KR102348070B1 - Hot blast stove recirculation facility and operating method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실, 상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실, 상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실 및 상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로 및 상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하는 열풍로 배가스 재순환 설비에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 연소실로 유입되는 과잉의 연소공기를 배가스로 대체하여 투입함으로써, 즉, 기존의 과잉 연소공기로 연소 화염 온도를 낮출 수 있는 수준으로 과잉 연소공기를 배가스로 대체하는 재순환 방식을 도입함으로써, 배열 에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높일 수 있다. 또한, 고온에 의한 열풍로 설비 손상으로부터 설비를 보호할 수 있으며, 동시에 기존 과잉공기 중 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2, H2O 등이 유입되고, 배가스 중 NOx도 재순환되므로, NOx 배출량을 낮출 수 있다.The present invention provides a combustion chamber for generating high-temperature combustion exhaust gas by burning air supplied from an air supply pipe and fuel gas supplied from a fuel supply pipe, storing heat of the high-temperature combustion exhaust gas in communication with the combustion chamber, and heating the cold wind introduced during blowing, The heat storage chamber transported to the combustion chamber, the mixed cooling chamber supplied to the blast furnace by controlling the temperature of the heated air supplied from the combustion chamber through introduction of a part or additional cold air of the cold air, and the exhaust gas discharged from the lower part of the heat storage chamber as a stack It relates to a hot stove exhaust gas recirculation facility having a hot stove having an exhaust gas pipe provided with a heat exchanger on the path and an exhaust gas recirculation pipe for recirculating the exhaust gas of the exhaust gas pipe. According to the present invention, a recirculation method is introduced in which the excess combustion air flowing into the combustion chamber is replaced with the exhaust gas, that is, the excess combustion air is replaced with the exhaust gas to a level capable of lowering the combustion flame temperature with the existing excess combustion air. By doing so, it is possible to recirculate the heat energy into the hot stove to increase combustion and thermal efficiency. In addition, it is possible to protect the equipment from damage to the hot stove facility due to high temperature, and at the same time, in place of O 2 in the existing excess air, CO 2 , H 2 O, etc. in the exhaust gas are introduced, and NOx in the exhaust gas is also recirculated, so NOx emission can be reduced can be lowered

Description

열풍로 재순환 설비 및 운전방법{HOT BLAST STOVE RECIRCULATION FACILITY AND OPERATING METHOD THEREOF}HOT BLAST STOVE RECIRCULATION FACILITY AND OPERATING METHOD THEREOF

본 발명은 열풍로 재순환 설비 및 운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배가스를 재순환하여, 열효율을 증대시킬 수 있는 열풍로 재순환 설비 및 이의 운전방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hot stove recirculation facility and operation method, and more particularly, to a hot stove recirculation facility capable of increasing thermal efficiency by recirculating exhaust gas and an operating method thereof.

통상적으로 고로(blast-furnace) 공정은 고로 하부의 풍구를 통하여, 약 1,100˚C 이상의 열풍을 고로 내로 공급하는 열풍로 설비를 포함하고 있다. 고로 및 열풍로를 포함한 고로공정은 일관 제철 공장(integrated iron and steel works)에서 최대 에너지 소비원이다. 또한, 제철에서 소비된 에너지는 일관 제강 프로세스의 탄소 소비 및 이에 따른 이산화탄소의 배출을 결정하는 지배적인 인자이다. 따라서, 고로 열풍로의 열적 효율을 증가시키는 것이 주요 이슈이다. Typically, the blast-furnace process includes a hot stove facility that supplies hot air of about 1,100˚C or more into the blast furnace through a tuyere at the bottom of the blast furnace. Blast furnace processes, including blast furnaces and hot stoves, are the largest energy consumers in integrated iron and steel works. In addition, the energy consumed in steelmaking is a dominant factor in determining the carbon consumption of an integrated steelmaking process and thus the emission of carbon dioxide. Therefore, increasing the thermal efficiency of the blast furnace hot stove is a major issue.

열풍로의 운전은 크게 연소(축열)공정과 송풍(열풍)공정으로 이루어진다. 이 중 연소 공정은 열풍로의 연소실에서 통상 혼합 가스와 공기가 연소하여 고온의 연소배가스가 발생하고, 열풍로의 축열실로 넘어가 축열재를 승온하며, 축열실 하부로 중온의 연소배가스를 배출하여 연도 밸브, 배열회수 열교환기를 통해 스택(stack)으로 배출되는 과정으로 이루어진다. 그리고 송풍 공정은 냉풍이 고온으로 축열된 축열실과 연소실을 통과한 후 혼냉실에서 열풍 출측 온도를 감안하여 냉풍 일부를 직접 도입하고 혼합한 후 고로로 제공된다.The operation of a hot stove consists of a combustion (heat storage) process and a blowing (hot air) process. Among them, in the combustion process, mixed gas and air are usually burned in the combustion chamber of the hot stove to generate high-temperature combustion exhaust gas, the heat storage material goes to the heat storage chamber of the stove, and the medium temperature combustion exhaust gas is discharged to the lower part of the heat storage chamber to generate flue gas. It consists of a process of being discharged to a stack through a valve and a heat recovery heat exchanger. In the blowing process, after passing through the heat storage chamber and the combustion chamber where the cold air is stored at a high temperature, a part of the cold air is directly introduced and mixed in the mixed cooling chamber in consideration of the exit temperature of the hot air, and then provided to the blast furnace.

상기와 같은 공정에서 연속적으로 열풍을 생성하기 위해 고로인 경우 통상적으로, 1호 내지 4호의 열풍로 설비가 갖추어져 있으며, 이 중 1, 2호 열풍로가 연소과정일 경우, 나머지 열풍로는 송풍 과정을 수행한다. 한편, 열풍로는 1호 내지 4호가 순차적으로 연소되며, 1호, 2호 연소 후 1호가 멈추고 2호, 3호가 연소하고, 2호가 멈추고 3호, 4호가 연소되는 방식으로 운전된다. 이와 같이, 2기 연소에서 1기 연소로 전환될 때 선행 열풍로(예를 들어, 1호)의 연소 운전은 중지되고 송풍 운전을 시작하게 된다. In the case of a blast furnace in order to continuously generate hot air in the above process, hot stove facilities No. 1 to No. 4 are usually equipped, and among these, when hot stove Nos. 1 and 2 is a combustion process, the remaining hot stove is a blowing process carry out On the other hand, the hot stove is operated in such a way that No. 1 to No. 4 are sequentially burned, No. 1 stops after No. 1 and No. 2 burns, No. 2 and No. 3 burn, No. 2 stops, No. 3, No. 4 burns. As such, when switching from the second combustion to the first combustion, the combustion operation of the preceding hot stove (eg, No. 1) is stopped and the blowing operation is started.

한편, 통상적으로, 열풍로 연료로는 BFG(Blast Furnace Gas) 및 COG(Coke Oven Gas)가 혼합된 혼합가스를 사용한다. BFG는 고로를 떠나는 노정 가스(top gas)로 BFG의 주성분은 N2(약 45 내지 60%)이며, 약 20 내지 30%의 CO 및 CO2와 1 내지 5% H2 및 H2O가 포함되어 있다. 열풍로 연료가스는 비교적 낮은 발열량(heating value)을 갖는 저등급 연료를 구성되며, 고로용 고온 열풍 온도를 보장하기 위해, BFG를 COG 또는 천연가스 등과 같은 높은 열량(calorific value) 가스와 혼합하여 사용하는 것이 일반적이다.On the other hand, in general, a mixed gas of BFG (Blast Furnace Gas) and COG (Coke Oven Gas) is used as the hot stove fuel. BFG is the top gas leaving the blast furnace. The main component of BFG is N 2 (about 45 to 60%), and about 20 to 30% of CO and CO 2 and 1 to 5% H 2 and H 2 O are included. has been The hot stove fuel gas is composed of low-grade fuel with a relatively low heating value, and in order to ensure the high-temperature hot air temperature for the blast furnace, BFG is mixed with a high calorific value gas such as COG or natural gas. it is common to do

