KR20030032390A - Molten slag sensible heat recovery system in blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고로 용융 슬래그 현열회수 시스템에 관한 것으로서, 제철소 고로의 용융 슬래그 수쇄설비에 있어서, 용융 슬래그를 고온의 열회수가 가능한 형태로 미립화시키고, 미립화된 용융 슬래그를 발전사이클의 열원으로서 사용한 후 배출시킴으로써, 미회수 방출되고 있는 고온의 용융 슬래그의 현열 및 배열을 효율적으로 회수할 수 있도록 하는 고로 용융 슬래그의 현열회수 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a blast furnace molten slag sensible heat recovery system, in a molten slag crushing facility of a steel mill blast furnace, by atomizing the molten slag into a form capable of high temperature heat recovery, by using the atomized molten slag as a heat source of the power generation cycle and discharged The present invention relates to a sensible heat recovery system for blast furnace molten slag that enables efficient recovery of sensible heat and arrangement of hot molten slag that is not recovered.
도 1은 종래의 고로 용융 슬래그 수쇄화 시스템 구성도로서, 고로에서 발생하는 고온의 용융 슬래그(1500℃)를 수쇄화시키는데 적용되던 종래의 수쇄화 설비의 시스템 구성을 나타낸 것이다.1 is a schematic diagram of a conventional blast furnace molten slag hydration system, and illustrates a system configuration of a conventional hydrocracking installation used to hydrolyze high temperature molten slag (1500 ° C.) generated in a blast furnace.
고온의 용융 슬래그(10)가 분사된 냉각수(51)에 의해 미립화되어 교반조(50)로 주입되면서 교반조 상부로 스팀(52)이 배출되며, 교반조 하부에 쌓인 90℃ 정도의 미립화된 슬래그 입자들은 슬러리 펌프(53)에 의해 건조기(55)로 이송되어 슬래그 미립자는 건조기(55) 호퍼 하부로 분리되고, 오탁온수는 분리 회수된 후 집수지(water reservoir: 57)에 저장되어, 냉각탑(59)을 통해 약 60℃정도의 상태로 냉각된 후, 서플라이 펌프(61)에 의해 다시 용융 슬래그 수쇄를 위한 냉각분사 장치로 공급되면서 순환을 하게 된다.The hot molten slag 10 is atomized by the sprayed cooling water 51 and injected into the stirring vessel 50, and the steam 52 is discharged to the upper portion of the stirring vessel, and the atomized slag of about 90 ° C. accumulated in the lower portion of the stirring vessel is accumulated. The particles are transferred to the dryer 55 by the slurry pump 53 so that the slag fine particles are separated into the hopper bottom of the dryer 55, and the hot water is separated and recovered and stored in a water reservoir 57, and then, the cooling tower ( 59) after being cooled to about 60 ° C., and then supplied to the cooling spray device for molten slag crushing by the supply pump 61 to circulate.
도 1에서 설명되지 않은 도면 부호 63은 그래뉼러 펌프(granular pump), 65는 아지테이터 펌프(agitator pump), 67은 섬프 펌프(sump pump), 69는 세틀링 박스(settling box), 71은 부스터 펌프(booster pump)를 각각 나타낸다.Reference numeral 63, which is not described in FIG. 1, is a granular pump, 65 is an agitator pump, 67 is a sump pump, 69 is a settling box, and 71 is a booster. A booster pump is shown, respectively.
그런데, 이러한 종래의 용융 슬래그 수쇄화 과정에서는, 고온의 용융 슬래그가 보유한 현열 및 공정을 통해 발생하는 배열의 회수가 거의 이루어 지지 않아 에너지 이용의 측면에서 비효율적이라는 문제점이 있었다.However, in the conventional molten slag hydration process, there is a problem that the recovery of the array generated through the sensible heat and the process possessed by the hot molten slag is hardly made, and thus inefficient in terms of energy use.
