KR200180507Y1 - 소결광 냉각기의 공기 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소결광 냉각기의 공기 냉각장치에 관한 것으로,

냉각기 본체부(1)와 송풍장치(15)를 포함하는 소결광 냉각기에 있어서, 상기 송풍장치(15)의 유입 공기 덕트(29) 내부에, 냉각 유로관(23)에 그물망 형상의 냉각망(24)이 부착되고, 상기 유입 공기 덕트(29)의 단면형상과 동일한 단면형상을 갖도록 제작된 적어도 하나의 냉각통(25)이 그 크기별로 겹쳐져서 공기 흐름방향을 따라 형성된 유입 공기 냉각부(20)와, 상기 송풍장치(15)의 배출 공기 덕트(39) 내면에, 할로겐 화합물 용액을 분사하는 다수개의 냉각액 분사 노즐(32)이 방사상으로 배치된 냉각액 분사부(30)를 포함하는 것을 구성상의 특징으로 하며,

대기 공기를 유입 공기 냉각부를 통과시킴으로써 1차 냉각 시키고, 냉각액 분사부에서 할로겐 화합물 용액 성분의 냉각액을 안개 형상으로 분무, 혼합시켜 냉각기로 송풍, 공급함으로써, 소결광의 냉각 효율을 향상시킴과 동시에, 소결광의 환원 분화 강도를 향상시켜 준다.

Description

소결광 냉각기의 공기 냉각장치{Air cooling apparatus of sintered ore cooling machine}

본 고안은 소결광 냉각기의 공기 냉각장치, 보다 상세하게는 제철소의 원료, 소결공장의 소결설비중의 소결광 냉각기에 있어서, 소결광 냉각기에 불어 넣는 냉각용 공기를 사전에 대기 온도보다 저온으로 냉각시키고, 여기에 할로겐 화합물이 용해되어 있는 냉각액을 미세하게 분무하여 냉각기에 송풍시킴으로써, 소결광의 냉각 효율을 향상시키고, 후단의 고로 공정에서의 소결광의 환원 분화 강도를 개선하는 소결광 냉각기의 공기 냉각장치에 관한 것이다.

제철소의 원료, 소결공장의 소결설비는 원료처리 설비에서 공급되는 주, 부원료와 연료인 분 코크스(cokes)를 배합하여 소결기에 장입하여, 1150 ~ 1200 ℃의 점화로에서 표면을 착화시켜 석션 블로워(suction blower)로 강제 흡입함으로써, 소결광을 생성하고 생성된 괴소결광을 냉각, 파쇄, 선별하여 후단의 고로공장의 주원료로 공급하는 기능을 한다.

상기와 같은 과정에서, 분광석인 배합 원료를 이용하여 소결기에서 소결광의 제조가 완료되면, 약 800 ℃ 이상의 적열된 소결광이 소결광 냉각기에 장입되어 냉각팬에서 승압시킨 공기에 의해서 냉각이 이루어지는데, 즉 종래에는 냉각기에 소결광이 적재되어 있는 상태에서 대기 중의 공기를 흡입, 승압하여 하부 방향에서 상부 방향으로 강제로 송풍시켜 냉각을 시키는 방법이 사용되어 왔다.

도 1은 종래의 소결광 냉각기의 전체 평면도, 도 2는 도 1의 'A'의 상세도로서, 종래 송풍장치의 단면구조도이다. 종래의 소결광 냉각기는 소결광 장입구(11), 냉각 대차(10), 소결광 배출부(12), 냉각 공기 덕트(6), 냉각기 가이드롤(13) 등으로 구성되는 냉각기 본체부(1)와 냉각팬(41), 모터(40), 소음기(42), 유입 공기 덕트(29), 배출 공기 덕트(39) 등으로 구성되는 송풍장치(14)로 구성된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 소결광 냉각기를 사용하는 경우, 다음과 같은 몇가지 문제점이 발생되었다.

