KR20190069094A

KR20190069094A - 소결 장치 및 소결 방법

Info

Publication number: KR20190069094A
Application number: KR1020170169478A
Authority: KR
Inventors: 정은호; 박천수; 조병국; 박종인
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2019-06-19

Abstract

본 발명은 소결 장치 및 소결 방법에 관한 것으로, 소결광을 제조하는 방법으로서, 이동경로를 따라 이동하는 소결대차 내부에 원료를 장입하는 과정; 상기 원료를 점화시키는 과정; 및 상기 원료의 하부방향으로 공기를 흡인하면서 원료를 소결시켜 소결광을 제조하는 과정;을 포함하고, 상기 소결광을 제조하는 과정은, 상기 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스 중 적어도 일부를 상기 이동경로의 복수의 영역으로 순환시키는 과정; 및 나머지 배가스로부터 유해물질을 제거한 후 배출시키는 과정;을 포함하고, 배가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 동시에 소결광의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

소결 장치 및 소결 방법{Apparatus and Method for Manufacturing Sintered Ore}

본 발명은 소결 장치 및 소결 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 소결 장치 및 소결 방법에 관한 것이다.

소결광 제조 공정은 미립의 분철광석을 소결하여 고로 사용에 적합한 크기로 제조한다. 일반적으로, 소결광 제조 공정은 분철광석, 결합재, 부원료 등을 물과 함께 드럼 믹서에서 혼합한 소결 배합 원료를 의사 입자화시켜 소결 대차 상에 소정 높이로 장입한다. 그리고, 점화로에 의해 상층 표면부를 착화하며, 소결 대차가 진행하는 동안 대형 흡인(吸引)팬 등에 의해 흡인하여, 상부로부터 하부로 소결 배합 원료를 연소시킴으로써 소결광을 제조한다.

한편, 고로 내용적 확대와 고출선비 조업으로 인해 소결광 수요가 증가하고, 이로 인해 소결광 증산을 위해서는 소결기의 화상면적 증설과, 증설된 면적만큼 흡인 풍량도 증가되어야 한다. 또한, 소결 배합 원료가 소결됨에 따라 통기 저항이 발생하여 원료층 내 연소대의 원활한 이동을 위하여 일부 구간에서는 더 많은 풍량이 요구될 수 있다. 흡인 풍량을 증가시키는 방법으로 흡인팬의 용량을 증대시키는 방법이 있지만, 이와 함께 배가스 청정설비의 증설이 필요하여 투자, 유지비도 증가하는 문제점이 있다.

KR

1665066

B

KR

0119554

B

본 발명은 배가스를 효율적으로 순환시켜 소결구간에서 공기의 흡인량을 선택적으로 증대시킴으로써 소결광의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 소결광 제조 설비 및 이를 이용한 소결광 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 소결광 제조장치는, 이동 경로를 따라 이동 가능하고, 내부에 원료를 장입할 수 있는 공간을 제공하는 소결대차; 상기 소결대차의 하부에 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수의 윈드박스; 상기 원료를 소결하는 과정에서 발생하는 배가스 중 일부를 흡인하여 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 복수의 윈드박스 중 일부와 연결되는 배출부; 상기 배출부에서 흡인된 배가스 중 일부를 흡인하여 상기 소결대차의 상부로 공급도록 상기 배출부와 연결되는 제1배가스 순환부; 및 상기 원료를 소결하는 과정에서 발생하는 배가스 중 일부를 흡인하여 상기 소결대차의 상부로 공급하도록 상기 복수의 윈드박스 중 일부와 연결되는 제2배가스 순환부;를 포함할 수 있다.

상기 이동경로는, 상기 원료가 상기 소결대차 내로 장입되는 장입구간, 상기 원료가 점화되는 점화구간 및 상기 원료가 소결되는 소결구간을 포함하고, 상기 제1배가스 순환부 및 상기 제2배가스 순환부는 상기 소결구간에 연결될 수 있다.

상기 배출부는, 상기 복수의 윈드박스 중 일부와 연결되는 배출관; 상기 배출관에 구비되는 제1흡인팬; 및 배가스에 함유되는 유해물질을 제거하기 위한 제1여과장치;를 포함할 수 있다.

상기 제1배가스 순환부는 상기 소결구간의 시작지점부터 상기 이동경로의 1/2 지점 사이를 이동하는 소결대차 상부로 배가스를 공급할 수 있다.

상기 제1배가스 순환부는, 상기 소결대차의 상부에 배치되고 이동경로를 따라 연장형성되는 제1후드; 상기 제1후드와 상기 배출관을 연결하는 제1연결관; 및 상기 제1연결관에 구비되는 제2흡인팬;을 포함할 수 있ㄷ.

상기 배출관에 연결되는 상기 제1연결관의 일측은 상기 제1흡인팬과 상기 제1여과장치 사이에 구비될 수 있다.

상기 소결대차에서 배출되는 소결광을 냉각시키기 위한 냉각장치를 포함하고, 상기 제1배가스 순환부는, 상기 냉각장치와 상기 제1후드를 연결하는 제2연결관; 및 상기 제2연결관에 구비되는 제3흡인팬;을 포함할 수 있다.

