KR102177047B1 - 용선 제조장치 및 용선 제조방법 - Google Patents

Abstract

내주면을 따라 복수의 풍구가 형성된 용융가스화로; 상기 복수의 풍구 중 어느 하나의 풍구를 1번으로 할 때, 홀수 번의 풍구와 연결되어 상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제1취입부; 짝수 번의 풍구와 연결되어 상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제2취입부; 및 상기 제1취입부 및 상기 제2취입부에서의 미분탄의 취입량을 주기적으로 조절하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1취입부에서의 미분탄 취입량을 상기 제2취입부에서의 미분탄 취입량보다 증가시켰다가 감소시키는 용선 제조장치사 소개된다.

Description

용선 제조장치 및 용선 제조방법{MANUFACTURING APPARATUS OF MOLTEN IRON AND MANUFACTURING METHOD OF MOLTEN IRON}

본 발명은 용선 제조장치 및 용선 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 용융가스화로의 홀수 번 풍구와 짝수 번 풍구로부터 취입하는 미분탄 취입량을 독립적으로 주기적으로 번갈아 증감시켜 취입 깊이를 효과적으로 제어할 수 있는 용선 제조장치 및 용선 제조방법에 관한 것이다.

자연상태의 철광석으로부터 자동차, 조선, 가전, 건설 등 대부분의 현대 산업에서 사용되고 있는 철강을 제조하기 위해서는 우선적으로 산화철을 고온에서 환원시키고 용융시켜 불순물을 제거하는 제선 공정을 거쳐야 한다.

일반적으로, 가장 잘 알려진 제선공정으로는 고로 공정이 있으며 고로 공정은 소결과정을 거친 철광석과, 유연탄을 연료로 하여 제조된 코크스를 고로 상부에 투입한 후, 1000℃ 이상으로 가열한 공기를 고로 하부에 취입하여 코크스를 태우며 발생된 가스와 장입물이 역방향으로 흐르도록 하여 열을 교환하고 광석을 환원시키는 방법이다.

그러나 고로 공정에 의하면 유연탄을 코크스로 제조하기 위한 코크스 제조설비, 철광석의 소결과정을 위한 소결설비 등의 부대설비가 필수적이며, 연원료의 제한이 크고 넓은 부지를 필요로 한다. 최근에는 코크스와 소결 공정에서 배출되는 가스 중 대기 오염물질이 문제가 되고 있으므로 이러한 고로법의 한계를 극복하기 위한 용융환원법이 개발 및 상용화 되었으며, 용융환원법은 파이넥스(FINEX) 공정이라고 칭해진다.

고로 공정에서는 소결과정을 거친 덩어리 상태의 철광석(괴철광) 또는 자연상태의 괴철광이 사용되는 반면, 파이넥스 공정에서는 가루형태의 철광석(분철광)이 사용된다. 또한, 고로 공정에서는 유연탄을 가공한 코크스가 사용되나 파이넥스 공정에서는 일반탄이 직접 사용된다.

이와 같은 파이넥스 공정은 코크스 제조설비, 철광석의 소결설비, 정화설비 등을 필요로 하지 않고, 괴철광에 비해 가격이 저렴한 분철광과 유연탄에 비해 가격이 저렴한 일반탄을 사용하기 때문에 철강의 제조원가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 파이넥스 공정은 고로 공정에 비해 매우 친환경적인 장점이 있다.

파이넥스 공정에서는 분철광을 환원시키는 유동환원로와, 환원된 분철광과 일반탄을 용융시켜 용선을 제조하는 용융가스화로가 사용된다. 용융가스화로에 장입되는 분철광과 석탄은 상부 장입물의 하중을 견디고 로 하부에 저장된 용선의 배출을 용이하게 하기 위해서 덩어리 형태로 가공되어 장입되는데 그 중에서도 석탄을 괴상화 하기 위하여 바인더를 일정 비율로 혼합하여 고압으로 찍어낸 것을 성형탄이라고 한다.

