KR20170013126A - 용융로의 미분탄 취입장치 및 그 취입방법 - Google Patents

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Abstract

용융로의 장입물 상부에서 미분탄을 취입함으로써 용융로에서 발생하는 환원가스의 산화도를 개선하면서 광석 환원율을 향상시켜 용융로 내의 이산화탄소 비중은 낮춤과 동시에 일산화탄소 비중을 높여줄 수 있도록, 용융로의 장입물 상부에 적어도 하나 이상 설치되는 미분탄 취입 버너; 및 상기 미분탄 취입 버너로 공급되는 미분탄의 취입량을 제어하도록 제공된 제어부를 포함하는 용융로의 미분탄 취입장치 및, 상기 용융로에 설치된 미분탄 취입 버너를 이용하여 미분탄을 취입하는 단계;와 상기 미분탄의 용융로 취입 환경을 제어하는 제어단계를 포함하는 미분탄 취입방법을 제공한다.

Description

용융로의 미분탄 취입장치 및 그 취입방법{APPARATUS FOR INJECTION THE PULVERIZED COAL OF MELTING FURNACE AND THIS METHOD}
용융로의 장입물 상부에 미분탄을 취입하는 미분탄 취입장치 및 그 취입방법을 개시한다.
일반적으로 더스트 버너(Dust Burner)는 용융로에서 발생되는 가스 중의 철광석 더스트, 석탄 더스트를 핫 사이클론(Hot Cyclone)에서 포집하고, 이를 연소시켜 용융로 내부 장입물(Bed) 상부로 재취입하는 설비이다.
용융로에서 발생된 더스트는 제진설비인 핫 사이클론으로 유입된 후, 사이클론의 원리에 의하여 분리되어 하부 배관으로 유입되고, 상기 더스트 버너 내부의 인젝션(Injection) 질소에 의해 노 내로 이송된 후 더스트 버너 선단부에서 취입되는 산소를 만나 연소되면서 노 내로 재취입된다.
상기와 같이 더스트 버너 단부에서의 탄소(Carbon) 연소현상으로 환원가스인 일산화탄소(CO) 가스의 발생량이 증가하고, 연소반응 중 발생하는 연소열로 인해 용융로 돔(Dome)부의 온도를 상승시켜 주는 효과가 발생한다.
그러나, 용융로에 더스트 재취입량이 감소하거나 더스트 중 탄소 함량이 감소하는 경우, 더스트 중 탄소를 연소시킬 만큼의 필요 산소량 이상으로 산소가 과잉 취입됨으로써 융융로의 장입물로부터 발생되어 상승하는 가스 중 일산화탄소를 연소시키게 되고, 이에 따라 환원가스 중 이산화탄소(CO₂) 함량이 증가되어 유동로의 광석 환원율이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 이산화탄소가 단시간내에 급속히 증가할 경우, 환원율이 감소하여 용선 온도의 감소를 유발하는 문제도 있었다.
용융로의 장입물 상부에서 미분탄을 취입함으로써 용융로에서 발생하는 환원가스의 산화도를 개선하면서 광석 환원율을 향상시켜 용융로 내의 이산화탄소 비중은 낮춤과 동시에 일산화탄소 비중을 높여줄 수 있도록 된 용융로의 미분탄 취입장치 및 그 취입방법을 제공한다.
용융로의 미분탄 취입장치는, 용융로의 장입물 상부에 적어도 하나 이상 설치되는 미분탄 취입 버너; 및 상기 미분탄 취입 버너로 공급되는 미분탄의 취입량을 제어하도록 제공된 제어부를 포함할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너는, 미분탄 제조설비와 연계되어 미분탄이 공급되거나 또는, 상기 미분탄 제조설비와 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 미분탄이 공급될 수 있다.
상기 용융로의 장입물 상부로 상기 미분탄 취입버너의 하부 측에 적어도 하나 이상 제공되고 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 더스트 버너를 더 포함할 수 있다.
상기 더스트 버너는 미분탄 제조설비와 연계되거나 또는, 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 상기 용융로에 더스트와 함께 선택적으로 미분탄을 추가 취입할 수 있다.