상기 제2배가스 순환부는 상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 소결구간의 종료지점 사이에서 발생하는 배가스를 순환시킬 수 있다.

상기 제2배가스 순환부는, 상기 소결대차의 상부에 배치되고 이동경로를 따라 연장형성되는 제2후드; 상기 제2후드와 상기 윈드박스를 연결하는 제3연결관; 및 상기 제3연결관에 구비되는 제4흡인팬;을 포함할 수 있다.

상기 제2배가스 순환부는, 배가스에 함유되는 유해물질을 제거하기 위한 제2여과장치를 포함할 수 있다.

상기 제1여과장치 및 상기 제2여과장치는 집진기와 탈황장치를 포함할 수 있다.

상기 제1여과장치는 탈질장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 소결광 제조방법은, 소결광을 제조하는 방법으로서, 이동경로를 따라 이동하는 소결대차 내부에 원료를 장입하는 과정; 상기 원료를 점화시키는 과정; 및 상기 원료의 하부방향으로 공기를 흡인하면서 원료를 소결시켜 소결광을 제조하는 과정;을 포함하고, 상기 소결광을 제조하는 과정은, 상기 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스 중 적어도 일부를 상기 이동경로의 복수의 영역으로 순환시키는 과정; 및 나머지 배가스로부터 유해물질을 제거한 후 배출시키는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 순환시키는 과정은, 상기 원료가 점화되는 지점 이후부터 상기 이동경로의 1/2 지점 사이인 제1영역을 이동하는 소결대차의 상부로 배가스를 공급하는 과정과, 상기 이동경로의 1/2지점으로부터 상기 원료의 소결이 완료되는 지점 사이인 제2영역을 이동하는 소결대차의 상부로 배가스를 공급하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스의 유량 100%에 대하여, 20 내지 40%의 배가스는 순환시키고, 60 내지 80%의 배가스를 배출시킬 수 있다.

상기 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스의 유량 100%에 대하여, 10 내지 20%의 배가스는 상기 제1영역으로 공급하고, 10 내지 20%의 배가스는 상기 제2영역으로 공급할 수 있다.

상기 소결광을 배광하는 과정; 및 배광된 소결광을 냉각시키는 과정;을 더 포함하고, 상기 제1영역으로 배가스를 공급하는 과정은, 상기 소결광을 냉각시키는 과정에서 발생하는 냉각배가스를 상기 제1영역으로 공급하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 제1영역으로 배가스를 순환시키는 과정은 배가스 중 유해물질을 제거하기 전의 배가스를 제1영역으로 공급할 수 있다.

상기 제2영역으로 배가스를 공급하는 과정은, 상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡인되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점 사이의 영역에서 공기를 흡인하는 과정; 및 상기 흡인되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점부터 상기 원료의 소결이 완료되는 지점 사이를 이동하는 상기 소결대차 상부로 상기 흡인된 공기를 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 제2영역으로 배가스를 공급하는 과정은, 배가스에 함유되는 유해물질을 제거하는 과정을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 소결과정에서 발생하는 배가스를 분배하여 일부는 소결대차에 공급하여 순환시키고, 나머지 배가스는 유해물질을 제거한 후 외부로 배출시킬 수 있다. 이에 소결기의 화상면적 증설과, 증설된 면적만큼 흡인 풍량을 증대시킬 수 있고, 흡인 풍량 증대로 통기 저항을 저감시켜 연소대 이동을 원활함으로써 소결광의 생산성을 향상시킬 수 있다. 이와 함께 탈황장치, 집진기 등과 같은 청정설비, 예컨대 여과장치의 용량을 증대시키기지 않고도 배가스 중 유해물질을 효율적으로 증가시킬 수 있다. 따라서 여과장치의 용량 증대에 따라 발생하는 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료의 소결공정 중 소결층의 단면형상 및 배가스의 특성을 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료의 소결공정 중 소결층의 단면형상 및 배가스의 특성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치는 이동 경로를 따라 이동 가능하고 내부에 원료를 장입할 수 있는 공간을 제공하는 소결대차(130)와, 소결대차(130)의 하부에 이동경로를 따라 배치되는 복수의 윈드박스(140)와, 원료를 소결하는 과정에서 발생하는 배가스 중 일부를 흡인하여 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 복수의 윈드박스 중 일부와 연결되는 배출부(190)와, 배출부(190)에서 흡인된 배가스 중 일부를 흡인하여 소결대차(130)의 상부로 공급도록 배출부(190)와 연결되는 제1배가스 순환부(160) 및 원료를 소결하는 과정에서 발생하는 배가스 중 일부를 흡인하여 소결대차(130)의 상부로 공급하도록 복수의 윈드박스(140) 중 일부와 연결되는 제2배가스 순환부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 소결장치는, 장입부(120), 파쇄부(171), 냉각장치(172)를 포함할 수 있다.

소결대차(130)는 무한궤도방식으로 회전하도록 배치되고, 폐루프를 형성하여 상부측의 이동경로와 하부측의 회차경로를 형성할 수 있다. 이동경로에서는 소결대차(130) 내부에 원료를 장입하여 원료를 소결시키고, 회차경로에서는 소결이 완료된 소결광을 배광한 빈 소결대차(130)를 이동시켜 소결공정을 위해 상측의 이동경로로 회차시킨다.

