KR100961016B1 - 혼합유체의 균일화장치 및 혼합유체 공급설비 - Google Patents

혼합유체의 균일화장치 및 혼합유체 공급설비 Download PDF

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Abstract

혼합유체가 더욱 균일화된 혼합상태로 공급되는 혼합유체 공급설비(1)로서, 주 가스 배관에 부 가스를 공급하여 혼합하는 부 가스 배관을 구비한 혼합가스 배관(4)과, 상기 혼합가스 배관(4)내에 설치되는 혼합유체 균일화장치(6)를 구비하며, 상기 혼합유체 균일화장치(6)가 서로 중첩하여 접하는 고정 천공판(8) 및 가동 천공판(9)과, 가동 천공판(9)을 그 면내 방향으로 고정 천공판(8)에 대하여 이동시키기 위한 구동 실린더(11)를 구비하고, 각 천공판(8,9)에는 복수개의 관통공(10)이 형성되며, 가동 천공판(9)이 이동함에 따라 양 천공판(8,9)의 관통공(10)끼리 겹쳐진 정도가 변화하여 전체 관통공(10)의 개구율이 변화하도록 구성된 것이다.
Figure R1020077021473
유체, 혼합, 균일화, 고정천공판, 가동천공판, 혼합가스배관

Description

혼합유체의 균일화장치 및 혼합유체 공급설비{Mixed Fluid Uniformization Device and Mixed Fluid Feeding Apparatus}
본 발명은 혼합유체의 균일화장치 및 혼합유체 공급설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 복수의 유체를 혼합한 혼합유체의 혼합 정도를 한층 균일화하기 위한 혼합유체의 균일화 장치 및 이 혼합유체의 균일화장치를 구비한 혼합유체 공급설비에 관한 것이다.
제철분야에 있어서, 예를 들면, 용광로법으로 선철을 생산하는 경우, 용광로에서 발열량이 비교적 적은(저 칼로리) 노정가스(Blast Furnace Gas, 이하 "BFG"라고 함)가 부산물 가스로서 발생한다. 이 BFG는 제철소 내에 있어서 다방면으로 이용되고 있다. 저 칼로리 부산물 가스로서는, BFG에 한정되지 않고, 전로가스(LDG)와 석탄층가스(Coal mine gas, 이하 "CMG"라고 함) 등의 많은 다양한 종류의 가스와, 이것의 혼합가스를 포함된다. 한편으로, 최근에 용광로법 이외에 새로운 제철프로세스(예를 들면, FINEX와 COREX 등의 직접환원제철법)가 개발되고 있고, 이러한 신프로세스로부터 발생하는 부산물 가스의 유효이용에 대해서도 적용할 수 있는 연소방식의 개발이 기대되고 있다.
어느 제철 프로세스일지라도, 발생하는 부산물 가스의 특성(가스조성 및 칼 로리)은 설비와 조업내용에 따라 다르다. 동일 설비임에도 각 원료의 특성과 반응과정에 따라 시시각각 변화하여, 일정한 것이 없다. 부산물 가스를 예로 들면, 가스터빈과 같은 연소설비의 연료로서 사용하는 경우, 변동하는 칼로리값이 가스터빈의 상한허용 칼로리값을 초과하지 않도록 감열용 가스를 혼합하여 가스터빈 연소기 내에서의 연소온도의 급격한 상승을 피하지 않으면 안된다. 바꾸어 말해서, 하한허용 칼로리값을 밑돌지 않도록 증열용 가스를 혼합하여 가스터빈의 연소기 내에서의 실화(失火)를 피하지 않으면 안된다. 더욱이, 이와 같은 주(主) 가스(예를 들면, BFG)에 증열용 또는 감열용 가스(이하 "부(副) 가스"라고 함)가 혼합된 혼합가스는 연료공급배관내의 단면에 있어서 충분히 균일하게 하지 않으면 안된다. 즉, 충분히 혼합할 필요가 있는 것이다.
만일, 혼합가스가 배관내 단면에 있어서 불균일하다면, 불균일한 부분은 그때까지의 상태로 가스터빈의 연소기에 도달할 가능성이 있으므로, 연소실 내에 복수기로 설치되어 있는 연소기 각각에 있어서 연소형태가 불균일하게 될 염려가 있다.
또한, 증열과 감열을 목적으로 하지 않고, 성질과 상태가 다른 복수 종류의 가연가스를 한꺼번에 연료로서 사용하는 경우(예를 들면, BFG에 LDG와 CMG를 혼합하는 경우)에도, 이러한 가스를 충분히 혼합할 필요가 있다.
종래, 칼로리 등의 특성이 다른 가스를 균일하게 혼합하기 위해서, 예를 들면, 유로 내에 가스를 선회시키는 정익(靜翼)을 구비한 혼합기(예를 들면, 특허문헌 1 참조)가 사용되었다. 혼합기의 기능은, 주 가스 및 주 가스에 부 가스를 혼합 시켜 이종가스의 칼로리 및 유량 전부의 범위에 걸쳐서 소정의 혼합을 달성하는 것에 있다. 혼합기는 혼합조건에 부합되도록 설계되지만, 그 조건으로서는 (1) 주 가스의 유량, 가스비중, 가스조성 (2) 혼합해야 할 가스의 가스비중, 가스조성 (3) 주 가스와 혼합해야 할 가스와의 혼합비의 폭이 있다.
종래의 혼합기는, 주 가스와 부 가스의 혼합비율, 즉 혼합비가 증열 목표치와, 주 가스 및 부 가스의 칼로리값을 기준으로 미리 결정된다. 따라서, 만일, 당초 예정하였던 부 가스를 다른 종류의 증열용 가스로 변화시킨 경우, 또는 주 가스의 칼로리 값이 변화하기 때문에 주 가스와 부 가스와의 혼합비를 크게 변경시키게 된 경우에, 종래 혼합기는 혼합기 하류의 연료공급 배관내 단면에 대하여 혼합이 일정한 편차 내로 이루어지는 균일성을 확보하는 것이 곤란하다.
예를 들면, 800kcal/Nm3 의 부산물 가스를 1000kcal/Nm3 로 증열하는 경우, 증열용 가스로서 선택된 코크스로 가스(이하 "COG"라고 함, 칼로리값은 약 4000kcal/Nm3), 전로 가스(이하 "LDG"라고 함, 칼로리값은 2000kcal/Nm3 ), 천연가스(이하 "NG"라 함, 칼로리값이 약 9000kcal/Nm3)에서는 각각 주 가스(상기 부산물 가스)와의 혼합비가 다르다. 예를 들면, 주 가스 BFG를 1로 하면, 이것에 대하여, COG에서는 0.05, LDG에서는 0.1, NG에서는 0.022의 비율로 혼합된다. 따라서, 증열용 가스로서 COG의 공급량이 감소한 경우에, LDG와 NG를 대용으로 이용하는 경우에는 주 가스에서의 혼합비가 COG의 경우에 비하여 크게 다르기 때문에, COG전용으로 설계된 종래의 혼합기에서는 충분히 균일한 혼합효과가 얻어지지 않게 된다. 또한, 상기와 같이 비교적 저칼로리의 LDG를 증열용가스로서 이용하는 것은, 주 가스가 BFG등과 같이 더욱 저 칼로리가스인 경우에서 이다.
