KR20120007541A - 장입물을 용광로에 공급하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장입물을 용광로(32)에 공급하는 방법으로서, 상기 방법은 적어도 하나의 재료 호퍼(40)를 갖는 장입 장치(38)를 제공하는 단계로서, 상기 재료 호퍼(40)는 호퍼 챔버(42)와, 상기 호퍼 챔버(40) 내로 장입물을 공급하기 위한 재료 유입 개구와, 상기 호퍼 챔버(40)로부터 장입물을 공급하기 위한 재료 배출 개구를 갖고; 상기 재료 유입 개구는 상기 재료 유입 개구를 개폐시키기 위한 관련 유입구 시일 밸브(44)를 갖고, 상기 재료 배출 개구는 상기 재료 배출 개구를 개폐시키기 위한 관련 재료 배출 밸브(46)를 갖는다. 상기 방법은 추가로, 상기 재료 유입 개구를 개방하고 상기 재료 배출 개구를 폐쇄하는 단계; 상기 재료 유입 개구를 통하여 상기 호퍼 챔버(40) 내에 장입물을 공급하는 단계; 상기 유입구 시일 밸브(44)를 폐쇄하는 단계; 상기 호퍼 챔버(40) 내에 가압 가스를 공급하여 상기 호퍼 챔버(40)를 가압하는 단계; 및 상기 재료 배출 밸브(46)를 개방하여 상기 장입물을 상기 호퍼 챔버(40)로부터 상기 용광로(32)에 공급하는 단계를 포함한다. 본 발명의 중요 태양에 따르면, 본 발명의 방법은 추가로, 상기 호퍼 챔버(42)를 가압하기 전에 상기 호퍼 챔버(42)를 통하여 소정 양의 플러싱 가스로서 적어도 75% 이상의 이산화탄소를 포함하는 플러싱 가스를 공급하는 단계를 추가로 포함한다.

Description

장입물을 용광로에 공급하는 방법{METHOD FOR FEEDING A BURDEN TO A BLAST FURNACE}
본 발명은 일반적으로, 용광로, 특히 상부 가스가 재순환하는 용광로에 장입물을 공급하는 방법에 관한 것이다.
장입물 (장입 재료라고도 칭함) 은 용광로 상부에 배열된 장입 장치를 통해 용광로 내로 공급된다. 그와 같은 장입 장치는 장입물을 일시적으로 수용하기 위해 일반적으로 하나 이상의 재료 호퍼를 포함한다. 재료 호퍼는 또한 내부에 포함된 장입물의 무게를 달아, 이에 의해 용광로 내로 공급되는 장입물의 양을 제어하는데 사용되기도 한다.
재료 호퍼의 충전 동안, 재료 호퍼는 대기압 상태에 있어야 한다. 하지만, 장입물이 용광로 내로 공급될 때, 재료 호퍼는 용광로 압력 상태에 있어야 한다. 따라서, 재료 호퍼는 장입물이 재료 호퍼로부터 용광로로 전달되기 전에 가압되어야 한다.
이러한 가압은 일반적으로 도 1 및 LU 73752호에 개시된 바와 같이 세미-세척 상부 가스를 재료 호퍼에 공급함으로써 수행된다. 용광로 (10) 는 용광로의 상부 영역으로부터 상부 가스를 회수하기 위한 파이핑 (12) 을 포함한다. 회수된 상부 가스는 건조 유닛 (18) 에서 건조되어 가스 회로 (20) 로 공급되기 전에 주 세척 단계 (14) 및 부 세척 단계 (16) 를 통해 공급된다. 부 세척 단계 (16) 는 예비 세척 및 냉각 단계 (22) 및 가스가 팽창되는 정화 단계 (24) 를 포함한다. 세미-세척 가스는 예비 세척 및 냉각 단계 (22) 이후에 추출되어, 재료 호퍼 (26) 의 호퍼 챔버 내로 공급되어 재료 호퍼 (26) 를 가압한다. 정화 단계 (24) 이전에, 상부 가스는 여전히 비교적 높은 압력 상태에 있지만, 용광로 압력보다 약간 높게 가압되어야 한다.
