KR100762454B1 - Apparatus for controlling a gas distribution in a furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용광로 노내 가스유통분포 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로 노체에 취부되어 노내에 질소가스를 랜싱하기 위한 장치로서, 노체철피 외측면에 관통되어 설치되는 제1 배관과; 상기 제1 배관을 따라 내설되며 고로외측단에 유입부가 형성되며 고로 내측단에 유출부가 형성되는 제2 배관과 상기 제1 배관 일측에 관통되어 상기 제2 배관 외측면 사이에 형성되는 급수배관과; 상기 제1 배관 타측 외측면에 연통되는 배수관과; 상기 제1 배관 외측면에 형성된 체결부에 일측은 착탈되며 타측은 상기 노체철피에 고착된 홀더를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a gas distribution distribution control device in a furnace, and more particularly, an apparatus for lancing nitrogen gas in a furnace by being installed in a blast furnace furnace, the apparatus comprising: a first pipe passing through an outer surface of a furnace shell; A water supply pipe which is formed along the first pipe and is formed between the second pipe having an inlet at an outer end of the blast furnace and an outlet at an inner end of the blast furnace, and penetrated through one side of the first pipe; A drain pipe communicating with the other outer surface of the first pipe; One side of the fastening portion formed on the outer side surface of the first pipe is detachable and the other side includes a holder fixed to the core shell.
이런한 본 발명은 고로 노내에서 노벽부 가스유통분포를 장입물의 장입방법 변경이나 또는 풍구를 통해 취입되는 송풍유량을 조정하여, 가스유통분포 개선시 발생될 수 있은 노내에서의 노황변동을 억제하고, 잔존연와가 적은 노벽부에서의 열부하을 최소화하여 철피의 파손을 방지함은 물론, 노내의 침수에 의한 노열저하를 억제하는 등의 노벽부 및 노체설비의 안정화를 통하여 고로조업의 생산성 향상 및 안정적인 고로 조업을 행할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention is to control the flow distribution of the gas distribution distribution in the furnace wall portion in the blast furnace furnace by adjusting the charging method or the blowing flow rate blown through the air vents, to suppress the fluctuations in the furnace in the furnace that may occur when the gas distribution distribution, Improve the productivity of blast furnace operations and stable blast furnace operations by stabilizing furnace walls and furnace facilities, such as minimizing the heat load on the furnace walls with few residual smoke and preventing the breakage of steel shells. It provides an effect that can be done.
Description
도 1은 종래의 노내가스 유통분포를 도시한 상태도,1 is a state diagram showing a conventional furnace gas distribution distribution,
도 2는 본 발명에 따른 노벽부 직방향 열부하 제어 상태도,Figure 2 is a furnace wall direct heat load control state diagram according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 노벽부 국부적 열부하 제어 상태도,3 is a furnace wall portion local heat load control state diagram according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 노체 구성도,4 is a structural diagram of a furnace according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 질소가스 취입랜스 단면도,5 is a cross-sectional view of the nitrogen gas blowing lance in accordance with the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 질소가스 취입랜스 구성도.6 is a configuration diagram of a nitrogen gas blown lance in accordance with the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 노체철피 10a: 적열철피10:
10b: 파손철피 10c: 노내 역류 화염10b: Breaking Sheath 10c: Backflow Flame in Furnace
11: 냉각반 11a: 적열 냉각반11:
11b: 배수 온도 상승 냉각반 12: 기존 노벽연와11b: drainage temperature rise cooling panel 12: with existing furnace smoke
