KR101865806B1 - 고로용 집진 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 고로용 집진 장치는 고로와 연결되어 있는 제진기, 제진기와 연결되어 있는 비숍장치, 비숍장치와 청정 BFG배관으로 연결되어 있는 BFG 저장소, 청정 BFG 배관으로부터 분기된 제1 배관으로 연결되어 있는 필터, 필터와 제2 배관으로 연결되어 있는 압축기, 압축기와 제3 배관으로 연결되어 있는 쿨러, 쿨러와 제4 배관으로 연결되어 있는 리시버 탱크, 리시버 탱크와 제5 배관으로 연결되어 있는 이송 배관, 이송 배관의 배출구와 연결되어 있는 더스트 사일로, 이송 배관으로 분기된 적어도 하나 이상의 제6 배관으로 연결되어 있는 집진백실, 더스트 사일로와 상기 청정 BFG 배관 사이를 연결하는 제7 배관을 포함한다.

Description

고로용 집진 장치 및 방법{METHOD AND DEVICE OF DUST COLLECTION FOR FURNACE}
본 발명은 집진 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 고로용 집진 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 산업체 특히, 제철공장 등과 같이 강의 용해장소 또는 코크스 제조 공장과 같은 분진이 발생되는 장소에서는 상당한 분진(dust)이 발생된다. 이에 코크스 공장 등에는 분진을 처리하기 위하여 여러 집진기가 설치되어 운전되고 있다.
이 중, 건식 집진 장치는 건식 집진백실에 집진된 더스트를 더스트 사일로 이송한 후 퍼크밀을 통해서 배출하게 된다.
건식 집진 백실로부터 배출되는 더스트는 불활성 기체인 질소를 더스크 이송관으로 유입시켜 더스트 사일로로 더스트를 전달한다.
한편, 건식 집진 백실 내부로 유입되는 고로 가스의 온도가 낮을 경우, 고로 가스의 수분이 액화하여 더스트가 액화한 수분과 혼합되어 부착성이 증가하고 이로 인해서 더스트 사일로로 이송되는 이송 배관이 쉽게 막히는 현상이 발생한다.
또한, 건식 집진 백실과 더스트 사일로 사이의 이송 배관에는 질소 가스를 유입하여 건식 집진 백실로부터 배출되는 더스트를 더스트 사일로로 전달한다. 따라서 질소 가스를 공급하기 위한 비용이 증가한다.
따라서, 본 발명은 이송 배관의 막힘 현상을 최소화하고 더스트 처리 비용을 줄일 수 있는 고로 집진 설비를 제공하는 것이다.
삭제
본 발명의 실시예에 따른 고로용 집진 장치는 고로와 연결어 있는 제진기, 상기 제진기와 연결되어 있는 비숍장치, 상기 비숍장치와 청정 BFG 배관으로 연결되어 있는 BFG 저장소, 청정 BFG 배관으로부터 분기된 제1 배관으로 연결되어 있는 필터, 필터와 제2 배관으로 연결되어 있는 압축기, 압축기와 제3 배관으로 연결되어 있는 쿨러, 쿨러와 제4 배관으로 연결되어 있는 리시버 탱크, 리시버 탱크와 제5 배관으로 연결되어 있는 이송 배관, 이송 배관의 배출구와 연결되어 있는 더스트 사일로, 이송 배관으로 분기된 적어도 하나 이상의 제6 배관으로 연결되어 있는 집진백실, 더스트 사일로와 상기 청정 BFG 배관 사이를 연결하는 제7 배관을 포함한다.
상기 청정 BFG 배관과 제8 배관으로 연결된 노정압 발전기, 노정압 발전기와 상기 BFG 저장소를 연결하는 제9 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 제7 배관에 순차적으로 설치되어 있는 배출 밸브, 역류 방지 밸브 및 차단 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 배출 밸브와 상기 역류 방지 밸브 사이의 상기 제7 배관과 연결되어 있는 벤트 배관, 벤트 배관에 설치되어 있는 벤트 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고로의 집진 방법은 상기의 고로 집진 장치에서, 상기 고로로부터 배출되어 제진된 후 상기 청정 BFG 배관으로 유입되는 청정 가스는 상기 필터를 통과한 후 상기 압축기에서 압축되는 단계, 압축기를 통과한 후 상기 쿨러에서 냉각되는 단계, 냉각된 후 상기 리시버 탱크에 저장되는 단계, 리시버 탱크로부터 상기 이송 배관으로 공급되는 단계, 집진백실로부터 상기 이송 배관으로 배출되는 더스트와 함께 상기 청정 가스를 상기 더스트 사일로로 전달하는 단계, 더스트 사일로에서 제진 후 상기 청정 가스를 상기 청정 BFG 배관으로 전달하는 단계를 포함하고, 리시버 탱크에 저장되는 고로 가스의 온도는 200℃이하일 수 있다.
