KR100261368B1 - 야금 컨테이너에서 배출된 가스 또는 증기의 배기방법과 집진장치 및 이 집진장치가 장착된 전기 아아크로 - Google Patents

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Abstract

참조부호 101로 지시되는 이 발명에 따른 장치는 그 위치가 조절장치(104)에 의해서 제어되는 나비밸브(103)가 제공되어 있는 배기덕트(103)를 포함하고 있다. 덕트(102)는 노통(flue)(106)으로 배기되는 팬(105)의 흡입구에 연결되어 있다. 상기 팬(105)은 원심팬으로 이루어진다. 열린 공기와 통하는 또 하나의 다른 덕트(107)가 밸브(103)와 팬(105)사이에서 덕트(102)에 연결되게 되어 있다. 이 덕트(107)에도 역시 조절장치(110)에 의해서 제어되는 나비밸브(108)가 제공되어 있는데, 이 조절장치는 팬(105)의 입구근처에 위치한 압력센서(109)에 연결되어 있다. 제어수단(110)은 조절밸브(110)의 개폐를 조절하는데, 이러한 방법으로 팬의 흡기부의 가스압력을 일정하게 유지한다.

Description

야금 컨테이너에서 배출된 가스 또는 증기의 배기방법과 집진장치 및 이 집진장치가 장착된 전기 아아크로
제1도는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 장치를 도시하고 있는 단면도.
제2도는 나비밸브와 팬을 갖춘 덕트가 포함된 배기시스템의 작동특성을 도시하고 있는 흐름/압력도.
제3도는 본 발명에 따른 집진장치에 장착된 전기 아아크로를 도시하고 있는 단면도.
본 발명은 전기 아아크로와 같은 야금 컨테이너 내에서 발생하는 가스 또는 증기의 배기에 관한 것이다.
야금산업 특히 제강소에서 이용되는 전기 아아크로와 같은 야금 컨테이너에서는 강 또는 합금이 야금물질로부터 생성되는데 이 야금물질들은 생산작업동안에 로 안에서 일반적으로 액상으로 존재한다. 컨테이너 내부에서 반응적인 또는 활성적인 가스의 공급에 관계없이 진행되는 화학반응은 시간에 따라 변화되는 불안정한 흐름 상태에서 가스 또는 증기의 발생을 수반하게 되는데, 상기 가스 또는 증기는 컨테이너의 내부로부터 배기되어야 한다.
전기로의 경우, 컨테이너는 실질적으로 밀폐되어 있으며, 용융 중에 있거나 또는 용융상태로 있는 야금물질로부터 가스가 발생된다.
로에서 발생된 가스 또는 증기는 그 흐름의 비율은 매우 낮은 값과 높은 값 사이에서 생산작업 중에 변화되기도 한다.
가스 또는 증기는 배출단(emission stage)의 연장으로서 배기후드(exhaust hood), 연소실(combustion chamber), 필터(filters), 팬(fan), 그리고 이 모든 요소를 일렬로 연결하는 덕트(duct)로 구성되는 장치를 통해 배출된다.
팬에 필터를 연결하는 덕트는 측부의 덮개(roof)에 근접한 로의 외곽 용기내에 압력 측정에 민감한 조절장치에 의해 제어된 압력강하를 조절하기 위한 요소를 갖추고 있다. 상기 조절장치는 대기압으로부터 로의 압력을 유지하는 것을 목적으로 하는데, 이것은 대기가 로의 내부로 유입되는 것은 물론 가스 또는 증기가 로의 외부로 배출되는 것을 제한한다.
그런데 이러한 장치의 단점은 충분히 넓은 작동범위에 따라서 안정된 흐름을 갖추고 있지 못하다는 것이다. 특히 낮은 흐름에 대해서는 더욱 그러하다.
따라서, 때로는 매우 낮은 흐름을 가질 필요가 있으며, 때로는 매우 높은 흐름을 가질 필요가 있다. 그리고 이 장치의 매우 높은 흐름에서의 수행능력은 매우 낮은 흐름에 비해 불안정하다.
또 다른 단점으로는, 낮은 흐름으로부터 높은 흐름으로 변화가 필요할 때 충분히 빠른 응답시간을 갖지 못한다는 것이다. 로의 출구에서 많은 양의 배기를 실현하기 위해서, 가스 또는 증기의 송풍(blast)이 흡수되야 할 때, 배기장치의 흡기부의 낮은 압력을 낮추기 위해 무엇보다도 먼저 필터와 기화기 그리고 덕트를 부분적으로 비우는 것이 필요하다. 여기서 이러한 작동을 하는데 걸리는 시간은 약 30초 정도로 매우 오래 걸린다.
