KR101086331B1 - 열풍로 승온용 인버너 장치 - Google Patents

열풍로 승온용 인버너 장치 Download PDF

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Abstract

열풍로 수리 후 연소실 내부에 설치되어 교체된 연와 및 축열실 내부의 축조 연와에 대한 건조 및 승온 작업이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 열풍로 승온용 인버너 장치가 소개된다.
이러한 열풍로 승온용 인버너 장치는 열풍로(10)의 연소실(11) 하부의 맨홀(11a)에 삽입 설치되는 몸체부(100)와, 상기 몸체부(100)에 설치되어 연소실(11) 외부의 에어 공급 배관(50)과 연결되고, 그 표면에 연소실(11) 내부로 연소 및 냉각을 위한 에어를 공급하는 에어 분출구(210)가 형성된 에어 이송관(200)과, 상기 에어 이송관(200) 내부에 설치되어 연소실(11) 외부의 COG 공급 배관(40)과 연결되는 COG 이송관(300)과, 에어 분출구(210)를 통해 에어 이송관(200)의 외부로 노출되도록 상기 COG 이송관(300)의 표면에 설치된 COG 연소 노즐(400)과, 상기 몸체부(100)에 설치되는 불꽃 점화기(500)를 포함하는 구성을 갖는다.
열풍로, 연소실, 축열실, 버너, 승온

Description

열풍로 승온용 인버너 장치{APPARATUS FOR RISING TEMPERATURE OF HOT STOVE}
본 발명은 열풍로 승온용 인버너 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열풍로 수리 후 연소실 내부에 설치되어 교체된 연와 및 축열실 내부의 축조 연와에 대한 건조 및 승온 작업이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 열풍로 승온용 인버너 장치에 관한 것이다.
일반적으로 제철소의 제선 공정에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 철광석과 코크스가 장입된 고로(20) 내부에 열풍로(10)에서 보내진 고온의 열풍을 불어 넣음으로써 용선을 생산한다.
한편, 고로(20)에 고온의 열풍을 제공하는 열풍로(10)는 연소실(11)과, 축열실(12)과, 혼냉실(13)과, 송풍기(16)로 구성되며, 상기 연소실(11)의 하부 일측에는 연소용 에어를 공급하는 에어 라인(14)이 연결되고, 타측에는 COG(Coke Oven Gas)를 공급하는 COG 라인(15)이 연결된다.
상기 연소실(11)에서 COG를 연소시켜 발생된 열은 축열실(12)로 보내지고, 이 축열실(12) 내부에는 열을 축열할 수 있는 체커 연와가 설치된다. 이렇게 축열 실(12) 내부의 체커 연와에 열을 축열하는 것은 송풍기(16)에 의해 원하는 시점에 고로(20) 내부로 일정 온도의 열풍을 연속적으로 공급하기 위한 것이다.
즉, 열풍로(10)에서 고로(20) 내부로 열풍을 보내기 위해서는 연소실(12)에서 발생된 열을 축열실(12)에 축열하는 연소과정과, 이 연소과정 이후 송풍기(16)로부터의 바람(약 200℃)을 축열실(12)에서 데워 열풍(1200℃)을 만든 다음 적정온도를 맞추기 위해 혼냉실(13)을 통과시킨 후 고로(20) 내부로 보내는 송풍과정이 반복되어야 한다.
한편, 열풍로(10)는 통상 15년 정도가 지나게 되면 고온의 열풍을 취급하는 관계로 내부의 연와 또는 이를 감싸고 있는 철피가 손상되어 국부적으로 열풍이 새어 나올 수 있기에 압입 등의 방법으로 보수하게 된다. 그러나 생산량 발란스 및 작업자의 대응 한계로 인해 부득이 열풍로 내부에 축조된 연와를 냉각하여 파손이 심한부위나 추가적인 파손우려가 있는 부위의 연와를 교체하게 된다. 구체적으로는 연소실(11)의 상부와 축열실(12)의 상부를 연결하는 영역(I)과, 연소실(11)과 혼냉실(13)의 연결 부분부터 혼냉실(13)과 고로의 연결부분에 이르는 영역(Ⅱ)에서의 연와를 교체한다.
