KR101060820B1 - Reduction furnace with uniform gas flow distribution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화철 성분을 함유하는 광석을 환원시키는 환원로에 관한 것으로, 장입물이 투입되는 장입물 투입구, 및 환원 가스가 취입되는 환원 가스 취입구, 및 환원 가스에 의해 환원된 장입물이 배출되는 수직 다운 파이프를 구비하고, 장입물 투입구는 상부에 형성되며, 상기 환원 가스 취입구는 저부에 설치되며 정상 조업 상태에서 상기 수직 다운 파이프의 내부는 장입물로 충진되어 있는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a reduction furnace for reducing ore containing iron oxide components, the charge inlet to the charge is charged, the reducing gas blower in which the reducing gas is injected, and the charge reduced by the reducing gas is discharged It is provided with a vertical down pipe, the charge inlet is formed in the upper portion, the reducing gas inlet is installed in the bottom, characterized in that the inside of the vertical down pipe is filled with the charge in the normal operating state.
본 발명에 따르면, 환원로의 하부 중심에 환원 가스를 취입함으로써 환원 가스가 환원로 내에 균일하게 분포하도록 하여 환원로 내의 장입물의 환원율을 높이고 장입물 입자간 환원율을 균일하게 한다.According to the present invention, the reduction gas is uniformly distributed in the reduction furnace by injecting the reducing gas into the lower center of the reduction furnace, thereby increasing the reduction rate of the charges in the reduction furnace and making the reduction rate between the charged particles uniform.
환원 가스 취입구, 데드맨, 수직 다운 파이프, 드롭 박스 Reducing gas inlet, deadman, vertical down pipe, drop box
Description
본 발명은 산화철 성분을 함유하는 광석을 환원시키는 환원로와 환원된 광석을 용융시켜 용선을 제조하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reduction furnace for reducing ore containing iron oxide components and an apparatus for melting molten reduced ore to produce molten iron.
도 1은 종래에 산화철 성분을 함유하는 광석을 환원시키는 환원로와 환원된 광석을 용융시켜 용선을 제조하는 장치(1)를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 장치(1)는 환원 가스를 취입하여 펠렛(pellet) 또는 괴광 등 괴상화된 광석류를 환원시키거나 예열하기 위한 환원로(10)를 구비한다. 장입물은 장입물 투입구(11)를 통해 환원로(10)에 투입된다. 환원로(10)에서 환원된 장입물은 배출 스크류(13)에 의해 정량 배출되며, 이 배출된 장입물은 수직 다운 파이프(14)와 경사 다운 파이프(16)를 통해 용융로(20)에 공급된다. 수직 다운 파이프(14)에는 드롭 박스(15)가 구비되어 있으며, 이 드롭 박스(15)에는 질소 공급관(미도시)이 연결되어 수직 다운 파이프(14)에 냉각용 질소를 취입한다. 이 냉각용 질소에 의해 용융로(20)에서 환원로(10)로 역류하는 가스가 배출 스크류(13)에 가하는 열충격을 감소할 수 있다.FIG. 1 shows a reduction furnace for reducing ore containing iron oxide components and an
용융로(20)에서는 석탄을 가스화하여 장입물의 환원에 필요한 환원 가스를 제조하며, 또한 이때 발생한 열을 이용하여 환원로(10)에서 환원되어 공급된 장입물을 용융시킨다.In the smelting
용융로(20)에서 발생된 환원 가스는 사이클론(22)에서 집진된 후 환원 가스 취입구(17)를 통해 환원로(10) 내에 취입된다. 취입된 환원 가스는 산화물 형태의 장입물 충진층(30)을 통과하면서 장입물을 환원시킨다. 그런데, 취입된 환원 가스는 충진된 장입물에 의한 저항으로 인하여 환원로(10) 중심까지 공급되지 못하고 주로 벽부를 타고 흐른다. 환원 가스의 불균일 분포는, 환원로(10) 내의 장입물의 위치별로 환원율의 심각한 불균형을 초래하고, 중심부의 미환원된 장입물이 용융로(20)에 공급됨으로써 용융로(20)의 열적 균형을 깨뜨려, 생산량 감소, 연료비 상승, 가동률 저하 등의 문제점을 야기시킨다. 특히, 종래의 환원로(10)를 용량 증대의 목적으로 규모를 크게 한 경우 환원 가스의 불균일 분포는 더 심각해지며, 환원로(10)의 반경 방향의 크기를 늘리고자 한다면 환원 가스의 중심부 도달은 더욱 어렵게 된다.The reducing gas generated in the
또한, 용융로(20)에서 발생된 환원 가스가 사이클론(22)을 거쳐 환원로(10) 내에 취입될 때에는 사이클론(22)에서 압력 손실이 발생하기 때문에, 상대적으로 압력 손실이 적은 수직 다운 파이프(14) 및 배출 스크류(13)를 통해 환원로(10) 내로 역류할 염려가 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 배출 스크류(13)를 통해 환원로(10) 내로 역류하는 환원 가스의 압력 손실을 발생할 목적으로 장입물 미환원 높이(h)의 설치가 필수적이고, 이로 인해 불필요하게 설비의 높이를 높일 수 밖에 없다.In addition, since the pressure loss occurs in the
