KR101981452B1

KR101981452B1 - 소결장치 및 소결방법

Info

Publication number: KR101981452B1
Application number: KR1020170103573A
Authority: KR
Inventors: 이승진; 박종인; 조병국; 정은호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2019-05-24
Also published as: KR20190018887A

Abstract

본 발명은 소결원료가 장입될 수 있는 내부공간을 가지고, 이동경로를 따라 이동 가능하게 설치되는 대차; 상기 대차 내 소결원료로 화염을 분사하도록, 상기 대차의 이동경로 상에 설치되는 점화로; 상기 대차의 하부에서 공기를 흡입하도록, 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수개의 윈드박스; 및 상기 복수개의 윈드박스 중 상기 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 상기 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급할 수 있는 냉각부;를 포함하고, 소결광의 과연소를 억제하여 소결광의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

Description

소결장치 및 소결방법{Apparatus and Method for Manufacturing Sintered Ore}

본 발명은 소결장치 및 소결방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소결광의 과연소를 억제하여 소결광의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소결공정은 철광석에 코크스, 연료, 석회석, 및 부원료를 혼합한 후 소결시켜 소결광을 제조하는 공정이다. 즉, 소결공정을 통해 철광석은 고로에서 사용하기 용이한 소결광으로 가공될 수 있다.

이러한 소결공정은 다음과 같은 순서로 진행될 수 있다. 우선, 철광석과 연료, 코크스 및 부원료 등이 혼합된 원료를 대차에 일정 높이로 장입시킨다. 그 다음, 원료의 상층부를 점화한 후 하측으로부터 공기를 강제 흡인하면 원료의 소결이 진행되어 소결광이 제조된다. 대차에서 배광된 소결광은 쿨러에서 냉각된다. 이후, 고로 내 장입 및 반응에 용이한 입도를 갖는 소결광은 고로로 이송되고, 크기가 작은 소결광은 반광으로 분류되어 소결원료로 다시 사용될 수 있다.

종래에는 고로의 생산 능력 확대에 맞춰, 소결광 생산을 증대하는 기술 개발을 많이 진행하였다. 그러나 소결광의 생산량이 증대되면서 냉각시켜야 하는 소결광의 양이 증가하여, 쿨러의 부하도 증가하고 있다. 따라서, 쿨러가 냉각능력을 개선하거나, 쿨러의 부하를 감소시켜야 하는 문제가 있다.

KR

2017-0058181

A

본 발명은 소결광의 과연소를 억제할 수 있는 소결장치 및 소결방법을 제공한다.

본 발명은 쿨러의 부하를 감소시켜 소결광의 생산성을 향상시킬 수 있는 소결장치 및 소결방법을 제공한다.

본 발명은 소결원료가 장입될 수 있는 내부공간을 가지고, 이동경로를 따라 이동 가능하게 설치되는 대차; 상기 대차 내 소결원료로 화염을 분사하도록, 상기 대차의 이동경로 상에 설치되는 점화로; 상기 대차의 하부에서 공기를 흡입하도록, 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수개의 윈드박스; 및 상기 복수개의 윈드박스 중 상기 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 상기 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급할 수 있는 냉각부;를 포함한다.

상기 냉각부는, 상기 전단부에 배치되는 윈드박스들과 연결되는 챔버; 하측으로 배가스를 공급하도록, 후단부에 배치되는 윈드박스들 상에 설치되는 후드; 및 일단이 상기 챔버에 연결되고, 타단이 상기 후드에 연결되는 연결라인;을 포함한다.

상기 챔버는, 상기 대차 내 소결원료의 연소대가 하단에 도착하는 지점 이전에 배치되는 윈드박스들과 연결된다.

상기 챔버는, 전체 윈드박스들의 길이를 기준으로 1/3 지점 내지 2/3 지점 사이에 위치한 윈드박스들 중 적어도 일부와 연결된다.

상기 챔버는, 전체 윈드박스들의 길이를 기준으로 1/3 지점부터 1/2 지점 이전 사이에 위치한 윈드박스들 중 적어도 일부와 연결된다.

상기 후드는, 상기 복수개의 윈드박스들로 흡입된 배가스 중 온도가 최대가 되는 지점의 윈드박스부터, 최후방 사이에 배치되는 윈드박스 사이의 윈드박스들 중 적어도 일부의 상부를 덮는다.

상기 후드는, 전체 윈드박스들의 길이를 기준으로 8/10 지점 내지 10/10 지점 사이에 위치한 윈드박스들 중 적어도 일부의 상부를 덮는다.

상기 냉각부는, 배가스를 냉각시키도록 상기 챔버 및 상기 연결라인 중 적어도 어느 하나에 설치되는 냉각기를 더 포함한다.

본 발명은 소결광을 제조하는 방법으로서, 이동경로를 따라 이동하는 대차 내부에 소결원료를 장입하는 과정; 상기 소결원료를 점화시키는 과정; 복수개의 윈드박스를 이용해 상기 소결원료의 하부로 공기를 흡입하는 과정; 및 상기 복수개의 윈드박스 중 상기 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 상기 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급하는 과정;을 포함한다.

상기 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내 소결광으로 공급하는 과정은, 배가스 내 황산화물(SOx)이 미검출되는 영역의 윈드박스들에서 배가스를 흡입하는 과정을 포함한다.