통상적으로, 열풍로 설비 및 열풍 관리를 위해 연소(축열)과정에서 돔(dome) 온도와 배가스의 온도를 관리하고 있다. 돔 온도는 유입되는 연소가스의 온도에 의해 결정되며, 열풍로 설비 보호 및 열효율을 고려하여 적절한 온도로 돔 온도가 제어되어야 한다. 돔 온도 제어를 위해서는 연소 시 연소실로 들어가는 냉공기의 양을 제어하고, 배가스 온도제어를 위해서는 혼합가스(BFG+COG)의 유량을 제어하는 것이 일반적이다. 돔 온도가 관리 온도보다 높을 경우 과잉 공기를 투입하여 연소 화염온도를 낮추고, 이를 통해 돔 온도를 관리 온도 이하로 낮추는 제어를 수행하게 된다. 그러나, 이러한 제어방법은 과잉공기 투입이 필연적으로 발생할 수 밖에 없는 문제점을 가지고 있으며, 또한, 연소실에서 연료가스와 연소공기의 혼합에 있어서, 연료가스의 낮은 발열량 등의 문제로 인하여 LNG 연소 버너에 비해 연소공기를 과잉으로 투입함으로써, 연소효율을 높여 미연소 CO 등의 발생을 줄이려는 경우가 다수 발생하고 있다. In general, the temperature of the dome and the temperature of the exhaust gas are managed during the combustion (heat storage) process for the hot stove facility and the hot air management. The dome temperature is determined by the temperature of the incoming combustion gas, and the dome temperature must be controlled to an appropriate temperature in consideration of the protection of the hot stove facility and thermal efficiency. For dome temperature control, it is common to control the amount of cold air entering the combustion chamber during combustion, and to control the flow rate of mixed gas (BFG+COG) for flue gas temperature control. If the dome temperature is higher than the control temperature, excess air is introduced to lower the combustion flame temperature, thereby controlling the dome temperature to be lower than the control temperature. However, this control method has a problem in that excessive air input inevitably occurs, and in the mixing of fuel gas and combustion air in the combustion chamber, due to problems such as low calorific value of fuel gas, compared to LNG combustion burners By injecting combustion air excessively, there are many cases in which combustion efficiency is increased to reduce the generation of unburned CO and the like.

또한, 고로에 고온 열풍을 공급하는 것은 고로공정의 에너지 효율을 높이는 중요한 인자로 인해 고온의 열풍 온도를 보장하기 위해 축열실의 과잉축열이 발생하고 이로 인해 배가스로 배열손실이 발생한다. 즉, 열풍로의 돔 온도제어 및 배가스온도 제어가 적절하게 수행되지 못하면 과축열 상태가 되어, 불필요한 열손실이 발생하여 열이용효율이 저하되며, 과잉의 돔 온도를 유지할 경우 열풍로 설비의 보호측면에서 상당한 지장을 초래하게 된다. In addition, the supply of high-temperature hot air to the blast furnace is an important factor for increasing the energy efficiency of the blast furnace process, so to ensure the high-temperature hot air temperature, excessive heat storage in the heat storage chamber occurs, which causes heat loss to the exhaust gas. In other words, if the dome temperature control and the flue gas temperature control of the hot stove are not properly performed, the overheated state occurs, causing unnecessary heat loss and lowering the heat utilization efficiency. will cause significant disruption.

한편, 상기와 같은 열풍로에서는 다량의 가스연료 및 연소공기의 연소에 의해 다량의 배가스가 발생하고 이에 포함된 SOx, NOx, CO2가스 및 먼지 등의 환경오염 물질을 함유하는 열풍 배가스가 다량으로 배출된다. 근래 각종 환경 규제치가 엄격해짐에 따라 열풍로에서 배출되는 환경오염물질을 경제적으로 처리하는 기술이 필요해 지고 있다. On the other hand, in the hot stove as described above, a large amount of exhaust gas is generated by the combustion of a large amount of gas fuel and combustion air, and the hot air exhaust gas containing environmental pollutants such as SOx, NOx, CO 2 gas and dust contained therein is produced in large amount. is emitted Recently, as various environmental regulations become stricter, there is a need for a technology to economically treat environmental pollutants emitted from hot stoves.

따라서, 연소(축열)기간 동안 돔 온도 제어 및 연료-연소공기의 혼합 정도를 높이기 위한, 과잉공기 투입에 따른 다량의 배가스 배출에 대한 배열손실, 고온 열풍온도 보장을 위한 과잉 축열에 의한 고온 배열발생에 따른 배열손실 및 다량의 배가스에 포함되어 배출되는 다량의 NOx 등의 환경오염물질의 배출저감 등의 문제는 해결되어야 하는 과제이다. 즉, 열풍로의 열 이용 효율 및 환경오염방지측면 다량/고온 배가스에 의한 배열손실과 상기 배가스에 포함된 다량의 NOx 배출을 줄이는 것이 열풍로의 주요이슈이다. Therefore, during the combustion (heat storage) period, to increase the dome temperature control and fuel-combustion air mixing degree, heat loss due to the exhaust of a large amount of exhaust gas due to the input of excess air, high temperature heat generation due to excess heat storage to ensure the high-temperature hot air temperature Problems such as heat loss and reduction of emissions of environmental pollutants such as a large amount of NOx contained in a large amount of exhaust gas are issues that need to be resolved. That is, in terms of heat utilization efficiency and environmental pollution prevention of the hot stove, it is the main issue of the hot stove to reduce heat loss due to a large amount of/high temperature exhaust gas and the emission of a large amount of NOx contained in the exhaust gas.

상기 문제점을 해결하기 위하여 배열회수 유닛을 사용하여 열풍로 버너에 공급된 연료 및 공기를 예열하는 것이 알려져 있다. 그러나, 상기 방법은 배가스 온도의 한계, 배열 회수 설비의 높은 투자비, 예열 프로세스의 복잡성에 따른 관리의 난점 등의 문제점을 가지고 있으며, 설령, 배열 회수 설비를 도입하여도 배열 회수 성능의 비효율성으로 인하여, 여전히 다량의 배열손실이 발생하고 있다. In order to solve the above problems, it is known to preheat fuel and air supplied to a hot stove burner using a heat recovery unit. However, the method has problems such as limitations in flue gas temperature, high investment cost of heat recovery equipment, and difficulties in management due to the complexity of the preheating process. , there is still a large amount of heat loss.

다른 방법으로 고려할 수 있는 자동차 엔진 및 발전소에 적용된 연소설비의 배가스 재순환 기술은 고로 열풍로에서 수행하는 축열-열풍 사이클 운전을 하지 않고, 과잉공기 투입 등 운전 조건 및 방식에 상당한 차이가 있어 적용이 곤란하다. 특히, 기존에 알려진 배가스 재순환 기술은 연소 배가스의 순환을 통해 연소화염온도를 낮추어 NOx 를 저감하는 것에 초점이 맞추어져 있어 열풍을 만들기 위해 연소화염온도를 낮출 수 없는 고로 열풍로에 도입하는 것은 곤란하다. 한편, 상기와 같이, 연소화염온도의 저하에 의하여, 축열 상태가 저하되는 문제를 해결하기 위해 Swerea 연구기관에서 개발 중인 배가스 재순환 기술은 배가스 재순환과 동시에 연소공기에 Enriched-O2를 추가 투입하는 방법을 제안하였으나, 이는 Enriched-O2 제조 비용으로 경제성 및 총괄 에너지 효율이 좋지 못하며, 연소구간에서 국부적인 O2 농도의 상승으로 인해 thermal NOx 발생을 가속화하거나, 열풍로의 내화 재료를 손상시키기에 충분히 높은 피크 온도를 갖는 화염이 생성되는 문제점이 있다. The exhaust gas recirculation technology of combustion facilities applied to automobile engines and power plants, which can be considered in other ways, does not operate the heat storage-hot air cycle performed in the blast furnace hot stove, and it is difficult to apply because there are significant differences in operating conditions and methods such as excessive air input. do. In particular, the known exhaust gas recirculation technology is focused on reducing NOx by lowering the combustion flame temperature through circulation of the combustion exhaust gas. . On the other hand, as described above, the exhaust gas recirculation technology being developed at the Swerea research institute in order to solve the problem that the thermal storage state is lowered due to the lowering of the combustion flame temperature is a method of adding Enriched-O 2 to the combustion air at the same time as the exhaust gas recirculation. However, this is not economical and overall energy efficiency is poor due to the manufacturing cost of Enriched-O 2 , and it is sufficient to accelerate thermal NOx generation or damage the refractory material of the hot stove due to the rise in the local O 2 concentration in the combustion section. There is a problem in that a flame having a high peak temperature is generated.

