KR100840265B1 - Apparatus for collecting fine powders and apparatus for manufacturing molten irons having the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용철 제조 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분철 저장 장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a powdered iron storage device according to an embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 분철 저장 장치의 작용을 설명하기 위한 개략도이다.3A and 3B are schematic diagrams for explaining the operation of the powdered iron storage device.
본 발명은 분철 저장 장치 및 이를 구비한 용철 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배가스 중에 존재하는 미분철을 포집하여 재활용하는 분철 저장 장치 및 이를 구비한 용철 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a powdered iron storage device and an apparatus for manufacturing molten iron, and more particularly, to a powdered iron storage device for collecting and recycling fine iron present in exhaust gas, and a molten iron manufacturing device having the same.
철강산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심기간산업으로서, 인류의 발전과 함께하여 온 가장 역사가 오래된 산업중의 하나이다. 철강산업의 중추적인 역할을 담당하는 제철소에서는 원료로서 철광석 및 석탄을 이용하여 용융 상태의 선철인 용철을 제조한 다음, 이로부터 강을 제조하여 각 수요처에 공급하고 있다.The steel industry is a key industry that supplies basic materials to the entire industry, such as automobiles, shipbuilding, home appliances, construction, etc., and is one of the oldest industries with the development of mankind. Steel mills, which play a pivotal role in the steel industry, use molten iron and coal as raw materials to produce molten pig iron, which is then manufactured and supplied to each customer.
현재, 전세계 철생산량의 60% 정도가 14세기부터 개발된 고로법으로부터 생 산되고 있다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원료로 하여 제조한 코우크스 등을 고로에 함께 넣고 산소를 불어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다. Currently, about 60% of the world's iron production comes from blast furnace methods developed since the 14th century. The blast furnace method is a method of manufacturing molten iron by reducing iron ore to iron by putting together coke prepared from sintering process and coke made from bituminous coal into a blast furnace.
용철생산설비의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응 특성상 일정 수준 이상의 강도를 보유하고 노내 통기성 확보를 보장할 수 있는 입도를 보유한 원료를 요구하므로, 전술한 바와 같이, 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로는 특정 원료탄을 가공처리한 코우크스에 의존하며, 철원으로는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다. The blast furnace method, which is a large scale of the molten iron production equipment, requires a raw material having a certain level or more of strength and a particle size capable of ensuring the breathability in the furnace due to its reaction characteristics. As described above, the blast furnace method is a carbon source used as a fuel and a reducing agent. Relies on coke processing specific raw coal, and iron sources mainly rely on sintered ore through a series of bulking processes.
이에 따라 현재의 고로법에서는 코우크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비가 반드시 수반되므로, 고로 이외의 부대설비를 구축해야 할 필요가 있을 뿐만 아니라 부대설비에서 발생하는 제반 환경오염물질에 대한 환경오염방지설비의 설치 필요로 인하여 투자 비용이 다량으로 소모되어 제조원가가 급격히 상승하는 문제점이 있다.As a result, the current blast furnace method necessarily involves preliminary processing of raw materials such as coke manufacturing facilities and sintering facilities. Therefore, it is not only necessary to construct auxiliary facilities other than blast furnaces, but also Due to the need for the installation of environmental pollution prevention equipment, there is a problem in that the manufacturing cost is rapidly increased due to the large investment cost.
이러한 고로법의 문제점을 해결하기 위하여, 세계 각국의 제철소에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 전세계 광석 생산량의 80% 이상을 점유하는 분광을 직접 사용하여 용철을 제조하는 용융환원제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.In order to solve the problems of the blast furnace method, molten reduction of molten iron is produced by directly using general coal as a fuel and a reducing agent in steel mills around the world, and by directly using spectroscopy that occupies 80% or more of the world's ore production as an iron source. Many efforts are being made in the development of the steelmaking method.
용융 환원 제철법에 의한 용철 제조 장치는 기포 유동층이 형성되는 유동 환원로와 여기에 연결되어 석탄 충전층이 형성되는 용융 가스화로로 이루어 진다. 상온의 분광 및 부원료는 유동 환원로에 장입되어 예비 환원된다. The apparatus for manufacturing molten iron by the melt reduction steelmaking method is composed of a fluid reduction furnace in which a bubble fluidized bed is formed and a molten gasification furnace in which a coal packed bed is formed. Spectroscopy and subsidiary materials at room temperature are charged to a flow reduction furnace and preliminarily reduced.
