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웅카이 유체화 판 “균일 기공 설계”로 고로 제철의 “분말 제어” 솔루션 제공

유체화는 고체 입자가 유체의 작용으로 유체와 유사한 성질을 나타내는 현상입니다. 유체화 기술은 고체 물질이 유체처럼 대규모로 효율적으로 이송, 혼합 및 전환될 수 있게 하여, 고체 입자가 반응에 참여할 때의 물질 전달 및 열 전달 효율을 향상시킵니다. 이는 생산 공정의 연속화, 자동화, 규모화 및 지능화 구현을 가능하게 합니다.

제철소의 “유체화 솔루션”:
국가의 탄소 중립 정책이 지속적으로 시행됨에 따라, 철강 생산은 고효율 녹색 저탄소 생산 방식으로 전환되고 있습니다. 제철 공정의 점진적인 고도화를 통해, 고로 제철의 보조 연료인 분말탄(PCI)이 점차 코크스를 대체하여 코크스 사용량을 대폭 절감하고, 코킹탄 자원의 부족을 완화하며, 코크스 생산으로 인한 공기 오염을 줄여 경제적 및 환경적 효익을 크게 높이고 있습니다.
고로 분말탄 주입(PCI) 공정에서, 분말탄은 유체화된 후 공력 이송을 통해 고로로 들어가 철광석의 가열 및 환원 작업에 참여합니다.
고로 분말탄 주입(PCI) 공정에서, 분말탄은 유체화된 후 공력 이송을 통해 고로로 들어가 철광석의 가열 및 환원 작업에 참여합니다.
분말탄은 왜 유체화 후 이송해야 할까요?
  • 막힘 방지:​ 유체화되지 않은 분말탄은 파이프라인에 침전되기 쉬워 분체 유량이 크게 변동하거나 흐름이 끊길 수 있습니다.
  • 정밀 제어:​ 유체화된 분말탄의 흐름은 액체와 유사하여 분말탄 주입량을 조절하기 쉽고 다양한 운전 조건에 적응할 수 있습니다.
  • 안전 및 폭발 방지:​ 기존의 기계적 이송 방식(예: 스크루 피더)은 마찰 스파크를 발생시키기 쉽고, 시스템 내에서 폭발성 분말탄 구름을 형성할 수 있습니다. 반면, 유체화 과정에서는 일반적으로 불활성 가스로 분말탄을 감싸 저속 안정 이송을 실현합니다.
  • 고효율 연소:​ 유체화된 분말탄과 이송 가스가 형성한 균일한 혼합물은 인젝터를 통해 고압 가스로 효과적으로 가속되어 안정적이고 높은 운동 에너지를 가진 분말탄 제트를 형성, 고로 노즐 중심으로 주입됩니다. 이는 분말탄이 극단적으로 짧은 시간 내에 고효율로 연소되도록 합니다.
다공성 유체화 판을 사용하는 이유는 무엇일까요?
다공성 유체화 판은 균일한 가스 분포를 구현하여 분체에 균일하고 안정적인 유체화 상태를 조성합니다. 층 내 국부적으로 일시적인 공동 또는 조밀 영역이 나타나도 기류가 순간적으로 모두 낮은 압력의 공동 영역으로 쏠리지 않고, 유체화 판에 의해 ‘잡혀’ 안정적인 분포를 유지합니다. 다공성 매질에서 흐름 저항의 증가는 사각 영역(dead zone) 내 입자의 유속을 효과적으로 높여 입자가 더 빨리 상승 단계에 도달하도록 하여, 층 바닥 사각 영역의 입자가 핵-주변부(core-annulus) 흐름에 참여하도록 촉진합니다[2].
웅카이 금속 다공성 유체화 판의 기술적 특징
낭징 웅카이가 자체 연구 개발, 설계 및 제조하는 소결 금속 다공성 유체화 판/시트는 탁월한 가스 분포 균일성을 가지며, 유체화 가스 소비량과 시스템 압력 강하를 현저히 최적화하여 유체화 효율을 높이고 생산의 안정적 고효율을 보장합니다.
  • ✭ 뛰어난 기계적 강도와 내구성
    • 고강도:​ 다공성 금속 소재(예: 316L 등) 자체가 매우 높은 기계적 강도를 가져 분말탄 기둥의 정적 하중과 시스템 압력 변동에 의한 충격을 견딜 수 있으며, 파열이나 변형이 쉽지 않습니다.