즉, 열풍로 운전에 있어서, 연소(축열)기간 동안 돔 온도 제어 및 연료-연소공기의 혼합 정도를 높이기 위한 과잉공기 투입에 따른 다량의 배가스 배출에 대한 배열손실, 고온 열풍 온도 보장을 위한 과잉 축열에 의한 고온 배열발생에 의한 배열손실, 및 다량의 배가스에 포함되어 배출되는 다량의 NOx 등의 환경오염물질의 배출저감 등의 문제를 해결해야 하는 직면 과제이다. That is, in the operation of the hot stove, during the combustion (heat storage) period, heat loss due to excessive air input to increase the dome temperature control and fuel-combustion air mixing degree, heat loss for a large amount of exhaust gas, and excess heat storage to ensure the high temperature of the hot air It is a facing problem that needs to solve problems such as heat loss due to high-temperature heat generation by high-temperature heat generation, and reduction of the emission of environmental pollutants such as a large amount of NOx contained in a large amount of exhaust gas.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열효율을 증대시킬 수 있는 열풍로 배가스 재순환 설비 및 운전방법을 제공하고자 한다. The present invention is to solve the above problems, and to provide a hot stove flue gas recirculation facility and operation method capable of increasing thermal efficiency.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실, 상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실, 상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실, 상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로, 및 상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하는 열풍로 배가스 재순환 설비가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a combustion chamber for generating high-temperature combustion exhaust gas by burning air supplied from an air supply pipe and fuel gas supplied from a fuel supply pipe, and communicating with the combustion chamber to store heat of the high-temperature combustion exhaust gas and to be introduced when blowing A heat storage chamber that heats cold air and transfers it to the combustion chamber, a mixed cooling chamber that controls the temperature of the heated air supplied from the combustion chamber through introduction of a part or additional cold air of the cold air and supplies it to the blast furnace, and discharges from the lower part of the heat storage chamber A hot stove exhaust gas recirculation facility is provided that transports the exhaust gas to be used to a stack and includes a hot stove having an exhaust gas pipe provided with a heat exchanger on a path, and an exhaust gas recirculation pipe that recirculates the exhaust gas of the exhaust gas pipe.

상기 열풍로 및 배가스재순환관은 복수개로 이루어져 있을 수 있다. The hot stove and the exhaust gas recirculation pipe may consist of a plurality.

상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 공기공급관으로 배가스를 인입하는 것일 수 있다. The exhaust gas recirculation pipe may be branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the air supply pipe.

상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연료공급관으로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may be branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the fuel supply pipe.

상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 인입하거나, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급관에 배가스를 인입할 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe is an individual exhaust gas pipe of a plurality of hot stoves merged to withdraw one or more from the rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe and introduced it into an air supply pipe of an individual hot stove combustion chamber, or a plurality of hot stoves The exhaust gas may be introduced into the air supply pipe before branching into the air supply pipe of the individual combustion chamber that is introduced into the configured hot stove facility.

상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실로 배가스를 인입하는 것일 수 있다. The exhaust gas recirculation pipe may be branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the combustion chamber.

상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실에 발생하는 화염 하부로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may be branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the flue gas into the lower part of the flame generated in the combustion chamber.

상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실로 배가스를 인입할 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may be combined with the individual exhaust gas pipes of a plurality of hot stoves to withdraw one or more from the front end or the rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe to introduce the exhaust gas into the individual hot stove combustion chamber.

상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may be branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the communication part between the combustion chamber and the heat storage chamber.

상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입할 수 있다. In the exhaust gas recirculation pipe, individual exhaust gas pipes of a plurality of hot stoves are merged to withdraw one or more from the front or rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe, and the exhaust gas is introduced into the communication part between the combustion chamber and the heat storage chamber of the individual hot stove. can do.

상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 혼냉실로 배가스를 인입할 수 있다. The exhaust gas recirculation pipe may be branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the mixed cooling chamber.

상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 연소 중인 열풍로의 배가스를 인입할 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may branch from the front end or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas of the hot stove being blown into the mixed cooling chamber of the hot stove being blown.

상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 배가스를 인입할 수 있다.In the exhaust gas recirculation pipe, individual exhaust gas pipes of a plurality of hot stoves are merged to withdraw one or more from the front end or rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe, and the exhaust gas may be introduced into the mixed cooling chamber of the individual hot stove.

상기 배가스재순환관은 배가스유량제어밸브를 구비할 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may include an exhaust gas flow rate control valve.

상기 배가스재순환관은 희석용 공기를 유입하는 희석용 공기유입관과 희석용 공기유량을 제어하기 위한 희석용 공기유입제어밸브를 구비할 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may include a dilution air inlet pipe for introducing the dilution air and a dilution air inlet control valve for controlling the dilution air flow rate.

상기 배가스재순환관은 연소공기, 연료, 및 열풍의 역류를 제어하기 위한 차단밸브를 구비할 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may include a shut-off valve for controlling the reverse flow of combustion air, fuel, and hot air.

상기 배가스재순환관의 희석용 공기 유입관은 필터, 온도계, 압력계, 유량계, 블로워 및 역류를 제어하기 위한 차단밸브 중에서 선택된 하나 이상을 구비할 수 있다. The air inlet pipe for dilution of the exhaust gas recirculation pipe may include one or more selected from a filter, a thermometer, a pressure gauge, a flow meter, a blower, and a shut-off valve for controlling the reverse flow.

상기 배가스재순환관은 필터(filter), 블로워, 온도계, 압력계 및 유량계(flowmeter) 중에서 선택된 하나 이상을 구비할 수 있다.The exhaust gas recirculation pipe may include one or more selected from a filter, a blower, a thermometer, a pressure gauge, and a flowmeter.

상기 공기공급관은 재순환되는 배가스와 공기 또는 연료를 혼합하는 혼합챔버를 구비할 수 있다.The air supply pipe may include a mixing chamber for mixing the recirculated exhaust gas and air or fuel.

상기 공기공급관 및 연료공급관은 유량제어밸브를 구비할 수 있다.The air supply pipe and the fuel supply pipe may include a flow control valve.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 열풍로 배가스 재순환 설비의 운전방법으로서, 하기 식에 따른 배가스 재순환 비율이 2 내지 30%인 열풍로 운전방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, as a method of operating a hot stove flue gas recirculation facility, there is provided a hot stove operating method having an exhaust gas recirculation ratio of 2 to 30% according to the following formula.

배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100Exhaust gas recirculation ratio = (recirculation exhaust gas amount/(total exhaust gas generation amount)x100

연소공기량은 재순환 배가스량 대비 50 내지 200% 감소될 수 있다.The amount of combustion air may be reduced by 50 to 200% compared to the amount of recirculation exhaust gas.

상기 배가스의 재순환은 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 이상이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 이상인 경우 수행될 수 있다.The recirculation of the exhaust gas may be performed when the oxygen concentration in the exhaust gas is 1.5 vol% or more, or when the theoretical air ratio between fuel and combustion air is 1.15 times or more.

제어 열풍온도를 실시간으로 맞추기 위해 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 0 내지 100%일 수 있다.In order to adjust the control hot air temperature in real time, the exhaust gas recirculation ratio according to the following formula may be 0 to 100%.

배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100Exhaust gas recirculation ratio = (recirculation exhaust gas amount/(total exhaust gas generation amount)x100

본 발명에 따르면, 연소실로 유입되는 과잉의 연소공기를 배가스로 대체하여 투입함으로써, 즉, 기존의 과잉 연소공기로 연소 화염 온도를 낮출 수 있는 수준으로 과잉 연소공기를 배가스로 대체하는 재순환 방식을 도입함으로써, 배열 에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높일 수 있다.According to the present invention, a recirculation method is introduced in which the excess combustion air flowing into the combustion chamber is replaced with the exhaust gas, that is, the excess combustion air is replaced with the exhaust gas to a level capable of lowering the combustion flame temperature with the existing excess combustion air. By doing so, it is possible to recirculate the heat energy into the hot stove to increase combustion and thermal efficiency.

또한, 고온에 의한 열풍로 설비 손상으로부터 설비를 보호할 수 있으며, 동시에 기존 과잉공기 중 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2, H2O 등이 유입되고, 배가스 중 NOx도 재순환되므로, NOx 배출량을 낮출 수 있다. In addition, it is possible to protect the equipment from damage to the hot stove facility due to high temperature, and at the same time, in place of O 2 in the existing excess air, CO 2 , H 2 O, etc. in the exhaust gas are introduced, and NOx in the exhaust gas is also recirculated, so NOx emission can be reduced can be lowered

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 종래의 열풍로의 연소(축열)공정 운전 기준을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 8은 과잉의 공기와 연소 화염 온도의 관계를 나타낸 것이다.
도 9는 과잉공기연소에 의한 배가스 중 산소 농도가 5부피% 인 경우와 배가스 재순환을 통해 산소 농도가 3부피%인 경우, 열역학적 질소산화물(NOx) 농도에 대한 온도의 상관 관계를 나타낸 것이다.
도 10은 과잉의 공기와 질소산화물(NOx) 농도의 상관 관계를 나타낸 것이다.
도 11은 과잉공기 연소공정 (a)과 배가스 중 산소 농도를 낮추기 위해 배가스 재순환공정이 도입된 연소공정(b)을 비교한 공정흐름도 및 두 연소공정의 에너지 및 NOx 측면에서 절감/손실 포인터를 나타낸 것이다.
1 schematically shows a hot stove flue gas recirculation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows a hot stove flue gas recirculation device according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 schematically shows a hot stove flue gas recirculation device according to a third embodiment of the present invention.
Figure 4 schematically shows a hot stove flue gas recirculation device according to a fourth embodiment of the present invention.
Figure 5 schematically shows a hot stove flue gas recirculation device according to a fifth embodiment of the present invention.
6 schematically shows a hot stove exhaust gas recirculation device according to a sixth embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram schematically illustrating the operation standard of a combustion (heat storage) process of a conventional hot stove.
8 shows the relationship between excess air and combustion flame temperature.
9 shows the correlation between temperature and thermodynamic nitrogen oxide (NOx) concentration when the oxygen concentration in the exhaust gas by excess air combustion is 5% by volume and when the oxygen concentration is 3% by volume through exhaust gas recirculation.
10 shows the correlation between excess air and nitrogen oxide (NOx) concentration.
11 is a process flow chart comparing the excess air combustion process (a) and the combustion process (b) in which the exhaust gas recirculation process is introduced to lower the oxygen concentration in the exhaust gas, and the energy and NOx savings/loss pointers of the two combustion processes. will be.

