KR102227825B1 - Equipment for sensible heat and method for sensible heat - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제철소에서 발생되는 열을 회수하는 설비로서, 열을 회수하고자 하는 회수 대상체의 일측에 위치하며, 회수 대상체의 열이 흡수된 후에도 액상을 유지하는 작동 유체가 통과하는 열 회수 유로를 구비하는 열 회수 장치, 열 회수 유로로 공급하기 위한 작동 유체를 액상 상태로 저장하는 제 1 탱크 및 열 회수 유로로부터 배출된 작동 유체를 액상 상태로 저장하는 제 2 탱크를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 따른 열 회수 설비 및 열 회수 방법에 의하면, 제철소 내에서 발생하는 현열의 회수가 용이하며, 회수된 열을 이용하여 전기 에너지와 같은 다른 에너지를 생산할 수 있다.
또한, 실시예들에 따른 열 회수 장치는 개별적으로 이동이 가능하다. 이에, 제철소 내에서 현열이 발생되는 다양한 조업 위치로 열 회수 장치를 이동시켜 설치할 수 있다. 또한, 열 회수 장치를 복수개로 마련하고, 현열이 발생되는 서로 다른 위치에 동시 또는 분산 설치가 가능하다. 따라서, 제철소 내 현열, 특히 외기로 방출되는 현열을 효과적으로 회수할 수 있다.The present invention is a facility for recovering heat generated in a steel mill, which is located on one side of a recovery object to recover heat, and has a heat recovery passage through which a working fluid that maintains a liquid state passes even after the heat of the recovery object is absorbed. And a heat recovery device, a first tank storing a working fluid for supply to the heat recovery passage in a liquid state, and a second tank storing the working fluid discharged from the heat recovery passage in a liquid state.
Therefore, according to the heat recovery facility and the heat recovery method according to the embodiment of the present invention, it is easy to recover sensible heat generated in a steel mill, and other energy such as electric energy can be produced by using the recovered heat.
In addition, the heat recovery device according to the embodiments can be moved individually. Accordingly, it is possible to move and install the heat recovery device to various operating positions in which sensible heat is generated in the steel mill. In addition, a plurality of heat recovery devices may be provided, and simultaneous or distributed installation may be performed at different locations where sensible heat is generated. Accordingly, it is possible to effectively recover sensible heat in the steel mill, particularly sensible heat emitted to the outside air.
Description
본 발명은 현열 회수 설비 및 현열 회수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철소에서 발생되는 현열의 회수가 용이한 현열 회수 설비 및 현열 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensible heat recovery facility and a sensible heat recovery method, and more particularly, to a sensible heat recovery facility and a sensible heat recovery method that facilitates recovery of sensible heat generated in a steel mill.
제철소 내에서는 다양한 조업에서 현열이 발생된다. 예컨대, 고로, 코크스 오븐, 전로 등에서 고온의 부생 가스가 발생된다. 또한, 고로에서 생성된 용선, 용선을 정련한 용강 등과 같은 액상물, 용선의 정련 중에 발생되는 슬래그(slag), 용강을 주조한 슬라브(slab)도 고온의 열을 가지고 있다.In steel mills, sensible heat is generated from various operations. For example, high-temperature by-product gases are generated in a blast furnace, a coke oven, a converter, or the like. In addition, liquids such as molten iron generated in a blast furnace, molten steel refining molten iron, slag generated during refining of molten iron, and slabs cast molten steel also have high temperature heat.
고로, 코크스 오븐, 전로 등에서 발생된 고온의 부생 가스는 포집하여, 물 또는 유기랭킨(organic rankine)과 같은 작동 유체를 이용하여 열교환 시킴으로써 현열을 회수하고, 회수된 열을 이용하여 전기 에너지를 생산한다.High-temperature by-product gases generated from blast furnaces, coke ovens, converters, etc. are collected and exchanged using a working fluid such as water or organic rankine to recover sensible heat, and to produce electrical energy using the recovered heat. .
그런데, 용선, 용강, 용선의 정련 중에 발생된 슬래그(slag), 연속 주조 중이거나, 직전에 연속 주조가 종료된 슬라브 자체도 고온의 열을 가지고 있는데, 이 열은 포집하기 어렵고, 그대로 외기로 방출되기 때문에, 그 만큼의 현열이 회수되지 못한다.However, the slag generated during the refining of molten iron, molten steel, and molten iron, and the slab itself that is in continuous casting or which has been continuously cast just before, also has high temperature heat, which is difficult to collect and is released to the outside as it is. As a result, the sensible heat cannot be recovered.
또한, 제철소에서의 조업 대부분은 상시 가동되지 않고 비연속적으로 실시된다. 즉, 코크스 오븐의 동작, 고로에서의 용선 생산, 전로에서 용선 정련, 주조 장치에서의 슬라브 제조 등의 조업이 상시 실시되지 않고, 제철소 내 작업 환경, 고객사의 수요에 따라 비연속적으로 실시될 수 있다. 이에, 제철소 내에서 현열이 비연속적 또는 간헐적으로 발생된다.In addition, most of the operations in steel mills are not operated at all times and are carried out discontinuously. That is, operations such as the operation of the coke oven, the production of molten iron in the blast furnace, the refining of the molten iron in the converter, and the production of slabs in the casting device are not always carried out, and may be carried out discontinuously depending on the working environment in the steel mill and the demand of the customer . Accordingly, sensible heat is generated discontinuously or intermittently in the steel mill.
한편, 물 또는 유기랭킨(organic rankine)을 이용하여 열 교환을 실시하면, 그 온도가 상승하여 기상 또는 스팀(steam)이 된다. 그런데, 상술한 바와 같이 제철소 내에서 현열이 비연속적으로 발생되는 경우, 현열 회수 조업을 연속적으로 실시할 수 없다. 이에, 휴지기 동안 작동 유체가 손실되지 않도록 일시 저장해야 하는데, 상술한 바와 같이 현열 회수 이후 기상 또는 스팀(steam)으로 변한 작동 유체를 손실없이 저장하기 힘들고, 저장을 위해서는 고가의 고압 저장 설비가 필요하다.On the other hand, when heat exchange is performed using water or organic rankine, the temperature rises to become gaseous or steam. However, as described above, when sensible heat is non-continuously generated in the steel mill, the sensible heat recovery operation cannot be continuously performed. Therefore, it is necessary to temporarily store the working fluid during the rest period so that it is not lost.As described above, it is difficult to store the working fluid that has been converted into gaseous or steam after sensible heat recovery without loss, and an expensive high-pressure storage facility is required for storage. .
본 발명은 제철소에서 발생되는 현열의 회수가 용이한 현열 회수 설비 및 현열 회수 방법을 제공한다.The present invention provides a sensible heat recovery facility and a sensible heat recovery method that facilitates recovery of sensible heat generated in a steel mill.
본 발명은 비연속적으로 발생되는 현열의 회수가 용이한 현열 회수 설비 및 현열 회수 방법을 제공한다.The present invention provides a sensible heat recovery facility and a sensible heat recovery method in which sensible heat generated discontinuously is easily recovered.
본 발명은 제철소에서 발생되는 열을 회수하는 설비로서, 열을 회수하고자 하는 회수 대상체의 일측에 위치하며, 상기 회수 대상체의 열이 흡수된 후에도 액상을 유지하는 작동 유체가 통과하는 열 회수 유로를 구비하는 열 회수 장치; 상기 열 회수 유로로 공급하기 위한 작동 유체를 액상 상태로 저장하는 제 1 탱크; 및 상기 열 회수 유로로부터 배출된 작동 유체를 액상 상태로 저장하는 제 2 탱크;를 포함한다.The present invention is a facility for recovering heat generated in a steel mill, and is located on one side of a recovery object to be recovered, and includes a heat recovery passage through which a working fluid that maintains a liquid state passes even after the heat of the recovery object is absorbed. A heat recovery device; A first tank storing the working fluid for supplying the heat recovery passage in a liquid state; And a second tank for storing the working fluid discharged from the heat recovery passage in a liquid state.
상기 열 회수 유로는 상기 제 1 및 제 2 탱크와 연결 및 분리 가능하며, 이동 가능한다.The heat recovery flow path is connectable and detachable from the first and second tanks, and is movable.
상기 열 회수 유로와 체결 및 분리 가능하고, 상기 제 1 탱크와 연결되어 상기 제 1 탱크 내 작동 유체를 상기 열 회수 유로로 공급하는 제 1 이송 라인; 상기 열 회수 유로와 체결 및 분리 가능하고, 상기 제 2 탱크와 연결되어, 상기 열 회수 유로에서 배출된 작동 유체를 상기 제 2 탱크로 공급하는 제 2 이송 라인;을 포함한다.A first transfer line capable of being fastened and separated from the heat recovery flow path and connected to the first tank to supply the working fluid in the first tank to the heat recovery flow path; And a second transfer line capable of being fastened and separated from the heat recovery flow path and connected to the second tank to supply the working fluid discharged from the heat recovery flow path to the second tank.
상기 제 2 이송 라인을 통해 상기 제 2 탱크로부터 제공된 작동 유체의 열을 회수하여 전기 에너지를 생성하는 열 교환 장치를 포함한다.And a heat exchange device for generating electric energy by recovering heat from the working fluid provided from the second tank through the second transfer line.
상기 열 회수 장치는 상기 회수 대상체와 마주하는 상기 열 회수 유로를 커버하는 집열 부재를 포함한다.The heat recovery device includes a heat collecting member covering the heat recovery passage facing the recovery object.
상기 열 회수 장치는 상기 열 회수 유로가 내부에 수용되도록 마련된 집열 부재를 포함한다.The heat recovery device includes a heat collecting member provided to accommodate the heat recovery flow path therein.
상기 열 회수 장치는 상기 회수 대상체의 상측, 하측, 측방향 중 적어도 하나의 위치에 설치된다.The heat recovery device is installed at at least one of an upper side, a lower side, and a side direction of the object to be recovered.
상기 열 회수 장치는 복수개로 마련되어 복수의 회수 대상체 각각에 위치하도록 설치된다.The heat recovery device is provided in plural and installed so as to be positioned on each of the plurality of objects to be recovered.
상기 열 회수 장치는 상기 회수 대상체와 접촉되도록 설치되거나, 이격 되도록 설치된다.The heat recovery device is installed to be in contact with the object to be recovered, or to be spaced apart from each other.
