KR101718545B1 - 고로 출선구의 가스측정장치 - Google Patents

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Abstract

고열의 가스를 냉각하여 유해가스의 누출 여부를 효과적으로 감지할 수 있는 고로 출선구의 가스측정장치가 소개된다. 이 가스측정장치는 고로(200)의 출선구(201)에 근접하게 배치되어 샘플 가스를 수집하는 컬렉터(110)와, 컬렉터(110)를 통해 유입된 가스로부터 이물질을 여과하는 필터(120)와, 필터(120)에서 여과된 샘플 가스를 냉각시키기 위한 냉각챔버(130)와, 냉각챔버(130)에서 냉각된 샘플 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브(140)와, 압력조절밸브(140)에서 압력이 조절된 샘플 가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브(150)와, 유량조절밸브(150)에서 유량이 조절된 샘플 가스의 성분을 검출하는 검출센서(160)와, 에어공급부(190)에서 공급된 외부 에어와 상기 검출센서(160)를 통과한 샘플 가스를 흡입하여 이동시키기 위한 흡입유닛(170)과, 흡입유닛(170)에서 혼합된 혼합 가스를 상기 냉각챔버(130)로 안내하는 냉각관(181)을 포함하여 구성된다.

Description

고로 출선구의 가스측정장치{APPARATUS FOR MEASURING GAS OF TAP HOLES IN BLAST FURNAE}
본 발명은 고로 출선구의 가스측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로 출선구에서 배출되는 고열의 가스를 냉각하여 유해가스의 누출 여부를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 고로 출선구의 가스측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 고로 공정은 로(爐) 상부의 장입구를 통해서 연료인 코크스와 원료인 철광석을 장입하고, 고로 하부에 있는 풍구(10)를 통해서 고온의 열풍을 불어 넣어 코크스를 연소시켜 열과 환원가스를 만든다. 이때, 생성된 열과 환원가스는 노내의 철광석을 환원, 용융시켜 용선과 슬래그(Slag)를 생성하게 되며, 이 용융물은 고로 하부의 출선구(20)를 통해서 배출이 된다.
그리고 고로의 본체 구조는 외부가 철피(30)로 이루어져 있으며, 내부의 벽체는 광석 및 환원가스에 견딜 수 있도록 고강도,내침식성 내화물로 축조되어 있고, 연와 사이에는 물을 순환시킴으로써 고온으로부터 내화물과 철피(30)를 보호하게 되어 있다. 또한, 내부의 노저부(50) 부위는 조업중 용선과 슬래그(Slag)에 잠겨 있는 부위로 취약부위 발생시 항상 외부로 유출될 위험을 내포하고 있어서 열전도율과 내용융성이 뛰어난 카본연와(Carbon Brick; 40)로 쌓여 있다.
이러한 고로는 코크스를 연소시켜 열과 환원가스를 생성하므로, 이 과정에서 유해가스의 누출이 우려되기도 한다. 이에, 종래 고로가 설치된 주변 지역에는 고로에서 누설되는 유해가스의 정도를 작업자가 미리 인지할 수 있도록 하는 감지기기가 설치된다.
그러나 종래 감지기기의 경우 고로의 출선구에서 배출되는 고온의 가스로 인해 전자적인 고장이 발생되거나 가스 측정의 정확도가 저하되는 등의 문제가 발생되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고열 가스의 누설 지역에서 유해가스의 누출 여부를 효과적으로 감지할 수 있는 고로 출선구의 가스측정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고로 출선구의 가스측정장치는, 컬렉터, 필터, 냉각챔버, 압력조절밸브, 유량조절밸브, 검출센서, 흡입유닛 및 냉각관을 포함하고, 컬렉터는 고로 출선구에 근접하게 배치되어 샘플 가스를 수집하고, 필터는 상기 컬렉터를 통해 유입된 가스로부터 이물질을 여과하고, 냉각챔버는 상기 필터에서 여과된 샘플 가스를 냉각시키고, 압력조절밸브는 상기 냉각챔버에서 냉각된 샘플 가스의 압력을 조절하고, 유량조절밸브는 상기 압력조절밸브에서 압력이 조절된 샘플 가스의 유량을 조절하고, 검출센서는 상기 유량조절밸브에서 유량이 조절된 샘플 가스의 성분을 검출하고, 흡입유닛은 에어공급부에서 공급된 외부 에어와 상기 검출센서를 통과한 샘플 가스를 흡입하여 이동시키며, 냉각관은 상기 흡입유닛에서 혼합된 혼합 가스를 상기 냉각챔버로 안내한다.