상기 미분탄 분배변은 미분탄의 취입량을 조절하는 수동 밸브와 오리피스가 각각 설치된 미분탄 공급 배관을 포함할 수 있다.
상기 미분탄 공급 배관은 상기 제어부에 의해 원격 자동 제어되는 삼방변이 설치된 구조일 수 있다.
상기 삼방변은 미분탄 미취입시 상기 미분탄 공급 배관의 막힘을 방지하기 위하여 불활성가스를 취입하는 구조일 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너는 그 후단부에 설치되어 공급되는 미분탄에 불활성가스를 투입하는 이젝터를 더 포함할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너는 그 외측에 설치되어 미분탄 취입 버너 선단부의 열 손상을 방지하기 위해 냉각수가 취입되는 냉각수 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수 배관은 냉각수와 함께 또는 독립적으로 불활성가스가 취입될 수 있는 보조 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너는 그 내측에 삽입되어 취입되는 미분탄의 유속을 확보할 수 있도록 된 인너 파이프를 더 포함할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너는 그 내측에 하나 이상의 산소 공급홀이 형성되어 상기 인너 파이프를 지나는 미분탄에 산소가 접촉되는 구조일 수 있다.
상기 인너 파이프는 조립을 위해 그 외측에 간격을 두고 하나 이상의 지지대가 설치된 구조일 수 있다.
상기 이젝터는 공급되는 미분탄에 불활성가스가 투입될 수 있도록 미분탄 유입관에 가스 공급관이 연결설치된 구조일 수 있다.
상기 냉각수 배관은 상기 더스트 버너에 설치된 배관에 상기 미분탄 취입 버너와 연결되는 냉각수 인렛 배관 및 냉각수 아웃렛 배관이 별도로 설치된 구조일 수 있다.
용융로의 미분탄 취입방법은, 용융로의 장입물 상부로, 상기 용융로에 설치된 미분탄 취입 버너를 이용하여 미분탄을 취입하는 단계; 및, 상기 미분탄의 용융로 취입 환경을 제어하는 제어단계를 포함할 수 있다.
상기 미분탄을 취입하는 단계와 제어단계는, 미분탄을 용융로 장입물의 상부에 취입하기 위하여 별도의 배관을 이용하여 더스트 버너와 연결하는 배관 설치단계; 상기 더스트 버너 상부에 더스트 버너와 동일 배치되는 미분탄 취입 버너를 설치하는 미분탄 취입 버너 설치단계; 및 상기와 같이 설치된 배관 및 미분탄 취입 버너를 통해 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 미분탄 취입단계를 더 포함할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너 설치단계에서 미분탄 제조설비와 연계되어 미분탄이 공급되거나 또는, 상기 미분탄 제조설비와 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 미분탄이 공급될 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너 설치단계에서 용융로의 장입물 상부로 상기 미분탄 취입버너의 하부 측에 적어도 하나 이상 제공되고 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 더스트 버너를 더 포함할 수 있다.
상기 미분탄 취입단계에서 상기 더스트 버너는 미분탄 제조설비와 연계되거나 또는, 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 상기 용융로에 더스트와 함께 선택적으로 미분탄을 추가 취입할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너 설치단계에서 상기 미분탄 취입 버너에 냉각수 배관이 설치되고, 상기 냉각수 배관에 보조 배관이 연결되어 냉각수의 누출시 미분탄 취입을 막고 질소가 백업 취입될 수 있다.
상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계에서 상기 미분탄 취입 버너로 직접 취입하거나 상기 풍구로 취입되는 미분탄 배관을 분기하여 더스트 버너로 취입하거나 상기 미분탄 취입용 배관을 통해 더스트 버너로 취입하는 것 중 어느 하나의 공정을 통해 미분탄을 취입할 수 있다.
상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계에서 미분탄 취입량을 제어하는 제어부가 설치되어 미분탄 공급설비에 포함된 회전 공급장치의 회전수 제어를 통해 용융로 전체 취입량을 제어함으로써 용융로 장입물 상부로 취입되는 미분탄의 취입량을 제어할 수 있다.