상기 작동 유체는 용융 온도와 분해 온도 사이의 온도차가 100℃ 이상, 700℃ 이하의 재료일 수 있다.The working fluid may be a material having a temperature difference between a melting temperature and a decomposition temperature of 100°C or more and 700°C or less.
상기 작동 유체는 용융 온도가 100℃ 내지 700℃, 분해 온도가 200℃ 내지 800℃인 재료인 것이 바람직하다.The working fluid is preferably a material having a melting temperature of 100°C to 700°C and a decomposition temperature of 200°C to 800°C.
본 발명의 실시예들에 따른 현열 회수 방법은 작동 유체의 통과가 가능한 열 회수 유로를 구비하는 열 회수 장치를 열을 회수하고자 하는 회수 대상체의 적어도 일측에 위치시키는 과정; 및 상기 열 회수 유로로 상기 회수 대상체의 열이 흡수된 후에도 액상을 유지하는 작동 유체를 공급하여, 상기 회수 대상체로부터 열을 회수하는 과정;을 포함한다.The sensible heat recovery method according to the embodiments of the present invention includes: positioning a heat recovery device having a heat recovery passage through which a working fluid can pass through at least one side of a recovery object to be recovered heat; And a process of recovering heat from the recovery object by supplying a working fluid that maintains a liquid state even after the heat of the recovery object is absorbed through the heat recovery passage.
상기 열 회수 장치를 열을 회수하고자 하는 회수 대상체의 적어도 일측에 위치시키는데 있어서, 상기 열 회수 유로로 작동 유체를 공급하는 제 1 이송 라인 및 상기 열 회수 유로 내 작동 유체를 배출 이동시키는 제 2 이송 라인과 분리된 상태로 상기 열 회수 장치를 회수 대상체의 적어도 일측에 위치시키며, 상기 열 회수 장치가 회수 대상체의 적어도 일측에 위치되면, 상기 열 회수 유로에 상기 제 1 및 제 2 이송 라인을 체결한다.A first transfer line for supplying a working fluid to the heat recovery flow path and a second transfer line for discharging and moving the working fluid in the heat recovery flow path in positioning the heat recovery device on at least one side of a recovery object to recover heat The heat recovery device is located on at least one side of the object to be recovered in a state separated from and when the heat recovery device is located on at least one side of the object to be recovered, the first and second transfer lines are coupled to the heat recovery flow path.
상기 회수 대상체의 열을 회수한 작동 유체로부터 열을 회수하여 전기 에너지를 생성하는 과정을 포함한다.And generating electric energy by recovering heat from the working fluid from which the heat of the object to be recovered is recovered.
열 회수를 수행하지 않는 휴지기 동안, 상기 전기 에너지 생성에 사용된 작동 유체를 제 1 탱크에 액체 상태로 저장하는 과정; 및 상기 전기 에너지 생성이 중지된 휴지기 동안, 상기 제 2 이송 라인으로 배출된 작동 유체를 제 2 탱크에 액체 상태로 저장하는 과정;Storing the working fluid used for generating the electric energy in a liquid state in the first tank during the rest period in which heat recovery is not performed; And storing the working fluid discharged to the second transfer line in a liquid state in a second tank during a rest period in which the electric energy generation is stopped.
을 포함한다.Includes.
상기 작동 유체는 용융 온도와 분해 온도 사이의 온도차가 100℃ 이상, 700℃ 이하의 재료를 사용할 수 있다.As the working fluid, a material having a temperature difference between a melting temperature and a decomposition temperature of 100°C or more and 700°C or less may be used.
상기 작동 유체는 알카리금속 양이온 및 알카리토금속 양이온 중 하나와 Cl-, NO3-, SO4- 및 CO3- 중 어느 하나의 음이온의 염화합물일 수 있다.The working fluid is an alkali metal cation and either an alkaline earth metal cation and Cl -, NO 3-, SO 4- 3- and CO any one of It may be an anion chloride compound.
상기 작동 유체는 2종 이상의 상기 염화합물을 포함할 수 있다.The working fluid may contain two or more of the above chloride compounds.
2종 이상의 상기 염화합물의 종류 및 상기 2종 이상의 상기 염화합물의 혼합 비율 중 적어도 하나를 조절하여, 상기 용융 온도가 100℃ 내지 700℃ 이고, 분해 온도가 200℃ 내지 800℃인 작동 유체를 마련하는 것이 바람직하다.A working fluid having a melting temperature of 100°C to 700°C and a decomposition temperature of 200°C to 800°C is prepared by adjusting at least one of the types of the two or more types of the chloride compound and the mixing ratio of the two or more types of the chloride compound. It is desirable to do it.
상기 회수 대상체는 고로에서 생산되거나 정련 중인 용선, 용선을 정련시킨 용강, 용강을 응고시켜 제조된 슬라브(slab), 용강이 완전히 응고 되기 전 상태인 반응고 상태의 슬라브, 용선의 정련 중에 발생되는 슬래그(slag) 중 어느 하나일 수 있다.The recovered objects are molten iron produced or refining in a blast furnace, molten steel refining molten iron, a slab manufactured by solidifying molten steel, a slab in a reaction solid state before the molten steel is completely solidified, and slag generated during refining of the molten iron. It can be any one of (slag).
본 발명의 실시형태에 따른 열 회수 설비 및 열 회수 방법에 의하면, 제철소 내에서 발생하는 현열의 회수가 용이하며, 회수된 열을 이용하여 전기 에너지와 같은 다른 에너지를 생산할 수 있다.According to a heat recovery facility and a heat recovery method according to an embodiment of the present invention, it is easy to recover sensible heat generated in a steel mill, and other energy such as electric energy can be produced by using the recovered heat.
또한, 실시예들에 따른 열 회수 장치는 개별적으로 이동이 가능하다. 이에, 제철소 내에서 현열이 발생되는 다양한 조업 위치로 열 회수 장치를 이동시켜 설치할 수 있다. 또한, 열 회수 장치를 복수개로 마련하고, 현열이 발생되는 서로 다른 위치에 동시 또는 분산 설치가 가능하다. 따라서, 제철소 내 현열, 특히 외기로 방출되는 현열을 효과적으로 회수할 수 있다.In addition, the heat recovery device according to the embodiments can be moved individually. Accordingly, it is possible to move and install the heat recovery device to various operating positions in which sensible heat is generated in the steel mill. In addition, a plurality of heat recovery devices may be provided, and simultaneous or distributed installation may be performed at different locations where sensible heat is generated. Accordingly, it is possible to effectively recover sensible heat in the steel mill, particularly sensible heat emitted to the outside air.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 현열 회수 방법에 의하면, 용융 온도와 분해 온도 간의 차이가 큰 재료를 작동 유체로 사용함으로써, 비연속적으로 발생되는 현열의 회수가 용이하고, 작동 유체의 현열을 이용한 에너지 생산을 비연속적으로 실시하기가 용이하다. 즉, 열을 회수할 회수 대상체가 발생되지 않거나, 열 교환 장치가 동작하지 않는 휴지기 동안 작동 유체를 액상 상태로 유지시킬 수 있다. 따라서, 비연속 또는 간헐적으로 발생하는 제철소 내 현열의 회수가 용이하고, 비연속적으로 에너지 생산이 용이하다.In addition, according to the sensible heat recovery method according to the embodiments of the present invention, by using a material having a large difference between the melting temperature and the decomposition temperature as the working fluid, it is easy to recover the sensible heat generated discontinuously and reduce the sensible heat of the working fluid. It is easy to perform the used energy production discontinuously. That is, the working fluid may be maintained in a liquid state during a rest period in which no recovery object to recover heat is generated or the heat exchange device is not operated. Therefore, it is easy to recover sensible heat in a steel mill that is generated discontinuously or intermittently, and it is easy to produce energy discontinuously.
또한, 실시예들에 따른 현열 회수 설비는 제철소에서 발생되는 용선, 용강과 같은 액상, 슬라브와 같은 고상, 슬래그와 같은 반용융 상태의 물질로부터 현열 회수가 용이하다. 따라서, 제철소 내에서 발생하는 현열을 폐기시키지 않고 효과적으로 회수할 수 있다.In addition, the sensible heat recovery facility according to the embodiments facilitates recovery of sensible heat from molten iron generated in a steel mill, liquid such as molten steel, solid state such as slab, and semi-melted material such as slag. Therefore, it is possible to effectively recover the sensible heat generated in the steel mill without discarding it.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 현열 회수 설비를 개념적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열 회수 장치를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열 회수 장치를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 작동 유체의 용융 온도 및 분해 온도를 나타낸 도면1 is a diagram conceptually showing a sensible heat recovery facility according to a first embodiment of the present invention
2 is a view showing a heat recovery device according to the first embodiment of the present invention
3 is a view showing a heat recovery device according to a second embodiment of the present invention
4 is a view showing the melting temperature and decomposition temperature of the working fluid according to an embodiment of the present invention
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and will be implemented in various different forms. Only the embodiments of the present invention are provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform the scope of the invention to those of ordinary skill in the relevant field. In order to describe the embodiments of the present invention, the drawings may be exaggerated, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements.
