WO2014058088A1 - 유동 환원로의 환원가스 취입장치 - Google Patents

유동 환원로의 환원가스 취입장치 Download PDF

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WO2014058088A1
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reducing gas
nozzle
reduction furnace
flange
gas blowing
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김현수
조민영
김현용
이종열
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주식회사 포스코
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    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the present invention relates to a device for supplying a reducing gas into the flow reduction furnace, and more particularly to a reducing gas blowing device of the flow reduction furnace for suppressing the adhesion of molten alkali chloride in the flow reduction furnace of the molten iron manufacturing equipment.
  • Finex (FINEX) molten iron manufacturing equipment is largely composed of a flow reducing furnace for reducing iron ore, and a melting furnace having a coal filling layer therein and receives the reduced iron ore to melt it.
  • a strong reducing power gas mainly composed of carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) is generated by the combustion of coal, so that it is supplied as a reducing gas to the flow reduction furnace.
  • Finex process separates the particle size in the state of mining ordinary coal and iron ore for the first time, it has the advantage of lower fuel cost and less environmental pollution than the conventional blast furnace method.
  • FIG. 1 is a schematic view of a general FINEX molten iron manufacturing equipment, since the upper part of the melting furnace 10 is a high temperature operation of about 1,000 ° C. or more, a large amount of dust is generated due to thermal decomposition of coal charged therein.
  • Reducing gas of the melting furnace 10 is collected in the hot cyclone 45 or more than 90% is injected into the melting furnace 10 again, but the dust is not collected flows into the flow reduction furnace (21, 22, 23).
  • the reducing gas flowing into the flow reduction furnace (21, 22, 23) contains dust, which includes particulate iron and alkali chloride and the like along with the pyrolysis residue of coal.
  • the high temperature reducing gas is supplied to the fluidized bed 27 via a dispersion plate 26 installed in the flow reduction furnaces 21, 22, and 23 (see FIG. 2).
  • the dispersion plate 26 has hundreds of gas passage nozzles. 51 are provided at regular intervals to uniformly distribute the reducing gas into the fluidized bed 27. However, in the process of reducing gas containing dust passing through the nozzle 51, alkali chloride or the like present in a liquid or gaseous phase erodes the nozzle surface to roughen the nozzle surface to facilitate foreign material adhesion.
  • the alkali chloride is in a liquid state at a high temperature and has an adhesive force, thus adhering to the nozzle surface as a foreign matter.
  • the foreign matter adhering to the surface of the nozzle 51 gradually grows during the operation and causes nozzle clogging in the worst case.
  • the differential pressure gauge 28 is installed to measure the pressure difference of the upper and lower portions of the flow reduction furnace (21, 22, 23) to determine whether the passage 29 of the distribution plate 26 is blocked (see Fig. 2).
  • the flow reduction furnaces 21, 22, and 23 stop operation of the flow reduction furnaces 21, 22, and 23 when the iron ore is not able to perform the function of reducing, and replaces the nozzles with foreign substances. There is discomfort to be done.
  • the ore reduction rate is lowered when the temperature of the flow reduction furnaces 21, 22, and 23 is kept below the melting point of the alkali chloride.
  • the present invention is intended to enable stable operation in the flow reduction furnace by preventing the molten alkali chloride having a high adhesion, which causes clogging of the dispersion plate nozzle of the flow reduction furnace to adhere to the nozzle surface.
  • a reducing gas blowing device is a reducing gas blowing device of a fluid reducing furnace for supplying a reducing gas to a fluidized bed formed on an upper portion of a distribution plate in which a passage is formed, and is attached to an upper surface of the distribution plate and passes through the passage.
  • a flange formed with a hole in communication with the; And a nozzle having one end coupled to the flange and the other end formed in close contact with the passage to form a reducing gas into the fluidized bed.
  • Reducing gas blowing device of the flow reduction furnace comprising a may be provided.
  • the flange and the nozzle may be coupled by screwing, and the nozzle may have a tapered shape in which the radius gradually decreases in the direction in which the reducing gas is introduced.
  • the taper angle of the nozzle may be 90 ° or less, and an iron core may be inserted into the nozzle.
  • the lower end of the flange may protrude a protective jaw so that the flange is in close contact with the passage.
