KR20180118831A - 소결광 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류 운전을 위한 소결광 냉각기(1, 1b-1e)에 관한 것으로, 적어도 하나의 상부 충진구(5) 및 적어도 하나의 하부 배출구(6)를 가지며 소결광(100)을 수용하기 위한 원형 샤프트(2, 2a)를 갖는 소결광 냉각기(1, 1b-1e)에 관한 것이다. 과도한 마모를 피하면서 매우 균일한 공기흐름을 갖는 소결광 냉각기를 제공하기 위해, 본 발명은
- 하부 부분(2.1)은 접선 방향으로 이격 되어 있는 다수의 구획(7, 7a)으로 나누어지고,
- 상기 각각의 구획(7, 7a)은 샤프트(2, 2a) 내로 냉각 가스를 흡입하기 위해 방사형으로 연장된 방사형 유입 베인(9)을 갖는 적어도 하나의 측벽(8)을 갖는 샤프트(2, 2a)를 포함하며,
- 작동 중, 소결광(100)이 상기 충진구(5)를 통해 충진되고, 상기 구획(7, 7a)을 통해 배출구(6) 쪽으로 하향 이동하는 반면, 냉각 가스는 상기 방사형 유입 베인(9)을 통해 흡입되고, 가스 흡입 장치에 의해 상기 샤프트(2, 2a)를 통해 상향하는 것을 특징으로 하는 역류 운전을 위한 소결광 냉각기(1, 1b-1e)를 제공한다.

Description

소결광 냉각기{Sinter Cooler}

본 발명은 역류 작동을 위한 소결광 냉각기 및 소결광의 냉각방법에 관한 것이다.

소결광 기계는 일반적으로 화학적 성질을 유지하면서 입자로부터 통상적으로 다공성 물질이 형성되는 소결공정에 의해 미세입자를 응집시키기 위해 사용된다. 소결공정의 생성물인, 소결광은 후속 공정에 사용될 수 있다. 예를 들어, 철강 생산공정에서, 철광석 및 다른 입자로부터 생성되는 것으로 알려져있다. 상기 소결광은 용광로 내에서 이후 사용된다. 소결 공정이후, 초기에 600°C 내지700°C의 높은 온도를 갖은 소결광은 소결광 냉각기에서 예를 들어, 100°C의 적당한 온도로 냉각된다.

일반적 형태의 소결광 냉각기에서, 고온의 소결광은 상부 충진구를 통해 샤프트 내로 중력 급유된다.샤프트의 하단에서, 소결광은 예를 들어, 스크레퍼(scraper)에 의해 배출구를 통해 추출될 수 있다. 소결광이 샤프트를 통해 내려오는 동안, 냉각 가스(일반적으로 공기)는 이것을 통해 안내되어 소결광이 냉각되고 가스는 승온된다. 한편, 열회수공정(heat recovery process)을 위해 가열된 가스를 예를 들어, 소결광 기계를 재순환 및/또는 발전기를 구동할 수 있는 증기를 생성하기 위해 사용될 수 있다.

또한, 횡류(cross-current) 샤프트-형 냉각기는 냉각 가스가 주로 수평방향으로 흐르며, 역류(counter-current) 냉각기는 냉각 가스의 일반적 움직임이 수직방향으로 소결광으로 상향하는 반면, 소결광은 아랫방향으로 이동한다. 이러한 냉각기들은 소결광과 가스 사이의 열 교환에 있어서 매우 효과적이다. 가스는 샤프트의 하부 부분으로 들어가 샤프트의 상부로 빨려 들어가고, 거기에서 약간의 열 회수 수단으로 안내될 수 있다. 소결광 냉각기의 일반적 형태는 소결광이 수용되고 냉각되는 원형 샤프트를 갖는 반면, 샤프트 자체는 회전가능하게 장착된다. 작동하는 동안, 샤프트는 회전하면서 충진 장치에 의해 샤프트의 다른 부분이 순차적으로 소결광으로 충진된다. 공기 유입 베인은 샤프트의 내부 및 외벽의 하부 부분에 접선방향으로 배열된다. 밀폐된 후드는 샤프트의 상부에 위치하고, 공기 흡입구 팬 또는 그와 같은 것에 연결된다.

특히, 종래 소결광 설비에 새로운 소결광 냉각기가 설치된 경우, 주요 목적은 전형적으로 이용 가능한 공간이 매우 제한되어 있기 때문에, 냉각기의 크기를 최소화하는 것이다. 소결광 공장의 장기간 작동을 멈추는 것은 경제적으로 불가능하기 때문에, 새로운 냉각기를 설치하는 동안, 작동 중에 종래의 소결광 냉각기가 일반적으로 남아 있어야한다.

한편, 냉각기의 크기가 줄어들더라도, 특정 공기 대 소결광의 비율(y톤의 공기/z톤의 소결광)에 따라, 냉각될 소결광의 양에 의해 정의되는 냉각 공정의 요건 때문에 요구된 송풍량은 변하지 않아야 한다. 만약, 주어진 송풍량이 보다 작은 냉각기를 통해 안내될 경우, 공기 속도는 이에 따라 증가한다. 이것은 소결광 베드 내에서 압력강하가 공기 속도의 증가와 함께 과도하게 증가하기 때문에, 문제를 일으킨다. 다른 측면으로, 압력 강하는 공기 흡입 팬의 전기 소모와 비례하기 때문에, 소결광 냉각기 내의 운행비는 소결광 베드에서의 압력강하에 크게 의존한다. 따라서, 그기 감소로 인한 운행비의 증가를 피하기 위해서는, 소결광 베드를 통한 공기 속도 및 이에 따른 압력 강하는 가능한 한 낮게 유지해야 한다.

