KR100931174B1

KR100931174B1 - 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치

Info

Publication number: KR100931174B1
Application number: KR1020020084739A
Authority: KR
Inventors: 김성규; 강병광
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2009-12-11
Also published as: KR20040058507A

Abstract

본 발명은 고로에서 용선과 함께 출선되는 슬래그를 냉각시키는 수재설비에서 상기 슬래그가 냉각되면서 발생되는 부식성 수증기를 제거하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 수증기배출타워를 3구간으로 나누어 구간내 수증기 농도를 검출하는 제1,2,3수증기검출기와, 대기로부터 흡입된 대기에어를 설정 온도로 냉각시키는 냉각장치와, 상기 수증기배출타워의 구간과 구간 사이에 설치되어 냉각에어를 상기 수증기배출타워의 하부로 분사하는 제1,2분사기와, 상기 제1,2분사기로 분사될 냉각에어의 온도를 설정하여 상기 냉각장치로 출력하는 냉각장치 온도제어부와, 슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제1설정율 만큼의 수증기가 제거되도록 상기 제1분사기로 공급되는 냉각에어량을 제어하는 제1냉각에어량 제어부와, 슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제2설정율만큼의 수증기가 제거되도록 상기 제2분사기로 공급되는 냉각에어량을 제어하는 제2냉각에어량 제어부로 구성된다.

이러한 본 발명의 구성에 의하면, 본 발명은 부식성 수증기가 대기 중으로 방출되어 발생되는 대기오염을 미연에 방지하는 효과가 있다.

슬래그, 부식성 수증기, 수증기배출타워, 분사기, 냉각장치, 수증기검출기

Description

냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치{AN APPARATUS FOR DECONTAMINATING CORROSIVE VAPOR WITH COOLING AIR}

도1은 종래 수재설비에서 부식성 수증기 제거장치의 개략 구성도이다.

도2는 본 발명에 의한 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치의 개략 구성도이다.

도3a는 본 발명에 의한 수증기배출타워의 상세 구성도이고, 도3b는 제1,2분사기내 분사노즐의 사시도이고, 도3c는 분사노즐의 배치도이다.

도4는 본 발명에 의한 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치의 상세 구성도이다.

도5a는 본 발명에 의한 냉각장치 제어부의 수증기 온도에 따른 냉각장치 출구온도에 관한 그래프이고, 도5b는 냉각장치 제어부의 온도편차에 따른 냉각장치내 냉각에어 온도 설정값에 관한 그래프이고, 도5c는 제1,2냉각에어량 제어부의 수증기 편차에 따른 밸브의 개도량에 관한 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2: 수증기배출타워 21,22,23: 수증기검출기

24: 수증기 온도검출기 25,26: 분사기

30: 냉각장치 34: 냉각에어 온도검출기

35,36: 냉각에어 제어밸브 40: 냉각장치 온도제어부

50,60: 냉각에어량 제어부

본 발명은 고로에서 용선과 함께 출선되는 슬래그를 냉각시키는 수재설비에서 상기 슬래그가 냉각되면서 발생되는 부식성 수증기를 제거하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 청정의 냉각된 에어를 분사하여 부식성 수증기를 액체상태로 변환시켜 제거함으로서 환경오염 및 유해가스를 함유한 기체상태의 부식성 수증기가 대기 중으로 방출되는 것을 막는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치에 관한 것이다.

도1은 종래 수재설비에서 부식성 수증기 제거장치의 개략 구성도로서, 고로(1)에서 출선되는 슬래그는 교반조(15)내에서 고압의 냉각수에 의해 냉각되고, 상기 슬래그가 냉각되면서 발생되는 수재가루 및 다량의 부식성 수증기는 수증기배출타워(2)를 통해 대기로 방출된다. 상기 수증기배출타워(2)를 통해 방출되는 수증기는 수증기 흡입팬(5)에 의해 수증기포집기(3)로 흡입되고 수증기취입관(7)을 통해 열풍로(10)로 공급되어, 상기 고로(1)로 취입될 열풍으로 재활용된다.

