KR102273760B1 - 일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템 - Google Patents

일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템 Download PDF

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Abstract

일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템이 개시된다.
개시된 플레어 시스템은 수직방향으로 굴뚝 형상으로 형성되되 일측에는 전로가스배관(110)이 내부로 관통되도록 설치되어 전로가스가 내부로 유입되는 플레어스택(100);
상기 플레어스택(100)의 내측 상부에 상기 전로가스배관(110)의 상단부에 이웃하게 설치되되 점화장치(300)로 전로가스를 연소시키는 파일럿버너(200);
전로가스의 연소에 필요한 연료를 상기 파일럿버너(200)로 공급하는 연료공급관(400);
전로가스의 연소에 필요한 공기를 상기 파일럿버너(200)로 공급하는 공기공급관(500);
플레어 시스템의 전반적인 작동을 제어하는 제어부(도면 미도시);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템{Flare system with Heterogeneous Combustion according to Carbon Monoxide Concentration}
본 발명은 일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전로가스의 일산화탄소 농도와 유속을 감지하여 전로가스가 파일럿버너에 도달하는 시점에 맞춰 파일럿버너를 가동함으로써 연소 효율을 높이는 한편, 일산화탄소 농도가 위험도가 낮은 제1 기준농도 미만이거나 가연 하한 농도 보다 높은 제2 기준농도 이상인 경우에는 파일럿버너를 가동되지 않도록 제어하여 불필요한 연료 낭비를 줄이는 동시에, 파일럿버너에 인접하게 축열체를 설치하여 연소 시 축열체에 저장된 열로 잔여 미연 성분을 완전 연소되도록 함으로써 미연 가스의 방산을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율 또한 높이는 플레어 시스템에 관한 것이다.
철광석에서 강을 만드는 공정을 제강 공정이라 한다. 제강 공정은 용선을 전로에 장입한 후 산소를 불어넣어 용선 중의 불순물을 제거하고 용선에 포함된 탄소를 제거하여 취성을 낮춘다.
이 과정에서 발생하는 가스를 전로가스라 한다. 전로가스에 포함된 일산화탄소의 농도가 일정농도(30% 기준) 이상이면 연료로 사용하기 위해 별도의 저장용기에 보관한다.
반면 일정농도(30% 기준) 이하인 일산화탄소는 경제성이 낮아 연료로 사용하지 못하므로, 플레어 시스템과 같은 별도의 처리 시설을 통해 대기 중으로 배출된다.
일산화탄소는 대기 중에 그대로 배출되면 대기오염을 발생시키고 사람의 호흡기에 유입되면 죽음에 이르게 하는 매우 위험한 물질이다.
또한, 이들은 그대로 대기 중에 방출하면 반응성이 높은 폐가스가 공기와 화학반응을 일으켜 매연이 발생하거나 폭발할 위험이 있다.
때문에 일산화탄소와 같은 불완전 연소물질은 플레어 시스템을 통해 반드시 연소처리 된 후에 배출되어야 한다.
플레어 시스템은 안전밸브 등에서 배출되는 위험물질을 한 곳으로 모아 소각 처리하여 대기 중으로 방출하기 위하여 설치하는 플레어스택을 포함하는 설비 일체를 뜻한다.
플레어스택(Flare Stack)은 플레어 시스템 중 스택 형식의 소각탑으로서 스택지지대, 플레어 팁, 파일럿버너 및 점화장치 등을 포함한다.
플레어스택은 위험한 탄화수소 오염물질이 대기로 유입되는 것을 방지하는 방어선 역할을 하며, 대기 환경 오염을 예방하는 매우 중요한 장치로서, 정유, 석유화학, 철강 공장에는 반드시 설치되어야 하는 장치이다.
한편, 종래에는 전로가스에 포함된 일정농도 이하(30% 기준)의 일산화탄소는 모두 연소시키도록 하였다.
전로가스배관의 밸브를 열어 전로가스를 공급함과 동시에 파일럿버너의 가동이 시작된다.
이는 플레어스택을 통해 일산화탄소를 연소시켜 배출하는 과정에서, 전로가스가 전로에서부터 플레어스택에 도달하는 시점이 고려되지 않은 채, 일산화탄소의 연소를 위해 지속적으로 연료와 공기를 공급하는 것이다.