유동 환원로에는 용융 가스화로로부터 고온의 환원 가스가 공급되므로, 상온의 분광 및 부원료가 고온의 환원 가스와 접촉하여 승온된다. 이와 동시에, 상온의 분광 및 부원료는 90% 이상 환원되고, 30% 이상 소성된다.Since the high temperature reducing gas is supplied from the melt gasification furnace to the fluid reduction furnace, the spectroscopy and subsidiary materials at room temperature are heated in contact with the high temperature reducing gas. At the same time, spectroscopy and secondary raw materials at room temperature are reduced by 90% or more and calcined by 30% or more.
한편, 이와 같이 환원 및 소성된 분광은 분철 저장조에 장입되어 저장되고, 괴성체 제조 장치에 의해 브리켓으로 제조된 후, 용융 가스화로 내로 장입된다.On the other hand, the reduced and calcined spectroscopy is charged and stored in the powdered iron storage tank, manufactured into briquettes by the compacted material production apparatus, and then charged into the melt gasification furnace.
한편, 유동 환원로에서 분철 저장조로 분광을 장입하는 경우, 유동 환원로의 배가스가 함께 분철 저장조로 장입되는데, 이는 분철 저장조에 연결된 배가스 덕트를 통해 배가스 처리 장치로 이송되고, 제진 및 냉각 처리되어 외부로 배출된다.On the other hand, when the spectroscopic charge into the powdered iron storage tank in the flow reduction furnace, the flue gas of the flow reduction furnace is also charged to the powdered iron storage tank, which is transferred to the exhaust gas treatment device through the exhaust gas duct connected to the powdered iron storage tank, the dust removal and cooling treatment to the outside To be discharged.
그런데, 분철 저장조에서 배출되는 배가스는 다량의 미분철광석을 함유하게 되고, 이는 제진 설비의 막힘을 유발하고 슬러지의 발생량도 증가시켜 생산 원가를 상승시킨다. 또한, 배출가스에 의해 비산 먼지는 대기오염의 원인이 된다.However, the flue-gas discharged from the powdered iron storage tank contains a large amount of fine iron ore, which causes clogging of the dust removal equipment and increases the production of sludge, thereby increasing the production cost. In addition, the dust scattered by the exhaust gas causes air pollution.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 분철 저장조에서 배출되는 배가스 중의 분철을 포집하여 재활용함으로써 생산 원가를 저감시키고, 대기오염을 감소시킬 수 있는 분철 저장 장치 및 이를 구비한 용철 제조 장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to collect and recycle the powdered iron in the exhaust gas discharged from the powdered iron storage tank to reduce the production cost, it is provided with a powdered iron storage device that can reduce the air pollution It is to provide a molten iron manufacturing apparatus.
본 발명에 따른 분철 저장 장치는 분철 저장조, 분철 저장조의 배가스를 공급받아 배가스 중의 분철을 포집하는 싸이클론을 포함한다.The powdered iron storage device according to the present invention includes a cyclone that collects the powdered iron in the exhaust gas by receiving the exhaust gas of the powdered iron storage tank and the powdered iron storage tank.
분철 저장 장치는 분철 저장조의 상부에서 싸이클론의 측면으로 연결 설치되 어 분철 저장조의 배가스를 싸이클론으로 공급하는 배가스 덕트를 더 포함할 수 있다. 또한, 분철 저장 장치는 싸이클론의 하부에 설치되어 포집된 분철을 분철 저장조로 장입시키는 슬라이드 게이트를 더 포함할 수 있다.The powdered iron storage device may further include an exhaust gas duct connected to the side of the cyclone at the upper part of the powdered iron storage tank to supply the exhaust gas of the powdered iron storage tank to the cyclone. In addition, the powdered iron storage device may further include a slide gate installed at the lower portion of the cyclone to charge the collected powdered iron into the powdered iron storage tank.
슬라이드 게이트는 싸이클론의 하부에 연결되는 제1 슬라이드 게이트, 분철 저장조의 상부에 연결되는 제2 슬라이드 게이트 및 제1 슬라이드 게이트와 제2 슬라이드 게이트의 사이에 배치되는 저장 호퍼를 포함할 수 있다.The slide gate may include a first slide gate connected to a lower portion of the cyclone, a second slide gate connected to an upper portion of the powdered iron storage tank, and a storage hopper disposed between the first slide gate and the second slide gate.