주 가스와 부 가스의 혼합비가 동일해도, 주 가스의 유량변화에 의해 혼합기내의 흐름패턴이 변화하므로, 혼합하는 부 가스가 한 종류이더라도 혼합 후에 소정의 균일성을 주 가스의 폭 넓은 유량변화역으로 확보하는 것은 곤란하다.
특허문헌 1 : 일본 특개평 10-337458호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 다른 유량과 조성을 포함하는 여러 종류의 혼합조건에 적응하여 혼합의 균일성을 향상시키고, 종래의 혼합기가 설치되어 있는지의 여부에 관계없이(혼합기에는 관계없음) 유체혼합의 균일성을 향상시키기 위한 혼합유체 균일화장치 및 이 혼합유체 균일화장치를 구비한 혼합유체 공급설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 혼합유체 균일화장치는,
유체의 유로 내에 설치되면서, 서로 중첩하여 접하면서 상대변위 가능한 복수 개의 천공판을 구비하며, 각 천공판에는 복수 개의 관통공이 형성되고, 상기 복수 개의 천공판이 중첩된 상태로 서로의 면방향으로 상대변위함에 따라, 각 천공판의 관통공의 겹친 정도가 변화하여 전체 관통공의 개구율이 변화하도록 구성되어 있다.
이러한 구성에 의해, 유체흐름의 저항으로 작용하는 천공판의 상류측에 있어서, 주(主) 유체에 대하여 그 성질과 상태를 조정하기 위한 부(副) 유체를 혼합시키고, 관통공을 통과한 직후에 있어서도 더욱 혼합시켜서, 혼합이 촉진된다. 그것에 의해 혼합의 균일화가 촉진된다. 또한, 혼합조건에 따라, 관통공의 개구율을 변화시켜서 이 혼합조건에 가장 적합한 개구율을 선택하는 것이 가능하다.
상기 유로의 외부에 설치되고, 천공판을 이동시키기 위한 천공판 이동장치를 더 포함하고, 상기 복수개의 천공판이, 유로 내부에 고정된 고정 천공판과, 고정되지 않고 이동가능하게 되는 가동 천공판을 구비하며, 이 가동 천공판이 상기 천공판 이동장치에 의해 왕복 운동하도록 구성할 수 있다.
이와 같이 구성하면, 한쪽 천공판만 이동하여 좋고, 또한, 고정 천공판이 가동 천공판의 이동을 안내하는데 도와준다.
상기 전체 관통공을, 그 개구율이 최대일 때의 개구면적이 유로 단면적과 동일 또는 그 이상으로 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 유로의 저항을 가능한한 감소시킬 수 있기 때문이다.
상기 천공판을 유로의 중심축에 대하여 수직한 방향으로부터 경사지게 배치할 수 있다. 이런 경우에, 천공판의 실면적이 증가하고, 관통공 전체가 형성하는 개구면적도 증대하여 유로의 저항을 가급적 감소시킬 수 있다.
상기 고정 천공판에 이동 안내 부재를 결합하고, 이 이동 안내 부재를 가동 천공판의 왕복 운동방향에 수직한 방향의 양측 부분에 결합하여 그 이동을 안내할 수 있도록 구성할 수 있다.
1개의 가동 천공판을 2개의 고정 천공판 사이에 배치하고, 이 2개의 고정 천공판 사이에, 가동 천공판이 슬라이딩 이동가능하도록 간격을 유지하는 스페이서를 배치하며, 이 2개의 고정 천공판 및 스페이서가 가동 천공판의 이동을 안내하도록 구성할 수 있다.
이와 같이 구성하면, 가동 천공판의 이동이 그 전후의 고정 천공판과, 예를 들면, 양측부의 스페이서에 의해 안내됨으로써, 가동 천공판의 두께를 얇게하여 중량을 작게할 수 있으며, 한층 신속한 조작이 가능하다.
상기 관통공을, 가동 천공판의 이동방향에 수직한 방향으로 연장되는 장공(長孔)형으로 형성할 수 있다. 이와 같이하면, 1개의 천공판 상의 관통공의 면적비율을 비교적 크게할 수 있음으로써, 관통공이 전체 열린(全開) 경우의 개구 면적을 크게 할 수 있다.
상기 유로 내에 설치되어 상기 관통공을 세정하기 위한 세정장치를 더 포함하고, 이 세정장치가 세정용 액체를 분출하는 복수개의 노즐을 가지는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 작업자가 유로 내에 들어갈 필요가 없고, 또는 들어가는 빈도를 대폭 감소시켜서 천공판의 세정을 할 수 있도록 한다.
상기 가동 천공판을 이동함에 따라 전체 관통공이 폐쇄되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 혼합유체 균일화장치는,
유체의 유로 내에 설치되고, 복수 개의 관통공이 형성된 천공판을 구비하며, 상기 천공판이 천공판의 면내인 천공판 중심을 통과하는 회전축에 연결되고, 상기 회전축은 회전 구동기에 접속되어 상기 천공판을 회동시키도록 구성된다.
이러한 구성에 의해서도, 혼합유체의 혼합을 더욱 촉진시킬 수 있다. 더욱이, 유로의 하류측에서 유체의 흐름이 긴급하게 차단되어 급격한 압력변동이 상류측으로 전파되는 상황이 발생하더라도, 이 회전가능한 천공판을 유로를 막는 방향으로 회전시켜서 유로의 저항을 증대시키도록 함으로써, 상기 압력변동이 상류측으로 전파되는 것이 억제된다.
상기 천공판을, 그 면이 유로의 중심축에 따른 방향으로 되는 전체 개방 위치 위치와, 유로를 폐쇄하는 전체 폐쇄 위치와의 사이를 회동하도록 구성할 수 있다. 또한, 유로를 폐쇄하는 전체 폐쇄 위치로는, 상기 천공판에 관통공이 형성되지 않도록 유로 내의 유체의 흐름이 차단되는 위치를 말하며, 실제로 유체의 흐름을 완전하게 차단하는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명의 혼합유체 공급설비는,
유체가 흐르는 유로와, 상기 유로 내에 설치되는 혼합유체 균일화장치를 구비하며, 상기 혼합유체 균일화장치가, 상기 어느 하나의 혼합유체 균일화장치이고, 상기 유로에 대하여 혼합유체 균일화장치가 설치되어 있는 부분의 단면적을, 그 상류측의 단면적 및 하류측의 단면적 각각보다 크게 한다.
상기 혼합유체 공급설비에 의하면, 천공판의 실면적이 증가하여, 관통공 전체의 개구면적도 증대함으로써, 유로의 저항을 가급적 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 혼합유체 공급설비는,
유체가 흐르는 유로와,
상기 유로 내에 설치된 혼합유체 균일화장치를 구비하고,
상기 혼합유체 균일화장치는, 상기 어느 하나의 균일화장치이며,
상기 유로에 대하여 혼합유체 균일화장치가 설치되어 있는 부분의 하류측 단면적을, 그 상류측 단면적보다 크게한다.
이와 같이, 혼합유체가 균일화장치를 통과한 직후에 팽창,확산하기 때문에, 혼합효과가 더욱 향상되는 것을 기대할 수 있다.
