KR101271443B1

KR101271443B1 - Cog 공급 버너 장치

Info

Publication number: KR101271443B1
Application number: KR1020110042320A
Authority: KR
Inventors: 김유온; 김희열
Original assignee: 주식회사 에스엔엔씨
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2013-06-05
Also published as: KR20120124589A

Abstract

원가 절감은 물론, 순간적으로 버너에서 발생하는 화염을 진화할 수 있는 COG 공급 버너 시스템 및 그 시스템에 적용되는 COG 공급 장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 로터리 킬른 노내에 고온 분위기를 형성함으로써 상기 로터리 킬른 노내로 공급되는 광석에 함유된 수분을 제거할 수 있도록 상기 로터리 킬른 노내에 장착되는 버너(10); 상기 버너(10)에 메인연료배관(22)을 매개로 연결된 석탄공급탱크(20); 및 상기 버너(10)에 보조연료배관(32)을 매개로 연결된 COG탱크(30);를 포함하되, 상기 버너(10)에는 소화가스배관(42)을 매개로 소화가스탱크(40)가 연결되고, 상기 보조연료배관(32)은 공압밸브(70)을 중심으로 버너측에 위치하는 제1보조연료배관(32a)과, COG탱크측에 위치하는 제2보조연료배관(32b)으로 구분되고, 상기 소화가스배관(42)은 상기 제1보조연료배관(32a)과 내통하여 상기 소화가스탱크(40)에 연결되며, 상기 버너(10)의 화염 유지를 위한 COG의 유량을 산출하는 가스유량계(80)가 상기 보조연료배관(32)에 설치되되, 상기 공압밸브(70)가 폐쇄되어 COG 공급이 중단되면, 상기 제1보조연료배관(32a)을 통해 질소가스가 상기 버너(10)에 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

COG 공급 버너 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING COG IN BURNER}

본 발명은 COG 공급 버너 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 로터리 킬른에 장착되는 COG 공급 버너에 연료를 공급하는 장치에 관한 것이다.

니켈은 철강의 합금원소로서 가장 중요한 금속 중의 하나이다. 기계산업의 발전과 더불어 비철합금, 스테인리스강, 도금, 내식, 내열재, 자성재료 등의 수요가 날로 증가하고 있는 바, 니켈 또는 그 수요가 증가하고 있는 추세이다.

니켈과 철의 합금이 페로니켈이다. 이러한 페로니켈은 합금 철강 재료의 국제적 수요 증가에 따라 그 수요 역시 증가하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 페로니켈은 원료처리 공정, 예비환원 공정, 전기로 공정, 정련 및 주조공정을 거쳐 제조된다.

원료처리 공정은 하역설비(Unloder)를 이용하여 광석을 하역하고, 켈트컨베이어(Belt Conveyor) 및 수입기(Stacker)를 이용하여 원료 야적장에 이송한 후에, 원료의 성분을 균일하기 위한 분출기(Reclaimer)를 이용, 여러 종류의 광석을 적정한 비율로 혼합한다. 이 때, 니켈 광석은 로터리 드라이어(Rotary Dryer)를 통과하여, 그것에 포함된 다량의 수분이 제거된다.

예비환원 공정에서는 예비환원로(Rotary Kiln) 내에 공급되는 석탄을 이용하여 광석 중의 수분을 제거하고, 산화물 형태로 존재하는 니켈 및 철 원소에 함유되어 있는 산소 중 일정량을 제거하게 된다.

예비환원 공정을 거친 광석은 밀폐형 전기로에 공급되어 용융, 환원되는 바, 약 20% 정도의 니켈이 함유된 쇳물이 생산되고, 이 과정에서 생산된 슬래그는 별도의 처리 과정을 거치게 되는 바, 이산화규소, 산화마그네슘, 철, 산화알루미늄 및 산화칼슘 성분 등이 포함된 슬래그 성분은 토공재료로 가공된다.

마지막으로, 전기로에서 생산된 약 1500℃ 정도의 쇳물은 정련공정에서 불순물이 제거된 후에, 주조공정에서 페로니켈 제품으로 생산된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 로터리 드라이어 또는 예비환원로에는 수분의 제거를 위해 버너(1)가 장착된다. 종래에는 이러한 버너(1)를 작동시키기 위해서, 석탄과 오일 및 LPG 가스를 공급하는 것이 일반적이었다. 즉, 메인 연료로 석탄이 공급되고, 보조연료로 오일이 공급되는 바, 더 용이한 연소 환경 조성을 위해서 LPG 가스가 공급되는 것이다.