본 발명은 제철소에서 발생되는 현열의 회수가 용이한 현열 회수 설비 및 현열 회수 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 비연속적으로 발생되는 현열의 회수가 용이한 현열 회수 설비 및 현열 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensible heat recovery facility and a sensible heat recovery method that facilitates recovery of sensible heat generated in a steel mill. More specifically, it relates to a sensible heat recovery facility and a sensible heat recovery method in which the recovery of sensible heat generated discontinuously is easy.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 현열을 회수하고자 하는 제품, 물질, 장치 등을 '회수 대상체'로 명명한다.Hereinafter, for convenience of explanation, a product, a substance, or a device for which sensible heat is to be recovered is referred to as a'recovery object'.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 현열 회수 설비를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열 회수 장치를 도시한 도면이다.도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열 회수 장치를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 작동 유체의 용융 온도 및 분해 온도를 나타낸 도면이다.1 is a diagram conceptually showing a sensible heat recovery facility according to a first embodiment of the present invention. 2 is a view showing a heat recovery device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view showing a heat recovery device according to a second embodiment of the present invention. 4 is a view showing the melting temperature and decomposition temperature of the working fluid according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 현열 회수 설비는 회수 대상체(HS)로부터 방출되는 열(즉, 현열)을 회수하는 유체(이하, 작동 유체(CM))가 흐르는 유로(이하, 열 회수 유로(110))를 구비하는 열 회수 장치(100), 열 회수 유로(110)에서 배출된 작동 유체(CM)의 열을 이용하여 다른 에너지 예컨대 전기를 생산하는 열 교환 장치(400)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 현열 회수 설비는 열 교환 장치(400)에서 배출된 작동 유체(CM)를 저장하고, 이를 열 회수 유로(110)로 공급하는 제 1 탱크(200) 및 열 회수 유로(110)에서 배출된 작동 유체(CM)를 저장하고, 이를 열 교환 장치(400)로 공급하는 제 2 탱크(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, in the sensible heat recovery facility according to the first embodiment of the present invention, a flow path through which a fluid (hereinafter, a working fluid CM) for recovering heat (ie, sensible heat) emitted from a recovery object HS flows ( Hereinafter, a
그리고, 현열 회수 설비는 열 회수 유로(110)와 제 1 탱크(200)를 연결하여, 제 1 탱크(200)의 작동 유체(CM)를 열 회수 유로(110)로 공급하는 제 1 이송 라인(510) 및 열 회수 유로(110)와 제 2 탱크(300)를 연결하여, 열 회수 유로(110)에서 배출된 작동 유체(CM)를 제 2 탱크(300)로 공급하는 제 2 이송 라인(520)을 포함한다. 또한, 제 2 탱크(300)와 열 교환 장치(400)를 연결하여, 제 2 탱크(300)의 작동 유체(CM)를 열 교환 장치(400)로 공급하는 제 3 이송 라인(530) 및 열 교환 장치(400)와 제 1 탱크(200)를 연결하여, 열 교환 장치(400)에서 배출된 작동 유체(CM)를 제 1 탱크(200)로 공급하는 제 4 이송 라인(540)을 포함한다.In addition, the sensible heat recovery facility connects the heat recovery flow path 110 and the
또한, 현열 회수 설비는 제 1 이송 라인(510)과 제 1 탱크(200) 사이 및 제 2 탱크(300)와 제 3 이송 라인(530) 사이에 설치되어 작동 유체(CM)의 이동 또는 수송력을 제공하는 펌프(미도시)를 포함할 수 있다In addition, the sensible heat recovery facility is installed between the
제 1 이송 라인(510)은 제 1 탱크(200) 및 열 회수 유로(110)와 각기 체결 및 분리 가능하고, 제 2 이송 라인(520)은 열 회수 유로(110) 및 제 2 탱크(300)와 각기 체결 및 분리 가능할 수 있다. 또한, 제 3 이송 라인(530)은 제 2 탱크(300) 및 열 교환 장치(400)와 체결 및 분리 가능하고, 제 4 이송 라인(540)은 열 교환 장치(400) 및 제 1 탱크(200)와 체결 및 분리 가능할 수 있다.The
제 1 내지 제 4 이송 라인(510, 520, 530, 540)은 내부로 작동 유체(CM)가 흐를 수 있는 내부 공간을 가지는 파이프(pipe) 형태일 수 있다.The first to
회수 대상체(HS)는 제철소 내의 제품, 물질, 장치 등일 수 있다. 즉, 회수 대상체(HS)는 고로에서 생산되거나 정련 중인 용선, 용선을 정련시킨 용강, 용강을 응고시켜 제조된 슬라브(slab), 용강이 완전히 응고 되기 전 상태인 반응고 상태의 슬라브, 용선의 정련 중에 발생되는 슬래그(slag)일 수 있다. 또한 회수 대상체(HS)는 용선을 생산하는 고로, 고로에서 생산된 용선이 흐르는 탕도, 용선 또는 용강이 수용된 전로, 래들, 용강을 응고시켜 슬라브를 제조하는 연속 주조 장치 등일 수 있다.The object to be recovered HS may be a product, a material, a device, or the like in a steel mill. In other words, the recovered object (HS) is a molten iron produced or refining in a blast furnace, molten steel that has been refined for molten iron, a slab manufactured by solidifying molten steel, a slab in a reaction solid state before the molten steel is completely solidified, and the refining of molten iron. It may be a slag generated during. In addition, the recovery object HS may be a blast furnace that produces molten iron, a molten iron produced in the blast furnace flows, a converter in which the molten iron or molten steel is accommodated, a ladle, and a continuous casting apparatus that solidifies the molten steel to produce a slab.
상술한 회수 대상체(HS)로부터 현열을 회수하기 위하여 실시예들에 따른 열 회수 장치를 설치하는 방법은 이후에 설명한다.A method of installing a heat recovery device according to embodiments to recover sensible heat from the above-described recovery object HS will be described later.
제 1 실시예에 따른 열 회수 장치(100)는 내부로 작동 유체(CM)가 흐르는 열 회수 유로(110)를 포함한다. 또한, 열 회수 장치(100)는 소정의 면적을 가지도록 마련되어 열 회수 유로(110)의 일측에 위치하는 집열 부재(120)를 포함할 수 있다.The
열 회수 유로(110)는 내부로 작동 유체(CM)가 흐를 수 있는 내부 공간을 가지는 파이프(pipe) 형태일 수 있다. 그리고, 열 회수 유로(110)는 파이프 형태의 복수의 유로가 연결된 구조이거나, 단일의 유로가 연장된 형태일 수 있다.The heat recovery passage 110 may be in the form of a pipe having an inner space through which the working fluid CM can flow. In addition, the heat recovery passage 110 may have a structure in which a plurality of pipe-shaped passages are connected, or a single passage may be extended.
이때, 복수의 유로가 나열된 전체적인 형태 또는 단일의 유로가 연장된 전체적인 형태가 소정의 면적을 가지는 형태일 수 있다. 다른 말로 하면, 복수의 유로가 나열되거나 단일의 유로가 연장된 구조에서, 최외곽을 연결한 가상선 내측이 소정의 면적을 가지는 형태일 수 있다.In this case, an overall shape in which a plurality of flow paths are arranged or an overall shape in which a single flow path is extended may have a shape having a predetermined area. In other words, in a structure in which a plurality of flow paths are arranged or a single flow path is extended, the inside of the virtual line connecting the outermost part may have a shape having a predetermined area.
복수의 유로가 나열된 구조로 열 회수 유로(110)를 구성하는데 있어서, 적어도 2개 유로의 나열 방향이 다르게 한다. 이러한 구조에서 소정의 면적이란, 복수의 유로가 나열되어 상호 연결된 상태에서, 최외곽을 연결한 가상선 내의 면적일 수 있으며, 이 면적은 복수의 유로 사이의 빈 공간을 포함하는 면적이다.In configuring the heat recovery passage 110 in a structure in which a plurality of passages are arranged, at least two passages are arranged in different directions. In such a structure, the predetermined area may be an area within a virtual line connecting the outermost lines in a state in which a plurality of flow paths are arranged and connected to each other, and this area is an area including an empty space between the plurality of flow paths.
또한, 단일의 유로가 연장 형성되어 열 회수 유로(110)를 구성하는데 있어서, 상기 단일의 유로가 1회 이상 연장 방향을 변경하여 형성될 수 있다. 이러한 구조에서 소정의 면적이란, 단일의 유로가 1회 이상 그 연장 방향이 변경되도록 연장 형성된 상태에서, 최외곽을 연결한 가상선 내의 면적일 수 있으며, 이 면적은 연장 경로 상에서 빈 공간을 포함하는 면적이다.In addition, in configuring the heat recovery flow path 110 by extending a single flow path, the single flow path may be formed by changing the extending direction one or more times. In such a structure, the predetermined area may be an area within a virtual line connecting the outermost part in a state in which a single flow path is extended so that its extension direction is changed one or more times, and this area includes an empty space on the extension path. Is the area.
