KR200295762Y1 - 용광로 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용광로의 조업중 갑작스런 정전 사고나 송풍기 트립(Trip) 등으로 발생될 수 있는 송풍지관류의 슬래그(Slag)와 기타 용융물의 역류 사고를 방지하기 위한 긴급 차단장치에 관한 것으로서, 종래 고로 조업중 갑작스럽게 발생될 수 있는 송풍기 트러블과 정전사고 발생시 사전감광(사전 열관리를 위한 준비작업) 등의 액션을 취하지 않는 상황에서 노내의 열부족 현상을 초래하여 2차적인 문제점이 발생되고, 생산량에 막대한 손실을 미칠 수 있었으나 통상적인 분배탱크에 취입탱크를 이용한 분말 상태의 내화물을 일시적으로 보관하였다가 이를 미분탄 취입지관을 거쳐 랜스부에 고압수와 혼합하여 분사함으로써 적열코크스와 용융물 상태의 슬래그를 급속냉각응고 시키고, 혼합 분말내화물이 풍구 선단부에서 빠른 속도로 소성되도록 하여 슬래그의 역류를 차단할 수 있으므로 송풍지관류의 역류 현상을 방지할 수 있는 장치이며, 조업의 안전성을 확보하면서 효율적으로 송풍지관류의 역류를 예방할 수 있으므로 정상조업 상태로의 복구작업에 소요되는 인력 및 소요시간을 현저하게 감소시켜 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

용광로 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치

본 고안은 용광로의 조업중 갑작스런 정전 사고나 송풍기 트립(Trip) 등으로 발생될 수 있는 송풍지관류의 슬래그(Slag)와 기타 용융물의 역류 사고를 방지하기 위한 긴급 차단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미분탄 취입설비의 분배탱크와 취합되는 형태의 취입관과 리싸이클되는 분말내화물탱크가 위치하고 있어 정전 및 송풍기 트립시에 미분탄 대용으로 분말내화물이 대치(代置)되어 분배밸브를 통해 긴급 공급되는 구조를 갖추고 통상의 미분탄 취입지관을 경유하여 랜스부에서 고압수와 혼합하여져 분사되므로 적열코크스와 용융물 상태의 슬래그를 급속냉각 응고시키고 분말내화물을 풍구 선단부에서 빠르게 소성시켜 송풍지관류의 슬래그 역류를 차단하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 용광로 조업에 있어서는 도 1에 도시한 바와 같이 용광로에 공급되어지는 미분탄이 3개의 피드탱크(1;Feeding Tank)에 의해서 연속적으로 이송관(2 ; Transport Line)으로 보내 픽-업 포인트(Pick-up Point)에서 이송 에어(Transport Air)가 공급되어 미분탄을 분배탱크(4; Distributor)까지 이송하고, 원통형 분배탱크(4)에서 다수개가 외주 일측에 취합된 취입지관(5)으로 각각 일정량을 취입밸브(3)의 조작으로 분배시켜 최종적으로 고로 피.시.랜스(8)(P.C.L ; Pulverizer Coal Lance)에서의 분사로 가연성의 산소와 접촉하여 연소하는 방식을 취하며 용광로 내에서의 원주별 열 밸런스를 유지하는 형태로 일상적으로 연속취입이 이루어지는 조업을 수행하게 된다.

이러한 용광로 조업에서는 철광석을 환원시키는데 필요한 고온의 열풍(1200℃)이 송풍기에서 4㎏/㎠ 이상의 높은 송풍압력으로 공급되어 환상관, 열풍관, 브로우 파이프, 풍구, 대풍구등 열풍을 노내로 불어넣기 위해 일체된 설비를 총칭하는 송풍지관(6)을 통해 노내로 공급되고, 가연성의 미분탄, 조연성의 산소를 불어 넣는다. 그 중 블로워 파이프(7 ; Blow Pipe)는 원통형 파이프 형태로 내부에 캐스터블이 압입되어 있고, 외주 일측에 미분탄 취입랜스(8)가 사선형으로 블로워 파이프 노즈부와 풍구접합면의 선단부까지 관통되어 고정되는 형태로 랜스(8) 내측에 미분탄과 외측에 산소를 취입하는 방식을 취하고 있다.