이동경로는 길이방향으로 연장형성되고, 소결대차(130)가 이동경로의 전방에서 후방으로 이동할 수 있다. 또한, 이동경로는, 이동경로 중 최전방의 위치하고 장입부(120)가 배치되는 장입구간, 장입구간의 후방에 위치되고 점화로(110)가 배치되는 점화구간 및 점화구간의 후방에 위치하고 원료가 소결되는 소결구간을 포함할 수 있다. 즉, 장입구간은 원료가 소결대차(130) 내로 장입 또는 급광되는 구간이고, 점화구간은 원료가 점화되는 구간이고, 소결구간은 원료의 상부면에 점화된 화염을 하부로 이동시켜 원료를 소결시키는 구간이다.

소결대차(130)는 내부에 원료가 수용되는 공간을 형성하고, 복수개가 일방향으로 무한궤도에 설치되어 이동경로 및 회차경로를 이동할 수 있다. 이에, 소결대차(130)는 이동경로 및 회차경로를 이동하면서 원료를 내부로 장입시킨 후 소결시켜 배출 또는 배광할 수 있다.

장입부(120)는 이동경로 중 장입구간에 배치된다. 즉, 장입구간은 장입부(120)의 길이방향 길이와 같은 길이의 영역을 포함할 수 있다. 장입부(120)는 소결대차(130)의 상부에 배치되고, 내부에 원료가 저장되는 공간을 형성하는 호퍼 및 원료의 이동경로를 형성하고 경사면을 장입슈트를 포함할 수 있다. 이에, 호퍼에서 하부로 원료를 배출하면, 원료가 하측의 장입슈트를 통해 소결대차(130)의 내부로 안내될 수 있다.

점화로(110)는 이동경로 중 점화구간에 배치된다. 즉, 점화구간은 점화로(110)의 길이방향 길이와 같은 길이의 영역을 포함할 수 있다. 점화로(110)는 소결대차(130)의 상부 및 장입부(120)의 후방에 배치되어, 소결대차(130) 내의 원료 상부면으로 화염을 공급하여 착화시킨다.

윈드박스(140)는 소결대차(130)의 하부에서 이동경로를 따라 복수개로 구비될 수 있다. 보다 구체적으로 윈드박스(140)는 점화로(110)와 원료가 소결대차(130)로부터 배출되는 구간 사이에 걸쳐 구비될 수 있다. 윈드박스(140)는 소결대차(130) 하부방향으로 공기를 흡인한다. 이에, 소결대차(130) 상부의 공기가 소결대차(130) 내부의 원료를 통과하여 하부의 윈드박스(140)로 흡인된다. 따라서, 윈드박스(140)에 의해 흡인되는 공기에 의해 소결대차(130) 내 원료의 상부면에 착화된 화염이 원료의 하부면으로 이동하여 원료가 소결될 수 있다. 그러나 윈드박스(140)가 구비되는 구간은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

배출부(190)는 복수의 윈드박스(140)에 연결되어 윈드박스(140)에 흡인력을 제공하고, 흡인된 공기, 즉 원료를 소결시키는 과정에서 발생하는 배가스를 외부로 배출하는 역할을 한다. 배출부(190)는 복수의 윈드박스(140)의 일부와 연결되고, 내부에 배가스가 이동할 수 있는 공간을 형성하는 배출관(191)과, 배출관(191)에 구비되는 제1흡인팬(192)과, 배가스 중 분진 및 유해물질을 제거하기 위한 제1여과장치(193)와, 배가스를 외부로 배출하기 위한 굴뚝(194)을 포함할 수 있다. 이때, 배가스가 이동하는 경로를 기준으로 제1흡인팬(192), 제1여과장치(193) 및 굴뚝(194)의 순으로 배치될 수 있다. 그리고 제1여과장치(193)는 집진기(193a), 탈황장치(193b) 및 탈질장치(미도시)를 포함할 수 있으며, 배가스가 이동하는 경로를 기준으로 집진기(193a), 탈황장치(193b) 및 탈질장치의 순으로 배치될 수 있다.

파쇄부(171)는 이동경로의 일측 즉, 이동경로의 최후방과 이격되는 부분에 배치될 수 있다. 이에, 소결이 완료되어 배광된 덩어리 형태의 소결광이 파쇄부(171)로 공급되면 파쇄부(171)에 의해 파쇄된다.

냉각장치(172)는 파쇄부(171)와 이격되어 배치된다. 냉각장치(172)는 내부에 원료 즉, 소결광이 수용되는 공간을 가지도록 형성된다. 이에, 파쇄부(171)에서 파쇄된 소결광이 냉각장치(172)로 공급되면, 공기 등을 소결광으로 통과시켜 소결광을 냉각시킬 수 있다. 이에, 공기가 소결광에 접촉하여 통과하면서 소결광의 열에너지를 흡수할 수 있다. 이때, 소결광을 냉각시키는 과정에서 발생하는 가스를 냉각배가스라 한다. 소결광은 이러한 과정을 거쳐 적정한 크기로 선별되어 고로(미도시)로 장입되고, 작은 크기를 갖는 소결광은 반광으로 분류되어 소결원료로 재사용될 수 있다.

