KR20120017451A

KR20120017451A - 블리더 밸브로부터 배출되는 용광로 배기 가스를 연소시키기 위한 장치 및 대응하는 블리더 밸브

Info

Publication number: KR20120017451A
Application number: KR1020117029825A
Authority: KR
Inventors: 장-폴 시모에스; 쟈노 로우쉬; 라이오넬 하우세멀
Original assignee: 풀 부르스 에스.에이.
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2012-02-28
Also published as: BRPI1015439A2; EA201101636A1; US8940226B2; JP2012527532A; EP2432901B1; KR101598181B1; CN102421922A; EP2432901A1; CN201513899U; CA2759503C; AU2010251179A1; UA104315C2; CN102421922B; LU91570B1; CA2759503A1; AU2010251179B2; EA024433B1; WO2010133623A1; JP5501447B2; ZA201108451B

Abstract

본 발명은 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하는 배치를 제안한다. 배치는 배출구(26)를 한정하는 고정된 중공(hollow) 밸브 몸체(22)와 밸브 시트를 가지는 블리더 밸브(20)와 블리더 밸브를 닫고 배출구를 통해 용광로 배기 가스를 배출하는 밸브 시트와 협력하는 이동 가능한 밀폐 장치(24)를 포함한다. 배치는 블리더 밸브(20)에 의해 배출된 용광로 배기 가스의 연소를 위한 장치를 포함한다. 이 장치는 밸브 몸체 또는 블리더 밸브(20) 자체의 이동 가능한 밀폐 장치에 또는 근접하여 배치되는 점화 장치(32, 38, 40, 42, 44)에 의해 특징 지워진다. 점화 장치(32, 38, 40, 42, 44)는, 블리더 밸브의 위치에서 주위 공기로 배출된 용광로 배기 가스의 야외(open-air) 연소를 허용하도록 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스와 주위 공기가 혼합하는 영역에서 배출구 하류에 위치된 공간적인 점화 영역을 갖는다.

Description

블리더 밸브로부터 배출되는 용광로 배기 가스를 연소시키기 위한 장치 및 대응하는 블리더 밸브{ARRANGEMENT FOR BURNING BLAST FURNACE OFF-GAS FROM A BLEEDER VALVE AND CORRESPONDING BLEEDER VALVE}

본 발명은 일반적으로 용광로 블리더 밸브(bleeder valve)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 블리더 밸브를 통해 방출되는 용광로 배기 가스(off-gas)의 유해한 성분을 연소시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

현대의 용광로들은 대기압 이상의 1 - 3바(bar)의 범위로 얼마 안 되는 노 내압(furnace pressure)에서 동작되도록 설계된다. 어떠한 갑작스런 가스 압력 서지(pressure surge)로부터 노(furnace) 및 그것의 보조 장치를 보호하기 위하여, 일반적으로 블리더 밸브들은 용광로의 상부에 설치된다. 이러한 압력 서지들은, 예를 들어 장입물(burden)에 슬립(slip)들 또는 현체(hanging)들에 기인하거나, 또는 블로어 동작(blower operation) 또는 압력 조절의 문제점에 기인하여 발생한다. 따라서, 블리더 밸브들은 주어진 임계치(threshold)에서 초 과압(excess pressure)을 완화하도록 오픈하는 안전 완화 밸브들로서 작용한다.

전형적인 용광로 설비에 있어서, 한 쌍의 통풍관(uptake)의 최고 지점에서 위쪽을 향해 올라가고 최고 지점에 접속하는 각 블리더 파이프의 각 상부 끝단에서, 2개의 블리더 밸브가 로 상부에 배치된다. 통풍관은 로 상부 콘(cone)으로부터 더 사용되기 위해 용광로 가스를 끌어내는 통기관(duct)이다. 일반적으로 통풍관은, 강수관(downcomer)으로 불리는 통기관에 각각 접속되는 로 장입 설비 위에 결합하고, 통풍관을 통해 용광로 가스는 처리장치로 내려간다. 추가의 블리더 밸브는 2차 용광로 가스 정화장치, 예를 들어 스크러버(scrubber)에 연결될 수 있다.

