KR20110106581A

KR20110106581A - 가스 청정설비의 수분 제거 장치

Info

Publication number: KR20110106581A
Application number: KR1020100025693A
Authority: KR
Inventors: 이용준; 이재진; 강경우
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-09-29

Abstract

고로 가스 청정설비 내부의 더스트 고착을 방지하기 위하여 가스 청정설비 내부 가스의 수분함유량이 최소화될 수 있도록 하는 가스 청정설비의 수분 제거 장치가 소개된다.
이러한 가스 청정설비의 수분 제거 장치는 가스 청정설비에서 수직 방향으로 배치되고, 가스 청정설비의 비숍 스크러버(10)의 청정 가스 배출 배관(11)과 연통하도록 설치되며, 하부 말단은 원추 형상으로 형성되는 청정 가스 이송 배관(100)과, 상기 청정 가스 이송 배관(100)에서 청정 가스가 하향으로 나선이동하면서 수분과 건조 가스로 분리될 수 있도록 상기 청정 가스 배출 배관(11)과 청정 가스 이송 배관 사이(100)에 하향 경사지게 연결되며, 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 중심부로부터 일정 거리 이격되어 편심 연결되는 경사 배관(200)과, 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 하부 말단에 연결되어 상기 청정 가스로부터 분리된 수분을 하향 배수하는 드레인 배관(300)을 포함하는 구성을 갖는다.

Description

가스 청정설비의 수분 제거 장치{WET REMOVAL APPARATUS OF GAS CLEANING FACILITY}

본 발명은 가스 청정설비의 수분 제거 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고로 가스 청정설비 내부의 더스트 고착을 방지하기 위하여 가스 청정설비 내부 가스의 수분함유량이 최소화될 수 있도록 하는 가스 청정설비의 수분 제거 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로 조업에서는 철광석과 코우크스를 로내에 장입하여 고온의 열풍을 불어 넣음으로써 환원용융작용에 의해 용선을 생산하게 되는데 이 과정에서 로내에 불어 넣어진 열풍은 환원용융작용을 일으킨 다음 로 상부로 배출되어지며 이러한 배출가스가 바로 고로 가스(BFG; Blast Furnace Gas)이다.

고로 가스는 다량의 더스트(Dust)를 함유한 고온의 가스로서 일산화탄소 함량이 21%에 달하는 맹독성 가스이며, 가스 청정설비를 통한 청정화 과정을 거친 뒤 열원으로 재사용된다.

가스 청정설비에서의 가스 정제 과정을 살펴보면, 1차적으로 건식제진기(Dust Catcher)에서 더스트를 제거하고, 2차적으로 비숍 스크러버(Bischoff Scrubber)에서 습식 제진방식을 이용하여 건식제진기에서 미제거된 다량의 더스트를 집진한다.

한편, 상기 비숍 스크러버에서는 흐르는 가스중에 고속으로 물을 분사시켜 제진을 하며, 이러한 제진을 거친 고로 가스는 상당량의 더스트가 제거된 청정 가스로 정제되어 연료로 재사용된다.

하지만, 상기 비숍 스크러버에 의한 제진 과정에서 물이 사용되기에 청정가스 중에는 다량의 수분이 포함되며, 이러한 수분은 응축되어 청정가스 내에 잔재한 더스트가 밸브 등과 같은 주요 설비 구성에 쉽게 고착될 수 있도록 한다. 이처럼 더스트가 가스 청정설비의 주요 설비 구성에 고착될 경우 설비 트러블이 발생하게되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 비숍 스크러버를 통해 정제된 청정 가스에 포함된 수분을 싸이클론 방식을 이용하여 분리함으로써 수분으로 인한 더스트의 고착을 원인으로 하는 가스 청정설비의 설비 트러블 문제를 해결할 수 있는 가스 청정설비의 수분 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치는, 가스 청정설비에서 수직 방향으로 배치되고, 가스 청정설비의 비숍 스크러버의 청정 가스 배출 배관과 연통하도록 설치되며, 하부 말단은 원추 형상으로 형성되는 청정 가스 이송 배관과, 상기 청정 가스 이송 배관에서 청정 가스가 하향으로 나선이동하면서 수분과 건조 가스로 분리될 수 있도록 상기 청정 가스 배출 배관과 청정 가스 이송 배관 사이에 하향 경사지게 연결되며, 상기 청정 가스 이송 배관의 중심부로부터 일정 거리 이격되어 편심 연결되는 경사 배관과, 상기 청정 가스 이송 배관의 하부 말단에 연결되어 상기 청정 가스로부터 분리된 수분을 하향 배수하는 드레인 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 청정 가스 이송 배관의 내부에는 상기 청정 가스의 나선이동 경로를 위한 별도의 공간이 구분되어 지도록 하고 청정 가스로부터 분리된 건조 가스가 상향 이송될 수 있도록 하는 상승 배관이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 청정 가스 이송 배관에는 상기 경사 배관을 경유하여 청정 가스 이송 배관으로 유입되는 청정 가스의 초기 나선이동 방향을 결정하는 가이드 베인이 설치되는 것이 바람직하다.