재료 호퍼의 충전 동안, 호퍼 챔버 내로 공기가 들어간다. 그 후, 재료 호퍼가 가압 전에 시일되면, 공기는 호퍼 챔버 내에 갇히게 된다. 호퍼 챔버 내로의 세미-세척 가스의 공급은 대기압의 공기 및 가연성 가스 CO 및 H2 로부터 O2 를 포함하는 가스 혼합물을 형성한다. 몇몇 경우에 있어서, 이러한 가스 혼합물은 때로 호퍼 내의 장입물의 충돌에 의해 유발되는 소규모의 폭연으로 이어질 수 있다. 하지만 그러한 폭연은 재료 호퍼에 손상을 줄 수 있기 때문에 피해야 한다.
몇몇 경우에 있어서, 특히 고농도의 CO 및 H2 를 갖는 설비에 있어서, 폭연의 위험은 더욱 커진다. 이는 특히 상부 가스 재순환 설비의 경우, 상부 가스가 처리되어 풍부한 CO 및 H2 가 타이어(tuyere) 시스템을 통하여 용광로 내로 재주입된다. 이는 필연적으로 재료 호퍼 내에 CO 및 H2 의 농도가 더 높아지도록 하게 되며, 폭연의 위험을 더욱 높이게 된다. 천연 가스가 다량 주입되는 경우에도 폭연의 위험은 증가된다.
범세계적인 CO2 배출 저감에 공헌하기 위하여, 용광로로부터 CO2 배출을 저감하기 위한 노력이 최근 수년간 있었다. 특히, 미국특허 US 6,478,841 에 개시된 압력 흡착 방식(Pressure Swing Adsorption, PSA) 또는 진공 압력 흡착 방식(Vacuum Pressure Swing Adsorption, VPSA) 에 의하여, 용광로 상부 가스가 CO2 제거 유닛에 공급되어 상부 가스 내의 CO2 함량이 저감되는 상부 가스 재순환 설비가 더욱 강조되었다. PSA/VPSA 설비는 CO 및 H2 가 풍부한 제 1 가스 스트림과, CO2 및 H2O 가 풍부한 제 2 가스 스트림을 생산한다. 제 1 가스 스트림은 환원 가스로서 사용되고 용광로 내로 재 주입될 수 있다. 제 2 가스 스트림은 설비로부터 제거되어 배출될 수 있다. 이러한 배출은 CO2 가 풍부한 가스를 저장용 지하 포켓 내로 펌핑하는 단계를 포함한다.
폭연을 피하고, 특히 상부 가스 재순환 설비가 점점 대중화되어 가는 사실을 고려할 때, 장입물을 용광로에 공급하기 위한 개선된 방법을 제공할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 장입물을 용광로 내에 공급하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 1 에 청구된 방법에 의하여 달성된다.
본 발명은 장입물을 용광로에 공급하는 방법으로서, 상기 방법은 적어도 하나의 재료 호퍼를 갖는 장입 장치를 제공하는 단계로서, 상기 재료 호퍼는 호퍼 챔버와, 상기 호퍼 챔버 내로 장입물을 공급하기 위한 재료 유입 개구와, 상기 호퍼 챔버로부터 장입물을 공급하기 위한 재료 배출 개구를 갖고; 상기 재료 유입 개구는 상기 재료 유입 개구를 개폐시키기 위한 관련 유입구 시일 밸브를 갖고, 상기 재료 배출 개구는 상기 재료 배출 개구를 개폐시키기 위한 관련 재료 배출 밸브를 갖는다. 상기 방법은 추가로, 상기 재료 유입 개구를 개방하고 상기 재료 배출 개구를 폐쇄하는 단계; 상기 재료 유입 개구를 통하여 상기 호퍼 챔버 내에 장입물을 공급하는 단계; 상기 유입구 시일 밸브를 폐쇄하는 단계; 상기 호퍼 챔버 내에 가압 가스를 공급하여 상기 호퍼 챔버를 가압하는 단계; 및 상기 재료 배출 밸브를 개방하여 상기 장입물을 상기 호퍼 챔버로부터 상기 용광로에 공급하는 단계를 포함한다. 본 발명의 중요 태양에 따르면, 본 발명의 방법은 추가로, 상기 호퍼 챔버를 가압하기 전에 상기 호퍼 챔버를 통하여 소정 양의 플러싱 가스로서 적어도 75% 이상의 이산화탄소를 포함하는 플러싱 가스를 공급하는 단계를 추가로 포함한다.