  • the reducing gas blowing device of the flow reduction furnace for supplying the reducing gas to the fluidized bed formed on the upper portion of the distribution plate formed with a passage, a hole attached to the upper surface of the distribution plate and in communication with the passage
  • the flange is formed;
  • An outer nozzle formed integrally with the flange and having a tapered shape to be in close contact with the passage;
  • an inner nozzle made of a graphite material attached to an inner circumferential surface of the outer nozzle to guide a reducing gas into the fluidized bed.
  • Reducing gas blowing device of the flow reduction furnace comprising a may be provided.
  • the molten alkali chloride contained in the reducing gas is prevented from adhering to the surface of the dispersion plate nozzle of the flow reduction furnace, so that the operation of the flow reduction furnace is stable and the operation for a long time is possible.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a molten iron manufacturing equipment having a general flow reduction furnace.
  • FIG 2 is an enlarged view of a flow reduction furnace according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are enlarged views of the nozzle according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a nozzle according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a flange according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the flange and the nozzle according to the first embodiment of the present invention is attached to the dispersion plate.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a molten iron manufacturing equipment having a general flow reduction furnace
  • Figure 2 is an enlarged view of one of the flow reduction furnace (21, 22, 23) according to an embodiment of the present invention
  • Figures 3 to 5 Is an enlarged view of a nozzle according to an embodiment of the present invention.
  • Finex molten iron manufacturing equipment includes a melting furnace 10 and a multi-stage flow reduction furnace (21, 22, 23).
  • the flow reduction furnaces 21, 22, and 23 may be configured as three stages of the preheating furnace 21, the preliminary reduction furnace 22, and the final reduction furnace 23.
  • the final reduction furnace 23 is connected to the melting furnace 10, the coal filling layer is formed inside the melting furnace 10.
  • the iron ore moves in the order of the preheating furnace 21, the preliminary reduction furnace 22, the final reduction furnace 23, and the melting furnace 10 along the first to fourth ore conduits 31, 32, 33, and 34.
  • the reducing gas of the melting furnace 10 passes through the hot cyclone 45 along the first to fourth gas conduits 41, 42, 43, 44, and the final reduction furnace 23, the preliminary reduction furnace 22, and the preheating furnace. It is discharged to the outside of the manufacturing facility via (21).
  • the ferrite ore is charged into the preheating furnace 21 through the first ore conduit 31, and the upper part of the distribution plate 50 in the preheating furnace 21 by the reducing gas supplied from the third gas conduit 43. Preheated while forming the fluidized bed 27.
  • the iron ore is then charged into the preliminary reduction furnace 22 through the second ore conduit 32, and the upper part of the dispersion plate 50 in the preliminary reduction furnace 22 by the reducing gas supplied from the second gas conduit 42. It is preliminarily reduced while forming the fluidized bed 27 at.
  • the pre-reduced powdered iron ore is charged into the final reduction furnace 23 through the third ore conduit 33, and the dispersion plate in the final reduction furnace 23 by the reducing gas supplied from the first gas conduit 41 ( 50) Final reduction while forming fluidized bed 27 at the top.
  • the finally reduced ore is charged to the melting furnace 10 through the fourth ore conduit 34, is melted in the coal packed bed and converted to molten iron.
  • the reducing gas in the preheating furnace 21 is discharged to the outside of the facility via the fourth gas conduit 44.
  • a fluidized bed 27 of iron ore is disposed on the distribution plate 50 made of refractory bricks.
  • Hundreds of reducing gas blowing nozzles 51 are formed at regular intervals in the dispersion plate 50 to uniformly distribute the reducing gas flowing through the gas conduits 41, 42, and 43 into the fluidized bed 27.
  • the distribution plate 26 has a plurality of passages 29 through which a reducing gas is introduced, and a flange 50 having a hole 56 communicating with each of the passages 29 includes the distribution plate 26. It is attached to the upper surface of the tightly fixed.
  • One end of the nozzle 51 in the first embodiment of the present invention is coupled to the flange 50, the other end is formed in close contact with the passage 29 to induce a reducing gas into the fluidized bed 27, graphite Made of (graphite) material.
  • cylindrical passages 29 communicating with the nozzles 51 are formed to open the nozzles 51.
