KR20060021018A - 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소재를 압연하기에 적당한 온도로 가열하는 연속식 가열로에서 발생되는 연소배가스의 현열 회수 시스템에 관한 것으로,

소재를 가열하기 위하여 장입대, 예열대, 가열대 및 균열대를 거치면서 발생된 가열로 내 고온의 연소배가스의 현열을 회수하기 위하여 열교환기를 사용하는 시스템에 있어서, 상기 열교환기를 통과하기 전의 고온의 연소배가스를 배출시키는 배가스 토출구; 상기 연소배가스의 온도와 기준 설정치의 온도를 비교하여 배가스 토출구 댐퍼의 개도를 조절하는 분산제어시스템; 상기 배가스 토출구로부터 유입되는 연소배가스에 의하여 내부에 적치된 장입 대기중인 소재를 예열하는 소재 예열기; 및 상기 소재 예열기와 배가스 순환라인으로 연결되어 저온의 연소배가스를 배출시키는 흡입팬을 포함하여 구성되어,

기준 설정치 온도에 따라 배가스 토출구를 통하여 연소배가스를 선택적으로 배출하므로 희석팬의 가동율을 낮춤으로써 그에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 연소배가스 현열을 이용하여 장입전 대기 소재의 예열함으로써 연소배가스의 회수 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있게 된다.

가열로, 배가스 토출구, 소재 예열기, 흡입팬

Description

가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템{Combustion waste gas heat recovery system in reheating furnace}

도 1은 종래의 가열로와 현열 회수 시스템을 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템의 개략 구성도.

도 3은 본 발명의 현열 회수 시스템의 예열효과를 나타내는 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 가열로 2 : 소재

8 : 희석팬 9 : 열전대

10 : 열교환기 12 : DCS

21 : 배가스 토출구 22 : 댐퍼

23 : 소재 예열기 24 : 순환라인

25 : 흡입팬 26 : 배출구

본 발명은 소재를 압연하기에 적당한 온도로 가열하는 연속식 가열로에서 발 생되는 연소배가스의 현열 회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온의 연소배가스를 이용하여 소재를 예열함으로써 희석팬의 가동율을 저하시킴과 동시에 현열의 회수 효율을 향상시킬 수 있는 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가열로에서는 발생되는 연소배가스는 950℃ 정도의 고온 가스로서 그 현열을 이용하기 위한 방법이 모색되어 왔다.

도 1의 종래의 가열로와 현열 회수 시스템을 나타내는 구성도에 도시된 바와 같이, 종래의 가열로에서는 예열대, 가열대, 균열대에서 연소되어 가열로(1)내의 소재(2)를 가열한 후 950℃ 정도의 연소배가스가 연도(6)를 통하여 열교환기(10)로 보내진다. 이때 열교환기(recuperator type의 열교환기 ; 10)의 재질제약조건에 의해 연소배가스 온도가 최대 940℃를 넘지 않도록 하기 위하여 연도(6)에 희석팬(dilution fan ; 8)이 설치되어 있다. 미설명된 도면 부호 3은 축류식 통상버너, 4는 사절벽, 5는 축열식 버너, 7은 빔, 11은 연돌이다.

열전대(9)에 의하여 측정된 연소배가스 온도가 일정치를 넘어설 경우 분산제어시스템(Distributed Control System, 이하 'DCS'라 함 ; 12)에 의하여 희석팬(8)을 가동시켜 연도(6)를 지나가는 연소배가스 온도를 상온의 외기와 혼합시켜 적정 연소배가스 온도를 유지하여 열교환기(10)로 보내게 된다.

그런데 실제 조업에 있어서는 희석팬(8)의 개도율은 약 55%로 사용하고 있으며 이로 인하여 연소배가스 온도는 약 800℃ 정도로 떨어뜨려 열교환기(10)로 보내게 됨으로써 고온의 연소배가스의 현열을 최대한 회수하고 있지 못하며 오히려 외 기의 찬 공기를 가지고 희석시킴으로써 그 현열 회수 효율이 더 악화되는 실정이며, 이에 대한 적절한 현열 회수 방법의 강구가 필요하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 가열로에서 발생되는 고온의 연소배가스의 현열을 최대한 회수하기 위하여 일정 온도 이상의 연소배가스를 소재의 예열에 사용하기 위한 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템은, 소재를 가열하기 위하여 장입대, 예열대, 가열대 및 균열대를 거치면서 발생된 가열로 내 고온의 연소배가스의 현열을 회수하기 위하여 열교환기를 사용하는 시스템에 있어서,

