KR100860320B1 - 제철소의 부생가스 연소용 버너장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 조업과정에서 부생되는 다양한 종류의 가스를 원활하게 연소시킬 수 있도록 한 버너에 관한 것으로, 제철소의 부생가스를 연소하는 연소실로부터 돌출연장된 원통형상의 몸체와; 상기 몸체의 선단부 내측에 경사지게 고정되어 몸체 내부를 구획하는 분리판과; 상기 몸체의 선단면으로부터 상기 분리판을 관통하여 연소실까지 그 중심에 배설된 점화기를 갖는 중유보완버너용하우징과; 상기 분리판의 배면에 고정되고 연소실측으로 연장되게 상기 몸체 내부에 유격을 갖고 설치되는 내부관과; 상기 연소실측에 인접하여 몸체의 외주면을 따라 일정간격으로 다수 형성되고 상기 내부관의 내부와 연통되게 형성된 연소공기공급구와; 상기 몸체의 외주면에 끼워지고 상기 연소공기공급구를 개폐할 수 있도록 몸체의 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 조절댐퍼와; 상기 몸체 내부와 서로 섞이지 않게 구획연결되는 COG, LDG, BFG공급배관들과 각각 연결되고 연소실측으로 연장배설된 COG, LDG, BFG분사노즐들을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면, 제철소의 부생가스중 소량의 COG만으로도 중유의 사용없이 발열량이 낮은 BFG, LDG와 같은 가스를 연소시킬 수 있도록 함으로써 에너지 절감은 물론 증기발생용 보일러의 열효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

Description

제철소의 부생가스 연소용 버너장치{BURNER DEVICE FOR COMBUSTION INCIDENTAL GAS IN IRON WORKS}

도 1은 본 발명에 따른 버너장치의 일부절개 외관 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 버너장치의 일부 횡단면도,

도 3은 본 발명에 따른 버너장치를 구성하는 조절댐퍼의 이송수단을 보인 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100....몸체 110....중유보완버너하우징

112....공기선회기 120....점화기

130....COG보완버너용 챔버 132....보완버너용 COG공급배관

136....COG분사노즐 140....LDG공급용 챔버

142....LDG공급배관 146....LDG분사노즐

150....BFG공급용 챔버 152....BFG공급배관

156....BFG분사노즐 160....내부관

170....분리판 180....몸체고정부재

190....연소공기공급구 200....조절댐퍼

220....래크 230....피니언

본 발명은 제철소의 조업과정에서 부생(副生)되는 다양한 종류의 가스를 원활하게 연소시킬 수 있도록 한 버너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로에서 부생(副生)되는 BFG, 제강취련 과정에서 발생되는 LDG를 연소하는 과정에서 고로 혹은 제강조업시 심한 발열량의 변동에 의하여 저발열량 연료가 공급될 경우에도 불씨를 확보하면서 연속적으로 연소가 가능하도록 개선된 제철소의 부생(副生)가스 연소용 버너장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제철소의 증기발생용 보일러는 철강 제조과정에서 부생되는 기체가스인 BFG(BLAST FURNACE GAS), COG(COKES OVEN GAS), LDG(LINZ DONAWTS GAS)를 이용하여 증기를 생산하고 있으며, 이러한 부생가스는 제철소 조업과정 특성상 연료조성이 상이하고 가스 발열량도 다른 뿐만 아니라 종류별로 부생되는 양에 있어서도 차이가 많아 각 연료의 특성에 맞게 버너에서 연소되고 있다. 특히, 저발열량의 BFG, LDG를 연소시키기 위해서는 항상 고발열량의 COG와 중유를 불씨용으로 혼합연소해야만 한다.

따라서, 각 BFG, LDG 버너에는 연료공급장치와 연소용 공기공급장치 그리고 점화장치 등의 부대설비를 별도로 구비하는 보완버너가 필수적으로 설치되어 있어야만 하였으며, 또한 상기 보완버너의 소화시에도 반드시 BFG, LDG 버너도 함께 소화되도록 구성하여야만 하였다. 통상, 상기 보완버너에는 COG 버너가 사용되었다.