설계에 따르면, 블리더 밸브는 자동 및 수동으로 둘 다 동작될 수 있다. 몇몇 블리더 밸브들은 초과압의 경우에 밸브를 오픈되도록 일으키는 압력 라인들을 통해 수압 또는 공기로 동작된다. 일반적으로, 후자 타입도, 예를 들어, 로 셧다운(shutdown)의 경우에, 밸브의 수동 오프닝을 허용한다. 블리더 밸브의 다른 타입은, 압력이 일반 동작 압력을 상당히 초과할 때 그들이 외부 전원을 필요로 하지 않고 오픈할 수 있도록 보통 평형추가 달리거나 또는 스프링-바이어스된다. 보통 "커피-포트(coffee-pot)"라고 하는, PAUL WURTH에 의해 개발된 향상된 블리더 밸브 설계는, 예를 들어 외부 전원의 사용에 의한 제어된 모든 오프닝 및 탄력 있는 바이어스에 반대하여 로 압력의 작용에 의한 독립적인 비상 오프닝의 두 기능을 조합한다. 블리더 밸브의 이 타입의 예들은, 미국 특허 제3'601'357호 및 제4'158'367호에 개시된다. 밀폐 장치(obturator)의 향상된 설계를 가지는 "커피-포트" 블리더는 국제 특허 출원 제 WO2007/090747호에 개시된다. 이들 설계와 상관없이, 블리더 밸브들은 일반적으로 대기에 용광로 배기 가스를 방출하도록 구성된다.

종래 처리에서, 특히 용광로 가스는 N₂의 약 45-55%, CO의 약 15-25%, CO₂의 약 15-25% 및 H₂의 약 1-10%를 포함한다. 특정 환경 하에서 그리고 공정에 의존하면, 탄소-일산화물(carbon-monoxide)의 부피율(volume fraction)은 25%보다 크게 될 수 있지만, 반면에, 수소의 부피율은 10%보다 크게 되며, 천연 가스 주입으로 예를 들어 용광로에서 H₂의 15%에 도달한다. CO는 높은 유독성이고 CO 및 H₂가 둘 다 높은 가연성이기 때문에, 대기에 방출하는 용광로 배기 가스는 위험하다. 사실은, 때때로 블리더 밸브를 통해 방출된 배기 가스는, 예를 들어 1미터 길이의 솟구치는 화염을 야기하는, 블리더 밸브를 통해 배출된 장입물의 강열한 한 부분에 기인하여 점화한다. 드물게는, 폭발성 클라우드(cloud)는 로의 위에 축적되고 폭연 폭발을 이끌게 된다. 제어되지 않은 연소 및 독작용(poisoning)에 관련한 제기하는 위험을 제외하고, 블리더 밸브들을 통해 방출된 배기 가스는 분명히 공해를 일으킨다.

블리더 밸브들이 로의 정상 조작 상태에서 닫혀지는 반면에, 블리더 밸브들이 오픈될 때마다, 위험한 용광로 배기 가스의 많은 양이 대기에 방출된다. 게다가, 비정상적인 로 동작의 경우에, 블리더 밸브들은 하루에도 몇번씩 오픈 될 수 있다. 안정적인 공정의 경우에서도, 가스가 일년에 몇 차례 방출될 수 있다. 따라서, 블리더 밸브들로부터 용광로 배기 가스 배출에 의해 야기된 리스크를 제거할 필요가 있거나 또는 적어도 감소시킬 필요가 있다.

도 1은, 배기 가스를 연소함으로써 블리더 파이프들로부터 방출되는 용광로 배기 가스를 무해하게 만드는 것을 목표로 하는, 일본 특허 출원 제54 107 806호에 따른 장치를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 몇몇 블리드 밸브(2)들의 배출구(outlet)가 연소 챔버(4)에 배기 가스를 안내하는 공통 연결 파이프(3)에 연결된다. 탄소를 포함하는 가스는 대기에 방출되기 전에, 라인(5)에 의해 챔버(4)에서 용광로 배기 가스를 완전히 연소하기 위해 연소 챔버(4)에 공급된다. 이 장치는 연소 챔버(4)로부터 로에 열(fire)의 백플래쉬(backflash)를 피하기 위한 소화(fire-extinguishing)수단을 포함하는 안전한 장치를 갖는다. 이런 취지로, 압력 센서(7)는 연결 파이프(3)에 제공된다. 연결 파이프(3)에서 센서된 압력이 "네가티브(negative)"가 될 때, 컨트롤러(8)는 탄소 가스를 공급하는 라인에서 밸브(10)를 닫고 연결 파이프(3)로 소방(fire-fighting) 스팀을 주입하기 위해 밸브(11)를 오픈한다. "포지티브(positive)" 압력이 센서될 때, 예를 들어 배기 가스가 블리더 밸브(2)들을 통해 방출될 때, 스팀 밸브(11)는 닫히고, 탄소 가스 밸브(10)는 연소 챔버(4)에서 배기 가스의 연소가 연소 챔버(4)에 배치된 점화장치(6)에 의해 점화될 수 있도록 오픈된다.

