KR20120085187A - 고온 가스관 내의 가스 온도 조절장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 블래스트로에 고온 가스를 공급하기 위한 고온 가스관 내의 가스 온도 조절장치(10)를 제공한다. 상기한 장치(10)는, 제 1 혼합 챔버(mixing chamber)(16) 및 제 2 혼합 챔버(18)를 가지는 혼합 포트(mixing port)(14)를 포함하고, 제 1 및 제 2 혼합 챔버(16, 18)는 벤츄리 타입 사양(Venturi-type restriction)(20)의 수단에 의해 서로 유체 전달(fluid communication)된다. 제1 혼합 챔버(16)는, 제 1 혼합 챔버(16) 내부로 고온 가스를 공급하기 위한 제 1 입구 포트(inlet port)(22), 제 1 혼합 챔버(16) 내부로 저온 가스를 공급하기 위한 제 2 입구 포트(26) 및 제 2 혼합 챔버(18) 내부로 저온 가스를 공급하기 위한 제 3 입구 포트(56)가 설치된다. 제 1 혼합 챔버(16)는, 제 1 혼합 챔버(16)로부터 제 1 가스 분배시스템(gas distribution system)(46)으로 혼합된 가스(mixed gas)의 제 1 스트림(stream)을 공급하기 위한 제 1 출구 포트(outlet port)(42)가 더 설치되며, 반면, 제 2 혼합 챔버(18)는, 제 2 혼합 챔버(18)로부터 제 2 가스 분배시스템(64)으로 혼합된 가스의 제 2 스트림(stream)을 공급하기 위한 제 2 출구 포트(60)가 설치된다. 혼합된 가스의 제 1 스트림은 혼합된 가스의 제 2 스트림의 온도와 다른 온도를 가진다.
Description
본 발명은 일반적으로 블래스트로(blast furnace)에 고온 가스(hot gas)를 공급하기 위해, 특히, 서로 다른 일정 온도(constant temperature)에서 블래스트로에 두 개의 개별 고온 가스의 스트림(stream)을 공급하기 위해, 고온 가스관(hot gas main) 내의 가스의 온도 및/또는 유량(flow rate)을 조절하기 위한 장치에 관한 것이다.
블래스트로는 일반적으로 고온 스토브(hot stobe) 또는 페블 히터(pebble heater)와 같은 열재생기(heat regenerator)로부터 수신된 고온 가스가 공급된다. 그러한 재생기의 한 가지 고유한 특징은, 블래스트 단계(blast stage) 동안 재생기를 떠난(leaving) 고온 가스의 온도가 점차적으로 낮아진다는(gradually decreases) 사실이다. 또한, 일반적으로, 점차적으로 감소하는 고온 가스의 온도는 따라서 일정한 온도(constant temperature)를 얻기 위해 선택된 양으로 저온 가스에 혼합됨으로서 적용되어야 한다. 실제로, 고온 가스의 온도 변화(temperature variation)는 차이가 없어야(leveled out) 한다. 이는 일반적으로, 가장 낮은 값, 즉, 블로우 사이클(blowing cycle)이 종료(end)시의 고온 가스의 온도로 고온 가스의 온도를 낮추기에 충분한 양의 저온 가스에 혼합함으로써 달성될 수 있다. 정확한 양의 저온 가스를 고온 가스에 더함으로써, 고온 가스의 온도는 블래스트로에 일정한 온도의 가스를 공급하기 위해 일정한 온도로 낮춰질 수 있다.
