KR20020049914A

KR20020049914A - 가열로의 복사관 열회수장치

Info

Publication number: KR20020049914A
Application number: KR1020000079239A
Authority: KR
Inventors: 이희권; 유기문; 문재선; 이재영
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-06-26

Abstract

본 발명은 가열로에 설치되는 복사관에서 열을 회수하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 강판을 가열하도록 열원을 제공하는 버너의 연소시 발생하는 폐가스와 대기에서 공급되는 연소용 공기와의 전열면적을 가열로의 변형없이 증대시켜 폐열회수량을 증가시키고, 열효율을 높여 연료소비량을 줄일 수 있도록 개선한 가열로의 복사관 열회수장치에 관한 것이다.

본 발명은 일방향 진행하는 강판을 복사열로서 가열하도록 복사관을 갖는 가열로에서 연소시 발생되어 배출되는 폐가스를 이용하여 연소용 공기를 예열하도록 열을 회수하는 장치에 있어서, 상기 복사관(3)의 출측외관(3a)에 설치되어 연소용 공기를 공급하는 공기공급관(13b)의 외부면을 감싸면서 외부배출되는 외측폐가스유로(7)를 형성하고, 버너(4)측으로 연소용 공기를 공급하는 예열공기관(13c)의 외부면과 상기 공기공급관(13b)의 내부면을 감싸는 외부배출되는 내측폐가스유로(8)를 형성하여 열교환이 이루어지는 가열로의 복사관 열회수장치를 제공한다.

Description

가열로의 복사관 열회수장치{apparatus for withdrawing heat in radiant tube of furnace}

일반적으로 가열로는 환원성 분위기에서 강판을 간접 가열하는 복사관이 설치되며, 주로 강판연속소둔로(CAL) 및 용융아연도금로(CGL)등에 사용되는데, 가열은 가열대(heating section)이 복사관내에 설치된 버너에 연료와 연소용 공기를 일정비율로 공급하여 연소시킴으로서 발생하는 열원에 의해서 복사열을 얻게 되며, 상기 복사열에 의해서 냉간압연된 강판을 가열하여 압연조직을 재결정, 성장시켜 내부응력을 제거하고, 적절한 인성을 가진 조직을 만드는 것이다.

그리고, 연소시 발생되는 고온의 폐가스는 대기중으로 배출되기전에 폐열을 회수하여 상기 버너에 사용되는 연소용 공기를 예열하는데, 이를 위해서 종래에는 도 4와 5에 도시한 바와같이, 로벽에 내부에 'Ｕ'자형으로 배치되는 복사관(100)을 갖추고, 상기 복사관(100)의 입측(100a)내부에는 연료가 공급되는 버너(104)를 장착하며, 상기 버너(104)에서의 연소시 발생되는 연소가스가 배출되는 출측(100b)단부에는 연소용 공기가 공급되는 연소용 공기공급관(102)이 플랜지연결되며, 연소시 발생되는 폐가스흐름(A)이 유도되는 폐가스유도관(105)을 갖추며, 상기 폐가스유도관(105)의 상기 연소용 공기공급관(102)과 버너(104)사이에 설치되어 상기 버너(104)측으로 연소용 공기를 공급하는 예열공기관(106)의 외부면과 접하면서 열교환되어 상기 연소용 공기를 예열시키는 폐가스가 배출되는 폐가스배출관(107)을갖추어 구성한다.

이에 따라, 상기 연소용 공기공급관(102)을 통하여 공급되는 연소용 공기(B)는 연소시 발생된 고열의 폐가스(A)와 접하는 접해지면서 열교환되어 대기온도보다 높게 예열되고, 예열된 연소용 공기(C)는 예열공기관(106)을 통하여 상기 버너(104)측으로 공급되는 한편, 상기 연소용 공기와 열교환된 폐가스는 폐가스배출관(107)을 통하여 배기가스(D)로 외부배출된다.

도 5와 6에서 미설명 부호 108은 연소용 공기와 폐가스가 서로 혼합되지 않으면서 열교환이 이루어지도록 흐름을 분리하는 폐가스차단판이다.

여기서, 상기 버너(104)에 공급되는 연소용 공기의 예열온도는 증가시킬수록 상기 버너(104)에서 연료와 혼합되어 연소하는 효율이 상승하기 때문에 연료의 사용량을 크게 절감할수 있으며, 상기 예열공기관(106)을 통하여 상기 버너(104)측으로공급되는 연소용 공기의 예열온도를 400℃에서 600℃로 증가시키는 경우 약 10%정도의 연료사용량이 절감하게 된다.

종래에는 연소용 공기를 예열할수 있는 최대온도가 400℃ 정도로 폐가스온도를 800 내지 1100℃로 예열하는 것에 비하여 열회수량이 저조한데, 이는 상기 열교환이 이루어지는 부위의 길이가 한정되기 때문이다.