그러나, 이러한 일반적인 버너 연료 공급 방법은 아래와 같이 다양한 문제점을 가지고 있었다.

첫째, 다량의 오일 및 LPG 가스가 소모되는 바, 최근 유가 급등의 영향으로 원가가 상승되는 문제점이 있었다.

둘째, 버너에서 연소 과정을 진행하여 로터리 드라이어 혹은 예비환원로에서 광석의 수분을 충분히 제거하는 과정을 진행하는 것과는 별론, 버너에서 발생되는 화염을 소화시킬 필요성이 있는 경우, 공급되는 메인연료 및 보조연료의 양을 조절하여 서서히 화염의 크기를 조절하는 방법 이외에, 순간적으로 화염을 진화할 수 있는 방법이 없었다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 원가 절감을 위해 오일의 대체 보조연료로 COG를 사용함과 동시에, 순간적으로 버너에서 발생되는 화염을 소화시킬 수 있는 COG 공급 버너 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 COG 공급 버너 장치는 로터리 킬른 노내에 고온 분위기를 형성함으로써 상기 로터리 킬른 노내로 공급되는 광석에 함유된 수분을 제거할 수 있도록 상기 로터리 킬른 노내에 장착되는 버너;상기 버너에 메인연료배관을 매개로 연결된 석탄공급탱크; 및 상기 버너에 보조연료배관을 매개로 연결된 COG탱크;를 포함하되, 상기 버너에는 소화가스배관을 매개로 소화가스탱크가 연결되고, 상기 보조연료배관은 공압밸브을 중심으로 버너측에 위치하는 제1보조연료배관과, COG탱크측에 위치하는 제2보조연료배관으로 구분되고, 상기 소화가스배관은 상기 제1보조연료배관과 내통하여 상기 소화가스탱크에 연결되며, 상기 버너의 화염 유지를 위한 COG의 유량을 산출하는 가스유량계가 상기 보조연료배관에 설치되되, 상기 공압밸브가 폐쇄되어 COG 공급이 중단되면, 상기 제1보조연료배관을 통해 질소가스가 상기 버너에 공급되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 소화가스탱크에는 질소가스가 충전된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 버너에는 제1공기공급배관 및 제2공기공급배관을 매개로 각각 연소공기탱크와 희석공기탱크가 별개로 연결된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 버너는 제1챔버와, 이 제1챔버에 삽입되며 그 일단은 상기 제1챔버에서 돌출된 제2챔버와, 이 제2챔버에 삽입되며 그 일단은 상기 제2챔버에서 돌출된 제3챔버과, 이 제3챔버에 삽입되며 그 일단은 상기 제3챔버에서 돌출된 제4챔버를 포함하고, 상기 제1공기공급배관은 상기 제2챔버에 연결되고, 상기 제2공기공급배관은 상기 제1챔버에 연결되며, 상기 보조연료배관은 상기 제4챔버에 연결되되, 상기 메인연료배관은 상기 제3챔버에 연결되며, 상기 소화가스배관은 상기 보조연료배관을 매개로 상기 제4챔버에 연결된 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 대체 보조 연료로 COG를 사용함으로써, 원가를 절감할 수 있는 것은 물론, 버너에서 발생하는 화염을 순간적으로 소화시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적으로 페로니켈 제조 과정을 나타낸 도면,
도 2는 종래의 로터리 킬른용 버너 연료 공급 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 COG 공급 버너 장치를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 COG 공급 버너 장치에 적용되는 COG 공급 방법의 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 COG 공급 버너 장치에 대하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 COG 공급 버너 장치는 버너(10), 석탄공급탱크(20) 및 COG탱크(30)를 포함한다.

버너(10)는 킬른 노내에 고온 분위기를 형성함으로써, 로터리 킬른 노내로 공급되는 니켈 등의 광석에 함유된 수분을 제거할 수 있도록 로터리 킬른 노내에 장착된다.