최근, 블래스트로의 효율을 개선하기 위해 두 개의 개별 레벨(seperate level)에서 두 개의 개별 고온 가스의 스트림(stream)을 공급하는 것이 유익하다는 것이 발견되었다. 바람직하게는, 두 개의 개별 고온 가스의 스트림은 더욱이 다른 일정한 온도이다. 이는, 예를 들면, 2009년3월 17일에 출원된 동시 계류중(co-pending) 특허출원 LU 91 542호에 개시되어 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 서로 다른 온도의 두 개의 개별 스트림이 생성될 수 있는, 고온 가스의 온도를 조절하기 위한 장치를 제공하고자 하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 1항에 기재된 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 블래스트로(blast furnace)에 고온 가스(hot gas)를 공급하기 위한 고온 가스관(hot gas main) 내의 가스의 온도를 조절하기(regulating) 위한 장치가 제공된다. 상기한 장치는, 챔버(chamber), 고온 가스를 수신하기 위한 입구 포트(inlet port), 저온 가스(cold gas)를 수신하기 위한 입구 포트 및 혼합된 가스를 배출하기 위한 출구 포트(outlet port)를 가지는 혼합 포트(mixing port); 및 상기 챔버에 공급되는 저온 가스의 양을 제어하기 위한 조절시스템(regulation system)을 포함한다. 본 발명의 주요한 특징에 따르면, 상기 혼합 포트는, 그 내부에 정의된(defined) 제 1 혼합 챔버(mixing chamber) 및 제 2 혼합 챔버를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 혼합 챔버는 벤츄리 타입 사양(Venturi-type restriction)의 수단에 의해 서로 유체 전달(fluid communication)되는 하우징(housing)을 포함한다. 제 1 혼합 챔버는, 상기 제 1 혼합 챔버 내부로 고온 가스를 공급하기 위한 제 1 입구 포트, 상기 제 1 혼합 챔버 내부로 저온 가스를 공급하기 위한 제 2 입구 포트 및 상기 제 2 혼합 챔버 내부로 저온 가스를 공급하기 위한 제 3 입구 포트가 설치된다. 제 1 혼합 챔버는, 상기 제 1 혼합 챔버로부터, 제 1 레벨에서 상기 블래스트로에 혼합된 가스의 제 1 스트림을 공급하기 위한 제 1 가스 분배시스템(gas distribution system)으로, 혼합된 가스(mixed gas)의 상기 제 1 스트림(stream)을 공급하기 위한 제 1 출구 포트(outlet port)가 더 설치되고, 반면, 제 2 혼합 챔버는, 상기 제 2 혼합 챔버로부터, 제 2 레벨에서 상기 블래스트로에 혼합된 가스의 제 2 스트림을 공급하기 위한 제 2 가스 분배시스템으로, 혼합된 가스의 상기 제 2 스트림을 공급하기 위한, 제 2 출구 포트가 설치된다. 혼합된 가스의 상기 제 1 스트림은 혼합된 가스의 상기 제 2 스트림의 온도와 다른 온도를 가진다.
본 발명은 따라서 2개의 개별(separate) 온도를 가지는 2개의 개별 가스 스트림을 얻기 위한 2개의 혼합 챔버를 가지는 단일의(single) 혼합 포트를 제안한다. 고온 가스는, 최대 온도(maximal temperature) Tmax로부터 최소 온도(minimal temperature) Tmin으로 점진적으로 감소되는, T1의 온도일 수 있다. 제 1 혼합 챔버에서, 본질적으로(essentially) 최소 온도 Tmin에 대응하는, 일정 온도(constant temperature) T3의 혼합된 가스를 얻기 위한 양으로 저온 가스가 고온 가스에 혼합된다. 제 2 혼합 챔버에서, 혼합된 가스를 일정 온도 T4로 하기 위해 T2의 온도의 저온 가스가 일정 온도 T3에서 이미 혼합된 가스에 더해지고, 여기서, T4 < T3이다. 따라서 본 발명에 따른 혼합 포트는 가스가 2개의 개별 레벨 및 2개의 개별 온도로 블래스트로에 공급되도록 한다. 2개의 개별 레벨 및 2개의 개별 일정 온도로 블래스트로에 가스를 공급하는 것의 이유 및 이점은, 참조로서 여기에 포함된 동시 계류중(co-pending) 특허출원 LU 91 542호에 개시되어 있다.
본 발명에 있어서, "고온 가스"라는 용어는, 예를 들면, 공기(air), 인리치드 에어(enriched air), 재활용 탑 가스(recycled top gas), 또는, 이산화탄소 제거 탑 가스(decarbonated top gas)일 수 있음에 유념해야 한다.