12a: 잔존 연와 12b: 노벽부 국부적 파손연와12a: remaining
12c: 노벽연와 침식 13: 노내 중심부12c: Wall Smoke and Erosion 13: Center of Furnace
13a: 노내 중심류 가스 13b: 노내 중심류 이동가스13a: In-house
13c: 노내 노벽부 13d: 노내 노벽부 가스
13c: furnace furnace
14: 노내 직방향 열부하부 14a: 노내 국부적 열부하14: Direct thermal load in the
15: 질소가스 16: 풍구15: nitrogen gas 16: air vent
17a: 직방향 열부하 온도계17a: Direct Heat Load Thermometer
17b: 국부적 노벽부 열부하 온도계17b: local furnace wall heat load thermometer
18: 수냉식 질소 가스 취입장치18: water-cooled nitrogen gas blowing device
18a: 노벽부 가스 유통분포 제어용 수냉식 질소가스 취입장치18a: Water-cooled nitrogen gas blowing device for gas distribution distribution control of furnace wall
18b: 수평방향 노즐18b: horizontal nozzle
18c: 노벽부 국부적 열부하 냉각용 수냉식 질소가스 취입장치18c: Water-cooled nitrogen gas blowing device for cooling local wall load
18d:원방향 노즐18d: directional nozzle
20: 질소 배관 20a: 질소가스 이송배관20:
20b: 플랜지 20c: 쳬크밸브(CHECK VALVE)20b:
20d: 에어 솔래노이드밸브(AIR SOLENOID VALVE)20d: AIR SOLENOID VALVE
22: 냉각배관 22b: 타원형 패킹(PACKING)22:
22c: 냉각수 급수배관 24: 홀더(HOLDER) 22c: cooling water supply pipe 24: holder
26: 체결용 핀 26b: 고정용 핀26:
본 발명은 용광로 노내 가스유통분포 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노체 철피에 수냉식 랜스(LANCE)를 원주방향 및 직하방향으로 일정하게 취부하여 검지된 노내의 상황에 의해서 랜스에 질소가스(N2 GAS)를 통입하여 노내 가스의 유통분포개선과 노벽부의 잔존연와, 냉각반 및 철피를 냉각할 수 있는 용광로 노내 가스유통분포 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas distribution distribution control device in a furnace, and more specifically, nitrogen gas (N2) in a lance by a situation in which a water-cooled lance (LANCE) is uniformly installed in a circumferential direction and a direct direction in a furnace shell. The present invention relates to an improved furnace distribution distribution of gas in the furnace, a gas distribution distribution control device in a furnace that can cool the remaining edges of the furnace wall, the cooling panel and the shell.
조업중 냉각반이 노벽부에 삽입되어 있는 고로의 가스가 갖고 있는 현열 및 환원능력을 잘 이용하기 위해서는 노내에서의 가스 유통분포를 균일하게 하는 것이 바람직하다.In order to make good use of the sensible heat and reducing ability of the gas of the blast furnace in which the cooling panel is inserted in the furnace wall during operation, it is preferable to make the gas distribution in the furnace uniform.
그러나 가스의 유통분포에 의해 한곳으로만 가스유로가 형성되면, 노내에서 가스유통분포를 제어하기 위해 장입물의 장입방법을 변경하거나 또는 풍구(16)를 통해 노내에 취입되는 송풍유량을 조정(감풍)해야 하므로 이 과정에서 노내에서의 노황변동이 빈번하게 발생하여 노황악화가 발생된다.However, if the gas flow path is formed in only one place due to the distribution of the gas, the charging method of the charged material is changed or the blowing air flow blown into the furnace through the
조업여건에 따라 정도의 차이는 있지만 일반적으로 상기 냉각반 고로의 노내 중심부(13)에는 이산화탄소가 낮고 온도는 높으며, 상기 냉각반 고로 노벽부(13c)에는 이산화탄소가 높고 온도는 낮아 고로 중심부(13)에서 가스의 흐름이 많다.Although there is a difference in degree depending on the operating conditions, in general, the carbon dioxide is low and the temperature is high in the
즉, 냉각반 고로에서 가스유통분포를 노중심류(13a)를 기준으로 하는 것이 안정적인 조업을 하기위한 중요한 조업조건이 되고 있으나, 이와 반대로 노벽부(13c)의 가스흐름이 많을 경우 조업경년에 따라 기존의 노벽연와(12)가 마모되어 연와침식(12c)이 발생된다.In other words, in the cooling blast furnace, the gas distribution distribution based on the furnace core flow (13a) is an important operation condition for stable operation, but on the contrary, when there are a lot of gas flows in the