상기 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급하는 과정은, 상기 복수개의 윈드박스 중 배가스 온도가 최대가 되는 지점부터 최후방 사이에 배치되는 윈드박스들을 지나는 대차 내부로 공급하는 과정을 포함한다.

상기 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급하는 과정은, 상기 배가스를 냉각하여 대차 내부로 공급하는 과정을 포함한다.

상기 소결광으로 공급되는 배가스는, 온도가 100℃ 이하이고, 산소 농도가 15% 이하로 조절한다.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 대차 내부의 소결광이 과연소되는 것을 억제할 수 있다. 이에, 소결 과정에서 생산되는 소결광의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 소결광을 냉각시키는 쿨러의 부하를 감소시킬 수 있고, 소결광에 대한 냉각효율이 향상되어 소결광의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 대차 내 소결원료의 온도 분포를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소결원료의 상태 및 배가스의 특성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법을 나타내는 플로우 차트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치의 구조를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 소결장치(100)는, 대차(110), 점화로(130), 윈드박스(140), 및 냉각부(160)를 포함한다. 또한, 소결장치(100)는 장입부(120), 가스배출부(150), 파쇄부(170), 및 쿨러(180)를 더 포함할 수 있다.

이때, 대차(110)는 무한궤도방식으로 회전하도록 배치되고, 폐루프를 형성하여 상부측의 이동경로와 하부측의 회차경로를 형성할 수 있다. 이동경로에서는 대차(110) 내부에 원료를 장입하여 소결원료를 소결시키고, 회차경로에서는 소결이 완료된 소결광을 배광한 빈 대차(110)를 이동시켜 소결공정을 위해 상측의 이동경로로 회차시킬 수 있다.

이동경로는 길이방향으로 연장형성될 수 있다. 이동경로는, 최전방의 위치하고 장입부(120)가 배치되는 장입구간, 장입구간의 후방에 위치하고 점화로(130)가 배치되는 점화구간, 및 점화구간의 후방에 위치하고 소결원료가 소결되는 소결구간을 포함할 수 있다. 장입구간은 이동경로 중 대차(110) 내로 소결원료가 장입 또는 급광되는 구간이고, 점화구간은 대차(110) 내의 소결원료를 점화시키는 구간이고, 소결구간은 소결원료의 하부방향으로 공기를 흡입하여, 소결원료의 상부면에 점화된 화염을 하부로 이동시키고 원료를 소결시키는 구간이다. 이때, 대차(110)는 이동경로의 전방에서 후방으로 이동할 수 있다.

대차(110)는 원료가 장입될 수 있는 내부공간을 가진다. 대차(110)는 복수개가 구비되고, 무한궤도에 설치되어 이동경로 및 회차경로를 따라 이동할 수 있다. 이에, 대차(110)는 이동경로 및 회차경로를 이동하면서 원료를 내부로 장입시킨 후 소결시켜 배광할 수 있다.

장입부(120)는 이동경로 중 장입구간에 배치된다. 장입구간은 장입부(120)의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다. 장입부(120)는 대차(110)의 상부에 배치될 수 있다. 장입부(120)는, 내부에 소결원료가 저장되는 공간을 형성하는 호퍼(121), 및 소결원료의 이동경로를 형성하고 경사면을 가지는 장입슈트(122)를 포함할 수 있다. 이에, 호퍼(121)에서 하부로 소결원료를 배출하면, 소결원료가 호퍼(121) 하측의 장입슈트(122)를 통해 대차(110)의 내부공간으로 안내될 수 있다.

점화로(130)는 이동경로 중 점화구간에 배치된다. 점화구간은 점화로(130)의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다. 점화로(130)는 대차(110)의 이동경로 상에 설치되어 대차(110)의 상부에 위치하고, 장입부(120)의 후방에 배치될 수 있다. 점화로(130)는 대차(110) 내의 소결원료 상부면으로 화염을 분사하여 착화시킬 수 있다.

윈드박스(140)는 복수개가 이동경로를 따라 대차(110)의 하부에 배치된다. 예를 들어, 윈드박스(140)는 점화로(130)로부터 소결광이 대차(110)에서 배출되는 구간 사이에 걸쳐 배치될 수 있다. 윈드박스(140)는 대차(110)의 하부에서 공기를 흡입한다. 이에, 대차(110) 상부의 공기가 대차(110) 내부의 원료를 통과하여 하부의 윈드박스(140)로 흡입될 수 있다. 따라서, 윈드박스(140)에 의해 흡입되는 공기에 의해 대차(110) 내 소결원료의 상부면에 착화된 화염이 소결원료의 하부로 이동하면서 소결원료가 전체가 소결될 수 있다. 그러나 윈드박스(140)가 구비되는 구간은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

가스배출부(150)는 복수의 윈드박스(140) 중 냉각부(160)와 연결되지 않은 윈드박스(140)들과 연결되어 흡입력을 제공하고, 윈드박스(140)로 흡입된 배가스를 외부로 배출하는 역할을 한다. 가스배출부(150)는, 윈드박스(140)들의 하부에 연결되고, 내부에 공기가 수용되며 이동할 수 있는 공간을 형성하는 흡입챔버(151), 흡입챔버(151)에 구비되는 집진기(152), 메인블로어(153), 및 메인블로어(153)와 연결되는 굴뚝(154)을 포함할 수 있다.