제 3 입구 포트는 바람직하게는 제 2 혼합 챔버의 원주(circumference) 둘레에 배치된(arranged around) 복수의 개구부(openings)에 의해 형성된다. 스파이더 타입 분배 시스템(spider-type distribution system)일 수 있는 그러한 배치는, 제 2 혼합 챔버로 공급되는 저온 가스가 고온 블래스트 가스와 잘 섞이도록 하고, 그것에 의해 균일한 혼합물(homogeneous mixture)을 얻도록 한다.
제 3 입구 포트는 바람직하게는 벤츄리 타입 사양(Venturi-type restriction)의 원주 둘레에 배치된 복수의 개구부에 의해 형성된다. 이러한 개구부들은 바람직하게는 제 2 챔버와 마주하는(facing) 벤츄리 타입 사양의 부분으로 개방되고, 그것에 의해 들어오는(incoming) 저온 가스를 제 2 혼합 챔버 쪽으로 향하게 한다(forcing). 따라서 제 1 혼합 챔버로 향하는 제 2 혼합 챔버로부터의 역류(backflow)도 또한 회피될 수 있다.
바람직하게는, 제3 입구 포트 개구부는 장치의 수직축(vertical axis) 쪽으로 향하지 않는다. 대신에, 상기한 입구 포트는 제 2 혼합 챔버 내에 소용돌이(swirling motion)을 형성하도록 배치되고, 그것에 의해 제 2 혼합 챔버에서 균일한 혼합물을 확보한다(ensuring).
본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 혼합 포트는 제2 혼합 챔버 내로 가스를 공급하기 위한 제 2 혼합 챔버의 제 4 입구 포트를 더 포함하고; 제 4 입구 포트는 제 2 출구 포트의 반대면에(opposite) 배치된다. 제 4 도관(conduit)은 바람직하게는 혼합 포트에 가스를 공급하기 위해 제 4 입구 포트와 연괸되며(associated), 제어 밸브(control valve)는 혼합 포트 내로의 가스 흐름을 조절하기 위해 제 4 도관에 배치될 수 있다. 제 4 도관을 통하여 공급되는 가스가 저온 가스이더라도, 제 4 도관이 제 2 가스 분배시스템에 불활성기체(inert gas)를 공급하기 위해 사용되도록 하는 것이 바람직하다. 실제로, 제 4 입구 포트는, 예를 들면, 제 2 가스 분배시스템을 세정(purge)하기 위한 것과 같은, 안전상 이유(safty reasons)로 사용될 수 있다. 제 2 가스 분배 시스템의 고속 이너티세이션(fast inertisation)은 제 4 입구 포트를 통한 불활성 기체의 공급에 의해 달성될 수 있다.
제 1 도관은 재생기(regenerator)로부터 혼합 포트로 고온 가스를 공급하기 위해 제 1 입구 포트와 연관될 수 있다. 그러한 제 1 도관은 바람직하게는 재생기로부터 수신된 고온 가스의 온도차를 감소하기 위한 감소 장치(attenuation device)를 포함한다. 재생기로부터 오는 고온 가스는 재생기의 블래스트 단계(blast phase)의 시작시의 최대 온도 Tmax와 블래스트 단계의 종료시의 최소 온도 Tmin 사이에서 변화하는 온도를 가진다. 감소 장치는 재생기의 블래스트 단계의 시작 동안 고온 가스로부터 일부의 열을 흡수하여 블래스트 단계의 종료 동안 이러한 열을 고온 가스에 전달하며, 그것에 의해 감소된 온도차를 가지는 고온 블래스트 가스를 형성한다. 감소장치의 하류(downstream) 감소된 최대 온도 Tatt-max는 감소장치의 상류(upstream) 최대 온도 Tmax 보다 낮다. 마찬가지로, 감소장치의 하류 감소된 최소 온도 Tatt-min는 감소장치의 상류 최소 온도 Tmin 보다 높다. 감소된 최소 온도 Tatt-min가 최소 온도 Tmin 보다 높으므로, 일정한 목표 온도를 달성하기 위해 필요한 저온 가스의 양은 재생기의 전체 블래스트 단계에 걸쳐 감소될 수 있다. 감소 장치로 인해, 목표 온도를 얻기 위한 천연 자원의 보다 효율적인 이용이 달성될 수 있다. 선택적으로, 더 높은 블래스트 온도가 달성될 수 있으며, 그것에 의해 블래스트로에 인가되어야 하는 석탄(coke)의 양을 감소할 수 있다.