고로 공정의 코크스와 파이넥스 공정의 성형탄 모두 석탄을 괴상화하여 사용한다는 점에서 사용할 수 있는 탄의 종류에 제한이 있고, 부대설비를 이용한 제조 공정이 추가 되기 때문에 코크스와 성형탄의 사용량이 많아지면 용선의 제조원가가 상승하게 된다. 따라서 코크스와 성형탄의 사용량을 저감하기 위해 미분 형태의 석탄을 풍구에서 산소 가스와 함께 취입하여 우선적으로 연소시키는 Pulverized Coal Injection (PCI) 공법이 개발되어 오래 전부터 시행되고 있다.

고로와 용융가스화로 모두 노체의 수직한 벽의 특정 높이에 풍구를 원주방향으로 일정 간격으로 설치하여 고압으로 산소 가스를 밀어 넣는 방법을 사용한다.

고로 공정에서는 산소 가스를 취입하기 위해 고온의 공기를 사용하는데 반해 용융가스화로에서는 장입층의 높이가 낮고 무게가 가볍기 때문에 취입하는 가스의 부피를 제한하기 위하여 질소를 제거한 상온의 산소를 취입한다. 따라서 취입되는 가스 자체의 부피가 작고 가스의 침투 깊이도 짧아 용융가스화로 내 활용 단면적이 적다는 단점이 있다.

용융가스화로의 홀수 번 풍구와 짝수 번 풍구로부터 취입하는 미분탄 취입량을 주기적으로 번갈아 증감시켜 취입 깊이를 효과적으로 제어할 수 있는 용선 제조장치 및 용선 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 용선 제조장치는 내주면을 따라 복수의 풍구가 형성된 용융가스화로; 상기 복수의 풍구 중 어느 하나의 풍구를 1번으로 할 때, 홀수 번의 풍구와 연결되어 상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제1취입부; 짝수 번의 풍구와 연결되어 상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제2취입부; 및 상기 제1취입부 및 상기 제2취입부에서의 미분탄의 취입량을 주기적으로 조절하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1취입부에서의 미분탄 취입량을 상기 제2취입부에서의 미분탄 취입량보다 증가시켰다가 감소시킨다.

상기 제어부는, 상기 제1취입부에서의 미분탄 취입량이 상기 제2취입부에서의 미분탄 취입량보다 클 때인 제1단계와, 상기 제1취입부에서의 미분탄 취입량이 상기 제2취입부에서의 미분탄 취입량보다 작을 때인 제2단계를 반복하여 미분탄을 취입시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제1평균값이, 상기 제2단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제2평균값과 동일하도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제1취입부 또는 상기 제2취입부 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최대값은 상기 제1평균값 초과 및 상기 제1평균값의 1.5배 이하로 제어하고, 상기 제1취입부 또는 상기 제2취입부 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최소값은 상기 제1평균값의 0.5배 이상 및 상기 제1평균값 미만으로 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 10분 내지 120분 마다 상기 제1단계에서 상기 제2단계로 변경하거나, 상기 제2단계에서 상기 제1단계로 변경할 수 있다.

상기 제1취입부는, 상기 미분탄이 저장되는 제1저장빈; 상기 제1저장빈과 연결되며, 상기 미분탄을 상기 가스와 이송시키는 제1가압절출빈; 상기 제1가압절출빈과 연결되고, 상기 미분탄 및 상기 가스를 분배하는 제1분배빈; 및 상기 제1분배빈과 연결되며, 상기 분배된 미분탄 및 가스를 상기 홀수 번의 풍구를 통해 취입시키는 복수의 제1취입기;를 포함할 수 있다.

상기 제1가압절출빈은 한 쌍으로 구성되고, 상기 제1분배빈으로 번갈아 가면서 상기 미분탄 및 상기 가스를 이송시킬 수 있다.