프랑스 특허 79-21972는 상기한 단점을 부분적으로 개선한 아아크로의 가스배기방법 및 장치를 개시하고 있다. 그 방법에 따른 장치는 로내에서 압력에 의해 제어되는 압력강하를 조절하기 위한 요소가 제공되는 배출단과, 후드의 입구에서 압력에 의해 제어되는 압력강하를 조절하기 위한 요소가 제공되어 있는 연소실에 배기후드를 연결하는 덕트를 포함하고 있다.
이 장치의 2중 압력조절장치는 서로 근접하여 제공되어 있기 때문에, 증기의 배기순환은 로의 작동상태에 있어서 빠른 변화가 있을 경우 불안정한 결과를 일으킨다.
따라서, 본 발명의 목적은, 매우 넓은 흐름의 범위에 걸쳐서 특히 매우 낮은 흐름과 매우 높은 흐름에서의 작업을 안정한 상태로 유지함과 동시에 빠른 응답시간을 갖는, 로에서 배출되는 가스 또는 증기를 배기하는 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 시간에 따라 그리고 특히 야금물질의 작용변화에 의해서 펌핑수단의 흡입부에 연결된 야금 컨테이너의 내부에 생성되는 가스 또는 증기를 배출하기 위한 방법에 있어서, 야금 컨테이너에서 생성되는 가스를 효과적으로 배기하는 펌핑수단의 흡기부에 연결되는 흡입영역으로 부가적인 가스의 흐름을 흡입하고, 가스의 흐름방향에 대해서 상기 부가적인 가스의 흐름을 흡입하는 영역의 하류측에 위치된 펌핑수단의 흡기부에서의 가스압력이 야금 컨테이너에서 생성되는 가스이 양에 관계없이 일정한 값을 유지하도록 하여 부가적인 가스의 흐름의 흡입흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 야금 컨테이너에서 발생하는 가스 또는 증기의 배기방법을 제공한다.
상기 부가적인 가스의 흐름이 야금 컨테이너에서 생성되는 가스와 혼합되기 위해 그리고 덕트 안으로 배기되도록 야금 컨테이너의 내부를 펌핑수단의 흡기부에 연결하는 덕트 안으로 흡입되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 로의 내부와 연결되고 로에서 가스 또는 증기를 배출하는 단(段)을 포함하며, 상기 배출단 내에서 가스 또는 증기를 배기하기 위한 후드와, 가스 또는 증기의 연소를 위한 연소실과, 상기 배기후드를 연소실에 연결하는 제1덕트를 통해 일렬로 연결되고 흡기부를 가지는 팬 및 필터와, 상기 연소실을 필터에 연결하는 제2덕트와, 상기 필터를 팬에 연결하는 제3덕트를 포함하는 집진장치에 있어서, 상기 배출단의 근처에서 로의 내부에 배치된 압력센서에 연결된 제1조절수단에 의해서 제어되며 상기 제1덕트 내에 배치되는 압력강하를 조절하는 제1요소와, 일단은 상기 제3덕트에 연결되어 있고 타단은 외부로 열려있는 부가덕트와, 상기 팬의 흡기부에 근접한 제3덕트 내에 배치되어 있는 압력센서에 연결된 제2조절수단에 의해서 제어되며, 상기 부가덕트 내에 배치되는 압력강하를 제어하기 위한 제2요소를 포함하는 전기 아아크로에서 배출된 가스 또는 증기의 집진장치를 제공하고 있다.
상기 압력강하를 조절하기 위해 상기 부가덕트 내에 위치한 상기 제2요소는 나비밸브 또는 슬루스밸브이며, 상기 팬은 원심팬이다.
상기 연소실에 상기 배기후드를 연결하는 상기 제1덕트 내에 위치하는, 압력강하를 조절하기 위한 상기 제1요소의 조절수단이 로 내의 압력을 로 밖의 대기압으로 유지하고 있다.
상기 부가덕트에 위치한 압력강하를 조절하기 위한 제2요소의 조절수단이 팬의 흡기부에서의 배기압력을 팬의 최대흡입량에 해당하는 압력으로 유지하고 있다.