그러나, 제철소의 부생가스중 COG는 철강 조업상황에 따라 그 발생량이 수시로 변하기 때문에 COG를 보완연료로 사용한다는 것은 매우 유동적이어서 부족시 중유를 대체연료로 해주어 BFG, LDG를 연소시키고 있으므로 COG의 부족분, 즉 중유 사용분 만큼의 에너지 낭비요인이 유발되게 된다.

또한, 보일러의 정상운전중 보일러 로내의 온도가 BFG, LDG의 착화온도보다 높게 유지될 경우에는 연소중 보완연료도 함께 연소되게 되어 불필요한 운전조작은 물론 보완버너의 고장시 주버너인 BFG, LDG도 연소되지 못하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 제철소에서 부생되는 저발열량인 BFG, LDG를 연소시키는 버너에 보완연료인 고발열량의 COG와 중유를 연소하는 버너의 특성을 유기적으로 결합시켜 새로운 형태의 버너를 제공함으로써 보일러의 노내 온도조건에 따라 보완연료의 점,소화를 가능하게 하고 또한 COG발생상황에 따라 COG를 신축적으로 연소시킬 수 있도록 하여 증기발생용 보일러의 연소효율을 향상시킨 제철소의 부생가스 연소용 버너장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은, 제철소의 부생가스를 연소하는 연소실로부터 돌출연장된 원통형상의 몸체와; 상기 몸체의 선단부 내측에 경사지게 고정되어 몸체 내부를 구획하는 분리판과; 상기 몸체의 선단면으로부터 상기 분리판을 관통하여 연 소실까지 그 중심에 배설된 점화기를 갖는 중유보완버너용하우징과; 상기 분리판의 배면에 고정되고 연소실측으로 연장되게 상기 몸체 내부에 유격을 갖고 설치되는 내부관과; 상기 연소실측에 인접하여 몸체의 외주면을 따라 일정간격으로 다수 형성되고 상기 내부관의 내부와 연통되게 형성된 연소공기공급구와; 상기 몸체의 외주면에 끼워지고 상기 연소공기공급구를 개폐할 수 있도록 몸체의 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 조절댐퍼와; 상기 몸체 내부와 서로 섞이지 않게 구획연결되는 COG, LDG, BFG공급배관들과 각각 연결되고 연소실측으로 연장배설된 COG, LDG, BFG분사노즐들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제철소의 부생가스 연소용 버너장치를 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 장치의 일부 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명 장치의 횡단면도이다.

도 1 및 도 2의 도시와 같이, 본 발명은 버너의 외관을 형성하는 원통형상의 몸체(100)가 구비되고, 상기 몸체(100)는 연소실(F) 입구로부터 충분한 길이를 가지고 돌출된다.

상기 몸체(100)의 돌출된 선단면 중앙에는 상기 몸체(100)를 가로질러 그 길이방향으로 연장된 후 연소실(F)과 연결되는 중유보완버너하우징(110)이 고정되고, 상기 중유보완버너하우징(110)과 인접하여 그와 평행하게 점화기(120)가 배설된다.

또한, 상기 몸체(100)의 선단부 내면에는 상기 중유보완버너하우징(110) 및 점화기(120)를 감싸는 형태로 원통형상의 COG보완버너용 챔버(130)가 고정되고, 상 기 COG보완버너용 챔버(130)에는 그 내부와 연통되게 상기 몸체(100)의 선단면을 관통하여 COG공급라인과 연결되는 보완버너용 COG공급배관(132)이 연결용 플랜지(134)를 갖고 배설된다.

아울러, 상기 몸체(100)의 선단 내부에는 상기 COG보완버너용 챔버(130)의 후측과 유격을 갖고 경사지게 밀폐하는 원반형상의 분리판(170)이 용접고정되어 공간을 구획하게 된다.

이렇게 하여, 상기 몸체(100) 선단부의 내부공간, 즉 상기 분리판(170)에 의해 구획된 COG보완버너용 챔버(130)의 외측 공간은 자연스럽게 LDG공급용 챔버(140)를 형성하게 되고, 상기 몸체(100)의 외주면 일부에는 상기 LDG공급용 챔버(140)와 연통되는 LDG공급배관(142)이 연결용 플랜지(144)를 갖고 배설된다.