한편, 제1흡인팬(192)은 흡인력을 발생시켜 소결대차(130)의 상부의 공기를 소결대차(130) 내부의 원료층을 통과시킨다. 그리고 공기는 원료층을 통과하면서 배가스로 되어 윈드박스(140)를 통해 배출관(191)를 따라 제1흡인팬(192) 측으로 이동하면서 제1여과장치(193)를 통과하여 여과된 후 굴뚝(194)으로 배출된다. 즉, 제1흡인팬(192)은 윈드박스(140) 내부에 음압을 형성함으로써 소결대차(130) 상부의 공기를 흡인하여 원료를 소결시킬 수 있다. 이와 같이 원료를 소결시키는 과정에서 발생하는 배가스는 다량의 분진과, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx)를 포함하고 있어, 제1여과장치(193)에서 여과시킨 후 굴뚝(194)을 통해 외부로 배출하여야 한다. 그런데 제1여과장치(193)에서 처리해야할 배가스의 유량이나 배가스 중 유해물질의 양이 증가하게 되면, 제1여과장치(193)의 처리 용량을 증대시켜야 한다. 그러나 제1여과장치(193)의 처리 용량을 증대시키는 경우, 설비 구축을 위한 투자비나 유지비가 증가하는 문제점이 있다. 특히 여과장치의 처리 용량이 증대할수록 그 비용이 급격하게 증가하게 된다. 이에 본 발명은 배가스 중 일부를 소결구간의 복수의 영역으로 순환시켜 배출부(190)에 구비되는 제1여과장치(193)의 처리 용량을 증가시키지 않고 배가스를 효율적으로 처리할 수 있다.

제1배가스 순환부(160)는 소결구간의 시작지점부터 이동경로의 1/2 지점 사이, 예컨대 제1영역를 이동하는 소결대차(130) 상부로 배가스를 공급할 수 있다.

제1배가스 순환부(160)는 소결대차(130)의 상부에 배치되고 이동경로를 따라 연장형성되는 제1후드(163)와, 제1후드(163)와 배출관(191)을 연결하는 제1연결관(161) 및 제1연결관(161)에 구비되는 제2흡인팬(162)을 포함할 수 있다.

제1후드(163)는 소결대차(130)의 상부에 배치된다. 제1 후드(183)는 이동경로를 기준으로 1/2 지점 이전, 즉 제1영역에 배치될 수 있다. 즉, 제1 후드(183)는 점화로(110)와 후술될 제2 후드(154) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 후드(183)는 길이방향으로 연장형성되고, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지게 형성될 수 있다.

제1연결관(161)은 배출관(191)과 제1후드(163)를 연결하여, 배출관(191)을 따라 이동하는 배가스 중 일부를 제1후드(163)로 이동시킬 수 있다. 이때, 제1연결관(161)에는 제2흡인팬(162)이 구비되어, 배출관(191)을 따라 이동하는 배가스 중 일부를 제1연결관(161)으로 흡인할 수 있다.

제1배가스 순환부(160)는 제1여과장치(193)에서 처리되는 배가스의 양을 저감시키기 위해 적용되는 것으로, 제1연결관(161)은 배출관(191)을 따라 이동하는 배가스가 제1여과장치(193)를 통과하기 이전, 예컨대 제1흡인팬(192)과 제1여과장치(193) 사이에 연결될 수 있다. 이에 제1배가스 순환부(160)는 배가스 중 유해물질을 제거하기 전 소결구간으로 순환시키기 때문에 제1여과장치(193)에서 처리해야 할 배가스의 양을 저감시켜 줄 수 있다.

한편, 제1배가스 순환부(160)를 통해 소결구간으로 공급되는 배가스는 원료를 산소 농도가 낮기 때문에 원료의 원활한 소결을 위해서는 산소 농도를 높여줄 필요가 있다. 이에 소결광을 냉각시키는 과정에서 발생하는 냉각배가스를 제1후드(163)로 공급하여 제1후드(163)를 통해 공급되는 배가스 중 산소 농도를 높여줄 수 있다. 따라서 제1연결관(161) 또는 제1후드(163)와 냉각장치(172)를 제2연결관(164)으로 상호 연결하고, 제2연결관(164)에 제3흡인팬(165)을 설치하여, 냉각장치(172)에서 발생하는 냉각배가스를 제2연결관(164)을 통해 제1후드(163)로 공급할 수 있다.

또한, 제2배가스 순환부(150)는 이동경로의 1/2 지점부터 소결구간의 종료지점 사이, 예컨대 제2영역에서 발생하는 배가스를 순환시킬 수 있다.

제2배가스 순환부(150)는 소결대차(130)의 상부에 배치되고 이동경로를 따라 연장형성되는 제2후드(154)와, 제2후드(154)와 복수개의 윈드박스(140) 중 일부를 연결하는 제3연결관(154) 및 제3연결관(154)에 구비되는 제4흡인팬(153)을 포함할 수 있다. 이때, 윈드박스(140)의 하부에는 배가스를 수용할 수 있는 공간을 제공하는 챔버(151)가 구비될 수 있으며, 제3연결관(154)은 챔버(151)와 제2후드(154)를 상호 연결할 수 있다. 또한, 제2배가스 순환부(150)는 배가스에 함유되는 분진, 황산화물 등과 같은 유해물질을 제거하기 위한 제2여과장치(152)를 포함할 수 있다.