상기 제2취입부는, 상기 미분탄이 저장되는 제2저장빈; 상기 제2저장빈과 연결되며, 상기 미분탄을 상기 가스와 이송시키는 제2가압절출빈; 상기 제2가압절출빈과 연결되고, 상기 미분탄 및 상기 가스를 분배하는 제2분배빈; 및 상기 제2분배빈과 연결되며, 상기 분배된 미분탄 및 가스를 상기 짝수 번의 풍구를 통해 취입시키는 복수의 제2취입기;를 포함할 수 있다.

상기 제2가압절출빈은 한 쌍으로 구성되고, 상기 제2분배빈으로 번갈아 가면서 상기 미분탄 및 상기 가스를 이송시킬 수 있다.

상기 용융가스화로로 환원철을 제공하는 유동환원로;를 더 포함하고, 상기 용융가스화로로부터 발생된 환원가스를 상기 유동환원로로 이송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 용선 제조방법은 내주면을 따라 복수의 풍구가 형성된 용융가스화로로 환원철 및 코크스를 장입하는 단계; 및 상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 단계;를 포함하고, 상기 미분탄을 취입시키는 단계는, 홀수 번의 풍구를 통해 취입되는 제1미분탄의 취입량이 짝수 번의 풍구를 통해 취입되는 제2미분탄의 취입량보다 큰 값을 갖도록 상기 미분탄을 취입시키는 제1단계; 및 상기 제1미분탄의 취입량이 상기 제2미분탄의 취입량보다 작은 값을 갖도록 상기 미분탄을 취입시키는 제2단계;를 포함한다.

상기 제1단계 및 상기 제2단계를 반복하여 미분탄을 취입시킬 수 있다.

상기 제1단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제1평균값이, 상기 제2단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제2평균값과 동일할 수 있다.

상기 제1단계에서, 상기 홀수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최대값은 상기 제1평균값 초과 및 상기 제1평균값의 1.5배 이하이고, 상기 짝수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최소값은 상기 제1평균값의 0.5배 이상 및 상기 제1평균값 미만일 수 있다.

상기 제2단계에서, 상기 짝수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최대값은 상기 제1평균값 초과 및 상기 제1평균값의 1.5배 이하이고, 상기 홀수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최소값은 상기 제1평균값의 0.5배 이상 및 상기 제1평균값 미만일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 용선 제조장치 및 용선 제조방법에 따르면 용융가스화로의 홀수 번 풍구와 짝수 번 풍구로부터 취입하는 미분탄 취입량을 독립적으로 조절하며, 주기적으로 번갈아 증감시켜 취입 깊이를 효과적으로 제어할 수 있다.

나아가 노 중심의 비활성 영역의 반경이 축소되어 가스 유로가 확장되고, 가스와 철연료가 만나 반응 할 수 있는 가용 단면적이 확대되어 생산량을 증대할 수 있다.

또한, 층상 장입을 하는 고로와 달리 혼합 장입을 하는 용융가스화로에서는 가스가 수평 방향으로 이동하지 않기 때문에 가스가 장입층을 통과하는 시간이 매우 빠르고, 가스와 접촉하는 성형탄의 분화가 많이 발생하여 입도 편차가 커져 조업이 악화되는데 취입량이 주기적으로 변화하면 성형탄의 입도 편차를 줄여주어 긍정적인 효과를 가져올 수 있다.

더불어 산소 유량은 항상 일정하게 유지하면서 변화를 주지 않기 때문에 매우 안정적이며, 2개의 미분탄 취입 설비에서 미분탄 취입량을 조절하기만 하면 되기 때문에 설비 운용 측면에서도 매우 간편한 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 용선 제조장치의 개략도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 용선 제조장치의 개략도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 시간에 따른 홀수 번 풍구와 짝수 번 풍구에서의 미분탄 취입량의 변동을 나타낸 그래프이다.
도 4는 기존에 따라 모든 풍구에서 동일한 미분탄 취입량으로 취입하는 것을 나타낸 도면(좌측)과, 본 발명의 일 실시예에 따라 홀수 번 풍구와 짝수 번 풍구에서의 미분탄 취입량을 번갈아 가면서 증감시키는 것을 나타낸 도면(우측)이다.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 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 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다.