본 발명의 다른 혼합유체 공급설비는,
유체가 흐르는 유로와,
상기 유로 내에 설치된 혼합유체 균일화장치를 구비하고,
상기 혼합유체 균일화장치는, 상기 어느 하나의 균일화장치이며,
상기 유로에 대하여 혼합유체 균일화장치의 하류측에 설치되는 가스의 성질과 상태를 검출하는 가스성상(性狀) 검출장치를 더 포함하며, 이 가스성상 검출장치가 유로의 단면상의 가스성분 분포를 검출하도록 구성되어 있다.
상기 혼합유체 공급설비에 의하면, 가스성상 검출장치에 의하여 검출된 혼합가스의 혼합상태에 대응하여 상기 천공판의 관통공의 개구율을 변화시켜서, 혼합 균일화를 향상시키기 위해 적절한 개구율을 선택할 수 있다. 가스성상 검출장치로서는, 예를 들면, 칼로리 계측장치 등이 채용된다.
본 발명에 의하면, 광범위한 혼합조건에 있어서도 혼합의 균일성을 향상시키고, 주 유체 및 혼합한 부 유체의 유량과 조성이 변화해도, 유체혼합의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예인 혼합유체 균일화장치를 포함한 혼합유체 공 급설비를 개략적으로 나타낸 배관도이다.
도 2는, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 일실시예를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 3a는, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 3b는, 그 일부 단면의 측면도이다.
도 4는, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 5는, 도 4의 V-V선 단면도이다.
도 6은, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 또 다른 실시예를 나타낸 종단면도이다.
도 7은, 각각 도 6의 혼합유체 균일화장치의 천공판의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 8은, 도 6의 혼합유체 균일화장치의 천공판을 나타낸 사시도이다.
도 9는, 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도이다.
도 10은, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 11은, 도 10의 혼합유체 균일화장치의 일부를 절개한 사시도이다.
도 12는, 도 10의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선 단면도이다.
도 13은, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 14는, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 15는, 도 1의 혼합유체 공급설비에 있어서 혼합유체 균일화장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 16은, 도 15의 혼합유체 균일화장치의 천공판의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 17은, 도 15의 혼합유체 균일화장치의 천공판의 다른 일례를 나타낸 사시도이다.
[부호의 설명]
1 : 혼합유체 공급설비
2 : 주 가스 배관
3 : 부 가스 배관
4 : 혼합가스 배관
5 : 혼합점
6 : (혼합유체의)균일화장치
7 : 균일도 검출장치
8 : 고정 천공판
9 : 가동 천공판
10 : 관통공
11 : 구동실린더
12 : 연결봉
13 : 밀봉기구
14 : 안내 부재
15 : 스페이서
16 : (혼합유체의)균일화장치
17 : 세정장치
18 : 세정액 공급배관
19 : 분사노즐
20 : 관통공
21 : 혼합가스 배관
22 : 회전 천공판
23 : 배관
24 : 회전 천공판
25 : 회전축
26 : (혼합유체의)균일화장치
27 : 플랜지 이음
28 : 폐쇄 플러그
29 : 개폐밸브
30 : 제어장치
31 : 유량 조절장치
32 : 위치 검출기
33 : 집액홈
34 : 드레인공
C : 연소장치
S : 가스공급원
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 혼합유체 균일화장치 및 이를 구비한 혼합유체 공급설비의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 혼합유체 공급설비(1)이다. 이러한 공급설비로는, 예를 들면, 용광로와 직접환원제철설비 등의 가스 공급원(S)에서 발생한 칼로리변동이 있는 부산물 가스를 가스터빈에 연료로서 이용하는 경우, 예를 들면, 성질과 상태가 다른 여러 종류의 부산물 가스를 혼합하여 공급하는 연료가스 공급설비, 또는 이와 같은 연료가스에 불활성 가스를 감열용 가스로서 혼합하여 COG 등을 증열용 가스로서 혼합하여 공급하는 연료가스 공급설비를 예로 들 수 있다. 상기 가스공급원(S)은, 발생가스를 연료로 하여 공급하기 때문에, 필요한 경우 예를 들면, 제진 등의 처리공정을 그 내부에 포함하는 것이다. 본 발명의 혼합유체 공급설비에 의해 공급되는 유체는 가스에 한정되지 않고, 액체, 분체, 슬러리 등도 포함하지만, 이하에서 설명하는 실시예에서는 가스를 예시로 한다.
상기 혼합액체 공급설비(1)는, 가스공급원(S)에서 발생한 주 가스를 공급하기 위한 주 가스 배관(2)과, 이 주 가스 배관(2)에 접속되고, 감열용 가스와 증열 용 가스를 주 가스에 첨가하여 혼합하기 위한 부 가스 배관(3)과, 이러한 양 배관(2, 3)의 접속점(이하, "혼합점"이라고 함)(5)으로부터 하류측에 설치되며, 주 가스와 부 가스의 혼합가스를 공급하는 혼합가스 배관(4)과, 혼합가스 배관(4) 내에 설치된 혼합유체 균일화장치(이하, "균일화장치"라고 함)(6)를 구비하고 있다. 상기 부 가스 배관(3)은, 주 가스의 변동하는 성질과 상태(예를 들면, 칼로리 변동)를 안정시키기 위해서 부 가스를 공급하는 것이다.
균일화장치(6)에 의해 균일하게 혼합시킨 가스는, 그것이 연료가스로 사용되는 경우에는 가스터빈의 연소기 등의 연소장치(C)로 이송시킨다. 상기 각 배관(2, 3, 4)은 각각 원형 단면의 관에 한정되지 않고, 타원형 단면 또는 다각형 단면으로 구성될 수 있다. 상기 부 가스 배관(3)에 대해서는, 2종 이상의 부 가스가 동일한 혼합점(5)에 있어서 공급 및 혼합되도록 한 배관으로 구성할 수 있으며, 또한, 복수개의 다른 부 가스 배관을 다른 위치에서 주 가스 배관(2)에 접속할 수도 있다.
도시된 바와 같이, 혼합가스 배관(4)에 있어서 균일화장치(6)의 하류에는, 내부를 흐르는 혼합가스의 혼합균일도를 검출하기 위한 균일도 검출장치(7)를 설치할 수 있다.
도 2에는 상기 균일화장치(6)가 도시되어 있다. 상기 균일화장치(6)는 2개의 천공판(8, 9)을 구비한다. 각 천공판(8, 9)에는 다수의 관통공(10)이 형성되어 있다. 상기 관통공(10)의 직경 및 배치된 피치는 본 실시예에 한정되지 않지만, 서로 동일한 직경 및 피치로 형성하는 것이, 후술하는 개구율의 조정이 용이하게 되므로 바람직하다. 한쪽 천공판(8)은 혼합가스 배관(4)의 유로 전체를 확장하는 형상(관 통공이 없으면 배관 내의 유로를 폐쇄한 형상)을 가지며, 그 외부둘레를 혼합가스배관(4)의 내면에 고정시킨다. 상기 천공판(8)을 고정 천공판(8)이라고 한다. 고정 천공판(8)은 혼합가스 배관(4)의 유로 단면형상에 대응한 형상으로 형성된다. 다른쪽 천공판(9)은 고정 천공판(8)의 상류측 면에 접하여 배치되고, 그 면방향으로 왕복운동 가능하게 구성된다. 상기 천공판(9)을 가동 천공판(9)이라고 한다.