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 환원 공정에서 환원로 내부로 공급되는 환원 가스가 환원로 중심까지 공급되지 못하고 주로 벽부를 타고 흐르는 환원 가스의 불균일 분포 현상을 제거하여, 환원로 내의 장입물의 환원율을 높이고 장입물 입자간 환원율을 균일하게 함으로써, 장입물이 용융로에 공급될 때 용융로의 열적 부담을 감소시켜 생산량 증대, 연료비 감소, 가동률 상승 및 조업 안정성을 달성하는 것을 목적으로 한다.The present invention is designed to solve the problems of the prior art, the reduction gas supplied into the reduction furnace in the reduction process is not supplied to the center of the reduction furnace to remove the non-uniform distribution of the reducing gas flowing mainly through the wall, reducing furnace By increasing the reduction rate of the charges in the contents and making the reduction rate between the charged particles uniform, it is aimed to reduce the thermal burden of the melting furnace when the charges are supplied to the melting furnace, thereby increasing production, reducing fuel costs, increasing the operating rate and operating stability.
또한, 본 발명은 환원로의 반경 방향으로 환원 가스가 균일하게 분포하도록 함으로써, 환원로의 용량 증대시 간단하게 환원로 및 데드맨(dead-man)의 반경 방향 증대만으로 설비의 용량 증대가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to uniformly distribute the reducing gas in the radial direction of the reduction furnace, so that the capacity of the facility can be increased simply by increasing the radial direction of the reduction furnace and dead-man at the time of increasing the capacity of the reduction furnace. It aims to do it.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 장입물이 투입되는 장입물 투입구, 및 환원 가스가 취입되는 환원 가스 취입구, 및 환원 가스에 의해 환원된 장입물이 배출되는 수직 다운 파이프를 구비하고, 장입물 투입구는 상부에 형성되며, 상기 환원 가스 취입구는 저부에 설치되며 정상 조업 상태에서 상기 수직 다운 파이프의 내부는 장입물로 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 환원로를 제공한다. According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, a charge inlet for charging the charge, a reducing gas inlet for blowing the reducing gas, and a vertical discharged charge by the reducing gas is discharged It is provided with a down pipe, a charge inlet is formed in the upper portion, the reducing gas inlet is provided at the bottom and in the normal operation state the interior of the vertical down pipe is filled with a charge, providing a reduction furnace characterized in that do.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 환원로 하부에 위치하는 기존의 데드맨 저부로 상기 환원 가스 취입구가 설치된다.According to the second aspect of the present invention, the reducing gas inlet is installed at the bottom of the existing Deadman located in the lower part of the reduction furnace.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 데드맨의 내부에는 상기 환원 가스 취입구와 연통하는 통로가 형성된다.According to a third aspect of the present invention, a passage communicating with the reducing gas inlet is formed in the deadman.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 상기 통로는 반경 방향으로 대칭되게 복수 개 형성된다.According to a fourth aspect of the invention, a plurality of passages are formed symmetrically in the radial direction.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 환원 가스에 의해 환원된 장입물이 배출되는 수직 다운 파이프는 정상 조업 상태에서 장입물로 충진된다. According to a fifth aspect of the invention, the vertical down pipe from which the charge reduced by the reducing gas is discharged is filled with the charge in the normal operating state.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 상기 수직 다운 파이프의 단부에 드롭 박스가 설치되고, 상기 드롭 박스에는 장입물을 정량 배출하는 배출 스크류가 설치된다. According to a sixth aspect of the present invention, a drop box is installed at an end of the vertical down pipe, and the drop box is provided with a discharge screw for quantitatively discharging the charge.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 상기 수직 다운 파이프는 상기 수직 다운 파이프를 통해 환원로로 역류하는 가스의 압력 손실을 발생시키도록 소정의 수직 길이를 갖는다.According to a seventh aspect of the invention, the vertical down pipe has a predetermined vertical length to produce a pressure loss of gas flowing back through the vertical down pipe to the reduction furnace.
