KR101572559B1 - 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 샤프트로(shaft furnace)(12)에 고온 가스를 공급하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은, 혼합 챔버(mixing chamber)(36)에 제 1 가스 흐름(gas flow)(24)의 제 1 부분(first portion)(32)을 공급하고, 상기 샤프트로에 상기 제 1 가스 흐름(24)의 제 2 부분(34)을 공급한다. 상기 방법은, 또한, 혼합 챔버(36)에 제 2 가스 흐름(28)을 공급하여, 혼합 챔버(36) 내에서 상기 제 1 가스 흐름(24)의 상기 제 1 부분(32)이 상기 제 2 가스 흐름(28)과 혼합되도록 함으로써, 제 3 가스 흐름(38)을 형성하고, 상기 제 3 가스 흐름(38)을 상기 샤프트로(12)에 공급한다. 상기 제 1 가스 흐름(24)은 제 1 용적 유체 유량(volumateric fluid flow rate)(V1), 제 1 온도(T1) 및 제 1 압력(p)을 가지고; 상기 제 2 가스 흐름(28)은 제 2 용적 유체 유량(V2), 제 2 온도(T2) 및 제 2 압력(p2)을 가지며; 상기 제 3 가스 흐름(38)은 제 3 용적 유체 유량(V3), 제 3 온도(T3) 및 제 3 압력(p3)을 가진다. 본 발명의 중요한 관점에 따르면, 상기 제 1 온도(T1)는 상기 제 2 온도(T2)보다 높고 상기 제 1 압력(p1)은 상기 제 2 압력(p2)보다 낮으며 상기 제 3 온도(T3)는 상기 제 2 압력(p2)을 제어함으로써 조절된다(regulated).
Description
본 발명은, 일반적으로, 샤프트로(shaft furnace)에 고온 가스를 공급하기 위한 방법에 관한 것이다.
샤프트로에 있어서, 환원가스(reducing gas)는 일반적으로 샤프트로에서 광석(ore)의 환원(reduction)을 돕기 위하여 샤프트로로 주입된다.
상기 주입된 환원 가스는 주입 전에 두 개의 분리된(separate) 가스 흐름(gas flows)을 혼합함으로써 형성될 수 있다. 이는 바람직한 가스 조성(composition) 또는 가스 온도(temperature)를 얻기 위해 수행될 수 있다. 상기 혼합은 혼합 챔버에 두 개의 분리된 가스 흐름의 공급을 제어하는 것이 요구된다. 일반적으로, 예를 들면, 버터플라이 밸브(butterfly valves)와 같은 제어 밸브는, 각각의 가스 흐름으로부터 상기 혼합 챔버로 정확한(correct) 양의 가스를 공급하고 그것에 의해 상기 두 개의 분리된 가스 흐름의 바람직한 혼합 비율을 얻기 위하여, 상기 가스 흐름의 공급 도관(feeding conduit)에 배열된다.
유입 가스 흐름(incoming gas flow)이 활성 가스(aggressive gas) 또는 특히 고온 가스를 포함하는 적용(application)에서, 제어밸브는, 제어밸브의 올바른 동작 및 수명이 손상되는(compromised) 그러한 극한 조건(extreme condition)에 노출된다. 유입 가스 흐름은, 예를 들면, 1000℃ 이상의 온도에서 재순환된 노정 가스(furnace top gas)를 포함할 수 있다.
고온에 노출된 제어 밸브는 일반적으로 고온 가스 온도를 통한 제어밸브의 손상을 방지하기 위해 냉각 시스템이 설치된다. 이것의 바람직하지 않은 영향은 가스가 제어밸브를 통과할 때 가스 온도가 낮아질 수 있다는 것이다. 제어 밸브 상에 설치될 수 있는 열절연(thermal insulation)은, 다양한 다른 물질들을 포함하고 내열성(heat resistant)이어야 하는 동시에 빠른 가스 온도 및 압력 변화를 포함한다. 마지막으로 중요하게는, 제어 밸브는 폐쇄시(closing) 양호한 밀봉성(sealing properties)을 가져야 하고, 가스 유량(gas flow rate)을 조절하는(regulating) 동안 낮은 압력 손실을 보장해야(ensure) 한다.
