KR20120074477A - 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법 - Google Patents

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KR20120074477A
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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로서, 특히, 배출가스에서 SOX, NOX 성분을 제거하는 활성탄의 재생효율을 향상시킬 수 있는 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것이다.
본 발명은, 소결기로부터 배출되는 가스 중에 포함되는 SOX 및 NOX를 제거하는 흡착부; 상기 흡착부에서 SOX 및 NOX를 흡착하기 위한 촉매로 사용되는 활성탄을 가열하여 재생공정을 행하는 재생탑; 및 상기 흡착부에서 공급되는 활성탄을 저장하고 상기 재생탑에 연속하여 활성탄을 공급하는 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기용 배출가스 처리장치를 제공한다.

Description

소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법 {TREATING APPARATUS FOR WASTE GAS IN SINTERING MACHINE AND TREATING METHOD THEREOF}
본 발명은 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로서, 특히, 배출가스에서 SOX, NOX 성분을 제거하는 활성탄의 재생효율을 향상시킬 수 있는 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것이다.
일반적인 철강제조는 용선을 생산하는 제선공정, 용선에서 불순물을 제거하는 제강공정, 액체상태의 철이 고체가 되는 연주공정, 철을 강판이나 선재로 만드는 압연공정으로 이루어진다.
철광석으로 강철을 만드는 공정 중 앞 단계인 선철을 만드는 공정을 제선이라 하고, 선철로 강철을 만드는 공정을 제강이라 한다.
연주공정은 액체생태인 용강을 주형(Mold)에 주입한 후 연속 주조기를 통과시키면서 냉각, 응고시켜 연속적으로 슬래브(Slab)나 블룸(Bloom) 등의 중간 소재로 만들어내는 공정이다.
이 과정에서 블룸은 다시 강편 압연기를 거쳐 빌릿(Billet)으로 변하며 선재 압연기를 통해 선재로 가공된다.
또한, 슬래브는 후판 압연기를 거쳐 후판으로 생산되거나 열간 압연장치를 통과하면서 열연코일이나 열연강판 등으로 만들어진다.
용선을 제조하는 제선공정은 철광석으로부터 용선을 생산하는 고로에 의해 이루어질 수 있으며, 코크스오븐에서 건류된 코크스와 소결원료를 소결기에 장입하고 소결공정을 행하여 고로에 장입되는 소결광을 제조한다.
소결기에서 발생되는 배출가스는 소결기용 배출가스 처리장치를 통과하면서 SOX성분 및 NOX성분이 제거되어 배출되고, SOX성분 및 NOX성분을 제거하는 활성탄은 재생탑을 통과하면서 재생되어 재활용된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 배출가스에서 SOX, NOX 성분을 제거하는 활성탄의 재생효율을 향상시킬 수 있는 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소결기로부터 배출되는 가스 중에 포함되는 SOX 및 NOX를 제거하는 흡착부; 상기 흡착부에서 SOX 및 NOX를 흡착하기 위한 촉매로 사용되는 활성탄을 가열하여 재생공정을 행하는 재생탑; 및 상기 흡착부에서 공급되는 활성탄을 저장하고 상기 재생탑에 연속하여 활성탄을 공급하는 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기용 배출가스 처리장치를 제공한다.
또한, 상기 공급부는, 상기 재생탑의 유입구에 설치되는 저장고; 상기 흡착부로부터 배출되어 상기 저장고로 공급되는 활성탄의 공급여부 및 공급량을 결정하는 밸브; 상기 저장고에 수납되는 활성탄의 적층 높이를 감지하는 레벨센서; 및 상기 레벨센서로부터 수신되는 활성탄의 적층 높이가 설정치 이하이면 상기 밸브에 개방신호를 송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 (a) 재생탑의 유입구에 설치되는 저장고의 활성탄 적층 높이가 설정치 이하인지 판단하는 단계; 및 (b) 활성탄의 적층 높이가 설정치 이하이면 흡착부와 상기 저장고 사이에 설치되는 밸브를 개방하여 상기 흡착부에서 배출되는 활성탄을 상기 저장고에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기용 배출가스 처리방법을 제공한다.
