KR19980701673A - 열간 벌크 물질을 냉각하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

냉각 매체의 최적 이용하에서 열간 브리케트 해면철(3)을 냉각하는 방법에 있어서, 가능한 한 짧은 기간 후에 가능한 한 낮은 최종 온도를 이루기 위하여 제 1 냉각 단계(11)에서 열간 브리케트 해면철(3)은 서서히 냉각되면서 가스 냉각 매체로 독점적으로 통과하고, 연속적으로 제 2 냉각 단계(14)에서 액체 냉각 매체가 분무되고, 이에 의해 요구되는 최종 온도로 신속하게 냉각된다.

Description

열간 벌크 물질을 냉각하는 방법 및 장치

예를 들면, 소결물 또는 펠릿과 같은 열간 연소 물질을 냉각시키기 위하여 열간 물질을 축냉각기로 통과시키고 축냉각기에서 역류를 통하여 냉각공기를 송풍하는 방법(AT-B- 358.617호)이 공지되어 있다. 물질을 예를 들면, 70도 내지 80도 사이의 요구되는 최종 온도로 효율적으로 냉각시키기 위하여, 많은 양의 냉각 공기를 축냉각기를 통하여 송풍하여야 하며, 여기에는 많은 에너지의 투입이 필요하다.

더욱이, 고속의 공기는 축냉각기로부터 나온 냉각 공기와 함께 물질의 배출이 증가되며, 특히 물질의 입경이 매우 작을 때 증가된다.

열간 브리케트 해면철을 냉각 탱크내로 투입하여 냉각시키며 상기 장치내에서 요구되는 최종 온도로 냉각되는 것이 DE-C 29 35 707호로 공지되어 있다. 더욱이, DE-C- 29 35 707호는 냉각 탱크를 공기 냉각 장치로 바꿀 수도 있다고 기재되어 있다.

더욱이, DE-C- 29 28 501호 및 DE-C- 26 25 223호에는 컨베이어 벨트의 조력으로 열간 브리케트 해면철을 냉각 탱크로 를 통과시켜 섭씨 550도 내지 700도의 온도를 가진 해면철 브리케트를 섭씨 약 80 내지 90도로 냉각하는 것이 공지되어 있다. 냉각 탱크로부터 해면철 브리케트를 도달된 후에 해면철 브리케트는 냉각 탱크내에 존재하는 잔열에 의해 건조된다.

이러한 공지의 침지에 의한 물냉각은 열간 해면철 브리케트를 운송하기 위해 기계 부품이 고형물, CO₂와 부유물를 많이 함유하고 있는 가열된 물이 대기와 이미 접촉하고 이 때문에 이들 부품들이 심각하게 마모된다. 매우 가열된 해면철 브리케트가 냉각수와 접촉하기 때문에 물 가스 반응이 발생하기 쉽다. 더욱이, 수냉각은 고온 범위에서 매우 심각하게 나타나는 라이덴프로스트 현상에 따라 매우 저 효율적이다. 해면철 브리케트의 표면상의 수증기층에 형성된 절연층은 고온 범위의 열을 전달하는데 매우 심각한 악영향을 미친다. 또한, 제품의 품질은 열간 해면철 브리케트가 계속 냉각수와 접촉하기 때문에 품질이 저하 즉, 해면철로부터 물질이 떨어지게 될 것이다. 그 결과로서, 이송 장치 등의 기계적 작동 부품의 기능에 치명적인 매우 많은 양의 미세한 물질이 발생하고 종종 해면철 브리케트의 필요치 않은 다른 공정 특히, 해면철 브리케트의 다른 공정이 필요하게 된다.

또한, DE-C- 29 28 501호로부터 컨베이어에 브리케트 스트립을 장입하고 여기에 액체를 분무하여 브리케트 스트립이 섭씨 250도 내지 350도의 온도 범위로 냉각시키는 것이 개시되어 있다. 이는 또한 상기한 단점 즉, 물 가스 반응, 라이덴프로스트 현상이 발생하고 이에 의해 불균일하며 불충분한 냉각과 열응력을 받게 되며 이에 의해 부스러기가 발생하는 단점들을 포함한다.

