KR20180052769A - 과립화 시설을 위한 스팀 응축 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야금 플랜트에서 생산되는 용융 물질을 과립화하기 위한 과립화 시설(10)에 관한 것으로, 상기 시설은 용융 물질(14)의 흐름으로 과립화용 물을 주입하고, 이에 의하여 용융 물질을 과립화하기 위한 물 주입 장치(20); 과립화용 물 및 과립화된 물질을 수집하기 위한 과립 탱크(18); 및
상기 과립 탱크 상부에 위치하여 상기 과립 탱크(18)로부터 생산되는 스팀을 수집하기 위한 스팀 포집 후드(24), 상기 스팀 포집 후드(24) 및 수분 컬럼 사이에 배치되는 가스 도관(38), 및 상기 수분 컬럼으로 도입되기 전에 상기 스팀을 압축하기 위하여 상기 가스 도관(38) 내에 배치되는 가스 압축기(40)를 포함하는 스팀 응축 시스템을 포함한다.

Description

과립화 시설을 위한 스팀 응축 시스템

본 발명은 일반적으로 용융 물질, 특히 용광로 슬래그와 같은 야금 용융 물질을 위한 과립화 시설에 관한 것이다. 본 발명은 그와 같은 시설에서의 사용을 위한 향상된 스팀 응축 시스템과 보다 특히 관련되어 있다.

이와 같은 형태의 현대적 과립화 시설, 특히 용융 용광로 슬래그를 위한 시설의 예는 도 2에 도시되었고, 이는 Iron&Steel Technology, issue April 2005에서 출판된 "INBA® Slag granulation system - Environmental process control" 제목의 문헌의 일부이다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 이와 같은 시설은 전형적으로: 과립화용 물을 용융 물질, 예를 들어 러너 팁[1]을 통하여 들어오는 슬래그의 흐름으로 주입하기 위한 물 주입 장치[2](또는 블로잉 박스라고도 함)를 포함한다. 이에 의하여, 용융 물질의 과립화를 달성할 수 있다. 상기 시설은 또한 과립화용 물과 과립화된 물질을 수집하고, 물 주입 장치[2] 밑의 많은 부피의 물 내에서 과립을 냉각시키기 위한 과립 탱크[3]를 포함한다.

주로 상부 커버에 의하여 밀폐되는 원통형 쉘을 갖는 스팀 응축 타워는 과립 탱크 상부에 위치하고, 과립 탱크 내에서 생산되는 스팀을 수집 및 응축한다. 실제로, 용융 물질의 높은 온도 및 요구되는 많은 양의 ??칭용 물 때문에, 주로 심각한 양의 스팀이 도 2에 따른 시설로부터 생산된다. 스팀을 대기로 단순히 배출시킴에 따른 공해를 방지하기 위하여, 스팀 응축 타워는 주로 향류(counter-current)형 스팀 응축 시스템을 포함한다.

스팀 응축 시스템은 물 분무 장치[5]를 포함하고, 이는 물 액적을 스팀 응축 타워 및 물 주입 장치[5] 밑에 위치하는 물 수집 장치[6] 내에서 상승하는 스팀으로 분무하여, 분무된 응축 액적과 응축된 스팀을 수집한다.

야금 공정에서 용융 물질의 생산은 주로 반복적이고, 생산 유속의 관점에서 심각한 변화의 대상이 된다. 예를 들어, 용광로의 태핑(tapping) 공정에서, 슬래그의 유속은 전혀 일정하지 않다. 태핑 공정 기간동안의 슬래그 유속 평균과 비교하여 4 배가 넘는 피크 값을 보여준다. 이와 같은 피크는 수시로, 또는 정기적으로 짧은 시간동안, 예를 들어 수분 동안 발생하게 된다.

전형적인 공지의 물에 기초한 과립화 시설의 상태에서, 도입되는 슬래그에 의하여 발생되는 도입되는 열 유속의 중요한 변화가 있고, 이에 따라, 시간에 따라 발생되는 스팀 양에 있어서도 동등한 변화가 있다. 시설의 크기 및 비용 사이의 적절한 절충을 찾기 위하여, 스팀 응축 용량은 종종 피크 슬래그 유동시에 생산될 수 있는 전체 스팀 유동을 처리하도록 설계되지 않는다. 이와 같은 경우에는 과량의 스팀을 대기로 방출시키기 위하여 과압 완화 플랩(overpressure relief flap)(도 2에 도시된 상부 커버에서 보여지는 바와 같이)이 개방될 수 있다. 이와 같은 과압 완화 플랩은 또한 수소를 방출시키기 위하여 및 갑작스런 폭연(deflagration)의 경우에 개방된다.

