KR200277337Y1 - 용광로의미분탄취입지관막힘검출및방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 미분탄을 용광로 내로 취입하기 위한 장치에 관한 것으로서, 미분탄에 의한 취입 랜스와 취입 지관의 막힘 현상을 조기에 감지하여 자동적으로 퍼지(purge)시켜줄수 있는 용광로의 미분탄 취입지관 막힘 검출 및 방지장치를 제공한다.

본 고안은 미분탄 취입 랜스와 취입 지관의 연결부분에 장착되며 단부에는 오리피스가 내장되고 일단에는 스토퍼가 끼워져 있는 주관과, 주관에서 연장되며 퍼지 가스 공급부와 연결되어 퍼지가스를 주관을 통하여 취입 지관 및 취입 랜스를 향하여 토출하는 퍼지 관과, 오리피스와 스토퍼에 지지된 상태로 주관내에 수용되며 온도 감지부는 취입 지관에 대응하는 온도감지수단과, 주관내의 압력을 감지하는 압력계 및 압력계에 지시된 압력을 제어부로 전달하는 압력 발신기로 이루어진다.

Description

용광로의 미분탄 취입지관 막힘 검출 및 방지장치{An apparatus for trouble perception on the PCI lance of blast furnace being chocked up}

본 고안은 용광로의 미분탄 취입 장치에 관한 것으로서, 특히 미분탄 취입시 미분탄 취입 랜스와 지관의 막힘 현상을 조기에 검출할 수 있는 용광로의 미분탄 취입지관 막힘 검출 및 방지장치에 관한 것이다.

본 고안이 적용되는 분야인 용광로 내에 미분탄을 취입하는 과정을 도 1을 통하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 용광로내에 미분탄을 취입하기 위한 일반적인 미분탄 취입 지관 및 랜스의 구성도로서, 미분탄은 압축 공기에 의하여 미분탄 이송관(1)을 경유하여 미분탄 분배기(2)에 일시 저장된다. 이후, 미분탄은 서로 연결된 취입 지관(3)을 통하여 이송되며,취입 지관(3) 선단에 고정된 미분탄 취입 랜스(5: rance)는 송풍 파이프(6: blow pipe)를 관통하게 되며, 송풍 파이프(6)내에 위치하는 랜스(5)를 통하여 유입되는 미분탄은 송풍 파이프(6)에서 분사되는 풍압에 의하여 풍구(7)를 통하여 용광로(R) 내로 취입된다.

작업자는 송풍 파이프(6)에 형성된 관찰구(8)를 통하여 미분탄의 취입상태를 파악하게 되며, 미분탄에 의하여 취입 지관(3) 내부가 막히는 경우 퍼지 라인(9)을 통하여 고압의 공기를 취입지관(3) 및 송풍 파이프(6)내에 공급함으로서 막힘 상태를 제거하게 된다.

위와 같이 미분탄 취입 랜스 및 지관의 막힘 상태를 감지하는 선행기술로서는 작업자가 주기적으로 송풍 파이프의 관찰구를 통하여 풍구 내부를 관찰하는 방법이 있으나, 이러한 방법으로는 각 관의 막힘 현상을 조기에 발견하기가 어렵게 되며, 미분탄이 취입관 내부에서 고형화될 경우 미분탄 취입량이 감소하게 된다. 또한, 유연한 호스(flexible hose)인 취입지관을 뚫기 위해서는 취입 지관을 분리한 뒤 별도의 공기 공급 라인을 통하여 취입 지관을 관통시켜야 하는 방안이 사용되고 있으나, 이 경우 용광로 내부의 고열, 고압 가스가 외부로 누출되는 위험성이 존재하게 된다. 또한, 취입 지관을 분리하는 과정에서 내부에 잔류하는 미분탄이 대기로 비산되어 대기 오염 및 작업환경을 악화시키게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 서로 다른 금속의 양단을 접합시켜 폐회로를 구성하고 양 접점간의 온도편차에 비례하여 발생하는 열기전력을 이용하여 막힘을 인지할 수 있는 방법이 제안되었다. 이러한 방법은 열전온도계 원리를 이용하여 취입지관의 온도차이를 이용, 취입 랜스 및 지관을 막힘을 검출하고자동 퍼지시켜 줄 수 있는 것이다. 그러나 이러한 방법은 검출응답시간, 즉 취입 지관 자연 공냉 소요시간이 5분 정도 소요되어 미분탄 취입 랜스의 막힘 예측및 막힘 현상을 순간적으로 파악하기 어렵고, 따라서 적절한 시기에 퍼지(purge)가 어려울 뿐 아니라 연속적인 감지가 어렵게 된다.

