KR101796083B1 - 배가스 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리 가능하게 설치되는 대차의 하부에 상기 대차의 주행 방향을 따라 연장되고, 서로 구분되는 순환 영역 및 배기 영역을 가지는 흡인부; 및 상기 대차와 흡인부 간의 간극을 실링하도록, 상기 순환 영역과 배기 영역의 경계에 설치되는 차단부;를 포함하는 배가스 처리장치 및 이에 적용되는 배가스 처리방법으로서, 설비의 구간별 부압 차이에 의한 배가스 흐름 간의 간섭을 억제 또는 방지할 수 있는 배가스 처리장치 및 처리방법이 제시된다.

Description

배가스 처리장치 및 처리방법{Exhaust gas treatment apparatus and method}

본 발명은 배가스 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설비의 구간별 부압 차이에 의한 배가스 흐름 간의 간섭을 억제 또는 방지할 수 있는 배가스 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.

소결광은 분철광석, 석회석, 분코크스 및 무연탄 등을 원료로 하여 제조되는 고로 장입물로서, 용선 생산을 위한 고로 조업 시 고로의 내부에 철광석 및 코크스와 함께 장입된다.

소결광 제조 공정은 미립의 분철광석을 소결하여 고로 사용에 적합한 크기로 제조하는 공정이다. 소결광 제조 공정은 소결광 제조용 배합 원료를 준비하는 과정 및 배합 원료를 소결광으로 제조하는 과정을 포함한다. 소결광 제조용 배합 원료는 예컨대 분철광석, 석회석, 분코크스 및 무연탄 등을 혼합기에 장입하여 배합한 후, 이 배합물을 조립기에 장입하여 배합물의 중량 또는 전체 중량 대비 약 7% 내지 8%로 조습하면서 배합물을 수 ㎜ 정도의 입도로 의사 입자화시켜 준비한다. 이후, 이 배합 원료를 소결광으로 제조하는데, 이는 통상적으로 소결기에서 실시된다.

통상적인 소결기 조업 시, 소결 대차를 소결기의 연장 방향으로 이동시키면서, 소결 대차 상에 배합 원료를 일정 높이로 장입한 후, 배합 원료의 표층을 점화하여 연소대를 생성하고, 배가스 처리장치가 소결 대차의 하방으로 공기를 강제 흡인하여 연소대를 배합 원료의 상부층에서 하부층의 순서로 이동시키며 배합 원료를 소결하여 소결광으로 제조한다. 이후, 소결광은 소결기의 배광 구간에 마련된 파쇄기 및 냉각기를 거쳐 파쇄 및 냉각되고, 고로 사용에 적합한 5㎜ 내지 50㎜ 의 입도로 분급되어 고로로 이송된다.

한편, 소결기의 기능 향상과 에너지 저감을 위한 소결 배가스순환 기술은 미국의 Kinsey가 1975년도 AIME에 발표(비특허문헌 1)하여 주목을 끌었다. 이 발표에서, 소결기의 길이를 연장하여 소결기에 냉각기를 합한 형태인 on-strand cooling 소결기가 제시되었으며, 소결부와 냉각부를 두 영역으로 가정하여 분할 흡인하면서 냉각부에서 배출되는 고온의 배가스를 소결부의 공기로 순환하여 사용하는 에너지 저감형 소결 모형이 함께 제시되었다. 이후, 일본 및 유럽에서 이와 유사한 연구나 특허가 1970년대와 1980년대에 걸쳐 다수 발표(비특허문헌 2) 또는 출원되었다.

소결 배가스순환 기술을 소결기 조업에 적용하면 배가스의 현열을 소결에 재활용하여 소결에 필요한 에너지를 저감 할 수 있다. 제1차 오일쇼크 이후 1984년도 와카야마에서는 4소결을 on-strand cooling 소결기로 개조한 후, 소결기의 냉각부 공기를 재순환시켜 소결용 공기로 사용하였다. 또한, 기타규슈와 가시마 등에서도 냉각기의 배가스를 소결기에 순환하는 소결 배가스순환 기술을 적용하였다. 그리고 1991년도 NKK에서는 후쿠야마 4소결의 생산성 향상을 목적으로 흡인 능력을 증대하기 위하여, 제2 블로어를 설치한 후 제2 블로어가 회수하는 배가스를 소결기의 배광부측에 재순환시킴으로써, 여기에 설치된 보일러의 현열 회수 능력을 더불어 향상시키는 방식을 적용하였다.

이상의 사례들은 배가스 현열을 소결층 또는 점화로에 전달하여 에너지를 저감하는 것을 목적으로 하면서 배출 가스량의 저감을 부수적인 목적으로 하여, 소결 배가스순환 기술을 소결기 조업에 적용한 사례들이다.

한편, 환경 정책에 의한 규제가 강화됨에 따라 최근에는 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx) 등의 처리 설비에 대한 투자비 및 운영비가 원가 부담으로 작용하고 있다. 이에, 각국의 제철소에서는 소결기에서 배출되는 배가스량을 최대한 재활용하여, 공해방지 설비에 대한 투자비를 줄이면서, 에너지를 저감함으로써 온실가스 규제에 대처하고 있다. 예컨대 1992년도 NSC의 기타큐슈 3소결은 생산성 및 품질을 유지하면서 배출 가스량을 최대한 줄이도록 설비를 개선하여 28% 의 배가스량을 저감하였고, 1994년도 독일 Lurgi는 EOS(Emission Optimized Sintering)를 개발한 후 이를 네덜란드의 Hoogovens 소결공장에 적용함으로써 약 40% 의 배가스량를 저감하였다. 이 사례들은 국제적 환경 규제에 대비한 것이나 기술의 완성 상태는 아니다. 또한, 1994년도 NSC의 후쯔 프로세스 연구소, 오스트리아 Voest-Alpine, 호주 BHP 및 이탈리아 CSM(Centro Sviluppo Materiali) 등에서 소결공정을 환경 친화형 공정으로 개선하려는 연구를 진행하고 있고, 스미토모에서는 On-strand cooling 소결기에 원료층을 상단과 하단의 두 개의 단으로 분류 장입하여 각각을 점화 소결함으로써 상단의 배가스를 하단의 소결에 재사용하는 이단점화 소결법을 연구 중에 있다.

한편, 소결광의 증산을 위한 방안으로, 배가스 처리장치의 블로어 능력을 증대하여 소결 풍량을 증가시키는 방안과 소결기의 화상면적을 확대하여 소결 풍량을 증가시키는 방안이 있다. 이때, 배가스 처리장치의 블로어 능력을 증대하면 배가스의 청정을 위한 구조도 증설해야 되고, 배가스 처리장치의 유지비가 더 들게 된다.

따라서, POSCO의 포항 4소결은 소결 배가스순환 기술을 도입하면서, 고로 내용적 확대와 고출선비 조업으로 인한 소결광의 수요 증대에 대응하여 소결광을 증산하기 위한 목적으로, 소결기의 화상면적을 확대하였고, 이에 의한 소결 풍량 증가에 대응하여 배가스 처리장치에 배가스 순환을 위한 블로어를 추가 설치하였다. 이때, 추가된 블로어는 소결층의 통기저항이 가장 큰 부분을 배가스의 흡인 위치로 하여 이 위치의 배가스를 고압으로 흡인한 후 비교적 산소의 소모가 덜한 소결층의 후단으로 순환시키도록 구성되었다. 한편, 추가된 블로어로 흡인된 배가스는 소결층 상부로 순환 공급되기 때문에, 배가스의 총량이 유지될 수 있다. 따라서, 포항 4소결의 화상면적을 증가시키고 블로어를 추가하더라도, 배가스 처리장치의 배가스 청정과 관련된 기존의 구조를 그대로 사용할 수 있다.