가압 단계 전에, 호퍼 챔버를 통하여 소정량의 CO2가 함유된 플러싱 가스를 공급함으로써, 호퍼 챔버 내에 포함될 수 있는 어떤 산소도 플러싱 가스에 의해 밀려나올 수 있다. 결과적으로, 호퍼 챔버가 가압되면, 산소는 없고 CO 가 존재하며, CO가 많이 존재하여도 폭연에 이를 수는 없다. 호퍼 챔버를 플러시하기 위해, 플러싱 가스는 높은 압력에 있어야 할 필요는 없으며, 플러싱 가스를 가압하기 위해 과도한 에너지가 필요한 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 소정량의 플러싱 가스는 호퍼 챔버로부터 모든 공기가 비워질 수 있도록 호퍼 챔버 체적의 최대 3 배이다.
재료 호퍼는 가스 유입구 밸브를 갖는 가스 유입구, 및 가스 유출구 밸브를 갖는 가스 유출구를 포함할 수 있다. 그러면, 상기 방법은 상기 가스 유입구 밸브를 개방하기 전에, 유입구 시일 밸브를 폐쇄하고 가스 유출구 밸브를 개방하는 단계; 소정량의 플러싱 가스가 호퍼 챔버를 통해 유동하도록 하고, 상기 가스 유출구 밸브를 폐쇄하고 호퍼 챔버를 가압하기 전에, 상기 가스 유출구를 통해 빠져나가도록 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이로 인해 호퍼 챔버는 가압되기 전에 공기로 플러시된다. 가스 유출구는 또한 상기 플러싱 가스가 재순환 및 폐기를 위해 가스 배출 라인 내로 공급될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 플러싱 가스는 연소 공정을 포함하는 설비로부터 수용된다. 플러싱 가스는 예컨대 재생기로부터 수용되는 배기 가스일 수 있다. 그러한 배기 가스는 일반적으로 고농도의 CO2 를 포함하며 바로 용광로 설비에 사용 가능하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 플러싱 가스는 CO2 제거 유닛으로부터 수용되며, 상기 CO2 제거 유닛은 상기 용광로로부터 회수된 상부 가스로부터 이산화탄소 함유 가스를 추출한다. CO2 제거 유닛으로부터의 CO2 가스를 플러싱 가스로 사용함으로써, 호퍼 챔버가 상부 가스 재순환 설비 내에 바로 사용 가능한 불연성 가스로 채워질 수 있도록 한다. 실제로, CO2 는 재사용되기 전에 회수된 상부 가스로부터 제거되어야 한다. 제거된 CO2 를 폐기하는 대신, 재료 호퍼의 호퍼 챔버를 플러시하는데 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상기 이산화탄소는 압력 흡착 방식 또는 진공 압력 흡착 방식에 의해 상기 회수된 상부 가스로부터 제거된다.
바람직하게는 상기 플러싱 가스는 호퍼 챔버로 공급되기 전에, 특히 플러싱 가스가 가압되지 않거나 충분히 가압되지 않은 경우, 부스터 유닛 및 버퍼 탱크를 통하여 공급된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 소정량의 플러싱 가스를 호퍼 챔버를 통해 공급한 후, 상기 호퍼 챔버는 가압 가스로서 추가적인 플러싱 가스를 호퍼 챔버 내로 공급함으로써 시일 및 가압된다. 호퍼 챔버의 플러싱 후, 호퍼 챔버 내로 플러싱 가스를 더욱 공급함으로써, 호퍼 챔버가 가압될 수 있다. 호퍼 챔버로부터 모든 공기가 빠져나감에 따라, 호퍼 챔버 내에 CO 가 존재함에도 불구하고, 폭연이 회피될 수 있다. 호퍼 챔버가 플러싱 가스를 사용하여 가압되는 경우, 플러싱 체적에 대해 덜 엄격하여도 된다는 점을 주목하여야 한다. 실제로, 플러싱 가스는 불연성 가스이므로, 호퍼 챔버 내에 여전히 남아 있을 수 있는 O2 와 반응하지 않고, 이에 의해 폭연이 회피될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 호퍼 챔버를 통하여 상기 소정량의 플러싱 가스를 공급한 후, 세미-세척 상부 가스를 가압 가스로서 상기 호퍼 챔버 내에 공급함으로써, 상기 호퍼 챔버가 시일 및 가압된다. 호퍼 챔버로부터 모든 공기가 빠져나감에 따라, 호퍼 챔버 내에 CO 가 존재함에도 불구하고, 폭연은 회피될 수 있다. O2 의 존재로 인하여, 가연성 가스가 될 수 있는 세미-세척 가스는 폭연을 유발하지 않으면서 호퍼 챔버 내로 공급될 수 있다. 이는, 세미-세척 가스가 부 세척 단계를 빠져나갈 때 여전히 가압되기 때문에 특히 이점이 된다. 따라서, 가압 가스의 압력을 증가시키기 위해 과도한 에너지를 투자할 필요가 없다.