이하, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
참조부호 101로 지시되는 이 발명에 따른 장치는 그 상태가 조절장치(104)에 의해서 제어되는 나비밸브(103)가 제공된 배기덕트(102)를 포함하고 있다. 덕트(102)는 노통(flue)(106)에 접속된 팬(105)의 흡입구에 연결되어 있다. 상기 팬(105)은 원심팬으로 이루어진다. 대기에 개방된 부가덕트(107)가 밸브(103)와 팬(105)사이에서 덕트(102)에 연결되어 있다. 이 덕트(107)에도 역시 조절장치(110)에 의해서 제어되는 나비밸브(108)가 제공되어 있는데, 이 조절장치는 팬(105)의 입구 근처에 위치한 압력센서(109)에 연결되어 있다.
이러한 장치의 작동원리는 부가덕트가 없이도 배기시스템의 작동과 관련하여 제2도와 함께 설명될 수 있다. △P는 압력강하를 나타내고 있는데 밸브(103)의 상류측과 하류측 사이 또는 팬의 흡입과 배기 사이의 압력강하를 나타내는 것이다; 즉, Q는 덕트에서 또는 팬에서의 흐름을 나타내고 있다.
팬(105)과 관련된 압력강하 △P와 흐름 Q의 관계는 곡선(111)으로 나타내고 있다.
덕트(102)에 관련한 흐름과 압력강하의 관계는 제2도의 곡선(112)(113)으로 나타내고 있다. 곡선(112)은 밸브(103)가 완전히 개방되어 있을 때이며, 곡선(113)은 불안정한 상태를 피할 수 있을 만큼 최대한으로 밸브(103)가 폐쇄되어 있을 때를 나타내고 있다.
밸브(103)가 완전히 개방되었을 때, 작동포인트는 곡선(111)과 (112)의 교차점인 A가 되고 흐름은 QA가 된다. 즉, 이것은 허용가능한 흐름의 최대 양이다.
밸브가 거의 폐쇄되었을 때, 덕트(107)가 없는 경우, 작업포인트는 B가 된다. 즉, 이것은 무시할 수 없는 흐름의 양(QB)에 해당된다.
덕트(107)가 있는 경우, 배기압력은 팬의 최대흡입량에 대응하는 상수값 △PA에 유지된다. 이러한 목적을 이루기 위해서, 조절장치는 덕트(102)(107)를 통해 흐르는 흐름의 합이 일정하게 유지되도록 밸브(108)를 조절한다. 즉, 밸브(103)가 개방되면 밸브(108)는 반대로 폐쇄되며, 밸브(103)가 폐쇄되면 밸브(108)는 반대로 개방된다.
이러한 상태에서, 밸브(103)내의 압력강하는 일정하게 △PA에 유지된다. 그 결과 밸브(103)가 거의 폐쇄되었을 때, 작용포인트는 C가 된다. 이때 유출흐름은 QB보다 훨씬 낮은 QC가 된다.
그러므로 이 발명에 따른 장치는 종래 장치의 작동범위보다 낮은 흐름의 범위로 더욱 확장된 흐름의 범위 QC와 QA사이에서 작동할 수 있다.
하나의 예로서, △PA는 100mm의 압력수두를 가지며, △PB는 500mm의 압력수두를 갖는 것이 일반적이다. 이 발명에 따른 방법에 의해, 덕트(102)내의 흐름이 압력강하의 제곱근에 따라 변화하기 때문에, 흐름은 나비밸브의 불안정함 없이 QC=0.45QB에 이른다.
그러므로, 이 발명에 따른 방법은 팬(105)에 의해서 증기 또는 가스를 배출하는 것과, 팬의 흡기부에서의 압력이 낮게 유지되고 상기 팬의 최대 흡입량에 대응하도록 조절되는 공기 또는 가스의 부가적 흐름을 팬의 흡기부에서 흡입하는 것으로 이루어진다.
이 방법은 전기 아아크로에서 증기를 배기할 때 이용되며, 특히 기밀로(airtight furnace)에 사용될 때 보다 바람직하다.
이러한 목적을 실현하기 위한 예로서, 제3도에서 도시하는 것과 같은 장치가 사용되었다.
3개의 유개전극(有蓋電極)(3, 하나만 도시)이 제공되는 아아크로(2)는 금속장입물을 수용하도록 되어 있는 실험조(21)를 형성하고 있으며, 덮개(23)내의 구멍에 의해서 이루어진 가스 또는 증기를 배출하는 단(4)과, 덕트요소를 포함하고 있다. 이러한 로는 참조부호 (1)로 표시되는, 본 발명에 따른 증기를 집진하기 위한 장치를 갖추고 있다. 이 장치(1)는 배출단(4)에 대향하여 위치한 배기후드(5)를 포함하고 있다. 상기 배기후드는 덕트(6)를 통해서 연소실(7)에 연결되어 있고, 연소실은 덕트(8)를 통해서 필터(9)에 연결되어 있으며, 상기 필터는 덕트(10)를 통해서 팬(11)에 연결되어 있다.