그러나, 관찰에 따르면, 실제 상황에서, 이와 같은 과압 플랩은 과도한 용융 유속 시에 항상 신뢰성있게 개방되는 것은 아니다. 이론적으로는 다른 이유와 함께, 물 주입 장치[2]에 의하여 지속적으로 생산되는 물의 "커튼"에 의하여 형성되는 "장벽" 때문에 스팀이 부분적으로는 과압 플랩을 통하여 빠져 나가는 것이 차단된다. 가능하게는, 높은 스팀 유속에서, 또한 물 수집 장치[6]에 의하여 형성되는 스팀 유동에 대한 저항도 있다. 따라서, 과도한 스팀이 타워 내에 잔류하게 되고, 이에 따라 지속적으로 과압이 발생하게 된다. 이는 응축 타워의 하부 주입구, 과립 탱크[3]의 입구에서 스팀의 부분적인 역류로 이어질 수 있다. 내부 후드는 특히 내부를 외부와 분리하고, 이에 따라 원치 않는 공기가 타워로 유입되는 것을 방지하고, 또한 스팀이 타워 외부로 방출되는 것을 방지한다.

이와 같은 역방향의 스팀 유동은 적어도 캐스트 하우스(casthouse)에서의 시야를 나쁘게 할 수 있고, 이는 분명히 작업자에게 심각한 안전상의 위험이다. 보다 불리한 점은, 내부 후드를 통하여 스팀이 역방향으로 흐르는 것은 슬래그 러너 스파우트 내의 액상 고온 용융물과 스팀이 접촉할 때 저밀도 슬래그 입자("팝콘"이라고 불리워짐)의 심각한 생성을 유도할 수 있다. 이와 같은 고온의 입자들은 캐스트 하우스와 관련하여 보다 더 심각한 안전상의 위험을 초래하게 된다.

WO2012/079797 A1는 이와 같은 문제점을 언급하고, 선택적으로 과 스팀을 스택을 통하여 대기 중으로 방출하는 것을 제안한다. 이와 같은 스택은 응축 타워의 하부 존 및 응축 타워의 상부에 위치한 스팀을 대기중으로 방출하기 위하여 배치되는 배출부와 연통되는 주입부를 갖는다. 더욱이, 스택은 스택을 통하여 스팀의 선택적으로 배출하기 위한 밀폐장치를 구비한다.

WO2015/000809 A1또한 이와 같은 문제를 언급하고 있으나, 전용 배출 장치 내의 스팀 포집 후드로부터 배출되는 스팀을 직접 응축하고, 잔여 가스를 대기로 배출함에 의한다. 바람직한 구체예에서, 배출 장치는 벤츄리 효과에 의하여 진공을 형성하는 이덕터 제트 펌프(eductor-jet pump)와 같은 진공 펌프를 포함한다.

일부 상황 하에서, 응축 타워 내의 공기 양이 일반적으로 기대되는 것 보다 더 심각하게 중요하다는 것이 지적되었다. 결과적으로, 응축 타워 내 온도는 실제로 일반적으로 기대되는 것 보다 현저히 낮다. "순수 스팀"의 존재에 따른 100 ℃에 가까운 온도를 갖는 대신에, 온도는 낮은 수준의 스팀 및 많은 폴스 에어(false air) 때문에 주변 온도에 매우 가까울 수 있다. 따라서, 현저한 양의 폴스 에어는 응축 타워의 양호한 기능을 방해하는 것으로 간주된다.

따라서, 본 발명의 첫번째 목적은 스팀 응축 시스템을 제공하는 것이고, 스팀 응축시스템은 비교적으로 낮은 추가 비용으로 기존의 과립화 플랜트 디자인과 조합이 가능하면서 피크 유속에서 과립화동안 과도한 스팀의 보다 신뢰성있는 배출을 가능하게 한다. 이와 같은 목적은 청구항 제1항에서 청구되고 있는 과립화 시설 및 스팀 응축 시스템에 의하여 달성된다.

