KR20230133963A - 용광로 플랜트 작동 방법 - Google Patents

용광로 플랜트 작동 방법 Download PDF

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KR20230133963A
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hopper
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폴 타커트
러트윈 프랜지스커스
로저 리에스
마르크 숀
마크 슈바이처
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풀 부르스 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 용광로 플랜트(1) 작동 방법에 관하며, 상기 방법은 용광로(10), 상부 밀봉 밸브(21) 및 하부 밀봉 밸브(22)를 구비하는, 상기 용광로(10)에 원료를 충전하기 위한 적어도 하나의 재료 호퍼(20), 및 상기 용광로(10)에 열풍을 제조하는 적어도 하나의 핫 스토브(30)을 포함하는 방법으로, 상기 방법은 하기 단계들을 갖는 적어도 하나의 충전 사이클을 포함한다:
- 상부 밀봉 밸브(21) 개방,
- 재료 호퍼(20)에 원료 도입,
- 상부 밀봉 밸브(21) 폐쇄,
- 용광로 상부 압력으로 재료 호퍼의 압력 균등화, 및
- 원료를 용광로(10)으로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브(22) 개방.
상부 충전 시스템의 작동 동한 폭발 위험을 최소화하기 위한 비용-효과적인 방법을 제공하기 위해, 본 발명은 적어도 하나의 핫 스토브(30)으로부터의 오프가스가 이송 시스템(40)에 의해 적어도 하나의 재료 호퍼(20)으로 이송되고, 하부 밀봉 밸브(22) 개방 전에 오프가스가 재료 호퍼(20)으로 주입되는 것을 제공한다.

Description

용광로 플랜트 작동 방법
본 발명은 용광로 플랜트 작동 방법 및 용광로 플랜트에 관한 것이다.
전기 아크로 내에서 스크랩 용융 또는 직접 환원과 같은 대체 방법에도 불구하고, 용광로는 오늘날에도 여전히 철강 생산에 가장 널리 사용되는 공정을 대표한다. 용광로 설비의 우려 사항 중 하나는 용광로에서 배출되는 용광로 가스이다. 이 가스는 용광로 상부에서 배출되기 때문에 일반적으로 "상부 가스"라고도 한다. 용광로 가스의 한 가지 성분은 CO2로, 환경에 유해하며 주로 산업용으로는 무용하다. 용광로에서 배출되는 용광로 가스는 부피(v/v)가 20~30 부피%에 달하는 높은 CO2 농도로 구성될 수 있다. 이 외에도 용광로 가스는 일반적으로 상당한 양의 N2, CO, H2O 및 H2로 구성된다.
이산화탄소 배출량 감소의 맥락에서, 용광로 가동을 위한 탄소성 연료의 사용을 줄이기 위한 노력이 이루어지고 있다. 그의 대안으로, 수소 농도가 증가된 연료가 사용된다. 또한 코크스 오븐 가스와 같은 연료를 철광석의 환원 가스로 사용할 수도 있다. 그러나 반응의 생성물에서 상당한 양의 수소 가스를 야기하는 환원 가스를 완전히 산화시키는 것은 불가능하다. 이는 또한 상부 충전 시스템의 재료 호퍼가 위치한 용광로 상부 영역의 수소 농도를 증가시킨다. 최신 용광로에서 재료 호퍼의 부피는 일반적으로 40~120m³이다. 원료가 재료 호퍼에 충전되면, 주변 공기도 유입되어 용광로 상부 가스와 혼합되어, 상당량의 (주변 공기로부터의) 산소와 (상부 가스로부터의) 수소가 포함된 가스 혼합물이 생성된다. 이렇게 생성된 혼합물은 가연성 또는 폭발성을 가질 수 있어, 상부 충전 설비의 작동에 높은 안전 위험을 초래할 수 있다. 이러한 위험을 피하기 위해 N2 (또는 N2가 풍부한 가스 혼합물)를 장입물과 함께 또는 그 직후에 재료 호퍼에 주입하는 것이 제안되었다. 질소를 이용한 이러한 불활성화는 효과적이지만, 회수되거나 재사용될 수 없는 많은 양의 N2가 소비된다. 따라서, 용광로 플랜트의 작동 비용이 증가한다. 또한 N2 또는 N2가 풍부한 가스가 언제나 사용 가능하지도 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 상부 충전 시스템의 작동 중 화재 위험 및 폭발 위험을 최소화할 수 있는 비용 효율적인 방법을 제공하는 것이다.
본 과제는 제1항에 따른 방법 및 제15항에 따른 용광로 플랜트에 의해 해결된다. 바람직한 실시예는 종속항에 의해 다루어진다.
특히, 용광로, 상부 밀봉 밸브 및 하부 밀봉 밸브를 구비하며 용광로에 원료를 충전하기 위한 적어도 하나의 재료 호퍼, 용광로에 열풍을 제조하는 적어도 하나의 핫 스토브(30)를 포함하는 용광로 플랜트 작동 방법이 제공된다. 이 방법은 하기 단계들을 갖는 적어도 하나의 충전 사이클을 포함하되:
- 상부 밀봉 밸브 개방,
- 재료 호퍼에 원료 도입,
- 상부 밀봉 밸브 폐쇄, 및
- 원료를 용광로로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브 개방,
여기서, 상기 적어도 하나의 핫 스토브로부터의 오프가스는 이송 시스템에 의해 상기 적어도 하나의 재료 호퍼로 이송되고, 상기 오프가스는 하부 밀봉 밸브가 개방되기 전 및 원료가 용광로로 배출되기 전에 상기 재료 호퍼로 주입되는, 방법이 제공된다.
또한, 용광로, 상부 밀봉 밸브 및 하부 밀봉 밸브를 갖는, 상기 용광로에 원료를 충전하는 적어도 하나의 재료 호퍼, 용광로를 위한 열풍을 제조하도록 조정된 적어도 하나의 핫 스토브를 포함하는 용광로 플랜트가 제공되며, 상기 용광로 플랜트는 하기 단계들을 포함하는 적어도 하나의 충전 사이클을 수행하도록 조정되며:
- 상부 밀봉 밸브 개방,
- 재료 호퍼에 원료 도입,
- 상부 밀봉 밸브 폐쇄, 및
- 원료를 용광로로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브 개방,
여기서, 상기 용광로 플랜트는, 오프가스를 상기 적어도 하나의 핫 스토브에서 상기 적어도 하나의 재료 호퍼로 이송하도록 조정되는 이송 시스템을 추가적으로 포함하고,
상기 용광로 플랜트는, 상기 하부 밀봉 밸브가 개방되기 전 및 원료가 용광로로 배출되기 전에 상기 오프가스를 상기 재료 호퍼에 주입하도록 조정된다.