또한, 냉각수에 의해 미립화를 이루기 때문에 이에 사용되는 물의 양이 과다해지는 문제점이 있었으며(본 출원인이 현재 운용 중인 시스템의 경우 30Nm3/min가 사용됨), 이에 따라 매우 많은 양의 물이 증발에 의해 소모되므로 그 열손실도 크다는 문제점이 있었다.In addition, since the atomization is achieved by the cooling water, there is a problem in that the amount of water used is excessive (30Nm 3 / min is used in the system in which the applicant is currently operating), and thus a very large amount of water is consumed by evaporation. Therefore, the heat loss was also a problem.
이러한 문제점을 고려하여, 상기와 같은 공정에서 사용된 물(약 90℃)을 이용하여 발전설비시스템의 열원으로 사용하는 것이 시도된 바 있으나, 열원의 온도가 중저온이기때문에 시스템의 열효율이 많이 낮아 경제성이 떨어지게 된다는 문제점이 발생하였다.In consideration of this problem, it has been attempted to use the water (about 90 ℃) used in the above process as a heat source of the power generation system, but the heat efficiency of the system is very low because the temperature of the heat source is a medium-low temperature There is a problem that the economy is falling.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 제철소 고로의 용융 슬래그 수쇄설비에 있어서, 용융 슬래그를 고온의 열회수가 가능한 형태로 미립화시키고, 미립화된 용융 슬래그를 발전사이클의 열원으로서 사용한 후 배출시킴으로써, 미회수 방출되고 있는 고온의 용융 슬래그의 현열 및 배열을 효율적으로 회수할 수 있도록 하는 고로 용융 슬래그 현열회수 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, in a molten slag crushing facility of a steelworks blast furnace, the molten slag is atomized in a form capable of high temperature heat recovery, and discharged after using the atomized molten slag as a heat source of the power generation cycle It is an object of the present invention to provide a blast furnace molten slag sensible heat recovery system capable of efficiently recovering the sensible heat and arrangement of the hot molten slag that is not recovered.
도 1은 종래의 고로 용융 슬래그 수쇄화 시스템 구성도,1 is a block diagram of a conventional blast furnace molten slag hydration system,
도 2는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 현열회수 시스템의 구성도,2 is a block diagram of the blast furnace molten slag sensible heat recovery system according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A) 부분을 보다 상세하게 나타낸 단면 구성도,3 is a cross-sectional configuration diagram showing in detail the blast furnace molten slag atomization device (A) according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A) 부분을 보다 상세하게 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing the blast furnace molten slag atomization device (A) portion according to the present invention in more detail.
이다.to be.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10: 용융 슬래그101: 용융 슬래그 홈통10: molten slag 101: molten slag gutter
102: 용융 슬래그 저장기 103: 가속드럼102: molten slag reservoir 103: accelerated drum
104: 냉각수 노즐105: 충돌벽104: coolant nozzle 105: impingement wall
106: 배관 루프(냉각수용)107: 펌프(냉각수용)106: piping loop (for cooling water) 107: pump (for cooling water)
108,114,119: 열교환기109: 수송관108,114,119: heat exchanger 109: transport pipe
110: 바이패스(by-pass)111: 직접열교환장치110: by-pass 111: direct heat exchanger
113: 입자 분리기115,117: 연결배관113: particle separator 115,117 connection pipe
116: 송풍기118: 열교환 체임버(chamber)116: blower 118: heat exchange chamber (chamber)
120: 터빈121: 응축기120 turbine 121 condenser
122: 펌프(작업유체용)A: 고로 용융 슬래그 미립화 장치122: pump (for working fluid) A: blast furnace molten slag atomization device
B: 발전용 사이클시스템B: Cycle system for power generation
