KR20050068420A - 용융로용 더스트 버너의 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노즐의 산소 토출구의 내/외면에 발생하는 연소반응과 측면에 발생하는 압력차로 인해 형성되는 가스 플로우 및 고온에 의해 노즐 선단이 침식되어 버너 냉각용 냉각수가 누수되는 것을 차단하고 이로 인해 냉각수가 용융로 내부로 다량 유입되는 것을 방지하여 전체 플랜트가 가동 중단되는 것을 사전에 방지할 수 있는 용융로용 더스트 버너의 노즐에 관한 것이다.

상기 본 발명은 내측에 각각 냉각수가 유동하는 내/외부 노즐로 이루어지고 노즐 선단의 산소 토출구가 용융로 일측에 삽입된 더스트 버너의 노즐에 있어서, 상기 산소 토출구 주변의 외부노즐 선단 내측에 대응하도록 절곡 결합된 제1 보강링과, 상기 외부노즐과 제1 보강링 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위해 상기 제1 보강링의 전후단과 내측을 감싸도록 제1 보강링에 결합된 제1 열팽창 흡수링과, 상기 산소 토출구 주변의 내부노즐 선단 외측에 결합된 제2 보강링과, 상기 내부노즐과 제2 보강링 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위해 상기 제2 보강링의 전후단과 외측을 감싸도록 제2 보강링에 결합된 제2 열팽창 흡수링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

용융로용 더스트 버너의 노즐{Nozzle of Stave Dust Burner for Meting Furnace}

본 발명은 용융로용 더스트 버너의 노즐 관한 것으로 특히, 노즐의 산소 토출구의 내/외면에 발생하는 연소반응과 측면에 발생하는 압력차로 인해 형성되는 가스 플로우 및 고온에 의해 노즐 선단이 침식되어 버너 냉각용 냉각수가 누수되는 것을 차단하고 이로 인해 냉각수가 용융로 내부로 다량 유입되는 것을 방지하여 전체 플랜트가 가동 중단되는 것을 사전에 방지할 수 있는 용융로용 더스트 버너의 노즐에 관한 것이다.

일반적으로 소결과 코크스 공정을 생략할 수 있는 덩어리 상태의 철광석과 석탄을 사용하는 코렉스(COREX) 공정에는 더스트 버너(Dust Burner)가 사용된다.

이와 같은 더스트 버너는 선단이 코퍼로 이루어진 노즐을 사용하여 용융로 내부로 노즐 선단부 산소 토출구 바로 전단의 내면연소 반응과 외면 연소반응으로 노즐 선단부 마모로 인한 냉각수가 누수되면 그 상태를 유지하면서 조업을 실시 하거나 누수량이 증가되면 돌발로 설비를 휴지하고 있다.

이와 같은 더스트 버너의 노즐 선단부 마모로 인해 냉각수가 누수되는 현상을 도 1을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1과 같이 용융로(1)의 조업 조건이 더스트 버너(3) 측면의 내화물 탈락 후 전열상태이고, 도 2와 같이 노즐(3) 선단부의 산소 토출구(4) 전단 및 측면의 압력차 발생으로 인한 가스 플로우(gas flow) 및 미연소된 더스트 블로우-아웃(dust blow-out)현상으로 구리 재질인 노즐 선단부(3a)가 마모되어 이 부분에 점차적으로 침식현상이 발생하게 되면서 결국 더스트 버너(3)에 버너 냉각용으로 통입되는 냉각수(5)가 노즐 선단부(3a)를 통해 누수되어 용융로(1) 내로 유입되는 사태가 발생한다.

이와 같은 더스트 버너의 노즐로부터 냉각수 누수 시 이에 대한 대책으로 더스트 플로우 컷(dust flow cut) 및 질소 퍼지(purge) 작업방법이 있으나 이는 더스트 배출불가로 정상 조업이 불가하고 또한, 산소 차단 후 질소 퍼지는 돔(dome) 온도 상승으로 인해 정상조업이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

한편, 냉각수를 차단하고 질소에 의한 더스트 버너의 냉각을 실시하는 작업방법은 냉각수 차단 시 외부노즐(3b) 외관부 온도상승으로 냉각수 차단이 불가하게 된다.

