KR100948912B1 - 질소 산화물 제거 설비의 중화액 분사 장치 - Google Patents

Abstract

질소 산화물 제거 설비에 구비되어 질소 산화물이 투입되는 소각로에 중화액으로 작용하는 요소 용액을 분사하는 중화액 분사 장치에 관한 것으로서, 중화액 분사 장치는 소각로 내부에 설치되며 공급 파이프를 통해 액체 요소를 제공받는 분사 헤드 및 분사 헤드를 둘러싸는 에어 파이프를 구비하여 공기압을 이용해 액체 요소를 분사하는 분사부와; 소각로 내부에서 에어 파이프를 둘러싸는 튜브 프레임 및 튜브 프레임 내부에서 에어 파이프를 둘러싸는 냉각 호스를 구비하여 분사 헤드를 냉각시키는 냉각부와; 실린더에 의해 전후진 이동하여 라인 정지시 분사 헤드와 내부와 연결되는 결합 헤드를 구비하며 라인 정지시 분사 헤드 내부를 물로 청소하여 분사 헤드 내벽에 요소가 고착되는 것을 방지하는 고착 방지부를 포함한다.

질소산화물, 소각로, 흄라인, 요소, 중화액, 분사헤드, 에어파이프, 냉각호스, 냉각수

Description

질소 산화물 제거 설비의 중화액 분사 장치 {DEVICE FOR INJECTING NEUTRALIZATION LIQUID IN NITRIDE NEUTRALIZATION LINE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중화액 분사 장치를 구비한 질소 산화물 제거 설비의 개략도.

도 2는 도 1에 도시한 분사부와 냉각부의 부분 분해 사시도.

도 3은 도 2의 부분 확대 단면도.

도 4는 도 1의 부분 확대도.

도 5는 도 3의 구성에서 분사 헤드의 이동 상태를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 : 소각로 10 : 분사부

20 : 냉각부 30 : 고착 방지부

40 : 위치 조절부 50 : 요소 재활용부

본 발명은 스테인레스 제조 공정 중 소둔 산세 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 질소 산화물 제거 설비에 구비되어 질소 산화물이 투입되는 소각로에 중화액으로 작용하는 요소 용액을 분사하는 중화액 분사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열간 압연된 스테인레스 코일은 1,200℃ 이상의 고온에서 열처리를 통해 열간 압연시 형성된 가공 조직을 재결정하며 내부 응력을 제거하는 소둔 공정을 거치며, 열간 압연시 코일 표면에 생성된 스케일을 황산 등을 이용해 화학적으로 제거하는 산세 공정을 거치게 된다.

상기 산세 공정은, 숏트 블라스트와 스케일 브레이커에 의해 일단의 스케일이 제거된 스트립에 황산을 깊숙이 침투시켜 스케일을 박리시키는 황산 산세 영역과, 질산과 불산의 혼산을 이용해 스케일층을 용해시켜 블랙 코일을 화이트 코일로 만드는 혼산 산세 영역으로 나뉘며, 혼산 산세 작업시 질산과 불산이 산에 용해된 스케일과 반응하면서 질소 산화물이 발생하게 된다.

상기 질소 산화물은 대기를 오염시키는 유독성 물질이기 때문에, 질소 산화물 제거 설비를 거쳐 대기로 방출되어야 한다. 따라서 혼산 산세 작업시 발생한 질소 산화물은 여과포와 열 교환기를 지나 소각로에 유입되며, 소각로 내부로 액체 상태의 요소와, 대략 350℃로 가열된 공기를 주입하여 질소 산화물을 중화시켜 중화 반응에 의한 생성물을 소각로 외부로 배출시킨다.

그러나 소각로 내부에서 액체 요소를 분사하는 분사 헤드는 소각로 내부의 열에 의해 열 변형하거나, 열에 의해 요소의 수분이 급격히 증발하여 고체화함으로써 노즐이 막히는 경우가 자주 발생하게 된다. 이로 인해 중화 반응이 불완전하게 진행된 질소 산화물이 배출되어 대기 오염을 유발시키고, 노즐의 교체 및 막힌 부분을 뚫기 위한 작업을 수행하는 과정에서, 안전 사고가 발생하는 등, 생산성이 저 하되는 여러 문제점을 안고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 액체 요소를 분사하는 분사 헤드를 소각로의 열원으로부터 보호하여 분사 헤드의 열 변형을 방지하며, 라인 정지시 분사 헤드 내벽에 요소가 고착되는 것을 방지하는 질소 산화물 제거 설비의 중화액 분사 장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