이러한 버너(10)를 작동시키기 위해서는 연료 공급이 필요한데, 이러한 연료는 메인연료와 보조연료로 구분되어 공급된다. 즉, 메인연료로는 석탄이 공급되고, 보조연료로 COG가 공급된다.

메인연료가 저장되는 석탄공급탱크(20)는 메인연료배관(22)을 매개로 버너(10)에 연결되고, 보조연료가 저장되는 COG탱크(30)는 보조연료배관(32)을 매개로 버너(10)에 연결된다.

보조연료인 COG가 버너(10)에 공급되다가, 버너(10)에서 발생되는 화염을 소화시킬 필요성이 있을 때, 짧은 시간 내에 소화 가능하도록 소화가스를 투입하는 것이 바람직하다. 이러한 소화가스의 투입을 위해서 소화가스탱크(40)가 소화가스배관(42)을 매개로 버너(10)에 연결된다. 소화가스로는 질소(N₂) 가스를 사용하는 것이 바람직하다.

질소 가스는 버너(10) 혹은 배관에 남아있는 COG가스를 제거함과 동시에, 화염을 소화시키는 기능을 한다.

버너(10)에는 제1공기공급배관(52) 및 제2공기공급배관(62)이 연결되는데, 제1공기공급배관(52)을 통해서 연소공기탱크(50)에 저장된 연소공기가 버너(10)에 공급되며, 제2공기공급배관(62)을 통해서 희석공기탱크(60)에 저장된 희석공기가 버너(10)에 공급된다.

보조연료배관(32)에는 공압밸브(70)가 설치된다. 이러한 공압밸브(70)는 고압 공기의 압력에 의해 개폐된다. 보조연료배관(32)은 공압밸브(70)를 기준으로 버너(10)측에 위치한 제1보조연료배관(32a)과, COG탱크(30)측에 위치하는 제2보조연료배관(32b)으로 구분된다. 또한, 소화가스배관(42)은 제1보조연료배관(32a)과 내통한다.

한편, 버너(10)는 제1챔버(12), 제2챔버(14), 제3챔버(16) 및 제4챔버(18)를 포함하는 것이 바람직하며, 각각의 챔버들은 서로 내통된다. 각각의 챔버는 파이프 형상으로 형성되어, 순차적으로 그 직경이 감소하는 형상을 띈다. 또한, 제2챔버(14)는 제1챔버(12)에 삽입 설치되고, 그 일단은 제1챔버(12)로부터 돌출된다. 제3챔버(16)는 제2챔버(14)에 삽입되며 그 일단은 상기 제2챔버(14)에서 돌출되며, 제4챔버(18)는 제3챔버(16)에 삽입되며 그 일단은 상기 제3챔버(16)에서 돌출된다.

제1공기공급배관(52) 및 제2공기공급배관(62)은 각각 제2챔버(14)와 제1챔버(12)가 연결되고,메인연료배관(22) 및 보조연료배관(32) 각각 제3챔버(16) 및 제4챔버(18)에 연결된다. 소화가스배관(42)은 보조연료배관(32)을 매개로 제4챔버(18)에 연결된다.

도 3 및 도 4를 참조로, 본 발명의 COG 공급 버너 장치의 작동관계를 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 COG 공급 버너 장치에 적용되는 COG 공급 방법은 로터리 킬른 노내에 장착된 버너(10)에 보조연료인 COG를 공급하는 과정이 선행된다. COG는 COG탱크(30)에 저장되어 있다가 보조연료배관(32)을 통해서 제4챔버(18)로 공급된다. 이러한 COG를 제4챔버(18)로 공급하기 이전에, 버너(10)의 화염 유지를 위한 최소 유량을 산출하여 에너지 효율을 최대화한다. 이러한 유량 산출을 위해 보조연료배관(32)에는 가스유량계(80)가 장착되는 것이 바람직하다.

COG가 공급된 이후에는 메인연료인 석탄이 공급된다. 석탄공급탱크(20)에 저장된 석탄은 메인연료배관(22)을 통해 제3챔버(16)로 공급되는 바, 제4챔버(18)에 공급되어 제3챔버(16)로 이동하는 COG와 혼합되는 것이다.

