KR101611716B1 - 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치, 예열방법, 그 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치, 예열방법, 그 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로 및 운전방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 전기 아크로 본체에 적어도 하나가 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스 유동이 가능한 철 스크랩 예열장치에 있어서, 상기 본체 일측에 구비되며 내부공간을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내부공간 상부를 적어도 하나의 제1예열실과 적어도 하나의 제2예열실로 구획하는 격벽; 상기 하우징의 내부공간 하단에 위치한 버퍼부; 및 상기 버퍼부에 유입된 스크랩을 본체 내로 장입시키는 투입수단을 포함하고, 상기 제1예열실이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실이 장입예열모드인 경우, 상기 제1예열실은 예열연소모드로 작동되며, 상기 제1예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기를 구비하고, 상기 제2예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치에 관한 것이다.

Description

전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치, 예열방법, 그 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로{Scrap preheating for electric arc furnace and it's operation method}

본 발명은 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치, 예열방법, 그 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로 및 운전방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 전기 아크로의 고온 배가스 현열, 배가스 중의 미반응 화학에너지 및 적정량의 보조 열원을 사용하여 철 스크랩을 예열하므로써 전기 아크로 전력소비를 저감하는 동시에 철 스크랩 예열 시 발생되는 악취를 처리할 수 있는 고효율 전기 아크로용 교번식 철 스크랩 예열장치와 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 가능한 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, 이에 따라 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 및 수소)의 회수를 위한 2차 연소용 공기공급기 또는 산소 분사기(3), 전기로 내부의 저온부 온도 상승과 철 스크랩 추가 가열을 위한 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 전기 아크로 본체로부터 배출되는 고온의 배가스에 의존하게 되며, 배가스는 예열기내에 충진된 철 스크랩과의 접촉에 의해서 직접 열교환이 일어나고 예열기 후단에서의 배가스의 온도는 저하되는 동시에 철 스크랩의 온도 역시 위치에 따라 예열온도에 차이가 발생하게 된다. 즉, 전기 아크로 배기구에 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 안정적 2차 연소 및 배가스 중 공해물질 또는 악취 제거를 위한 적정량의 보조 열원을 공급하여야 하므로 에너지소비 절감에 한계를 가져 온다.

따라서 철 스크랩의 고온 균일 예열, 발생되는 악취의 제거 및 배가스 중의 미반응 화학에너지를 효과적으로 회수 및 이용할 수 있을 뿐만 아니라 전기 아크로의 밀폐화가 가능한 철 스크랩 예열기는 전기 아크로의 전력소비 절감 및 설비 청정화에 크게 기여할 수 있다.

대한민국 등록 특허 제1129758호 대한민국 등록 특허 제868506호 대한민국 공개 특허 제10-2001-0005563호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면 각 각 별도의 보조열원을 이용하는 복수개의 예열기를 순차 반복적으로 운전하여 운전 중인 철 스크랩 예열기에서 배출되는 배가스는 전기 아크로 본체로부터 배출되는 고온의 배가스와 혼합되어 정지중인 예열기를 통과하도록 하고, 복수개의 철 스크랩 예열기 전단에는 전기로 본체로부터 배출되는 배가스중에 포함된 저농도 CO(일산화탄소) 및 H₂(수소) 등 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환하기 위한 2차 연소장치를 설치하여 배가스의 온도를 상승시키는 효과를 갖도록 하므로써, 철 스크랩 예열온도 상승과 악취의 고온 소각효과를 동시에 제공하게 된다.

각 예열기를 통과한 여열은 별도의 열회수 장치를 통해 예열기의 보조열원용 연료 및 산화제와 예열기 전단의 2차 연소용 산화제 예열에 활용하여 연소효율 향상 (연소성 제어) 및 에너지절약을 도모하며, 전기로 조업 조건 즉, 철 스크랩의 품질, 철 스크랩 전처리 여부 및 전기로 최종 혼합 배가스의 조건에 따라 복수개의 예열기, 2차 연소장치 및 전기로 본체에 요구되는 각 각의 보조 열원 공급량을 능동적으로 자유롭게 연동하여 조절 가능한 시스템을 제공하도록 하는 것이다.