예컨대, 도 1 및 도 2를 참조하면, 열 회수 유로(110)는 일 방향으로 연장 형성되며, 일단에 작동 유체(CM)가 유입되는 유입구가 마련된 유로(이하, 제 1 회수 유로(111)), 상기 제 1 회수 유로(111)와 나란하며, 일단에 작동 유체(CM)가 배출되는 배출구가 마련된 유로(이하, 제 2 회수 유로(112)) 및 제 1 회수 유로(111)와 제 2 회수 유로(112) 사이를 연결하는 유로(이하, 제 3 회수 유로(113))를 포함한다.For example, referring to FIGS. 1 and 2, the heat recovery flow path 110 extends in one direction and has an inlet at one end through which the working fluid CM flows (hereinafter, the first recovery flow path 111 ). , A flow path parallel to the first
제 3 회수 유로(113)는 제 1 회수 유로(111)와 제 2 회수 유로(112)의 나열 방향으로 연장 형성된다. 이러한 제 3 회수 유로(113)는 복수개로 마련되어, 제 1 및 제 2 회수 유로(111, 112)의 연장 방향으로 나열 배치될 수 있다.The third recovery flow path 113 is formed to extend in the arrangement direction of the first
이러한 제 1 내지 제 3 회수 유로(111, 112, 113)가 나열된 전체적인 형상은 예컨대 대략 사각형의 형상일 수 있다. 즉, 제 1 내지 제 3 회수 유로(111, 112, 113)를 포함하는 열 회수 유로에 있어서, 최외곽은 제 1 및 제 2 회수 유로(111, 112)의 외측면, 복수의 제 3 회수 유로(113) 중 양측 끝에 배치된 제 3 회수 유로(113)의 외측면이다. 그리고 이들을 연결한 가상선은 대략 사각형의 형상이며, 가상선 내측 공간은 소정의 면적을 가지며, 이 면적은 제 1 내지 제 3 회수 유로(111, 112, 113)와 이들 사이의 빈 공간을 포함하는 면적이다.The overall shape in which the first to
하지만, 제 1 내지 제 3 회수 유로(111, 112, 113)가 상호 연결된 전체적인 형상은 사각형의 형상에 한정되지 않고, 원형, 타원형, 나선형, 사각형 외의 다양한 다각형이 되도록 마련될 수 있다.However, the overall shape in which the first to
또한, 상술한 예에서는 열 회수 유로(110)가 제 1 내지 제 3 회수 유로(111, 112, 113)로 이루어지는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고 열 회수 유로(110)가 하나 또는 단일의 유로로 이루어질 수 있고, 이 하나의 유로가 연장된 전체적인 형상이 원형, 타원형, 나선형 및 다각형 중 어느 하나일 수 있다.In addition, in the above-described example, it has been described that the heat recovery flow path 110 includes first to third
집열 부재(120)는 회수 대상체(HS)로부터 발생되는 열이 열 회수 장치(100) 또는 열 회수 유로(110)의 외측으로 방출되는 것을 차단 또는 억제한다. 이를 위해 집열 부재(120)는 열 회수 유로(110)와 마주보도록 배치되는데, 회수 대상체(HS)와 마주하는 열 회수 유로(110)의 일면의 반대면과 마주보도록 배치된다. 다른 말로 설명하면, 집열 부재(120)는 외측에서 열 회수 유로(110)를 커버하도록 설치된다. 이러한, 집열 부재(120)에 의해 회수 대상체(HS)의 열이 외측으로 빠져나가는 것을 차단 또는 억제할 수 있다. 즉, 회수 대상체(HS)로부터 방출된 열 중 작동 유체(CM)에 흡수되지 못하고 열 회수 유로(110) 밖으로 향하는 열이 집열 부재(120)에 의해 그 이동이 차단되고, 다시 열 회수 유로(110)를 향하게 된다. 이에, 열 회수 유로(110)에 흡수되는 열의 량을 증가시킬 수 있어, 열 회수 유로(110)에서의 열 회수율을 향상시킬 수 있다.The
집열 부재(120)는 열 회수 유로(110)가 이루는 형태와 동일한 형상으로 마련될 수 있으며, 예컨대, 집열 부재(120)는 열 회수 유로(110)가 이루는 형태 예컨대 사각형의 판 형상일 수 있다. 그리고 집열 부재(120)는 열 회수 유로(110)가 이루는 전체 면적과 동일하거나 그 보다 큰 면적을 가지는 것이 바람직하다.The
물론, 집열 부재(120)의 형상은 사각형의 형상에 한정되지 않고, 열 회수 유로(110)가 이루는 형태에 따라 다양한 형상 예컨대, 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나일 수 있다.Of course, the shape of the
상술한 제 1 실시예에서는 열 회수 유로(110)와 집열 부재(120)가 별도로 마련되는 것을 설명하였다.In the above-described first embodiment, it has been described that the heat recovery passage 110 and the
하지만 이에 한정되지 않고, 도 3에 도시된 제 2 실시예와 같이 집열 부재(120) 내부에 열 회수 유로(110)가 수용 또는 삽입되는 구조로 열 회수 장치(100)가 마련될 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the
상술한 바와 같이 열 회수 유로(110)와 집열 부재(120)가 별도로 마련되는 제 1 실시예에 따른 열 회수 장치(100)는 접촉이 용이하지 않은 회수 대상체(HS)로부터 열을 회수하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 회수 대상체(HS)의 열은 복사 및 대류의 열전달 방법으로 열 회수 장치로 회수될 수 있다.As described above, the
예컨대, 회수 대상체(HS)는 슬라브일 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 열 회수 유로(110)가 슬라브의 상측으로 이격되고, 그 상측에 집열 부재(120)가 위치하도록 설치될 수 있다. 이때, 슬라브는 연속 주조 장치로부터 연속 주조된 후, 절단 장치로부터 절단되기 전의 슬라브일 수 있다. 이에, 열 회수 장치(100)는 연속 주조 장치의 연장 방향에 있어서 절단 장치의 이전 구간에 위치하도록 설치될 수 있다.For example, the recovery object HS may be a slab, and as shown in FIG. 2, the heat recovery passage 110 may be spaced apart from the upper side of the slab and may be installed so that the
다른 예로, 회수 대상체(HS)는 고로에서 생성되어 탕도를 따라 흐르는 용선일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 고로로부터 배출된 용선은 상측이 개방되어 있는 탕도를 따라 흐르며, 이에 탕도를 따라 흐르는 고온의 용선은 외기로 그 온도를 뺏기게 된다. As another example, the collection object HS may be a molten iron generated in a blast furnace and flowing along a hot water bath. More specifically, the molten iron discharged from the blast furnace flows along a hot water channel with an open upper side, and thus, the hot molten iron flowing along the hot water line is deprived of its temperature to the outside air.
이에, 제 1 실시예에 따른 열 회수 장치(100)를 탕도의 외측 예컨대 상측에 위치시키면, 탕도를 따라 흐르는 용선으로부터 방출되는 열을 회수할 수 있다. 이때, 탕도와 집열 부재(120) 사이에 열 회수 유로(100)가 위치하도록 설치하여, 열이 열 회수 유로(110) 외측으로 전달되는 것을 차단 또는 억제한다.Accordingly, when the
또 다른 예로, 회수 대상체(HS)는 전로 내에 수용되어 정련 중인 용선일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 전로 내 수용된 용선은 고온이기 때문에, 전로에서 용선이 정련되는 동안 전로 밖으로 용선의 열이 빠져나간다. 이에, 전로의 외측에 상기 전로의 외벽과 이격되도록 열 회수 장치(100)를 설치하여 전로 밖으로 빠져 나가는 열을 회수할 수 있다. 이때, 전로의 외벽과 집열 부재 사이에 열 회수 유로가 위치하도록 설치하여, 열이 열 회수 유로(100) 외측으로 빠져나가는 것을 차단 또는 억제한다.As another example, the collection object HS may be a chartered iron housed in a converter and undergoing refining. More specifically, since the molten iron accommodated in the converter is at a high temperature, the heat of the molten iron is released out of the converter during the refining of the molten iron in the converter. Accordingly, by installing the
또한, 전로의 상측 개구를 커버하는 커버와 이격되도록 열 회수 장치(100)를 설치하여 전로 밖으로 빠져 나가는 열을 회수할 수 있다.In addition, by installing the
다른 예로, 열 회수 장치(100)는 용선 또는 용강을 수용한 상태로 이동하거나, 대기중인 용기 예컨대 래들(ladle)의 주위에 설치하여 용선 또는 용강으로부터 열을 회수할 수 있다.As another example, the
그리고, 제 2 실시예와 같이 집열 부재(120) 내부에 열 회수 유로(110)가 수용되도록 마련되는 열 회수 장치(100)의 경우, 접촉 가능한 회수 대상체(HS)로부터 열을 회수하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 전도 방식의 열전달 방법으로 회수 대상체(HS)의 열이 열 회수 장치(100)로 회수될 수 있다.And, in the case of the
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 회수 대상체(HS)는 주조가 완료되어 절단된 슬라브일 수 있다. 이때, 열 회수 장치(100)를 설치하는데 있어서, 집열 부재(120)의 하부면이 슬라브의 상부면과 접촉되도록 설치할 수 있으며, 이에, 슬라브로부터 열을 회수할 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, the object to be recovered HS may be a slab that has been cast and cut. At this time, in installing the
다른 예로, 회수 대상체(HS)는 제강 공정 중에 발생된 슬래그(slag)일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 예컨대, 제강 공정 중 전로 내에서 용강 정련 중에 탕면 상에 슬래그(slag)가 부생되는데, 정련이 종료된 후 슬래그를 포트 내로 배재한 후, 이를 야적장에 적재한다. 이때, 야적장에 먼저 열 회수 장치(100)를 설치하고, 열 회수 장치(100)의 집열 부재(120) 상에 슬래그를 적재한다. 이후, 작동 유체를 열 회수 유로로 공급하여 집열 부재 상에 적재된 슬래그로부터 열을 회수한다.As another example, the recovered object HS may be slag generated during a steelmaking process. More specifically, for example, slag is generated on the hot water surface during molten steel refining in the converter during the steel making process, and after the refining is completed, the slag is removed into the pot, and then it is loaded in the yard. At this time, the
상기에서는 열 회수 장치(100)가 야적장의 바닥에 설치되어 그 상부에 슬래그가 적재되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 슬래그의 상측 또는 측 방향에 추가로 열 회수 장치를 설치할 수 있는데, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 열 회수 장치(100) 중 어느 하나를 설치할 수 있다.In the above, it has been described that the
실시예들에 따른 열 회수 장치(100)는 제 1 및 제 2 이송 라인(510, 520), 제 1 및 제 2 탱크(200, 300), 열 교환 장치(400)와 별도의 구성으로, 개별적으로 이동이 가능하다. 즉, 열 회수 장치(100)는 제 1 및 제 2 이송 라인(510, 520)과 분리 및 체결이 가능하다. 보다 구체적으로 설명하면, 제철소 내에서 현열이 발생되는 위치에 먼저 열 회수 장치(100)를 배치시키며, 이때, 열 회수 장치(100)는 제 1 및 제 2 이송 라인(510, 520)과 분리된 상태일 수 있다. 이후, 제 1 및 제 2 탱크(200, 300)에 연결된 제 1 및 제 2 이송 라인(510, 520) 각각을 열 회수 장치(100)에 연결하여 현열 회수를 실시한다.The
이와 같이 실시예들에 따른 열 회수 장치(100)는 제철소 내에서 현열이 발생되는 다양한 조업 위치에 설치가 용이하다. 따라서, 제철소 내 현열, 특히 외기로 방출되는 현열을 효과적으로 회수할 수 있다.As described above, the
한편, 제철소에서 용선, 용강의 제조, 용선 정련, 슬라브의 제조 조업은 연속하여 실시되지 않고, 휴지기를 가지고 비연속적으로 실시될 수 있다. 이를 다른 말로 하면, 제철소 내에서 현열이 비연속적으로 발생될 수 있다. 이에, 열 회수 장치(100)에서의 열 회수 공정이 휴지기를 가지고 비연속적으로 실시될 수밖에 없으며, 현열을 이용하여 에너지를 생산하는 열 교환 장치의 동작 역시 휴지기를 가지고 비연속적으로 실시될 수 있다. On the other hand, in a steel mill, the operations of molten iron, molten steel manufacturing, molten iron refining, and slab manufacturing operations are not carried out continuously, but may be carried out discontinuously with a rest period. In other words, sensible heat may be generated discontinuously in the steel mill. Accordingly, the heat recovery process in the
이렇게 휴지기일 때, 작동 유체(CM)가 열 회수 유로(110) 및 열 교환 장치(400) 각각으로 공급되지 못하고, 외부에 저장되어야 한다.When this is the rest period, the working fluid CM cannot be supplied to each of the heat recovery flow path 110 and the
그런데, 작동 유체(CM)가 저장되어 있는 동안 작동 유체(CM)의 온도가 용융 온도(고상이 액상으로 용융되는 온도) 미만으로 하락하여 고상이 되면 이는 열 회수 유로(110)를 따라 이동할 수 없기 때문에, 열 교환 매체로 사용될 수 없다. 이에, 작동 유체(CM)를 폐기하거나 다시 용융시켜야 하는 문제가 있다.However, while the working fluid CM is stored, if the temperature of the working fluid CM falls below the melting temperature (the temperature at which the solid phase melts into the liquid phase) and becomes a solid phase, it cannot move along the heat recovery flow path 110. Therefore, it cannot be used as a heat exchange medium. Accordingly, there is a problem in that the working fluid CM must be discarded or melted again.