이해된 바와 같이, JP　54　107　806에 따른 장치는, 특히 최근에 높은-압력의 용광로 시설에 적용되면, 상당히 복잡하고 많은 장치 비용을 갖는다. 사실, JP　54　107　806에 제안된 바와 같이, 초음속의 속도에 도달될 수 있는, 블리더 오프 가스를 수집하기 위해 설계된 연결 파이프는 블리더 유출, 높은 온도 및 먼지(dust content)에 기인한 마모에 의해 야기된 많은 물리력을 견디기 위해 매우 튼튼한 구성 및 지지 구조체 둘 다를 가져야 한다. 따라서, 최근 용광로 설비에서 이러한 장치가 실제로 실현 가능할지는 의심스러울 수도 있다.

용광로에서 배기 가스들을 연소하기 위한 다른 장치가 U.S 특허 제3,907,261호에 개시된다. 전술한 종래 기술에 반해서, 이 장치는 블리더 밸브에 관련되는 것이 아니고 용광로의 강수관(downcomer)에 탑재된 블로-오프(blow-off) 배출 밸브에 관련된다. "셧-다운 배출 햇트(hat)"로 불리는, 이러한 밸브들은 셧 다운 동안 산출된 상부 가스의 비교적 낮은 양을 배출하도록 로 셧다운 동안만 사용된다. US 3,907,26의 밸브는 밸브 하우징으로 안쪽으로 향하게 오픈하는 밸브 플랩과 밸브 플랩이 오픈될 때 밸브 하우징으로 축방향으로 삽입되는 관 부재(tubular member)를 포함한다. 관 부재는 용광로 가스에 직접 노출로부터 밸브 플랩과 밸브 시트를 보호한다. 관 부재는 관 부재 상의 강관 연장과 동축의 아우터 자켓(outer jacket)을 포함하는 플레어링(flaring) 장치에 설치될 수 있다. 연장과 자켓은 연소를 지지하도록 충분한 공기의 진입을 허용하기 위한 보다 낮은 단부에서 오픈하는 연소 챔버를 정의한다. 플레어링 장치는 아우터 자켓에 고정되고 연소 챔버로 연장하는 점화기와 액체 또는 기체 연료를 분사하기 위한 강관 연장 내측에 동축으로 배치된 분사 노즐을 더 포함한다. 이해된 바와 같이, US 3,907,26에 따른 플레어링 장치를 가지는 셧 다운 배출 헷트는 폭발 방지를 위한 블리더 밸브로서 사용하기에는 적합하지 않다. 무엇보다도, 그것의 안쪽으로 오프닝하는 구성은 로 동작 동안 급작스런 압력 초과의 신뢰할 수 있는 제거를 방지한다.

상기의 관점에서, 본 발명의 첫 번째 목적은 간단하고 적은 비용 집약으로 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하기 위한 장치 및 대응하는 블리더 밸브를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1에 청구된 바와 같은 장치 및 청구항 16에 청구된 바와 같은 블리더 밸브에 의해 수행된다.