챔버(151)는 내부에 공기가 수용되는 공간을 형성하고, 복수의 윈드박스(140) 중 일부와 연결된다. 예를 들어, 챔버(151)는 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡입된 공기의 온도가 최대가 되는 지점(이하 BTP) 사이에 배치되는 윈드박스(140)들과 연결될 수 있다.

도 2를 참조하면, 풍량은 소결층의 통기저항에 영향을 받으며, 통기저항은 소결완료층, 연소대, 및 미소결층에 따라 다르게 나타난다. 통기저항이 큰 연소대의 두께가 증가함에 따라 풍량은 점차 감소하여 이동경로의 1/2 지점과 BTP의 중간영역에서 최소로 감소하였다가 다시 증가하는 경향을 나타낸다.

통기 저항이 큰 영역에서는 윈드박스(140)에 의해 원료를 통과하는 공기의 양이 감소하여 소결이 진행이 원활하지 못할 수 있다. 따라서, 이동경로의 1/2 지점(이하 1/2 지점)과 BTP 사이에 배치되는 윈드박스(140)들을 챔버(151)와 연결하면, 후술될 제4흡인팬(153)이 전체 윈드박스(140) 중 일부의 윈드박스에만 흡입력을 제공하기 때문에, 제1흡인팬(193) 하나로 전체의 윈드박스(140)에 흡입력을 제공할 때보다 더 큰 흡입력이 제공될 수 있다. 즉, 제4흡인팬(153)와 연결되는 윈드박스(140) 수가 적어 흡입력이 덜 분할되어 제4흡인팬(153)과 연결된 각 윈드박스의 흡입력은 증가할 수 있다.

이에, 1/2 지점과 BTP 사이의 연소대에서 통기저항이 크더라도, 제4흡인팬(153)으로부터 제공되는 흡인력이 크기 때문에 1/2 지점과 BTP 사이에서 소결대차(130) 내의 풍량이 감소하는 것을 최소화할 수 있다. 즉, 소결대차(130) 내의 원료의 통기저항 때문에 공기의 이동이 방해를 받을 수 있지만, 하부에서 공기를 흡입하는 흡입력이 증가하여 통기저항으로 인해 감소한 풍량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 원료의 소결이 원활하게 진행되어 소결된 원료 즉, 소결광의 품질이 향상될 수 있다.

한편, 1/2 지점과 사이에 배치되는 윈드박스들이 챔버(151)에 연결되는 경우, 1/2 짐과 BTP 사이의 윈드박스들을 제외한 나머지 윈드박스들은 배출관(191)에 연결될 수 있다. 그러나 챔버(151)에 연결되는 윈드박스(140)들의 영역은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

제2후드(154)는 소결대차(130)의 상부에 배치되어 챔버(151)로 흡입된 공기 즉, 배가스를 원료로 공급하는 역할을 한다. 제2후드(154)는 이동경로를 기준으로 챔버(151)와 연결된 윈드박스보다 후방에 배치될 수 있다. 즉, 제2후드(154)는 BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스들의 상부에 배치될 수 있다. 제2후드(154)는 길이방향으로 연장형성되고, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 넓어지게 형성될 수 있다.

챔버(151)를 통해 흡입되는 공기는 원료의 열에너지를 흡수하여 고온이기 때문에, 외부 공기보다 부피가 클 수 있다. 이에, 윈드박스(140)가 흡입할 수 있는 공기의 부피가 한정되어 있기 때문에, 제2후드(154)가 공기를 공급하는 영역 또는 제2후드(154)가 커버하는 윈드박스(140)의 수가 작아지면 제2후드(154)에서 배출되는 공기가 하측의 윈드박스들로 모두 흡입되지 못하고 일부가 외부로 유출되어 환경오염을 유발할 수 있다.

제2후드(154)의 연장되는 길이를 증가시키면 하측에 배치되는 윈드박스(140)의 수가 증가하기 때문에, 제2 후드(154)에서 배출되는 공기를 하측의 윈드박스(140)들이 충분히 흡입하여 제2후드(154)에서 배출되는 공기가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상부의 제2후드(154)의 길이는 제2후드(154)에서 배출되는 공기를 충분히 흡입할 수 있는 개수의 윈드박스(140)를 덮을 수 있는 크기로 형성될 수 있다.

한편, 제2후드(154)는 이동경로를 기준으로 BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스들에 공기를 공급할 수 있다. 즉, 도 2를 참조하면, 1/2 지점과 BTP 사이의 윈드박스(140)에서 흡입된 공기 즉, 배가스는 수분을 함유하고 있고 외부의 공기보다 산소의 농도가 낮기 때문에, 이러한 공기를 연소가 일어나는 구간의 원료로 공급하면 연소를 방해할 수 있다. 따라서, 연소가 거의 또는 완전히 종료되는 이동경로 후방의 원료, 예를 들어 BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스(140)들 상부의 원료로 1/2 지점과 BTP 사이에서 흡입된 배가스를 공급할 수 있다. 그러나 제2후드(154)의 위치나 공기를 공급하는 영역 및 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 예를 들어, 챔버(151)와 연결되는 윈드박스와 제2후드(154)로부터 공기를 공급받는 윈드박스 중 일부는 중복될 수 있다.