또한, 열 교환 장치(400)가 휴지기 일 때, 열 회수 유로(110)로부터 배출된 작동 유체(CM)를 상기 열 교환 장치(400)로 바로 공급하지 못하고, 상기 열 교환 장치(400)가 재 가동될 때까지 작동 유체(CM)를 외부에 저장해야 한다. 그런데, 작동 유체(CM)가 열 회수 유로(110)를 따라 흐르는 동안 온도가 분해 온도 이상으로 상승되어 기체 상태가 된 경우, 열 교환 장치(400)의 휴지기 동안 이 기체를 손실없이 저장하기 어렵고, 저장을 위해서는 고가인 고압의 저장 설비가 필요한 문제가 있다.In addition, when the
그리고, 액상의 작동 유체가 온도 상승에 의해 기체가 된 후 온도가 하락하면 역반응에 의해 성질 또는 특성이 변하여 열 교환 매체로 사용하기 어려운 상태가 되거나 다시 액상이 되기 어려울 수 있다.In addition, when a liquid working fluid becomes a gas due to a temperature increase and then a temperature decreases, a property or characteristic changes due to a reverse reaction, making it difficult to use as a heat exchange medium, or it may be difficult to become a liquid again.
따라서, 본 발명에서는 휴지기 동안에도 액상으로 유지하기 쉽고, 기체로의 변화가 용이하지 않은 재료를 작동 유체로 사용한다. 다른 말로 하면, 용융 온도(고상이 액상으로 용융되는 온도)와 분해 온도(액상이 기체(기상)가 되는 온도) 사이의 구간이 큰 재료를 작동 유체로 사용한다. 보다 바람직하게는 액상선 온도(모든 고상이 액상으로 변하는 온도)와 분해 온도 사이의 구간이 큰 재료를 작동 유체로 사용한다.Therefore, in the present invention, a material that is easy to maintain in a liquid state even during the resting period and is not easily changed to gas is used as the working fluid. In other words, a material having a large section between the melting temperature (the temperature at which the solid phase melts into the liquid phase) and the decomposition temperature (the temperature at which the liquid phase becomes a gas (gas)) is used as the working fluid. More preferably, a material having a large range between the liquidus temperature (a temperature at which all solid phases turn into liquid) and the decomposition temperature is used as the working fluid.
이러한 작동 유체에 의하면, 고상 상태의 작동 유체가 용융 온도에 도달하면 용융되기 시작하고, 액상선 온도에 도달하면 모든 고상이 액상이 되며, 분해 온도에 도달하면 기체화된다. 이때, 온도가 용융 온도 이상 용융선 온도 미만일 때, 액상에 일부 고상이 혼합된 상태일 수 있으나, 액상을 가지고 있는 상태이므로 작동 유체로서 사용될 수 있다. 이에, 작동 유체는 용융 온도와 분해 온도 사이로 온도를 유지될 필요가 있다.According to such a working fluid, when the working fluid in a solid state reaches the melting temperature, it starts to melt, when the liquidus temperature is reached, all the solid phases become liquid, and when the decomposition temperature is reached, it is gasified. At this time, when the temperature is greater than or equal to the melting temperature and less than the melting line temperature, some solid phases may be mixed in the liquid phase, but since the liquid phase is in a state, it can be used as a working fluid. Accordingly, the working fluid needs to be maintained at a temperature between the melting temperature and the decomposition temperature.
또한, 상술한 바와 같이 온도가 용융선 온도 이상, 분해 온도 미만일 때 고상이 없이 모두 액상 상태로 존재한다. 따라서, 작동 유체는 용융선 온도와 분해 온도 사이로 온도를 유지되는 것이 보다 효과적이다. In addition, as described above, when the temperature is greater than or equal to the melting line temperature and less than the decomposition temperature, all exist in a liquid state without a solid phase. Therefore, it is more effective that the working fluid is kept at a temperature between the melting line temperature and the decomposition temperature.
그리고, 용융 온도와 분해 온도 간의 온도차, 보다 바람직하게는 용융선 온도와 분해 온도 간의 온도차가 클수록 작동 유체를 액상으로 유지하기가 쉽다.In addition, as the temperature difference between the melting temperature and the decomposition temperature, more preferably, the temperature difference between the melting line temperature and the decomposition temperature increases, it is easier to maintain the working fluid in a liquid state.
여기서, '작동 유체를 액상으로 유지'한다는 것은 작동 유체 전체가 모두 액상이거나, 고체가 일부 포함된 액상을 의미한다. 즉, 작동 유체의 온도가 액상 온도 이상, 액상선 온도 미만일 때, 작동 유체는 고체와 액상이 혼합된 상태일 수 있는데, 액상을 포함하고 있으므로, 이를 액상 유지 상태로 정의한다. 또한, 작동 유체의 온도가 액상선 온도 이상, 분해 온도 미만인 경우, 작동 유체는 모두 액상인 상태가 되므로, 이 상태 역시 액상 유지 상태로 정의된다.Here, "maintaining the working fluid in a liquid state" means that the entire working fluid is in a liquid state or a liquid state in which a part of a solid is included. That is, when the temperature of the working fluid is higher than the liquidus temperature and less than the liquidus temperature, the working fluid may be in a state in which a solid and a liquid phase are mixed, and since it contains a liquid phase, this is defined as a liquidus state. In addition, when the temperature of the working fluid is equal to or higher than the liquidus temperature and less than the decomposition temperature, all of the working fluids are in a liquid state, and this state is also defined as a liquidus state.
또한, 상압(또는 대기압)에서 액상 상태로 유지가 가능한 재료를 작동 유체로 사용한다. 상압에서 액상 상태로 유지가 가능한 재료를 작동 유체로 사용하는 것은, 고가의 고압 설비를 이용하지 않고도 상압에서 저장이 용이하기 때문이다.In addition, a material that can be maintained in a liquid state at atmospheric pressure (or atmospheric pressure) is used as the working fluid. The reason why a material that can be maintained in a liquid state at normal pressure is used as a working fluid is because it is easy to store at normal pressure without using expensive high-pressure equipment.
용융 온도와 분해 온도 사이의 구간이 큰 재료를 작동 유체로 사용하는 것은, 작동 유체의 온도가 하락 및 상승하더라도 고상이나 기체가 되지 않고, 액상으로 유지가 용이하기 때문이다. 즉, 작동 유체가 온도의 상승 및 하강에도 안정적으로 액상으로 유지될 수 있기 때문이다.The reason why a material having a large section between the melting temperature and the decomposition temperature is used as the working fluid is that even if the temperature of the working fluid decreases and rises, it does not become a solid or gas, and it is easy to maintain it in a liquid state. That is, it is because the working fluid can be stably maintained in a liquid state even when the temperature rises and falls.
보다 구체적으로 설명하면, 회수 대상체(HS) 또는 회수할 현열이 없어 열 회수 장치(100)가 휴지기일 때, 열 교환 장치(400)에서 배출된 작동 유체(CM)를 바로 열 회수 유로(110)로 공급할 수 없다. 또한, 제철소 내 조업 환경에 의해 열 교환 장치(400)가 휴지기일 때, 열 회수 유로(110)에서 배출된 작동 유체(CM)를 바로 열 교환 장치(400)로 공급할 수 없다. 이러한 경우, 열 교환 장치(400) 및 열 회수 유로(110) 각각에서 배출된 작동 유체를 상기 열 교환 장치(400) 및 열 회수 장치(100) 밖에서 저장해야 한다. 이렇게 작동 유체가 열 교환 장치(400) 및 열 회수 장치(100) 밖에서 저장되어 있는 동안은 작동 유체(CM)가 열 교환되지 않기 때문에, 시간 경과에 따라 작동 유체(CM)의 온도가 하락하며, 작동 유체의 온도가 용융 온도 미만으로 떨어지면 고상이 된다.More specifically, when the
따라서, 용융 온도와 분해 온도 사이의 구간이 클 경우 그렇지 않을 경우에 비해, 작동 유체가 고상이 되기 어렵고 액상으로의 유지가 쉽다. 또한, 액상의 작동 유체가 열 회수 유로(100)를 통과할 때 작동 유체의 온도가 상승하는데, 용융 온도와 분해 온도 사이의 구간이 클 경우 그렇지 않을 경우에 비해, 작동 유체가 기체가 되기 어렵고 액상으로의 유지가 용이하다.Therefore, when the section between the melting temperature and the decomposition temperature is large, the working fluid is difficult to become solid and it is easier to maintain the liquid phase as compared to the case where it is not. In addition, when the liquid working fluid passes through the heat
이에, 본 발명의 실시예에서는 용융 온도와 분해 온도 구간이 큰 재료, 보다 바람직하게는 용융선 온도와 분해 온도 구간이 큰 재료를 작동 유체(CM)로 사용한다. 구체적으로, 분해 온도가 용해 온도보다 높으며, 용융 온도와 분해 온도 간의 차이가 100℃ 내지 700℃(100℃ 이상, 700℃ 이하)인 재료를 작동 유체로 사용한다. 보다 구체적으로, 용융 온도가 100℃ 내지 700℃(100℃ 이상, 700℃ 이하) 이고, 분해 온도가 200℃ 내지 800℃(200℃ 이상, 800℃ 이하)인 재료를 작동 유체로 사용하며, 작동 유체의 재료는 염(salt)일 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, a material having a large melting temperature and a decomposition temperature range, more preferably a material having a large melting line temperature and a decomposition temperature range, is used as the working fluid CM. Specifically, a material whose decomposition temperature is higher than the dissolution temperature and the difference between the melting temperature and the decomposition temperature is 100°C to 700°C (100°C or more, 700°C or less) is used as the working fluid. More specifically, a material having a melting temperature of 100°C to 700°C (100°C or more, 700°C or less) and a decomposition temperature of 200°C to 800°C (200°C or more, 800°C or less) is used as the working fluid, and the operation The material of the fluid may be salt.
