KR101316908B1 - 소둔로의 폐가스 연소장치 - Google Patents

Abstract

점화 상태 확인을 통해 수소 연소용 화염을 지속적으로 유지할 수 있고, 소둔로의 출측에서 온도 편차 발생을 줄일 수 있도록, 소둔로에 폭방향으로 배치되고 길이방향을 따라 수소가 분출되는 복수개의 홀이 형성된 믹싱관과, 상기 믹싱관의 홀 주위를 따라 길이방향으로 설치되고 상부는 개방되어 화염을 보호하는 바람막이, 상기 믹싱관의 적어도 일측 선단에 연결되어 수소를 공급하기 위한 수소공급관, 상기 바람막이 일측 선단에 설치되어 수소를 점화시키기 위한 점화기, 상기 바람막이 일측에 설치되어 연소 화염을 검출하기 위한 화염검출센서를 포함하는 소둔로의 폐가스 연소장치를 제공한다.

Description

소둔로의 폐가스 연소장치{DEVICE FOR BURNING GAS OF ANNEALING FURNACE}

본 발명은 수소가스를 분위기 가스로 사용하는 소둔로에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 폐가스 배출시 폐가스 내에 포함된 소수를 연소시키기 위한 소둔로의 폐가스 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로, 복사열을 이용하여 강판의 열처리를 수행하는 소둔로는 강을 가열하여 조직을 재결정, 성장시켜 내부 응력을 제거하고, 적절한 인성을 가진 조직으로 만드는 역활을 하게 된다.

수소가스를 분위기가스로 사용하는 고온 소둔로는 예를 들어, 규소강판을 수소 분위기에서 대략 850℃ 정도의 고열로 가열게 된다.

소둔로 내 분위기 가스로 사용된 폐가스에는 수소가 포함되어 있으므로 폐가스를 그대로 배출하게 되는 경우, 수소가 외부로 빠져나가 대형 폭발사고를 일으키게 된다. 이에 소둔로 내부 폐가스 배출시 폐가스에 포함되어 있는 수소가 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있도록 연소장치가 구비되어 수소를 연소시킨 후 방출하게 된다.

종래에는 소둔로에 연결되어 있는 연소장치로 연소용 수소를 공급하여 연소장치를 연속적으로 점화시킴으로써 폐가스에 포함된 수소를 연소시키는 구조로 되어 있다. 이에 폐가스가 점화되어 있는 연소장치를 거치면서 폐가스에 포함된 수소가 연소된다.

그런데, 상기한 종래의 구조는 연소장치로 공급되는 수소의 공급이 차단된 경우, 얀서장치가 점화 상태를 유지하지 못하고 화염이 꺼진 상태가 되는 문제가 발생된다.

이와 같이 연소장치의 화염이 꺼지게 되면 폐가스에 포함되어 있는 수소가 연소되지 못하고 외부로 방출되는 현상이 발생된다.

이에 종래에는 작업자가 수시로 연소장치의 화염 유지 여부를 확인하고, 수소 차단에 따른 비점화 상태시 연소장치를 재 점화하므로, 유지 관리에 많은 시간과 노력이 소요되는 문제가 있다.

이에 점화 상태 확인을 통해 수소 연소용 화염을 지속적으로 유지할 수 있도록 된 소둔로의 폐가스 연소장치를 제공한다.

또한, 소둔로의 출측에서 온도 편차 발생을 줄일 수 있도록 된 소둔로의 폐가스 연소장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 소둔로에 폭방향으로 배치되고 길이방향을 따라 수소가 분출되는 복수개의 홀이 형성된 믹싱관과, 상기 믹싱관의 홀 주위를 따라 길이방향으로 설치되고 상부는 개방되어 화염을 보호하는 바람막이, 상기 믹싱관의 적어도 일측 선단에 연결되어 수소를 공급하기 위한 수소공급관, 상기 바람막이 일측 선단에 설치되어 수소를 점화시키기 위한 점화기, 상기 바람막이 일측에 설치되어 연소 화염을 검출하기 위한 화염검출센서를 포함할 수 있다.