본 발명의 다른 목적은 플랜트의 시설 및 작동 비용을 감소시킬 수 있는 스팀 응축 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스팀 응축 시스템을 포함하는 과립화 시설의 구체예의 블록 도식화 다이어그램이고,
도 2는 공지 기술에 따라 알려진 과립화 시설을 나타낸다.

본 발명의 추가적인 설명 및 장점은 이하의 비제한적 상세한 설명 및 도면으로부터 명확하다.

본 발명은 일반적으로 청구항 제1항에서 설명되는 과립화 시설 및 스팀 응축 시스템에 관한 것이다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 과립 탱크 상부에 위치하고, 과립 탱크에서 생산되는 스팀을 수집하기 위한 스팀 포집 후드, 스팀 포집 후드와 수분 컬럼 사이에 배치되는 가스 도관, 수분 컬럼으로 주입하기 전에 스팀을 압축하기 위한 가스 도관 내에 배치되는 가스 압축기를 포함하는 스팀 응축 시스템을 제안한다.

따라서, 본 발명은 스팀, 공기 및 수소 또는 황과 같은 이에 배치되는 다른 성분들을 수집하기 위하여 스팀 포집 후드를 사용하는 것을 제안한다. 응축 타워는 응축된 스팀과 가스 혼합물을 수분 컬럼으로 주입하는 가스 도관에 배치되는 가스 압축기에 의하여 치환된다.

가스 압축기는 스팀 포집 후드로부터 스팀과 공기를 흡수하고, 가스 혼합물의 압력을 올리고, 이를 탈수 유닛의 물 회수 탱크(종종 "고온 물 탱크"로 불림) 또는 냉각 타워의 물 회수 탱크(종종 "저온 물 탱크"로 불림)와 같은 이미 존재하는 물 저장부의 수분 컬럼으로 주입한다. 물론 이미 존재하는 물 저장부의 사용이 비용, 공간 및 유지관련 이유를 고려하면 선호되지만, 새로운 전용 물 저장부의 제공 또한 고려될 수 있고, 본 발명의 권리범위에 포함된다.

가스 압축기에 의하여 형성되는 압력은 이와 같은 탱크 내의 수분 컬럼의 압력을 극복하여 가스 혼합물이 이와 같은 물 내에서 기포를 형성할 수 있도록 조절되고, 이를 수행할 수 있을 정도로 충분해야 한다. 이와 같은 움직임은 효과적인 응축 및 황 용해를 위한 현저한 표면을 만들어낸다. 따라서, 응축은 더 이상 분리된 응축 타워에서 일어나지 않고, 이미 존재하는 물 탱크로 전환되고, 따라서 투자 비용이 낮아지고, 효율적인 응축을 위하여 증가된 표면 때문에 보다 나은 결과를 도출할 수 있다.

따라서, 본 발명에서 수분 컬럼은 이의 일반적인 의미를 가지며, 수분 컬럼 내에서 가스 혼합 기포의 적절한 체류 시간을 제공하기에 충분한 높이를 갖는 물의 체적 또는 부피로 이해될 수 있다. 따라서, 수분 컬럼의 적절한 높이는 일반적으로 수 데시미터에서 수 미터 사이를 포함한다. 그와 같은 수분 컬럼의 바닥으로 스팀 및 가스를 주입하기 위하여 적절한 가스 압력은 일반적으로 0.05 내지 2.0 bar(g)의 범위이고, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 bar(g) 범위이다. 상기 수분 컬럼 내의 물의 체적은 다른 것들과 함께 스팀으로부터 추출되는 열의 양, 온도차, 용해되는 성분의 양 등에 따라 당업자에 의하여 용이하게 결정된다.