덕트(6)에는 압력강하를 조절하기 위한 요소가 제공되어 있는데, 상기 요소(12)는 나비밸브 또는 슬루스밸브에 의해서 이루어진다. 상기 요소(12)는 로의 배출단(4)옆에 위치한 압력센서(14)에 의해서 제어되는 조절장치(13)에 의해 제어된다. 대기에 개방된 부가배기덕트(15)가 덕트(10)에 연결되어 있다. 상기 덕트(15)에는 압력강하를 조절하기 위한 요소(16)가 제공되어 있는데, 상기 요소(16) 역시 나비밸브 또는 슬루스밸브로 이루어져 있다. 그리고 상기 요소(16)는 팬(11)의 흡입구 옆에 위치한 압력센서(18)에 의해 제어되는 조절장치(17)에 의해서 제어된다.
이러한 장치의 작동에 있어서, 조절장치(13)는 로 내부의 압력이 로 외부의 대기압력 부근에서 유지될 수 있도록 요소(12)의 상태를 조절한다. 즉, 가스 또는 증기의 큰 배출이 없는 경우, 요소(12)는 거의 닫히게 되고, 가스의 큰 배출이 있는 경우, 이 요소(12)는 완전히 개방된다.
조절장치(16)는 팬의 흡입부에서 팬의 최대흡입량에 대응하는 정도의 압력을 유지시킨다. 이것은 대기압에 대하여 작은 압력차에 상당한다. 로에서 흐름이 적을 때, 수단(16)은 거의 폐쇄되며, 흐름이 클 경우, 수단(16)은 거의 개방된다.
가스의 배출이 적을 때, 이 장치는 후드(5)에서 매우 낮은 배기흐름으로 안정하게 작동되나 요소(12)의 하류측상의 압력은 낮다. 로 내의 압력은 대기압 부근에서 유지된다.
만약 가스 또는 증기의 송풍이 갑자기 일어나면, 요소(12)는 신속하게 개방된다. 덕트(6)의 하류부와, 연소실(7)과, 덕트(8)와 필터(9) 그리고 덕트(10)에서의 압력이 낮기 때문에 가스 또는 증기의 분사는 장치(1)에서 배기되며 그 반응시간은 매우 짧다. 종래의 장치가 반응시간이 30초인데 반해 이 장치의 반응시간은 1초가 됨이 관찰되었다.
계속적인 작동상태에 이르렀을 때, 요소(12)는 열리고 요소(16)는 폐쇄된다. 즉, 팬은 로에 의해서 배출된 가스 또는 증기를 배기하기 위한 최대 용량으로 사용된다.
가스 배출이 끝나면, 요소(12)는 매우 빠르게 폐쇄되고, 요소(16)가 점차적으로 열려 후드에서 매우 낮은 배기흐름을 유지하게 되는 것은 자명한 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 장치는 후드에서 매우 넓은 배기흐름의 범위에 걸쳐서 안정된 작동을 이룰 수 있게 하며, 동시에 로 내의 압력을 적절히 조절하고, 가스 또는 증기의 배출이 낮을 때 공기의 불필요한 흡입을 피하고, 공기 또는 증기 생성이 급격히 증가하였을 때 이것들을 적절히 배기할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 펌핑수단의 흡입부에 연결된 야금 컨테이너의 내부에서 시간 및 야금물질의 작용변화에 의해 생성되는 가스 또는 증기의 배기방법에 있어서, 야금 컨테이너에서 생성되는 가스를 배기하는 펌핑수단의 흡기부와 연통되는 흡입영역으로 부가적인 가스의 흐름을 흡입하고, 가스의 흐름방향에 대해서 상기 부가적인 가스의 흐름을 흡입하는 영역의 하류측에 위치된 펌핑수단의 흡기부에서의 가스압력이 야금 컨테이너에서 생성되는 가스의 양과 관계없이 일정한 값을 유지하도록 하여 부가적인 가스의 흐름의 흡입흐름을 조절하는 것을 특징으로 하는 야금 컨테이너에서 발생하는 가스 또는 증기의 배기방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부가적인 가스의 흐름이 야금 컨테이너에서 생성되는 가스와 혼합되고 덕트 안에서 배기되도록, 야금 컨테이너의 내부를 펌핑수단의 흡기부에 연결하는 덕트(102) 안으로 흡입되는 것을 특징으로 하는 야금 컨테이너에서 발생하는 가스 또는 증기의 배기방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌핑수단의 흡기부에서의 가스압력의 일정한 값은 펌핑수단이 최대흡입량으로 작동할 때 발생하는 가스압력과 일치하는 야금 컨테이너에서 발생하는 가스 또는 증기의 배기방법.