상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계에서 상기 더스트 버너의 미분탄 취입 유무 및 취입량은 용융로의 초과 가스 중 이산화탄소의 변화량을 기반으로 계산하여 유량계를 통해 측정할 수 있다.
본 장치에 따르면, 용융로의 장입물 상부에 미분탄 취입시 가스산화도의 제어를 통해 유동로의 광석 환원율 제어가 용이해지고, 이에 따라 환원율 저하에 의한 반복적인 용선 온도의 급등락 현상을 감소시킬 수 있다.
또한, 용융로의 정상 조업을 지속적으로 유지함으로써 용선 품질을 안정화하고 용선 제조원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 용융로의 미분탄 취입장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2은 본 실시예에 따른 미분탄 취입 버너의 배치상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 미분탄 취입장치의 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 미분탄 취입 버너의 내부를 확대하여 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 미분탄 취입 버너의 내부 랜스를 도시한 개략적인 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 미분탄 취입장치의 이젝터 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 미분탄 취입장치의 냉각수 배관 구성을 도시한 개략적인 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 미분탄 취입방법의 과정을 도시한 순서도이다.
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.
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. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 용융로의 미분탄 취입장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2은 본 실시예에 따른 미분탄 취입 버너의 배치상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 미분탄 취입장치는 용융로(1)에 설치되는 더스트 버너(10) 상부에 미분탄 취입 버너(20)를 설치하여 미분탄을 용융로 장입물의 상부에 취입한다.
이를 위해 상기 미분탄 취입장치는 더스트 버너(10), 미분탄 취입 버너(20), 미분탄 분배변(30) 및, 제어부(40)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서 상기 더스트 버너(10)는 더스트를 포집 및 연소시켜 용융로(1)의 장입물 상부로 재취입할 수 있도록 용융로(1)의 원주방향을 따라 하나 이상 설치되는 것이고, 상기 미분탄 취입 버너(20)는 용융로(1)의 장입물 상부에 미분탄을 취입할 수 있도록 상기 더스트 버너(10)의 상부쪽에 용융로(1)의 원주방향을 따라 하나 이상 설치된다.
즉, 상기 미분탄 취입 버너(20)를 통해 용융로 장입물 상부에 미분탄을 취입함으로써 취입된 미분탄을 통해 가스 산화도를 제어할 수 있고, 이에 따라 환원율 저하에 의한 용융로(1)의 노열 저하 현상을 예방할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너(20)에 미분탄과 함께 LNG 등 연소매질이 선택적으로 같이 취입될 수도 있다.
상기 더스트 버너(10)는 별도의 배관을 통해 상기 미분탄 분배변(30)에 연결되어 용융로 장입물의 상부로 미분탄을 취입할 수 있다.
또한, 상기 미분탄 분배변(30)은 상기 미분탄 취입 버너(20)에 적정량의 미분탄을 공급할 수 있도록 미분탄 제조설비(2)에서 미분탄을 공급받는 것이고, 상기 제어부(40)는 상기 미분탄 분배변(30)에 전기적으로 연결설치되어 상기 미분탄 취입 버너(20)로 공급되는 미분탄의 취입량을 제어한다.
본 실시예에서 상기 미분탄 취입장치는 상기 미분탄 분배변(30)을 통해 상기 미분탄 취입 버너(20)로 미분탄을 공급하고, 이렇게 미분탄을 공급하는 과정에서 상기 제어부(40)를 통해 미분탄의 취입량을 제어할 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너(20)는, 미분탄 제조설비(2)와 연계되어 미분탄이 공급되거나 또는, 상기 미분탄 제조설비(2)와 용융로(1)에 설치된 풍구(50) 사이에 설치된 미분탄 분배변(30)과 연계되어 미분탄이 공급될 수 있다.
상기 제어부(40)는, 미분탄 제조설비(2)와 미분탄 취입버너(20) 또는 더스트 버너(10)에 연결 라인과 연계되거나 또는 미분탄 제조설비(2)와 풍구(50) 사이의 미분탄 분배변(30)과 연계되어 미분탄 취입을 제어할 수도 있다.
