KR20230169415A - 내부 가스 분석용 프로브를 갖는 직접 환원 용광로 - Google Patents
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Abstract
직접 환원 용광로는 그의 환원 구역 내에 수직으로 배치된 적어도 하나의 프로브를 갖는다. 프로브는 바람직하게는 환원 구역의 상단으로부터 바닥으로 연장된다. 상기 프로브는 그 길이를 따라 가스 샘플링을 허용하고 적어도 하나의 유형의 가스 분석 디바이스로의 가스의 전달을 허용한다. 프로브는 또한 가스 샘플이 취해질 때 가스 샘플의 온도 및 압력의 측정을 허용할 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 직접 환원 용광로들을 포함하는 임의의 유형의 용광로에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 직접 환원 용광로들을 위한 내부 센서들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 온도를 측정하고 그 환원 구역에서의 상이한 레벨들에서 가스 샘플들을 수집하기 위한 적어도 하나의 프로브를 갖는 직접 환원 용광로들에 관한 것이다.
고품질의 금속화된 펠릿들을 제조하기 위한 직접 환원 프로세스는 매우 높은 정도의 열효율을 갖는다. 직접 환원된 철 (DRI) 은 환원 가스에 의해 철로의 철광석 (럼프들, 펠릿들 또는 미분들의 형태) 의 직접 환원으로부터 제조된다. 헤마타이트/마그네타이트 광석은 직접 환원에 대해 적합하다.
환원된 철은 탄화수소가 풍부한 가스, 일산화탄소, 수소 또는 원소 탄소의 존재 하에 고온으로 노에서 가열될 때 철광석이 겪게 되는 화학적 변화로부터 그 명칭이 유도된다. 직접 환원은 철의 용융점 미만의 온도에서 산화철을 금속철로 환원시키는 프로세스를 칭한다. 이러한 고체 상태 프로세스들의 생성물을 직접 환원된 철이라 한다.
이 프로세스는 수직 타입 용광로 (1) 를 사용하며, 그 도면은 도 1 에 도시된다. 용광로 (1) 는 노의 상부 영역에 환원 구역 (2) 을 갖고 노의 하부 영역에 냉각 구역 (3) 을 갖는다. 임의의 외부 공급원으로부터의 고온 환원 가스는 가스 유입구 (4) 를 통해 환원 구역 (2) 으로 도입된다. 전체 프로세스 설명의 목적을 위해, 본원에서 이용되는 환원 가스는 주로 천연 가스, 석유 증류물, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 또는 다른 용이하게 증발가능한 탄화수소와 같은 탄화수소의 연속적인 촉매 개질에 의해 일반적으로 생성되는 CO 및 H2, 또는 석탄 가스 발생기와 같은 임의의 공급원으로부터의 합성가스로 이루어진다. 환원 프로세스의 목적은 다양한 형태의 철광석 (사이징된 광석, 농축물, 펠릿, 밀 스케일, 노 더스트 등) 에 함유된 산소를 차단하여 (drive off), 광석을 용융시키지 않고 광석을 금속철로 변환시키는 것이다. 환원 프로세스 온도는 전형적으로 800 내지 1200 ℃ 이다.
적어도 85% 환원되고 바람직하게는 적어도 90% 환원된 금속화된 생성물이 생성된다. 금속 산화물 재료 또는 적재량 (burden) 의 중력 유동은 미립자 금속 산화물 재료를 노의 상단 부분에 차징하고 노의 바닥으로부터 금속화된 생성물을 제거함으로써 확립된다. 환원제 성분들로서 CO 및 H2 를 갖는 고온 환원 가스는 노의 단부의 중간에 버슬 파이프 및 송풍구 유입구 시스템을 통해 재료의 유동에 도입된다. 가스들은 재료를 통해 상향으로 역류하여, 금속 산화물의 실질적인 부분을 환원시키고, 노정 가스 (top gas) 를 형성한다. 노정 가스는 가스 유출구 (5) 를 통해 노의 상부 부분으로부터 제거된다.
직접 환원 (DR) 용광로에서 아래로의 적재량은 노의 각각의 레벨에서 상이한 가스 조성 및 온도에 직면한다. DR 노에서의 전체 반응은 다음과 같다.
