KR20110074272A - 소결광의 냉각 및 열회수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소결광을 냉각과 함께 냉각시 열교환된 열을 회수하여 발전기 등의 터빈 동력 또는 난방 등으로 이용하기 위한 열회수장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소결광의 냉각 및 열회수 장치는 상부 및 하부에 소결광 투입구 및 소결광 배출구가 형성되고, 내부에 적열상태의 소결광으로부터 회수된 열을 배출시키기 위한 회수열 배출 가이드가 구비되며, 회수된 열을 외부로 방출시키기 위한 회수열 배출구가 형성되는 열교환부와; 상기 열교환부로 적열상태의 소결광을 주기적으로 일정량 공급 가능하도록 구성되는 소결광 투입부; 상기 열교환부의 내부 배출구와 인접한 위치에 배치되는 냉각노즐과; 상기 냉각노즐과 연결되는 냉각공기 공급부;를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 소결광의 냉각시 열회수율과 회수되는 열의 온도를 향상시킬 수 있고, 열회수율과 회수되는 열의 온도 상승이 가능하면서도 소결광의 냉각이 원활이 이루어질 수 있으며, 회수열의 온도와 회수량이 최대한 일정하게 유지될 수 있다.

소결광, 열교환, 냉각, 열회수, 배출량 조절

Description

소결광의 냉각 및 열회수 장치{APPARATUS FOR COOLING AND HEAT RECORERY OF SINTER}

본 발명은 소결광을 냉각과 함께 냉각시 열교환된 열을 회수하여 발전기 등의 터빈 동력 또는 난방 등으로 이용하기 위한 열회수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 소결광은 소결이 끝난 후 1차 파쇄를 거친 다음 냉각기에 투입시켜 냉각을 시키고 있다.

보통 소결광의 배광부 평균온도는약 550℃로 소결광으로부터 열을 회수하여 다른 회수열을 이용 가능한 장치로 공급하는 경우 상당한 에너지의 절약이 가능하게 된다. 따라서, 냉각기에 의해 소결광을 냉각시키면서 소결광으로부터 열을 회수하기 위한 장치가 이용되고 있다.

그러나, 종래의 냉각기는 개방형으로 이루어지기 때문에 열회수율이 대부분 약 20% 정보에 지나지 않는다. 일부 스트레이트 쿨러(straight cooler)의 경우에만 열회수율이 약 30% 정도를 넘고 있으며, 회수되는 열원의 온도도 약 300℃ 정도에 지나지 않는다. 따라서, 소결광의 냉각시 열의 회수율을 보다 향상시키면서 보다 높은 온도의 열원을 회수하기 위한 노력이 요구되고 있다.

본 발명은 종래의 소결광의 냉각 및 열회수 장치에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 목적은 소결광의 냉각시 열회수율과 회수되는 열의 온도를 향상시키고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 열회수율과 회수되는 열의 온도를 향상시키면서도 소결광의 냉각이 원활이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 회수열의 온도와 회수량이 최대한 일정하게 유지될 수 있도록 하는 것이다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 소결광의 냉각 및 열회수 장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 기본적으로, 소결광의 냉각과 함께 소결광으로부터 열을 회수 가능하면서 회수되는 열의 온도가 향상될 수 있고 열회수율이 증가될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 소결광의 냉각 및 열회수 장치는 상부 및 하부에 소결광 투입구 및 소결광 배출구가 형성되고, 내부에 적열상태의 소결광으로부터 회수된 열을 배출시키기 위한 회수열 배출 가이드가 구비되며, 회수된 열을 외부로 방출시키기 위한 회수열 배출구가 형성되는 열교환부와; 열교환부로 적열상 태의 소결광을 주기적으로 일정량 공급 가능하도록 구성되는 소결광 투입부; 열교환부의 내부 배출구와 인접한 위치에 배치되는 냉각노즐과; 냉각노즐과 연결되는 냉각공기 공급부;를 포함하여 구성될 수도 있다.

이 경우, 소결광 투입부는 일정량의 소결광이 충진 가능한 호퍼와; 호퍼에 충진된 적열상태의 소결광을 주기적으로 열교환부의 소결광 공급 가능하게 구성되는 투입기;를 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 소결광 배출구의 하부에는 배출량 조절부가 더 구비될 수도 있다.