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고로에서 발생하여 홈통(101)을 따라 주입된 고온의 용융 슬래그를 용융 슬래그 저장기(102)로 저장 및 배출시키고, 상기 배출된 용융 슬래그를 가속드럼(103)의 회전하는 표면에 의해 가속시켜 접선방향으로 운동 모멘텀을 부여하며, 상기 가속된 슬래그가 충돌벽(105)에 충돌하여 반사되도록 하고, 상기 가속드럼(103)과 충돌벽(105) 사이의 유동상부에 냉각수를 자유낙하시키는 냉각수 노즐(104)을 구비하여 용융 슬래그를 고온의 상태로 미립화시키는 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A)와;The present invention for achieving the above object, the hot molten slag generated in the blast furnace and injected along the gutter 101 is stored and discharged in the molten slag reservoir 102, the discharged molten slag acceleration drum Accelerated by the rotating surface of 103 to impart kinetic momentum in the tangential direction, to cause the accelerated slag to collide with and collide with the collision wall 105, between the acceleration drum 103 and the collision wall 105 A blast furnace molten slag atomizing device (A) having a coolant nozzle (104) for freely dropping cooling water on the fluidized bed of the granular material to atomize the molten slag to a high temperature state;
상기 충돌벽(105)에 의해 반사된 미립자가 떨어진 후 경사진 하부면을 따라 자연이송되도록 형성되며, 연결 설치된 열교환기(108)로 상기 미립자의 열을 전달하도록 구성된 수송관(109)과;A transport pipe 109 which is formed to be naturally transported along the inclined lower surface after the particles reflected by the impingement wall 105 fall, and is configured to transfer heat of the particles to the heat exchanger 108 connected thereto;
상기 수송관(109)의 하부로 떨어진 미립자가 그 측면 하부를 통해 유입되고, 하부에서 상부로 송풍되는 공기의 압력에 의해 그 측면 상부를 통해 배출되면서, 공기와 미립자의 직접접촉열교환이 일어나도록 형성된 직접열교환장치(111)와;Particles dropped to the lower portion of the transport pipe 109 is introduced through the lower portion of the side, and discharged through the upper portion of the side by the pressure of the air blown from the lower portion to the upper portion, the direct contact heat exchange between the air and the particulate is formed A direct heat exchanger (111);
상기 직접접촉열교환장치(111)에서 미립자와 공기가 유입되어, 가벼운 공기는 상부로 배출하고, 상대적으로 무거운 미립자는 하부로 낙하시켜 열교환기(114)로 열을 전달시킨 후 저온의 상태로 분리 배출하는 입자분리기(113)와;Particles and air are introduced from the direct contact heat exchanger 111, light air is discharged to the top, and relatively heavy particles are dropped to the bottom to transfer heat to the heat exchanger 114, and then separated and discharged at a low temperature. A particle separator 113;
상기 입자분리기(113)로부터 유입된 고온의 공기를 통과시켜 그 내부에 설치된 열교환기(119)로 열을 전달시킨 후, 하부로 배출하는 열교환 체임버(118)와;A heat exchange chamber 118 passing heat through the hot air introduced from the particle separator 113 to transfer heat to the heat exchanger 119 installed therein, and then discharging the heat downward;
상기 열교환 체임버(118)에서 배출된 공기를 상기 직접열교환장치(111)로 공급하는 송풍기(116)와;A blower (116) for supplying air discharged from the heat exchange chamber (118) to the direct heat exchange device (111);
상기 열교환기(114)(118)를 순차적으로 통과하면서 증발된 작업유체와, 상기 열교환기(119)를 통과하면서 증발된 작업유체가 터빈(120)으로 공급되어 발전을 한 후, 응축기(121)에서 응축되고, 펌프(122)에 의해 다시 열교환기(114)와 열교환기(119)로 각각 분리 공급되도록 형성된 발전용 사이클시스템(B)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The working fluid evaporated while sequentially passing through the heat exchanger 114 and 118 and the working fluid evaporated while passing through the heat exchanger 119 are supplied to the turbine 120 to generate power, and then the condenser 121. Condensed in, characterized in that configured to include a power generation cycle system (B) formed to be separately supplied to the heat exchanger 114 and the heat exchanger 119 again by the pump 122.