그러나, 대기중에서 공급된 연소용 공기와 폐가스가 서로 열교환되는 부위를 길게하여 상기 복사관(100)내부에 설치하는 경우, 페열회수량은 증가하는 반면에 상기 복사관(100)의 온도는 저하되어 강판을 열처리하는 가열능력이 크게 떨어지게 됨에 따라, 전체적으로 가열로의 열처리효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 열교환부위를 길게 하기 위해서 가열로의 폭방향 길이를 길게 하면, 작업공간이 협소하게 되어 정비성이 떨어지게 되므로 열교환기의 길이에는 한계가 있다.

이에 따라, 열교환기의 전열효율을 높여 열회수량을 증가하는 것이 다수개 제안되었지만, 열교환 면적이 한정되기 때문에 종래의 기술로는 페열회수량의 극히 저조한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 그 목적은 버너의 연소시 발생된 연소가스에 의하여 발생되는 폐가스와 대기중으로부터 공급되는 연소용 공기가 서로 열교환되는 전연면적을 증대시켜 가열로의 구조변형의 필요없이 폐열회수량을 증대시킬수 있는 가열로의 복사관 열회수장치를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가열로의 복사관 열회수장치를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 가열로의 복사관 열회수장치를 도시한 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 가열로의 복사관 열회수장치를 도시한 사용상태도,

도 4는 종래기술에 따른 복사관의 열회수장치를 도시한 단면도,

도 5는 종래기술에 따른 복사관의 열회수장치를 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3 ...... 복사관3a,3b ..... 입,출측 외관

7 ...... 내측폐가스유로8 ..... 외측폐사스유로

13b .... 공기공급관13c .... 예열공기관

14 ..... 외기인입관15 ..... 폐가스배출관

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

일방향 진행하는 강판을 복사열로서 가열하도록 복사관을 갖는 가열로에서 연소시 발생되어 배출되는 폐가스를 이용하여 연소용 공기를 예열하도록 열을 회수하는 장치에 있어서,

상기 복사관의 출측외관에 설치되어 연소용 공기를 공급하는 공기공급관의 외부면을 감싸면서 외부배출되는 외측폐가스유로를 형성하고, 버너측으로 연소용 공기를 공급하는 예열공기관의 외부면과 상기 공기공급관의 내부면을 감싸는 외부배출되는 내측폐가스유로를 형성하여 열교환이 이루어짐을 특징으로 하는 가열로의 복사관 열회수장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가열로의 복사관 열회수장치를 도시한 단면도이고, 도 2은 본 발명에 따른 가열로의 복사관 열회수장치를 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 가열로의 복사관 열회수장치를 도시한 사용상태도이다.

본 발명의 장치(1)는 도 1 내지 3에 도시한 바와같이, 가열로내의 강판을 복사열로서 열처리하기 위해서 상기 가열로의 로벽에 열원을 제공하는 버너를 갖는 복사관(100)에서 연소용 공기를 예열시킬수 있도록 연소시 발생되는 폐가스의 열원을 회수하는 것이다.

즉, 상기 복사관(100)의 출측외관(3b)내부공간에는 대기로부터 외부공기를 인입하는 외기인입관(14)과 연통연결되는 공기공급관(13b)을 갖추고, 상단과 하단이 밀폐되고, 이중관으로 이루어진 공기공급관(13b)의 내부공간에는 예열된 연소용 공기를 버너(4)측으로 공급할 수 있도록 개구된 일단이 상기 공기공급관(13b)에 배치되고, 출구단이 상기 버너(4)가 설치되는 복사관(3)의 입측외관(3a)에 연통연결되는 중공형 예열공기관(13c)을 갖추어 구성한다.

그리고, 상기 복사관(3)의 출측외관(3b)에는 상기 공기공급관(13b)과 예열공기관(13c)을 통하여 상기 버너(4)측으로 공급되는 공기를 예열시키도록 열교환된 폐가스가 배기되는 폐가스배출관(15)을 장착한다.

즉, 연소후 복사관(3)의 출측외관(3b)으로 배출되는 폐가스는 외부로부터 대기공기가 공급되는 공기공급관(13b)의 외부면에 접촉하면서 연소용 공기와 열교환이 이루어진 다음 상기 폐가스배출관(15)을 통하여 배출되는 외측폐가스유로(7)를 형성한다. 또한, 상기 외측폐가스유로(7)로부터 분기되어 상기 공기공급관(13)의 내부면에 접함과 동시에 상기 예열공기관(13c)의 외부면과 접촉하면서 연소용 공기와 열교환이 이루진 후에 상기 폐가스배출관(15)을 통하여 배출되는 내측폐가스유로(8)를 형성한다.

여기서, 상기 공기공급관(13b)에는 상기 공기공급관(13)이 외부면을 따라 흐르는 외측폐가스유로(7)로부터 상기 내측 폐가스유로(8)측으로 폐가스의 흐름을 분기하여 유도할수 있도록 복수개의 폐가스 인입구(16)가 각각 형성되고, 상기 각 폐가스 인입구(16)에는 폐가스흐름을 내측으로 용이하게 인입안내할수 있도록 폐가스유도판(17)을 각각 장착한다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

연소용 공기는 공기공급용 팬(20)에 의해서 복사관(3)의 출측외관(3a)에 설치된 외기인입관(14)을 통하여 공기공급관(13b)내부로 공급되어 이중관형태의 공기공급관(13b)를 내부를 통과한 다음, 상기 공기공급관(13b)내에 설치된 예열공기관(13c)을 통하여 버너(4)측으로 흐르는 공기유로를 형성하게 된다.