KR 10-2002-0014877 A KR 10-2016-0079240 A

F.W. Kinsey, Dravo co., , "Design parameters for strand cooling", AIME, vol.34, Ironmaking proceeding, p85, (1975) D. Schlebusch, F. Cappel, "Optimization of pollution control in sinter plant", 6-th International symposium on agglomeration, p403-408, Nagoya, Japan, (1993)

본 발명은 설비의 구간별 부압 차이에 의한 배가스의 흐름 간의 간섭을 억제 또는 방지할 수 있는 배가스 처리장치 및 처리방법을 제공한다.

본 발명은 설비의 배가스 흐름 간의 간섭을 억제 또는 방지하여 설비의 조업 효율을 향상시킬 수 있는 배가스 처리장치 및 처리방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 배가스 처리장치는, 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리 가능하게 설치되는 대차의 하부에 상기 대차의 주행 방향을 따라 연장되고, 서로 구분되는 순환 영역 및 배기 영역을 가지는 흡인부; 및 상기 대차와 흡인부 간의 간극을 실링하도록, 상기 순환 영역과 배기 영역의 경계에 설치되는 차단부;를 포함한다.

상기 흡인부는 상기 대차의 주행 방향을 따라 배열되는 복수개의 윈드박스를 포함하고, 상기 복수개의 윈드박스는 상기 흡인부가 연장된 방향으로 서로 이웃하는 상측 단부들이 각각 연접하며, 상기 차단부는 상기 복수개의 윈드박스 중 상기 순환 영역과 배기 영역의 경계를 사이에 두고 상기 경계에 접하는 일부 윈드박스의 서로 연접하는 상측 단부에 설치될 수 있다.

상기 차단부의 상면과 상기 대차의 하면 간의 간격은 오차 범위 내에서 0 초과 100㎜ 이하일 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 배가스 처리장치는, 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리 가능하게 설치되는 대차의 하부에서 서로 구분된 순환 영역과 배기 영역에 배치되고, 상기 대차의 주행 방향을 따라 배열되는 복수개의 윈드박스;를 포함하고, 상기 복수개의 윈드박스 중, 상기 순환 영역과 배기 영역의 경계에 인접하여 배치되는 일부 윈드박스의 상측 단부는 나머지 윈드박스들의 상측 단부보다 돌출될 수 있다.

상기 일부 윈드박스는 상기 경계를 사이에 두고 상기 순환 영역에 위치하는 제1 윈드박스 및 상기 배기 영역에 위치하는 제2 윈드박스를 포함하고, 상기 제1 윈드박스와 제2 윈드박스가 접하는 상측 단부는 상기 대차의 하면에서 0 초과 100㎜ 이하의 거리 내에 위치할 수 있다.

상기 경계에서 상기 대차와 상기 일부 윈드박스 간의 간극을 실링하도록, 상기 제1 윈드박스와 제2 윈드박스가 접하는 상측 단부에 설치되는 차단부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태들에 따른 배가스 처리장치의 상기 차단부는, 상기 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 차단부 몸체; 상기 대차의 주행 방향으로 상기 차단부 몸체에 돌출 형성되는 플랩;을 포함할 수 있다.

상기 플랩은 상기 차단부 몸체의 상부 또는 하부에 형성되거나, 상기 차단부 몸체의 상부와 하부 사이에 형성될 수 있다. 상기 플랩은 상기 순환 영역 및 배기 영역 중 적어도 하나의 영역에 위치할 수 있다. 상기 플랩은 상기 순환 영역 및 배기 영역 중 부압이 더 작은 영역에 위치할 수 있다. 상기 플랩과 마주보는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비가 1 이면, 상기 플랩의 돌출 길이는 0 초과 2/3 이하일 수 있다.

상기 차단부는, 상기 플랩의 상면에 돌출 형성되는 적어도 하나의 리브;를 더 포함할 수 있다. 상기 리브는 상기 대차의 주행 방향 또는 상기 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장될 수 있다. 상기 리브가 복수개 형성되면, 상기 복수개의 리브는 일부가 상기 대차의 주행 방향으로 연장되고, 나머지가 상기 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장될 수 있다.

상기 차단부는, 상기 차단부 몸체에서 상기 플랩의 단부를 향하는 방향으로 상기 플랩의 단부에 하향 경사지게 돌출 형성되는 팁;을 더 포함할 수 있다. 상기 플랩과 마주보는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비가 1 이면, 상기 대차의 주행 방향으로 상기 플랩과 팁의 전체 돌출 길이는 0 초과 2/3 이하일 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 배가스 처리방법은, 대차에 원료를 장입하여 복수의 구간을 이동시키며 열처리하는 과정; 상기 대차의 하부에 상기 대차의 주행 방향을 따라 연장되고, 서로 구분되는 순환 영역과 배기 영역을 가지는 흡인부를 이용하여, 상기 대차의 내부를 흡인하는 과정; 및 상기 순환 영역과 배기 영역 중 부압이 더 작은 영역의 배가스가 상기 대차와 흡인부 간의 간극 측으로 역류하는 것을 억제하는 과정;을 포함한다.

상기 순환 영역과 배기 영역의 경계에 마련된 차단부를 이용하여, 상기 배가스가 역류하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 실시 형태들에 따르면, 설비의 구간별 부압 차이에 의한 배가스의 흐름들 간의 간섭을 억제 또는 방지할 수 있으며, 설비의 조업 효율을 향상시킬 수 있다.

예컨대 제철소의 소결광 제조 조업에 적용되면, 대차 하부에 대차의 주행 방향으로 배열된 복수개의 윈드박스 중 배가스의 순환 영역과 배기 영역의 경계를 사이에 두고 이 경계에 접하는 일부 윈드박스의 서로 연접하는 상측 단부에 차단부를 설치한다. 그리고 대차에 원료를 장입하여 복수의 구간을 이동시키며 열처리하면서 대차의 내부를 하방으로 흡인하는 동안, 이 차단부를 이용하여 배가스의 순환 영역과 배기 영역 중 부압이 작은 영역의 배가스가 대차와 윈드박스 간의 간극 측으로 역류하여 부압이 큰 영역에 유입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.

또는, 대차 하부에 대차의 주행 방향으로 배열된 복수개의 윈드박스 중 배가스의 순환 영역과 배기 영역의 경계를 사이에 두고 이 경계에 접하는 일부 윈드박스의 서로 연접하는 상측 단부를 나머지 윈드박스들의 상측 단부보다 상측으로 돌출시킨다. 이때, 상술한 일부 윈드박스의 서로 접하는 상측 단부에 차단부가 더 설치될 수도 있다. 그리고 대차에 원료를 장입하여 복수의 구간을 이동시키며 열처리하면서 대차의 내부를 하방으로 흡인하는 동안, 상기의 일부 윈드박스의 돌출된 상측 단부 또는 차단부를 이용하여 배가스가 순환되는 영역과 배기되는 영역 중 부압이 작은 영역의 배가스가 대차와 윈드박스 간의 간극 측으로 역류하여 부압이 큰 영역에 유입되는 것을 억제 또는 방지할 수 있다.