이를 해결하기 위한 하나의 수단은 샤프트의 수평방향의 단면을 증가시키는 것이다. 이것은 샤프트의 내경을 감소시킴으로써 즉, 샤프트가 외경은 유지한 채 보다 넓어짐으로써, 달성된다. 비록 공기 속도- 및 이에 따른 압력 강하-는 이러한 치수에 의해 감소하지만, 공기 분포가 중요한 사항이다. 기술된 형태의 일반적 냉각기에서, 공기 유입 베인은 샤프트의 내벽 및 외벽의 하부 부분에서 통합된다. 따라서, 이곳이 냉각 공기가 샤프트를 통과하는 곳이다. (1 mm 폭까지) 좁은 샤프트의 경우, 예를 들어, 1m의 어떠한 유입 섹션 이후, 공기는 샤프트의 단면 전체에 균일하게 분포된다. (예를 들어, 1.5 m 폭 또는 그 이상) 넓은 샤프트의 경우, 공기 유입 베인으로부터 샤프트 중심까지의 거리가 멀고, 어떠한 장벽 효과(예를 들어, 샤프트 벽을 따르는 선호적 흐름)때문에, 이러한 균일한 혼합은 매우 오래 걸린다. 하지만, 평평하지 않은 냉각 공기의 분포는 냉각 공정을 방해하여, 즉, 소결광이 효과적으로 냉각되지 않거나 및/또는 공기가 최적합적으로 가열되지 않는다.

이것을 해결하기 위해, 샤프트의 하부 부분에 방사형으로 배열되어 있고, 내벽 및 외벽의 중앙에 있는 추가적인 접선방향의 유입 베인과 통하는 통풍관을 제공하는 것이 제안되었다. 이러한 배열은 샤프트의 내부 영역으로의 냉각 공기의 공급을 개선하는 반면, 추가적 구성요소는 비교적으로 복잡하고 또한, 높은 마모력 및 제한된 수명에 영향받기 쉽다. 이것은 샤프트가 일반적으로 아래 방향으로 갈수록 가늘어져 하부 부분에서의 소결광의 속도를 증가시키기 때문이다.

본 발명의 목적은 추가적 마모는 피하는 반면, 매우 균일한 기류가 나타나는 소결광 냉각기를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 제1항에 따르는 소결광 냉각기 및 제12항에 따르는 방법에 의해 달성된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소결광 냉각기용 샤프트의 투시도를 나타낸 모식도이고,
도 2는 도1의 샤프트를 갖는 소결광 냉각기의 단면 측면도를 나타낸 모식도이고,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 소결광 냉각기용 샤프트의 투시도를 나타낸 모식도이고,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따르는 소결광 냉각기의 단면 측면도를 나타낸 모식도이고,
도 5는 본 마령의 제4 실시예에 따르는 소결광 냉각기의 단면 측면도를 나타낸 모식도이고,
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따르는 소결광 냉각기의 단면 측면도를 나타낸 모식도이고,
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따르는 소경광 냉각기의 단면 측면도를 나타낸 모식도이다.

본 발명은 역류 운전을 위한 소결광 냉각기를 제공한다. 역류 운전은 냉가 가스, 일반적으로 공기가 냉각된 소결광의 움직임에 대해 일반적으로 흐르는 것과 반대로 흐르는 것을 의미한다. 그러나 이것은 기류가 소결광의 움직임에 대해 비스듬하거나 수직한 보다 작은 영역을 포함할 수 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 소결광 냉각기는 통합 소결광 공장의 부분이고, 고온의 소결광을 높은 온도로부터 낮은 온도로 또는 적어도 적당한 온도로 냉각시키기 위해 사용된다. 이하에서는 일반적으로 "공기", "공기흐름"에 대한 언급이 있지만, 다른 가스들이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.

상기 냉각기는 소결광을 수용하기 위한 원형의 샤프트를 가지며, 상기 샤프트는 적어도 하나의 상부 충진구 및 적어도 하나의 하부 배출구를 갖는다. 상기 샤프트는 원형이다. 즉, 상기 샤프트는 일반적으로 링-형태(고리모양)를 갖고, 축에 대해 적어도 대략적으로 대칭적이다. 형태는 완전한 링에 부합되지 않을 수 있으나 다각형 단면을 갖는 링일 수 있으며, 이것 또한 본 명세서상에서 "원형"으로 간주한다. 샤프트의 원형 및 상술한 축은 상술하거나 후술되는 방사형 및 접선 방향을 정의한다. 일반적으로, 샤프트는 회전 가능하게 장착되고, 샤프트의 일부는 소결광 기계에 의해 공급되는 충진 장치에 놓여 있다. 충진 장치는 소결광을 샤프트의 일부에 공급하고, 상기 샤프트는=연속적으로 또는 간헐적으로- 대칭축에 대해 회전해 소결광이 모든 부분에 충진 되도록 한다. 고온의 소결광은 적어도 하나의 청진구를 통해 공급되고, 냉각된 소결광은 배출구에 추출된다(또는 단순히 떨어진다). 상술한 바와 같이, 샤프트의 상부는 공기 흡입 장치와 연결되어 있는 밀폐된 후드에 의해 덮혀진다. 일반적으로, 냉각기는 샤프트의 상부 부분 내에 또는 그 위에 음압(negative pressure)을 형성하는데 적합하다.