메인블로어(153)가 흡입력을 발생시키면, 윈드박스(140)를 통해 상측에서 하측으로 공기가 흡입된다. 흡입된 배가스는 흡입챔버(151)를 따라 메인블로어(153) 측으로 이동하면서 집진기(152)를 통과하여 여과된 후, 메인블로어(153)를 지나 굴뚝(154)으로 배출된다. 즉, 메인블로어(153)가 윈드박스(140) 중 일부의 내부에 음압을 형성함으로써 대차(110) 상부의 공기를 흡입할 수 있다. 그러나 가스배출부(150)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

파쇄부(170)는 대차(110)의 이동경로의 일측에 배치된다. 예를 들어, 파쇄부(170)는 대차(110)의 이동경로의 최후방과 이격되는 부분에 배치될 수 있다. 이에, 소결이 완료되어 소결광이 대차(110)에서 배광되면, 파쇄부(170)로 공급되면 파쇄부(170)(160)에 의해 파쇄될 수 있다.

쿨러(180)는 대차(110)의 이동경로의 일측에 배치된다. 예를 들어, 쿨러(180)는 대차(110)의 이동경로의 최후방과 이격되는 부분에 배치될 수 있다. 쿨러(180)는 파쇄부(170)와 이격되어 배치된다. 쿨러(180)는 내부에 소결광이 수용되는 공간을 가지도록 형성된다.

파쇄부(170)에서 파쇄된 소결광이 쿨러(180)로 공급되면, 노즐 등의 공급기를 통해 내부공간으로 쿨러가스를 공급할 수 있다. 이에, 쿨러가스가 소결광에 접촉하여 통과하면서 소결광의 열에너지를 흡수할 수 있다. 소결광은 이러한 과정을 거쳐 적정한 크기로 선별되어 고로(미도시)로 장입되고, 작은 크기의 소결광은 반광으로 분류되어 소결원료로 재사용될 수 있다. 이때, 소결광으로 공급되는 쿨러가스는 냉각된 공기일 수 있다. 그러나 소결광을 냉각하는 방식은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 대차 내 소결원료의 온도 분포를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 소결원료의 상태 및 배가스의 특성을 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부(160)에 대해 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 냉각부(160)는, 복수개의 윈드박스(140) 중 대차(110) 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스(140)들에서 흡입된 배가스를, 대차(110) 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스(140)들 상부를 지나는 대차(110) 내부로 공급할 수 있다. 따라서, 배가스가 대차(110) 내부의 소결원료 또는 소결광을 냉각시켜 온도를 감소시킬 수 있다. 이때, 대차(110) 내에서 소결원료의 미소결층이 대차의 하부에 도달하는 지점의 윈드박스(110)의 위치를 기준으로, 전방에 위치한 영역이 이동경로의 전단부이고, 후방에 위치한 영역이 이동경로의 후단부일 수 있다.

냉각부(160)는, 챔버(161), 후드(164), 연결라인(162)을 포함한다. 또한, 냉각부(160)는 블로어(163), 및 냉각기(미도시)를 더 포함할 수 있다.

챔버(161)는 내부에 배가스가 수용되는 공간을 가진다. 챔버(161)는 복수개의 윈드박스 중 대차(110) 이동경로의 전단부에 배치되는 윈드박스(140)들의 하부와 연결될 수 있다. 즉, 챔버(161)는 대차(110) 내 소결원료를 통과하면서 산소 농도가 낮아진 배가스를 흡입할 수 있다.

챔버(161)는, 대차(110) 내 소결원료의 연소대가 하단에 도착하는 지점(BRP: Burn Rising Point)에 위치한 윈드박스(140)의 이전에 배치되는 윈드박스(140)들과 연결될 수 있다. BRP부터 배가스에서 황산화물(SOx)가 검출된다. 황산화물은 챔버(161)나 연결라인(162)을 부식시킬 수 있다. 이때, 연결라인(162)의 부식을 막기 위해서는 보온 처리를 수행해야 한다. 그러나 보온 처리를 하면 연결라인(162)을 이동하는 배가스의 온도를 낮출 수 없기 때문에, 연결라인(162)에 보온 처리를 수행할 수 없다. 따라서, 챔버(161)나 연결라인(162)의 부식을 방지하기 위해, 챔버(161)와 연결라인(162)이 황산화물이 검출되지 않는 배가스만 이동시킬 수 있다.

황산화물은 BRP부터 검출되기 때문에, 챔버(161)를 BRP 이전에 배치되는 윈드박스(140)와 연결시킬 수 있다. 이에, 챔버(161)로 흡입되는 배가스에 SOx가 검출되지 않을 수 있고, 챔버(161)와 연결된 연결라인(162)이 황산화물에 의해 부식되는 것을 방지할 수 있다.

예를 들어, 챔버(161)는, 전체 윈드박스(140)들의 길이(L)를 기준으로 1/3 지점 내지 2/3 지점 사이에 위치한 윈드박스(140)들 중 적어도 일부와 연결될 수 있다. 즉, 챔버(161)는 1/3 지점 내지 2/3 지점 사이에 위치한 윈드박스(140)들로부터 배가스를 흡입할 수 있다.