가동 천공판(9)의 단부에는, 혼합가스 배관(4)의 외부에 설치된 유압실린더 등의 구동실린더(11)로 이루어지는 천공판 이동장치가 연결되어 있다. 가동 천공판(9)은 상기 구동실린더(11)에 의해 왕복 운동한다. 구동실린더(11)의 로드(11a)와 가동 천공판(9)을 연결하는 연결봉(12) 부분이 혼합가스 배관(4)을 관통한다. 상기 연결봉(12)이 관통하는 배관(4) 부분에는 밀봉기구(13)가 설치되어 있다. 가동 천공판(9)의 위치는 고정 천공판(8)의 상류 측에 한정되지 않고, 하류 측에 배치될 수 있다. 또한, 천공판 이동장치는 유압실린더에 한정되지 않고, 전동모터 등을 사용할 수도 있다.
또한, 구동실린더(11)의 위치는, 도시한 혼합가스 배관(4)의 아래쪽에 한정되지 않고, 윗쪽에 배치하여 가동 천공판(9)을 매단 상태로 상하 이동시킬 수 있다. 또한, 혼합가스 배관(4)의 측면으로 배치하여 가동 천공판(9)을 수평방향으로 왕복운동시킬 수 있고, 윗쪽과 아랫쪽 사이의 다른 위치에 배치할 수도 있다.
더욱이, 혼합가스 배관(4) 내의 상기 균일화장치(6)를 내장한 부분을, 혼합가스배관(4)에 대하여 착탈 가능하게 구성할 수도 있다. 예를 들면, 혼합가스 배관(4)에 있어서 균일화장치(6)의 전후 부분을 절단하고, 이 부분을 플랜지 등의 관 이음에 의해 전후에 위치하는 혼합가스 배관(4)에 접속하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 플랜지의 접속 볼트를 분리하여, 균일화장치(6)가 내장된 부분의 관을 구동실린더(11) 등과 함께 외측 방향으로 이동시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 설비의 정기검사 등에 있어서 균일화장치(6)의 관리가 용이하게 된다.
각 천공판(8, 9)에 있어서, 관통공(10)의 중심간 거리는, 관통공(10)의 직경 이상이 되도록 형성된다. 이와 같이 하여, 가동 천공판(8)이 소정거리를 왕복 운동하여 그 거리의 임의의 위치에 정지시킴으로써, 양 천공판(8, 9)의 모든 관통공(10)끼리 일치하여 관통공(10)의 개구율이 100%로 되는 전체 개방 위치와, 모든 관통공(10)끼리 모두 겹쳐지지 않게 폐쇄시켜서 개구율이 0%로 되는 전체 폐쇄 위치와의 사이의 임의위치(임의개구율)를 설정할 수 있다. 이 점에 대해서는, 후술하는 3개의 천공판을 가지는 균일화장치(16)를 나타낸 도 7a 및 도 7c를 참조하면 명확해진다. 이와 같이 가동 천공판(9)을 소정거리만큼 가동하기 위해서, 가동 천공판(9)의 외형은 고정 천공판(8)의 외형보다 작게 구성하고, 양 천공판(8, 9)의 관통공(10)의 배치분포는 동일하게 구성한다.
최대 개구율의 상태는, 특히 관통공(10)의 전체면적이 개구된 개구율 100%의 상태로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 관통공의 전체면적 100% 미만의 상태를 최대 개구상태로 할 수 있다. 또한, 최소 개구율의 상태는, 특히 관통공(10)의 전체면적이 폐쇄되는 개구율 0%의 상태로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 관통공의 전체면적 0%를 초과하는 상태(적게 열린 상태)를 최소 개구상태로 할 수 있다. 이와 같이 설정하면, 전술한 관통공(10)의 중심간 거리를 상기와 같이 관통공(10) 의 직경 이상으로 할 필요가 없다.
이상과 같이 천공판(8, 9)의 개구율을 변화시키도록 구성한 것은, 주 가스와 부 가스의 혼합조건에 따라 개구율을 변화시킴으로써, 혼합조건 하에서 최적의 혼합이 되도록 하기 위한 것이다. 혼합가스 배관(4) 내를 흐르는 혼합가스의 일부는, 천공판(8, 9)에 의해 일단 정지하여 관의 중심축에 수직한 방향의 흐름성분이 발생한다. 상기 작용에 의해 혼합가스는 더욱 혼합된다. 천공판(8, 9)을 통과하는 혼합가스는 관통공(10)으로부터 하류측으로의 강한 기류(噴流)에 의한 확산 소용돌이가 발생하여 혼합이 한층 균일화된다. 이와 같은 메카니즘에 의해 혼합가스의 혼합이 더욱 진행되고, 혼합균일화가 이루어진다.
전술한 균일화장치(6)의 하류측에 설치되는 균일도 검출장치(7)로는, 혼합가스 배관(4) 내의 가스 유로의 단면상에 있어서 가스칼로리의 분포를 검출하는 칼로리 검출장치를 사용할 수 있다. 그 목적을 위해서는, 칼로리 검출장치(7)의 다수의 검출부(7a)를 유로의 단면상에 거의 균일하게 배치하는 것이 바람직하다. 검출부(7a)는 일 단면상에 한정되지 않고, 도시한 바와 같이, 복수 단면상에 배치할 수 있다.
여기서, 칼로리 검출장치(7)로는, 가스의 칼로리를 직접 계측하는 소위 칼로리미터, 가연 성분의 함유율(농도)을 계측하는 장치 등이 이용된다. 검출속도를 중시하는 경우, 현재로서는 가연성 가스농도 검출기(가스성분 검출장치)를 이용하는 것이 바람직하다. 적용되는 저칼로리가스가 주로 포함하는 가연성분의 종류와 주 농도변동이 발생하는 가연성분(예를 들면, 직접환원제철법에 있어서의 부산물 가스 로서 일산화탄소)에 대응하여, 그 성분의 농도를 검출하는 농도검출기를 이용할 수 있다. 균일도 검출장치로서 이용하는 것은 칼로리 검출장치에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가스 유로의 단면상에 있어서 가스의 비중분포를 검출하기 위한 밀도 검출장치 등, 가스의 성질과 상태를 검출하는데 적합한 장치이면 여러 가지의 것을 사용할 수 있다.
상기 칼로리 검출장치(7)에 의해 검출된 혼합가스의 혼합상태에 따라 상기 천공판(8, 9)의 관통공(10)의 개구율을 변화시키고, 혼합균일화를 향상시키기 위해 적절한 개구율을 선택할 수 있다. 상기 적절한 개구율을 실현시키기 위한 제어장치(30)에는, 상기 구동실린더(11)에 공급하는 작동 유체의 유량을 조절하여 실린더로드(11a)의 스토로크를 조정하기 위한 유량조절장치(31) 및 실린더로드(11a)의 신축위치를 검출하기 위한 위치검출기(32)가 설치되어 있다.
상기 제어장치(30)에는, 부 가스종류를 파라미터로하여, 부 가스의 혼합비(주 가스에 대한 부 가스의 체적비율)와 그것에 대응한 천공판의 최적 개구율을 연관시킨 테이블이 기억되어 있다. 더욱이, 상기 제어장치(30)에는 가동 천공판(8)의 전체 개방 위치를 기준으로 하여 전체 폐쇄위치까지의 실린더로드(11a)의 피검출부위의 위치가 기억되어 있다. 또한, 천공판의 전체 개방 위치와 전체 폐쇄 위치 사이의 이동을 위해 필요한 작동유체의 공급유량이 기억되어 있다.
