KR20010057129A

KR20010057129A - 고로의 열풍로 버너 연소방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010057129A
Application number: KR1019990058908A
Authority: KR
Inventors: 황병진; 김재식
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2001-07-04

Abstract

본 발명은 열풍로에 있어서, 별도의 승압장치 없이 고로가스와 코크스 가스를 버너에 공급하는 고로의 열풍로 연소방법및 장치에 관한 것으로서 그 기술적인 구성은,고로공장과 코크스공장에서 공급되는 가스를 공장과 이에 연결되는 연소실의 압력차를 이용토록 설치되는 이젝터와 랜스에 의해 연소실에 직접 고로가스및 코크스 가스를 공급하여 별도의 승압기가 불필요함은 물론 승압기를 관리하기 위한 별도의 유지비가 불필요하게 하는 것을 요지로 한다.

Description

고로의 열풍로 버너 연소방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMBUSTION OF HOT STORVE BURNE IN BLAST FURNACE}

본 발명은 고로가스와 코크스 가스를 이용하는 연소장치에 있어서, 고로공장과 코크스공장에서 공급되는 가스를 공장과 이에 연결되는 연소실의 압력차를 이용토록 설치되는 이젝터와 랜스에 의해 연소실에 직접 고로가스및 코크스 가스를 공급하여 별도의 승압기가 불필요함은 물론 승압기를 관리하기 위한 별도의 유지비가 불필요한 고로의 열풍로 버너 연소방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 용광로에서는 철광석과 코크스를 내부에 잡입시킨후 열풍로에서 보내진 약 1200℃의 고온의 열풍을 불어 넣음으로써 환원및 용해 작용에 의하여 용선을 생상하게 된다.

또한, 상기 고로에 고온의 열풍을 제공하는 열풍로 연소설비는, 축열을 하는 연소과정과 축척된 열을 용광로의 내부로 보내주는 송풍과정이 연속적으로 반복수행되는 조업 싸이클을 갖게 된다.

보다 구체적으로 설명하면, 하나 이상의 열풍로와 상기 열풍로에 연소용 공기를 제공하는 연소공기 공급장치와, 상기 열풍로에 고로 가스(BLAST FURNACE GAS)와 코크스 가스(COKE OVEN GAS)가 혼합된 혼합가스를 제공하는 혼합가스 제공장치와, 상기 열풍로의 연소시 발생되는 배기가스를 배출시키는 굴뚝과 상기 열풍로에 의해 가열되는 공기를 고로에 제공하는 송풍기로 이루어져 상기 열풍로의 내부에서 연소가스및 공기를 차단시키고 송풍기를 통해 열풍로 내부에 불어 넣으면 가열된 열풍로의 내부에서 상기 공기가 가열되면서 가벼워진 공기는 상승하고, 열풍로에 설치되는 송풍관을 통하여 고로에 공급된다.

이와같은 기술과 관련된 종래의 열풍로 장치는 도1에 도시한 바와같이,고로(50)에서 공급되는 고로가스와 코크스로(60)에서 공급되는 코크스가스를 공급배관(55A)(55B)을 통하여 가스혼합실(65)에서 혼합시킨 혼합가스를 버너용 에어팬(10)에서 공급되는 공기와 함께 연소실(15)에서 연소시키고, 이때 발생되는 연소열을 연소실(15)과 연결되는 축열실(20)의 축열 연화에 축적시켰다가 송풍기(25)에 의해 송풍된 약 200℃의 냉풍이 축열실(20)을 통과할때 축열실(20)의 축열연화(미도시)에 의해 축적된 열에 의해 냉풍이 열풍으로 치환되어 연소실(15)과 그 일측에 연결되는 혼냉실(30)을 거쳐 용광로(미도시)에 송풍되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 열풍로에 있어서는, 열풍로 고로가스와 코크스 가스의 연소과정을 고찰하면, 고로(50)에서 발생된 950㎜Aq 압력의 고로가스와, 코크스 오븐(60)에서 발생되는 350㎜Aq의 코크스 가스를 혼합 사용하고자 코크스 가스의 공급배관(55B)라인에 승압기(70)를 설치하여 압력차에 의한 역류를 방지토록 고로가스와 코크스 가스의 압력차가 최소화되는 1050㎜Aq까지 상승시켜 가스혼합실(65)로 보내 혼합한후 가스혼합실(65)과 연결되는 연소실(15)의 연소용 가스로 사용하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 열풍로에 있어서는, 고로의 특성상 대형관의 고로 가수의 압력을 제어하는 고로가스 압력제어밸브(75)가 용광로 조업의 민감한 변화에 따라 신속하게 제어되지 못하고 일정한 압력 변동후에(900㎜Aq~1200㎜Aq) 안정되므로 고로가스 압력이 코크스가스 압력(1050㎜Aq)보다 높을때 고로가스가 가스혼합실(65)을 거쳐 연소실(15)로 공급되지 못하고 승압기(70)로 역류하여 승압기(70)를 과부하 트립시킨다.

