KR101665625B1 - 로용 내화구조물 사전 건조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화구조물 사전 건조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화력 발전소 또는 금속의 열처리 공정에 사용되는 로(furnauce) 내부 내화구조물의 급작스런 승온에 의한 균열 또는 폭렬 현상의 발생을 방지하기 위하여, 로 가동전 내화구조물 내부에 포함된 수분을 가열 건조 시키는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 로용 내화구조물 사전 건조 방법은 로 내부에 시공된 내화구조물 외측에 강철 프레임과 메쉬망을 포함하는 히팅드럼을 설치하는 단계; 상기 히팅드럼에 전원 인가에 따라 발열되는 히팅매트를 설치하는 단계; 상기 히팅매트가 설치된 히팅드럼의 외측에 보온재를 설치하는 단계; 상기 히팅매트에 전원을 인가하여 가열시킴으로써 내화구조물을 건조하는 단계를 포함한다.

Description

로용 내화구조물 사전 건조 방법{METHOD FOR PRE-DRYING REFRACTORY FOR FURNAUCE}

본 발명은 내화구조물 사전 건조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화력 발전소 또는 금속의 열처리 공정에 사용되는 로(furnauce) 내부 내화구조물의 급작스런 승온에 의한 균열 또는 폭렬 현상의 발생을 방지하기 위하여, 로 가동전 내화구조물 내부에 포함된 수분을 가열 건조 시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속 소재나 가공물의 소둔을 위한 열처리 로(furnauce) 또는 화력발전소에서 전기 생산을 위해 사용되는 가열로는 내부에 고열에서 견딜수 있는 내화벽돌이나 캐스타블(castable) 구조의 내화물이 시공되고, 로 내부를 가열하기 위한 버너(burner)가 설치된다. 도 1 에는 이러한 로(F)의 내부 구조가 예시적으로 도시된다. 도시된 바와 같이, 로(F)의 측면 하측에는 다수개의 버너(B)가 길이 방향을 따라 일렬로 배치되되, 상기 버너(B) 주변에는 버너(B)로부터 배출되는 고열을 견딜 수 있도록 블록체 형상의 내화구조물(R)이 설치되고, 상기 내화구조물(R) 중앙에는 상기 버너(B)의 설치를 위한 개구(O)가 형성된다.

이러한 내화구조물(R)은 보통 부정형 내화물의 하나인 캐스타블 내화물로서, 내화물 분말에 결합제로 수경성 내화물을 첨가한 것이다. 이러한 캐스타블 내화구조물은 사용 현장에서 물을 가해 혼연하여 형틀에 부어 넣거나 흙손으로 발라 형태를 만들고 상온에서 경화하여 완성된다. 이와 같은 로용 내화구조물의 경우 경화가 완료된 후에도 내부에 습기가 잔존하기 때문에 로의 가동시, 즉, 버너 가동으로 인한 급작스런 가열이 이루어지는 경우 내화구조물 내부에 잔존하고 있던 수분의 급가열 및 급팽창으로 인하여 내화구조물에 균열(crack)이 생기거나 폭렬 현상(spalling)이 발생하는 등의 문제점이 있어 왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 로의 가동전 내화구조물 내부의 수분을 충분히 건조시켜 주어야 하는데, 내화구조물이 로의 내부에 고정적으로 시공된 것이기 때문에 별도의 건조로 등에서의 건조가 불가능하여 자연 건조에 의존하거나 일반적인 이동식 히터나 열풍기를 사용하여 간접적인 복사열이나 열풍으로 가열 건조시킴으로써 내화구조물의 표면만 국소적으로 건조될 뿐 내부 깊숙이 잔존하는 수분까지 충분히 건조되지 못하는 문제가 있어 왔다. 한편, 대한민국 등록특허 제10-0912674호에는 건조시간을 단축시킬 수 있는 내화물 시공장치가 제공되는데, 상기 내화물 시공장치는 가스 버너를 지지프레임에 거치한 상태에서 지지프레임을 견인하여 내화물 내부에 삽입 후 가스 공급에 의해 내화물을 건조시키는 것으로, 설비비가 많이 들고, 장치가 매우 크고 무겁기 때문에 별도의 견인 장치가 필요하는 등 작업 용이성이 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0912674호 대한민국 공개특허 제10-2011-0077998호