이에 의하여, 배가스의 순환 영역과 배기 영역의 경계에 접하면서 배가스의 순환 영역 가장자리에 놓인 윈드박스와 배가스의 배기 영역 가장자리에 놓인 윈드박스의 배가스 흐름이 서로 간섭받으면서 상대적으로 부압이 작은 쪽의 윈드박스에서 배가스의 역류가 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 배가스의 순환 흐름 및 배기 흐름의 효율을 모두 향상시킬 수 있으며, 전체 배가스 유량을 향상시킬 수 있다. 결국, 소결광 제조 조업의 효율을 향상시킬 수 있어 고품질의 소결광을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치 및 원료 처리설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치의 흡인부 및 차단부를 도시한 개략도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차단부의 변형 예들을 다양하게 도시한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 비교 예에 따른 흡인부의 내부 구조를 촬영한 사진이다.
도 9는 본 발명의 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름을 도시한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름을 수치해석하여 그 결과를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름에 대한 축소 모델링 실험의 결과를 촬영한 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름에 대한 축소 모델링 실험의 결과를 도시한 표이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 용어 중, '상부'와 '하부'는 구성 요소의 일부분으로서 윗부분과 아랫부분을 각각 지칭한다. 또한, '상에'와 '하에'는 구성 요소의 상부와 하부에 직간접적으로 접하여 작용을 미치는 공간을 지칭한다.

본 발명은 설비의 구간별 부압 차이 예컨대 윈드박스들 간의 부압 차이에 의해 소결기의 배가스 흐름 중 순환되는 흐름과 배기되는 흐름 간에 유동 간섭이 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있는 배가스 처리장치 및 방법에 관한 것이다. 이하, 제철소의 소결광 제조 조업을 기준으로 하여 실시 예를 상세하게 살명한다. 물론, 본 발명은 다양한 처리 설비의 배가스 흐름 제어에도 활용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 본 발명의 이해가 명확하도록 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리설비를 먼저 설명한 후, 이를 기반으로 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치 및 배가스 처리방법을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치 및 원료 처리설비의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치의 흡인부 및 차단부를 도시한 개략도이며, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차단부의 변형 예들을 다양하게 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리설비는, 대차(10), 원료 호퍼(21), 상부광 호퍼(22), 점화로(30) 및 배가스 처리장치(400)를 포함한다.

원료 처리설비는 예컨대 원료를 장입받아 복수의 구간을 따라 순서대로 이동시키며 열처리할 수 있으면서, 복수의 구간에서 발생하는 배가스의 적어도 일부를 복수의 구간 중 적어도 일부에 순환시킬 수 있는 소결기일 수 있다. 예컨대 배가스 순환 구조를 가지는 하방흡입식의 소결기일 수 있다.

대차(10)는 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리 가능하게 설치될 수 있다. 대차(10)는 복수개 구비되어 원료 처리설비의 연장 방향으로 연속하여 배열되며 서로 결합될 수 있으며, 복수의 구간이 배열된 방향으로 주행 가능하게 설치될 수 있다. 대차(10)는 내부가 상측으로 개방될 수 있고, 이 내부의 공간에 원료가 적재되어 열처리되는 공간이 형성된다. 대차(10)의 내부에 원료가 낙하 장입될 수 있다.

대차(10)는 하부면 예컨대 바닥(11)에 그레이트 바(grate bar)가 예컨대 격자 구조로 마련될 수 있고, 이 격자 구조에 의하여 대차(10)의 내부가 후술하는 윈드박스에 연통할 수 있고, 윈드박스에 의해 하방으로 흡인될 수 있다.

대차(10)는 상부측에 이송경로를 형성할 수 있고, 하부측에 회송경로를 형성할 수 있다. 대차(10)는 이송경로를 따라 일 방향으로 주행하며, 내부에 적재된 원료를 일 방향으로 이동시키면서 열처리하고, 회송경로로 진입하면서 열처리가 완료된 소결광을 파쇄부(미도시)에 배광한 후, 일 방향의 반대 방향으로 회송경로를 주행하여 이송경로로 회차될 수 있다.

이송경로는 복수의 구간을 포함할 수 있다. 복수의 구간은, 원료 호퍼(21)와 상부광 호퍼(22)가 위치하는 장입 구간, 점화로(30)가 위치하는 점화 구간 및 점화 구간을 중심으로 장입 구간의 반대측에 위치하는 소결 구간을 포함하며, 원료가 이동하는 방향을 기준으로 장입 구간, 점화 구간 및 소결 구간의 순서로 연속하여 배열될 수 있다.

장입 구간은 이송경로의 양측 가장자리 중 원료가 이동하는 방향에 대해 상대적으로 선행하는 일측 가장자리인 이송경로의 상류측에 위치할 수 있다. 장입 구간에서 대차(10)의 내부에 원료가 적재되어 대차(10)의 내부에 원료층이 형성된다. 점화 구간은 원료가 이동하는 방향에 대해 장입 구간에 상대적으로 후행하는 장입 구간의 하류 측에 원료의 이동 방향으로 연장되어 마련될 수 있다. 점화 구간에서 대차(10) 내부에 적재된 원료층의 상부(이하 상부층)가 점화된다.

소결 구간은 대차(10)에 적재된 상부층에 형성된 연소대를 원료층의 하부(이하 하부층)으로 이동시키면서 원료층을 소결 및 냉각시키는 구간이며, 원료가 이동하는 방향에 대해 점화 구간에 상대적으로 후행하여 위치할 수 있다. 대차(10)는 장입 구간, 점화 구간 및 소결 구간의 순서로 원료를 이동시키면서 열처리하여 소결광을 제조할 수 있다.

원료 호퍼(21)는 내부에 원료가 저장되는 호퍼이고, 대차(10) 상의 일측 예컨대 장입 구간 상에 위치한다. 원료 호퍼(21)는 하측 개구에 장입 슈트와 드럼 피더가 마련될 수 있고, 원료를 대차(10) 내에 수직 편석시켜 장입할 수 있다.

원료는 소결광 제조용 배합 원료를 포함할 수 있다. 예컨대 원료는 철 공급원, 부원료 및 고체 연료를 혼합 및 조습한 후 조립하여 수 ㎜ 정도의 입도로 마련할 수 있다. 이때, 철 공급원은 철 성분을 가지는 철 공급원으로서, 철광석과 분철광석을 포함할 수 있고, 부원료는 탄산칼슘을 함유하는 부원료로서 석회석을 포함할 수 있고, 고체 연료는 석탄계 고체 연료로서 미분 코크스 및 무연탄을 포함할 수 있다.

상부광 호퍼(22)는 원료의 이동 방향으로 원료 호퍼(21)보다 선행하여 장입 구간의 상류 측에 구비될수 있다. 상부광은 소결광 중 예컨대 8㎜ 내지 15㎜ 입도의 소결광을 선별하여 마련할 수 있다. 상부광은 원료보다 먼저 대차(10)의 내부에 장입되어, 대차(10)의 바닥에 원료가 부착되거나 바닥(11)의 틈새로 원료가 유실되는 것을 방지하는 역할을 한다.