이 경우 열풍로(10) 내부의 연와 및 체커 연와를 수일에 걸쳐 강제 냉각 시킨 후 연와를 교체하고, 연와 교체가 완료된 후에는 도 2에 도시된 바와 같이, 연소실(11) 주위에 설치된 외부 버너(30)를 이용하여 대기 온도로 냉각된 연와 및 체커 연와에 대해 조업 가능온도인 1200℃까지 26일간 서서히 건조 및 승온 작업을 실시한다.
상기 건조 및 승온 작업을 구체적으로 살펴보면, COG 라인(32)과 에어 라인(33)을 통해 상기 외부 버너(30) 내부로 COG와 에어가 공급되어 외부 버너(30) 내부에서는 연소가 이루어지고, 이렇게 발생된 연소열은 연결 덕트(31)를 통해 연소실(11)로 보내진다. 연소실로 보내진 연소열은 다시 혼냉실(13) 및 축열실(12)로 보내지고, 배기가스는 굴뚝(17)을 통해 배출된다.
그런데, 상기와 같이 연소실(11) 주위에 설치된 외부 버너(30)를 이용하여 교체된 연와 및 축열 연화에 대한 건조 및 승온 작업을 실시할 경우 비가 심하게 내리거나 바람이 심하게 불 경우 외부 버너(30) 내부의 불씨가 소화(소등)되는 문제점이 있었고, 연소실(11)과 연결되는 연결 덕트(31) 내부의 연와가 열화 손상되어 철피가 발열되는 경우가 종종 발생하였고, 이때, 물을 이용하여 냉각을 하는 과정에서 물이 철피 내부로 유입되어 연와가 손상되는 문제점이 발생하였다. 이러한 문제점이 발생될 경우 건조 및 승온 작업을 중지하고 비상 수리를 한 후 재승온 작업을 실시해야 했기에 조업에 큰 지장을 주었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 연와 및 체커 연와에 대한 건조 및 승온 작업이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하고, 원격지에서 건조 및 승온 과정을 감시하는 것을 가능케 하는 열풍로 승온용 인버너 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치는, 열풍로의 연소실 하부의 맨홀에 삽입 설치되는 몸체부와, 상기 몸체부에 설치되어 연소실 외부의 에어 공급 배관과 연결되고, 그 표면에 연소실 내부로 연소 및 냉각을 위한 에어를 공급하는 에어 분출구가 형성된 에어 이송관과, 상기 에어 이송관 내부에 설치되어 연소실 외부의 COG 공급 배관과 연결되는 COG 이송관과, 에어 분출구를 통해 에어 이송관의 외부로 노출되도록 상기 COG 이송관의 표면에 설치된 COG 연소 노즐과, 상기 몸체부에 설치되는 불꽃 점화기를 포함하고, 상기 몸체부에는 연소실 내부의 불꽃의 유무를 육안으로 검지할 수 있도록 하는 육안 불꽃 감시기가 설치된다.
상기 몸체부에는 연소실 내부의 불꽃의 유무를 검지하는 불꽃 감시기가 설치되고, 이 불꽃 감시기는 원격지에 마련된 중앙 통제 장치와 연결되는 것이 바람직하다.
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상술한 바와 같은 열풍로 승온용 인버너 장치에 따르면, 연소실 내부에서 연소가 이루어지게 됨으로써, 연소실 외부의 외란에 영향을 받지 않게 되어 안정적인 건조 및 승온 작업을 실시할 수 있게 되고, 원격지에서 건조 및 승온 과정을 감시하는 것을 가능케 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치에 대하여 살펴본다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시에에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치는 몸체부(100)와, 에어 이송관(200)과, COG 이송관(300)과, COG 연소 노즐(400)과, 불꽃 점화기(500)를 포함한다.
도 3 및 도 7을 참조하면,상기 몸체부(100)는 원통 형상으로 형성이며, 이러한 형상은 상기 몸체부가 삽입 설치되는 연소실(11) 하부의 맨홀(11a)의 형상과 대응되는 형상이다. 또한, 상기 몸체부(100)에는 플랜지(110)가 형성되고, 이 플랜지(110)를 나사 등으로 연소실(11)에 고정하여 상기 몸체부(100)가 맨홀(11a)에 고정될 수 있도록 한다.