한편, 상기 몸체(100)의 분리판(170) 후측, 즉 상기 분리판(170)으로부터 연소실(F)측을 향하여 분리판(170)에 고정된 내부관(160)이 배설된다.

따라서, 상기 내부관(160)의 외측 공간, 즉 내부관(160)과 몸체(100) 사이의 환형상의 공간은 BFG공급용 챔버(150)를 이루게 되며, 상기 몸체(100)의 외주면 일부에는 상기 BFG공급용 챔버(150)와 연통되는 BFG공급배관(152)이 연결용 플랜지(154)를 갖고 배설된다.

또한, 상기 몸체(100)의 돌출된 길이 중앙부에는 그 외주면을 따라 이를 설치장소에 고정시키는 몸체고정부재(180)가 돌출형성되며, 상기 몸체고정부재(180)로부터 연소실(F)측을 향한 몸체(100)의 외주면에는 대략 90°를 이루며 다수, 바람직하기로는 4개의 연소공기공급구(190)가 상기 BFG공급용 챔버(150)와는 통하지 않으면서 상기 내부관(160)을 관통하여 그 내부와 연통가능하게 형성된다.

그리고, 상기 몸체(100)의 외주면에는 상기 연소실(F)측 방향에서 몸체고정부재(180)측 방향으로 좌우이동되면서 상기 연소공기공급구(190)를 개폐하여 이를 통해 공급되는 연소공기의 공급량을 조절할 수 있는 조절댐퍼(200)가 설치된다.

아울러, 상기 내부관(160)의 내부에는 상기 분리판(170)을 관통하여 일단은 상기 COG보완버너용 챔버(130)와 연통되고 타단은 연소실(F) 입구에 노출된 COG분사노즐(136)이 배설된다.

상기 COG분사노즐(136)은 중유보완버너하우징(110)과 점화기(120)를 사이에 두고 상기 분리판(170)에 그 원주방향으로 180°간격을 두고 배치됨이 바람직하다.

또한, 상기 분리판(170)에는 일단이 상기 LDG공급용 챔버(140)와 연통되고 타단은 상기 연소실(F) 입구에 노출된 다수의 LDG분사노즐(146)이 배설된다.

상기 LDG분사노즐(146)은 상기 분리판(170)의 주연방향을 따라 상기 COG분사노즐(136)과 함께 배치된다.

그리고, 상기 BFG공급용 챔버(150)의 연소실(F) 입구측 단부에도 BFG분사노즐(156)이 형성된다.

특히, 상기 분사노즐(136,146,156)의 연소실(F) 입구측 단부는 상기 중유보완버너용하우징(110)의 단부와 동일평면상에 배치되고, 상기 중유보완버너용하우징(110)의 단부에는 공기선회기(112)가 설치된다.

여기에서, 상기 중유보완버너용하우징(110)은 제철소에서 생산되는 부생가스의 중단시 대체 연료인 중유를 공급하여 그 점화수단을 구비한 점화기(120)를 통해 점화 연소시킬 수 있도록 하기 위한 보완수단으로 사용될 수 있도록 하여 준다.

아울러, 노즐단부가 위치되는 내부관(160)의 단부에는 원통형상의 버너타일(210)이 설치되어 버너 중앙부 고열량의 연료연소에 의한 외측 노즐을 보호하게 된다.

도 3에서와 같이, 조절댐퍼(200)는 몸체(100)의 양측에 배설된 래크(220)의 일단에 고정되고, 상기 래크(220)는 피니언(230)에 치합되며, 상기 피니언(230)은 각각 정역회전되는 구동모터(240)의 회전축에 고정되어 구동가능하게 설치된다.