그러나 이러한 종래 용광로의 송풍지관에 있어서는 갑작스런 정전사고나 송풍기 트립 발생시 장입물을 밀어주는 송풍압의 급격한 감소로 이어지며 충분한 출선, 재작업이 이루어지지 않는 상태에서는 노내의 미연소 카본과 적열코크스 등이 미배출 된 용융물 상태의 슬래그와 함께 송풍지관으로 역류하게 되어 고착되므로 이의 제거 및 교체작업이 난이해 짐에 따라서 조기 재송풍 작업이 어려워지는 현실적인 문제가 있다. 뿐만 아니라 복구작업에 소요되는 인력 및 소요시간이 과다하게 소비되므로서 사전감광(사전 열관리) 등의 액션(Action)을 취하지 않은 상황에서 노내의 열부족 현상을 초래하여 생산량에 막대한 손실이 미치게 되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기한 종래 용광로 조업에 있어서의 송풍지관류의 역류에 따른 각종 문제점 들을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 미분탄 취입설비의 분배탱크와 취합되는 형태의 취입관과 리싸이클되는 분말내화물탱크가 정전 및 송풍기 트립시에 미분탄 대용으로 분말내화물이 긴급 공급되어 대치(代置)되는 구조를 구비하여미분탄 취입지관을 경유하여 분말내화물을 랜스부에서 고압수와 혼합시켜 분사함으로써 적열코크스와 용융물 상태의 슬래그를 급속냉각 응고시키고 분말내화물을 풍구 선단부에서 빠르게 소성시켜 송풍지관류의 슬래그 역류를 차단하는 용광로 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 용광로에서의 송풍설비와 미분탄 취입설비의 구성도,

도 2는 본 고안 슬래그 역류 차단장치의 설치 상태도,

도 3은 본 고안 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치에 따른 분말내화물 저장 탱크의 사시도,

도 4는 본 고안 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치에 따른 예비탱크의 구조 도,

도 5는 본 고안에 따른 풍구선단에서의 분말내화물 분사 및 차단동작을 설명 하기 위한 도면,

도 6은 분말내화물 수동 투입작업의 순서도,

도 7은 리싸이클 시스템의 동작 순서도,

도 8은 비상시 분말내화물 투입작업의 순서도로서,

도 8A는 리싸이클 시스템의 작동 순서도이고,

도 8B는 비상시 분말내화물 취입 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 피드탱크 2 : 이송관

3 : 취입밸브 4 : 분배탱크

5 : 취입지관 6 : 송풍지관

7 : 블로워 파이프 7a : 블로워파이프노즈부

8 : 랜스 11 : 분말내화물

12 : 취입관 12a : 보충밸브

12b : 취입밸브 12c : 질소분사밸브

12d : 벤트벨브 13 : 리싸이클관

13a : 리싸이클밸브 14 : 고압수

15 : 적열코크스 16 : 슬래그

17 : 투입구 18 : 스크린

19 : 제1바이브레이터 20 : 투입밸브

21 : 제2바이브레이터 22,30 : 제1,2압력스위치

23,29 : 탱크 상부커버 24 : 방산관

24a, 24b : 제1,2방산밸브 25 : 분사장치

26 : 방산백 27 : 스팀관

27a : 스팀밸브 28 : 보온재

31 : 충압관 31a : 충압밸브

31b : 프루다이징밸브 32 : 풍구

33 : 혼합분말내화물 100 : 예비탱크

200 : 취입탱크 200a : 공급밸브

300 : 질소탱크 400 : 산소

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치는 분배탱크(4)와 분말내화물(11) 보충용 취입관(12)이 취합되는 저장탱크는 상부에 예비탱크(100)와 하부에 취입탱크(200)가 위치하고 취입탱크(200)에 투입된 분말내화물(11)의 장기 보관시 고착을 방지하기 위해 곡선형 리싸이클관(13)에 의해 반복적으로 순환하는 리싸이클 시스템(System)과 취입탱크(200)에서 발생되는 미세한 수분을 예비탱크(100)에서 스팀밸브(27a)와 프루다이징밸브(31b)에 의해 제거하며 원통형 분사장치에서 재파쇄 기능을 수행하는 저장탱크부(A)와;

