KR20030018156A - 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고로의 수쇄슬래그 설비 시스템에 있어, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열을 스팀으로 회수 사용이 가능토록하여, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열로 인해 발생되는 환경상의 문제점을 경감시킬 수 있도록 함과 동시에 고온의 회수 습증기를 통해 현장에서 필요한 여러 가지의 동력을 자체적으로 생산할 수 있게 되어 에너지 절감 차원은 물론이고 이에 따른 경제적인 이익을 취할 수 있도록 한 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템에 관한 것이다.
특히, 상부 일측에는 스프레이 냉각노즐이 일체로 구비된 홈통이 형성되어 있고, 내측 상부와 중앙에는 상,하 증발기가 각각 설치되어 있으며, 상부 중앙과 상부 일측에는 습증기 배관이 연결 설치되어 있고, 하부 일측에는 오탁온수 루프배관이 연결 설치되어 있으며, 일측 상하,부에는 비활성 매체 배관이 연결 설치되어 있되, 일정량의 고온 슬래그 미립자와 냉각수를 저장할 수 있도록 형성되어 있는 교반조와; 상기, 교반조의 일측 상부에 연결 설치되어 있는 비활성 매체 배관의 특정부위 내에 설치되어 있되, 상기 교반조에서 전달되는 비활성 기체(질소)를 순차적인 열교환을 거치도록 하는 제 1, 제2 증발기와 1,2차 예열기로 이루어진 열교환부와; 상기, 비활성 매체 배관의 후단에 설치되어 있어 열교환을 거친 후 슬래그 미립자와의 직접 열교환시 부착된 불순물들을 사이클론방식을 통해 제거토록 하는 미립자 분리기와; 상기, 미립자 분리기와 연결 설치되어 있는 또다른 비활성 매체 배관의 일정부위에 연결 설치되어 있어, 상기 불순물 미립자가 분리된 비활성기체(질소)를 다시 교반조 하부로 공급토록 하는 펌프와; 상기, 교반조의 상부와 일측에 연결 설치되어 있는 습증기 배관 및 1차 예열기의 입측에 연결 설치되어 있는 습증기 배관 그리고, 열교환부의 제 1증발기의 입측에 연결 설치되어 있는 스팀 공급배관이 상부에 연결 설치되어 있고, 하부에는 제 1차 예열기의 출측과 연결 설치되어 있는 온수공급관과 1차 예열기의 출측과 상,하부 증발기의 입측에 연결 설치되어 있는 회수관이 수개 연결 설치되어 있는 스팀 드럼과; 상기, 열교환부의 제 1 증발기 출측에 연결 설치되어 있어 과열증기 시스템으로 습증기를 공급토록 하는 스팀공급배관과; 일측은 2차 예열기의 입측에 연결 설치되어 있고, 타측은 펌프에 연결 설치되어 있어 스팀을 만들기 위한 온수를 전달하여 줄 수 있도록 하는 온수공급관을 일체로 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템{Steam production system using molten slag sensible heat}
본 발명은 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고로의 수쇄슬래그 설비 시스템에 있어, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열을 스팀으로 회수 사용이 가능토록하여, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열로 인해 발생되는 환경상의 문제점을 경감시킬 수 있도록 함과 동시에 고온의 회수 습증기를 통해 현장에서 필요한 여러 가지의 동력을 자체적으로 생산할 수 있게 되어 에너지 절감 차원은 물론이고 이에 따른 경제적인 이익을 취할 수 있도록 한 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 종래에 잘 알려진 것처럼, 동의 건식제련 공정에서 전로등의 제련로에서 생성되는 고온의 슬래그는 주성분으로서 산화철 및 산화칼슘 또는 산화철 및 이산화규소를 포함한다.
이와 같은, 고온의 슬래그는 매트로부터 분리된 후, 분사된 냉각수에 접촉되어 급속히 냉각됨과 동시에 입자로 파쇄시켜 생산되는데 이러한 파쇄를 통상적으로 수쇄라고 한다.
