KR20030045080A - 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법 및 장치 - Google Patents
덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 넓은 표면, 특히 고정층 상에 덩어리 형태의 괴상 재료, 특히 적어도 부분적으로 예비환원된 철광석을 분배하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 표면은 선철 또는 강 중간 제품을 제조하기 위해 물리적 또는 화학적 프로세스 기술에 사용되는 반응로 또는 용기, 특히 용해 작업 반응로 내에서 확장하고, 덩어리 형태의 괴상 재료는 반응로의 수직 종축으로부터 동일한 거리에 바람직하게 배열되는 적어도 두 개의 특히, 회전 대칭 드롭 샤프트를 갖는 적어도 하나의 장입 장치에 의해 장입된다. 괴상 재료의 적어도 일부분은, 특히 드롭 샤프트 내에 유입된 후에, 넓은 표면을 가격하기 전에, 적어도 하나의 드롭 샤프트에, 바람직하게 드롭 샤프트 내에 배열된 분산 장치 상에 분배된다. 위에서 볼 때, 괴상 재료의 분배는 방사상 및/또는 접선 방향으로 일어난다.
Description
덩어리 형태의 괴상 재료를 넓은 표면 상에 분배시키면 설비 구성 및 프로세스 공학에서 공지된 문제점을 발생시킨다. 특히 화학적/물리적 프로세스 공학에 사용되는 반응로의 경우에, 특정 프로세스에 최적화된 괴상 재료의 분배 정도를 달성하기 위해 상당한 노력을 기울여 왔다. 이러한 형태의 반응로의 부적절한 적재로 인해 제조된 제품의 품질 감소와 또한 예를 들어 많은 분진 방출에 의해 야기되는 상당히 심각한 환경 오염을 야기한다. 그 결과 이러한 형태의 설비의 생산성이 저하된다.
미국 특허 제 4,497,609호에는 괴상 재료 스트림이 고로에 연속적으로 장입될 수 있는 장치가 설명되어 있다. 이러한 목적을 위해, 괴상 재료는 복수의 슈트를 통해 고로 주변부 상에 장입된다.
본 발명은 물리적 또는 화학적 프로세스 기술에 사용되는 반응로 또는 용기, 특히 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금학적 설비에 사용되는 반응로 내에서 연장하는 넓은 표면, 특히 고정층 상에서, 적어도 부분적으로 예비환원되고, 상기 반응로의 수직 종축으로부터 동일한 거리에 바람직하게 배열된 두 개 이상의, 특히 회전 대칭 슈트를 갖는 하나 이상의 장입 장치를 통해 장입되는 덩어리 형태의 괴상 재료, 특히 철광석을 분배하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 신규한 형태의 분산 장치에 관한 것이다.
도 1은 용융 가스화로 내에서 DRI의 분배 상태를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 조합된 안내 및 분산을 위한 장치의 일 예를 도시한 도면이며,
도 3은 분산 장치의 일 예를 도시한 도면이다.
선행 기술의 관점에서, 본 발명의 목적은 선행 기술과 비교할 때, 개선된 프로세스 관리와 보다 경제적인 구성의 설비를 제공할 수 있는 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 방법과 청구항 제 4 항의 전제부에 따른 장치를 더 개선하고자 하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 청구항 제 1 항의 특징부에 따른 방법과 청구항 제 4 항의 특징부에 따른 장치를 사용하는 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명의 또다른 목적은 청구항 제 12 항 또는 제 13 항의 전제부에 따른 분산 장치를 간단하게 사용하도록 개선하고자 하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 제 12 항 또는 제 13 항에 따른 대응 분산 장치에 의해 달성된다.
본 발명은 용융 가스화로에서 사용될 때 특히 유리함이 증명되었고, 이러한 관점에서 보다 상세히 설명되어 있다. 그러나, 본 발명의 용도는 이러한 실시예로 제한되는 것이 아니며, 용융 가스화로 내에서의 작동 관계에 대한 상세한 설명은 단지 예시적인 설명을 나타낸 것이다. 다른 야금학적 유닛, 특히 고로에서의 본 발명의 용도는 본 발명의 또다른 구체적인 실시예를 이룬다.
용융 가스화로는 선행 기술 분야에서 오래 전부터 공지된, 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 유닛이다.
선행 기술 분야에서 공지된 것처럼, 용융 가스화로는 실질적으로 예비환원된 철광석(DRI)을 용융시키고, 환원 가스 캐리어, 특히 덩어리 형태의 석탄으로부터 환원 가스를 발생시키는데 사용된다.
