KR200176172Y1

KR200176172Y1 - 코크스 오븐용 연소공기 공급장치

Info

Publication number: KR200176172Y1
Application number: KR2019990024164U
Authority: KR
Inventors: 장호정; 조성우; 백부순
Original assignee: 포항종합제철주식회사
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2000-03-15

Abstract

본 고안은 코크스 오븐 내부의 공급가스에 따라서 연소용 공기의 공급량을 조정하여 연소효율을 향상시킴은 물론 환경오염을 방지할 수 있는 코크스 오븐용 연소공기 공급장치에 관한 것으로서, 본 고안은 코크스 오븐의 내부에 공급되는 가스의 연소효율을 향상시키기 위하여 연소공기를 공급하는 것에 있어서, 상기 가스와 연소공기가 혼합되는 혼합부의 내부에 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 내부에 회전가능하게 설치되어 혼합부의 경로를 선택적으로 차단하는 복수개의 조절날개와, 상기 조절날개의 하부에 설치되어 조절봉에 의해서 작동됨에 따라 복수개의 조절날개를 동시에 회전시키는 조절바와, 상기 조절봉에 연결되는 작동암이 구비되며 분석기에서 전달되는 신호에 의해서 작동되는 유압기를 포함하여서 된것이다.

Description

코크스 오븐용 연소공기 공급장치{FIER AIR PROVISION OF COKE OVEN}

본 고안은 코크스 오븐 내부의 공급가스에 따라서 연소용 공기의 공급량을 조정하여 연소효율을 향상시킴은 물론 환경오염을 방지할 수 있는 코크스 오븐용 연소공기 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 코크스를 생산하는 코크스 오븐의 내부에서 연소되는 가스는 배관(1)에 설치된 차단밸브(2)를 거처 자동밸브(3)에 의해 공급량이 조절된후 오리피스(4)와 분배관(5)를 통하여 혼합부(7)로 공급되며, 상기 혼합부(7)의 일측에 설치된 공기공급커버(6)를 통하여 공급되는 연소공기와 혼합부(7)의 내부에서 혼합된 후 가스유도판(8)에 안내를 받으면서 축열실(10)에서 열 교환이 이루어 지고 연소실(9)로 공급되어 연소된다.

상기 연소실(9)에서 연소된 폐가스는 축열실(11)에서 열교환을 하면서 축열실(11)의 온도를 상승시킨 후 배기변(12)과 연도(13)를 통하여 대기중으로 배기된다.

이러한 종래의 연소공기 공급장치는 공기공급커버()를 통하여 공급되는 공기의 양이 일정하여 가스의 열량이 적을 때는 과잉공기가 공급되고 열량이 많을 때는 불안전 연소가 이루어 지고 있으며 가스 공급 시작과 끝부분에 특히 불안전 연소가 많이 이루어 지고 있어 환경오염 및 소비열량 증가 등의 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 양질의 코크스를 얻기 위하여 코트스로의 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 연소가스의 열량에 따라 연소공기의 공급량을 조절하여 할 수 있는 코크스 오븐용 연소공기 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 코크스 오븐의 내부에 공급되는 가스의 연소효율을 향상시키기 위하여 연소공기를 공급하는 것에 있어서, 상기 가스와 연소공기가 혼합되는 혼합부의 내부에 설치되는 프레임과, 상기 프레임의 내부에 회전가능하게 설치되어 혼합부의 경로를 선택적으로 차단하는 복수개의 조절날개와, 상기 조절날개의 하부에 설치되어 조절봉에 의해서 작동됨에 따라 복수개의 조절날개를 동시에 회전시키는 조절바와, 상기 조절봉에 연결되는 작동암이 구비되며 분석기에서 전달되는 신호에 의해서 작동되는 유압기를 포함하여서 된것이다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐의 연소 계통도를 도시한 개략도,

도 2는 종래의 연소공기 공급장치를 도시한 사시도,

도 3은 본 고안에 따른 연소공기 공급장치의 일부를 절개한 상태의 결합상태 사시도,

도 4는 본 고안에 따른 연소공기 공급장치가 설치된 코크스 오븐의 연소 계통도를 도시한 개략도,

도 5는 본 고안에 따른 연소공기 공급장치의 작동상태를 설명하기 위한 흐름도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

6 : 혼합부 20 : 프레임

21 : 조절날개 22 : 조절바

23 : 조절봉 24 : 유압기

25 : 작동암

이하 본 고안을 도시한 첨부도면 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 연소공기 공급장치의 일부를 절개한 상태의 결합상태 사시도로서, 본 고안은 혼합부(6)의 내부에 프레임(20)이 설치되어 있고 상기 프레임(20)의 내부에는 복수개의 조절날개(21)가 회전가능하게 설치되어 있으며 상기 조절날개(21)의 하부에는 복수개의 조절날개(21)를 동시에 회전시키기 위한 조절바(22)가 설치되어 있다.