분말내화물(11)이 고로 조업중 발생될 수 있는 정전 및 송풍기 트립(Trip)시에 미분탄 대용으로 긴급 교체되어 공급되는 구조를 갖추고, 통상의 취입지관(5)을 경유하여 원통형 블로워 파이프(7) 일측에 부착된 미분탄 취입랜스(8)에서 고압수(14)와 혼합되어 적열코크스(15)와 용융물 상태의 슬래그(16)를 급속 냉각 응고시키고 분말내화물(11)을 풍구 선단부에서 급속히 소성시켜 슬래그의 역류를 차단하는 분사부(B);

정전사고시 공장의 모든 전원계통이 중단되므로 복전시까지 비상용으로 에어 자동밸브와 분말내화물(11) 이송용으로 사용할 수 있도록 고압질소를 압축보관 하는 비상 질소탱크(300) 및;

별도의 조작부에 의해 제어되는 다수의 에어 자동밸브들을 구비하여 송풍기 트러블로 인한 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치를 마련함을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 고안 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안 슬래그 역류 차단장치의 설치 상태도, 도 3은 본 고안 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치에 따른 분말내화물 저장탱크의 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 예비탱크의 상세 구조도로서, 분말내화물(11)의 투입장치와 분배탱크(4)에 보충을 위한 취입장치 및 리싸이클이 이루어지는 저장탱크장치로서 하부의 취입탱크(200)와 상부의 예비탱크(100)가 공급밸브(200a)를 매개체로 하여 하나의 리싸이클 기능이 가능한 탱크로 연결 설치되어 있으며, 예비탱크(100) 상부 투입구(17)측에서 분말상태의 내화물(11)이 투입되면 역삼각형 투입구(17) 내측에 부착된 스크린(18)과 외측에 부착된 제1바이브레이터(19)에 의해 각종 이물질과 협잡물이 걸러져 투입밸브(20)를 통과하여 예비탱크(100) 내부에 임시저장 된다.

또한 예비탱크(100) 하부측 일정위치에 제2바이브레이터(21)가 부착되어 예비탱크(200)로 분말내화물(11)이 원활하게 자연하강 하도록 되어 있고, 리싸이클 시스템 작동시 압력을 자동 검출하여 제1방산밸브(24a)가 열리도록 제어하는 제1압력스위치(22)와 예비탱크 상부 커버(23;Cover) 소정위치에 리싸이클관(13) 및 방산관(24)이 용접된 형태로 부착되어 있다.

도 3에 도시된 리싸이클관(13)과 방산관(24)은 상부 커버(23)를 관통하여 내부의 원형 분사장치(25)와 원통형 방산백(26)에 연결 설치되어 있으며(도 4참조), 원형 분사장치(25)는 분말내화물(11) 사이즈보다 큰 구멍이 다수로 관통되어 있어 취입탱크(200)에서 리싸이클관(13)을 경유하여 이송된 내화물(11)을 사방향으로 분사시키고, 취입탱크(200)에서 응집된 덩어리를 파쇄시키는 방산백(26)은 리싸이클되는 과정중에 압력을 외부로 방산하여 예비탱크(100)의 압력을 취입탱크(200)보다 낮게 해주는 장치로 내부에 원통철심과 외부에 포집용 백이 하나로 구성된 것이다.

또한 예비탱크(100) 하부 외주 측에는 스팀밸브(27a)에 의해 스팀이 자동 공급되는 스팀관(27)이 위치하여 예비탱크(100) 하부 측에서 공급되어 상부까지 권선되는 형태로 탱크 내부의 온도를 승온시켜 잔류수분을 제거할 목적으로 설치되어 있고, 스팀관(27) 외측에는 보온재(28)가 취부되어 있다.

또 취입탱크(200)와 취입관(12)이 취입밸브(12b)의 작동으로 매개체로 분말내화물(11)이 분배탱크(4)에 보충될 수 있도록 취입되거나 리싸이클 되도록 구성되어 있고, 취입탱크(200) 상부 커버(29)에는 제2압력스위치(30)가 부착되어 제2방산밸브(24b)를 제어하게 되며, 탱크 상부와 하부측에 분말내화물(11)의 고착현상을 방지할 목적으로 충압관(31)이 외주 측으로 다수개가 연결되고, 취입탱크(200)와 취입밸브(12b) 사이에는 벤트(VENT)밸브(12d)가 있어서 정비작업이나 이물질 제거작업시 탱크내용물을 외부로 방출시키는 역할을 수행하게 된다.