여기서, 이러한 수쇄는 도 2에 도시된 바와 같은 수쇄 설비에 의해 취해지게 되는데, 이는 도시된 바와 같이 고온의 용융 슬래그를 냉각수 분사를 통해 미립화시켜 교반조(1)로 주입되고, 이와 같이 교반조(1)로 주입되게 되는 고온의 미립화된 슬래그 입자에 의해 발생되는 스팀은 교반조(1) 상부로 배출되게 된다.
또한, 교반조(1) 하부에 쌓인 90℃ 정도의 미립화된 슬래그 입자들은 슬러리 펌프(2a)에 의해 건조기(3)로 이송되어 슬래그 미립자는 건조기 호퍼(4) 하부로 분리되고, 이때 발생되는 오탁온수는 냉각탑(5)을 통해 약 60℃ 정도의 상태로 펌프(2b)에 의해 다시 용융 슬래그 수쇄를 위한 냉각 분사장치(6)로 공급되면서 순환을 이룰 수 있도록 구성되어 있다.
그러나, 이와 같이 구성되어 있는 종래의 발명은 상술한 바와 같이 고온의 용융 슬래그가 수쇄를 취하며 순환되는 가운데 보유한 현열 및 공정을 통해 발생시키는 배열의 회수가 이루어지지 않고 배출되는 관계로 주위 환경에 악영향을 끼치는 문제점 등이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 안출한 것으로, 그 목적은 고로의 수쇄슬래그 설비 시스템에 있어, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열을 스팀으로 회수 사용이 가능토록하여, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열로 인해 발생되는 환경상의 문제점을 경감시킬 수 있도록 함과 동시에 고온의 회수 습증기를 통해 현장에서 필요한 여러 가지의 동력을 자체적으로 생산할 수 있게 되어 에너지 절감 차원은 물론이고 이에 따른 경제적인 이익을 취할 수 있도록 한 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성시키기 위한 기술적 사상으로는,
상부 일측에는 스프레이 냉각노즐이 일체로 구비된 홈통이 형성되어 있고, 내측 상부와 중앙에는 상,하 증발기가 각각 설치되어 있으며, 상부 중앙과 상부 일측에는 습증기 배관이 연결 설치되어 있고, 하부 일측에는 오탁온수 루프배관이 연결 설치되어 있으며, 일측 상하,부에는 비활성 매체 배관이 연결 설치되어 있되,일정량의 고온 슬래그 미립자와 냉각수를 저장할 수 있도록 형성되어 있는 교반조와; 상기, 교반조의 일측 상부에 연결 설치되어 있는 비활성 매체 배관의 특정부위 내에 설치되어 있되, 상기 교반조에서 전달되는 비활성 기체(질소)를 순차적인 열교환을 거치도록 하는 제 1, 제2 증발기와 1,2차 예열기로 이루어진 열교환부와; 상기, 비활성 매체 배관의 후단에 설치되어 있어 열교환을 거친 후 슬래그 미립자와의 직접 열교환시 부착된 불순물들을 사이클론방식을 통해 제거토록 하는 미립자 분리기와; 상기, 미립자 분리기와 연결 설치되어 있는 또다른 비활성 매체 배관의 일정부위에 연결 설치되어 있어, 상기 불순물 미립자가 분리된 비활성 기체(질소)를 다시 교반조 하부로 공급토록 하는 펌프와; 상기, 교반조의 상부와 일측에 연결 설치되어 있는 습증기 배관 및 1차 예열기의 입측에 연결 설치되어 있는 습증기 배관 그리고, 열교환부의 제 1증발기의 입측에 연결 설치되어 있는 스팀 공급배관이 상부에 연결 설치되어 있고, 하부에는 제 1차 예열기의 출측과 연결 설치되어 있는 온수공급관과 1차 예열기의 출측과 상,하부 증발기의 입측에 연결 설치되어 있는 회수관이 수개 연결 설치되어 있는 스팀 드럼과; 상기, 열교환부의 제 1 증발기 출측에 연결 설치되어 있어 과열증기 시스템으로 습증기를 공급토록 하는 스팀공급배관과; 일측은 2차 예열기의 입측에 연결 설치되어 있고, 타측은 펌프에 연결 설치되어 있어 스팀을 만들기 위한 온수를 전달하여 줄 수 있도록 하는 온수공급관을 일체로 포함하여 구성된 것이 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템의 전체 구성상태를 도시한 구성도,
도 2는 종래의 고로 용융 슬래그 수쇄화 시스템 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 :미립화 수쇄 슬래그 홈통12 :스프레이 냉각노즐
14a,14b :상,하부 증발기16a,16b,16c,16d :습증기 배관
17 :오탁온수 루프배관18a,18b :비활성 매체 배관
20 :교반조22a,22b :제 1, 제 2 증발기
24a,24b :제 1,제 2 예열기26 :열교환부
28 :미립자 분리기30a,30b :펌프
32a,32b :스팀 공급 배관34a,34b :온수 공급관
38 :스팀 드럼40 :과열 증기 시스템
42 :호퍼
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명인 고로 용융 슬래그 현열을 이용한스팀발생 시스템을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템의 전체 구성상태를 도시한 사시도이다.