이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to various examples. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명은 열풍로 배가스 재순환 장치에 관한 것으로, 도 1 내지 6은 본 발명의 열풍로 배가스 재순환 장치 및 이를 이용하여 열풍로 배가스 재순환 하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 이하에서는 도 1 내지 6을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.The present invention relates to a hot blast furnace flue gas recirculation device, and FIGS. 1 to 6 schematically show the hot blast furnace flue gas recirculation device and a method of recirculating the hot blast furnace exhaust gas using the same according to the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6 .

본 발명의 일 측면에 따르면, 공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실,상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실, 상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실, 상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로, 및 상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하는 열풍로 배가스 재순환 설비가 제공된다. According to one aspect of the present invention, a combustion chamber for generating high-temperature combustion exhaust gas by burning air supplied from an air supply pipe and fuel gas supplied from a fuel supply pipe, and communicating with the combustion chamber to store heat of the high-temperature combustion exhaust gas and to be introduced when blowing A heat storage chamber that heats cold air and transfers it to the combustion chamber, a mixed cooling chamber that controls the temperature of the heated air supplied from the combustion chamber through introduction of a part or additional cold air of the cold air and supplies it to the blast furnace, and discharges from the lower part of the heat storage chamber A hot stove exhaust gas recirculation facility is provided that transports the exhaust gas to be used to a stack and includes a hot stove having an exhaust gas pipe provided with a heat exchanger on a path, and an exhaust gas recirculation pipe that recirculates the exhaust gas of the exhaust gas pipe.

상기 연소실에서는 버너 등에 의해, 연료공급관으로부터 공급된 연료가스와 공기공급관으로부터 공급된 공기의 연소를 통해 얻어진 열에너지로부터 궁극적으로 열풍을 발생시키고, 상기 열풍은 혼냉실에서 블로워에서 공급되는 공기와 혼합되어, 온도를 조절한 후, 고로로 공급된다. 한편, 연소시에 발생하는 고열의 가스는 축열실을 통과하면서, 축열실의 축열연와를 가열하고 배가스관을 통하여 스택으로 이송되어 배출되며, 상기 배가스관의 경로에는 배열의 회수를 위한 열교환기가 구비되어 있다. 또한, 상기 축열실은 블로워를 통하여 냉풍의 유입이 이루어질 수도 있다. In the combustion chamber, a hot air is ultimately generated from heat energy obtained through combustion of the fuel gas supplied from the fuel supply pipe and the air supplied from the air supply pipe by a burner or the like, and the hot air is mixed with the air supplied from the blower in the mixed cooling chamber, After adjusting the temperature, it is fed to the blast furnace. On the other hand, the high-heat gas generated during combustion passes through the heat storage chamber, heats the heat storage smoke in the heat storage chamber, is transferred to the stack through the exhaust gas pipe, and is discharged. has been In addition, cold air may be introduced into the heat storage chamber through a blower.

본 발명에서는 상기 배가스관에서 분기되며, 배가스관의 배가스를 재순환하기 위한 배가스재순환관이 구비되어 있다. 상기 배가스재순환관에는 순환하는 배가스의 양을 제어하기 위한 배가스유량제어밸브가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배가스순환관에는 순환배가스의 온도 및 산소농도를 제어하기 위해 희석용 공기 유입관과 희석용 공기 유입량을 제어할 수 있는 희석용공기유입제어밸브가 구비되어 있는 것이 더욱 바람직하며, 상기 희석용공기유입제어밸브는 공기공급관에서 제어하는 공기유량 보다 더욱 세밀하게 공기유량을 제어할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 배가스유량제어밸브 및 희석용공기유입제어밸브의 제어를 통하여, 순환되는 배가스 및 외부로부터 배가스관으로 공급되는 공기의 양을 제어하고 나아가 요구되는 순환 배가스의 량, 온도 및 산소농도를 제어 할 수 있다.In the present invention, it is branched from the exhaust gas pipe, and an exhaust gas recirculation pipe for recirculating the exhaust gas of the exhaust gas pipe is provided. It is preferable that the exhaust gas recirculation pipe is provided with an exhaust gas flow control valve for controlling the amount of circulating exhaust gas. In addition, it is more preferable that the exhaust gas circulation pipe is provided with an air inlet pipe for dilution and an air inflow control valve for dilution capable of controlling the inflow amount of the dilution air in order to control the temperature and oxygen concentration of the circulating exhaust gas, It is preferable that the air inlet control valve be configured to control the air flow rate more precisely than the air flow rate controlled by the air supply pipe. In this way, through the control of the exhaust gas flow control valve and the dilution air inlet control valve, the amount of circulated exhaust gas and air supplied from the outside to the exhaust gas pipe is controlled, and further, the required amount of circulating exhaust gas, temperature and oxygen concentration are controlled. can do.

나아가, 상기 배가스재순환관은 배가스 내 불순물을 여과하기 위한 필터, 온도계, 압력계, 유량계 및 유체의 원할한 흐름을 위한 블로워 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 구비할 수 있으며, 희석용 공기 유입관에는 배가스, 연소공기, 및 연료의 역류를 제어하기 위한 차단밸브, 불순물을 여과하기 위한 필터, 온도계, 압력계, 유량계 및 유체의 원할한 흐름을 위한 블로워 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 구비할 수 있다. 필요에 따라, 배가스 재순환 배관에 배가스 내 SOx, 과량의 수분, 더스트(dust) 등을 제거할 수 있는 설비를 구비할 수도 있다.Furthermore, the exhaust gas recirculation pipe may further include one or more selected from a filter for filtering impurities in the exhaust gas, a thermometer, a pressure gauge, a flow meter, and a blower for smooth flow of the fluid, and the dilution air inlet pipe includes exhaust gas, At least one selected from a shut-off valve for controlling the backflow of combustion air and fuel, a filter for filtering impurities, a thermometer, a pressure gauge, a flow meter, and a blower for smooth flow of the fluid may be further provided. If necessary, a facility capable of removing SOx, excess moisture, dust, etc. in the exhaust gas may be provided in the exhaust gas recirculation pipe.

상기 열풍로는 복수개로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 열풍로는 4개로 이루어질 수 있고, 이 중 2개의 열풍로가 연소 과정을 수행할 경우, 나머지 열풍로는 송풍 과정을 수행할 수 있다. 이와 같이, 2개 이상의 열풍로로 구성된 통상적인 열풍로 설비의 개별 제어를 위해서는 상기 배가스재순환관, 공기공급관, 연료공급관 및 배가스관을 개별 열풍로에 구비하는 것이 바람직하다. The hot stove may be formed in plurality. For example, the hot stove may consist of four, and when two of the hot stoves perform a combustion process, the remaining hot stoves may perform a blowing process. As described above, for individual control of a conventional hot stove facility composed of two or more hot stoves, it is preferable to provide the exhaust gas recirculation pipe, air supply pipe, fuel supply pipe, and exhaust gas pipe in individual hot stoves.

한편, 연소 공기를 연소실로 공급하기 위한 공기공급관 및 연료가스를 연소실로 공급하기 위한 연료공급관은 공급되는 공기 및 연료의 양을 제어하기 위한 유량제어밸브가 구비되어 있을 수 있다. 또한, 후술하는 것과 같이, 재순환되는 배가스가 공기공급관에 연결되어 유입되는 경우, 상기 배가스와 공기를 혼합하기 위한 혼합챔버가 더 구비되어 있을 수 있다. On the other hand, the air supply pipe for supplying combustion air to the combustion chamber and the fuel supply pipe for supplying fuel gas to the combustion chamber may be provided with a flow rate control valve for controlling the amount of air and fuel supplied. In addition, as will be described later, when the recirculated exhaust gas is connected to the air supply pipe and introduced, a mixing chamber for mixing the exhaust gas and air may be further provided.