  • the reducing gas blowing device of the flow reduction furnace is a plate-shaped flange is formed on the upper surface of the distribution plate 26 and the hole 56 is communicated with the passage 29 50 and a nozzle 51 which is connected to the hole 56 and protrudes from the flange 50 toward the lower portion of the reduction furnace body 25.
  • the flange 50 and the nozzle 51 are made by the coupling part 54, the coupling part 54 may be a screw connection as an example.
  • the nozzle 51 is formed in a shape in which the inner diameter and the outer diameter gradually increase as the distance from the flange 50 increases. That is, the nozzle 51 has a tapered shape in which the inner diameter and the outer diameter gradually decrease as the flange 51 is closer to the flange 50 from the lower end contacting the reducing gas first.
  • the taper angle ⁇ of the nozzle 51 should be smaller than 180 °, but the frictional resistance of the reducing gas increases as the taper angle increases. Therefore, the taper angle according to the embodiment of the present invention is 90 ° or less to increase the wear resistance. The angle is not limited to this because it is only one embodiment of the present invention. Further, the thickness t of the nozzle 51 according to the first embodiment of the present invention is about 10 mm (see Fig. 3).
  • the reducing gas flowing into the reduction furnace body 25 contains dusts such as pyrolysis residues of coal and fine reduced iron and alkali chlorides.
  • the dust contained in the reducing gas is attached to the inner wall of the nozzle 51 as foreign matter while passing through the nozzle 51 of the dispersion plate 50.
  • alkali chlorides such as potassium chloride (KCl) or sodium chloride (NaCl) may be attached to the surface of the nozzle 51 as foreign matter because it is present in the liquid phase at a high temperature to have an adhesive force.
  • the portion of the nozzle 51 is made of graphite having low reactivity and wettability with alkali chloride to suppress the attachment of chloride to the nozzle 51.
  • FIG 3 shows that the nozzle 51 made of graphite and the coupling portion 54 of the flange 50 made of SUS 310 are spiraled to facilitate assembly of the nozzle 51 and the flange 50. They allow the coupling force to increase through carburization of the flange 50 and the nozzle 51 at high temperatures.
  • the lower end of the flange 50 is inserted into the passage 29 of the distribution plate 26 to form a protective jaw 58 so that the nozzle 51 can be firmly coupled to the distribution plate 26, the
  • the protective jaw 48 prevents foreign matters such as dust from accumulating in the space between the nozzle 51 and the dispersion plate 26.
  • the guard jaw 58 also serves to prevent breakage of the nozzle 51 due to torsion during detachment.
  • FIG. 4 illustrates a state in which an iron core is attached to a nozzle according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the iron core 57 is inserted into the nozzle 51 to enhance resistance to mechanical impact of the graphite part.
  • the nozzle 51 may be damaged to block the passage 29, which is an empty space between the dispersion plates 26.
  • the iron core 57 embedded therein can prevent the nozzle fragments caused by the crack from falling off.
  • Figure 6 is a plan view of a flange according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 shows a nozzle coupled to the passage of the distribution plate according to the first embodiment of the present invention.
  • the reducing gas blowing device of the flow reduction furnace is attached to the upper surface of the dispersion plate 26, the plate-shaped hole 56 is formed in communication with the passage 29 And an outer nozzle 51b having a tapered shape, the inner diameter of which is formed integrally with the flange 50 and the hole 50, and is further away from the hole 56 so as to be in close contact with the passage 29.
  • the inner nozzle 51a of graphite may be attached to an inner circumferential surface of the outer nozzle 51b to guide the reducing gas to the fluidized bed 27.
  • FIG. 5 shows that the inner nozzle 51a of graphite material is protected from physical shocks applied to the outside of the nozzle 51b when the nozzle 51 is replaced by fabricating only the inner nozzle 51a according to the embodiment of the present invention. On the contrary, the inner nozzle 51a can protect the outer nozzle 51b against chemical corrosion.
  • the taper angle ⁇ of the nozzle 51 is 90 ° or less, and the iron core 57 may be inserted into the internal nozzle 51a. .