점화로(30)는 원료 호퍼(21)에서 대차(10)가 주행하는 방향으로 이격되어 대차(10) 상에 위치할 수 있고, 예컨대 원료 호퍼(21)가 위치하는 대차(10) 상의 일측에서 대차(10)가 주행하는 방향으로 소정 거리 이격되어 이송경로의 점화 구간 상에 위치할 수 있다. 점화로(30)는 하측으로 화염을 분사 가능하게 형성될 수 있고, 상부층에 화염을 인가하여 착화시키는 역할을 한다. 이때, 화염은 상부층에 함유된 고체 연료에 착화될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치(400)는 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리하는 대차(10)의 내부를 흡인하면서 대차(10)의 하방으로 흡인되는 배가스의 적어도 일부를 복수의 구간에 순환시킬 수 있게 형성될 수 있다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 배가스 처리장치(400)는 흡인부 및 차단부(413)를 포함하고 통기관(420), 배가스 순환부 및 배가스 배기부를 포함할 수 있다.

흡인부는 대차(10)의 하부에 대차(10)의 주행 방향을 따라 연장되는데, 예컨대 흡인부는 대차(10)의 하부를 감싸면서 대차(10)의 주행 방향으로 연장될 수 있다. 흡인부는 대차(10)의 주행 방향을 따라 배열되는 복수개의 윈드박스(410)를 포함하며, 복수개의 윈드박스(410)는 흡인부가 연장된 방향으로 서로 이웃하는 상측 단부들이 각각 연접할 수 있다. 복수개의 윈드박스(410)는 대차(10)의 바닥(11)을 통하여 대차(10)의 내부에 연통하며, 내부에 부압을 형성하여 대차(10)의 내부를 하방으로 흡인하면서 원료층 내의 연소대를 상부층에서 하부층으로 이동시켜 원료를 소결시키는데, 이 과정에서 배가스가 복수개의 윈드박스(410) 내부에 수집된다.

점화로(30)를 통과한 대차(10)는 일 방향으로 주행하면서 흡인부 상을 통과하게 되고, 흡인부에 의해 대차(10)의 내부에 하측 방향으로의 흡인력이 발생된다. 이 흡인력에 의해, 대차(10) 상의 외기가 대차(10)의 내부를 통과하며 하방으로 흡인되면서 연소대가 하측으로 이동된다. 대차(10)가 소결 구간 내의 일 지점을 통과할 때 연소대가 대차(10)의 바닥(11)에 이르게 되어 원료층의 소결이 완료되고, 이후부터 이송경로의 종료 지점까지 대차(10)가 이동하면서 소결광이 냉각되고, 이송경로의 종료 지점에 마련된 배광부에서 배광될 수 있다.

복수개의 윈드박스(410)는 이동 중인 대차(10)의 내부를 하방으로 흡입하면서 대차(10)와 충돌되는 것을 방지하기 위해 대차(10)의 바닥(11)에서 소정의 간극을 두고 이격된다. 이 외에도, 각 구간을 지나는 동안 각 구간의 여러 지점들에서 소결 상태에 따라 통기저항이 다른 대차(10)의 내부를 효과적으로 흡인하기 위하여 복수개의 윈드박스(410)는 대차(10)의 바닥(11)에서 소정의 간극을 두고 이격된다. 즉, 복수개의 윈드박스(410)는 서로 이웃하며 접하는 상측 단부들이 대차(10)의 바닥(11)에서 소정 간격 이격된 구조이다.

한편, 흡인부는 내부에 서로 구분되는 순환 영역 및 배기 영역을 가질 수 있고, 복수개의 윈드박스(410)는 순환 영역에 배치되는 윈드박스들(411)과 배기 영역에 배치되는 윈드박스들(412)로 구분될 수 있다.

순환 영역은 원료층 내의 연소대가 대차(10)의 바닥(11)에 이르게 되어 원료층의 소결이 완료되는 소결 구간 내의 일 지점 이후부터 소결된 원료층의 통기저항값이 소정의 값보다 낮아지기 시작하는 소결 구간 내의 타 지점까지에 접하는 흡인부의 내부 영역일 수 있다. 배기 영역은 이송경로가 시작되는 지점부터 상술한 소결 구간 내의 일 지점까지에 접하는 흡인부의 내부 영역과 상술한 소결 구간 내의 타 지점부터 이송경로가 종료되는 지점까지에 접하는 흡인부의 내부 영역일 수 있고, 즉, 순환 영역을 제외한 흡인부 내의 나머지 영역일 수 있다.

한편, 상술한 소결 구간 내의 일 지점과 타 지점은 발명을 설명하기 위한 일 예시이고, 소결 구간은 조업 상의 필요에 따라 다양한 방식으로 구분될 수 있다. 그리고 상술한 순환 영역과 배기 영역의 구분은 배가스를 순환시키는 여러 방식들 중 하나의 방식을 예시한 것으로, 이 외에도 순환 영역과 배기 영역은 다양하게 선택되어 서로 구분될 수 있으며, 다양한 방식으로 배가스를 순환시킬 수 있다.

차단부(413)를 설명하기에 앞서, 본 발명의 이해가 명확하도록 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치(400)의 통기관(420), 배가스 순환부 및 배가스 배기부를 먼저 설명한다.

통기관(420)은 복수개 구비되며 흡인부가 연장된 방향을 따라 이격되어 흡인부의 하부에 연통할 수 있고, 상세하게는 복수개의 윈드박스(410)의 하부를 관통하여 장착될 수 있다. 이때, 통기관은 순환 영역에 배치된 윈드박스들(411)에 장착되는 통기관들(421), 배기 영역에 배치된 윈드박스들(412)에 장착되는 통기관들(422)로 구분될 수 있다.

배가스 순환부는 일측이 복수개의 통기관(420) 중 일부 예컨대 순환 영역의 윈드박스들(411)에 장착된 통기관들(421)에 연결되고, 타측이 복수의 구간 상의 소정 위치에 개방되어, 소결된 원료층의 통기저항이 가장 큰 부분에서 흡인된 배가스를 복수의 구간 상의 소정 위치에 순환시킬 수 있다. 이때, 배가스 순환부의 타측은 소결 구간의 상술한 일 지점과 이송경로의 종료 지점 사이에서 개방될 수 있는데, 소결 구간의 상술한 일 지점보다는 하류 측에서 개방될 수 있고, 이는, 비교적 산소의 소모가 덜한 소결 구간의 하류 측에 해당한다. 물론, 배가스 순환부의 타측은 상술한 위치 외에도 복수의 구간 상의 다양한 위치에서 개방될 수 있다. 이하에서는 소결된 원료층의 통기저항이 가장 큰 부분에서 흡인된 배가스를 소결 구간의 하류 측에 순환시키는 배가스 순환부의 구조를 기준으로 설명한다.

배가스 순환부는 순환관(430), 순환 블로어(451) 및 후드(460)를 포함할 수 있다. 순환관(430)은 내부에 통로가 구비되고, 소결된 원료층의 통기저항이 큰 부분에 접하는 순환 영역의 윈드박스들(411)에 장착된 통기관들(421)에 일단이 연결되고, 타단이 후드(460)에 연결될 수 있다. 순환 블로어(451)는 예컨대 배가스 순환용의 송풍기로서, 순환관(430)의 일측에 장착되어 순환관(430)의 일단에서 타단을 향하는 배가스의 흐름을 형성하는데, 이 흐름에 의하여, 순환 영역의 윈드박스들(411)에 배가스 순환 흐름이 형성될 수 있다.