감소 장치는 축열판(heat storing plates)의 배열(arrangement) 또는 고온 가스가 유도되는 페블 베드(pebble bed)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 혼합 포트에 저온 가스를 공급하기 위해 제 2 도관이 제 2 입구 포트와 연관되고, 혼합 포트에 저온 가스를 공급하기 위해 제 3 도관이 제 3 입구 포트와 연관되며, 혼합 포트 내로 저온 가스의 흐름을 조절하기 위해 각각의 제 2 및 제 3 도관에 제어 밸브가 배치된다.
제 1 혼합 챔버로부터 제 1 가스 분배시스템으로 혼합된 가스의 제 1 스트림을 공급하기 위해 제 1 공급 라인이 제 1 출구 포트와 연관될 수 있고; 제 2 혼합 챔버로부터 제 2 가스 분배시스템으로 혼합된 가스의 제 2 스트림을 공급하기 위해 제 2 공급 라인이 제 2 출구 포트와 연관될 수 있다. 상기한 혼합 포트에 의해, 제 1 및 제 2 공급 라인을 통한 혼합된 가스의 제 1 및 제 2 스트림은 각각 일정 온도이다.
바람직하게는, 상기한 장치는, 혼합된 가스의 제 1 스트림의 가스 흐름(gas flow)의 부피(volume)를 측정하기(measuring) 위한 수단; 및 혼합된 가스의 제 2 스트림의 가스 흐름의 부피를 측정하기 위한 수단을 더 포함한다. 그러한 수단은 제 1 또는 제 2 공급라인의 벤츄리, 제 1 또는 제 2 가스 분배시스템의 벤츄리, 음향 발신기 및 수신기(acoustin emitters and receivers), 제 1 또는 제 2 공급라인의 피토관(annubar)일 수 있다. 이러한 수단들은 독립적으로 또는 서로 조합하여 사용될 수 있다.
상기한 장치는, 바람직하게는, 혼합된 가스의 제 1 흐름의 가스 흐름(gas flow)의 부피(volume)를 조절하기(regulating) 위한 수단; 및 혼합된 가스의 제 2 스트림의 가스 흐름의 부피를 조절하기 위한 수단을 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 온도의 두 개의 개별 스트림이 생성될 수 있는, 고온 가스의 온도를 조절하기 위한 장치가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 예를 드는 방법으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 혼합 포트를 가지는 분배시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 분배시스템을 위한 선택적인 감소 장치의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 혼합 포트를 가지는 분배시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 분배시스템을 위한 선택적인 감소 장치의 개략도이다.
도 1은, 일반적으로, 하나 이상의 재생기(regenerators)(도시 안 함)로부터 블래스트로(도시 안 함)에 고온 가스를 공급하기 위한 분배시스템(10)을 나타내고 있다. 고온 가스는, 일반적으로, 다수의 재생기, 일반적으로, 블래스트로 스토브(blast furnace stobes) 또는 카우퍼(Cowpers)에서, 약 1000℃에서 1250℃ 사이의 온도로 가열된다. 재생기 및 그 기능(functioning)은 당업자에게 널리 알려져 있으므로 여기에 설명할 필요는 없다. 재생기는 점차적으로 감소하는(gradually decreasing) 온도로 고온 가스를 공급하나 일반적으로는 일정한 온도로 블래스트로에 고온 가스를 공급할 것이 요구되는 바와 같이, 고온 가스의 온도를 조절하기 위한 장치가 분배 시스템에 배치된다. 그러한 장치에 있어서, 고온 가스가, 일반적으로 재생기로부터 오는(coming) 고온 가스의 가장 낮은 온도인, 일정한 온도로 되도록 조절된 양의 저온 가스가 고온 가스의 스트림에 공급된다.