따라서 임시 방편으로 냉각수 대신 질소 통입으로 냉각하는 것은 더스트 버너 외관의 코퍼 튜브의 온도가 동의 용융점인 1083.7℃ 이상으로 나타나 조업중에는 해결방안이 없으므로 휴풍 후 신품으로 교체해야 한다.

또한 더스트 버너(3) 노즐로부터 누수된 냉각수가 300ℓ/h 이상 노내로 유입되면 노내침수 냉각수(5)량이 많아 용융로(1) 냉입사고의 원인이 되고 이로 인한 조로 작업의 인자가 급변하여 조업이 불가능하고 돌발휴지를 해야 하는 문제점이 있다.

결국, 상기와 같은 방법들은 모두 더스트 버너의 노즐로부터 냉각수가 누수된 이후에 대한 대처방법을 나타내었으나 이는 근본적인 해결책이 되지 못하고 있으며, 따라서 노즐의 누수를 근본적으로 차단하는 것이 필요하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 노즐의 산소 토출구의 내/외면에 발생하는 연소반응과 측면에 발생하는 압력차로 인해 형성되는 가스 플로우 및 고온에 의해 노즐 선단이 침식되어 버너 냉각용 냉각수가 누수되는 것을 차단하고 이로 인해 냉각수가 용융로 내부로 다량 유입되는 것을 방지하여 전체 플랜트가 가동 중단되는 것을 사전에 방지할 수 있는 용융로용 더스트 버너의 노즐을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내측에 각각 냉각수가 유동하는 내/외부 노즐로 이루어지고 노즐 선단의 산소 토출구가 용융로 일측에 삽입된 더스트 버너의 노즐에 있어서, 상기 산소 토출구 주변의 외부노즐 선단 내측에 대응하도록 절곡 결합된 제1 보강링과, 상기 외부노즐과 제1 보강링 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위해 상기 제1 보강링의 전후단과 내측을 감싸도록 제1 보강링에 결합된 제1 열팽창 흡수링과, 상기 산소 토출구 주변의 내부노즐 선단 외측에 결합된 제2 보강링과, 상기 내부노즐과 제2 보강링 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위해 상기 제2 보강링의 전후단과 외측을 감싸도록 제2 보강링에 결합된 제2 열팽창 흡수링을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융로용 더스트 버너의 노즐을 제공한다.

이 경우, 상기 제1 보강링 및 제2 보강링은 MgO-Al203-Fe203-Cr203계 세라믹으로 이루어진다.

또한 상기 제1 보강링 및 제2 보강링은 외부노즐 선단 및 내부노즐 선단에 각각 요철 결합됨과 동시에 각각 고정볼트에 의해 노즐에 고정되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 제1 보강링과 외부노즐 선단 및 제2 보강링과 내부노즐 선단의 결합부에는 사이에는 실링을 위한 결합된 충진재를 더 포함한다.

따라서, 상기한 바와 같은 본 발명은 노즐 선단부에 고온의 열충격과 가스 플로우 발생 시에도 노즐 선단부 침식 현상을 억제시킬 수 있는 세라믹재로 이루어진 보강링을 결합하여 노즐의 제품 신뢰성을 향상시키는 것은 물론 냉각수가 용융로 내로 유입되는 것을 차단시켜 냉각수 유입에 따른 전체 플랜트의 가동 중단사태를 미연에 방지할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 용융로용 더스트 버너의 노즐을 첨부한 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 용융로용 더스트 버너의 노즐을 나타내는 확대 단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 용융로용 더스트 버너의 노즐은 도 3과 같이 산소 토출구(10a) 주변의 외부노즐(11) 선단 내측 형상에 대응하도록 절곡되어 결합된 제1 보강링(13)이 형성되어 있다.

상기 제1 보강링(13)은 노즐(10) 선단부에 고온의 열충격과 가스 플로우 발생에 의해 외부노즐(11) 선단이 마모되는 것을 방지하도록 고내열충격성 및 고내식성을 갖는 MgO-Al203-Fe203-Cr203계 세라믹으로 이루어져 있다.

이 경우, 상기 외부노즐(11)은 선단 내측면에 마름모 형상의 요철부(11a)가 형성되고, 이와 함께 상기 제1 보강링(13)은 외주면에 상기 요철부(11a)에 대응하여 상호 억지 치합되는 요철부(13a)를 형성함에 따라 상기 외부노즐(11)의 선단 내측에 견고하게 요철 결합되어 있다.