취입밸브(12b)와 취입관(12)이 연결되는 전단 측에는 질소분사밸브(12c)가 위치하고 후단 측에는 리싸이클밸브(13a)와 보충밸브(12a)가 위치하고 있다. 상기한 보충밸브(12a)와 연결되는 취입관(12)은 미분탄이 일시 저장되어 다수의 지관별로 일정량 공급시켜 주는 분배탱크(4)와 정전사고시 비상용으로 대치(代置)하고 있는 비상 질소탱크(300)에 연결되어 있다.

또한 블로워파이프(7)의 외주 일측에 비상시 분말내화물(11)을 분사하는 랜스(8)가 사선형으로 블로워 파이프 노즈부(7a)와 풍구(32)의 접합면인 선단부 까지 관통되어 고정되어 있어서 비상시에는 분말내화물(11)이 랜스(8)를 통해 취입되고, 산소(400)가 취입되는 랜스(8) 외측에는 고압수(14)가 통과하여 선단부에서 혼합되는 형태로 구성되어 있다.

먼저 도 6에 도시한 분말내화물 수동 투입작업으로 예비탱크 투입구(17)에 분말내화물(11)을 투입하면 스크린(18)과 제1바이브레이터(19)가 작동되어 이물과 협잡물을 걸러주고 투입구(17) 하부 투입밸브(20)가 열려 분말내화물(11)이 예비탱크(100)에 임시저장되면 스팀밸브(27a)가 작동하여 일정시간 분말내화물(11)의 잔류수분이 투입구(17) 측으로 증발하게 된다.

이와 같이 하여 분말내화물(11)의 건류작업이 종료되면 , 공급밸브(200a)가 열리고 제2바이브레이터(21)가 작동하여 예비탱크(100)에 들어 있는 분말내화물(11)이 원활하게 자연낙하 되는 형태로 취입탱크(200)에 저장된다. 즉, 분말내화물(11)이 정전사고 및 송풍기 트러블등 비상사태시 미분탄 대용으로 긴급교체가 가능하도록 취입탱크(200)에 저장된다.

이러한 취입탱크(200)에 분말내화물(11)의 저장시 투입밸브(20)와 공급밸브(200a)가 닫히고, 제2압력스위치(30)의 작용으로 충압밸브(31a)와 제2방산밸브(24b)가 제어되어 방산과 충압작업을 반복적으로 수행하면서 분말내화물(11)의 고착현상을 방지하게 된다.

한편 분말내화물(11)을 취입탱크(200)에서 장기간 보관하게 되면, 분말내화물(11)이 응축수(잔류수분)에 의한 고착현상의 발생으로 취입불능 상태가 야기될 수 있으므로 일정시간이 경과되면 도 7에 도시한 바와 같이 질소가스를 이용한 리싸이클 시스템이 가동되어 리싸이클밸브(13a), 질소분사밸브(12c), 취입밸브(12b)가 열려 취입탱크(200) 내부에 저장된 분말내화물(11) 전량이 곡선형 리싸이클관(13)을 경유하여 예비탱크(100)으로 이송되고, 이 과정중 예비탱크(100)에 동압이 형성되어 이송이 불가능한 상태의 발생을 방지하기 위해 제1압력스위치(22)의 제어로 제1방산밸브(24a)가 작동되어 내부압력이 방산백(26)을 통과하여 외부로 방산하여 압력을 조절하게 된다.

또한 리싸이클 되는 분말내화물(11)은 예비탱크(100) 내부에 설치된 원통형 분사장치(25)에 의해 사방향으로 분사시켜 고착될 가능성이 있는 분말내화물(11)을 재 분말상태로 파쇄하는 기능을 수행하게 되고 리싸이클 되는 분말내화물(11)의 이송작업이 완료되면 스팀밸브(27a)를 열어 스팀을 공급함으로써 내부 분말상태의 내화물 위치를 변화시켜 건조작업의 효율성을 증가시키며, 취입탱크(200)의 제2방산밸브(24b)를 열어 내부잔압을 방산하게 되고, 충압밸브(31a), 취입밸브(12b), 질소분사밸브(12c),리싸이클밸브(13a)가 순차적으로 닫히게 된다.

건류작업이 종료되면, 스팀밸브(27a)와 제1방산밸브(24a)가 닫히고, 공급밸브(200a)가 열리며, 제2바이브레이터(21)가 작동하여 예비탱크(100)에 들어 있는 분말내화물(11)이 원활하게 하강할 수 있게 된다.

