KR100388042B1 - 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치에 관한 것으로 그 목적은, 보다 일정하고 많은 가스의 와류현상이 발생되어 가스의 응축수 분리가 용이하면서도, 혼합가스와 에어간의 믹싱(mixing)이 보다 원활하게 수행되어 버너의 연소효율을 향상시키고, 불완전연소에 따른 열풍로버너의 진동을 감소토록 하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성은, 가스밸브(10)와 에어밸브(20) 및 배출구(30)를 갖는 열풍로 가스버너(1)에 있어서, 상기 가스밸브(10)를 통해 가해지는 고압의 혼합가스(G) 이동경로 직선상으로 상기 가스버너 내부벽(2)에 설치되는 혼합가스(G)의 응축수 분리 및 일정한 가스와류(A)를 위한 제 1 다공부재(40)와 가스충돌부재(50)를 갖는 가스완충수단(60) 및, 상기 완충수단(60)의 상측으로 가스버너 수직벽(3)에 수평 설치되는 혼합가스(G)의 일정한 가스와류(A')을 형성하기 위한 제 2 다공부재(70)로서 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치{Apparatus for separating condensation water from combustion gas in burner of hot blast furnace}

본 발명은 열풍로 가스버너에 관한 것으로 보다 상세히는, 가스의 이동경로상에 제 1 다공부재와 가스충돌부재를 갖는 가스완충수단을 설치하고, 열풍로 버너의 수직벽에 제 2 다공부재를 설치하여 가스의 일정하고 많은 와류발생으로 가스내의 응축수 분리가 용이하며, 이와 함께 가스와 에어간의 믹싱(mixing)을 향상시키어 열풍로 가스버너의 연소효율을 향상시킬 수 있도록 한 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치에 관한 것이다.

일반적으로 용광로는 직립로 아래에서 송풍하여 연소시키는 형식으로, 광석, 석탄 코크스 및, 용제를 혼합하여 상부에서 투입, 고아재를 로상의 탕면에 부상시켜 아래 부분에 금속을 철강 분리하면서 제련하고, 이의 부속설비로는 열풍로(공기 가열로), 급광장치, 예를 이용장치, 제진기등이 있으며, 통상 용광로는 높이가 높아 고도 라고 하기도 한다.

한편, 상술된 열풍로는 평로 같은데에서 발생되는 폐가스의 열을 이용하여 가스를 가열하는 장치인데, 통상 2개가 1로로 설치되어 교대로 사용되면서 연속적으로 사용가스를 배출하고, 즉, 열풍로는 용광로의 정련작업시 요구되는 적정풍온을 공급하여 주는 설비이다.

이와 같은 열풍로에 있어서 가스버너는 코크스가스와 고로가스가 혼합된 가스가 통과하면서 공급된 에어와 혼합되어 연소를 수행하는 설비이며, 이와 같은 종래의 열풍로 가스버너는 도 1 내지 도 3 에서 도시하고 있다.

즉, 도 1 내지 도 3 에서 도시된 종래의 열풍로 가스버너를 간략하게 살펴보면, 가스밸브(110)를 통하여 유입된 혼합가스는 가스버너(100)의 내부벽(100a)에 1 차적으로 충돌하고, 이때 발생되는 혼합가스(G)의 와류현상을 방지시키어 진동발생을 감소토록 하는 버플 플레이트(120)가 상기 가스버너(100)의 수직벽(100b) 부분에 설치되며, 이를 통하여 상승하는 혼합가스는 가스버너(1)의 상부에 설치된 에어밸브(130)를 통하여 유입된 에어와 믹싱되어(mixing) 연소되며, 상기 가스버너 (100)의 상부 버너출구(140)에는 가스배출을 일정하게 유지시키는 돌출연와(150)가 설치된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 열풍로의 가스버너(100)에 있어서는, 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 가스밸브(110)로서 공급되는 일정압력의 혼합가스가 가스버너(100)의 내부벽(100a)에 직접 충돌하게 됨으로 인하여, 상기 내부벽(100a) 케스터블(castable, 내화시멘트)부분이 손쉽게 파손되는 한편, 혼합가스가 버너 내부벽(100a)에 직접 충돌함에 따른 심한 와류현상이 발생되어 이는 결국, 불완전한 연소의 요인이되는 문제가 있었다.