본 발명은 용광로 플랜트 작동 방법을 제공한다. 용광로 플랜트는 용광로를 포함한다. 이 방법은 납 또는 구리와 같은 다른 금속의 생산에 적용될 수 있지만, 상기 용광로는 일반적으로 선철을 생산하는 데 사용된다. 일반적으로, 용광로에는 일반적으로 내화 라이닝이 있으며, 수직 샤프트 또는 용광로에 적합한 외벽이 있다. 용광로에는 원료가 샤프트에 유입되는 상부 개구부와 슬래그 및 원 금속(예: 선철)이 추출되는 하부 개구부가 있다. 용광로의 하부에서, 샤프트는 일반적으로 복수의 송풍구(tuyere(s))가 시작되는 환형 버슬관으로 둘러싸여 있다. 열풍은 송풍구를 통해 샤프트에 주입된다. 여기서 "열풍"는 뜨거운 공기뿐만 아니라 다른 산소 함유 가스 또는 가스 혼합물(예: 산소가 풍부한 공기 또는 (대부분) 순수한 산소)도 의미한다. 선택적으로, 다른 고체 성분(예: 미립자 석탄) 또는 가스(예: 코크스 오븐 가스, 천연 가스 또는 합성 가스)를 송풍구 레벨 또는 샤프트 레벨(송풍구 레벨 위)에서 샤프트에 주입할 수 있다. 송풍구 레벨은 용광로의 용융 영역에 해당하며, 샤프트 레벨은 일반적으로 용융 영역보다 온도가 현저히 낮은 용광로의 환원 영역에 주로 해당한다.
용광로 플랜트는, 용광로에 원료를 충전하기 위한 적어도 하나의 재료 호퍼를 추가적으로 포함한다. 원료는 충전 재료 또는 장입물(burden material)이라고도 지칭될 수 있다. 이는 다양한 크기의 입자를 포함할 수 있는 미립자 벌크 재료이다. 원료는 또한 다양한 화학 성분의 입자로 구성될 수 있다. 따라서 엄밀히 말하면 이러한 재료는 재료 혼합물이라고 할 수 있다. 단순성과 간결성을 위해 본 문맥에서는 "재료"라는 용어를 사용한다. 하기에서 더 자세히 설명하겠지만, 용광로 플랜트는 일반적으로 서로 다른 원료를 위한 복수의 재료 호퍼로 구성된다. 원료는 예를 들어, 철광석 또는 다른 철 함유 물질, 연료 또는 환원 물질일 수 있으며, 환원 물질은 석탄, 코크스, 탄소성 물질, 목재, 숯 또는 이들의 혼합물과 같은 환원 물질일 수 있다.
잠금(lock) 호퍼라고도 할 수 있는 재료 호퍼는, 상부 밀봉 밸브 및 하부 밀봉 밸브를 포함한다. 상부(top) 밀봉 밸브로도 지칭될 수 있는 상부(upper) 밀봉 밸브는 재료 호퍼의 상부에 또는 그 부근에 배치되고, 하부(bottom) 밀봉 밸브로도 지칭될 수 있는 하부(lower) 밀봉 밸브는 재료 호퍼의 하부에 또는 그 부근에 배치되는 것으로 이해될 것이다. 각 밀봉 밸브는 재료 호퍼의 개구부를 밀봉하여 닫도록 조정된다. 이에 따라, 호퍼는 원료가 유입되는 상부 개구부와 원료가 용광로로 배출되는 하부 개구부로 구성된다. 각각의 밀봉 밸브는 기밀 밀봉을 제공하지만, 밀봉 밸브를 통한 소량의 가스 누출은 허용된다. 상부 및 하부 밀봉 밸브 외에도 호퍼는 하부 재료 게이트를 포함할 수 있다. 이 재료 게이트의 기능은 기밀 밀봉을 제공하기 위함이 아니라 하부 개구부를 통해 용광로로 유입되는 원료의 흐름을 조절하기 위함이다. 적어도 하나의 재료 호퍼는 일반적으로 용광로 플랜트의 소위 "벨-리스 탑(Bell-Less Top)" 충전 시스템의 일부이다.
용광로 플랜트는 용광로를 위한 열풍을 제조하는 적어도 하나의 핫 스토브를 더 포함한다. 전술한 바와 같이, "열풍"은 이 문맥에서 어떠한 가열된 산소 함유 가스도 될 수 있으며, 일반적으로 뜨거운 공기일 수 있다. 열풍 스토브, 카우퍼(Cowper) 스토브 또는 카우퍼라고도 하는 핫 스토브는 재생 열교환기 또는 재생기로서, 연소 단계 또는 가열 단계에서 가열되어 열을 저장한 다음 송풍 단계 또는 블라스트 단계에서 냉풍(즉, 냉기 또는 다른 O2 함유 가스)로 이송되는 재생 열교환기 또는 재생기이다. 하기에서 설명하듯, 용광로 플랜트는 일반적으로 복수의 핫 스토브로 구성되며, 이는 용광로에 열풍을 대략 일정하게 공급하기 위해 각각의 송풍 단계를 교대로 거칠 수 있다. 가열 단계에서는 연료 가스가 연소되어 열을 발생시키고, 이 열은 (일반적으로 스토브 내부의 체커 벽돌에 의해) 열풍 스토브에 (부분적으로) 저장된다. 연료 가스가 연소하면 오프가스가 발생하는데, 이 오프가스는 발열량이나 열량이 미미한 경우가 많으며 특히 산소 농도가 매우 낮다. 그러나 이 오프가스의 높은 온도는 열교환기에서 열을 전달하는 데 활용될 수 있다. 종래 기술에서, 오프가스는 예를 들어 용광로 공장의 굴뚝을 통해, 일반적으로 환경으로 방출된다.