본 발명에 따라, 하부 부분에서, 샤프트는 다수의 구획으로 나눠지며, 상기 구획은 접선방향으로 이격된다. 접선방향의 의미는 샤프트의 원형 형태에 의해 정의된 접서 방향을 의미한다.

상부 부분에서, 충진구 부근의 샤프트는 바람직하게는 접선 방향(즉, 워주 방향)에 따라 단일의 연속적 구조를 가지며, 하부 부분은 구획으로 나눠진다. 즉, 샤프트는 접선 방향을 따라 이격되어 있는 다수의 구획으로 아래 방향으로 나눠진다. 따라서, 이러한 하부 부분에서 샤프트의 형태는 연속적이지 않지만, 샤프트의 전반적 형태는 여전히 원형이다. 상기 구획의 단면은 예를 들어, 원형, 다각형 또는 또 다른 형태일 수 있다.

각 구획은 샤프트 내에 냉각 공기를 유입하기 위해 방사상으로 연장한 방사형 유입 베인을 갖는 적어도 하나의 측벽을 갖는다. 상기 구획은 이격되어 있기 때문에, 각 구획은 측벽에 의해 정의된다. 상기 방사형 유입 베인은 적어도 하나의 측벽에 설치된다. 일반으로, 베인은 소결광이 중력에 의해 베인을 빠져 나올 수 없도록 배치된다. 즉, 베인은 소결광이 구획 내에 머물도록 가이드 한다. 상기 베인은 방사상으로 연장되고, 바람직하게는 방사형 방향으로 배열된다. 하지만, 상기 베인은 또한, 예를 들어, 방사형 방향과 완전하게는 대응되지 않는 구부러진 형태를 갖거나, 또는 방사형 방향에 대해 비스듬히 있을 수 있다. 어떠한 경우든, 각 베인의 일단은 타단으로부터 바깥쪽으로 방사상으로 배치된다.

작동 중에 소결광 냉각기는 하기와 같이 설정된다. 소결광이 충진구를 통해 채워지고, 구획을 통해 배출구로 하향 이동하는 반면, 냉각 공기는 방사형 유입 베인을 통해 흡인되고, 샤프트를 통해 상향 이동한다. 즉, 소결광의 중력에 의한 움직임이 구획을 통과함에 따라, 소결광은 구획들 사이로 나눠진다. 방사형 유입 베인은 공기흐름을 거의 접선 방향에서 소결광 내로 향하도록 한다. 또한, 상기 공기흐름은 구획의 방사상으로 연장된 영역 및 소결광 내부에 직접적으로 작용한다. 종래의 경우 단지 방사상으로 불균일한 공기흐름을 형성하는 접선방향으로 배열된 유입 베인이 고려된 반면, 본 발명은 현저히 향상된 균일성을 형성한다. 하부 부분의 추가 에어 덕트(air duct)에 의존하는 설계와 비교했을 때, 본 발명은 보다 간단하며 마모를 최소화할 수 있다.

냉각 공기의 넓은 유입 영역을 보장하기 위해, 방사형 유입 베인은 구획의 방사형 폭의 50% 이상으로 연장되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 방사형 유입 베인은 구획의 방사형 폭의 70% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상으로 연장되는 것이 바람직하다. 일 실시예로, 구획의 측벽은 구획의 넓은 부분으로 공기가 흡입되도록 개방되어, 공기흐름이 방사형 방향을 따라 매우 균일하도록 형성할 수 있다. 또한, 상기 방사형 유입 베인이 전체 방사형 폭에 걸쳐 제공될 수 있다.

구획은 이격되어 있기 때문에, 이웃하는 구획들 사이에 공간이 있어 상기 공간으로부터의 냉각 공기가 각각의 구획으로 흡입된다. 냉각 공기는 예를 들어, 방사상 내부로부터 및/또는 바깥 방향으로부터 이러한 공간 내부로 유입할 수 있다.

일 실시예로, 이러한 공간은 하부-측 개구부를 가져 냉각 공기가 아래로부터 상기 공간으로 유입될 수 있다. 실제로, 구획들 사이에 바닥 판 또는 그와 같은 것을 가질 필요가 없다. 즉, 중력에 의해 소결광이 아래로부터 상기 공간을 통과할 수 없기 때문에 내부 공간은 하부 면으로 완전히 개방될 수 있다.

일 실시예로, 특히, 개별의 구획의 접선 폭이 상대적으로 넓을 때, 본 발명은 각 구획이 접선방향으로 연장된 접선방향의 유입 베인을 갖는 적어도 하나의 측벽을 갖는 것으로 개선될 수 있다. 종래에 알려진 이러한 접선방향의 유입 베인은 구획의 방사상 내벽 및/또는 외벽에 배치될 수 있다.