상기 에어 이송관(200)은 중공의 원통 형상으로 형성된 것으로서, 상기 몸체부(100)에 설치되어 연소실(11) 외부의 에어 공급 배관(50)과 연결되고, 그 표면에 연소실(11) 내부로 연소 및 냉각을 위한 에어를 공급하는 에어 분출구(210)가 형성된다. 상기 에어 분출구(210)는 원형으로 형성될 수 있고, 상기 에어 공급 배 관(50)은 상기 에어 이송관(200)에 설치된 연결관(230, 도 5참조)을 통해 상기 에어 이송관(200)과 연결된다.
한편, 상기 에어 이송관(200)은 길이가 길게 형성되기 때문에 용접 등의 방법으로 연결되어 형성될 수 있는데, 이와 같이 용접을 하여 에어 이송관(200)을 제작하는 경우 용접 부분에서 상기 에어 이송관(200)이 휘어지는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 용접 부분(W)에 대해 에어 이송관(200)의 원주 방향을 따라 다수개의 보강판(220)을 설치할 수 있는데, 이러한 보강판(220)의 사용으로 고온의 환경에서 의 용접 부분(W)의 강도 약화를 방지할 수 있게 된다.
상기 COG 이송관(300)은 중공의 원통 형상으로 형성된 것으로서, 상기 에어 이송관(200) 내부에 설치되어 연소실(11) 외부의 COG 공급 배관(40)과 연결된다. 여기서, 상기 COG 이송관(300)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 에어 이송관(200) 내부에 설치될 수 있도록 상기 에어 이송관(200)의 내경 보다 더 작은 외경을 갖도록 형성되며, 에어 공급 배관(50, 도7 참조)으로부터 이송된 에어(미도시)는 상기 에어 이송관(200)과 COG 이송관(300) 사이의 공간을 통해 화살표(C) 방향으로 흐르고, 에어 이송관(200)의 표면에 형성된 에어 분출구(210, 도 4참조)를 통해 화살표(D) 방향으로 분사된다.
상기 COG 연소 노즐(400)은 에어 분출구(210)를 통해 에어 이송관(200)의 외부로 노출되도록 상기 COG 이송관(300)의 표면에 다수개가 설치된다. 이러한 COG 연소 노즐(400)을 통한 연소실(11) 내부로의 COG(미도시)의 분사를 도 6을 참조하 여 살펴보면, 도시된 바와 같이, COG 공급 배관(40, 도 7참조)으로부터 이송된 COG는 COG 이송관(300)을 따라 화살표(A) 방향으로 흐르고, COG 이송관(300)의 표면에 설치된 COG 연소 노즐(400)을 통해 화살표(B) 방향으로 분사된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 에어 이송관(200)의 표면에 형성된 에어 분출구(210, 도 4참조)를 통해 화살표(D) 방향으로 분사되는 에어는 분사되는 과정에서 상기 COG 연소 노즐(400)을 냉각시키고 이후 연소를 위해 사용된다.
상기 불꽃 점화기(500)는 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(100)에 설치되고, 에어 이송관(200)의 외주면에 설치된 지지 부재(510)에 의해 지지된다. 여기서, 상기 불꽃 점화기(500)의 단부는 상기 몸체부(100)로부터 가장 가까이에 위치하는 COG 연소 노즐(400)과 일정 거리 이격된 위치에 놓인다.
한편, 도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 몸체부(100)에는 연소실(11) 내부의 불꽃(F)의 유무를 검지하는 불꽃 감시기(600)가 설치되고, 이 불꽃 감시기(600)는 원격지에 마련된 중앙 통제 장치(60)와 연결되어 원격지에서도 불꽃(F)의 유무를 파악할 수 있게 된다. 여기서, 상기 불꽃 감시기(600)는 불꽃(F)이 있는지 여부를 확인하기 위한 장치로서, 빛의 감도를 감지하는 센서가 내장되어 있다. 이와 같은 불꽃 감시기(600)를 사용하는 이유는 정상적인 연소 중에 연소실(11) 내부에 불꽃(F)이 없는 경우 COG 및 에어가 연소되지 않는 상태로 연소실(11) 내부로 계속하여 공급되기 때문에 폭발 등의 사고가 발생될 수 있기 때문에 이를 미연에 방지하기 위함이다.