바람직하게는, 상기 세미-세척 상부 가스는 부분적으로 세척된 상부 가스를 생산하기 위한 주 세척 단계, 및 세미-세척된 상부 가스를 생산하기 위한 부 세척 단계의 제 1 단계를 통과한 후, 용광로로부터 회수된 상부 가스로부터 세미-세척 상부 가스가 추출된다. 상기 회수된 상부 가스의 세척은 부분적으로 세척된 상부 가스를 생산하기 위한 주 세척 단계, 일반적으로는 건식 세척 단계를 통하여 회수된 상부 가스를 공급하는 단계; 세척된 상부 가스를 생상하기 위한 부 세척 단계, 일반적으로는 습식 세척 단계를 통하여 상기 부분적으로 세척된 상부 가스를 공급하는 단계; 및 상기 세척된 상부 가스를 건조시키기 위하여 건조 단계를 통해 상기 세척된 상부 가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 습식 세척 단계 대신, 추가적인 건식 세척 단계가 제공될 수도 있다.
상기 부 세척 단계는 상기 부분적으로 세척된 상부 가스가 예비 세척 및 냉각되어 세미-세척 가스를 생산하는 제 1 단계, 및 상기 부분적으로 세척된 상부 가스가 추가적으로 세척 및 팽창되는 제 2 단계를 포함할 수 있다.
유리하게는, 상기 회수된 상부 가스는, 이산화탄소를 제거한 후, 환원 가스로서 상기 노 내로 재주입된다.
본 발명의 다양한 실시형태에 따르면, 상기 호퍼 챔버로부터 회수된 가스는 재순환되어, 부 세척 단계로 공급되거나; 주상 분진제거 시스템으로 공급되거나; 또는 회수된 이산화탄소가 플러싱 가스로 사용되지 않는 부분, 예컨대 CO2 회로 내로 공급될 수 있다. 바람직하게는 상기 호퍼 챔버로부터 회수된 가스는, 회수된 이산화탄소가 플러싱 가스로 사용되지 않는 부분 내로 공급되기 전에, 필터 배열을 통해 공급된다.
본 발명의 장입 장치는 Bell Less Top 타입일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 이하 첨부된 도면을 참조하여 예를 들어 설명될 것이다.
도 1 은 용광로, 상부 가스 세척 설비를 포함하는 종래 기술에 따른 용광로 설비의 개략도.
도 2 는 용광로 및 상부 가스 재순환 설비를 포함하는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 용광로 설비의 개략도.
도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 용광로 설비의 개략도.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 용광로 설비의 개략도.
도 1 은 일반적으로 용광로 (11)와, 상기 용광로 (11) 의 상부 영역 (13) 으로부터 상부 가스를 회수하기 위한 파이핑 (12) 을 포함하는 종래 기술의 용광로 설비 (10) 를 나타낸다. 상기 회수된 상부 가스는 건조 유닛 (18) 에서 건조되어 가스 회로 (20) 로 공급되기 전에 주 세척 단계 (14) 및 부 세척 단계 (16) 를 통해 공급된다. 상기 부 세척 단계 (16) 는 주 예비 세척 및 냉각 단계 (22) 와 가스가 팽창되는 이후의 정화 단계 (24) 를 포함한다. 세미-세척 가스는 주 예비 세척 및 냉각 단계 (22) 이후에 추출되어 재료 호퍼 (26) 의 호퍼 챔버 내로 공급된 후 재료 호퍼 (26) 를 가압한다. 정화 단계 (24) 이전에, 상부 가스는 여전히 비교적 고압이지만, 용광로 압력보다 약간 높은 압력으로 압축되어야 한다.
