KR100894056B1 - 석회 소성로의 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 열교환기로 유입되는 내통의 배기가스 입측 포트에 더스트가 고착되어 통로를 폐쇄하는 것을 방지함으로써 연소공기와의 열교환을 극대화시켜 폐열을 최대한 회수 이용할 수 있도록 된 석회 소성로의 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치를 제공함에 있다.

이에 본 발명은 샤프트 킬른에 있어서, 상기 킬른의 내통에 측면에 형성되는 열교환기 입측 포트에 적어도 45°이상의 경사로가 형성되고, 상기 내통에는 상기 경사로에 누적되는 더스트를 제거하기 위한 청소수단이 더욱 설치된 것을 특징으로 하는 석회 소성로의 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치를 제공한다.

내통, 포트, 경사로, 분사관, 공급펌프

Description

석회 소성로의 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치{Device for protecting closure of port for recuperator in shaft kiln}

도 1은 본 발명에 따른 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치가 설치된 석회 소성로를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 부분 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 평단면도,

도 4는 종래기술에 따른 석회 소성로를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 소성로 11 : 외피

14 : 내통 15 : 연소버너

16 : 배기덕트 17 : 열교환기

18 : 공기흡입관 20 : 포트

21 : 경사로 30 : 분사관

31 : 공급펌프 32 : 전자솔레노이드밸브

본 발명은 제강 공장등의 석회소성설비에서 사용되는 수직형 입형 소성로(샤프트 킬른: shaft kiln)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기로 연결되는 입측 포트가 더스트에 의해 폐쇄되는 것을 방지할 수 있도록 된 열교환기용 포트 폐쇄 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 킬른(kiln)이란 소성로를 말하는 것으로 장입된 원료에 열을 가하여 원하는 제품을 생산하는 로 장치를 말한다. 그 중에서도 샤프트 킬른이란 수직형 입형 소성로를 말하며, 제강 공장 등에서는 석회석을 가열처리하여 생석회로 변형, 제조하는 공정에서 사용되고 있다.

도 4는 종래의 석회소성설비인 석회 소성로를 도시한 단면도로서, 조업은 다음과 같은 공정에 의해 이루어진다.

원석 장입 벨트 컨베어(belt conveyor)에서 이송되어진 석회석을 웨이어 호퍼(weigher hopper)에 저장한 후, 결정된 일일 생산량에 따라 계장 기기에 적정 열소비 및 적정 공기비, 소성 시간을 설정한다. 상기 제 작업 조건들의 설정이 끝나면 방산변이 열리면서 소성로 내부 부압을 정압(+)에서 대기 압력과 동일하게 압력을 유지시킨후 60초 동안에 각종 댐퍼(damper)가 개방 및 폐쇄되면서 웨이어 호퍼에 저장된 석회석을 소성로(100)의 외형을 이루는 외피(102)와 로 내부 중심에 설치된 이중관형태의 내통(101) 사이에 장입하여 준다.

이때, 이미 소성로(100) 내에 소성된 생석회 제품은 석회석의 장입량과 같은 양으로 디스챠지장치(103;discharge)에 의해 외부로 공급된다.

그리고 상기 소성로의 외측면으로 다수개의 연소버너(104)가 설치되어 소성 로(100)의 로 내부로 일정한 화염을 분사함으로써 상기 로내 장입된 석회석을 1000℃내외로 가온시키게 된다.

상기와 같은 작업이 이루어짐과 동시에, 연소버너(104)로부터의 열원은 내통(101)과 외피(102) 사이를 통해 상승되다 내통(101)에 설치된 입측 포트(105)를 통해 내통(101)으로 유입되어 소성로(100) 상부에 설치된 배기덕트(106)를 통해 열교환기(107)로 유입됨으로써 열교환기(107)에 설치된 공기흡입관(108)을 통해 연소버너(104)로 유입되는 공기를 예열시키게 된다.

그런데 상기 열교환기는 배풍기로 소성로에서 발생하는 배기가스를 강제로 빨아내는 내압에 의해 배기가스가 공급되는 데, 종래에는 소성 중인 석회석에 포함되어 있는 많은 양의 미분을 포함한 먼지와 세립자가 배기덕트로 연결되는 내통의 입측 포트에 고착화되면서 통로가 폐쇄되어 배기가스 공급이 원활히 이루어지지 못하는 문제가 있다.

이로 인해 연소공기의 예열이 제대로 이루어지지 못하여 열손실이 초래되고 열교환기로 공급될 배기가스가 로 배기가스로 치우쳐 석회석을 에열하는 배기가스량 과다로 로 배기가스 온도가 조업 관리치 이상으로 상승하여 주변 부속구조물의 변형을 초래하게 된다.

