KR100627464B1 - 고로조업에서 미분탄 연소성 향상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제선공정에 있어서, 보조연료로서 미분탄을 취입할때 미분탄의 연소성을 향상을 위하여 취입랜스의 구조를 변경함으로써 연소성을 향상시키는 고로조업에서 미분탄의 연소성 향상 장치에 관한 것으로서 그 기술적인 구성은, 고로의 미분탄 취입랜스에서, 산소가 취입되는 외부랜스의 내측에 장착토록 되어 미분탄이 취입되는 내부랜스를 외부랜스 보다 짧게 형성하고, 상기 외부랜스의 선단부 내측에 미분탄을 분산토록 미분탄 분산기가 설치되며, 상기 미분탄 분산기는 유선형상의 유로판이 중심부에 설치되어 그 4방향에서 상기 외부랜스의 내측에 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.

미분탄취입랜스, 세라믹코팅층, 외부랜스, 내부랜스, 나사산

Description

고로조업에서 미분탄 연소성 향상 장치{INCREASING APPARATUS FOR COMBUSTIBILIY OF PULVERIZED COAL AT BLAST FURNACE OPERATION}

도1은 일반적인 고로 조업 상태를 도시한 개략도

도2는 종래의 고로에 삽입되는 취입랜스 구조를 도시한 개략도

도3은 본 발명에 따른 고로 취입용 랜스 구조를 도시한 개략도

도4는 본 발명에 따른 취입랜스의 공기흐름를 도시한 개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

12...풍구 13...연소대(Race Way)

14...미분탄 취입라인 15...산소 취입라인

16...미분탄 분산기 17...세라믹 코팅층

20...나사산

본발명은 제선공정에 있어서, 보조연료로서 미분탄을 취입할때 미분탄의 연소성을 향상을 위하여 취입랜스의 구조를 변경함으로써, 연소성을 향상시키는 한편, 특히 간단한 구조 개선으로 가능한 고로조업에서 미분탄의 연소성 향상 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로 공정은, 도1,2에 나타낸 것과 같이 원료인 철광석(소결광, 정립광, Pellet, 기타 함 Fe광)과 연료인 코크스등의 장입물(2)을 장입물 이송벨트(1)에 의해 고로(3)의 상부에 장입하고, 고로(3)의 하부에 설치되는 풍구(12)를 통해서 고온의 열풍과 산소를 불어넣어 노내에 장입된 코크스를 연소대(13)에서 연소시킨다.

이때, 발생된 고온의 열과 환원 가스에 의해 노내에 있는 철광석은 환원 용융되어 쇳물과 슬래그로 생성되며, 출선구(5)를 통해서 이러한 용융물을 배출시킨다.

그리고, 상기 고로 조업에서는 환경공해를 최소화시키고 코크스 제조비용을 가능한 줄이기 위해 코크스 대체 연료로 미분탄을 블로우 파이프(7)(10) 측면에 설치된 별도의 미분탄 취입랜스(11)를 통해서 노(3)내에 취입을 한다.

또한, 상기 풍구(12)의 선단에서 약 1.0~1.5m 깊이에 공동(13)이 형성되는데 이는 약 220m/sec 이상의 열풍에 의해 형성되며, 이곳에서 미분탄 등의 보조연료 연소가 이루어진다.

그런데, 미분탄이 공동(13)내에서 미 연소할 경우 코크스층내에 퇴적하거나 노정을 통하여 노외로 배출이 되고, 노(3)의 내측에 축적된 미분탄은 용융물의 흐름을 불안정하게 하여 가스 흐름을 불안정하게 하고, 연소대를 축소시키는 것으로 보고되고 있다.

이러한 미 연소량은 미분탄 취입량이 증가할수록 증가하는 경향이 있기 때문에 취입량이 증가할수록 연소성 향상 방법의 모색이 무엇보다도 중요하다고 할수 있다.

통상 미분탄의 연소성을 향상시킬수 있는 방법은 송풍 온도의 상승, 산소취입량증대, 노열상승, 랜스 구조개선등의 여러가지 방법이 시도되고 있으며, 여기에서는 랜스의 구조를 개선하여 미분탄의 연소성을 향상시키는 방법에 대해서 설명하고자 한다.

고로에서 연료를 연소하기 위해서는 산소가 필요하며, 이러한 산소는 대부분 송풍중에서 충당되고 있으며, 송풍중 산소함량을 높이기 위해 순산소를 혼합(산소부화조업)하고, 풍구(12)를 통해서 취입하는 미분탄량이 많을 경우 연소성을 향상시켜 미연소량을 줄이기 위해서는 송풍중의 산소함량을 일정수준 이상으로 증가시켜야 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 산소공장을 증설하여 산소첨가량을 증대시키고 있으며, 또 한편으로는 미분탄 랜스 구조를 변경시켜 미 분탄과 산소와의 접촉을 가능한 많게 한다.