분철 저장 장치는 저장 호퍼에 연결 설치되어 저장 호퍼에 양압을 형성시키는 가스 공급장치를 더 포함할 수 있다. 가스 공급장치는 질소 가스를 저장 호퍼에 공급할 수 있다.The powdered iron storage device may further include a gas supply device connected to the storage hopper to form a positive pressure in the storage hopper. The gas supply can supply nitrogen gas to the storage hopper.
분철 저장 장치는 싸이클론의 상부에 설치되어 분철과 분리된 싸이클론의 배가스가 배출되는 싸이클론 배가스 덕트를 더 포함할 수 있다.The powdered iron storage device may further include a cyclone exhaust gas duct installed on the cyclone to discharge the cyclone exhaust gas separated from the powdered iron.
분철 저장 장치는 배가스를 상기 싸이클론을 거치지 않고 벤트 가스 시스템으로 배출시키도록 상기 배가스 덕트와 연결되는 바이패스관을 더 포함할 수 있다.The powdered iron storage device may further include a bypass pipe connected with the exhaust gas duct to discharge the exhaust gas into the vent gas system without passing through the cyclone.
한편, 본 발명에 따른 용철 제조 장치는 분철을 환원 및 소성하는 하나 이상의 유동 환원로, 유동 환원로에서 배출된 분철이 장입되는 분철 저장 장치, 분철 저장 장치에서 공급되는 분철을 성형하여 괴성체로 제조하는 괴성체 제조 장치, 괴성체를 장입하고, 그 내부에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 용융 가스화로 및 용융 가스화로에서 배출하는 환원 가스를 유동 환원로에 공급하는 환원 가스 공급관을 포함한다.On the other hand, the molten iron manufacturing apparatus according to the present invention is to produce a compacted compact by molding at least one flow reducing furnace for reducing and firing the powdered iron, a powdered iron storage device is charged with the powdered iron discharged from the flow reducing furnace, supplied from the powdered iron storage device And a reducing gas supply pipe for charging a compacted material manufacturing apparatus, a compacted material, injecting oxygen therein to produce molten iron, and supplying a reducing gas discharged from the molten gasifier to a flow reduction furnace.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예와 첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings and the most preferred embodiment which can be easily carried out by those skilled in the art. These examples are merely to illustrate the invention, but the invention is not limited thereto.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용철 제조 장치의 개략도이다. 도 1에 도시한 용철 제조 장치의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 다른 구조로 이를 변형할 수도 있으며 기타 다른 장치를 포함할 수 있다.1 is a schematic diagram of a molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. The structure of the molten iron manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. It is therefore possible to modify this to other structures and include other devices.
도시한 바와 같이, 용철 제조 장치는 환원로인 유동 환원로(10), 분철 저장 장치(20), 괴성체 제조 장치(30), 용융 가스화로(40) 및 환원 가스 공급관(50)을 포함한다. As shown, the molten iron manufacturing apparatus includes a
또한, 용철 제조 장치는 괴성체 제조 장치(30)와 용융 가스화로(40) 사이에 연결된 고온 균배압 장치(60)를 더 포함할 수 있다. 이외에 용철 제조 장치는 용철 제조에 필요한 기타 여러 가지 장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the molten iron manufacturing apparatus may further include a high temperature uniform
유동 환원로(10)는 그 내부에 유동층이 형성되며, 유동층의 분철광석 등을 환원하도록 순차적으로 연결되어 있다. 각 유동 환원로(10)는 용융 가스화로(40)의 석탄 충전층으로부터 배출된 환원 가스를 환원 가스 공급관(50)을 통하여 공급받는다. The