접선방향의 베인은 접선 방향으로 배열되는 것이 바람직하다. 하지만, 상기 접선방향의 베인은 예를 들어 방사형 방향과 완전하게는 대응되지 않는 구부러진 형태를 갖거나, 또는 방사형 방향에 대해 비스듬히 있을 수 있다. 바람직하게는 상기 접선방향의 베인은 구획의 전체 접선 폭의 50% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상으로 연장된다. 만약, 방사형 접선방향의 베인이 구획의 전체 폭에 걸쳐 연장된 경우, 상기 베인은 연결되거나 또는 단일체로 형성됨을 주목해야 한다. 이러한 경우, 접선 및 방사형 베인을 구성하는 일종의 "원주형" 베인이 있을 수 있다.

본 발명의 전형적 실시예에 따라, 샤프트의 방사형 폭은 하향할수록 감소한다. 즉, 샤프트의 벽은 내부로 기울어져 있다. 이러한 실시예에서, 상술된 전형적 냉각기 설계에 부합하여, 하향하는 소결광의 속도는 하부 부분으로 갈수록 증가하며, 이에 따라, 마모 응력의 위험은 증가한다. 이러한 경우, 본 발명은 샤프트의 하부 부분에 추가 에어 덕트 또는 그와 같은 것이 필요하지 않기 때문에 특히 이로울 수 있다.

또한, 각 구획의 접선방향의 폭은 하향할수록 감소하는 것이 바람직하다. 즉, 구획 각각의 측벽은 내부로 기울어져 있다. 이것은 다른 한편으로는 이웃하는 구획 사이의 공간 폭이 하향할수록 증가하고, 상부에서 상대적으로 좁은 것을 의미한다. 따라서, 이웃하는 2개의 구획의 측벽은 다소 지붕과 같은 구조(roof-like structure)를 형성하며, 이것은 위에서 개별의 구획 내로 내려가는 소결광을 부드럽게 편향하는 것을 돕는다.

샤프트의 설계에 따라, 냉각 공기는 불균일한 공기흐름을 일으키는 내벽 및 외벽을 따라 움직이는 경향을 가질 수 있다. 이러한 현상을 피하기 위한 하나의 방법은 적어도 하나의 프로파일 형성 수단을 제공하는 것이다. 상기 프로파일 형성 수단은 소결광의 상부 프로파일을 방사형 방향으로 오목하게 형성하는데 적합하다. 즉, 방사형 방향에 따르는 이러한 프로파일의 높이는 내벽 및 외벽을 향산 방향이 그 사이보다 크다. 즉, 소결광 베드(bed)로부터 나오는 길이 샤프트의 중앙 영역보다 짧으며, 이것은 냉각 공기가 측벽으로부터 떨어져 중앙을 향해 움직이는 경향을 갖는 것을 의미한다. 이러한 프로파일 형성 수단은 위로부터 소결광에 작용하는 스크레퍼(scraper)일 수 있다. 본 명세서 상에서, 샤프트의 회전은 프로파일 형성 수단이 정지상태에 잇고, 소결광에 "고랑(furrow)"를 형성하는 쟁기(plough)와 같이 작용할 수 있는 점에서 활용될 수 있다.

본 명세서상에서, 특히, 상기 프로파일 형성 수단은 조절 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어, 형성 수단의 수직 위치는 조절될 수 있거나 또는 형성 수단의 프로파일 자체가 대체될 수 있다. 일반적으로, 이러한 조절은 설비의 일시적인 작동 중단시 행해질 수 있다. 하지만, 작동 중에 이러한 조절이 형성되도록 구동 수단이 제공될 수도 있다.

알려진 바와 같이, 냉각기에 유입하는 소결광은 서로 다른 크기를 갖는 입자로 구성된다. 또한, 보다 작은 크기의 입자는 입자들 사이의 공기가 있기 위한 공간이 보다 작아, 더욱 밀도있게 쌓일 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이에 따라, 보다 큰 입자를 갖는 영역은 공기가 통과하기 위한 공간을 보다 많이 남기고, 이것은 냉각 공기의 바람직한 통로가 될 수 있다. 이러한 효과는 적어도 하나의 분배 수단을 갖는 본 발명의 또 다른 실시예에서 활용될 수 있다. 상기 분배 수단은 소결광을 주로 샤프트의 방사상 내벽 및 방사상 외벽을 향해 충진 시키는데 적합하다. 이러한 영역에서, 소결광은 과도하게 쌓여 내리막길로 굴러갈 것이다.

여기서, 보다 큰 입자는 보다 작은 입자보다 보다 멀리 굴러가 내벽 및 외벽 주변부 사이의 중앙 영역에 쌓인다. 이에 따라, 소결광 베드내에서 보다 작은 입자는 내벽 및 외벽에 잇고, 보다 큰 입자는 중앙에 있도록 "크기 구배"가 형성된다. 따라서, 냉각 공기는 우선적으로 측력으로부터 떨어져 중앙으로 통과할 것이다. 유사한 효과가 상술된 프로파일 형성 수단에 의해 형성될 수 있음을 주목해야 한다. 예를 들어, 만약, 형성 수단이 초기에 소결광의 안식각(repose angle)을 초과하는 프로파일을 형성할 경우, 이것은 소결광 입자가 경사지를 굴러 내려오는 원인이 될 수 있다.