또한 본 발명에 있어서, 상기 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A)는, 고로에서 발생하여 홈통을 따라 상부로 주입된 고온의 용융 슬래그(10)를 저장하고, 상하부 압력차를 이용하여 상기 용융 슬래그(10)를 하부 배출구를 통해 연속적으로 배출시키되, 상하 개폐식으로 상기 하부 배출구의 크기를 조절하는 용융 슬래그 유량조절용 도어(102a)를 구비하고, 상기 하부 배출구측으로 하향 경사진 용융 슬래그 저장기 하부대(102b)를 내부 바닥면으로서 구비하며, 상기 하부 배출구의 후단에 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(102c)을 구비한 용융 슬래그 저장기(102)와;Further, in the present invention, the blast furnace molten slag atomizing device (A) stores the hot molten slag 10 generated in the blast furnace and injected into the upper portion along the gutter, and the molten slag 10 by using an upper and lower pressure difference. ) Is continuously discharged through the lower outlet, and has a molten slag flow rate control door (102a) for adjusting the size of the lower outlet in the up and down opening and closing, molten slag reservoir lower portion 102b inclined downward toward the lower outlet side. A molten slag reservoir (102) having an inner bottom surface and having a guide vane (102c) for separating and discharging molten slag at a rear end of the lower outlet;
상기 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(102c)의 후단 하부에 설치되되, 배출된 용융 슬래그(10)를 그 회전하는 표면에 의해 가속시켜 접선방향으로 운동 모멘텀을 부여하는 가속드럼(103)과;An acceleration drum 103 installed below the rear end of the guide slab for discharging and discharging the molten slag, for accelerating the discharged molten slag 10 by its rotating surface to impart kinetic momentum in a tangential direction;
상기 가속된 슬래그가 충돌하여 반사하되, 반사된 슬래그가 떨어져 상기 수송관(109)으로 배출되도록 설치된 충돌벽(105)과;A collision wall (105) installed to collide with the accelerated slag and reflect it, but to reflect the slag off and to be discharged to the transport pipe (109);
상기 가속드럼(105)과 충돌벽(105) 사이의 유동상부에 위치하되, 냉각수를 자유낙하시키고 통과하는 용융 슬래그와 접촉시킴으로써 급속냉각하고, 자유낙하시킨 냉각수를 펌프(107)와 배관 루프(106)를 통해 순환 공급받는 냉각수 노즐(104)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Located in the upper portion of the flow between the acceleration drum 105 and the impingement wall 105, the cooling water is rapidly cooled by contacting the molten slag freely dropping and passing through the pump 107 and the pipe loop 106 It characterized in that it comprises a cooling water nozzle 104 is circulated supply through.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 현열회수 시스템의 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A) 부분을 보다 상세하게 나타낸 단면 구성도, 도 4는 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A) 부분을 보다 상세하게 나타낸 사시도이다.2 is a configuration diagram of the blast furnace molten slag sensitization recovery system according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing in detail the blast furnace molten slag atomization device (A) according to the present invention, Figure 4 is a blast furnace according to the present invention It is a perspective view which showed the molten slag atomization apparatus A part in detail.
본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 현열회수 시스템은, 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A)와, 수송관(109), 직접열교환장치(111), 입자분리기(113), 열교환 체임버(118), 송풍기(116), 발전용 사이클시스템(B)을 주요 구성요소로 하여 이루어져 있다.The blast furnace molten slag sensation recovery system according to the present invention, the blast furnace molten slag atomization device (A), the transport pipe 109, direct heat exchange device 111, particle separator 113, heat exchange chamber 118, blower 116 ), The cycle system for power generation (B) is composed of the main components.
고로에서 비중차이에 의해 용선과 분리되어 발생한 고온(1550℃)의 용융 슬래그는 홈통(molten slag runner: 101)을 따라 용융 슬래그 저장기(slag collector: 102)로 주입되며, 용융 슬래그 저장기(102)의 하부 배출구로부터 낙하되는 용융 슬래그는 하부에 위치한 가속드럼(103)과 충돌을 하게 된다.The molten slag of high temperature (1550 ° C.), which is separated from the molten iron due to the difference in specific gravity in the blast furnace, is injected into the molten slag collector 102 along the molten slag runner 101 and the molten slag reservoir 102 The molten slag falling from the lower outlet of the c) collides with the acceleration drum 103 located below.