잔존연와(12a)가 없는 노말기 고로에서는 철피적열(10a)이 발생되고 적열발생이 심화되면 철피(10)의 열응력에 의한 철피파손(10b)으로 인하여 노내의 가스와 화염(10c)이 노외부로 비산되어 고로 본체설비의 파손과 이를 수리하기 위한 장기적 복구시간으로 노황에 악영향을 미치는 경우가 발생된다.In the normal blast furnace without the
다른 방법으로는 풍구(16)를 통해 취입되는 송풍유량을 감산하여 노내 가스유통분포 개선을 시도하고 있으나 송풍유량 조정시 노벽부(13c)의 가스유로가 감소하여 노벽부(13c) 열부하가 줄어 들어 온도가 저하된다.Another method is to improve the distribution of gas flow in the furnace by subtracting the blowing flow rate blown through the
그러나 노내에 취입되는 송풍량 감소로 노내 전체에서 가스유량이 감소되어 통기성 불량으로 인한 노황악화가 발생된다.However, due to the decrease in the amount of air blown into the furnace, the gas flow is reduced throughout the furnace, causing deterioration of aging due to poor ventilation.
또 다른 방법으로는 노벽부 가스(13d) 흐름에 의한 철피적열(10a)과는 무관하게, 국부적 연와파손(12b)에 의한 노벽부 국부적 열부하(14a)로 노체 철피가 적열되어 파손되며 이때 노내의 가스와 화염(10c)이 노외부로 분출되어 설비파손과 노황악화가 발생된다.As another method, regardless of the heat deposit of the furnace wall 10d due to the flow of the
상기와 같은 이유에 의해서 노내에 취부된 온도계의 온도 검출치가 관리치를 초과할 경우 적열부 확산 방지와 철피파손(10b)을 방지하기 위해 노체에 살수를 실시하고 있다.For the same reason as above, when the temperature detection value of the thermometer mounted in the furnace exceeds the control value, water is sprayed on the furnace body to prevent the diffusion of the glowing portion and to prevent the breakage of the
물을 살수하면 적열부 확산방지와 적열철피(10a)의 일시적 냉각에는 적당하나, 일정한 온도를 유지하고 있는 이상이 없는 철피(10)에 열응력이 발생되어, 장기적으로 볼 때 철피의 균열에 의한 철피파손(10b)이 유발된다.When water is sprayed, it is suitable for preventing the diffusion of the glowing portion and for the temporary cooling of the glowing shell (10a), but thermal stress is generated in the shell (10) which does not maintain a certain temperature.
또한 노벽부 열부하(14)시 냉각반 적열(11a)에 의한 파손이 자주 발생하고 파손시 노내로 냉각수가 혼입되어 노열저하와 노황악화가 유발된다.In addition, the breakage caused by the cooling plate glowing 11a frequently occurs during the furnace
그래서 상기와 같은 여러 문제점을 해결하고자 일정한 주기로 노벽에 캐스터블류의 내화물을 스프레이 방식으로 보수하고 있으나, 장시간 휴풍에 의한 노황복 구시 문제점이 많고, 스프레이된 내화물의 조기탈락으로 빈번하게 보수작업을 해야하는 문제점이 있다.So, in order to solve the various problems as described above, the refractories of castables are repaired on the furnace walls at regular intervals, but there are many problems in recovering the aging caused by long periods of absence of air, and frequent maintenance work due to premature removal of the sprayed refractory materials. There is this.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 노체철피 손상과 냉각반의 파손을 방지함은 물론 노벽부에 질소가스를 일정시간 통입하여 가스의 유통분포를 노중심류측으로 원활하게 제어하고, 국부적인 연와침식 부위의 철피적열에 의한 철피 파손 방지 및 냉각반 파손을 방지함은 물론, 노내에서 불활성 가스인 질소를 통입하여 노내에서의 철피와 적열 냉각반을 냉각할 수 있도록 한 용광로 노내 가스유통분포 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-described problems of the prior art, and prevents damage to the old metal shell and the breakage of the cooling plate, and also introduces nitrogen gas into the furnace wall for a certain time, thereby reducing the distribution of gas. It controls smoothly to the central flow side and prevents breakage of the shell by the heat of the local flap and erosion of the cooling zone, and also cools the shell and the red cooling panel in the furnace by introducing inert nitrogen into the furnace. It is an object of the present invention to provide a gas distribution distribution control device in a furnace.