또한, 연소실당 고로가스와 코크스가스는 10:1로 혼합하여 사용하는데 승압기(70)의 잦은 고장으로 교체 운전을 하거나 코크스오븐가스 압력제어밸브(80)의 고장시 열량이 높은 코크스가스에 맞추어 공급되던 연소용 공기가 코크스 가스의 중단으로 연소실(15)에 과잉 공급되어 불완전 연소됨으로써 매연이 발생됨은 물론 용광로에 열풍을 공급할수 없어 생산량이 감소하게 된다.

그리고, 고로(50)에서 발생되는 950㎜Aq압력의 고로가스에 발열량이 높은 350㎜Aq의 코크스 가스를 사용하기 위하여는 반드시 승압기(70)를 설치하여 고로와 비슷한 압력인 1050㎜Aq까지 승압하여야 하여 승압을 위한 별도의 승압장치가 필요하여 별도의 설비 및 이에따른 유지비가 상승되고, 열풍로의 고장시 2차적인 연소방법이 없는 등의 문제점들이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위한 것으로서 그 목적은, 압력차가 발생하는 코그스오븐 가스와 고로가스를 혼합하여 사용할수 있어 코크스오븐 가스의 승압을 위한 별도의 설비가 불필요하게 되고, 고로가스의 압력변동시에도 코크스 가스가 연속공급되어 이에따른 불연소를 미연에 방지하며, 고로에 안정적인 열풍을 계속하여 공급토록 하는 고로의 열풍로 버너 연소방법 및 장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래의 고로 열풍로 장치를 도시한 개략도

도2는 본 발명에 따른 열풍로의 연소장치를 도시한 개략도

도3은 본 발명에 따른 연소장치의 요부 확대 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100...코크스가스 공급부 130...이젝터

140...첵밸브 170...질소배관

200...고로가스 공급부 230...유량제에 밸브

300...혼합가스 공급부 310...버너

320...랜스 330...연소실

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 코크스공장에 연결되어 코크스의 건류에 의해 발생하는 코크스 가스를 연결배관을 통하여 이젝터에 연결하고, 상기 연결배관의 일측에 첵밸브와 차단밸브 및 유량제어밸브가 설치되는 코크스가스 공급부와,

고로공장에서 철광석의 용융시 발생하는 고로가스를 연결배관을 통하여 이젝터에 연결하고, 상기 연결배관의 일측에 유량제어밸브와 차단밸브가 설치되는 고로가스 공급부및,

상기 코크스 가스와 고로 가스를 공급되는 연결배관이 일체로 연결되고, 타단이 연소실의 버너에 연결되며, 고로가스의 연결배관이 이젝터의 일측에 연결되고, 상기 이젝터의 내측에 나선형의 랜스가 설치되어 코크스가스의 연결배관과 연결되는 혼합가스 공급부로서 이루어 지는 고로의 열풍로 버너 연소장치를 마련함에 의한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 코크스공장에 연결되는 연결배관을 통하여 가스압력300~400㎜Aq, 코크스가스와 고로가스의 홉합비 1:10을 유지토록 코크스 가스를 가스혼합부에 공급하는 단계와,

고로공장에 연결되는 연결배관을 통하여 가스압력950~1150㎜Aq, 고로가스와 코크스가스의 홉합비 10:1을 유지토록 고로가스를 가스혼합부에 공급하는 단계및,

가스의 진행방향이 축소토록 형성되는 이젝터로서 고로가스를 분사할때 이젝터의 내측에서 와류를 분사하는 랜스로서 코크스 가스를 분사하는 가스혼합부를 통하여 고로가스와 코크스가스 10;1의 혼합비로 혼합하는 단계와,

상기 혼합가스를 200~300㎜Aq의 압력이 유지토록 되는 연소실의 버너내측에 압력차에 의해 투입하여 연소하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어지는 고로의 열풍로 버너 연소방법을 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 열풍로의 연소장치를 도시한 개략도이며, 도3은 본 발명에 따른 연소장치의 요부 확대 사시도로서 본 발명은, 코크스가스 공급부(100)와 고로가스 공급부(200) 및 혼합가스 공급부(300)로서 이루어 진다.