제안된 방법은 적어도 하나의 충전 사이클을 포함한다. 일반적으로, 복수의 충전 사이클은 순차적으로 수행된다. 각 충전 사이클은 하나의 재료 호퍼를 지칭한다. 통상적으로, 용광로 플랜트가 복수의 재료 호퍼를 포함하는 경우, 서로 다른 재료 호퍼의 충전 사이클은 순차적으로 및/또는 동시에 수행될 수 있다. 각 충전 사이클은 하기 단계들을 포함한다: 상부 밀봉 밸브 개방, 재료 호퍼로의 원료 유입, 상부 밀봉 밸브 폐쇄, 용광로 상부 압력으로 재료 호퍼의 압력 균등화, 및 원료를 용광로로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브 개방. 원료는 상부 밀봉 밸브와 관련된 상기 상부 개구부를 통해 유입되고, 하부 밀봉 밸브와 관련된 상기 하부 개구부를 통해 용광로로 배출되는 것으로 이해된다. 이러한 단계는 일반적으로 언급된 순서대로 수행되므로, 충전 사이클 동안 언제든지 밀봉 밸브 중 적어도 하나가 닫힌다. 위에서 언급하지는 않았지만, 상부 밀봉 밸브를 열기 전, 재료 호퍼의 압력이 대기로 완화되는 것으로 이해될 것이다. 또한, 상부 밀봉 밸브는 하부 밀봉 밸브가 폐쇄되어 있는 동안 개방되며, 따라서 원료가 용광로로 배출될 때 하부 밀봉 밸브는 다음 충전 사이클을 위해 폐쇄된다. 따라서, 재료 호퍼를 통해 용광로와 환경 사이의 자유로운 가스 교환이 언제든지 방지된다. 용광로는 일반적으로 환경에 대하여 과압으로 작동되기에, 용광로 가스는 제어되지 않은 방식으로 외부로 빠져나갈 수 있다.
상부 밀봉 밸브의 폐쇄와 하부 밀봉 밸브의 개방 사이에는 상당한 시간 간격이 존재할 수 있으며, 그 동안 원료가 재료 호퍼 내부에 저장되는 것이 이해될 것이다. 또한, 상부 밀봉 밸브를 다시 개방하여 새로운 원료를 재료 호퍼로 도입하기 전에, 하부 밀봉 밸브를 여러 번 개폐하여 원료를 반복적으로 배출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 핫 스토브로부터의 오프가스는 이송 시스템에 의해 적어도 하나의 재료 호퍼로 이송되고, 하부 밀봉 밸브가 개방되기 전에 오프가스는 재료 호퍼로 주입된다. 이송 시스템은 핫 스토브에서 재료 호퍼로 오프가스를 이송하도록 조정된다. 가장 간단한 경우, 이송 시스템은 핫 스토브를 재료 호퍼로 연결하는 단일 파이프로 구성될 수 있지만, 제어되고 효율적인 이송을 위해서는 추가 요소가 필요하며, 그 중 일부는 하기에서 설명될 것이다. 물론 오프가스는 핫 스토브의 가열 단계에서 상기 언급한 연소로 인해 발생하는 가스 (또는 가스 혼합물)이다. 오프가스가 재료 호퍼에 주입되기 전 또는 주입되는 동안, 다른 가스와 혼합(combine)되거나 혼합(mix)되는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 오프가스는 연소로 인해 발생하기에, 일반적으로 산소 농도가 낮으며, 무시할 수도 있다. 지금까지, 오프가스는 불활성 가스로 간주될 수 있어 왔다. 재료 호퍼에 오프가스를 도입하면, O2 농도를 현저히 낮출 수 있으며, 이상적으로는 재료 호퍼 내부를 불활성화할 수 있다. 따라서, 하부 밀봉 밸브가 열리고 재료 호퍼 내부로부터의 가스가 용광로에서 발생하는 용광로 가스와 혼합되면, 폭발성 혼합물이 형성될 위험이 크게 줄어든다. 이는 특히 용광로 가스가 상당한 양의 수소(H2)를 포함하며, (일반적으로 "산수소(Oxyhydrogen)" 또는 "크날가스"라고 불리우는) 산소와 폭발성 혼합물을 형성할 수 있는 상황에 적용된다.
용광로 플랜트의 정상적인 가동으로 인해 풍부하게 이용 가능한 가스가 불활성 가스로서 활용된다는 것은 본 제안된 방법의 큰 장점이다. 오프가스를 추가 비용 없이 대량으로 사용할 수 있기에, 재료 호퍼의 효율적이고 저렴한 불활성화가 달성될 수 있다.
오프가스의 조성 및 용광로 가스의 조성과 같은 다양한 요인에 따라, 재료 호퍼의 부분 불활성화는 충분할 수 있다. 그러나, 오프가스는 하부 밀봉 밸브가 개방될 때 재료 호퍼 내부의 가스의 50부피%(v/v) 초과를 구성하도록 주입되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 재료 호퍼의 원래 대기는 하부 밀봉 밸브 개방 전에 오프 가스로 50부피% 초과로 대체되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 재료 호퍼 내의 원래 대기가 약 21부피%(v/v)의 산소 농도를 갖는 공기로 구성되고, 상기 공기가 70부피%(v/v)의 대략 무산소의 오프가스로 대체되는 경우, 생성된 가스 혼합물은 약 6부피%(v/v)의 산소 농도를 가지며, 이는 폭발 위험을 피하기 위해 허용될 수 있다.
또한, 하부 밀봉 밸브가 개방될 때, 재료 호퍼 내부의 가스가 4.5부피%(v/v) 미만의 산소 농도를 갖도록 오프가스가 주입되는 것이 바람직하다. 각각의 산소 농도는 예를 들어, 3% v/v 미만으로, 더 낮을 수 있다.
101 kPa(1기압)에서 공기 중 수소의 부피 퍼센트에 기초한 인화성 한계는 4.0 및 75.0이다. 101 kPa에서 산소 중 수소의 부피 퍼센트에 기초한 인화성 한계는 4.0 및 94.0이다. 공기 중 수소의 폭발성 한계는 18.3~59부피%이다. 파이프 또는 구조물 집합체 안팎에서 화염이 발생하면 난기류가 발생하여, 심한 유폐가 없는 경우에도 폭발로 발전할 수 있다.