그러나, 상기와 같은 구성에서는 상기 수증기배출타워(2)로 배출된 수재가루 및 다량의 부식성 수증기의 전량이 상기 수증기포집기로 흡입되지 않고, 일부 대기로 방출되어 대기오염을 일으키는 문제점이 있다. 또한, 수증기포집기(3)로 포집되어 열풍로로 공급되는 수증기에는 미처 제거되지 못한 수재가루 및 부식성 수증기가 잔존하게 되어, 상기 열풍로 및 송풍기를 거치는 동안 잔존하는 수재가루 및 부식성 수증기가 설비에 흡착되어 설비 노화를 일으킴으로서 설비의 2차 고장을 유발시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 고로에서 용선과 함께 출선되는 슬래그가 냉각되면서 발생되는 부식성 수증기 및 수재가루를 대기로 방출시키지 않기 위해서, 청정의 냉각된 에어를 상기 부식성 수증기로 분사하여 부식성 수증기 및 수재가루를 액체상태로 분리하여 제거하는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 장치는 굴뚝모양의 원통으로 고로에서 배출되는 슬래그가 냉각되면서 발생하는 부식성 수증기를 배출시키는 수증기배출타워를 갖는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치에 있어서,

상기 수증기배출타워를 아래에서부터 제1,2,3구간으로 나누고 각 구간마다 설치되어 구간 내 수증기의 농도를 검출하는 제1,2,3수증기검출기;

상기 수증기배출타워의 제1구간에 설치되어 슬래그가 냉각되면서 발생되는 초기 부식성 수증기의 온도를 검출하는 수증기 온도검출기;

대기로부터 흡입된 대기에어를 설정 온도로 냉각시키는 냉각장치;

상기 수증기배출타워의 상기 제1,2수증기검출기 사이와 제2,3수증기검출기 사이에 각각 설치되어 냉각에어를 상기 수증기배출타워의 하부로 분사하는 제1,2분사기;

상기 수증기배출타워로 공급되는 냉각에어의 온도를 검출하는 냉각에어 온도검출기;

상기 수증기 온도검출기에서 검출된 수증기 온도검출값으로부터 분사될 냉각에어의 온도설정값을 설정하여, 설정된 냉각에어 온도설정값의 냉각에어가 배출되도록 상기 냉각장치를 제어하는 냉각장치 온도제어부;

슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제1설정율 만큼의 수증기가 제거되도록 제1,2수증기검출기의 검출값을 비교하여 상기 제1분사기로 공급되는 냉각에어량을 제어하는 제1냉각에어량 제어부;

슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제2설정율만큼의 수증기가 제거되도록 제1,3수증기검출기의 검출값을 비교하여 상기 제2분사기로 공급되는 냉각에어량을 제어하는 제2냉각에어량 제어부; 및

상기 냉각장치와 제1,2분사기의 사이에 각각 설치되어 상기 제1,2냉각에어량 제어부의 제어에 따라 개도가 조절되어 상기 제1,2분사기로 공급되는 냉각에어량을 조절하는 제1,2냉각에어 제어밸브

를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치는 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명에서 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도2는 본 발명에 의한 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치의 개략 구성도로서, 도2를 참조하면 본 발명의 장치는 상기 수증기배출타워(2)를 아래에서부터 제1,2,3구간으로 나누고 각 구간마다 설치되어 구간내 수증기의 농도를 검출하는 제1,2,3수증기검출기(21,22,23)와, 상기 수증기배출타워(2)의 제1구간에 설치되어 슬래그가 냉각되면서 발생되는 초기 부식성 수증기의 온도를 검출하는 수증기 온도검출기(24)와, 대기로부터 흡입된 대기에어를 설정 온도로 냉각시키는 냉각장치(30)와, 상기 수증기배출타워(2)의 상기 제1,2수증기검출기(21,22) 사이와 제2,3수증기검출기(22,23) 사이에 각각 설치되어 냉각에어를 상기 수증기배출타워(2)의 하부로 분사하는 제1,2분사기(25,26)와, 상기 수증기배출타워(2)로 공급되는 냉각에어의 온도를 검출하는 냉각에어 온도검출기(34)와, 상기 수증기 온도검출기(24)에서 검출된 수증기 온도검출값으로부터 분사될 냉각에어의 온도설정값을 설정하여, 설정된 냉각에어 온도설정값의 냉각에어가 배출되도록 상기 냉각장치(30)를 제어하는 냉각장치 온도제어부(40)와, 슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제1설정율만큼의 수증기가 제거되도록 제1,2수증기검출기(21,22)의 검출값을 비교하여 상기 제1분사기(25)로 공급되는 냉각에 어량을 제어하는 제1냉각에어량 제어부(50)와, 슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제2설정율만큼의 수증기가 제거되도록 제1,3수증기검출기(21,23)의 검출값을 비교하여 상기 제2분사기(25)로 공급되는 냉각에어량을 제어하는 제2냉각에어량 제어부(60)와, 상기 냉각장치(30)와 제1,2분사기(25,26)의 사이에 각각 설치되어 상기 제1,2냉각에어량 제어부(50)의 제어에 따라 개도가 조절되어 상기 제1,2분사기로(25,26)로 공급되는 냉각에어량을 조절하는 제1,2냉각에어 제어밸브(35,36)를 포함한다.