한편, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명에 따르면, 상기 배가스재순환관은 배가스관의 경로에 설치된 열교환기의 후단에서 분기되어, 공기공급관으로 배가스를 인입할 수 있다. 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 연결할 수도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되고 있는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급배관에 연결할 수도 있다. 즉, 연소실로 인입되는 과잉 연소공기를 대체하여 배가스를 투입함으로써, 배열에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높이고, 고온에 의한 열풍로 설비손상을 보호할 수 있다. 또한, 기존의 과잉 연소 공기에 포함된 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2 및 H2O 등이 인입되고, 배가스 중 NOx를 재순환함으로써, NOx 배출량을 낮출 수 있다. On the other hand, FIG. 1 schematically shows a hot stove exhaust gas recirculation facility according to an embodiment of the present invention. According to the present invention, the exhaust gas recirculation pipe is branched from the rear end of the heat exchanger installed in the path of the exhaust gas pipe, and the air supply pipe flue gas can be introduced. The exhaust gas recirculation pipe may be connected to an air supply pipe of an individual hot stove combustion chamber by drawing out at least one exhaust gas pipe from the rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe by merging two or more individual exhaust gas pipes of the hot stove. It may be connected to the air supply pipe before branching to the air supply pipe of the individual combustion chamber that is introduced into the hot stove facility composed of a furnace. That is, by replacing the excess combustion air introduced into the combustion chamber and inputting the exhaust gas, heat energy is recirculated into the hot stove to increase combustion and thermal efficiency, and damage to the hot stove facility due to high temperature can be protected. In addition, CO 2 and H 2 O in the exhaust gas are introduced instead of O2 included in the existing excess combustion air, and NOx in the exhaust gas is recirculated, thereby reducing NOx emission.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 배가스관의 경로에 설치된 열교환기의 전단에서 분기되어, 공기공급관으로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 연결할 수도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되고 있는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급배관에 연결할 수도 있다. 상술한 열교환기의 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 열교환기의 전단에서 분기되는 경우에는 순환되는 배가스의 온도가 보다 높기 때문에, 배열 이용율을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Figure 2 schematically shows a hot stove flue gas recirculation facility according to an embodiment of the present invention. According to another embodiment of the present invention, the flue gas recirculation pipe is branched from the front end of the heat exchanger installed in the path of the flue gas pipe, The exhaust gas can be introduced through the air supply pipe. That is, the exhaust gas recirculation pipe may be connected to an air supply pipe of an individual hot stove combustion chamber by drawing at least one exhaust gas recirculation pipe from the front end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe by combining two or more individual exhaust gas pipes of the hot stove. It may be connected to the air supply pipe before branching to the air supply pipe of the individual combustion chamber that is introduced into the hot stove facility composed of the hot stove. The same effect can be expected when branching from the rear end of the heat exchanger described above, and further, when branching from the front end of the heat exchanger, the temperature of the circulated exhaust gas is higher, so the advantage of further improving the heat utilization rate is have.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연료공급관으로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 연료공급관으로 연결할 수도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되고 있는 개별 연소실의 연료공급관으로 분기되기 전의 연료공급배관에 연결할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연료공급관으로 배가스를 인입할 경우에는 연료의 온도를 높이고, 예비로 연료와 혼합을 함으로써 연소효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the exhaust gas recirculation pipe may branch from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the fuel supply pipe. That is, in the exhaust gas recirculation pipe, two or more individual exhaust gas pipes of the hot stove are merged, and one or more of the heat exchangers installed in one exhaust gas pipe are drawn out from the front end or the rear end, and may be connected to the fuel supply pipe of the individual hot stove combustion chamber, It may be connected to the fuel supply pipe before branching to the fuel supply pipe of the individual combustion chamber that is introduced into the hot stove facility composed of a plurality of hot stoves. The same effect can be expected as in the case of branching from the front or rear end of the heat exchanger described above, and further, when the exhaust gas is introduced into the fuel supply pipe, the combustion efficiency is improved by increasing the temperature of the fuel and mixing it with the fuel in advance. There are advantages that can be

또한, 상술한 것과 같이, 상기 배가스재순환관, 공기공급관 및 연료공급관은 복수개로 이루어져 있을 수 있고, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 공기공급관 및 연료공급관으로 각각 배가스를 인입할 수 도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 통상적인 열풍로 설비에 개별 열풍로의 연소제어를 위해 상기 배가스재순환관, 공기공급관 및 연료공급관을 개별 열풍로에 구비하는 것이 바람직하다. In addition, as described above, the exhaust gas recirculation pipe, the air supply pipe and the fuel supply pipe may consist of a plurality, and the exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the air supply pipe and the fuel supply pipe, respectively. Also, it is preferable to provide the exhaust gas recirculation pipe, the air supply pipe and the fuel supply pipe in the individual hot stove for combustion control of the individual hot stove in a conventional hot stove facility composed of a plurality of hot stoves.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 또 하나의 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실, 보다 바람직하게는 연소실의 중단부, 더욱 바람직하게는 연소실에 발생하는 화염 하부로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실로 연결할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연소실의 주연소부에서 연소된 연소배가스와 혼합하여 연소배가스의 온도를 낮추고, 미연소 성분을 재혼합하여 2차연소를 유도할 수 있으며, 연소실 내부의 연소 화염이 연소실 내화물을 손상시키는 것을 저하시킬 수 있다. 3 schematically shows a hot stove flue gas recirculation facility according to an embodiment of the present invention. According to another embodiment of the present invention, the flue gas recirculation pipe is branched from the front end or rear end of the heat exchanger to a combustion chamber, More preferably, the flue gas may be introduced into the lower portion of the flame generated in the combustion chamber, more preferably in the middle of the combustion chamber. That is, in the exhaust gas recirculation pipe, two or more individual flue gas pipes of the hot stove are merged, one or more may be drawn out from the front or rear end of the heat exchanger installed in one flue gas pipe, and may be connected to the individual hot stove combustion chamber. The same effect can be expected as in the case of branching at the front or rear end of the heat exchanger described above, and furthermore, the temperature of the combustion exhaust gas is lowered by mixing with the combustion exhaust gas burned in the main combustion part of the combustion chamber, and the unburned components are remixed for secondary combustion It can induce , and the combustion flame inside the combustion chamber can reduce the damage to the combustion chamber refractories.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 연소실과 축열실의 연통부로 연결 할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입함으로써, 연소실의 주연소부에서 연소된 연소배가스와 혼합하여 연소배가스의 온도를 낮추고, 돔 온도 근처에 배가스를 인입함으로써, 돔온도의 제어를 더욱 적극적으로 수행할 수 있는 장점을 가지고 있다. 4 schematically shows a hot stove flue gas recirculation facility according to an embodiment of the present invention. According to another embodiment of the present invention, the flue gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to form a combustion chamber and a heat storage chamber. The flue gas can be introduced through the communication part. That is, in the exhaust gas recirculation pipe, two or more individual exhaust gas pipes of the hot stove are merged, and at least one is drawn out from the front or rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe, and connected to the communication part between the combustion chamber and the heat storage chamber of the individual hot stove. You may. The same effect can be expected as in the case of branching at the front or rear end of the heat exchanger described above, and further, by introducing the exhaust gas into the communication part of the combustion chamber and the heat storage chamber, it is mixed with the combustion exhaust gas burned in the main combustion part of the combustion chamber to produce the combustion exhaust gas. By lowering the temperature and introducing the flue gas near the dome temperature, it has the advantage of more actively controlling the dome temperature.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 혼냉실로 배가스를 인입할 수 있다. 즉, 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 연결 할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연소 중인 열풍로 혼냉실로 배가스를 인입함으로써, 혼냉실로 오는 연소 열에너지를 돔과 축열실로 유도할 수 있으므로 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 5 schematically shows a hot stove flue gas recirculation facility according to an embodiment of the present invention. According to another embodiment of the present invention, the flue gas recirculation pipe is branched from the front end or rear end of the heat exchanger to the exhaust gas mixture into the cooling chamber. can be inserted. That is, in the exhaust gas recirculation pipe, two or more individual exhaust gas pipes of the hot stove are merged, and one or more of the heat exchangers installed in one exhaust gas pipe are drawn out from the front end or the rear end, and may be connected to the mixed cooling chamber of the individual hot stove. . The same effect can be expected as in the case of branching from the front or rear end of the heat exchanger described above, and further, by introducing the exhaust gas into the mixed cooling chamber of the hot air furnace during combustion, the combustion heat energy coming into the mixed cooling chamber can be induced into the dome and the heat storage chamber. It has the advantage of efficiently using thermal energy.

