KR102088406B1

KR102088406B1 - 고로가스 데미스터

Info

Publication number: KR102088406B1
Application number: KR1020170179932A
Authority: KR
Inventors: 김병을; 손석봉
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2020-03-12
Also published as: KR20190078169A

Abstract

본 발명은 고로가스가 내부로 유입되는 유입구가 상단에 형성되고, 하단에는 가스 배출구와 함진수 배출구가 형성된 하우징, 상기 하우징 내부에 형성되어 상기 고로가스의 흐름을 안내하는 가이드부, 및 상기 하우징에 결합되어 상기 하우징 내부로 스팀을 분사하는 스팀 분사부를 포함하고, 상기 스팀 분사부는 상기 가이드부에 대응하는 상기 하우징의 둘레를 따라 결합되어 상기 가이드부와 상기 하우징 내벽 사이를 통과하는 고로가스에 스팀을 분사하여 더스트가 포함된 액적을 제거하는 고로가스 데미스터에 관한 것이다.

Description

고로가스 데미스터 {Demister for Blast Furnace Gas}

본 기재는 스팀을 이용하여 고로가스 내의 함진수를 제거하는 고로가스 데미스터에 관한 것이다.

일반적으로, 고로에서 발생하는 고로가스(B.F.G, Blast Furnace Gas)는 다량의 더스트(dust)(20 g/m³)를 함유한 가스로, 이를 에너지로 재활용하고자 함진도 5 mg/m³ 이하로 청정하게 하기 위해 고로가스 청정설비가 구비된다.

이러한 고로가스 청정설비는 건식 방식과 습식 방식으로 나뉘며, 건식 설비에는 더스트 캣쳐(dust catcher)가 있으며, 습식 설비에는 습식 집진기 또는 비숍 스크러버(bischoff scrubber)가 있다.

상기 더스트 캣쳐는 고로가스 중의 더스트를 중력 침강식으로 제진하는 장치이며, 비숍 스크러버는 중력 침강으로 처리된 고로가스를 다시 워터 스프레이(water spray)에 의해 습식 제진하는 장치이다.

도 1에는 종래의 데미스터가 비숍 스크러버에 연결된 구조가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 상기 비숍 스크러버(10)의 일측에는 상기 데미스터(20)와 연결되고, 상기 비숍 스크러버(10)로부터 배출되는 고로가스(5)는 상기 데미스터(20)를 통과하게 된다.

이 때, 상기 데미스터(20)는 수평면을 기준으로 15도 하향 경사지게 형성되고, 상기 고로가스(5)가 데미스터(20)를 통과하는 과정에서 고로가스(5)에 포함된 함진수, 즉, 더스트가 섞인 액상의 함진수가 분리 제거된다.

그러나, 고속으로 이동하는 고로가스가 데미스터를 통과하는 과정에서 상기 고로가스 내에 포함된 작은 입도의 수분과 더스트가 충분히 제거되지 못하는 문제점이 존재하였다.

본 발명의 일 측면은, 고로가스에 고온의 스팀을 분사하여 고로가스 내의 더스트가 포함된 액상의 함진수를 효과적으로 제거할 수 있는 데미스터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 고로가스 데미스터는 고로가스가 내부로 유입되는 유입구가 상단에 형성되고, 하단에는 가스 배출구와 함진수 배출구가 형성된 하우징, 상기 하우징 내부에 형성되어 상기 고로가스의 흐름을 안내하는 가이드부, 및 상기 하우징에 결합되어 상기 하우징 내부로 스팀을 분사하는 스팀 분사부를 포함하고, 상기 스팀 분사부는 상기 가이드부에 대응하는 상기 하우징의 둘레를 따라 결합되어 상기 가이드부와 상기 하우징 내벽 사이를 통과하는 고로가스에 스팀을 분사하여 더스트가 포함된 액적, 즉, 함진수를 제거한다.

한편, 상기 가이드부는, 상단에 하향 경사진 원뿔 구조로 형성된 제1 가이드부, 및 상기 제1 가이드부의 하단에 위치하고 원통형 구조로 형성된 제2 가이드부를 포함하고, 상기 제2 가이드부는 상기 원통의 둘레를 따라 등 간격을 이루며 설치되는 복수 개의 가이드 베인(guide vane)을 포함할 수 있다.

한편, 상기 가이드 베인은, 수평 방향을 기준으로 소정의 각도를 이루도록 기울어져 설치될 수 있다.