이때 가속드럼(103)의 표면에 닿은 용융 슬래그는 가속드럼(103)의 회전에의해 가속드럼(103)의 접선방향으로 운동 모멘텀이 가해지게 되며, 이로 인해 충돌벽(105) 방향으로 유동이 발생한다.At this time, the molten slag that is in contact with the surface of the acceleration drum 103 is subjected to the momentum of movement in the tangential direction of the acceleration drum 103 by the rotation of the acceleration drum 103, thereby causing the flow in the direction of the collision wall 105 do.
한편, 가속드럼(103)이 냉각문제로 인하여 트러블이 생기는 경우에 대비하여 용융 슬래그 저장기(102)하부에 냉각수 분사노즐(도면 미도시)을 설치하여, 분사되는 냉각수의 운동량으로 슬래그가 충돌벽(105)으로 바로 충돌되도록 구성되는 것이 바람직하다.On the other hand, in case the acceleration drum 103 is troubled due to a cooling problem, a coolant injection nozzle (not shown) is installed under the molten slag reservoir 102, and slag is impinged by the momentum of the sprayed coolant. It is preferably configured to impinge directly onto 105.
가속드럼(103)과 충돌벽(105) 사이의 유동상부에 위치한 냉각수 노즐(104)로 부터 낙하되는 냉각수(약 60℃)와의 접촉에 의해 용융 슬래그는 급속냉각되는데, 이를 통해 슬래그의 유리화율이 증대된다. 즉, 급속냉각을 통하여 슬래그의 내부 입자들이 충분히 결정화할 수 있는 시간을 주지 않기 때문에, 미립 슬래그의 유리화율(80%이상)의 증대를 가져오게 되어 시멘트와의 친화성이 좋아지게 되므로, 도로의 노반재나 콘크리트 증량재 등으로 사용가능하게 되어 수재 슬래그 자체의 부가가치를 높일 수 있게 된다.The molten slag is rapidly cooled by the contact with the coolant (approximately 60 ° C.) falling from the coolant nozzle 104 located in the fluidized bed between the acceleration drum 103 and the impingement wall 105, thereby increasing the vitrification rate of the slag. Is increased. In other words, since rapid cooling does not give time for the internal particles of slag to sufficiently crystallize, the vitrification rate of the fine slag (80% or more) is increased, thereby improving the affinity with cement. As it can be used as roadbed or concrete extender, it is possible to increase the added value of the wood slag itself.
자유낙하된 냉각수는 펌프(107)에 의해 배관 루프(106)를 따라 순환하게 되는데, 손실된 일부 냉각수는 외부의 보조라인(도면 미도시)에 의해 공급해 주게 된다.The free-falling coolant is circulated along the pipe loop 106 by the pump 107, and some of the lost coolant is supplied by an external auxiliary line (not shown).
유리화를 거쳐 포물선 운동을 하면서 낙하되는 슬래그는 충돌벽(105)과의 충돌에 의하여 1차 미립화(atomization)가 되고, 약 900℃의 온도로 미립자 수송관(109)에 떨어지면서 2차 미립화가 진행된다.The slag falling through vitrification and parabolic movement becomes primary atomization by collision with the collision wall 105, and the secondary atomization proceeds as it falls on the particle transport pipe 109 at a temperature of about 900 ° C. do.
한편, 상기 수송관(109)의 하부면은 하향 경사지도록 형성되어, 2차 미립화가 진행되면서 슬래그 미립자가 수송관(109)의 내부를 자연이송될 수 있도록 구성된다.On the other hand, the lower surface of the transport pipe 109 is formed to be inclined downward, is configured so that the slag particles are naturally transported inside the transport pipe 109 as the secondary atomization proceeds.
