KR200179069Y1

KR200179069Y1 - 연소설비의 질소산화물 저감장치

Info

Publication number: KR200179069Y1
Application number: KR2019990026283U
Authority: KR
Inventors: 최용규; 유기문
Original assignee: 포항종합제철주식회사
Priority date: 1999-11-27
Filing date: 1999-11-27
Publication date: 2000-04-15

Abstract

본 고안은 소둔로에서 연소시 발생하는 질소산화물(NO_x)의 저감장치에 관한 것으로서, 연소후 대기중에 배출되는 연소가스의 일부를 재활용하고 혼합공기를 제어할 수 있도록 함으로써 질소산화물의 발생을 대폭 저감시키는 소둔로의 질소산화물 저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안은, 강판을 열처리하기 위한 소둔로의 내부에 설치된 방열관(30)에 고온의 연소가스를 공급하도록 공기 및 COG 가스를 주버너(1)에 공급하여 연소시키는 질소산화물 저감장치에 있어서, 연소가스 배출배관(15)에서 분기하여 재순환배관(14)을 공기공급배관(10)에 연결하고, 이 배관(14)에는 재순환 연소가스량을 조정하는 조정댐퍼(12)와 차단밸브(11)를 설치하며, 공기 배관(10)에 장착된 압력계(4)를 통해 검출한 압력차가 공기 보충을 요구시 공기공급배관(10)에 공기를 보충할 수 있도록 비상공기 공급배관(5)을 연결하며, 공기공급배관(10)에 설치된 산소농도 분석기(6) 및 온도계(7)에 의해 검출한 데이터에 의해 제어부(18)에서 차단밸브(11)의 개폐를 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연소설비의 질소산화물 저감장치에 대한 것을 기술요지로 한다.

Description

연소설비의 질소산화물 저감장치{DECREASING APPARATUS OF NOx IN ANNEALING FURNACE OF STEEL SHEET}

본 고안은 소둔로에서 연소시 발생하는 질소산화물(NO_x)의 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소가스의 일부를 재활용하여 경제적으로 질소 산화물을 저감하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 소둔로는 냉연강판을 복사열을 이용하여 열처리함으로써 금속 재질을 향상시키는 설비로, 탄소 성분 및 성분 원소에 따라 강판을 가열하여 압연 조직을 재결정, 성장시켜 내부응력을 제거하여 연화시켜 적절한 인성을 가진 조직의 강을 제조한다.

이와 같은 소둔로에서의 가열은 도 1 도시와 같이, 감압밸브(20)와 질소공급량조정밸브(21)가 설치된 배관을 통해 질소를 공급하여 연료인 COG 가스와 혼합하여 가열대(Heating Section)의 방사관(30) 내에 설치된 주버너(1)에 공급하고, 또한 공기량 조정밸브(8) 및 공기공급용 팬(9)이 장착된 공기공급배관(10)의 에어공급구를 통해 공기를 주버너(1)에 공급하여 코크스 오븐 가스(COG)와 연소용 공기를 일정 비율로 혼합 연소시켜 복사열을 얻어 이루어진다.

또한, 상기 구조에서 주버너(1)에서 발생한 연소가스는 배기팬(13)이 장착된 연소가스 배기배관(15)을 통해 연돌(17)로 배출되며, 이 배관(15)의 연돌(17) 인접 부위에는 연소가스중의 질소산화물의 농도를 분석하는 측정기(16)가 장착되어 측정한 데이터를 전송기(19)를 통해 계장제어부(18)로 전송하여 질소공급량을 조절하도록 되어 있다.

그러나 연소 과정에서 연소공기중의 산소가 고온에서 유리되어 공기중의 질소 분자를 산화시켜 대기 오염 물질인 질소 산화물이 다량 발생되므로 규제 기준치(200ppm 이하)를 초과하게 된다.

그래서 대형 소둔로에서는 질소산화물을 저감시키기 위해 주버너(1)의 연소용 COG에 질소를 혼합하여 COG의 발열량을 저하시켜 연소시 화염 온도를 저하시켜 고온역에서 연소시 발생하는 고온의 질소산화물(NO_x)을 저감시키도록 하고 있다.

그런데, 상기와 같이 동작하는 종래 기술의 질소 산화물 저감기술에서는 질소산화물 저감 효과가 미흡하여 투입가능한 최대 질소량을 투입시 연소시 발생되는 질소 산화물 농도를 규제 기준치 이하로 관리하는 것이 불가능하며, 전체 작업의 약 66%는 최대 질소량을 투입하므로 월평균 질소 사용량이 471,600 N㎥ 정도로 과다하게 사용되므로 비용이 과다한 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 연소후 대기중에 배출되는 연소가스의 일부를 재활용하고 혼합공기를 제어할 수 있도록 함으로써 질소산화물의 발생을 대폭 저감시키는 소둔로의 질소산화물 저감장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 연소설비 질소산화물 저감장치를 도시한 도면,

도 2는 본 고안의 질소산화물 저감장치의 계통을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1:주버너 3:제어기 4:압력계

5,11:차단밸브 6:농도분석기 7:온도계

9:공기팬 12:조절댐퍼 14:연소가스재순환배관

15:연소가스배관 17:연돌 18:제어부

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 강판을 열처리하기 위한 소둔로의 내부에 설치된 방열관에 고온의 연소가스를 공급하도록 공기 및 COG 가스를 주버너에 공급하여 연소시키는 질소산화물 저감장치에 있어서, 연소가스 배출배관에서 분기하여 재순환배관을 공기공급배관에 연결하고, 이 배관에는 재순환 연소가스량을 조정하는 조정댐퍼와 차단밸브를 설치하며, 공기 배관에 장착된 압력계를 통해 검출한 압력차가 공기 보충을 요구시 공기공급배관에 공기를 보충할 수 있도록 비상공기 공급배관을 연결하며, 공기공급배관에 설치된 산소농도 분석기 및 온도계에 의해 검출한 데이터에 의해 제어부에서 차단밸브의 개폐를 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연소설비의 질소산화물 저감장치에 대한 것이다.