  4. 로의 내부와 연결되어 있고 로에서 가스 또는 증기를 배출하는 단(4)을 포함하며, 상기 배출단(4) 내에서 가스 또는 증기를 배기하기 위한 후드(5)와, 가스 또는 증기의 연소를 위한 연소실(7)과, 상기 배기후드(5)를 연소실(7)에 연결하는 제1덕트(6)를 통해 일렬로 연결되고 흡기부를 가지는 팬(11) 및 필터(9)와, 연소실을 필터에 연결하는 제2덕트와, 필터(9)를 팬에 연결하는 제3덕트를 포함하는 집진장치에 있어서, 상기 배출단(4)의 근처에서 로의 내부에 배치된 압력센서(14)에 연결된 제1조절수단(13)에 의해서 제어되며, 상기 제1덕트 내에 배치되는 압력강하를 조절하는 제1요소(12)와, 일단은 상기 제3덕트(10)에 연결되며, 타단은 외부로 개방된 부가덕트(15); 및 상기 팬(11)의 흡기부에 근접한 제3덕트(10)에 배치된 압력센서(18)에 연결된 제2조절수단(17)에 의해서 제어되며, 상기 부가덕트 내에 배치되는 압력강하를 조절하는 제2요소(16)를 포함하는 전기 아아크로에서 배출된 가스 또는 증기의 집진장치.
  5. 제4항에 있어서, 배기후드(5)를 연소실(7)로 연결하는 제1덕트(6) 내에 위치하고 압력강하를 조절하기 위한 상기 제1요소(12)가 나비밸브 또는 슬루스밸브인 것을 특징으로 하는 전기 아아크로에서 배출된 가스 또는 증기의 집진장치.
  6. 제4항에 있어서, 압력강하를 조절하기 위해 상기 부가덕트(15)내에 위치한 상기 제2요소(16)가 나비밸브 또는 슬루스밸브인 것을 특징으로 하는 전기 아아크로에서 배출된 가스 또는 증기의 집진장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 팬(11)이 원심팬인 것을 특징으로 하는 전기 아아크로에서 배출된 가스 또는 증기의 집진장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 연소실(7)에 배기후드(5)를 연결하는 상기 제1덕트(6) 내에 위치하는, 압력강하를 조절하기 위한 상기 제1요소(12)의 조절수단(13)이 로 내의 압력을 로 밖의 대기압으로 유지하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로에서 배출된 가스 또는 증기의 집진장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 부가덕트(15)에 위치한 압력강하를 조절하기 위한 제2요소(16)의 조절수단(17)이 팬(11) 흡기부에서의 배기압력을 팬의 최대흡입량에 해당하는 압력으로 유지하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로에서 배출된 가스 또는 증기의 집진장치.
  10. 제4항에 따른 집진장치가 장착된 전기 아아크로.
  11. 제10항에 있어서, 배기후드(5)를 연소실(7)로 연결하는 제1덕트(6) 내에 위치하고 압력강하를 조절하기 위한 상기 제1요소(12)가 나비밸브 또는 슬루스밸브인 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
  12. 제10항에 있어서, 압력강하를 조절하기 위해 상기 부가덕트(15) 내에 위치한 상기 제2요소(16)가 나비밸브 또는 슬루스밸브인 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
  13. 제10항에 있어서, 상기 팬(11)이 원심팬인 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
  14. 제10항에 있어서, 상기 연소실(7)에 배기후드(5)를 연결하는 상기 제1덕트(6) 내에 위치하는, 압력강하를 조절하기 위한 상기 제1요소(12)의 조절수단(13)이 로 내의 압력을 로 밖의 대기압으로 유지하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
  15. 제10항에 있어서, 상기 부가덕트(15)에 위치한 압력강하를 조절하기 위한 제2요소(16)의 조절수단(17)이 팬(11)의 흡기부에서의 배기압력을 팬의 최대흡입량에 해당하는 압력으로 유지하는 것을 특징으로 하는 전기 아아크로.
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