후드(460)는 대차(10) 상에 대차(10)의 주행 방향으로 연장될 수 있는데, 소결 구간의 상술한 일 지점에서 이송경로의 종료 지점 사이에 위치하도록 연장될 수 있다. 후드(460)는 내부가 하측으로 개방되어 대차(10)를 마주보고, 순환관(430)의 타단에 연통할 수 있다. 후드(460)는 순환관(430)에서 배가스를 전달받아 대차(10)상에 공급하면서 순환시킬 수 있다.

복수개의 통기관(420) 중 배가스 순환부에 연결되지 않은 통기관들(422)은 배가스 배기부에 연결될 수 있다. 배기 영역의 윈드박스들(412)에서 수집되는 배가스는 배가스 배기부를 통하여 대기 중에 배기될 수 있다.

배가스 배기부는 일측이 복수개의 통기관(420) 중 나머지 예컨대 배기 영역의 윈드박스들(412)에 장착된 통기관들(422)에 연결되고, 타측이 대기 중에 개방되어, 배기 영역의 윈드박스들(412)에 수집되는 배가스를 배기할 수 있다. 배가스 배기부는 배기 챔버(440), 집진기(470), 메인 블로어(452) 및 배기구(480)를 포함할 수 있다. 배기 챔버(440)는 내부에 통로가 구비되고, 일단이 배기 영역의 윈드박스들(412)에 장착된 통기관들(422)에 연결되고, 타단이 배기구(480)에 연결될 수 있다. 메인 블로어(452)는 예컨대 배가스 배기용의 송풍기로서, 배기 챔버(440)의 일측에 장착되어, 배기 챔버(440)의 일단에서 타단을 향하는 배가스의 흐름을 형성하는데, 이 흐름에 의하여, 배기 영역의 윈드박스들(412)에 배가스 배기 흐름이 형성될 수 있다. 한편, 배가스에는 분진이나 질소산화물 및 황산화물 등의 오염 물질이 함유되는데, 오염 물질을 여과하기 위하여 배가스 흐름 방향으로 메인 블로어(452)에 선행하는 배기 챔버(440)의 타측에 집진기(470)가 설치된다.

파쇄부(미도시)는 소결 구간의 하류 측 단부에 마련된다. 대차(10)에서 배광되는 소결광은 파쇄부에서 소정 입도로 파쇄된 후 스크린(미도시)에서 선별되어 그 입도에 따라 타공정 예컨대 고로 조업으로 공급되거나 상부광으로 사용되거나 원료로 재사용될 수 있다.

한편, 메인 블로어(452)와 순환 블로어(451)는 흡인 위치 및 흡인 면적이 다르다. 즉, 메인 블로어(452)와 순환 블로어(451)는 흡인해야 하는 윈드박스의 위치와 개수가 다르다. 또한, 메인 블로어(452)에 연결된 윈드박스들(412) 상을 통과하는 대차(10) 내의 원료층의 통기성과, 순환 블로어(451)에 연결된 윈드박스들(411) 상을 통과하는 대차(10) 내의 원료층의 통기성도 서로 다르다. 이러한 차이점들에 의하여 메인 블로어(452)와 순환 블로어(451)는 작동 압력이 다르다.

이에, 메인 블로어(452)가 배기 영역의 윈드박스들(412)에 인가하는 부압과 순환 블로어(451)가 순환 영역의 윈드박스들(411)에 인가하는 부압의 크기가 다르고, 각각에서 흡인하는 배가스의 양도 다르다. 예컨대 순환 블로어(451)가 순환 영역의 윈드박스들(411)에 인가하는 부압의 크기가 메인 블로어(452)가 배기 영역의 윈드박스들(412)에 인가하는 부압의 크기보다 클 수 있다. 물론, 이는 서로 반대로 적용될 수도 있다. 즉, 배기 영역의 부압이 더 클 수도 있다.

이같은 경우, 부압이 낮은 영역의 배가스가 역류하여 부압이 높은 영역으로 흐를 수 있다. 즉, 부압이 서로 다른 순환 영역과 배기 영역의 경계에서 배가스 흐름 간에 간섭이 발생하여 부압이 높은 쪽으로 배가스의 역류가 발생할 수 있다. 역류된 배가스는 대차(10)의 바닥(11)과 흡인부 간의 간극을 통하여, 부압이 높은 영역으로 유입될 수 있다.

이같이 메인 블로어(452)와 순환 블로어(451) 간의 작동 압력 또는 흡인력의 차이에 의하여 흡인부 내의 배기 영역과 순환 영역의 경계에서 순환 블로어(451)가 메인 블로어(452)의 작동에 간섭함에 따라, 배기 영역으로 배기되어야 하는 배가스의 일부가 부압 차이에 의해 고부압의 순환 영역으로 역류하여 메인 블로어(452)측의 배가스 흡인량이 감소한다. 이를 메인 블로어(452)와 순환 블로어(451) 간의 유동 간섭이라 한다.

본 발명의 실시 예에서는 흡인부 내의 배기 영역과 순환 영역의 경계에서 메인 블로어(452)와 순환 블로어(451) 간의 유동 간섭이 발생하는 것을 억제 또는 방지하고자, 순환 영역과 배기 영역의 경계에 차단부(413)를 설치하여 대차(10)와 흡인부 간의 간극을 실링할 수 있다.

도 2를 참조하면, 차단부(413)는 대차(10)의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 차단부(413)는 복수개의 윈드박스(410) 중 순환 영역과 배기 영역의 경계를 사이에 두고 상기 경계에 접하는 일부 윈드박스의 서로 연접하는 상측 단부에 설치될 수 있다. 이때, 차단부(413)의 상면과 대차(10)의 하면 간의 간격은 오차 범위 내에서 0 초과 100㎜ 이하일 수 있다. 여기서, 오차 범위라 함은 측정 수단의 기계적인 또는 전자적인 오차 범위일 수도 있고, 대차(10)의 바닥(11)과 차단부(413)의 구조적인 변형 등을 고려하여 이들 간의 구조적인 충돌을 방지할 수 있는 최소한의 유격을 의미할 수 있다. 차단부(413)에 의하여 배기 영역과 순환 영역의 경계에서는 대차(10)의 바닥(11)과 윈드박스의 상측 단부 간의 간극이 좁아지게 되고, 이에 간극이 실링되는 효과를 달성할 수 있어 부압이 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 흐름이 유출되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 차단부(413)가 없는 나머지 위치들에서는 대차(10)의 바닥(11)과 윈드박스의 상측 단부 간의 간극을 통하여 배가스가 자유롭게 출입하면서, 배기 영역과 순환 영역 각각에서 배가스의 흡인이 안정적일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 차단부(413)는 하기의 변형 예들을 포함하여 다양한 형식으로 구현될 수 있다. 본 발명의 변형 예에 따른 차단부(413)는, 대차(10)의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 차단부 몸체(413'), 대차(10)의 주행 방향으로 차단부 몸체(413')에 돌출 형성되는 판 또는 날개 형상의 플랩(414)을 포함할 수 있다.

이 플랩(414)은 플랩(414)이 위치한 윈드박스 상에 유동 차단면을 형성하여, 부압이 낮은 쪽인 배기 영역에서 부압이 높은 쪽인 순환 영역으로 배가스가 역류하는 것을 직접적으로 막아줄 수 있다. 즉, 플랩(414)은 유체역학적인 측면에서 상당한 의미를 가지며, 이는 이하에서 본 발명의 실시 예와 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름을 수치해석하여 그 결과를 설명할 때 함께 설명하기로 한다.