상기 열교환기를 통과하기 전의 고온의 연소배가스를 배출시키는 배가스 토출구; 상기 연소배가스의 온도와 기준 설정치의 온도를 비교하여 배가스 토출구 댐퍼의 개도를 조절하는 분산제어시스템; 상기 배가스 토출구로부터 유입되는 연소배가스에 의하여 내부에 적치된 장입 대기중인 소재를 예열하는 소재 예열기; 및 상기 소재 예열기와 배가스 순환라인으로 연결되어 저온의 연소배가스를 배출시키는 흡입팬을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 소재 예열기에 장입되는 대기 소재의 수는 가열로의 연소부하율에 따라 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 구성에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명하되, 본 발명의 구성 중 종래와 동일한 구성은 도 1에 기재된 도면 번호를 그대로 사용하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템의 개략 구성도로서, 도시된 바와 같이, 장입대의 축열식 버너(5), 예열대, 가열대 그리고 균열대의 축류식 통상버너(3)에 의해 연소된 고온의 연소가스는 가열로(1)내의 소재(2)를 가열한 후 장입측의 연도(6)를 따라 배기된다.

이때 연도(6)에 설치된 R-type 열전대(9)에 의해 측정된 배가스 온도가 기준 설정치(850℃) 보다 높을 경우에는 DCS(12)에 의해 댐퍼(22)의 개도를 조절하여 배가스 토출구(21)를 통하여 소재 예열기(23)로 공급되며, 그 후 연소배가스는 상기 소재 예열기(23) 내에 장입 대기중인 소재(2)들을 예열한 후, 배가스 순환라인(24)을 거쳐 흡입팬(25)에 의하여 저온의 상태로 배출구(26)를 통하여 배출된다.

만약 상기 열전대(9)에 의하여 측정된 배가스 온도가 기준 설정치 보다 낮은 경우 종래의 시스템과 같이 작동하게 된다.

상기 소재 예열기(23)는 단열재질을 사용하여 열효율을 극대화할 수 있으며, 소재 예열기(23)기 내부의 대기 소재(2)의 배열은 적층 또는 단층 배열로도 가능하다.

한편, 상기 소재 예열기(23) 내부의 대기 소재(2)의 수는 가열로(1)의 연소부하율에 따라 조절하는 것이 바람직하다. 즉, 연소부하율에 따라 순환되는 연소배가스량 및 온도는 달라지게 되나, 소재 예열기(23) 내부의 대기 소재(2)의 수를 조 정하게 되면 어느 정도 일정한 온도(300~400℃)로 장입전에 예열시킬 수가 있다.

도 3은 본 발명의 현열 회수 시스템의 예열효과를 나타내는 그래프로서, 대기 소재(2)의 크기는 230mm(두께)×1570mm(폭)×10,000mm(길이)이며, 초기온도가 상온인 20℃에서 연소배가스가 420℃의 온도로 10m/s로 공급될 경우의 시간에 따른 대기 소재의 온도변화를 한 매 와 두매 적층시를 비교하여 나타낸 그래프이다.

위 그래프에 의하면 연소부하율에 따른 소재의 예열 상태를 미리 데이터베이스화하여, 가열로의 연소부하율에 따라 대기 소재의 적층 수를 조절함으로써 일정한 예열 온도를 유지할 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 형태에 관해 설명하였으나, 이는 단지 예시적인 것이며 본 발명의 기술적 사상의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템을 사용하면, 기준 설정치 온도에 따라 배가스 토출구를 통하여 연소배가스를 선택적으로 배출하므로 희석팬의 가동율을 낮춤으로써 그에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 연소배가스 현열을 장입전 대기 소재의 예열함으로써 현열 회수 효율을 극대화할 수 있다. 또한 일정온도로 가열로에 장입시킴으로서 기존의 혼재장입시 복잡한 조업패턴을 단순화시킬 수 있어 장입대 및 예열대의 안정적 조업을 가능하게 하는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 소재를 가열하기 위하여 장입대, 예열대, 가열대 및 균열대를 거치면서 발생된 가열로 내 고온의 연소배가스의 현열을 회수하기 위하여 열교환기를 사용하는 시스템에 있어서,

   상기 열교환기를 통과하기 전의 고온의 연소배가스를 배출시키는 배가스 토출구;

   상기 연소배가스의 온도와 기준 설정치의 온도를 비교하여 배가스 토출구 댐퍼의 개도를 조절하는 분산제어시스템;

   상기 배가스 토출구로부터 유입되는 연소배가스에 의하여 내부에 적치된 장입 대기중인 소재를 예열하는 소재 예열기;

   및 상기 소재 예열기와 배가스 순환라인으로 연결되어 저온의 연소배가스를 배출시키는 흡입팬을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 소재 예열기에 장입되는 대기 소재의 수는 가열로의 연소부하율에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 가열로 연소배가스의 현열 회수 시스템.

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