또한, 상술한 것과 같이, 상기 배가스재순환관은 복수개로 구비될 수 있으므로, 하나의 열풍로에서 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실, 연소실과 축열실 연통부 및 혼냉실로 각각 1개 이상 연결되어 배가스를 인입함으로써, 열풍로 운전상의 유연성을 확보할 수 있다. 이는 복수개의 열풍로로 이루어지는 경우에도 적용되며, 이에 따라, 각 열풍로에서 필요에 따른 다양한 조합의 배가스재순환이 이루어질 수 있다.In addition, as described above, since the exhaust gas recirculation pipe may be provided in plurality, in one hot stove, the exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to the combustion chamber, the combustion chamber and the heat storage chamber communicating part, and the mixed cooling chamber, respectively. By connecting one or more and introducing the exhaust gas, flexibility in operation of the hot stove can be secured. This also applies to the case of a plurality of hot stoves, and accordingly, various combinations of exhaust gas recirculation can be made as needed in each hot stove.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 연소 중인 열풍로의 배가스를 인입할 수 있다. 즉, 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 연결 할 수도 있고, 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 배가스를 인입할 수도 있다. 송풍 중인 열풍로의 혼냉실에 배가스를 인입하는 경우, 열풍과 혼합하여 열풍온도를 제어할 수 있고 이에 따라, 배열 이용율을 향상시킬 수 있으며, 상술한 바와 같이 열교환기의 전단 또는 후단으로부터 공급되는 배가스의 온도는 상이할 수 있으므로, 이에 따라, 열풍 온도의 제어가 보다 용이하다는 장점이 있다. 이 때, 혼냉실로부터 열풍이 역류하는 것을 방지하기 위해, 배가스재순환관에는 차단밸브가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 6 is a schematic view of a hot stove exhaust gas recirculation apparatus according to an embodiment of the present invention. According to another embodiment of the present invention, the exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger. The exhaust gas of the hot stove that is burning can be introduced into the mixed cooling chamber. That is, in the exhaust gas recirculation pipe, two or more individual exhaust gas pipes of the hot stove are merged, and one or more of the heat exchangers installed in one exhaust gas pipe are drawn out from the front end or the rear end to be connected to the mixed cooling chamber of the individual hot stove, and , the exhaust gas may be introduced into the mixed cooling chamber of the hot stove being blown. When the exhaust gas is introduced into the mixed cooling chamber of the hot stove being blown, it is possible to control the hot air temperature by mixing it with the hot air, thereby improving the heat utilization rate, and as described above, the exhaust gas supplied from the front or rear end of the heat exchanger. Since the temperature may be different, there is an advantage that the control of the hot air temperature is easier accordingly. At this time, in order to prevent the backflow of hot air from the mixed cooling chamber, it is preferable that the exhaust gas recirculation pipe is provided with a shut-off valve.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 열풍로 배가스 재순환 설비의 운전방법으로서, 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 5 내지 30%인 것인 열풍로 설비 운전방법이 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, as the operating method of the above-described hot stove exhaust gas recirculation facility, there is provided a hot stove facility operating method in which the exhaust gas recirculation ratio according to the following formula is 5 to 30%.

배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100Exhaust gas recirculation ratio = (recirculation exhaust gas amount/(total exhaust gas generation amount)x100

또한, 제어 열풍온도를 실시간으로 맞추기 위해 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 0 내지 100%인 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법이 제공된다.In addition, there is provided a hot blast furnace flue gas recirculation facility operating method having an exhaust gas recirculation ratio of 0 to 100% according to the following equation in order to adjust the control hot air temperature in real time.

배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100Exhaust gas recirculation ratio = (recirculation exhaust gas amount/(total exhaust gas generation amount)x100

도 7은 종래의 열풍로의 연소(축열)공정 운전 기준을 개략적으로 나타낸 개념도이며, 도 8은 과잉의 공기와 연소 화염 온도의 관계를 나타낸 것이다. 본 발명에서 구체적인 연소(축열)공정 운영 기준은 도 7과 같이, 기존 과잉연소공기를 도입하는 운영방식과는 상이하게, 도 8에 나타낸 것과 같이, 과잉연소공기로 연소화염온도를 낮출 수 있는 수준으로 과잉연소공기 대신 재순환되는 배가스를 유입함으로써, 배열에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높이고, 고온에 의한 열풍로 설비손상을 보호할 수 있다. 7 is a conceptual diagram schematically showing the operation standards of the combustion (heat storage) process of a conventional hot stove, and FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between excess air and combustion flame temperature. As shown in FIG. 7, the specific combustion (heat storage) process operation standard in the present invention is different from the existing operating method of introducing excess combustion air, as shown in FIG. 8, the level at which the combustion flame temperature can be lowered with the excess combustion air By introducing the recirculated exhaust gas instead of the excess combustion air into the furnace, heat energy is recirculated into the hot stove to increase combustion and thermal efficiency, and damage to the hot stove facility due to high temperature can be protected.

도 8에서 화염온도 계산 시 사용한 가스연료는 메탄(Methane) 2.3%, 에틸렌(Ethylene) 0.2%, 수소(Hydrogen) 6.6%, 일산화탄소(Carbon Monoxide) 22.3%, 이산화탄소(Carbon Dioxide) 17.7%, 물(Water) 4.8% 및 질소(Nitrogen) 46.1% 조성을 사용하였으며, 연소 화염 온도를 고려한 배가스 순환율 (배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100)은 2 내지 30%인 것이 바람직하다.In FIG. 8, the gas fuel used for calculating the flame temperature was methane 2.3%, ethylene 0.2%, hydrogen 6.6%, carbon monoxide 22.3%, carbon dioxide 17.7%, water ( Water) 4.8% and nitrogen (Nitrogen) 46.1% composition were used, and the exhaust gas circulation rate (exhaust gas recirculation ratio = (recycle exhaust gas amount / (total exhaust gas generation amount) x 100) considering the combustion flame temperature is preferably 2 to 30%.

상기 식에 따른 배가스 순환율이 2% 미만인 경우는 배열회수 효과가 미미한 반면, 배가스 순환율이 30%를 초과할 경우는 연소 화염 온도가 일반적인 축열과정에 비해 낮아져, 효율적인 축열이 이루어지지 못하는 문제를 가지고 있다. 다만, 돔 온도 관리상한을 지속적으로 넘어갈 경우, 일시적으로 배가스 순환율을30% 이상으로 하여 배가스를 순환할 수는 있으나, 효율적인 축열을 위해서는 30%이하인 것이 더욱 바람직하다. When the exhaust gas circulation rate according to the above formula is less than 2%, the heat recovery effect is insignificant, whereas when the exhaust gas circulation rate exceeds 30%, the combustion flame temperature is lower than that of the general heat storage process, and efficient heat storage cannot be achieved. Have. However, if the dome temperature management upper limit is continuously exceeded, it is possible to temporarily circulate the exhaust gas by setting the exhaust gas circulation rate to 30% or more, but it is more preferable that it is 30% or less for efficient heat storage.

한편, 배가스 재순환 시기는 상기 배가스의 재순환은 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 이상이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 이상인 경우 수행되는 것이 바람직하다. 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 미만이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 미만인 경우 불완전 연소가 다량 발생하여, 미연소 CO가 다량 발생하고, 이는 연소효율을 떨어드리는 문제를 가지고 있다. 실효적인 연료절감 효율을 나타내는 배가스 중 산소농도는 1.5부피% 이상 3.5부피% 미만인 것이 바람직하다.On the other hand, the exhaust gas recirculation period is preferably performed when the oxygen concentration in the exhaust gas is 1.5 vol% or more, or the theoretical air ratio of fuel and combustion air is 1.15 times or more. When the oxygen concentration in the exhaust gas is less than 1.5% by volume, or the theoretical air ratio of fuel and combustion air is less than 1.15 times, a large amount of incomplete combustion occurs and a large amount of unburned CO is generated, which has a problem of lowering combustion efficiency. It is preferable that the oxygen concentration in the exhaust gas exhibiting effective fuel saving efficiency is 1.5 vol% or more and less than 3.5 vol%.