제어 밸브의 신뢰성(reliability)과 내구성(durability)은 그러한 극한 조건에 노출됨으로써 손상된다. 그러한 제어 밸브는 높은 제조 비용을 가질 뿐만 아니라, 집약적이고(intensive) 빈번한(frequent) 유지관리 작업(maintenance operations)을 요구한다.
본 발명의 목적은 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 향상된 방법, 특히, 두 개의 가스 흐름의 혼합을 제어하기 위한 선택적 방법을 제공하고자 하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 1항에 개시된 바와 같은 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 샤프트로(shaft furnace)에 고온 가스를 공급하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은, 혼합 챔버(mixing chamber)에 제 1 가스 흐름(gas flow)의 제 1 부분(first portion)을 공급하고, 상기 샤프트로에 상기 제 1 가스 흐름의 제 2 부분을 공급하며, 혼합 챔버에 제 2 가스 흐름을 공급하여, 혼합 챔버 내에서 상기 제 1 가스 흐름의 상기 제 1 부분이 상기 제 2 가스 흐름과 혼합되도록 함으로써, 제 3 가스 흐름을 형성하고, 상기 제 3 가스 흐름을 상기 샤프트로에 공급하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 상기 제 1 가스 흐름은 제 1 용적 유체 유량(volumateric fluid flow rate), 제 1 온도 및 제 1 압력을 가지고; 상기 제 2 가스 흐름은 제 2 용적 유체 유량, 제 2 온도 및 제 2 압력을 가지며; 상기 제 3 가스 흐름은 제 3 용적 유체 유량, 제 3 온도 및 제 3 압력을 가진다. 본 발명의 중요한 관점에 따르면, 상기 제 1 온도는 상기 제 2 온도보다 높고 상기 제 1 압력은 상기 제 2 압력보다 낮으며 상기 제 3 온도는 상기 제 2 압력을 제어함으로써(controlling) 조절된다(regulated).
제 3 온도를 조절하기 위한 제 2 압력의 제어는 제어 밸브와 측정장치(measurement devices)가, 매우 고온이며 이들 소자에 손상을 줄 수 있는, 가스 흐름 밖에 있도록 유지하는 것을 가능하게 한다. 실제로, 본 발명에 따르면, 모든 측정 및 조절은 시스템의 "저온측(cold side)"에서 수행될 수 있다. 필요한 측정 및 제어 소자는 제 1 가스 흐름에 퍼져 있는(reigning) 극한 조건에 견디도록 설계될 필요가 없다. 제어 밸브가 극한 조건에 노출되지 않으므로, 그들의 신뢰성 및 내구성이 손상되지 않는다. 제어 밸브의 제조 비용은 감소될 수 있다. 마지막으로 중요하게는, 제어 밸브를 유지하기(service) 위한 집약적이고 빈번한 유지관리 작업 또한 감소될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 가스 흐름이 제 1 부분 및 제 2 부분으로 나누어지고, 제 1 부분이 혼합 챔버에 공급된다. 제 1 가스 흐름의 제 1 부분만이 혼합 챔버에 공급되므로, 제 1 가스 흐름의 나머지(remainder), 즉, 제 1 가스 흐름의 제 2 부분은, 샤프트로에 직접적으로 공급될 수 있다. 제 2 가스 흐름의 제 2 압력이 혼합 챔버에 유입되는 제 1 가스 흐름의 양을 감소하도록 제어되면, 제 2 부분을 통하여 흐르는 제 1 가스 흐름의 양은 증가된다. 이는 제 1 가스 흐름을 운송하는 도관을 통한 가스의 역류(backflow)를 회피하도록 한다. 더욱 중요하게는, 시스템의 "고온측(hot side)"에 어떠한 제어 또는 조절 밸브도 배치할 필요가 없고 제 1 가스 흐름의 고온의 제 2 부분은 시스템의 "저온측"의 밸브에 의해 제어된다.
바람직하게는, 제 3 온도는 제 3 가스 흐름을 운송하는 도관에서 측정되고; 측정된 제 3 온도에 근거하여, 제 3 온도를 미리 정해진(predetermined) 명목 온도(nominal temperature)에 맞추도록 하는 방식으로, 제 2 가스 흐름을 운송하는 도관의 압력이 제어된다. 만일, 제 3 온도가 명목 온도 이상이면, 제 2 압력은 제 3 온도를 낮추기 위해 증가되고; 만일, 제 3 온도가 명목 온도 이하이면, 제 2 압력은 제 3 온도를 올리기 위해 감소된다.