전체 반응들
Fe2O3 + 3H2 〓＞ 2Fe + 3H2O
Fe2O3 + 3CO 〓＞ 2Fe + 3CO2
그러나, 최종 전체 반응을 얻기 위한 많은 중간 반응들이 존재한다. 이러한 중간 반응들은 다음을 포함한다:
현재, 임의의 주어진 시간에서 환원 구역 내의 임의의 레벨에서 어떤 반응이 일어나는지를 결정할 방법이 없다. 따라서, 현재 용광로 내측의 가스 분석의 현장 측정이 없기 때문에, 당업자는 단지 그의 입력 및 출력 (기체 및 고체) 에 기초하여 DR 환원 구역을 모델링할 수 있다. 노 내측의 가스 조성, 온도, 및 압력을 측정하는 것은 온도 프로파일 뿐만 아니라, 상이한 수준에서의 환원 전위, 환원 동역학, 용광로를 따른 화학 반응의 전개, 압력 강하, 침탄 현상, 현장에서 개질과 같은 유용한 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 본 기술 분야에서 그의 환원 구역에 열-가스 프로브를 포함하는 직접 환원 용광로에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 산화물 광석 직접 환원을 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 산화물 광석 환원 구역을 갖는 수직 용광로 및 수직 용광로의 환원 구역 내로부터 가스를 샘플링하기 위한 적어도 하나의 프로브를 포함한다. 상기 프로브는 상기 환원 구역 내에 수직으로 배치되고 전체 환원 구역을 통해 연장된다. 프로브는 복수의 샘플링 파이프들을 포함할 수 있다. 각각의 샘플링 파이프는 상부 부분 및 단부 부분을 가질 수 있다. 상기 샘플링 파이프들은 적어도 하나의 지지 파이프 내에 배치될 수 있다. 상기 지지 파이프는 상기 샘플링 파이프들 전체의 상부 부분의 일부를 둘러싸고 지지할 수 있다.
상기 샘플링 파이프들의 각각의 상기 단부 부분은 그를 통해 가스 샘플의 흡기를 허용하도록 구성될 수 있다. 상기 샘플링 파이프들의 각각의 상기 단부 부분은 상기 가스 샘플의 온도를 측정하기 위해 그안에 배치된 서모커플을 더 포함할 수 있다. 상기 샘플링 파이프들의 각각은 상이한 길이를 갖고 상기 환원 구역에서 상이한 깊이들로부터 샘플들의 흡기를 허용하기 위해 상이한 거리들로 상기 환원 구역을 통해 아래로 연장된다.
상기 샘플링 파이프들의 각각은 나머지 샘플링 파이프들과 동일한 길이일 수 있다. 상기 각각의 샘플링 파이프는 그 벽을 관통하는 가스 흡기 포트를 가질 수 있다. 각각의 가스 흡기 포트는 샘플링 튜브들의 나머지에서 포트들과 샘플링 튜브의 길이를 따라 상이한 위치에 배치된다. 각각의 가스 흡기 포트는 은 그를 통해 가스 샘플의 흡기를 허용하도록 구성될 수 있다. 각각의 샘플링 파이프의 단부 부분은 그를 통해 가스가 진입하는 것을 방지하도록 폐쇄될 수 있다. 각각의 상기 샘플링 파이프는 상기 가스 샘플의 온도를 측정하기 위해 상기 가스 흡기 포트에 인접하게 배치된 서모커플을 더 포함할 수 있다.
제 1 샘플링 파이프는 지지 파이프 내에 동심으로 네스팅될 수 있다. 상기 제 1 샘플링 파이프는 상기 지지 튜브보다 더 길고, 단부 부분이 상기 지지 파이프로부터 돌출될 수 있다. 각각의 후속 샘플링 파이프는 이전 샘플링 파이프 내에 동심으로 네스팅되고, 상기 이전 샘플링 파이프보다 더 길어서, 상기 이전 샘플링 파이프로부터 돌출되는 단부 부분을 가질 수 있다. 상기 샘플링 튜브의 각각의 상기 단부 부분은 그를 통해 가스 샘플의 흡기를 허용하도록 구성될 수 있다. 각각의 상기 샘플링 파이프의 상기 단부 부분은 상기 가스 샘플의 온도를 측정하기 위해 그안에 배치된 서모커플을 더 포함할 수 있다.
산화물 광석의 직접 환원을 위한 장치는, 조성 분석 및 압력 측정 전에 가스 샘플을 냉각하기 위한 가스 냉각 시스템을 포함할 수 있는 가스 분석 시스템 및 압력 측정 시스템을 더 포함할 수 있다. 가스 분석 시스템은 가스 분석 디바이스를 더 포함할 수 있으며, 가스 분석 디바이스는 질량 분석기 또는 레이저/적외선 분석기일 수 있다.