유동 환원로(10)는 환원 가스가 유입되어 흐르도록 하면서 분철광석을 통과시켜 환원시킨다. 이때, 부원료를 분철광석과 함께 혼합하여 사용할 수 있다. The
한편, 유동 환원로는 복수 개로 구비될 수 있으며, 도 1에는 일례로, 예열 환원로(10a), 제1 예비 환원로(10b), 제2 예비 환원로(10c) 및 최종 환원로(10d)로 이루어지는 구성을 도시하였다.Meanwhile, a plurality of flow reduction furnaces may be provided, and in FIG. 1, for example, a preheating reduction furnace 10a, a first
분철 저장 장치(20)는 최종 환원로(10d)에 연결되어 환원된 분철이 저장하고, 이를 하부에 설치되는 괴성체 제조 장치(30)로 공급한다. 분철 저장 장치(20)의 상세한 구성에 대하여는 후술하도록 한다.The powdered
괴성체 제조 장치(30)는 통기성 확보 및 비산 방지를 위하여 환원체를 괴성화한다. 괴성체 제조 장치(30)는, 장입 호퍼(hopper)(32), 한 쌍의 롤(34), 파쇄기(36), 그리고 괴성체 저장조(38)를 포함한다. 이외에, 괴성체 제조 장치(30)는 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다.The compacted
장입 호퍼(32)는 분철 저장 장치(20)에서 공급된 분철을 저장하며, 한 쌍의 롤(34)은 환원체를 압착하여 괴성화된 환원체로 제조한다. 파쇄기(36)는 괴성화된 환원체를 적당한 크기로 파쇄하고, 괴성체 저장조(38)는 파쇄한 환원체를 임시 저장한다.The
고온 균배압 장치(60)는 괴성체 제조 장치(30) 및 용융 가스화로(40) 사이에 위치한다. 고온 균배압 장치(60)는 압력 조절을 위하여 용융 가스화로(40) 상부에 설치된다. 용융 가스화로(40)의 내부는 고압이므로, 고온 균배압 장치(60)가 압력을 균일하게 조절하여 파쇄한 괴성체를 용융 가스화로(40)에 쉽게 장입하도록 한다. The high temperature uniform
용융 가스화로(40)에는 괴탄 또는 미분탄을 성형한 성형탄을 공급하여 석탄 충전층을 형성한다. 용융 가스화로(40)에 투입한 괴탄 또는 성형탄은 석탄 충전층 상부에서의 열분해 반응과 하부에서의 산소에 의한 연소 반응에 의하여 가스화된다. The
가스화 반응에 의하여 용융 가스화로(40)에서 발생하는 고온 환원 가스는 최종 환원로(10d)의 후단에 연결되어 있는 환원 가스 공급관(50)을 통하여 유동 환원로(10)로 차례로 공급되어 환원제 및 유동화 가스로 이용된다. The high temperature reducing gas generated in the
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 분철 저장 장치(20)에 대하여 좀더 상세하게 설명한다. 도 2는 분철 저장 장치(20)를 도시한 개략도이다. Hereinafter will be described in more detail with respect to the powdered
분철 저장 장치(20)는 분철 저장조(22), 배가스 덕트(24), 싸이클론(26), 슬라이드 게이트(28) 및 바이패스관(29)을 포함한다.The powdered
분철 저장조(22)는 전술한 유동 환원로와 연결된다. 분철 저장조(22)는 유동 환원로로부터 분철을 공급받아 저장한다. 배가스 덕트(24)는 분철 저장조(22)의 상부와 싸이클론(26)의 측면을 연결하도록 배치될 수 있다. 상기한 배가스 덕트(24)를 통하여 배가스가 싸이클론(26)으로 이송된다. 이때, 전술한 바와 같이 배가스는 다량의 분철을 포함한다.The powdered
싸이클론(26)의 상부에는 싸이클론 배가스 덕트(26a)가 설치되고, 하부에는 슬라이드 게이트(28)가 설치된다. 슬라이드 게이트(28)는 싸이클론(26)에서 포집된 분철을 분철 저장조(22)로 재장입하도록 개폐가 가능한 구조로 이루어진다. The cyclone
또한, 슬라이드 게이트(28)는 싸이클론(26)의 하부에 연결되는 제1 슬라이드 게이트(28a), 분철 저장조(22)의 상부에 연결되는 제2 슬라이드 게이트(28b), 제1 슬라이드 게이트(28a)와 제2 슬라이드 게이트(28b)의 사이에 연결되어 배치되는 저 장 호퍼(28c)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 슬라이드 게이트(28a)와 제2 슬라이드 게이트(28b)는 서로 독립적으로 개폐된다. 바이패스관(29)은 배가스 덕트(24)에서 싸이클론(26)을 거치지 않고, 벤트가스 시스템으로 연결된다. In addition, the
상기와 같은 구조를 갖는 분철 저장 장치(20)에 있어서, 분철 저장조(22)에서 배출되는 배가스 중에 포함된 분철은 배가스 덕트(24)를 지나서 싸이클론(26)으로 유입된다. 이때, 분철은 싸이클론(26)의 내부에서 비중차에 의해 분리되어 하부로 가라앉게 되고, 분철이 분리된 배가스는 싸이클론 배가스 덕트(26a)에서 벤트가스 시스템으로 배출되어 제진 공정을 거치게 된다. 이때, 하부에 가라앉은 분철은 슬라이드 게이트(28)를 통과하여 다시 분철 저장조(22)로 장입된다.In the powdered
한편, 싸이클론(26)이 막히거나, 고장이 발생한 경우에는 분철 저장조(22)의 배가스는 싸이클론(26)을 거치지 않고, 배가스 덕트(24)와 바이패스관(29)을 거쳐 벤트가스 시스템으로 배출되어 제진 공정을 거치게 된다.On the other hand, when the
도 3a와 도 3b는 슬라이드 게이트(28)의 작용을 설명하기 위한 개략도이다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 제2 슬라이드 게이트(28b)와 슬라이드 게이트(28)에 연결된 가스 공급 장치(28d)가 닫힌 상태에서 싸이클론(26)에서 포집된 분철을 재장입하기 위해 제1 슬라이드 게이트(28a)가 열린다. 이때, 제1 슬라이드 게이트(28a)는 약 10초간 열리게 된다.3A and 3B are schematic diagrams for explaining the operation of the