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 본체에 적어도 하나가 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스 유동이 가능한 철 스크랩 예열장치에 있어서, 상기 본체 일측에 구비되며 내부공간을 갖는 하우징; 상기 하우징의 내부공간 상부를 적어도 하나의 제1예열실과 적어도 하나의 제2예열실로 구획하는 격벽; 상기 하우징의 내부공간 하단에 위치한 버퍼부; 및 상기 버퍼부에 유입된 스크랩을 본체 내로 장입시키는 투입수단을 포함하고, 상기 제1예열실이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실이 장입예열모드인 경우, 상기 제1예열실은 예열연소모드로 작동되며, 상기 제1예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기를 구비하고, 상기 제2예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제1목적에 있어서, 상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 예열연소모드로 작동되는 경우, 예열연소모드인 예열실의 통기성 핑거가 닫혀지고, 예열실 내의 예열용 연소기가 작동되어 내부공간에 장입된 스크랩을 예열시키고, 예열실 배가스는 장입예열모드인 예열실로 유입되고, 상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 장입예열모드로 작동되는 경우, 장입예열모드인 예열실의 통기성 핑거가 개방되어, 예열실 내부공간에 장입된 스크랩이 버퍼부로 유입되고, 전기로 본체로부터 배기되는 배가스는 장입예열모드인 예열실로 유입되어 배기되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제1목적에 있어서, 상기 버퍼부 내부에 구비되어, 장입예열모드인 예열실로 유입되는 전기로 본체의 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환하기 위한 2차 연소장치를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 전기 아크로 본체에 적어도 하나가 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스 유동이 가능한 철 스크랩 예열장치에 있어서, 상기 본체 일측에 구비되며, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기를 갖는 적어도 하나의 제1예열실; 및 상기 본체 타측에 구비되며, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기를 갖는 적어도 하나의 제2예열실;포함하고, 상기 제1예열실이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실이 장입예열모드인 경우, 상기 제2예열실은 예열연소모드로 작동되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제2목적에 있어서, 상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 예열연소모드로 작동되는 경우, 예열연소모드인 예열실의 통기성 핑거가 닫혀지고, 예열실 내의 예열용 연소기가 작동되어 내부공간에 장입된 스크랩을 예열, 연소시키고, 예열실 배가스는 본체 내부를 거쳐 장입예열모드인 예열실로 유입되고, 상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 장입예열모드로 작동되는 경우, 장입예열모드인 예열실의 통기성 핑거가 개방되어, 예열실 내부공간에 장입된 스크랩이 본체로 유입되고, 본체 내의 배가스는 장입예열모드인 예열실로 유입되어 배기되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적에 있어서, 상기 제1예열실 및 상기 제2예열실의 내부 하단부에 구비되어, 장입예열모드인 예열실로 유입되는 본체 내의 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환하기 위한 2차 연소장치를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제1목적과 제2목적에 있어서, 상기 제1예열실 및 상기 제2예열실의 상단 각각에 구비되어 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제1목적과 제2목적에 있어서, 예열연소모드인 제1예열용 연소기 측으로 산화제와 연료를 공급하는 제1공급관과, 예열연소모드인 제2예열용 연소기 측으로 산화제와 연료를 공급하는 제2공급관과, 제1예열실에 구비되어 장입예열모드인 제1예열실로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제1배기관과, 제2예열실에 구비되어 장입예열모드인 제2예열실로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제2배기관을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제1목적과 제2목적에 있어서, 예열연소모드인 예열용 연소기와 연결된 공급관과, 장입예열모드인 예열실의 배기관에 연결되어, 예열연소모드인 예열용 연소기로 공급되는 산화제, 연료와 상기 장입예열모드인 예열실의 배기관을 통해 배기되는 배가스가 열교환되는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은, 내부공간이 격벽에 의해 제1예열실과 제2예열실로 구획되고 하부 내부공간에 버퍼부가 구비된 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법에 있어서, 제1통기성 핑거에 의해 제1예열실이 개방되어 상기 제1예열실에서 이미 장입되어 예열된 스크랩이 버퍼부 내부로 투입되는 제1단계; 본체 내의 배가스가 상기 버퍼부 및 상기 제1예열실 내부로 유입되는 제2단계; 제2예열용 연소기가 작동되어 제2예열실 내의 스크랩을 예열하고, 제2예열실 배가스가 버퍼부를 거쳐 상기 제1예열실로 유입되어 상기 제1예열실은 장입예열모드로 상기 제2예열실은 예열연소모드로 작동되는 제3단계; 특정시간 경과 후, 제2예열용 연소기의 작동을 중단하고, 제1통기성 핑거에 의해 제1예열실을 폐쇄하고 제2통기성 핑거에 의해 제2예열실을 개방하여 상기 제2예열실에서 장입, 예열된 스크랩이 버퍼부 내부로 투입되는 제4단계; 본체 내의 배가스가 상기 버퍼부 및 상기 제2예열실 내부로 유입되는 제5단계; 제1예열용 연소기가 작동되어 제1예열실 내의 스크랩을 예열하고, 제1예열실 배가스가 버퍼부를 거쳐 상기 제2예열실로 유입되어 상기 제1예열실은 예열연소모드로 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되는 제6단계; 및 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6단계를 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법으로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제3목적에 있어서, 상기 버퍼부 내부에 구비된 2차 연소장치에 의해 장입예열모드인 예열실로 유입되는 본체 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은, 전기 아크로 본체 일측에 구비된 제1예열실과 타측에 구비된 제2예열실을 갖는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법에 있어서, 제1통기성 핑거에 의해 제1예열실이 개방되어 상기 제1예열실에 장입된 스크랩이 본체 내부로 투입되는 제1단계; 본체 내의 배가스가 상기 제1예열실 내부로 유입되는 제2단계; 제2예열용 연소기가 작동되어 제2예열실 내의 스크랩을 예열하고, 제2예열실 배가스가 본체 내부를 거쳐 상기 제1예열실로 유입되어 상기 제1예열실은 장입예열모드로 상기 제2예열실은 예열연소모드로 작동되는 제3단계; 특정시간 경과 후, 제2예열용 연소기의 작동을 중단하고, 제1통기성 핑거에 의해 제1예열실을 폐쇄하고 제2통기성 핑거에 의해 제2예열실을 개방하여 상기 제2예열실에 장입된 스크랩이 본체로 투입되는 제4단계; 본체 내의 배가스가 상기 제2예열실 내부로 유입되는 제5단계; 제1예열용 연소기가 작동되어 제1예열실 내의 스크랩을 예열하고, 제1예열실 배가스가 본체 내부를 거쳐 상기 제2예열실로 유입되어 상기 제1예열실은 예열연소모드로 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되는 제6단계; 및 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6단계를 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법으로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제4목적에 있어서, 상기 제2단계는, 제1예열실 하단에 구비된 2차 연소장치에 의해 제1예열실로 유입되는 본체 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환하는 단계를 더 포함하고, 상기 제5단계는, 제2예열실 하단에 구비된 2차 연소장치에 의해 제2예열실로 유입되는 본체 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적과 제4목적에 있어서, 상기 제1예열실에 구비된 제1잔류량 측정부가 상기 제1예열실 내에 장입된 스크랩의 잔류량을 측정하는 단계; 및 상기 제2예열실에 구비된 제2잔류량 측정부가 상기 제2예열실 내에 장입된 스크랩의 잔류량을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적과 제4목적에 있어서, 상기 제3단계 후에, 상기 제1잔류량 측정부에 의해 상기 제1예열실에 장입된 스크랩의 잔류량이 존재하지 않는다고 측정된 경우, 상기 제4단계를 시작하고, 제1개폐식 커버를 개방하여 상기 제1예열실 내로 스크랩을 장입하며, 상기 제6단계 후에, 상기 제2잔류량 측정부에 의해 상기 제2예열실에 장입된 스크랩의 잔류량이 존재하지 않는다고 측정된 경우, 상기 제1단계를 시작하고, 제2개폐식 커버를 개방하여 상기 제2예열실 내로 스크랩을 장입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적과 제4목적에 있어서, 상기 제3단계는, 제2공급관을 통해 산화제와 연료를 상기 제2예열용 연소기 측으로 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제6단계는, 제1공급관을 통해 산화제와 연료를 상기 제1예열용 연소기 측으로 공급하는 단계를 포함하며, 상기 제2단계 및 상기 제3단계에서 제1예열실로 유입된 본체 배가스와 제2예열실 배가스가 제1배기관을 통해 배기되고, 상기 제5단계 및 상기 제6단계에서 제2예열실로 유입된 본체 배가스와 제1예열실 배가스가 제2배기관을 통해 배기되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적과 제4목적에 있어서, 예열연소모드인 예열용 연소기와 연결된 공급관과, 장입예열모드인 예열실의 배기관에 열교환기에 의해, 상기 장입예열모드인 예열실의 배기관을 통해 배기되는 배가스와, 예열연소모드인 예열용 연소기로 공급되는 산화제, 연료가 서로 열교환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제5목적은, 전기 아크로로서, 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부공간 상부를 적어도 하나의 제1예열실과 적어도 하나의 제2예열실로 구획하는 격벽과, 상기 하우징의 내부공간 하단에 위치한 버퍼부와, 상기 버퍼부에 유입된 스크랩을 본체 내로 장입시키는 투입수단을 포함하고, 상기 제1예열실이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실이 장입예열모드인 경우, 상기 제2예열실은 예열연소모드로 작동되며, 상기 제1예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기를 구비하고, 상기 제2예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기를 구비하는 교번식 스크랩 예열장치; 일측에 상기 교번식 스크랩 예열장치가 설치되고, 내부로 상기 예열장치에 의해 예열된 스크랩이 투입되는 본체; 스크랩의 용해를 위한 아크 발생용 전극봉; 및 산화된 스크랩의 환원용 카본 분사기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로로서 달성될 수 있다.