가스상 혼합물의 상기한 낮은 온도는 가스를 탈수 유닛의 물 회수 탱크 밑 부분으로 주입하는 것을 가능하게 한다. 물 회수 탱크 내의 물의 온도가 일반적으로 상승되어 있고, 가스상의 혼합물 온도가 주변 온도에 가깝다면, 이 두 대상 사이의 현저한 온도차가 보장된다. 이와 같은 온도 차이 및 가스상 혼합물 내의 증기 및 황의 낮은 농도는 물의 체적 내의 용해 및 응축을 용이하게 한다. 스팀에 포함되는 어떠한 황 화합물도 물에서 용해되어 중화된다. 계산에 따르면 하나의 1　t 스팀에 포함되는 H₂S를 용해시키기 위하여 약 385　l의 물이 필요하고, 하나의 1　t 스팀에 포함되는 완전한 SO₂를 용해시키기 위하여 약 142　l의 물이 필요하다.

더욱이, 탈수 유닛의 물 회수 탱크 내에 증기 및 가스상 황의 주입과 함께, 가스상의 혼합물은 고화된 용광로 슬래그와 접촉하고, 따라서, 가스상의 황과 고상 슬래그 사이의 반응을 가능하게 하여 Ca²⁺와의 이온 재조합을 통하여 석고를 형성한다.

상기 내용이 주로 가스 혼합물을 고온의 물 탱크로 주입하는 것에 대하여 논의하였으나, 가스 혼합물을 저온 물 탱크로 주입하는 것 또한 대안으로 또는 추가안으로 고려된다.

본 발명의 추가적인 구체예에서, 편향 플레이트가 가스 혼합물이 주입되는 영역의 수분 컬럼 내에 배치될 수 있고, 가스를 편향시켜, 이에 따라 액상 분위기 내에서 더 긴 체류 시간을 만들게 된다.

또한, 가스 도관은 수분 컬럼 내에 배치되는 구멍을 갖는 분배 튜브에 연결될 수 있다. 이와 같은 구멍은 바람직하게는 스팀을 서로 다른 위치에서 수분 컬럼에 분배하여 이에 따라 수분 컬럼 내에서 스팀의 향상된 분배를 얻을 수 있도록 배치된다.

추가 스팀 포집 후드가 탈수 유닛과 연계될 수 있다. 추가 가스 압축기가 탈수 유닛으로부터 수집되는 스팀 및 가스 혼합물을 상기 과립 탱크로부터 수집되는 가스 혼합물의 스트림으로 주입하기 위하여 사용될 수 있다.

과립 탱크 상부의 가스 압축기는 적어도 20,000 Nm³/h, 바람직하게는 적어도 40,000 Nm³/h의 체적 유량을 갖는다. 탈수 유닛의 추가 가스 압축기는 5,000 내지 10,000 Nm³/h의 보다 낮은 체적 유량을 가질 수 있다.

슬래그의 과립화 동안, 일정 환경에서 수소 가스가 형성될 수 있는 것으로 알려졌다. 실제로, 고온의 액상 슬래그는 철을 포함할 수 있고, 슬래그에 포함된 고온의 철과의 접촉으로, 물 입자는 수소와 산소로 분리될 수 있다. 이와 같은 수소 가스는 매우 폭발성이 크고, 응축 타워는 기본적으로 기밀성이기 때문에, 공기보다 훨씬 가벼운 수소 가스는 응축 타워의 상부 영역에 축적될 수 있다. 특정 환경에서, 이와 같은 혼합물은 발화되고, 폭발하거나, 또는 화재가 발생할 수 있다.

계산에 따르면, 과립화 공정 중에, 수소의 생산은 약 0.5 m³ H₂/min 내지 8 m³ H₂/min 사이에서 다양할 수 있고, 이는 슬래그 내의 철 함량 및 생산되는 과립의 직경에 따라 달라진다. 공지 기술들의 이에 대한 해결책은 수소를 방출하기 위하여 과압 완화 플랩을 사용하는 것을 제안하고 있다.

본 발명의 시설은 과립 탱크 상부 영역으로부터 수소를 제거하는 것을 가능하게 하고, 이를 고온의 용융 흐름으로부터 더 먼 위치로 이동시켜, 이에 따라 화재 또는 폭발의 위험을 감소시킨다.