석탄과 DRI는 일반적으로 용융 가스화로의 돔을 통해 가스 용융화로 내로 유입되고, 석탄이 중앙에서 유입되는 것이 유용함이 증명되었다.
따라서, DRI는 용융 가스화로의 돔 상에 있는 하나 이상의 편심적으로 위치된 개구를 통해 용융 가스화로 내로 유입된다.
물리적 또는 화학적 프로세스 기술에 사용되는 반응로 또는 용기, 특히 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금학적 설비에 사용되는 반응로 내에서 연장하는 넓은 표면, 특히 고정층 상에서, 적어도 부분적으로 예비환원되고, 상기 반응로의 수직 종축으로부터 동일한 거리에 바람직하게 배열된 두 개 이상의, 특히 회전 대칭 슈트를 갖는 하나 이상의 장입 장치를 통해 장입되는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따라, 괴상 재료의 적어도 일부는 위에서 볼 때, 분산 장치에서 방사상 및/또는 접선 방향으로 분배된다.
본 발명에 따른 방법의 또다른 특징에 따라, 괴상 재료는 분산 장치에서 적어도 부분적으로 슈트 내측에서 분배된다.
본 발명에 따른 방법의 또다른 특징에 따라, 인접한 슈트의 분산 영역은 고정층에 도달되기 전에 적어도 부분적으로 겹친다.
본 발명에 따른 방법의 추가적인 특징에 따라, 모든 슈트의 전체적인 분산 패턴은 위에서 볼 때, 실질적으로 동심 링을 형성한다.
또한 물리적 또는 화학적 프로세스 공학에 사용되는 반응로, 특히 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금학적 설비의 반응로, 바람직하게 용융 가스화로 내에서 연장하는 넓은 표면, 특히 고정층 상에서, 두 개 이상의, 바람직하게 회전 대칭 슈트를 갖는 장입 장치를 통해 장입되는 덩어리 형태의 유동 괴상 재료, 특히 해면철을 분배하는 본 발명은, 장입 장치가 또한 괴상 재료를 분산시키기 위한 하나 이상의 추가적인 분산 장치를 갖고, 상기 분산 장치에 의해 괴상 재료의 적어도 일부분이 위에서 볼 때, 방사상 및/또는 접선 방향으로 분배될 수 있음을 특징으로 한다.
복수의 슈트 또는 경사진 관을 통한 괴상 재료의 분산은 프로세스 공학, 특히 야금학적 기술에서 오래 전부터 공지되어 왔다.
분산 장치의 추가적인 제공으로 인해 괴상 재료가 슈트로부터 표면 상에 떨어질 때, 괴상 재료는 추가적으로 분산되거나, 이러한 방식으로 형성된 괴상 재료 스트림이 확장된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 확장된 괴상 재료 스트림은 서로 겹친다. 이로 인해 특히 슈트의 고장, 예를 들어 막히게 되는 경우에도 고정층은 실질적으로 괴상 재료의 균일한 공급을 받는다.
각각 사용되는 방사상 분배와 접선 분배는 모두 제한된 범위에서 유동 괴상 재료를 확장시키고 괴상 재료를 분산시키지만, 가능한 한 균일한 분산을 달성하기 위해, 위에서 볼 때, 방사상 및 접선 방향으로의 분산이 특히 적합하다.
본 발명의 일 특징에 따라, 슈트는 반응로의 종축으로부터 동일한 거리에 배열된다.
특히 바람직하게, 괴상 재료는 이 경우 가상원 또는 링을 따라 여러 지점에서 고정층 상에 분배되고, 이 경우 또다른 바람직한 실시예에 따라, 슈트에 할당된 개개 유동 괴상 재료는 서로 부분적으로 교차한다. 이러한 방식으로, 고정층으로의 장입 중에 하나 이상의 슈트의 고장을 보상할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따라, 분산 장치는 고정 방식(rigid manner)으로 배열된다.
특히 상당한 고온에서, 예를 들어 야금학적 기술에 사용되는 관련 반응로 내의 이동 가능 장치는 상대적으로 신뢰할 수 없음이 증명되었다. 따라서, 상당한 비용을 초래하는 (온도, 마모와 관련된)특정 보호 장비를 요한다.
이와 대조적으로, 부동의, 즉 고정된 장치는 저가이고 신뢰할 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따라, 분산 장치는 기계 장치, 특히 소정의 구동부 없이 이동 가능하게 배열된다. 이 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 분산 장치는 단단히 고정된다.