도 1 은 본 가스 분석 프로브가 설치될 수 있는 수직 용광로의 개략도이다.
도 2a 는 본 발명에 사용되는 프로브 (6) 의 제 1 실시형태의 직경을 가로지르는 단면도이다.
도 2b 는 프로브 (6) 의 제 1 실시형태의 측면도이다.
도 2c 는 프로브 (6) 의 제 1 실시형태의 3D 사시도이다.
도 3 은 프로브 (6) 의 제 2 실시형태의 측면도이다.
도 4 는 본 발명에서 사용하기 위한 프로브 (6) 의 다른 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 5 는 본 발명에 사용하기 위한 프로브 (6) 의 텔레스코핑 실시형태의 3D 사시도이다.
도 6 은 환원 구역 내에 수직으로 배치되는 프로브 (6) 와 조합된 DR 용광로 (1) 의 개략도를 도시한다.
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도 6 은 환원 구역 내에 수직으로 배치되는 프로브 (6) 와 조합된 DR 용광로 (1) 의 개략도를 도시한다.
본 발명은 DR 용광로의 환원 구역 내에 수직으로 배치된 적어도 하나의 프로브를 갖는 DR 용광로에 관한 것이다. 프로브는 바람직하게는 환원 구역의 상단으로부터 바닥으로 연장된다. 상기 프로브는 그 길이를 따라 가스 샘플링을 허용하고 적어도 하나의 유형의 가스 분석 디바이스 및 압력 측정 장치로의 가스의 전달을 허용한다. 프로브는 또한 가스 샘플이 취해질 때 가스 샘플의 온도의 측정을 허용할 수 있다. 따라서, DR 노 및 프로브의 본 발명의 조합은 노 내측의 상이한 레벨들에서의 가스 샘플들 및 온도들의 측정을 허용한다. 프로브는 DR 용광로의 직경을 따라 하나 이상의 위치들에서 수직으로 설치될 수 있다.
본 발명에 사용되는 프로브 (6) 의 제 1 실시형태의 상이한 도면들이 도 2a 내지 도 2c 에 도시된다. 본 실시형태는 상이한 길이를 갖는 별도의 가스 샘플링 파이프들 (8) 과 지지 파이프들 (7) 을 갖는다. 본 실시형태에서, 가스 샘플링 파이프들 (8) 의 모두는 지지 파이프 (7) 보다 길다. 가스 샘플들은 그 개방된 단부를 통해 샘플링 파이프 내로 드로잉된다. 각각의 샘플링 파이프 (8) 의 개방 단부에는 서모커플 (도면에 도시되지 않음) 이 배치될 수 있다. 이는 DR 노의 환원 구역의 온도 프로파일 측정을 허용하고, 분석을 위해 취해진 가스의 온도를 나타낸다. 이 실시형태에서, 샘플링 파이프 (8) 의 모두는 모든 환원 구역을 따라 가스 샘플을 취하기 위해 모두 상이한 길이를 갖는다. 도 2a 는 프로브 (6) 의 제 1 실시형태의 직경에 걸친 단면도이다. 도 2b 는 프로브 (6) 의 제 1 실시형태의 측면도이다. 마지막으로, 도 2c 는 프로브 (6) 의 제 1 실시형태의 3D 사시도이다.
다른 실시형태에서, 다수의 지지 튜브 (7) 가 있을 수 있다. 도 3 은 프로브 (6) 의 이러한 제 2 실시형태의 측면도이다. 2개 이상의 상기 지지 파이프들 (7) 은 상기 샘플링 파이프들 (8) 을 홀딩할 수 있다. 지지 튜브들 (7' 및 7") 사이에 갭들이 있을 수 있고, 샘플링 튜브 (8) 는 환원 구역 내의 이러한 레벨에서 샘플들을 취하기 위해 이 갭에서 종결될 수 있다. 또한, 각각의 샘플링 파이프 (8) 의 개방된 단부에 서모커플 (도면에 도시되지 않음) 이 배치될 수 있다.
도 4 는 본 발명에 사용하기 위한 프로브 (6) 의 또 다른 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 단일 지지 파이프 (7) 가 있고, 모든 샘플링 파이프 (8) 는 대략 동일한 길이이다. 각각의 샘플링 파이프 (8) 는 전체 환원 구역을 따라 가스 샘플이 취해질 수 있도록, 그 위의 상이한 위치에 샘플링 포트 (9) 를 갖는다. 상기 논의된 바와 같이, 샘플링 포트 (9) 에 인접한 각각의 샘플링 파이프 (8) 에는 서모커플들 (미도시) 이 설치될 수 있다.