도 2를 참조하면, 윈드박스(140)들의 시작 지점을 지나는 대차(110) 내에서는, 점화로(130)에서 착화된 화염에 의해 소결원료의 상부영역(A)이, 소결을 위한 고온 상태를 유지할 수 있다. 이후, 대차(110) 내에서 소결원료의 하부로 열량이 제대로 전달되지 않아 온도가 낮은 영역(B)이 발생하다가, 전체 윈드박스(140)들의 1/3 지점을 지나는 대차(110) 내 소결원료의 중간영역(C)부터 다시 고온 상태가 된다. 따라서, 윈드박스(140)들의 시작 지점과 윈드박스(140)들의 1/3 지점 사이에 배치되는 윈드박스(140)들과 챔버(161)가 연결되면, 대차(110) 내에서 소결원료의 온도가 낮은 영역의 면적(B)이 증가하여 소결광의 품질이 저하될 수 있다.

즉, 챔버(161)와 연결된 윈드박스(140)들에 다른 윈드박스(140)도 더 큰 흡입력이 발생하여, 챔버(161)와 연결된 윈드박스(140)를 지나는 대차(110) 내부의 열량이 하측으로 이동하는 속도가 증가할 수 있다. 이에, 온도가 낮은 영역(B)에 더 큰 흡입력을 발생시키면, 소결원료의 더 낮은 위치에서 고온 상태가 시작될 수 있다. 따라서, 챔버(161)를 윈드박스(140)들의 시작 지점과 윈드박스(140)들의 1/3 지점 사이에 배치되는 윈드박스(140)들과 연결하지 않고, 윈드박스(140)들의 1/3 지점부터 그 이후에 배치되는 윈드박스(140)들과 연결해줄 수 있다. 이때, 챔버(161)와 연결되는 윈드박스(140)의 흡입력이 더 큰 이유는 하기에서 설명하기로 한다.

또한, 전체 윈드박스(140)들의 2/3 지점 이후에 배치되는 윈드박스(140)들에서는 배가스에 황산화물(SOx)이 검출될 수 있다. 이에, 황산화물이 함유되지 않은 배가스만 연결라인(162)으로 이동시키기 위해, 전체 윈드박스(140)들의 2/3 지점부터 그 이전에 배치되는 윈드박스(140)들과 챔버(161)를 연결해줄 수 있다. 따라서, 챔버(161)는 전체 윈드박스(140)들의 길이를 기준으로 1/3 지점 내지 2/3 지점 사이에 위치한 윈드박스(140)들 중 적어도 일부와 연결될 수 있다.

더욱 상세하게 챔버(161)는, 전체 윈드박스(140)들의 길이(L)를 기준으로 1/3 지점부터 1/2 지점 이전 사이에 위치한 윈드박스(140)들 중 적어도 일부와 연결될 수 있다. 즉, 챔버(161)가 SOx가 함유되지 않은 배가스만 흡입할 수 있도록 1/2 지점 이전에 위치하는 윈드박스(140)들과 연결될 수 있다. 이때, 대차(110) 이동경로(또는, 전체 윈드박스들의 길이)의 1/2 지점을 기준으로 전방에 위치한 영역이 이동경로의 전단부가 되고, 후방에 위치한 영역이 이동경로의 후단부가 될 수 있다.

또한, 1/2 지점 이전에 소결원료의 연소대가 하부로 이동하고 있다. 이에, 이러한 위치의 윈드박스(140)들에 챔버(161)로 더 큰 흡입력을 제공하면, 연소대가 원활하게 소결원료의 하부로 이동하여 소결원료가 더 효과적으로 소결될 수 있다. 따라서, 제조되는 소결광의 품질이 향상될 수 있다.

연결라인(162)은 내부에 배가스가 이동하는 경로를 형성하는 배관일 수 있다. 연결라인(162)은 일단이 챔버(161)에 연결되고, 타단이 후드(164)에 연결된다. 이에, 챔버(161)로 유입된 배가스가 연결라인(162)을 통해 후드(164)로 공급될 수 있다. 따라서, 후드(164)가 전달받은 배가스를 하측으로 공급할 수 있다.

또한, 연결라인(162)은 열전달률이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 이에, 연결라인(162)은 이동하는 배가스의 열에너지가 대기로 용이하게 방출되어, 온도가 하락할 수 있다. 따라서, 배가스의 온도가 대기의 온도까지 감소할 수 있고, 대차(110) 내 소결광으로 공급되어 소결광을 냉각시켜줄 수 있다.

블로어(163)는 연결라인(162)에 설치될 수 있다. 블로어(163)는 흡입력을 발생시킬 수 있다. 이에, 블로어(163)가 흡입력이, 챔버(161)와 연결된 윈드박스(140)들에 제공될 수 있다. 즉, 챔버(161)와 연결된 윈드박스(140)들은 블로어(163)에 의해 대차(110)의 하부로 공기를 흡입할 수 있다.

후드(164)는 대차(110) 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스(140)들 상에 설치될 수 있다. 후드(164)는 하측으로 배가스를 공급할 수 있다. 따라서, 이동경로를 따라 후드(164)의 하부를 지나는 대차(110) 내부로 배가스가 공급될 수 있다.