상기 청정 가스 이송 배관의 하부 말단은 원추 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 가스 청정설비의 수분 제거 장치에 따르면, 비숍 스크러버를 통해 정제된 청정 가스에 포함된 수분이 싸이클론 방식에 의해 분리됨으로써, 수분으로 인한 더스트의 고착을 원인으로 하는 가스 청정설비의 설비 트러블 문제가 해결될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치를 나타낸 도면.
도 2는 경사 배관의 편심 연결 상태를 나타낸 도면
도 3은 가이드 베인의 작용을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치에 대한 전산유체 해석 중 물 입자 유동분석을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치에 대한 전산유체 해석 중 수분분포 분석을 나타낸 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치를 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치는 청정 가스 이송 배관(100)과, 경사 배관(200)과, 드레인 배관(300)을 포함한다.

상기 청정 가스 이송 배관(100)은 가스 청정설비에서 수직 방향으로 배치되고, 고로 가스에 포함된 더스트를 습식 제진방식으로 집진하는 비숍 스크러버(10)의 청정 가스 배출 배관(11)과 연통하도록 설치되며, 하부 말단은 원추 형상으로 형성된다.

상기 경사 배관(200)은 상기 청정 가스 배출 배관(11)과 청정 가스 이송 배관(100) 사이에 하향 경사지게 연결되는데, 상기 경사 배관(200)이 하향 경사지게 연결되는 각도는 20도 정도가 바람직하다.

한편, 상기 경사 배관(200)은 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 중심부로부터 일정 거리 이격되어 편심 연결되는데, 이러한 연결 상태를 구체적으로 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같다. 즉, 상기 경사 배관(200)의 중심(S2)은 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 중심(S1)으로 부터 일정 거리(L) 이격된 위치에 있게 된다.

이처럼 상기 경사 배관(200)을 상기 청정 가스 배출 배관(11)과 청정 가스 이송 배관(100) 사이에 하향 경사지도록 연결하고 청정 가스 이송 배관(100)에 편심 연결한 것은 경사 배관(200)을 통해 청정 가스 이송 배관(100)으로 유입되는 청정 가스가 청정 가스 이송 배관(100)의 내부에서 하향 나선이동되도록 하기 위한 것이며, 궁극적으로 청정 가스의 하향 나선이동시 사이클론 원리에 의해 청정 가스가 건조가스와 수분으로 분리되도록 하기 위함이다.

상기 사이클론 원리에 의하면 나선이동하는 공기 또는 가스등에 포함된 더스트와 같은 큰 입자는 원심력에 의해 나선형 유동의 외부로 이탈하여 분리되며, 이러한 사이클론 원리는 더스트를 분리하는 집진기 원리로서 많이 적용되고 있다.

상기 드레인 배관(300)은 원추 형상으로 형성된 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 하부 말단에 연결되어 상기 청정 가스로부터 분리된 수분이 하향 배수되도록 한다.

한편, 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 내부에는 상기 청정 가스의 나선이동 경로를 위한 별도의 공간이 구분되어 지도록 하고 청정 가스로부터 분리된 건조 가스가 상향 이송될 수 있도록 하는 상승 배관(110)이 설치된다.

여기서, 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 중앙부를 상기 상승 배관(100)으로 채움으로써 경사 배관(200)이 연결되는 곳으로부터 상기 상승 배관(110)의 하단부가 위치하는 곳까지의 일정 구간에 걸쳐 청정 가스의 나선이동 경로를 위한 별도의 공간이 구분되어 지도록 한 것은 상기 청정 가스의 나선이동이 오래도록 지속되도록 하기 위함이다.

한편, 상기 청정 가스 이송 배관(100)에는 상기 경사 배관(200)을 경유하여 청정 가스 이송 배관(100)으로 유입되는 청정 가스의 초기 나선이동 방향(E,F)을 결정하는 가이드 베인(Guide Vane)(120)이 더 설치될 수 있다. 이러한 가이드 베인(120)의 설치로 인하여 상기 청정 가스의 나선이동에 따른 사이크론 효과가 극대화될 수 있는 방향으로 청정 가스의 초기 나선이동 방향(E,F)이 유도될 수 있게 된다.

또한, 상기 청정 가스 이송 배관(110)의 주위에는 수냉 또는 공냉 방식의 열교환기가 설치되는 것이 바람직하고, 상기 청정 가스 이송 배관(110)은 열전도도가 높은 구리 또는 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 열교환기의 추가 설치와 상기 청정 가스 이송 배관(110)의 재질 변화로 인하여 상기 청정 가스 이송 배관(110)의 내부 온도가 낮아질 수 있게 되고, 이로써 청정 가스로부터 분리된 수분의 응축효과가 높아질 수 있게 된다.

