KR100737799B1 - 암모니아 포집액 가열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암모니아 제거용 암모니아 포집액을 승온시키는 암모니아 포집액 가열장치에 있어서, 암모니아 포집액인 연수가 유입되며 다수의 스팀홀이 구비되는 내부원통과, 스팀조절밸브에 의해 제어되는 스팀이 유입되며 내부원통을 덮어 이중구조의 원통을 형성하는 외부원통과, 내부 및 외부원통에 대응되어 두 방향으로 포집액 가열용 스팀을 공급하는 1 차 및 2 차 스팀유입구로 이루어져 구성되는 암모니아 포집액 가열장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 연수가 유입되는 원통을 이중구조로 구성하고 각 구조에 따라 스팀을 두 방향에서 유입하게 하고, 유입된 연수를 균일하게 가열시켜 승온효과를 크게 얻을 수 있으며, 원통 하부로 유입되는 스팀을 분산 공급할 수 있는 스팀분산기를 구비하여 저온 고압의 연수와 고온 고압의 스팀이 서로 혼합되는 과정에서 급격한 충돌에 의하여 발생하는 햄머링 현상과 진동 및 소음을 방지할 수 있는 이점이 있다.
암모니아포집액, 스팀, 코크스오븐가스, 햄머링

Description

암모니아 포집액 가열장치{Device for heating the ammonia scavenger}
도 1 은 종래의 암모니아 포집액 가열장치의 구조를 도시한 투명사시도이다.
도 2 는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 암모니아 포집액 가열장치를 도시한 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
20 : 연수유입구 40 : 연수출구
100 : 암모니아 포집액 가열장치 110 : 내부원통
120 : 외부원통 130 : 1 차 스팀유입구
140 : 2 차 스팀유입구 150 : 스팀분산기
160 : 체크밸브
본 발명은 암모니아 제거용 암모니아 포집액을 승온시키는 암모니아 포집액 가열장치에 있어서, 암모니아 포집액인 연수가 유입되며 다수의 스팀홀이 구비되는 내부원통과, 스팀조절밸브에 의해 제어되는 스팀이 유입되며 내부원통을 덮어 이중구조의 원통을 형성하는 외부원통과, 내부 및 외부원통에 대응되어 두 방향으로 포집액 가열용 스팀을 공급하는 1 차 및 2 차 스팀유입구로 이루어져 구성되는 암모니아 포집액 가열장치에 관한 것이다.
일반적으로 제철소에서의 코크스(Coke)는 유연탄을 코크스 오븐(Coke Oven)에서 건류하여 제조되는데, 이 때 발생되는 코크스 오븐가스(Coke Oven Gas : 이하 C.O.G라 한다) 중에는 6~8 g/Nm3 의 황화수소(H2S)와 8~10 g/Nm3 의 암모니아(NH 3)가 함유되게 된다.
C.O.G가 제철소의 각 연소로에서 연소될 경우, 이러한 황화수소와 암모니아는 질소산화물(NOX), 황산화물(SOX)을 발생시켜 대기 오염의 원인이 되거나, 배관 및 기기내에서 질소화합물, 황화합물을 생성시켜 설비 및 기기를 부식 또는 폐쇄시키는 유해물질로 작용하게 된다.
따라서 안정되고 원활한 공정을 위해 C.O.G 정제를 통해 이들 황화수소와 암모니아를 제거할 필요가 있게된다.
C.O.G 정제에서 우선 암모니아의 제거는 암모니아 포집액인 연수(Soft Water)를 펌프로 암모니아 포집탑의 상부로 이송하여 살수시키게 되며, 상부에서 하부로 흐르는 연수와 하부에서 상부로 상승하는 C.O.G를 접촉시킴으로서 C.O.G 중에 함유되어있는 암모니아를 용해 흡수시켜 제거한다.
암모니아를 포집한 연수는 안수(Ammonia Water)라 하며, 이 안수는 다시 황 화수소 포집탑으로 펌핑(Pumping)되어 암모니아 농축탑에서 농축된 농안수와 함께 황화수소 포집탑 상부에서 살수되어 C.O.G 중 황화수소를 포집하여 제거한다.
일반적으로 C.O.G의 정제를 위해선 코크스 오븐으로부터 80℃로 유입되는 C.O.G를 냉각기에서 27 ~ 32℃로 냉각시키며, 연수의 온도는 냉각기 출구의 C.O.G 온도보다 1~2℃ 높게 관리하며 동절기 등 때에 따라 5~8℃ 높게 조절되기도 한다.
연수의 승온을 위해선 암모니아 포집액 가열장치가 사용되며 도 1 에 일반적인 암모니아 포집액 가열장치의 구조를 도시한다.
