KR100917380B1

KR100917380B1 - 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치

Info

Publication number: KR100917380B1
Application number: KR1020080027841A
Authority: KR
Inventors: 김순섭; 박형재
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-09-16

Abstract

본 발명은 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스팀(steam)을 이용하여 살수라인을 퍼지(purge)함으로써 살수라인의 막힘을 방지할 수 있는 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 노정 온도 조절용 담수가 유입되는 링메인, 상기 링메인에 연결되며 상기 담수를 노내로 살수하는 살수지관 및 상기 살수지관에 체결된 노즐을 포함하는 고로 노정 살수라인의 막힘을 방지하기 위한 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치에 있어서, 퍼지용 스팀이 공급되는 스팀링메인; 및 상기 살수지관에 상기 퍼지용 스팀이 공급될 수 있도록 상기 스팀링메인과 상기 살수지관을 연결시키는 스팀지관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

고로, 노정, 살수, 질소, 스팀, 링메인

Description

고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치{The apparatus for preventing a water jet line of a furnace from being obstructed}

도 1은 일반적인 고로(1)의 구성도로서, 코그스, 소결광 또는 정립광 등과 같은 연·원료(2)가 장입된 상태를 나타내고 있다.

고로(1)의 하부에는 고로(1) 내부로 고온의 기체를 공급하기 위한 풍구(3)가 형성되어 있다. 풍구(3)에는 열풍관(4)이 연결되어 있어서 열풍밸브(5)가 개방될 경우 약 1200℃의 열풍이 고로(1) 내부로 공급된다.

고로(1) 내부로 공급된 고내 열풍은 코크스와 반응하여 철광석을 융해시키게 되는데 이때 기체의 온도는 약 2300℃까지 상승된다. 융해된 용융물은 노저에 형성된 출선구(미도시)를 통해 배출된다. 출선구를 통해 배출된 용융물은 비중차에 의 해 용선과 슬래그를 분리된다.

이때 풍구(3)를 통하여 고로 내부로 유입된 고온의 열풍은 약 2.8m/sec의 속도로 노정을 향해 장입물 사이를 통과하면서 상승을 하는데 장입물을 통과하는 과정에서 온도가 하강하게 되므로 노정에서의 기체의 온도(이하 '노정온도'라 함)는 약 100 ~ 200℃ 수준으로 낮아지게 된다. 이처럼 약 100 ~ 200℃ 수준으로 온도가 낮아진 기체를 고로가스(blast furnace gas)라 한다.

고로(1)에서의 조업이 정상적으로 이루어지는 경우 노정온도는 약 100 ~ 200℃로 유지되나 연·원료 설비 또는 장입 설비에 고장이 발생하는 경우에는 노내 장입물 투입이 불가하므로 노내 장입레벨 하강으로 인해 노정온도가 급격히 상승하고 그 결과 고로(1) 상부 설비의 열변형 등이 발생하여 2차 설비사고를 일으킬 염려가 있으므로 이를 방지하기 위하여 노정에는 고로(1) 내부 장입물 상부에 담수를 분사하기 위한 노즐(6)이 설치된다. 살수펌프(8,9)가 가동되면 살수메인라인(10)을 통해 노즐(6)로 담수가 공급된다. 살수메인라인(10)에는 제어신호에 따라 관로를 개폐하는 살수자동밸브(11,12)가 형성되어 있다.

도 2는 종래의 고로 살수 제어 및 퍼지(purge) 장치의 구성도이다. 노정의 둘레에는 살수용 담수를 공급하기 위한 링메인(ring main)(15,16)이 설치되는데, 도 2는 2개의 링메인(15,16)이 설치되는 경우를 나타내고 있다. 각 링메인(15,16)에는 복수의 살수지관(17)이 연결되며, 각 살수지관(17)에는 관로를 개폐하기 위한 살수지관 수동밸브(18)가 형성되어 있다. 제1 링메인(15)에는 살수메인라인(10)과 연결된 지점을 기준으로 30°, 120°, 210°및 300°의 위치에 살수지관(17)을 연 결함이 일반적이며, 제2 링메인(16)에는 75°, 165°, 255° 및 345°의 위치에 살수지관(17)을 연결함이 일반적이다.

