KR20080060454A - 분광 건조 장치 및 분광 건조 방법 - Google Patents

분광 건조 장치 및 분광 건조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분광을 효율적으로 건조할 수 있는 분광 건조 장치 및 분광 건조 방법에 관한 것이다. 분광 건조 방법은, i) 분광을 환원시키는 하나 이상의 환원로를 제공하는 단계, ii) 환원로로부터 배가스를 배출시키는 단계, iii) 배가스를 분광에 공급하여 분광을 건조하는 단계, 및 iv) 건조한 분광을 환원로에 장입하는 단계를 포함한다.
분광, 건조용 가스, 배가스, 환원로

Description

분광 건조 장치 및 분광 건조 방법 {APPARATUS FOR DRYING FINE ORES AND METHOD FOR DRYING FINE ORES}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 건조 장치를 포함하는 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 분광 건조 장치를 상세하게 나타낸 도면이다.
본 발명은 분광을 효율적으로 건조할 수 있는 분광 건조 장치 및 분광 건조 방법에 관한 것이다.
용철 생산을 위한 고로법은 환경 공해 등 많은 문제점을 가지고 있으므로, 고로법을 대체하는 용융환원제철법이 연구되고 있다. 용융환원제철법에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 철광석을 직접 사용하여 용철을 제조한다. 환원된 철광석과 일반탄은 용융가스화로에 장입되고, 환원된 철광석이 용융되어 용철이 제조된다.
철광석은 환원로에서 환원된다. 철광석이 환원로에서 유동 중에 환원로에 점착하는 것을 방지하기 위하여 철광석을 환원로에 장입하기 전에 건조시킨다.
분광을 효율적으로 건조할 수 있는 분광 건조 장치를 제공하고자 한다. 또한, 에너지 효율을 높인 분광 건조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 건조 방법은, i) 분광을 환원시키는 하나 이상의 환원로를 제공하는 단계, ii) 환원로로부터 배가스를 배출시키는 단계, iii) 배가스를 분광에 공급하여 분광을 건조하는 단계, 및 iv) 건조한 분광을 환원로에 장입하는 단계를 포함한다.
분광을 건조하는 단계에서, 배가스 중 건조용 가스를 분기하여 건조용 가스에 의해 분광을 건조시킬 수 있다. 건조용 가스의 양은 배가스의 양의 10vol% 이하일 수 있다. 분광을 건조하는 단계에서, 6000Nm3/hr 내지 9000Nm3/hr의 건조용 가스에 의해 분광을 건조시킬 수 있다. 분광을 건조하는 단계에서, 배가스에 함유된 분진을 제거한 후 배가스 중 건조용 가스를 분기할 수 있다. 환원로를 제공하는 단계에서, 환원로는 유동층형 환원로일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분광 건조 장치는, i) 분광을 환원하는 하나 이상의 환원로, 및 ii) 환원로로부터 배출되는 배가스를 공급받아 분광을 건조하고, 건조한 분광을 환원로에 장입시키는 분광 건조 유닛을 포함한다.
배가스 중 건조용 가스를 분기하여 건조용 가스에 의해 분광을 건조시킬 수 있다. 건조용 가스의 양은 배가스의 양의 10vol% 이하일 수 있다. 건조용 가스의 양은 6000Nm3/hr 내지 9000Nm3/hr일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 건조 장치는, 배가스에 함유된 분진을 제거하는 분진 제거기를 더 포함할 수 있다. 분진 제거기로부터 배출되는 배가스 중 건조용 가스를 분기하여 건조용 가스에 의해 분광을 건조시킬 수 있다. 분광 건조 유닛은 분광 및 배가스를 공급받아 분광을 건조시키는 분광 건조기를 포함할 수 있다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 건조 장치(100)를 포함하는 용철제조장치(1000)를 개략적으로 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(1000)는 복수의 유동층형 환원 로(20), 용융가스화로(60), 환원가스 공급관(70) 및 분광 건조 유닛(10)을 포함한다. 이외에, 용철제조장치(1000)는 필요에 따라 괴성체 제조 장치(40), 고온 균배압 장치(50) 및 괴성체 저장조(52)를 더 포함할 수 있다.