제1 슬라이드 게이트(28a)를 통해 내려온 분철은 제1 슬라이드 게이트(28a)와 제2 슬라이드 게이트(28b)의 사이에 설치된 저장 호퍼(28c)에 저장된다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 제1 슬라이드 게이트(28a)가 닫히면 제2 슬라이드 게이 트(28b)가 열리게 된다.The powdered iron lowered through the
이때, 가스 공급 장치(28d)는 제2 슬라이드 게이트(28b)가 열림과 동시에 저장 호퍼(28c)에 질소 가스와 같은 불활성 가스를 공급하여 저장 호퍼(28c) 내부의 압력을 분철 저장조(22) 내부의 압력보다 높게 한다. 이에 따라 분철 저장조(22) 내부의 압력에 의해 분철이 분철 저장조(22)로 배출되지 못하는 것을 방지하게 된다.At this time, the
이와 같이, 싸이클론(26)에서 포집된 분철은 슬라이드 게이트(28)을 거쳐 분철 저장조(22)로 재장입되고, 이는 괴성체 제조 장치로 공급되어 재활용된다.As such, the powdered iron collected in the
한편, 싸이클론 배가스 덕트에서 배출된 배가스는 벤트가스 시스템에서 배가스 중의 분진을 제거하기 위한 제진 공정을 거치게 된다. 제진 공정을 행하는 벤트 가스 시스템은 프레스크러버(pre-scrubber), 벤트가스버블러(vent gas bubbler), 벤트가스 스크러버(vent gas scrubber) 및 벤트가스 컴프레서(vent gas compressor)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the exhaust gas discharged from the cyclone exhaust gas duct is subjected to a dust removal process for removing dust in the exhaust gas in the vent gas system. The vent gas system for performing the vibration damping process may include a pre-scrubber, a vent gas bubbler, a vent gas scrubber, and a vent gas compressor.
상기한 벤트 가스 시스템으로 유입되는 배가스는 프레스크러버와 벤트가스 스크러버에서 2단계의 제진 과정을 거치게 된다.The exhaust gas flowing into the vent gas system is subjected to a two-stage damping process in the press scrubber and the vent gas scrubber.
이때, 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 분철 저장 장치에서 분철을 재포집하여 분철 저장조로 장입함에 따라, 배가스 덕트에서 배출된 가스에는 분철의 양이 상대적으로 줄어들게 된다. 따라서 분철에 의해 상기한 벤트가스 시스템의 배관이 막히는 현상이 크게 줄어들게 된다.In this case, as described above, in the powdered iron storage apparatus according to an embodiment of the present invention, as the powdered iron is re-collected and charged into the powdered iron storage tank, the amount of powdered iron is relatively reduced in the gas discharged from the exhaust gas duct. Therefore, the phenomenon that the pipe of the vent gas system is clogged by the powdered iron is greatly reduced.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 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. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분철 저장 장치 및 이를 구비한 용철 제조 장치는 슬러지로 배출되는 분철을 포집하여 재활용함으로써 제조원가를 절감할 수 있다.As described above, the powdered iron storage device and the molten iron manufacturing apparatus having the same according to the present invention can reduce the manufacturing cost by collecting and recycling the powdered iron discharged to the sludge.
또한, 배가스 중의 분철을 줄임으로써 집진 설비의 배관이 막히는 것을 방지하여 설비 가동율을 높이고, 배가스에 의한 대기 오염을 줄일 수 있다.In addition, by reducing the powdered iron in the exhaust gas, it is possible to prevent the pipe of the dust collecting equipment from being blocked, thereby increasing the facility operation rate and reducing the air pollution caused by the exhaust gas.
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