그리고, 상기 용융로의 장입물 상부로 상기 미분탄 취입버너(20)의 하부 측에 적어도 하나 이상 제공되고 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 더스트 버너(10)를 더 포함할 수도 있다.
상기 더스트 버너(10)는 미분탄 제조설비(2)와 연계되거나 또는, 용융로(1)에 설치된 풍구(50) 사이에 설치된 미분탄 분배변(30)과 연계되어 상기 용융로(1)에 더스트와 함께 선택적으로 미분탄을 추가 취입할 수 있다.
또한, 상기 미분탄 취입 버너(20)는 상기 더스트 버너(10)의 설치위치와 동일한 방향을 이루도록 용융로(1)의 원주방향을 따라 90° 간격으로 각각 배치되고, 상기 더스트 버너(10)의 위치에서 상부로 2.6m-3.2m 높이에 설치될 수 있다.
상기와 같이 미분탄 취입 버너(20)를 용융로(1)의 최적화된 위치에 설치함으로써 미분탄을 용융로 장입물의 상부에 효과적으로 취입할 수 있다.
한편, 상기 미분탄 분배변(30)은 배관을 통해 용융로의 풍구(50)에 미분탄 및 산소를 공급하는 것으로, 상기 풍구(50)로 취입되는 미분탄 배관을 두 갈래로 분기하여 상기 더스트 버너(10)에 연결함으로써 더스트 버너(10)를 통해 용융로 장입물의 상부에 미분탄을 취입할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 미분탄 취입장치의 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 미분탄 분배변(30)은 미분탄의 취입량을 조절하는 수동 밸브(61)와 오리피스(Orifice, 62))가 각각 설치된 미분탄 공급 배관(60)을 포함할 수 있다.
상기 오리피스(62)는 미분탄 분배변(30)으로부터 공급되는 미분탄이 통과하면서 그 양이 조절되게 하여 결국 용융로(1)에 취입되는 미분탄의 취입량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 미분탄 공급 배관(60)은 상기 제어부(40)에 의해 원격 자동 제어되는 삼방변(63)이 설치되고, 상기 삼방변(63)은 미분탄 미취입시 상기 미분탄 공급 배관(60)의 막힘을 방지하기 위하여 불활성가스를 취입하는 구조일 수 있다.
상기 불활성가스는 질소를 포함할 수 있다.
상기 미분탄은 용융로(1)에서 발생하는 가스의 산화도가 기준치 이상으로 상승될 경우에만 선택적으로 취입되어야 하기 때문에 상기 제어부(40)에 의해 원격으로 자동 제어되는 상기 삼방변(63)을 설치하여 미분탄 미취입시 배관에 질소가 취입될 수 있도록 한다.
본 실시예에서 상기 미분탄 취입 버너(20)는 그 후단부에 설치되어 공급되는 미분탄에 불활성가스를 투입하는 이젝터(Ejector, 70)를 더 포함하고, 상기 이젝터(70)는 배관의 막힘을 방지하기 위하여 질소를 고속으로 분출한다.
또한, 상기 미분탄 취입 버너(20)는 그 외측에 설치되어 미분탄 취입 버너(20) 선단부의 열 손상을 방지하기 위해 냉각수가 취입되는 냉각수 배관(80)을 더 포함하고, 상기 냉각수 배관(80)은 냉각수와 함께 또는, 독립적으로 불활성가스가 취입될 수 있는 보조 배관(81)을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 미분탄 취입 버너(20)의 주변에 설치되는 상기 냉각수 배관(80) 및 보조 배관(81)은 설비의 안전성을 확보하기 위해 설치되는 것으로, 특히 상기 냉각수 배관(80)에서 냉각수가 샐 경우, 미분탄의 취입을 자동을 막으면서 상기 보조 배관(81)을 통해 냉각수 배관(80)에 질소를 취입할 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 미분탄 취입 버너의 내부를 확대하여 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 미분탄 취입 버너의 내부 랜스를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 미분탄 취입 버너(20)는 그 내측에 삽입되어 취입되는 미분탄의 유속을 확보할 수 있도록 된 인너 파이프(21)를 더 포함할 수 있고, 상기 미분탄 취입 버너(20)의 내측에 하나 이상의 산소 공급홀(22)이 형성되어 상기 인너 파이프(21)를 지나는 미분탄에 산소가 접촉되는 구조이다.