도 2 내지 4 는 용광로 (32) 및 상부 가스 재순환 설비 (34) 를 포함하는 본 발명에 따른 용광로 설비 (30) 를 나타낸다. 그와 같은 용광로 설비 (30) 의 제 1 실시형태가 도 2 에 도시되어 있다. 용광로 (32)의 상부 단부 (36)에서, 장입물을 용광로 (32)에 공급하기 위해 장입 장치 (38) 가 배열된다. 도시된 실시형태에서, 상기 장입 장치 (38) 는 2 개의 재료 호퍼 (40) 를 포함하며, 각 재료 호퍼 (40) 는 장입물을 일시적으로 저장하기 위한 호퍼 챔버 (42) 를 갖는다. 상기 재료 호퍼 (40) 는 장입물을 수용 및 배출하기 위한 재료 유입 개구 및 재료 배출 개구를 포함한다. 유입구 시일 밸브 (44) 는 재료 유입 개구와 결합되어 재료 유입 개구를 밀폐한다. 이와 유사하게, 재료 배출 밸브 (46) 및 배출 시일 밸브 (도시 생략) 가 재료 배출 개구와 결합되어, 재료 배출 개구를 밀폐한다.
작업 시, 장입물을 용광로에 공급하기 위해, 재료 배출 밸브 (46) 및 배출 시일 밸브가 폐쇄되고, 유입구 시일 밸브 (44) 가 개방되어 재료 호퍼 (40) 의 호퍼 챔버 (42) 내로 장입물을 공급하게 된다. 일단 원하는 양의 장입물이 호퍼 챔버 (42) 내에 있으면, 유입구 시일 밸브 (44) 가 폐쇄된다. 이하 설명되는 바와 같이, 그 후 호퍼 챔버 (42) 내로 플러싱 가스를 공급함으로써, 호퍼 챔버 (42) 가 플러시된다. 그 후, 가압 가스를 호퍼 챔버 (42) 내로 공급함으로써, 호퍼 챔버 (42) 가 가압된다. 호퍼 챔버 (42) 가 충분히 가압되면, 재료 배출 밸브 (46) 및 배출 시일 밸브가 개방되고, 장입물은 용광로 (32) 로 전달된다. 용광로 자체의 작업은 공지되어 있으므로 이후 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따르면, 호퍼 챔버 (42) 의 플러싱은 적어도 75% 의 CO2 를 포함하는 플러싱 가스에 의해 수행된다. 플러싱 가스는 재생기 (47) 또는 연소 공정을 포함하는 다른 설비로부터 수용되는 배기 가스일 수 있다. 그러한 배기 가스는 일반적으로 고농도의 CO2 를 포함하고 용광로 설비 (30) 내에서 바로 사용 가능하다. 다르게는, 상기 플러싱 가스는 상부 가스 재순환 설비 (34) 의 CO2 제거 유닛 (60) 으로부터 수용되는 CO2 가 풍부한 가스일 수 있으며, 이에 대하여는 이후 상술하기로 한다.
상부 가스 재순환 설비 (34) 는 용광로 (32) 로부터 상부 가스를 회수하기 위한 수단을 포함하며, 회수된 상부 가스를 처리하고, 처리된 상부 가스를 용광로 (32) 로 재주입한다. 상기 용광로 상부 가스는 용광로 (32) 의 상부 단부 (36) 로부터 회수되어, 파이프 배열 (48) 을 경유하여 주 가스-세척 유닛 (50) 으로 우선 공급되며, 상기 회수된 상부 가스는 상기 회수된 상부 가스로부터 분진 또는 이물질 입자를 감소시키기 위한 주 세척 단계를 거친다. 상기 주 가스-세척 유닛 (50) 은 예컨대 축선 사이클론 또는 분진 포집기 (dust catcher) 를 포함하는 건식 세척 단계이다.
주 가스-세척 유닛 (50) 을 통과해 지난 후, 부분적으로 세척된 상부 가스는 부 가스-세척 유닛 (52) 에 공급되며, 상기 회수된 상부 가스는 일반적으로 습식 세척 단계인 부 세척 단계를 거친다. 부 가스-세척 유닛 (52) 에서, 상기 부분적으로 세척된 상부 가스는 일반적으로 상부 가스가 물과 함께 분사되는 예비 세척 및 냉각 단계 (54) 를 통해 우선 공급된다. 그 후, 부분적으로 세척된 상부 가스는 정화 단계 (56) 를 통해 공급되고, 상기 상부 가스는 하나 이상의 벤추리 타입 환형 통로를 통과하면서 팽창된다.