제안된 스팀 배출 시스템은 과립화 플랜트로부터 어떠한 바람직하지 않고 위험 가능성이 있는 과도한 스팀 및 수소를 안전하게 배출시키고, 이에 따라 공정 안전성을 현저히 향상시키는 의심할 여지 없는 장점을 갖는다. 더욱이, 제안된 시스템은 배출된 스팀을 응축하는 것을 가능하게 하고, 물 내의 황 함유 성분을 용해시키고 중화시키는 것을 가능하게 하여, 플랜트의 환경적 효과를 저감시킨다. 응축 공정 수행을 위하여 이미 존재하는 물 저장부를 사용하는 것은 명백히 비용 절감을 유발한다.

또한, 본 발명은 과립화 시설 내에서 생산되는 스팀을 응축하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법은 스팀 포집 후드를 통하여 과립 탱크에서 생산된 스팀을 수집하는 단계; 가스 도관 내에서 스팀을 응축하는 단계; 및 스팀을 수분 컬럼에 주입하여 거기서 스팀을 응축하는 단계를 포함한다.

본 발명 시설의 바람직한 구체예는 종속항들에서 정의된다. 이해되는 바와 같이, 이에 한정되는 것은 아니나, 제안된 시설은 특히 용광로 플랜트를 위하여 적절하다.

본 발명의 구체예를 설명하기 위하여, 도 1은 용광로 플랜트(플랜트는 미도시) 내의 슬래그 과립화를 위하여 디자인된 과립화 시설(10)의 개략도를 보여준다. 일반적으로, 시설(10)은 상대적으로 저온인 과립화용 물의 하나 이상의 제트(12)를 이용하여 용융 용광로 슬래그(14)를 ??칭함에 의하여 용융 용광로 슬래그의 흐름을 과립화하는 역할을 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 필연적으로 용광로로부터의 선철과 탭핑하는(tapped with the pig iron) 용융 슬래그(14)의 유동은 고온 용융 러너 팁(16)으로부터 과립 탱크(18)로 떨어진다.

작동 중, 과립화용 물의 제트(12)는 공급관(22)에 의하여 제공되는 물 주입 장치(20)(종종 "블로잉 박스"로도 불임)에 의하여 생성되는데, 바람직하게는 이는 하나 이상의 수평 고압 펌프(미도시)를 포함하고, 고온 러너 팁(16)으로부터 떨어지는 용융 슬래그(14)와 부딪친다. 적절한 물 주입 장치(20)의 구성은 예를 들어, WO　2004/048617 특허 출원 명세서에 기술되어 있다. 오래된 과립화 시설(미도시, 그러나, 포함됨)에서, 용융 슬래그는 저온 러너 상의 유동을 과립 탱크 방향으로 끌고가는 유사한 물 주입 장치로부터의 과립화용 물의 제트와 함께, 고온의 러너로부터 저온의 러너로 떨어진다. 디자인과 무관하게, 과립화 워터 제트(12)가 용융 슬래그(14)의 유동과 부딪칠 때 과립화가 얻어진다.

??칭에 의하여, 용융 슬래그(14)는 과립 크기의 "과립들"로 쪼개어지고, 과립 탱크(18) 내에 유지되는 많은 체적의 물로 떨어진다. 이와 같은 슬래그 "과립들"은 물과의 열교환을 통하여 완전히 고화되어 슬래그 샌드(slag sand)가 된다. 과립화용 물의 제트(12)가 과립 탱크(18) 내의 물 표면 방향으로 지향되고, 이에 의하여 슬래그의 냉각을 가속화하는 난류를 촉진한다는 것을 알 수 있다.

잘 알려진 바와 같이, 용융 슬래그와 같은 초기 고온 용융물(>1000 ℃)의 ??칭은 스팀(즉, 수증기)의 유의미한 양에 영향을 준다. 이와 같은 스팀은 일반적으로 다른 것들과 함께 가스상의 황 화합물에 의하여 오염된다. 대기 오염을 감소시키기 위하여, 과립 탱크(18)에서 배출되는 스팀은 스팀 수집 후드(24)(이하에서는 줄여서 후드(24)라고 함)에서 수집되고, 이는 과립 탱크(18)의 수직 상부에 위치한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 후드(24)는 도 2에 도시된 바와 같은 전통적인 응축 타워와 비교하여 작은 구조이다.

