KR20140016522A - 괴성화 설비의 집진 장치 - Google Patents

Abstract

괴성화 설비에서 발생하는 고온의 가스에 포함된 분진을 건식 집진 방식으로 처리할 수 있고, 분진의 효율적인 처리를 통해 집진기의 작업 부하를 최소화하여 집진기의 막힘 현상을 방지하고, 분진을 보다 안정적으로 처리할 수 있도록, 분환원철을 압착하여 괴성체를 제조하는 과정에서 발생되는 고온의 가스에 포함된 분진을 처리하는 괴성화 설비의 집진장치에 있어서, 상기 괴성화 설비에서 발생되는 가스가 이송되는 집진덕트와, 상기 집진덕트 상단에 연결되는 이송덕트, 상기 이송덕트에 연결되고 내부에 여과포를 구비하여 이송된 가스로부터 분진을 건식으로 집진하는 여과집진기를 포함하며, 상기 집진덕트는 수직으로 세워져 설치되고 상부로 연장되어, 대기와의 열교환을 통해 내부를 지나는 가스의 온도를 집진 가능 온도로 낮추는 구조의 괴성화 설비의 집진 장치를 제공한다.

Description

괴성화 설비의 집진 장치{DEVICE FOR COLLECTING DUST OF COMPACTING MACHINE}

본 발명은 용철 제조를 위해 분환원철(direct reduced iron, DRI) 함유 환원체를 압착하여 괴성화시키기 위한 괴성화 설비에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 괴성화 제조설비에서 발생되는 분진을 포집하는 괴성화 설비의 집진 장치에 관한 것이다.

최근들어, 고로법의 문제점을 해결하기 위하여, 세계 각국의 제철소에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 전세계 광석 생산량의 80% 이상을 점유하는 분광을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융환원제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.

분광을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융환원제철설비는 유동환원로와 괴성화 설비 및 여기에 연결된 용융가스화로를 포함한다. 상온의 분광 및 부원료는 3단의 유동환원로를 차례로 거치며 환원된다. 분환원철은 괴성화 설비를 거쳐 괴성체로 압착되어 용융가스화로로 장입된다.

상기 괴성화 설비는 분환원철이 저장되는 저장조, 분환원철을 압착하여 브리켓을 제조하는 괴성화 머신, 브리켓을 파쇄하여 괴성체를 제조하는 파쇄기를 포함한다. 분환원철은 저장조에서 괴성화머신을 거쳐 브리켓으로 압착되고, 파쇄기를 거치면서 파쇄되어 괴성체로 제조된다. 그리고 괴성체 제조 과정에서 발생되는 분진은 집진장치를 통해 포집 처리된다.

종래 집진장치는 고온의 분진 처리를 위해 공정수에 의해 분진을 집진하는 방식의 습식 집진기가 구비된 구조로 되어 있다. 그런데, 습식 집진기를 이용한 종래의 구조는 제진에 필요한 공정수를 사용해야 하고, 공정수에서 슬러지를 처리하는 수처리 설비를 필요로 하며, 수분을 함유한 슬러지를 최종 산물로 배출해야 한다는 단점을 가지고 있다. 또한, 분환원철의 슬러지 배출로 인해 광석의 수율이 감소되고 공정수의 수질 저하 문제를 야기한다.

또한, 습식 제진법에 의해 처리된 분진들은 수분을 함유한 슬러지로 배출되기 때문에 일반적으로 자체 공정이나 다른 공정에서 재활용하기 위해서는 건조 공정을 거쳐야 한다는 문제점도 있었다. 또한, 장기 조업시 특히, 괴성화 설비 조업 특성상 초기 롤히팅시나 브리켓 압착 상태가 원활하지 않는 경우, 고온의 분진이 다량 발생되어 습식 집진기 내부가 막히는 현상이 빈번히 발생되었다.

이러한 습식 제진법의 문제를 해결하기 위해, 집진 방식을 건식 집진 구조로 전환하고자 하는 시도들이 있었다. 그러나, 건식 집진에 사용되는 여과집진기의 경우 고온용 여과포를 사용한다 할지라도 연속적으로 사용가능한 온도는 300℃ 수준이어서, 괴성화 설비에서 발생되는 약 350℃ 이상의 온도를 갖는 분진 처리에는 적용하기 어려웠다.