바람직하게, 상기 냉각챔버에는 나선형 형태로 권취되어 상기 필터와 압력조절밸브 사이를 연결하는 코일관과, 상기 코일관을 향해 혼합 가스가 분사되도록 상기 냉각관에 연결되는 냉각노즐이 마련된다.
바람직하게, 상기 흡입유닛은 상기 에어공급부로부터 외부 에어를 공급받아 에어노즐을 통해 분사되는 에어분사부와, 샘플 가스가 유입되는 가스흡입부와, 상기 외부 에어 및 샘플 가스가 혼합 가스로 혼합되어 수렴되는 컨버징부와, 상기 컨버징부에서 수렴된 혼합 가스가 발산되어 상기 냉각관으로 배출되는 디버징부를 포함한다.
바람직하게, 상기 냉각챔버와 압력조절밸브 사이에는 가스의 이동을 선택적으로 단속하는 제1개폐밸브가 마련되고, 상기 검출센서와 흡입유닛 사이에는 가스의 이동을 선택적으로 단속하는 제2개폐밸브가 설치된다.
바람직하게, 상기 에어공급부에는 상기 냉각챔버에 외부 에어를 선택적으로 공급하기 위한 제1에어밸브와, 상기 흡입유닛에 외부 에어를 선택적으로 공급하기 위한 제2에어밸브가 연결된다.
바람직하게, 본 발명은 상기 검출센서로부터 가스측정신호를 인가받아 가스 측정값을 표시하는 디스플레이부와, 가스 누출을 경고하기 위한 경고등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고로 출선구에서 배출되는 고열의 가스를 효과적으로 냉각하여 가스의 유해 여부를 정확하게 측정하고, 작업자에게 신속하게 인지시킴으로써, 유해 가스로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 외부 에어의 제어를 통해 필터 및 냉각챔버에 대해 퍼지작업을 신속하게 진행할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 따른 고로 출선구를 도시한 구성도
도 2는 본 발명에 따른 고로 출선구의 가스측정장치가 설치된 배치 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 고로 출선구의 가스측정장치를 도시한 구성도.
도 4는 도 3의 "A"부를 확대하여 도시한 확대도.
도 5는 본 발명에 따른 고로 출선구의 가스측정장치의 본체를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 가스출선정장치의 흡입유닛을 확대하여 도시한 확대도.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 가스측정장치는, 고로(200)의 출선구(201)에 설치되어 고온 가스의 안전성 여부를 신속하고 효과적으로 측정함으로써, 유해 가스로부터 작업자의 안전을 보호하고 신속한 조치가 이루어질 수 있도록 한다.
이를 구현하기 위해, 본 발명은 가스를 수집하기 위한 컬렉터(110)와, 컬렉터(110)에서 수집된 가스를 여과하는 필터(120)와, 여과된 샘플 가스를 냉각시키기 위한 냉각챔버(130)와, 냉각된 샘플 가스의 유해성분을 감지하는 본체(101)와, 본체(101)에 외부 에어를 공급하는 에어공급부(190) 및 냉각챔버(130)를 냉각시키기 위한 냉각관(181)으로 크게 구성된다.
컬렉터(110)는 고로(200)의 출선구(201)에 근접하게 배치되어 출선구(201)에서 배출되는 고온의 가스를 수집하기 위한 구성으로, 출선구(201)로부터 가스를 효과적으로 수집하기 위해 콘 형태로 구성된다. 컬렉터(110)에서 수집된 샘플 가스는 필터(120) 및 냉각챔버(130)를 거쳐 본체(101)에 유입된다.
필터(120)는 컬렉터(110)를 통해 유입된 가스로부터 이물질을 여과한다.
냉각챔버(130)는 컬렉터(110)를 통해 유입된 고온의 샘플 가스를 일정 온도 이하로 냉각시키기 위한 챔버로서, 이 냉각챔버(130)에는 열전달 효과가 높아지도록 나선형 형태로 권취되면서 필터(120)와 압력조절밸브(140) 사이를 연결하는 코일관(131)과, 냉각관(181)에서 공급되는 혼합 가스를 코일관(131)을 향해 분사시키는 냉각노즐(132)과, 냉각노즐(132)을 통해 분사된 혼합 가스를 배출하기 위한 벤트홀(미도시)이 마련된다.