  • the coupling hole 53 is formed at one side of the edge of the flange 50 so that the flange 50 may be coupled to or separated from the dispersion plate 26 by a bolt or the like.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 통로가 형성된 분산판의 상부에 형성된 유동층에 환원가스를 공급하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 있어서, 상기 분산판의 상면에 부착되고 상기 통로와 연통되는 홀이 형성된 플랜지, 일단은 상기 플랜지에 결합되고, 타단은 상기 통로에 밀착형성되어 환원가스를 상기 유동층으로 유도하는 그라파이트(graphite) 재질로 이루어진 노즐을 포함하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치를 제공한다.

Description

유동 환원로의 환원가스 취입장치
본 발명은 유동 환원로 내에 환원가스를 공급하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용선 제조설비의 유동 환원로에서 용융 알칼리 염화물 부착을 억제하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 관한 것이다.
파이넥스(FINEX) 용선 제조설비는 크게 철광석을 환원시키는 유동 환원로와, 내부에 석탄 충진층을 구비하고 환원된 철광석을 제공받아 이를 용융시키는 용융로로 구성된다. 용융로에는 석탄의 연소에 의해 일산화탄소(CO)와 수소(H2)를 주성분으로 하는 환원력이 강한 가스가 발생하므로, 이를 유동 환원로에 환원가스로서 공급한다.
이러한 파이넥스 공정은 일반탄과 철광석을 최초 채광한 상태에서 입도만 분리하여 그대로 사용하므로 종래 제철법인 고로법에 비해 연료비가 적게 들고 환경 오염이 적은 장점이 있다.
도 1은 일반적인 파이넥스 용선 제조설비의 개략도인데, 용융로(10)의 상부는 대략 1,000℃ 이상의 고온 조업이 이루어지는 곳이므로 장입되는 석탄의 열분해 등에 의해 다량의 분진이 발생한다. 용융로(10)의 환원가스는 핫 사이클론(45)에서 90% 이상 포집되어 용융로(10)에 다시 투입되나, 포집되지 못한 분진은 유동 환원로(21, 22, 23)에 유입된다. 상기 유동 환원로(21, 22,23)에 유입되는 환원가스는 분진을 포함하고 있는데, 분진은 석탄의 열분해 잔류물과 함께 미립의 환원철 및 알칼리 염화물 등을 포함한다.
고온의 환원가스는 유동 환원로(21, 22, 23)에 설치된 분산판(26)을 거쳐 유동층(27)으로 공급된다.(도 2 참조) 상기 분산판(26)에는 수백 개의 가스 통과용 노즐(51)이 일정 간격으로 설치되어 환원가스를 유동층(27)으로 균일하게 분산시킨다. 그런데 분진을 함유한 환원가스가 노즐(51)을 통과하는 과정에서 액상 또는 기상으로 존재하는 알칼리 염화물 등이 노즐 표면을 부식시켜 노즐 표면을 거칠게 함으로써 이물질 부착을 용이하게 한다.
또한, 알칼리 염화물은 고온에서 액상으로 존재하여 점착력을 지니므로 노즐 표면에 이물질로 부착된다. 상기 노즐(51) 표면에 부착된 이물질은 조업이 진행되는 과정에서 점차 성장하여 최악의 경우 노즐 막힘을 유발한다. 노즐(51)의 일부가 막히면 환원가스의 흐름이 일부 영역으로 집중되므로 환원가스가 공급되지 않는 영역에서 환원광이 누적되어 정체층을 형성하게 된다. 이때 유동 환원로(21, 22, 23)의 상하부의 압력 차이를 측정하는 차압계(28)가 설치되어 분산판(26)의 통로(29)가 막힌 상태인지를 판단한다.(도 2 참조)
상기와 같이 유동 환원로(21, 22, 23)는 철광석을 유동시키면서 환원시키는 기능을 수행할 수 없는 경우 유동 환원로(21, 22, 23)의 조업을 중단하고, 이물질이 부착된 노즐을 교체해야 하는 불편함이 있다. 또한, 노즐에 알칼리 염화물이 액상으로 부착되는 것을 방지하기 위하여 유동 환원로(21, 22, 23)의 온도를 알칼리 염화물의 융점 이하로 낮게 유지하는 경우에는 광석 환원률이 낮아지는 문제가 있었다.
본 발명은 유동 환원로의 분산판 노즐 막힘을 유발하는 점착력이 높은 용융 알칼리 염화물이 노즐 표면에 부착하지 못하도록 하여 유동 환원로에서의 안정적인 조업을 가능하게 하고자 한다.