부 가스-세척 유닛 (52) 으로부터, 상기 세척된 상부 가스는 CO2 제거 유닛 (60) 에 공급되기 전에 건조 유닛 (58) 을 통해 공급되며, 상부 가스 내의 CO2 함량은 저감된다. 상기 CO2 제거 유닛 (60) 은 PSA/VPSA 설비일 수 있으며, 이는 CO 및 H2 가 풍부한 제 1 가스 스트림 (62) 및 주로 CO2 를 함유하는 제 2 가스 스트림 (64) 를 생산한다. 제 1 가스 스트림 (62) 은 환원 가스로서 사용될 수 있으며, 예컨대 고온 스토브 (66) 에 의해 적어도 900℃ 이상의 온도로 가열된 후 타이어 배열 (65) 을 통하여 용광로 (32) 로 재주입될 수 있다.
제 2 가스 스트림 (64) 은 분배 지점 (68) 에서 제 1 부분 (70) 및 제 2 부분 (72) 으로 분할된다. 제 2 가스 스트림 (64) 의 제 1 부분 (70) 이 폐기되는 동안, 제 2 가스 스트림 (64) 의 제 2 부분 (72) 이 호퍼 챔버 (42) 의 플러싱 가스로 사용될 수 있다. 상기 플러싱 가스는 부스터 유닛 및 버퍼 탱크 (74) 를 통해 공급될 수 있다. 그러한 부스터 유닛 및 버퍼 탱크 (74) 는 실제로, 특히 CO2 제거 유닛 (60) 이 극저온 유닛을 포함하지 않는 경우, 상기 플러싱 가스를 압축하기 위해 필요하다.
플러싱 가스는 이송 라인 (76) 을 경유하여 장입 장치 (38) 로 공급된다. 이송 라인 (76) 은 플러싱 가스를 재료 호퍼 (40) 의 호퍼 챔버 (42) 내로 공급하기 위한 제 1 아암 (78) 을 포함할 수 있다. 하지만, 이송 라인 (76) 은 플러싱 가스를 밸브 케이싱 (82) 및/또는 슈트 변속기 기어박스 (84) 에 각각 공급하기 위해, 제 2 아암 (79) 및/또는 제 3 아암 (80) 을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제 1 아암 (78) 을 통해 호퍼 챔버 (42) 내로 공급되는 플러싱 가스는 호퍼 챔버 (42) 내에 갇힌 공기를 외부로 밀어내 호퍼 챔버 (42) 를 플러싱하게 하여, 호퍼 챔버 (42) 의 가압 동안 폭연의 위험을 회피한다. 제 2 아암 (79) 및 제 3 아암 (80) 을 통해 밸브 케이싱 (82) 및 슈트 변속기 기어박스 (84) 내로 공급된 플러싱 가스는 이들 구성요소 내에 과압력을 유지하는 역할, 즉 용광로 압력보다 약간 높은 압력을 유지하도록 하는 역할을 한다. 상기 플러싱 가스는 또한 밸브 케이싱 (82) 및 슈트 변속기 기어박스 (84) 에 대한 비상 냉각 역할을 할 수도 있다.
재료 호퍼 (40) 는 호퍼 챔버 (42) 로부터 가스가 빠져나오도록 하기 위하여 가스 배출 라인 (88) 에 연결된 가스 유출구 (86) 를 추가로 포함할 수 있다. 도 2 의 실시형태에 따르면, 가스 배출 라인 (88) 은 호퍼 챔버 (42) 로부터 폐기를 위해 제 2 가스 스트림 (64) 의 제 1 부분 (70) 내로 가스를 공급한다.
재료 호퍼 (40) 는 대기압 포트 (90) 를 추가로 포함할 수 있다. 재료 호퍼 (40) 가 플러시되는 경우, 대기압 포트 (90) 및/또는 가스 유출구 (86) 는 호퍼 챔버 (42) 내로 플러싱 가스가 공급되는 동안 개방된 상태로 유지되어, 호퍼 챔버 (42) 내의 산소가 빠져나가도록 한다. 일단 소정량의 플러싱 가스가 호퍼 챔버 (42) 내로 공급되면, 대기압 포트 (90) 및 가스 유출구 (86) 는 폐쇄되고 재료 호퍼 (40) 는 가압된다.
가스 배출 라인 (88) 은 필터 배열 (92) 을 추가로 포함할 수 있으며, 이를 통해 호퍼 챔버 (42) 로부터 회수된 가스가 유도되어, 제 2 가스 스트림 (64) 의 제 1 부분 (70) 내로 공급된다. 필터 배열 (92) 은 분진 입자가 제 2 가스 스트림 (64) 의 제 1 부분 (70) 에 공급되는 것을 피하기 위해, 예컨대 정전기 필터 및/또는 백 필터(bag filter) 를 포함할 수 있다.