제 3 온도를 모니터링(monitoring) 하기 위해 제어부(control unit)가 설치될 수 있다. 온도 신호(temperature signal)는 제 3 가스 흐름을 제어부로 운송하는 도관의 온도센서로부터 공급될 수 있고, 이러한 온도 신호는 제 3 온도와 미리 정해진 명목 온도를 비교하기 위해 사용될 수 있다. 만일, 제 3 온도가 명목 온도에서 벗어나면(deviate), 제 2 압력은 제 3 온도가 명목 온도에 접근하도록 하는 방식으로 조정된다(adjusted).
제 3 가스 흐름은 용융 구역(melting zone) 위의(above) 샤프트로의 위치에서 샤프트로에 공급될 수 있다. 용융 구역 위의 위치에서 샤프트로 내에 주입(introduction)을 위해, 제 3 온도는 바람직하게는 단지 950℃이다.
제 1 가스 흐름의 제 2 부분은 샤프트로의 노상 송풍구 레벨(hearth tuyere level)에서 샤프트로에 공급될 수 있다. 혼함 챔버에 유입되지 않는 제 1 가스 흐름의 부분은 감소 가스(reducing gas)로서 샤프트로에 주입된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유입되는(incomming) 가스 흐름은, 분배 지점(distribution point)에서, 제 1 가스 흐름 및 제 2 가스 흐름으로 나누어지고, 제 1 가스 흐름은 상기 제 2 가스 흐름보다 높은 온도로 가열된다. 유입되는 가스 흐름은 샤프트로로부터 유래한(coming) 재순환된 톱 가스(recycled top gas)를 포함할 수 있고, 그러한 톱 가스는, 일반적으로, 톱 가스가 정화(cleaned), 처리(treated) 및 냉각(cooled) 되는 몇 가지 처리과정(processes)을 거치게 된다. 유입되는 가스 흐름은, 톱 가스에 포함된 대부분의 CO2 가스를 제거하기 위해, 예를 들면, PSA 또는 VPSA 설비(installation)를 통과할 수 있다. 이러한 유입되는 가스는 그 후, 일반적으로 1000℃ 이상의 고온으로 다시 가열되는 제 1 가스 흐름과, 더 낮은 온도로 유지되는 제 2 가스 흐름으로 나누어진다.
유입되는 가스 흐름은 바람직하게는 분배 지점의 상류(upstream)에서 측정될 수 있는 용적 유체 유량(volumetric fluid flow rate)을 가진다.
제 1 가스 흐름의 유량(flow rate)은, 모두 시스템의 "저온측(cold side)"에서 측정하는, 유입되는 가스 흐름과 제 2 가스 흐름의 유량을 비교함으로써 결정될 수 있다.
제 1 가스 흐름은, 예를 들면, 카우퍼(Cowper)와 같은, 고온 스토브(hot stove)에서 가열된다. 이는 제 1 가스 흐름의 온도가 약 1250℃ 까지 상승되도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 3 용적 유체 유량은 제 3 가스 흐름을 운송하는 도관에 배치된 제어밸브의 수단에 의해 제어된다. 그러한 제어 밸브는 용융 구역 위의 샤프트로의 위치에서 샤프트로에 공급된 가스의 유량을 제어할 수 있다. 제 3 가스 흐름의 온도는 바람직하게는 950℃ 이하로 유지되고, 제어 밸브는 극한 조건에 노출되지 않으며 그 신뢰성 및 내구성이 따라서 손상되지 않는다.
여기서, 제 3 가스 흐름의 유량의 조절은 또한 제 3 가스 흐름의 제 3 온도에 대한 영향을 가진다는 것에 유념해야 한다. 제 3 온도를 미리 정해진 온도로 유지하는 것이 일반적으로 요구되므로, 제 2 압력은, 제 3 온도를 미리 정해진 원하는 온도에 다시 맞추는 방식으로, 제 2 가스 흐름을 운송하는 도관에서 제어된다.
제 1 용적 유체 유량은 유입되는 가스 흐름과 제 2 가스 흐름의 용적 유체 유량을 비교함으로써 결정될 수 있다. 모든 유량 측정은 유량 측정장치가 극한 조건에 노출되지 않도록 시스템의 "저온측(cold side)"에서 수행된다. 제 1 가스 흐름에 대한 유량 측정장치를 설치할 필요는 없다.