도 1 에 도시한 바와 같이 종래의 가열장치는 원통(10) 내부로 연수유입구(20)에서 연수가 유입되고, 스팀유입구(30)에서 스팀(Steam)이 유입되어, 연수와 스팀이 혼합되면서 가열작용이 이루어진다.
승온된 연수는 연수출구(40)로 유출되어 암모니아 포집탑 상부로 이송되어 살수 장치에 의해 살수되면서 C.O.G 중의 암모니아를 포집하게 된다.
이 때 가열장치내로 유입되는 연수와 스팀의 압력 및 유량의 조절은 조절밸브에 의해 행해지는데, 이 조절밸브의 제어로 연수나 스팀의 압력 또는 유속의 변화하게 되면 연수와 스팀이 서로 충돌하는 햄머링(Hammering)이 일어날 가능성이 커지게 된다.
이와 같은 햄머링은 가열장치의 내구성을 약화시키며 특히 연관부와의 밀봉역할을 하는 패킹(Packing)의 파열에 가장 큰 원인이 된다.
더욱이 암모니아 포집탑 본체와 연결된 부분이 파손되면 C.O.G가 누설되어 화재, 폭발, 대기오염, 작업자 가스중독 등의 우려가 있으며, 스팀과 가열된 연수 가 누설되어 비산될 경우 작업자의 화상의 위험이 있게 된다.
또한 연수온도 조절관리 불가능으로 인한 C.O.G 중의 암모니아 포집율 저하와 이로 인한 C.O.G 정제율 하락 및 C.O.G 연소시 질소산화물 발생으로 대기오염 및 각종 기기류의 폐쇄현상을 초래하는 문제점이 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제시된 것으로서, 연수가 유입되는 원통을 이중구조로 구성하고 각 구조에 따라 스팀을 두 방향에서 유입하게 하여, 유입된 연수를 균일하게 가열시켜 승온효과를 도모할 수 있는 암모니아 포집액 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 원통 하부로 유입되는 스팀을 분산 공급할 수 있는 스팀분산기를 구비하여 저온 고압의 연수와 고온 고압의 스팀이 서로 혼합되는 과정에서 급격한 충돌에 의하여 발생하는 햄머링현상과 진동 및 소음을 방지할 수 있는 암모니아 포집액 가열장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스팀유입구에 공급되는 스팀의 유속에 차등을 줄 수 있게 각각 상이한 길이의 관(Pipe)으로 조합된 스팀분산기를 설치하여 일시에 연수와 스팀이 충돌하는 것을 방지한다.
또한 연수가 유입되는 원통을 내부와 외부원통의 이중구조로 구성하고 각각 의 방향으로 스팀을 유입시켜 연수를 균일하게 가열시키게 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예의 구성 및 작용에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 암모니아 포집액 가열장치를 도시한 구성도이다.
도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명인 암모니아 포집액 가열장치(100)는 암모니아 포집액인 연수가 유입되며 다수의 스팀홀(115)이 구비된 내부원통(110)과, 스팀조절밸브(145)에 의해 제어된 스팀이 유입되며 내부원통(110)을 덮어 이중구조의 원통을 형성하는 외부원통(120)과, 내부 및 외부원통(110,120)에 대응되어 두 방향으로 포집액 가열용 스팀을 공급하는 1 차 및 2 차 스팀유입구(130,140)로 이루어져 구성하되 내부원통(110)과 연결되는 1 차 스팀유입구(130)의 스팀출구에는 지지대(155)에 고정되며 유입되는 스팀이 분산 공급되도록 각각의 길이가 상이한 다수의 관으로 조합된 스팀분산기(150)를 부설한다.
기존의 원통(10 : 도 1 참조)과 동일하게 연수유입구(20)는 내부원통(110)에 연결되어 연수를 공급하고, 가열작용을 완료한 연수는 연수출구(40)를 통해 유출된다.
외부원통(120)은 내부원통(110)을 덮어 포개듯 위치하며, 내부원통(110)에 구비된 다수의 스팀홀(115)를 통해 스팀을 공급하게 된다.
1 차 스팀유입구(130)는 내부원통(110)의 하부와 연결되어 스팀을 공급하며, 2 차 스팀유입구(140)는 외부원통(120)의 측벽과 연결되어 스팀조절밸브(145)의 제 어에 따라 스팀을 공급한다.
외부원통(120)의 측벽으로부터 유입된 스팀은 다수의 스팀홀(115)을 통해 내부원통(110)으로 유입되어 연수와 혼합되면서 승온작용을 일으킨다.
이것은 유입되는 스팀이 다방면에서 연수와 혼합될 수 있도록 하여 균일한 연수 가열을 도모하여 안정적인 승온작업을 수행함은 물론, 일시에 스팀과 연수가 충돌하는 것을 방지하여 햄머링을 완화하기 위함이다.