첫째, 소결광 냉각기에 송풍되는 공기는 대기중의 공기를 냉각용 팬에서 승압시켜 송풍하는 단순한 방법으로 공급되고 있기 때문에 , 하절기에는 대기 공기의 온도 상승으로 냉각 정도가 극히 나빠지는 현상이 발생하게 되며, 특히 소결 조업 상황이 조금만 악화되어도 냉각이 이루어지지 못하는 등의 냉각 한계가 있었다.

둘째, 냉각기에 장입된 소결광의 입도가 굵고 소결광의 기공률이 양호한 상태에서는 냉각 공기의 통기성이 좋아서 냉각률이 높게 나타나지만, 냉각기에 장입되는 소결광중에 분광석이 많거나, 소결중에 과용융되어 기공률이 나쁠 경우에는 냉각 공기의 흐름이 편기되어 냉각 정도가 급격히 악화되는 사례가 종종 발생되게 된다. 상기와 같은 사례가 발생될 경우, 일정 시간 동안에 소결광이 냉각이 되지않은 상태에서 배광되어, 후단의 수송 벨트로 수송시 화재사고가 빈번하게 발생하였고, 이러한 우려때문에 냉각기에 적재되어 있는 소결광에 물을 뿌리는 별도의 2차 냉각을 해야만 하였다.

셋째, 상기의 별도의 2차 냉각을 할 경우, 물에 의한 급냉현상이 발생되어 소결광 조직에 금이 가는 크랙(crack)현상이 발생하여, 후단 고로의 용광로 내의 환원 분위기에서 분화가 쉽게 일어나 통기성이 악화되어 고로 공정에 악영향을 미치는 사례가 발생하였다.

넷째, 상기의 별도의 2차 냉각을 할 경우, 분광석이 많은 상태에서 물로 냉각시 소결광이 물을 흡수하기 때문에 물류 흐름이 불량하여 용광로 내로 장입하는 슈트(chute)에서 막힘 현상이 발생될 수 있고, 분광석이 물과 혼합된 상태로 입도 선별기를 통과함에 따라 입도 선별기의 사목 막힘 현상이 발생되어 입도 선별기의 기능이 상실되는 문제점이 있었다. 또한 소결설비의 집진기에 수분이 유입되어 수분과 함께 미분의 먼지가 고착됨으로써 집진기 성능의 저하와 이에 따른 대기 공해 유발의 문제가 발생되었다.

본 고안은 위와 같은 종래의 소결광 냉각기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 그 목적은 소결광 냉각기에 불어 넣는 공기를 사전에 대기 온도보다 저온으로 냉각시키고, 여기에 할로겐 화합물이 용해되어 있는 냉각액을 미세하게 분무하여 소결광 냉각기에 송풍시킴으로써, 소결광의 냉각 효율을 향상시키고, 후단의 고로 공정에서의 소결광의 환원 분화 강도를 개선하는 소결광 냉각기의 공기 냉각장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 소결광 냉각기의 전체 평면도,

도 2는 도 1의 'A'의 상세도로서, 종래 송풍장치의 단면구조도,

도 3은 본 고안의 공기 냉각장치가 설치된 소결광 냉각기의 전체 평면도,

도 4는 도 3의 'B'의 상세도로서, 본 고안의 공기 냉각장치가 설치된 송풍장치의 단면구조도,

도 5a는 도 4의 'C'의 상세도로서, 유입 공기 냉각부의 사시도,

도 5b는 도 5a에 도시된 유입 공기 냉각부를 분리한 측면도,

도 5c는 도 5a에 도시된 유입 공기유입 공기 정단면구조도,

도 6a는 도 4의 'D'의 상세도로서, 냉각액 분사부의 작동을 나타낸 사시도,

도 6b는 도 6a에 도시된 냉각액 분사부의 정단면도,

도 6c는 도 6a에 도시된 'E'의 상세도로서, 분사 노즐의 정면도,

도 6d는 도 6c에 도시된 분사 노즐의 작동 상태도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