또한, 상기 인너 파이프(21)는 조립을 위해 그 외측에 간격을 두고 하나 이상의 지지대(23)가 설치된 것으로, 상기 지지대(23)를 통해 인너 파이프(21)의 조립을 용이하게 할 수 있다.
여기서, 상기 미분탄 취입 버너(20)는 그 내부에 직경이 축소된 인너 파이프(21)가 설치됨으로써 미분탄 취입 버너(20)를 지나는 미분탄의 유속이 빨라지게 하고, 이를 통해 미분탄과 산소가 보다 용이하게 접촉될 수 있도록 한다.
도 6은 본 실시예에 따른 미분탄 취입장치의 이젝터 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이젝터(70)는 공급되는 미분탄에 불활성가스가 투입될 수 있도록 미분탄 유입관(71)에 가스 공급관(72)이 연결설치된 구조로서, 미분탄이 공급되는 상기 미분탄 유입관(71)의 막힘을 방지하기 위하여 상기 가스 공급관(72)을 통해 질소를 펌핑하듯이 빠른 속도로 공급한다.
도 7은 본 실시예에 따른 미분탄 취입장치의 냉각수 배관 구성을 도시한 개략적인 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 냉각수 배관(80)은 상기 더스트 버너(10)에 설치된 배관에 상기 미분탄 취입 버너(20)와 연결되는 냉각수 인렛(Inlet) 배관(80A) 및 냉각수 아웃렛(Outlet) 배관(80B)이 별도로 설치된 구조로서, 기존에 설치된 상기 더스트 버너(10)의 냉각수 배관에 신설되는 상기 미분탄 취입 버너(20)의 냉각수 배관을 추가로 설치한다.
즉, 상기 미분탄 취입 버너(20)를 중심으로 냉각수 인렛 배관(80A)과 냉각수 아웃렛 배관(80B)이 각각 설치되는 바, 상기 더스트 버너(10)의 냉각수 인렛 배관(80a)과 상기 미분탄 취입 버너(20)의 냉각수 인렛 배관(80A)이 연결되고, 상기 더스트 버너(10)의 냉각수 아웃렛 배관(80b)과 상기 미분탄 취입 버너(20)의 냉각수 아웃렛 배관(80B)이 연결된다.
상기 냉각수 배관(80)은 상기 미분탄 취입 버너(20) 선단부의 열손상을 방지하기 위해 설치되는 것으로, 냉각수의 취입을 통해 설비 안정성을 확보할 수 있다.
도 8은 본 실시예에 따른 미분탄 취입방법의 과정을 도시한 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 용융로의 미분탄 취입방법은, 용융로의 장입물 상부로, 상기 용융로(1)에 설치된 미분탄 취입 버너(20)를 이용하여 미분탄을 취입하는 단계; 및, 상기 미분탄의 용융로 취입 환경을 제어하는 제어단계를 포함할 수 있다.
상기 미분탄을 취입하는 단계와 제어단계는, 미분탄을 용융로 장입물의 상부에 취입하기 위하여 별도의 배관을 이용하여 더스트 버너(10)와 연결하는 배관 설치단계(S1); 상기 더스트 버너(10) 상부에 더스트 버너(10)와 동일 배치되는 미분탄 취입 버너(20)를 설치하는 미분탄 취입 버너 설치단계(S2); 및 상기와 같이 설치된 배관 및 미분탄 취입 버너(20)를 통해 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 미분탄 취입단계(S3)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 미분탄 취입방법은 용융로(1)의 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 것으로, 상기 더스트 버너(10)를 이용하기 위하여 더스트 버너(10)에 배관을 설치하는 과정과, 독자적으로 용융로(1)에 미분탄을 취입하는 미분탄 취입 버너(20)를 설치하는 과정 및, 이렇게 설치된 더스트 버너(10)와 미분탄 취입 버너(20)를 이용하여 선택적으로 용융로(1)의 장입물 상부에 미분탄을 취입하는 과정이다.