이에, 괴성화 설비에서 발생하는 고온의 가스에 포함된 분진을 건식 집진 방식으로 처리할 수 있도록 된 괴성화 설비의 집진 장치를 제공한다.

또한, 분진의 효율적인 처리를 통해 집진기의 작업 부하를 최소화하여 집진기의 막힘 현상을 방지하고, 분진을 보다 안정적으로 처리할 수 있도록 된 괴성화 설비의 집진 장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 분환원철을 압착하여 괴성체를 제조하는 과정에서 발생되는 고온의 가스에 포함된 분진을 처리하는 괴성화 설비의 집진장치에 있어서, 상기 괴성화 설비에서 발생되는 가스가 이송되는 집진덕트와, 상기 집진덕트 상단에 연결되는 이송덕트, 상기 이송덕트에 연결되고 내부에 여과포를 구비하여 이송된 가스로부터 분진을 건식으로 집진하는 여과집진기를 포함하며, 상기 집진덕트는 수직으로 세워져 설치되고 상부로 연장되어, 대기와의 열교환을 통해 내부를 지나는 가스의 온도를 집진 가능 온도로 낮추는 구조일 수 있다.

상기 집진덕트는 하단에 설치되어 집진덕트 이송시 가스로부터 침강된 대립의 분진을 배출하기 위한 배출구와, 상기 배출구에 설치되어 배출구를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브를 포함할 수 있다.

상기 집진덕트와 여과집진기 사이에서 이송덕트 일측에 설치되어, 가스로부터 분진을 집진하는 적어도 하나 이상의 사이클론을 더 포함할 수 있다.

상기 이송덕트는 집진덕트에서 여과집진기를 향해 하향 경사지도록 배치된 구조일 수 있다.

본 장치는 상기 집진덕트를 지나는 가스의 온도를 필요시 강하시키기 위한 감온부를 더 포함할 수 있다.

상기 감온부는 집진덕트에 설치되어 대기의 에어를 집진덕트로 내부로 유입시키기 위한 흡입관과, 상기 흡입관에 설치되는 제어밸브를 포함할 수 있다.

상기 감온부는 상기 여과집진기로 유입되는 가스의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 괴성화 설비에서 발생하는 분진을 건식 집진 방식으로 처리함으로써, 공정수를 사용하지 않아 슬러지가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 건식 집진기로 유입되는 가스의 온도를 최소화하여 여과포 등 집진기의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 공정수 미사용으로 수처리 설비를 갖출 필요가 없으며, 전체적인 설비의 규모를 간소화할 수 있게 된다.

또한, 슬러지 배출 방지를 통해 공정수의 수질을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래 습식 집진 시 발생되는 슬러지를 대신하여 분진으로 배출되기 때문에 분진의 재활용이 용이하다는 장점이 있다.

또한, 분진을 사전에 제거하는 과정을 거침에 따라 최종적으로 처리할 분진의 양을 최소화시켜 작업부하를 줄이고 설비를 보다 안정적이고 효율적으로 운영할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 괴성화 설비의 집진장치를 도시한 개략적인 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

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 실시예에 따른 괴성화 설비의 집진장치를 개략적으로 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 집진장치(10)는 용철 제조를 위해 복수의 유동환원로(100)를 거쳐 환원된 분환원철을 괴성화하는 과정에서 발생되는 분진을 집진하여 처리하게 된다.

분환원철을 괴성화하는 괴성화 설비는 분환원철이 압력차에 의하여 이송되어 저장되는 저장조(110)와, 분환원철을 압착 성형하여 브리켓으로 제조하는 괴성화 머신(120), 제조된 브리켓을 적당한 크기로 파쇄하여 괴성체로 제조하는 파쇄기(130)를 포함한다. 상기 파쇄기(130)는 브리켓을 원하는 크기로 파쇄하기 위해 다수개가 구비될 수 있으며, 각 파쇄기(130) 사이에는 스크린(140)이 설치되어, 원하는 크기의 괴성체를 선별하여 파쇄할 수 있도록 되어 있다. 상기 각 구성부 사이에는 이송도관(150)이 설치되어, 괴성화 과정에서 발생되는 고온의 가스와 분진이 외부로 배출되는 것을 방지하게 된다. 이에 저장조(110)에 저장된 분환원철은 괴성화 머신(120)과 파쇄기(130)를 거치면서 괴성체로 제조되어, 파쇄기(130) 하부에 배치된 이송 컨베이어(160)를 따라 용융로로 이송된다.