본 발명의 제6목적은, 전기 아크로로서, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기를 갖는 적어도 하나의 제1예열실과, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기를 갖는 적어도 하나의 제2예열실을 포함하고, 상기 제1예열실이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실이 장입예열모드인 경우, 상기 제2예열실은 예열연소모드로 작동되는 교번식 스크랩 예열장치;상기 제1예열실이 상단 일측에 설치되고, 상기 제2예열실이 상단 타측에 설치되며 내부로 상기 예열장치에 의해 예열된 스크랩이 투입되는 본체; 스크랩의 용해를 위한 아크 발생용 전극봉; 및 산화된 스크랩의 환원용 카본 분사기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로로서 달성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 철 스크랩을 고온으로 예열함으로써 용해에 요구되는 아크발생을 위한 전기에너지 소비를 절감하는 효과와 예열시 발생되는 악취를 제거하는 효과가 있다.

교번으로 운전되며 각각 별도의 보조 연소기를 구비한 복수개의 철 스크랩 예열기 중 제 1 예열기(또는 제 2 예열기)에서 배출되는 배가스는 예열기의 설치 방법에 따라 전기 아크로 내부 고온 분위기를 통과하거나, 예열기 하단 버퍼부에서 고온의 전기 아크로 배가스와 접촉되어 악취 등이 1차 Scrubbing되는 효과를 갖도록 하고, 전기 아크로에서 발생된 고온의 배가스는 제 2 예열기(또는 제 1 예열기) 입구 또는 예열기 하단 버퍼부 전단에서 미반응 화학에너지의 2차 연소를 거치면서 배가스 온도의 상승, 2차 scrubbing 및 철 스크랩의 고온 예열 효과를 갖는다.

또한, 철 스크랩 예열기를 통과한 최종 배가스의 현열은 예열기용 연소기 및 미반응 화학에너지 회수를 위한 2차 연소용 보조 연료 및 산화제 예열에 추가로 활용되어 연소효율 향상(연소성 제어) 및 에너지절약을 도모하고, 전기로 조업 조건에 따라 예열기, 미반응 화학에너지 2차 연소장치 및 전기 아크로 본체에 요구되는 각각의 보조 열원의 공급량을 능동적으로 자유롭게 연동하여 조절 가능하게 되는 효과를 갖는다.

특히 복수개의 예열기에서 요구되는 열원 공급시 연료과잉 연소를 수행함으로써 연소 생성물 중 일산화탄소량 및 검댕이 발생량을 조절하여 예열 시 철 스크랩의 표면산화를 능동적으로 억제하고, 경우에 따라서는 철 스크랩 표면에 검댕이가 부착되도록 함으로써 전기 아크로 본체에 장입 후 전기 아크에 의해 철 스크랩을 용해/환원하는 과정에서 요구되는 카본 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 제1실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 구성도,
도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따라 제1예열실이 장입예열모드, 제2예열실이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 구성도,
도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따라 제2예열실이 장입예열모드, 제1예열실이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 구성도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 구성도,
도 5a는 본 발명의 제2실시예에 따라 제1예열실이 장입예열모드, 제2예열실이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 구성도,
도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따라 제2예열실이 장입예열모드, 제1예열실이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 구성도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 정단면도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 평면도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로의 측단면도,
도 9a는 본 발명의 제2실시예에 따라 제1예열실이 예열연소모드, 제2예열실이 장입예열모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치의 단면도,
도 9b는 본 발명의 제2실시예에 따라 제2예열실이 예열연소모드, 제1예열실이 장입예열모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치의 단면도를 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.

<제1실시예>

이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기아크로의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 구성도를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 철 스크랩 예열장치(100)는 전기 아크로 본체에 적어도 하나가 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스 유동이 가능하도록 구성된다. 도 2는 본 발명의 하나의 실시예를 제시한 것이고, 제1예열실(110)과 제2예열실(120)은 복수로 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1예열실(110) 및 제2예열실(120)을 포함하여, 서로 장입예열모드와 예열연소모드가 서로 교번되도록 작동되게 됨을 알 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 제1예열실(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 본체 상단 일측에 구비되며, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거, 그리고 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기(113)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 제2예열실(120)은 도 2에 도시된 바와 같이, 본체 상단 타측에 구비되며, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 그리고 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기(123)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)는, 제1예열실(110)과 제2예열실(120)이 장입예열모드와 예열연소모드를 서로 교번하면서 작동되게 된다. 즉, 제1예열실(110)이 예열연소모드인 경우 제2예열실(120)은 장입예열모드로 작동되고, 제1예열실(110)이 장입예열모드인 경우 제1예열실(110)은 예열연소모드로 작동되게 된다.