용철제조장치(1000)는 산지에서 채취한 분광 및 석탄을 직접 이용하여 용철을 제조한다. 먼저, 분광 건조 유닛(10)에서 분광을 건조한 후, 환원로인 유동층형 환원로(20)에 분광을 장입시킨다. 유동층형 환원로(20)에 공급된 분광은 유동층형 환원로(20) 내에서 유동된다. 필요에 따라 분광에 부원료를 첨가하여 유동층형 환원로(20)에 공급할 수 있다. 유동층형 환원로(20)의 내부에는 유동층이 형성되어 분광을 환원시킨다. 유동층형 환원로(20)는 제1 유동층형 환원로(201), 제2 유동층형 환원로(203), 제3 유동층형 환원로(205) 및 제4 유동층형 환원로(207)를 포함한다. 도 1에는 4개의 유동층형 환원로를 도시하였지만, 유동층형 환원로를 하나만 사용할 수도 있다. 제1 유동층형 환원로(201)는 제2 유동층형 환원로(203)에서 배출되는 환원가스로 분광을 예열한다. 제2 유동층형 환원로(203) 및 제3 유동층형 환원로(205)는 예열한 분광을 예비 환원한다. 그리고 제4 유동층형 환원로(207)은 예비 환원한 분광을 최종 환원하여 환원철로 변환한다.
분광은 유동층형 환원로(20)를 통과하면서 환원 및 가열된다. 용융가스화로(60)에서 생성되어 배출되는 환원가스는 환원가스 공급관(70)을 통하여 제4 유동층형 환원로(207)에 공급된다. 따라서 분광이 유동층형 환원로(20)에서 환원가스에 의해 환원되어 환원철로 제조될 수 있다.
환원철은 괴성체 제조 장치(40)에 의해 괴성체로 제조된다. 괴성체 제조 장 치(40)는, 장입 호퍼(401), 한 쌍의 롤(403), 파쇄기(405) 및 저장조(407)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 다른 장치를 더 포함할 수 있다. 장입 호퍼(401)는 환원철을 저장한다. 환원철은 장입 호퍼(401)로부터 한 쌍의 롤(403)로 장입되면서 압착 성형된다. 압착 성형된 환원철은 파쇄기(405)에서 파쇄되어 환원철 저장조(407)에 저장된다.
환원철 저장조(407)에 저장된 환원철은 용융가스화로(60)로 이송된다. 고온 균배압 장치(50)는 그 양단간의 압력을 조절하여 괴성체 제조 장치(40)에서 제조한 괴성체를 용융가스화로(60)로 압송한다. 저장조(52)는 괴성체를 임시 저장하고, 용융가스화로(60)에 괴성체를 장입시킨다.
괴상 탄재는 용융가스화로(60)에 장입되어 그 내부에 석탄충전층을 형성한다. 괴상 탄재로는 괴탄 또는 성형탄을 예로 들 수 있다. 성형탄은 미분탄을 가압 성형하여 제조한다. 필요에 따라 코크스를 추가로 장입할 수도 있다. 용융가스화로(60)의 외벽에는 풍구(601)를 설치하여 산소(O2)를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성하고, 괴상 탄재는 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킨다. 괴상 탄재의 연소에 의해 괴성체가 용융되어 제조된 용철이 외부로 배출된다.