도 2를 참조하여 노내로 담수를 분사하는 과정을 설명하면, 연·원료 설비 또는 장입 설비의 고장 등으로 인하여 노정온도가 300℃ 이상으로 상승하면 제1살수펌프(8)가 가동되고 제1살수자동밸브(11)가 열려 제1링메인(15)으로 담수가 공급된다. 제1링메인(15)으로 공급된 담수는 살수지관(17) 및 살수지관(17)에 체결된 노즐(6)을 거쳐 노내 장입물의 상부에 분사된다.

노정온도가 계속 상승하여 400℃ 이상이 되면 제2 살수펌프(9)가 가동되어 제2 살수자동밸브(12)가 열리고 제2 링메인(16)에 연결된 살수지관(17) 및 살수지관(17)에 체결된 노즐(6)을 거쳐 노내 장입물의 상부로 담수가 분사된다. 노내의 장입물에 담수를 분사한 한 결과 노정온도가 350℃ 이하로 내려가면 제2살수펌프(9)가 정지되고 제2 살수자동밸브(12)가 닫히고 노정온도가 더욱 내려가서 250℃ 이하가 되면 제1살수펌프(8)가 정지되고 제1 살수자동밸브(11)가 닫히게 된다.

이때 각 링메인(15,16)에는 퍼지용 질소를 공급하기 위한 질소라인(19)이 연결된다. 질소라인(19)에는 제어신호에 의해 동작하는 질소라인 자동밸브(20)가 설치되어 있어서 1시간마다 20초씩 질소를 공급하게 된다. 질소를 이용한 퍼지 과정을 통해 담수 분사 후 링메인(15,16) 또는 살수지관(17) 등의 배관 내에 잔류하는 담수를 배출시키게 되며, 다량의 더스트(dust)를 함유하는 고로가스의 배관 내 유입을 차단하게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 고로 살수 제어 장치에서는 퍼지시 살수용 링메 인(15,16)을 통하여 질소를 공급하게 되므로 노즐(6)에서는 질소의 압력이 감소되어 퍼지의 효과가 감소되며, 또한 일부 노즐(6)에만 막힘이 발생한 경우 대부분의 퍼지용 질소는 막힘이 발생하지 않은 살수지관(17)으로 투입되므로 막힘이 발생한 노즐(6)에는 퍼지가 제대로 이루어지지 않게 된다. 그 결과 링메인(15,16) 또는 살수지관(17) 등의 배관에 더스트가 누적되어 막힌 살수지관(17)은 관통이 안되며 시간이 경과함에 따라 더욱 견고하게 고착되어 정기적인 수리작업 이외에는 관통작업을 할 수 없어서 필요시 효과적인 살수가 이루어질 수 없는 문제점이 있었다. 또한 질소 퍼지 계통 시스템의 수리에 장시간이 소요되는 경우 노즐(6) 막힘 현상이 가속화되며 노정가스에 다량으로 함유된 염기성 가스(CaO) 성분에 의해 부착된 더스트가 고착되므로 비상시 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 스팀(steam)을 이용하여 살수지관 및 노즐을 실시간 연속으로 퍼지(purge)하되, 압력계를 사용하여 노즐에 막힘이 발생한 살수지관을 파악하고, 해당 살수지관에만 선택적으로 살수용 스팀을 공급할 수 있도록 함으로써 살수지관에서 퍼지용 스팀의 압력 저하를 방지하여 효율적으로 퍼지가 수행되어 막힌 살수라인이 관통될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치는 노정 온도 조절용 담수가 유입되는 링메인, 상기 링메인에 연결되며 상기 담수를 노내로 살수하는 살수지관 및 상기 살수지관에 체결된 노즐을 포함하는 고로 노정 살수라인의 막힘을 방지하기 위한 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치에 있어서, 퍼지용 스팀이 공급유입되는 스팀링메인; 및 상기 살수지관에 상기 퍼지용 스팀이 공급될 수 있도록 상기 스팀링메인과 상기 살수지관을 연결시키는 스팀지관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 살수지관에는 체크밸브가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 살수지관의 압력을 측정하기 위한 압력계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 노즐에는 복수의 배출공이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 배출공은 상기 노즐의 중심선을 기준으로 상부의 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 이때 상기 배출공은 콘(cone) 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 배출공의 중심은 상기 노즐의 팁(tip)측을 향하도록 형성되는 것이 바람직하다.