이때, 배가스는, 대차(110) 내 소결원료를 통과하였기 때문에 산소 농도가 낮고, 연결라인(162)을 지나면서 온도가 저하된 상태일 수 있다. 예를 들어, 배가스의 산소 농도는 15% 이하로 조절하고, 온도는 0℃ 초과 100℃ 이하로 조절할 수 있다.

배가스에 산소 농도가 적기 때문에 소결광에 공급되더라도, 소결광의 연소를 억제할 수 있다. 배가스의 온도가 100℃ 이하이기 때문에 380~400℃의 온도를 가진 소결광에 공급되면 소결광을 냉각시켜줄 수 있다. 따라서, 후드(164)가 배가스를 대차(110) 내부로 공급하여 소결광이 과연소에 의해 온도가 상승하는 것을 억제하면서, 소결광을 냉각시켜줄 수 있다.

이때, 배가스는 연결라인(162)을 따라 이동하면서 배가스 내 수분이 고체상태로 변하지 않도록 배가스가 최대로 냉각될 수 있는 온도가 0℃보다 클 수 있다. 그러나 배가스가 냉각될 수 있는 온도는 범위는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

후드(164)는, 복수개의 윈드박스(140)로 흡입된 배가스의 온도가 최대인 지점(BTP: Burn Through Point)에 위치한 윈드박스(140)부터, 최후방에 배치되는 윈드박스(140) 사이의 윈드박스(140)들 중 적어도 일부의 상부를 덮을 수 있다. 이때, 후드(164)는 BTP 지점의 윈드박스(140)와 최후방의 윈드박스(164)를 중 적어도 어느 하나를 포함하여 윈드박스(164)들의 상부를 덮을 수 있다.

일반적으로 BTP는 대차(110)의 이동경로가 끝나기 전에 위치한다. BTP보다 이전에 배치되는 윈드박스(140)의 상부로 배가스가 공급되면, 대차(110) 내 소결광의 품질이 저하될 수 있다. 즉, 대차(110) 내의 소결원료에서 연소대의 영역이 크기 때문에, 이를 냉각시키는 배가스가 공급되면, 소결광의 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 소결광의 품질에 영향을 주지 않으면서, 소결광을 냉각시킬 수 있도록 BTP 이후의 윈드박스(140)를 지나는 대차(110) 내부로 배가스를 공급할 수 있다.

예를 들어, 후드(164)는, 전체 윈드박스(140)들의 길이를 기준으로 8/10 지점 내지 10/10 지점 사이에 위치한 윈드박스(140)들 중 적어도 일부의 상부를 덮을 수 있다. 즉, 후드(164)는 8/10 지점 내지 10/10 지점 사이에 위치한 윈드박스(140)들을 지나는 대차(110) 내부로 배가스를 공급할 수 있다.

도 3을 참조하면, BTP 이전에는 소결원료에 연소가 진행된다. 이에, 윈드박스(140)에 의해 흡입되는 공기 중의 산소가 소결원료의 카본(C)과 결합하여 열량을 발생시키고, 윈드박스에는 산소 농도가 낮은 배가스가 흡입된다. BTP 이후에는 소결원료의 연소가 거의 종료되기 때문에 윈드박스로 흡입되는 공기 중 산소의 사용량이 현격하게 감소한다.

일반적으로 산소 농도가 약 21%인 공기가, 8/10 지점 이후의 윈드박스(140)를 지나는 대차(110) 내부로 공급되면, 윈드박스(140)로 15%의 산소 농도를 갖는 배가스가 유입된다. 이때, 소모된 6% 산소는 소결연료 하부 연소반응하여 열량의 과잉을 유발하고, 소결광의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 8/10 지점 이후의 윈드박스(140)를 지나는 대차(110) 내부로 산소 농도가 낮은 배가스를 공급하면, 산소가 소결광 내 카본과 반응하는 것을 억제할 수 있고, 소결광의 온도가 상승하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.

또한, 대차(110)의 이동경로가 끝나는 지점인 10/10 지점까지, 소결광보다 낮은 온도의 배가스가 공급되므로, 소결광이 대차(110)에서 배광될 때까지 냉각될 수 있다. 이에, 배가스와 소결광이 접촉하는 시간이 증가하여 소결광이 효과적으로 냉각될 수 있다.

이때, 챔버(161)와 연결되는 윈드박스(140)의 개수가, 흡입챔버(151)와 연결되는 윈드박스(140)의 개수보다 적을 수 있다. 블로어(163)와 메인블로어(153)가 동일한 크기의 흡입력을 발생시키는 경우, 메인블로어(153)의 흡입력이 블로어(163)의 흡입력보다 더 많은 수의 윈드박스(140)로 분할될 수 있다. 따라서, 챔버(161)와 연결된 윈드박스(140)들이, 흡입챔버(151)와 연결되는 윈드박스(140)들보다 더 큰 흡입력으로 공기를 흡입할 수 있다. 이에, 챔버(161)와 연결된 윈드박스(140)들을 지나는 대차(110) 내부의 통기성이 향상될 수 있다.

냉각기(미도시)는 챔버(161) 및 연결라인(162) 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. 냉각기는 챔버(161) 또는 연결라인(162) 내부를 이동하는 배가스를 냉각시켜줄 수 있다. 냉각기는 챔버(161)나 연결라인(162)의 둘레의 적어도 일부를 감싸도록 설치될 수 있고, 내부에 냉각유체가 이동하는 경로가 형성될 수 있다. 이에, 냉각유체가 냉각기의 내부에 형성된 경로를 따라 이동하면서, 배가스의 열에너지를 빼앗아 배가스를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 배가스의 온도가 저하된 상태에서 대차(110) 내부로 공급될 수 있다.