소각로 내부에 설치되며 공급 파이프를 통해 액체 요소를 제공받는 분사 헤드 및 분사 헤드를 둘러싸는 에어 파이프를 구비하는 분사부와, 소각로 내부에서 에어 파이프를 둘러싸는 튜브 프레임 및 튜브 프레임 내부에서 에어 파이프 외벽을 둘러싸는 냉각 호스를 구비하여 분사 헤드를 냉각시키는 냉각부와, 실린더에 의해 전후진 이동하여 라인 정지시 분사 헤드와 내부가 연결되는 결합 헤드 및 분사 헤드 내부로 물을 공급 및 배출하는 각각의 물 공급 라인과 물 배출 라인을 구비하여 라인 정지시 분사 헤드 내부를 물로 청소하는 고착 방지부를 포함하는 질소 산화물 제거 설비의 중화액 분사 장치를 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질소 산화물 제거 설비의 개략도로서, 질소 산화물을 중화시키는 소각로를 중심으로 본 발명의 구성에 대해 설명한다.

상기 소각로(1)에는 흄 라인(2)이 설치되어 질소 산화물이 유입되며, 소각로(1) 측면에 에어 라인(3) 및 도시가스 라인(4)과 연결된 버너(5)가 설치되어 소각로(1) 내부를 가열시킨다. 그리고 소각로(1) 내부와 외부에 걸쳐 액체 요소를 분사하는 중화액 분사 장치가 설치되어 질소 산화물을 중화 처리하며, 중화 반응에 의한 생성물은 배출구(6)를 통해 소각로(1) 외부로 배출된다.

상기 중화액 분사 장치는 크게 분사 헤드(11)를 구비하여 소각로(1) 내부에 액체 요소를 분사하는 분사부(10)와, 소각로(1) 내부에서 분사 헤드(11)를 냉각 호스(21)로 둘러싸 분사 헤드(11)의 열 변형을 방지하는 냉각부(20)와, 라인 정지시 분사 헤드(11)와 결합하고 분사 헤드(11)에 청소용 물을 공급하여 분사 헤드(11) 내부의 요소 고착을 방지하는 고착 방지부(30)와, 라인 정지시 분사 헤드(11)를 이동시키는 위치 조절부(40)를 포함한다.

도 2는 도 1에 도시한 분사부와 냉각부의 부분 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 부분 확대 단면도로서, 상기 도면을 참고하여 분사부(10)와 냉각부(20)의 구성을 설명한다.

먼저, 상기 분사부(10)는 소각로(1)에 고정된 분사 헤드 블록(7)에 설치되며 공급 파이프(12)와 연결되는 분사 헤드(11)와, 소각로(1) 내부에서 분사 헤드(11)를 둘러싸는 에어 파이프(13)와, 분사 헤드 블록(7)에 설치되어 에어 파이프(13)로 고압의 공기를 제공하는 에어 라인(14)을 포함한다. 상기 공급 파이프(12)는 제1 밸브(14)를 통해 요소 라인(15)과 연결되며, 요소 저장 탱크(16)로부터 액체 요소를 제공받아 분사 헤드(11)로 제공한다.

이로서 분사 헤드(11)에서 배출되는 액체 요소는 에어 라인(14)에 투입되는 고압의 공기에 의해 소각로(1) 내부로 분사되며, 분사 과정에서 분사 헤드(11)의 위치는 도 3에 도시한 바와 같이 에어 파이프(13) 끝단의 분사 노즐(13a)로부터 소정 길이 이격된 상태로 이루어진다.

그리고 상기 냉각부(20)는 소각로(1) 내부에서 에어 파이프(13)를 둘러싸며 일단이 분사 헤드 블록(7)에 고정되는 튜브 프레임(22)과, 튜브 프레임(22) 내부에서 에어 파이프(13)를 스프링 형태로 둘러싸는 냉각 호스(21)와, 분사 헤드 블록(7)에서 냉각 호스(21)의 입구와 연결되어 냉각 호스(21)로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 라인(23)과, 분사 헤드 블록(7)에서 냉각 호스(21)의 출구와 연결되어 냉각 호스(21)의 냉각수를 배출시키는 냉각수 배출 라인(24)을 포함한다.

도 4는 도 1의 부분 확대도이고, 도 5는 도 3의 구성에서 분사 헤드의 이동 상태를 도시한 단면도로서, 상기 도면을 참고하여 고착 방지부(30)와 위치 조절부(40)의 구성을 설명한다.

먼저, 고착 방지부(30)는 내부에 물흐름 경로를 구비하며 분사 노즐(13a)과 결합하는 결합 헤드(31)와, 결합 헤드(31)를 소각로(1) 벽에 슬라이드 가능하게 지지하는 부쉬(32)와, 결합 헤드(31) 일단과 연결되어 결합 헤드(31)를 전후진 이동시키는 실린더(33)와, 결합 헤드(31)에 설치되는 물 배출구(34)를 포하하며, 이들 구성은 분사부(10)와 냉각부(20)가 설치된 소각로(1)의 일측 벽에 대해 이와 마주하는 소각로(1)의 반대측 벽에 설치된다.