상기 압축되는 단계에서, 청정 가스의 온도는 상승한 후, 쿨러에서 200℃이하로 냉각될 수 있다.
본 발명에 따른 고로 집진 설비를 형성하면, 이송 배관으로 유입되는 더스트가 함유한 수분을 증발시켜 비중을 줄여 가볍게 함으로써, 이송 배관이 막히는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 더스트를 이송하기 위한 질소 가스를 별도로 사용하지 않으므로 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 고로 집진 설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 고로 집진 설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 고로 집진 설비는 고로(10)와 연결되어 있는 제진기(dust catcher, 100), 비숍장치(bischoff scrubber, 200), 노정압 발전기(40), 건식 집진백실(50), 더스트 사일로(dust silo)(60) 및 BFG(Blast Furnace gas) 저장소(300)를 포함한다.
고로(10)는 원료인 철광석이 장입되어 용선(pig iron)으로 용융 환원되는 노(爐)이다.
고로(10)의 상부에는 고로(10) 내로 장입되는 원료 또는 연료가 저장되는 노정 호퍼(11)가 위치한다. 노정 호퍼(11)에 저장된 원료 또는 연료는 노정 장입 공정을 통해 고로(10) 내부로 장입된다. 고로(10) 하부의 풍구를 통해서는 열풍이 유입된다.
고로(10) 내로 유입된 연료(예를 들어, 코크스(cokes))는 산소와의 반응으로 연소하여 고온의 가스(이하, '고로 가스'라 명명하여 사용함)를 발생시킨다. 고로 가스는 노 내를 상승하면서 고로(10)로 장입된 철광석과 접촉한다. 노 내에서 고온의 고로 가스와의 접촉으로 열을 전달 받은 철광석은 용선으로 용융 및 환원된다.
고로(10) 내에서 용융 환원된 용선은 노 하부에 저장되었다가, 일정 간격으로 출선구(tap hole)를 통해 노 외로 배출된다. 또한, 고로(10)의 상부로 상승한 고로 가스는 고로(10) 외부로 배출된다.
고로(10)로부터 배출된 고로 가스는 다량의 먼지를 포함한다. 제진기(100) 및 비숍장치(200)는 고로(10)에서 배출되는 고로 가스로부터 먼지(dust)를 제거하는 제진 기능을 수행한다. 비숍 장치(200)에는 집진수가 노즐(22)을 통해서 분사될 수 있다.
고로(10)로부터 배출된 고로 가스는 제진기(100)에 의해 1차 제진된 후, 비숍장치(200)에 의해 2차로 습식 제진된다. 이후, 고로 가스는 청정 BFG 배관(LS)을 통해서 BFG 저장소(300)로 전달된다.
한편, 청정 BFG 배관(LS)에는 거버너 밸브(GOvernor Valve, GOV)(51), 고정자 깃(Stator Blade, SB)(52), 바이패스 제어 밸브(Bypass Control Valve, BCV)(53), 메인 바이패스 밸브(Main bypass Valve, MBV)(54) 등에 의해 그 흐름이 제어될 수 있다. 특히, 비숍장치(200)의 콘 밸브를 통과한 고로가스는 GOV(51)를 통과하여 노정압 발전기(40)의 터빈(41)을 회전시킴으로써, 터빈(41)에 연결된 발전기(42)를 구동시켜 전력을 생산시킨다.
노정압 발전기와 BFG 저장소 사이에 연결되는 청정 BFG 배관은 저압BFG(0.1kg/㎠) 배관일 수 있다.
또한, 청전 BGF 배관(LS)은 분기되어 필터(31), 압축기(32), 쿨러(33), 리시버 탱크(34), 복수의 집진백(bag)실 (50) 및 더스트 사일로(60)가 연결될 수 있으며, 이들 사이는 배관(L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, LL) 및 밸브(V)가 연결될 수 있다.
필터(31)는 청정 BFG 배관(LS)과 차단 밸브(V)가 설치된 제1 배관(L1)으로 연결될 수 있으며, 제1 배관(L1)은 설치된 필터(31)의 수에 따라서 밸브(V)가 설치된 복수의 제2 배관(L2)으로 분기되어 필터(31)와 연결될 수 있다.