재료를 예를 들어 설명하면, Li+, Na+, K+ 등 같은 알카리금속 양이온 및 Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ 등과 같은 알카리토금속 양이온 중 어느 하나와 Cl-, NO3-, SO4- 및 CO3- 중 어느 하나의 음이온과의 화합물인 염화합물을 작동 유체로 사용한다. Turning to the material, for example, Li +, Na +, K + , such as any of the alkaline earth metal cation such as an alkali metal cation and such Mg 2+, Ca 2+, Sr 2+ , Ba 2+ and one Cl -, NO 3- , SO 4- and CO 3- of any one of A chloride compound, which is a compound with an anion, is used as a working fluid.
예컨대, KNO3, NaNO3, LiNO3, Ca(NO3)2, NaCl 및 KCl 중 적어도 하나의 염화합물을 작동 유체로 사용한다. 그리고, 작동 유체는 적어도 2개 이상의 염화합물이 혼합된 혼합염일 수 있다.For example, a chloride compound of at least one of KNO 3 , NaNO 3 , LiNO 3 , Ca(NO 3 ) 2 , NaCl and KCl is used as a working fluid. In addition, the working fluid may be a mixed salt in which at least two or more chloride compounds are mixed.
한편, 용융 온도가 100℃ 미만인 재료는 일반적으로 분해 온도도 낮기 때문에, 너무 낮은 온도에서 기화가 시작된다. 이에, 이러한 재료를 작동 유체로 사용하는 경우, 열 회수 유로를 통과한 작동 유체의 상태가 기체될 수 있다. 반대로, 용융 온도가 700℃를 초과하는 경우 용융 온도와 분해 온도 사이의 구간이 좁아, 작동 유체를 액상으로 유지하기 상대적으로 어려울 수 있다.On the other hand, since a material having a melting temperature of less than 100° C. generally also has a low decomposition temperature, vaporization starts at too low a temperature. Accordingly, when such a material is used as the working fluid, the state of the working fluid that has passed through the heat recovery flow path may become gas. Conversely, when the melting temperature exceeds 700° C., since the section between the melting temperature and the decomposition temperature is narrow, it may be relatively difficult to maintain the working fluid in a liquid state.
또한, 분해 온도가 200℃ 미만인 재료는 너무 낮은 온도에서 액상의 기화가 시작되기 때문에, 열 회수 유로를 통과한 작동 유체가 기체 상태가 될 수 있다. In addition, since the material having a decomposition temperature of less than 200° C. starts vaporization of a liquid phase at a temperature that is too low, the working fluid that has passed through the heat recovery flow path may become a gaseous state.
한편, 용융 온도와 분해 온도 사이의 차이가 클 수록 작동 유체를 액상으로 유지하기 용이하므로, 작동 유체의 액상 유지 측면에서는 분해 온도가 높을수록 유리하다. 그러나, 분해 온도가 800℃를 초과하는 재료는 작동 유체가 이동하는 열 회수 유로(110), 제 1 및 제 2 탱크(200, 300), 제 1 내지 제 4 이송 라인(510, 520, 530, 540)의 내구성을 고려할 때 적용하기 어려운 문제가 있다.On the other hand, the greater the difference between the melting temperature and the decomposition temperature, the easier it is to maintain the working fluid in a liquid state, and thus, in terms of maintaining the liquid state of the working fluid, the higher the decomposition temperature is, the more advantageous. However, the material having a decomposition temperature exceeding 800°C is the heat recovery flow path 110 through which the working fluid moves, the first and
이에, 본 발명의 실시예에서는 용융 온도와 분해 온도 간의 차이가 100℃ 내지 700℃이며, 용융 온도가 100℃ 내지 700℃, 분해 온도가 200℃ 내지 800℃인 염 재료를 작동 유체로 사용한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, a salt material having a melting temperature and a decomposition temperature of 100°C to 700°C, a melting temperature of 100°C to 700°C, and a decomposition temperature of 200°C to 800°C is used as the working fluid.
상술한 바와 같이 작동 유체는 2 종 이상의 염화합물이 혼합된 혼합염일 수 있으며, 혼합되는 염의 종류 및 혼합 비율에 따라 혼합염의 액상 온도, 분해 온도를 조절할 수 있다.As described above, the working fluid may be a mixed salt in which two or more types of chloride compounds are mixed, and the liquidus temperature and decomposition temperature of the mixed salt may be adjusted according to the type and mixing ratio of the mixed salt.
예컨대, KNO3와 NaNO3가 혼합된 혼합염을 작동 유체로 사용할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 작동 유체 전체 100 중량%에 대해, KNO3가 40 중량%, NaNO3가 60 중량% 함유된 혼합염을 작동 유체로 사용할 수 있다. 이렇게 40 중량%의 KNO3 및 60 중량%의 NaNO3가 혼합된 혼합염의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 용융 온도가 220℃, 분해 온도가 550℃일 수 있다.For example, a mixed salt of KNO 3 and NaNO 3 may be used as a working fluid. A more specific example, for a total of 100% by weight of the working fluid, containing KNO 3 and 40% by weight, NaNO 3 is 60% by weight of mixed salt may be used as the working fluid. In the case of a mixed salt in which 40% by weight of KNO 3 and 60% by weight of NaNO 3 are mixed, the melting temperature may be 220° C. and the decomposition temperature may be 550° C. as shown in FIG. 4.
이에, 작동 유체는 220℃ 이상, 550℃ 미만에서 액상으로 유지될 수 있다. 따라서, 40 중량%의 KNO3 및 60 중량% 의 NaNO3가 혼합된 혼합염을 작동 유체로 사용하는 경우, 220℃ 이상, 550℃ 미만의 작동 유체를 이용하여 현열을 회수하고, 에너지를 생성한다.Accordingly, the working fluid may be maintained in a liquid state at 220°C or higher and less than 550°C. Therefore, when a mixed salt of 40% by weight of KNO 3 and 60% by weight of NaNO 3 is used as a working fluid, sensible heat is recovered and energy is generated by using a working fluid of 220°C or higher and less than 550°C. .
이와 같이, 본 발명의 실시예들에서는 용융 온도와 분해 온도 간의 차이가 큰 재료를 작동 유체로 사용함으로써, 작동 유체가 이동 또는 통과하는 전 구간에서 상기 작동 유체를 액상 상태로 유지시킬 수 있다. 따라서, 비연속적으로 발생되는 현열의 회수가 용이하고, 작동 유체의 현열을 이용한 에너지 생산을 비연속적으로 실시하기가 용이하다.As described above, in embodiments of the present invention, by using a material having a large difference between the melting temperature and the decomposition temperature as the working fluid, the working fluid can be maintained in a liquid state in the entire section through which the working fluid moves or passes. Therefore, it is easy to recover sensible heat that is generated discontinuously, and it is easy to perform energy production using the sensible heat of the working fluid discontinuously.
상술한 바와 같은 작동 유체를 열 회수 유로(110)를 통과하도록 이동시키는데 있어서, 열 회수 유로(110) 내에 체류하고 있는 시간이 너무 길지 않도록 작동 유체의 유속을 조절하는 것이 효과적이다. 이는, 작동 유체의 용융 온도와 분해 온도 간의 온도가차 크더라도, 열 회수 유로 내에서의 체류 시간이 길어질수록 점차 온도가 상승하기 때문이다. 이에, 작동 유체의 분해 온도를 고려하여 작동 유체가 열 회수 유로를 통과하는 유속을 조절하는 것이 바람직하다.In moving the working fluid as described above to pass through the heat recovery passage 110, it is effective to adjust the flow rate of the working fluid so that the time remaining in the heat recovery passage 110 is not too long. This is because even if the temperature difference between the melting temperature and the decomposition temperature of the working fluid is large, the temperature gradually increases as the residence time in the heat recovery passage increases. Accordingly, it is preferable to adjust the flow rate through which the working fluid passes through the heat recovery flow path in consideration of the decomposition temperature of the working fluid.