또한 고착 방지부(30)는 전술한 구성과 더불어, 도 1에 도시한 바와 같이 분 사 헤드(11)와 연결된 공급 파이프(12) 끝단에 설치되는 제2 밸브(35)와, 제2 밸브(35)를 통해 공급 파이프(12)와 연결되는 물 공급 라인(36)을 포함한다.

이로서 고착 방지부(30)는 라인 정지시, 결합 헤드(31)를 전진시켜 에어 파이프(13)의 분사 노즐(13a)과 결합하도록 하며, 이 때 분사부(10)의 분사 헤드(11)는 라인 작동 과정에서 그 끝단이 에어 파이프(13)의 끝단, 즉 분사 노즐(13a)과 소정 길이로 이격되어 있으므로, 위치 조절부(40)가 라인 정지시, 분사 헤드(11)를 전진시켜 결합 헤드(31)와 분사 헤드(11) 내부가 연결되도록 한다.

상기 위치 조절부(40)는 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 모터(41) 구동으로 회전하는 구동 스프라켓(42)과, 구동 스프라켓(42)과 기어 결합하는 피니언(43)과, 공급 파이프(12) 일단에서 공급 파이프(12)의 길이 방향을 따라 설치되어 피니언(43)과 기어 결합하는 랙(도 2에서 인용 부호 44로 표시)을 포함한다. 이로서 라인 정지시, 제1 모터(41)의 구동으로 공급 파이프(12)가 전진하여 튜브 프레임(22) 내부에서 분사 헤드(11)를 전진시키게 된다.

한편, 소각로(1) 하단에는 소각로(1) 내부에서 고착화된 요소 덩어리를 수거하여 재활용하는 요소 재활용부(50)가 설치된다. 상기 요소 재활용부(50)는 소각로(1) 하단에 설치되는 오거 스크류(51)와, 오거 스크류(51)의 중심축과 연결되어 이를 회전시키는 제2 모터(52)와, 오거 스크류(51) 끝단에 설치되어 모아진 요소 덩어리를 잘게 부수는 파쇄기(53)와, 파쇄기(53)를 통과한 요소 가루를 요소 재활용 탱크(54)에 공급하는 요소 슈트(55)를 포함한다.

이하 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소각로(1)에 설치된 흄 라인(2)을 따라 질소 산화물이 투입되면, 소각로(1)에 설치된 버너(5)가 작동하여 소각로(1) 내부를 대략 450℃로 가열시킨다. 그리고 분사부(10)에서 소각로(1) 내부에 액체 요소를 분사하여 질소 산화물을 중화 처리하며, 중화 반응에 의한 생성물은 배출구(6)를 통해 소각로(1) 외부로 배출된다.

상기 과정에서 공급 파이프(12)에 설치된 제1 밸브(14)가 개방되고, 제2 밸브(35)가 폐쇄되어 제1 펌프(17)의 작동으로 요소 저장 탱크(16)에 모아진 액체 요소를 공급 파이프(12)를 통해 분사 헤드(11)에 제공한다. 그리고 분사 헤드(11)는 도 3에 도시한 바와 같이, 그 끝단이 에어 파이프(13)의 단부로부터 소정 거리 이격되고, 에어 라인(14)을 통해 에어 파이프(13) 내부로 고압의 공기가 제공되어 공기압에 의해 소각로(1) 내부에 액체 요소를 분사하게 된다.

이 과정에서, 분사 헤드 블록(7)에 설치된 냉각수 공급 라인(23)으로 냉각수가 공급되어 에어 파이프(13)를 둘러싸는 냉각 호스(21)에 냉각수가 투입된다. 따라서 냉각 호스(21)의 냉열로 분사 헤드(11)를 냉각시켜 소각로(1) 내부의 고열에 의한 분사 헤드(11)의 열 변형을 방지하며, 냉각 호스(21)를 순환한 냉각수는 냉각수 배출 라인(24)을 통해 외부로 배출된다.

그리고 라인 정지시에는 공급 파이프(12)에 설치된 제1 밸브(14)를 폐쇄하여 액체 요소의 공급을 차단하며, 제1 모터(41)를 작동하여 구동 스프라켓(42)과 피니언(43)을 회전시킴으로써 공급 파이프(12)를 전진시켜 도 5에 도시한 바와 같이, 분사 헤드(11) 끝단이 에어 파이프(13) 끝단과 접촉하도록 하여 분사 헤드(11)와 분사 노즐(13a)을 연결시킨다.