즉, 전로가스가 파일럿버너에 도달하지 않는 상태에서 계속해서 연료와 공기를 공급하여 파일럿버너를 사용하여 연소시키는 것이다.
일산화탄소의 연소가 일어나지 않는 시점에도 계속해서 연료과 공기를 공급하는 방식으로 인해 연료 낭비가 많아 연소 효율을 떨어뜨린다.
또한, 종래에는 전로에서 발생되는 초기의 전로가스 중 낮은 농도의 일산화탄소는 처리되지 못한 채 대기 중으로 배출되는 문제점이 있었다.
종래에는 지르코늄센서를 사용하여 전로가스에 포함된 일산화탄소의 농도를 측정하였다.
지르코늄센서는 반응속도가 느려 일산화탄소를 감지하여 농도를 측정하고 판단하는 데에 소정 시간(일례로 30~35초의 지연시간)이 소요된다. 이 소정 시간동안 초기의 전로가스 중에 낮은 농도의 일산화탄소는 대기 중으로 방출되는 것이다.
이와 같이 지르코늄센서의 감지 과정에서 필연적으로 낮은 농도의 일산화탄소가 배출되고 있는 것이다.
따라서, 파일럿버너의 연소 시점을 고려하여 소비되는 연료의 낭비를 줄이고, 일산화탄소의 농도를 실시간으로 센싱한 후 측정된 농도에 따라 적절한 연소 방식이 적용된 플레어 시스템에 대한 개발이 절실히 요구된다.
한국공개특허공보 10-2018-0022428호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 전로가스의 일산화탄소 농도와 유속을 감지하여 전로가스가 파일럿버너에 도달하는 시점에 맞춰 파일럿버너를 가동함으로써 연소 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 일산화탄소 농도가 위험도가 낮은 제1 기준농도 미만이거나 가연 하한 농도 보다 높은 제2 기준농도 이상인 경우에는 파일럿버너를 가동되지 않도록 제어하여 불필요한 연료 낭비를 줄이는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 파일럿버너에 인접하게 축열체를 설치하여 연소 시 축열체에 저장된 열로 잔여 미연 성분을 완전 연소되도록 함으로써, 미연 가스의 방산을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율 또한 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템에 있어서,
수직방향으로 굴뚝 형상으로 형성되되 일측에는 전로가스배관이 내부로 관통되도록 설치되어 전로가스가 내부로 유입되는 플레어스택;
상기 플레어스택의 내측 상부에 상기 전로가스배관의 상단부에 이웃하게 설치되되 점화장치로 전로가스를 연소시키는 파일럿버너;
전로가스의 연소에 필요한 연료를 상기 파일럿버너로 공급하는 연료공급관;
전로가스의 연소에 필요한 공기를 상기 파일럿버너로 공급하는 공기공급관;
플레어 시스템의 전반적인 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 전로가스배관의 하부 내측에 설치되어 전로가스에 포함된 일산화탄소를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 일산화탄소 감지센서;
상기 전로가스배관의 하부 내측에 상기 일산화탄소 감지센서와 이웃하도록 설치되며 전로가스의 유속을 감지하여 상기 제어부로 전송하는 유속센서;를 더 포함하며,
상기 제어부는 일산화탄소 감지센서와 유속센서에 의해 감지된 데이터를 기반으로 전로가스가 상기 파일럿버너에 도달하는 시점에 맞춰 파일럿버너를 가동함으로써 연소 효율을 높이는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 일산화탄소 감지센서에 의해 감지된 일산화탄소의 농도가 소각시설 오염물질 허용 기준치보다 소정 값만큼 낮게 설정된 제1 기준농도 미만일 경우,
상기 제어부는 상기 플레어스택을 통해 배출되는 일산화탄소가 무해한 것으로 판단하여 상기 파일럿버너를 가동하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 일산화탄소 감지센서에 의해 감지된 일산화탄소의 농도가 가연 하한 농도보다 소정 값만큼 높게 설정된 제2 기준농도 이상일 경우,
상기 제어부는 상기 플레어스택 내부를 유동하는 일산화탄소가 연료와 공기의 공급 없이도 연소반응이 가능하다고 판단하여 상기 파일럿버너를 가동하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 플레어스택의 내부에 상기 파일럿버너에 이웃하게 설치되어 파일럿버너 가열 시 발생되는 열량을 축적하는 축열체;를 더 포함하며,
파일럿버너 연소 시 상기 축열체에 저장된 열로 잔여 미연 성분을 완전 연소되도록 함으로써 미연 가스의 방산을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율 또한 높이는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 상기 축열체는 알루미나 세라믹 볼로 형성되고 상기 플레어스택의 상부에 배치되는 금속망 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플레어 시스템은 전로가스의 일산화탄소 농도와 유속을 감지하여 전로가스가 파일럿버너에 도달하는 시점에 맞춰 파일럿버너를 가동함으로써 연소 효율을 높이는 효과가 있다.