코크스공장(110)에 연결되어 코크스의 건류에 의해 발생하는 코크스 가스(C)를 공급하는 코크스가스 공급부(100)는, 연결배관(120)을 통하여 이젝터(130)에 연결하고, 상기 연결배관(120)의 일측에 첵밸브(140)와 차단밸브(150) 및 유량제어밸브(160)가 설치되며, 상기 연결배관(120)의 일측에 질소배관(170)이 일체로 연결된다.

고로공장(210)에서 철광석의 용융시 발생하는 고로가스(G)를 공급하는 고로가스 공급부(200)는, 연결배관(220)을 통하여 이젝터(130)에 연결하고, 상기 연결배관(220)의 일측에 유량제어밸브(230)와 차단밸브(240)가 설치된다.

상기 코크스가스(C)와 고로가스(G)가 공급되는 연결배관(120)(220)이 일체로연결되는 혼합가스 공급부(300)는, 연결배관(220)이 일측에 연결되며 타측이 테이퍼 형상으로 형성되어 버너(310)에 연결되는 원통형상의 이젝터(130)가 설치되고, 상기 이젝터(130)의 내측에 내측면이 나선형상인 랜스(320)가 설치되어 연결배관(120)에 연결된다.

또한, 상기 버너(310)는 연소실(330)의 내측 하부에 설치되어 공기가 공급되는 에어배관(340)과 연결되며, 상기 연소실(330)의 상측은 축열실(미도시)과 연결되는 구성으로 이루어 진다.

또한, 상기 코크스공장에 연결되는 연결배관을 통하여 가스압력300~400㎜Aq인 코크스가스와 고로가스의 홉합비 1:10을 유지토록 연결배관에 설치되는 제어밸브를 조작하여 코크스 가스를 가스혼합부에 공급한다.

이와 동시에, 상기 고로공장에 연결되는 연결배관을 통하여 가스압력950~1150㎜Aq인 고로가스를 고로가스와 상기 코크스가스의 홉합비 10:1을 유지토록 연결배관에 설치되는 제어밸브를 조절하여 고로가스를 가스혼합부에 공급한다.

이때, 상기 고로가스의 진행방향에 따라 접차로 축소토록 형성되는 이젝터로서 고로가스를 분사할때 이젝터의 내측에서 와류가 형성되고, 이와동시에 이젝터의 내측에 설치되어 코크스 가스를 분사하는 랜스에 의해 코크스 가스를 분사할때 상호 회석토록 되고, 이때 상기 이벡터와 그 내측에 설치되는 랜스로서 이루어 지는 가스혼합부를 통하여 고로가스와 코크스가스 10;1의 일정한 혼합비(연소실에 투입되는 최적의 혼합비)로 혼합된다.

이어서 상기 혼합가스를 코크스가스와 버너가스보다 상대적으로 낮은 압력이 유지토록 되는 연소실의 버너내측에 압력차에 의해 투입하여 연소공정을 수행토록 하고, 상기 코크스가스와 고로가스의 압력차가 발생됨에도 역류되지 않도록 코크스가스와 고로가스의 압력보다는 항상 낮게 연소실의 압력이 유지토록 되는 구성으로 이루어 진다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도2 및 도3에 도시한 바와같이, 에어배관(340)을 개방하며, 차단밸브(240)를 개방하고, 버너(310)의 연소시 이를 검지하는 불꽃감지기(미도시)가 동작될때 제어기(미도시)의 출력에 의해 질소배관(170)이 닫히면서 코크스 가스의 연소를 위한 밸브들이 열기기 시작한다.

그리고, 상기 코크스 가스를 공급하기 위한 열결배관(120)의 작동순서는, 먼저 코크스 공장(110)에 연결되는 차단밸브(150)가 열리고, 유량제어밸브(160)가 열린후 제어부의 신호에 따라 일정량의 코크스 가스가 첵밸브(140)를 거져 이젝터(130)의 내부에 설치되는 나선형의 랜스(320)를 통하여 배출되고, 이때 상기 랜즈(320)에 의해 와류가 형성되어 코크스 배출이 원활하게 이루어 진다.