도 5 는 본 발명에 사용하기 위한 프로브 (6) 의 텔레스코핑 실시형태를 도시한다. 이 실시형태에서, 샘플링 파이프들 (8) 은 지지 파이프 (7) 내에서 텔레스코핑 방식으로 동심으로 네스팅된다. 따라서, 제 1 샘플링 파이프 (8) 는 지지 파이프 (7) 내에 동심으로 네스팅된다. 제 1 샘플링 파이프 (8) 는 지지 파이프 (7) 보다 길고 그로부터 돌출된다. 이웃하는 다른 샘플링 파이프 (8) 는 제 1 샘플링 파이프 내에 동심으로 네스팅된다. 이러한 동심 네스팅은 전체 환원 구역을 샘플링하는 데 필요하거나 원하는 바만큼 많은 가스 샘플링 파이프들 (8) 을 제공하기 위해 추가적인 샘플링 파이프들 (8) 과 연속된다. 각각의 추가의 샘플링 파이프 (8) 는 그것이 네스팅되는 이전 샘플링 포트보다 길고 그로부터 돌출한다. 다른 실시형태로서, 각각의 샘플링 파이프 (8) 의 말단 (가스 샘플링) 단부에는 서모커플들 (미도시) 이 설치될 수 있다.
상기 지지 파이프 (7) 및 샘플링 포트 (8) 는 DR 노 내의 고온 조건 및 부식 분위기에 적합하도록 선택된 재료로 형성된다.
일반적으로, 프로브 (6) 는 DR 로 환원 구역 내측에서 상이한 레벨로 가스 샘플을 취할 뿐만 아니라 (선택적으로) 온도를 측정하도록 설계된다. 가스 샘플은 가스 분석 및 압력 측정을 위해 사용된다. 프로브 (6) 는 DR 용광로 환원 구역의 직경을 따라 최대 5개의 상이한 위치에 수직으로 설치될 수 있다.
도 6 은 온도 측정 시스템 및 이에 부착된 가스 분석 시스템의 개략도로써 용광로 프로브 (6) 의 개략도를 도시한다. 가스 분석 시스템은 가스 전달 라인들 (14), 및 가스 샘플들을 냉각시키는 가스 냉각 장치 (10) 를 포함한다. 이어서, 가스 샘플은 양쪽 가스 조성 분석 시스템 (11) 및 가스 압력 측정 시스템 (12) 으로 지향된다. 온도 측정 시스템 (13) 은 서모커플들/전달 라인들 (15) 을 포함한다.
샘플 분석 시스템 (11) 은 질량 분석기 또는 레이저/적외선 분석기를 포함할 수 있다.
프로브 (6) 는 노 루프에 고정될 수 있다. 고정은, 예를 들어, 프로브 (6) 의 상단에 용접된 플랜지를 채용함으로써 달성될 수 있다. 파이프들 (지지부 (7) 및 샘플링 (8)) 은 더 높은 기계적 강도 및 굽힘 및 파단에 대한 저항성을 제공하기 위해 이들의 길이를 따라 함께 용접될 수 있다.