예를 들어, 냉각기는 배가스의 온도를 0℃ 초과 50℃ 이하로 냉각시킬 수 있다. 이에, 대차(110) 내 소결광으로 저온의 배가스가 공급되어, 소결광을 냉각시켜줄 수 있다. 따라서, 소결광이 대차(110) 내부에서 배가스에 의해 1차적으로 냉각되고, 배광된 후 쿨러(180)에서 2차적으로 냉각되어 효과적으로 온도가 감소할 수 있다. 소결광이 대차(110) 내부에서 1차적으로 냉각되기 때문에, 쿨러(180)에 가해지는 부하도 감소할 수 있다. 그러나 냉각기의 구조, 배가스를 냉각하는 방식, 설치되는 위치, 및 냉각기가 배가스를 냉각시키는 온도는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.

또한, 소결장치(100)에는 온도 측정기(미도시)와 제어기(미도시)가 더 구비될 수 있다. 온도 측정기는, 연결라인(162)이나 후드(164)에 설치되어, 냉각기에 의해 냉각된 배가스의 온도를 측정할 수 있는 제1 센서, 및 상부가 후드(164)로 덮히는 윈드박스(140)에 설치되어, 윈드박스(140)로 흡입되는 배가스의 온도를 측정할 수 있는 제2 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제어기는 온도 측정기 및 냉각기와 연결될 수 있다. 이에, 온도 측정기에서 측정되는 배가스의 온도에 따라 냉각기의 작동을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어기가 제1 센서와 연결되는 경우, 제어기는 미리 설정된 설정 온도와 제1 센서의 측정값을 비교할 수 있다. 이에, 냉각기를 지나 냉각된 배가스가 설정 온도까지 냉각되었는지 모니터링할 수 있고, 배가스가 설정 온도까지 냉각되지 않으면 냉각기의 작동을 제어하여 배가스의 온도가 더 낮아지도록 냉각시킬 수 있다.

이때, 설정 온도는 0℃ 초과 50℃ 이하 사이 값에서 선택될 수 있다. 배가스가 온도가 0℃ 이하이면, 배가스 내 수분이 고체화되면서 연결라인(162)이나 후드(164) 내에 응결될 수 있다. 따라서, 수분이 고체화되지 않도록 배가스 온도를 0℃ 이상으로 유지하기 위해 제어기가 냉각기의 작동을 중단시킬 수도 있다. 50℃를 초과하면 배가스의 온도가 높아 소결광을 냉각시키는 효과가 작아질 수 있다. 이에, 0℃ 초과 50℃ 이하 사이로 배가스 온도를 조절할 수 있다.

또는, 제어기가 제2 센서와 연결되는 경우, 제어기는 미리 설정된 설정 온도와 제2 센서의 측정값을 비교할 수 있다. 제2 센서의 측정값은 대차(110) 내부의 온도를 나타내는 것일 수 있다. 이에, 제2 센서로 대차(110) 내 소결광의 온도를 간접적으로 측정할 수 있다. 따라서, 후드(164)로 공급되는 배가스에 의해 대차(110) 내 소결광이 설정 온도까지 냉각되었는지 모니터링할 수 있고, 소결광이 설정 온도까지 냉각되지 않으면 냉각기의 작동을 제어하여 후드(164)로 공급되는 배가스의 온도가 더 낮아지도록 냉각시킬 수 있다.

한편, 후드(164) 내에 음압이 걸릴 경우(윈드박스의 흡입 유량 대비 후드의 배가스 주입 주입 유량이 적을 경우), 후드(164)의 사이의 틈으로 외부의 공기가 후드(164) 내부로 유입될 수 있다. 후드(164)에 양압이 걸릴 경우(윈드박스의 흡입 유량 대비 후드의 배가스 주입 유량이 많은 경우), 후드(164) 사이의 틈으로 배가스가 외부로 누출될 수 있다. 음압이 발생할 경우 안전사고와 무관하지만, 양압이 발생할 경우 배가스가 외부로 유출되어 위험성이 야기될 수 있다. 특히, 배가스가 다량의 CO를 함유하고 있기 때문에 환경을 파괴할 수 있다. 이에, 챔버(161)와 연결되는 윈드박스(140)들의 개수와 후드(164)가 덮는 윈드박스(140)들의 개수를 조절하여 후드(164)에 양압이 걸리는 것을 방지할 수 있다.

이처럼 대차 내부의 소결광을 냉각하거나 온도가 상승하는 것을 방지하여, 소결광이 과연소되는 것을 억제할 수 있다. 이에, 소결 과정에서 생산되는 소결광의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 소결광을 냉각시키는 쿨러의 부하를 감소시킬 수 있고, 소결광에 대한 냉각효율이 향상되어 소결광의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 소결방법에 대해 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르는 소결방법은, 소결광을 제조하는 방법으로서, 이동경로를 따라 이동하는 대차 내부에 소결원료를 장입하는 과정(S110), 소결원료를 점화시키는 과정(S120), 복수개의 윈드박스를 이용해 소결원료의 하부로 공기를 흡입하는 과정(S130), 및 복수개의 윈드박스 중 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 대차 내 소결광을 냉각하도록 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급하는 과정(S140)을 포함한다.