또다른 방법으로는 취입 지관 퍼지를 위한 퍼지부의 고압 공기 배관 내에 오리피스(orifice)를 설치하고, 이 오리피스 양측의 도압관에 의하여 측정된 오리피스 전후의 공기 압력을 비교, 분석하는 발신기가 설치된다. 이 발신기로부터 발신되는 신호는 각 지관을 순환하게 되며, 순환된 신호를 수신하여 막힘여부를 판단하게 된다.

그러나, 이러한 방법은 다수의, 일반적으로 34개의 취입지관을 순환하면서 주기적으로 퍼지되어지는 공기의 유량을 검지함으로서 미분탄의 일시적인 단절현상을 유발하게 된다. 또한, 순환시간에 의해 조기 검지가 어려워 적절한 시기에 퍼지가 이루어지지 않게 연속적인 미분탄 취입이 어렵게 된다.

이와는 달리 풍구에 포토트랜지스터(photo transistor)를 이용한 센서를 장착하는 방법이 제시되고 있다. 이 센서를 이용하여 용광로 내부의 휘도를 측정함으로서 풍구 및 미분탄 취입 랜스의 막힘여부를 검지하게 된다. 그러나 풍구 관찰구 유리에 수분이 부착되고 미분탄 취입시 발생되는 고착분에 의하여 정확한 휘도를 감지하기 곤란하게 된다.

한편, 취입 지관의 손상으로 인하여 지관내의 압력 및 미분탄이 누설될 수 있으며, 이물질과 협잡물이 분배기와 손상부분사이에 발생하게 되어 지관을 막게된다. 이 경우 손상부와 미분탄 취입 랜스의 취입 압력이 손상부를 통하여 방출됨으로서 용광로의 고온의 열풍이 취입 랜스를 통하여 역류되어 결과적으로 취입 지관을 가열. 파손시키게 된다.

따라서, 본 고안은 미분탄으로 인한 취입 랜스와 취입 지관의 막힘 현상을 조기에 감지하여 자동적으로 퍼지(purge)시켜줄 수 있는 용광로의 미분탄 취입지관 막힘 검출 및 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 용광로 내에 미분탄을 취입하기 위한 일반적인 미분탄 취입 지관 및 랜스의 구성도.

도 2는 본 고안의 단면도.

도 3은 본 고안의 동작 과정을 나타내는 플로우 챠트도.

상술한 목적을 실현하기 위한 본 고안은 미분탄 취입 랜스와 취입 지관의 연결부분에 장착되며 단부에는 오리피스가 내장되고 일단에는 스토퍼가 끼워져 있는 주관과, 주관에서 연장되며 퍼지 가스 공급부와 연결되어 퍼지가스를 주관을 통하여 취입 지관 및 취입 랜스를 향하여 토출하는 퍼지 관과, 오리피스와 스토퍼에 지지된 상태로 주관내에 수용되며 온도 감지부는 취입 지관에 대응하는 온도감지수단과, 주관내의 압력을 감지하는 압력계 및 압력계에 지시된 압력을 제어부로 전달하는 압력 발신기로 이루어진다.

이하, 본 고안을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안의 단면도로서, 본 고안은 도 1의 A 부, 즉 미분탄 취입 랜스(5)와 취입 지관(3)의 연결부분에 장착된다.본 고안은 지관(3)에 연결된 주관(主管: 10) 및 주관(10)에 연결된 퍼지관(purge pipe; 20)으로 이루어진다.

주관(10)의 단부 내부에는 오리피스(11)가 장착되어 있으며, 오리피스(11)의단부에는 실리콘으로 이루어진 스토퍼(12)가 삽입되어 있다. 또한, 주관(10)의 단부에는 캡(13)이 밀봉되어 있으며, 캡(13) 내부의 공간에는 윤활재인 그리스가 채워져 있다.

주관(10) 내부에는 온도 감지수단(14)으로서 온도계가 설치되어 있으며, 온도계는 오리피스(11), 스토퍼(12) 및 캡(13)을 관통하여 주관(10) 외부로 노출된다. 온도계(14)의 온도 검출부(14A)는 지관(3)과 인접하게 위치하며, 그 단부에는 취입되는 미분탄에 의한 마모를 방지하기 위한 보호캡(14B)이 장착되어 있다. 한편, 온도계(14)의 장착 및 제거시 캡(13) 내부 공간에 충진된 그리스는 윤활작용을 할뿐만 아니라 주관(10)의 밀봉 기능을 수행한다.

한편, 주관(10)의 일측에는 주관(10)내의 압력을 감지하기 위한 압력 측정관(30)이 연결되어 있으며, 압력측정관(30)에 압력계(31) 및 발신기(32)가 연결되어 있다.

주관(10)에 연결된 퍼지관(20)의 내부에는 압력 조절밸브(21), 볼 밸브(22) 및 역류 방지용 밸브(23)가 장착된다. 퍼지관(20) 내부의 압력은 취입 지관(3)의 압력 보다 항상 높은 상태를 유지한다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 고안의 동작과정을 도 1, 도 2 및 도 3을 통하여 설명한다. 도 3은 본 고안의 동작순서를 도시한 플로우 챠트도로서, 먼저 압력 변화를 이용한 막힘 감지 과정을 설명하기로 한다.