보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

용선 제조장치

본 발명의 일 실시예에 의한 용선 제조장치는 도 1 및 도 2를 참고할 때, 내주면을 따라 복수의 풍구(11)가 형성된 용융가스화로(10), 복수의 풍구(11) 중 어느 하나의 풍구를 1번으로 할 때, 홀수 번의 풍구와 연결되어 용융가스화로(10) 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제1취입부(30), 짝수 번의 풍구와 연결되어 용융가스화로(10) 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제2취입부(40) 및 제1취입부(30) 및 제2취입부(40)에서의 미분탄의 취입량을 주기적으로 조절하는 제어부를 포함하고, 제어부는 제1취입부(30)에서의 미분탄 취입량을 제2취입부(40)에서의 미분탄 취입량보다 증가시켰다가 감소시킨다.

용융가스화로(10)로 환원철을 제공하는 유동환원로(20)를 더 포함하고, 용융가스화로(10)로부터 발생된 환원가스를 유동환원로(20)로 이송할 수 있다.

용융가스화로(10)는 유동환원로(20)로부터 환원철을 공급받고, 코크스 또는 성형탄을 공급받아 내부에 장입될 수 있다. 용융가스화로(10)의 내주면을 따라 형성된 복수의 풍구(11)로부터 산소가 포함된 가스 및 미분탄이 취입되어 용선을 제조한다.

제1취입부(30)는 용융가스화로(10)의 내주면을 따라 형성된 복수의 풍구(11) 중에서 어느 하나의 풍구를 1번으로 할 때, 홀수 번의 풍구와 연결되어 용융가스화로(10) 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시킨다.

이를 테면, 복수의 풍구(11)가 총 32개일 경우, 32개의 풍구 중 어느 하나를 1번 풍구로 하여 n+1(n은 0부터 30까지의 정수)번 풍구가 제1취입부(30)와 연결될 수 있다.

구체적으로, 제1취입부(30)는 미분탄이 저장되는 제1저장빈(31), 제1저장빈(31)과 연결되며, 미분탄을 가스와 이송시키는 제1가압절출빈(32), 제1가압절출빈(32)과 연결되고, 미분탄 및 가스를 분배하는 제1분배빈(33) 및 제1분배빈(33)과 연결되며, 분배된 미분탄 및 가스를 홀수 번의 풍구를 통해 취입시키는 복수의 제1취입기를 포함할 수 있다.

제1저장빈(31)에는 미분탄이 저장되어 용융가스화로(10) 내측으로 미분탄을 공급할 수 있다. 제1가압절출빈(32)은 제1저장빈(31)과 연결되며, 제1저장빈(31)으로부터 미분탄을 공급받아 가스와 함께 미분탄을 기송시킬 수 있다.

제1가압절출빈(32)은 한 쌍으로 구성되고, 제1분배빈(33)으로 번갈아 가면서 미분탄 및 가스를 이송시킬 수 있다. 가압 상태에서 용융가스화로(10)에 미분탄을 기송하기 위해서는 제1가압절출빈(32) 내부에 가스를 채운 후, 가압하는 과정이 필요하므로 제1가압절출빈(32)이 한 쌍이 아니라, 하나로 구성될 경우, 미분탄의 연속 공급이 불가능하기 때문이다.

제1분배빈(33)은 제1가압절출빈(32)과 연결되며, 제1가압절출빈(32)으로부터 미분탄 및 가스를 공급받아 분배할 수 있다. 제1취입기는 홀수 번의 풍구에 대응되는 수의 복수로 구성되며, 홀수 번의 풍구와 각각 연결될 수 있다. 제1분배빈(33)으로부터 분배된 미분탄 및 가스를 홀수 번의 풍구를 통해 취입시킬 수 있다.