또한 본 발명은 일산화탄소 농도가 위험도가 낮은 제1 기준농도 미만이거나 가연 하한 농도 보다 높은 제2 기준농도 이상인 경우에는 파일럿버너를 가동되지 않도록 제어하여 불필요한 연료 낭비를 줄이는 효과가 있다.
또한 본 발명은 파일럿버너에 인접하게 축열체를 설치하여 연소 시 축열체에 저장된 열로 잔여 미연 성분을 완전 연소되도록 함으로써, 미연 가스의 방산을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율 또한 높이는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 플레어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 전로배관에서 전로가스 중 시간에 따른 CO 농도와 O2 농도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전로가스에 포함된 일산화탄소의 제1 기준농도, 제2 기준농도를 나타내는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명은 일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 플레어 시스템의 구성도이다.
일반적으로 플레어 시스템은 안전밸브 등에서 배출되는 위험물질을 한 곳으로 모아 소각 처리하여 대기 중으로 방출하기 위하여 설치하는 플레어스택(100)을 포함하는 설비 일체를 뜻한다.
그 중 플레어스택(Flare Stack)(100)은 플레어 시스템 중 스택 형식의 소각탑으로서 파일럿버너(200) 및 점화장치(300) 등을 포함한다.
플레어스택(100)은 위험한 탄화수소 오염물질이 대기로 유입되는 것을 방지하는 방어선 역할을 하며, 대기 환경 오염을 예방하는 매우 중요한 공정이다.
특히 일산화탄소는 대기 중에 그대로 배출되면 대기오염을 발생시키고, 사람의 호흡기에 유입되면 죽음에 이르게 하는 매우 위험한 물질이다.
따라서 플레어스택(100)은 정유, 석유화학, 철강 공장에는 반드시 설치되어야 하는 장치이다.
철광석에서 강을 만드는 공정을 제강 공정이라 한다. 제강 공정은 용선을 전로에 장입한 후 산소를 불어넣어 용선 중의 불순물을 제거하고 용선에 포함된 탄소를 제거하여 취성을 낮춘다.
이 과정에서 발생하는 가스를 전로가스라 한다. 전로가스에 포함된 일산화탄소의 농도가 일정농도(30% 기준) 이상이면 연료로 사용하기 위해 별도의 저장용기에 보관한다.
반면 일정농도(30% 기준) 이하인 일산화탄소는 경제성이 낮아 연료로 사용하지 못하므로, 플레어 시스템과 같은 별도의 처리 시설을 통해 대기 중으로 배출된다.
또한, 이들은 그대로 대기 중에 방출하면 반응성이 높은 폐가스가 공기와 화학반응을 일으켜 매연이 발생하거나 폭발할 위험이 있다.
때문에 일산화탄소와 같은 불완전 연소물질은 플레어 시스템을 통해 반드시 연소처리 된 후에 배출되어야 한다.
본 발명에 따른 플레어 시스템은 플레어스택(100), 파일럿버너(200), 연료공급관(400), 공기공급관(500), 제어부(도면 미도시)를 주요 구성으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플레어스택(100)은 수직방향으로 굴뚝 형상으로 형성되되 일측에는 전로가스배관(110)이 내부로 관통되도록 설치되어 전로가스가 내부로 유입된다.
파일럿버너(200)는 플레어스택(100)의 내측 상부에 전로가스배관(110)의 상단부에 이웃하게 설치되되 점화장치(300)로 전로가스를 연소시킨다.
연료공급관(400)은 전로가스의 연소에 필요한 연료를 파일럿버너(200)로 공급한다. 바람직하게는 LPG 또는 LNG 가스를 연료로 공급한다.
공기공급관(500)은 전로가스의 연소에 필요한 공기를 파일럿버너(200)로 공급한다.
제어부는 본 발명에 따른 플레어 시스템의 전반적인 작동을 제어하는 구성이다.