본체(101)는 유입된 샘플 가스가 유해 가스인지 여부를 감지한다. 이를 위해 본체(101)의 내부에는 압력조절밸브(140), 유량조절밸브(150), 검출센서(160), 및 흡입유닛(170)이 마련된다. 압력조절밸브(140)는 냉각챔버(130)에서 냉각된 샘플 가스의 압력을 조절하고, 유량조절밸브(150)는 압력조절밸브(140)에서 압력이 조절된 샘플 가스의 유량을 조절하고, 검출센서(160)는 유량조절밸브(150)에서 유량이 조절된 샘플 가스의 성분을 검출하여 검출된 가스측정신호를 후술하는 디스플레이부(103)에 인가한다.
이때, 냉각챔버(130)와 압력조절밸브(140) 사이에는 가스의 이동을 선택적으로 단속하는 제1개폐밸브(191)가 설치될 수 있고, 검출센서(160)와 흡입유닛(170) 사이에는 가스의 이동을 선택적으로 단속하여 가스의 유량 및 압력을 조절하는 제2개폐밸브(192)가 설치될 수 있으며, 냉각챔버(130)와 에어공급부(190) 사이에는 냉각챔버(130)에 외부 에어를 선택적으로 공급하기 위한 제1에어밸브(193)가 설치될 수 있다. 이 제1개폐밸브(191)는 퍼지(purge) 작업시 압력조절밸브(140)로 이동되는 샘플 가스의 이동을 차단하는 역할을 하고, 제1에어밸브(193)는 퍼지 작업시 필터(120) 및 냉각챔버(130)에 에어공급부(190)의 에어를 직접 공급하는 역할을 한다.
그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 흡입유닛(170)은 에어공급부(190)에서 공급된 외부 에어와 검출센서(160)를 통과한 샘플 가스를 혼합하여 이동시키는데, 보다 상세하게, 흡입유닛(170)은 에어분사부(171), 가스흡입부(172), 컨버징부(173) 및 디버징부(174)로 구성된다. 에어분사부(171)는 에어공급부(190)로부터 외부 에어를 공급받아 컨버징부(173)를 향해 에어노즐(175)을 통해 분사하고, 가스흡입부(172)는 검출센서(160)를 통과한 샘플 가스를 컨버징부(173)로 안내하고, 컨버징부(173)는 외부 에어와 샘플 가스를 혼합 가스가 수렴되도록 해당 길이방향으로 직경이 점차 작아지는 파이프 형태로 구성되어 에어분사부(171) 및 가스흡입부(172)에 연결되고, 디버징부(174)는 컨버징부(173)에서 수렴된 혼합 가스가 발산되도록 해당 길이방향으로 직경이 점차 커지는 파이프 형태로 구성되어 디버징부(174)에 연결된다. 여기서, 흡입유닛(170)의 에어분사부(171)와 에어공급부(190) 사이에는 제2에어밸브(194)가 마련될 수 있다. 이 제2에어밸브(194)는 흡입유닛(170)에 외부 에어를 선택적으로 공급하기 위한 것으로, 퍼지 작업시 제1에어밸브(193)는 폐쇄되어 제2에어밸브(194)를 통한 필터(120) 및 냉각챔버(130)의 퍼지 작업이 이루어지도록 한다.
본체(101)의 전면에는 후술하는 검출센서(160)로부터 가스측정신호를 인가받아 가스 측정값을 표시하는 디스플레이부(103)가 마련되고, 본체(101)의 상부에는 검출센서(160)를 통한 유해 가스 감지시 가스 누출을 경고하는 경고등(102)이 설치되며, 본체(101)의 측부에는 에어공급부(190)로부터 외부 에어가 유입되는 에어유입구(104)와 유입된 샘플 가스 및 외부 에어가 배출되는 가스배출구(105)가 마련된다.
냉각관(181)은 흡입유닛(170)에서 배출된 혼합 가스를 냉각챔버(130)에 공급하기 위한 연결파이프로, 해당 일단은 흡입유닛(170)의 디버징부(174)에 연결되고 해당 타단은 냉각챔버(130)의 냉각노즐(132)에 연결된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
고로(200)의 출선구(201)로부터 고온의 샘플 가스가 컬렉터(110)로 유입되면, 컬렉터(110)로 유입된 샘플 가스는 필터(120)를 통해 이물질이 여과된 후 냉각챔버(130)로 이동된다. 이때, 냉각챔버(130)로 유입된 샘플 가스는 냉각챔버(130)의 코일관(131)을 이동하면서 냉각노즐(132)에서 분사되는 혼합 가스에 의해 온도가 낮아지게 된다.