또한, 도3a는 본 발명에 의한 수증기배출타워의 상세 구성도이고, 도3b는 제1,2분사기내 분사노즐의 사시도이고, 도3c는 분사노즐의 배치도로서, 도3을 참조하면 본 발명에 있어서 상기 제1,2분사기(25,26)는, 상기 수증기배출타워(2)의 구간과 구간 사이에 수평으로 설치된 그물망 형태로 이루어져 상기 냉각장치(30)로부터 공급된 냉각에어가 흐르는 분사배관(L)과, 상기 분사배관(L)에 일정한 간격으로 설치되어 상기 수증기배출타워(2)의 단면적 전체에 걸쳐 상기 분사배관(L)에 흐르는 냉각에어를 분사하는 다수의 분사노즐(N)을 포함한다.

도4는 본 발명에 의한 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치의 상세 구성도로서 도4를 참조하면 본 발명에 있어서 상기 냉각장치 온도제어부(40)는 상기 수증기 온도검출기(24)로부터 입력된 온도검출값을 그에 상응하는 상기 냉각장치(30) 출구의 냉각에어 온도설정값으로 환산하는 온도설정기(41)와, 상기 온도설정기(41)의 냉각에어 온도설정값과 상기 냉각에어 온도검출기(34)의 냉각에어 온도검출값간의 온도 편차를 연산하는 편차연산기(42)와, 상기 편차연산기(42)의 온도 편차에 상응하는 상기 냉각장치(30) 내 온도를 설정하는 냉각장치 온도설정기(43)를 포함한다.

또한, 상기 제1,2냉각에어량 제어부(50,60)는 상기 제1수증기검출기(21)로부터 검출된 총 수증기발생량 중 각각 제1,2설정율만큼을 수증기 제거량으로 설정하는 수증기제거량 설정기(51,61)와, 각각 상기 수증기제거량 설정기(51,61)의 수증기제거량과 제2,3수증기검출기(22,23)의 수증기 설정값간의 편차를 검출하는 편차검출기(52,62)와, 상기 편차검출기(52,62)의 수증기 편차만큼 상기 제1,2냉각에어 제어밸브(35,36)의 개도량을 각각 제어하는 제1,2밸브제어기(53)를 포함한다.

이하, 상기 서술한 본 발명의 구성에 따른 작용을 설명한다.

먼저, 도4를 참조하면 냉각장치 온도제어부(40)의 온도설정기(41)는 입력된 상기 수증기 온도검출기(24)의 수증기 온도검출값을 상기 냉각장치(30)에서 배출되는 냉각에어의 온도설정값으로 환산하여 상기 편차연산기(42)로 출력하는데, 상기 수증기 온도검출값에 따른 상기 냉각장치(30) 출구의 냉각에어 온도설정값은 도5a에 도시된 그래프에 의해 결정된다. 상기 편차연산기(42)는 상기 온도설정기(41)의 냉각에어 온도설정값과 상기 냉각에어 온도검출기(34)의 냉각에어 온도검출값을 연산하여 그 편차를 상기 냉각장치 온도설정기(43)로 출력한다. 상기 냉각장치 온도설정기(43)는 입력된 상기 편차연산기(42)의 편차값을 상기 냉각장치(30)의 온도설정값으로 출력하는데, 편차에 따른 상기 냉각장치(30)의 온도설정값은 도5b에 도시 된 그래프에 의해 결정된다. 상기 냉각장치 온도설정기(43)에서 설정된 온도는 상기 냉각장치(30)로 출력되고, 상기 냉각장치(30)는 대기에어가 입력된 설정온도에 도달할 때까지 자동으로 냉각시킨다.