이때, 제1 보강링(13)과 외부노즐(11) 선단 사이에는 실링(sealing)을 위한 충진재(15)가 충진되어 있다.

또한 상기 외부노즐(11)과 제1 보강링(13)의 서로 다른 재질 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위한 제1 열팽창 흡수커버(17)가 상기 제1 보강링(13)의 전후단과 외측을 감싸도록 제1 보강링(13)에 결합되어 있다.

한편, 상기 산소 토출구(10a) 주변의 내부노즐(21) 선단 외측에 결합된 제2 보강링(23)은 상기 제1 보강링(13)과 마찬가지로 내부노즐(21) 선단 외측면에 요철 결합되어 있고, 제2 열팽창 흡수커버(27)가 상기 내부노즐(21)과 제2 보강링(23) 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위해 상기 제2 보강링(23)의 전후단과 외측을 감싸도록 제2 보강링(23)에 결합되어 있다.

이때, 상기 제2 보강링(23)은 고정볼트(25)에 의해 내부노즐(21) 선단에 더욱 강하게 고정되어 있으며, 상기 제1 보강링(23)의 경우에도 고정볼트를 이용하여 외부노즐(23)에 더욱 강력하게 고정시키는 것도 물론 가능하다.

따라서 본 발명은 종래와 같이 더스트 버너의 노즐로부터 냉각수가 누수된 후 이를 처리하는 효율성 없는 사후처리가 아니고, 누수를 사전에 방지할 수 있도록 노즐과 상이한 재질인 고내열충격성 및 고내식성을 갖는 세라믹으로 이루어진 제1 및 제2 보강링을 노즐 선단부에 결합하여 사용하므로, 누수를 원천적으로 차단하는 것은 물론 누수에 따른 사후처리에 들어가는 막대한 인적 및 비용의 손실이 발생하는 것을 근본적으로 차단시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 노즐 선단부에 고온의 열충격과 가스 플로우 발생 시에도 노즐 선단부 침식 현상을 억제시킬 수 있는 세라믹재로 이루어진 보강링을 결합하여 노즐의 제품 신뢰성을 향상시키는 것은 물론 냉각수가 용융로 내로 유입되는 것을 차단시켜 냉각수 유입에 따른 전체 플랜트의 가동 중단사태를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정하지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 용융로용 더스트 버너의 노즐을 나타내는 단면도,

도 2는 종래의 용융로용 더스트 버너의 노즐을 나타내는 확대 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 용융로용 더스트 버너의 노즐을 나타내는 확대 단면도이다.

*도면 내 주요 부분에 대한 부호 설명*

10: 노즐 11: 외부노즐

11a, 13a: 요철부 13: 제1 보강링

15: 충진재 17: 제1 열팽창흡수커버

21: 내부노즐 23: 제2 보강링

25: 고정볼트 27: 제2 열팽창흡수커버

Claims (4)

1. 내측에 각각 냉각수가 유동하는 내/외부 노즐로 이루어지고 노즐 선단의 산소 토출구가 용융로 일측에 삽입된 더스트 버너의 노즐에 있어서,

   상기 산소 토출구 주변의 외부노즐 선단 내측에 대응하도록 절곡 결합된 제1 보강링과,

   상기 외부노즐과 제1 보강링 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위해 상기 제1 보강링의 전후단과 내측을 감싸도록 제1 보강링에 결합된 제1 열팽창흡수커버와,

   상기 산소 토출구 주변의 내부노즐 선단 외측에 결합된 제2 보강링과,

   상기 내부노즐과 제2 보강링 사이에 발생하는 열팽창을 흡수하기 위해 상기 제2 보강링의 전후단과 외측을 감싸도록 제2 보강링에 결합된 제2 열팽창흡수커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융로용 더스트 버너의 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 보강링 및 제2 보강링은 MgO-Al203-Fe203-Cr203계 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융로용 더스트 버너의 노즐.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 보강링 및 제2 보강링은 외부노즐 선단 및 내부노즐 선단에 각각 요철 결합됨과 동시에 각각 고정볼트에 의해 노즐에 고정되는 것을 특징으로 하는 용융로용 더스트 버너의 노즐.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 보강링과 외부노즐 선단 및 제2 보강링과 내부노즐 선단의 결합부에는 사이에는 실링을 위한 결합된 충진재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용융로용 더스트 버너의 노즐.