보다 구체적으로, 제1예열실(110) 또는 상기 제2예열실(120)이 예열연소모드로 작동되는 경우, 예열연소모드인 예열실의 통기성 핑거가 닫혀지게 되고, 예열연소모드인 예열실 내의 예열용 연소기가 작동되어 내부공간에 장입된 스크랩을 예열시키고, 예열연소모드인 예열실에서 발생된 예열실 배가스는 본체 내부를 거쳐 장입예열모드인 예열실로 유입되어 배기되게 된다.

또한, 제1예열실(110) 또는 상기 제2예열실(120)이 장입예열모드로 작동되는 경우, 장입예열모드인 예열실의 통기성 핑거가 개방되어, 장입예열모드인 예열실 내부공간에 장입된 스크랩이 본체로 투입되고, 본체 내의 배가스가 장입예열모드인 예열실로 유입되어 배기되게 된다. 이러한 과정에서 예열용 연소기에 의해 예열연소모드인 예열실에 장입된 철 스크랩이 예열되게 되고, 또한, 장입예열모드인 예열실에 장입된 철 스크랩 역시 본체 배가스에 의해 예열되면서 본체로 투입되게 된다.

또한, 제1예열실(110) 및 상기 제2예열실(120)의 내부 하단부에는 2차 연소장치가 구비될 수 있다. 이러한 2차 연소장치에 의해, 장입예열모드인 예열실로 유입되는 본체 내의 배가스를 연소시켜, 본체 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환시키게 된다.

그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)의 제1예열실(110) 및 제2예열실(120)의 상단 각각에는 도 2에 도시된 바와 같이, 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버(115, 125)를 포함하여 구성되게 된다. 또한, 제1예열실(110)과 제2예열실(120) 각각에는 내부에 장입된 스크랩의 잔류량을 측정하는 잔류량 측정부가 구비되어, 장입예열모드로 작동하는 중 내부에 장입된 스크랩의 잔류량이 없는 경우 후에 설명되는 바와 같이, 모드가 교번됨과 동시에 개폐식 커버를 개방하여 예열실 내부로 스크랩을 투입할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 예열연소모드인 제1예열용 연소기(113) 측으로 산화제와 연료를 공급하는 제1공급관(111)과, 예열연소모드인 제2예열용 연소기(123) 측으로 산화제와 연료를 공급하는 제2공급관을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

따라서, 예열연소모드인 예열실에서 공급관을 통해 예열용 연소기로 산화제와 연료가 분사되어 예열연소모드인 예열실 내의 스크랩을 예열시키게 된다. 이러한 예열용 연소기는 산화제로서 공기 또는 산소부화 공기 또는 산소를 사용할 수 있으며 후에 설명되는 바와 같이, 투입되는 산화제와 연료는 열교환기(130)에 의해 예열되어 공급되게 된다.

그리고, 본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1예열실(110)에 구비되어 장입예열모드인 제1예열실(110)로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제1배기관(114)과, 제2예열실(120)에 구비되어 장입예열모드인 제2예열실(120)로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제2배기관(124)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1공급관(111), 제2공급관, 배기관(제1배기관(114), 제2배기관(124))과 연결된 열교환기(130)를 더 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 또한, 이러한 열교환기(130)는 산화제 공급관(미도시)과 연료 공급관(미도시)과도 연결되어 구성된다.

따라서, 장입모드인 예열실에서 배기관을 통해 배기된 배가스는 열교환기(130)로 투입되게 되고, 다른 경로를 통해 산화제 공급관과 연료공급관을 통해 열교환기(130) 내부로 산화제와 연료가 공급되게 되어 열교환기(130) 내에서 산화제와 연료가 예열되게 되고, 예열된 산화제와 연료가 공급관을 통해 예열연소모드인 예열실 내의 예열용 연소기로 투입되게 된다. 한편 배가스는 열교환기(130)를 거쳐 배기 휀을 통해 토출되게 된다.

이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 제1실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)의 예열방법 및 전기 아크로의 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 도 3a는 본 발명의 제1실시예에 따라 제1예열실(110)이 장입예열모드, 제2예열실(120)이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 구성도를 도시한 것이다. 또한, 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따라 제2예열실(120)이 장입예열모드, 제1예열실(110)이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 구성도를 도시한 것이다.

먼저, 본체 내에 장입된 스크랩이 용해되는 과정에서 배가스를 발생하게 되고, 장입예열모드로 작동되는 제1예열실(110)에 구비된 2차 연소기(140)가 작동되어 제1예열실(110)로 유입되게 되는 본체 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환시키게 된다.

즉, 제1통기성 핑거가 개방되게 되면서, 제1예열실(110)에 장입된 스크랩이 본체 내부로 투입되게 된다. 그리고, 도 3a에 도시된 바와 같이, 본체 내의 배가스가 제1예열실(110) 내부로 유입되어 제1배기관(114)을 통해 배기되게 됨을 알 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서 실선 화살표는 본체 배가스의 유동경로를 나타낸 것이고, 점선 화살표는 예열실 배가스의 유동경로를 나타낸 것이다.

그리고, 제2예열실(120)에 구비된 제2예열용 연소기(123)가 작동되어 제2예열실(120) 내의 스크랩을 예열하게 되고, 제2예열실(120)에서 발생되는 예열실 배가스는 본체를 거쳐 상기 제1예열실(110)로 유입되어 제1배기관(114)을 통해 배기되게 된다. 따라서 제1예열실(110)은 장입예열모드로 상기 제2예열실(120)은 예열연소모드로 작동되게 된다.