본 발명은 열간 브리케트 해면철을 냉각하기 위한 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

열간 브리케트 해면철의 운반과 저장을 안전하고 경제적으로 하기 위해서는 열간 브리케트 해면철은 해면철을 생산하고 나서 가능한 한 즉시 냉각을 시켜야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 2는 냉각 진로의 길이에 걸쳐 조정되는 주요한 온도 코스를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 냉각 장치의 구조적 구성을 도시한 측면도이다.

본 발명은 상기한 단점들을 해소하기 위한 것으로서 냉각 수단의 능력을 최적으로 사용하여 냉각 진행중에 고장이 없는 열간 브리케트 해면철을 냉각하기 위한 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 특히, 이는 본 발명의 효율적인 방법을 사용하면 통상적인 방법과 비교하여 냉각제를 절약할 수 있다. 브리케트 해면철은 제품의 고품질을 나타내고, 냉각중에 미세입자의 형성이 가능한 한 많이 회피된다. 상기 방법을 수행하기 위한 장치는 마모가 작으며 긴 수명을 나타낸다.

본 발명에 따라서 이러한 목적은 다음과 같은 특징의 결합에 의해 달성된다:

● 제 1 냉각 단계에서 열간 브리케트 해면철은 기체 냉각 매체, 양호하게는 냉각 공기로 독점적으로 통과되고, 서서히 냉각된다.

● 제 2 냉각 단계에서 브리케트 해면철은 액체 냉각 매체, 양호하게는 냉각수가 분무되고, 이에 의해 요구되는 최종 온도까지 신속하게 냉각된다.

이렇게 하는데 있어서, 제 2 냉각 단계 동안에 브리케트 해면철은 해면철과 냉각 매체사이의 강한 접촉을 제공하도록 가스 냉각 매체를 부가적으로 통과시킨다.

적절하게는, 제 1 냉각 단계 동안에 브리케트 해면철은 열간 브리케트 해면철의 온도의 적어도 절반의 온도, 또는 이 온도보다 낮은 온도로 냉각되고, 이는 특히 효율적인 액체 냉각 매체를 사용하게 하고, 이러한 농도에서 라이덴프로스트 현상이 발생하고 이에 따른 절연 효과는 고온에서 보다 낮은 온도에서 실제적으로 적다.

양호하게는, 제 1 냉각 단계는 제 2 냉각 단계보다 긴 기간에 걸쳐 수행되고, 양호하게는 전체 냉각 시간의 60% 이상의 기간이 좋다.

양호한 실시예에 따라서 가스 냉각 매체와 해면철사이의 양호한 접촉을 보장하기 위하여 공급되는 가스 냉각 매체는 압축 또는 흡인에 의해 달성되고, 해면철은 베드 형태의 가스가 침투 가능한 지지체에 쌓인다.

브리케트 해면철에 액체 냉각 매체를 공급하는 양호한 양태는 액체 냉각 매체를 노즐을 통하여 공기 유동내에 분사하여 달성된다. 또한, 이는 해면철의 표면상에 형성된 수증기에 의해 야기되는 절연 효과를 크게 회피할 수 있게 한다.

냉각 공기상의 분진의 부하를 감소시키고 장치가 고장나지 않도록 하기 위하여 배출 통풍에 의한 분진 수집이 제 1 냉각 단계 이전에 수행된다.

상기 방법을 수행하기 위한 장치는 다음의 특징이 결합되어 특징을 나타낸다:

● 브리케트 해면철을 위한 가스가 침투 가능한 지지체에 의해 해면철은 장치를 통하여 이동할 수 있고,

● 지지체를 적어도 부분적으로 둘러싼 가스 수송 수단과 브리케트 해면철에 가스 냉각 매체를 공급하도록 충당되고,

● 브리케트 해면철상에 액체 냉각 매체를 분무하기 위한 분무 노즐과,

● 분무 노즐은 장치의 해면철을 운반하는 지지체의 이동 방향에서 볼 때 제 2 절반내에 배열되어 있다.

