KR20180073991A - 고로의 노정 호퍼 압력제어장치 및 이를 포함하는 고로 설비 - Google Patents
고로의 노정 호퍼 압력제어장치 및 이를 포함하는 고로 설비 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 열풍로와 연결되는 제1 관과, 상기 제1 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스를 승압하는 부스터와, 상기 부스터에 연결되어 승압된 배가스를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크와 고로의 노정 호퍼를 연결하는 제2 관과, 상기 제2 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어부를 포함하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치를 제공하여, 질소를 사용하지 않으며, 고로의 통기성을 확보하고, 예열대의 두께를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
Description
실시예는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치 및 이를 포함하는 고로 설비에 관한 것이다.
노정 호퍼(hopper)는 고로의 상부에 위치하여, 연료인 코크스(coke) 원료인 광석(ferrous)을 고로 내부로 장입하는 장치이다. 노정 호퍼는 균압(equalizing)이 필요하다. 균압이란, 노정 호퍼의 압력이 고로 내부의 압력보다 조금 높도록 노정 호퍼의 압력을 높이는 작업을 의미한다. 이는 고로 내부로 연료 및 원료를 원활하게 장입하기 위함이다.
대한민국 공개특허 제2001-0045768호(2001.06.05. 공개, 이하, 본 문헌이라 한다.)에서는, 노정 호퍼의 균압 방식을 개시하고 있다.
본 문헌의 균압 과정은 1차 균압과 2차 균압을 포함한다. 1차 균압은 고로에서 발생한 고로가스(BGF)를 사용한다. 2차 균압은 질소(N2)를 사용한다. 2차 균압에서 질소를 사용하는 이유는 1차 균압에 사용되는 고로가스(BFG)는 고로 내부의 압력인 노정압과 동일한 압력을 갖기 때문에, 질소를 통해 노정압 이상의 압력을 구현하기 위함이다.
그러나, 질소를 사용하면, 노정 호퍼의 연료 및 원료가 냉각되는 문제가 발생한다. 낮은 온도의 연료 및 원료가 고로 내부에 장입되면, 고로 내벽에 부착물이 형성되고, 이로 인하여 고로의 통기성이 악화되어 노황 불안정이 야기되는 문제점이 발생한다.
또한, 노정 호퍼에 질소를 사용하면, 장입시 질소가 고로 내부로 장입되었다가 고로가스(BFG)로 배출되는 과정에서 고로가스의 농도를 약화시켜 발열량을 저하시키는 요인으로 작용된다.
또한, 고로 내부의 예열대의 두께가 두꺼우면, 많은 열량의 환원제비가 소요되고, 고로의 통기성 및 통액성이 악화되는 문제점이 발생한다.
이에, 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 균압 과정에서 질소를 사용하지 않으며, 고로의 통기성을 확보하고, 예열대의 두께를 줄일 수 있는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치 및 고로 설비를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예는, 열풍로와 연결되는 제1 관과, 상기 제1 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스를 승압하는 부스터와, 상기 부스터에 연결되어 승압된 배가스를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크와 고로의 노정 호퍼를 연결하는 제2 관과, 상기 제2 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어부를 포함하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열풍로는 연소부와 상기 연소부에 연결되며 상기 고로의 열풍구에 연결되는 축열부를 포함하고, 상기 제1 관은 상기 연소부에 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 열풍로는 복수 개가 마련되고, 상기 제1 관은 복수 개의 상기 열풍로와 각각 연결되는 복수 개의 분기관을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 복수 개의 상기 분기관마다 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어밸브가 배치되고, 상기 제어밸브는 상기 제어부와 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 연소 중인 상기 열풍로에 연결되는 상기 분기관에 배치된 상기 제어밸브를 개방하고, 송풍 중인 상기 열풍로에 연결되는 상기 분기관에 배치된 상기 제어밸브를 폐쇄할 수 있다.
바람직하게는, 상기 저장탱크는 저장된 배가스의 저장량을 측정하는 센서부를 포함하고, 상기 센서부는 상기 제어부와 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 상기 저장탱크에 저장된 배가스의 저장량이 기준값을 넘는 경우, 상기 분기관에 배치된 모든 상기 제어밸브를 폐쇄할 수 있다.