    • 피로 저항성:​ 지속적인 가압 및 감압 순환에서 금속 소재의 피로 저항 성능은 세라믹 등의 취성 소재보다 훨씬 우수하여 수명이 매우 깁니다.
    • 내마모성:​ 고속 기류가 운반하는 분말탄 입자가 분포판을 침식, 마모시키지만, 다공성 금속의 경도와 인성은 매우 높은 내마모성을 제공하여 오랜 시간 동안 기공 구조의 완전성을 유지할 수 있습니다.
  • ✭ 균일하고 안정적인 유체화 상태 창조
    • 균일한 기공 분포:​ 진보된 제조 공정(예: 분말 소결, 섬유 소결)은 기공 크기와 분포가 매우 균일한 다공판을 생산할 수 있으며, 가스가 분말탄 층을 균일하게 통과하도록 하여 균일한 기포와 유체화 영역을 생성합니다. 이는 “사각 영역”과 “채널링”을 효과적으로 제거하여 분말탄의 균일하고 연속적인 흐름을 보장합니다.
    • 안정적인 압력 강하:​ 균일한 기공은 유체화 판이 전반적으로 안정적인 압력 강하 특성을 가지도록 보장하며, 이는 안정적인 유체화 구현의 핵심입니다. 안정적인 압력 강하는 기류가 균일하게 분포되고, 저항이 가장 적은 개별 지점에 집중적으로 분출되지 않음을 의미하기 때문입니다.
  • ✭ 정밀한 기류 제어
    • 맞춤형 설계:​ 다공성 금속 유체화 판의 기공 크기와 공극률은 제조 시 정밀하게 제어될 수 있습니다. 엔지니어는 특정 저항 계수를 갖는 유체화 판을 설계할 수 있습니다.
    • 다양한 운전 조건 적응:​ 일정한 기공 분포를 가진 다공성 금속 유체화 판을 설계함으로써, 다양한 가스 유량에서도 분말탄의 안정적인 유체화를 보장할 수 있습니다. 이는 가스 유량을 직접 조절하는 것이 분말탄 주입량을 제어하는 효과적인 수단이 되도록 하여, 고로가 다양한 생산 조건에서 연료 이송량을 정밀하게 제어할 수 있게 합니다.
  • ✭ 높은 신뢰성과 안전성
    • 분말 누출 방지:​ 고품질 다공성 금속판은 거의 큰 결함이나 직통공이 없으며, 마이크론 수준의 기공은 가스만 통과시켜 비유체화 상태(예: 시스템 정지 시)에 분말탄이 가스 파이프라인으로 누출되어 막힘이나 안전隐患을 일으키는 것을 효과적으로 방지합니다.
    • 고장성 이탈 없음:​ 코팅 또는 복합 소재 분포판과 달리, 다공성 금속은 일체형 구조로 조각이나 소재가 이탈하여 분말탄에 들어가는 일이 없습니다. 따라서 이러한 이물질이 분말탄과 함께 고로에 주입되어 고로 운전 조건에 알 수 없는 영향을 미치는 것을 피할 수 있습니다.
  • ✭ 가공 및 통합 용이성
    • 다공성 금속 소재는 기계 가공이 가능하며, 원형, 사각형 등 필요한 다양한 형상으로 제작될 수 있습니다. 또한 용기 본체의 금속 플랜지와 용접 또는 밀봉 연결이 용이하여 견고하고 신뢰할 수 있는 일체형 구조를 형성합니다. 구조적 밀봉성이 매우 뛰어나 시스템의 고압을 견딜 수 있습니다.
      현재, 낭징 웅카이가 제조한 다공성 금속 유체화 장치는 해외 한 대형 제철 기업의 PCI 시스템에 적용되어 고객의 충분한 인정을 받았습니다. 우리는 우수한 유체화 기술 제품으로 철강 산업의 에너지 절약, 배출 감소 및 녹색 전환을 가속화하고, 더 저탄소이며 더 효율적인 철강의 미래를 창조하기 위해 노력하고 있습니다.
      www.shinkaifilter.com
      Email:info@shinkaifilter.com
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