상기 괴성화 설비를 거쳐 분환원철을 괴성체로 제조하는 과정에서 고온의 분진이 다량 포함된 가스(이하 설명의 편의를 위해 분진가스라 한다)가 발생된다. 괴성화 설비에서 배출되는 고온의 분진가스에 포함된 분진은 상기 집진장치(10)를 통해 포집 처리된다.

이를 위해, 본 실시예의 집진장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 괴성화 설비에서 발생되는 분진가스가 이송되는 집진덕트(12)와, 상기 집진덕트(12) 상단에 연결되는 이송덕트(14), 상기 이송덕트(14)에 연결되고 내부에 여과포(17)를 구비하여 이송된 분진가스로부터 분진을 건식으로 집진하는 여과집진기(16)를 포함한다.

그리고, 상기 집진덕트(12)는 수직으로 세워져 설치되고 상부로 연장되어, 대기와의 열교환을 통해 내부를 지나는 분진가스의 온도를 집진 가능 온도로 낮추는 구조로 되어 있다.

상기 여과집진기(16)는 내부에 여과포(bag filter)(17)를 구비한 건식 집진 방식의 집진기이다. 여과집진기(16)에는 분진가스의 흡입압을 제공하는 흡입펌프(18)가 연결된다. 상기 흡입펌프(18)가 구동되면, 여과집진기(16)와 이에 연결된 이송덕트(14)를 통해 집진덕트(12)에 흡입압이 걸려 분진가스가 집진덕트(12)로 빨려오게 된다.

상기 집진덕트(12)는 분진을 포함하는 고온의 분진가스가 이송되는 관 구조물이다. 상기 집진덕트(12)는 괴성화 설비의 각 구성부와 연결된다. 예를 들어, 상기 집진덕트(12)는 두 개의 분기로를 갖는 이송도관(150)과 연결된다. 이에, 괴성화 설비를 거치면서 발생된 분진가스는 이송도관(150)을 통해 집진덕트(12)로 빨려들어가 이송된다.

본 실시예에서 상기 집진덕트(12)는 설비 상에 수직으로 배치되어 설비 위쪽을 향해 길게 연장된다. 상기 집진덕트(12)는 대기 중에 설치되어 외부 표면은 대기와 접촉한 상태가 된다. 이에, 집진덕트(12) 내부를 지나는 분진가스는 집진덕트(12)를 통해 외부와 열교환되어 온도가 떨어지게 된다. 상기 집진덕트(12)는 상부로 연장되어 있어서, 고온의 분진가스가 집진덕트(12)를 지나 상부에 도달하는 시간이 길어지고, 이에 집진덕트(12)를 통해 대기와 열교환되는 시간이 늘어나게 된다. 따라서 고온의 분진가스는 집진덕트(12)를 지나면서 긴 시간동안 대기와 열교환되어 그 온도가 건식 집진에 적합하도록 충분히 낮아지게 된다.

상기 집진덕트(12)의 상하 길이는 집진덕트(12)를 지나는 분진가스의 온도와 관계가 있다. 본 실시예에서 상기 집진덕트(12)의 상하 길이는 분진가스의 온도를 여과집진기(16)에 적용가능하도록 충분히 낮출 수 있는 정도로 길게 연장될 수 있다. 집진덕트(12)의 길이가 길면 길수록 집진덕트(12)를 통해 분진가스와 대기의 열교환시간이 늘어나 분진가스의 온도는 낮아지게 된다. 따라서 본 실시예에서 상기 집진덕트(12)는 분진가스가 여과집진기(16)에 적용가능한 온도에 도달할때까지 대기와 열교환되도록 충분한 길이로 연장된다.

여기서, 상기 집진덕트(12)는 하단에 배출구(20)가 설치되며, 배출구(20)에는 개폐밸브(22)가 설치되어 배출구(20)를 선택적으로 개폐하는 구조로 되어 있다.