후드(24)는 외부 쉘을 갖고, 이는 주로 용접된 스틸 플레이트 구조물이지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 후드(24)는 분당 방출되는 스팀의 부피를 위하여 치수화된 특정 높이 및 직경을 갖는다. 이와 같은 후드(24)는 전통적인 응축 타워에서와 같은 스팀 응축을 위한 특정 수-분사 장치를 포함하지 않는다. 작동 중, 스팀은 과립 탱크(18)로부터 후드(24) 쪽으로 상승한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 과립 탱크(18)의 바닥에서, 과립화용 물과 혼합된 고화된 슬래그 샌드는 배수관(26)에 의하여 배출된다. 혼합물(슬러리)는 탈수 유닛(28)으로 주입된다. 이와 같은 탈수 유닛(28)의 목적은 과립화된 물질(즉, 슬래그 샌드)을 물과 분리하는 것, 즉 슬래그 샌드와 공정용 물의 분리 회수를 가능하게 하는 것이다. 탈수 유닛(28)의 적절한 일반적 구성은 이미 존재하는 INBA® 시설에 의하여 잘 알려져 있고 또는 예를 들어 US patent no. 4,204,855에서 기술되고 있고, 따라서 여기서 상세히 기술하지 않는다. 이와 같은 탈수 유닛은 로터리 필터링 드럼(30)을 포함하고, 이는 예를 들어 US patent no. 5'248'420에 보다 구체적으로 기술되어 있다. 미세 고화된 용융 과립의 탈수를 위한 어떠한 다른 정적 또는 동적 장치도 또한 사용될 수 있다. 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 과립화 물 회수 탱크(32)(종종 "고온 물 탱크"로 불림)는 과립화된 슬래그 샌드로부터 분리되는 물을 수집하기 위하여 탈수 유닛(28)과 연동된다.

대부분의 경우, 이와 같은 물 회수 탱크(32)는 침전부와 청정한 물 부분(미도시)을 갖는 침전 탱크로 고려되며, 이곳으로는 주로 샌드가 없는("청정한") 물이 흐른다. 물 회수 탱크(32)로부터의 물이 도관(34)을 통하여 하나 이상의 냉각 타워를 갖는 냉각 시스템(36)으로 주입된다.

냉각 시스템(36)으로부터의 냉각된 공정용 물은 폐기를 위하여 또는 다른 사용을 위하여 배출 도관(42)을 통하여 배출될 수 있다. 바람직하게는 배출 도관(42)은 재순환 도관(미도시)을 통하여 물 주입 장치(20)의 공급관(22)으로 연결되고, 이를 통하여 공정용 물을 위한 "폐쇄 회로" 구성을 형성하게 된다.

본 발명의 중요한 면에 따르면, 후드(24)는 스팀 및 가스를 후드(24)로부터 추출하기 위한 배출 장치(40)을 포함하는 가스 도관(38)에 연결된다. 배출 장치(40)는 모식적으로 도 1에 도시되어 있는데, 바람직하게는 후드(24)로부터 수집되는 스팀 및 가스를 압축하고 압축된 가스를 가스 도관(38)으로 주입하는 가스 압축기이다.

가스 도관(38)은 물 회수 탱크(32)에서의 압력보다 높은 압력으로 탈수 유닛(28)의 물 회수 탱크(32)의 하부에 연결된다. 물 회수 탱크(32)로 도입되면서, 압축된 스팀 및 가스는 팽창하고, 서로 상호반응하면서 물 회수 탱크(32) 내의 물을 통하여 기포를 형성한다.

본 발명에 따르면, 스팀의 응축은 큰 응축 타워에서 수행되지 않는다. 대신에, 스팀의 응축은 수분 컬럼에서, 바람직하게는 과립화 시설(10)에 이미 존재하는 수분 컬럼에서 수행된다. 탈수 유닛(28)의 물 회수 탱크(32)는 스팀의 응축을 위하여 필요한 수분 컬럼을 제공하기 위한 좋은 후보이다. 가스 압축기에 의하여 형성되는 압력은 수분 컬럼의 압력을 극복하기에 충분해야 하고, 상기 가스 혼합물은 그때 물의 체적 내에서 기포로 상승해야 한다.