상기 제어장치(30)는, 주 가스의 실측 칼로리값이 연소장치의 허용 상한치를 초과하지 않도록 하고, 연소용 가스를 선택함과 동시에 필요한 혼합량을 계산하여 부 가스공급장치(도시되지 않음)에 지령을 내린다. 또한, 제어장치(30)는, 주 가스 의 실측 칼로리값이 허용 하한치를 밑돌지 않도록 하여, 증열용 가스를 선택함과 동시에, 필요한 혼합량을 계산하여 부 가스공급장치에 지령을 내린다. 증열용 가스 및 감열용 가스로서 각각 복수 종류의 가스를 준비하는 경우에는, 소정의 기준에 따라 적당한 가스를 선택하고, 이 가스의 필요혼합량을 계산한다.
그래서, 주 가스량에 대한 부 가스의 혼합량에 따라 천공판의 최적 개구율을 상기 테이블로부터 판독하고, 그 값을 토대로 하여 가동 천공판(9)의 이동량을 산출하며, 그것에 대응하는 실린더의 작동유체 공급량을 제어하여 천공판의 목표 개구율을 실현한다. 예를 들면, 부 가스의 혼합비가 작은 경우에는 개구율을 작게하는 경우 등을 말한다. 혼합가스의 칼로리값과 목표 칼로리값의 차이를 측정하는 주기는, 칼로리값 검출시간보다 길게 설정하는 것이 바람직하다.
균일화장치(6)의 하류에서 균일도 검출장치(7)를 이용하여 혼합가스의 균일도를 검출하는 경우, 검출값을 피드백하여 제어하는 것도 가능하다. 이 경우, 빈번하게 가동 천공판을 조정하여 계가 불안정하게 되는 경우에는, 상기 균일도 검출장치(7)를 주로 균일도의 모니터링 수단으로 이용할 수도 있다.
또한, 혼합가스 배관(4)의 균일도 검출장치(7)가 내장된 부분을 혼합가스 배관(4)에 대하여 착탈 가능하게 구성하는 것도 가능하다. 이것은, 전술한 균일화장치(6)의 착탈기구와 마찬가지로 플랜지 등의 관이음을 채용하여 가능하게 된다. 이와 같이 함에 따라 균일도 검출장치(7)의 관리와 수리가 용이하게 된다.
관통공(10)의 형상은 원형으로 한정되지 않고, 타원형 및, 정사각형과 직사각형을 포함하는 다각형 등으로 구성할 수 있다. 도 3에 도시된 긴 관통공(20)을 채용하는 것도 가능하다. 상기 긴 관통공(20)은 가동 천공판(9)의 이동방향에 대하여 수직한 방향으로 연장되고, 가동 천공판(9)의 이동방향으로 간격을 두고 복수개 형성된다. 상기 관통공(20)의 간격은 등간격인 것이 바람직하다. 도 3a에서는 가동 천공판(9)의 관통공(20)만이 도시되어 있지만, 물론 고정 천공판(8)에도 동일한 크기 및 동일한 형상의 복수 개의 관통공이 동일하게 배치되어 형성된다. 상기 관통공(20)은, 동일면적의 천공판에 형성하는 경우, 전술한 작은 원형과 직사각형의 관통공(10)을 다수 형성하는 것보다 전체 개방시의 개구 면적이 크게 되는 점에서 좋다.
혼합가스 배관(4)을 그 길이방향을 따라 일정한 관내경을 가지면, 천공판(8, 9)의 개구율을 100%로 설정해도, 그 개구 면적은 혼합가스 배관(4)의 유로 단면적보다 작게된다. 그러나, 전체 개방한 상태로 한 경우의 천공판(8, 9)의 개구 면적을 가능한 크게 하는 것이 압력손실의 저감을 위해서도 바람직하다. 그렇기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합가스 배관(4)의 균일화장치(6)가 설치된 부분은 그 상류측 및 하류측 부분보다 유로의 단면적이 크게된다. 즉, 본 실시예의 혼합가스 배관(4)은 원형 단면이기 때문에, 그 관경이 확대된다. 그 결과, 천공판(8, 9)의 실면적이 크게된다. 이에 수반하여, 전체 개방시의 천공판(8, 9) 전체의 개구 면적이 넓어지게 되고, 상류측 및 하류측의 혼합가스 배관(4)의 유로 단면적과 동등 또는 그 이상으로 될 수 있다.
이상 실시예에서는, 관경이 확대된 혼합가스 배관(4)부분이 균일화장치(6)의 전후에서 동일한 직경으로 형성되지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 균일화장치(6) 의 직후방(하류측) 부분의 관경을 직전방(상류측)의 관경보다 크게 하는 것도 선택할 수 있다. 이와 같이 하면, 혼합가스가 균일화장치(6)를 통과한 직후에 팽창 및 확산하기 때문에, 혼합효과가 더욱 향상되는 것을 기대할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 천공판(8, 9)을 혼합가스 배관(4)의 중심축에 수직한 면에 대하여 경사진 상태로 설치함에 따라 더욱 더 개구 면적을 증대시킬 수 있다. 천공판(8, 9)을 경사진 상태로 혼합가스 배관(4)의 유로 전체에 확대된 형상(타원형)으로 함에 따라, 그 실면적이 증가하고, 형성된 관통공(10)의 개수를 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 동일 크기 형상의 관통공(10)을 동일 피치로 형성하는 경우로서, 천공판(8, 9)을 혼합가스 배관(4)의 중심축에 수직한 면으로부터 각도(θ)로 경사지면, 천공판의 실면적이 1/cosθ배로 됨으로써, 관통공(10)의 갯수도 거의 1/cosθ배로 되며, 전체 개구 면적도 마찬가지로 된다.
이 경우, 천공판(8, 9)에 대한 관통공(10)의 천공방향은, 도 2에 도시된 바와 같이, 혼합가스 배관(4)의 중심축 방향(유체의 흐름방향)으로 하는 것이 천공판의 유로저항을 작게하여 바람직하다. 그러나, 이 경우, 천공판의 면에 수직한 방향에 대하여 경사진 방향으로 천공하게 되기 때문에, 가공비용은 상승하게 된다. 따라서, 가공비용의 저감을 중시하게 되는 경우 천공판(8, 9)면에 대하여 수직한 방향으로 천공할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 고정 천공판(8)에는 가동 천공판(9)의 이동을 안내하기 위한 안내 부재(14)가 결합되어 있다. 상기 안내 부재(14)는, 고정 천공판(8)에 있어서 가동 천공판(9)측 면상의 양측부(가동 천공판(9)의 이동방향 양단측)에 설치된 L자형 단면 부재이다. 가동 천공판(9)은, 그 양측부가 안내 부재(14)와 고정 천공판(8) 과의 사이에 결합함에 따라 슬라이딩 안내된다. 더욱이, 도 4의 고정 천공판(8) 및 가동 천공판(9)은, 그 면이 연직으로 배치된 상태이고, 결국, 혼합가스 배관(4)의 중심축에 수직하게 배치되는 상태를 나타낸다.