Claims (7)
- 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치로서, 상기 장치는,
수직 용광로로서, 상기 용광로는 금속 광석 환원 구역을 갖는, 상기 수직 용광로;
상기 수직 용광로의 상기 환원 구역 내의 수직으로 상이한 깊이에서 가스를 샘플링하기 위한 적어도 하나의 프로브를 포함하고;
상기 적어도 하나의 프로브는 상기 환원 구역 내에 수직으로 배치되고 전체 환원 구역을 통해 상기 환원 구역의 상단으로부터 바닥으로 연장되고,
상기 프로브는 복수의 샘플링 파이프들을 포함하고, 각각의 샘플링 파이프는 상부 부분 및 단부 부분을 갖고, 상기 샘플링 파이프들은 적어도 하나의 지지 파이프 내에 배치되고,
상기 샘플링 파이프들 중 제 1 샘플링 파이프는 상기 지지 파이프 내에 동심으로 네스팅되고 (nested), 상기 제 1 샘플링 파이프는 상기 지지 파이프보다 더 길고 상기 지지 파이프로부터 돌출된 단부 부분을 갖고;
각각의 후속 샘플링 파이프는 이전 샘플링 파이프 내에 동심으로 네스팅되고, 상기 이전 샘플링 파이프보다 더 길어서, 상기 이전 샘플링 파이프로부터 돌출되는 단부 부분을 갖고,
상기 샘플링 파이프들의 각각의 상기 단부 부분은 상기 단부 부분을 통해 가스 샘플의 흡기를 허용하도록 구성되는, 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플링 파이프들의 각각의 상기 단부 부분은 상기 가스 샘플의 온도를 측정하기 위해 안에 배치된 서모커플을 더 포함하는, 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 장치는 가스 분석 시스템을 더 포함하는, 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 가스 분석 시스템은 조성 분석 전에 상기 가스 샘플을 냉각하기 위한 가스 냉각 시스템을 포함하는, 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 가스 분석 시스템은 가스 조성 분석 디바이스를 더 포함하는, 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 가스 조성 분석 디바이스는 질량 분광계를 포함하는, 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 가스 분석 시스템은 또한 가스 압력 측정 시스템을 포함하는, 금속 광석의 직접 환원을 위한 장치.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS54163710A (en) | 1978-03-11 | 1979-12-26 | Hamburger Stahlwerke Gmbh | Direct reduction of iron ores and apparatus therefor |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2670946A (en) * | 1950-10-31 | 1954-03-02 | Pickands Mather & Co | Apparatus for magnetic roasting |
| US3085435A (en) * | 1960-03-15 | 1963-04-16 | United States Steel Corp | Method and apparatus for determining conditions at spaced points within a chamber |
| US3240069A (en) * | 1963-09-04 | 1966-03-15 | United States Steel Corp | Blast furnace probe |
| US3601381A (en) | 1969-05-15 | 1971-08-24 | Midland Ross Corp | Gas sampling device |
| LU65998A1 (ko) * | 1972-09-05 | 1973-01-17 | ||
| JPS5129990A (ja) * | 1974-09-06 | 1976-03-13 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Sanburingusochi |
| US4044612A (en) * | 1977-01-14 | 1977-08-30 | Koppers Company, Inc. | Probe for obtaining gas samples from a shaft furnace |
| JPS5938425Y2 (ja) * | 1981-08-04 | 1984-10-26 | 川崎製鉄株式会社 | 高炉の円周方向偏差検出装置 |
| JPS6077908A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Nippon Steel Corp | 垂直ゾンデによる高炉炉況の検出方法 |
| JPS6290525A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-25 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 転炉排ガスの分析方法および装置 |
| JPS6452011A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-28 | Nippon Steel Corp | Multiple-points measuring probe in shaft furnace |
| LU87693A1 (fr) * | 1990-03-07 | 1991-10-08 | Wurth Paul Sa | Sonde de prise d'echantillons gazeux et de mesures thermiques dans un four a cuve |
| JPH04106346U (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-14 | 日本鋼管株式会社 | 多点同時測温用プローブ |
| JPH04106347U (ja) * | 1991-02-25 | 1992-09-14 | 日本鋼管株式会社 | 多点ガス組成同時測定用プローブ |
| KR940003648Y1 (ko) * | 1991-12-27 | 1994-06-07 | 포항종합제철 주식회사 | 고로(高爐)내의 노황(爐況) 측정장치 |
| JP2607023Y2 (ja) * | 1991-12-27 | 2001-03-19 | 昭和アルミニウム株式会社 | 金属溶湯サンプリング装置 |
| JP4983731B2 (ja) | 2008-06-09 | 2012-07-25 | 住友金属工業株式会社 | ガスサンプリング装置 |
| EP2438360B1 (en) * | 2009-06-05 | 2016-10-19 | Xtralis Technologies Ltd | Gas detector apparatus |
| KR20120012252A (ko) | 2010-07-30 | 2012-02-09 | 한국전력공사 | 온도 취득 장치 및 이를 포함하는 발전소용 온도 취득 시스템 |
| CN205333114U (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-22 | 王志远 | 一种可伸缩液压粮堆探针 |
| CN107883112A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-04-06 | 北京市燃气集团有限责任公司 | 燃气管道封堵装置 |
| CN109555970B (zh) * | 2018-12-03 | 2020-05-01 | 安徽工业大学 | 中低压煤气管道液氮冷冻切断装置及使用方法 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54163710A (en) | 1978-03-11 | 1979-12-26 | Hamburger Stahlwerke Gmbh | Direct reduction of iron ores and apparatus therefor |
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