다른 실시예는, 고로와, 상기 고로의 열풍구에 연결되는 열풍로 및 상기 고로와 연결되어 상기 고로의 노정 호퍼의 압력을 조절하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치를 포함하고, 상기 고로의 노정 호퍼 압력제어장치는, 상기 열풍로와 연결되는 제1 관과, 상기 제1 관에 연결되어 상기 열풍로의 배가스를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크와 고로의 노정 호퍼를 연결하는 제2 관과, 상기 제1 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스를 승압하는 부스터 및 상기 제2 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어부를 포함하는 고로 설비를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 고로에서 균압 개시 신호가 발생되면, 상기 제어부는 상기 제2 관을 개방시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 관은 상기 열풍로의 연도관에 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 열풍로는 복수 개가 마련되고, 상기 제1 관은 복수 개의 상기 열풍로와 각각 연결되는 복수 개의 분기관을 포함하고, 복수 개의 상기 분기관마다 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어밸브가 배치되고, 상기 제어밸브는 상기 제어부와 연결되며, 상기 제어부는, 상기 고로에서 균압 개시 신호가 발생되면, 상기 분기관에 배치된 모든 상기 제어밸브를 폐쇄할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분기관은 상기 연도관에 배치될 수 있다.
실시예에 따르면, 열풍로의 배가스를 이용하여 노정 호퍼의 균압을 실시함으로써, 질소를 사용하지 않으며, 고로의 통기성을 확보하고, 예열대의 두께를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 실시예에 따른 고로 설비를 도시한 도면,
도 2는 실시예에 따른 노정 호퍼 압력제어장치를 도시한 도면,
도 3은 노정 호퍼 압력제어장치의 작동 과정을 도시한 도면,
도 4는 균압 시. 노정 호퍼 압력제어장치의 작동 과정을 도시한 도면,
도 5는 균압 시, 노정 호퍼로 공급되는 배가스의 흐름을 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 노정 호퍼 압력제어장치를 도시한 도면,
도 3은 노정 호퍼 압력제어장치의 작동 과정을 도시한 도면,
도 4는 균압 시. 노정 호퍼 압력제어장치의 작동 과정을 도시한 도면,
도 5는 균압 시, 노정 호퍼로 공급되는 배가스의 흐름을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 실시예에 따른 고로 설비를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 고로 설비는 고로(10)와, 열풍로(20)와, 노정 호퍼 압력제어장치(30)를 포함할 수 있다.
고로(10)는 자연산의 철광석을 코크스와 산소의 반응으로 만든 일산화탄소를 이용하여 환원시켜 용선을 만든다. 고로의 하부에서 발생한 환원가스는 노내를 상승하면서 장입된 원료와 접촉하여 열을 전달하고 광석을 환원시킨다. 고로(10)의 내부에는 광석을 예열하는 예열대(11)가 위치한다. 예열대(11)란, 노정 호퍼(12)의 광석 및 코크스가 고로(10) 내부로 장입후 장입물이 서서히 예열되는 두께를 의미한다. 장입물이 고로 내부에 장입되면 광석을 예열하는 예열대가 존재하고, 이 예열대는 통상 900도 수준까지 이어지고 그 이후부터는 융착대(11a)가 형성되는데, 이는 광석이 녹기 시작하는 구간이다. 고로(10)의 높이는 열풍구의 선단에서 장입물 상부까지 26미터인데데, 그 중에서 예열대는 고로 높이의 60%에 해당하는 구간으로 상부 장입물에서 융착대까지 20미터까지가 예열대(11)로 존재한다.
고로(10)의 상부에는 노정 호퍼(12)가 배치된다. 노정 호퍼(12)는 고로의 상부에 위치하여, 연료인 광석을 고로 내부로 장입하는 장치이다. 고로(10)의 하부에는 열풍구(13)가 마련된다. 열풍구(13)는 열풍로(20)와 연결된다,
열풍로(20)는 고로(10) 내부에 열풍을 공급한다. 열풍로(20)는 송풍기에서 만들어진 냉풍을 1200도 이상의 열풍으로 만들어 고로(10) 내부에 공급한다. 열풍로(20)는 연소부(21)와 축열부(22)를 포함할 수 있다. 연소부(21)는 고로가스(BFG)와 대기 공기를 내부에 배치된 버너를 통해 연소한다. 축열부(22)는 연소부(21)에서 가열된 열풍을 저장한다. 연소부(21)에서는 배가스가 발생한다. 배가스란, 연소부(21)에서 연소후 배출되는 가스를 의미한다. 배가스는 연도관(21a)을 통해 연돌로 보내져 대기로 방산된다.
노정 호퍼 압력제어장치(30)는 노정 호퍼(12)를 균압 시킨다. 노정 호퍼 압력제어장치(30)는 열풍로(20)의 배가스를 이용하여 노정 호퍼(12)를 균압 시킨다. 이러한, 노정 호퍼 압력제어장치(30)는 제1 관(31)과, 부스터(32)와, 저장탱크(33)와, 제2 관(34)과, 제어부(35)를 포함할 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 노정 호퍼 압력제어장치를 도시한 도면이다.