샤프트의 중앙 영역의 공기흐름은 더욱 활발해질 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 적어도 하나의 배기 시스템은 작동 중에 소결광 내에 내장되도록 샤프트의 상부 부분에 배치되며, 샤프트 내로 국부적으로 공기를 흡입하기에 적하다.

상기 배기 시스템은 샤프트의 상부에 위치하며, 하강하는 소결광의 속도가 하부 부분보다 높지 않아 마모는 상당히 낮다. 종래의 흡입 수단과 달리, 상기 배기 시스템은 샤프트의 외면 및 소결광 베드상에 설치된다. 상기 배기 시스템은 이렇게 배치되어, 냉각기의 정상 작동시, 소결광 내에 내장된다. 상기 배기 시스템은 적어도 하나의 개구부를 갖는 적어도 하나의 에어 덕트를 포함할 수 있다. 상기 개구부는 일반적으로 (방사상으로) 샤프트의 중앙 영역에 배치된다. 만약, 배기 시스스템이 샤프트에 공기를 흡입하도록 되어 있는 경우, 중앙 영역에 추가 냉각 공기 공급원이 제공될 수 있으며, 냉각 성능이 향상된다.

소결광 및 냉각 공기의 접촉을 향상시키는 또다른 추가사항은 공기흐름이 주로 샤프트 벽 근처에 발생하더라도 소결광이 공기흐름 방향으로 움직이도록 편향시키는 것이다. 이것은 샤프트에 배열된 중앙 편향 요소에 의해 이뤄질 수 있고, 소결광을 샤프트의 방사상 중앙 영역으로부터 방사상으로 편향시키기에 적합할 수 있다. 이러한 편향 요소는 샤프트에 원주형으로 배열된 원형 빔(circular beam)일 수 있다.

대안적으로, 편향 요소는 구획의 하부에 배열될 수 있다. 어떤한 경우에도, 편향 요소는 소결광의 최적 편향을 위해 지붕과 같은 구조(roof-like structure)를 형성하는 비스듬한 상부 표면을 가질 수 있다. 이때, 편향 요소의 하부 끝단은 구최ㄱ의 하부 끝단상에 있을 수 있다. 즉, 편향 요소는 구획의 끝단까지 완전히 연장될 필요는 없다. 만약, 소결광 흐름이 편향 요소에 의해 나눠지고, 샤프트 벽을 향해 편행되 편향 요소 아래로 함께 흐를 경우, 역류 효과가 상당히 향상될 수 있다.

또한, 본 발명은 소결광을 수용하기 위한 원형 샤프트를 갖는 소결광 냉각기 내에서 소결광을 냉각하는 방법을 제공한다. 상기 샤프트는 적어도 하나의 상부 충진구를 가지며, 적어도 하나의 하부 배출구를 갖는다. 하부 부분에서, 상기 샤프트는 접선방향으로 이격되는 다수의 구획으로 나눠지고, 각 구획은 상기 샤프트로 냉각 공기를 흡입하기 위한 방사상으로 연장된 방사형 유입 베인을 갖는 적어도 하나의 측벽을 갖는다.

상기 방법은 상기 충진구를 통해 소결광을 충진하는 단계, 상기 소결광이 상기 구획을 통해 상기 배출구로 하향 이동하는 단계 및 냉각 공기가 상기 방사형 유입 베인을 통해 흡입되어 상기 샤프트를 통해 상향 이동하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각방법은 본 발명의 소결광 냉각기의 냉각방법에 부합한다.

도 1은 본 발명의 소결광 냉각기(1)의 샤프트(2)를 간단하게 나타낸 투시도이다. 상기 샤프트(2)는 일반적으로 내벽(3) 및 외벽(4)을 갖는 원형 또는 고리모양을 갖는다. 상기 샤프트(2)는 내벽 및 외벽(3,4)의 상부 끝단 사이에 원주형으로 연장한 상부 충진구(5)를 갖는다. 도 1에서 상기 샤프트(2)의 내부를 나타내기 위해 상기 외벽(4)의 일부는 제거되었다. 하부 부분(2.1)에서, 상기 샤프트(2)는 하부 끝단에서 배출구(6)를 갖는 다수의 구획(7)으로 나눠진다. 작동하는 동안, 소결광(100)은 상기 샤프트(2) 내로 상기 충진구(5)를 통해 충진되고, 중력에 의해 하강하여 각각의 배출구(6)로 구획을 통해 이동한다. 대칭축에 대한 상기 샤프트(2)의 회전은 소결광(100)의 균일 분포를 보장한다.

나타나 있는 바와 같이, 모든 구획(7)은 이웃하는 구획(7)과 마주하는 방사상으로 배치된 측벽(8)에 의해 구획된다. 이웃하는 구획(7)의 측벽(8)은 내부로 비스듬히 있어 지붕과 같은 구조(roof-like structure)를 형성한다. 다수의 방사형 유입 베인(9)은 각 측벽(8) 내에 배치된다. 상기 방사형 유입 베인은 상기 구획(9)의 방사형 폭의 대략 80% 이상 연장된다. 작동 중, 음압(negative pressure)이 상기 샤프트의 상부 부분(2.2)상에 적용되고, 그것에 의해 공기는 방사형 유입 베인(9)을 통해 흡입되고 상기 구획(7) 및 샤프트의 상부 부분(2.2)을 통해 상향한다. 따라서, 공기는 하강하는 소결광(100)에 대해 반대방향으로 움직인다.