또한, 가스버너(100)의 수직벽(100a)부분에 설치된 버플 플레이트(120)로는상술한 혼합가스의 심한 와류현상 및 버너의 불안전 연소시 발생하는 진동을 완전하게 억제하기 못하여 열풍로 가스버너의 연소효율이 저하되는 한편, 심한 진동발생으로 연소시의 열량을 제한하게 되는 문제가 있었다.

또한, 상술한 혼합가스에 포함된 수분, 타르 및 슬러지등의 이물질은 물론, 혼합가스의 내부벽 충돌시 파손되는 케스터블의 입자들이 가스버너(100)의 하부에 형성된 드레인을 위한 경사진 바닥부에 쌓이게 되어도 이를 효과적으로 제거하는 것이 어렵게 됨으로 인하여, 이물질이 열풍로 하부의 축열실 체커연와실(미도시)에 스며들고, 결국 체커연와실을 손상시키는 등의 여러 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 가스밸브로서 가스버너의 내부벽에 공급되는 혼합가스(G)가 1차적으로 제 1 다공부재에서 완충되고 그 후방의 가스완충부재에 2차적으로 충돌함으로써, 혼합가스의 와류현상이 균일하면서도 보다 많이 발생되어 가스의 응축수 분리가 향상되는 한편, 혼합가스의 충돌에 의한 버너 케스터블의 손상을 최소화시키는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치를 제공하는 데에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 가스버너의 수직벽에 제 2 다공부재를 설치하여 제 1 다공부재 및 가스완충부재를 통한 혼합가스의 보다 균일한 와류를 발생시키어 가스와 에어간의 믹싱이 효율적으로 이루어 지고, 결국 가스버너의 연소효율을 향상시키어 가스버너의 불완전한 연소에 의한 진동발생을 최소화시키고, 따라서가스버너의 진동이 감소되어 연소열량을 높일수 있는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치를 제공하는 데에 있다.

도 1은 종래 열풍로 버너를 도시한 개략 구성도

도 2는 종래 열풍로 버너를 도시한 개략 평면도

도 3은 종래 열풍로 버너의 버플 플레이트를 도시한 개략 사시도

도 4는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치를 도시한 전체 구성도

도 5의 (a)및 (b)는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치에 있어서, 가스완충수단을 도시한 측면도 및 사시도

도 6는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치의 다른 가스완충수단를 도시한 측면도

도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치에 있어서, 제 2 다공부재를 도시한 저면 및 측면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 열풍로 가스버너 10.... 가스밸브

20.... 에어밸브 30.... 배출구

40.... 제 1 다공부재 50.... 가스충돌부재

60.... 가스완충수단 70.... 제 2 다공부재

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 가스밸브와 에어밸브 및 배출구를 갖는 열풍로 가스버너에 있어서, 상기 가스밸브를 통해 가해지는 고압의 혼합가스(G) 이동경로 직선상으로 상기 가스버너 내부벽에 설치되는 혼합가스의 응축수 분리 및 일정한 가스와류를 위한 제 1 다공부재와 가스충돌부재를 갖는 가스완충수단 및,

상기 완충수단의 상측으로 가스버너 수직벽에 수평 설치되는 혼합가스의 일정한 가스와류을 형성하기 위한 제 2 다공부재로서 구성되는 것을 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치를 제공하는 데에 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시에를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치를 도시한 전체 구성도이고, 도 5의 (a)및 (b)는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치에 있어서, 가스완충수단을 도시한 측면도 및 사시도이며, 도 6는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치의 다른 가스완충수단를 도시한 측면도이고, 도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치에 있어서, 제 2 다공부재를 도시한 저면 및 측면도로서, 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치는, 가스완충수단(60) 및, 제 2 다공부재 (70)로서 구성된다.

상기 가스버너(1)의 고압 혼합가스에 의한 버너내벽(2)의 케스터블 파손을 방지토록 하는 상기 가스완충수단(60)는, 가스버너(1)의 가스밸브(10)를 통해 가해지는 고압의 혼합가스(G) 이동경로 직선상으로 상기 가스버너 내부벽(2)에 설치되며, 공급된 혼합가스(G)의 응축수를 분리시키고 일정한 가스와류(A)를 형성토록 하는 제 1 다공부재(40)과 가스충돌부재(50)를 구비한다.