본 발명의 일 특징에 따라, 분산 장치는 슈트 내부에 배열된다. 이로 인해 분산 장치가 고온의 용융 가스화로에 노출되지 않는다. 특히, 이 경우에, 가스 챔버 내의 모든 내측 이음부에 큰 부하를 야기하는 용융 가스화로 내에서 발생하는 높은 복사열이 고려된다. 분산 장치를 슈트 내에 설치하는 것은 분산 장치가 이러한 열 또는 열기계적 부하로부터 효과적으로 보호되어 오랜 사용 수명을 달성함을 의미한다.
본 발명의 또다른 특징에 따라, 분산 장치는 슈트의 내측 상에 배열된 많은돌출부를 갖는다.
돌출부는 슈트 내의 재료를 감속시키고, 특히 용융 가스화로의 중앙으로부터 소정의 거리에서 원형 링을 따라 고정층에 장입되게 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 내마모성 돌출부가 슈트의 하부에 끼워맞춤된다.
본 발명의 또다른 특징에 따라, 분산 장치는 체인, 바람직하게 둥근 링크 체인을 갖는다.
체인은 슈트 또는 경사진 관 내의 재료가 감속되도록 허용하고, 이러한 방식으로 원형 링을 따라 소정의 장입이 형성되도록 허용하는 단순한 저가의 대체물을 의미한다. 체인은 이 경우 내열성 및 내마모성 재료로 제조된다.
본 발명의 또다른 추가적인 특징에 따라, 체인은 바람직하게 서로에 대해 가변적인 소정의 간격에서 많은 분산 소자, 예를 들어 마디를 갖는다.
이로 인해 특히 균일한 분산이 달성된다.
본 발명은 또한 청구항 제 12 항 또는 제 13 항에 의한 본 발명에 따른 분산 장치를 특징으로 한다.
본 발명의 특정 실시예에 따라, 분산 장치는 많은 체인을 구비하며, 각각의 체인 상에는 교대로 많은 마디가 제공되며, 인접한 마디는 바람직하게 서로 다른 간격으로 배열된다.
본 발명에 따른 분산 장치로 인해 괴상 재료는 감속되고 분산되어, 이러한 방식으로 고정층과 충돌하는 최종 유동 괴상 재료가 확장된다.
본 발명에 따른 특정 실시예는 괴상 재료를 안내 및 분산시키는데 사용되는장치를 제공하고, 상기 장치는 그 내측면 상에 많은 돌출부가 배열되어 있는 슈트를 구비한다.
본 발명의 비제한적인 실시예는 첨부 도면을 참조하여 보다 자세히 후술될 것이다.
용융 가스화로 내에서 DRI의 분배 상태가 도 1에 개략적으로 스케치되어 있다. 이 경우, 용융 가스화로는 석탄용 공급부(1), DRI용 공급부(6), 분진용 공급부(2), 산소용 공급부(3) 뿐만 아니라 슬래그 및 선철 탕구(4) 및 환원 가스를 배출시키기 위한 가스 배출 라인(5)을 갖는다. DRI용 공급부(6)는 용융 가스화로의 돔 내에 있는 6개의 개구를 구비하며, 상기 개구들은 종축을 따라 배열된 석탄 유입 수단으로부터 동일한 거리에 배열되며, 슈트 또는 경사진 하강관을 갖추고 있다. 명확성을 위해, 도 1에는 단일의 DRI용 공급부(6)가 도시되어 있지만 모든 DRI용 공급부(6)들을 나타내는 것으로 본다.
DRI는 6개의 슈트를 관통하며, 상기 슈트들은 대응하는 개구에서 용융 가스화로에 고정되고, 각각의 슈트는 그 내측 표면 상에 DRI를 분산시키는데 사용되는돌출부를 구비한다.
DRI는 용융 가스화로의 층 상에 가상원 또는 링 형태로 분배되어, 중앙으로 장입되지 않는다. DRI의 분배 상태가 도 1에서 개략적으로 도시되어 있으며, 고정층 상에서의 DRI 분배 상태(7)가 개략적으로 스케치되어 있다. 따라서, 선행 기술과 비교할 때, 슈트 내에서의 DRI의 분산으로 고정층 상에서 DRI의 분산 반경이 증가되어, 개개 분산 영역이 부분적으로 서로 겹치게 된다. 본 발명에 따른 분산 작용으로 균일한 분배 효과를 달성할 수 있고, 특히 유입되는 석탄과 DRI의 개선된 혼합 효과를 달성할 수 있다.
도 2는 DRI를 안내하고 분산시키는 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 슈트(8)이며, 상기 슈트(8)의 내측 표면 상에 복수의 돌출부(9)가 배열되어 있다. DRI가 상기 슈트를 관통한다면, DRI는 돌출부에 의해 방향이 전환되어 감속된다.