본 발명은 상기한 바와 같은 로용 내화구조물의 급작스런 가열시 내부에 잔존하는 수분으로 인하여 균열 또는 폭렬 현상 유발 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로, 로의 가동전 내화구조물의 표면을 직접 가열함에 의해 내화구조물 내부에 포함된 수분을 효과적으로 건조시킴으로써 내화구조물의 균열 또는 폭렬 현상을 방지할 수 있는 내화구조물 사전 건조 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로용 내화구조물 사전 건조 방법은 로 내부에 시공된 내화구조물 외측에 강철 프레임과 메시망을 포함하는 히팅드럼을 설치하는 단계; 상기 히팅드럼에 전원 인가에 따라 발열되는 히팅매트를 설치하는 단계; 상기 히팅매트가 설치된 히팅드럼의 외측에 보온재를 설치하는 단계; 상기 히팅매트에 전원을 인가하여 가열시킴으로써 내화구조물을 건조하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 히팅드럼을 설치하는 단계는, 내화구조물의 외부 윤곽을 실측하는 단계와; 실측된 내화구조물의 외부 윤곽 치수에 따라 다수의 강철바를 절단하여 준비하고, 준비된 다수의 강철바를 내화구조물의 외부 표면 윤곽 형상을 따라 배치한 후 상호 고정 결합하여 프레임을 형성하는 단계와; 상기 프레임에 강철 메시망을 설치하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 다수의 강철바 상호간 및 상기 프레임과 메시망은 용접에 의해 고정 결합되는 것이 바람직하다.

한편, 내화구조물의 개구를 단열 처리하는 단계를 더 포함하되, 상기 내화구조물의 개구 단열 처리는, 상기 개구 내측을 단열성 충전재로 충전한 후 개구 입구를 단열성 밀봉재로 밀봉 처리함에 따라 수행된다.

그리고, 상기 히팅매트는 플렉서블 재질로 구성되고, 내부에 전원 인가에 따라 열을 발생시키는 발열체가 내장된다.

또한, 상기 보온재는 히팅매트가 설치된 히팅드럼의 외측 둘레 전체를 여러겹으로 감싸는 방식으로 설치되되, 히팅매트의 전원케이블은 보온재 외측으로 노출되도록 설치되고, 상기 보온재는 카오 울(kao wool), 석면, 세라쿨(세라믹 울) 중 선택되는 어느 하나로 구성된 시트상 부재인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 로용 내화구조물 사전 건조 장치는 로 내부에 시공된 내화구조물 외측에 설치되되, 강철 프레임과 메시망을 포함하는 히팅드럼과; 상기 히팅드럼에 설치되며, 전원 인가에 따라 발열되는 히팅매트와; 상기 히팅매트가 설치된 히팅드럼의 외측을 둘러싸는 보온재와; 상기 히팅매트에 전원을 공급하고, 히팅매트의 가열 온도를 조절하는 온도조절기를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 내화구조물의 표면에 히팅드럼을 설치하고 상기 히팅드럼에 히팅패드를 설치하여, 히팅패드 및 히팅드럼이 내화구조물에 직접적으로 접촉될 뿐만 아니라 표면 전체에 걸쳐 고르게 가열하고, 보온재로 열의 유출을 방지하여 내화구조물 내부에 포함된 수분을 효과적으로 건조시킴으로써 내화구조물의 균열 또는 폭렬 현상을 방지할 수 있다. 또한, 구조가 간단하고 설치 및 해체가 용이하여 설비비 부담이 적고 작업 용이성이 우수하다는 장점을 갖는다.

도 1 은 통상적인 로(furnauce)의 내화구조물의 설치 구조가 도시된 도면,
도 2 는 본 발명에 따른 로용 내화구조물 사전 건조 방법의 공정 순서도,
도 3 은 본 발명에 따라 로용 내화구조물에 히팅드럼이 설치된 모습이 도시된 도면,
도 4 는 본 발명에 따라 로용 내화구조물의 히팅드럼에 히팅매트가 설치된 모습이 도시된 도면,
도 5 는 본 발명에 따라 히팅매트가 설치된 히팅드럼 외부에 보온재를 설치하고 온도조절기를 연결한 모습이 도시된 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 로용 내화구조물 사전 건조 방법 및 그 장치의 구성 및 작용을 첨부한 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 로용 내화구조물(R)의 사전 건조를 위하여, 먼저 상기 내화구조물(R) 외측에 히팅드럼(10)을 설치(S10)한다. 상기 히팅드럼(10)은 내화구조물(R)의 외부 윤곽 형상에 상응하는 형상으로 구성되어 내화구조물(R)을 외부에서 감싸며, 후술하는 히팅매트(40)와 보온재(50)를 지지하기 위한 수단으로서, 도 3 에 도시된 바와 같이, 프레임(12)과 메쉬망(14)으로 구성된다.