제3연결관(153)은 일단이 챔버(151)에 연결되고 타단이 제2후드(154)에 연결된다. 또한, 제3연결관(153)은 내부에 챔버(151)로 유입된 배가스가 이동하는 경로를 형성한다. 이에, 챔버(151)로 유입된 배가스가 제3연결관(153)을 통해 제2후드(154)로 공급되어 하부의 소결대차(130)로 공급될 수 있다.

제4흡인팬(153)은 제2연결관(153)에 구비되어 챔버(151)에 연결된 윈드박스(140)에 공기를 흡입할 수 있는 흡입력을 제공한다. 제4흡인팬(153)은 제1흡인팬(192)보다 흡입력을 제공하는 윈드박스(140)의 개수가 적다. 따라서, 제4흡인팬(153)과 제1흡인팬(192)이 제공하는 흡입력의 크기가 같더라도, 제4흡인팬(153)으로부터 흡입력을 제공받는 윈드박스의 흡입력이 더 많이 분할되는 제1흡인팬(192)의 흡입력을 제공받는 윈드박스보다 더 클 수 있다. 그러나, 제4흡인팬(153)의 흡입력의 크기 및 흡입력을 향상시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 제2배가스 순환부(150)에서 흡인되는 배가스는 다량의 황산화물(SOx)을 함유하고 있고, 제1배가스 순환부(160)에서 흡인되는 배가스에 비해 질소산화물(NOx)의 함량이 적다. 따라서 제2배가스 순환부(150)에는 황산화물을 제거하기 위한 제2여과장치(152)를 구비할 수 있다. 여기에서 제2여과장치(152)는 집진기(152a)와 탈황장치(152b)를 포함할 수 있다.

이와 같이 소결광을 제조하는 과정에서 배가스를 소결구간의 복수의 구간에 분할하여 순환시킴으로써 배가스를 외부로 배출하기 전 유해물질을 제거하는 제1여과장치(193)의 용량을 증대시키지 않고도 배가스를 효율적으로 처리할 수 있다.

하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법에 대해 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 소결방법은, 이동경로를 따라 이동하는 소결대차 내부에 원료를 장입하는 과정과, 원료를 점화시키는 과정 및 원료의 하부방향으로 공기를 흡인하면서 원료를 소결시켜 소결광을 제조하는 과정을 포함하고, 소결광을 제조하는 과정은 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스 중 적어도 일부를 이동경로의 복수의 영역으로 순환시키는 과정과, 나머지 배가스는 유해물질을 제거한 후 배출시키는 과정을 포함할 수 있다.

우선, 복수의 소결대차(130)를 장입부(120)의 하측으로 순차적으로 통과시켜 장입부(120)를 통해 복수의 소결대차(130) 각각에 원료를 장입하여 원료층을 형성한다. 복수의 소결대차(130)가 점화로(110)의 하측을 순차적으로 통과하면 점화로(110)에 의해 원료층의 상부에 화염이 착화되고, 각 소결대차(130)는 소결구간을 거쳐 원료를 소결시킨다. 즉, 소결대차(130)가 소결구간을 이동하는 과정에서, 소결구간 내 윈드박스(140)의 흡인력에 의해 원료층 상부의 화염이 하부로 이동하여 원료를 연소시키면서 소결광이 제조된다. 소결이 완료된 원료 즉, 소결광은 소결대차(130)에서 배출된 후 냉각장치(172)로 이송되고, 냉각장치(172)에서 공급되는 공기 등의 가스에 의해 냉각된다.

원료를 소결시키는 과정에서 다량의 배가스가 발생하게 된다. 배가스 중 일부는 소결구간의 복수의 영역으로 분배되어 순환될 수 있고, 나머지 배가스는 유해물질을 제거한 후 외부로 배출시킬 수 있다.

윈드박스(140)를 통해 흡인된 공기, 즉 배가스 중 일부, 예컨대 배가스 전체 유량 100%에 대하여 10 내지 20% 정도를 소결대차(130) 내의 원료에 공급할 수 있다. 특히, 소결대차(130)의 이동경로의 1/2 지점부터 윈드박스(140)에 흡인되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점(BTP) 사이의 영역에서 공기를 흡인할 수 있다. 이 구간에서는 원료 내 통기저항이 크기 때문에 풍량이 최소로 감소하였다가 다시 증가하는 경향을 나타낸다. 따라서, 제2배가스 순환부(150)를 구비하여 이 구간에 배치되는 윈드박스(140)들에 제공되는 흡인력을 향상시켜 1/2 지점과 BTP 사이에서 원료 내의 풍량이 감소하는 것을 최소화할 수 있다. 이에, 원료의 소결이 원활하게 진행되어 소결된 소결광의 품질이 향상될 수 있다.