본 발명의 상술한 목적은 고로 노체에 취부되어 노내에 질소가스를 랜싱하기 위한 장치로서, 노체철피 외측면에 관통되어 설치되는 제1 배관과; 상기 제1 배관의 내측에 설치되고 고로외측단에 유입부가 형성되며 고로 내측단에 유출부가 형성되는 제2 배관과 상기 제1 배관 일측에 관통되어 상기 제2 배관 외측면 사이에 형성되는 급수배관과; 상기 제1 배관 타측 외측면에 연통되는 배수관과; 상기 제1 배관 외측면에 형성된 체결부에 일측은 착탈되며 타측은 상기 노체철피에 고착된 홀더를 포함하여 구성함에 의해 달성된다.The above object of the present invention is an apparatus for lancing nitrogen gas in a furnace by being installed in a blast furnace furnace, the apparatus comprising: a first pipe passing through an outer surface of a furnace shell; A water supply pipe which is installed inside the first pipe and has an inflow portion formed at an outer end of the blast furnace; ; A drain pipe communicating with the other outer surface of the first pipe; One side is detachable to the fastening portion formed on the outer surface of the first pipe, and the other side is achieved by including a holder fixed to the steel cladding.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in more detail on the basis of the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 노벽부 직방향 열부하 제어 상태도이고, 도 3은 본 발명에 따른 노벽부 국부적 열부하 제어 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 노체 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 질소가스 취입랜스 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 질소가스 취입랜스 구성도이다.Figure 2 is a furnace wall direct heat load control state diagram according to the invention, Figure 3 is a furnace wall portion local heat load control state diagram according to the invention, Figure 4 is a furnace configuration diagram according to the invention, Figure 5 is a nitrogen according to the invention 6 is a sectional view of a gas blowing lance, and FIG. 6 is a configuration diagram of a nitrogen gas blowing lance according to the present invention.
도 5에 따르면, 수냉식 질소가스 취입장치(18)의 구성은 질소가스(15)를 통입하는 질소배관(20), 이 질소배관을 냉각하기 위한 냉각배관(22), 노체 철피에 부착되어 냉각배관을 고정하고 노내가스 누출을 방지하기 위한 홀더(24)(HOLDER), 냉각배관과 홀더를 결합하고 고정하여 실링(SEALING)하는 캐치클립(26)(CATCH CLIP)으로 구성된다.According to Figure 5, the structure of the water-cooled nitrogen gas blowing