외국에서는 미분탄 연소성 향상을 위해 다음과 같은 활동을 하고 있다. 티센 제철소에서는 미분탄 취입란스를 이중관 형태(도2에 도시)로 만들고 내부에는 미분탄을 외부에는 순산소를 부화하여 미분탄 유로에 국부적으로 산소농도를 높여서 연소성을 향상시켰다.

그러나, 이러한 방법은 송풍중으로 산소 부화를 하는 것보다는 연소성이 향상하였으나 외부 산소가 미분탄 유로 내부로 침투해 들어 가지 못하고 겉에서만 연소하는 단점이 있었다.

메포스사에서는, 이러한 단점을 해결하기 위해서 이중관 사이에 나선형 형상의 산소흐름용 유도띠(도2의 랜스 선부단에 도시)를 설치하여 미분탄이 이송되는 유로 중심에 소용돌이를 형성시키고자 하였다.

그러나, 이러한 나선형의 유도띠 설치는 이미 알려진 것으로서 나선형의 구조를 어떻게 설정하는가에 영향을 받는다. 즉 나선의 각도를 너무 깊게 하면 미분탄 내부보다는 외부로 산소가 향하게 되므로 연소성이 떨어지게 된다.

반면 각도가 너무 얕으면, 티센의 경우와 같은 보통의 이중관 랜스와 다를바가 없게 되는 문제점이 있다. 또한 나선형을 많이 만들게 되면 연소성이 더욱 좋아지는 경향이 있으나 이물에 의해 쉽게 막히게 되어 산소 편류를 조장하여 연소를 더욱 악화시키거나 설비 손상의 문제점을 유발하기도 한다.

가와사끼 제철소에서는, 이러한 문제점을 해결하기위해서 외부관을 충분히 확대하여 랜스선단의 미분탄 유로에서 난류를 일으키도록 하는 외부관확대랜스를 개발하였다.

그러나, 이것은 부대 설비의 대대적인 개선이 필요하게 되며 또한 풍구내에 확대랜스가 설치되게 되면 풍구의 단면적을 감소시켜 열풍의 고로내 유입을 방해하므로서 생산성 저하를 일으키는 단점이 있게 된다.

NKK에서는, 편심 이중랜스를 사용하여 연소성을 높이는 시도를 하였다.

그러나, 편심 이중랜스의 경우 미분탄 취입랜스를 한 풍구내에 이중으로 설치하는 경우 앞의 경우와 마찬가지로 풍구내의 단면적을 감소시키므로서 생산성 감소 및 노황안정에 악영향을 미칠뿐만 아니라 취입란스의 개수가 두배로 늘어남으로 설비 관리가 어려운 문제점이 있다.

미분탄 유로내로 산소를 강제로 섞이게 하기 위해서 산소 투입각도를 변경하는 경우 연소성은 향상되나 화염폭이 커져서 주위 풍구에 손상을 주게 되는 문제점이 있다. 또한 각도를 주기 위해 약간 튀어나온 외부관 선단은 미분탄의 계속적인 충돌로 인하여 마모되어 없어지게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위한 것으로서 그 목적은, 미분탄이 취입되는 취입랜스의 구조를 개선하여 부대설비의 개조없이 미분탄의 연소성을 향상시키도록 하고, 랜스 선단에서 하나의 관으로 단순화되기 때문에 이물에 의한 부착을 크게 줄일수 있으며, 산소와의 혼합을 쉽게 하여 연소성 향상을 기대할수 있고. 랜스 선단에서 막힘이 없기 때문에 불꽃이 일정하게 유지할수 있도록 한 고로조업에서 미분탄의 연소성 향상 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 고로의 미분탄 취입랜스에 있어서, 산소가 취입되는 외부랜스의 내측에 장착토록 되어 미분탄이 취입되는 내부랜스를 외부랜스 보다 짧게 형성하고, 상기 외부랜스의 선단부 내측에 미분탄을 분산토록 미분탄 분산기가 설치되며, 상기 미분탄 분산기는 유선형상의 유로판이 중심부에 설치되어 그 4방향에서 상기 외부랜스의 내측에 고정 설치되어 구성된 고로조업에서 미분탄 연소성 향상장치를 마련함에 의한다.

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

도3은 본 발명에 따른 고로 취입용 랜스 구조를 도시한 개략도이고, 도4는 본 발명에 따른 취입랜스의 공기흐름를 도시한 개략도로서 본 발명은, 내부랜스(19)의 길이를 줄이고 유선형상의 유로판(16A)이 중앙부에 고정되는 미분탄 분산기(16)를 부착하여 미분탄과 산소가 충분히 혼합되도록 한다.