또한, 상기 가스완충수단(60)의 제 1 다공부재(40)은, 상기 가스버너 내벽 케스터블(2)의 전후 및 상하측에 일체로 수평 결합된 고정볼트(42)의 단부에 결합된 브라켓트(44a)에 간격(D) 조정용 라이너(44b)를 개재하여 결합 고정되는 일정직경의 다공(40a)이 형성된 다공플레이트(40)로 형성된다.

그리고, 상기 가스완충수단(60)의 충돌부재(50)는, 상기 가스버너 내벽 케스터블(2)의 전후 및 상하측에 일체로 수평 결합된 고정볼트(42)로서 상기 케스터블(2)에 밀착 고정되며, 내측에는 혼합가스(G)의 충돌시 일정한 와류(A)를 발생시키는 계단형 가스접촉면(52)이 형성되고, 그리고 상기 가스접촉면(52)은 호형면(52a)으로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 제 2 다공부재(70)는, 상기 완충수단(60)의 상측으로 가스버너 수직벽(3)에 수평 설치되어 혼합가스(G)의 상승시 일정한 와류현상(A')을 형성토록 하며, 상기 제 2 다공부재(70)는, 상기 가스버너 수직벽(3)의 케스터블의 전후 및좌우측에 일체로 수평 설치된 고정브라켓트(72)에 볼트 고정되는 혼합가스의 흐름을 조정토록 하는 다공(70a)이 형성된 다공플레이트로 이루어 지는 구성이다.

상기와 같은 구성으로 이루어 진 본 발명의 작용 및 효과를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 용광로의 열풍로에서 코크스 가스와 고로가스가 혼합된 혼합가스를 에어와 함께 믹싱(mixing) 시키어 연소토록 하는 가스버너(1)의 연소성을 향상시키고, 이와 함께 연소시 발생되는 진동을 차단하여 보다 높은 열량을 갖도록 하고, 혼합가스에 포함된 응축수의 분리가 보다 효율적으로 이루어 지는 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치는 다음과 같다.

먼저, 도 4 에서 도시한 바와 같이, 코크스 가스와 고로가스가 혼합된 혼합가스(G)가 가스버너(1)의 하부에 연결된 가스밸브(10)를 통하여 가압 공급되면, 상기 혼합가스(G)는 버너(1)의 유로를 통하여 상기 가스버너(1)의 상부에 연결된 에에어밸브(20)를 통하여 공급되는 에어와 버너(1)의 상측에서 믹싱되어 배출구(30)를 통하여 배출되면서 연소된다.

한편, 상기 가스밸브(10)를 통하여 가압 공급되는 혼합가스(G)는 가스경로 직선상으로 상기 버너(1)의 내벽(2)에 설치되는 제 1 다공부재(40)에 1차적으로 충돌하여 완충된다.

즉, 도 4 및 도 5 에서 도시한 바와 같이, 상기 가스버너 내벽(2)의 케스터블전후 및 상하측에 수평하게 결합된 고정볼트(42)의 단부에는 브라켓트(44a)가 설치되고, 상기 브라켓트(44a)에는 가스흐름간격(D) 조정용 라이너(44b)를 개재하여 상기 제 1 다공부재(40)인 다공플레이트가 설치됨으로써, 가압 공급되는 혼합가스 (G)는 상기 다공플레이트(40)에 1 차적으로 충돌하여 상기 다공플레이트(40)에 형성된 대략 20 mm 직경의 다공(40a)을 통하여 혼합가스(G)에 의한 충돌력이 완충되고, 특히 다공을 통하면서 혼합가스(G)의 흐름은 다 방향으로 일정하게 분산되는데, 상기 제 1 다공부재(40)는 대략 2400mm의 폭과 900mm의 높이를 갖는다.

한편, 상기 가압 공급되고 상기 제 1 다공플레이트(40)의 다공(40a)을 통하면서 일정하게 분산되는 상기 혼합가스(G)는 상기 가스버너(1)의 내벽 케스터블(2)의 전후 및 상하측에 일체로 수평 결합된 상기 고정볼트(42)로서 상기 케스터블(2)에 밀착 고정되는 가스충돌부재(50)의 계단형 가스접촉면(52)에 2차적으로 충돌하게 된다.