또한, 연소공기가 인젝터 노즐을 통과할 때 빠른 속도(300m/sec 이상)에 의해 순환가스가 형성되는 데, 예열된 연소공기 온도가 낮아지게 되면 인젝터 노즐을 통과하는 연소공기 유속의 저하로 순혼가스 유량이 현저하게 저하되어 서 병류소성대에서 석회석 소성도가 떨어져 제품품질이 떨어지게 된다.

이에 종래에는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 2-3년 주기로 소성로를 휴지하여 로 내부를 냉각시킨 후 내통의 열교환기 입측 포트에 고착된 부착물을 제거하는 작업을 수행하였으나, 이는 소성로의 냉각과 승온의 과정에서 로 내부의 연와에 균열 및 변형을 초래하여 소성로의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열교환기로 유입되는 내통의 배기가스 입측 포트에 더스트가 고착되어 통로를 폐쇄하는 것을 방지함으로써 연소공기와의 열교환을 극대화시켜 폐열을 최대한 회수 이용할 수 있도록 된 석회 소성로의 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소성로의 내통에 측면에 형성되는 열교환기 입측 포트에 적어도 45°이상의 경사로가 형성되고 상기 내통에는 상기 경사로에 누적되는 더스트를 제거하기 위한 청소수단이 더욱 설치된 것을 특징으로 한다.

따라서 열교환기로 배출되는 배기가스가 내통의 입측 포트를 통과하는 과정에서 포트의 바닥이 급경사진 경사로로 이루어져 더스트가 쌓이는 것을 방지할 수 있게 되고 더욱이 청소수단의 작동에 의해 경사로에 달라붙은 더스트마저 제거되므로 포트가 막히는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한 다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치가 설치된 석회 소성로를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도 1의 부분 상세도이며, 도 3은 본 발명에 따른 도 2의 평단면도이다.

상기한 도면에 의하면, 석회 소성로(10)는 수직으로 설치되어 상부를 통해 석회석을 투입하고 하부를 통해 소성된 석회석을 배출하기 위한 것으로 외형을 이루는 외피(11)와, 외피(11)와 일정간격을 두고 로 내부 중앙에 설치되는 이중관 형태의 내통(14), 상기 외피(11)를 따라 설치되어 로 내부로 연소열을 공급하기 위한 연소버너(15), 상기 내통(14)에 외주면에 형성되는 배기가스 유입용 입측 포트(20), 상기 내통(14) 상단으로 연결설치되어 상기 포트(20)를 통해 유입된 배기가스가 배출되는 배기덕트(16), 이 배기덕트(16)에 연결되어 배기가스의 열을 통해 연소용 공기를 예열하기 위한 열교환기(17), 상기 열교환기(17)를 거쳐 연소버너(15)로 연결되는 연소용 공기 공급용 공기흡입관(18)을 포함한다.

여기서 본 발명은 상기한 구조의 석회 소성로(10)에 있어서, 상기 내통(14)에 형성되는 입측 포트(20)가 45°각도로 경사져 형성되고 포트(20)의 바닥면에는 경사로(21)가 형성되며, 상기 내통(14)의 경사로(21) 상부에는 상기 경사로(21)에 누적되는 더스트를 제거하기 위한 청소수단이 더욱 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 포트(20)는 내통(14)을 관통하므로 상기 이중관을 이루는 내통(14)의 안쪽 관(13)과 바깥쪽 관(12)에 모두 형성되는 데, 안쪽 관(13)과 바깥쪽 관(12)에 형성되는 각 포트(20)가 상기 경사로(21)를 따라 배치되어 자체적으로 도 경사를 이루도록 한다.

상기 경사로(21)는 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 45°하향경사지도록 형성되어, 포트(20)를 지나는 과정에서 더스트가 경사로(21)를 따라 바깥쪽으로 떨어지도록 한다.

본 실시예에서 상기 경사로(21)의 경사각도는 특별히 45°로 한정되지 않으며 45°이상의 각도도 가능하며 이 모든 변형 예 또한 본 발명의 진정한 정신에 속한다 할 것이다.

한편, 상기 청소수단은 내통(14)의 안쪽 관을 따라 설치되고 내통(14)의 포트(20)를 통해 상기 경사로(21)를 향해 설치되는 분사관(30)과, 상기 소성로(10) 외측에서 상기 분사관(30)과 연결되어 분사관(30)으로 에어를 강제 공급하기 위한 공급펌프(31)를 포함한다.

미설명된 도면부호 (32)는 전자솔레노이드밸브로, 상기 분사관(30) 일측에 설치되어 분사관(30)을 개폐하게 된다.