상기와 같이 이송되는 슬래그 미립자는 수송관(109)의 하부로 떨어지면서 전단의 열교환기(114)에 의해 예열되어 연결배관(115)을 거쳐서 들어온 발전용 사이클시스템(B)의 작업유체를 열교환기(108)를 통하여 증발시키고, 후단의 직접열교환장치(111)로 유입되게 된다. 이때 송풍기(116)에 의해 공급되는 공기의 압력에 의해 슬래그 미립자가 수송관(109)의 하부 출구를 막을 염려가 있기 때문에, 바이패스(110) 라인을 두어 이를 방지하는 것이 바람직하다.The slag particles transported as described above fall down to the lower portion of the transport pipe 109 and are preheated by the heat exchanger 114 at the front end, and the working fluid of the power generation cycle system B introduced through the connection pipe 115 is transferred to the heat exchanger. It is evaporated through 108, and flows into the direct heat exchanger 111 of the rear stage. At this time, since the slag particles may block the lower outlet of the transport pipe 109 due to the pressure of the air supplied by the blower 116, it is preferable to prevent this by placing a bypass 110 line.
한편, 송풍기(116)에 의해 공급되는 직접열교환장치(111)내의 공기속도는 유동층 속도의 임계속도보다 크게 함으로써 공학적 수송(pneumatic transport)이 가능하게 해야 한다.On the other hand, the air velocity in the direct heat exchanger 111 supplied by the blower 116 should be greater than the critical velocity of the fluidized bed velocity to enable engineering transport.
송풍기(116)에 의해 공급된 공기와 슬래그 미립자의 직접접촉열교환이 이뤄진 후, 슬래그 미립자와 공기는 후단의 입자분리기(113)를 통과하게 되는데, 이때 가벼운 공기는 열교환 체임버(118)로 공급되고, 상대적으로 무거운 슬래그 미립자는 입자분리기(113)의 하부로 낙하하면서 발전용 사이클시스템(B) 작업유체의 예열기 역할을 하는 열교환기(114)를 거쳐 저온의 상태로 분리 배출되게 된다.After direct contact heat exchange between the air supplied by the blower 116 and the slag particles is carried out, the slag particles and the air pass through the particle separator 113 at a later stage, wherein light air is supplied to the heat exchange chamber 118. Relatively heavy slag particles fall to the lower portion of the particle separator 113 to be separated and discharged in a low temperature state through the heat exchanger 114 serving as a preheater of the working fluid cycle system B.
열교환 체임버(118)로 공급된 고온의 공기는 발전용 사이클시스템(B)의 예열기, 증발기 및 과열기 역할을 하는 열교환기(119)에 의해 열교환되어 냉각되면서, 저온의 상태로 열교환 체임버(118) 하부로 이송 배출되어 다시 송풍기(116)에 의해 상기한 과정을 반복하게 된다.The hot air supplied to the heat exchange chamber 118 is heat-exchanged and cooled by the heat exchanger 119 serving as a preheater, an evaporator and a superheater of the power generation cycle system B, and the lower portion of the heat exchange chamber 118 in a low temperature state. The process is repeated by the blower 116 to be discharged to and discharged again.
발전용 사이클시스템(B)의 작업유체는 열교환기 119 및 열교환기 114,108에 의해 고온고압의 과열증기 상태가 되어 터빈(120)을 통과하게 되고, 이때 저온저압 상태로의 열역학적 변화를 거치면서 발전을 한 후, 응축기(121)에서 응축되어 작업유체용 펌프(122)에 의해 다시 발전용 사이클시스템(B)을 순환하게 된다.The working fluid of the cycle system (B) for power generation passes through the turbine 120 in a superheated state at high temperature and high pressure by the heat exchanger 119 and the heat exchanger 114,108, and at this time, generates power while undergoing a thermodynamic change to a low temperature and low pressure state. After the condensation in the condenser 121, the working fluid pump 122 circulates the power generation cycle system B again.
본 발명의 시스템에서는 상기 열교환기(108)(114)(119)로서 일반적으로 사용되는 쉘엔튜브(shell&tube)형 열교환기가 사용될 수 있는데, 이러한 타입의 열교환기로 반드시 한정되는 것은 아니고, 동등한 효과를 낼 수 있는 다른 형태의 열교환기도 물론 사용될 수 있다. 또한, 상기 발전용 사이클시스템(B)은 그 작업유체로서 스팀을 사용할 수도 있고, 이와 유사한 효과를 내는 유기 냉매 등이 사용될 수도 있다.In the system of the present invention, a shell & tube type heat exchanger generally used as the heat exchanger 108, 114 and 119 may be used, but is not necessarily limited to this type of heat exchanger, and may have an equivalent effect. Other types of heat exchangers may of course be used. In addition, the cycle system (B) for power generation may use steam as the working fluid, or an organic refrigerant having a similar effect may be used.