이 방법은 특히 용광로가 철광석의 환원 가스로 사용되는 코크스 오븐 가스와 같은 연료로 작동되는 경우 사용될 수 있다. 전술했듯, 이는 용광로 가스에 상당한 H2 농도를 초래한다. 이러한 실시예에서, 하부 밀봉 밸브 개방 후, 재료 호퍼 내부의 가스는 적어도 5부피%(v/v)의 H2 농도를 갖는 용광로로부터의 용광로 가스와 적어도 부분적으로 혼합된다. 이러한 맥락에서 "재료 호퍼 내부의 가스"는 "재료 호퍼 내부의 대기"라고도 할 수 있다. 용광로 가스의 H2 농도는 더 높을 수 있다(예: 최소 7부피%(v/v)). 하부 밀봉 밸브를 열면, 재료 호퍼 내부의 가스와 용광로 가스 사이의 장벽이 제거되고, 두 가스가 적어도 부분적으로 서로 혼합될 것임이 이해될 것이다. 최소 5부피%(v/v)의 H2 농도가 최소 4.5부피%(v/v)의 산소를 포함하는 대기와 혼합되면, 이는 적어도 가연성 혼합물 또는 심지어는 폭발성 혼합물로도 이어질 수 있다. 그러나, 재료 호퍼 내부의 가스가 본 발명에 따른 방식으로 불활성화되면, 가연성 또는 폭발성 혼합물의 형성이 억제될 수 있다.
전술했듯, 오프가스는 핫 스토브 내부의 연소의 결과이며, 이는 일반적으로 연소 전에 존재했던 산소의 큰부분을 소비한다. 바람직하게는, 오프가스의 산소 농도는 2부피%(v/v) 미만, 더 바람직하게는 1부피%(v/v) 미만이다. 이러한 상황 하에, 오프가스는 실질적으로 산소가 없는 것으로 간주될 수 있으며, 그러므로 내부 가스의 충분한 부분을 오프가스로 대체하면 재료 호퍼를 효과적으로 불활성화할 수 있다.
상부 밸브 폐쇄 후 및 하부 밀봉 밸브 개방 전, 재료 호퍼 내부에 과압이 생성되는 것이 바람직하다. 본 문맥에서, "과압"은 용광로 플랜트 주변의 대기압보다 높은 압력을 지칭한다. 일반적으로 용광로 내부에도 과압이 존재하므로, 재료 호퍼가 주변 압력 아래에 있는 경우 상당한 양의 용광로 가스가 재료 호퍼로 유입된다. 과압은 용광로 내부 압력보다 약간 높은 값으로 설정될 수 있다(예: 약 0mbar~100mbar 이상). 특히, 이러한 과압은 높은 압력으로 오프가스를 주입하거나 다른 가압 가스를 사용함으로써 생성될 수 있다.
오프가스가 재료 호퍼에 정확히 주입되는 시점에 대한 다양한 옵션이 있다. 한 가지 가능성에 따르면, 오프가스의 일부는 원료가 재료 호퍼로 도입되기 전에 주입된다. 이 단계에서 재료 호퍼 내부의 가스는 이전 충전 사이클로부터의 오프가스 및 용광로 가스뿐만 아니라 공기도 포함할 수 있다. 재료 호퍼에 공기가 도입되기에, 새로운 원료가 유입되기 전에 용광로 가스의 적어도 대부분을 배출하는 것이 특히 바람직하다. 이 실시예에서, 재료 호퍼는 신선한 원료가 도입되기 전에 오프가스로 "플러시(flush)"될 수 있다. "일부"는 하나의 충전 사이클 동안 주입되는 전체 오프가스의 적어도 일부(portion) 또는 일부(fraction)가 원료가 재료 호퍼에 도입되기 전에 주입되는 것을 의미한다.
일반적으로, 재료 호퍼 내의 용광로 가스의 농도는 하부 밀봉 밸브 근처에서 가장 높으며, 이는 용광로와 가장 가까운 영역이기 때문이다. 재료 호퍼에서 용광로 가스를 성공적으로 제거하거나 적어도 희석하기 위해, 오프가스를 이 영역에 주입하는 것이 유리하다. 특히, 오프가스의 일부는 하부 밀봉 밸브와 하부 재료 게이트 사이에 주입된다. 하부 재료 게이트는 일반적으로 재료 호퍼로부터 용광로로의 재료 흐름을 조절하는 데 사용된다. 이는 재료 흐름 조절 게이트 등으로도 불릴 수 있다. 이는 일반적으로 하부 밀봉 밸브에 대하여, 즉 하부 밀봉 밸브의 업스트림에서 재료 호퍼 내에 배치된다.
원료가 재료 호퍼로 도입되기 전의 주입에 대체적으로 또는 추가적으로, 원료가 재료 호퍼로 유입되는 동안 오프가스의 일부가 주입될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 원료와 함께 도입되는 주변 공기의 양을 줄일 수 있다. 이 실시예에서, 오프 가스는 재료 호퍼의 상부에서, 예를 들어 상부 밀봉 밸브에서 또는 그 부근에서, 주입될 수 있다.
상기에서 이미 설명하였듯, 각 핫 스토브는 오프 가스를 생성하는 연소에 의해 가열되는 가열 단계 및 열풍을 제조하는 송풍 단계를 교대로 거친다. 바람직한 실시예에 따르면, 오프가스는 가열 단계 시작 후 및 뒤따르는 송풍 단계 시작 전, 핫 스토브에서 수집된다. 즉, 오프가스의 수집은 각 핫 스토브의 가열 및 송풍 단계와 동시에 일어난다. 송풍 단계 시작 전, 오프가스 수집이 중지되므로, 이로 인해 오프가스 대신 핫 스토브로부터 냉풍 또는 열풍을 수집하는 위험을 피할 수 있다. 소량의 냉풍 또는 열풍을 재료 호퍼로 옮기는 것조차도 불활성화를 크게 손상시킬 수 있음이 이해될 것이다.