이러한 과정에서, 제1배기관(114)을 통해 배기되는 배가스는 열교환기(130)를 통과하게 되면서 제2공급관을 통해 제2예열용 연소기(123)로 투입되게 되는 산화제와 연료를 예열하게 된다. 따라서, 예열된 산화제와 연료가 제2예열용 연소기(123)로 유입되게 된다.

이러한 과정은 특정시간 동안 지속될 수도 있고, 제1예열실(110)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달될 때까지 지속되게 된다. 즉, 제1예열실(110)에 구비된 제1잔류량 측정부는 실시간으로 제1예열실(110) 내의 스크랩 잔류량을 측정하게 되고, 제1예열실(110)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달되게 되는 경우, 제어부에 의해 제1예열실(110)과 제2예열실(120)의 모드가 서로 변경되게 된다. 즉, 제2예열실(120)이 장입예열모드로 작동되게 되고, 제1예열실(110)이 예열연소모드로 작동되게 된다.

구체적으로, 제2예열용 연소기(123)의 작동을 중단시키고, 제1통기성 핑거(112)를 닫아 제1예열실(110)을 폐쇄하고 제2통기성 핑거(122)를 개방하여 제2예열실(120)에 장입된 스크랩이 본체로 투입하게 된다. 또한, 이러한 과정에서, 제1예열실(110) 상단에 구비된 제1개폐형 커버(115)를 개방하여 제1예열실(110) 내부로 철 스크랩을 장입하게 된다.

제2예열실(120)의 제2통기성 핑거(122)가 개방되면서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 본체 내의 배가스가 제2예열실(120) 내부로 유입되어 제2배기관(124)을 통해 배기되게 됨을 알 수 있다.

그리고, 제1예열실(110) 내로 스크랩의 장입이 완료되면, 제1예열실(110)에 구비된 제1예열용 연소기(113)가 작동되어 제1예열실(110) 내의 스크랩을 예열하게 되고, 제1예열실(110)에서 발생되는 예열실 배가스는 본체를 거쳐 제2예열실(120)로 유입되어 제2배기관(124)을 통해 배기되게 된다. 따라서 제2예열실(120)은 장입예열모드로 상기 제1예열실(110)은 예열연소모드로 작동되게 된다.

이러한 과정에서, 제2배기관(124)을 통해 배기되는 배가스는 열교환기(130)를 통과하게 되면서 제1공급관(111)을 통해 제1예열용 연소기(113)로 투입되게 되는 산화제와 연료를 예열하게 된다. 따라서, 예열된 산화제와 연료가 제1예열용 연소기(113)로 유입되게 된다.

이러한 과정은 특정시간 동안 지속될 수도 있고, 제2예열실(120)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달될 때까지 지속되게 된다. 즉, 제2예열실(120)에 구비된 제2잔류량 측정부는 실시간으로 제2예열실(120) 내의 스크랩 잔류량을 측정하게 되고, 제2예열실(120)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달되게 되는 경우, 제어부에 의해 제1예열실(110)과 제2예열실(120)의 모드가 서로 변경되게 된다. 즉, 다시 제1예열실(110)이 장입예열모드로 작동되게 되고, 제2예열실(120)이 예열연소모드로 작동되게 된다. 이러한 과정이 지속적으로 반복되면서, 본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)가 작동되게 된다.

<제2실시예>

이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 5a는 본 발명의 제2실시예에 따라 제1예열실(110)이 장입예열모드, 제2예열실(120)이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 구성도를 도시한 것이다. 또한, 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따라 제2예열실(120)이 장입예열모드, 제1예열실(110)이 예열연소모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 구성도를 도시한 것이다.

그리고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 정단면도를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 평면도를 도시한 것이다. 또한, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)가 구비된 전기 아크로의 측단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)는 제1실시예와 달리 하나의 하우징(101) 내에 격벽(102)에 의해 제1예열실(110)과 제2예열실(120)이 구획되게 되고, 예열장치(100)의 하단 내부공간은 버퍼부(103)로 구성되며, 이러한 버퍼부(103)에는 2차 연소장치와, 버퍼부(103)에 장입된 스크랩을 본체 내로 지속적으로 투입시키기 위한 투입수단(104)이 구비되게 된다.

본 발명의 제2실시예에 따른 하우징(101)은 도 4, 5a, 5b, 6, 7, 8에 도시된 바와 같이, 아크로 본체 상단 일측에 구비되며 내부공간을 갖고 있음을 알 수 있다. 그리고, 하우징(101)의 내부에는, 하우징(101)의 내부공간 상부를 적어도 하나의 제1예열실(110)과 적어도 하나의 제2예열실(120)로 구획하는 격벽(102)이 구비되게 됨을 알 수 있다.

그리고, 도 5, 6, 8에 도시된 바와 같이, 이러한 하우징(101)의 하단 내부공간에 버퍼부(103)가 위치하게 됨을 알 수 있다. 그리고, 투입수단(104)은 도 8에 도시된 바와 같이, 버퍼부(103)에 유입된 스크랩을 본체 내로 장입시키기 위한 구성에 해당함을 알 수 있다.

본 발명의 제2실시예 역시, 제1예열실(110)과 제2예열실(120)은 예열연소모드와 장입예열모드가 서로 교번하면서 작동되게 된다. 즉, 제1예열실(110)이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실(120)은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실(110)이 장입예열모드인 경우, 상기 제1예열실(110)은 예열연소모드로 작동되게 된다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 제1예열실(110)은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거 그리고 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기(113)를 포함하여 구성되게 된다. 그리고, 제2예열실(120) 역시, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 그리고 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기(123)를 포함하여 구성되게 된다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 제1예열실(110)이 장입예열모드로 작동되고, 제2예열실(120)이 예열연소모드로 작동되는 경우, 장입예열모드인 제1예열실(110)의 제1통기성 핑거(112)가 개방되어, 제1예열실(110) 내부공간에 장입된 스크랩이 버퍼부(103)로 유입되고, 투입수단(104)에 의해 버퍼부(103)에 장입된 스크랩이 지속적으로 본체 내로 투입되게 되며, 본체 내의 배가스는 장입예열모드인 제1예열실(110)로 유입되어 제1배기관(114)을 통해 배기되게 됨을 알 수 있다.