참고로 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도시된 바와 같이 상부 일측에는 스프레이 냉각 노즐(12)이 일체로 구비된 홈통(10)이 형성되어 있고, 내측 상부와 중앙에는 상,하부 증발기(14a).(14b)가 각각 설치되어 있으며, 상부 중앙과 일측에는 습증기 배관(16a),(16b),(16c)이 연결 설치되어 있고, 하부 일측에는 오탁온수 루프배관(17)이 연결 설치되어 있으며, 일측 상,하부에는 비활성 매체 배관(18a),(18b) 연결 설치되어 있되, 일정량의 고온 슬래그 미립자와 냉각수를 저장할 수 있도록 형성되어 있는 교반조(20)가 구비되어 있다.
그리고, 상기 교반조(20)의 일측 상부에 연결설치되어 있는 비활성 매체 배관(18a)의 특정부위 내에는 상기 교반조(20)에서 전달되는 비활성 기체(질소)를 순차적인 열교환을 거치도록 하는 제 1, 제 2 증발기(22a),(22b)와 1,2차예열기(24a),(24b)로 이루어진 열교환부(26)가 형성되어 있고, 상기 비활성 매체 배관(18a)의 후단에는 열교환을 거친 슬래그 미립자와의 직접 열교환시 부착된 불순물들을 사이클론방식을 통해 제거토록 하는 미립자 분리기(28)가 구비되어 있다.
또한, 상기 미립자 분리기(28)와 연결 설치되어 있는 또다른 비활성 매체 배관(18b)의 일정부위에는 상기 불순물 미립자가 분리된 비활성 기체(질소)를 다시 교반조(20) 하부로 공급토록 하는 펌프(30a)가 연결 구비되어 있고, 상기 교반조(20)의 상부 중앙과 일측에 설치되어 있는 습증기 배관(16a),(16b),(16c)과, 1차 예열기(24a)의 입측에 연결 설치되어있는 습증기 배관(16d) 그리고, 열교환부(26)의 제 1 증발기(22a)의 출측에 연결 설치되어 있는 스팀 공급배관(32a)이 상부에 연결 설치되어 있고, 하부에는 제 1차 예열기(24a)의 출측과 연결 설치되어 있는 온수공급관(34b)과, 1차 예열기(24a)와 상,하부 증발기(14a),(14b)의 입측에 연결 설치되어 있는 회수관(36a),(36b),(36c)이 수개 연결 설치되어 있는 스팀 드럼(38)이 구비되어 있다.