따라서, 본 발명은 블리더 밸브와 블리더 밸브에 의해 배출된 용광로 배기 가스의 연소를 일으키기 위해 구성된 장치를 포함하는 장치를 제안한다. 대표적인 방식으로, 블리더 밸브는 고정된 중공(hollow) 밸브 몸체와 이동가능한 밀폐장치를 포함한다. 밸브 몸체는 주입구와 배출구를 정의하고, 블리더 밸브의 폐쇄를 밀봉하기 위해 밀폐 장치가 협동하는 밸브 시트를 제공한다. 밀폐 장치는 배출구를 통해 용광로 배기 가스를 배출하기 위한 어떠한 적정한 수단에 의해 오픈 위치로 이동 가능하다. 오픈 위치가 액츄에이터의 수단에 의해 설정된 제어된 위치인지 또는 초과 압력의 작용에 의해 도달된 제어되지 않은 완화 위치인지에 관계없이, 발명에 따른 블리더 밸브는 밀폐 장치가 밖을 향해 오픈하도록, 예를 들어 로 압력이 오프닝하는 방향에서 밀폐 장치 쪽으로 힘을 가하도록 전형적이고 바람직하게 구성된다.

본 발명에 따르면, 연소를 일으키는 장치는 밸브 몸체에 또는 이동 가능한 밀폐 장치 중 어느 한쪽이나 또는 밸브 몸체나 밀폐 장치 중 어느 한쪽의 주위에 배치되는 점화 장치를 포함한다. 중요한 양상에 따르면, 점화 장치는 그것의 공간 점화 범위가, 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 주위의 공기와 섞이는 영역에 영구히 또는 일시적으로 위치되도록 배치된다. 특정한 구성의 용광로 배기 가스는, 산소의 적절한 양의 존재에서 적절한 수단에 의해 점화될 때, 연소하기 위해 충분히 높은 발열값을 갖는다.

이러한 이유로, 배기 가스는 상기 배열된 바와 같이, 적절히 선택된 영역에서 점화에 의해 배출구 하류(downstream) 및 주위에서 점화될 수 있다. 발명의 다른 양상에 따르면, 장치는 배기 가스가 배출구 하류에서 주위 공기로 즉시 배출되도록 구성되어 배출된 배기 가스의 야외 연소가 각각의 블리더 밸브 위치 및 위에서 일어난다. 동작 동안 일반적으로 접촉이 금지되는, 제한되지 않고 안전한 공간은 블리더 플랫폼과 그것에 배치되는 용광로 블리더 보다 위에서 전통적으로 이용 가능하다.

따라서, 용광로 배기 가스를 연소하기 위한 전술한 종래 기술 해법에 대해, 본 발명은 전용의 연소 챔버를 제공하기 위해 비용이 많이 드는 구조적 척도를 피할 수 있는 장점을 갖는다. 대신에 본 발명은 배기 가스의 야외(open-air) 연소를 제안한다. 이해된 바와 같이, 블리더 밸브의 구성 부품은 선천적으로 용광로 배기 가스의 높은 온도에 저항하도록 설계되고, 한정되지 않은 오픈 공간에서 야외 연소에 의해 배기 가스를 블리더 밸브 위에서 즉시 타오르도록 어떠한 추가적인 방법이 요구되는 것은 거의 없다.

따라서 이해된 바와 같이, 본 발명은 이들 구성의 배출과 관련한 전술한 위험을 제거하기 위하여 CO 및 H₂의 충분히 완전하고 제어된 연소를 위해 비용 효율이 높고 그럼에도 불구하고 신뢰할 수 있는 해법을 제공한다.

또한, 본 발명은 부수적인 독립 청구항 17에서 정의된 바와 같이, 상응하여 구성된 블리더 밸브에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예들은 부수적인 종속 청구항 2 내지 16과 18 내지 19에서 정의된다.

본 발명에 따르면, 간단하고 적은 비용 집약으로 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하기 위한 장치 및 대응하는 블리더 밸브를 제공할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 세부 사항 및 이점은 첨부된 도면들에 참조하여 몇몇 제한되지 않는 실시예들의 다음의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하는 종래의 장치의 부분적으로 분해된 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하는 제 1 장치를 나타내는 부분 측단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하는 제 2 장치를 나타내는 부분 측단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하는 제 3 장치를 나타내는 측면 및 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하는 제 4 장치를 나타내는 측면 및 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 블리더 밸브로부터 용광로 배기 가스를 연소하는 제 5 장치를 나타내는 측면 및 평면도이다.
도 2 내지 도 6b에서, 유사하거나 동일한 요소들은 동일한 참조부호에 의해 식별된다.