물론, 플랩(414)은 대차(10)의 바닥(11)을 통과하여 낙하되는 원료를 상부면으로 받아서 대차와 흡인부 간의 간극을 더 좁혀 줄 수 있어, 배기 영역과 순환 영역 간의 경계를 더욱 효과적으로 실링할 수도 있다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 플랩(414)은 차단부 몸체(413')의 상부 또는 하부에 형성되거나, 도면에 도시하지 않았으나, 차단부 몸체(413')의 상부와 하부 사이에 형성될 수 있다. 즉, 플랩(414)은 차단부 몸체(413')의 상부와 하부의 사이의 다양한 높이에 형성될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 플랩(414)은 순환 영역 및 배기 영역 중 적어도 일 영역에 위치할 수 있는데, 두 영역에 모두 위치(도 4 참조)할 수 있고, 두 영역 중 부압이 더 작은 영역에 위치(도 3 참조)할 수 있고, 이 외에도, 두 영역 중 부압이 큰 영역에만 위치할 수도 있다. 본 발명의 실시 예에서는 부압이 작은 영역인 배기 영역 측에 위치하는 플랩(414)을 예시한다.

한편, 플랩(414)과 마주보는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비가 1 이면, 플랩의 돌출 길이는 0 초과 2/3 이하일 수 있다. 플랩(414)의 돌출 길이가 플랩(414)과 마주보는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비 1에 대하여 2/3를 넘어서게 되면 배가스의 역류를 방지하는 효과는 커지지만 플랩(414)과 마주보는 윈드박스로 유입되어야 하는 배가스 흐름이 악화될 수도 있기 때문이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 변형 에에 따른 차단부(413)는, 플랩(414)의 상면에 돌출 형성되는 적어도 하나의 리브(415)를 포함할 수 있다. 리브(415)는 복수개 형성되어 대차의 주행 방향 또는 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장될 수 있는데, 복수개의 리브(415)는 일부가 대차의 주행 방향으로 연장되고, 나머지가 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되어 격자 구조를 이룰 수 있고, 이 구조를 이용하여 플랩(414)의 상면에 낙하되는 원료를 담아 이를 배가스의 역류 억제 또는 방지에 활용할 수 있다. 물론, 이 외에도 리브(415)는 플랩(414)의 상면을 타고 흐르는 배가스의 흐름에 저항 역할을 하면서 배가스가 저부압측에서 고부압측으로 편중되는 것을 억제해줄 수도 있다.

도 7을 참조하면, 차단부(414)는, 차단부 몸체(413')에서 플랩(414)의 단부를 향하는 방향으로 플랩(414)의 단부에 하향 경사지게 돌출 형성되는 팁(416)을 더 포함할 수 있다. 이 팁(461)에 의하여 플랩(414) 하측 윈드박스의 유동 차단 면적을 원활하게 확보하면서 대차의 바닥(11)과의 충돌을 방지할 수 있다. 예컨대 플랩(414)과 마주보는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비가 1 이면, 대차의 주행 방향으로 플랩(414)과 팁(416)의 전체 돌출 길이는 0 초과 2/3 이하일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배가스 처리장치는 흡인부의 구조가 하기의 형식과 같이 변형될 수 있다. 예컨대 배가스 처리장치에 구비되는 복수개의 윈드박스는, 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리 가능하게 설치되는 대차의 하부에서 서로 구분된 순환 영역과 배기 영역에 배치되고, 대차의 주행 방향을 따라 배열되는데, 이때, 복수개의 윈드박스 중 순환 영역과 배기 영역의 경계에 인접하여 배치되는 일부 윈드박스의 상측 단부가 나머지 윈드박스들의 상측 단부보다 상측으로 돌출되는 구조일 수 있다.

즉, 일부 윈드박스는 배기 영역과 순환 영역의 경계를 사이에 두고 순환 영역에 위치하는 제1 윈드박스와 배기 영역에 위치하는 제2 윈드박스를 포함하는데, 제1 윈드박스와 제2 윈드박스가 접하는 상측 단부는 대차의 하면에서 0 초과 100㎜ 이하의 거리 내에 위치하도록 상측으로 돌출될 수 있다.

한편, 이 경우에도 배기 영역과 순환 영역의 경계에서 대차와 일부 윈드박스 간의 간극을 실링하도록, 제1 윈드박스와 제2 윈드박스가 접하는 상측 단부에 차단부가 설치될 수도 있다. 여기서, 차단부의 구성 및 방식은 본 발명의 실시 예에 따른 차단부의 구성 및 방식이 동일하게 또는 유사하게 적용될 수 있고, 배가스 처리장치의 나머지 구성들도 실시 예의 구성과 유사 또는 동일할 수 있다.

도 8은 본 발명의 비교 예에 따른 흡인부의 내부 구조를 촬영한 사진이고, 도 9는 본 발명의 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름을 도시한 개략도이다. 이때, 본 발명의 비교 예에 따른 흡인부의 내부에는 차단부의 구조가 없고, 흡인부와 대차 간의 간극이 예컨대 종래와 같이 100㎜ 를 넘게 된다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 비교 예의 구조는 배기 영역과 순환 영역의 경계에서 배가스가 역류할 수 있고, 이때, 원료층을 통과 중인 배가스의 일부도 고부압측인 순환 영역으로 편중될 수 있다.. 이 같이 유동 간섭이 일어날 경우, 배기 영역에 연결된 메인 블로어의 배가스 흡인량이 감소하게 되어 조업 효율이 저하될 수 있다.

종래의 소결기는 도 8에 도시된 것처럼 윈드박스와 대차 사이에 배가스가 이동하기 충분한 간극이 있다. 이 구조의 소결기에 소결 배가스순환 기술을 적용하면서 소결기의 화상면적을 확대하게 되면, 단일 블로어로 배가스 처리를 감당하기 못하고 추가 블로어를 설치해야 한다. 이처럼 블로어가 추가되어 복수개로 운용되면, 상술한 간극으로 배가스가 역류하여 배가스 처리의 효율이 저하될 수 있다.

복수개의 블로어를 운용하는 소결기에서 서로 다른 블로어에 연결된 윈드박스들 간에 배가스 이동이 없어야 효과적으로 배가스 처리를 할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 차단부를 이용하여 블로어를 두 개 이상 사용하는 구조에서 배가스를 효율적으로 처리할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 차단부의 효과를 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 실시 예 및 비교 예의 경우에서 흡인부 내의 배가스 흐름을 수치해석하고 그 결과를 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름을 수치해석하여 그 결과를 도시한 그래프이다. 도 10의 (a)는 본 발명의 비교 예에 따른 배기 영역과 순환 영역의 경계에서의 흡인부 내부 배가스 흐름을 수치해석한 결과이고, 도 10의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 배기 영역과 순환 영역의 경계에서의 흡인부 내부 배가스 흐름을 수치해석한 결과이고, 도 10의 (c)는 본 발명의 변형 예들 중 차단부 몸체와 하나의 플랩을 가지는 차단부에 대한 배기 영역과 순환 영역의 경계에서의 흡인부 내부 배가스 흐름을 수치해석한 결과이다.