본 발명의 장치의 양호한 실시예는 지지체가 상부면이 열간 브리케트 해면철을 이송하는 판 벨트와 같은 연속 컨베이어 벨트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

다른 양호한 실시예는 해면철을 위한 지지체로서 회전 냉각기로 설계된 그레이트(grate)를 구비한다.

양호하게는, 가스 수송 수단은 또한 분무 노즐의 전영역에 걸쳐 연장되어 있다.

적절하게는, 해면철을 수용하는 지지체는 해면철을 장입한 후 및 가스 수송 수단내로 들어가기 전에 분진 제거 수단을 통하여 통과한다.

액체 냉각 매체를 적용하기 위하여, 일 성분 또는 두 성분 노즐이 구비되고, 두 액체 냉각 매체와 가스 냉각 냉각 매체는 가스 냉각 매체를 거쳐 브리케트 해면철에 공급할 수 있다.

이하에서 본 발명을 도면에서 개략적으로 도시한 예증적인 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 실시예에 있어서, 냉각 장치는 벨트 상부 측면(2)에 열간 해면철 브리케트(3)를 지지하도록 하는 평벨트와 같은 연속적이고 균일하게 구동되는 연속 컨베이어 벨트(1)가 장착되어 있다. 이러한 해면철(3)은 스트립 형태 즉, 층(4)의 높이가 약 200mm이고 벨트 폭에 대응하는 폭은 약 1000mm인 가스가 침투가능한 연속 컨베이어 벨트(1)상으로 투입된다. 해면철(3)의 장입은 가능한 한 균일하게 해면철 스트립(9)의 형태가 되도록 여러개의 층으로 장입 슈트(5)를 통하여 이루어 진다.

화살표 방향(6)으로 해면철(3)이 연속 컨베이어 벨트(1)로 운반하여 이동할 때, 우선 해면철(3)은 해면철 스트립(9)을 덮고 분진 배출 통풍 장치(8)에 연결된 후드(10)를 구비하고 있는 분진 제거 영역(7)을 통하여 안내된다. 분진 제거 영역에서, 해면철 입자의 표면 즉, 브리케트의 표면상에 들러 붙은 미세한 물질은 흡인되어 제거된다.

그 이후에, 해면철 스트립(9)은 공기 냉각 영역(11)을 통하여 통과하고, 여기에서 연속 컨베이어 벨트(1)상에 쌓여 있을 때 580 내지 720도의 온도(T_A)를 가진 열간 해면철(3)은 하부로부터 해면철 스트립(7)을 통하여 가압되는 냉각 공기의 조력으로 도 1에 따른 냉각 공기의 조력으로 약 350도까지 냉각된다. 냉각 공기는 압축기(12)에 의해 압축되고 공기가 해면철 스트립(9)을 통하여 유동되도록 가압되게 공기 수송 수단(13)을 거쳐 상부 벨트 측면(2)으로 공급된다.

공기 냉각 시스템은 소음 흡수제, 유량 제어 수단과 상세하게 도시하지 않으며 필요한 차단 장치 및 제어 장치를 포함하는 수집 및 분배 채널을 구비한다.

벨트의 상부 측면(2)의 약 3 분의 1정도에서 수냉각 영역(14)이 구비되어 있고, 여기에서 해면철(3)은 분무된 물에 의해 약 85도의 표면 온도로 냉각된다. 물의 분무는 일 성분 노즐 또는 두 성분 노즐로 설계된 여러개의 분무 노즐을 통하여 분배 시스템(15)을 통하여 이루어진다. 만일 두 성분 노즐이 사용된다면 이들은 처리된 물과 압축 공기가 공급된다.

도 1에 도시된 실시예에 따라서, 공기 공급은 수냉각 영역(14) 전체에 걸쳐 연장되고 이 때문에 냉각 공기에 의한 부가적인 냉각은 수냉각 영역(14)에서 이루어 진다.