도 1을 참조해서 설명하면, 우선 복수개의 대차(110)를 장입부(120)의 하측으로 순차적으로 통과시킬 수 있다. 장입부(120)는 이동하는 대차(110)들 각각에 소결원료를 장입하여, 대차(110) 내부에 소결원료층을 형성할 수 있다.

그 다음, 점화로(130)에서 대차(110) 내 소결원료의 상부로 화염을 착화시킬 수 있다. 이후 대차(110)가 윈드박스(140)들을 지날 때, 윈드박스(140)들이 하측으로 공기를 흡입하여 소결원료 상부에 착화된 화염을 하부로 이동시킬 수 있다. 따라서, 소결원료가 연소되면서 소결광이 제조될 수 있다.

이때, 복수개의 윈드박스(140) 중 대차(110) 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스(140)들에서 흡입된 배가스를, 대차(110) 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스(140)들 상부를 지나는 대차(110) 내부로 공급할 수 있다. 예를 들어, 냉각부(160)가 전단부에 배치된 윈드박스(140)에서 흡입된 배가스를 후단부의 윈드박스(140)를 지나는 대차(110) 내부로 공급할 수 있다.

냉각부(160)의 챔버(161)는 흡입되는 배가스 내 황산화물(SOx)이 미검출되는 영역의 윈드박스(140)들에서 배가스를 흡입할 수 있다. 도 3을 참조하면, 소결원료를 통과한 배가스에서 수분의 양이 감소하면서 황산화물이 발생할 수 있다. 특히, 황산화물은 소결원료의 연소대가 하단에 도착하는 지점(BRP)에 최대로 발생한다. 이에, 냉각부(160)는 BRP보다 이전에 배치되는 윈드박스(140)들과 연결되어 배가스를 흡입할 수 있다. 예를 들어, 냉각부(160)는 전체 윈드박스(140)들의 길이를 기준으로 1/3 지점부터 1/2 지점 이전 사이에 위치한 윈드박스(140)들 중 적어도 일부와 연결될 수 있다.

이때, 배가스는, 대차(110) 내 소결원료를 통과하였기 때문에 산소 농도가 낮고, 연결라인(162)을 지나면서 온도가 저하된 상태일 수 있다. 예를 들어, 배가스의 산소 농도는 15% 이하일 수 있고, 온도는 100℃ 이하로 조절할 수 있다.

이러한 배가스는 냉각기의 후드(164)에 의해 후단부에 배치되는 윈드박스(140)들 상부를 지나는 대차(110) 내부로 공급될 수 있다. 배가스에 산소 농도가 적기 때문에 소결광에 공급되더라도, 소결광의 연소를 억제할 수 있다. 배가스의 온도가 100℃ 이하이기 때문에 380~400℃의 온도를 가진 소결광에 공급되면 소결광을 냉각시켜줄 수 있다. 따라서, 후드(164)가 배가스를 대차(110) 내부로 공급하여 소결광이 과연소에 의해 온도가 상승하는 것을 억제하면서, 소결광을 냉각시켜줄 수 있다.

후드(164)는 복수개의 윈드박스(140) 중 배가스 온도가 최대가 되는 지점(BTP)부터 최후방 사이에 배치되는 윈드박스(140)들을 지나는 대차(110) 내부로 공급할 수 있다. BTP보다 이전에 배치되는 윈드박스(140)의 상부로 배가스가 공급되면, 대차(110) 내 소결광의 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 소결광의 품질에 영향을 주지 않으면서, 소결광을 냉각시킬 수 있도록 BTP 이후의 윈드박스(140)를 지나는 대차(110) 내부로 배가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 후드(164)는 8/10 지점 내지 10/10 지점 사이에 위치한 윈드박스(140)들을 지나는 대차(110) 내부로 배가스를 공급할 수 있다.

그 다음, 대차(110) 내부의 소결광은 파쇄부(170)로 배광되어 파쇄된다. 이후, 소결광은 쿨러(180)로 공급된다. 쿨러(180)에서는 소결광에 쿨러가스를 공급하여, 소결광을 냉각시켜줄 수 있다.

한편, 챔버(161) 내부로 흡입되어 후드(164)로 이동하는 배가스를 별도로 냉각시켜줄 수 있다. 즉, 냉각기의 연결라인(162)을 따라 이동하는 배가스의 열에너지를 빼앗아 배가스의 온도를 감소시킬 수 있다. 이에, 대차(110) 내 소결광으로 저온의 배가스가 공급되어, 소결광을 냉각시켜줄 수 있다. 따라서, 소결광이 대차(110) 내부에서 배가스에 의해 1차적으로 냉각되고, 배광된 후 쿨러(180)에서 2차적으로 냉각되어 효과적으로 온도가 감소할 수 있다. 소결광이 대차(110) 내부에서 1차적으로 냉각되기 때문에, 쿨러(180)에 가해지는 부하도 감소할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 소결장치 110: 대차
120: 장입부 130: 점화로
140: 윈드박스 150: 가스배출부
160: 냉각부 161: 챔버
162: 연결라인 164: 후드
170: 파쇄부 180: 쿨러