6 : 냉각 공기 덕트 10 : 냉각 대차

11 : 소결광 장입구 12 : 소결광 배출부

20 : 유입 공기 냉각부 23 : 냉각 유로관

24 : 냉각망 25 : 냉각통

29 : 유입 공기 덕트 30 : 냉각액 분사부

32 : 분사 노즐 39 : 배출 공기 덕트

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 냉각기 본체부(1)와 송풍장치(15)를 포함하는 소결광 냉각기에 있어서, 상기 송풍장치(15)의 유입 공기 덕트(29) 내부에, 냉각 유로관(23)에 그물망 형상의 냉각망(24)이 부착되고, 상기 유입 공기 덕트(29)의 단면형상과 동일한 단면형상을 갖도록 제작된 적어도 하나의 냉각통(25)이 그 크기별로 겹쳐져서 공기 흐름방향을 따라 형성된 유입 공기 냉각부(20)와, 상기 송풍장치(15)의 배출 공기 덕트(39) 내면에, 할로겐 화합물 용액을 분사하는 다수개의 냉각액 분사 노즐(32)이 방사상으로 배치된 냉각액 분사부(30)를 포함하는 것을 구성상의 특징으로 한다.

이러한 본 고안에 따른 소결광 냉각기의 공기 냉각장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안의 공기 냉각장치가 설치된 소결광 냉각기의 전체 평면도, 도 4는 도 3의 'B'의 상세도로서, 본 고안의 공기 냉각장치가 설치된 송풍장치(15)의 단면구조도이다. 본 고안의 공기 냉각장치가 설치되는 소결광 냉각기는 종래의 소결광 냉각기와 같이 소결광 장입구(11), 냉각 대차(10), 소결광 배출부(12), 냉각 공기 덕트(6), 냉각기 가이드롤(13) 등으로 구성되는 냉각기 본체부(1)와 냉각팬(41), 모터(40), 소음기(42), 유입 공기 덕트(29), 배출 공기 덕트(39) 등으로 구성되는 송풍장치(15)를 포함하는 구성을 가지며, 전체적인 기본구성은 동일하다.

본 고안의 공기 냉각장치는 상기 송풍장치(15)내에 부가적으로 설치되는 것으로서, 유입되는 공기를 냉각시키는 유입 공기 냉각부(20)와 냉각 대차(10)에 송풍하는 공기에 미세한 냉각액을 분무하여 혼합, 배출하는 냉각액 분사부(30)로 구성되어 있다.

도 5a는 도 4의 'C'의 상세도로서, 유입 공기 냉각부의 사시도, 도 5b는 도 5a에 도시된 유입 공기 냉각부를 분리한 측면도, 도 5c는 도 5a에 도시된 유입 공기 냉각부의 정단면구조도이다.

상기 유입 공기 냉각부(20)는 도 5a에 도시한 바와 같이 원뿔 모양의 꼭지점이 잘려진 형태의 냉각통(25)과 냉각수 공급 배관(21)과 냉각수 공급 지관(21a), 냉각수 배출 배관(22)으로 이루어져 있다. 냉각통(25)은 도 5b에 전개, 도시한 바와 같이 여러 개의 개별 냉각통(25a)(25b)(25c)(25d)이 일정한 거리를 두고 끼워져 있는 형태로 구성되어 있는데, 각각의 냉각통(25a)(25b)(25c)(25d)에는 냉각 유로관(23)이 세로 및 가로로 각각 연결 되어 있고, 냉각 유로관(23) 밖으로는 전열 효율 증대를 위해 촘촘히 얽혀진 그물망 형상의 금속 재질의 냉각망(24)이 둘러 싸여 있다.

도 6a는 도 4의 'D'의 상세도로서, 냉각액 분사부의 작동을 나타낸 사시도, 도 6b는 도 6a에 도시된 냉각액 분사부의 정단면도, 도 6c는 도 6a에 도시된 'E'의 상세도로서, 분사 노즐의 정면도, 도 6d는 도 6c에 도시된 분사 노즐의 작동 상태도이다.

