된 후 필요 개소로 옮겨져 처리된다.

상기에서는 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 : 분진제거기 12 : 볼텍스튜브
22 : 이송관 24 : 하우징
26 : 입구 28 : 출구
30 : 처리부 32 : 사이클론
34 : 호퍼

Claims (6)

1. 다단으로 배치되는 복수개의 환원로를 통해 분광을 환원하고, 환원철을 용융가스화로에서 용융하여 용철을 제조하는 용철 제조 방법으로, 상기 용융가스화로에서 발생되어 환원로로 공급되는 환원가스에서 분진을 제거하는 단계를 포함하고,
   상기 분진 제거 단계는 환원가스에서 분진을 분리 포집하는 단계를 포함하며, 상기 분진의 분리 포집은,
   환원가스가, 상기 용융가스화로와 환원로 사이의 이송관 상에 설치되어 내부로 환원가스가 지나가는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되고 상기 하우징의 출구와 연결되어 환원가스에서 분진을 분리하는 볼텍스튜브를 포함하고, 상기 하우징은 상부 측면에 환원가스가 유입되는 입구가 형성되고 하단에 환원가스가 배출되는 출구가 형성되며, 상기 볼텍스튜브는 하단이 상기 하우징의 하단에 결합되어 출구와 연통되고, 개방된 상단은 하우징 상부로 연장되는 분진제거기의 하우징 내에서 볼텍스튜브의 상단을 통해 하방향으로 진행하는 과정에서 이루어지는 용철 제조 설비의 환원가스 제진방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 분진 제거 단계는 환원가스에서 분리된 분진을 분진제거기에서 배출하여 포집하고, 포집된 분진을 호퍼에 저장하는 단계를 더 포함하는 용철 제조 설비의 환원가스 제진방법.
4. 환원철이 장입되는 용융가스화로와, 상기 용융가스화로에 연결되고 환원철을 제공하는 다단의 환원로, 상기 용융가스화로와 환원로 사이를 연결하는 환원가스 이송관 상에 설치되어 환원로로 공급되는 환원가스에서 분진을 제거하는 분진제거기를 포함하고,
   상기 분진제거기는 상기 이송관 상에 설치되어 내부로 환원가스가 지나가는 하우징과, 상기 하우징 내에 설치되고 상기 하우징의 출구와 연결되어 환원가스에서 분진을 분리하는 볼텍스튜브를 포함하고, 상기 하우징은 상부 측면에 환원가스가 유입되는 입구가 형성되고 하단에 환원가스가 배출되는 출구가 형성되며, 상기 볼텍스튜브는 하단이 상기 하우징의 하단에 결합되어 출구와 연통되고, 개방된 상단은 하우징 상부로 연장되어, 환원가스가 볼텍스튜브의 상단을 통해 하방향으로 나가는 구조의 용철 제조 설비의 환원가스 제진장치.
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 하우징 내의 분진을 처리하는 처리부를 더 포함하고,
   상기 처리부는 상기 하우징에 연결되어 분진을 포집하는 사이클론과, 상기 사이클론의 하단에 연결되어 사이클론에서 포집된 분진을 수용하는 호퍼를 포함하는 용철 제조 설비의 환원가스 제진장치.

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