따라서, 상기 혼합가스(G)는 다공플레이트(40)를 통하면서 다방향으로 일정하게 분산된후, 상기 가스충돌부재(60)의 가스접촉면(52)에 충돌함으로써, 종래 직선상의 가스내벽에 충돌하는 것에 비하여 보다 일정한 상태로 많은 가스와류(A)가 발생되고, 이는 결국 혼합가스(G)에 포함된 응축수의 분리가 원활하게 이루어 지도록 하며, 동시에 다음에 상세하게 설명하겠지만, 가스와 에어간의 믹싱(mixing)을 향상시키어 가스버너(1)의 연소성을 향상시키는데, 이때 중요한 것은 가스완충수단(60)에 의하여 보다 많은 가스와류(A)가 발생되지만, 종래 직접 충돌에 의한 극히 랜덤(random)한 상태의 가스와류가 아니므로, 상술한 가스와 에어간의 믹싱을 향상시키게 된다는 것이다.

이에 더하여, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 제 1 다공부재(40)와 상기 가스충돌부재(50)사이에는 러이너(44b)로서 일정간격(D) 즉, 충돌한 가스의 상승경로를 형성하기 위한 가스배출간격이 형성된다.

이때, 상기 간격(D)은 190 - 210mm 정도로 형성시키고 바람직하게는 200mm로 형성시키는데, 만약 190 mm 보다 작으면 가스충돌부재(50)에 출돌하여 응축수가 분리된 혼합가스(G)가 원활하게 상승되지 못하는데, 이는 계속적으로 혼합가스(G)가 직선상으로 가압되기 때문이고, 이와 반대로, 상기 간격(D)이 210mm 보다 크면 가스의 흐름이 너무 원활하여 상기 제 2 다공부재(70)에 의한 일정한 가스흐름의 와류(A')가 형성되지 않게 된다.

계속해서, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상술한 제 1 다공부재(40)을 통하여 가압 공급되는 혼합가스(G)가 충돌하는 가스충돌부재(50)의 내측에는 계단형 가스접촉면(52)이 형성됨으로 인하여, 상술된 혼합가스(G)는 보다 일정하면서도 많은 가스흐름의 와류(A)를 발생시키는데, 이와 같은 와류(A)는 가스에 포함된 수분을 제거하여 다량의 응축수를 분리시키게 하며, 이때 상기 가스접촉면(52)을 계단형으로 형성시키는 이유는, 가스의 접촉면적을 높이어 많은 와류(A)를 발생시키기 위해서 인데, 필요에 의하여 즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 가스접촉면(52)을 호형면(52a) 으로 형성시키는 것도 바람직하다.

즉, 상기 호형면(52a)은 가스흐름의 회전력을 높이어 와류(A) 발생을 향상시키며, 동시에 계단형 가스접촉면(62)에 비하여 제조작업을 용이하게 하는 잇점이있다.

한편, 상기 가스완충수단(60)를 통한 혼합가스의 흐름은 그 상측으로 가스버너 수직벽(3)에 수평 설치된 제 2 다공부재(70)에 의하여 일정한 흐름을 갖도록 2차적으로 조정되며, 결국 이와 같은 제 2 다공부재(70)을 통과한 가스흐름은 보다 일정하면서도 많은 와류(A')를 갖게 되어 버너(1)의 에어밸브(20)를 통하여 공급된 에어와의 믹싱상태가 보다 향상되며, 이는 결국 가스버너(1)의 연소율을 극히 높이고, 종래 불완전한 와류에 의한 불안정한 가스연소시 발생되는 진동이 극히 감소되고, 결국 가스버너(1)의 열량을 높이어도 진동이 발생되지 않은 것이다.

이때, 상기 제 2 다공부재(70)는 대략 20mm 의 직경인 다공(70a)이 형성되고, 대략 2400mm의 폭과 580mm의 높이를 갖는 다공플레이트를 버너 수직벽(3)의 케스터블에 전후 및 좌우측에 일체로 결합된 고정브라켓트(72)에 볼트 고정된다.

그리고, 도 4 에서 도시한 바와 같이, 상기 가스버너(1)의 하측에는 경사면(4)이 형성되고 그 하측으로 드레인(5)이 설치됨으로써, 상기 가스완충수단 (60)를 통하면서 발생되는 가스의 응축수가 원활하게 분리 배출되는데. 이때 상기 드레인관(5a)에는 수동개폐밸브(6)가 설치되고, 그 하측에는 상기 가스밸브(10)와 연결된 제어밸브(7)가 설치됨으로써, 상기 가스밸브(10)가 밀폐되면, 상기 제어벨브(7)가 닫히고, 상기 가스밸브(10)가 열리면 상기 제어밸브(7)가 열리어 연동되게 된다.