제2취입부(40)는 용융가스화로(10)의 내주면을 따라 형성된 복수의 풍구(11) 중에서 어느 하나의 풍구를 1번으로 할 때, 짝수 번의 풍구와 연결되어 용융가스화로(10) 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시킨다.

이를 테면, 복수의 풍구(11)가 총 32개일 경우, 32개의 풍구 중 어느 하나를 1번 풍구로 하여 n+2(n은 0부터 30까지의 정수)번 풍구가 제2취입부(40)와 연결될 수 있다.

구체적으로, 제2취입부(40)는 미분탄이 저장되는 제2저장빈(41), 제2저장빈(41)과 연결되며, 미분탄을 가스와 이송시키는 제2가압절출빈(42), 제2가압절출빈(42)과 연결되고, 미분탄 및 가스를 분배하는 제1분배빈(33) 및 제2분배빈(43)과 연결되며, 분배된 미분탄 및 가스를 홀수 번의 풍구를 통해 취입시키는 복수의 제2취입기를 포함할 수 있다.

제2저장빈(41)에는 미분탄이 저장되어 용융가스화로(10) 내측으로 미분탄을 공급할 수 있다. 제2가압절출빈(42)은 제2저장빈(41)과 연결되며, 제2저장빈(41)으로부터 미분탄을 공급받아 가스와 함께 미분탄을 기송시킬 수 있다.

제2가압절출빈(42)은 한 쌍으로 구성되고, 제2분배빈(43)으로 번갈아 가면서 미분탄 및 가스를 이송시킬 수 있다. 가압 상태에서 용융가스화로(10)에 미분탄을 기송하기 위해서는 제2가압절출빈(42) 내부에 가스를 채운 후, 가압하는 과정이 필요하므로 제2가압절출빈(42)이 한 쌍이 아니라, 하나로 구성될 경우, 미분탄의 연속 공급이 불가능하기 때문이다.

제2분배빈(43)은 제2가압절출빈(42)과 연결되며, 제2가압절출빈(42)으로부터 미분탄 및 가스를 공급받아 분배할 수 있다. 제2취입기는 짝수 번의 풍구에 대응되는 수의 복수로 구성되며, 짝수 번의 풍구와 각각 연결될 수 있다. 제2분배빈(43)으로부터 분배된 미분탄 및 가스를 짝수 번의 풍구를 통해 취입시킬 수 있다.

제1취입부(30) 및 제2취입부(40)는 각각 독립적으로 가동되며, 미분탄 취입량 역시 독립적으로 결정될 수 있다. 이에 따라 제1취입부(30)에서의 미분탄 취입량과 제2취입부(40)에서의 미분탄 취입량이 다르도록 설정하여 미분탄을 취입시킬 수 있다. 다만, 제1취입부(30) 중 각각의 풍구에서 취입되는 미분탄 취입량은 동일할 수 있다. 또한, 제2취입부(40) 중 각각의 풍구에서 취입되는 미분탄 취입량은 동일할 수 있다.

도 3을 참고하여 설명할 때, 제어부는 제1취입부(30) 및 제2취입부(40)에서의 미분탄의 취입량을 주기적으로 조절하며, 제1취입부(30)에서의 미분탄 취입량을 제2취입부(40)에서의 미분탄 취입량보다 증가시켰다가 감소시킨다.

구체적으로, 제어부는 제1취입부(30)에서의 미분탄 취입량이 제2취입부(40)에서의 미분탄 취입량보다 클 때인 제1단계와, 제1취입부(30)에서의 미분탄 취입량이 제2취입부(40)에서의 미분탄 취입량보다 작을 때인 제2단계를 반복하여 미분탄을 취입시킬 수 있다.

제어부는 10 내지 120분을 주기로 하여 제1단계와 제2단계를 번갈아 가면서 반복 변경할 수 있다.

구체적으로, 제어부는 제1단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 풍구의 개수로 나눈 제1평균값이, 제2단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 풍구의 개수로 나눈 제2평균값과 동일하도록 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 제어부는 제1취입부(30) 또는 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최대값은 제1평균값 초과 및 제1평균값의 1.5배 이하로 제어하고, 제1취입부(30) 또는 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최소값은 제1평균값의 0.5배 이상 및 제1평균값 미만으로 제어할 수 있다.