또한, 상기 이젝터(130) 내측에 설치되는 랜스(320)에 의해 코크스 가스가 배출될때 이젝터(130)의 후방에서 배출되는 고로가스와 혼합되어 연소실(330)의 버너(310)에 이송되어 연소를 수행한다.

이때, 상기 버너가스는, 고로공장(210)에 연결되는 연결배관(220)의 유량제어밸브(230)와 차단밸브(240)를 개방하여 고로가스가 이젝터(130)의 내측으로 배출토록 한다.

상기 고로가스와 혼합되는 코크스가스가 연소실(330)의 버너(310)에 의해 연소되어 일정시간이 경과한후 연소가 종료되면 연소실(330)의 열은 축열실(미도시)로 전달되어 열을 축적하게 되고, 연결배관(120)이 폐쇄된 상태에서 질소배관(170)을 개방하여 연결배관(120) 내측의 불순물을 제거하는 퍼지동작을 일정시간동안 수행하게 된다.

이때, 상기 질소배관(170)에 의해 공급되는 질소가스는 연소실(330)의 내측에 투입치 않도록 연소기간중에 퍼지동작을 수행하게 된다.

상기와 같은 이젝터(130)와 그 내측에 설치되는 렌스(320)에 의해 고로공장(210)의 압력과 코크스 공장(110)의 압력보다 상대적으로 낮은 연소실(330)에 가스가 진행토록 함으로써 압력을 승압시키기 위한 별도의 승압기가 불필요하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 고로의 열풍로 버너 연소방법및 장치에 의하면, 이젝터에 의해 압력차가 발생하는 코그스오븐 가스와 고로가스를 혼합하여 사용할수 있어 코크스오븐 가스의 승압을 위한 별도의 설비가 불필요하게 되고, 고로가스의 압력변동시에도 코크스 가스가 연속공급되어 이에따른 불연소를 미연에 방지하여 매연발생이 없으며, 고로에 안정적인 열풍을 계속 공급토록 하여 일정한 생산이 가능토록 하는 등의 우수한 효과가 있다.

Claims

버너(310)가 연소실(330)의 내측 하부에 설치되어 공기가 공급되는 에어배관(340)과 연결되며, 상기 연소실(330)의 상측은 축열실(미도시)과 연결되는 열풍로에 있어서,

코크스공장(110)에 연결되어 코크스 가스(C)를 공급토록 연결배관(120)이 연결되며, 상기 연결배관(120)의 일측에 첵밸브(140)와 차단밸브(150) 및 유량제어밸브(160)가 설치되는 코크스가스 공급부(100)와,

고로공장(210)에서 발생하는 고로가스(G)를 공급토록 연결배관(220)이 연결되고, 상기 연결배관(220)의 일측에 유량제어밸브(230)와 차단밸브(240)가 설치되는 고로가스 공급부(200)및,

상기 연결배관(220)이 일측에 연결되며 타측이 테이퍼 형상으로 형성되어 버너(310)에 연결되는 원통형상의 이젝터(130)가 설치되고, 상기 이젝터(130)의 내측에 랜스(320)가 설치되어 이에 연결배관(120)의 단부가 연결되는 혼합가스 공급부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고로의 열풍로 버너 연소장치
제1항에 있어서, 상기 코크스 가스를 공급하는 연결배관(120)은, 일측에 질소배관(170)이 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 고로의 열풍로 버너 연소장치
제1항에 있어서, 상기 연결배관(120)에 연결되는 랜스(320)는, 내측면이 나선형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고로의 열풍로 버너 연소장치
코크스공장에 연결되는 연결배관을 통하여 코크스가스와 고로가스의 홉합비 1:10을 유지토록 코크스 가스를 가스혼합부에 공급하는 단계와,

고로공장에 연결되는 연결배관을 통하여 고로가스와 코크스가스의 홉합비 10:1을 유지토록 고로가스를 가스혼합부에 공급하는 단계및,

연결배관에 연결되는 이젝터로서 와류를 형성시켜 고로가스를 분사할때 그 내측에 랜스에 의해 코크스 가스를 분사하여 고로가스와 코크스가스를 혼합하는 단계와,

상기 혼합가스를 연소실의 버너내측에 압력차에 의해 투입하여 연소하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어진 고로의 열풍로버너 연소방법