또한, 미분탄취입랜스(11)에 결합되는 외부랜스(18)의 일단을 절단하여 이에 나사산으로 구성되는 결합수단(20)을 통하여 상호 결합및 분리가능토록 보조랜스(18A)를 설치하고, 이에 의하여 랜스 선단부분만 교체하여 재사용이 가능토록 하는 구성으로 이루어 진다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도3및 도4에 도시한 바와같이, 외부랜스(18)의 선단에 결합및 분리가능토록 되는 보조랜스(19A)를 설치하여 그 내측에 미분탄을 분산시킬수 있는 미분탄 분산기(16)를 설치하였다.

그리고, 상기 미분탄 분산기(16)는, 미분탄이 분산기(16)에서 외부로 유로를 변경하도록 하여 외부관을 통해 흐르는 산소와 쉽게 접촉한 후 분산기 후단에서 충 분한 연소가 이루어지도록 하였다.

또한, 상기 미분탄 내부랜스(19)를 외부 랜스(18)보다 짧게 하였는데 이는 미분탄 분산기(16) 후단에서 내부랜스(19)를 통하여 유입되는 미분탄과 외부랜스(18)를 통하여 유입되는 산소가 충분히 혼합이 되도록 하기 위함이다.

계속하여, 상기 미분탄 분산기(16)는, 고온, 열충격등란스 선단조건에 잘 견딜수 있도록 도4에 나타낸 것과 같이 유선형상의 유로판(16A)을 4방향에서 고정하도록 하였으며, 분산기의 재질도 미분탄 선단 조건에 견딜수 있도록 랜스 선단과 동일한 재질(SUS 310)을 사용하였다.

그리고, 도4에 나타낸 것과 같이, 미분탄 유로를 변경시킬 경우 외부랜스(18) 내측의 마모를 유발할수 있기 때문에 마모에 견딜수 있도록 기존에 개발된 세라믹 코팅층(17)이 일체로 형성되었다.

또한, 상기 세라믹 코팅층(17)은 외부랜스(18)에 삽입되는 내부란스(19) 선단부까지 코팅을 하여 이때 발생되는 마찰에 의해 산소 유로를 미분탄 분산기(16)의 방향으로 변경시키도록 하였다.

이에더하여, 상기 미분탄 분산기(16)를 외부랜스(18)의 선단에 설치 및 분리하거나 상기 미분탄 분산기(16)가 설치되는 보조랜스(18A) 내측에 내마모용 세라믹 코팅층(17)을 용이하게 형성하기 위해 외부랜스(18)의 선단을 분리할수 있도록 하였다.

또한, 상기 외부랜스(18)와 보조랜스(18A)의 결합을 위하여 외경 및 내측측에 상호 치합토록 되는 나사산으로 이루어진 결합수단(20)을 형성하였다.

상기와 같이 본 발명에 따른 고로조업에서 미분탄 연소성 향상 장치에 의하면, 랜스 선단에서 하나의 관으로 단순화 되기 때문에 이물에 의한 부착을 크게 줄일수 있으며, 산소와의 혼합을 쉽게 하여 연소성 향상을 기대할수 있고. 랜스 선단에서 막힘이 없기 때문에 불꽃이 일정하게 유지되는 것은 물론, 간단한 구조개선으로도 위의 효과들을 제공하는 것이다.

또한, 미분탄 취입랜스의 선단 이상시 선단부만 교체가 가능하기 때문에 비용을 절감할수 있으며, 연소성을 개선함으로서 연료비를 절감하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 고로의 미분탄 취입랜스에 있어서,

   산소가 취입되는 외부랜스(18)의 내측에 장착토록 되어 미분탄이 취입되는 내부랜스(19)를 외부랜스(18) 보다 짧게 형성하고, 상기 외부랜스(18)의 선단부 내측에 미분탄을 분산토록 미분탄 분산기(16)가 설치되며,

   상기 미분탄 분산기(16)는 유선형상의 유로판(16A)이 중심부에 설치되어 그 4방향에서 상기 외부랜스(18)의 내측에 고정 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 고로조업에서 미분탄 연소성 향상장치
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 내부랜스(19)보다 돌출토록 형성되는 외부랜스(18)는, 내부랜스(19) 보다 돌출토록 선단부에 보조랜스(18A)를 결합수단(20)에 의해 고정하여 그 내측에 미분탄 분산기(16)를 설치하고, 산소 유로를 미분탄 분산기(16)의 방향으로 변경토록 내부랜스(19)의 선단부까지 세라믹 코팅층(17)을 형성토록 하는 것을 특징으로 하는 고로조업에서 미분탄 연소성 향상 장치
4. 제3항에 있어서, 상기 외부랜스(18)에 보조랜스(18A)를 고정하는 결합수단(20)은, 외부랜스(18)와 보조랜스(18A)의 외경 및 내측에 상호 치합토록 되는 나사산으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고로조업에서 미분탄 연소성 향상 장치

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