따라서, 종래 직접적인 가스충돌에 의한 케스터블의 파손이 극히 감소되고, 결국 상기 드레인(5)에 누적되어 버너 하측의 축열실 체커연와실(미도시)를 손상시키는 것도 미연에 방지되는 것이다.

이에 따라서, 가압 공급되는 혼합가스(G)의 응축수 분리가 용이하고, 가스흐름이 일정한 많은 가스와류를 갖도록 됨으로 인하여, 가스와 에어간의 원활한 믹싱이 이루어지고, 결국 가스버너의 연소율이 향상되고, 불완전 연소에 따른 가스버너의 진동발생이 최소화되는 것이다.

이와 같이 본 발명인 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치에 의하면, 혼합가스의 와류현상이 균일하면서도 보다 많이 발생되어 가스의 응축수 분리가 향상되는 한편, 혼합가스의 충돌에 의한 버너 케스터블의 손상을 최소화시키는 잇점이 있다.

또한, 제 1,2 다공부재 및 가스완충부재를 통한 혼합가스의 보다 균일한 와류 발생으로 가스와 에어간의 믹싱이 효율적으로 이루어 지고, 결국 가스버너의 연소효율을 향상시키어 가스버너의 불완전한 연소에 의한 진동발생을 최소화시키고, 따라서 가스버너의 진동이 감소되어 연소열량을 높일수 있는 효과가 있다.

더하여, 혼합가스의 직접충돌에 의한 버너 케스터블의 파손이 방지되어 파손된 케스터블의 입자에 의한 가스버너 드레인의 막힘이 방지되고, 결국 응축수의 원활한 드레인이 수행되어 체커연와실 등과 같은 주변설비의 손상을 방지시키는 우수한 효과가 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (6)

1. 가스밸브(10)와 에어밸브(20) 및 배출구(30)를 갖는 열풍로 가스버너(1)에 있어서,

   상기 가스밸브(10)를 통해 가해지는 고압의 혼합가스(G) 이동경로 직선상으로 상기 가스버너 내부벽(2)에 설치되는 혼합가스(G)의 응축수을 분리 및 일정한 가스와류(A)를 위한 제 1 다공부재(40)와 가스충돌부재(50)을 갖는 가스완충 수단(60) 및,

   상기 완충수단(60)의 상측으로 가스버너 수직벽(3)에 수평 설치되는 혼합가스(G)의 일정한 가스와류(A')을 형성하기 위한 제 2 다공부재(70)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치
2. 제 1항에 있어서, 상기 가스완충수단(60)의 제 1 다공부재(40)는, 상기 가스버너 내벽(2) 케스터블의 전후 및 상하측에 일체로 수평 결합된 고정볼트(42)의 단부에 결합된 브라켓트(44a)에 간격(D) 조정용 라이너(44b)를 개재하여 결합 고정되는 일정직경의 다공(40a)이 형성된 다공플레이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치
3. 제 2항에 있어서, 상기 간격(D)은 제 1 다공부재(40)와 가스충돌부재(50)간의 간격이며, 적정한 가스상승을 유지토록 190 - 210mm 로 구성되는 것을 특징으로하는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치
4. 제 1항에 있어서, 상기 가스완충수단(60)의 충돌부재(50)는, 상기 가스버너 내벽 케스터블(2)의 전후 및 상하측에 일체로 수평 결합된 고정볼트(42)로서 상기 케스터블(2)에 밀착 고정되며, 내측에는 혼합가스(G)의 충돌시 일정한 와류(A)를 발생시키는 계단형 가스수접촉면(52)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치
5. 제 4항에 있어서, 상기 가스접촉면(52)은 호형면(52a)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치
6. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 다공부재(70)는, 상기 가스버너 수직벽(3)의 케스터블의 전후 및 좌우측에 일체로 수평 설치된 고정브라켓트(72)에 볼트 고정되어 상기 가스완충수단(60)를 통한 혼합가스(G)의 흐름을 일정하게 조정토록 하는 다공(70a)이 형성되는 다공플레이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 열풍로 버너에서 연소가스의 응축수 분리장치.