이와 같이, 제1취입부(30) 또는 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최대값의 상한과, 제1취입부(30) 또는 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최소값의 하한을 제한하는 이유는 홀수 번 풍구와, 짝수 번 풍구 간에 미분탄 취입량의 차이가 과도하게 클 경우, 충전층의 체류 시간에 차이가 나게 되어 조업이 불안정해질 수 있기 때문이다.

이를 테면, 제1단계에서 제1취입부(30)에서의 미분탄 취입량이 제2취입부(40)서의 미분탄 취입량보다 크고, 제1평균값이 100%라 할 때, 제1평균값보다 큰 제1취입부(30) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량은 100% 초과 및 150% 이하일 수 있다. 한편, 제1평균값보다 작은 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량은 50% 이상 및 100% 미만일 수 있다.

또한, 제2단계에서 제1취입부(30)에서의 미분탄 취입량이 제2취입부(40)에서의 미분탄 취입량보다 작고, 제1평균값과 동일한 제2평균값이 마찬가지로 100%라 할 때, 제2평균값보다 작은 제1취입부(30) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량은 50% 이상 및 100% 미만일 수 있다. 한편, 제2평균값보다 큰 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량은 100% 초과 및 150% 이하일 수 있다.

따라서 제1단계에서 제1취입부(30) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량이 120%이고, 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량이 80%여서 제1평균값이 100%이 될 경우, 제2단계에서는 반대로 제1취입부(30) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량이 80%이고, 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량이 120%여서 제2평균값이 100%이 될 수 있다.

물론, 제1평균값과 제2평균값이 동일하고, 제1취입부(30) 또는 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최대값이 제1평균값 초과 및 제1평균값의 1.5배 이하이며, 제1취입부(30) 또는 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최소값은 제1평균값의 0.5배 이상 및 제1평균값 미만을 만족하면 되는 것이므로 제2단계에서는 반대로 제1취입부(30) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량이 70%이고, 제2취입부(40) 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량이 120%여서 제2평균값이 130%이 되어도 무방할 수 있다.

미분탄은 10 내지 30% 가량의 휘발물질을 포함하고 있으며, 풍구를 통해 산소와 함께 용융가스화로(10)에 취입되면 고온의 환경에 노출되어 급속하게 가열되고, 휘발물질이 배출되어 가스의 양이 늘어날 수 있다. 또한, 미분탄 중의 카본이 산소와 반응하여 연소되는 과정에 연소압이 증가하여 반응 가스의 운동력을 높여주게 되어 가스의 침투 깊이가 증가하게 될 수 있다.

도 4에서와 같이, 홀수 번 풍구 및 짝수 번 풍구 별로 미분탄 취입량을 다르게 하고, 일정시간이 지난 후에 미분탄 취입 증감 위치를 바꾸어준다면 전체적으로 가스 취입 깊이를 깊게 유지하여 활성 단면적의 넓이를 넓힐 수 있다.

용선 제조방법

본 발명의 일 실시예에 의한 용선 제조방법은 내주면을 따라 복수의 풍구가 형성된 용융가스화로로 환원철 및 코크스를 장입하는 단계 및 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 단계를 포함하고, 미분탄을 취입시키는 단계는 홀수 번의 풍구를 통해 취입되는 제1미분탄의 취입량이 짝수 번의 풍구를 통해 취입되는 제2미분탄의 취입량보다 큰 값을 갖도록 미분탄을 취입시키는 제1단계 및 제1미분탄의 취입량이 제2미분탄의 취입량보다 작은 값을 갖도록 미분탄을 취입시키는 제2단계를 포함한다.

먼저, 환원철 및 코크스를 장입하는 단계에서는 내주면을 따라 복수의 풍구가 형성된 용융가스화로로 환원철 및 코크스를 장입한다.