한편, 상기 가이드 베인은, 상기 제2 가이드부와 마주보는 상기 하우징 내벽을 향해 길게 형성되어 상기 제2 가이드부와 상기 하우징 내벽 사이의 공간을 복수 개의 공간으로 분할하는 구조일 수 있다.

한편, 상기 스팀 분사부는, 상기 하우징에서 상기 분할된 공간에 대응하는 위치에 각각 결합되어 각 분할 공간을 통과하는 고로가스에 스팀을 분사할 수 있다.

한편, 상기 스팀 분사부는, 상기 스팀을 발생시키는 스팀 공급원, 상기 스팀 공급원에 연결되어 스팀을 공급하는 스팀 공급관, 상기 스팀 공급관에 연결되고, 상기 하우징의 둘레를 따라 결합되어 상기 하우징 내부로 스팀을 배출하는 복수 개의 스팀 노즐을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고로가스 데미스터는, 하우징과 가이드부 사이의 공간을 가이드 베인으로 분할하고, 분할된 각 공간을 통과하는 고로가스에 스팀을 취입하여 고로가스 내의 함진수를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 종래의 데미스터가 비숍 스크러버에 연결된 구조의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로가스 데미스터의 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 4는 도 2의 하우징에 스팀 분사부 결합된 상태의 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드 베인의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결" 되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결" 된 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로가스 데미스터의 개략도이고, 도 3은 도 2의 고로가스 데미스터의 내부에 위치한 가이드부의 사시도이다.

도 2를 도 3과 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로가스 데미스터(100)는 하우징(110), 가이드부(120) 및 스팀 분사부(130)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(110)은 지면에 수직하는 방향으로 길게 형성된 원통형 챔버 구조로 이루어질 수 있다.

상기 하우징(110)의 상단에는 도 1에서 설명된 비숍 스크러버(10)를 통과하여 배출된 고로가스(5)가 유입되는 유입구(111)가 형성될 수 있으며, 하단의 일 측방에는 함진수 제거된 가스(6)가 배출되는 배출구(112)가 형성되고, 하단의 하방에는 고로가스(5)로부터 제거되어 낙하한 함진수(7)가 회수되는 집수 포트(113)가 형성될 수 있다.

상기 하우징(110)에서는 그 내부를 통과하는 상기 고로가스(5)가 증발에 의한 액적 제거 과정을 거치면서 고로가스(5) 내에 포함된 더스트를 포함한 수분 입자가 제거되어 하우징(110)의 하부 측으로 낙하하여 분리된다.

이와 같이 더스트를 포함한 함진수(7)는 상기 집수포트(113)를 통해 상기 비숍 스크러버(10)로 회수될 수 있으며, 함진수가 제거된 가스(6)는 상기 배출구(112)를 통해 배출될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 하우징(110)의 내부에는 상기 고로가스(5)의 흐름을 안내하는 가이드부(120)가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(120)는 상기 하우징(110) 내부에서 중앙부에 형성되어 상기 유입구(111)를 통해 유입된 고로가스(5)의 유동 방향을 특정 방향으로 가이드할 수 있다.

상기 가이드부(120)는 상단에 형성된 제1 가이드부(121)와 상기 제1 가이드부(121)의 하단에 위치하는 제2 가이드부(122)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 제1 가이드부(121)는 하향 경사진 원뿔형 구조로 이루어져 상기 제1 가이드부(121)의 원뿔의 꼭지점은 상기 하우징(110)의 유입구(111)와 마주볼 수 있으며, 상기 유입구(111)를 통해 유입된 고로가스(5)는 상기 하우징(100)의 내벽(100')과 제2 가이드부(122)의 사이 공간으로 이동하도록 가이드될 수 있다.

상기 제2 가이드부(122)는 상기 제1 가이드부(121)의 하단에 위치하고, 원통형 구조로 이루어진 구조물로서, 가이드 베인(123)을 포함할 수 있다.

상기 가이드 베인(123)은, 상기 제2 가이드 부(122)의 측면에서 원통의 둘레를 따라 등 간격을 이루며 복수 개가 설치될 수 있다. 상기 가이드 베인(123)은 상기 제2 가이드부(122)와 일체로 설치되거나 또는 제2 가이드부(122)에 부착 설치되는 구조일 수 있다.

상기 가이드 베인(123)은 수평면과 소정의 각도(θ)를 이루도록 기울어진 상태로 설치될 수 있다.

도 4은 도 2의 A-A 선을 따라 잘라 본 단면도이다.