또한, 도 5a에 도시된 바와 같이, 예열연소모드인 제2예열실(120)의 제2통기성 핑거(122)는 닫혀지게 되고, 제2예열실(120) 내의 제2예열용 연소기(123)가 작동되어 내부공간에 장입된 스크랩을 예열, 연소시키고, 제2예열실(120)의 배가스는 장입예열모드인 제1예열실(110)로 유입되게 된다.

반면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1예열실(110)이 예열연소모드로 작동되고, 제2예열실(120)이 장입예열모드로 작동되는 경우, 장입예열모드인 제2예열실(120)의 제2통기성 핑거(122)가 개방되어, 제2예열실(120) 내부공간에 장입된 스크랩이 버퍼부(103)로 유입되고, 투입수단(104)에 의해 버퍼부(103)에 장입된 스크랩이 지속적으로 본체 내로 투입되게 되며, 본체 내의 배가스는 장입예열모드인 제2예열실(120)로 유입되어 제2배기관(124)으로 통해 배기되게 됨을 알 수 있다.

또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 예열연소모드인 제1예열실(110)의 제1통기성 핑거(112)는 닫혀지게 되고, 제1예열실(110) 내의 제1예열용 연소기(113)가 작동되어 내부공간에 장입된 스크랩을 예열, 연소시키고, 제1예열실(110)의 배가스는 장입예열모드인 제2예열실(120)로 유입되게 된다.

또한, 버퍼부(103) 내부에 구비된 2차 연소장치에 의해 장입예열모드인 예열실로 유입되는 본체 내의 배가스의 미반응 화학에너지는 열에너지로 전환되어 장입예열모드인 예열실로 유입되게 된다.

그리고, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1예열실(110) 및 상기 제2예열실(120)의 상단 각각에 구비되어 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버(115, 125)를 포함하여 구성되게 된다.

또한, 제1예열실(110)과 제2예열실(120) 각각에는 내부에 장입된 스크랩의 잔류량을 측정하는 잔류량 측정부가 구비되어, 장입예열모드로 작동하는 중 내부에 장입된 스크랩의 잔류량이 없는 경우, 모드가 교번됨과 동시에 개폐식 커버를 개방하여 예열실 내부로 스크랩을 투입할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)에는, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 예열연소모드인 제1예열용 연소기(113) 측으로 산화제와 연료를 공급하는 제1공급관(111)과, 예열연소모드인 제2예열용 연소기 (123)측으로 산화제와 연료를 공급하는 제2공급관을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

따라서, 예열연소모드인 예열실에서 공급관을 통해 예열용 연소기로 산화제와 연료가 분사되어 예열연소모드인 예열실 내의 스크랩을 예열시키게 된다. 이러한 예열용 연소기는 산화제로서 공기 또는 산소부화 공기 또는 산소를 사용할 수 있으며 후에 설명되는 바와 같이, 투입되는 산화제와 연료는 열교환기(130)에 의해 예열되어 공급되게 된다.

그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)는, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1예열실(110)에 구비되어 장입예열모드인 제1예열실(110)로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제1배기관(114)과, 제2예열실(120)에 구비되어 장입예열모드인 제2예열실(120)로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제2배기관(124)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)는, 도 4, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1공급관(111), 제2공급관, 배기관(제1배기관(114), 제2배기관(124))과 연결된 열교환기(130)를 더 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 또한, 이러한 열교환기(130)는 산화제 공급관(미도시)과 연료 공급관(미도시)과도 연결되어 구성된다.

따라서, 장입모드인 예열실에서 배기관을 통해 배기된 배가스는 열교환기(130)로 투입되게 되고, 다른 경로를 통해 산화제공급관과 연료공급관을 통해 열교환기(130) 내부로 산화제와 연료가 공급되게 되어 열교환기(130) 내에서 산화제와 연료가 예열되게 되고, 예열된 산화제와 연료가 공급관을 통해 예열연소모드인 예열실 내의 예열용 연소기로 투입되게 된다. 한편 배가스는 열교환기(130)를 거쳐 배기 휀을 통해 토출되게 된다.

이하에서는 앞서 언급한 제2실시예에 따른 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)를 이용한 예열방법 및 전기 아크로의 작동방법에 대해 설명하도록 한다. 도 9a는 본 발명의 제2실시예에 따라 제1예열실(110)이 예열연소모드, 제2예열실(120)이 장입예열모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 9b는 본 발명의 제2실시예에 따라 제2예열실(120)이 예열연소모드, 제1예열실(110)이 장입예열모드로 작동되는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치(100)의 단면도를 도시한 것이다.

먼저, 본체 내에 장입된 스크랩이 연소되어 배가스를 발생하게 되고, 버퍼부(103)에 구비된 2차 연소장치(140)가 작동되어 제2예열실(120)로 유입되게 되는 본체 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환시키게 된다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 제2통기성 핑거가 개방되게 되면서, 제2예열실(120)에 장입된 스크랩이 버퍼부(103)로 투입되게 됨을 알 수 있다. 버퍼부(103)로 투입된 스크랩은 투입수단(104)에 의해 지속적으로 본체 내로 유입되게 된다. 그리고, 도 9a에 도시된 바와 같이, 본체 내의 배가스는 버퍼부(103)로 유입되어 2차 연소장치에 의해 미반응 화학에너지가 열에너지로 전환된 후, 제2예열실(120) 내부로 유입되어 제2배기관(124)을 통해 배기되게 됨을 알 수 있다.

그리고, 제1예열실(110)에 구비된 제1예열용 연소기(113)가 작동되어 제1예열실(110) 내의 스크랩을 예열하게 되고, 제1예열실(110)에서 발생되는 예열실 배가스는 버퍼부(103)와 본체를 거쳐 제2예열실(120)로 유입되어 제2배기관(124)을 통해 배기되게 된다. 따라서 제2예열실(120)은 장입예열모드로 제1예열실(110)은 예열연소모드로 작동되게 된다.