또한, 상기 (a) 단계에서 활성탄의 적층 높이가 설정치를 초과하면 상기 밸브를 폐쇄하는 단계가 진행되고, 상기 밸브의 개방 또는 폐쇄가 진행된 후에는 상기 (a) 단계가 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 제어방법은 재생탑으로 공급되는 활성탄이 중단되지 않고 연속하여 공급되어 재생탑 내부의 온도 및 압력이 일정하게 유지되고 활성탄이 재생탑 내부의 가열부를 통과하는 시간이 충분히 유지되므로 활성탄에 흡착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리장치가 도시된 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리방법이 도시된 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리방법의 활성탄재생방법이 도시된 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리장치가 도시된 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리장치는 소결기(10)로부터 배출되는 가스 중에 포함되는 분진을 제거하는 필터부(20)와, 필터부(20)를 통과한 가스 중에 SOX 및 NOX를 제거하는 흡착부(30, 40, 50)와, 흡착부(30, 40, 50)에서 SOX 및 NOX를 흡착하기 위한 촉매로 사용되는 활성탄을 가열하여 재생공정을 행하는 재생탑(60)과, 재생탑(60)에서 배출되는 재생탑 배출가스를 포집하는 저장탱크(90)와, 흡착부(30, 40, 50)에서 공급되는 활성탄을 저장하고 재생탑(60)에 연속하여 활성탄을 공급하는 공급부(100)와, 저장탱크(90)로부터 공급되는 재생탑 배출가스에 세척수 및 테일가스(Tail Gas)를 분사하여 재생탑 배출가스를 중화시키는 다운커머(Down Comer : 80)를 포함한다.
흡착부(30, 40, 50)는 필터부(20)를 통과한 가스 중에 SOX를 제거하는 제1흡착부(30)와, 제1흡착부(30)를 통과한 가스를 압송하여 가스를 산노점 이상으로 가열시키는 메인팬(40)과, 메인팬(40)에 의해 압송되는 가스 중에 포함되는 NOX를 제거하는 제2흡착부(50)를 포함한다.
소결기(10)로부터 배출되는 배출가스는 필터부(20)를 통과하면서 분진이 제거되고, 제1흡착부(30)를 지나면서 SOX가 제거된다.
제1흡착부(30)에는 활성탄이 충진되므로 배출가스 중에 포함된 SOX가 흡착되는데, 제1흡착부(30)를 통과하는 배출가스는 산노점 이하의 온도를 유지하도록 하여 액체 상태를 이루므로 활성탄에 용이하게 흡착된다.
제1흡착부(30)를 통과한 배출가스는 메인팬(40)에 의해 제2흡착부(50)로 압송되는데, 이송관 내부가 메인팬(40)에 의해 가압되므로 배출가스의 압력이 상승되면서 온도가 산노점 이상으로 상승된다.
산노점 이상으로 온도가 상승된 배출가스에는 암모니아가 분사되고 활성탄이 충진된 제2흡착부(50)를 통과하게 되므로 활성탄에 NOX가 흡착된다.
여기서, NOX를 제거하기 위해 암모니아를 분사하는 장치는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 기술구성이므로 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
제2흡착부(50)를 통과한 배출가스는 SOX 및 NOX가 제거된 상태로 굴뚝(70)을 통해 대기로 배출된다.
제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)가 장기간 구동되어 활성탄의 흡착능력이 떨어지면 제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)로부터 활성탄을 수거하여 공급부(100)에 저장하고 공급부(100)의 작동에 의해 재생탑(60)에 활성탄이 연속하여 공급된다.
재생탑(60)에 공급되는 활성탄은 재생탑(60) 내부로 분사되는 고온의 열풍에 노출되므로 활성탄에 흡착되었던 NOX가 연소된다.
공급부(100)는 재생탑(60)의 유입구에 설치되는 저장고(102)와, 제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)로부터 배출되어 저장고(102)로 공급되는 활성탄의 공급여부 및 공급량을 결정하는 밸브(104)와, 저장고(102)에 수납되는 활성탄의 적층 높이를 감지하는 레벨센서(106)와, 레벨센서(106)로부터 수신되는 활성탄의 적층 높이가 설정치 이하이면 밸브(104)에 개방신호를 송신하는 제어부(108)를 포함한다.
제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)에서 배출되는 활성탄은 저장고(102)에 공급되고, 저장고(102)에 임시 저장된 활성탄은 재생탑(60) 내부로 유입된다.
저장고(102) 내부에 적층되는 활성탄의 적층 높이는 레벨센서(106)에 의해 감지되는데, 활성탄의 적층 높이가 설정치 이하로 낮아지면 레벨센서(106)에서 제어부(108)로 전기적 신호를 송신하고 제어부(108)로부터 개방신호가 밸브(104)에 송신되어 저장고(102)로 활성탄의 공급이 이루어지게 된다.
따라서 저장고(102)에는 항상 설정치를 초과하는 양의 활성탄이 저장되므로 재생탑(60) 내부로 균일한 양의 활성탄을 연속하여 공급할 수 있게 된다.
재생탑(60) 내부로 균일한 양의 활성탄이 연속하여 공급되면 재생탑(60) 내부의 온도 및 압력이 균일하게 유지되므로 활성탄의 재생효율이 향상되는 효과가 나타나게 된다.
또한, 재생탑(60) 내부에서 고온의 열풍이 분사되는 구간을 통과하는 활성탄이 일정한 시간 동안 가열구간을 통과하므로 NOX가 효과적으로 연소되어 재생효율이 보다 효과적으로 향상된다.