또한, 상기 미분탄 취입 버너 설치단계(S2)에서 미분탄 제조설비(2)와 연계되어 미분탄이 공급되거나 또는, 상기 미분탄 제조설비(2)와 용융로(1)에 설치된 풍구(50) 사이에 설치된 미분탄 분배변(30)과 연계되어 미분탄이 공급될 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너 설치단계(S2)에서 용융로(1)의 장입물 상부로 상기 미분탄 취입버너(20)의 하부 측에 적어도 하나 이상 제공되고 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 더스트 버너(10)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 미분탄 취입단계(S3)에서 상기 더스트 버너(10)는 미분탄 제조설비(2)와 연계되거나 또는, 용융로(1)에 설치된 풍구(50) 사이에 설치된 미분탄 분배변(30)과 연계되어 상기 용융로(1)에 더스트와 함께 선택적으로 미분탄을 추가 취입할 수 있다.
또한, 상기 배관 설치단계(S1)에서 용융로(1)의 풍구(50)로 취입되는 미분탄 배관을 두 갈래로 분기하여 상기 더스트 버너(10)에 연결함으로써 더스트 버너(10)를 통해 미분탄을 취입할 수 있다.
상기 배관 설치단계(S1)에서 미분탄을 공급하는 미분탄 분배변(30)에 미분탄 취입용 배관을 설치하여 상기 더스트 버너(10)에 연결함으로써 더스트 버너(10)를 통해 미분탄을 취입할 수 있다.
즉, 상기와 같이 더스트 버너(10)를 이용하여 용융로(1)의 장입물 상부에 미분탄을 취입할 수 있다.
그리고, 상기 미분탄 취입 버너 설치단계(S2)에서 상기 미분탄 취입 버너(20)가 더스트 버너(10) 상부의 2.6m-3.2m 높이에서 용융로(1)의 원주방향을 따라 90°간격으로 설치될 수 있다. 상기 미분탄 취입 버너(20)는 상기 더스트 버너(10) 상부에서 높이 차이를 가지면서 더스트 버너(10)와 동일한 위치에 용융로(1)의 원주방향을 따라 배치된다.
또한, 상기 미분탄 취입 버너 설치단계(S2)에서 상기 미분탄 취입 버너(20)에 냉각수 배관(80)이 설치되고, 상기 냉각수 배관(80)에 보조 배관(81)이 연결되어 냉각수의 누출시 미분탄 취입을 막고 질소가 백업 취입될 수 있다.
상기 미분탄 취입 버너(20)의 주변에 설치되는 상기 냉각수 배관(80) 및 보조 배관(81)은 설비의 안전성을 확보하기 위해 설치된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 용융로(1)의 미분탄 취입방법은 세가지가 있다.
첫째, 상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계(S3)에서 상기 미분탄 취입 버너(20)로 직접 취입한다.
둘째, 상기 풍구(50)로 취입하는 미분탄 배관을 분기하여 더스트 버너(10)로 취입한다.
셋째, 상기 미분탄 취입용 배관을 통해 더스트 버너(10)로 취입한다.
그러므로, 용융로(1)의 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 방법에 있어서, 상기 세가지 중 어느 하나의 공정을 통해 미분탄을 취입할 수 있다.
한편, 상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계(S3)에서 미분탄 취입량을 제어하는 제어부(40)가 설치되어 미분탄 공급설비에 포함된 회전 공급장치의 회전수 제어를 통해 용융로(1) 전체 취입량을 제어함으로써 용융로 장입물 상부로 취입되는 미분탄의 취입량을 제어할 수 있다.
또한, 상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계(S3)에서 상기 더스트 버너(10)의 미분탄 취입 유무 및 취입량은 용융로(1)의 초과 가스 중 이산화탄소의 변화량을 기반으로 계산하여 유량계를 통해 측정할 수 있다.
여기서, 상기 더스트 버너(10)의 미분탄 취입량에 따른 가스 산화도 및 광석 환원율의 변화량을 [표 1]로 나타내면 다음과 같다.