본원에 개시된 장치의 모든 부품들은 그 특정 사용 영역에서의 조건에 맞춰 구성되어야 한다. 용융 가스화로 내에서 사용될 때, 고온에 견디고 내마모성을 갖는 재료가 주로 사용된다. 또한, 특히 고온에 노출되는 이러한 부품에 내화성 라이닝을 제공하는 것도 고려해야 한다.
경험상 특히 높은 정도의 마모에 노출되는 도시되고 설명된 장치의 부품들은 강화제, 예를 들어 용접판(welded-on plate)에 의해 추가적으로 보호된다.
도 3은 예를 들어 용융 가스화로 내에서 DRI를 고정층 상에 유입시키는데 사용되는 분산 장치의 일 실시예를 도시한다. 이 경우, 하나 이상의 체인(13)이 보호관(12) 내의 적절한 고정 수단(11)에 의해 슈트(10) 내에 배열된다.
바람직한 실시예에 따라, 체인은 복수의 마디(nodule)들을 갖는다. 이 경우, 바람직하게 마디 사이의 거리는 변한다. 공급 라인(14)을 통해 슈트(10)로 유입되는 괴상 재료는 체인 및/또는 체인의 마디에 의해 감속되고 분산된다.
Claims (13)
- 물리적 또는 화학적 프로세스 기술에 사용되는 반응로 또는 용기, 특히 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금학적 설비에 사용되는 반응로 내에서 연장하는 넓은 표면, 특히 고정층 상에서, 적어도 부분적으로 예비환원되고, 상기 반응로의 수직 종축으로부터 동일한 거리에 바람직하게 배열된 두 개 이상의, 특히 회전 대칭 슈트를 갖는 하나 이상의 장입 장치를 통해 장입되는 덩어리 형태의 괴상 재료, 특히 철광석을 분배하는 방법에 있어서,상기 괴상 재료의 적어도 일부분은 특히 상기 슈트 내에 유입된 후, 상기 넓은 표면과 접촉하기 전에, 하나 이상의 상기 슈트에 할당되고 바람직하게 상기 슈트 내에 있는 분산 장치에서 위에서 볼 때, 방사상 및/또는 접선 방향으로 분배되는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,인접한 상기 슈트의 분산 영역은 고정층에 도달되기 전에 서로 적어도 부분적으로 겹치는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,모든 슈트의 전체적인 분산 패턴은 위에서 볼 때, 실질적으로 동심 링을 형성하는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 방법.
- 물리적 또는 화학적 프로세스 공학에 사용되는 반응로, 특히 선철 또는 1차 강제품을 생산하는 야금학적 설비의 반응로, 바람직하게 용융 가스화로 내에서 연장하는 넓은 표면, 특히 고정층 상에서, 두 개 이상의, 바람직하게 회전 대칭 슈트를 갖는 장입 장치를 통해 장입되는 덩어리 형태의 괴상 재료, 특히 해면철을 유동 괴상 재료로부터 분배하는 장치에 있어서,상기 장입 장치가 하나 이상의 상기 슈트에 할당된 상기 괴상 재료를 분산시키기 위한 분산 장치를 갖고, 상기 분산 장치에 의해 상기 괴상 재료의 적어도 일부분이 위에서 볼 때, 방사상 및/또는 접선 방향으로 분배될 수 있는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 분산 장치는 상기 슈트 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 슈트는 상기 반응로의 수직 종축으로부터 동일한 거리에 배열되는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서,상기 분산 장치는 고정 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서,상기 분산 장치는 기계적 구동부 없이 이동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서,상기 분산 장치는 상기 슈트의 내측면 상에 배열되어 있는 많은 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서,상기 분산 장치는 체인, 바람직하게 둥근 링크 체인을 갖는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 체인은 바람직하게 서로에 대해 가변적인 소정의 간격에서 많은 분산 소자, 예를 들어 마디를 갖는 것을 특징으로 하는 덩어리 형태의 괴상 재료를 분배하는 장치.
- 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 하나 이상의 항에 따른 장치에 바람직하게 사용되는 분산 장치에 있어서,상기 분산 장치는 많은 체인을 구비하며, 각각의 체인 상에는 교대로 많은 마디가 제공되며, 인접한 마디는 바람직하게 서로 다른 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 분산 장치.
- 제 4 항 내지 제 11 항 중 어느 하나 이상의 항에 따른 장치에 바람직하게 사용되는 분산 장치에 있어서,상기 분산 장치는 상기 슈트의 내측 상에 배열된 많은 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 분산 장치.
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