제 1 탱크(200)는 열 회수 유로(110)로 공급하기 위한 또는 열 교환 장치(400)로부터 배출된 작동 유체(CM)를 저장한다. 이러한 제 1 탱크(200)에는 제 1 및 제 4 이송 라인(510, 540)이 연결되며, 제 1 탱크(200)의 작동 유체는 제 1 이송 라인(510)을 통해 열 회수 유로(110)로 공급되고, 열 교환 장치(400)를 통과한 작동 유체는 제 4 이송 라인(540)을 통해 상기 제 1 탱크(200) 내로 공급된다.The
제 2 탱크(300)는 열 회수 유로(110)를 통과한 작동 유체(CM) 또는 열 교환 장치(400)로 공급하기 위한 작동 유체(CM)를 저장한다. 이러한 제 2 탱크(300)에는 제 2 및 제 3 이송 라인(520, 530)이 연결되며, 열 회수 유로(110)로부터 배출된 작동 유체는 제 2 이송 라인(520)을 통해 제 2 탱크(300)로 공급되고, 제 2 탱크(300) 내 작동 유체는 제 3 이송 라인(530)을 통해 상기 열 교환 장치(400)로 공급된다.The
제 1 및 제 2 탱크(200, 300) 각각의 설치 위치는 열 회수 장치(100) 및 열 교환 장치(400)의 설치 위치에 따라 다양하게 변경 가능하다. 또한, 제 1 및 제 2 탱크(200, 300) 각각은 복수개로 마련될 수 있으며, 열 회수 장치(100) 및 열 교환 장치(400)의 설치 위치에 따라 여러 개소에 분산 설치가 가능하다.The installation positions of the first and
제 1 및 제 2 탱크(200, 300)에 작동 유체(CM)가 저장되면, 하루에 약 10℃ 미만으로 온도가 하강한다. 그리고 제 1 및 제 2 탱크(200, 300) 각각에 체류하고 있는 시간이 증가할 수록 점점 용융 온도와 가까워지도록 하락하며, 용융 온도 미만으로 떨어지면 작동 유체(CM)가 고상이 된다. 이에, 제 1 및 제 2 탱크(200, 300) 내에 작동 유체(CM)를 저장하는데 있어서, 작동 유체(CM)의 온도가 용융 온도까지 떨어지는 시간을 반영하여 저장 시간 또는 체류 시간을 설정하고, 기 설정된 시간을 초과하지 않도록 작동 유체를 각 탱크(200, 300)에 저장한다. 즉, 체류 시간을 초과하기 전에 제 1 탱크(200) 내 작동 유체를 열 회수 유로(110)로 공급하거나, 제 2 탱크(300) 내 작동 유체(CM)를 열 교환 장치(400)로 공급한다.When the working fluid CM is stored in the first and
열 교환 장치(400)는 제 2 탱크(300)로부터 작동 유체(CM)를 제공받아, 상기 작동 유체(CM)의 열을 열교환시켜 전기 에너지를 생산한다. 이러한 열 교환 장치(400)는 제 2 탱크(300)로부터 제공되는 작동 유체로부터 열을 회수하는 열 교환기(410) 및 열 교환기(410)로부터 제공된 작동 유체의 열을 다른 에너지 예컨대 전기 에너지 변환하는 열 흡수기(420)를 포함할 수 있다.The
열 교환기(410)에서 작동 유체(CM)와 열 교환되는 열 교환 매체는 예컨대 물(water)일 수 있으며, 열 교환에 의해 온도가 하락된 작동 유체는 제 4 이송 라인(540)을 거쳐 제 1 탱크(200)로 저장된다. 그리고 열 교환기(410)에서 열 교환에 의해 생성된 고온의 물질 예컨대 스팀(steam)은 열 흡수기(420)로 전달되며, 열 흡수기(420)는 스팀이 가지고 있는 열을 이용하여 전기 에너지로 전환 또는 변환한다.The heat exchange medium for heat exchange with the working fluid CM in the
이하, 본 발명의 실시예에 따른 현열 회수 설비를 이용한 현열 회수 방법에 대해 설명한다. 이때, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 현열 회수 설비의 현열 회수 방법이 유사하므로, 제 1 실시예에 따른 현열 회수 설비를 예를들어 설명한다. 그리고, 위에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.Hereinafter, a sensible heat recovery method using a sensible heat recovery facility according to an embodiment of the present invention will be described. At this time, since the sensible heat recovery method of the sensible heat recovery facility according to the first and second embodiments is similar, the sensible heat recovery facility according to the first embodiment will be described as an example. In addition, content overlapping with the above-described content will be omitted or briefly described.
이하에서는 현열을 회수하고자 하는 회수 대상체로 연속 주조 장치에서 연속 주조 중이며, 절단기에 의해 절단 전 상태의 슬라브를 예를 들어 설명한다.Hereinafter, a slab that is being continuously cast in a continuous casting apparatus as a recovery object to be recovered sensible heat and is in a state before being cut by a cutter will be described as an example.
먼저, 열 회수 장치(100)를 회수 대상체(HS)에 인접하게 배치한다. First, the
예컨대, 연속 주조 장치의 몰드로부터 인발되어 응고가 종료되고 절단기에 의해 절단 전 상태의 슬라브(회수 대상체)의 상측에 열 회수 장치를 배치한다. 즉, 절단기의 이전 구간에 위치된 슬라브의 상측에 열 회수 장치(100)를 배치한다. 이때, 슬라브의 상측에 열 회수 유로(110), 열 회수 유로(110) 상측에 집열 부재(120)가 위치되도록 설치한다.For example, the heat recovery device is disposed on the upper side of the slab (recovery object) in the state before cutting by the cutting machine after being pulled out of the mold of the continuous casting device to complete solidification. That is, the
그리고, 제 1 이송 라인(510)을 통해 제 1 탱크(200) 내 작동 유체를 열 회수 유로(110)로 공급한다. 여기서 제 1 탱크(200) 내에 저장된 작동 유체는 용융 온도 이상, 분해 온도 미만, 바람직하게는 액상선 온도 이상, 분해 온도 미만의 온도를 가지는 액상 상태이다.In addition, the working fluid in the
작동 유체(CM)가 열 회수 유로(110)로 유입되면, 이는 열 회수 유로(110)의 연장 방향을 따라 흐른 뒤 제 2 이송 라인(520)을 통해 배출되어 제 2 탱크(300)로 수용된다.When the working fluid CM flows into the heat recovery flow path 110, it flows along the extension direction of the heat recovery flow path 110 and is discharged through the
이렇게 작동 유체(CM)가 열 회수 유로(110)를 따라 흐르는 동안 회수 대상체(HS)인 슬라브로부터 방출되는 현열이 상기 열 회수 유로(110)로 흡수된다. 즉, 작동 유체(CM)가 열 회수 유로(110)로 공급되어 슬라브의 현열을 회수한 상태로 배출된다. While the working fluid CM flows along the heat recovery flow path 110 in this way, sensible heat emitted from the slab, which is the recovery object HS, is absorbed into the heat recovery flow path 110. That is, the working fluid CM is supplied to the heat recovery flow path 110 and discharged in a state in which sensible heat of the slab is recovered.
작동 유체(CM)가 열 회수 유로(110)로 공급되어 회수 대상체(HS)의 열이 흡수되면 그 온도가 상승하며, 따라서 작동 유체(CM)가 열 회수 유로(110)로 공급되기 전에 비해, 열 회수 유로(110)를 따라 흐르거나, 열 회수 유로(110)를 통과한 후 배출될 때의 온도가 높다.When the working fluid CM is supplied to the heat recovery flow path 110 and the heat of the recovery object HS is absorbed, the temperature rises. Accordingly, compared to before the working fluid CM is supplied to the heat recovery flow path 110, The temperature when it flows along the heat recovery flow path 110 or is discharged after passing through the heat recovery flow path 110 is high.
이때, 실시예에 따른 작동 유체는 용융 온도와 분해 온도 간의 차이가 큰 염을 작동 유체로 사용하기 때문에 작동 유체가 열 회수 유로(110)로 공급되더라도 회수 대상체(HS) 즉, 슬라브의 열에 의해 기체로 변하지 않고 액상을 유지한다. 이에, 열 회수 유로(110)를 통과 중인 또는 상기 열 회수 유로(110)를 통과한 후 배출된 작동 유체는 액상 상태이다.At this time, since the working fluid according to the embodiment uses a salt having a large difference between the melting temperature and the decomposition temperature as the working fluid, even if the working fluid is supplied to the heat recovery flow path 110, the object to be recovered (HS), that is, gas due to the heat of the slab It does not change to and keeps the liquid phase. Accordingly, the working fluid passing through the heat recovery passage 110 or discharged after passing through the heat recovery passage 110 is in a liquid state.
한편, 열 회수 유로(110)로부터 배출되어 제 2 탱크(300) 내로 장입된 작동 유체(CM)는 바로 열 교환기(410)로 이동되지 않고 소정 시간 또는 소정 일동안 제 2 탱크(300) 내에 저장될 수 있다. 이는 열 교환 장치(400)가 상시 가동되지 않고, 제철소 내 조업 환경에 따라 비연속적으로 가동되기 때문이다.Meanwhile, the working fluid CM discharged from the heat recovery flow path 110 and charged into the
작동 유체(CM)가 제 2 탱크(300) 내에 저장되고 있는 동안 그 온도는 점차 하락하는데, 실시예에 따른 작동 유체(CM)에 의하면 제 2 탱크(300) 내에 작동 유체(CM)가 저장되는 동안 액상 상태로 유지가 가능하다. 이는 작동 유체(CM)의 액상 온도와 분해 온도 사이의 구간이 커, 제 2 탱크(300) 내에 저장되어 있는 동안 온도가 하락하더라도, 작동 유체(CM)가 액상 구간의 온도에 있기 때문이다.While the working fluid CM is stored in the
이후, 열 교환 장치(400)의 가동이 시작되면, 제 2 탱크(300) 내 작동 유체를 열 교환기(410)로 공급한다. 열 교환기(410)는 열 교환 작용으로 작동 유체(CM)의 열을 회수하고, 이때 회수된 열은 열 흡수기(420)로 전달되어 전기 에너지로 변환된다.Thereafter, when the operation of the
물론, 열 교환 장치(400)가 동작 중이거나 동작 개시 예정인 경우, 열 회수 유로(110)에서 배출된 작동 유체를 바로 제 2 탱크(300)를 거쳐 열 교환기(410)로 공급할 수 있다.Of course, when the
그리고, 열 교환기(410)를 통과한 작동 유체(CM)는 그 전에 비해 온도가 하강한 상태이나 액상 상태로 유지되며, 이는 제 4 이송 라인(540)을 통해 이동되어 제 1 탱크(200)로 장입된다.In addition, the working fluid CM that has passed through the
한편, 제 1 탱크(200) 내로 장입된 작동 유체(CM)는 바로 열 회수 유로(110)로 공급되지 않고 소정 시간 또는 소정 일동안 제 1 탱크(200) 내에 저장될 수 있다. 이는 회수 대상체(HS) 즉 슬라브를 주조하는데 있어서 상시 연속적으로 주조되지 않고 비연속적으로 주조될 수 있기 때문이다. 예컨대, 한 차지(charge)의 주조가 종료된 후 다음 차지의 주조가 개시될 때까지 휴지기가 발생할 수 있다.Meanwhile, the working fluid CM charged into the
작동 유체(CM)가 제 1 탱크(200) 내에 저장되고 있는 동안 그 온도는 점차 하락하는데, 본 발명의 실시예에 따른 작동 유체(CM)에 의하면 제 1 탱크(200) 내에 작동 유체가 저장되는 동안 액상 상태로 유지가 가능하다.While the working fluid CM is being stored in the
이후, 슬라브 주조가 재개되면 제 1 탱크(200) 내 작동 유체를 열 회수 유로(110)로 공급한다. 이에, 작동 유체(CM)는 슬라브의 상측에 위치된 열 회수 유로(110)를 따라 흐르며, 이때 슬라브로부터 방출되는 현열이 작동 유체(CM)로 회수된다.Thereafter, when the slab casting is resumed, the working fluid in the
물론, 열 회수 장치(100)가 설치된 위치에서 현열이 연속적으로 발생되는 경우, 열 교환기(410)에서 배출된 작동 유체(CM)를 제 1 탱크(200)를 거쳐 바로 열 회수 유로(110)로 공급할 수 있다.Of course, when sensible heat is continuously generated at the location where the
상기에서는 열 회수 장치(100)가 연속 주조에 의해 주조되고 있으며, 절단되기 전의 슬라브의 일측에 설치되는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 제철소 내에서 외부로 현열이 방출되고 있는 다양한 조업 위치에 열 회수 장치가 설치될 수 있다. In the above, it has been described that the
이와 같이 본 발명의 실시형태에 따른 열 회수 설비 및 열 회수 방법에 의하면, 제철소 내에서 발생하는 현열의 회수가 용이하며, 회수된 열을 이용하여 전기 에너지와 같은 다른 에너지를 생산할 수 있다.As described above, according to the heat recovery facility and the heat recovery method according to the embodiment of the present invention, it is easy to recover sensible heat generated in the steel mill, and other energy such as electric energy can be produced by using the recovered heat.