고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치에 따르면 압력계를 사용하여 막힘이 발생한 살수지관을 파악하고 막힘이 발생한 살수지관에만 퍼지용 스팀을 공급하게 되므로 살수지관에서의 스팀의 압력 저하를 방지할 수 있게 되는바 살수지관 등의 살수라인에 대한 퍼지를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 고로 노정의 살수라인 막힘 방지 장치 및 방법에서는 살수라인의 막힘을 방지하기 위하여 스팀(steam)을 이용하여 살수라인을 퍼지(purge)하게 된다. 스팀은 종래 살수라인 퍼지에 사용되던 질소에 비하여 온도 및 습도가 높은바 살수라인 내부에 부착된 더스트를 보다 용이하게 제거할 수 있게 된다. 이때 살수라인이란 고로 노정의 온도 조절을 위해 노내로 분사되는 담수가 통과하게 되는 배관으로서, 이하에서 설명될 살수지관 또는 노즐 등을 의미한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치의 구성도이다. 이하에서는 우선 살수라인의 구성에 대하여 설명을 한 후 살수라인에 퍼지용 스팀을 공급하는 방법을 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면, 살수라인은 링메인(ring main)(15,16), 살수지관(17) 및 노즐(6)을 포함하며, 살수지관(17)에는 압력계(26) 및 체크밸브(27)가 설치된다.

도 3에서는 제1 링메인(15) 및 제2 링메인(16)이 배치되는 경우를 예시하였는데, 제1 링메인(15) 및 제2 링메인(16)은 고로의 노정을 감싸도록 배치됨이 일반적이다. 제1 및 제2 링메인(15,16)에는 복수의 살수지관(17)이 연결된다.

제1 및 제2 링메인(15,16)에는 살수메인라인(10)으로부터 노정 온도 조절용 담수가 공급된다. 살수메인라인(10)은 외부로부터 담수가 유입되는 배관으로서 제1 링메인(15) 및 제2 링메인(16)에 담수를 공급할 수 있도록 분기되어 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 살수메인라인(10)은 본관(13)과 분기관(14)으로 구성되며, 각 분기관(14)은 제1 링메인(15)과 제2 링메인(16)에 각각 연결된다. 각 분기관(14)에는 제어신호에 따라 관로를 개폐하는 살수자동밸브(11,12)가 형성되어 있다.

살수메인라인(10)을 통해 공급된 담수는 제1 및 제2 링메인(15,16) 및 살수지관(17)에 의해 노내로 유도되며, 살수지관(17)의 말단에 체결된 노즐(6)을 거쳐 노내로 분사된다.

이하에서는 상기에서 설명한 구성을 갖는 살수라인에 퍼지용 스팀을 공급하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

노내로 담수를 분사하는 과정이 완료된 후에도 링메인(15,16) 살수지관(17) 및 노즐(6) 등의 살수라인에는 담수가 잔류하게 되며, 살수지관(17) 등의 내부에는 노즐(6)을 통해 유입된 고로가스에 포함된 다량의 더스트(dust)가 부착된다. 또한 프로딩 현상으로 인해 노내에서 휘날리는 장입물이 노즐(6)에 끼면 살수라인의 막힘 진행이 가속된다. 따라서 본 발명에서는 스팀을 이용하여 살수라인을 퍼지하고 막힘이 발생한 노즐(6)을 뚫게 된다.