본 장치는 상기 화염검출센서에 연결되어 화염 발생 여부를 연산하고 비 점화 상태시 상기 점화기를 작동하여 수소를 재점화시키기 위한 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 믹싱관은 내주면을 따라 나선형태의 돌기가 형성된 구조일 수 있다.

상기 믹싱관은 양 선단에 수소공급관이 설치되고 길이방향의 중앙부에는 내부를 차단하는 분리판이 설치된 구조일 수 있다.

본 장치는 상기 수소공급관에 연결 설치되어 상기 믹싱관 내부에 위치하고 표면에는 복수개의 구멍이 간격을 두고 형성된 감압관을 더 포함하여, 수소공급관으로부터 믹싱관으로 공급되는 수소의 공급압을 낮추는 구조일 수 있다.

상기 화염검출센서는 화염의 조도를 검출하는 광센서일 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 장치에 의하면, 화염 여부를 검출하여 점화 상태를 계속 유지함으로써, 폐가스 내 수소가 대기로 방출되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 화염 검출과 수소 점화가 자동 제어되어 유지 관리를 위한 시간과 노력을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 소둔로 출측에 화염을 유지함으로써, 소둔로 내부의 온도 편차를 줄이고 제품의 품질을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 소둔로에 설치된 폐가스 연소 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 소둔로의 폐가스 연소 장치의 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.

도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 소둔로의 폐가스 연소장치를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 장치는 소둔로(100) 일측에 설치되고 일측에 수소가 분출되는 홀(12)이 형성된 믹싱관(10)과, 상기 믹싱관(10)의 홀(12) 주위를 따라 길이방향으로 설치되고 상부는 개방되어 화염을 보호하는 바람막이(20), 상기 믹싱관(10)에 연결되어 수소를 공급하기 위한 수소공급관(30), 상기 바람막이(20) 일측 선단에 설치되어 수소를 점화시키기 위한 점화기(40), 상기 바람막이(20) 일측에 설치되어 연소 화염을 검출하기 위한 화염검출센서(50)를 포함한다.

또한, 본 장치는 상기 화염검출센서(50)에 연결되어 화염 발생 여부를 연산하고 비 점화 상태시 상기 점화기(40)를 작동하여 수소를 재점화시키기 위한 컨트롤러(60)를 더 포함한다.

상기 믹싱관(10)은 소둔로(100)의 출측에 위치하며, 소둔로(100)의 폭방향으로 배치되어 길게 연장 설치된다. 상기 믹싱관(10)은 내부가 빈 관 구조물로, 상단에는 길이방향을 따라 복수개의 홀(12)이 간격을 두고 형성된다. 이에 상기 믹싱관(10)으로 공급된 수소는 상기 홀(12)을 통해 외측으로 분출된다.

본 실시예에서 상기 믹싱관(10)의 양 선단에는 각각 수소공급관(30)이 설치되어 있어서, 믹싱관(10)의 양 선단을 통해 수소가 공급되는 구조로 되어 있다. 그리고 상기 믹싱관(10)의 길이방향의 중앙부에는 믹싱관(10)의 내부를 차단하는 분리판(14)이 설치된다. 상기 분리판(14)은 믹싱관(10)의 좌우측의 수소공급관(30)으로부터 공급되는 수소 공급압이 다른 경우에도 믹싱관(10) 내부에서 수소압의 균형을 맞춰 수소압을 일정하게 유지시키게 된다.

상기 바람막이(20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 믹싱관(10)의 상단을 따라 설치되어 믹싱관(10)의 상단에 형성된 홀(12)을 감싸는 구조로 되어 있다. 상기 바람막이(20)는 실질적으로 내부에서 연소 화염을 발생시키는 곳으로 상단이 개방되어 소둔로(100)의 상부로 화염을 방출하게 된다.