이와 동시에, 도 4에 도시한 바와 같이 고착 방지부(30)를 구성하는 실린더(33)를 작동하여 결합 헤드(31)를 전진시키면, 결합 헤드(31)와 분사 노즐(13a)이 결합하여 결합 헤드(31) 내부와 분사 헤드(11)의 내부가 연결된다. 그리고 공급 파이프(12)에 설치된 제2 밸브(35)를 개방시킨 후, 물 공급 라인(36)을 통해 물을 제공하면, 물이 공급 파이프(12)와 분사 헤드(11) 및 결합 헤드(31) 내부를 거쳐 물 배출구(34)를 통해 외부로 배출된다.

따라서 고착 방지부(30)가 분사 헤드(11) 내부에 물을 제공하여 분사 헤드(11) 내벽을 청소함으로써 라인 정지시, 분사 헤드(11) 내벽에 요소가 고착되는 것을 방지한다.

한편, 소각로(1) 내부의 온도가 설정 온도와 일치하지 않을 경우에는 소각로(1) 내부에 요소 덩어리가 발생하게 되며, 발생된 요소 덩어리는 소각로(1) 하단에 설치된 오거 스크류(51)에 모아진다. 이로서 일정량의 요소 덩어리가 모아지면, 제2 모터(52)를 작동시켜 오거 스크류(51)를 회전시킴으로써 요소 덩어리를 파쇄기(53)에 제공하고, 파쇄기(53)를 작동시켜 요소 덩어리를 잘게 부순 후 요소 슈트(55)를 통해 요소 재활용 탱크(54)에 공급한다.

상기 요소 재활용 탱크(54)에는 온수 라인(56)이 연결되어 요소 슈트(55)를 통해 제공된 요소를 액체화하며, 요소 재활용 탱크(54)는 제2 펌프(57)를 통해 요소 저장 탱크(16)와 연결되어 요소 재활용 탱크(54)에 모아진 액체 요소를 요소 저장 탱크(16)로 공급한다. 이러한 요소 재활용부(50)의 작동으로 요소를 재활용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 소각로 내부로 액체 요소를 분사하는 분사 헤드가 냉각부에 둘러싸여 있으므로, 소각로의 열원으로부터 보호되어 분사 헤드의 열 변형을 방지하며, 라인 정지시 분사 헤드 내부를 물로 청소하여 분사 헤드 내벽에 요소가 고착되는 것을 방지한다. 또한 본 발명은 소각로 하단에 모아진 요소 덩어리를 모아 파쇄한 다음 요소 저장 탱크에 공급하여 재활용한다.

Claims (4)

1. 소각로 내부에 설치되고 공급 파이프와 연결되어 액체 요소를 제공받는 분사 헤드와, 분사 헤드를 둘러싸며 고압의 공기가 제공되는 에어 파이프를 구비하여 공기압을 이용해 액체 요소를 소각로 내부로 분사하는 분사부와;

   상기 소각로 내부에서 에어 파이프를 둘러싸는 튜브 프레임과, 튜브 프레임 내부에서 에어 파이프를 감싸는 냉각 호스를 구비하며, 냉각 호스에 투입된 냉각수를 통해 분사 헤드를 냉각시키는 냉각부;

   실린더에 의해 전후진 이동하여 라인 정지시 분사 헤드와 내부가 연결되는 결합 헤드와, 상기 공급 파이프를 통해 분사 헤드 내부로 물을 공급하는 물 공급 라인과, 결합 헤드 후단에 설치되어 물을 배출하는 물 배출 라인을 구비하며, 라인 정지시 분사 헤드 내벽을 청소하여 요소 고착을 방지하는 고착 방지부; 및

   라인 정지시 상기 분사 헤드를 전진 이동시키는 위치 조절부를 포함하며,

   상기 위치 조절부가 제1 모터 구동으로 회전하는 구동 스프라켓과, 구동 스프라켓과 기어 결합하는 피니언과, 상기 공급 파이프의 길이 방향을 따라 설치되고 피니언과 기어 결합하는 랙을 구비하여 공급 파이프를 통해 분사 헤드를 이동시키는 질소 산화물 제거 설비의 중화액 분사 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉각 호스가 에어 파이프를 스프링 형태로 둘러싸며, 상기 소각로 일벽에 설치된 분사 헤드 블록의 냉각수 공급 라인과 연결되고, 냉각 호스의 출구는 분사 헤드 블록의 냉각수 배출 라인과 연결되어 냉각 호스로 냉각수를 순환시키는 질소 산화물 제거 설비의 중화액 분사 장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 소각로 하단에 요소 재활용부가 설치되며, 요소 재활용부가 소각로 하단에 설치되는 오거 스크류와, 오거 스크류를 회전시키는 제2 모터와, 오거 스크류 끝단에 설치되어 모아진 요소 덩어리를 잘게 부수는 파쇄기와, 파쇄기를 통과한 요소 가수를 요소 재활용 탱크에 공급하는 요소 슈트를 포함하는 질소 산화물 제거 설비의 중화액 분사 장치.

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