한편, 상기 몸체부(100)에는 상기 불꽃 감시기(600)의 오작동 또는 고장시 연소실(11) 내부의 불꽃(F)의 유무를 육안으로 검지할 수 있도록 하는 육안 감시기(700)가 설치되고, 작업자는 상기 육안 감시기(700)의 감시창(710)을 통하여 연소실(11) 내부의 불꽃(F)의 존재 여부를 검지할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치의 작동에 대하여 상세히 설명한다.
도 7을 참조하면, 열풍로에 대한 수리가 끝나면 본 발명의 실시예에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치를 연소실(11)의 맨홀(11a)에 설치한다.
이때, 열풍로 승온용 인버너 장치로 COG를 공급하는 COG 공급 배관(40)에는 COG 중에 함유된 타르 및 수분을 분리하기 위한 COG 필터링 장치(41)가 설치되고, 계속하여 상기 COG 필터링 장치(41) 이후 연소실(11) 쪽 방향을 따라 COG 수동 차단 밸브(42)와, 제 1 COG 자동 차단 밸브(43)와, 유량계(44)와, 제 2 COG 자동 차단 밸브(45)와, COG 수동 제어 밸브(46)와, COG 자동 제어 밸브(47)가 순서대로 상기 COG 공급 배관(40)에 설치된다.
상기 COG 수동 차단 밸브(42)는 기기들의 이상이 있을시 수동으로 COG를 차단하기 위한 것이고, 상기 제 1 COG 자동 차단 밸브(43)는 열풍로 승온용 인버너 장치의 불꽃(F)이 소화된 경우 COG를 자동 차단하기 위한 것이며, 상기 유량계(44)는 COG의 유량을 감시하기 위한 것이고, 상기 제 2 COG 자동 차단 밸브(45)는 COG의 완전한 차단을 위해 추가적으로 설치된 것이며, 상기 수동 제어 밸브(46)는 현장에서 수동으로 COG의 유량을 제어할 수 있도록 하기 위해 설치된 것이고, 상기 자동 제어 밸브(47)는 원격지에서 COG의 유량을 제어할 수 있도록 하기 위해 설치된 것이다.
한편, 상기 열풍로 승온용 인버너 장치로 에어를 공급하는 에어 공급 배관(50)에는 원격지에서 에어의 유량을 제어할 수 있도록 하는 에어 자동 제어 밸브(51)와 에어 수동 제어 밸브(52)가 설치된다.
한편, 상기 제 1 COG 자동 차단 밸브(43)와, 유량계(44)와, 제 2 COG 자동 차단 밸브(45)와, COG 자동 제어 밸브(47)와, 에어 자동 제어 밸브(51)와, 열풍로 승온용 인버너 장치의 몸체부(100)에 설치된 불꽃 감시기(600)는 연소실(11)로부터 떨어져 위치하는 원격지에 마련된 중앙 통제 장치(60)와 연결된다.
열풍로의 건조 및 승온 작업을 위해 중앙 통제 장치(60) 운전자가 스타트를 개시하면 에어 자동 제어 밸브(51)가 열리고 그 뒤 상기 COG 자동 제어 밸브(47) 가 열리게 된다. 이어서 불꽃 점화기(500, 도 3참조)에 대한 점화 스타트를 개시하면 불꽃 점화기(500)을 통해 불꽃(F)이 점화된다. 이때, 불꽃 감시기(600)는 불꽃(F)의 유무에 대한 검출을 시도하게 되며, 불꽃(F)이 검출되지 않을시 상기 불꽃 점화기(500)는 재점화를 시도한다.
한편, 상기 불꽃 감시기(600)가 10초 이상 불꽃(F)을 검지하지 못할 경우 상기 중앙 통제 장치(60)는 경보를 발생시켜 운전자에게 알리고 불꽃 점화기(500)의 작동을 정지시키며, 후속으로 COG 자동 제어 밸브(47)와 에어 자동 제어 밸브(51)를 닫는다. 이후 작업자는 모든 장치를 점검하게 되고, 점검이 완료되면, 다시 상기 중앙 통제 장치(60)를 통해 스타트를 개시한다. 스타트 개시후 상기 불꽃 점화 기(500)에 의해 불꽃(F)이 검지되어 정상적인 점화가 이루어진 것으로 확인되면 상기 중앙 통제 장치(60)는 상기 COG 자동 제어 밸브(47)와 에어 자동 제어 밸브(51)가 정 개도(밸브의 열린 각도)로 열리게 한다.