미분탄 분배기에 일시 저장되어 있던 미분탄이 취입 지관을 통하여 일정한 압력(P1)으로 미분탄 취입 랜스(도 1의 5)로 유입된다. 취입 랜스로 유입된 미분탄은 송풍 파이프(도 1의 6)에서 분출되는 공기압력으로 인하여 로(도 1의 R) 내로 취입된다. 이 상태에서, 본 고안이 장착된 부분에서의 검출압력(P3 : 본 고안의 압력계를 통한 검출 압력)은 퍼지관(20) 내의 압력(P2)의 미세한 영향을 받지만 취입 지관(3)내의 압력(P1)과 거의 동일한 압력을 유지하게 된다.

만일, 취입 지관(3)중 본 고안이 설치된 부분 이전의 취입 지관이 이물질과 협잡물에 의해 막힐 경우 취입 지관내의 압력(P1)이 급격히 떨어져 용광로 내의 압력(P4)과 동일한 수준을 유지하게 되며, 본 고안을 통한 검출 압력(P3)은 로내의 압력을 나타내게 된다. 이러한 검출압력을 감지한 압력 발신기는 낮은 압력 신호를 중앙 운전실에 전달하게 되어 퍼지 공정을 진행하게 된다.

이와 달리, 취입 지관중 본 고안이 설치된 부분 이후의 취입 지관이 이물질과 협잡물에 의해 막힐 경우 취입 지관 내의압력은 취입 지관 내부로 공급되는 미분탄과 분배기의 압력에 의하여 퍼지관(20)내의 압력과 동일한 압력을 유지하게 되며, 압력계를 통하여 검출된 압력(P3)은 퍼지관(20) 내의 압력(P2)을 지시하게 된다. 이러한 검출압력을 감지한 압력 발신기는 높은 압력 신호를 중앙 운전실에 전달하게 되어 퍼지 공정을 진행하게 된다.

만일, 취입 지관(3) 내부가 일정한 온도(T0)로 유지되고, 미분탄이 취입되는 취입지관에 누출부가 발생되면, 누출부를 기준으로 상류측의 취입지관이 이물질과 협잡물에 의하여 막힐 경우 하류측의 취입 라인 내의 압력(P1)이 누출부를 통하여 일시적으로 방출된다. 이때 송풍관의 일측에 부착된 취입 랜스를 통해 고온의 열풍(1200℃ 이상)이 역류하게 되어 본 고안이 설치된 부위를 파손시키게 된다. 따라서 이를 방지하기 위하여 온도계를 통하여 감지된 취입 지관내의 온도가 일정 이상으로 올라갈 경우 주관 선단의 밸브가 동작되어 취입 지관과 주관을 차단하게 된다.

상술한 바와 같이 취입 지관 일측에 온도, 압력 검출기능을 갖는 본 고안을 이용함으로서 미분탄 취입 상태를 정확하고신속하게 감지할 수 있으며, 미분탄 취임 지관의 막힘을 감지하고 퍼지 함과 아울러 열풍의 역류를 감지, 차단함으로서용광로의 안정성과 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 미분탄을 일시 저장하는 분배기(2)와, 상기 분배기(2)에 연결된 취입 지관(3)과, 상기 취입 지관(3) 선단에 고정된 미분탄 취입 랜스(5)와, 상기 취입 랜스(5)가 관통되며 용광로(R) 내에 미분탄을 취입하기 위한 송풍 파이프(6)로 이루어진 용광로의 미분탄 취입 장치에 있어서,

   상기 미분탄 취입 랜스(5)와 취입 지관(3)의 연결부분에 장착되며, 단부에는 오리피스(11)가 내장되고 일단에는 밀봉 캡(13)이 장착된 주관(10)과,

   상기 주관(10)에서 연장되며, 퍼지 가스 공급부와 연결되어 퍼지가스를 주관(10)을 통하여 상기 취입 지관(3) 및 취입 랜스(5)를 향하여 토출하는 퍼지관(20)과,

   상기 오리피스(11)와 스토퍼(12)에 지지된 상태로 상기 주관(10)내에 수용되며, 온도 감지부는 상기 취입 지관(3)에 대응하는 온도감지수단과,

   상기 주관(10)내의 압력을 감지하는 압력계(31) 및 압력계(31)에 지시된 압력을 제어부로 전달하는 압력 발신기(32)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용광로의 미분탄 취입지관 막힘 검출 및 방지장치
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오리피스(11)는 스토퍼(12)에 의해서 상기 주관(10) 내에 지지되며, 상기 캡(13)의 내부에는 윤활재가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 용광로의 미분탄 취입지관 막힘 검출 및 방지장치.