취입탱크(200)에 충진이 완료되면, 프루다이징밸브(31b), 제1방산밸브(24a), 공급밸브(200a)를 닫아 리싸이클시스템을 완료한다.

한편 정상조업 중에 송풍기트립(Trip)이 발생되면 도 8과 같이 비상상태 스위치(S/W)를 온(ON)하면 미분탄 차단밸브(2a)가 닫히고 충압밸브(31a), 질소분사밸브(12c), 보충밸브(12a), 취입밸브(12b)가 순차적으로 열려 분말내화물(11)이 분배탱크(4)에 미분탄 대용으로 교체되어 고로 원주별로 다수개가 설치된 취입지관(5)을 거쳐 랜스(8)에서 고압수(14)와 혼합되어 분사된다. 전 정전시에는 비상상태 스위치(S/W)를 온(ON)하면 미분탄 차단밸브(2a)가 닫히고, 비상 질소분사밸브(12c), 보충밸브(12a), 취입변밸브(12b)가 열려 상기와 같은 방법으로 분말내화물(11)이 취입된다.

또한 랜스(8) 선단에 도착한 분말내화물(11)은 고압수(14)와 만나 혼합 분말내화물(33) 형태로 고온의 코크스(15)와 슬래그(16) 사이에서 냉각역할을 수행하고 빠른 속도로 소성되어 슬래그(16)가 송풍지관류측으로 역류되는 것을 방지하여 준다.

상기한 바와 같이 작용하는 본 고안 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치는 고로 조업중 갑작스럽게 발생될 수 있는 송풍기 트러블과 정전사고 발생시 사전감광(사전 열관리를 위한 준비작업) 등의 액션을 취하지 않는 상황에서 노내의 열부족 현상을 초래하여 2차적인 문제점이 발생되고, 생산량에 막대한 손실을 미칠 수 있었으나 통상적인 분배변에 취입탱크를 이용한 분말 상태의 내화물을 일시적으로 보충시켜 미분탄취입 지관을 거쳐 랜스부에 고압수와 혼합하여 분사함으로써 적열코스와 용융물 상태의 슬래그를 급속냉각응고 시키고, 혼합 분말내화물이 풍구 선단부에서 빠른 속도로 소성되어 슬래그의 역류를 차단할 수 있으므로 송풍지관류의 역류 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 조업의 안전성을 확보하면서 효율적으로 송풍지관류의 역류를 예방할 수 있으므로 정상조업 상태로의 복구작업에 소요되는 인력 및 소요시간을 현저하게 감소시켜 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 분배변(4)과 분말내화물(11) 보충용 취입관(12)이 취합되는 저장탱크는 상부에 예비탱크(100)와 하부에 취입탱크(200)가 위치하고 취입탱크(200)에 투입된 분말내화물(11)의 장기 보관시 고착을 방지하기 위해 곡선형 리싸이클관(13)에 의해 반복적으로 순환하는 리싸이클 시스템(System)과 취입탱크(200)에서 발생되는 미세한 수분을 예비탱크(100)에서 스팀밸브(27a)와 프루다이징밸브(31b)에 의해 제거하며 원통형 분사장치에서 재파쇄 기능을 수행하는 저장탱크부(A)와;

   분말내화물(11)이 고로 조업중 발생될 수 있는 정전 및 송풍기 트립(Trip)시에 미분탄 대용으로 긴급 교체되어 공급되는 구조를 갖추고, 통상의 취입지관(5)을 경유하여 원통형 블로워 파이프(7) 일측에 부착된 미분탄 취입랜스(8)에서 고압수(14)와 혼합되어 적열코크스(15)와 용융물 상태의 슬래그(16)를 급속 냉각 응고시키고 분말내화물(11)이 풍구 선단부에서 급속히 소성 되어져 슬래그의 역류를 차단하는 분사부(B);

   정전사고시 공장의 모든 전원계통이 중단되므로 복전시까지 비상용으로 에어 자동밸브와 분말내화물(11) 이송용으로 사용할 수 있도록 고압질소를 압축보관 하는 비상 질소탱크(300) 및;

   별도의 조작부에 의해 제어되는 다수의 에어자동밸브를 구비하여 이루어 지는 것을 특징으로 하는 용광로 송풍지관류의 슬래그 역류 차단장치.