다른 한편, 소결광 투입구에는 열교환시 발생하는 회수열의 손실을 방지하기 위하여 개폐기가 더 구비될 수도 있다.

그리고, 냉각노즐은 적층된 소결광에 의해 노즐이 막히지 않도록 내부에 유로가 형성되고, 측면 하방으로 경사지게 냉각공기가 배출되는 복수의 구멍이 형성되는 삿갓이 적층된 구조로 이루어질 수도 있다.

또한, 회수열 배출구에는 폐열회수 보일러(HRSG : heat recovery steam generator)가 연결되어 생산된 스팀을 발전에 이용하거나 다른 용도로 사용할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 소결광의 냉각시 열회수율과 회수되는 열의 온도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 열회수율과 회수되는 열의 온도 상승이 가능하면서도 소결광의 냉각이 원활이 이루어질 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 회수열의 온도와 회수량이 최대한 일정하게 유지될 수 있다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 발전기의 터빈 또는 포화증기를 생산하여 지역난방과 같은 용도에 이용할 수도 있고, 과열증기를 만들어서 다른 용도로 사용될 수도 있다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 소결광의 냉각 및 열회수 장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다.

따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다.

그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 소결광의 냉각과 함께 소결광으로 부터 열을 회수 가능하면서 회수되는 열의 온도가 향상될 수 있고 열회수율이 증가될 수 있도록 구성되는 것을 기초로 한다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소결광의 냉각 및 열회수 장치(100)는 소결광 투입부(120)로부터 고온의 소결광 입자(1a)가 투입되어 열교환이 이루어지는 열교환부(110)를 포함하여 구성되 수 있다.

상기 소결광 투입부(120)는 소결기(10)로부터 고온의 소결광(1)이 파쇄기(2)로 공급되어 파쇄된 고온의 소결광 입자(1a)를 상기 열교환부(110)로 일정량씩 공급하도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 열교환부(110)는 상기 소결광 투입부(120)로부터 공급된 소결광 입자(1a)가 일정량으로 적층된 상태를 유지하면서 냉각이 이루어지고, 냉각에 의한 교환된 열을 회수 가능하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 상기 소결광 투입부(120)는 호퍼(121)가 구비되어 파쇄된 소결광 입자(1a)가 일정량으로 충진되었다 일시에 공급이 가능하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 호퍼(121)의 일 단부에는 상기 호퍼(121)에 충진된 일정량의 적열상태인 소결광 입자(1a)를 주기적으로 상기 열교환부(110)로 공급 가능하도록 투입기(122)가 구비될 수 있다. 상기 투입기(122)는 일반적으로 알려진 컨베이어 장치를 이용하여 구성될 수도 있고, 또는 이송 스크류 등과 같은 장치를 이용하여 구성될 수도 있다.

도 2에 도시된 것과 같이, 열교환부(110)는 일정량의 소결광 입자(1a)가 적층된 상태를 유지할 수 있도록 수용공간이 구비된 챔버(111)로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 챔버(111)의 상부 위치에는 상기 소결광 투입부(120)로부터 공급되는 소결광 입자(1a)의 유입이 가능하도록 소결광 투입구(111a)가 형성될 수 있고, 챔버(111)의 하부 위치에는 열교환이 이루어진 소결광 입자(1a)의 배출이 이루어질 수 있도록 소결광 배출구(111b)가 형성될 수 있다.

한편, 수용공간이 형성되는 챔버(111)의 내부에는 적열상태의 소결광 입자(1a)로부터 회수된 열을 배출시키기 위한 회수열 배출 가이드(113)가 구비될 수 있다. 상기 회수열 배출 가이드(113)는 챔버(111)의 내경 보다 작은 내경의 관이 챔버(111)의 수용공간 내부에 배치되고, 그 상부는 밀폐되고, 하부가 개방된 구조로 이루어져 수용공간이 이중으로 형성되는 구조를 이루도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 회수열 배출 가이드(113)의 어느 일 측에는 소결광 입자(1a)로부터 회수된 열을 외부로 방출시키기 위한 회수열 배출구(112)가 형성될 수 있다.