이에 상기와 같이 본 장치를 통해 발생되는 화염에 의해 소둔로(100)의 폐가스에 포함된 수소가 연소 처리된다. 여기서 본 장치는 소둔로(100)의 출측에 배치되므로 폐가스의 수소를 연소시킴과 더불어 화염에 의해 소둔로(100) 출측이 가열되어 소둔로(100) 내부의 온도 편차를 줄일 수 있게 된다.

본 실시예에서 상기 바람막이(20)의 양 선단은 막혀져 있으며, 일측 선단에는 점화기(40)가 설치되고, 반대쪽 선단에는 바람막이(20) 내부에서 발생되는 화염을 검출하기 위한 화염검출센서(50)가 설치된다.

상기 점화기(40)는 전원을 인가받아 스파크를 발생시켜 연료인 수소를 점화시키기 위한 것으로, 본 실시예에서는 상기 컨트롤러(60)의 신호에 따라 전원을 인가받아 작동하는 구조로 되어 있다.

또한, 본 실시예에서 상기 화염검출센서(50)는 화염의 조도를 검출하는 광센서로 이루어지며, 화염을 검출할 수 있는 구조면 특별히 한정되지 않는다.

상기 컨트롤러(60)는 내부에 화염검출센서(50)의 검출신호를 인가받아 화염 여부를 연산하는 연산회로가 구비되며, 화염 여부에 따라 점화기(40)를 제어작동하는 구조로 되어 있다.

한편, 본 장치는 상기 수소공급관(30)으로부터 믹싱관(10)으로 공급되는 수소의 공급압을 낮출 수 있는 구조로 되어 있다. 이를 위해 본 장치는 상기 수소공급관(30)에 연결 설치되어 상기 믹싱관(10) 내부에 위치하고 표면에는 복수개의 구멍(34)이 간격을 두고 형성된 감압관(32)을 더 포함한다.

상기 감압관(32)은 표면에 형성된 복수개의 구멍(34)을 통해 수소를 배출함으로써 수소공급관(30)으로부터 배출되는 수소의 배출압력을 감소시키게 된다. 상기 수소공급관(30)에서 공급되는 수소는 고압 상태로 바로 믹싱관(10) 내부로 분출되는 경우 믹싱관(10) 내부를 손상시킬 수 있으며, 믹싱관(10)의 홀(12)을 통한 분출압이 커져 점화가 어려워질 수 있다.

또한, 본 장치는 일차적으로 상기 감압관(32)을 통해 압력이 감소된 수소의 압력을 더욱 감소시키기 위해, 상기 믹싱관(10)은 내주면을 따라 나선형태의 돌기(16)가 형성된 구조로 되어 있다. 상기 나선형태의 돌기(16)는 믹싱관(10)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성된다. 상기 돌기(16)의 돌출 길이는 특별히 한정되지 않는다.

이에 상기 감압관(32)을 통해 일차적으로 감압 공급된 수소는 믹싱관(10)에 돌기(16)를 따라 나선형태로 지나면서 그 압력이 재차 감소된다.

그리고 수소는 상기 믹싱관(10)에 형성된 나선형 돌기(16)를 지나면서 믹싱관(10)에 의해 가열되어 온도가 상승하게 된다. 따라서 믹싱관(10)으로 공급된 수소는 그 압력은 낮춰지고 온도는 높아져 소둔로(100) 내부의 폐가스 내 수소의 압력과 온도 편차가 줄게 된다.

이하 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

수소공급관(30)으로 공급된 수소는 수소공급관(30) 선단에 설치된 감압관(32)을 거쳐 믹싱관(10)으로 공급된다. 상기 감압관(32)으로 공급된 수소는 감압관(32)에 형성된 구멍(34)을 통해 믹싱관(10)으로 유입되는 데, 이 과정에서 고압의 수소는 배출 압력이 충분히 낮아지게 된다. 감압관(32)의 구멍(34)을 통해 믹싱관(10)으로 유입된 수소는 믹싱관(10)의 길이방향을 따라 이동되며 이때, 믹싱관(10)에 설치된 돌기(16)를 따라 나선형태로 이동된다.