윈드박스(140)를 통해 제2배가스 순환부(150)의 챔버(151)로 유입된 공기 즉, 배가스는 제3연결관(154)을 통해 소결대차(130)의 상부에 배치되는 제2후드(154)로 유입된 후 하측의 원료를 향하여 공급된다. 제2후드(154)는 이동경로를 기준으로 BTP 이후부터 최후방까지 배치되는 윈드박스들에 공기를 공급할 수 있다. 소결구간의 1/2 지점과 BTP 사이의 윈드박스(140)에서 흡인된 공기는 수분을 함유하고 있고 외부의 공기보다 산소의 농도가 낮기 때문에, 이러한 공기를 연소가 일어나는 구간의 원료로 공급하면 연소를 방해할 수 있다. 따라서, 연소가 거의 또는 완전히 종료되는 이동경로 후방으로 공기를 공급할 수 있다. 이때, 챔버(151)로 유입된 배가스에는 다량의 황산화물(SOx)이 함유되어 있기 때문에 제2여과장치(152)를 통과시켜 집진 및 탈황을 거쳐 제2후드(154)로 공급될 수 있다.

그리고 나머지 윈드박스(140)를 통해 흡인된 배가스는 배출관(191)으로 유입되어 제1여과장치(193)를 거쳐 굴뚝으로 배출될 수 있다. 이때, 배출관(191)으로 유입된 배가스 중 일부, 예컨대 배가스 전체 유량 100%에 대하여 10 내지 20% 정도는 제1배가스 순환부(160)에 의해 이동경로 중 원료가 점화되는 지점 이후부터 이동경로의 1/2 지점 사이를 이동하는 소결대차(130) 상부로 공급되고, 나머지, 예컨대 배가스 전체 유량 100%에 대하여 60 내지 80% 정도는 제1여과장치(193)를 거쳐 굴뚝(194)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배출관(191)을 따라 이동하는 배가스 중 일부는 제2흡인팬(162)에 의해 제1연결관(161)으로 안내되고, 제1연결관(161)과 연결되는 제1후드(163)를 통해 소결대차(130) 상부로 공급될 수 있다. 제1배가스 순환부(160)를 통해 소결대차(130)에 공급되는 배가스는 유해물질이 제거되지 않은 상태로 이동경로 중 원료가 점화되는 지점 이후부터 이동경로의 1/2 지점 사이를 이동하는 소결대차(130) 상부로 공급될 수 있다. 이와 같이 배출관(191)을 따라 이동하는 배가스의 일부를 분배하여 순환시키면 제1여과장치(193)에서 처리해야할 배가스의 유량은 배가스 전체 100%에 대하여 60 내지 80% 정도가 되기 때문에 제1여과장치(193)의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 황산화물이 다량 발생하는 소결구간의 1/2 지점과 BTP 사이 영역, 예컨대 제2영역의 배가스는 제2배가스 순환부(150)를 통해 소결기로 순환시키기 때문에 제1여과장치(193)에서 처리되는 배가스 중 유해물질의 농도가 상대적으로 감소하게 된다.

한편, 제1후드(163)를 통해 공급되는 배가스는 산소 농도가 낮기 때문에 부족한 산소를 보충해주기 위하여 소결광을 냉각시키는 과정에서 발생하는 가스, 예컨대 냉각배가스를 제1연결관(161) 또는 제1후드(163)로 유입시켜 소결대차(130) 상부에 공급할 수 있다. 제1후드(163)가 설치된 구간에서 소결광을 냉각시키면서 열에너지를 흡수한 고온의 냉각배가스를 제2연결관(164)을 통해 제1후드(163)로 유입시켜 점화로(110)와 1/2 지점 사이 구간의 원료의 상부로 공급하면, 냉각배가스가 원료를 통과하면서 원료에 열에너지를 공급하여 원료의 연소가 더욱 용이해질 수 있다. 이에, 연소효율이 향상되어 생산성이 향상되고 투입한 원료 대비 사용 가능하게 생산되는 원료의 양이 증가할 수 있다. 또한, 열에너지를 흡수한 냉각배가스를 재사용하여 에너지 사용을 절감할 수 있다.

이와 같이, 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스를 분배하여 적절하게 사용하면 소결광의 생산성을 향상시킬 수 있는 동시에, 배가스 처리를 위한 설비를 증대시키지 않고 배가스 중 유해물질을 효율적으로 제거할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