공기는 열간 해면철(3)을 통하여 가압되고 형성되는 수증기는 배출 후드(17)내에서 수집되고 상세하게 도시되지 않은 정제 수단을 포함하는 배출 통풍 장치를 통하여 이루어 진다.

해면철(3)이 연속 컨베이어 벨트(1)를 떠난후에 배출 슈트(18)를 통하여 더욱 이송되고 해면철(3)의 건조는 컨베이어 벨트에 아직 남아 있는 잔열에 의해 달성된다.

도 2에는 본 발명에 따른 냉각 방법의 높은 효율이 명백하게 나타나 있다. 냉각 장치의 전 길이에 걸쳐서 해면철(3)의 온도 코스는 일점쇄선(I)으로 나타나 있다. 해면철(3)은 공기 냉각 영역(11)에서 서서히 조심스럽게 냉각되고 여기에서 냉각이 공기에 의해 이루어 진다. 해면철(3)이 독점적인 공기 냉각에 의해 초기 온도(T_A)의 대략 절반의 온도에 도달 또는 본 발명은 공기 냉각에 비하여 해면철(3)을 강력하게 냉각하고 비교적 빠른 냉각을 제공한다. 이에 의해 해면철(3)의 최종 온도는 T_E로 표시된 비교적 짧은 냉각 기간 이후에 도달한다.

벨트의 상부 측면(2)의 전체 길이에 걸쳐 독점적인 공기 냉각에서 발생할 해면철(3)의 온도 곡선이 도 2에 점선(II)으로 도시되어 있다. 이 경우에 달성된 해면철(3)의 최종 온도(T'_E)는 본 발명에 따라 얻어진 최종 온도(T_E)위에 위치한다. 독점적인 공기 냉각에 의해 본 발명에 따라 최종온도를 얻기 위하여 장치는 해면철 스트립(9)의 층(4) 높이와 양적으로 실제적으로 증가되는 공기 유량과 실제적으로 큰 길이에 걸쳐 연장되고 이에 의해 특정 유량은 감소될 것이다.

초기 영역내에서 상기 해면철(3)이 액체 냉각 매체 즉, 냉각수가 독점적으로 분무된다면 해면철(3)의 냉각으로 생긴 냉각 곡선은 도 2에 일점쇄선(Ⅲ)으로 도시되어 있다. 이로부터 알수 있는 바와 같이, 우선 공기보다 빠른 냉각이 되나, 증가된 범위로 라이덴프로스트 현상이 발생하기 때문에 냉각 효율이 본 발명에 따른 냉각 효율을 따라오지 못하며 즉, 액체 냉각 매체에 의해 독점적으로 달성되는 최종 온도(T_E)는 본 발명에 따라 얻어진 최종 온도(T_E)를 상회하며; 이에 의해 냉각 장치는 길게 설계되어야 하고 해면철은 이 경우에도 또한 긴 기간에 걸쳐 냉각 매체에 노출시켜야 한다.

또한, 물 가스 반응의 형성 및 제품 품질의 저하의 위험성이 있고, 높은 온도 범위(T_A)에서 해면철이 빠르게 냉각되기 때문에 해면철은 쪼개지기 쉽고 이에 의해 미세한 부분이 허용가능한 양 정도로 형성된다.

본 발명은 도면에 도시된 예증적인 실시예에 한정되는 것이 아니며 여러 가지 양태로 변경이 가능하다. 예를 들면, 연속 컨베이어 벨트(1)를 가스가 침투가능한 그레이트를 구비하고 서서히 회전하는 회전 냉각기로 교체하는 것이 가능하고, 예를 들면 260도까지 그레이트가 회전하는 동안에 그레이트상에 쌓여 있는 해면철은 냉각 공기로 냉각되고 이어서 냉각수로 냉각된다. 더욱이, 이는 공기 냉각은 단지 공기 냉각 영역에서 실현 가능하고 연속적으로 배열된 수냉각 영역(14)내에서 일 성분 또는 두 성분 노즐로 동작하게 할 수 있다. 냉각 공기는 하부로부터 또는 흡인 또는 압축에 의해 상부로부터 해면철 스트립(9)을 통하여 대향된다.