또한, 유동 환원로에 투입되는 환원가스의 온도를 높여 광석 환원률을 향상시킴으로써 연료비를 낮출 수 있는 유동 환원로의 환원가스 취입장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환원가스 취입장치는 통로가 형성된 분산판의 상부에 형성된 유동층에 환원가스를 공급하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 있어서, 상기 분산판의 상면에 부착되고 상기 통로와 연통되는 홀이 형성된 플랜지; 및 일단은 상기 플랜지에 결합되고, 타단은 상기 통로에 밀착형성되어 환원가스를 상기 유동층으로 유도하는 그라파이트(graphite) 재질로 이루어진 노즐; 을 포함하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 플랜지와 노즐은 나사결합에 의해 결합될 수 있고, 상기 노즐은 환원가스가 유입되는 방향으로 반경이 점점 작아지는 테이퍼 형상일 수 있다.
상기 노즐의 테이퍼 각도는 90°이하일 수 있으며, 상기 노즐의 내부에는 철심이 삽입될 수 있다.
상기 플랜지의 하단은 상기 플랜지가 상기 통로에 밀착고정되도록 보호턱이 돌출될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 통로가 형성된 분산판의 상부에 형성된 유동층에 환원가스를 공급하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 있어서, 상기 분산판의 상면에 부착되고 상기 통로와 연통되는 홀이 형성되는 플랜지; 상기 플랜지와 일체로 형성되고 상기 통로에 밀착형성되도록 테이퍼 형상을 갖는 외부 노즐; 및 상기 외부 노즐의 내주면에 부착되어 환원가스를 상기 유동층으로 유도하는 그라파이트(graphite) 재질로 이루어진 내부 노즐; 을 포함하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 환원가스에 포함된 용융 알칼리 염화물이 유동 환원로의 분산판 노즐 표면에 부착되는 것이 억제되어 유동 환원로 조업이 안정되고 장기간 조업이 가능해진다.
또한, 환원가스의 온도를 증가시켜 광석 환원률을 높임으로써 연료비를 저감시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 유동 환원로를 구비한 용선 제조설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유동 환원로의 확대도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 노즐의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 노즐의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플랜지의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 플랜지 및 노즐이 분산판에 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 명세서 전체에서 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
먼저, 도 1은 일반적인 유동 환원로를 구비한 용선 제조설비의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유동 환원로(21, 22, 23) 중 하나의 확대도이며, 도 3 내지 5는 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 확대도이다.
도 1을 참고하면, 파이넥스 용선 제조설비는 용융로(10)와 다단의 유동 환원로(21, 22, 23)를 포함한다. 유동 환원로(21, 22, 23)는 예열로(21), 예비 환원로(22) 및 최종 환원로(23)의 3단으로 구성될 수 있다. 최종 환원로(23)는 용융로(10)와 연결되고, 용융로(10)의 내부에는 석탄 충진층이 형성된다.
분철광석은 제1 내지 제4광석도관(31, 32, 33, 34)을 따라 예열로(21), 예비 환원로(22), 최종 환원로(23) 및 용융로(10)의 순서로 이동한다. 그리고 용융로(10)의 환원가스는 핫 사이클론(45)을 거쳐 제1 내지 제4가스도관(41, 42, 43, 44)을 따라 최종 환원로(23), 예비 환원로(22) 및 예열로(21)를 거쳐 제조설비 외부로 배출된다.
이때, 상기 분철광석은 제1광석도관(31)을 통해 예열로(21)에 장입되고, 제3가스도관(43)으로부터 공급된 환원가스에 의해 예열로(21) 내의 분산판(50) 상부에서 유동층(27)을 형성하면서 예열된다. 분철광석은 이후 제2광석도관(32)을 통해 예비 환원로(22)에 장입되고, 제2가스도관(42)으로부터 공급된 환원가스에 의해 예비 환원로(22) 내의 분산판(50) 상부에서 유동층(27)을 형성하면서 예비 환원된다.