실시예에 따른 도면에서, 구획(7)의 접선방향의 측벽(10)은 완전히 폐쇄되고 유입 베인을 갖지 않는다. 다수의 구획(7)으로 분할되는 샤프트(2)와 결합되는 방사형 베인(9)은 충분히 균일한 공기흐름을 갖도록 할 수 있고, 이로 인해 소결광(100)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 실시예에 따른 도면에서, 샤프트(2)는 12개의 구획(7)으로 나눠진다. 물론, 상기 숫자는 다를 수 있으며, 특히 20 또는 50개까지 상당히 높을 수 있다. 실시예에 따른 도면에서, 이웃하는 구획(7)사이의 공간(11)은 하부-측 개구부(12) 및 방사상 내부 및 외부 개구부(13)를 갖는다. 또한, 상기 개구부(12,13)는 하나의 개구부일 수 있다. 하지만, 하부-측 개구부(12) 또는내부 및 외부 개구부(13) 중 적어도 하나가 누락될 수도 있다.

도 2는 도 1의 샤프트(2)를 갖는 소결광 냉각기(1) 일부의 단면을 나타낸다. 보다 상세히 나타나있는 바와 같이, 샤프트(2)의 방사형 폭은 하향할수록 감소한다. 구조 안정성을 위해, 내부 샤프트 벽(3)은 지지구조(14)에 연결되고 2개의 샤프트 벽(3,4)는 수평으로 배열된 3개의 연결빔(15)에 의해 연결된다. 작동 중, 소결광(100) 설비의 충진장치(미도시)가 샤프트(2) 상에 위치되고, 상기 샤프트(2)상에 소결광(100)을 투하하고, 상기 소결광은 상술한 바와 같이 중력에 의해 하강한다. 공기 흡입 시스템과 연결된 밀폐된 후드가 샤프트(2)의 상부 부분(2.2)에 놓인다. 하지만, 상기 사항은 도 2에 도시되어있지 않다. 샤프트는 회전하는 플랫폼(16)에 장착되어 원형 트랙 상에서 느리게 회전하기 때문에 고정형 충진 장치는 순차적으로 샤프트(2)의 다른 구역에 놓인다. 하부 배출구에서, 고정형 스트리퍼(stripper)(17)가 제공되며, 상기 스트리퍼는 상기 샤프트(2)로부터 냉각된 소결광(100)을 제거하는 것을 돕느다. 보다 상세히 나타낸 도면에서 나타낸 바와 같이, 각 구획은 양면에 구획(7) 폭의 약 80% 이상으로 방사상으로 연장한 4개의 유입 베인(9)을 포함한다. 하지만, 이것은 하나의 실시예로, 베인(9)의 수는 이보다 많거나 적을 수 있으며, 그 이상 또는 그 이하로 연장될 수 도 있다.

도 3은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 샤프트(2a)의 투시도이다. 도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 샤프트와 많은 부분 유사하며, 또한, 방사형 유입 베인(9)을 갖는 구획(7a)을 갖는다. 하지만, 도 3은 추가적으로 각 구획 상에 배치된 접선방향의 유입 베인(18)을 포함한다. 상기 실시예에서, 방사형 및 접선방향의 유입 베인(9,18)은 각 구획(7a) 폭의 대략 80% 이상 연장된다. 하지만, 이것은 전체 폭 이상으로 연장될 수도 있으며 이로인해 상기 방사형 및 접선방향의 유입 베인은 실질적으로 단일형 원주형 유입 베인을 형성할 수 있다. 접선방향의 유입 베인(18)은 공기 흡입 영역을 증가시키고, 이로인해 흡입시 공기흐름 속도를 줄일 수 있다. 또한, 공기흐름의 균일성이 보다 향상되며, 특히, 구획(7a)을 갖는 샤프트(2a)의 하부 부분에서 공기흐름의 균일성이 보다 향상된다.

도 4는 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 소결광 냉각기(1b)의 단면을 나타낸 모식도이다. 상기 실시예는 내부 및 외부 접선방향의 유입 베인(18)을 갖는 도 3의 샤프트(2a)를 사용한다. 공기가 샤프트(2a)의 측벽(3a,4a)을 따라 이동하는 경향을 갖는 경우에도, 역류 효과를 향상시기 위해, 편향 빔(deflecting beam)(19)이 샤프트(2a)의 (방사상) 중앙 영역에 원주형으로 배치될 수 있다. 상기 편향 빔(deflecting beam)(19)은 샤프트(2a)의 하부 부분의 중간에 배치되지만 접선방향의 유입 베인(18)보다 다소 위, 예를 들어 구획(7a) 바로 위에 배치된다.