이송 시스템, 즉 핫 스토브로부터 재료 호퍼로 오프가스를 이송하는 시스템은, 각 핫 스토브를 위한 수집 파이프, 각 재료 호퍼를 위한 배출 파이프, 및 각 수집 파이프를 각 배출 파이프에 연결하는 중간 부분을 포함할 수 있다. 각 수집 파이프는 핫 스토브 및 중간 부분에 연결된다. 모든 핫 스토브로부터의 오프가스는 중간 부분에 모인다고 할 수도 있다. 중간 부분에서, 오프가스는 일시적으로 저장되며, 필요한 경우 적어도 하나의 재료 호퍼로 추가적으로 이송할 수 있도록 준비될 수 있다. 배출 파이프는 중간 부분으로부터 각 재료 호퍼로 연결되며, 즉 각 재료 호퍼마다 하나의 배출 파이프가 있다. 따라서, 오프가스는 수집 파이프, 중간 부분 및 배출 파이프를 통해 핫 스토브로부터 재료 호퍼로 이송된다.
바람직하게는, 핫 스토브로부터 수집된 오프가스는 재료 호퍼로 주입되기 전, 냉각 장치에 의해 냉각된다. 이러한 냉각 장치는 일반적으로 열 교환기이다. 따라서 오프가스의 온도는 예를 들어 300°C - 400°C의 초기 온도에서 30°C - 80°C의 온도로 낮아질 수 있다. 또한 오프가스에 포함된 열을 다른 매체로 전달하여 용광로 플랜트 내 또는 외부의 공정을 촉진하는 데 활용할 수 있다. 예를 들어 오프가스를 냉각하면 재료 호퍼의 열 손상을 방지할 수 있다. 또한 재료 호퍼에 가연성 가스 혼합물이, 예를 들어 국부적으로 및 일시적으로, 형성되더라도 재료 호퍼의 전체 온도를 낮추면 이러한 혼합물이 점화될 위험은 감소한다. 일반적으로 오프가스는 이송 시스템을 통해 핫 스토브로부터 재료 호퍼로 이송되는 동안 냉각된다. 예를 들어, 상기 언급한 중간 부분은 냉각 장치를 포함할 수 있으므로, 단일 냉각 장치를 사용하여 모든 핫 스토브의 오프가스를 냉각할 수 있다.
실시예에서, 오프가스는 수동적으로, 즉 압력 차이에 따라, 핫 스토브로부터 재료 호퍼로 이송될 수 있다. 그러나, 이러한 수동적 이송은 비효율적일 수 있고, 예측할 수 없는 오프가스 공급으로 이어질 수 있다. 따라서 오프가스는 송풍 장치(blower unit)에 의해 이송 시스템을 통해 추진되는 것이 바람직하다. 송풍 장치는 이송 시스템의 상기 중간 부분에 통합될 수 있다. 송풍 장치는 하나 또는 복수의 송풍기(blower)로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 오프가스의 유량은 적어도 하나의 송풍기의 출력을 제어함으로써 조정된다. 각 송풍기에는 가변 속도 드라이브가 있을 수 있다. 송풍기들은 병렬로 배치될 수 있으며, 즉 중간 부분은 오프가스의 흐름에 대해 평행한 복수의 송풍기 파이프를 포함할 수 있으며, 각 송풍기 파이프는 하나의 송풍기를 포함한다. 송풍기의 병렬 배열은 그 중복성으로 인해 작동 안전성을 높이고 더 높은 가스 유량에 도달하도록 한다. 재순환 바이패스(bypass) 라인이 각 송풍기에 추가되어, 변화하는 부하 지점에 대한 그 응답 동작을 개선한다. 따라서, 송풍기는 연속 작동으로 작동하고, 다른 부하 지점에 대한 조정은 재순환 바이패스 라인에 의해 수행된다.
용광로 플랜트가 복수의 재료 호퍼를 포함하는 경우, 상이한 재료 호퍼의 충전 사이클은 일반적으로 동시에 수행되지 않는다. 따라서, 오프가스는 일반적으로 한 번에 하나의 재료 호퍼에서만 필요하다. 따라서, 오프가스는 분배 밸브 유닛에 의해 복수의 재료 호퍼 중 적어도 하나에 선택적으로 향하는 것이 바람직하다. 분배 밸브 유닛은 하나 또는 복수의 밸브를 포함할 수 있으며, 밸브는 서로 다른 배출 파이프에 배치될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 배출 파이프가 있는 경우, 다른 재료 호퍼의 배출 파이프에 있는 밸브를 폐쇄함으로써 오프가스를 하나의 재료 호퍼로 보낼 수 있다. 이 외에도 각 배출 파이프에는 원치 않는 오프가스의 역류를 방지하는 체크 밸브가 포함될 수 있다.