본 발명에 따르면, 환원로의 저부 중심에 배치되는 데드맨을 통해 환원 가스를 취입하므로, 환원로 내의 장입물의 환원율을 높이고 장입물 입자간 환원율을 균일하게 하고, 장입물이 용융로에 공급될 때 용융로의 열적 부담을 감소시켜 생산량 증대, 연료비 감소, 가동률 상승 및 조업 안정성을 달성할 수 있다.According to the present invention, since the reducing gas is blown through the deadman disposed at the center of the bottom of the reduction furnace, the reduction rate of the charges in the reduction furnace is increased, the reduction rate between the charged particles is uniform, and when the charges are fed to the melting furnace, This reduces the thermal burden on the plant, resulting in increased production, lower fuel costs, increased utilization and operational stability.
또한, 본 발명은 환원로의 반경 방향으로 환원 가스가 균일하게 분포하도록 함으로써, 환원로의 용량 증대시 간단하게 환원로 및 데드맨의 반경 방향 증대만으로 설비의 용량 증대가 가능하다.In addition, the present invention by uniformly distributing the reducing gas in the radial direction of the reduction furnace, it is possible to increase the capacity of the equipment simply by increasing the radial direction of the reduction furnace and deadman at the time of increasing the capacity of the reduction furnace.
또한, 장입물 공급 장치인 배출 스크류의 위치를 환원로 하단에서 드롭 박스 부분으로 옮김으로써 수직 다운 파이프 내에 차압을 발생시켜 고압의 용융로 가스가 환원로 내부로 역류하는 것을 방지할 수 있다.In addition, by moving the position of the discharge screw, which is the charge supply device from the lower end of the reduction furnace to the drop box portion, it is possible to prevent the high-pressure molten gas from flowing back into the reduction furnace by generating a differential pressure in the vertical down pipe.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환원로(100)의 종단면도를 도시한다. 도 2를 참조하면, 환원로(100)의 상부에 장입물 투입구(110) 및 복수의 배가스 배출구(120)가 구비된다. 환원로(100)의 내부 하단에는 데드맨(180, dead-man)(또는 데드우먼(dead-woman), 이하에서 같다)이 설치되어 있다. 데드맨(180)은 장입물 하중에 의한 장입물의 분화 또는 정체층 형성을 막기 위해 설치된다. 데드맨(180)의 저부에는 환원 가스 취입구(170)가 설치되고 데드맨(180)의 내부에는 환원 가스 취입구(170)를 통해 취입되는 환원 가스가 통과할 수 있도록 통로가 형성된다. 환원 가스 취입구(170)는 환원로(100)의 반경 방향 중심에 형성되고, 환원 가스 취입구(170)와 연통되는 데드맨(180) 내부의 통로는 반경 방향으로 대칭되게 복수 개 형성되는 것이 바람직하다.2 shows a longitudinal sectional view of a
환원로(100)의 하부에는 환원로(100)와 연결된 수직 다운 파이프(140)가 설치되며, 수직 다운 파이프(140)의 단부에는 드롭 박스(150)가 설치된다. 드롭 박스(150)에는 탈부착이 가능한 장입물 정량 공급 장치인 배출 스크류(130)가 장착된다. 드롭 박스(150)의 하부에는 용융로의 돔(dome)부와 연결되는 경사 다운 파이프(160)가 설치된다.A