물 회수 탱크(32)(탈수 드럼 밑에 존재)를 위하여, 일반적인 작동 압력은 0.05 내지 1.0 bar(g)의 범위이고, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 bar(g) 범위이다. 이와 같은 움직임은 효율적인 응축 및 황 용해를 위한 현저한 표면을 형성한다. 따라서, 응축은 더 이상 별도의 응축 타워에서 일어나지 않고, 이미 존재하는 물 탱크에서 일어나고, 이에 따라 투자 비용이 낮아지고, 효율적인 응축을 위한 증가된 표면 때문에 더 우수한 결과가 도출될 수 있다.

편향 플레이트(미도시)는 가스를 편향시키기 위하여 가스 혼합물이 주입되는 영역에서 물 회수 탱크(32)의 하부에 배치될 수 있고, 이에 따라 액상 환경 내에서 더 긴 체류 시간을 형성하게 된다.

가스 도관에 연결되는 분배 튜브(미도시)는 수분 컬럼 내에 배치될 수 있다. 이와 같은 분배 튜브는 배치되는 복수의 구멍을 포함하여 서로 다른 위치에서 수분 컬럼으로 스팀을 분배하게 된다. 이는 추가적으로 수분 컬럼 내에서 스팀의 분배를 향상시킬 수 있다.

추가 가스 압축기(40')가 로터리 필터링 드럼(30) 상의 추가적인 스팀 수집 후드(48)를 통하여 탈수 유닛(28)으로부터 스팀 및 가스를 추출하기 위하여 사용될 수 있다. 가스 압축기(40')는 탈수 유닛(28) 및/또는 스팀 수집 후드(48)로부터의 스팀 및 가스를 흡수하기 위하여 설치될 수 있다. 이와 같은 구성은 탈수 유닛(28)으로부터의 스팀 및 가스를 적절히 배출시키고 스팀을 응축시켜 일반적으로 탈수 유닛(28) 및 시설(10)의 주변에서 시인성의 문제를 감소시킨다는 장점이 있다.

대안으로 또는 추가적으로, 과립화 시설은 냉각 시스템(36) 특히 냉각 타워(36)를 포함할 수 있고, 이는 수분 컬럼을 갖는 물 회수 탱크(32')를 갖는다. 압축기(40, 40') 중 하나 또는 모두로부터의 압축된 가스는 가스 도관(38, 38')을 통하여 상기 물 회수 탱크(32') 내의 수분 컬럼 바닥부로 주입될 수 있다. 물 회수 탱크(32')(냉각 타워 밑)를 위하여, 일반적인 작동 압력은 0.05 내지 2.0 bar(g)이고, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 bar(g) 사이이다.

바람직하게는, 가스 압축기(40, 40')은 조절기에 연결되고, 전체 플랜트의 공정 조절 시스템으로 통합될 수 있다. 가스 압축기는 바람직하게는 가변적인 유속에서 동일 압력을 유지하기 위하여 주파수 컨버터(frequency converters) 및 조절 가능한 유속 밸브에 의하여 조절된다. 유속 조절은 스팀 포집 후드, 특히 스팀 포집 후드(24) 내에서의 압력 측정에 기초할 수 있다.

결론적으로, 본 발명은 특히 용광로 슬래그를 위하여, 물에 기초한 과립화 시설의 작동 안전성을 크게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이에 더하여 본 발명은 낮은 자본 수준 및 작동 비용에서도 신뢰성 있는 작동을 가능하게 한다.

10...............과립화 시설
12...............워터 제트
14...............용융 흐름
16...............고온 러너 팁
18...............과립 탱크
20...............물 주입 장치
22...............20의 공급관
24...............스팀 포집 후드
26...............배수관
28...............탈수 유닛
30...............로터리 필터링 드럼
32...............28의 물 회수 탱크
32'..............36의 물 회수 탱크
34...............도관
36...............냉각 시스템(냉각 타워)
38,38'...........가스 도관
40...............가스 압축기
40'..............추가 가스 압축기
42...............배출 도관
48...............추가 스팀 포집 후드

Claims (14)

1. 과립화용 물을 용융 물질(14)의 흐름으로 주입하고, 이에 따라 용융 물질을 과립화하기 위한 물 주입 장치(20);
   과립화용 물 및 과립화된 물질을 수집하기 위한 과립 탱크(18);를 포함하고,
   상기 과립 탱크(18)에서 발생하는 스팀을 수집하기 위하여 상기 과립 탱크(18) 상부에 위치하는 스팀 포집 후드(24),
   상기 스팀 포집 후드(24) 및 수분 컬럼 사이에 배치되는 가스 도관(38),
   상기 수분 컬럼을 통하여 주입하기 전에 상기 스팀을 압축하기 위하여 상기 가스 도관(38) 내에 배치되는 가스 압축기(40)를 포함하는 스팀 응축 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 야금 플랜트에서 생산되는 용융 물질을 과립화하기 위한 과립화 시설(10).
   