본 발명에 따른 고온 가스의 온도를 조절하기 위한 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 혼합 챔버(mixing chamber)(16) 및 제 2 혼합 챔버(18)를 가지는 혼합 포트(mixing port)(14)를 포함한다. 제 1 및 제 2 혼합 챔버(16, 18)는 벤츄리 타입 사양(Venturi-type restriction)(20)을 통해 서로 유체 전달(fluid communication) 된다.
제 1 혼합 챔버(16)는, 재생기로부터 고온 가스를 수신하기 위해 제 1 도관(conduit)(24)과 연관되는 제 1 입구 포트(inlet port)(22)를 포함한다. 제 1 혼합 챔버(16)는 저온 가스를 수신하기 위해 제 2 도관(28)과 연관되는 제 2 입구 포트(26)를 더 포함한다. 제 1 밸브(valve)(30)는 제 1 챔버(16)로 공급된 저온 가스의 양을 조절하기 위하여 제 2 도관(28)에 배치된다.
제 1 도관(24)을 통해 공급된 고온 가스는 재생기의 블래스트 단계(blast phase)의 시작시의 최대 온도(maximum temperature) Tmax와 블래스트 단계의 종료시의 최소 온도(minimum temperature) Tmin 사이에서 변화하는 온도를 가진다. 블래스트로에 공급하기 위한 일정한 온도를 얻기 위해, 최소 온도 Tmin을 달성하도록 조절된 양의 저온 가스가 고온 가스와 혼합된다.
제 1 도관은, 바람직하게는, 도 1에 나타낸 제 1 실시예와 같이, 감소 장치(attenuation device)(32)를 포함한다. 소형 수평 재생기(small horizontal regenerator)로서 나타낼 수 있는 r마소 장치(32)는, 제 1 도관(24)과 나란히 배치되고, 확대된 단면을 가진다. 감소 장치(32)는 재생기의 블래스트 단계의 시작 동안 고온 가스로부터 일부의 열을 흡수하여 블래스트 단계의 종료 동안 이러한 열을 고온 가스에 전달하며, 그것에 의해 Tmax와 Tmin 사이의 온도차를 감소할 수 있는 세라믹 재료(ceramic material)를 포함한다. 상기한 세라믹 재료는 참조번호(34)로 나타낸 가열판(heating plates)일 수 있다. 파이프(pipes) 또는 벽돌(bricks)과 같은 다른 세라믹 재료도 또한 고려될 수 있다. 감소 장치(32)의 하류(downstream) 감소된 최대 온도 Tatt-max는 감소 장치(32)의 상류(upstream) 최대 온도 Tmax 보다 낮다. 마찬가지로, 감소 장치(32)의 하류 감소된 최소 온도 Tatt-min는 감소 장치(32)의 상류 최소 온도 Tmin 보다 높다. 저온 가스의 양이 항상 혼합 포트(14)에 공급된 가장 낮은 온도를 얻도록 계산되고, 감소된 최소 온도 Tatt-min가 최소 온도 Tmin 보다 높으므로, 일정한 온도를 달성하기 위해 요구되는 저온 가스의 양은 재생기의 전체 블래스트 단계에 걸쳐 감소될 수 있다. 다시 말하면, 재생기의 고온 가스에 가해진 더 적은 열이 혼합포트(14)에 의해 다시 제거되어야 한다.
감소 장치(32)는 더 높은 온도의 가스가 블래스트로에 공급되도록 한다. 한편, 감소 장치(32)는 재생기가 더 낮은 온도에서 동작하도록 하고, 이는, 특히, 가스가 더 높은 온도에서 재반응(react) 할 수 있는 고수소함유(high hydrogen content)를 가지는 재생된 이산화탄소 제거 탑 가스(recycled decarbonated top gas)를 포함하는 경우, 이점이 있다. 감소 장치(32)는 또한 보다 빠르게 작업 온도(working temperature)에 도달하도록 한다. 그러한 보다 효율적인 천연 자원(natural resources)의 이용은 CO2 발생 감소를 야기한다.
제 2 실시예의 감소 장치(36)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 열흡수 페블 재료(heat absorbing pebblematerial)(40)로 채워진 페블 챔버(pebble chamber)(38)를 포함한다. 시케인(chicane)(41)은 페블 챔버(38)를 통하여 고온 가스를 가압하도록(force) 제 1 도관(24)에 배치된다.