한편 상기 조절바(22)에는 조절봉(23)이 연결설치되어 있고 이는 유압기(24)의 작동암(25)에 의해서 작동가능하게 설치되어 있고 상기 유압기(24)는 연도(13)에 설치되어 폐가스를 검출하는 센서(30)의 검출값을 분석하는 분석기(도면 미도시)에 서 전달되는 신호에 의해서 작동된다.

이하 본 고안의 작동상태를 첨부도면 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

배관(1)에서 공급되는 가스의 발열량과 연소에 필요한 공기량이 공급되도록 공기공급커버(6)를 개방시키면 상기 연소공기와 가스는 혼합부(7)로 유입되어 가스와 혼합되며 축열실(10)을 통과하면서 1차가열된 후 연소실(9)에서 연소된다.

이와같이 연소된 연소가스는 축열기(11)을 통과하면서 열교환을 하고 배기관(12)과 연도(13)를 통하여 외부로 배기되며 이때 연도(13)에 설치된 센서(30)에서 검출되는 폐가스는 분석기로 전달된다.

한편 공급되는 공급가스의 열량을 열량분석실에서 분석한 분석 값과 비교 컨트롤 장치에서는 적정 공기의 공급양을 계산하여 이론 공기량을 계산하게 되고 이와같이 이론적으로 계산된 공기는 폐 가스에서 분석된 분석 값과 비교되어 적정 공기를 공급하기 위하여 유압기(24)로 신호를 전달하여 상기 유압기(24)를 작동시킨다.

이에 따라서 상기 유압기(24)에 설치된 작동암(25)을 작동되면 조절봉(23) 및 조절바(21)가 이동되면서 프레임(20)에 설치된 조절날개(21)를 회전시키게 되므로 혼합부(7)로 공급되는 연소공기의 양이 조절되는 것이다.

즉, 코크스 오븐에서의 적정 공기량은 공급되는 가스의 종류에 따라 변하게 되는데 코크스 오븐에서 사용하는 가스는 COG(코크스 오븐 가스)또는 COG(1)+BFG(고로가스)의 혼합가스를 사용하게 되는데 혼합가스를 구성하는 기체 연료를 보면 표1과 같다.

코크스 오븐 기체 연료의 성질

종류 성질	BFG	COG
발열량(㎉/N㎥)	750	4400
가스조성 (Vol%)	CO₂	20.7	3.1
	O₂	0	0.3
	CmHn	0	2.9
	CO	22.0	8.4
	CH₄	0	26.6
	H₂	3.2	56.4
	N₂	54.1	2.3
이론연소공기량(N㎥/N㎥)	0.6	4.48
폐가스량(N㎥/N㎥)	1.47	5.15
폭발범위(%)	39∼72	4.8∼35

상기 분석된 코크스 오븐 공급가스의 조성을 근거로 코크스 COG(고 열량 가스:RICH GAS) 연료의 연소반응식을 보면

(0.31CO₂+ 0.0032 + 0.029C₂H₄+ 0.084CO + 0.266CH₄+ 0.564H₂+ 0.0231N₂) + (0.9402 + 3.536N₂)m

→0.439CO₂+ 1.154H₂0 + (0.023 + 3.536m)N₂+ 0.94(m-1)0₂로

이론공기량(m=1) : 4.476N㎥ air/N㎥COG

이론습연소가스량 : 5.152N㎥ 습배가스/N㎥COG

이론건연소가스량 : 3.998N㎥ 건배가스/N㎥COG

실제습연소가스량 : (0.676 + 4.476m)N㎥ 습배가스/N㎥COG

실제건연소가스량 : (4.476m - 0.478)N㎥ 건배가스/N㎥COG

배 가스중 0₂농도(건 가스기준)