이러한 과정에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2배기관(124)을 통해 배기되는 배가스는 열교환기(130)를 통과하게 되면서 제1공급관(111)을 통해 제1예열용 연소기(113)로 투입되게 되는 산화제와 연료를 예열하게 된다. 따라서, 예열된 산화제와 연료가 제1예열용 연소기(113)로 유입되게 된다.

이러한 과정은 특정시간 동안 지속될 수도 있고, 제2예열실(120)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달될 때까지 지속되게 된다. 즉, 제2예열실(120)에 구비된 제2잔류량 측정부는 실시간으로 제2예열실(120) 내의 스크랩 잔류량을 측정하게 되고, 제2예열실(120)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달되게 되는 경우, 제어부에 의해 제1예열실(110)과 제2예열실(120)의 모드가 서로 변경되게 된다. 즉 제2예열실(120)이 예열연소모드로 작동되게 되고, 제1예열실(110)이 장입예열모드로 작동되게 된다.

구체적으로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1예열용 연소기(113)의 작동을 중단시키고, 제2통기성 핑거를 닫아 제2예열실(120)을 폐쇄하고 제1통기성 핑거(112)를 개방하여 제1예열실(110)에 장입된 스크랩이 버퍼부(103)로 투입하게 된다. 또한, 이러한 과정에서, 제2예열실(120) 상단에 구비된 제2개폐형 커버(125)를 개방하여 제2예열실(120) 내부로 철 스크랩을 장입하게 된다.

제1예열실(110)의 제1통기성 핑거(112)가 개방되면서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 본체 내의 배가스가 제1예열실(110) 내부로 유입되어 제1배기관(114)을 통해 배기되게 됨을 알 수 있다.

그리고, 제2예열실(120) 내로 스크랩의 장입이 완료되면, 제2예열실(120)에 구비된 제2예열용 연소기(123)가 작동되어 제2예열실(120) 내의 스크랩을 예열하게 되고, 제2예열실(120)에서 발생되는 예열실 배가스는 버퍼부(103)와 본체를 거쳐 제1예열실(110)로 유입되어 제1배기관(114)을 통해 배기되게 된다. 따라서 제1예열실(110)은 장입예열모드로 상기 제2예열실(120)은 예열연소모드로 작동되게 된다.

이러한 과정에서, 제1배기관(114)을 통해 배기되는 배가스는 열교환기(130)를 통과하게 되면서 제2공급관을 통해 제2예열용 연소기(123)로 투입되게 되는 산화제와 연료를 예열하게 된다. 따라서, 예열된 산화제와 연료가 제2예열용 연소기(123)로 유입되게 된다.

이러한 과정은 특정시간 동안 지속될 수도 있고, 제1예열실(110)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달될 때까지 지속되게 된다. 즉, 제1예열실(110)에 구비된 제1잔류량 측정부는 실시간으로 제1예열실(110) 내의 스크랩 잔류량을 측정하게 되고, 제1예열실(110)의 스크랩의 잔류량이 기 설정된 양에 미달되게 되는 경우, 제어부에 의해 제1예열실(110)과 제2예열실(120)의 모드가 서로 변경되게 된다. 즉, 다시 제1예열실(110)이 예열연소모드로 작동되게 되고, 제2예열실(120)이 장입예열모드로 작동되게 된다. 이러한 과정이 지속적으로 반복되면서, 본 발명의 제2실시예에 따른 교번식 스크랩 예열장치(100)가 작동되게 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 당연한 것으로, 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
11:스크랩
100:전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치
101:하우징
102:격벽
103:버퍼부
104:투입수단
110:제1예열실
111:제1공급관
112:제1통기성 핑거
113:제1예열용 연소기
114:제1배기관
115:제1개폐식 커버
120:제2예열실
121:제1공급관
122:제1통기성 핑거
123:제1예열용 연소기
124:제1배기관
125:제1개폐식 커버
130:열교환기
140:2차 연소장치

Claims (21)

1. 전기 아크로 본체에 적어도 하나가 설치되며 전기 아크로 본체 내부와 가스 유동이 가능한 철 스크랩 예열장치에 있어서,
   상기 본체 일측에 구비되며 내부공간을 갖는 하우징;
   상기 하우징의 내부공간 상부를 적어도 하나의 제1예열실과 적어도 하나의 제2예열실로 구획하는 격벽;
   상기 하우징의 내부공간 하단에 위치한 버퍼부; 및
   상기 버퍼부에 유입된 스크랩을 본체 내로 장입시키는 투입수단을 포함하고,
   상기 제1예열실이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실이 장입예열모드인 경우, 상기 제1예열실은 예열연소모드로 작동되며,
   상기 제1예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기를 구비하고,
   상기 제2예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 예열연소모드로 작동되는 경우,
   예열연소모드인 예열실의 통기성 핑거가 닫혀지고, 예열실 내의 예열용 연소기가 작동되어 내부공간에 장입된 스크랩을 예열시키고, 예열실 배가스는 장입예열모드인 예열실로 유입되고,
   상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 장입예열모드로 작동되는 경우,
   장입예열모드인 예열실의 통기성 핑거가 개방되어, 예열실 내부공간에 장입된 스크랩이 버퍼부로 유입되고, 본체 내의 배가스는 장입예열모드인 예열실로 유입되어 배기되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 버퍼부 내부에 구비되어, 장입예열모드인 예열실로 유입되는 본체 내의 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환하기 위한 2차 연소장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제1예열실 및 상기 제2예열실의 상단 각각에 구비되어 스크랩을 장입하기 위한 개폐식 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   예열연소모드인 제1예열용 연소기 측으로 산화제와 연료를 공급하는 제1공급관과, 예열연소모드인 제2예열용 연소기 측으로 산화제와 연료를 공급하는 제2공급관과, 제1예열실에 구비되어 장입예열모드인 제1예열실로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제1배기관과, 제2예열실에 구비되어 장입예열모드인 제2예열실로 유입된 본체 배가스와 예열실 배가스가 배기되는 제2배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치.
   