상기 예비 환원된 분철광석은 제3광석도관(33)을 통해 최종 환원로(23)에 장입되고, 제1가스도관(41)으로부터 공급된 환원가스에 의해 최종 환원로(23) 내의 분산판(50) 상부에서 유동층(27)을 형성하면서 최종 환원된다. 상기 최종으로 환원된 환원광은 제4광석도관(34)을 통해 용융로(10)에 장입되며, 석탄 충진층 내에서 용융되어 용선으로 전환된다. 이때, 예열로(21) 내부의 환원가스는 제4가스도관(44)을 거쳐 설비 외부로 배출된다.
도 2를 참조하면, 내화 벽돌로 이루어진 상기 분산판(50) 위에 분철광석의 유동층(27)이 위치한다. 상기 분산판(50)에는 수백 개의 환원가스 취입용 노즐(51)이 일정 간격으로 형성되어 가스도관(41, 42, 43)을 통해 유입되는 환원가스를 유동층(27)으로 균일하게 분산시킨다. 상기 분산판(26)은 환원가스가 유입되는 다수의 통로(29)가 형성되어 있으며, 상기 각각의 통로(29)와 연통되는 홀(56)을 갖는 플랜지(50)가 상기 분산판(26)의 상면에 밀착 고정되도록 부착된다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 환원가스 취입장치에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 제1실시예에서의 상기 노즐(51)은 일단이 상기 플랜지(50)에 결합되고, 타단은 상기 통로(29)에 밀착형성되어 환원가스를 상기 유동층(27)으로 유도하며, 그라파이트(graphite) 재질로 되어 있다. 이때, 상기 각 노즐(51)과 연통되는 원통 모양의 통로(29)가 형성되어 노즐(51)을 개방시키도록 되어 있다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 유동 환원로의 환원가스 취입장치는 상기 분산판(26)의 상면에 부착되고 상기 통로(29)와 연통되는 홀(56)이 형성되는 플레이트 형상의 플랜지(50)와, 상기 홀(56)과 이어지면서 상기 플랜지(50)로부터 환원로 본체(25)의 하부를 향해 돌출되는 노즐(51)을 포함한다. 상기 플랜지(50)와 노즐(51)은 결합부(54)에 의해 이루어지며, 상기 결합부(54)는 일례로 나사결합을 들 수 있다.
상기 노즐(51)은 상기 플랜지(50)로부터 멀어질수록 내경과 외경이 점진적으로 커지는 모양으로 형성된다. 즉, 상기 노즐(51)은 환원가스와 가장 먼저 접하는 하측 단부로부터 상기 플랜지(50)에 가까워질수록 내경과 외경이 점진적으로 작아지는 테이퍼 형상을 갖는다. 상기 노즐(51)의 테이퍼 각도(α)는 180°보다 작으면 되지만 상기 테이퍼 각도가 커지면 환원가스의 마찰 저항이 커진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 테이퍼 각도는 90°이하로 하여 내마모성을 증대시켰다. 상기 각도는 본 발명의 일실시예에 불과하므로 이에 한정할 것은 아니다. 또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 노즐(51)의 두께(t)는 약 10mm 정도이다.(도 3 참조)
상기 환원로 본체(25)에 유입되는 환원가스에는 석탄의 열분해 잔류물과 미립의 환원철 및 알칼리 염화물 등의 분진이 포함되어 있다. 환원가스에 포함된 분진은 분산판(50)의 노즐(51)을 통과하면서 노즐(51) 내벽에 이물질로 부착된다. 특히 염화칼륨(KCl) 또는 염화나트륨(NaCl)과 같은 알칼리 염화물은 고온에서 액상으로 존재하여 점착력을 지니므로 노즐(51) 표면에 이물질로 부착될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 노즐(51) 부분을 알칼리 염화물과 반응성 및 젖음성(Wettability)이 낮은 그라파이트(graphite)로 제작하여 염화물이 노즐(51)에 부착되는 것을 억제하였다.
도 3은 그라파이트로 만들어진 노즐(51)과 SUS 310으로 만들어진 플랜지(50)의 결합부(54)를 나선형으로 만들어 노즐(51)과 플랜지(50)의 조립이 용이하도록 한 것을 나타낸 것이다. 이들은 고온에서 플랜지(50)와 노즐(51)의 침탄을 통해 결합력이 증대되도록 하였다.