Dust Load
to Hot cyclone 		Recycled
Dust 		Dust 중
Carbon 		연소 산소 과잉
산소 		PCI
Burner
산소 		PCI to
PCI Burner
(2기 적용) 		가스 중
CO2 저하
(산화도) 		환원율
상승율
g/m3 t/h t/h Nm3/h Nm3/h Nm3/h t/h (t/h)/EA % %
50 23 9 8,715 13,785 13,785 17.4 8.6 -5.9 9.1
10,500 13.2 6.6 -4.5 7.0
7,440 9.4 4.6 -3.3 5.0
4,400 5.6 2.8 -2.0 3.0
2,900 3.6 1.8 -1.3 2.0
1,500 1.9 1.0 -0.7 1.0
PCI Burner 산소 4400 Nm3/h, PC(미분탄) 5.6 t/h 취입 용량의 설비구성으로
환원가스 중 CO2 2.0% 저하를 통한 환원율 3.0% 상승 효과 기대
그리고, 용융로 돔(Domme)부에 미분탄 취입장치가 설치되어 가동시킨 결과를 [표 2]로 나타내면 다음과 같다.(환원율 상승 효과)
Figure pat00001
환원율 60%이하로 저하시에만 선택적으로 Dome부로 PC를 취입하여 환원율 저하 억제 → E/G CO2 2.0% 저하에 의한 환원율 3.0% 증대 효과 확인(설계 기준 충족)
따라서, 상기와 같이 용융로(1)의 장입물 상부로 미분탄을 투입함으로써 잉여 산소에 의한 일산화탄소 가스의 연소를 차단하고, 일산화탄소 가스 발생량을 증대하여 환원가스의 산화도를 획기적으로 낮추어 유동로의 광석 환원율을 증대할 수 있다.
또한, 산화도가 급증할 경우 미분탄 취입량을 증가시켜 일산화탄소 함량을 보충시킴으로써 산화도를 일정하게 유지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
1 : 용융로 2 : 미분탄 제조설비
10 : 더스트 버너 20 : 미분탄 취입 버너
21 : 인너 파이프 22 : 산소 공급홀
23 : 지지대 30 : 미분탄 분배변
40 : 제어부 50 : 풍구
60 : 미분탄 공급 배관 61 : 수동 밸브
62 : 오리피스 63 : 삼방변
70 : 이젝터 71 : 미분탄 유입관
72 : 가스 공급관 80 : 냉각수 배관
81 : 보조 배관

Claims (24)

  1. 용융로의 장입물 상부에 적어도 하나 이상 설치되는 미분탄 취입 버너; 및
    상기 미분탄 취입 버너로 공급되는 미분탄의 취입량을 제어하도록 제공된 제어부를
    포함하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너는, 미분탄 제조설비와 연계되어 미분탄이 공급되거나 또는, 상기 미분탄 제조설비와 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 미분탄이 공급되는 용융로의 미분탄 취입장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용융로의 장입물 상부로 상기 미분탄 취입버너의 하부 측에 적어도 하나 이상 제공되고 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 더스트 버너를 더 포함하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 더스트 버너는 미분탄 제조설비와 연계되거나 또는, 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 상기 용융로에 더스트와 함께 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 미분탄 분배변은 미분탄의 취입량을 조절하는 수동 밸브와 오리피스가 각각 설치된 미분탄 공급 배관을 포함하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미분탄 공급 배관은 상기 제어부에 의해 원격 자동 제어되는 삼방변이 설치된 용융로의 미분탄 취입장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 삼방변은 미분탄 미취입시 상기 미분탄 공급 배관의 막힘을 방지하기 위하여 불활성가스를 취입하는 구조의 용융로의 미분탄 취입장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너는 그 후단부에 설치되어 공급되는 미분탄에 불활성가스를 투입하는 이젝터를 더 포함하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너는 그 외측에 설치되어 미분탄 취입 버너 선단부의 열 손상을 방지하기 위해 냉각수가 취입되는 냉각수 배관을 더 포함하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각수 배관은 냉각수와 함께 또는 독립적으로 불활성가스가 취입될 수 있는 보조 배관을 더 포함하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너는 그 내측에 삽입되어 취입되는 미분탄의 유속을 확보할 수 있도록 된 인너 파이프를 더 포함하는 용융로의 미분탄 취입장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너는 그 내측에 하나 이상의 산소 공급홀이 형성되어 상기 인너 파이프를 지나는 미분탄에 산소가 접촉되는 구조의 용융로의 미분탄 취입장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 인너 파이프는 조립을 위해 그 외측에 간격을 두고 하나 이상의 지지대가 설치된 용융로의 미분탄 취입장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 이젝터는 공급되는 미분탄에 불활성가스가 투입될 수 있도록 미분탄 유입관에 가스 공급관이 연결설치된 용융로의 미분탄 취입장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각수 배관은 상기 더스트 버너에 설치된 배관에 상기 미분탄 취입 버너와 연결되는 냉각수 인렛 배관 및 냉각수 아웃렛 배관이 별도로 설치된 용융로의 미분탄 취입장치.