도 4를 도 2 및 도 3과 함께 참조하면, 상기 제2 가이드부(122)는 상기 하우징(110) 내부의 중앙부에 형성되므로 상기 제2 가이드부(122)의 측면과 하우징(110)의 내벽(110') 사이에는 고로가스(5)가 흐를 수 있는 통로 공간(AF)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 가이드부(122)의 측면과 하우징(110)의 내벽(110') 사이에 위치되는 상기 가이드 베인(123)은 상기 통로 공간(AF)을 통과하는 고로가스(5)의 흐름을 가이드할 수 있다.

상기 스팀 분사부(130)는 상기 하우징(110)에서 상기 가이드부(120)에 대응되는 위치에 결합될 수 있다.

상기 스팀 분사부(130)는 상기 하우징(110)의 둘레를 따라 결합되어 상기 가이드부(120)와 상기 하우징(110)의 내벽 사이의 공간(AF)에 흐르는 고로가스(5)를 향해 고온 상태의 스팀을 분사할 수 있다.

상기 고로가스(5)에 분사된 고온의 스팀은 고로가스 내의 더스트를 포함한 함진수를 제거하여 낙하시키고, 청정된 가스(6)는 고온에 의해 부피는 팽창된 상태로 배출구(112)로 배출된다.

도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 상기 스팀 분사부(130)는 스팀 저장부(131), 스팀 공급부(132), 스팀 노즐부(133)를 포함할 수 있다.

상기 스팀 저장부(131)는 상기 하우징(110) 내부로 공급될 스팀을 저장할 수 있으며, 예를 들어, 고온, 고압 상태의 스팀을 저장할 수 있는 스팀 저장 탱크일 수 있다.

상기 스팀 공급부(132)는 상기 스팀 저장부(131)에 연결되어 스팀을 공급할 수 있으며, 예를 들어, 상기 스팀 공급부(132)는 스팀의 공급을 제어하기 위한 밸브가 설치된 배관일 수 있다.

상기 스팀 노즐부(133)는 일단이 상기 스팀 공급부(132)에 연결되고, 타단이 상기 하우징(110)에 결합되어 상기 하우징(110) 내부로 스팀을 배출 또는 분사할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스팀 노즐부(133)는 복수 개가 구비되며, 각 스팀 노즐부(133)는 상기 스팀 공급부(132)로부터 분지되어 일단이 상기 스팀 공급부(132)에 연결된 상태에서 타단이 상기 하우징(110)에 결합되어 하우징(110) 내부로 스팀을 배출하거나 분사할 수 있다.

이 때, 상기 스팀 노즐부(133)는 상기 하우징(110)에서 상기 가이드부(120)에 대응되는 위치에 결합되며, 특히, 복수 개의 스팀 노즐부(133)는 상기 하우징(110)의 둘레를 따라 상호 간에 일정한 간격을 이루며 결합될 수 있다.

이러한 결합 구조 하에서 상기 스팀 노즐부(133)는 하우징(110) 내부를 통과하는 고로가스(5)를 향해 스팀을 균등하게 분사할 수 있다.

한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가이드 베인의 평면도가 도시되어 있다.

도 5를 도 2와 함께 참조하면, 상기 가이드부(120)는 하우징(110)의 중앙부에 형성되어 상기 가이드부(120)와 하우징(110)의 내벽(110') 사이에는 고로가스(5)가 통과할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.

이 때, 상기 제2 가이드부(122)의 측면에는 가이드 베인(223)이 상기 제2 가이드부(122)와 마주보는 하우징 내벽(110')을 향해 길게 형성되거나 또는 상기 하우징 내벽(110')과 접촉 가능한 길이로 형성될 수 있다.

이와 달리, 상기 가이드 베인(223)은 상기 하우징 내벽(110')을 향해 길게 형성되어 하우징 내벽(110')과 접촉되고, 상기 하우징 내벽(110')과 접촉하는 가이드 베인(223)의 일단은 상기 하우징 내벽(110')에 결합될 수 있다.

이러한 구조 하에서, 상기 제2 가이드부(122)와 하우징 내벽(110') 사이의 공간은 상기 가이드 베인(223)에 의해 n 개의 공간(AF1, AF2, AF3,..., AFn)으로 분할될 수 있으며, 각각의 분할 공간(AFn)은 고로가스(5)가 통과하는 공간으로 제공될 수 있다.