종래에는 전로가스에 포함된 일정농도 이상(COfuel, 30% 기준)의 일산화탄소는 저장하여 연료로 재사용하고, 일정농도 이하(COfuel, 30% 기준)의 일산화탄소는 모두 연소시키도록 하였다.
전로가스배관(110)의 밸브를 열어 전로가스를 공급함과 동시에 파일럿버너(200)의 가동이 시작되었다.
이는 플레어스택(100)을 통해 일산화탄소를 연소시켜 배출하는 과정에서, 전로가스가 전로에서부터 플레어스택(100)에 도달하는 시점이 고려되지 않은 채, 연소를 위해 지속적으로 연료와 공기를 공급했었다.
전로가스가 파일럿버너(200)에 도달하지 않는 시점에 계속해서 연료와 공기를 공급하여 파일럿버너(200)의 연소를 시키고 있었던 것이다.
즉 일산화탄소의 연소가 일어나지 않는 시점에도 계속해서 연료과 공기를 공급하는 방식으로 인해 연료 낭비가 많아 연소 효율을 떨어뜨렸다.
이에, 본 발명에서는 일산화탄소 감지센서(120)와 유속센서(130)를 구비하여 종래의 문제점을 해소하였다.
일산화탄소 감지센서(120)는 전로가스배관(110)의 하부 내측에 설치되어 전로가스에 포함된 일산화탄소를 감지하여 제어부로 전송한다.
유속센서(130)는 전로가스배관(110)의 하부 내측에 일산화탄소 감지센서(120)와 이웃하도록 설치되며 전로가스의 유속을 감지하여 제어부로 전송한다.
본 발명에 따른 제어부는 일산화탄소 감지센서(120)와 유속센서(130)에 의해 감지된 데이터를 기반으로 전로가스가 파일럿버너(200)에 도달하는 시점에 맞춰 파일럿버너(200)를 가동하도록 플레어 시스템을 제어한다.
계속해서 파일럿버너(200)를 가동시켰던 종래와는 달리, 본 발명은 전로가스가 파일럿버너(200)에 도달하는 시점을 제어부에서 산출하여 파일럿버너(200)를 가동시키는 방식이다.
종래의 방식과 비교하였을 때, 본 발명에서 사용되는 연료량과 공기량은 확연하게 감소하는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 일산화탄소 감지센서(120)는 실시간으로 일산화탄소를 감지한다.
따라서 종래와는 달리, 일산화탄소를 감지하여 대응하는 데에 걸리는 시간이 매우 짧으므로 종래의 문제점을 해소할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 전로배관에서 전로가스 중 시간에 따른 CO 농도와 O2 농도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
종래의 경우 지르코늄센서를 통해 일산화탄소를 감지하고 농도를 측정하여 농도에 따른 판단을 하는 데에 걸리는 시간이 약 30초 정도 소요됐었다.
그러다 보니 구간 t0~t1, t2~t3와 같이 농도가 현저히 낮은 일산화탄소는 이 소정 시간동안 처리되지 못하고 그대로 대기로 방출되는 문제가 있었다.
이와 같이 지르코늄센서를 사용하게 되면 센서의 반응속도가 느려 필연적으로 낮은 농도의 일산화탄소가 대기로 배출될 수밖에 없다.
낮은 농도라고 할지라도 일산화탄소는 사람 및 동물에게는 아주 치명적이며, 대기로 방출되면 대기 오염의 심각한 원인이 될 것이다.
따라서 본 발명에 따른 플레어 시스템은 실시간으로 일산화탄소를 감지하여 처리함으로써 필연적으로 방출되는 일산화탄소로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전로가스에 포함된 일산화탄소의 제1 기준농도(A), 제2 기준농도(B)를 나타내는 도면이다.
종래에는 전로가스에 포함된 일산화탄소의 농도가 일정농도(COfuel, 30% 기준) 보다 낮으면 그 농도에 관계없이 모두 파일럿버너(200)로 일산화탄소를 연소시키는 방식을 채택하였다.
그러나 본 발명에서는 일산화탄소 농도를 실시간으로 보다 정밀하게 측정하고, 측정된 농도에 따라 적절한 연소방식을 적용하였다.
제1 기준농도(A)는 환경부가 정한 소각시설 오염물질 허용 기준치보다 소정 값만큼 낮게 설정된 농도이다.