본 실시예에서는, 제1 유동층형 환원로(201)로부터 배출되는 배가스를 분광에 공급하여 분광을 건조한다. 이와는 달리 충전층형 환원로에서 배출되는 배가스를 분광에 공급하여 분광을 건조할 수도 있다. 배가스는 배가스관(95)을 통하여 외부로 배출되어 발전소의 발전용으로 이용되거나 스택에서 완전 연소시킨 후 외부로 배출한다. 건조용 가스 공급관(97)은 배가스관(95)과 연결된다. 건조용 가스는 건조용 가스 공급관(97)을 통하여 분광 건조 유닛(10)에 공급한다. 건조용 가스의 양은 배가스의 양의 10vol% 이하일 수 있다. 배가스 중 일부 배가스만 분광 건조기(80)에서 분광을 건조시키기 위해 필요하다. 따라서 전술한 범위로 건조용 가스의 양을 조절한다. 6000Nm3/hr 내지 9000Nm3/hr의 건조용 가스를 분광 건조기(80)에 공급할 수 있다. 건조용 가스의 양이 너무 작으면, 분광이 잘 건조되지 않아 제1 유동층형 환원로(201)에 분광이 점착될 수 있다. 반대로, 건조용 가스의 양이 너무 많으면, 분광 건조기(80)가 부하를 감당할 수 없다.
제1 유동층형 환원로(201)로에서 배출되는 배가스에 함유된 분진은 분진 제거기(90)를 통과하면서 제거된다. 건조용 가스에 분진이 포함될 경우, 건조용 가스 공급관(97)의 내부에 분진이 점착되어 건조용 가스 공급관(97)이 막힐 수 있다. 따라서 배가스로부터 분진을 제거한 후, 건조용 가스를 분기시키는 것이 좋다. 이하에서는 도 2를 참조하여 분광 건조 장치(100)에 대해 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 분광 건조 장치(100)의 내부 구조를 확대하여 좀더 상세하게 나타낸다.
분광 건조 장치(100)는 제1 유동층형 환원로(201) 및 분광 건조 유닛(10)을 포함한다. 분광 건조 유닛(10)은 분광 건조기(80), 분광 저장빈(82) 및 분광 장입기(84)를 포함한다. 분광 건조기(80)는 건조용 가스 및 공기를 공급받아 분광 건 조기(80)에 공급되는 분광을 건조한다. 분광 건조기(80)에서 건조된 분광은 분광 저장빈(82)에 공급되어 저장된다. 분광 저장빈(82) 위에는 분광 공급빈(821) 및 수평형 컨베이어 벨트(823)가 설치되어 분광을 분광 저장빈(82)에 저장한다. 2개의 분광 저장빈(82)이 사용되므로, 수평형 컨베이트 벨트(823)를 화살표 방향으로 회전시켜서 좌측 또는 우측에 위치한 분광 저장빈(82)에 분광을 저장할 수 있다. 분광은 분광 저장빈(82)으로부터 배출되어 그 하부에서 화살표 방향으로 회전하는 수평형 컨베이어 벨트(824)를 타고 수직형 컨베이어 벨트(841)로 이동된다. 분광은 수직형 컨베이어 벨트(841)를 타고 화살표 방향으로 상승하여 분광 장입기(84)로 장입된다.
분광 장입기(84)는 2개의 분광 장입조(843, 845) 및 밸브(844)를 포함한다. 조업 상태에 따라 상측 분광 장입조(843)에 분광을 저장한 후, 밸브(844)를 조절하여 하측 분광 장입조(845)에 분광을 저장한다. 따라서 분광 장입기(84)를 이용해 분광을 제1 유동층형 환원로(201)에 장입할 수 있다.
분광을 분광 건조기(80)에서 건조하면 분광의 수분 함량이 낮아진다. 따라서 분광에 포함된 수분으로 인해 분광이 제1 유동층형 환원로(201)에 점착되는 것을 방지할 수 있고, 분광에 포함된 수분으로 인하여 컨베이어 벨트(823, 824, 841)의 부하가 증가되는 것을 감소시킬 수 있다.
분광을 건조하기 위하여, 코크스 제조시 코크스 오븐에서 발생되는 코크스 오븐 가스(cokes oven gas, COG)를 사용할 수도 있다. 코크스 오븐 가스는 전술한 배가스에 비해 가스 성분 및 열량 측면에서 우수하다. 배가스는 환원로를 거쳐서 온도 및 환원력이 저하된 후 배출되므로, 코크스 오븐 가스에 비해 가스 성분 및 열량 측면에서 우수하지 못하다. 좀더 구체적으로, 코크스 오븐 가스와 배가스의 가스 성분 및 열량을 비교하면 다음의 표 1과 같다.