Claims (16)

1. 열간 브리케트 해면철(3)을 냉각시키는 방법에 있어서,

   ● 제 1 냉각 단계에서 열간 브리케트 해면철(3)은 기체 냉각 매체, 양호하게는 냉각 공기로 독점적으로 통과되고, 서서히 냉각되고,

   ● 제 2 냉각 단계에서 브리케트 해면철(3)은 액체 냉각 매체, 양호하게는 냉각수가 분무되고, 이에 의해 요구되는 최종 온도(T_E)까지 신속하게 냉각되는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철의 냉각 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 제 2 냉각 단계중에 브리케트 해면철(3)은 부가적으로 가스 냉각 매체를 통과하는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철의 냉각 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 냉각 단계중에 열간 브리케트 해면철(3)은 열간 해면철 온도(T_A)의 적어도 절반의 온도로 냉각, 양호하게는 이 온도 이하의 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철의 냉각 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 제 1 냉각 단계는 제 2 냉각 단계보다 장 기간에 걸쳐 수행, 양호하게는 전체 냉각 시간의 60% 이상의 시간에 걸쳐 수행되는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철의 냉각 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 가스 냉각 매체의 공급은 압축 또는 흡인에 의해 이루어지고, 브리케트 해면철은 베드(9)의 형태로 가스가 침투가능한 지지체(2)상에 쌓여 있는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철의 냉각 방법.
6. 제 2 항 내지 제 5 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 액체 냉각 매체의 공급은 노즐을 통하여 공기 유동내로 상기 액체 냉각 매체를 주입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철의 냉각 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 배출 통풍장치에 의한 분진 수집은 제 1 냉각 단계 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철의 냉각 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서,

   ● 브리케트 해면철(3)을 위한 가스가 침투가능한 지지체(2), 이에 의해 해면철(3)이 장치를 통하여 이동할 수 있으며,

   ● 지지체(2)를 적어도 부분적으로 둘러싼 가스 수송 수단(13, 17)과 브리케트 해면철(3)에 가스 냉각 매체를 공급하도록 충당되고,

   ● 브리케트 해면철(3)상에 액체 냉각 매체를 분무하기 위한 분무 노즐(16)과,

   ● 분무 노즐(16)은 장치의 해면철(3)을 운반하는 지지체(2)의 운동 방향에서 볼 때 제 2 절반내에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철을 냉각하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 지지체는 벨트 상부 측면(2)은 열간 브리케트 해면철(3)을 수용하도록 작용하는 평 벨트와 같은 연속 컨베이어 벨트를 구비한 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철을 냉각하는 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 지지체(2)는 회전 냉각기로 설계된 그레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철을 냉각하는 장치.
11. 제 8 항 내지 제 10 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 가스 수송 수단(13, 17)은 분무 노즐(16)의 영역에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철을 냉각하는 장치.
12. 제 8 항 내지 제 11 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 해면철(3)을 수용하는 상기 지지체(3)는 해면철(3)의 장입 이후와 가스 수송 수단(13, 17)내로 들어가기 전에 분진 배출 수단(8, 10)을 통하여 통과하는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철을 냉각하는 장치.
13. 제 8 항 내지 제 12 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 일 성분 노즐(16)이 상기 액체 냉각 매체를 적용하기 위해 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철을 냉각하는 장치.
14. 제 8 항 내지 제 13 항중의 어느 한항 또는 여러항에 있어서, 두 성분 노즐(16)은 상기 액체 냉각 매체를 적용하기 위해 구비되어 있고, 이를 통하여 두 액체 냉각 매체와 가스 냉각 매체가 해면철(3)에 공급가능한 것을 특징으로 하는 열간 브리케트 해면철을 냉각하는 장치.
15. 첨부된 도면을 참조하여 상기에 설명한것과 실제적으로 같은 방법.
16. 첨부된 도면을 참조하여 상기에 설명한것과 실제적으로 같은 장치.