이와 같은 분할 공간들에는 각 공간에 대응하는 스팀 분사부(130)가 결합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스팀 분사부(130)에 포함된 상기 복수 개의 스팀 노즐부(133)는 하우징(110)의 둘레를 따라 결합되며, 상기 가이드 베인(223)에 의해 분할된 공간에 대응하는 위치에 각각 결합될 수 있다.

예를 들면, 상기 제2 가이드부(122)와 하우징 내벽(110') 사이에는 분할 공간들(AF1, AF2, AF3, AF4, AF5)이 있으며, 해당 분할 공간들에 대응되는 하우징(110)에는 각각 스팀 노즐부(133a, 133b, 133c, 133d, 133e)가 결합될 수 있다.

즉, 각 분할 공간(AF1, AF2, AF3, AF4, AF5)마다 스팀 노즐부(133a, 133b, 133c, 133d, 133e)를 위치시킴으로써, 해당 공간을 통과하여 흐르는 고로가스를 향해 스팀을 분사할 수 있고, 가이드 베인(233)에 의해 각 분할 공간으로 분산되어 통과하는 고로가스는 스팀과의 접촉 면적이 증가되어 고로가스에 포함된 액적 제거 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 고로가스는 분할 공간들과 같이 좁은 통로로부터 하우징의 내부 공간과 같은 넓은 통로로 이동함에 따라 상대적으로 속력이 저하되므로 이 과정에서 더스트가 낙하 분리될 수 있다.

전술한 액적 제거 과정을 거치고 난 가스는 하우징(110)의 배출구(112)를 통해 배출되며, 상기 배출구(112)에는 기체는 통과시키되 액체는 거를 수 있는 격막(114)이 설치되어 가스 내의 더스트가 배출되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 함진수가 제거되어 배출된 고로가스는 후공정의 노정압 발전(T.R.P, Top Gas Recovery Plant) 과정에서 T.R.P 의 터빈 블레이드에 더스트가 부착되는 것을 감소시켜 이로 인한 장애를 방지할 수 있다.

또한, 상기 고로가스는 스팀에 의해 부피가 팽창된 상태로 배출됨으로써 T.R.P에서 노정압 발전량을 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 고로가스는 함진수가 충분히 제거된 상태로 배출되므로 열풍로의 히터 번들에 부착됨에 따른 가스통과 장애 문제를 해결할 수 있다.

이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 고로가스 데미스터
110: 하우징
120: 가이드부 121: 제1 가이드부
122: 제2 가이드부 123, 223: 가이드 베인
130: 스팀 분사부 131: 스팀 저장부
132: 스팀 공급부 133: 스팀 노즐부

Claims

상단에 고로가스가 유입되는 유입구가 위치하고, 하단에 가스 배출구와 함진수 배출구가 위치하는 하우징;
상기 하우징의 내부에 위치하며, 원주 방향을 따라 서로간 거리를 두고 배열된 복수의 가이드 베인을 구비하여 복수의 가이드 베인의 사이 공간으로 고로가스의 흐름을 안내하는 가이드부; 및
상기 복수의 가이드 베인의 사이 공간과 마주하도록 상기 하우징에 설치되어 상기 복수의 가이드 베인의 사이 공간을 통과하는 고로가스에 스팀을 분사하는 복수의 스팀 노즐부;
를 포함하는 고로가스 데미스터.
제 1 항에 있어서,
상기 가이드부는,
하향 경사진 원뿔 구조로 형성된 제1 가이드부; 및
상기 제1 가이드부의 하단에 위치하고 원통형 구조로 형성된 제2 가이드부;
를 포함하고,
상기 복수의 가이드 베인은 상기 제2 가이드부의 둘레를 따라 등 간격을 이루며 설치되는 고로가스 데미스터.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 가이드 베인은,
수평면을 기준으로 소정의 각도를 이루도록 기울어져 설치되는 고로가스 데미스터.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 가이드 베인은,
상기 하우징의 내벽을 향해 길게 형성되어 상기 제2 가이드부와 상기 하우징의 내벽 사이의 공간을 복수 개의 공간으로 분할하는 고로가스 데미스터.
삭제
제 1 항에 있어서,
스팀을 저장하는 스팀 저장부; 및
상기 하우징의 외측에서 상기 하우징을 둘러싸도록 설치되고, 상기 스팀 저장부 및 상기 복수의 스팀 노즐부와 결합되어 상기 복수의 스팀 노즐부로 스팀을 공급하는 스팀 공급관;
을 더 포함하는 고로가스 데미스터.