다음으로, 미분탄을 취입시키는 단계에서는 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시킨다.

도 3을 참고하여 설명할 때, 미분탄을 취입시키는 단계는 제1미분탄의 취입량이 제2미분탄의 취입량보다 큰 값을 갖도록 미분탄을 취입시키는 제1단계와, 제1미분탄의 취입량이 제2미분탄의 취입량보다 작은 값을 갖도록 미분탄을 취입시키는 제2단계로 구분되어 수행될 수 있다. 10 내지 120분을 주기로 하여 제1단계와 제2단계를 번갈아 가면서 반복할 수 있다.

구체적으로, 제1단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 풍구의 개수로 나눈 제1평균값이, 제2단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 풍구의 개수로 나눈 제2평균값과 동일할 수 있다.

제1단계에서 홀수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최대값은 제1평균값 초과 및 제1평균값의 1.5배 이하이고, 짝수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최소값은 제1평균값의 0.5배 이상 및 제1평균값 미만일 수 있다.

이와 같이, 제1단계에서 홀수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최대값의 상한과, 짝수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최소값의 하한을 제한하는 이유는 홀수 번 풍구와, 짝수 번 풍구 간에 미분탄 취입량의 차이가 과도하게 클 경우, 충전층의 체류 시간에 차이가 나게 되어 조업이 불안정해질 수 있기 때문이다.

마찬가지로, 제2단계에서 짝수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최대값은 제1평균값 초과 및 제1평균값의 1.5배 이하이고, 홀수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최소값은 제1평균값의 0.5배 이상 및 제1평균값 미만일 수 있다.

풍구에 취입되는 미분탄은 100 내지 200kg/t-p (용선 1톤 생산 당 미분탄의 취입량)의 범위에서 미분탄 종의 연소성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 미분탄 취입량이 150kg/t-p이고, 용성 생산량이 200ton/hr일 경우, 30ton/hr의 미분탄 취입량이 결정될 수 있다.

도 4에서와 같이, 홀수 번 풍구 및 짝수 번 풍구 별로 미분탄 취입량을 다르게 하고, 일정시간이 지난 후에 미분탄 취입 증감 위치를 바꾸어준다면 전체적으로 가스 취입 깊이를 깊게 유지하여 활성 단면적의 넓이를 넓힐 수 있다.

이외 용선 제조방법에 대한 설명은 상기한 용선 제조장치에 대한 설명으로 대신하기로 한다.

본 발명은 상기 구현예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 용융가스화로 20: 유동환원로
30: 제1취입부 31: 제1저장빈
32: 제1가압절출빈 33: 제1분배빈
40: 제2취입부 41: 제2저장빈
42: 제2가압절출빈 43: 제2분배빈

Claims (15)