이 과저엥서 믹싱관(10)으로 유입된 수소는 그 압력이 재차 낮아지고 믹싱관(10)과의 열교환을 통해 온도가 높아지게 된다. 따라서 믹싱관(10)에서 배출되는 수소와 폐가스 내에 포함된 수소 간의 온도와 압력 편차가 줄게 된다.

믹싱관(10)으로 유입된 수소는 믹싱관(10)에 형성된 홀(12)을 통해 상부로 분출된다. 그리고 믹싱관(10) 상부에 설치된 바람막이(20) 내에서 점화되어 연소된다. 상기 수소의 점화는 바람막이(20)에 설치된 점화기(40)를 통해 이루어진다. 믹싱관(10)의 홀(12)을 통해 분출되는 수소는 점화기(40)에서 발생된 스파크에 의해 점화되면서 연소되고 그 화염이 바람막이(20)의 개방된 상부를 통해 소둔로(100) 내부로 분출된다.

이와 같이 소둔의 출측에서 화염을 형성시킴으로써 대기중으로 배출되는 소둔의 폐가스에 포함된 수소를 연소시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 바람막이(20)에서 형성된 화염은 화염검출센서(50)에 의해 지속적으로 검출된다. 화염검출센서(50)는 검출된 신호를 컨트롤러(60)에 인가하고, 컨트롤러(60)는 화염검출센서(50)의 신호를 연산하여 화염 지속 여부를 확인한다.

이 상태에서 상기 바람막이(20) 내 화염이 검출되지 않는 경우에는 화염검출센서(50)는 이러한 신호를 컨트롤러(60)에 보내고, 컨트롤러(60)는 점화기(40)를 재 작동하게 된다. 따라서 점화기(40)가 수소를 다시 점화하여 연소 화염을 발생시키게 되어, 화염을 계속 유지시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 믹싱관 12 : 홀
14 : 분리판 16 : 돌기
20 : 바람막이 30 : 수소공급관
32 : 감압관 34 : 구멍
40 : 점화기 50 : 화염검출센서
60 : 컨트롤러

Claims (5)

1. 소둔로에 폭방향으로 배치되고 길이방향을 따라 수소가 분출되는 복수개의 홀이 형성된 믹싱관과,
   상기 믹싱관의 홀 주위를 따라 길이방향으로 설치되고 상부는 개방되어 화염을 보호하는 바람막이,
   상기 믹싱관의 적어도 일측 선단에 연결되어 수소를 공급하기 위한 수소공급관,
   상기 바람막이 일측 선단에 설치되어 수소를 점화시키기 위한 점화기,
   상기 바람막이 일측에 설치되어 연소 화염을 검출하기 위한 화염검출센서
   를 포함하고,
   상기 수소공급관에 연결 설치되어 상기 믹싱관 내부에 위치하고 표면에는 복수개의 구멍이 간격을 두고 형성되어 수소의 공급압을 낮추는 감압관을 포함하고,
   상기 바람막이는 상기 믹싱관의 상단을 따라 설치되어 상기 믹싱관의 상단에 형성된 홀을 감싸는 구조로 되어 있고,
   상기 믹싱관은 내주면을 따라 나선형태의 돌기가 형성되고,
   상기 돌기는 상기 믹싱관의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성되고,
   상기 믹싱관은 양 선단에 수소공급관이 설치되고 길이방향의 중앙부에는 내부를 차단하고, 상기 믹싱관의 좌우측의 상기 수소공급관으로부터 공급되는 수소 공급압이 다른 경우에도 상기 믹싱관 내부에서 수소압의 균형을 맞춰 수소압을 일정하게 유지시키기 위한 분리판이 설치되는 소둔로의 폐가스 연소장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 화염검출센서에 연결되어 화염 발생 여부를 연산하고 비 점화 상태시 상기 점화기를 작동하여 수소를 재점화시키기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 소둔로의 폐가스 연소장치.
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