선택적으로, 제 1 가스 흐름의 제 1 용적 유체 유량은 제 1 가스 흐름을 가열하기 위한 히터의 제 1 가스 흐름 상류의, 예를 들면, 분배 지점과 그러한 히터 사이의, 유량을 측정함으로써 결정될 수 있다. 따라서 제 1 가스 흐름의 유량도 또한 그 "저온측"에서 측정된다.
제 1 가스 흐름의 제 2 부분의 용적 유체 유량은 또한 결정된 제 1 용적 유체 유량에 근거하여 제 3 가스 흐름을 운송하는 도관에 배치된 제어 밸브의 수단에 의해 조절될 수 있다. 제 3 용적 유체 유량을 설정하고 제 2 용적 유체 유량을 측정함으로써, 제 1 가스 흐름의 제 1 부분의 유량이 추정될(deducted) 수 있다. 제 1 용적 유체 유량 및 제 1 가스 흐름의 제 1 부분과 제 1 가스 흐름의 제 2 부분의 유량의 추정이 추정될 수 있다. 제 3 용적 유체 유량의 조절은 제 1 가스 흐름의 제 2 부분의 유량에 대한 영향을 가진다. 결과적으로, 제 1 가스 흐름의 제 2 부분의 유량, 즉, 노상 송풍구 레벨에서 샤프트로에 주입된 가스는, 제 3 가스 흐름을 운송하는 도관의 제어 밸브를 이용하여, 즉, 시스템의 "고온측(hot side)"에 제어 밸브나 측정장치를 설치하지 않고, 조절 및 측정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 샤프트로(shaft furnace)에 고온 가스를 공급하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은, 혼합 챔버(mixing chamber)에 제 1 가스 흐름(gas flow)의 제 1 부분(first portion)을 공급하고, 상기 샤프트로에 상기 제 1 가스 흐름의 제 2 부분을 공급하며, 혼합 챔버에 제 2 가스 흐름을 공급하여, 혼합 챔버 내에서 상기 제 1 가스 흐름의 상기 제 1 부분이 상기 제 2 가스 흐름과 혼합되도록 함으로써, 제 3 가스 흐름을 형성하고, 상기 제 3 가스 흐름을 상기 샤프트로에 공급하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 상기 제 1 가스 흐름은 제 1 용적 유체 유량(volumateric fluid flow rate), 제 1 온도 및 제 1 압력을 가지고; 상기 제 2 가스 흐름은 제 2 용적 유체 유량, 제 2 온도 및 제 2 압력을 가지며; 상기 제 3 가스 흐름은 제 3 용적 유체 유량, 제 3 온도 및 제 3 압력을 가진다. 본 발명의 중요한 관점에 따르면, 상기 제 1 온도는 상기 제 2 온도보다 높고 상기 제 1 압력은 상기 제 2 압력보다 낮으며 상기 제 3 온도는 상기 제 2 압력을 제어함으로써(controlling) 조절된다(regulated).
도 1은 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 시스템을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 예시를 통해, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명할 것이며, 도 1은 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 시스템의 개략도를 나타내는 도면이다.
본 발명은 재순환된 용광로 톱 가스(recycled furnace top gas)를 샤프트로에 다시 재주입(reintroducing) 하는 시스템에 관하여 나타내고 있다. 이러한 특정한 적용에 대한 보호(protection)를 제한하는 의도는 없음에 유념해야 한다.
도 1은 톱 가스가 추출되는 상단(top end)(14)에서, 예를 들면, 블래스트로(blast furnace)와 같은, 샤프트로(shaft furnace)를 포함하는 가스 공급 시스템(gas feeding system)(10)을 나타내고 있다. 이러한 톱 가스는, 톱 가스가 처리(treated) 또는 정화되는(cleaned) 하나 이상의 처리장치(treatment devices)를통과한다. 그러한 처리장치 중 하나는, 도면에 나타낸 바와 같이, 톱 가스로부터 CO2가 추출되고 톱 가스의 온도가 낮아지는, 예를 들면, PSA(Pressure Swing Adsorption) 또는 VPSA(Vacuume Pressure Swing Adsorption) 설비(installation)(16)일 수 있다. 유입되는 가스 흐름(incoming gas flow)(20)의 용적 유체 유량(volumetric fluid flow rate)(Vi)은 PSA 설비(16)의 도관 하류(conduit downstream)에 배치된 제 1 유량 측정장치(18)에 의해 결정될 수 있다.