장입물은 장입물 투입구(110)를 통해 환원로(100)에 투입된다. 환원로(100)에서 환원된 장입물은 수직 다운 파이프(140)로 이동하여, 수직 다운 파이프(140)의 단부에 형성된 배출 스크류(130)에 의해 정량 배출된다. 배출된 장입물은 경사 다운 파이프(160)를 통해 용융로에 공급된다. 한편, 환원 가스는 장입물을 환원시킨 후 배가스 배출구(120)를 통해 배출된다.The charge is introduced into the
정상 조업 상태에서 환원로(100) 및 수직 다운 파이프(140)의 내부는 장입물로 충진되어 있다.In the normal operating state, the interior of the
이와 같은 환원로(100)의 구성에 따르면, 환원로 중간 벽부에 위치한 종래의 환원 가스 취입구 대신에 환원로 내부 하단에 기 설치되어 있는 데드맨(180)의 저부에 환원 가스가 통과할 수 있는 환원 가스 취입구(170)를 설치하여 용융로의 환원 가스를 취입되게 함으로써, 종래 환원 가스의 불균일 분포 현상으로부터 반경 방향의 균일 분포를 유도하고, 환원 가스 이용율과 장입물의 환원율을 높이고 환원율을 균일하게 한다. 또한, 장입물이 용융로에 공급될 때 용융로의 열적 부담을 감소시켜 생산량 증대, 연료비 감소, 가동율 상승 및 조업 안정성을 높인다. 또한, 반경 방향으로 환원 가스의 균일 분포가 가능하기 때문에, 환원로(100)의 용량 증대시 간단하게 환원로(100) 및 데드맨(180)의 반경 방향 증대만으로 설비의 용량 증대가 가능하다.According to the configuration of such a reducing
또한, 장입물 정량 공급 장치인 배출 스크류(130)를 환원로 하단에 설치하던 것을 드롭 박스(150) 부분에 설치함으로써, 수직 다운 파이프(140) 내에서 압력 손실을 발생시켜 용융로 내의 고압의 환원 가스가 배출 스크류(130)를 통해 환원로(100) 내로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 경사 다운 파이프(160)의 하부에 위치한 용융로 내의 고압의 환원 가스가 수직 다운 파이프(140)의 차압 발생으로 인하여 환원로(100) 내부로 역류하는 것이 방지된다. 종래에는 배출 스크 류(130)를 통한 환원 가스의 역류 방지를 위해 환원 가스의 압력 손실을 발생할 목적으로 장입물 미환원 높이(h)의 설치가 필수적이었으나, 본 발명에서는 수직 다운 파이프(140)를 통해 압력 손실이 발생하므로 도 1의 장입물 미환원 높이(h)만큼 환원로(100)의 높이를 줄일 수 있다. In addition, by installing a
또한, 종래에는 용융로에서 환원로(100)로 역류하는 가스가 배출 스크류(130)에 가하는 열충격을 감소할 목적으로 수직 다운 파이프(140)에 질소를 취입하였으나, 본 발명에 따른 환원로(100)에서는 수직 다운 파이프(140)에 취입하는 질소가 필요치 않기 때문에 질소 사용량을 줄일 수 있고 운전 비용을 절감할 수 있다.In addition, in the prior art, although nitrogen was blown into the vertical down
도 1은 종래에 산화철 성분을 함유하는 광석을 환원시키는 환원로와 환원된 광석을 용융시켜 용선을 제조하는 장치의 종단면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional apparatus for producing molten iron by melting a reduced ore and reduced ore containing iron oxide components.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환원로의 종단면도이다.2 is a longitudinal sectional view of a reduction furnace according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 환원로 110 장입물 투입구 100
120 장입물 투입구 130 배출 스크류120
140 수직 다운 파이프 150 드롭 박스140 vertical down
160 경사 다운 파이프 170 환원 가스 취입구160 inclined down
180 데드맨 180 deadman
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