이때, 연소실(11)에 설치된 온도계(미도시)에 의해 측정된 온도가 설정온도보다 낮을 경우 상기 COG 자동 제어 밸브(47)와 에어 자동 제어 밸브(51)는 추가적으로 더 열리게 된다. 반면에 상기 온도계에 의해 측정된 온도가 설정온도에 도달한 경우 상기 COG 자동 제어 밸브(47)와 에어 자동 제어 밸브(51)는 현 개도를 유지하게 된다.
이후, 운전자가 다음단계 승온을 위한 값을 상기 중앙 통제 장치(60)로 입력하면 상기 COG 자동 제어 밸브(47)와 에어 자동 제어 밸브(51)는 추가적으로 더 열리게 되고, 또다시 상기 온도계에 의해 측정된 온도가 설정온도보다 낮을 경우 상기 COG 자동 제어 밸브(47)와 에어 자동 제어 밸브(51)는 추가적으로 더 열리고, 측정된 온도가 설정온도에 도달한 경우 상기 COG 자동 제어 밸브(47)와 에어 자동 제어 밸브(51)는 현 개도를 유지하게 된다.
상기와 같은 방법으로 승온 최종 온도에 도달할 때까지 지속적으로 열풍로에 대한 승온을 실시할 수 있게 되며, 이 과정에서 운전자는 원격지에 설치된 중앙 통제 장치(60)를 통해 승온 과정을 감시할 수 있게 되고, 상기 중앙 통제 장치(60)를 통해 자동으로 COG 및 에어의 유량제어를 할 수 있게 된다. 또한, 연소실 내부에서 열풍로의 건조 및 승온을 위한 연소가 이루어지게 됨으로써, 연소실 외부의 외란에 영향을 받지 않게 되어 안정적인 건조 및 승온 작업을 실시할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.
도 1은 열풍로를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 외부 버너에 의한 건조 및 승온 작업을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치의 일측을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치의 요부를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치의 타측을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 적용된 에어 이송관 및 COG 이송관에서의 에어 및 COG의 흐름을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열풍로 승온용 인버너 장치에 의한 건조 및 승온 작업을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 열풍로 11 : 연소실
12 : 축열실 13 : 혼냉실
16 : 송풍기 30 : 외부 버너
100 : 몸체부 200 : 에어 이송관
210 : 에어 분출구 220 : 보강판
300 : COG 이송관 400 : COG 연소 노즐
500 : 불꽃 점화기 600 : 불꽃 감시기
700 : 육안 불꽃 감시기

Claims (3)

  1. 열풍로(10)의 연소실(11) 하부의 맨홀(11a)에 삽입 설치되는 몸체부(100)와, 상기 몸체부(100)에 설치되어 연소실(11) 외부의 에어 공급 배관(50)과 연결되고, 그 표면에 연소실(11) 내부로 연소 및 냉각을 위한 에어를 공급하는 에어 분출구(210)가 형성된 에어 이송관(200)과, 상기 에어 이송관(200) 내부에 설치되어 연소실(11) 외부의 COG 공급 배관(40)과 연결되는 COG 이송관(300)과, 에어 분출구(210)를 통해 에어 이송관(200)의 외부로 노출되도록 상기 COG 이송관(300)의 표면에 설치된 COG 연소 노즐(400)과, 상기 몸체부(100)에 설치되는 불꽃 점화기(500)를 포함하고,
    상기 몸체부(100)에는 연소실(11) 내부의 불꽃(F)의 유무를 육안으로 검지할 수 있도록 하는 육안 불꽃 감시기(700)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열풍로 승온용 인버너 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체부(100)에는 연소실(11) 내부의 불꽃(F)의 유무를 검지하는 불꽃 감시기(600)가 설치되고, 이 불꽃 감시기(600)는 원격지에 마련된 중앙 통제 장치(60)와 연결되는 것을 특징으로 하는 열풍로 승온용 인버너 장치.
  3. 삭제
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