유입되는 가스 흐름은 그 후, 분배 지점(distribution point)(22)에서, 2개의 가스 흐름으로 나누어진다. 제 1 가스 흐름(24)은, 히터(26)를 통과한 후, 제 1 용적 유체 유량 (V1), 제 1 온도(T1) 및 제 1 압력(p)을 가진다. 제 2 가스 흐름(28)은 제 2 용적 유체 유량(V2), 제 2 온도(T2) 및 제 2 압력(p2)을 가진다. 제 2 분배 지점(30)에서, 제 1 가스 흐름(24)은 다시 제 1 가스 흐름의 제 1 부분(32)과 제 1 가스 흐름의 제 2 부분(34)으로 나누어진다. 제 1 가스 흐름의 제 1 부분(32)으로부터의 "고온(hot)" 가스와 제 2 가스 흐름(28)으로부터의 "저온(cold)" 가스는 모두 혼합 챔버(mixing chamber)(36)에 공급되며, 두 가스 흐름이 혼합되어, 제 3 용적 유체 유량(V3), 제 3 온도(T3) 및 제 3 압력(p3)을 가지는 제 3 가스 흐름(38)을 형성한다.
제 3 가스 흐름(38)은 용융 구역(melting zone) 위의(above) 샤프트로의 위치에서 샤프트로에 다시 주입된다. 제 1 가스 흐름의 제 2 부분(34)은 샤프트로의 노상 송풍구 레벨(hearth tuyere level)에서 샤프트로에 다시 주입된다.
재순환된 톱 가스(recycled top gas)는 특정한 온도(particular temperature)에서 샤프트로에 다시 주입되는 것이 바람직하다. 따라서 제 3 가스 흐름(38)의 제 3 온도(T3)를 조절하는(regulate) 것이 요구된다. 이는 일반적으로 제 1 및 제 2 가스 흐름(24, 28) 모두에서 제어 밸브(control valves)에 의해 달성된다. 본 발명의 방법에 따르면, 제 3 온도(T3)는 제 2 가스 흐름(28)의 제 2 압력(p2)을 제어함으로써 조절된다. 실제로, 제 1 가스 흐름을 약 40℃에서 약 1250℃까지 가열하기 위한, 예를 들면, 고온 스토브(hot stove)와 같은, 히터(26)로 인해, 제 1 온도(T1)는 제 2 온도(T2)보다 높고 제 1 압력(p1)은 제 2 압력(p2)보다 낮다. 제 2 압력(p2)이 증가되면, 혼합 챔버(36) 내로의 제 2 용적 유체 유량(V2)은 증가되고; 동시에, 혼합 챔버(36) 내로의 제 1 용적 유체 유량(V1)은, p1 < p2 이므로, 감소된다. 이는 혼합 챔버(36) 내로 더 "저온의(cold)" 가스 및 더 적은(less) "고온" 가스 흐름으로 이어진다. 혼합 챔버(36)를 빠져나가는(exiting) 가스는 따라서 더 낮은 제 3 온도(T3)를 가진다. 마찬가지로, 제 2 압력(p2)이 감소되면, 혼합 챔버(36) 내로의 제 2 용적 유체 유량(V2)은 감소되고; 동시에, 혼합 챔버(36) 내로의 제 1 용적 유체 유량(V1)은 증가되어, 결과적으로 더 "고온의" 가스가 혼합 챔버(36)로 유입되고, 따라서 제 3 온도(T3)를 상승시킨다. 이러한 효과를 위하여, 제 3 가스 흐름(38)의 제 3 온도(T3)를 측정하기 위해 온도 센서(temperature sensor)(40)가 배치된다. 온도 센서(40)는, 측정된 제 3 온도(T3)와 미리 정해진(predetermined) 명목온도(nominal temperature)를 비교하는, 제어부(control unit)(42)와 연결되어 있다. 비교에 근거하여, 제어부(42)는, 적절히, 즉, 제 3 온도를 미리 정해진 명목 온도에 맞추도록 하는 방식으로, 제 2 압력을 증가 또는 감소하도록 하는 지시를 압력 조절장치(pressure regulating device)(44)에 내린다. 압력 조절장치(44)는 제 2 가스 흐름의 유량을 조절하는 제어 밸브의 형태일 수 있다. 그러나 제 2 가스 흐름의 유량을 조절하기 위한 다른 수단 또한 고려될 수 있다.