이하 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

원석 장입 벨트 컨베어(belt conveyor)에서 이송되어진 석회석은 웨이어 호퍼(weigher hopper)에 저장된 후, 결정된 일일 생산량에 따라 소성로(10) 내부로 투입된다. 소성로(10) 내부로 투입된 석회석은 소성로(10)의 외형을 이루는 외피(11)와 로 내부 중심에 설치된 이중관형태의 내통(14) 사이에 장입된다.

그리고 연소버너(15)를 점화하게 되면 연소버너(15)로부터의 열원은 내통(14)과 외피(11) 사이를 통해 상승되다 내통(14)에 설치된 입측 포트(20)를 통 해 내통(14)으로 유입되어 소성로(10) 상부에 설치된 배기덕트(16)를 통해 열교환기(17)를 거쳐 배출된다.

여기서, 상기 연소버너(15)로 연소용 공기를 공급하기 위한 공기흡입관(18)은 상기 열교환기(17)를 통해 연소버너(15)로 연결되어 있어서 공기흡입관(18)을 지나는 공기는 열교환기(17)를 거치면서 상기와 같이 열교환기(17)를 거쳐 빠져나가는 고온의 배기가스에 의해 예열된다.

이러한 과정에서 상기 소성로(10) 내부에 장입된 석회석에서 배출되는 더스트 및 미세 입자는 부압이 걸린 배기가스와 함께 내통(14)에 형성된 입측 포트(20)를 지나면서 입측 포트(20) 하부의 경사로(21)에 가라앉게 되는 데, 상기 경사로(21)가 45°이상의 각도를 유지함에 따라 더스트 및 미세입자는 경사로(21)를 따라 미끄러져 다시 로 내부로 들어가게 되고 경사로(21)에 머물지 못하게 되는 것이다.

이와 더불어 상기 분사관(30)에 설치된 전자솔레노이드밸브(32)의 주기적인 개폐작동에 따라 분사관(30)이 주기적으로 열리면서 공급펌프(31)를 통해 고압의 에어가 분사관(30)으로 공급된다.

이렇게 공급된 고압의 에어는 분사관(30)의 끝단을 통해 상기 포트(20) 상부에서 경사로(21)를 향해 분사됨으로써 경사로(21)를 따라 미끄러지지 못하고 잔존하고 있던 미세입자 및 더스트를 내통(14) 바깥쪽으로 배출시키게 된다.

여기서 가장 바람직하게는 상기 소성로(10) 내부로 석회석을 장입할 때 상기 분사관(30)이 개방되도록 하여, 장입시 발생되는 미세입자 및 더스트를 효과적으로 제거할 수 있도록 한다.

따라서 경사로(21)에 더스트 및 미세입자의 고착을 지속적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 석회 소성로의 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치에 의하면, 배기가스를 공급하기 위한 열교환기용 입측 포트에 미세입자 및 더스트가 고착되어 포트를 폐쇄하는 것을 미연에 방지하여, 연소공기와의 열교환을 극대화시켜 폐열을 최대한 회수할 수 있게 된다.

또한, 별도의 제거작업을 수행하지 않고 포트에 더스트 및 미세입자가 고착되는 것을 방지함으로써 고착 더스트 분리작업에 소요되는 시간과 노력을 줄이고 생산성을 높일 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 수직으로 설치되어 상부를 통해 석회석을 투입하고 하부를 통해 소성된 석회석을 배출하기 위한 것으로 외형을 이루는 외피와, 외피와 일정간격을 두고 로 내부 중앙에 설치되는 이중관 형태의 내통, 상기 외피를 따라 설치되어 로 내부로 연소열을 공급하기 위한 연소버너, 상기 내통에 외주면에 형성되는 배기가스 유입용 입측 포트, 상기 내통 상단으로 연결설치되어 상기 포트를 통해 유입된 배기가스가 배출되는 배기덕트, 이 배기덕트에 연결되어 배기가스의 열을 통해 연소용 공기를 예열하기 위한 열교환기, 상기 열교환기를 거쳐 연소버너로 연결되는 연소용 공기 공급용 공기흡입관을 포함하는 샤프트 킬른에 있어서,

   상기 킬른의 내통 측면에 형성되는 열교환기 입측 포트에 경사로가 형성되고, 상기 내통에는 상기 경사로에 누적되는 더스트를 제거하기 위한 청소수단이 더욱 설치되고,

   상기 청소수단은 내통의 안쪽 관을 따라 설치되고 내통의 포트를 통해 상기 경사로를 향해 설치되는 분사관과, 상기 소성로 외측에서 상기 분사관과 연결되어 분사관으로 에어를 강제 공급하기 위한 공급펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 석회 소성로의 열교환기용 입측 포트 폐쇄 방지장치.
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