제 1 혼합 챔버(16)는, 제 1 버슬 파이프(bustle pipe)(48) 및 제 1 송풍구(50)의 집합(set of tuyeres)을 포함하는 제 1 가스 분배시스템(46)에 온도 조절된 가스를 공급하기 위해 제 1 공급 라인(44)과 연관되는 제 1 출구 포트(outlet port)(42)를 포함한다.
제 2 혼합 챔버(18)는 벤츄리 타입 사양을 통하여 제 1 혼합 챔버(16)와 유체 전달된다. 동일한 온도에서 미리 혼합된 가스가 제 1 혼합 챔버(16)로부터 제 2 혼합 챔버(18) 내로 공급된다. 제 3 도관(52)은, 바람직하게는, 복수의 제 3 입구 포트(56)를 통하여 스파이터 타입 분배시스템을 거쳐, 제 2 혼합 챔버(18)로 저온 가스를 공급하기 위해 혼합 포트(14)와 연관된다. 제 2 밸브(58)는, 제 2 혼합 챔버(18) 내로 공급되는 저온 가스의 양을 조절하기 위해 제 3 도관(52)에 배치된다. 여기서, 제 3 입구 포트(56)는 바람직하게는 제 2 혼합 챔버(18)와 마주하는 벤츄리 타입 사양(20)의 원추형 부분(conical portion)에 배치되며, 그것에 의해 제 3 도관(52)을 통하여 공급되는 저온 가스가 제 1 혼합 챔버로부터 멀어지는 방향으로 제 2 혼합 챔버(18)로 향하도록 한다. 제 2 혼합 챔버(18)로부터 제 1 혼합 챔버(16) 쪽으로 또는 내로의 어떠한 가스 역류(backflow)도 따라서 회피된다. 이를 달성하기 위해, 제 3 입구 포트(56)는 혼합 포트(14)의 반경 방향(radial direction)에 대하여 각도를 가지고 배치되며, 즉, 제 3 입구 포트(56)는 혼합 포트(14)의 축 쪽으로 향하지 않는다.
제 2 혼합 챔버(18)는 제 2 버슬 파이프(66) 및 제 2 송풍구(68)의 집합을 포함하는 제 2 가스 분배시스템(64)에 온도 조절된 가스를 공급하기 위해 제 2 공급 라인(62)과 연관되는 제 2 출구 포트(60)를 포함한다.
고온 가스와 저온 가스의 혼합은 바람직하게는 제 1 및 제 2 밸브(30, 58)의 수단에 의해, 900℃에서 1250℃ 사이의 영역에서 선택된 일정한 온도를 가지는 가스가 제 1 가스 분배시스템(46)으로 공급되고, 반면, 850℃에서 950℃ 사이의 영역에서 선택된 일정한 온도를 가지는 가스가 제 2 가스 분배시스템(64)으로 공급되 방식으로 조절된다.
본 발명은 가스가 2개의 개별 레벨 및 2개의 개별 온도로 혼합 포트(14)를 떠나도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제 3 밸브(72)에 연관된 제 4 도관(70)이 제 4 입구 포트(74)를 통하여 제 2 혼합 챔버(18)에 추가적으로 가스를 공급하기 위해 설치된다. 제 4 도관을 통하여 공급된 가스가 저온 가스이더라도, 이는, 필요하다면, 제 2 가스 분배 장치(64)를 불활성화(inert) 하기 위해 사용되는 불활성 가스일 수도 있다. 이러한 이유로, 제 4 입구 포트(74)는 바람직하게는 제 2 출구 포트(60)의 반대측에 배치된다.
각각의 제 1 및 제 2 공급 라인(44, 62)은, 제 1 및 제 2 가스 분배 장치(46, 64)에 공급되는 가스의 양을 조절하기 위한 조절기 밸브(regulator valve)(76, 78)를 포함한다. 가스 슬라이드 밸브(gas slide valve)(79, 78')가 또한 제 1 및 제 2 공급 라인(44, 62)에 설치될 수 있다.