대안적으로, 편향 빔은 각 구획(7a)내에 설치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 편향 빔(deflecting beam)(19)은 샤프트(2a)의 아랫방향으로 완전히 연장되어있지 않고 즉, 하부 부분을 완전하게 분할하지 않는다. 상기 편향 빔의 기능은 하강하는 소결광(100)을 (진한 검정색 화살표로 나타낸) 2개의 흐름으로 나누고, 내벽 및 외벽에 보다 가깝도록 하여 공기가 상향하도록 충족시키는 것이다. 편향 빔(deflecting beam)(19)하부의 일부 지점에서, 2개의 기류는 다는 합쳐진다.

도 5는 본 발명의 네 번째 실시예에 따라 도 3의 샤프트(2a)가 적용된 소결광 냉각기(1c)의 단면을 나타낸 모식도이다. 여기서, 소결광(100)은 방사형 방항을 따라 균일하게 충진되지 않지만, 바람직하게는 내벽 및 외벽(3a, 4a)을 향한다. 이것은 충진 장치의 활성장치(chute)의 끝단에 놓인 지붕형상의 분배 수단(21)에 의해 용이하게 달성된다. 소결광(100)은 쌓여 샤프트(2a)의 중간영역(20)을 향해 빗면을 구르거나 또는 미끄러져 하강하기 시작한다. 이러한 과정은 큰 입자가 보다 작은 입자보다 더 움직이는 경향에 의해 일부 분리를 일으킨다. 하지만, 보다 큰 입자는 공기가 흐르기 위한 보다 많은 공간을 남기기 때문에, 샤프트(2a)의 중간영역(20)은 선호되는 흐름 통로가 된다. 따라서, (진한 흰색 화살표로 나타낸)냉각 공기는 측벽(3a, 4a)로부터 떨어져 샤프트(2a)이 중간영역(20)으로 이동한다.

도 6은 본 발명의 다섯 번째 실시예에 따른 소결광 냉각기(1d)의 단면을 나타낸 모식도이다. 상기 실시예에서, 소결광(100)은 샤프트(2a)의 전체 방사형 폭에 걸쳐 분포되지만, 스크레퍼(scraper)(22)가 오목한 프로파일을 형성하기 위해 소결광(100)의 최상단에서 작용한다. 상기 스크레퍼(scraper)(22)는 고정형이며 샤프트(2a)가 회전할 때의 쟁기(plough)와 유사하게 작동한다. 상기 오목한 프로파일은 샤프트의 중심에서 소결광 층의 총 높이가 내벽 및 외벽(3a, 4a)의 높이보다 작은 것을 의미한다.

또한, 접선방향의 유입 베인(18)으로부터 오목한 프로파일의 중심까지의 거리는 프로파일의 내부 및 외부 끝단에 대한 거리에 비해 감소된다. 따라서, (진한 흰색 화살표로 나타낸)냉각 공기는 적어도 부분적으로 측벽(3a,4a)에서 샤프트(2a)의 중심으로 다시 향한다. 네 번째 실시예에서 설명한 분리 효과는 어느 정도까지는 다섯 번째 실시예에서도 발생될 수 있다. 한편, 네 번째 실시예에서도 오목한 프로파일이 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 여섯 번째 실시예에 따른 소결광 냉각기(1e)의 단면을 나타낸 모식도이다. 여기서는, 배기 시스템이 샤프트의 중앙 또는 상부 영역의 연결빔 내에 설치된다. 상기 배기 시스템은 상기 빔(15)에 용이하게 통합되거나 장착될 수 있는 에어 덕트(미도시) 및 공기를 샤프트 내부로 방출시키기 위한 유출구(23)를 포함한다. 상기 실시예에서, 에어 덕트는 단순히 외부 즉, 대기압에 연결되기 때문에, 상기 공기는 유입 베인(18)을 통해 공기를 흡입하는 동일한 음압(negative pressure)에 의해 샤프트 내로 흡입된다. 추가 냉각 공기의 공급이 이에 따라 샤프트의 상부 부분에 제공되며, 중앙 또는 상부 부분을 통한 공기의 흐름은 증가되고 또한, 상기 부분으로 새로운 냉각 공기가 유입되는 반면, 유입 베인(18)으로부터 상승하는 공기는 이미 일정량 가열된다. 이러한 중앙 유출구(23)는 샤프트의 중앙 영역에서 소결광을 냉각시키기 위해 추가 냉각 공기를 제공할 수 있다.

도 7은 샤프트(2a) 내로 공기를 흡입하기 위한 수단으로써의 배기 시스템을 나타낸다.

도 4 내지 7에서, 접선방향의 유입 베인(18)은 샤프트를 통한 절단 방향에 의해 가시적으로 나타낸 것이다. 공기는 도 4 내지 7에서 도시되지 않은 방사형 유입 베인을 통해서도 샤프트 내로 흡입된다. 도 4 내지 7의 실시예는 모두 접선방향의 유입 베인을 갖지 않는 실시예 즉, 방사형 유입 베인만 갖는 실시예의 경우에서도 유효하다.