필터(31)는 토출 밸브(V)가 연결된 제3 배관(L3)을 통해서 압출기와 연결될 수 있으며, 각각의 필터(31)와 연결된 복수의 제3 배관(L3)은 하나로 합쳐진 후 압축기(32)와 연결될 수 있다.
압축기는 제4 배관(L4)을 통해서 쿨러(33)와 연결되고, 쿨러(33)는 밸브(V)가 설치된 제5 배관(L5)을 통해서 리시버 탱크(34)와 연결되고, 리시버 탱크(34)는 밸브(V)가 설치된 제6 배관(L6)을 통해서 이송 배관(LL)에 연결되어 있다. 제6 배관(L6)은 이송 배관(LL)과 인접한 영역에 밸브(V)가 추가로 설치될 수 있다.
이송 배관(LL)은 가스가 이동하면서 더스트를 더스트 사일로로 전달하기 위한 배관으로 복수의 건식집진기 집진백실(50)과 각각 연결되는 제7 배관(L7)이 연결되어 있다. 제7 배관(L7)에는 각각 배출 밸브(V)가 설치될 수 있다.
제 7 배관(L7)에 설치된 배출 밸브(V)는 더스트 배출 시퀀스에 따라서 각각의 건식 집진백실(50)을 개폐할 수 있다.
이송 배관(LL)과 제6 배관(L6)이 연결되는 지점과 제7 배관(L7)이 연결되는 지점 사이에는 유량 조절 밸브(SV) 및 이송가스 유량 감지기(S1)가 설치될 수 있다.
더스트 사일로(60)는 호퍼 형태로 이루어지며 내부에는 집진 설비의 백필터에 의해 포집되어 이송된 분진은 저장된다. 더스트 사일로(60)의 하단에는 분진이 배출되는 통로의 간격을 조절하여 분진의 배출량을 제어하는 조절부(5)가 설치되며, 조절부(5)의 하부에는 분진을 하부로 이송하기 위한 로터리 밸브(6)가 설치된다. 그리고 로터리 밸브(6)의 하부에는 배출되는 분진을 물과 혼합하기 위한 퍼그 밀(7)이 설치될 수 있다.
더스트 사일로(60)는 제8 배관(L8)을 통해서 청정 BFG 배관(LS)과 연결되며, 제 8 배관(L8)에는 배출 밸브(V1), 역류 방지 밸브(V2) 및 차단 밸브(V3)가 순차적으로 연결될 수 있다.
또한, 배출 밸브(V1)와 역류 방지 밸브(V2) 사이에는 벤트 밸브(V4)를 가지는 벤트 배관(L9)이 연결되어 있다.
또한, 더스트 사일로(60)의 상부에는 안전 밸브(V5)가 설치될 수 있다.
본 발명에서와 같이 배관을 연결하면 200℃의 온도를 가지는 청정 BFG 가스가 더스트를 배출하기 위한 이송 배관(LL) 내부를 흘러, 이송 배관(LL) 내부는 항상 히팅 및 건조 상태를 유지할 수 있다.
이상 설명한 본 발명의 한 실시예에 따른 집진 장치를 이용하여 집진 하는 방법을 설명한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 고로 가스의 집진 방법은 고로로부터 배출되는 고로 가스를 건식 집진기 및 습식 집진기로 집진 후 배출되어 청정 BFG 배관으로 유입되는 청정 BFG 가스를 필터를 통과시키고, 압축하는 단계(S100), 압축기를 통과한 가스를 쿨러에서 냉각하는 단계(S102), 냉각된 가스를 리시버 탱크에 저장하는 단계(S103), 저장된 가스를 더스트 이송 배관으로 전달하는 단계(S104), 집진백실로부터 더스트를 배출하여 청정 BFG 가스와 함께 더스트 사일로로 전달하는 단계(S105), 더스트 사일로에서 제진된 가스를 청정 BFG 배관으로 전달하는 단계(S106)를 포함한다.
예를 들어, 청정이 완료된 함진량 5mg/N㎥ 이하의 2.5kg/㎠의 BFG(온도 100℃, 압력 2.5kg/㎠)를 제1 배관(L1) 및 제2 배관(L2)을 통해서 필터(31)로 전달한다. 필터(31)를 통과한 청정 BFG 가스는 압축기에서 이송에 적정한 압력(6.0kg/㎠)으로 승압(S100)된다. 이때, 승압에 의해서 청정 BFG 가스의 온도는 상승하므로 쿨러(33)를 통과시켜 200℃로 냉각(S102)시킨 후 리시버 탱크(34)에 저장(S103)한다.