제1 관(31)은, 도 1 및 도 2를 참조하면, 열풍로(20)의 연도관(21a)과 연결된다. 그리고 제1 관(31)은 부스터(34)에 연결된다. 열풍로(20)는 4기가 마련될 수 있으며, 제1 관(31)은 4기의 열풍로(20)에 연결되는 4개의 분기관(31a)을 포함할 수 있다. 분기관(31a)은 4기의 열풍로(20)의 연도관(도 1의 21a)에 각각 연결될 수 있다.
부스터(32)는 제1 관(31)과 연결되어 열풍로(20)의 배가스를 공급받는다. 부스터(32)는 저장탱크(33)와 연결되어 공급된 배가스를 승압하여 저장탱크(33)에 공급한다. 부스터(32)는 배가스를 노정압 + 0.5kg/cm2로 승압하여 저장탱크(33)에 공급할 수 있다.
저장탱크(33)는 부스터(32)와 연결된 승압된 배가스를 저장한다. 저장탱크(33)는 배가스의 저장량을 측정할 수 있는 센서부(33a)가 마련될 수 있다.
제2 관(34)은 저장탱크(33)와 노정 호퍼(12)를 연결한다. 제2 관(34)은 저장탱크(33)에 저장된 배가스를 균압용으로 노정 호퍼(12)에 전달한다.
제어부(35)는 제2 관(34)에 배치되어, 노정 호퍼(12)에 공급되는 배가스의 유량을 조절할 수 있다. 제어부(35)는 제어신호에 대응하여 제2 관(34)을 개폐하는 제어밸브를 포함할 수 있다. 제어부(35)는 고로(10)의 노정 호퍼(12)에서 균압 개시 신호가 발생하면, 이에 연동하여, 제2 관(34)을 개방함으로써, 저장탱크(33)에 저장된 배가스를 노정 호퍼(12)에 공급한다.
한편, 도 2를 참조하면, 분기관(31a)마다 제어밸브(31b)가 배치될 수 있다. 제어밸브(31b)는 각각의 열풍로(20)에서 부스터(32)로 공급되는 배가스 유량을 조절하는 역할을 한다. 이러한 제어밸브(31b)들은 제어부(35)와 연결되어, 제어부(35)의 제어 신호에 대응하여 작동할 수 있다.
도 3은 노정 호퍼 압력제어장치의 작동 과정을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 4기의 연풍로(20)는 2기가 연소하고, 나머지 2기는 송풍하는 과정이 진행될 수 있다. 배가스는 연소하는 연풍로(20)에서 발생하여 제1 관(31)을 따라 부스터(32)에 공급될 수 있다. 송풍하는 연풍로(20)에서는 배가스가 발생하지 않는다. 따라서, 제어부(35)는 연소하는 연풍로(20)에 연결된 분기관(31a)의 제어밸브(31b)는 개방시키고, 송풍하는 연풍로(20)에 연결된 분기관(31a)의 제어밸브(31b)는 폐쇄시킬 수 있다.
도 4는 균압 시. 노정 호퍼 압력제어장치의 작동 과정을 도시한 도면이고, 도 5는 균압 시, 노정 호퍼로 공급되는 배가스의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 노정 호퍼(12)에서 균압 개시 신호가 발생하면, 제어부(35)가 제2 관(34)을 개방시킨다. 제2 관(34)을 통해 저장탱크(33)에 저장된 배가스가 노정 호퍼(12)로 흘러 들어간다. 이때, 노정 호퍼(12)의 제어밸브(12a)는 균압 개시 신호가 발생하면 개방된다.
한편, 저장탱크(33)의 센서부(33a)를 통해 저장된 배가스의 저장량이 기준값을 넘어 충분한 경우, 제어부(35)는 모든 분기관(31a)에 배치된 제어밸브(31b)를 모두 폐쇄시킬 수 있다. 또한, 노정 호퍼(12)에서 균압 개시 신호가 발생하면, 제어부(35)는 모든 분기관(31a)에 배치된 제어밸브(31b)를 모두 폐쇄시킬 수 있다. 이는 균압 시, 배가스의 안정적인 승압 상태를 유지하기 위함이다.
이렇게 배가스를 통해 노정 호퍼(12)의 균압이 실시되면, 광석 및 코크스의 온도를 300도까지 상승시킬 수 있다. 그 결과, 노정 호퍼(12)에서부터 예열대의 작용을 도울 수 있다. 때문에 장입물 장입시 실질적으로 고로(10) 내부의 예열대(11)의 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.