1, 1b-1e: 소결광 냉각기
2, 2a : 샤프트
2.1: 하부 부분
2.2: 상부 부분
3, 3a : 내벽
4, 4a : 외벽
5: 충진구
6: 배출구
7, 7a: 구획
8: 방사형 측벽
9: 방사형 유입 베인
10: 접선방향의 측벽
11: 공간
12: 하부-측 개구부
13: 개구부
14: 지지 구조
15: 연결 빔(connecting beam)
16: 플랫폼
17: 스트리퍼(stripper)
18: 접선방향의 유입 베인
19: 편향 빔(deflecting beam)
20: 중간영역
22: 스크레퍼(scraper)
23: 유출구
100: 소결광

Claims (12)

1. 방사형 내벽(3, 3a), 방사형 외벽(4, 4a)을 포함하고, 상기 방사형 내벽 및 상기 방사형 외벽 사이에 적어도 하나의 상부 충진구(5) 및 적어도 하나의 하부 배출구(6);를 가지며,
   - 하부 부분(2.1)은 접선 방향으로 이격 되어 있는 다수의 구획(7, 7a)으로 나누어지고,
   - 상기 각각의 구획(7, 7a)은 샤프트(2, 2a)내로 냉각 가스를 흡입하기 위해 방사형으로 연장된 방사형 유입 베인(9)을 갖는 적어도 하나의 측벽(8)을 가지며,
   - 상부 부분은 밀폐된 후드에 의해 덮혀 있고, 가스 흡입 장치와 연결되어 있으며 소결광(100)을 수용하기 위한 원형 링 형태의 샤프트(2, 2a);를 포함하며,
   - 작동 중, 소결광(100)이 상기 충진구(5)를 통해 충진되고, 상기 구획(7, 7a)을 통해 배출구(6)쪽으로 하향 이동하는 반면, 냉각 가스는 상기 방사형 유입 베인(9)을 통해 흡입되고, 가스 흡입 장치에 의해 상기 샤프트(2, 2a)를 통해 상향하며,
   상기 방사형 유입 베인(9)은 상기 구획(7, 7a)의 방사형 폭의 50% 이상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 역류 운전을 위한 소결광 냉각기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 샤프트 (2,2a)는 그 대칭축을 중심으로 회전 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기.
   
3. 제1항에 있어서,
   이웃하는 구획(7, 7a) 사이의 공간(11)은 냉각 가스가 아래로부터 상기 공간(11)을 통과할 수 있도록 하부-측 개구부(12)를 갖는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 각각의 구획(7, 7a)은 접선방향으로 연장한 접선방향의 유입 베인(18)을 갖는 적어도 하나의 측벽(10)을 갖는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 샤프트 (2, 2a)의 방사방향의 폭은 아래 방향으로 감소하는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 각각의 구획(7, 7a)의 접선방향의 폭은 아래 방향으로 감소하는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 소결광 냉각기는 적어도 하나의 프로파일 형성 수단(22)에 의해 상기 소결광(100)의 상부 프로파일이 방사형 방향으로 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 프로파일 형성 수단(22)의 수직 위치는 조절될 수 있거나 또는 형성 수단의 프로파일 자체가 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 소결광 냉각기는 소결광을 적어도 하나의 분배 수단(21)에 의해 주로 샤프트 (2, 2a)의 방사형 내벽(3, 3a) 및 방사형 외벽(4, 4a)을 향해 충전하는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기.
   
10. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 배기 시스템(23)은 작동 중에 소결광(100)에 내장되도록 샤프트(2a)의 상부 부분에 배치되어, 샤프트(2a)내부로 공기를 흡입시키기에 적합한 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 소결광 냉각기는 상기 샤프트(2a)에 배열된 중앙 편향 요소(19)에 의해 소결광(100)을 샤프트(2a)의 방사상 중심 영역에서 방사상 내부 및 외부로 편향시키는 것을 특징으로 하는 소결광 냉각기.
    
12. 방사형 내벽(3, 3a), 방사형 외벽(4, 4a)을 포함하고, 상기 방사형 내벽 및 상기 방사형 외벽 사이에 적어도 하나의 상부 충진구(5) 및 적어도 하나의 하부 배출구(6);를 가지며,
    - 하부 부분(2.1)은 접선 방향으로 이격 되어 있는 다수의 구획(7, 7a)으로 나누어지고,
    - 상기 각각의 구획(7, 7a)은 샤프트(2, 2a)내로 냉각 가스를 흡입하기 위해 방사형으로 연장된 방사형 유입 베인(9)을 갖는 적어도 하나의 측벽(8)을 가지며,
    - 상부 부분은 밀폐된 후드에 의해 덮혀 있고, 가스 흡입 장치와 연결되어 있으며, 소결광(100)을 수용하기 위한 원형 고리 형태의 샤프트(2, 2a)를 포함하는 소결광 냉각기(1, 1b-1e) 내에서 소결광(100)을 냉각시키기 방법으로,
    - 상기 충진구(5)를 통해 소결광(100)을 충진하는 단계;
    - 상기 소결광(100)이 상기 구획(7, 7a)을 통해 상기 배출구(6)로 하향 이동하는 단계; 및
    - 냉각 가스가 상기 방사형 유입 베인(9)을 통해 흡입되고, 가스 흡입 장치의 수단에 의해 상기 샤프트(2, 2a)를 통해 상향 이동하는 단계;를 포함하며, 상기 방사형 유입 베인(9)은 상기 구획(7, 7a)의 방사형 폭의 50% 이상으로 연장되는 소결광의 냉각 방법.
    

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