재생탑(60)에서는 SOX 성분이 농축된 재생탑 배출가스가 발생되는데, 재생탑 배출가스는 저장탱크(90)에 충진된 후에 다운커머(80)로 이동되어 중화된다.
다운커머(80)는 재생탑 배출가스, 세척수 및 테일가스가 혼합되는 반응탱크(82)와, 반응탱크(82)에 연결되고 세척수 및 테일가스를 반응탱크(82)에 공급하는 제1주입관(84)과, 제1주입관(84)과 비교하여 하측에 위치되도록 반응탱크(82)에 연결되고 재생탑 배출가스를 반응탱크(82)에 공급하는 제2주입관(86)을 포함한다.
재생탑(60)에서 배출되는 재생탑 배출가스는 저장탱크(90)와 제2주입관(86)을 따라 반응탱크(82) 내부로 공급되고, 세척수 및 테일가스는 제1주입관(84)을 따라 반응탱크(82) 내부로 공급된다.
제1주입관(84)은 제2주입관(86)과 비교하여 상측에 배치되므로 반응탱크(82) 내부로 주입되는 재생탑 배출가스에 세척수 및 테일가스가 분사된다.
반응탱크(82) 내부에는 재생탑 배출가스와 세척수와 테일가스가 반응하여 염이 생성되므로 SOX가 중화되는 효과가 나타나게 된다.
본 실시예의 다운커머(80)는 소결공장에 설치되는 별도의 다운커머(80)에 대하여 기재하였으며, 소결공장에 별도의 다운커머(80)를 설치하지 않고 화성공장에 코크스오븐 배출가스를 처리하는 다운커머(80)에 제2주입관(86)을 연결하여 재생탑 배출가스를 처리할 수 있다.
화성공장의 다운커머(80)에 제2주입관(86)이 연결될 때에는 제1주입관(84) 및 산성가스를 공급하는 주입관의 하측에 제2주입관(86)이 설치된다.
이는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 변경하여 실시할 수 있는 것이므로 다른 실시예에 대한 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리방법이 도시된 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리방법의 활성탄재생방법이 도시된 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소결기용 배출가스 처리방법은 소결기(10)의 배출가스 중에 포함된 분진을 제거하는 단계(S10)와, 활성탄을 촉매로 사용하여 배출가스 중에 포함된 SOX를 제거하는 단계(S20)와, 배출가스를 산노점 이상으로 가열하는 단계(S30)와, 활성탄을 촉매로 사용하여 가열된 배출가스 중에 포함된 NOX를 제거하는 단계(S40)와, 활성탄을 재생탑(60)에서 가열하여 재생하는 단계(S50)와, 재생탑(60)에서 배출되는 재생탑 배출가스를 저장탱크(90)에 충진하는 단계(S60)와, 저장탱크(90)에서 공급되는 재생탑 배출가스에 세척수 및 테일가스를 분사하여 재생탑 배출가스를 중화시키는 단계(S70)를 포함한다.
소결기(10)로부터 배출되는 배출가스는 필터부(20)를 통과하면서 분진이 제거되고, 제1흡착부(30)를 통과하면서 SOX가 제거되고, 메인팬(40)을 통과하면서 산노점 이상으로 가열된 후에 제2흡착부(50)를 통과하면서 NOX가 제거되어 굴뚝(70)을 통해 대기로 방출된다.
제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)를 통과하는 배출가스는 활성탄에 의해 SOX 및 NOX가 흡착되는데, 제1흡착부(30)를 지나는 배출가스는 산노점 이하의 온도를 유지하여 액체 상태이므로 활성탄에 용이하게 흡착된다.
제2흡착부(50)를 통과하는 배출가스는 산노점 이상으로 가열되어 통과되므로 NOX의 특성에 의해 활성탄에 용이하게 흡착된다.
메인팬(40)에 의해 배출가스를 가열하는 단계는 배출가스를 메인팬(40)으로 압송하여 이송관 내부의 압력이 상승되도록 하므로 배출가스의 온도가 산노점 이상으로 상승되도록 한다.
제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)가 장기간 구동되면 활성탄의 흡착능력이 저하되므로 활성탄을 재생탑(60)에 충진시킨 후에 열풍으로 가열하여 활성탄에 흡착된 SOX 및 NOX를 활성탄으로부터 분리시켜 활성탄을 재생하는 단계(S50)가 진행된다.
활성탄을 재생하는 단계(S50)는 재생탑(60)의 유입구에 설치되는 저장고(102)의 활성탄 적층 높이가 설정치 이하인지 판단하는 단계(S52)와, 활성탄의 적층 높이가 설정치 이하이면 제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)와 저장고(102) 사이에 설치되는 밸브(104)를 개방하여 제1흡착부(30) 및 제2흡착부(50)에서 배출되는 활성탄을 저장고(102)에 공급하는 단계(S54)를 포함한다.