임을 알 수 있고

상기 분석된 코크스 오븐 공급가스의 조성을 근거로 저 열량 가스(LEAN GAS)연료의 연소방응식[(COG(1)+BFG(10)]을 보면

(0.27CO2 + 0.22CO + 0.032H2 + 0.541N₂) ×10/11 +(0.031CO₂+ 0.0030₂+ 0.029C₂H₄+ 0.084CO + 0.266CH₄+ 0.564H₂+ 0.023N₂) ×1/11

→(0.191CO₂+ 0.2076CO + 0.0804H₂+ 0.0242CH₄+ 0.0026C₂H₄+ 0.4939N₂+ 0.000302) + (0.49470 + 1.861N2)m

→0.428CO₂+ 0.134H₂O + (0.4939 + 1.8614m)N₂+ 0.4947(m-1)0₂

이론공기량(m=1) : 2.356N㎥ air/N㎥혼합가스

이론습연소가스량 : 2.917N㎥ 습배가스/N㎥혼합가스

이론건연소가스량 : 2.783N㎥ 건배가스/N㎥혼합가스

실제습연소가스량 : (0.561 + 2.356m)N㎥ 습배가스/N㎥혼합가스

실제습연소가스량 : (0.4272 - 2.356m)N㎥ 건배가스/N㎥혼합가스

배 가스 중 0₂농도(건 가스기준)

으로

이렇게 게산된 값과 코크스 오븐 공기 비와 열손실의 관계 그래프에 비교하면 아래와 같고

① : 연분에 의한 열손실

② : 가스에 의한 열손실

③ : 손실열량 합

공기 비 m=1.2∼1.3일때 최소열손실을 가져옴을 알 수 있다.

따라서 코크스 오븐 연소 가스의 경우 적정 폐 가스 02양은

※코크스 오븐 COG(RICH GAS) 연료의 경우

1.2 + 21/[21-(02)] →(02) = 3.5%

1.3 = 21/[21-(02)] →(02) = 4.8%로 최소열손실을 가져오는 공기 비 1.2, 1.3중의 폐 가스 0₂양은 1.2 = 3.5%, 1.3 = 4.8%이며

※코크스 오븐 혼합 연료 [COG(1)+BFG(10)]의 경우

1.2 = [21+0.18(02)]/[21-(02)] →(02) = 3.0%

1.3 = [21+0.18(02)]/[21-(02)] →(02) = 4.3%로 최소열손실을 가져오는 공기 비 1.2, 1.3 중의 폐가스 0₂양은 1.2 = 3.0%, 1.3 = 4.3%이다.

따라서 이러한 공기 비를 결정하기 위해 유압기(24)를 조정 공급되는 공기비를 결정하기 위해 유압기(24)를 조정 폐가스 중의 0₂함량을 COG의 경우 3.5∼4.8%을 유지시키고 혼합가스의 경우 3.0∼4.3%로 유지하기 위하여 유압기(24)를 작동시키면서 최적의 공기를 자동으로 공급해 주게 된는 것이다.

이상에서와 같이 본 고안은 연도로 배기되는 폐가스를 분석하여 연소실로 공급되는 가스의 열량변화에 따라 최적의 연소를 수행할 수 있도록 연소공기의 양을 조절하여 공급하게 되므로 불완전 연소를 최소화하게 되어 열량손실을 방지함은 물론 환경오염을 최소화 할 수 있게되는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims

코크스 오븐의 내부에 공급되는 가스의 연소효율을 향상시키기 위하여 연소공기를 공급하는 것에 있어서,

상기 가스와 연소공기가 혼합되는 혼합부(6)의 내부에 설치되는 프레임(20)과, 상기 프레임(20)의 내부에 회전가능하게 설치되어 혼합부(6)의 경로를 선택적으로 차단하는 복수개의 조절날개(21)와, 상기 조절날개(21)의 하부에 설치되어 조절봉(23)에 의해서 작동됨에 따라 복수개의 조절날개(21)를 동시에 회전시키는 조절바(22)와, 상기 조절봉(23)에 연결되는 작동암(25)이 구비되며 분석기에서 전달되는 신호에 의해서 작동되는 유압기(24)를 포함하는 구성을 특징으로하는 코크스 오븐용 연소공기 공급장치.