즉, 도 10의 (a) 내지 (c)는 차단부 몸체와 플랩의 유무에 따른 배가스 흐름 변화를 계산한 유동 해석 결과이다. 이때, 메인 블로어와 순환 블로어 간의 압력차이는 200mmAq로 하였고, 순환 블로어가 더 높은 부압인 조건에서 배가스 흐름 변화를 해석하였다. 도 10의 (a)와 (b)를 대비하면, 본 발명의 비교 예의 경우 배기 영역의 배가스가 역류하여 순환 영역으로 강제 유입되는 것을 확인할 수 있고, 본 발명의 실시 예에서 배가스 역류가 해소된 것을 확인할 수 있다.

이때, 순환 영역으로의 배가스 역류 현상이 많이 해소되었지만, 차단부 상의 배가스가 일부 순환 영역측으로 편중되는 것을 볼 수 있다. 이때, 이같은 배가스의 흐름은 대차의 내부에서부터 시작될 수 있는데, 이는 원료층이 공극을 가진 층이어서 공극을 통해 원료층 내 배가스가 순환 영역으로 쉽게 편중될 수 있기 때문이다.

한편, 대차는 계속 주행하기 때문에 차단부가 대차의 하면에 소정 간격 이격되어 있어야 되고, 원료층의 내에서부터 편중된 차단부 상의 배가스의 흐름이 차단부의 상면을 타고 순환 영역 측으로 유입될 수 있다. 본 발명의 변형 예에서는 이를 억제 혹은 방지하고자, 차단부에 플랩을 마련하고, 플랩을 대차의 주행 방향으로 연장시킨 후, 이 플랩의 구조를 이용하여 차단부 상의 배가스 흐름이 편중되지 않고 각각의 영역으로 분리되며 잘 흐르게 하였다.

도 10의 (b) 및 (c)를 대비하면, 차단부 몸체만 있는 경우보다 차단부가 플랩을 가진 구조에서 배가스의 역류가 잘 억제되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 변형 예의 차단부는 플랩을 구비하여, 배가스의 역류를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시 예 및 변형 예는 배가스의 역류를 효과적으로 억제함을 알 수 있다. 한편, 차단부나 차단부의 플랩이 배가스의 흐름을 방해하는지의 여부를 알기 위해, 축소모델실험을 통해서 차단부 몸체와 플랩의 구조에서 배가스량의 변화를 측정하였다.

도 11은 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름에 대한 축소 모델링 실험의 결과를 촬영한 사진이다. 도 11의 (a)는 본 발명의 비교 예의 구조에 대한 축소 모델링 실험의 결과이고, 도 11의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 축소 모델링 실험의 결과이고, 도 11의 (c)는 본 발명의 변형 예들 중 하나의 플랩을 가지는 차단부에 대한 축소 모델링 실험 결과이다. 이때, 플랩의 연장 길이는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비 1을 기준으로 2/3이 되도록 하여 실험을 실시하였다. 한편, 축소 모델링 실험의 경우, 예컨대 본 발명의 비교 예와 실시 예 및 변형 예에 각각 해당하는 흡인기 내부 구조를 기하학적으로 축소한 모형을 마련하고, 소결기의 소결 조건을 이용하여 다양한 방식으로 실시할 수 있으므로, 구체적인 설명을 생략한다.

축소 모델링의 실험 결과를 도 12에 도시하였다. 도 12는 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 흡인부 내부의 배가스 흐름에 대한 축소 모델링 실험의 결과를 도시한 표이다. 도 12에서 비교예는 본 발명의 비교 예의 구조에 대한 축소 모델링 실험의 결과이고, 실시예 1은 본 발명의 실시 예에 따른 축소 모델링 실험의 결과이고, 실시예 2는 본 발명의 변형 예들 중 차단부 몸체와 하나의 플랩을 가지는 차단부에 대한 축소 모델링 실험의 결과이다.

이들 결과를 보면 비교예의 결과를 기준으로, 차단부가 있는 구조인 실시예1에서 배가스의 유량이 잘 유지되는 것을 확인할 수 있고, 플랩이 있는 구조인 실시예 2에서 순환 영역으로 흐르는 배가스의 유량이 12% 증가하고, 전체 유량이 11% 증가한 것을 확인할 수 있다. 즉, 차단부가 있는 구조에서 유동 간섭을 억제하면서 배가스의 유량을 유지할 수 있음을 확인할 수 있고, 차단부가 플랩을 가지는 구조에서 유동 간섭의 억제와 배가스 유량 증가를 달성 가능함을 확인할 수 있다.

한편, 플랩이 있는 경우에 전체 배가스 유량과 순환 영역의 배가스 유량이 함께 증가한 이유는 다음과 같다. 플랩에 의해 배기 영역과 순환 영역의 유동 간섭이 효과적으로 억제 또는 방지됨에 따라, 상대적으로 통기저항이 큰 순환 영역상의 원료층에서 배가스를 충분하게 흡인할 수 있다. 즉, 순환 영역의 부압이 배기 영역에 간섭되지 않고 통기저항이 큰 순환 영역상의 원료층에 전부 또는 대부분 작용할 수 있고, 이에 순환 영역의 배가스 유량이 증가함을 물론이고, 배기 영역에서도 배가스가 원활하게 흡인될 수 있기 때문에, 전에 배가스의 유량이 증가할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예들에 따른 배가스 처리장치가 적용되는 배가스 처리방법을 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리방법은, 대차에 원료를 장입하여 복수의 구간을 이동시키며 열처리하는 과정, 흡인부를 이용하여 대차의 내부를 흡인하는 과정, 순환 영역과 배기 영역 중 부압이 더 작은 영역의 배가스가 대차와 흡인부 간의 간극 측으로 역류하는 것을 억제하는 과정을 포함한다.

우선, 원료 호퍼에 원료를 준비한다. 이때 원료는 분철광석, 석회석, 분코크스 및 무연탄을 혼합 및 조습하고, 이를 수 ㎜ 입도로 조립하여 마련하고, 원료 호퍼에 장입하여 준비할 수 있다. 이때, 소정 입도의 소결광을 상부광으로 선별하고, 이를 상부광 호퍼에 장입하여 준비할 수 있다.

이후, 대차에 원료를 장입하여 복수의 구간을 이동시키면서 열처리한다.

이 과정은, 복수의 구간이 배열된 방향으로 대차를 주행시키는 과정, 원료 호퍼를 이용하여 대차에 원료를 장입하는 과정; 점화로로 원료를 점화하여 대차의 내부에 연소대를 형성하는 과정, 연소대를 대차의 상부에서 하부로 이동시키면서 원료를 소결하는 과정을 포함할 수 있다.

상세하게는, 원료와 상부광이 각각의 호퍼에 마련되면, 복수의 구간이 배열된 방향으로 이송경로를 따라 대차를 주행시키면서 복수의 구간 중 장입 구간에서 대차의 바닥에 상부광을 투입한 후, 상부광의 상면에 원료를 투입하여 원료층을 형성한다. 원료층이 형성되면 원료층을 점화 구간과 소결 구간의 순서로 이동시키면서, 점화 구간에서 원료층을 점화하여 연소대를 형성하고, 소결 구간에서 연소대를 원료층의 상부층에서 하부층으로 이동시키면서 약 1300℃ 내지 1400℃ 의 고온으로 원료층을 열처리하여 소결광으로 소결한다.