  16. 용융로의 장입물 상부로,
    상기 용융로에 설치된 미분탄 취입 버너를 이용하여 미분탄을 취입하는 단계; 및,
    상기 미분탄의 용융로 취입 환경을 제어하는 제어단계;
    를 포함하는 용융로의 미분탄 취입방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 미분탄을 취입하는 단계와 제어단계는,
    미분탄을 용융로 장입물의 상부에 취입하기 위하여 별도의 배관을 이용하여 더스트 버너와 연결하는 배관 설치단계(S1);
    상기 더스트 버너 상부에 더스트 버너와 동일 배치되는 미분탄 취입 버너를 설치하는 미분탄 취입 버너 설치단계(S2); 및
    상기와 같이 설치된 배관과 미분탄 취입 버너 및 용융로에 설치된 풍구를 통해 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 미분탄 취입단계(S3)
    를 더 포함하는 용융로의 미분탄 취입방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너 설치단계(S2)에서 미분탄 제조설비와 연계되어 미분탄이 공급되거나 또는, 상기 미분탄 제조설비와 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 미분탄이 공급되는 용융로의 미분탄 취입방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너 설치단계(S2)에서 용융로의 장입물 상부로 상기 미분탄 취입버너의 하부 측에 적어도 하나 이상 제공되고 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 더스트 버너를 더 포함하는 용융로의 미분탄 취입방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입단계(S3)에서 상기 더스트 버너는 미분탄 제조설비와 연계되거나 또는, 용융로에 설치된 풍구 사이에 설치된 미분탄 분배변과 연계되어 상기 용융로에 더스트와 함께 선택적으로 미분탄을 추가 취입하는 용융로의 미분탄 취입방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 미분탄 취입 버너 설치단계(S2)에서 상기 미분탄 취입 버너에 냉각수 배관이 설치되고, 상기 냉각수 배관에 보조 배관이 연결되어 냉각수의 누출시 미분탄 취입을 막고 질소가 백업 취입될 수 있는 용융로의 미분탄 취입방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계(S3)에서 상기 미분탄 취입 버너로 직접 취입하거나 상기 용융로에 설치된 풍구로 취입되는 미분탄 배관을 분기하여 더스트 버너로 취입하거나 상기 미분탄 취입용 배관을 통해 더스트 버너로 취입하는 것 중 어느 하나의 공정을 통해 미분탄을 취입하는 용융로의 미분탄 취입방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계(S3)에서 미분탄 취입량을 제어하는 제어부가 설치되어 미분탄 공급설비에 포함된 회전 공급장치의 회전수 제어를 통해 용융로 전체 취입량을 제어함으로써 용융로 장입물 상부로 취입되는 미분탄의 취입량을 제어하는 용융로의 미분탄 취입방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 용융로 장입물 상부로 미분탄을 취입하는 단계(S3)에서 상기 더스트 버너의 미분탄 취입 유무 및 취입량은 용융로의 초과 가스 중 이산화탄소의 변화량을 기반으로 계산하여 유량계를 통해 측정할 수 있는 용융로의 미분탄 취입방법.
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