또한, 실시예들에 따른 열 회수 장치(100)는 제 1 및 제 2 이송 라인(510, 520), 제 1 및 제 2 탱크(200, 300), 열 교환 장치(400)와 별도의 구성이며, 제 1 및 제 2 이송 라인(510, 520)과 체결 및 분리가 가능하고, 개별적으로 이동이 가능하다. 이에, 제철소 내에서 현열이 발생되는 다양한 조업 위치로 열 회수 장치(100)를 이동시켜 설치할 수 있다. 또한, 열 회수 장치(100)를 복수개로 마련하고, 현열이 발생되는 서로 다른 위치에 동시 또는 분산 설치가 가능하다. 따라서, 제철소 내 현열, 특히 외기로 방출되는 현열을 효과적으로 회수할 수 있다.In addition, the
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 현열 회수 방법에 의하면, 용융 온도와 분해 온도 간의 차이가 큰 재료를 작동 유체로 사용함으로써, 작동 유체가 이동 또는 통과하는 전 구간에서 액상 상태로 유지가 가능하다. 이에, 비연속적으로 발생되는 현열의 회수가 용이하고, 작동 유체의 현열을 이용한 에너지 생산을 비연속적으로 실시하기가 용이하다. 즉, 열을 회수할 회수 대상체가 없거나, 열 교환 장치가 동작하지 않는 휴지기 동안 작동 유체를 액상 상태로 유지시킬 수 있다. 따라서, 비연속 또는 간헐적으로 발생하는 제철소 내 현열의 회수가 용이하고, 비연속적으로 에너지 생산이 용이하다.In addition, according to the sensible heat recovery method according to embodiments of the present invention, by using a material having a large difference between the melting temperature and the decomposition temperature as the working fluid, it is possible to maintain the liquid state in the entire section through which the working fluid moves or passes. . Accordingly, it is easy to recover sensible heat that is generated discontinuously, and it is easy to perform energy production using sensible heat of the working fluid discontinuously. That is, it is possible to maintain the working fluid in a liquid state during a rest period in which there is no object to be recovered to recover heat or the heat exchange device is not operated. Therefore, it is easy to recover sensible heat in a steel mill that is generated discontinuously or intermittently, and it is easy to produce energy discontinuously.
또한, 실시예들에 따른 현열 회수 설비는 외기로 방출되는 현열의 회수가 용이하다. 즉, 제철소에서 발생되는 용선, 용강과 같은 액상, 슬라브와 같은 고상, 슬래그와 같은 반용융 상태의 물질로부터 방출되는 현열 회수가 용이하다. 따라서, 제철소 내에서 발생하는 현열을 폐기시키지 않고 효과적으로 회수할 수 있다.In addition, the sensible heat recovery facility according to the embodiments facilitates recovery of sensible heat emitted to the outside. That is, it is easy to recover sensible heat emitted from molten iron generated in a steel mill, liquid such as molten steel, solid state such as slab, and semi-melted material such as slag. Therefore, it is possible to effectively recover the sensible heat generated in the steel mill without discarding it.
100: 열 회수 장치 110: 열 회수 유로
120: 집열 부재 200: 제 1 탱크
300: 제 2 탱크 400: 열 교환 장치
410: 열 교환기 420: 열 흡수기
CM: 작동 유체100: heat recovery device 110: heat recovery flow path
120: heat collecting member 200: first tank
300: second tank 400: heat exchange device
410: heat exchanger 420: heat absorber
CM: working fluid
Claims (20)
열을 회수하고자 하는 회수 대상체와 마주보게 위치하며, 상기 회수 대상체의 열이 흡수된 후에도 액상을 유지하는 작동 유체가 통과하는 열 회수 유로를 구비하는 열 회수 장치;
상기 열 회수 유로로 공급하기 위한 작동 유체를 액상 상태로 저장하는 제 1 탱크; 및
상기 열 회수 유로로부터 배출된 작동 유체를 액상 상태로 저장하는 제 2 탱크;
를 포함하고,
상기 열 회수 유로는,
일단에 상기 작동 유체가 유입되는 유입구가 마련된 제 1 회수 유로;
상기 제 1 회수 유로와 나란하며, 일단에 상기 작동 유체가 배출되는 배출구가 마련된 제 2 회수 유로; 및
상기 제 1 회수 유로와 제 2 회수 유로 사이를 연결하는 제 3 회수 유로;를 포함하며,
상기 제 3 회수 유로는 상기 제 1 회수 유로와 제 2 회수 유로의 나열 방향으로 연장 형성되고,
상기 제 3 회수 유로는 복수개로 마련되어, 상기 제 1 및 제 2 회수 유로의 연장 방향으로 나열 배치되며,
상기 열 회수 장치는 상기 열 회수 유로와 별도로 마련되어 상기 열 회수 유로의 외측에서 상기 열 회수 유로와 마주보도록 배치되며, 상기 회수 대상체와 마주하는 상기 열 회수 유로의 일면의 반대면과 마주보도록 배치된 집열 부재를 포함하고,
상기 열 회수 장치는 상기 회수 대상체와 이격되도록 설치된 현열 회수 설비.It is a facility that recovers heat generated in steel mills,
A heat recovery device disposed to face a recovery object to be recovered heat, and having a heat recovery passage through which a working fluid that maintains a liquid state passes even after the heat of the recovery object is absorbed;
A first tank storing the working fluid for supplying the heat recovery passage in a liquid state; And
A second tank for storing the working fluid discharged from the heat recovery passage in a liquid state;
Including,
The heat recovery flow path,
A first recovery passage at one end having an inlet through which the working fluid is introduced;
A second recovery passage parallel to the first recovery passage and provided at one end with an outlet through which the working fluid is discharged; And
And a third recovery flow path connecting between the first recovery flow path and the second recovery flow path, and
The third recovery flow path is formed to extend in the arrangement direction of the first recovery flow path and the second recovery flow path,
A plurality of the third recovery flow paths are provided and are arranged in an extension direction of the first and second recovery flow paths,
The heat recovery device is provided separately from the heat recovery flow path, is arranged to face the heat recovery flow path outside the heat recovery flow path, and is arranged to face the opposite surface of one surface of the heat recovery flow path facing the recovery object. Including absence,
The heat recovery device is a sensible heat recovery facility installed to be spaced apart from the recovery object.
상기 열 회수 유로는 상기 제 1 및 제 2 탱크와 연결 및 분리 가능하며, 이동 가능한 현열 회수 설비.The method according to claim 1,
The heat recovery flow path is sensible heat recovery facility that can be connected and separated from the first and second tanks, and is movable.
상기 열 회수 유로와 체결 및 분리 가능하고, 상기 제 1 탱크와 연결되어 상기 제 1 탱크 내 작동 유체를 상기 열 회수 유로로 공급하는 제 1 이송 라인;
상기 열 회수 유로와 체결 및 분리 가능하고, 상기 제 2 탱크와 연결되어, 상기 열 회수 유로에서 배출된 작동 유체를 상기 제 2 탱크로 공급하는 제 2 이송 라인;
을 포함하는 현열 회수 설비.The method according to claim 2,
A first transfer line capable of being fastened and separated from the heat recovery flow path and connected to the first tank to supply the working fluid in the first tank to the heat recovery flow path;
A second transfer line capable of being fastened and separated from the heat recovery flow path and connected to the second tank to supply the working fluid discharged from the heat recovery flow path to the second tank;
Sensible heat recovery equipment comprising a.
상기 제 2 이송 라인을 통해 상기 제 2 탱크로부터 제공된 작동 유체의 열을 회수하여 전기 에너지를 생성하는 열 교환 장치를 포함하는 현열 회수 설비.The method of claim 3,
Sensitive heat recovery facility comprising a heat exchange device for generating electric energy by recovering heat from the working fluid provided from the second tank through the second transfer line.
상기 열 회수 장치는 상기 회수 대상체의 상측, 하측, 측방향 중 적어도 하나의 위치에 설치되는 현열 회수 설비.The method according to any one of claims 1 to 4,
The heat recovery device is a sensible heat recovery facility installed at at least one of an upper side, a lower side, and a side direction of the object to be recovered.
상기 열 회수 장치는 복수개로 마련되어 복수의 회수 대상체 각각에 위치하도록 설치되는 현열 회수 설비.The method according to any one of claims 1 to 4,
The sensible heat recovery facility is provided in a plurality of heat recovery devices and is installed so as to be located on each of a plurality of recovery objects.
상기 작동 유체는 용융 온도와 분해 온도 사이의 온도차가 100℃ 이상, 700℃ 이하의 재료인 현열 회수 설비.The method according to any one of claims 1 to 4,
The working fluid is a sensible heat recovery facility in which a temperature difference between a melting temperature and a decomposition temperature is 100°C or more and 700°C or less.
상기 작동 유체는 용융 온도가 100℃ 내지 700℃, 분해 온도가 200℃ 내지 800℃인 재료인 현열 회수 설비.The method of claim 10,
The working fluid is a material having a melting temperature of 100°C to 700°C and a decomposition temperature of 200°C to 800°C.
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