또한, 가스 배출 라인 (88) 내에는 이젝터 (91) 가 배열된다. 그와 같은 이젝터는 움직이는 유체의 압력 에너지를 속도에너지로 변환하기 위하여 수렴-발산 노즐의 벤추리 효과를 사용하며, 흡입 유체를 끌어들여 유입시키는 낮은 압력 영역을 생성한다. 따라서, 이젝터 (91) 는 가스를 호퍼 챔버 (42) 외부로 끌어내어 호퍼 챔버 (42) 의 압력을 대기압으로 낮추게 된다.
호퍼 챔버 (42) 의 플러싱 이후, 가압 가스는 이송 라인 (76) 을 통하여 호퍼 챔버 (42) 내로 공급된다. 호퍼 챔버 (42) 의 가압 동안, 이송 라인 (76) 에는 재생기 (47) 또는 CO2 제거 유닛 (60) 으로부터 온 플러싱 가스가 공급될 수 있다. 다르게는, 이송 라인 (76) 에는 또한 부 가스-세척 유닛 (52) 으로부터 온 세미-세척 가스 (89) 가 공급될 수도 있다. 실제로, 플러싱 단계 동안 플러싱 가스에 의해 O2 가 호퍼 챔버 (42) 로부터 빠져나오는 사실로 인하여, 세미-세척 가스 (89) 의 사용도 가능하다.
본 발명에 따른 용광로 설비 (30) 의 제 2 실시형태는 도 3 에 도시되어 있다. 이 실시형태의 대부분의 특징은 제 1 실시형태의 특징과 동일하므로 반복 설명하지는 않는다. 하지만, 본 실시형태에 따르면, 가스 배출 라인 (88) 은 호퍼 챔버 (42) 로부터 회수된 가스를 제 2 가스 스트림 (64) 의 제 1 부분 (70) 으로 공급하지 않는다. 대신에, 상기 회수된 가스는 예비 세척 및 냉각 단계 (54) 와 정화 단계 (56) 사이의 부 가스-세척 유닛 (52) 에 재공급된다. 이로 인해 상기 회수 가스는 세척되어 CO2 제거 유닛 (60) 을 통해 다시 공급된다.
본 발명에 따른 용광로 설비 (30) 의 제 3 실시형태는 도 4 에 도시되어 있다. 이 실시형태의 대부분의 특징은 제 1 실시형태와 동일하므로 반복 설명하지 않는다. 하지만, 본 실시형태에 따르면, 가스 배출 라인 (88) 은 호퍼 챔버 (42) 로부터 회수된 가스가 제 2 가스 스트림 (64) 의 제 1 부분 (70) 으로 공급되지 않는다. 대신에, 상기 회수된 가스는 주상 분진제거 시스템 (94) 으로 공급된다.
10 용광로 설비 11 용광로
12 파이핑 13 상부 영역
14 주 세척 단계 16 부 세척 단계
18 건조 유닛 20 가스 회로
22 예비 세척 및 냉각 단계 24 정화 단계
26 재료 호퍼 30 용광로 설비
32 용광로 34 상부 가스 재순환 설비
36 상부 단부 38 장입 장치
40 재료 호퍼 42 호퍼 챔버
44 유입구 시일 밸브 46 재료 배출 밸브
47 재생기 48 파이프 배열
50 주 가스-세척 유닛 52 부 가스-세척 유닛
54 예비 세척 및 냉각 단계 56 정화 단계
58 건조 유닛 60 CO2 제거 유닛
62 제 1 가스 스트림 64 제 2 가스 스트림
65 타이어 배열 66 고온 스토브
68 분배 지점 70 제 1 부분
72 제 2 부분 74 부스터 유닛 및 버퍼 탱크
76 이송 라인 78 제 1 아암
79 제 2 아암 80 제 3 아암
82 밸브 케이싱 84 슈트 변속기 기어박스
86 가스 유출구 88 가스 배출 라인
89 세미-세척 가스 90 대기압 포트
91 이젝터 92 필터 배열
94 주상 분진제거 시스템(casthouse dedusting system)

Claims (15)

  1. 장입물을 용광로에 공급하는 방법으로서, 상기 방법은,
    적어도 하나의 재료 호퍼를 갖는 장입 장치를 제공하는 단계로서, 상기 재료 호퍼는 호퍼 챔버와, 상기 호퍼 챔버 내로 장입물을 공급하기 위한 재료 유입 개구와, 상기 호퍼 챔버로부터 장입물을 공급하기 위한 재료 배출 개구를 갖고; 상기 재료 유입 개구는 상기 재료 유입 개구를 개폐시키기 위한 관련 유입구 시일 밸브를 갖고, 상기 재료 배출 개구는 상기 재료 배출 개구를 개폐시키기 위한 관련 재료 배출 밸브를 갖는 단계;
    상기 재료 유입 개구를 개방하고 상기 재료 배출 개구를 폐쇄하는 단계;
    상기 재료 유입 개구를 통하여 상기 호퍼 챔버 내에 장입물을 공급하는 단계;
    상기 유입구 시일 밸브를 폐쇄하는 단계;
    상기 호퍼 챔버 내에 가압 가스를 공급하여 상기 호퍼 챔버를 가압하는 단계; 및