한편, 열교환부(26)의 제 1증발기(22a)의 출측에는 과열 증기 시스템(40)으로 습증기를 공급토록 하는 스팀 공급배관(32a)이 연결 구비되어 있고, 일측은 1차 예열기(24a)의 입측에 연결 설치되어 있고, 타측은 펌프(30b)에 연결 설치되어 있어 스팀을 만들기 위한 온수를 전달하여 줄 수 있도록 하는 온수공급관(34a)이 일체로 포함 구성되어 있다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 작동과 이러한 과정 중 발생되는 작용관계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
이는 미립화 수쇄 슬래그 홈통(10)을 통하여 고온의 슬래그 미립자와 냉각수를 교반조(20) 내로 유입시키게 된다.
여기서, 교반조(20) 내로 유입되는 슬래그 미립자와 동시에 유입되는 냉각수 중 일부는 고온의 슬래그 미립자와 직접 접촉하는 열교환에 의해 스팀화 되어 교반조(20) 상부 중앙에 위치되어 있는 습증기 배관(16a)을 통하여 스팀 드럼(38)으로 공급되고, 나머지는 교반조(20) 내에 위치한 하부 증발기(14b)와의 간접 열교환 및 (30a)에 의해 공급되는 비활성 기체와의 직접 열교환을 통하여 온수화되어 교반조(20) 내로 슬래그 미립자와 혼합 유입되게 된다.
그리고, 이와 같이 교반조(20) 내에 혼합 유입되는 액체상태의 온수와 고체상태의 슬래그 미립자는 슬러리 펌프(미도시하였음)에 의해 오탁온수 루프배관(17)으로 배출된다.
또한, 여기서 펌프(30a)에 의해 공급되는 비활성 기체(질소)는 교반조(20) 내의 상부에 설치되어 있는 상부 증발기(14a)와의 열교환을 거쳐 고온화된 후 비활성 매체 배관(18a)으로 유입되게 된다.
한편, 이와 같이 비활성 매체 배관(18a)으로 유입되는 비활성 기체는 열교환부(26)를 구성하고 있는 제 1, 제 2증발기(22a),(22b)와 1,2차 예열기(24a),(24b)를 순차적으로 열교환을 거치며 경유한 후 미립자 분리기(28)로 유입되게 된다.
그러면, 이 미립자 분리기(28)에서는 유입되는 비활성 기체를 사이클론 방식의 정화를 취해 불순물을 제거한 후 하부에 위치한 비활성 매체 배관(18b)로 전달하여 펌프(30a)를 통해 다시 교반조(20)로 공급되게 된다.
한편, 상,하부 및 제 1, 제 2 증발기(14a),(14b),(22a),(22b)들과 1,2차 예열기(24a),(24b)를 가열시키기 위해 공급되는 온수는 펌프(30b)에 의해 온수공급관(34a)으로 공급되게 되는데, 여기서 이 온수 공급관(34a)으로 공급되는 온수 중 일부는 1차 예열기(24a)에 의해 산노점 온도 이상으로 예열된 후 2차 예열기(24b) 및 또다른 온수 공급관(34b)을 통하여 스팀 드럼(38)으로 공급된다.
그리고, 이와 같이 여러 관을 통해 스팀 드럼(38)에 유입되는 스팀 중 온도변화에 의해 액상 형태로 변화되는 유체는 자체의 중력에 의해 스팀 드럼(38) 하부에 연결 설치되어 있는 회수관(36a),(36b),(36c)을 통하여 다시 교반조(20) 내에 위치한 상,하부 증발기(14a),(14b)와 열교환부(26)를 구성하고 있는 1차 예열기(24a)로 공급됨과 동시에 스팀 처리된 후 습증기 배관(16b),(16c)과 온수 공급관(34b)를 통해 스팀 드럼(38)으로 되돌아가게 된다.
또한, 이와 같이 스팀 드럼(38)에 모인 습증기는 스팀 공급 배관(32b)으로 공급된 후 제 1 증발기(22a)를 경유한 후 또다른 스팀 공급 배관(32a)을 지나 과열 증기 시스템(40)로 배출되게 된다.
그리고, 비활성 가스의 시스템내 압력이 과대해지는 것을 방지하기 위하여 스프레이 냉각노즐(12) 통하여 용융슬래그 주입정지시에 작동하게 함으로서, 시스템내 압력증대에 따른 위험을 방지할 수 있게 된다.