더욱이, 도 4의 균일화장치에서는, 구동실린더(11)가 가동 천공판(9)의 상부에 연결되고, 가동 천공판(9)은 구동실린더(11)에 매달린 상태로 이동되도록 구성된다. 또한, 도 4에는 전술한 구동실린더(11)의 로드(11a)와 가동 천공판(9)의 연결부분이 상세하게 도시되어 있다. 연결봉(12)은 가동 천공판(9)에 고정되고, 연결봉(12)과 실린더로드(11a)는 핀 결합된다. 이것은 예시이고, 다른 연결기구를 배제하는 것은 아니다. 도 4에서는 밀봉기구(13)의 도시가 생략되어 있다.
도 6 내지 도 9에는 3개의 천공판으로 된 균일화장치(16)가 도시되어 있다. 상기 균일화장치(16)는 스페이서(15)를 개재시켜 간격을 두고 평행하게 배치시킨 2개의 고정 천공판(8)의 사이에, 1개의 가동 천공판(9)이 슬라이딩 가능하게 배치되는 것이다. 2개의 고정 천공판(8)은 가동 천공판(9)의 두께와 거의 동일한 치수의 간격을 두고 있다. 3개의 천공판(8, 9)의 관통공(10)은, 전술한 바와 마찬가지로, 서로 동일크기, 동일형상, 동일배치로 형성된다. 2개의 고정 천공판(8)은, 도시한 바와 같이 이러한 각 관통공(10)이 차례대로 대향하도록 배치할 수 있다. 이에 의해, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 가동 천공판(9)이 이동하여 상기 균일화장치(16)가 전체 개방 위치로 되면, 가동 천공판(9)의 관통공(10)도 2개의 고정 천공판(8)의 관통공(10)과 일치하여 관통공의 개구율이 100%로 된다. 또한, 가동 천공판(9) 이 전체 개방 위치로부터 관통공(10)의 직경(d)만큼 이동함에 따라, 전체 관통공(10)이 전부 폐쇄된 상태로 되고(도 7c), 개구율이 0%로 된다. 도 7b에 도시된 것은, 중간 개구율의 상태이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 스페이서(15)는 2개의 고정 천공판(9) 사이의 양 측부에 배치되고, 스페이서(15) 사이의 이간 거리는 거의 가동 천공판(9)의 폭 치수와 동일하게 된다. 이러한 구성에 의해 스페이서(15)와 2개의 고정 천공판(8)이 가동 천공판(9)의 안내 부재로서 작용한다.
또한, 가동 천공판(9)은 그 양면이 2개의 고정 천공판(8)에 의해 지지되어 휘어질 염려가 없으므로, 그 판 두께를 얇게 할 수 있다. 그 결과, 천공판의 중량이 경감되고, 구동기구의 간소화가 가능하게 되며, 개구율의 설정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
관통공의 배치는, 전술한 바와 같은 바둑판의 눈모양(도 4 및 도 8)과 상하 복수단 배치(도 3)에 한정되지 않는다. 예를 들면, 동심형 또는 등간격의 복수 가상원상에 배치된 관통공을 채용할 수도 있다. 이런 경우에는, 가동 천공판(8)을 가상원의 중심 주위로 회전하도록 구성하면 좋다. 따라서, 각 가상원상에서 관통공은 등간격으로 배치되지만, 중심에 근접한 가상원상의 관통공은 그 배치간격을 작게한다.
도 10 내지 도 12에는, 천공판(8, 9)의 하류측에, 천공판(8, 9) 간의 대향 면과 양 천공판(8, 9)의 관통공(10)을 세정하기 위한 세정장치(17)를 구비한 균일화장치(26)가 도시되어 있다. 본 실시예의 세정장치(17)는 가동 천공판(9)의 하류 측 면에 거의 대향하고, 상하에 간격을 두고 거의 수평방향으로 연장 및 설치된 복수 개의 세정액 공급배관(18)을 구비한다. 각 세정액 공급배관(18)에는 간격을 두고 복수 개의 분사노즐(19)이 배치된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 세정액 공급배관(18)은 일체로부터 상기와 같이 복수 개로 분기된 것이다. 각 분기관(18)은 혼합가스 배관(4)에 플랜지 이음(27)에 의해 결합되고, 그 하류측 선단은 폐쇄 플러그(28)에 의해 막힌다. 세정액 공급배관(18)의 상류측 부분에는 개폐밸브(29)가 설치된다. 상기 개폐밸브(29)는, 혼합유체의 공급을 정지하는 기간에, 자동으로 간헐적으로 개폐되도록 구성할 수 있다. 도 11에는 안내 부재(14)와 구동실린더(11)의 도시를 생략한 것이다.
상기 분사노즐(19)은, 세정효과의 관점에서는 관통공(10)과 동일 갯수인 관통공(10)에 1대 1로 대응하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 특별히 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 각 노즐(19)에서 세정액이 비교적 광범위하게 분사되고, 또한 최상위치에 있는 관통공(10)도 포함하여 많은 관통공에 세정액이 분사되도록 노즐을 배치하는 것이 바람직하다. 세정액이 천공판(8, 9)상을 아랫방향으로 흘러내리는 것에 의해서도 세정효과가 발휘된다. 더욱이, 복수 개의 세정액 공급배관(18)을 개별적으로 그 중심축 주변에 회전가능하게 하고, 그에 의해 노즐(19)의 방향을 상하 방향으로 변경가능한 것은 용이하다. 그래서, 혼합가스 배관(4)에는 세정장치(17) 및 천공판(8, 9)을 눈으로 확인하도록 점검창을 설치할 ㅅ수 있다. 이것에 의해서 세정상태를 확인한 결과, 필요에 따라 세정액의 분사각도를 최적으로 하여, 세정액 공급배관(18)을 회전시켜서 노즐(19)의 방향을 변경할 수 있다.
또한, 설치하는 분사노즐(19)의 갯수는 한정되지 않는다. 세정액을 광범위하게 분사할 수 있는 1개의 노즐을 채용해도 좋다. 이 경우에, 세정액 공급배관(18)은 1개만 설치하는 것으로 된다. 세정장치(17) 근방의 혼합가스 배관(4)의 저부에, 세정후의 세정액을 집액하기 위한 집액홈(33)을 형성하고, 이 집액홈(33)의 저부에 액체를 배출하기 위한 드레인공(34)을 형성할 수 있다.
세정장치(17)의 설치위치는, 천공판(8, 9)의 하류측에 한정되지 않고, 상류측에 있어서도 되고, 상류 및 하류의 양측에 모두 있어도 된다. 도시된 천공판(8, 9)은 연직 방향으로 설치되지만, 도 2와 도 6에 도시된 바와 같이, 천공판(8, 9)이 경사진 경우에는, 세정장치(17)를 그 상면측(도 2와 도 6에서 말하면 천공판의 우측)에 설치하는 것이 바람직하다. 하면측에 설치하는 경우에 비하여, 분사되는 세정액이 천공판의 면상을 흘러내리도록 하여 세정효과가 향상되기 때문이다.
상기 세정장치(17)를 구비함으로써, 예를 들면, 분진 등이 천공판과 그 관통공에 부착하여 유로 저항이 증대되거나 천공판의 이른바 스틱(stick) 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 상기 혼합유체 공급설비(1)의 운전정지시에, 균일화장치(6)의 세정을 위해 작업자가 관로 내에 들어가는 것이 필요하지 않거나, 또는, 그 빈도를 대폭 감소시킬 수 있다.