상술한 열처리 과정과 함께, 흡인부를 이용하여 대차의 내부를 흡인하고, 흡인되는 배가스의 일부를 대차에 순환시키고 나머지를 배기한다. 한편, 흡인부는 대차의 하부에 대차의 주행 방향을 따라 연장되고, 서로 구분되는 순환 영역과 배기 영역을 가지는 흡인부로서, 본 발명의 실시 예에 따른 배가스 처리장치의 상술한 흡인부일 수 있다. 이 과정에 의해 연소대가 원료층의 상부에서 하부로 이동하여 원료가 소결될 수 있다.

대차의 내부를 흡인하는 과정과 함께, 순환 영역과 배기 영역 중 부압이 더 작은 영역의 배가스가 대차와 흡인부 간의 간극 측으로 역류하는 것을 억제하는 과정을 포함한다. 이때, 순환 영역과 배기 영역의 경계에 마련된 차단부를 이용하여 배가스가 역류하는 것을 억제할 수 있다. 차단부에 의하여 배가스의 역류가 억제되거나 방지되는 것은 상기에서 여러 번 설명하였으므로, 설명의 중복을 피하기 위하여, 그 설명을 생략한다.

대차의 내부에 장입되어 소결이 완료된 소결광은 이송경로의 종료 지점에서 파쇄부로 배광되고, 파쇄부에서 소정의 입도로 파쇄된 후, 스크린에서 선별되어 그 입도에 따라 타공정인 고로 조업으로 공급되거나, 상부광으로 선별 사용되거나, 반광으로 분류되어 원료로 재사용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 배기 영역과 순환 영역의 경계에 차단부를 배치하여 대차와 윈드박스 간의 간극을 실링함에 따라, 소결광을 제조하면서 배가스를 순환시키는 중에 배기 영역과 순환 영역의 경계에서 이들 영역의 부압 차이에 의하여 배가스가 역류하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 이에, 조업 중 배가스 유량을 안정적으로 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 변형 예의 경우, 차단부가 플랩을 가지는 구조이고, 이 플랩에 의해 배가스의 전체 유량과 순환되는 배가스 유량이 모두 증가하는 효과를 가질 수 있기 때문에, 조업의 효율이 더욱 향상될 수 있고, 고품질의 소결광을 얻을 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 제시된 구성과 방식들은 서로 결합하거나 교차 적용되어 다양한 형태로 변형될 것이고, 이의 변형 예들을 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 결국, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10: 대차 21: 원료 호퍼
30: 점화로 400: 배가스 처리장치
413: 차단부 414: 플랩

Claims (18)

1. 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리 가능하게 설치되는 대차의 하부에 상기 대차의 주행 방향을 따라 연장되고, 서로 구분되는 순환 영역 및 배기 영역을 가지는 흡인부; 및
   상기 대차와 흡인부 간의 간극을 실링하도록, 상기 순환 영역과 배기 영역의 경계에 설치되는 차단부;를 포함하고,
   상기 차단부는,
   상기 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 차단부 몸체;
   상기 대차의 주행 방향으로 상기 차단부 몸체에 돌출 형성되는 플랩;
   상기 플랩의 상면에 돌출 형성되는 적어도 하나의 리브;를 포함하는 배가스 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡인부는 상기 대차의 주행 방향을 따라 배열되는 복수개의 윈드박스를 포함하고,
   상기 복수개의 윈드박스는 상기 흡인부가 연장된 방향으로 서로 이웃하는 상측 단부들이 각각 연접하며,
   상기 차단부는 상기 복수개의 윈드박스 중 상기 순환 영역과 배기 영역의 경계를 사이에 두고 상기 경계에 접하는 일부 윈드박스의 서로 연접하는 상측 단부에 설치되는 배가스 처리장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 차단부의 상면과 상기 대차의 하면 간의 간격은 오차 범위 내에서 0 초과 100㎜ 이하인 배가스 처리장치.
4. 복수의 구간을 이동하며 원료를 처리 가능하게 설치되는 대차의 하부에서 서로 구분된 순환 영역과 배기 영역에 배치되고, 상기 대차의 주행 방향을 따라 배열되는 복수개의 윈드박스;
   상기 순환 영역과 배기 영역의 경계에서 상기 대차와 상기 윈드박스 간의 간극을 실링하도록 설치되는 차단부;를 포함하고,
   상기 복수개의 윈드박스 중, 상기 경계에 인접하여 배치되는 일부 윈드박스의 상측 단부는 나머지 윈드박스들의 상측 단부보다 돌출되며,
   상기 차단부는,
   상기 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 차단부 몸체;
   상기 대차의 주행 방향으로 상기 차단부 몸체에 돌출 형성되는 플랩;
   상기 플랩의 상면에 돌출 형성되는 적어도 하나의 리브;를 포함하는 배가스 처리장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 일부 윈드박스는 상기 경계를 사이에 두고 상기 순환 영역에 위치하는 제1 윈드박스 및 상기 배기 영역에 위치하는 제2 윈드박스를 포함하고,
   상기 제1 윈드박스와 제2 윈드박스가 접하는 상측 단부는 상기 대차의 하면에서 0 초과 100㎜ 이하의 거리 내에 위치하는 배가스 처리장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 차단부는 상기 대차와 상기 일부 윈드박스 간의 간극을 실링하도록, 상기 제1 윈드박스와 제2 윈드박스가 접하는 상측 단부에 설치되는 배가스 처리장치.
7. 삭제
8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
   상기 플랩은 상기 차단부 몸체의 상부 또는 하부에 형성되거나, 상기 차단부 몸체의 상부와 하부 사이에 형성되는 배가스 처리장치.
9. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
   상기 플랩은 상기 순환 영역 및 배기 영역 중 적어도 일 영역에 위치하는 배가스 처리장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 플랩은 상기 순환 영역 및 배기 영역 중 부압이 더 작은 영역에 위치하는 배가스 처리장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 플랩과 마주보는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비가 1 이면, 상기 플랩의 돌출 길이는 0 초과 2/3 이하인 배가스 처리장치.
12. 삭제
13. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 리브는 상기 대차의 주행 방향 또는 상기 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 배가스 처리장치.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 리브가 복수개 형성되면, 상기 복수개의 리브는 일부가 상기 대차의 주행 방향으로 연장되고, 나머지가 상기 대차의 주행 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 배가스 처리장치.
15. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 차단부는,
    상기 차단부 몸체에서 상기 플랩의 단부를 향하는 방향으로 상기 플랩의 단부에 하향 경사지게 돌출 형성되는 팁;을 더 포함하는 배가스 처리장치.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 플랩과 마주보는 윈드박스의 상측 단부의 단면 너비가 1 이면, 상기 대차의 주행 방향으로 상기 플랩과 팁의 전체 돌출 길이는 0 초과 2/3 이하인 배가스 처리장치.
17. 대차에 원료를 장입하여 복수의 구간을 이동시키며 열처리하는 과정;
    상기 대차의 하부에 상기 대차의 주행 방향을 따라 연장되고, 서로 구분되는 순환 영역과 배기 영역을 가지는 흡인부를 이용하여, 상기 대차의 내부를 흡인하는 과정; 및
    상기 순환 영역과 배기 영역의 경계에 마련된 차단부를 이용하여, 상기 순환 영역과 배기 영역 중 부압이 더 작은 영역의 배가스가 상기 대차와 흡인부 간의 간극 측으로 역류하는 것을 억제하는 과정;을 포함하고,
    상기 차단부의 상면에 돌출 형성된 적어도 하나의 리브를 이용하여 상기 상면을 타고 흐르는 배가스의 흐름을 억제하는 배가스 처리방법.
18. 삭제

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