본 발명은 또한 용광로, 상부 밀봉 밸브 및 하부 밀봉 밸브를 갖는, 용광로에 원료를 충전하는 적어도 하나의 재료 호퍼, 및 용광로를 위한 열풍을 제조하도록 조정된 적어도 하나의 핫 스토브를 포함하는 용광로 플랜트를 제공한다. 용광로 플랜트는 하기 단계들을 포함하는 적어도 하나의 충전 사이클을 수행하도록 조정된다: 상부 밀봉 밸브 개방, 재료 호퍼에 원료 도입, 상부 밀봉 밸브 폐쇄, 용광로 상부 압력으로 재료 호퍼의 압력 균등화, 원료를 용광로로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브 개방. 용광로 플랜트는, 오프가스를 적어도 하나의 핫 스토브로부터 적어도 하나의 재료 호퍼로 이송하도록 조정되는 이송 시스템을 추가적으로 포함하고, 용광로 플랜트는, 하부 밀봉 밸브 개방 전 오프가스를 재료 호퍼에 주입하도록 조정된다. 즉, 본 발명은 용광로; 및 용광로로 원료를 충전하기 위한, 각각 도입하기 위한, 적어도 하나의 재료 호퍼;를 포함하는 용광로 플랜트에 관한 것이다. (재료) 호퍼는 상부 밀봉 밸브와 하부 밀봉 밸브를 포함한다. 적어도 하나의 핫 스토브는 용광로(에 도입)을 위한 열풍을 제조(하기 위해 구성)된다. 용광로 플랜트는 적어도 하나의 충전 사이클을 각각 수행하거나, 수행하도록 구성되며, 여기서 충전 사이클은 (뒤따르는 하기) 단계들을 포함한다: 상부 밀봉 밸브 개방, 상기 상부 밀봉 밸브를 통해 재료 호퍼로 원료 도입, 상부 밀봉 밸브 폐쇄, 용광로 상부 압력으로 재료 호퍼의 압력 균등화 수행, 원료를 용광로로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브 개방. 용광로 플랜트는 오프가스를 적어도 하나의 핫 스토브로부터 적어도 하나의 재료 호퍼로 이송하기 위해 (구성된) 이송 시스템을 더 포함하며, 용광로 플랜트는 오프가스를 재료 호퍼에 주입하도록 구성된다. 재료 호퍼는 하부 밀봉 밸브 개방 전에 및 원료가 용광로로 배출되기 전에 용광로 상부 압력으로 가압되며, 또는 가압 가능하다. 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명된 실시예 및 효과는 본 발명에 따른 용광로 플랜트에도 적용된다는 점에 유의해야 한다. 일 실시예에서, 호퍼의 상부 밀봉 밸브는 호퍼의 상부 개구부를 밀봉 폐쇄하도록 구성되고, 하부 밀봉 밸브는 호퍼의 하부 개구부를 밀봉 폐쇄하도록 구성되며, 여기서 호퍼는 하부 밀봉 밸브의 상부에 배치된 재료 게이트를 추가적으로 포함한다. "밀봉 밸브"는 일반적으로 가압된 (가스) 부피를 인접한 환경에 대해 밀봉하도록 구성된 밀봉 메커니즘을 말한다. "재료 게이트"는 (용광)로에 도입되는 재료의 (양뿐만 아니라) 통과를 조절/제어하기 위한 개폐 가능한 장치를 의미한다. 이러한 배치는 오프가스가 적어도 부분적으로 하부 밀봉 밸브 및 하부 재료 게이트 사이에 주입될 수 있도록 한다.
이러한 모든 용어들은 본 발명의 방법과 관하여 설명되었으므로, 다시 설명되지 않는다. 본 발명에 따른 용광로의 바람직한 실시예는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 대응한다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 설명될 것이며,
도 1은 본 발명에 따른 용광로 플랜트의 개략도; 및
도 2는 도 1에 도시된 용광로 플랜트의 일부에 대한 개략적인 단면도;이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에 적합한 본 발명에 따른 용광로 플랜트(1)의 개략도를 도시한 것이다. 이는 용광로(10)를 포함하며, 용광로의 일반적인 작동은 당업자에게 공지되어 있으므로 여기서는 설명되지 않는다. 두 개의 재료 호퍼(20)가 용광로(10)의 상부에 배치되며, 이 중 하나는 도 2에 개략적으로 도시되었다. 각 재료 호퍼(20)는 상부 개구부를 밀봉 폐쇄하기 위한 상부 밀봉 밸브(21), 하부 개구부를 밀봉 폐쇄하기 위한 하부 밀봉 밸브(22) 및 하부 밀봉 밸브(22) 상부에 배치된 재료 게이트(23)를 포함한다. 작동 중에, 각각의 재료 호퍼(20)는 용광로(10)를 위한 원료를 공급받는다. 예를 들어, 하나의 재료 호퍼(20)는 철광석을 수용하고, 다른 재료 호퍼(20)는 코크스를 수용할 수 있다. 각각의 원료는 용광로(10)로 배출되기 전에 재료 호퍼(20)에서 일시적으로 저장된다.
각 재료 호퍼(20)는 순차적으로 복수의 충전 사이클을 거치게 된다. 각 충전 사이클이 시작될 때, 하부 밀봉 밸브(22) 및 재료 게이트(23)가 닫히고 상부 밀봉 밸브(21)가 개방된다. 그런 다음, 상부 밀봉 밸브(21)를 통해 원료가 재료 호퍼(20) 내로 채워질 수 있다. 미리 정해진 양의 원료가 채워지면, 상부 밀봉 밸브(21)가 닫혀 재료 호퍼(20)의 외부를 향해 기밀 밀봉된다. 그런 다음, 용광로(10) 내부의 압력보다 높은 과압에 도달할 때까지 재료 호퍼(20) 내부의 압력이 증가한다. 그 후, 하부 밀봉 밸브(22)가 열리고, 닫힌 위치에서도 재료 게이트(23)가 기밀 밀봉을 구비하지 않기에, 재료 호퍼(20)와 용광로(10) 사이의 가스 교환이 활성화된다. 용광로(10)로 원료를 배출하기 위해, 재료 게이트(23)가 어느 정도까지 개방되어, 재료의 흐름이 제어된다. 마지막으로, 모든 원료가 용광로(10)로 배출되면, 재료 게이트(23)와 하부 밀봉 밸브(22)가 폐쇄된다. 그런 다음, 재료 호퍼(20) 내부의 압력을 주변 압력으로 조정한 후, 상부 밀봉 밸브(21)는 다시 개방될 수 있으며, 새로운 원료는 채워질 수 있다.
산업적 설정(setup)에서, 반청정 BF 가스는 종종 재료 호퍼의 첫 번째 단계에서 주입되어, 이를 BF 가스의 압력-0.15bar에 도달케 한다; 이를 1차 이퀄라이징이라 하며, 이후 열풍 스토브 오프 가스가 주입되어 호퍼를 BF 상부 압력에 도달하게 한다. (이는 일반적으로 질소로 수행되는 2차 이퀄라이징과 유사하다.)