그리고, 도시 설명하지는 않았으나 각 부생가스 공급배관상에는 보완버너 연소 유무에 따라 점화 또는 소화가 가능한 연료를 조절공급하는 개폐밸브가 설치되어 있으며, 점화기(120) 및 조절댐퍼(200)의 개폐상태를 인지할 수 있는 센서 혹은 리미트스위치가 각기 부설되고, 이들은 각각 이 분야에서 통상 널리 알려져 있는 자동제어기인 PLC와 연결되어 이들의 상태를 자동으로 프로그램 제어할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

저열량인 BFG, LDG 연소시 불씨 확보를 위해 선 점화하여 연소되는 COG중유보완버너 연료공급밸브(미도시) 열리면 보완버너용 COG공급배관(132)을 통해 유입된 COG가 COG분사노즐(136)을 통해 연소실(F)로 분사되며, 제어부에서 점화완료 신호가 수신되면 BFG, LDG 점화조건이 만족되면서 BFG, LDG를 점화할 수 있게 된다.

예컨대, BFG, LDG 점화버튼을 누르면 보완버너의 점화완료 신호를 받아 불씨가 확보되었음을 인지하고 이어 BFG의 공급밸브(미도시)가 열리고, BFG가 BFG공급 용 챔버(150)로 유입되면서 점화기(120)의 점화작용에 의해 연소실(F)에서 연소되게 된다.

BFG점화완료 신호가 제어부에 수신된 후 60초가 경과되면 COG, 중유보완버너를 소화해도 BFG 단독 연소조건이 형성되면서 COG의 부생량이 부족하더라도 소화없이 사용할 수 있게 된다.

또한, COG보완버너의 노즐 끝을 층류 화염분사에서 난류화염이 형성되도록 1본의 연소로 2~3본의 노즐을 통한 화염을 형성가능하게 함으로써 적은양의 COG연소로도 저발열량의 BFG, LDG의 연소를 가능하게 할 수 있게 된다.

기타, 본 발명에서 부생가스의 공급 및 그 진행유로에 대한 설명은 상술한 구성에 충분히 나타나 있으므로 생략하기로 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 제철소의 부생가스중 소량의 COG만으로도 중유의 사용없이 발열량이 낮은 BFG, LDG와 같은 가스를 연소시킬 수 있도록 함으로써 에너지 절감은 물론 증기발생용 보일러의 열효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 제철소의 부생(副生)가스를 연소하는 연소실(F)로부터 돌출연장된 원통형상의 몸체(100)와;

   상기 몸체(100)의 선단부 내측에 경사지게 고정되어 몸체(100) 내부를 구획하는 분리판(170)과;

   상기 몸체(100)의 선단면으로부터 상기 분리판(170)을 관통하여 연소실(F)까지 그 중심에 배설된 점화기(120)를 갖는 중유보완버너용하우징(110)과;

   상기 분리판(170)의 배면에 고정되고 연소실(F)측으로 연장되게 상기 몸체(100) 내부에 유격을 갖고 설치되는 내부관(160)과;

   상기 연소실(F)측에 인접하여 몸체(100)의 외주면을 따라 일정간격으로 다수 형성되고 상기 내부관(160)의 내부와 연통되게 형성된 연소공기공급구(190)와;

   상기 몸체(100)의 외주면에 끼워지고 상기 연소공기공급구(190)를 개폐할 수 있도록 몸체(100)의 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 조절댐퍼(200)와;

   상기 몸체(100) 내부와 서로 섞이지 않게 구획연결되는 COG, LDG, BFG공급배관(132,142,152)들과 각각 연결되고 연소실(F)측으로 연장배설된 COG, LDG, BFG분사노즐(136,146,156)들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제철소의 부생(副生)가스 연소용 버너장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중유보완버너하우징(110)은 연소실(F) 입구측에 배관된 상기 분사노즐(136,146,156)들 단부에 공기선회기(112)가 부설된 것을 특징으로 하는 제철소의 부생(副生)가스 연소용 버너장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 조절댐퍼(200)는 상기 몸체(100)의 길이방향을 따라 그 양측으로 배설된 래크(220)에 고정되고,

   상기 래크(220)는 피니언(230)에 치합되며,

   상기 피니언(230)은 정역회전이 가능한 구동모터(240)의 회전축에 고정되어 이동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 제철소의 부생(副生)가스 연소용 버너장치.

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