혼합 챔버(36) 내에서 제 1 및 제 2 가스 흐름(24, 28)의 혼합 비율(mixing rate)을 조절하기 위한 상기 방법에 기인하여, 가스 흐름의 "고온측(hot side)", 즉, 제 1 가스 흐름(24) 또는 제 1 가스 흐름의 제 1 및 제 2 부분(32, 34)에 어떠한 제어 밸브도 설치될 필요가 없게 된다. 사실상, 고온측 내에서 아무것도 조절되거나 측정되지 않는다. 따라서 그렇지 않은 경우 매우 높은 온도로 인해 극한 조건을 겪게 되는 제어 밸브를 고온측 밖에 항상 유지시킬 수 있다. 본 발명의 방법은 모든 조절 및 측정장치가 시스템의 "저온측(cold side)", 즉, 가스의 온도가 950℃ 아래로(below) 유지되는 제 2 및 제 3 가스 흐름(28, 38)에 설치되도록 한다.
제 3 가스 흐름(38)의 제 3 용적 유체 유량(V3)을 조절하기 위해, 제어 밸브(46)가 제 3 가스 흐름(38)에 설치될 수 있다. 제 3 가스 흐름(38)의 제 3 용적 유체 유량(V3) 및 제 1 가스 흐름의 제 2 부분(34)의 용적 유체 유량(V1 .2)을 조절하기 위해, 유입되는 가스 흐름(20)의 제 1 유량 측정장치(18) 및 제 2 가스 흐름(28)의 제 2 유량 측정장치(48)와 함께, 제어 밸브(46)가 사용될 수 있다. 따라서 두 레벨 모두에서 샤프트로에 주입되는 가스의 양이 조절될 수 있다.
여기서, 제 3 가스 흐름(38)의 제 3 용적 유체 유량(V3)을 조절하는 것은 제 3 온도(T3)에 대한 영향(influence)을 가지고 제어부(42)는 명목 온도와 제 3 온도를 맞추도록 하는 방식으로 압력 조절장치(44)에 지시를 내릴 필요가 있음에 유념해야 한다.
제어부(42)는 유입되는 제 1 유량 및 제 2 유량을 나타내는 신호를 수신하기 위해 제 1 유량 측정장치(18)와 제 2 유량 측정장치(48)에 각각 연결될 수 있다. 제어부(42)는 또한 제 3 용적 유체 유량(V3) 및/또는 제1 가스 흐름의 제 2 부분(34)의 용적 유체 유량(V1 .2)을 조절하기 위해 제어 밸브(46)에 연결될 수 있다.
10. 가스 공급 시스템 T1. 제 1 온도
12. 샤프트로 p1. 제 1 압력
14. 상단 28. 제 2 가스 흐름
16. PSA 설비 V2. 제 2 용적 유체 유량
20. 유입되는 가스 흐름
18. 제 1 유량 측정장치 T2. 제 2 온도
p2. 제 2 압력
Vi. 유입 용적 유체 유량 30. 제 2 분배지점
32. 제 1 가스 흐름의 제 1 부분
22. 제 1 분배 지점 34. 제 1 가스 흐름의 제 2 부분
24. 제 1 가스 흐름
26. 히터 36. 혼합 챔버
V1. 제 1 용적 유체 유량 38. 제 3 가스 흐름
V3. 제 3 용적 유체 유량 44. 압력 조절장치
T3. 제 3 온도 46. 제어 밸브
p3. 제 3 압력 48. 제 2 유량 측정장치
40. 온도 센서
42. 제어부
12. 샤프트로 p1. 제 1 압력
14. 상단 28. 제 2 가스 흐름
16. PSA 설비 V2. 제 2 용적 유체 유량
20. 유입되는 가스 흐름
18. 제 1 유량 측정장치 T2. 제 2 온도
p2. 제 2 압력
Vi. 유입 용적 유체 유량 30. 제 2 분배지점
32. 제 1 가스 흐름의 제 1 부분
22. 제 1 분배 지점 34. 제 1 가스 흐름의 제 2 부분
24. 제 1 가스 흐름
26. 히터 36. 혼합 챔버
V1. 제 1 용적 유체 유량 38. 제 3 가스 흐름
V3. 제 3 용적 유체 유량 44. 압력 조절장치
T3. 제 3 온도 46. 제어 밸브
p3. 제 3 압력 48. 제 2 유량 측정장치
40. 온도 센서
42. 제어부
Claims (12)
- 샤프트로(shaft furnace)에 고온 가스를 공급하기 위한 방법에 있어서,
상기 방법은,
제 1 용적 유체 유량(volumateric fluid flow rate), 제 1 온도 및 제 1 압력을 가지는 제 1 가스 흐름(gas flow)의 제 1 부분(first portion)을 혼합 챔버(mixing chamber)에 공급하는 단계;
상기 샤프트로에 상기 제 1 가스 흐름의 제 2 부분을 공급하는 단계;
제 2 용적 유체 유량, 제 2 온도 및 제 2 압력을 가지는 제 2 가스 흐름을 혼합 챔버에 공급하는 단계;