상기 프레임(12)은 다수개의 강철바로 구성되는바, 먼저, 내화구조물(R)의 윤곽을 실측(S10-1)하고, 실측된 치수에 따라 다수의 강철바를 소정의 길이로 절단하며, 절단된 다수의 강철바를 내화구조물(R)의 외부 표면 윤곽 형상을 따라 적절히 배치한 후 용접 또는 볼트나 리벳 등의 체결구로 상호 고정 결합하는 방식으로 프레임(12)을 설치(S10-2)한다. 그 다음, 상기 프레임(12)에 강철 재질의 메쉬망(14)을 용접하거나 와이어에 의해 결합 설치(S10-3)하여 내화구조물(R) 외곽을 둘러싼다.

한편, 내화구조물(R)에 버너 설치 또는 기타 필요에 의한 개구(O)가 설치되어 있는 경우, 추후 후술하는 히팅매트(40)를 이용하여 내화구조물(R)의 가열 건조시 상기 개구(O)를 통하여 열이 빠져나가지 못하도록 개구(O) 내부를 단열 처리하는 것이 바람직하다. 이러한 개구(O)의 단열처리는 먼저 상기 개구(O) 내측을 단열성이 우수한 카오 울(kao wool), 석면, 또는 세라쿨(세라믹 울) 등으로 구성된 섬유재 또는 스티로폼, 우레탄과 같은 수지재 단열성 충전재(20)로 충전한 후, 개구(O) 입구를 또 다른 단열재, 내열성 단열시트 또는 내열성 접착테이프와 같은 단열성 밀봉재(30)로 밀봉 처리한다.

그 다음, 상기 내화구조물(R) 외곽에 설치된 히팅드럼(10)에 히팅매트(40)를 설치(S20)한다. 상기 히트매트는 내부에 전원 인가에 따라 열을 발생시키는 발열체가 내장되며, 내화구조물(R) 및 히팅드럼(10)의 윤곽 형상에 맞게 자유롭게 형상이 변형가능하도록 플렉서블한 재질로 구성된 매트로서, 외피는 섬유재, 합성수지재 또는 세라믹 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 히팅매트(40)는 일측으로 전원 인가를 위한 전원케이블(42)이 외부로 인출되어 있고, 상기 히팅드럼(10)의 메쉬망(14)에 와이어 등의 체결구로 고정 설치된다.

그 다음, 히팅매트(40)가 설치된 히팅드럼(10)의 외측에는 보온재(50)가 설치(S30)된다. 상기 보온재(50)는 히팅매트(40)에 전원을 인가함에 따라 발생되는 열이 외부로 유출되지 않고 내부에 머무르면서 내화구조물(R)을 가열하도록 하기 위한 것으로, 도 5 에 도시된 바와 같이, 히팅드럼(10) 외측 둘레 전체를 여러겹으로 감싸는 방식으로 설치된다. 다만, 내측에 배치된 히팅매트(40)에 전원을 인가하기 위해 전원케이블(42)은 보온재(50) 외측으로 노출되도록 설치된다. 상기 보온재(50)의 재질에는 특별한 제한이 없으나 단열성이 우수한 카오 울(kao wool), 석면, 또는 세라쿨(세라믹 울) 등으로 구성된 시트상 부재인 것이 바람직하다. 한편, 보온재(50)의 외측은 단열성을 높이기 위해 점토나 황토 또는 단열성 도료가 추가로 도포될 수 있다.

위와 같은 방법으로 보온재(50)까지 설치가 완료되면, 최종적으로 도 5 에 도시된 바와 같이 히팅매트(40)의 전원케이블(42)을 온도조절기(60)에 연결하여 전원을 인가하고 온도를 조절하여 내화구조물(R)을 가열 건조(S40)한다. 온도조절기(60)는 내부에 파워서플라이를 내장하여 전원을 공급하며, 가열 온도를 미리 세팅하여 내화구조물(R)을 일정한 온도로 가열하거나 필요에 따라 수동으로 온도를 조절할 수 있도록 구성된다.