이에, 상기 집진덕트(12)는 분진가스에 포함된 분진 중 입자의 크기가 큰 대립의 분진을 1차적으로 제거할 수 있게 된다. 분진가스는 집진덕트(12)를 따라 상부로 이송된다. 이 과정에서 분진가스로부터 대립의 분진은 자중에 의해 집진덕트(12) 하부로 침강하게 된다. 밑으로 침강된 대립의 분진은 집진덕트(12) 하부에 모이게 되고, 상기 배출구(20)에 설치된 개폐밸브(22)를 개방시켜 대립의 분진을 배출 처리한다.

이와 같이, 분진가스에 포함된 대립의 분진을 먼저 제거함으로써, 분진가스를 처리하는 여과집진기(16)에 걸리는 작업부하를 줄일 수 있게 된다.

상기 집진덕트(12)의 배출구(20)는 리턴라인(24)을 통해 저장조(110)와 연결되어, 배출구(20)를 통해 배출되는 대립의 분진은 저장조(110)로 다시 이송되어 재활용된다.

상기 집진덕트(12)의 상단에는 이송덕트(14)가 연결되며, 이송덕트(14)의 끝에는 여과집진기(16)가 설치된다. 상기 이송덕트(14)는 분진가스가 이송되는 관구조물로, 대기 중에 설치되어 외부 표면은 대기와 접촉한 상태가 된다. 이에 분진가스는 이송덕트(14)를 지나는 과정에서도 대기와 열교환되어 온도가 저하된다.

본 실시예에서, 상기 이송덕트(14)는 길게 연장되며 집진덕트(12)에서 여과집진기(16)를 향해 하향 경사지도록 배치된 구조로 되어 있다. 이에, 집진덕트(12) 상부로 이송된 분진가스는 경사배치된 이송덕트(14)를 따라 여과집진기(16)로 진행하게 된다. 본 장치(10)는 이송덕트(14)를 경사지게 배치함으로써, 집진덕트(12)와 여과집진기(16) 사이에서 이송덕트(14)의 길이를 최대한 늘릴 수 있게 된다. 따라서 분진가스가 이송덕트(14)를 지나는 시간이 늘어나 대기와 열교환되는 시간이 길어져 온도를 보다 더 저감시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 이송덕트(14)가 경사 배치됨으로써, 여과집진기(16)의 위치를 괴성화 설비의 각 구성부와 충분히 이격 배치할 수 있게 된다. 괴성화 설비의 각 구성부는 고온의 분환원철에 의해 온도가 매우 높다. 이에 상기와 같이, 이송덕트(14)에 연결되는 여과집진기(16)가 고온의 환경에서 충분히 이격됨에 따라 고온의 설비에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 집진장치(10)는 상기 집진덕트(12)와 여과집진기(16) 사이에서 이송덕트(14) 일측에 설치되어, 가스로부터 분진을 집진하는 적어도 하나 이상의 사이클론(30)을 더 포함한다. 상기 사이클론(30)은 이송덕로 이송된 분진가스에 포함된 분진을 2차적으로 제거하게 된다. 이와 같이 사이클론(30)을 통해 분진가스에 포함된 분진을 제거함으로써, 분진가스를 처리하는 여과집진기(16)에 걸리는 작업부하를 더욱 줄일 수 있게 된다.

상기 사이클론(30) 하부에는 분진이 저장되는 호퍼(32)가 연결된다. 사이클론(30)에서 포집된 분진은 사이클론(30) 하부에 연결된 호퍼(32)로 배출된다. 상기 호퍼는 저장조(110)와 리턴라인(24)을 통해 연결되어, 사이클론(30)에서 포집된 분진은 호퍼(32) 출측에 연결된 리턴라인(24)을 통해 저장조(110)로 다시 이송되어 재활용된다. 여기서, 상기 호퍼(32) 출측에는 비상시 분진을 배출하는 더스트박스(34)가 연결된다. 이에 호퍼에서 배출되는 분진은 리턴라인(24)을 통해 저장조(110)로 재공급되며, 비상시에는 호퍼(32)에 연결된 더스트박스(34)로 배출 처리된다.

한편, 본 장치(10)는 여과집진기(16)로 이송된 분진가스의 온도가 높은 경우 상기 집진덕트(12)를 지나는 가스의 온도를 강하시키기 위한 감온부를 더 구비한다.