110: 점화로 120: 장입부
130: 소결대차 140: 윈드박스
150: 제2배가스 순환부 160: 제1배가스 순환부
190: 배출부

Claims

이동 경로를 따라 이동 가능하고, 내부에 원료를 장입할 수 있는 공간을 제공하는 소결대차;
상기 소결대차의 하부에 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수의 윈드박스;
상기 원료를 소결하는 과정에서 발생하는 배가스 중 일부를 흡인하여 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 복수의 윈드박스 중 일부와 연결되는 배출부;
상기 배출부에서 흡인된 배가스 중 일부를 흡인하여 상기 소결대차의 상부로 공급도록 상기 배출부와 연결되는 제1배가스 순환부; 및
상기 원료를 소결하는 과정에서 발생하는 배가스 중 일부를 흡인하여 상기 소결대차의 상부로 공급하도록 상기 복수의 윈드박스 중 일부와 연결되는 제2배가스 순환부;를 포함하는 소결장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이동경로는,
상기 원료가 상기 소결대차 내로 장입되는 장입구간, 상기 원료가 점화되는 점화구간 및 상기 원료가 소결되는 소결구간을 포함하고,
상기 제1배가스 순환부 및 상기 제2배가스 순환부는 상기 소결구간에 연결되는 소결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 배출부는,
상기 복수의 윈드박스 중 일부와 연결되는 배출관;
상기 배출관에 구비되는 제1흡인팬; 및
배가스에 함유되는 유해물질을 제거하기 위한 제1여과장치;를 포함하는 소결장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1배가스 순환부는 상기 소결구간의 시작지점부터 상기 이동경로의 1/2 지점 사이를 이동하는 소결대차 상부로 배가스를 공급하는 소결장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1배가스 순환부는,
상기 소결대차의 상부에 배치되고 이동경로를 따라 연장형성되는 제1후드;
상기 제1후드와 상기 배출관을 연결하는 제1연결관; 및
상기 제1연결관에 구비되는 제2흡인팬;
을 포함하는 소결장치.
청구항 5에 있어서,
상기 배출관에 연결되는 상기 제1연결관의 일측은 상기 제1흡인팬과 상기 제1여과장치 사이에 구비되는 소결장치.
청구항 6에 있어서,
상기 소결대차에서 배출되는 소결광을 냉각시키기 위한 냉각장치를 포함하고,
상기 제1배가스 순환부는,
상기 냉각장치와 상기 제1후드를 연결하는 제2연결관; 및
상기 제2연결관에 구비되는 제3흡인팬;을 포함하는 소결장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제2배가스 순환부는 상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 소결구간의 종료지점 사이에서 발생하는 배가스를 순환시키는 소결장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제2배가스 순환부는,
상기 소결대차의 상부에 배치되고 이동경로를 따라 연장형성되는 제2후드;
상기 제2후드와 상기 윈드박스를 연결하는 제3연결관; 및
상기 제3연결관에 구비되는 제4흡인팬;
을 포함하는 소결장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제2배가스 순환부는,
배가스에 함유되는 유해물질을 제거하기 위한 제2여과장치를 포함하는 소결장치.
청구항 6 또는 청구항 10에 있어서,
상기 제1여과장치 및 상기 제2여과장치는 집진기와 탈황장치를 포함하는 소결장치.
청구항 11에 있어서,
상기 제1여과장치는 탈질장치를 포함하는 소결장치.
소결광을 제조하는 방법으로서,
이동경로를 따라 이동하는 소결대차 내부에 원료를 장입하는 과정;
상기 원료를 점화시키는 과정; 및
상기 원료의 하부방향으로 공기를 흡인하면서 원료를 소결시켜 소결광을 제조하는 과정;을 포함하고,
상기 소결광을 제조하는 과정은,
상기 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스 중 적어도 일부를 상기 이동경로의 복수의 영역으로 순환시키는 과정; 및
나머지 배가스로부터 유해물질을 제거한 후 배출시키는 과정;을 포함하는 소결방법.
청구항 13에 있어서,
상기 순환시키는 과정은,
상기 원료가 점화되는 지점 이후부터 상기 이동경로의 1/2 지점 사이인 제1영역을 이동하는 소결대차의 상부로 배가스를 공급하는 과정과, 상기 이동경로의 1/2지점으로부터 상기 원료의 소결이 완료되는 지점 사이인 제2영역을 이동하는 소결대차의 상부로 배가스를 공급하는 과정을 포함하는 소결방법.
청구항 14에 있어서,
상기 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스의 유량 100%에 대하여,
20 내지 40%의 배가스는 순환시키고, 60 내지 80%의 배가스를 배출시키는 소결방법.
청구항 15에 있어서,
상기 소결광을 제조하는 과정에서 발생하는 배가스의 유량 100%에 대하여,
10 내지 20%의 배가스는 상기 제1영역으로 공급하고,
10 내지 20%의 배가스는 상기 제2영역으로 공급하는 소결방법.
청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
상기 소결광을 배광하는 과정; 및
배광된 소결광을 냉각시키는 과정;을 더 포함하고,
상기 제1영역으로 배가스를 공급하는 과정은,
상기 소결광을 냉각시키는 과정에서 발생하는 냉각배가스를 상기 제1영역으로 공급하는 과정을 포함하는 소결방법.
청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
상기 제1영역으로 배가스를 순환시키는 과정은 배가스 중 유해물질을 제거하기 전의 배가스를 제1영역으로 공급하는 소결방법.
청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
상기 제2영역으로 배가스를 공급하는 과정은,
상기 이동경로의 1/2 지점부터 상기 흡인되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점 사이의 영역에서 공기를 흡인하는 과정; 및 상기 흡인되는 공기의 온도가 최대가 되는 지점부터 상기 원료의 소결이 완료되는 지점 사이를 이동하는 상기 소결대차 상부로 상기 흡인된 공기를 공급하는 과정;을 포함하는 소결방법.
청구항 19에 있어서,
상기 제2영역으로 배가스를 공급하는 과정은,
배가스에 함유되는 유해물질을 제거하는 과정을 포함하는 소결방법.