내부원통(110)과 연결되는 1 차 스팀유입구(130)의 스팀출구에는 지지대(155)를 통해 연결되는 각각의 길이가 다른 관으로 조합된 스팀분산기(150)를 구비한다.
이는 1 차 스팀유입구(130)로 유입된 스팀을 다수의 경로로 분산 공급하되, 연수와 혼합되는 시기를 차등지게 하여 연수와 혼합되는 데에 있어 완충역할을 하게 한다.
또한 스팀공급관에는 스팀공급이 멈추었을 때, 연수가 1 차 스팀유입구(130)로 역류하는 것을 방지하기 위해 체크밸브(160)를 부설한다.
이러한 구성을 갖는 암모니아 포집액 가열장치의 작동을 구체적인 실시예를 통해 살펴보면 다음과 같다.
암모니아 포집액인 연수를 연수유입구(20)를 통해 내부원통(110)으로 유입시킨 후, 1 차 및 2 차 스팀유입구(130,140)를 통해 두 방향에서 스팀을 내부 및 외부원통(110,120)으로 유입시킨다.
1 차 스팀유입구(130)의 스팀은 지지대(155) 상에 지지된 스팀분산기(150)를 통해 내부원통(110)으로 유입된다.
상술한 바와 같이 스팀분산기(150)는 다수의 각기 상이한 길이의 관으로 조합하여 스팀유입구의 스팀 유량 또는 스팀 압력에 변동이 있다할 지라도 스팀의 유속 및 연수역류의 속도를 차등지게 할 수 있어 연수와의 충돌에 의한 충격과 진동을 방지할 수 있게 한다.
스팀조절밸브(145)에 제어에 따라 유입된 2 차 스팀유입구(140)의 스팀은 우선 외부원통(120)으로 유입된 후 다수의 스팀홀(115)을 통해 내부원통(110)으로 유입된다.
즉, 하부에서 유입되는 1 차 스팀유입구(110)의 스팀과 측면에서 유입되는 2 차 스팀유입구(120)의 스팀으로 연수를 전체적으로 균일하게 승온시키게 된다.
또한 상기의 스팀분산기(150)의 역할과 마찬가지로 스팀을 분산 공급하는 작용을 하여 연수와 스팀이 일시적으로 충돌하게 되는 햄머링을 방지하게 된다.
위와 같은 방법으로 승온작용이 완료되면 체크밸브(160)가 닫히며 스팀과 역류되는 연수를 막게되며, 목표 온도까지 승온된 연수는 연수출구(40)로 유출되어 암모니아 포집을 위해 암모니아 포집탑 상부로 흐르게 된다.
본 발명은 다수의 통로로 유속을 달리할 수 있는 스팀분산기에 의해 분산 공급되는 스팀에 의해 연수와 스팀이 햄머링되는 것을 완화하며 연수의 온도를 원하는 온도로 안정되게 승온 관리할 수 있어 암모니아의 포집율 향상 및 조업의 안정화에 기여할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정된 것 이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변환 및 변경이 가능한 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다 할 것이다.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 연수가 유입되는 원통을 이중구조로 구성하고 각 구조에 따라 스팀을 두 방향에서 유입하게 하여, 유입된 연수를 균일하게 가열시켜 승온효과를 도모할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은 원통 하부로 유입되는 스팀을 분산 공급할 수 있는 스팀분산기를 구비하여 저온 고압의 연수와 고온 고압의 스팀이 서로 혼합되는 과정에서 급격한 충돌에 의하여 발생하는 햄머링현상과 진동 및 소음을 방지할 수 있는 암모니아 포집액 가열장치를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 암모니아 포집액을 승온시키는 가열장치에 있어서,
    암모니아 포집액이 유입되며 다수의 스팀홀(115)이 구비된 내부원통(110)과,
    스팀조절밸브(145)에 의해 제어되는 스팀이 유입되며 상기 내부원통(110)의 외벽을 형성하는 외부원통(120)과,
    상기 내부 및 외부원통(110,120)에 대응되어 두 방향으로 포집액 가열용 스팀을 공급하는 1 차 및 2 차 스팀유입구(130,140)로 이루어져 구성되는 것을 특징으로 하는 암모니아 포집액 가열장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부원통(110)과 연결되는 상기 1 차 스팀유입구(130)의 스팀출구에는 지지대(155)에 고정되며 유입되는 스팀이 분산 공급되도록 각각의 길이가 상이한 다수의 관으로 조합된 스팀분산기(150)를 부설하는 것을 특징으로 하는 암모니아 포집액 가열장치.
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