리시버 탱크(34)는 필요로 하는 양이 될때까지 가스를 저장한 후 이송 배관(LL)에 공급(S104)한다. 이후, 이송 배관에 공급된 BFG 가스는 집진백실로부터 배출되는 더스트와 함께 더스트 사일로로 전달(S105)된 후, 더스트 사일로에서 제진된 후 청정 BFG 배관으로 전달(S106)된다.
이때, 리시버 탱크(34)로부터 공급되는 BFG 가스는 200℃의 온도를 수분을 증발 시킬 수 있는 온도 이므로, 집진백실로부터 배출되어 이송 배관(LL)으로 유입되는 더스트가 함유한 수분을 증발시켜 더스트의 비중을 줄여 가볍게 함으로써, 이송 배관이 더스트로 막히는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 더스트를 이송하기 위해서 이송 배관 내부로 질소 가스를 별도로 사용하지 않으므로 비용을 절감할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
5: 조절부 7: 퍼그밀
6: 로터리 밸브 10: 고로
11: 노정 호퍼 22: 노즐
31: 필터 32: 압축기
33: 툴러 34: 리시버 탱크
40: 노정압 발전기 41: 터빈
42: 발전기 50: 집진백실
60: 더스트 사일로 100: 제진기
200: 비숍장치 300: BFG 저장소

Claims (6)

  1. 고로와 연결되어 있는 제진기,
    상기 제진기와 연결되어 있는 비숍장치,
    상기 비숍장치와 청정 BFG 배관으로 연결되어 있는 BFG 저장소,
    상기 청정 BFG 배관으로부터 분기된 제1 배관으로 연결되어 있는 필터,
    상기 필터와 제2 배관으로 연결되어 있는 압축기,
    상기 압축기와 제3 배관으로 연결되어 있는 쿨러,
    상기 쿨러와 제4 배관으로 연결되어 있는 리시버 탱크,
    상기 리시버 탱크와 제5 배관으로 연결되어 있는 이송 배관,
    상기 이송 배관의 배출구와 연결되어 있는 더스트 사일로,
    상기 이송 배관으로 분기된 적어도 하나 이상의 제6 배관으로 연결되어 있는 집진백실,
    상기 더스트 사일로와 상기 청정 BFG 배관 사이를 연결하는 제7 배관
    을 포함하는 고로 집진 장치
  2. 제1항에서,
    상기 청정 BFG 배관과 제8 배관으로 연결된 노정압 발전기,
    상기 노정압 발전기와 상기 BFG 저장소를 연결하는 제9 배관
    을 더 포함하는 고로 집진 장치
  3. 제1항에서,
    상기 제7 배관에 순차적으로 설치되어 있는 배출 밸브, 역류 방지 밸브 및 차단 밸브
    를 더 포함하는 고로 집진 장치
  4. 제3항에서,
    상기 배출 밸브와 상기 역류 방지 밸브 사이의 상기 제7 배관과 연결되어 있는 벤트 배관,
    상기 벤트 배관에 설치되어 있는 벤트 밸브
    를 더 포함하는 고로 집진 장치
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 고로 집진 장치에서, 상기 고로로부터 배출되어 제진된 후 상기 청정 BFG 배관으로 유입되는 청정 가스는 상기 필터를 통과한 후 상기 압축기에서 압축되는 단계,
    상기 압축기를 통과한 후 상기 쿨러에서 냉각되는 단계,
    상기 냉각된 후 상기 리시버 탱크에 저장되는 단계,
    상기 리시버 탱크로부터 상기 이송 배관으로 공급되는 단계,
    상기 집진백실로부터 상기 이송 배관으로 배출되는 더스트와 함께 상기 청정 가스를 상기 더스트 사일로로 전달하는 단계,
    상기 더스트 사일로에서 제진 후 상기 청정 가스를 상기 청정 BFG 배관으로 전달하는 단계
    를 포함하고,
    상기 리시버 탱크에 저장되는 고로 가스의 온도는 200℃이하인 고로의 집진 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 압축되는 단계에서,
    상기 청정 가스의 온도는 상승한 후, 상기 쿨러에서 200℃이하로 냉각되는 고로의 집진 방법.
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