Claims

소결원료가 장입될 수 있는 내부공간을 가지고, 이동경로를 따라 이동 가능하게 설치되는 대차;
상기 대차 내 소결원료로 화염을 분사하도록, 상기 대차의 이동경로 상에 설치되는 점화로;
상기 대차의 하부에서 공기를 흡입하도록, 상기 이동경로를 따라 배치되는 복수개의 윈드박스; 및
상기 복수개의 윈드박스 중 상기 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 상기 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급할 수 있는 냉각부;
상기 냉각부에 설치되어 냉각된 배가스의 온도를 측정하는 제1 센서;
상기 후단부 윈드박스들에 설치되어 상기 윈드박스로 흡입되는 배가스의 온도를 측정하는 제2 센서; 및
상기 제1 센서 또는 상기 제2 센서에서 측정된 배가스의 온도에 따라 상기 냉각부의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하고,
상기 냉각부는,
황산화물을 함유하는 배가스가 흡입되지 않도록, 상기 이동경로의 전단부에 배치되는 윈드박스들과 연결되는 챔버,
하측으로 배가스를 공급하도록, 상기 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스들 상에 설치되는 후드,
일단이 상기 챔버에 연결되고, 타단이 상기 후드에 연결되며, 내부를 이동하는 배가스의 온도가 대기 온도로 감소할 수 있도록 배가스의 열에너지를 대기로 방출할 수 있는 재질로 형성되는 연결라인, 및
상기 챔버나 상기 연결라인 내부를 이동하는 배가스의 열에너지를 빼앗을 수 있도록, 상기 챔버 및 상기 연결라인 중 적어도 어느 하나의 둘레를 감싸도록 설치되며, 상기 제어기에 의해 작동이 제어되는 냉각기를 포함하는 소결장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 챔버는, 상기 대차 내 소결원료의 연소대가 하단에 도착하는 지점 이전에 배치되는 윈드박스들과 연결되는 소결장치.
청구항 3에 있어서,
상기 챔버는, 전체 윈드박스들의 길이를 기준으로 1/3 지점 내지 2/3 지점 사이에 위치한 윈드박스들 중 적어도 일부와 연결되는 소결장치.
청구항 4에 있어서,
상기 챔버는, 전체 윈드박스들의 길이를 기준으로 1/3 지점부터 1/2 지점 이전 사이에 위치한 윈드박스들 중 적어도 일부와 연결되는 소결장치.
청구항 1, 청구항 3, 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후드는, 상기 복수개의 윈드박스들로 흡입된 배가스 중 온도가 최대인 지점의 윈드박스부터 최후방에 배치되는 윈드박스 사이의 윈드박스들 중 적어도 일부의 상부를 덮는 소결장치.
청구항 6에 있어서,
상기 후드는, 전체 윈드박스들의 길이를 기준으로 8/10 지점 내지 10/10 지점 사이에 위치한 윈드박스들 중 적어도 일부의 상부를 덮는 소결장치.
삭제
소결광을 제조하는 방법으로서,
이동경로를 따라 이동하는 대차 내부에 소결원료를 장입하는 과정;
상기 소결원료를 점화시키는 과정;
복수개의 윈드박스를 이용해 상기 소결원료의 하부로 공기를 흡입하는 과정;
황산화물을 함유하는 배가스가 흡입되지 않도록, 상기 복수개의 윈드박스 중 상기 이동경로의 전단부에 배치된 윈드박스들에서 배가스를 흡입하고, 흡입된 배가스를 이동시켜 상기 이동경로의 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급하는 과정; 및
상기 대차에서 배광된 소결원료를 상기 이동경로의 최후방부에 배치된 쿨러에서 냉각시키는 과정; 을 포함하고,
상기 흡입된 배가스를 이동시키는 과정은,
배가스의 열에너지를 대기로 방출시키면서 이동시켜, 배가스의 온도를 감소시키는 과정과, 배가스의 이동경로를 감싸는 냉각기로 배가스의 열에너지를 빼앗는 과정을 포함하며,
상기 흡입된 배가스를 상기 이동경로의 후단부에 배치되는 대차 내부로 공급하는 과정은,
상기 대차 내부로 공급되는 배가스의 온도를 측정하는 과정, 상기 후단부 윈드박스로 흡입되는 배가스의 온도를 측정하는 과정, 및 상기 대차 내부의 소결광이 냉각될 수 있도록 상기 대차 내부로 공급되는 배가스의 온도 측정결과 또는 상기 후단부 윈드박스로 흡입되는 배가스의 온도 측정결과에 따라 상기 냉각기의 작동을 제어하는 과정을 포함하는 소결방법.
삭제
청구항 9에 있어서,
상기 전단부에 배치된 윈드박스들에서 흡입된 배가스를, 후단부에 배치되는 윈드박스들 상부를 지나는 대차 내부로 공급하는 과정은,
상기 복수개의 윈드박스 중 배가스 온도가 최대가 되는 지점부터 최후방 사이에 배치되는 윈드박스들을 지나는 대차 내부로 공급하는 과정을 포함하는 소결방법.
삭제
청구항 9 또는 청구항 11에 있어서,
상기 소결광으로 공급되는 배가스는, 온도가 100℃ 이하이고, 산소 농도가 15% 이하로 조절하는 소결방법.