블래스트로에 공급되는 가스의 유량(flow rate)은, 각 송풍구(50, 68)의 벤츄리(80, 80'), 제 1 및 제 2 공급라인(44, 62)의 벤츄리(82, 82'), 피토관(annubar)(84, 84') 또는 음향 수신기(acoustic receiver)(88,90, 88', 90')와 연관된 음향 발신기(acoustin emitter)(86, 86')에 의해 측정될 수 있다. 여기서, 이러한 수단들은 독립적으로 또는 서로 조합하여 사용될 수 있음에 유념해야 한다.
10. 분배시스템 54. 스파이더 타입 분배시스템
14. 혼합 포트 56. 제 3 입구 포트
16. 제 1 혼합 챔버 58. 제 2 밸브
18. 제 2 혼합 챔버 60. 제 2 출구 포트
20. 벤츄리 타입 사양 62. 제 2 공급라인
22. 제 1 입구 포트 64. 제 2 가스 분배장치
24. 제1 도관 66. 제 2 버슬 파이프
26. 제 2 입구 포트 68. 제 2 송풍구 집합
28. 제 2 도관 70. 제 4 도관
30. 제 1 밸브 72. 제 3 밸브
32. 감소 장치 74. 제 4 입구 포트
34. 가열 플레이트 76. 조절기 밸브
36. 감소 장치 78. 조절기 밸브
38. 페블 챔버 79, 79'. 가스 슬라이드 밸브
40. 베블 재료 80, 80'. 벤츄리
42. 제 1 출구 포트 82, 82'. 벤츄리
44. 제 1 공급라인 84, 84'. 피토관
46. 제 1 가스 분배장치 86, 86'. 음향 발신기
48. 제 1 버슬 파이프 88, 88'. 음향 수신기
50. 제 1 송풍구 집합 90, 90'. 음향 수신기
52. 제 3 도관
14. 혼합 포트 56. 제 3 입구 포트
16. 제 1 혼합 챔버 58. 제 2 밸브
18. 제 2 혼합 챔버 60. 제 2 출구 포트
20. 벤츄리 타입 사양 62. 제 2 공급라인
22. 제 1 입구 포트 64. 제 2 가스 분배장치
24. 제1 도관 66. 제 2 버슬 파이프
26. 제 2 입구 포트 68. 제 2 송풍구 집합
28. 제 2 도관 70. 제 4 도관
30. 제 1 밸브 72. 제 3 밸브
32. 감소 장치 74. 제 4 입구 포트
34. 가열 플레이트 76. 조절기 밸브
36. 감소 장치 78. 조절기 밸브
38. 페블 챔버 79, 79'. 가스 슬라이드 밸브
40. 베블 재료 80, 80'. 벤츄리
42. 제 1 출구 포트 82, 82'. 벤츄리
44. 제 1 공급라인 84, 84'. 피토관
46. 제 1 가스 분배장치 86, 86'. 음향 발신기
48. 제 1 버슬 파이프 88, 88'. 음향 수신기
50. 제 1 송풍구 집합 90, 90'. 음향 수신기
52. 제 3 도관
Claims (14)
- 블래스트로(blast furnace)에 고온 가스(hot gas)를 공급하기 위한 고온 가스관(hot gas main) 내의 가스의 온도를 조절하기(regulating) 위한 장치에 있어서,
챔버(chamber), 고온 가스를 수신하기 위한 입구 포트(inlet port), 저온 가스(cold gas)를 수신하기 위한 입구 포트 및 혼합된 가스를 배출하기 위한 출구 포트(outlet port)를 가지는 혼합 포트(mixing port);
상기 챔버에 공급되는 저온 가스의 양을 제어하기 위한 조절시스템(regulation system);을 포함하고,
상기 혼합 포트는,
그 내부에 정의된(defined) 제 1 혼합 챔버(mixing chamber) 및 제 2 혼합 챔버를 가지고, 상기 제 1 및 제 2 혼합 챔버는 벤츄리 타입 사양(Venturi-type restriction)의 수단에 의해 서로 유체 전달(fluid communication)되는 하우징(housing);
상기 제 1 혼합 챔버 내부로 고온 가스를 공급하기 위한 제 1 입구 포트;
상기 제 1 혼합 챔버 내부로 저온 가스를 공급하기 위한 제 2 입구 포트;
상기 제 2 혼합 챔버 내부로 저온 가스를 공급하기 위한 제 3 입구 포트;
상기 제 1 혼합 챔버로부터, 제 1 레벨에서 상기 블래스트로에 혼합된 가스의 제 1 스트림을 공급하기 위한 제 1 가스 분배시스템(gas distribution system)으로, 혼합된 가스(mixed gas)의 상기 제 1 스트림(stream)을 공급하기 위한, 상기 제 1 혼합 챔버의 제 1 출구 포트(outlet port);