상기 제1냉각에어량 제어부(50)는 도4에 도시된 바와 같이, 일단 상기 제1수증기검출기(21)로부터 검출된 총 수증기발생량 중 상기 수증기배출타워(2)의 제1구간에서 제거될 수증기제거량은 제1설정율에 의해 상기 1차 수증기제거량 설정기(51)에 설정되고, 상기 제1차편차연산기(52)는 상기 제2수증기검출기(22)의 수증기검출값이 상기 1차 수증기제거량만큼 제거되었는지를 비교하여 그 편차를 연산한다. 상기 제1편차연산기(52)의 편차는 상기 제1밸브제어기(53)로 입력되어 도5c에 도시된 그래프에 따라 입력된 편차에 따른 상기 제1냉각에어 제어밸브(35)의 개도량으로 설정되고, 상기 제1냉각에어 제어밸브(35)는 상기 제1밸브제어기(53)에서 설정된 개도량에 따라 제어된다. 따라서, 상기 냉각장치(30)로부터 배출되어 상기 제1분사기(25)로 공급되는 냉각에어량은 상기 제1냉각에어 제어밸브(35)의 개도량과 비례하고, 상기 제1분사기(25)로 공급된 냉각에어량은 상기 수증기배출타워(2)의 제1구간으로 분사되어 제1구간의 부식성 수증기를 액체상태로 냉각시키고, 액체상태가 된 부식성 수증기는 아래로 떨어져 제거된다.

또한, 상기 제2냉각에어량 제어부(60)는 도4에 도시된 바와 같이 상기 제1냉각에어량 제어부(50)와 동일한 구성으로 이루어지는데, 상기 2차 수증기제거량 설정기(61)는 상기 제1분사기(25)에 의해 제거되고 남은 부식성 수증기 전량을 제거 하는 수증기제거량인 제2설정율로 설정된다. 상기 제2편차검출기(62)는 상기 제3수증기검출기(23)의 수증기검출값을 상기 2차 수증기설정기(61)에서 설정된 수증기제거량과 비교하여 그 편차를 검출하는데, 상기 편차는 상기 수증기배출타워(2)의 제3구간에 존재하는 부식성 수증기량을 의미한다. 상기 제2편차연산기(62)의 편차는 상기 제2밸브제어기(63)로 입력되어 도5c에 도시된 그래프에 따라 입력된 편차에 따른 상기 제2냉각에어 제어밸브(36)의 개도량으로 설정되고, 상기 제2냉각에어 제어밸브(36)는 상기 제2밸브제어기(63)에서 설정된 개도량에 따라 제어된다. 따라서, 상기 냉각장치(30)로부터 배출되어 상기 제2분사기(26)로 공급되는 냉각에어는 상기 제2냉각에어 제어밸브(36)의 개도량과 비례하고, 상기 제2분사기(26)로 공급된 냉각에어는 상기 수증기포집장치(20)의 제2구간으로 분사되어 제2구간의 부식성 수증기를 전량 액체상태로 냉각시키고, 액체상태가 된 부식성 수증기는 아래로 떨어져 제거된다.

상기 수증기배출타워(2)에서 수재가루 및 부식성 수증기가 제거된 청정의 수증기는 종래와 동일하게 피드백시켜 고로의 스팀연료로 이용된다. 즉, 상기 수증기배출타워(2)에서 방출되는 수증기는 수증기포집기(3)로 흡입되어 수증기 취입관(7)을 통해 열풍로(10)로 공급되어 고온의 수증기로 가압된 뒤 송풍기(14)를 통해 고로로 취입되게 된다.

상기 제1,2분사기(25,26)는 도3에 도시된 바와 같이 상기 수증기배출타워(2)의 구간과 구간 사이에 사각형, 크로스 상태로 연결된 분사배관(L)이 설치되고, 상기 분사배관(L)에는 다수의 분사노즐(N)이 구비되어 있다. 상기 분사노즐(N)에서 분사되는 냉각에어는 셀 형태의 일정한 분사범위를 가지는데, 상기 분사배관(L)에 설치되는 상기 분사노즐(N)의 간격은 냉각에어의 분사범위가 상기 수증기포집장치(20)의 전체 단면적을 커버하는 범위에서 결정된다. 또한, 상기 냉각에어의 분사범위는 상기 분사노즐(N)의 종류에 따라 변경될 수 있다.

본 발명은 고로에서 배출되는 슬래그가 냉각되면서 발생되는 기체상태의 부식성 수증기량에 비례하여 냉각에어를 분사하여, 상기 기체상태의 부식성 수증기를 하여 액체상태로 변화시켜 포집함으로써, 상기 부식성 수증기가 대기 중으로 방출되어 발생되는 대기오염을 미연에 방지하는 효과가 있다.