9. 제 8항에 있어서,
   예열연소모드인 예열용 연소기와 연결된 공급관과, 장입예열모드인 예열실의 배기관에 연결되어, 예열연소모드인 예열용 연소기로 공급되는 산화제, 연료와 상기 장입예열모드인 예열실의 배기관을 통해 배기되는 배가스가 열교환되는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치.
   
10. 내부공간이 격벽에 의해 제1예열실과 제2예열실로 구획되고 하부 내부공간에 버퍼부가 구비된 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법에 있어서,
    제1통기성 핑거에 의해 제1예열실이 개방되어 상기 제1예열실에 장입된 스크랩이 버퍼부 내부로 투입되는 제1단계;
    본체 내의 배가스가 상기 버퍼부 및 상기 제1예열실 내부로 유입되는 제2단계;
    제2예열용 연소기가 작동되어 제2예열실 내의 스크랩을 예열하고, 제2예열실 배가스가 버퍼부를 거쳐 상기 제1예열실로 유입되어 상기 제1예열실은 장입예열모드로 상기 제2예열실은 예열연소모드로 작동되는 제3단계;
    특정시간 경과 후, 제2예열용 연소기의 작동을 중단하고, 제1통기성 핑거에 의해 제1예열실을 폐쇄하고 제2통기성 핑거에 의해 제2예열실을 개방하여 상기 제2예열실에 장입된 스크랩이 버퍼부 내부로 투입되는 제4단계;
    본체 내의 배가스가 상기 버퍼부 및 상기 제2예열실 내부로 유입되는 제5단계;
    제1예열용 연소기가 작동되어 제1예열실 내의 스크랩을 예열하고, 제1예열실 배가스가 버퍼부와 본체를 거쳐 상기 제2예열실로 유입되어 상기 제1예열실은 예열연소모드로 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되는 제6단계; 및
    상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6단계를 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 버퍼부 내부에 구비된 2차 연소장치에 의해 장입예열모드인 예열실로 유입되는 본체 배가스의 미반응 화학에너지를 열에너지로 전환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법.
    
12. 삭제
13. 삭제
14. 제 10항에 있어서,
    상기 제1예열실에 구비된 제1잔류량 측정부가 상기 제1예열실 내에 장입된 스크랩의 잔류량을 측정하는 단계; 및
    상기 제2예열실에 구비된 제2잔류량 측정부가 상기 제2예열실 내에 장입된 스크랩의 잔류량을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 제3단계 후에, 상기 제1잔류량 측정부에 의해 상기 제1예열실에 장입된 스크랩의 잔류량이 존재하지 않는다고 측정된 경우, 상기 제4단계를 시작하고, 제1개폐식 커버를 개방하여 상기 제1예열실 내로 스크랩을 장입하며,
    상기 제6단계 후에, 상기 제2잔류량 측정부에 의해 상기 제2예열실에 장입된 스크랩의 잔류량이 존재하지 않는다고 측정된 경우, 상기 제1단계를 시작하고, 제2개폐식 커버를 개방하여 상기 제2예열실 내로 스크랩을 장입하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법.
    
16. 제 10항에 있어서,
    상기 제3단계는, 제2공급관을 통해 산화제와 연료를 상기 제2예열용 연소기 측으로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제6단계는, 제1공급관을 통해 산화제와 연료를 상기 제1예열용 연소기 측으로 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 제2단계 및 상기 제3단계에서 제1예열실로 유입된 본체 배가스와 제2예열실 배가스가 제1배기관을 통해 배기되고, 상기 제5단계 및 상기 제6단계에서 제2예열실로 유입된 본체 배가스와 제1예열실 배가스가 제2배기관을 통해 배기되는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법.
    
17. 제 16항에 있어서,
    예열연소모드인 예열용 연소기와 연결된 공급관과, 장입예열모드인 예열실의 배기관에 연교환기에 의해, 상기 장입예열모드인 예열실의 배기관을 통해 배기되는 배가스와, 예열연소모드인 예열용 연소기로 공급되는 산화제, 연료가 서로 열교환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 아크로용 교번식 스크랩 예열장치를 이용한 스크랩 예열방법.
    
18. 전기 아크로에 있어서,
    내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부공간 상부를 적어도 하나의 제1예열실과 적어도 하나의 제2예열실로 구획하는 격벽과, 상기 하우징의 내부공간 하단에 위치한 버퍼부와, 상기 버퍼부에 유입된 스크랩을 본체 내로 장입시키는 투입수단을 포함하고, 상기 제1예열실이 예열연소모드인 경우, 상기 제2예열실은 장입예열모드로 작동되고, 상기 제1예열실이 장입예열모드인 경우, 상기 제1예열실은 예열연소모드로 작동되며, 상기 제1예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제1통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제1예열용 연소기를 구비하고, 상기 제2예열실은, 내부공간에 스크랩이 장입되며, 하단부를 개폐시키는 제2통기성 핑거, 및 장입된 스크랩을 예열시키기 위한 제2예열용 연소기를 구비하는 교번식 스크랩 예열장치;
    일측에 상기 교번식 스크랩 예열장치가 설치되고, 내부로 상기 예열장치에 의해 예열된 스크랩이 투입되는 본체;
    스크랩의 용해를 위한 아크 발생용 전극봉;및
    산화된 스크랩의 환원용 카본 분사기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로.
    
19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 예열연소모드로 작동되는 경우,
    예열연소모드인 예열실의 통기성 핑거가 닫혀지고, 예열실 내의 예열용 연소기가 작동되어 내부공간에 장입된 스크랩을 예열시키고, 예열실 배가스는 장입예열모드인 예열실로 유입되고,
    상기 제1예열실 또는 상기 제2예열실이 장입예열모드로 작동되는 경우,
    장입예열모드인 예열실의 통기성 핑거가 개방되어, 예열실 내부공간에 장입된 스크랩이 버퍼부로 유입되고, 본체 내의 배가스는 장입예열모드인 예열실로 유입되어 배기되는 것을 특징으로 하는 교번식 스크랩 예열장치가 구비된 전기 아크로.
20. 삭제
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