    상기 재료 배출 밸브를 개방하여 상기 장입물을 상기 호퍼 챔버로부터 상기 용광로에 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 호퍼 챔버를 가압하기 전에 상기 호퍼 챔버를 통하여 소정량의 플러싱 가스로서 적어도 75% 이상의 이산화탄소를 포함하는 플러싱 가스를 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정량의 플러싱 가스는 상기 호퍼 챔버 체적의 최대 3 배인 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 재료 호퍼는 가스 유입구 밸브를 갖는 가스 유입구, 및 가스 유출구 밸브를 갖는 가스 유출구를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 가스 유입구 밸브를 개방하기 전에, 유입구 시일 밸브를 폐쇄하고 가스 유출구 밸브를 개방하는 단계;
    소정량의 플러싱 가스가 호퍼 챔버를 통해 유동하도록 하고, 상기 가스 유출구 밸브를 폐쇄하고 호퍼 챔버를 가압하기 전에, 상기 가스 유출구를 통해 빠져나가도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러싱 가스는 연소 공정을 포함하는 설비로부터 수용되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플러싱 가스는 재생기로부터 수용되는 배기 가스인 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러싱 가스는 CO2 제거 유닛으로부터 수용되고, 상기 CO2 제거 유닛은 상기 용광로로부터 회수된 상부 가스로부터 이산화탄소 함유 가스를 추출하는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이산화탄소는 압력 흡착 방식 또는 진공 압력 흡착 방식에 의하여 상기 회수된 상부 가스로부터 추출되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러싱 가스는 상기 호퍼 챔버로 공급되기 전에 부스터 유닛 및 버퍼 탱크를 통하여 공급되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정량의 플러싱 가스를 상기 호퍼 챔버를 통하여 공급한 후, 상기 호퍼 챔버는 시일되고 추가 플러싱 가스를 가압 가스로서 상기 호퍼 챔버 내에 공급하여 가압되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정량의 플러싱 가스를 상기 호퍼 챔버를 통하여 공급한 후, 상기 호퍼 챔버는 시일되고, 세미-세척 상부 가스를 가압 가스로서 상기 호퍼 챔버 내에 공급하여 가압되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 세미-세척 상부 가스는 부분적으로 세척된 상부 가스를 생산하기 위한 주 세척 단계, 및 세미-세척된 상부 가스를 생산하기 위한 부 세척 단계의 제 1 단계를 통과한 후, 용광로로부터 회수된 상부 가스로부터 세미-세척 상부 가스가 추출되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 부 세척 단계는,
    상기 부분적으로 세척된 상부 가스가 예비 세척 및 냉각되어 세미-세척 가스를 생산하는 제 1 단계; 및
    상기 부분적으로 세척된 상부 가스가 추가적으로 세척 및 팽창되는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수된 상부 가스는 이산화탄소를 제거한 후, 환원 가스로서 상기 노 내로 재주입되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호퍼 챔버로부터 회수된 가스는 재순환되어,
    부 세척 단계로 공급되거나;
    주상 분진제거 시스템으로 공급되거나; 또는
    회수된 이산화탄소가 플러싱 가스로 사용되지 않는 부분 내로 공급되는 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장입 장치는 Bell Less Top 타입인 것을 특징으로 하는, 장입물을 용광로에 공급하는 방법.
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