일반적으로, 용광로 가스의 일부 성분은 주변 공기의 산소와 가연성/인화성 또는 폭발성 혼합물을 형성할 수 있다. 특히, 용광로 가스는 상당한 농도(예를 들어, 적어도 7부피%(v/v))의 H2를 포함할 수 있으며, 이는 산소와 혼합되어 가연성 혼합물을 형성한다. 이러한 문제를 최소화하거나 제거하기 위해, 오프가스는 하기 논의될 충전 사이클의 특정 단계에서 재료 호퍼(20)에 주입된다. 오프가스는 산소 농도가 2부피% v/v 미만이므로 대체로 불활성 가스로 간주될 수 있다. 오프가스는 복수의 핫 스토브(30)로부터 수집되는데, 핫 스토브(30)는 일반적으로 용광로(10)에 열풍을 공급하는 데에 사용된다. 각 핫 스토브(30)는 연소에 의해 가열되어 오프가스를 생성하는 가열 단계와 열풍을 생성하는 송풍 단계가 번갈아 가며 진행된다. 핫 스토브(30)에는 연소로부터 발생하는 열을 일시적으로 저장하는 체커 브릭이 깔려 있다. 핫 스토브(30) 내부의 오프가스가 냉풍(즉, 주변 온도의 공기 또는 다른 산소 함유 가스)으로 대체되면, 열이 냉풍으로 전달되어 열풍이 생성된다. 연소에 적합한 연료 가스는 단순화를 위해 도시되지 않은 공급 파이프를 통해 핫 스토브(30)로 도입될 수 있다. 냉풍을 공급하기 위한 냉풍 파이프 및 핫 스토브(30)로부터 용광로(10)로 열풍을 이송하기 위한 열풍 파이프도 동일하게 적용된다.
오프가스는 부분적으로 오프가스 파이프(31)를 통해 굴뚝(33)으로 이송되고, 거기서부터 환경으로 배출된다. 초기에 300°C 내지 400°C 사이의 온도를 가질 수 있는 오프가스의 내부 열의 일부는 오프가스 파이프(31)에서 제1 열교환기(32)에 의해 회수된다. 오프가스의 또 다른 부분은 이송 시스템(40)에 의해 재료 호퍼(20)로 이송되며, 이는 하기에서 상세히 설명된다. 수집 파이프(41)는 각각의 핫 스토브(30)에서 시작된다. 각각의 수집 파이프(41)를 통과하는 가스 흐름은 제어 밸브(42)에 의해 제어될 수 있다. 제어 밸브(42)는 핫 스토브(30)가 가열 단계에 있을 때만 핫 스토브(30)로부터 오프 가스가 수집되고, 송풍 단계에 있을 때는 핫 스토브(30)로부터 어떠한 가스도 수집되지 않도록 작동되어, 산소가 풍부한 가스의 이송 시스템(40)으로의 도입을 방지한다. 각 수집 파이프(41)는 이송 시스템(40)의 중간 부분(50)에, 보다 구체적으로는 중간 파이프(51)에 연결된다. 제2 열교환기(52)에서, 오프가스의 내부 열이 회수되고, 예를 들어 45°C의 온도로 냉각된다. 제2 열교환기(52)의 다운스트림에서 오프가스는 가스 플로우를 원활하게 하고 가스 내 잔류 수분의 일부를 응축하는 데 사용되는 저장소(53)에 도달하여, 일시적으로 저장될 수 있다. 그런 다음 중간 파이프(51)는 3개의 송풍기 파이프(55)로 분기되는 송풍기 섹션(54)에 도달한다. 각 송풍기 파이프(55)는 송풍기(56)를 포함하며, 이로 인해 오프가스가 이송 시스템(40)을 통해 추진된다. 각 송풍기(56)의 출력은 오프가스의 유량을 조정하기 위해 조절될 수 있다.
중간 부분(50)은 두 개의 배출 파이프(60)에 연결되며, 각 배출 파이프는 재료 호퍼(20) 중 하나에 연결된다. 각 배출 파이프(60)는 가스 유량을 모니터링할 수 있는 유량계(61)를 포함한다. 특히, 가스 유량계(61)의 정보는 송풍기(56)를 적절히 제어하는 데 사용될 수 있다. 분배 밸브 유닛(62)은, 즉 각 배출 파이프(60)에 하나인, 두 개의 제어 밸브(63)를 포함한다. 분배 밸브 유닛(62)은 가스 플로우를 조절하고, 특히 해당 재료 호퍼(20)에 오프가스를 주입할 필요가 없는 상황에서 하나의 배출 파이프(60)를 통한 가스 플로우를 차단할 수 있다. 또한, 각 분배 라인(60)은 체크 밸브(64), 릴리프 파이프(67) 및 상기 릴리프 파이프(67)의 업스트림 및 다운스트림에 배치된 2개의 차단 밸브(65, 66)를 포함한다. 예를 들어 유지보수 목적으로, 가스는 릴리프 파이프(67)를 통해 배출 파이프(60)로부터 배출될 수 있다. 차단 밸브(65, 66)는 릴리프 파이프(67) 개방 전에 이송 시스템(40)의 한 부분을 고립시키는 데에 사용될 수 있다.
도 2의 단면도에 도시되었듯, 배출 파이프(60)는 하부 밀봉 밸브(22)와 재료 게이트(23) 사이에서 재료 호퍼(20)으로 들어간다. 모든 원료가 용광로(10)로 배출되면, 상술하였듯 하부 밀봉 밸브(22)와 재료 게이트(23)가 폐쇄된다. 그러나, 재료 게이트(23)는 재료 호퍼(20)의 나머지에 대해 기밀 밀봉을 제공하지 않는다. 이제 상부 밀봉 밸브(21)가 개방되기 전에, 배출 파이프(60)를 통해 오프가스가 주입되어, 용광로 가스로부터 남아있을 수 있는 H2가 재료 호퍼(20)의 하부로부터 배출된다. 재료 호퍼(20) 내부 가스의 90부피%(v/v) 이상이 오프가스로 대체될 때까지 주입을 계속할 수 있다. 이전에 재료 호퍼(20)에 포함된 가스는 릴리프 밸브(도시되지 않음)를 통해 배출될 수 있다. 그런 다음 상기 설명하였듯 상부 밀봉 밸브(21)를 통해 원료가 도입할 수 있다. 이 시점에서, 재료 호퍼(20) 내부의 H2 농도는 무시할 수 있는 수준이므로, 폭발성 혼합물이 형성되지 않는다. 그러나 주변 공기가 원료와 함께 도입되어 이로 인해 상당한 양의 O2가 재료 호퍼(20)로 도입된다. 이로 인해 하부 밀봉 밸브(22)가 다시 열릴 때 잠재적으로 폭발 위험이 발생할 수 있다. 이러한 위험은 다양한 방법으로 피할 수 있다. 예를 들어, 원료가 도입된 후 배출 파이프(60)를 통한 오프가스 주입을 계속하여, 적어도 재료 호퍼의 하부로부터, O2를 제거할 수 있다. 대체적으로 또는 추가로, 상부 밀봉 밸브(21) 부근의 재료 호퍼(20)의 상부에 오프가스를 주입하도록 배치되는 추가 배출 파이프(70)가 제공될 수 있다. 이 배출 파이프(70)를 통해 원료가 도입되는 동안 오프가스가 주입될 수 있다. 따라서, 원료 주변의 주변 공기는 상당히 희석된다. 따라서, 재료 호퍼 내의 산소 농도는 예를 들어 5부피% (v/v) 미만으로 감소될 수 있다.