Figure 112006096752290-PAT00001
표 1에 기재한 바와 같이, 코크스 오븐 가스는 수소, 메탄 및 일산화탄소에 있어서 배가스보다 우수할 뿐만 아니라 이산화탄소는 더 적게 포함한다. 그리고 코크스 오븐 가스의 열량은 배가스의 열량은 3배 내지 4배 정도이다.
그러나 코크스 오븐 가스는 코크스 공장이 있어야 생산 가능하므로, 코크스 공장이 없는 경우 생산이 불가능하다. 이 경우, 분광을 건조하기 위해 액화천연가스(liquid natural gas, LNG)를 사용하기도 하는데, 액화천연가스는 공급이 원활하지 못하고 연료비가 높은 문제점이 있다.
반면에, 배가스는 발열량은 낮지만 제1 유동층형 환원로(201)가 가동되는 한 공급 가능하므로, 수급이 안정적이고 비용이 저렴하다. 따라서 그 양이 조절된 배가스를 이용하여 분광을 건조함으로써 조업을 안정적으로 실시할 수 있다. 특히, 분진 제거기(90)가 물을 분사하여 분진을 제거한 배가스를 분광 건조에 이용하므로, 분광 건조기(80)을 안정적으로 가동시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 환원로에서 배출되는 배가스를 이용하여 분광을 안정적으로 건조할 수 있다. 따라서 분광이 환원로에 점착되지 않도록 하면서 조업을 안정적으로 실시할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims (12)

  1. 분광을 환원시키는 하나 이상의 환원로를 제공하는 단계,
    상기 환원로로부터 배가스를 배출시키는 단계,
    상기 배가스를 상기 분광에 공급하여 상기 분광을 건조하는 단계, 및
    상기 건조한 분광을 상기 환원로에 장입하는 단계
    를 포함하는 분광 건조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분광을 건조하는 단계에서, 상기 배가스 중 건조용 가스를 분기하여 상기 건조용 가스에 의해 상기 분광을 건조시키는 분광 건조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 건조용 가스의 양은 상기 배가스의 양의 10vol% 이하인 분광 건조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분광을 건조하는 단계에서, 6000Nm3/hr 내지 9000Nm3/hr의 상기 건조용 가스에 의해 상기 분광을 건조시키는 분광 건조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 분광을 건조하는 단계에서, 상기 배가스에 함유된 분진을 제거한 후 상기 배가스 중 상기 건조용 가스를 분기하는 분광 건조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 환원로를 제공하는 단계에서, 상기 환원로는 유동층형 환원로인 분광 건조 방법.
  7. 분광을 환원하는 하나 이상의 환원로, 및
    상기 환원로로부터 배출되는 배가스를 공급받아 상기 분광을 건조하고, 상기 건조한 분광을 상기 환원로에 장입시키는 분광 건조 유닛
    을 포함하는 분광 건조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배가스 중 건조용 가스를 분기하여 상기 건조용 가스에 의해 상기 분광을 건조시키는 분광 건조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 건조용 가스의 양은 상기 배가스의 양의 10vol% 이하인 분광 건조 장 치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 건조용 가스의 양은 6000Nm3/hr 내지 9000Nm3/hr인 분광 건조 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 배가스에 함유된 분진을 제거하는 분진 제거기를 더 포함하고, 상기 분진 제거기로부터 배출되는 배가스 중 건조용 가스를 분기하여 상기 건조용 가스에 의해 상기 분광을 건조시키는 분광 건조 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 분광 건조 유닛은 상기 분광 및 상기 배가스를 공급받아 상기 분광을 건조시키는 분광 건조기를 포함하는 분광 건조 장치.
KR1020060134542A 2006-12-27 2006-12-27 분광 건조 장치 및 분광 건조 방법 KR20080060454A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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