이와 같은 구성에 따라, 히팅매트(40)에 전원이 인가되어 가열이 시작되면, 히팅매트(40)에서 발생된 열은 보온재(50)와 단열성 충전재(20) 및 단열성 밀봉재(30)에 의해 외부로 배출되지 않고 내부에 머물게 되고, 또한, 히팅매트(40)에서 발생된 열은 강철 재질의 프레임(12)을 따라 전도되면서 내화구조물(R) 전체에 걸쳐 전달되어, 내화구조물(R)의 국소적 가열을 방지하고 전체적으로 충분히 건조될 수 있도록 한다. 이러한 방식으로 건조가 완료되고 나면, 본 발명에 따른 사전 건조 장치를 모두 해체하고, 열처리 또는 발전을 위해 로를 가동한다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

10 : 히팅드럼 12 : 프레임
14 : 메쉬망 20 : 단열성 충전재
30 : 단열성 밀봉재 40 : 히팅매트
42 : 전원케이블 50 : 보온재
60 : 온도조절기

Claims (9)

1. 로의 내부 측면 하측에 길이 방향을 따라 일렬로 배치되는 각 버너의 주변에 설치되되 블록체 형상으로 구성되고 중앙에는 상기 버너의 설치를 위한 개구(O)가 형성된 내화구조물의 급작스런 승온으로 인한 손상을 방지하기 위하여, 로 가동 전에 상기 내화구조물 내부에 포함된 수분을 가열 건조시키는 내화구조물 사전 건조 방법으로서,
   강철 프레임(12)과 메쉬망(14)을 포함하고 내화구조물의 외부 윤곽 형상에 상응하는 형상으로 구성된 히팅드럼(10)을 로 내부에 시공된 내화구조물 내화구조물 외부를 감싸도록 설치하는 단계;
   섬유재, 합성수지재 또는 세라믹 재질로 구성되는 외피 내부에 전원 인가에 따라 열을 발생시키는 발열체가 내장되며 내화구조물 및 히팅드럼의 윤곽 형상에 맞게 자유롭게 형상이 변형가능하도록 플렉서블한 재질로 구성되는 히팅매트(40)를 상기 히팅드럼(10)에 설치하는 단계;
   상기 히팅매트(40)가 설치된 히팅드럼(10)의 외측에 보온재(50)를 설치하는 단계;
   상기 히팅매트(40)에 전원을 인가하여 가열시킴으로써 상기 로의 가동 전 내화구조물(R)을 건조하는 단계; 및
   상기 보온재(50), 히팅매트(40) 및 히팅드럼(10)을 내화구조물로부터 분리 해체하는 단계;를 포함하되,
   상기 히팅드럼(10)을 설치하는 단계는 내화구조물(R)의 외부 윤곽을 실측하는 단계와; 실측된 내화구조물(R)의 외부 윤곽 치수에 따라 다수의 강철바를 절단하여 준비하고, 준비된 다수의 강철바를 내화구조물(R)의 외부 표면 윤곽 형상을 따라 배치한 후 상호 고정 결합하여 프레임(12)을 형성하는 단계; 및 상기 프레임(12)에 강철 메쉬망(14)을 설치하는 단계;를 포함하고,
   상기 히팅매트(40)에 전원을 인가시 상기 메쉬망(14) 및 프레임(12)을 통해 상기 내화구조물(R) 전체에 고르게 열을 전달되도록, 상기 히팅매트(40)를 와이어에 의해 상기 히팅드럼(10)의 메쉬망(14)에 연결하는 단계;를 포함하며,
   상기 내화구조물(R)의 개구(O)를 단열 처리하는 단계를 더 포함하되, 상기 내화구조물(R)의 개구(O) 단열 처리는 상기 개구(O) 내측을 단열성 충전재(20)로 충전한 후 개구(O) 입구를 내열성 접착테이프로 밀봉 처리함에 따라 수행되고,
   상기 보온재(50)는 히팅매트(40)가 설치된 히팅드럼(10)의 외측 둘레 전체를 여러겹으로 감싸는 방식으로 설치되고, 상기 보온재(50)의 외측에는 점토, 황토 및 단열성 도료 중 선택되는 어느 하나가 추가로 도포되고, 히팅매트(40)의 전원케이블은 보온재(50) 외측으로 노출되도록 설치되고, 상기 다수의 강철바 상호간 및 상기 프레임(12)과 메쉬망(14)은 용접에 의해 고정 결합되며, 상기 보온재(50)는 카오 울(kao wool), 석면, 세라쿨(세라믹 울) 중 선택되는 어느 하나로 구성된 시트상 부재인 것을 특징으로 하는 로용 내화구조물 사전 건조 방법.
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