상기 세정장치(17)가 내장된 혼합가스 배관(4)의 부분에 대해서도, 전술한 바와 마찬가지로, 플랜지 등의 관이음을 채용하여 다른 혼합가스 배관(4)부분에 대하여 착탈가능하게 구성할 수 있다. 이와 같이 구성함에 따라 세정장치(17)의 관리 가 용이하게 된다.
도 13에는, 다른 형태의 혼합가스 배관(21)이 도시되어 있다. 이 혼합가스 배관(21)은, 평행하게 연장되는 2개의 배관(21a, 21b)의 각 단부가, 이 배관(21a, 21b)에 직각으로 배치된 단관(21c)에 의해 서로 접속된다. 이와 같이 구성함은, 균일화장치(6) 부분의 혼합가스 배관(21c)의 유로면적을 단순한 구성에 의해 충분히 확대하기 위한 것이다. 또한, 2개의 배관(21a, 21b)은 횡방향으로 평행하게 배치해도 되지만, 도시한 바와 같이 상하로 평행하게 배치한 경우, 상기 단관(21c)은 상,하 방향으로 연장되고, 천공판(8, 9)은 그 면이 거의 수평하게 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 가동 천공판(9)을 고정 천공판(8)의 상면에 올려놓은 상태의 배치가 가능하여 가동 천공판(9)의 이동이 안정되게 된다. 또한, 혼합가스 배관(21)은, 도시한 바와 같이, 혼합유체의 흐름이 균일화장치(6)의 아래로부터 위로 향하는 형태로 한정되지 않고, 균일화장치(6)의 상류측 배관(21a)을 하류측 배관(21b)보다 윗쪽으로 배치하여, 혼합유체가 균일화장치(6)의 위로부터 아래로 향해 흐르도록 할 수도 있다.
또한, 상기와 같이 2개의 배관(21a, 21b)을 이들에 대하여 직각으로 있는 단관(21d)에 의해 접속하지 않고, 도 14에 도시된 2개의 배관(21a, 21b)을 경사단관(21d) 즉, 2개의 배관(21a, 21b)의 중심축에 대하여 둔각으로 되는 방향으로 연장되는 단관(21d)에 의해 접속할 수도 있다. 이와 같이 함으로써, 관로의 압력손실이 저감되고, 천공판(8, 9)이 경사단관(21d)의 중심축에 대하여 경사지게 배치되게 함으로써, 관로 단면적에 대한 천공판(8, 9)의 실면적이 증대되고, 천공판(8, 9)에 의한 유체저항이 저하된다.
이상 설명한 균일화장치(6, 16)에는, 혼합가스의 혼합을 균일화하는 것 이외에 우수한 기능이 있다. 이 기능은, 예를 들면 가스터빈 등의 연소장치에 연료가스를 공급하는 배관에 설치하는 경우에 발휘된다. 상기 연소장치를 갑자기 정지하는 경우, 연료가스의 공급을 순식간에 정지하기 위해 연료가스 공급배관에 설치된 긴급 차단밸브를 폐쇄한다. 그렇게 하면, 연료가스 흐름의 급격한 운동량변화에 의해 연료가스 공급배관의 상류측으로 향하여 급격한 압력변동이 전파된다. 이 경우에, 적절한 타이밍에 균일화장치(6, 16)의 개구율을 급속하게 저감시켜 제로로 함에 의해, 상기 압력전파가 억제 또는 저지된다. 그 결과, 서지 탱크와 대기 방산탑이 불필요하게 될 수 있고, 적어도 이것의 소량화를 도모할 수 있다.
도 15 내지 도 17에는, 이와 같이 배관의 하류측으로부터 상류측을 향하여 급격한 압력변동의 전파를 억제 및 방지하기 위한 천공판을 사용한 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예는 그 중심을 통과한 가상직선의 주변에 회전가능한 1개의 회전 천공판(22)을 구비한다. 도 15에 도시된 배관(23)은 원형 단면의 것을 채용하기 때문에, 이 회전 천공판은 도 16에 도시된 원형 형상을 가지고 있다. 물론, 원형으로 한정되지 않고, 예를 들면, 사각형 단면의 배관에 대해서는 도 17에 도시된 사각형상의 회전 천공판(24)을 채용하는 등, 배관의 단면형상에 대응하여 형상을 선정할 수 있다. 다만, 배관의 중심축에 수직한 면에서 절단한 단면과 동일형상으로 할 필요는 없다. 배관의 중심축에 수직한 면으로부터 전후로 경사진 단면 형상과 동일한 형상으로 할 수도 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 전체 관통공(10)의 개구면적을 크게하기 위해서, 회전 천공판(22)의 설치부분에 대하여 배관(23)의 직경을 확대할 수 있다. 관통공(10)의 형상은 전술한 균일화장치(6, 16)에 대해서도 마찬가지로, 원형으로 한정되지 않고, 타원형, 정사각형과 직사각형을 포함하는 다각형 등일 수 있다.
이와 같이 형성된 회전 천공판(22)의 양측단에는, 회전 천공판(22, 24)의 중심을 통과하고, 배관을 관통하여 횡방향으로 연장되는 회전축(25)이 돌출 형성되어 있다. 상기 회전축(25)은 배관(23)의 외부에 설치된 도시되지 않은 회전 구동기에 접속되어 있다. 회전 구동기는, 예를 들면, 전동모터, 유압 실린더 등을 채용할 수 있다. 상기 회전 구동기에 의해 회전축(25)을 회전시켜서 회전 천공판(22, 24)을 배관내의 유로 전체로 확장된 위치(도 15 중의 실선으로 나타낸 바와 같이, 관통공이 없으면 유로를 막는 위치, 즉 "전체 폐쇄 위치"임)와, 그 면이 배관의 중심축에 따른 방향으로 되는 위치(도 15 중의 2점 쇄선으로 나타낸 위치, 즉 "전체 개방 위치"임)와의 사이를 회전되게 한다. 따라서, 전체 개방 위치와 전체 폐쇄 위치 및 그것의 양 위치 사이의 임의의 각도로 정지시키도록 구성할 수 있다.
도 15 내지 도 17에 도시된 실시예에서는 회전 천공판(22, 24)이 수평방향의 축 주변으로 회전하도록 구성하지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 연직축 주위로 회전시킬 수 있고, 수평과 연직 사이의 임의의 회전축 주위로 회전시킬 수도 있다. 더욱이, 회전 천공판(22, 24)의 정지위치를 검출하기 위한 회전위치 검출장치를 설치하고, 회전 천공판이 적정한 위치에 정지하는 가의 여부를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
상기 회전 천공판(22, 24)은 상기 연소장치가 통상적으로 운전하는 경우에는, 전체 개방 상태로 되고, 연료가스의 흐름에 큰 저항을 부여하지 않는다. 그러나, 전술한 바와 같이, 배관(23) 하류의 긴급 차단밸브를 폐쇄하여 상류로 향하여 급격한 압력변동이 전파되도록 한 경우, 회전 천공판(22, 24)이 급속하게 회전하여 전체 폐쇄 위치에 도달한다. 이에 의해, 유체의 유로는 최종적으로 회전 천공판의 관통공(10)만으로 됨으로써, 배관(23)내의 유로저항이 급격하게 증가하여 압력변동이 감쇠되어, 그 전파가 억제된다.
상기 회전 천공판(22, 24)은 이러한 목적 외에도 혼합유체의 혼합균일화장치로서 사용할 수 있다.