그러므로, 고로의 수쇄슬래그 설비 시스템에 있어, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열을 스팀으로 회수 사용이 가능토록하여, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열로 인해 발생되는 환경상의 문제점을 경감시킬 수 있도록 함과 동시에 고온의 회수습증기를 통해 현장에서 필요한 여러 가지의 동력을 자체적으로 생산할 수 있게 되어 에너지 절감 차원은 물론이고, 경제적인 이익을 제공할 수 있는 작용을 이룰 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명인 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템은 고로의 수쇄슬래그 설비 시스템에 있어, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열을 스팀으로 회수 사용이 가능토록하여, 고온의 용융 슬래그 현열 및 배열로 인해 발생되는 환경상의 문제점을 경감시킬 수 있도록 함과 동시에 고온의 회수 습증기를 통해 현장에서 필요한 여러 가지의 동력을 자체적으로 생산할 수 있게 되어 에너지 절감 차원은 물론이고, 경제적인 이익을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 상부 일측에는 스프레이 냉각노즐(12)이 일체로 구비된 홈통(10)이 형성되어 있고, 내측 상부와 중앙에는 상,하 증발기(14a).(14b)가 각각 설치되어 있으며, 상부 중앙과 상부 일측에는 습증기 배관(16a),(16b),(16c)이 연결 설치되어 있고, 하부 일측에는 오탁온수 루프배관(17)이 연결 설치되어 있으며, 일측 상하,부에는 비활성 매체 배관(18a),(18b) 연결 설치되어 있되, 일정량의 고온 슬래그 미립자와 냉각수를 저장할 수 있도록 형성되어 있는 교반조(20)와;
    상기, 교반조(20)의 일측 상부에 연결 설치되어 있는 비활성 매체 배관(18a)의 특정부위 내에 설치되어 있되, 상기 교반조(20)에서 전달되는 비활성 기체(질소)를 순차적인 열교환을 거치도록 하는 제 1, 제2 증발기(22a),(22b)와 1,2차 예열기(24a),(24b)로 이루어진 열교환부(26)와;
    상기, 비활성 매체 배관(18a)의 후단에 설치되어 있어 열교환을 거친 후 슬래그 미립자와의 직접 열교환시 부착된 불순물들을 사이클론방식을 통해 제거토록 하는 미립자 분리기(28)와;
    상기, 미립자 분리기(28)와 연결 설치되어 있는 또다른 비활성 매체 배관(18b)의 일정부위에 연결 설치되어 있어, 상기 불순물 미립자가 분리된 비활성 기체(질소)를 다시 교반조(20) 하부로 공급토록 하는 펌프(30a)와;
    상기, 교반조(20)의 상부와 일측에 연결 설치되어 있는 습증기 배관(16a),(16b),(16c) 및 1차 예열기(24a)의 입측에 연결 설치되어있는 습증기 배관(16d) 그리고, 열교환부(26)의 제 1증발기(22a)의 입측에 연결 설치되어 있는 스팀 공급배관(32b)이 상부에 연결 설치되어 있고, 하부에는 제 1차 예열기(24a)의 출측과 연결 설치되어 있는 온수공급관(34b)과 1차 예열기(24a)의 출측과 상,하부 증발기(14a),(14b)의 입측에 연결 설치되어 있는 회수관(36a),(36b),(36c)이 수개 연결 설치되어 있는 스팀 드럼(38)과;
    상기, 열교환부(26)의 제 1 증발기(22a) 출측에 연결 설치되어 있어 과열증기 시스템(40)으로 습증기를 공급토록 하는 스팀공급배관(32a)과;
    일측은 2차 예열기(24b)의 입측에 연결 설치되어 있고, 타측은 펌프(30b)에 연결 설치되어 있어 스팀을 만들기 위한 온수를 전달하여 줄 수 있도록 하는 온수공급관(34a)을 일체로 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고로 용융 슬래그 현열을 이용한 스팀발생 시스템.
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