반면에, 상기 복사관(3)의 입측외관(3b)에 설치된 버너(4)의 연소시 발생된 폐가스는 상기 출측외관(3b)내에 배치된 공기공급관(13b)의 외부면을 감싸면서 폐가스배출관(15)을 통하여 배출되는 외측폐가스유로(7)를 형성함과 동시에, 상기 공기공급관(13b)에 형성된 폐가스인입구(16)에 의해서 상기 공기공급관(13b)의 내부측으로 유로가 변경됨으로서, 그 내부에 설치된 예열공기관(13b)의 외부면 및 상기 공기공급관(13b)의 내부면과 동시에 접촉하면서 상기 외측폐가스유로(7)와 마찬가지로 상기 폐가스배출관(15)을 통하여 배출되는 외측폐가스유로(8)를 형성한다.

이에 따라, 상기 공기공급관(13b)의 외부면에는 열원을 갖는 외측폐가스유로(7)가 접촉하기 때문에 이중관형태를 갖는 공기공급관(13b)내부를 흐르는 연소용 공기는 상기 외측폐가스유로(7)의 열원과 열교환되면서 1차로 예열된 다음 단부가 개구된 상기 예열공기관(13c)내로 진입된다.

연속하여, 1차로 예열된 연소용 공기가 진입되는 상기 예열공기관(13c)의 외부면에는 상기 외측폐가스유로(7)로부터 폐가스 인입구(16)를 통하여 분기된 내측폐가스유로(8)가 통과하기 때문에, 상기 예열공기관(13c)내로 진입된 연소용 공기는 내측을 흐르는 폐가스의 열원과 열교환되면서 2차로 예열된 다음, 상기 예열공기관(13c)에 연통연결된 복사관(3)의 입측외관(3a)내로 공급되어 상기 버너(4)에 공급된다.

여기서, 상기 외측폐가스유로(7)로부터 내측폐가스유로(8)로의 분기는 상기 폐가스인입구(16)의 선단에 형성된 폐가스유도판(17)에 의해서 양호하게 이루어진다.

이때, 상기 내측폐가스유로(8)는 상기 공기공급관(13b)의 내부면과도 접해지기 때문에 상기 외측폐가스유로(7)와 더불어 공기공급관(13b)을 통과하는 연소용 공기를 가일층 예열시킬수 있는 것이다.

그리고, 상기 내,외측폐가스유로(7)(8)를 형성하는 폐가스는 상기 공기공급관(13b), 예열공기관(13c)내의 연소용 공기와 열교환되면서 이를 예열시킨 후에 폐가스배출관(15)에 연결된 폐가스배기팬(30) 및 스택(31)을 통하여 외부로 배기처리된다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 폐가스가 배출되는 복사관의 출측에 연소용 공기가 공급되는 공기공급관의 외부면을 감싸면서 배출되는 외측폐가스유로와, 상기 공기공급관의 내부면, 예열공기관의 외부면을 감싸면서 배출되는 내측폐가스유로를 형성하여 연소용 공기와 접하여 전열면적을 넓힘으로서 예열회수량을 증가시켜 버너에서의 연료사용량을 현저히 낮출 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

일방향 진행하는 강판을 복사열로서 가열하도록 복사관을 갖는 가열로에서 연소시 발생되어 배출되는 폐가스를 이용하여 연소용 공기를 예열하도록 열을 회수하는 장치에 있어서,

상기 복사관(3)의 출측외관(3a)에 설치되어 연소용 공기를 공급하는 공기공급관(13b)의 외부면을 감싸면서 외부배출되는 외측폐가스유로(7)를 형성하고, 버너(4)측으로 연소용 공기를 공급하는 예열공기관(13c)의 외부면과 상기 공기공급관(13b)의 내부면을 감싸는 외부배출되는 내측폐가스유로(8)를 형성하여 열교환이 이루어짐을 특징으로 하는 가열로의 복사관 열회수장치.
제 1항에 있어서,

상기 외측 폐가스유로(7)로부터 내측 폐가스유로(8)측으로 폐가스흐름을 유도하기 위한 복수개의 폐가스 인입구(16)가 형성됨을 특징으로 하는 가열로의 복사관 열회수장치.
제 2항에 있어서,

상기 폐가스 인입구(16)에는 각각 폐가스유도판(17)이 장착됨을 특징으로 하는 가열로의 복사관 열회수장치.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 폐가스유로(7)(8)는 복사관(3)의 출측외관(3a)에 형성되고, 상기 공기공급관(13b)의 공기유로는 복수의 폐가스유로중 외측폐가스유로(7)에 의해서 1차 예열되고, 상기 예열공기관(13c)의 공기유로는 내측폐가스유로(8)에 의해서 2차로 예열된 다음, 버너(4)측으로 공급됨을 특징으로 하는 가열로의 복사관 열회수장치.