이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명한다.

도 2에 도시되어 있듯이, 본 고안에서는 연소가스 배출배관(15)에 연소가스를 재순환시키기위한 배관(14)을 분기시켜 공기 공급배관(10)에 연결하며, 이 재순환 배관(14)에 조절댐퍼(12a,12b) 및 차단밸브(11)를 설치한다.

그리고 본 고안에서 주버너(1)에 공기를 공급하는 공기공급배관(10)의 밸브(8) 하류에 혼합공기의 산소 농도를 측정하기 위한 분석기(6) 및 온도를 측정하기 위한 온도계(7)를 설치하여 측정된 데이터를 전송기(19)를 통해 제어부(18)로 보내도록 구성한다. 이와 같이 구성하여 온도계(7)의 온도 신호 및 분석기(6)에서 분석한 산소 농도 신호에 따라 차단밸브(11)를 개폐하는 것이다.

한편, 공기공급배관(10)에는 또한 비상 공기공급배관(5)을 연결하여 배관에 설치된 차단밸브(5a)를 압력계(4)로부터 측정한 압력을 전송기(19)에 의해 제어기(3)로 보내 밸브(5a)를 개폐제어하여 공기공급배관(10)에 공기를 보충하도록 하고 있다.

다음에는 상기와 같이 이루어진 본 고안의 질소산화물 저감장치의 작동을 설명한다.

도 2 도시와 같이 팬(9)에 의해 일부의 연소가스가 재순환사용되는데, 이때 연소가스와 공기공급구를 통해 공급된 공기의 혼합 비율은 조절댐퍼(12) 및 공기 공급구의 흡입 면적 조절에 의해 이루어지며, 연소가스 재순환율(연소가스 순환량/연소용공기량+배가스재순환량)이 12%시 혼합공기의 산소농도는 19%로 대기중의 농도 보다 2% 저하되어 고온 연소시 발생되는 질소산화물의 양이 저감되므로 질소산화물의 농도가 228ppm에서 166ppm으로 크게 저감되어 규제기준치 이하로 관리할 수 있다.

따라서 질소산화물의 농도를 규제기준치 이하로 억제할 수 있는 적정 연소가스 재순환율을 조절댐퍼(12) 조정후 고정한다.

연소 부하에 따라 팬(9)의 회전수가 자동으로 변환되므로 연소용 공기량과 연소가스 재순환량이 변화되어도 연소가스 재순환율은 일정하게 유지된다.

상기와 같은 작용이 원활하게 유지되도록 온도계(7)에서 측정된 혼합공기의 온도 데이터가 제어부(18)에 보내지며, 온도치가 70℃ 이상이면 운전실에 경보를 발생하고 10분 이상 지속시에는 제어부(18)에서 차단밸브(11)를 작동시켜 연소가스의 재순환을 차단하며, 이는 제어밸브 및 주변기기의 내열 온도인 80℃ 범위 이하로 관리하기 위함이다.

그리고 분석기(6)에서 검출된 산소 농도에 대한 데이터를 제어부(18)에서 전송받아 산소 농도가 17% 이하시 운전실에 경보를 발생시키고 10분 이상 지속시 제어부(18)에서 차단밸브(11)를 차단시켜 연소가스의 재순환을 차단하게 된다. 이는 실제 연소 테스트 결과, 산소농도가 16% 이하시 산소가 지나치게 부족하여 주버너가 소화되므로 이를 방지하기 위함이다.

또한, 압력계(4)를 통해 검출된 압력차가 제어기(3)에 전송되어 압력이 300㎜Aq 이하시에는 제어기(3)에서 차단밸브(5)를 개방시켜 공기를 공급하는데, 이는 팬(9)에 이상 발생시 연소용 공기 부족에 의해 주버너(1)에서 미연소 성분이 발생하여 방사관(30) 및 연소가스배관(14) 내에서 폭발이 발생하거나 대기오염 물질이 대기중으로 배출되는 문제를 방지하기 위함이다.

따라서, 상기와 같이 동작하는 본 고안에 의하면, 고온의 연소설비에서 질소산화물의 량을 규제기준치 이하로 관리할 수 있으며 설비 가동에 따른 추가 비용 발생이 없어서 에너지 원단위를 절감할 수 있다.

Claims

강판을 열처리하기 위한 소둔로의 내부에 설치된 방열관(30)에 고온의 연소가스를 공급하도록 공기 및 COG 가스를 주버너(1)에 공급하여 연소시키는 질소산화물 저감장치에 있어서,

연소가스 배출배관(15)에서 분기하여 재순환배관(14)을 공기공급배관(10)에 연결하고, 이 배관(14)에는 재순환 연소가스량을 조정하는 조정댐퍼(12)와 차단밸브(11)를 설치하며, 공기 배관(10)에 장착된 압력계(4)를 통해 검출한 압력차가 공기 보충을 요구시 공기공급배관(10)에 공기를 보충할 수 있도록 비상공기 공급배관(5)을 연결하며, 공기공급배관(10)에 설치된 산소농도 분석기(6) 및 온도계(7)에 의해 검출한 데이터에 의해 제어부(18)에서 차단밸브(11)의 개폐를 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 연소설비의 질소산화물 저감장치.