보다 상세히 설명하면, 플랜지(20b)가 형성된 질소가스가 통입되는 질소가스 이송배관(20a)에 에어 솔레노이드밸브(20d)(AIR SOLENOID VALVE)를 연결하기 위한 퀵커플링(20f)(Quick Disconnect coupling)와 가요성 배관(20e)을 개재하여 연결된다.In more detail, a quick disconnect coupling (20f) for connecting the air solenoid valve (20d) (AIR SOLENOID VALVE) to the nitrogen
정상 조업중 노내 역류가스는 차단되고 노벽부 온도 이상시 상기 에어 솔레노이드 밸브(20d)가 개방되어 질소가스가 통입되는 체크밸브(20c)(CHECK VALVE)로 구성된다.The furnace backflow gas is shut off during normal operation, and the
노내 수냉식 질소가스 취입장치(18)의 구조는 질소가스 이송배관(20a) 선단부 노즐의 형태에 의해 직방향 취입랜스, 원방향 취입랜스로 구분되며 노벽부 가스유통분포 제어장치(18a)인 경우 수평방향 노줄(18b)로 질소가스가 취입되고, 노벽부 국부적 열부하 냉각장치(18c)인 경우 원방향 노줄(18d)로 노내에 질소가스(15) 가 취입된다. The structure of the water-cooled nitrogen gas blowing
상기의 질소가스 이송배관(20a)을 냉각하기 위한 냉각배관(22)은, 냉각용 파이프에 플랜지(22a)가 부착되어 질소가스 이송배관(20a)의 플랜지(20b)와 결합되고 금속재질(METAL TYPE)의 타원형 패킹(PACKING)(22b)이 부착되어 노체 철피(10)에 부착된 홀더(HOLDER)(24)의 포착부(24a)와 결합되어 실링(SEALING)되고, 냉각수 급수배관(22c)이 냉각배관(22)내부에 삽입되어 퀵 커플링(22d)과 가요성 배관(22e)을 통해 급수(22f)되어 배수관(22g)을 통해 배수된다.The
냉각배관(22)과 홀더(24)를 실링하는 포착클립(26)(CATCH CLIP)에는 체결용 핀(26a)이 취부되고 고정용 핀(26b)을 회전하면 체결용 핀(26a)이 냉각배관(22)의 타원형 패킹(22b)(PACKING)과 상기 홀더(24)의 실링(24b)부를 압착하여 결합하게 된다.A
상기 홀더(24)는 노체철피(10)에 고착되어 질소가스 이송배관(20a)의 선단부 노즐(18b)(18d)의 막힘이나 손상시 또는 고로의 정기수리 작업시 노즐부의 관통작업이나 교환작업이 가능하게 냉각배관(22)과 분리가 되며 포착클립(26)의 고정용 핀(26b)의 조작에 의해 취부가 가능하게 설치된다.The
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 방법에 의해서 작동된다.The present invention having such a configuration is operated by the following method.
도 2에 도시된 바와 같이 일정부위의 노벽부 가스유통(13d) 과다로 노벽부 잔존연와(12a)가 적은 부위에는 노체 내부 수직방향으로 열부하(14)가 발생되고 도 4의 노체온도계(17a)의 온도 또한 연동되어 상승된다.As shown in FIG. 2, a
상기와 같이 노벽부 가스유통분포 과다에 의하여 노체온도계(17a)의 온도가 상승되어 설정온도 이상이 되면 중앙운전실 ECC화면에 출력이 되어 PLC제어에 의해 도 4의 노벽부 가스유통분포 제어용 수냉식 질소가스 취입장치(18a)의 에어 솔레노이드밸브(20d)가 개방된다.As described above, when the temperature of the
상기 에어 솔레노이드밸브(20d)가 개방되면 질소가스 이송배관(20a)의 선단부 수평방향 취입 노즐(18b)에 질소가스가 취입되며 이 취입된 질소가스에 의해 과다한 노벽부 가스유통분포(13d)에 의한 노벽부 직방향 열부하(14) 부위의 가스유로를 열부하 발생부위의 하부에서 노중심부(13) 쪽으로 변경시킨다.When the
그러면 열부하 발생부위에서의 가스환원반응이 억제되어 노벽부의 온도가 제어된다.This suppresses the gas reduction reaction at the heat load generation site and controls the temperature of the furnace wall.