환경부가 정한 소각시설 오염물질 허용 기준치는 50ppm을 기준으로 하며, 50ppm이상일 경우 경보를 알리도록 설정되어 있다.
본 발명에 따른 제1 기준농도(A)는 바람직하게 30ppm으로 설정하였다.
일산화탄소 감지센서(120)를 통해 감지된 전로가스의 일산화탄소의 농도가 제1 기준농도(A) 미만일 경우, 제어부는 일산화탄소가 무해한 수준의 농도인 것으로 판단하여 파일럿버너(200)를 가동하지 않는다.
즉 제1 기준농도(A) 미만의 일산화탄소는 대기중으로 방출 가능한, 아주 미미한 농도의 일산화탄소이므로 연료를 사용하여 처리하지 않고 배출하는 것이다.
따라서 구간 X에서는 연료 및 공기를 공급하지 않는다.
제2 기준농도(B)는 일산화탄소 감지센서(120)에 의해 감지된 일산화탄소의 농도가 가연 하한 농도보다 소정 값만큼 높게 설정된 농도이다.
연소되기 위해서는 연료가 일정한 범위의 혼합비를 유지해야 한다. 그 중 일산화탄소의 농도가 12.5% 이상 일 때, 처음으로 연소 반응이 일어나는데 이 시점을 일산화탄소의 가연 하한 농도라고 한다.
본 발명에 따른 제2 기준농도(B)는 바람직하게 15%로 설정하였다.
일산화탄소의 농도가 15%이상인 경우에는 가연 하한 농도 기준을 충족하므로 연료 및 공기 공급없이 연소 반응이 일어난다.
본 발명에 따른 제어부는 일산화탄소 감지센서(120)에 의해 감지된 일산화탄소의 농도가 제2 기준농도(B) 이상일 경우, 연료와 공기의 공급 없이도 연소반응이 가능하다고 판단하여 파일럿버너(200)를 가동하지 않는다.
따라서 구간 Z에서는 연료 및 공기를 공급하지 않는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 구간 X, Z에서는 연료 및 공기를 공급하지 않으므로 연료 및 공기의 사용량을 줄일 수 있다.
즉, 구간 Y인 제1 기준농도(A) 이상 제2 기준농도(B) 미만인 경우에만 연료공급관(400)과 공기공급관(500)을 통해 연료와 공기를 공급하여 파일럿버너(200)를 가열함으로써 일산화탄소를 연소시킨다.
한편, 파일럿버너(200)에서 연소 시 발생하는 배기가스에 포함된 열에너지는 플레어스택(100) 상부를 통해 그대로 방출된다.
본 발명은 축열체(140)를 구비하여 유실되는 열에너지를 축적함으로써 에너지 손실을 최소화하였다.
본 발명에 따른 축열체(140)는 플레어스택(100)의 내부에 파일럿버너(200)에 이웃하게 설치되어 파일럿버너(200) 가열 시 발생되는 열량을 축적하는 구성이다.
또한 축열체(140)는 알루미나 세라믹 볼의 형태로 형성되고, 축열체(140)의 이탈 방지를 위해 플레어스택(100)의 상부에 금속망을 설치하여 금속망 내부에 축열체(140)를 수납한다.
본 발명은 파일럿버너(200) 연소 시, 축열체(140)에 저장된 열로 잔여 미연 성분을 완전 연소되도록 함으로써 미연 가스의 방산을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율 또한 높이도록 하였다.
연소 시 일부 성분들은 완전 연소되지 못하고 대기 중으로 방출되기도 한다. 그러나 본 발명은 축열체(140)를 구비하여 연소 반응이 더욱 활발하도록 고온의 환경을 유지하도록 함으로써, 완전 연소를 돕고 연소 효율을 높이는 효과가 있다.