또한, 플랜지(50)의 하단은 상기 분산판(26)의 통로(29)에 삽입되어 노즐(51)이 견고하게 분산판(26)에 결합될 수 있도록 보호턱(58)이 형성되며, 상기 보호턱(48)에 의하여 노즐(51)과 분산판(26) 사이의 공간에 먼지 등의 이물이 쌓이는 것을 방지하였다. 상기 보호턱(58)은 탈부착시 비틀림에 의한 노즐(51)의 파손을 방지하는 기능도 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노즐 내에 철심이 부착된 상태를 도시한 것인데, 노즐(51)에 철심(57)를 삽입하여 그라파이트 부분의 기계적 충격에 대한 저항을 강화하였다. 본 발명의 실시예에 따른 환원가스 취입장치 교환을 위해 이전에 사용한 노즐(51)을 제거할 경우 노즐(51) 부위가 파손되어 분산판(26)간의 빈 공간인 통로(29)를 막을 수 있으므로 그라파이트로 만들어진 노즐(51) 부위가 균열이 발생할 경우 내부에 박혀있는 철심(57)이 균열에 의해 생긴 노즐 파편이 탈락되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
또한, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플랜지의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 노즐이 분산판의 통로에 결합된 모습을 나타낸 것인 것이다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 유동 환원로의 환원가스 취입장치는 상기 분산판(26)의 상면에 부착되고, 상기 통로(29)와 연통되는 홀(56)이 형성되는 플레이트 형상의 플랜지(50)와, 상기 플랜지(50)와 일체로 형성되고 상기 통로(29)에 밀착형성되도록 상기 홀(56)로부터 멀어질수록 내경이 증가하는 테이퍼 형상을 갖는 외부 노즐(51b)와, 상기 외부 노즐(51b)의 내주면에 부착되어 환원가스를 유동층(27)으로 유도하는 그라파이트 재질의 내부 노즐(51a)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 내부 노즐(51a)만을 그라파이트로 제작하여 노즐(51) 교환을 위해 취외시 노즐 외부(51b)에 가해지는 물리적 충격으로부터 그라파이트 재질의 내부 노즐(51a)을 보호할 수 있고, 반대로 화학적 부식에 대해서는 내부 노즐(51a)이 외부 노즐(51b)을 보호할 수 있도록 한다.
본 발명의 제2실시예도 역시 상기 제1실시예에서와 같이 노즐(51)의 테이퍼 각도(α)는 90°이하로 하고, 내부 노즐(51a)의 내부에는 철심(57)이 삽입될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 플랜지(50)의 가장자리 일측에는 결합공(53)이 형성되어 있어 볼트 등에 의해 플랜지(50)를 분산판(26)에 결합 또는 분리할 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (9)

  1. 통로가 형성된 분산판의 상부에 형성된 유동층에 환원가스를 공급하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 있어서,
    상기 분산판의 상면에 부착되고 상기 통로와 연통되는 홀이 형성된 플랜지; 및
    일단은 상기 플랜지에 결합되고, 타단은 상기 통로에 밀착형성되어 환원가스를 상기 유동층으로 유도하는 그라파이트(graphite) 재질로 이루어진 노즐;
    을 포함하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지와 노즐은 나사결합에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 환원가스가 유입되는 방향으로 반경이 점점 작아지는 테이퍼 형상인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐의 테이퍼 각도는 90°이하인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 내부에는 철심이 삽입되는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지의 하단은 상기 플랜지가 상기 통로에 밀착고정되도록 보호턱이 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  7. 통로가 형성된 분산판의 상부에 형성된 유동층에 환원가스를 공급하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치에 있어서,
    상기 분산판의 상면에 부착되고 상기 통로와 연통되는 홀이 형성되는 플랜지;
    상기 플랜지와 일체로 형성되고 상기 통로에 밀착형성되도록 테이퍼 형상을 갖는 외부 노즐; 및
    상기 외부 노즐의 내주면에 부착되어 환원가스를 상기 유동층으로 유도하는 그라파이트(graphite) 재질로 이루어진 내부 노즐;
    을 포함하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 테이퍼 형상의 테이퍼 각도는 90°이하인 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 내부 노즐의 내부에는 철심이 삽입되는 것을 특징으로 하는 유동 환원로의 환원가스 취입장치.
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