Claims

굴뚝모양의 원통으로 고로에서 배출되는 슬래그가 냉각되면서 발생되는 부식성 수증기를 배출시키는 수증기배출타워를 갖는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치에 있어서,

상기 수증기배출타워를 아래에서부터 제1,2,3구간으로 나누고 각 구간마다 설치되어 구간내 수증기의 농도를 검출하는 제1,2,3수증기검출기(21,22,23);

상기 수증기배출타워의 제1구간에 설치되어 슬래그가 냉각되면서 발생되는 초기 부식성 수증기의 온도를 검출하는 수증기 온도검출기(24);

상기 수증기배출타워의 상기 제1,2수증기검출기(21,22) 사이와 제2,3수증기검출기(22,23) 사이에 각각 설치되어 냉각에어를 상기 수증기배출타워의 하부로 분사하는 제1,2분사기(25,26);

대기로부터 흡입된 대기에어를 설정 온도로 냉각시키는 냉각장치(30);

상기 수증기배출타워로 공급되는 냉각에어의 온도를 검출하는 냉각에어 온도검출기(34);

상기 수증기 온도검출기(24)에서 검출된 수증기 온도검출값으로부터 분사될 냉각에어의 온도설정값을 설정하여, 설정된 냉각에어 온도설정값의 냉각에어가 배출되도록 상기 냉각장치(30)를 제어하는 냉각장치 온도제어부(40);

슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제1설정율만큼의 수증기가 제거되도록 제1,2수증기검출기(21,22)의 검출값을 비교하여 상기 제1분사기(25)로 공급되는 냉각에어량을 제어하는 제1냉각에어량 제어부(50);

슬래그 냉각시 발생되는 수증기량 중 제2설정율 만큼의 수증기가 제거되도록 제1,3수증기검출기(21,23)의 검출값을 비교하여 상기 제2분사기(25)로 공급되는 냉각에어량을 제어하는 제2냉각에어량 제어부(60); 및

상기 냉각장치(30)와 제1,2분사기(25,26)의 사이에 각각 설치되어 상기 제1,2냉각에어량 제어부(50)의 제어에 따라 개도가 조절되어 상기 제1,2분사기로(25,26)로 공급되는 냉각에어량을 조절하는 제1,2냉각에어 제어밸브(35,36)

를 구비함을 특징으로 하는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치.
제1항에 있어서, 상기 제1,2분사기(25,26)는

상기 수증기배출타워 구간과 구간사이에 수평으로 설치된 그물망 형태로 이루어져 상기 냉각장치(30)로부터 공급된 냉각에어가 흐르는 분사배관(L); 및

상기 분사배관(L)에 일정한 간격으로 설치되어 상기 수증기배출타워의 단면적 전체에 걸쳐 상기 분사배관(L)에 흐르는 냉각에어를 분사하는 다수의 분사노즐(N)

을 구비함을 특징으로 하는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각장치 온도제어부(40)는

상기 수증기 온도검출기(24)로부터 입력된 온도검출값을 그에 상응하는 상기 냉각장치(30) 출구의 냉각에어 온도설정값으로 환산하는 온도설정기(41);

상기 온도설정기(41)의 냉각에어 온도설정값과 상기 냉각에어 온도검출기(34)의 냉각에어 온도검출값간의 온도 편차를 연산하는 편차연산기(42); 및

상기 편차연산기(42)의 온도 편차에 상응하는 상기 냉각장치(30)내 냉각에어 온도를 설정하는 냉각장치 온도설정기(43)

를 구비함을 특징으로 하는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치.
제1항에 있어서, 상기 제1,2냉각에어량 제어부(50,60)는

상기 제1수증기검출기(21)로부터 검출된 총 수증기발생량 중 각각 제1,2설정율만큼을 수증기 제거량으로 설정하는 수증기제거량 설정기(51,61);

각각 상기 수증기제거량 설정기(51,61)의 수증기제거량과 제2,3수증기검출기(22,23)의 수증기 설정값간의 편차를 검출하는 편차검출기(52,62); 및

상기 편차검출기(52,62)의 수증기 편차만큼 상기 제1,2냉각에어 제어밸브(35,36)의 개도량을 각각 제어하는 제1,2밸브제어기(53)

를 구비함을 특징으로 하는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장 치.
제4항에 있어서, 상기 수증기제거량 설정기(51,61)는

제2설정율 = 100% - 제2설정율인 것을 특징으로 하는 냉각에어 분사를 이용한 부식성 수증기 제거장치.