이와 같은 구성을 통해 상기 회수열 배출 가이드(113)는 챔버(111)의 내부와 회수열 배출 가이드(113) 사이의 공간으로부터 회수열 배출구(112)에 이르는 유로가 형성되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 챔버(111)의 소결광 투입구(111a)에는 개폐기(115)가 더 구비될 수도 있다. 상기 개폐기(115)는 소결광 입자(1a)로부터 회수된 열이 소결광 투구(111a)를 통해 배출되는 것을 방지하여 회수열 배출구(112)를 통해 최대한 회수 가능하도록 소결광 투입구(111a)를 밀봉하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 챔버(111)의 내측 하부 영역에는 상기 챔버(111)의 내부에 충진된 소결광 입자(1a)를 냉각시키며 열을 회수할 수 있도록 냉각공기를 챔버(111)의 내부로 배출시키기 위한 냉각노즐(114)이 구비될 수 있다. 상기 냉각노즐(114) 은 상기 열교환기(110)의 외부에 배치되는 냉각공기 공급부(140)와 연결될 수 있고, 상기 냉각공기 공급부(140)로부터 냉각공기가 공급되면 상기 챔버(111)의 내부로 냉각공기를 분사시켜 소결광 입자(1a)의 냉각이 수행되도록 할 수 있다.

도 3에 도시된 것과 같이, 상기 냉각노즐(114)은 적층된 소결광 입자(1a)에 의해 노즐이 막히지 않도록 내부에 유로가 형성되는 삿갓(또는 버섯)과 같은 모양의 구조로 이루어질 수 있으며, 냉각공기가 배출되는 복수의 구멍(114a)이 삿갓 모양의 둘레를 따라 측면 하방으로 경사지도록 형성될 수도 있다. 한편 냉각노즐(114)은 삿갓이 겹쳐진 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우 삿갓 모양의 둘레 테두리를 따라 복수의 구멍(114a)이 형성되어 냉각공기가 여러 층으로 분사 가능하도록 구성될 수도 있다.

이러한 구성에 의해 냉각공기가 배출되는 구멍(114a)은 하방을 향하도록 형성되어 소결광 입자(1a)에 의해 막히는 현상이 최소화 될 수 있다. 또한, 냉각노즐(114)로부터 분사되는 냉각공기는 하방으로 경사지게 배출되면서 소결광 입자(1a)에 부딛히거나 또는 소결광 입자(1a)와의 열교환에 의해 온도가 상승되면서 상승기류가 형성되고, 챔버(111)의 상부 영역으로 이동하여 회수열 배출가이드(113)를 통해 회수열 배출구(112)로 배출이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 소결광 배출부(111b)의 하부 영역에는 배출량 조절부(130)가 더 구비될 수도 있다. 상기 배출량 조절부(130)는 소결광 배출구(111b) 영역에 위치된 소결광 입자(1a)에 진동을 전달시켜 소결광 배출구(111b)를 통해 배출되는 소결광 입자(1a)의 양이 조절되도록 할 수 있다.

즉, 배출량 조절부(130)는 수평, 수직 또는 사선 방향의 진동이 이루어지도록 구성되어 소결광 배출구(111b)로부터 막 배출되는 소결광 입자(1a)에 충격을 가하고, 배출된 소결광 입자(1a)에 밀착되는 상태로 소결광 배출구(111b)에 위치된 소결광 입자(1a)로 충격을 전달하여 배출 속도를 조절하도록 구성될 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 열교환이 이루어진 소결광 입자(1b)가 배출량 조절부(130)를 따라 방출이 이루어지게 될 수 있다.

한편, 열교환부(110)에는 회수열 사용장치(150)가 직접 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 회수열 배출구(112)에 회수열 사용장치(150)의 열교환기(15)를 연결하여 상기 소결광 입자(1a)로부터 회수한 열이 회수열 사용장치(150)로 공급되도록 구성할 수도 있다.

한편, 회수열 사용장치(150)는 열교환기(151)로부터 얻은 열에너지를 이용하여 발전기 등의 터빈(152)을 구동시키는 장치로 구성될 수도 있다. 이와 달리, 도시되지는 않았지만 난방장치가 상기 회수열 배출구(112)와 연결되어 회수된 열을 이용하여 난방 에너지로 이용하도록 구성할 수도 있다.