괴성화 설비에서 배출된 분진가스의 온도가 비정상적으로 높거나 대량의 분진가스가 발생되는 경우에는 상기 집진덕트(12)와 이송덕트(14)를 지나더라도 분진가스의 온도가 충분히 낮아지지 않는 경우가 발생된다. 이 경우 상기 감온부가 구동되어 분진가스의 온도를 더욱 저감시키게 된다.

본 실시예에서, 상기 감온부는 상기 여과집진기(16)로 유입되는 분진가스의 온도를 검출하는 온도센서(400와, 상기 집진덕트(12)에 설치되어 대기의 에어를 집진덕트(12)로 내부로 유입시키기 위한 흡입관(42), 상기 흡입관(42)에 설치되는 제어밸브(44)를 포함한다.

상기 제어밸브(44)는 온도센서(400과 연결되어 온도센서(400의 검출값에 따라 제어작동될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 상기 흡입관(42)은 집진덕트(12)의 상단에 설치된다. 상기 흡입관(42)의 설치 위치와 설치 개수는 이에 한정되지 않으며, 다양하게 변경가능하다. 상기 집진덕트(12)는 여과집진기(16)의 흡입펌프(18) 구동에 따라 흡입압이 걸려 있으므로, 흡입관(42)이 개방되면 대기 중의 공기가 집진덕트(12) 내부로 빨려들어오게 된다.

이에, 온도센서(400은 여과집진기(16)로 유입되기 전에 집진덕트(12)와 이송덕트(14)를 지나면서 온도가 저감된 분진가스의 온도를 검출하게 된다. 이렇게 검출된 온도가 여과집진기(16)가 정상적으로 작동하기 위해 요구하는 적정 온도를 넘게 되면 제어밸브(44)를 개방작동하여 대기 중의 공기를 집진덕트(12)로 유입한다. 따라서 집진덕트(12) 내부를 지나는 분진가스는 유입된 대기와 섞이면서 온도가 급감하게 된다. 이와 같이, 비정상적으로 분진가스의 온도가 높은 경우에도 분진가스의 온도를 강하시켜 여과집진기(16)를 통해 건식 집진 처리할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10 : 집진장치 12 : 집진덕트
14 : 이송덕트 16 : 여과집진기
17 : 여과포 18 : 흡입펌프
20 : 배출구 22 : 개폐밸브
24 : 리턴라인 30 : 사이클론
40 : 온도센서 42 : 흡입관
44 : 제어밸브

Claims (7)

1. 분환원철을 압착하여 괴성체를 제조하는 과정에서 발생되는 고온의 가스에 포함된 분진을 처리하는 괴성화 설비의 집진장치에 있어서,
   상기 괴성화 설비에서 발생되는 가스가 이송되는 집진덕트와, 상기 집진덕트 상단에 연결되는 이송덕트, 상기 이송덕트에 연결되고 내부에 여과포를 구비하여 이송된 가스로부터 분진을 건식으로 집진하는 여과집진기를 포함하며,
   상기 집진덕트는 수직으로 세워져 설치되고 상부로 연장되어, 대기와의 열교환을 통해 내부를 지나는 가스의 온도를 집진 가능 온도로 낮추는 구조의 괴성화 설비의 집진 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 집진덕트는 하단에 설치되어 집진덕트 이송시 가스로부터 침강된 대립의 분진을 배출하기 위한 배출구와, 상기 배출구에 설치되어 배출구를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브를 포함하는 괴성화 설비의 집진 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 집진덕트와 여과집진기 사이에서 이송덕트 일측에 설치되어, 가스로부터 분진을 집진하는 적어도 하나 이상의 사이클론을 더 포함하는 괴성화 설비의 집진 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 이송덕트는 집진덕트에서 여과집진기를 향해 하향 경사지도록 배치된 구조의 괴성화 설비의 집진 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 집진덕트를 지나는 가스의 온도를 필요시 강하시키기 위한 감온부를 더 포함하는 괴성화 설비의 집진 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 감온부는 집진덕트에 설치되어 대기의 에어를 집진덕트로 내부로 유입시키기 위한 흡입관과, 상기 흡입관에 설치되는 제어밸브를 포함하는 괴성화 설비의 집진 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 감온부는 상기 여과집진기로 유입되는 가스의 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함하는 괴성화 설비의 집진 장치.

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