1. 내주면을 따라 복수의 풍구가 형성된 용융가스화로;
   상기 복수의 풍구 중 어느 하나의 풍구를 1번으로 할 때, 홀수 번의 풍구와 연결되어 상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제1취입부;
   짝수 번의 풍구와 연결되어 상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 제2취입부; 및
   상기 제1취입부와 상기 제2취입부에서의 미분탄의 취입량을 주기적으로 다르게 조절하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제1취입부에서의 미분탄 취입량을 상기 제2취입부에서의 미분탄 취입량보다 증가시켰다가 감소시키고,
   상기 제어부는,
   상기 제1취입부에서의 미분탄 취입량이 상기 제2취입부에서의 미분탄 취입량보다 클 때인 제1단계와,
   상기 제1취입부에서의 미분탄 취입량이 상기 제2취입부에서의 미분탄 취입량보다 작을 때인 제2단계를 반복하여 미분탄을 취입시키며,
   상기 제1단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제1평균값이, 상기 제2단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제2평균값과 동일하도록 제어하고,
   상기 제1취입부 또는 상기 제2취입부 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최대값은 상기 제1평균값 초과 및 상기 제1평균값의 1.5배 이하로 제어하고,
   상기 제1취입부 또는 상기 제2취입부 중 어느 하나에서의 미분탄 취입량의 최소값은 상기 제1평균값의 0.5배 이상 및 상기 제1평균값 미만으로 제어하는 용선 제조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   10분 내지 120분 마다 상기 제1단계에서 상기 제2단계로 변경하거나, 상기 제2단계에서 상기 제1단계로 변경하는 용선 제조장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1취입부는,
   상기 미분탄이 저장되는 제1저장빈;
   상기 제1저장빈과 연결되며, 상기 미분탄을 상기 가스와 이송시키는 제1가압절출빈;
   상기 제1가압절출빈과 연결되고, 상기 미분탄 및 상기 가스를 분배하는 제1분배빈; 및
   상기 제1분배빈과 연결되며, 상기 분배된 미분탄 및 가스를 상기 홀수 번의 풍구를 통해 취입시키는 복수의 제1취입기;를 포함하는 용선 제조장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1가압절출빈은 한 쌍으로 구성되고, 상기 제1분배빈으로 번갈아 가면서 상기 미분탄 및 상기 가스를 이송시키는 용선 제조장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2취입부는,
   상기 미분탄이 저장되는 제2저장빈;
   상기 제2저장빈과 연결되며, 상기 미분탄을 상기 가스와 이송시키는 제2가압절출빈;
   상기 제2가압절출빈과 연결되고, 상기 미분탄 및 상기 가스를 분배하는 제2분배빈; 및
   상기 제2분배빈과 연결되며, 상기 분배된 미분탄 및 가스를 상기 짝수 번의 풍구를 통해 취입시키는 복수의 제2취입기;를 포함하는 용선 제조장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2가압절출빈은 한 쌍으로 구성되고, 상기 제2분배빈으로 번갈아 가면서 상기 미분탄 및 상기 가스를 이송시키는 용선 제조장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 용융가스화로로 환원철을 제공하는 유동환원로;를 더 포함하고,
    상기 용융가스화로로부터 발생된 환원가스를 상기 유동환원로로 이송하는 용선 제조장치.
11. 내주면을 따라 복수의 풍구가 형성된 용융가스화로로 환원철 및 코크스를 장입하는 단계; 및
    상기 용융가스화로 내측으로 산소가 포함된 가스와 함께 미분탄을 취입시키는 단계;를 포함하고,
    상기 미분탄을 취입시키는 단계는, 홀수 번의 풍구를 통해 취입되는 제1미분탄의 취입량과 짝수 번의 풍구를 통해 취입되는 제2미분탄의 취입량을 주기적으로 다르게 조절하며,
    상기 미분탄을 취입시키는 단계는, 상기 제1미분탄의 취입량이 상기 제2미분탄의 취입량보다 큰 값을 갖도록 상기 미분탄을 취입시키는 제1단계; 및
    상기 제1미분탄의 취입량이 상기 제2미분탄의 취입량보다 작은 값을 갖도록 상기 미분탄을 취입시키는 제2단계;를 포함하고,
    상기 제1단계 및 상기 제2단계를 반복하여 미분탄을 취입시키며,
    상기 제1단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제1평균값이, 상기 제2단계에서 취입되는 전체 미분탄 취입량을 상기 풍구의 개수로 나눈 제2평균값과 동일하며,
    상기 제1단계에서,
    상기 홀수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최대값은 상기 제1평균값 초과 및 상기 제1평균값의 1.5배 이하이고,
    상기 짝수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최소값은 상기 제1평균값의 0.5배 이상 및 상기 제1평균값 미만이며,
    상기 제2단계에서,
    상기 짝수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최대값은 상기 제1평균값 초과 및 상기 제1평균값의 1.5배 이하이고,
    상기 홀수 번의 풍구 중 어느 하나를 통해 취입되는 미분탄 취입량의 최소값은 상기 제1평균값의 0.5배 이상 및 상기 제1평균값 미만인 용선 제조방법.
    
    
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