본 발명은 일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전로가스의 일산화탄소 농도와 유속을 감지하여 전로가스가 파일럿버너에 도달하는 시점에 맞춰 파일럿버너를 가동함으로써 연소 효율을 높이는 한편, 일산화탄소 농도가 위험도가 낮은 제1 기준농도 미만이거나 가연 하한 농도 보다 높은 제2 기준농도 이상인 경우에는 파일럿버너를 가동되지 않도록 제어하여 불필요한 연료 낭비를 줄이는 동시에, 파일럿버너에 인접하게 축열체를 설치하여 연소 시 축열체에 저장된 열로 잔여 미연 성분을 완전 연소되도록 함으로써 미연 가스의 방산을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율 또한 높이는 플레어 시스템에 관한 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
A : 제1 기준농도
B : 제2 기준농도
100 : 플레어스택
110 : 전로가스배관
120 : 일산화탄소 감지센서
130 : 유속센서
140 : 축열체
200 : 파일럿버너
300 : 점화장치
400 : 연료공급관
500 : 공기공급관

Claims (6)

  1. 일산화탄소 농도에 따라 이종방식의 연소가 이루어지는 플레어 시스템에 있어서,
    수직방향으로 굴뚝 형상으로 형성되되 일측에는 전로가스배관(110)이 내부로 관통되도록 설치되어 전로가스가 내부로 유입되는 플레어스택(100);
    상기 플레어스택(100)의 내측 상부에 상기 전로가스배관(110)의 상단부에 이웃하게 설치되되 점화장치(300)로 전로가스를 연소시키는 파일럿버너(200);
    전로가스의 연소에 필요한 연료를 상기 파일럿버너(200)로 공급하는 연료공급관(400);
    전로가스의 연소에 필요한 공기를 상기 파일럿버너(200)로 공급하는 공기공급관(500);
    플레어 시스템의 전반적인 작동을 제어하는 제어부(도면 미도시);를 포함하며,
    상기 전로가스배관(110)의 하부 내측에 설치되어 전로가스에 포함된 일산화탄소를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 일산화탄소 감지센서(120);
    상기 전로가스배관(110)의 하부 내측에 상기 일산화탄소 감지센서(120)와 이웃하도록 설치되며 전로가스의 유속을 감지하여 상기 제어부로 전송하는 유속센서(130);를 더 포함하며,
    상기 제어부는 일산화탄소 감지센서(120)와 유속센서(130)에 의해 감지된 데이터를 기반으로 전로가스가 상기 파일럿버너(200)에 도달하는 시점에 맞춰 파일럿버너(200)를 가동함으로써 연소 효율을 높이는 것을 특징으로 하는, 플레어 시스템
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 일산화탄소 감지센서(120)에 의해 감지된 일산화탄소의 농도가 소각시설 오염물질 허용 기준치보다 소정 값만큼 낮게 설정된 제1 기준농도(A) 미만일 경우,
    상기 제어부는 상기 플레어스택(100)을 통해 배출되는 일산화탄소가 무해한 것으로 판단하여 상기 파일럿버너(200)를 가동하지 않는 것을 특징으로 하는, 플레어 시스템
  4. 제1항에 있어서,
    상기 일산화탄소 감지센서(120)에 의해 감지된 일산화탄소의 농도가 가연 하한 농도보다 소정 값만큼 높게 설정된 제2 기준농도(B) 이상일 경우,
    상기 제어부는 상기 플레어스택(100) 내부를 유동하는 일산화탄소가 연료와 공기의 공급 없이도 연소반응이 가능하다고 판단하여 상기 파일럿버너(200)를 가동하지 않는 것을 특징으로 하는, 플레어 시스템
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플레어스택(100)의 내부에 상기 파일럿버너(200)에 이웃하게 설치되어 파일럿버너(200) 가열 시 발생되는 열량을 축적하는 축열체(140);를 더 포함하며,
    파일럿버너(200) 연소 시 상기 축열체(140)에 저장된 열로 잔여 미연 성분을 완전 연소되도록 함으로써 미연 가스의 방산을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율 또한 높이는 것을 특징으로 하는, 플레어 시스템
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축열체(140)는 알루미나 세라믹 볼로 형성되고 상기 플레어스택(100)의 상부에 배치되는 금속망 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는, 플레어 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1286116B1 (en) * 2001-08-20 2004-10-13 John Zink Company,L.L.C. Flare stack with ultra-stable pilot burner and method
JP2013053360A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Jfe Steel Corp 転炉排ガスの処理方法
KR20180022428A (ko) 2016-08-24 2018-03-06 주식회사 엘지화학 플레어 스택 발전 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1286116B1 (en) * 2001-08-20 2004-10-13 John Zink Company,L.L.C. Flare stack with ultra-stable pilot burner and method
JP2013053360A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Jfe Steel Corp 転炉排ガスの処理方法
KR20180022428A (ko) 2016-08-24 2018-03-06 주식회사 엘지화학 플레어 스택 발전 장치

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