1 용광로 플랜트
10 용광로
20 재료 호퍼
21 상부 밀봉 밸브
22 하부 밀봉 밸브
23 재료 게이트
30 핫 스토브
31 오프가스 파이프
32, 52 열교환기
33 굴뚝
40 이송 시스템
41 수집 파이프
42 컨트롤 밸브
50 중간 부분
51 중간 파이프
53 저장고
54 송풍 장치
55 송풍기 파이프
56 송풍기
60, 70 배출 파이프
61 유량계
62 분배 밸브 유닛
63 컨트롤 밸브
64 체크 밸브
65, 66 차단 밸브
67 릴리프 파이프

Claims (15)

  1. 용광로(10),
    상부 밀봉 밸브(21) 및 하부 밀봉 밸브(22)를 구비하는, 상기 용광로(10)에 원료를 충전하기 위한 적어도 하나의 재료 호퍼(20), 및
    상기 용광로(10)에 열풍을 제조하는 적어도 하나의 핫 스토브(30)를 포함하는 용광로 플랜트(1) 작동 방법으로,
    상기 방법은 하기 단계들을 갖는 적어도 하나의 충전 사이클을 포함하되:
    - 상부 밀봉 밸브(21) 개방,
    - 재료 호퍼(20)에 원료 도입,
    - 상부 밀봉 밸브(21) 폐쇄,
    - 용광로 상부 압력으로 재료 호퍼의 압력 균등화, 및
    - 원료를 용광로(10)으로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브(22) 개방
    여기서, 적어도 하나의 핫 스토브(30)으로부터의 오프가스는 이송 시스템(40)에 의해 적어도 하나의 재료 호퍼(20)으로 이송되고, 상기 오프가스는 재료 호퍼(20)으로 주입되고, 하부 밀봉 밸브(22)가 개방되기 전 및 원료가 용광로로 배출되기 전에 상기 재료 호퍼는 용광로 상부 압력으로 가압되는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오프가스는 하부 밀봉 밸브(22)가 개방되기 전에 재료 호퍼(20) 내부의 가스의 적어도 70 부피%를 구성하도록 주입되는, 방법.
  3. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오프가스는 하부 밀봉 밸브(22)가 개방될 때 재료 호퍼(20) 내부의 가스가 4.5부피% 미만의 O2 농도를 갖도록 주입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 하부 밀봉 밸브(22) 개방 후, 재료 호퍼(20) 내부의 가스가 적어도 5 부피%의 H2 농도를 갖는 용광로로부터의 용광로 가스와 적어도 부분적으로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 오프가스가 2 부피% 미만의 O2 농도를 갖는, 방법.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상부 밀봉 밸브(21) 폐쇄 후 하부 밀봉 밸브(22) 개방 전, 재료 호퍼(20) 내부에 과압이 생성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 원료가 재료 호퍼(20)에 도입되기 전에 오프가스가 적어도 부분적으로 주입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 오프가스가 하부 밀봉 밸브(22) 및 하부 재료 게이트(23) 사이에 부분적으로 주입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 원료가 재료 호퍼(20)에 도입되는 동안 오프가스가 적어도 부분적으로 주입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    각 핫 스토브(30)이 연소에 의해 가열되어 오프가스를 생성하는 가열 단계 및 열풍을 생성하는 송풍 단계를 교대로 거치고,
    가열 단계 시작 후 뒤따르는 송풍 단계 시작 전, 오프가스가 핫 스토브(30)으로부터 포집되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    이송 시스템(40)은 각 핫 스토브(30)을 위한 수집 파이프(41), 각 재료 호퍼(20)을 위한 배출 파이프(60), 및 각 수집 파이프(41)을 각 배출 파이프(60)으로 연결하는 중간 부분(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    핫 스토브(30)으로부터 수집되는 오프가스가 재료 호퍼(20)으로 주입되기 전에 냉각 장치(52)에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    오프가스가 송풍 장치(54)에 의해 이송 시스템(40)을 통해 추진되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    오프가스가 분배 밸브 유닛(62)에 의해 복수의 재료 호퍼(20) 중 적어도 어느 하나에 선택적으로 향하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 용광로(10),
    상부 밀봉 밸브(21) 및 하부 밀봉 밸브(22)를 갖는, 상기 용광로에 원료를 충전하는 적어도 하나의 재료 호퍼(20), 및
    상기 용광로(10)을 위한 열풍을 제조하도록 조정된 적어도 하나의 핫 스토브(30)을 포함하는, 용광로 플랜트(1)이되,
    상기 용광로 플랜트(1)는 하기 단계들을 포함하는 적어도 하나의 충전 사이클을 수행하도록 조정되며:
    - 상부 밀봉 밸브(21) 개방
    - 재료 호퍼(20)에 원료 도입
    - 상부 밀봉 밸브(21) 폐쇄
    - 용광로 상부 압력으로 재료 호퍼의 압력 균등화
    - 원료를 용광로(10)으로 배출하기 위해 하부 밀봉 밸브(22) 개방
    여기서, 용광로 플랜트(1)은 오프가스를 적어도 하나의 핫 스토브(30)으로부터 적어도 하나의 재료 호퍼(20)으로 이송하도록 조정되는 이송 시스템(40)을 추가적으로 포함하고,
    용광로 플랜트(1)은 재료 호퍼(20)으로 상기 오프가스를 주입하도록 조정되며,
    상기 재료 호퍼는 하부 밀봉 밸브(22)가 개방되기 전 및 원료가 용광로로 배출되기 전에 용광로 상부 압력으로 가압되는, 용광로 플랜트.
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