특히 종래의 살수라인 막힘 방지 장치에서는 상기의 배경기술에서 설명한 바와 같이 제1 및 제2 링메인(15,16)을 통해 모든 살수지관(17)에 동시에 질소를 공급하여 퍼지를 실시했었으므로 모든 살수지관(17)에서 동시에 퍼지가 진행되므로 각 살수지관(17)에서의 질소의 압력이 충분하지 못해 퍼지에 한계가 있었지만, 본 발명에서는 운전자가 퍼지를 원하는 살수지관(17)에만 선택적으로 퍼지용 스팀이 공급될 수 있도록 함으로써 연속 순차적으로 퍼지를 실시함에 있어서도 각각의 살수지관(17)에서 전량의 퍼지유량과 압력으로 퍼지가 실시될 수 있도록 하여 퍼지가 효율적으로 수행될 수 있도록 한다.

도 3을 참조하여 퍼지용 스팀의 공급 경로를 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 퍼지용 스팀은 외부로부터 스팀메인라인(21)을 통해 유입된다. 스팀메인라인(21)은 제1 링메인(15) 및 제2 링메인(16) 사이에 배치된 스팀링메인(23)과 연결되며, 스팀링메인(23)은 스팀지관(24)에 의해 각각의 살수지관(17)과 연결되는데, 스팀지관(24)은 압력계(26)와 체크밸브(27) 사이에 연결된다.

따라서 스팀메인라인(21)을 통해 유입된 스팀은 스팀링메인(23), 스팀지관(24), 살수지관(17) 및 노즐(6)을 거쳐 노내로 배출되며, 이때 살수지관(17) 또는 노즐(6)에 존재하는 담수 또는 더스트가 제거된다. 스팀 퍼지가 수행되는 동안의 살수지관(17) 내부의 압력은 고로가스의 압력보다 큰 것이 바람직하다. 스팀메인라인(21) 및 스팀지관(24)에는 관로를 개폐하기 위한 스팀메인라인 자동밸브(22)와 스팀지관 자동밸브(25)가 각각 형성되어 있다. 이때 각 스팀지관(24)에 형성된 스팀지관 자동밸브(25)는 서로 독립적으로 개폐가 가능하여 소정 스팀지관(24)에만 선택적으로 퍼지용 스팀을 공급할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 사용되는 살수지관(17)에는 압력계(26) 및 체크밸브(27)가 설치된다.

압력계(26)는 살수지관(17) 내부의 압력을 측정하기 위한 것으로서 운전자는 압력계(26)를 이용하여 막힘이 발생한 노즐(6)을 파악할 수 있게 된다. 즉, 온도 조절용 담수 분사시 노즐(6)에 막힘이 발생한 살수지관(17)에서는 막힘이 발생하지 않은 살수지관(17)보다 높은 압력이 측정되므로 운전자는 막힘이 발생한 노즐(6)을 파악할 수 있게 된다.

체크밸브(27)는 고로가스가 노즐(6)과 살수지관(17)을 통해 살수지관(17)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 단방향 밸브이다. 고로의 노정에 담수가 분사되는 동안 또는 스팀 퍼지가 수행되는 동안에는 체크밸브(27)가 열리지만 담수의 분사 또는 스팀 퍼지가 종료되면 체크밸브(27)는 닫히게 되어 고로가스가 살수지관(17) 으로 유입되는 것을 차단하게 된다.

도 4는 본 발명에 사용되는 노즐(6)의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 사용된 노즐(6)은 소경관(28) 및 대경관(29)으로 구성되며, 소경관(28)에는 담수 또는 스팀 등을 배출하기 위한 복수의 배출공(30)이 형성되어 있다. 대경관(29)은 살수지관(17)에 체결되는 부분으로서 살수지관(17)과 나사결합되는 것이 일반적이다. 도면부호 31은 대경관(46)의 외주면에 형성된 나사산을 의미한다. 이때 노내에서 상승하는 가스에 포함된 더스트 또는 프로딩 현상으로 인해 밀려 올라오는 노내 장입물에 의해 배출공(30)이 막히는 것을 최소화 할 수 있도록 배출공(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 노즐(6)의 중심선(32)을 기준으로 상부의 영역에만 형성되는 것이 타당하다. 또한 배출공(30)을 도 4에 도시된 바와 같이 소경관(28)의 내부로부터 외부로 갈수록 직경이 커지는 콘(cone) 형태로 형성하되 배출공(30)의 중심이 노즐(6)의 중심선(32)과 약 45°의 각도를 이루면서 노즐팁(7)측을 향하도록 함으로써 살수시 담수가 노벽으로 살수되는 것을 방지함과 아울러 살수 및 퍼지가 수행되지 않는 동안 고로가스와 미세 더스트가 배출공(30)을 통해 노즐 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 도 5는 도4의 노즐(8)에 대한 사시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 살수라인 막힘 방지 장치의 운전 방법에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 살수라인 막힘 방지 장치는 자동(auto)모드 또는 수 동(manual)모드로 동작될 수 있다. 운전자는 제어반(34)을 통해서 동작 모드를 결정할 수 있다. 제어반(34)은 살수메인라인(10), 스팀메인라인(21) 및 스팀지관(24)에 형성된 자동밸브(11,12,22,25)를 개폐하기 위한 제어신호를 발생시킨다.