이외에도 열에너지를 이용하여 작동되는 다양한 장치를 연결하여 소결광 입자(1a)로부터 회수된 열을 이용할 수도 있다.

도 4의 그래프를 참조하여 보면, (A)는 냉각 성능을 측정하기 위하여 배출되기 전 소결광의 온도를 측정한 이고, (B)는 열 회수의 성능을 측정하기 위하여 챔버 내부의 온도를 측정한 것이다. 이를 위해 열교환부(110)의 챔버(111)에 복수의 온도센서를 장착하고, 열회수 장치(100)를 가동시키면서 온도를 측정하였다.

그래프를 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기 열회수 장치(100)를 통해 회수되는 열은 종래의 열회수 장치에 비하여 상당히 높은 온도의 열로 회수할 수 있음을 알 수 있다. 소결관의 냉각시 초기 온도는 높게 나타나지만 바로 온도가 저하되어 약 100도 정도로 냉각이 이루어지는 것을 알 수 있다. 그리고, 회수되는 열은 열은 작동 초기 온도와 거의 동일한 약 450도의 온도로 지속하여 유지되는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 소결광의 냉각 및 열회수 장치는 상기와 같이 설명된 실시예들로 한정되게 적용되는 것이 아니라, 다양한 변형을 위하여 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 이루어질 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결광의 냉각 및 열회수 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 열교환부의 내부 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 냉각노즐의 일 구성예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 4는 종래의 열회수 온도 변화와 본 발명에 따른 열회수 온도 변화를 비교한 그래프이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

100 ... 소결광의 냉각 및 열회수 장치 110 ... 열교환부

111 ... 챔버 111a ... 소결광 투입구

111b ... 소결광 배출구 112 ... 회수열 배출구

113 ... 회수열 배출 가이드 114 ... 냉각노즐

115 ... 개폐기 120 ... 소결광 투입부

121 ... 호퍼 122 ... 투입기

130 ... 배출량 조절부 140 ... 냉각공기 공급부

150 ... 회수열 사용장치 151 ... 열교환기

152 ... 터빈

Claims (6)

1. 상부 및 하부에는 적열상태의 소결광이 투입되어 열교환 후 배출되도록 각각 소결광 투입구 및 소결광 배출구가 형성되고, 소결광이 일정량 적층된 상태를 유지하도록 수용공간이 형성되는 내부에는 적열상태의 소결광으로부터 회수된 열을 배출시키기 위한 회수열 배출 가이드가 구비되며, 상기 회수열 배출 가이드의 일 측에는 회수된 열을 외부로 방출시키기 위한 회수열 배출구가 형성되는 열교환부와;

   상기 열교환부로 파쇄기에 의해 파쇄된 적열상태의 소결광을 주기적으로 일정량 공급 가능하도록 구성되는 소결광 투입부;

   상기 열교환부의 내부에 적층된 소결광을 냉각시키면서 냉각시 열교환되는 회수열을 발생시키기 위한 냉각공기를 배출시키기 위해 상기 열교환부의 내부 배출구와 인접한 위치에 배치되는 냉각노즐과;

   상기 냉각노즐로 냉각 공기를 공급하기 위해 상기 냉각노즐과 연결되는 냉각공기 공급부;를 포함하여 구성되는 소결광의 냉각 및 열회수 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 소결광 투입부는

   일정량의 소결광이 충진 가능한 호퍼와;

   상기 호퍼에 충진된 적열상태의 소결광을 주기적으로 상기 열교환부의 소결광을 공급 가능하게 구성되는 투입기;를 포함하여 구성되는 소결광의 냉각 및 열회수 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 소결광 배출구의 하부에는 배출량 조절부가 더 구비되는 소결광의 냉각 및 열회수 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 소결광 투입구에는 열교환시 발생하는 회수열의 손실을 방지하기 위하여 개폐기가 더 구비되는 소결광의 냉각 및 열회수 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각노즐은 적층된 소결광에 의해 노즐이 막히지 않도록 삿갓이 적층된 구조로 내부에 유로가 형성되고, 측면 하방으로 경사지게 냉각공기가 배출되는 복수의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 소결광의 냉각 및 열회수 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 회수열 배출구에는 발전기의 터빈 또는 난방장치가 연결되는 소결광의 냉각 및 열회수 장치.

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