2. 제1항에 있어서, 탈수 유닛(28), 특히 로터리 필터링 드럼(30)을 갖고, 물 회수 탱크(32)를 가지며, 상기 가스 도관(38)이 연결된 수분 컬럼이 상기 탈수 유닛(28)의 상기 물 회수 탱크(32)인 것을 특징으로 하는 탈수 유닛(28)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉각 시스템(36), 특히 물 회수 탱크(32')를 갖고, 상기 가스 도관(38)이 브랜치(38')에 의하여 연결된 수분 컬럼은 상기 냉각 시스템(36)의 상기 물 회수 탱크(32')인 것을 특징으로 하는 냉각 타워(36)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
4. 제1항에 있어서, 상기 가스 도관(38)이 연결된 상기 수분 컬럼은 전용 물 저장부인 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수분 컬럼에 배치되고, 수분 컬럼 내의 더 긴 체류 시간을 위하여 도입되는 스팀을 편향(deviate)시키는 편향 플레이트(deviation plates)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 도관(38)은 상기 수분 컬럼 내에 배치되는 분배 튜브에 연결되고, 상기 분배 튜브는 서로 다른 위치에서 상기 수분 컬럼 내로 상기 스팀을 분배하기 위한 복수의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈수 유닛(28)에서 생산되는 스팀을 수집하기 위하여 상기 탈수 유닛(28) 상부에 위치하는 추가 스팀 포집 후드(48), 및
   상기 가스 도관(38)에 연결된 가스 도관 내에 배치되는 추가 가스 압축기(40')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 압축기(40, 40')는 상기 가스 압축기(40, 40')를 조절하기 위한 조절기에 연결되는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 압축기(40)는 적어도 20,000 Nm³/h의 부피 유동, 바람직하게는 적어도 40,000 Nm³/h의 체적유량을 갖는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 가스 압축기(40')은 5,000 Nm³/h 내지 10,000 Nm³/h 사이의 체적유량을 갖는 것을 특징으로 하는 과립화 시설(10).
    
11. 과립 탱크(18) 상부에 위치하는 스팀 포집 후드(24)와 상기 스팀 포집 후드(24)와 수분 컬럼 사이에 연결된 가스 압축기(40)를 포함하는 가스 도관(38)을 갖는 스팀 응축 시스템을 포함하는 과립화 시설에서 생산되는 스팀 응축 방법이되,
    상기 방법은
    상기 스팀 포집 후드(24)를 통하여 상기 과립 탱크(18)에서 생산된 스팀을 수집하는 단계;
    상기 가스 도관(38) 내에서 상기 스팀을 압축하는 단계; 및
    상기 스팀을 상기 수분 컬럼으로 주입하고, 상기 스팀을 상기 수분 컬럼 내에서 응축하는 단계를 포함하는 스팀 응축 방법.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 스팀은 탈수 유닛(28)의 물 회수 탱크(32) 및/또는 냉각 시스템(36)의 물 회수 탱크(32') 및/또는 전용 물 저장부로 주입되는 것을 특징으로 하는 스팀 응축 방법.
    
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 추가 스팀 포집 후드(48)를 통하여 탈수 유닛(28)에서 생산되는 스팀을 수집하는 단계;
    추가 가스 압축기(40')에 의하여 상기 가스 도관(38) 내에서 상기 스팀을 압축하는 단계; 및
    상기 수분 컬럼으로 상기 스팀을 주입하고, 상기 수분 컬럼 내에서 상기 스팀을 응축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀 응축 방법.
    
14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 과립화 시설(10)을 포함하는 용광로 플랜트.

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