상기 냉각액 분사부(30)는 할로겐 화합물이 용해되어 있는 냉각액을 공기중에 미세하게 분무하며, 도6a 내지 도 6d에 도시한 바와 같이 냉각액 공급 배관(31), 냉각액 공급 지관(31a)과 분사 노즐(32), 그리고 배출 공기 덕트(39)로 이루어진다. 냉각액 공급 배관(31)은 냉각액 공급 지관(31a)보다 관의 내경이 크게하여 원활한 냉각액의 공급이 이뤄지도록 한다. 분사 노즐(32)은 배출 공기 덕트(39)에 삽입된 형태이며 냉각액을 안개 형상으로 미세하게 분무하는데, 냉각액 공급 지관(31a)과의 연결부를 회전가능하도록 구성하여 수압에 의해서 분무 각도가 변화할 수 있게 되어 있다.

배출 공기 덕트(39)는 도 6b에 도시한 바와 같이 정면에서 보면 둥근 원형이고, 공기가 들어 오는 입구측이 작고 나가는 출구측이 큰 잘린 원뿔 형상을 갖는다.

분사 노즐(32)의 장착은 도 6b에 도시한 바와 같이 다수열로 구성되나, 배출 공기 덕트(39)의 360도 원에서 90도 간격으로 4개씩 장착되고, 2번열은 1번열이 45도 회전한 지점에서 각각 90도 간격으로 4개씩이 장착되고, 3번열, 5번열 등 홀수열은 1번열과 같은 위치의 각도에 분사 노즐(32)이 장착되며, 4번열, 6번열 등 짝수열은 2번열과 같은 위치의 각도에 분사 노즐(32)이 각각 장착되어 배출 공기 덕트(39)의 전부분에 걸쳐 골고루 냉각액을 분사할 수 있도록 한다.

분사 노즐(32)의 형상은 도 6c와 도 6d에 도시한 바와 같이 둥근 원뿔 모양에 와선형으로 파여진 분사구(32b)가 형성되어 있고, 중앙부에는 흐름관(32a)이 원기둥 모양으로 구멍이 뚫려 있는 형태를 갖는데, 분사 노즐(32)은 상기한 바와 같이 공급되는 냉각액의 압력에 의하여 좌, 우로 흔들리면서 냉각액이 분사됨으로써 보다 효율적인 분무가 이루어지게 된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시한 바와 같이 유입 공기 냉각부(20)는 모터(40)의 구동 회전력에 의하여 회전되는 냉각팬(41)이 유입시킨 대기 공기를 냉각시킨 후, 후단으로 보낸다. 보다 상세히 설명하면, 도 5a 내지 도 5c에 도시한 바와 같이 대기 공기는 소음기(42)를 거쳐서 유입 공기 덕트(29) 내의 냉각통(25)을 지나가게 되며, 이때 각각의 냉각통(25a)(25b)(25c)(25d)에는 냉각수가 냉각 유로관(23)으로 흐르고 있기 때문에, 그 사이 공간을 흐르는 대기 공기가 열교환을 일으켜 차가운 공기로 변하는 작용이 이루어진다. 이때 각각의 냉각통(25a)(25b)(25c)(25d)은 냉각 유로관(23)의 사이 공간에 그물망 형태의 냉각망(24)이 씌워져 있는 구조이므로, 유입된 대기 공기가 냉각 유로관(23) 및 냉각망(24)의 차가운 표면과 연속적인 열교환을 일으켜 효율적인 냉각이 이루어지게 된다.

냉각액 분사부(30)에서는 도 6a 내지 도 6d에 도시한 바와 같이, 유입 공기 냉각부(20)에서 냉각된 공기에 냉각액을 안개 형상으로 분무시켜 공기중에 미세한 냉각액 입자가 혼합되도록하는데, 이러한 과정은 배출 공기 덕트(39)에 각각 설치된 분사 노즐(32)에서 동시에 냉각액이 미세하게 분무됨으로써 이루어진다.