상술한 것과 같이 본 발명은 기존의 과잉 연소 공기에 포함된 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2 및 H2O 등이 인입되고, 배가스 중 NOx를 재순환함으로써, NOx 배출량을 낮출 수 있다. 도 9는 과잉공기연소에 의한 배가스 중 산소 농도가 5부피% 인 경우와 배가스 재순환을 통해 산소 농도가 3부피%인 경우에 대한 열역학적 질소산화물(NOx) 농도에 대한 온도와의 상관 관계를 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 연소 중 산소농도가 5부피% 에 비해 3부피%인 경우가 열역학적 NOx 발생농도가 모든 온도에서 대략 23% 낮은 것으로 평가되었다.As described above, in the present invention , CO 2 and H 2 O in the exhaust gas are introduced instead of O 2 contained in the existing excess combustion air, and NOx in the exhaust gas is recirculated, thereby reducing NOx emission. 9 shows the correlation between the temperature and the thermodynamic nitrogen oxide (NOx) concentration in the case where the oxygen concentration in the exhaust gas by excess air combustion is 5% by volume and when the oxygen concentration is 3% by volume through exhaust gas recirculation. . Referring to FIG. 9 , when the oxygen concentration during combustion was 3% by volume compared to 5% by volume, it was evaluated that the thermodynamic NOx generation concentration was approximately 23% lower at all temperatures.

한편, 도 10은 과잉의 공기와 질소산화물(NOx) 농도와 상관관계를 나타낸 것으로 도 10을 참조하면, 통상적으로 과잉공기의 투입에 따른 산소 농도의 증가에 따른 NOx 발생 농도의 경우 NOx 피크 농도가 있으며, NOx 피크 이하에서는 배가스 중 산소 농도가 높아지면 지속적으로 증가하고 있음을 알 수 있다. NOx 피크 농도가 발생하는 과잉산소농도는 설비, 연소실 내 온도 및 운전방식에 따라 차이를 보이나, 열풍로의 경우 5% 부근에서 발생하므로, 이를 통해 상기의 언급한 조건에서 배가스 순환율을 높일 경우 질소산화물의 발생량이 감소됨을 확인할 수 있다.On the other hand, FIG. 10 shows a correlation between excess air and nitrogen oxide (NOx) concentration. Referring to FIG. 10, in the case of NOx generation concentration according to an increase in oxygen concentration due to input of excess air, the NOx peak concentration is In addition, it can be seen that below the NOx peak, the oxygen concentration in the exhaust gas increases continuously. The excess oxygen concentration at which the NOx peak concentration occurs varies depending on the facility, the temperature in the combustion chamber, and the operating method, but in the case of a hot stove, it occurs around 5%. It can be seen that the amount of oxide generated is reduced.

한편, 본 발명에 따른 열풍로의 열이용 효율 증대 효과를 확인하기 위하여, 6000m3 용량의 대형 열풍로에 대해 에너지 절감효과를 계산해 표 1에 나타내었다. On the other hand, in order to confirm the effect of increasing the heat use efficiency of the hot stove according to the present invention, the energy saving effect was calculated for a large hot stove with a capacity of 6000 m 3 and shown in Table 1.

도 11은 과잉공기 연소공정(a)과 배가스 중 산소 농도를 낮추기 위해 배가스 재순환공정이 도입된 연소공정(b)을 비교한 공정흐름도 및 두 연소공정의 에너지 및 NOX 측면에서 절감/손실 포인터를 나타낸 것이다. 이를 참조하여 경제성을 평가해 보면 표 1 내지 3과 같은 결과를 얻을 수 있다.11 is a process flow chart comparing the excess air combustion process (a) and the combustion process (b) in which the exhaust gas recirculation process is introduced to lower the oxygen concentration in the exhaust gas, and energy and NOX of the two combustion processes. will be. When the economic feasibility is evaluated with reference to this, the results shown in Tables 1 to 3 can be obtained.

항목Item 내역history CASE1CASE1 CASE2CASE2 CASE3CASE3 CASE4CASE4 배열손실 절감
(배열 회수)
(1)
Reduced array loss
(array recovery)
(One)
배가스 순환량 (Nm3/h)Exhaust gas circulation (Nm 3 /h) 47.10947.109 47.10947.109 22,00022,000 51,81951,819
회수 열량(Mcal/h)Recovered Calorie (Mcal/h) 3,6483,648 2,8192,819 1,7031,703 4,9244,924 이득 (억원/년)Gain (KRW billion/year) 12.1412.14 9.389.38 5.675.67 16.3916.39 과잉 공기
이송동력 절감 (2)
excess air
Reduction of transport power (2)
절감 공기량 (Nm3/h)Reduced air volume (Nm 3 /h) 47,10947,109 47,10947,109 25,00025,000 58,88658,886
공기 Fan 에너지 (MW)Air Fan Energy (MW) 0.220.22 0.220.22 0.120.12 0.270.27 이득 (억원/년)Gain (KRW billion/year) 1.781.78 1.781.78 0.950.95 2.232.23 NOx 배출저감 (3)NOx emission reduction (3) 평균 NOx 저감농도 (ppm)Average NOx reduction (ppm) 1212 1212 -- 2020 NOx 저감량 (kg/년)NOx reduction (kg/year) 92.392.3 92.392.3 42.042.0 125.8125.8 이득 (억원/년)Gain (KRW billion/year) 1.971.97 1.971.97 0.890.89 2.682.68 배가스 순환
동력 손실
(4)
flue gas circulation
power loss
(4)
배가스 순환량 (Nm3/h)Exhaust gas circulation (Nm 3 /h) -41,456-41,456 -41,456-41,456 -22,000-22,000 -51,819-51,819
순환 Fan 에너지 (MW)*Circulating Fan Energy (MW)* -0.31-0.31 -0.28-0.28 -0.17-0.17 -0.43-0.43 손실비용 (억원/년)Loss cost (KRW 100 million/year) -2.55-2.55 -2.29-2.29 -1.36-1.36 -3.52-3.52 연료손실
(5)
fuel loss
(5)
Max. CO 발생 농도 (ppm)Max. CO emission concentration (ppm) -- -- -- 12,00012,000
Max. CO 발생비율 (%)Max. CO emission rate (%) -- -- -- 55 회수열량 (Mcal/h)Recovered heat (Mcal/h) -- -- -- 754754 이득 (억원/년)Gain (KRW billion/year) -- -- -- 2.512.51 총이득total gain 순이익 (억원/년)Net profit (KRW 100 million/year) 13.3413.34 10.8410.84 6.166.16 20.3020.30

공통 계산 기준Common Calculation Criteria 연료 유량 (Nm3/h)Fuel flow (Nm 3 /h) 180,000180,000 Blower 효율 (%)Blower efficiency (%) 7070 승압 (mmAq)Step-up (mmAq) 1,2001,200 열풍로 가동율 (%)Hot stove operation rate (%) 9595 전기단가 (원/kw)Electricity unit price (KRW/kw) 9898 배가스 평균배출온도 (℃)Average exhaust gas temperature (℃) 220220 배가스 비열 (kcal/Nm3)Exhaust gas specific heat (kcal/Nm 3 ) 0.3520.352 NOx 저감 시 (원/kg)NOx reduction (KRW/kg) 2,1302,130

CASE 별By CASE CASECASE O2 농도 기준Based on O 2 concentration 회수 배열온도return exhaust temperature #1#One 5%→3%5%→3% 220 ℃220 #2#2 5%→3%5%→3% 170 ℃170 ℃ #3#3 5%→3%5%→3% 170 ℃170 ℃ #4#4 5%→2.5%5%→2.5% 270 ℃270 ℃

표 1 내지 3을 참조하면, 회수 열량은 열풍로 연료의 ~2% 수준으로, 본 계산에 사용된 열풍로의 연간 연료비가 1,000억인 것을 고려할 경우 20억의 연료절감과 약 18만톤의 CO2저감이 가능하며, NOx 또한 10% 이상 저감이 가능한 것으로 평가되었다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 열풍로의 열이용효율 증대 및 CO2/ NOx 등의 환경오염 방지가 가능하다는 것을 확인할 수 있다.Referring to Tables 1 to 3, the amount of heat recovered is ~2% of the fuel of the hot stove. Considering that the annual fuel cost of the stove used in this calculation is 100 billion won, fuel savings of 2 billion and about 180,000 tons of CO 2 are reduced This is possible, and it was evaluated that NOx can also be reduced by more than 10%. As described above, according to the present invention, it can be confirmed that it is possible to increase the heat use efficiency of the hot stove and to prevent environmental pollution such as CO 2 / NOx.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