상기 혼합 챔버 내에서 상기 제 1 가스 흐름의 상기 제 1 부분이 상기 제 2 가스 흐름과 혼합되도록 함으로써, 제 3 용적 유체 유량, 제 3 온도 및 제 3 압력을 가지는 제 3 가스 흐름을 형성하는 단계; 및
상기 제 3 가스 흐름을 상기 샤프트로에 공급하는 단계;
를 포함하고,
상기 제 1 온도는 상기 제 2 온도보다 높고 상기 제 1 압력은 상기 제 2 압력보다 낮으며;
상기 제 3 온도는 상기 제 2 가스 흐름에 배치된 압력 조절장치(pressure regulating device)의 수단에 의해 상기 제 2 압력을 조정함으로써(adjusting) 조절되고(regulated);
상기 제 1 가스 흐름은 상기 압력 조절장치를 거치지 않는(exempt) 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 가스 흐름의 제어 밸브(control valve)가 상기 제 3 용적 유체 유량 및 상기 제 1 가스 흐름의 상기 제 2 부분의 용적 유체 유량을 조절하기 위해 사용되고,
상기 제 1 가스 흐름의 상기 제 2 부분은 상기 압력 조절장치를 거치지 않는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 온도는 상기 제 3 가스 흐름을 운송하는(carrying) 도관(conduit)에서 측정되며;
측정된 상기 제 3 온도에 근거하여, 상기 제 3 온도가 미리 정해진 명목 온도(nominal temperature)와 맞추어지도록(in line with), 상기 제 2 가스 흐름을 운송하는 도관 내의 상기 제 2 압력이 제어되는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 제 3 온도가 상기 명목 온도보다 높으면, 상기 제 3 온도를 낮추기 위해 상기 제 2 압력이 증가되고;
상기 제 3 온도가 상기 명목 온도보다 낮으면, 상기 제 3 온도를 높이기 위해 상기 제 2 압력이 감소되는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 가스 흐름은 용융 구역(melting zone) 위의(above) 상기 샤프트로의 위치에서 상기 샤프트로에 공급되는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 가스 흐름의 상기 제 2 부분은 상기 샤프트로의 노상 송풍구 레벨(hearth tuyere level)에서 상기 샤프트로에 공급되는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 1항에 있어서,
유입되는(incomming) 가스 흐름은, 분배 지점(distribution point)에서, 상기 제 1 가스 흐름 및 상기 제 2 가스 흐름의 2개의 가스 흐름으로 나누어지고, 상기 제 1 가스 흐름은 상기 제 2 가스 흐름보다 높은 온도로 가열되는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 유입되는 가스 흐름은 상기 분배 지점의 상류(upstream)에서 용적 유체 유량이 측정되는 것을 특징으로 하는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 가스 흐름은 고온 스토브(hot stove)에서 가열되는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 용적 유체 유량은 상기 제 3 가스 흐름을 운송하는 도관에 배치된 제어밸브의 수단에 의해 제어되는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 제 1 용적 유체 유량은 상기 유입되는 가스 흐름과 상기 제 2 가스 흐름의 용적 유체 유량을 비교함으로써 결정될 수 있는 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 1 가스 흐름의 상기 제 2 부분의 용적 유체 유량은 상기 결정된 제 1 용적 유체 유량에 근거하여 상기 제 3 가스 흐름을 운송하는 도관에 배치된 제어 밸브의 수단에 의해 조절되는(regulated) 샤프트로에 고온 가스를 공급하기 위한 방법.
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