공기중에 혼합되는 냉각액은 보통의 물도 가능하지만, 바람직하게는 보통의 물에 할로겐 원소인 CaCl₂, CaBr₂, CaF₂등을 1~5 % 농도로 희석시켜 만든 할로겐 화합물 용액을 사용하여, 통상의 냉각 효과의 증대외에, 냉각된 소결광이 후단의 고로에서 용융되는 과정시 환원 분화가 이루어 지는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 분사 노즐(32)은 냉각액의 공급 압력에 의하여 전방향 또는 후방향으로 일정 각도를 왕복하면서 분무하게 되는데, 분사 노즐(32)의 분무 과정을 보면, 냉각액 공급 배관(31)과 냉각액 공급 지관(31a)을 통해서 냉각액이 공급되어 분사 노즐(32)의 흐름관(32a)을 통해서 고압으로 유입되면, 분사구(32b)를 통해 와선형으로 냉각액이 분사되는 작용이 이루어진다. 이때 분사 노즐(32)은 흐름관(32a)에 유입되는 냉각액의 압력에 의하여 좌,우로 요동을 치면서 냉각액을 분사시킴으로써 공기와 냉각액이 보다 효과적으로 혼합되도록 한다.

이러한 작용에 의하여 배출 공기 덕트(39)를 지나는 냉각 공기에 미세한 냉각액 입자가 함께 혼합되어 냉각 대차(10)로 공급되면, 냉각 대차(10)에 적재되어 있는 뜨거운 소결광 사이를 지나는 냉각 공기가 소결광과 접촉함으로써 열교환 작용을 하여 소결광의 냉각 작용이 이루어지게 된다.

이때 냉각 공기중에 함유되어 있는 미세 냉각액 입자가 소결광에 흡착되기 때문에 단위 시간내에 냉각 정도를 매우 빨리 일으키게 되며, 상기한 바와 같이 냉각액 중의 할로겐 화합물 성분이 소결광 입도의 표면에 스며들면서 소결광의 균열부와 기공부에 흡착됨으로써, 후단의 고로 내의 저온 환원 영역에서 분화 현상이 발생하는 것을 지체 또는 억제하는 작용을 하게 된다.

본 고안의 소결광 냉각기의 공기 냉각장치는 , 대기 공기를 유입 공기 냉각부를 통과시킴으로써 1차 냉각 시키고, 냉각액 분사부에서 할로겐 화합물 용액 성분의 냉각액을 안개 형상으로 분무, 혼합시켜 냉각기로 송풍, 공급함으로써, 단위 시간 당 소결광의 냉각 효율을 향상시킴과 동시에, 소결광의 환원 분화 강도를 향상시켜 후단의 고로에서의 작업성을 향상시키는 효과를 제공해 준다. 특히 상기한 바와 같이 미세한 냉각액 입자를 공기와 혼합하여 사용함으로써, 종래에 2차 냉각을 위해 물을 뿌리는 경우 과잉 분사된 물에 의해 발생했던 제 문제점들을 해결하여, 보다 효율적인 설비의 유지, 관리가 가능하도록 해준다.

Claims (1)

1. 냉각기 본체부(1)와 송풍장치(15)를 포함하는 소결광 냉각기에 있어서,

   상기 송풍장치(15)의 유입 공기 덕트(29) 내부에, 냉각 유로관(23)에 그물망 형상의 냉각망(24)이 부착되고, 상기 유입 공기 덕트(29)의 단면형상과 동일한 단면형상을 갖도록 제작된 적어도 하나의 냉각통(25)이 그 크기별로 겹쳐져서 공기 흐름방향을 따라 형성된 유입 공기 냉각부(20)와,

   상기 송풍장치(15)의 배출 공기 덕트(39) 내면에, 할로겐 화합물 용액을 분사하는 다수개의 냉각액 분사 노즐(32)이 방사상으로 배치된 냉각액 분사부(30)를 포함하는 것을 구성상의 특징으로 하는 소결광 냉각기의 공기 냉각장치.