수동모드로 동작되는 경우에는 운전자가 제어반(34)을 통해 스팀 퍼지를 수행할 살수지관(17)을 선택하여 스팀 퍼지를 수행하게 된다. 예를 들어 운전자는 상기에서 설명한 압력계(26)를 이용하여 노즐(6)에 막힘이 발생한 살수지관(17)을 파악한 후 해당 살수지관(17)에만 선택적으로 스팀 퍼지를 수행할 수 있다.

자동모드로 동작되는 경우에는 미리 설정된 시간 및 순서에 따라 스팀 퍼지를 수행하게 된다. 이때 살수지관(17)에 충분한 압력을 갖는 스팀이 공급될 수 있도록 각 살수지관(17)에 순차적으로 스팀을 공급하는 것이 바람직하다. 자동모드로 스팀 퍼지를 수행할 경우에는 4시간 내지 8시간 마다 약 10초씩 각 살수지관(17)에 순차적으로 스팀을 공급하는 것이 바람직하다.

도 1은 일반적인 고로의 구성도.

도 2는 종래의 고로 살수 제어 및 퍼지(purge) 장치의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치의 구성도.

도 4는 본 발명에 사용되는 노즐의 단면도.

도 5는 본 발명에 사용되는 노즐의 사시도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

1 : 고로 2 : 연·원료

3 : 풍구 4 : 열풍관

5 : 열풍밸브 6 : 노즐

7 : 노즐팁 8 : 제1살수펌프

9 : 제2살수펌프 10 : 살수메인라인

11 : 제1살수자동밸브 12 : 제2살수자동밸브

13 : 본관 14 : 분기관

15 : 제1링메인 16 : 제2링메인

17 : 살수지관 18 : 살수지관 수동밸브

19 : 질소라인 20 : 질소라인 자동밸브

21 : 스팀메인라인 22 : 스팀메인라인 자동밸브

23 : 스팀링메인 24 : 스팀지관

25 : 스팀지관 자동밸브 26 : 압력계

27 : 체크밸브 28 : 소경관

29 : 대경관 30 : 배출공

31 : 나사산 32 : 중심선

33 : 제어반

Claims

노정 온도 조절용 담수가 유입되는 링메인, 상기 링메인에 연결되며 상기 담수를 노내로 살수하는 살수지관 및 상기 살수지관에 체결된 노즐을 포함하는 고로 노정 살수라인의 막힘을 방지하기 위한 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치에 있어서,

퍼지용 스팀이 공급되는 스팀링메인; 및

상기 살수지관에 상기 퍼지용 스팀이 공급될 수 있도록 상기 스팀링메인과 상기 살수지관을 연결시키는 스팀지관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치.
제1항에 있어서,

상기 살수지관에는 체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 고로 조정 살수라인 막힘 방지 장치.
제1항에 있어서,

상기 살수지관의 압력을 측정하기 위한 압력계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 노즐에는 복수의 배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치.
제4항에 있어서,

상기 배출공은 상기 노즐의 중심선을 기준으로 상부의 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치.
제5항에 있어서,

상기 배출공은 콘(cone) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치.
제6항에 있어서,

상기 배출공은 그 중심이 상기 노즐의 팁(tip)측을 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 고로 노정 살수라인 막힘 방지 장치.