상기한 시스템에 의해 고온의 용융 슬래그의 현열은 효율적으로 회수될 수 있으며 또한 고품질의 슬래그 미립자가 제조될 수 있게 된다.By the above system, the sensible heat of the hot molten slag can be recovered efficiently and high quality slag fine particles can be produced.
한편, 본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치(A) 부분을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the blast furnace molten slag atomization device (A) according to the present invention will be described in detail as follows.
본 발명에 따른 고로 용융 슬래그 미립화 장치는 용융 슬래그 저장기(102)와 가속드럼(103), 충돌벽(105), 냉각수 노즐(104)을 주요 구성요소로 하여 이루어져 있다.The blast furnace molten slag atomization apparatus according to the present invention comprises a molten slag reservoir 102, an acceleration drum 103, an impingement wall 105, and a coolant nozzle 104 as main components.
고로에서 비중차이에 의해 용선과 분리되어 발생한 고온(약 1550℃)의 용융 슬래그(10)는 홈통을 따라 용융 슬래그 저장기(102)로 주입되며, 용융 슬래그 저장기(102)의 하부 배출구로부터 상하부 압력차(중력)에 의해 상기와 같이 저장된 용융 슬래그(10)가 배출되게 된다. 이때 고로에서부터 간헐적으로 배출되는 용융 슬래그(10)가 연속적으로 공급될 수 있도록, 용융 슬래그 저장기(102)에서 배출되는 용융 슬래그는 상하 개폐식으로 작동되는 용융 슬래그 유량조절용 도어(102a)에 의해 유량조절되도록 구성되어 있다.The molten slag 10 having a high temperature (about 1550 ° C.), which is separated from the molten iron due to the difference in specific gravity in the blast furnace, is injected into the molten slag reservoir 102 along the gutter, and the upper and lower parts from the lower outlet of the molten slag reservoir 102. The molten slag 10 stored as described above is discharged by the pressure difference (gravity). At this time, the molten slag discharged from the molten slag reservoir 102 is flow rate controlled by the molten slag flow rate control door 102a which is operated in the vertical direction so that the molten slag 10 discharged intermittently from the blast furnace can be continuously supplied. It is configured to be.
한편, 용융 슬래그 저장기(102)의 내부 바닥면을 구성하는 용융 슬래그 저장기 하부대(102b)는 하부 배출구측으로 하향 경사지도록 구성됨으로써, 용융 슬래그 배출이 보다 용이하고, 배출되는 용융 슬래그의 수평방향 속도가 증가되어 충돌벽(105)과의 모멘텀 교환양이 증대됨으로써, 미립화율이 더욱 증가되도록 구성되었다.On the other hand, the molten slag reservoir lower portion 102b constituting the inner bottom surface of the molten slag reservoir 102 is configured to be inclined downward toward the lower outlet side, it is easier to discharge molten slag, the horizontal direction of the molten slag discharged The speed was increased to increase the amount of momentum exchange with the impingement wall 105, so that the atomization rate was further increased.
용융 슬래그 저장기(102)의 하부 배출구의 후단에는 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(102c)이 설치되어 용융 슬래그의 미립화를 촉진시키도록 구성되었다.At the rear end of the lower outlet of the molten slag reservoir 102, a guide vane 102c for separating and discharging molten slag is installed to promote atomization of the molten slag.