이상 설명한 실시예에서는, 연소설비로서 가스터빈을 예시로 하고 있지만, 본 발명의 적용은 특히 가스터빈에 한정하지 않는다. 연소설비로서 예를 들면, 화력보일러, 디젤엔진과 가스엔진 등의 내연기관일 수도 있다. 요컨대, 입열 변동이 일정범위내에 있으면 연소를 유지하는 것이 가능한 연소설비에는 본 발명의 균일화장치를 적용할 수 있다.
본 발명의 혼합유체 균일화장치에 의하면, 이미 설명한 혼합기의 설치유무에 관계없이, 공급되는 유체혼합의 균일성을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 균일화장치의 적용대상유체로서 가스를 예시로 하고 있지만, 이러한 기체만으로 한정되지 않는다. 액체의 공급설비에도 적용할 수 있다. 더욱이 분말체와 슬러리 등의 공급설비에도 적용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 가스가 흐르는 유로(4)와,
    상기 유로 내에 설치된 혼합유체의 균일화장치와,
    상기 유로에서의 혼합유체의 균일화장치의 하류측에 설치된 가스의 성질과 상태를 검출하는 가스성상 검출장치(7)와,
    천공판의 관통공의 개구율을 제어하기 위한 제어장치(30)를 구비하고,
    상기 혼합유체의 균일화장치가,
    가스의 유로(4)내에 설치되고, 서로 중첩하여 접하면서 상대변위 가능한 복수 개의 천공판(8, 9)을 구비하고, 각 천공판에는 복수 개의 관통공(10)이 형성되며, 상기 복수 개의 천공판이 중첩된 상태로 서로의 면방향으로 상대변위함에 따라 각 천공판의 관통공의 겹친 정도가 변화하여 전체 관통공의 개구율이 변화하도록 되어 있으며, 상기 가스성상 검출장치가 상기 유로의 단면상의 가스성분의 분포를 검출하도록 구성되며,
    상기 제어장치가 상기 가스성상 검출장치에 의한 가스성분의 분포의 검출결과에 따라 상기 개구율을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  2. 가스가 흐르는 유로(4)와,
    상기 유로내에 설치된 혼합유체의 균일화장치와,
    천공판의 관통공의 개구율을 제어하기 위한 제어장치(30)를 구비하며,
    상기 혼합유체의 균일화장치가,
    가스의 유로(4)내에 설치되고, 서로 중첩하여 접하면서 상대변위 가능한 복수 개의 천공판(8, 9)를 구비하고, 각 천공판에는 복수 개의 관통공(10)이 형성되며, 상기 복수 개의 천공판이 중첩된 상태로 서로의 면방향으로 상대변위함에 따라 각 천공판의 관통공의 겹친 정도가 변화하여 전체 관통공의 개구율이 변화하도록 되어 있으며,
    상기 유로를 흐르는 가스가 주 가스 및 상기 주 가스에 혼합되는 부 가스이며,
    상기 제어장치가 상기 부 가스의 종류와 부 가스의 주 가스에 대한 혼합비에 따라 상기 개구율을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 혼합유체의 균일화장치가 상기 유로(4)의 외부에 설치되고, 상기 천공판을 이동시키기 위한 천공판 이동장치(11)를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 천공판(8, 9)이, 유로 내부에 고정된 고정 천공판(8)과 고정되지 않고 이동가능한 가동 천공판(9)을 구비하며, 상기 가동 천공판이 상기 천공판 이동장치에 의해 왕복 운동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 관통공(10)의 개구율이 최대일 때의 개구 면적이, 상기 유로(4)의 단면적과 동일 또는 그 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 천공판(8, 9)이, 상기 유로(4)의 중심축에 대하여 수직한 방향으로부터 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 고정 천공판(8)에 이동 안내 부재(14)가 결합되고, 상기 이동 안내 부재가, 상기 가동 천공판의 왕복 운동방향에 수직한 방향의 양측 부분에 결합하여 그 이동을 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  7. 청구항 3에 있어서,
    1개의 가동 천공판(9)이 2개의 고정 천공판(8)의 사이에 배치되고, 상기 2개의 고정 천공판의 사이에, 상기 가동 천공판이 슬라이딩 이동가능한 간격을 지지하는 스페이서(15)가 배치되며,
    상기 2개의 고정 천공판 및 스페이서가 상기 가동 천공판의 이동을 안내하는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 관통공(10)이, 상기 가동 천공판(9)의 이동방향에 수직한 방향으로 연장되는 장공(長孔)형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 유로(4) 내에 설치되며, 상기 관통공(10)을 세정하기 위한 세정장치(17)를 더 포함하고, 상기 세정장치가 세정용 액체를 분출하는 복수 개의 노즐(19)을 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 가동 천공판(9)을 이동함으로써 전체 관통공(10)이 폐쇄되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    천공판(22)이, 천공판의 면내에 있으며 천공판의 중심을 통과하는 회전축(25)에 연결되고, 상기 회전축은 회전 구동기에 접속되어 상기 천공판을 회동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 천공판(22)이, 그 면이 유로(4)의 중심축을 따르는 방향으로 되는 전체 개방 위치와, 상기 유로를 폐쇄하는 전체 폐쇄 위치와의 사이를 회동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합유체의 공급설비(1).
  13. 혼합유체의 균일화장치의 제어방법에 있어서,
    상기 혼합유체의 균일화장치가, 가스의 유로(4)내에 설치되고, 서로 중첩하여 접하면서 상대변위 가능한 복수 개의 천공판(8, 9)을 구비하고, 각 천공판에는 복수 개의 관통공(10)이 형성되며, 상기 복수 개의 천공판이 중첩된 상태로 서로의 면방향으로 상대변위함에 따라 각 천공판의 관통공의 겹친 정도가 변화하여 전체 관통공의 개구율이 변화하도록 되어 있으며,
    상기 제어방법이,
    상기 혼합유체의 균일화장치의 하류측에 있어서, 상기 유로의 단면상의 가스성분의 분포를 검출하는 혼합상태 검출단계와,
    상기 혼합상태 검출단계에서 검출된 가스의 혼합상태에 따라 상기 천공판의 관통공의 개구율을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합유체 균일화장치의 제어방법.
  14. 혼합유체의 균일화장치의 제어방법에 있어서,
    상기 혼합유체의 균일화장치가, 가스의 유로(4)내에 설치되고, 서로 중첩하여 접하면서 상대변위 가능한 복수 개의 천공판(8, 9)을 구비하고, 각 천공판에는 복수 개의 관통공(10)이 형성되며, 상기 복수 개의 천공판이 중첩된 상태로 서로의 면방향으로 상대변위함에 따라 각 천공판의 관통공의 겹친 정도가 변화하여 전체 관통공의 개구율이 변화하도록 되어 있으며,
    상기 혼합유체가 주 가스와 상기 주 가스에 혼합되는 부 가스로 이루어지며,
    상기 제어방법이,
    상기 부 가스의 종류와 부 가스의 주 가스에 대한 혼합비에 대응한 최적의 개구율을 미리 설정해 놓는 단계와,
    상기 주 가스가 흐르는 유로에 혼입되는 부 가스의 종류 및 상기 부 가스의 주 가스에 대한 혼합비에 따라, 상기 설정되어 있는 개구율을 실현하도록 각 천공판의 관통공의 겹친 정도를 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합유체 균일화장치의 제어방법.
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