이렇듯, COG 및 석탄의 혼합물은 다시 제2챔버(14)로 이동하게 되는데, 연소공기탱크(50)에 저장되어 있던 연소공기가 제2챔버(14)로 공급되어 다시 COG 및 석탄과 혼합되며, 이러한 혼합물들이 제1챔버(12)로 이동함과 동시에, 희석공기탱크(60)에 저장된 희석공기가 제2공기공급배관(62)을 통해 제1챔버(12)로 공급되는 바, COG, 석탄, 연소공기 및 희석공기의 공급 및 혼합 과정이 종료된다.

한편, 버너(10)의 작동을 중지시키기 위해서 COG의 공급이 중단된 경우, 잔여 COG 및 잔여 화염을 소화시킬 수 있도록 소화가스탱크(40)에 저장된 질소가스를 소화가스배관(42)을 통해서 공급하는 것이 바람직하다.

이러한 소화가스배관(42)은 제1보조연료배관(32a)과 내통되어 있어서, 공압밸브(70)가 폐쇄되어 COG공급이 중단되면, 질소가스는 450 Kpa 정도의 고압으로 분사되어 자동 혹은 수동으로 제1보조연료배관(32a)을 통해 제4챔버(18)로 공급되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 버너 12 : 제1챔버
14 : 제2챔버 16 : 제3챔버
18 : 제4챔버 20 : 석탄공급탱크
22 : 메인연료배관 30 : COG탱크
32 : 보조연료배관 40 : 소화가스탱크
42 : 소화가스배관 50 : 연소공기탱크
52 : 제1공기공급배관 60 : 희석공기탱크
62 : 제2공기공급배관

Claims

로터리 킬른 노내에 고온 분위기를 형성함으로써 상기 로터리 킬른 노내로 공급되는 광석에 함유된 수분을 제거할 수 있도록 상기 로터리 킬른 노내에 장착되는 버너(10);
상기 버너(10)에 메인연료배관(22)을 매개로 연결된 석탄공급탱크(20); 및
상기 버너(10)에 보조연료배관(32)을 매개로 연결된 COG탱크(30);를 포함하되,
상기 버너(10)에는 소화가스배관(42)을 매개로 소화가스탱크(40)가 연결되고, 상기 보조연료배관(32)은 공압밸브(70)을 중심으로 버너측에 위치하는 제1보조연료배관(32a)과, COG탱크측에 위치하는 제2보조연료배관(32b)으로 구분되고, 상기 소화가스배관(42)은 상기 제1보조연료배관(32a)과 내통하여 상기 소화가스탱크(40)에 연결되며, 상기 버너(10)의 화염 유지를 위한 COG의 유량을 산출하는 가스유량계(80)가 상기 보조연료배관(32)에 설치되되,
상기 공압밸브(70)가 폐쇄되어 COG 공급이 중단되면, 상기 제1보조연료배관(32a)을 통해 질소가스가 상기 버너(10)에 공급되는 것을 특징으로 하는 COG 공급 버너 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 소화가스탱크(40)에는 질소가스가 충전된 것을 특징으로 하는 COG 공급 버너 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 버너(10)에는 제1공기공급배관(52) 및 제2공기공급배관(62)을 매개로 각각 연소공기탱크(50)와 희석공기탱크(60)가 별개로 연결된 것을 특징으로 하는 COG 공급 버너 장치.
삭제
청구항 4에 있어서, 상기 버너(10)는 제1챔버(12)와, 이 제1챔버(12)에 삽입되며 그 일단은 상기 제1챔버(12)에서 돌출된 제2챔버(14)와, 이 제2챔버(14)에 삽입되며 그 일단은 상기 제2챔버(14)에서 돌출된 제3챔버(16)과, 이 제3챔버(16)에 삽입되며 그 일단은 상기 제3챔버(16)에서 돌출된 제4챔버(18)를 포함하고,
상기 제1공기공급배관(52)은 상기 제2챔버(14)에 연결되고, 상기 제2공기공급배관(62)은 상기 제1챔버(12)에 연결되며, 상기 보조연료배관(32)은 상기 제4챔버(18)에 연결되되, 상기 메인연료배관(22)은 상기 제3챔버(16)에 연결되며,
상기 소화가스배관(42)은 상기 보조연료배관(32)을 매개로 상기 제4챔버(18)에 연결된 것을 특징으로 하는 COG 공급 버너 장치.
삭제
삭제