10: 냉풍혼합밸브(Cold blast mixing valve)
20: 냉풍혼합조절밸브(Cold blast mixing control valve)
30: 냉풍밸브(Cold blast valve)
35: 냉풍조절밸브(Cold blast control valve)
40: 압력균등화밸브(Pressure equalizing valve)
50: 압력균등화제어밸브(Pressure equalizing control valve)
80: 열풍밸브(Hot blast valve)
90: 연소공기밸브(Combustion Air valve for burner)
95: 연소공기조절밸브(Combustion Air control valve for burner)
110: 가스밸브(Gas valve for burner)
140: 침니밸브(Chimney valve)
170: 압력해제밸브(Pressure relief Valve)
180: 압력해제제어밸브(Pressure relief control Valve)
200: 가스차단밸브
210: 버너유량제어밸브
250, 260, 270: 열교환기
310: 배가스재순환관 유량제어밸브
320: 배가스재순환관 공기유입제어밸브
330: 필터
340: 블로워
350: 유량계
360: 혼합믹서
380: 차단밸브
400: 스택
500: 축열실
600: 연소실
700: 혼냉실
800: 배가스관
900: 배가스재순환관
10: Cold blast mixing valve
20: Cold blast mixing control valve
30: Cold blast valve
35: Cold blast control valve
40: pressure equalizing valve (Pressure equalizing valve)
50: pressure equalizing control valve (Pressure equalizing control valve)
80: Hot blast valve
90: Combustion Air valve for burner
95: Combustion Air control valve for burner
110: gas valve (Gas valve for burner)
140: chimney valve (Chimney valve)
170: pressure relief valve (Pressure relief Valve)
180: pressure relief control valve (Pressure relief control Valve)
200: gas shutoff valve
210: burner flow control valve
250, 260, 270: heat exchanger
310: exhaust gas recirculation pipe flow control valve
320: exhaust gas recirculation pipe air inlet control valve
330: filter
340: blower
350: flow meter
360: mixing mixer
380: shut-off valve
400: stack
500: heat storage chamber
600: combustion chamber
700: mixed cold room
800: flue gas pipe
900: exhaust gas recirculation pipe

Claims (24)

공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실,
상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실,
상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실,
상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로, 및
상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하고,
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 공기공급관 및 연료공급관 중 적어도 어느 하나로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
A combustion chamber that burns air supplied from the air supply pipe and fuel gas supplied from the fuel supply pipe to generate high-temperature combustion exhaust gas;
a heat storage chamber communicating with the combustion chamber to store heat of the high-temperature combustion exhaust gas, heating the cold wind introduced during blowing, and transferring it to the combustion chamber;
A mixed cooling chamber for supplying a blast furnace by controlling the temperature of the heated air supplied from the combustion chamber through introduction of a part or additional cold air of the cold air;
a hot stove having an exhaust gas pipe that transports the exhaust gas discharged from the lower portion of the heat storage chamber to a stack and is provided with a heat exchanger on the path; and
and an exhaust gas recirculation pipe for recirculating the exhaust gas of the exhaust gas pipe,
The exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into at least one of an air supply pipe and a fuel supply pipe, a hot stove exhaust gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
상기 열풍로 및 배가스재순환관은 복수개로 이루어지는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
The hot stove and the exhaust gas recirculation pipe will consist of a plurality of, the hot stove exhaust gas recirculation facility.
삭제delete 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 인입하거나, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급관에 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
3. The method of claim 2,
The exhaust gas recirculation pipe is an individual exhaust gas pipe of a plurality of hot stoves merged to withdraw one or more from the rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe and introduced it into an air supply pipe of an individual hot stove combustion chamber, or a plurality of hot stoves A hot stove flue gas recirculation facility that introduces the exhaust gas into the air supply pipe before branching into the air supply pipe of the individual combustion chamber that is introduced into the configured hot stove facility.
제1항에 있어서,
추가로, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
In addition, the exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the combustion chamber, the hot stove flue gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
추가로, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실에 발생하는 화염 하부로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
In addition, the flue gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the flue gas into the lower part of the flame generated in the combustion chamber, the hot stove flue gas recirculation facility.
제2항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
3. The method of claim 2,
In the exhaust gas recirculation pipe, individual exhaust gas pipes of a plurality of hot stoves are merged to withdraw one or more from the front end or rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe, and the exhaust gas is introduced into the individual hot stove combustion chamber. flue gas recirculation plant.
제1항에 있어서,
추가로, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
In addition, the exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the communication part between the combustion chamber and the heat storage chamber, the hot stove exhaust gas recirculation facility.
제2항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
3. The method of claim 2,
In the exhaust gas recirculation pipe, individual exhaust gas pipes of a plurality of hot stoves are merged to withdraw one or more from the front end or rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe, and the exhaust gas is introduced into the communication part between the combustion chamber and the heat storage chamber of the individual hot stove. What is done is a hot stove flue gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
추가로, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 혼냉실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
In addition, the exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas into the mixed cooling chamber, the hot stove exhaust gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
추가로, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 연소 중인 열풍로의 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
In addition, the exhaust gas recirculation pipe is branched from the front or rear end of the heat exchanger to introduce the exhaust gas of the hot stove being burned into the mixed cooling chamber of the hot stove being blown, the hot stove exhaust gas recirculation facility.
제2항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
3. The method of claim 2,
In the exhaust gas recirculation pipe, individual exhaust gas pipes of a plurality of hot stoves are merged to withdraw one or more from the front end or rear end of the heat exchanger installed in one exhaust gas pipe, and the exhaust gas is introduced into the mixed cooling chamber of the individual hot stove, Furnace flue gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 배가스유량제어밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
The exhaust gas recirculation pipe will be provided with an exhaust gas flow control valve, a hot stove exhaust gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 희석용 공기를 유입하는 희석용 공기유입관과 희석용 공기유량을 제어하기 위한 희석용 공기유입제어밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
The exhaust gas recirculation pipe will include a dilution air inlet pipe for introducing the dilution air and a dilution air inflow control valve for controlling the dilution air flow rate, the hot stove exhaust gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 연소공기, 연료, 및 열풍의 역류를 제어하기 위한 차단밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
The flue gas recirculation pipe will be provided with a shut-off valve for controlling the reverse flow of combustion air, fuel, and hot air, the hot stove flue gas recirculation facility.
제15항에 있어서,
상기 배가스재순환관의 희석용 공기 유입관은 필터, 온도계, 압력계, 유량계, 블로워 및 역류를 제어하기 위한 차단밸브 중에서 선택된 하나 이상을 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
16. The method of claim 15,
The dilution air inlet pipe of the exhaust gas recirculation pipe will include at least one selected from a filter, a thermometer, a pressure gauge, a flow meter, a blower, and a shut-off valve for controlling the backflow, the hot stove exhaust gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
상기 배가스재순환관은 필터(filter), 블로워, 온도계, 압력계 및 유량계(flowmeter) 중에서 선택된 하나 이상을 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
The exhaust gas recirculation pipe is to have one or more selected from a filter, a blower, a thermometer, a pressure gauge and a flowmeter (flowmeter), the hot stove exhaust gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
상기 공기공급관은 재순환되는 배가스와 공기 또는 연료를 혼합하는 혼합챔버를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
The air supply pipe will have a mixing chamber for mixing the recirculated exhaust and air or fuel, the hot stove flue gas recirculation facility.
제1항에 있어서,
상기 공기공급관 및 연료공급관은 유량제어밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
According to claim 1,
The air supply pipe and the fuel supply pipe will have a flow control valve, the hot stove flue gas recirculation facility.
제1항, 제2항 및 제5항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비의 운전방법으로서,
하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 2 내지 30%인 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
A method of operating a hot stove flue gas recirculation facility according to any one of claims 1, 2 and 5 to 20, comprising:
A method of operating a hot stove flue gas recirculation facility having an exhaust gas recirculation ratio of 2 to 30% according to the following formula.
Exhaust gas recirculation ratio = (recirculation exhaust gas amount/(total exhaust gas generation amount)x100
제21항에 있어서,
연소공기량은 재순환 배가스량 대비 50 내지 200% 감소되는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
22. The method of claim 21,
The combustion air amount is reduced by 50 to 200% compared to the recirculation exhaust gas amount, the hot stove flue gas recirculation facility operating method.
제21항에 있어서,
상기 배가스의 재순환은 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 이상이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 이상인 경우 수행되는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
22. The method of claim 21,
The recirculation of the exhaust gas is performed when the oxygen concentration in the exhaust gas is 1.5% by volume or more, or the theoretical air ratio of fuel and combustion air is 1.15 times or more, the hot stove exhaust gas recirculation facility operating method.
제1항, 제2항 및 제5항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비의 운전방법으로서,
제어 열풍온도를 실시간으로 맞추기 위해 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 0 내지 100%인 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
A method of operating a hot stove flue gas recirculation facility according to any one of claims 1, 2 and 5 to 20, comprising:
In order to adjust the control hot air temperature in real time, the exhaust gas recirculation ratio according to the following formula is 0 to 100%.
Exhaust gas recirculation ratio = (recirculation exhaust gas amount/(total exhaust gas generation amount)x100
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