이하에서는 도 1 내지 도6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치의 작동 과정을 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 비숍 스크러버(10)에서 정제된 청정 가스는 청정 가스 배출 배관(11) 및 경사 배관(200)을 경유하여 화살표(A) 방향으로 이송되어 청정 가스 이송 배관(100)으로 유입된다.

이때, 도 3에 도시된 것처럼 청정 가스 이송 배관(100)에 설치된 가이드 베인(120)에 의해 청정 가스의 초기 나선이동 방향(E,F)이 결정되고, 이후 청정 가스는 청정 가스 이송 배관(100)의 내주면과 상승 배관(110)의 외주면에 의해 구분 되어진 별도의 공간상에서 화살표(B) 방향을 따라 하향 나선이동한다.

한편, 나선이동시 청정 가스 중의 물 입자에 원심력이 작용하게 되고 청정 가스 이송 배관(100)의 하부 말단에서는 아래쪽으로 갈수록 점점 내경이 작아지므로 물 입자에 충분한 원심력이 작용하게 되고, 이러한 원심력에 의해 청정 가스에 포함된 물 입자는 청정 가스 이송 배관(100)의 내벽에 부딪힌 뒤 응축되어 청정 가스로부터 분리된 뒤 드레인 배관(300)을 통해 하향 배수되며, 수분이 제거된 건조 가스는 상승 배관(110)을 따라 화살표(D) 방향으로 이송된다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치에 대한 전산유체 해석 중 물 입자 유동분석을 나타낸 것이며, 도시된 물 입자(W)의 유동을 살펴 볼 때, 청정 가스 배출 배관(11)과 경사 배관(200)을 따라 청정 가스 이송 배관(100)으로 유입된 물 입자(W)가 청정 가스 이송 배관(100) 내에서 하향 나선이동한 뒤 드레인 배관(300)을 통해 배수됨을 알 수 있다. 이때, 청정 가스에 포함된 물 입자(W)가 완벽히 분리 제거되는 것이 아니기에 상승 배관(110)으로도 어느 정도의 물 입자(W)가 이송된다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치에 대한 전산유체 해석 중 수분분포 분석을 나타낸 것이며, 도시된 수분분포를 살펴볼 때 수분을 나타내는 적색선은 드레인 배관(300) 쪽으로 이동하고, 건조 가스를 나타내는 파란선은 상승 배관(110) 쪽으로 이동하는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 발명의 실시예에 따른 가스 청정설비의 수분 제거 장치를 고로의 가스 청정설비에 적용할 경우 가스 청정설비의 내부로 수분이 제거된 건조 가스가 공급되기에 수분으로 인한 더스트 고착이 방지될 수 있어 종래에 빈번히 발생한 설비 트러블 문제가 해결될 수 있게 된다.

나아가, 본 발명은 가스 청정설비뿐만 아니라 다양한 설비들에 응용될 수 있다. 예컨대, 산업현장이나 일상생활에서 혼합가스 중의 수분을 제거하기 위해 사용될 수 있고, 공장의 굴뚝이나 냉각탑에서 발생하는 수증기를 수분과 건조 공기로 분리하는데 사용될 경우 저비용으로 용수재활용이 가능해질 수 있게 되고, 가시공해로 인식되는 백연이 제거될 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

100 : 청정 가스 이송 배관 200 : 경사 배관
300 : 드레인 배관 110 : 상승 배관
120 : 가이드 베인

Claims

가스 청정설비에서 수직 방향으로 배치되고, 가스 청정설비의 비숍 스크러버(10)의 청정 가스 배출 배관(11)과 연통하도록 설치되며, 하부 말단은 원추 형상으로 형성되는 청정 가스 이송 배관(100);
상기 청정 가스 이송 배관(100)에서 청정 가스가 하향으로 나선이동하면서 수분과 건조 가스로 분리될 수 있도록 상기 청정 가스 배출 배관(11)과 청정 가스 이송 배관 사이(100)에 하향 경사지게 연결되며, 상기 청정 가스 이송 배관(100)의 중심부로부터 일정 거리 이격되어 편심 연결되는 경사 배관(200); 및
상기 청정 가스 이송 배관(100)의 하부 말단에 연결되어 상기 청정 가스로부터 분리된 수분을 하향 배수하는 드레인 배관(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 청정설비의 수분 제거 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 청정 가스 이송 배관(100)의 내부에는 상기 청정 가스의 나선이동 경로를 위한 별도의 공간이 구분되어 지도록 하고 청정 가스로부터 분리된 건조 가스가 상향 이송될 수 있도록 하는 상승 배관(110)이 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 청정설비의 수분 제거 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 청정 가스 이송 배관(100)에는 상기 경사 배관(200)을 경유하여 청정 가스 이송 배관(100)으로 유입되는 청정 가스의 초기 나선이동 방향(E,F)을 결정하는 가이드 베인(120)이 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 청정설비의 수분 제거 장치.