상기와 같이 하부 배출구와 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(102c)을 통과하여 배출된 용융 슬래그는, 상기 용융 슬래그 분리배출용 가이드 베인(102c)의 후단 하부에 설치된 가속드럼(103)의 표면에 닿게 되고, 그 후 가속드럼(103)의 회전에 의해 그 접선방향으로 운동 모멘텀이 가해지게 되어 충돌벽(105) 방향으로 유동증대가 발생하게 된다.As described above, the molten slag discharged through the lower discharge port and the guide vane 102c for discharging and separating the molten slag is brought into contact with the surface of the acceleration drum 103 installed at the lower rear end of the guide vane 102c for the molten slag separation and discharging. Then, by the rotation of the acceleration drum 103, the moment of motion is applied in the tangential direction to increase the flow in the direction of the impingement wall 105.
상기 가속드럼(103)의 표면에는 원반형 또는 돌기형의 배플(baffle: 103a)이 그 축방향을 따라 다수개 설치되어 용융 슬래그의 유동에 난류를 발생시키게 되는데, 이를 통해 용융 슬래그의 유동에 불안정성을 야기시켜 미립화를 촉진할 수 있게 된다.On the surface of the acceleration drum 103, a plurality of disc- or protrusion-shaped baffles 103a are installed along the axial direction to generate turbulence in the flow of the molten slag, through which instability of the molten slag flows. Causing it to promote atomization.
한편, 가속드럼(103)의 회전에 의해 그 접선방향으로 운동 모멘텀이 가해진 용융 슬래그는 충돌벽(105) 방향으로 유동하는 과정 중에 가속드럼(103)과 충돌벽(105) 사이의 유동상부에 위치한 냉각수 노즐(104)로부터 낙하되는 냉각수(약 60℃)와 접촉하여 급속냉각되게 된다.On the other hand, the molten slag applied with the kinetic momentum in the tangential direction by the rotation of the acceleration drum 103 is located in the upper portion of the flow between the acceleration drum 103 and the collision wall 105 during the flow in the direction of the collision wall 105. In contact with the cooling water (about 60 ℃) falling from the cooling water nozzle 104 is to be rapidly cooled.
이때, 자유낙하된 냉각수는 펌프(107)에 의해 배관 루프(106)를 따라 순환하게 되는데, 손실된 일부 냉각수는 상기한 바와 같이 외부의 보조라인(도면 미도시)에 의해 보충 공급되게 된다.At this time, the free-falling coolant is circulated along the pipe loop 106 by the pump 107, and some of the lost coolant is replenished by an external auxiliary line (not shown) as described above.
그 후, 용융 슬래그는 충돌벽(18)과의 충돌에 의하여 미립화가 되는데, 이때 미립자의 온도는 약 900℃ 정도가 되고, 미립자 수송관(109)을 통해 후 공정으로 배출되게 된다.Thereafter, the molten slag is atomized by the collision with the impingement wall 18, wherein the temperature of the fine particles is about 900 ℃, and is discharged to the post-process through the fine particle transport pipe 109.
이와 같은 본 발명 고로 용융 슬래그 현열회수 시스템은, 제철소 고로의 용융 슬래그 수쇄설비에 있어서, 용융 슬래그를 고온의 열회수가 가능한 형태로 미립화시키고, 미립화된 용융 슬래그를 발전사이클의 열원으로서 사용한 후 배출시킴으로써, 미회수 방출되고 있는 고온의 용융 슬래그의 현열 및 배열을 효율적으로 회수하는 효과를 제공하며, 종래의 수쇄식 설비에 비해 환경상의 문제점을 경감시키는 효과를 제공한다.Such blast furnace molten slag sensation recovery system of the present invention, in the molten slag crushing facility of the blast furnace of the steel mill, the molten slag is atomized into a form capable of high temperature heat recovery, by using the atomized molten slag as a heat source of the power generation cycle, It provides the effect of efficiently recovering the sensible heat and arrangement of the hot molten slag that is not recovered, and reduces the environmental problems compared to the conventional crushed equipment.
또한, 슬래그의 유리화율을 증대시켜 시멘트와의 친화성을 향상시킴으로써 수재 슬래그 자체의 부가가치를 높이는 효과도 제공한다.It also provides the effect of increasing the added value of the handmade slag itself by increasing the vitrification rate of the slag and improving its affinity with cement.
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