장입물의 최상부의 온도가 50도 수준임을 감안할 때, 300도 수준의 광석의 온도는 예열대(11)의 두께 5미터 수준에 해당하는 것으로, 예열대 두께를 20미터 수준에서 15미터 수준으로 줄여주는 효과가 있다. 그 결과. 고로(10)의 생산성은 20%정도 향상되고, 환원제비는 20% 이상 절감되는 것으로 나타난다.
이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 고로의 노정 호퍼 압력제어장치 및 이를 포함하는 고로 설비에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 고로
11: 예열대
12: 노정 호퍼
13: 열풍구
20: 열풍로
21: 연소부
21a: 연도관
22: 축열부
30: 노정 호퍼 압력제어장치
31: 제1 관
31a: 분기관
31b: 제어밸브
32: 부스터
33: 저장탱크
34: 제2 관
35: 제어부
11: 예열대
12: 노정 호퍼
13: 열풍구
20: 열풍로
21: 연소부
21a: 연도관
22: 축열부
30: 노정 호퍼 압력제어장치
31: 제1 관
31a: 분기관
31b: 제어밸브
32: 부스터
33: 저장탱크
34: 제2 관
35: 제어부
Claims (12)
- 열풍로와 연결되는 제1 관;
상기 제1 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스를 승압하는 부스터;
상기 부스터에 연결되어 승압된 배가스를 저장하는 저장탱크;
상기 저장탱크와 고로의 노정 호퍼를 연결하는 제2 관;
상기 제2 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어부를 포함하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치. - 제1 항에 있어서,
상기 열풍로는 연소부와 상기 연소부에 연결되며 상기 고로의 열풍구에 연결되는 축열부를 포함하고,
상기 제1 관은 상기 연소부에 연결되는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치. - 제2 항에 있어서,
상기 열풍로는 복수 개가 마련되고,
상기 제1 관은 복수 개의 상기 열풍로와 각각 연결되는 복수 개의 분기관을 포함하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치. - 제3 항에 있어서,
복수 개의 상기 분기관마다 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어밸브가 배치되고, 상기 제어밸브는 상기 제어부와 연결되는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치. - 제4 항에 있어서,
상기 제어부는,
연소 중인 상기 열풍로에 연결되는 상기 분기관에 배치된 상기 제어밸브를 개방하고, 송풍 중인 상기 열풍로에 연결되는 상기 분기관에 배치된 상기 제어밸브를 폐쇄하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치. - 제3 항에 있어서,
상기 저장탱크는 저장된 배가스의 저장량을 측정하는 센서부를 포함하고, 상기 센서부는 상기 제어부와 연결되는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치. - 제6 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 센서부를 통해 상기 저장탱크에 저장된 배가스의 저장량이 기준값을 넘는 경우, 상기 분기관에 배치된 모든 상기 제어밸브를 폐쇄하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치. - 고로;
상기 고로의 열풍구에 연결되는 열풍로; 및
상기 고로와 연결되어 상기 고로의 노정 호퍼의 압력을 조절하는 고로의 노정 호퍼 압력제어장치를 포함하고,
상기 고로의 노정 호퍼 압력제어장치는,
상기 열풍로와 연결되는 제1 관;
상기 제1 관에 연결되어 상기 열풍로의 배가스를 저장하는 저장탱크;
상기 저장탱크와 고로의 노정 호퍼를 연결하는 제2 관;
상기 제1 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스를 승압하는 부스터;및
상기 제2 관에 배치되어 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어부를 포함하는 고로 설비. - 제8 항에 있어서,
상기 고로에서 균압 개시 신호가 발생되면,
상기 제어부는 상기 제2 관을 개방시키는 고로 설비. - 제9 항에 있어서,
상기 제1 관은 상기 열풍로의 연도관에 연결되는 고로 설비. - 제9 항에 있어서,
상기 열풍로는 복수 개가 마련되고,
상기 제1 관은 복수 개의 상기 열풍로와 각각 연결되는 복수 개의 분기관을 포함하고, 복수 개의 상기 분기관마다 상기 열풍로의 배가스의 유량을 조절하는 제어밸브가 배치되고,
상기 제어밸브는 상기 제어부와 연결되며,
상기 제어부는,
상기 고로에서 균압 개시 신호가 발생되면,
상기 분기관에 배치된 모든 상기 제어밸브를 폐쇄하는 고로 설비. - 제11 항에 있어서,
상기 분기관은 상기 연도관에 배치되는 고로 설비.
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- 2016-12-23 KR KR1020160177599A patent/KR101882447B1/ko active IP Right Grant
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KR101882447B1 (ko) | 2018-07-26 |
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