그리고 냉각챔버(130)를 통과한 샘플가스는 제1개폐밸브(191), 압력조절밸브(140), 유량조절밸브(150), 검출센서(160) 및 제2개폐밸브(192)를 통해 흡입유닛(170)으로 이동된다. 여기서, 제1개폐밸브(191), 압력조절밸브(140), 유량조절밸브(150), 및 제2개폐밸브(192)는 샘플가스의 유량 및 압력을 적절하게 조절하고 검출센서(160)는 가스의 유해성 여부가 검출하여 디스플레이부(103)에 가스측정신호를 제공한다.
흡입유닛(170)으로 이동된 샘플가스는 외부 에어와 혼합되어 이동 속도가 증가된 후, 냉각관(181)을 통해 냉각챔버(130)로 이동된다. 냉각챔버(130)로 이동된 혼합 가스는 냉각노즐(132)을 통해 코일관(131)을 냉각시킨 후 냉각챔버(130)의 외부로 배출된다.
한편, 퍼지작업시에는 에어공급부(190)에서 공급된 외부 에어가 필터(120) 및 냉각챔버(130)에 직접 공급된다. 이를 위해, 제1에어밸브(193)는 개방하는 반면에 제1개폐밸브(191) 및 제2에어밸브(194)는 차단시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 고로 출선구에서 배출되는 고열의 가스를 효과적으로 냉각하여 가스의 유해 여부를 정확하게 측정하고 작업자에게 신속하게 인지시킴으로써, 유해 가스로 인한 안전사고를 미연에 방지하고, 필터 및 냉각챔버에 대해 퍼지작업을 신속하게 진행할 수 있는 것이다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110 :컬렉터 120 :필터
130 :냉각챔버 140 :압력조절밸브
150 :유량조절밸브 160 :검출센서
170 :흡입유닛

Claims (6)

  1. 고로(200)의 출선구(201)에 근접하게 배치되어 샘플 가스를 수집하는 컬렉터(110);
    상기 컬렉터(110)를 통해 유입된 가스로부터 이물질을 여과하는 필터(120);
    상기 필터(120)에서 여과된 샘플 가스를 냉각시키기 위한 냉각챔버(130);
    상기 냉각챔버(130)에서 냉각된 샘플 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브(140);
    상기 압력조절밸브(140)에서 압력이 조절된 샘플 가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브(150);
    상기 유량조절밸브(150)에서 유량이 조절된 샘플 가스의 성분을 검출하는 검출센서(160);
    에어공급부(190)에서 공급된 외부 에어와 상기 검출센서(160)를 통과한 샘플 가스를 흡입하여 이동시키기 위한 흡입유닛(170); 및
    상기 흡입유닛(170)에서 혼합된 혼합 가스를 상기 냉각챔버(130)로 안내하는 냉각관(181)을 포함하고,
    상기 흡입유닛(170)은 상기 에어공급부(190)로부터 외부 에어를 공급받아 에어노즐(175)을 통해 분사되는 에어분사부(171)와, 샘플 가스가 유입되는 가스흡입부(172)와, 상기 외부 에어 및 샘플 가스가 혼합 가스로 혼합되어 수렴되는 컨버징부(173)와, 상기 컨버징부(173)에서 수렴된 혼합 가스가 발산되어 상기 냉각관(181)으로 배출되는 디버징부(174)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 출선구의 가스측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각챔버(130)에는 나선형 형태로 권취되어 상기 필터(120)와 압력조절밸브(140) 사이를 연결하는 코일관(131)과, 상기 코일관(131)을 향해 혼합 가스가 분사되도록 상기 냉각관(181)에 연결되는 냉각노즐(132)이 마련되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구의 가스측정장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각챔버(130)와 압력조절밸브(140) 사이에는 가스의 이동을 선택적으로 단속하는 제1개폐밸브(191)가 마련되고, 상기 검출센서(160)와 흡입유닛(170) 사이에는 가스의 이동을 선택적으로 단속하는 제2개폐밸브(192)가 설치되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구의 가스측정장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어공급부(190)에는 상기 냉각챔버(130)에 외부 에어를 선택적으로 공급하기 위한 제1에어밸브(193)와, 상기 흡입유닛(170)에 외부 에어를 선택적으로 공급하기 위한 제2에어밸브(194)가 연결되는 것을 특징으로 하는 고로 출선구의 가스측정장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출센서(160)로부터 가스측정신호를 인가받아 가스 측정값을 표시하는 디스플레이부(103)와, 가스 누출을 경고하기 위한 경고등(102)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 출선구의 가스측정장치.
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