노벽부 직방향 열부하(14) 부위의 온도가 하강하여 노체온도계(17a)의 온도검출치가 저하되면 PLC에 의해 에어 솔레노이드밸브(20d)가 폐쇄되어 질소가스의 통입이 차단된다.When the temperature of the furnace wall
노내에서의 가스 유통분포 특성상 일정시간 가스유로를 변경하면 가스유로가 형성된 부위(13b)의 가스의 통기성이 양호해져 노벽부로 가스유통분포가 협소하게 되어, 이로 인한 노내 가스유통분포가 노중심류(13a)로 옮아간다.If the gas flow path is changed for a certain time due to the nature of the gas distribution in the furnace, the gas flow distribution in the
상기와 같이 노내에서의 가스유통분포의 개선을 위해 지속적인 질소가스 취입이 불필요하여 장시간 질소가스의 취입시 발생될 수 있는 노열의 저하가 방지된다.As described above, in order to improve the gas distribution in the furnace, it is unnecessary to continuously inject nitrogen gas to prevent deterioration of the furnace heat which may be generated when the nitrogen gas is blown for a long time.
노벽부 가스유통분포 과다에 의한 노벽잔존연와가 적은 부위에서의 직방향 열부하 발생과 달리 도 3에 도시된 바와 같이 국부적 연와침식(12b)에 의한 열부하(14a) 발생시 도 5에 도시된 것 처럼 노체온도계(17b)의 온도가 상승되거나 냉각반 적열(11a)에 의한, 냉각반 배수온도 상승이 발생되어 중앙운전실 ECC화면에 출력이 된다.Unlike the direct heat load generation at the portion of the furnace wall remaining delay due to excessive gas distribution in the furnace wall portion, as shown in FIG. 3, the heat load is generated as shown in FIG. 5 when the
그러면 PLC제어에 의해 노벽부 국부적 열부하 냉각장치(18c)의 에어 솔레노이드밸브(20d)가 개방되어 질소가스 이송배관(20a) 선단부 원방향 노즐(18d)을 통해 질소가스가 통입되어 도 3에 도시된 바와 같이 적열 냉각반(11a)의 냉각과 적열철피(10a)의 냉각이 되며 이러한 냉각에 의해 적열 냉각반의 파손방지와 철피의 열부하가 억제되어 철피파손(10b)이 방지된다.Then, the
냉각반 고로의 노체 및 노벽부의 관리를 위해 정기수리 작업시 노체 잔존연와의 측정에 의해 측정된 잔존연와가 적은 부위에 열부하 발생하면 정상조업중 철피에 살수가 되므로 상기 노벽부 열부하 냉각장치를 잔존연와(12a)가 적은 부위에 정기수리 작업시 삽설하여 철피의 열부하가 방지된다.In order to manage the furnace and the furnace wall of the cooling blast furnace, if the heat load occurs in the area with little residual smoke measured by the measurement of the residual smoke of the furnace during the regular repair work, the heat load cooling device of the furnace wall part may be sprayed into the shell during normal operation. It is inserted in the place where (12a) is low during regular repair work to prevent the heat load of the steel bar.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 고로 노내에서 노벽부 가스유통분포를 장입물의 장입방법 변경이나 또는 풍구를 통해 취입되는 송풍유량을 조정하여, 가스유통분포 개선시 발생될 수 있는 노내에서의 노황변동을 억제하고, 잔존연와가 적은 노벽부에서의 열부하을 최소화하여 철피의 파손을 방지함은 물론, 노내의 침수에 의한 노열저하를 억제하는 등의 노벽부 및 노체설비의 안정화를 통하여 고로조업의 생산성 향상 및 안정적인 고로 조업을 행할 수 있는 효과를 제공한다.As described in detail above, the distribution of gas distribution in the blast furnace furnace is controlled by changing the charging method of the charging material or by adjusting the flow of air blown through the air vents, thereby suppressing the fluctuations of yellowing in the furnace which may occur when the gas distribution is improved. To improve the productivity of the blast furnace and stabilize the blast furnace through stabilization of the furnace wall and the furnace equipment such as minimizing the heat load on the furnace wall with few residual smoke and preventing the breakage of the steel shells and suppressing the degradation of the furnace due to the inundation of the furnace. Provides the effect of operating.
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