상기 제 2 혼합 챔버로부터, 제 2 레벨에서 상기 블래스트로에 혼합된 가스의 제 2 스트림을 공급하기 위한 제 2 가스 분배시스템으로, 혼합된 가스의 상기 제 2 스트림을 공급하기 위한, 상기 제 2 혼합 챔버의 제 2 출구 포트를 포함하며,
혼합된 가스의 상기 제 1 스트림은 혼합된 가스의 상기 제 2 스트림의 온도와 다른 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 입구 포트는, 상기 제 2 혼합 챔버의 원주(circumference) 주위에 배치된 복수의 개구부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 입구 포트는, 상기 벤츄리 타입 사양의 원주(circumference) 주위에 배치된 복수의 개구부에 의해 형성되며,
상기 개구부는, 상기 제 2 챔버와 대향하는 상기 벤츄리 타입 사양의 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 제 3 입구 포트 개구부는, 상기 제 2 혼합 챔버 내에 소용돌이(swirling motion)를 형성하도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 포트는, 상기 제 2 혼합 챔버 내로 가스를 공급하기 위한 상기 제 2 혼합 챔버의 제 4 입구 포트를 포함하고,
상기 제 4 입구 포트는 상기 제 2 출구 포트와 마주하여(opposite) 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
조절기(regulator)로부터 상기 혼합 포트로 고온 가스를 공급하기 위해 제 1 도관(conduit)이 상기 제 1 입구 포트와 연관되고(associated),
상기 제 1 도관은, 상기 조절기로부터 수신된 고온 가스의 온도차를 감소하기 위한 감소장치(attenuator device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 감소장치는 축열판(heat storing plates)의 배열(arrangement)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 감소장치는 상기 고온 가스가 유도되는 페블 베드(pebble bed)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 포트로 저온 가스를 공급하기 위해 제 2 도관이 상기 제 2 입구 포트와 연관되고,
상기 혼합 포트로 저온 가스를 공급하기 위해 제 3 도관이 상기 제 3 입구 포트와 연관되며,
상기 혼합 포트로 내로 저온 가스의 흐름을 조절하기 위해 각각의 상기 제 2 및 제 3 도관에 제어밸브(control valve)가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 포트로 가스를 공급하기 위해 제 4 도관이 상기 제 4 입구 포트와 연관되며,
상기 혼합 포트로 내로 가스의 흐름을 조절하기 위해 상기 제 4 도관에 제어밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10항에 있어서,
상기 제 4 도관을 통해 공급되는 상기 가스는 불활성 기체(inert gas)인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 혼합 챔버로부터 상기 제 1 가스 분배시스템으로 혼합된 가스의 상기 제 1 스트림을 공급하기 위해 제 1 공급라인(feed line)이 상기 제 1 출구 포트와 연관되고,
상기 제 2 혼합 챔버로부터 상기 제 2 가스 분배시스템으로 혼합된 가스의 상기 제 2 스트림을 공급하기 위해 제 2 공급라인이 상기 제 2 출구 포트와 연관되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 12항에 있어서,
혼합된 가스의 상기 제 1 스트림의 가스 흐름(gas flow)의 부피(volume)를 측정하기(measuring) 위한 수단; 및
혼합된 가스의 상기 제 2 스트림의 가스 흐름의 부피를 측정하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
혼합된 가스의 상기 제 1 스트림의 가스 흐름의 부피를 조절하기(regulating) 위한 수단; 및
혼합된 가스의 상기 제 2 스트림의 가스 흐름의 부피를 조절하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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