저장고(102)에 적층되는 활성탄은 설정치 이상의 적층 높이가 유지되므로 저장고에서 재생탑(60) 내부로 공급되는 활성탄의 양을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 활성탄의 적층 높이가 설정치를 초과하면 밸브(104)를 폐쇄하는 단계(S56)가 진행되고, 밸브(104)의 개방 또는 폐쇄가 진행된 후에는 저장고(102)의 활성탄 적층 높이가 설정치 이하인지 판단하는 단계(S52)가 진행된다.
따라서 저장고(102)의 활성탄 적층 높이가 설정치 이하이면 밸브(104)가 개방되어 저장고(102)에 활성탄을 공급하고, 활성탄의 적층 높이가 설정치를 초과하면 밸브(104)를 폐쇄하는 공정이 지속적으로 이루어지게 된다.
상기한 바와 같이 저장고(102)의 활성탄 적층 높이가 설정치를 초과하도록 유지되면 저장고(102)에서 재생탑(60) 내부로 공급되는 활성탄의 양을 일정하게 유지할 수 있으므로 재생탑(60) 내부의 온도 및 압력이 일정하게 된다.
또한, 재생탑(60) 내부에서 활성탄이 가열 부분을 통과하는 시간이 일정하게 유지되므로 재생탑(60)의 재생효율이 향상되는 효과가 나타나게 된다.
활성탄의 재생공정이 이루어지는 재생탑(60)에서는 재생탑 배출가스가 배출되는데, 재생탑 배출가스는 저장탱크(90)에 충진된 후에 일정한 압력으로 제2주입관(86)을 따라 반응탱크(82)에 공급된다.
제2주입관(86)의 상측에 설치되는 제1주입관(84)으로는 세척부와 테일가스가 공급되므로 반응탱크(82) 내부로 분사되는 재생탑 배출가스에 세척수와 테일가스가 분사된다.
테일가스와 재생탑 배출가스가 반응하여 (NH4)2SO4의 염이 생성되므로 재생탑 배출가스가 중화된다.
본 실시예의 제2주입관(86)이 화성공장에 설치된 다운커머(80)에 연결되는 경우에는 제1주입관(84)을 통해 다운커머(80)를 순환하는 안수가 공급되고, 다운커머(80)에 코크스오븐 배출가스 및 산성가스가 공급된다.
이는 본 발명의 기술구성을 인지한 당업자가 용이하게 변경하여 실시할 수 있는 것이므로 다른 실시예에 대한 구체적인 도면이나 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 소결기용 배출가스 처리장치 및 그 처리방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 소결기가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 배출가스 처리장치 및 그 처리방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 소결기 20 : 필터부
30 : 제1흡착부 40 : 메인팬
50 : 제2흡착부 60 : 재생탑
70 : 굴뚝 80 : 다운커머
82 : 반응탱크 84 : 제1주입관
86 : 제2주입관 90 : 저장탱크
100 : 공급부 102 : 저장고
104 : 밸브 106 : 레벨센선
108 : 제어부

Claims (4)

  1. 소결기로부터 배출되는 가스 중에 포함되는 SOX 및 NOX를 제거하는 흡착부;
    상기 흡착부에서 SOX 및 NOX를 흡착하기 위한 촉매로 사용되는 활성탄을 가열하여 재생공정을 행하는 재생탑; 및
    상기 흡착부에서 공급되는 활성탄을 저장하고 상기 재생탑에 연속하여 활성탄을 공급하는 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기용 배출가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급부는,
    상기 재생탑의 유입구에 설치되는 저장고;
    상기 흡착부로부터 배출되어 상기 저장고로 공급되는 활성탄의 공급여부 및 공급량을 결정하는 밸브;
    상기 저장고에 수납되는 활성탄의 적층 높이를 감지하는 레벨센서; 및
    상기 레벨센서로부터 수신되는 활성탄의 적층 높이가 설정치 이하이면 상기 밸브에 개방신호를 송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기용 배출가스 처리장치.
  3. (a) 재생탑의 유입구에 설치되는 저장고의 활성탄 적층 높이가 설정치 이하인지 판단하는 단계; 및
    (b) 활성탄의 적층 높이가 설정치 이하이면 흡착부와 상기 저장고 사이에 설치되는 밸브를 개방하여 상기 흡착부에서 배출되는 활성탄을 상기 저장고에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결기용 배출가스 처리방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 활성탄의 적층 높이가 설정치를 초과하면 상기 밸브를 폐쇄하는 단계가 진행되고, 상기 밸브의 개방 또는 폐쇄가 진행된 후에는 상기 (a) 단계가 진행되는 것을 특징으로 하는 소결기용 배출가스 처리방법.
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