도 2 내지 도 6b는 중공(hollow) 밸브 몸체(22) 및 이동 가능한 플랩-타입 밀폐 장치(24)를 포함하는 용광로 블리더 밸브(20)를 나타낸다. 밸브 몸체(22)는 배출구(26)를 정의하고 블리더 밸브(20)의 폐쇄를 밀봉하는 밀폐 장치(24)와 협동하는 밸브 시트(valve seat)(도시하지 않음)를 갖는다. 전형적인 구성에서, 밸브 몸체(22)는 관 머프(tubular muff)의 형태를 가지고 블리더 밸브(20)를 고정시키는 장착 플랜지로 하단부에서 블리더 파이프(도시하지 않음)의 상단부 플랜지에 제공된다. 이해된 바와 같이, 블리더 밸브(20)를 운반하는 블리더 파이프는 하나 이상의 통풍관의 상단부 영역, 예를 들어 한 쌍의 결합 용광로 통풍관에 전형적으로 연결된다. 대안적으로, 용광로 배기 가스 스크러버 타워(scrubber tower)에 연결된 압력 경감 통기관과 서로 연결될 수 있다. 전형적인 용광로 설비는, 블리더 파이프들이 초과 압력의 경우에 용광로 배기 가스를 배출하기 위해 안내하는 로 위에서 블리더 플랫폼 상에 배치된 몇몇 블리더 밸브(20)들을 갖는다.

WO　2007/090747에 개시된 바와 같이 알려진 방식으로, 밀폐 장치(24)는, 도 2-3 및 도 4a, 5a 및 6a에서 파선(broken line)으로 나타낸, 밸브 시트의 닫힌 위치로부터 밸브 시트와 떨어진 제어된 제 1 오픈 위치로 밀폐 장치를 이동하기 위한 유압식 액츄에이터로 제공된 구동 기구(28)에 연결된다. 구동 기구(28)가 동작되면, 예를 들어, 블로우-인 또는 블로우-아웃과 같은 장기적인 절차의 경우, 용광로 배기 가스가 배출구(26)를 통해 제어된 방식으로 배출된다. 게다가, 블리더 밸브(20)는 닫힌 위치에서 밸브 시트에 반대하여 밀폐 장치(24)를 재촉하는 디스크-스프링 바이어싱을 가지는 안전 장치(30)를 포함한다. 안전 장치(30)는, 플리더 파이프, 예를 들어, 중공 밸브 몸체(22)의 내측의 압력이 안전 장치(30)에 의해 가해진 바이어싱 힘을 조정함으로써 설정된 수용가능한 값을 초과할 때 제 2 비상 오픈 위치로 밀폐 장치(24)의 비상 오프닝을 허용한다. 일반적으로 비상 오프닝은 안전 장치(30)의 바이어싱 힘을 초과하는 힘을 가하는 압력에 기인한, 배출구(26) 보다 위에 제 2 오픈 위치로 수십 밀리미터 변형되는 밀폐 장치(24)로, 빠르고 높은 압력 피크의 경우에 발생한다. 도 2 - 3에 나타낸 바와 같이, 비상 오프닝 기능을 보장하기 위하여, 블리더 밸브(20)는 밀폐 장치(24)가 외측으로 오픈하도록, 예를 들어, 로 압력이 밸브 시트를 떠나 미는 밀폐 장치(24)에 오프닝 힘을 가하도록 구성된다. 게다가, 본 발명의 목적이 아닌, 구동 기구(28)의 세부는 WO　2007/090747에서 확인되며, 공개는 여기에 참조로서 포함된다. 그러나, 이해된 바와 같이, 밀폐 장치(24)는 초과 압력의 제어된 경감 및/또는 비상 경감을 수행하는 다른 적절한 타입의 작동 기구에 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 도 2 to 도 6b의 블리더 밸브(20)는 블리더 밸브(20)에 의해 배출된 용광로 배기 가스를 연소하는 장치의 부분을 형성한다..

도 2의 실시예에서, 블리더 밸브(20)는 밀폐 장치(24) 내에 동심으로 내장된 점화 불꽃 노즐(ignition flame nozzle)(32)을 가지는 점화 장치를 포함한다. 점화 불꽃 노즐(32)은 밀폐 장치(24)의 중심으로부터 밸브 몸체(22)의 축을 향하여 돌출하는 점화 불꽃을 제공하도록 구성된다. 점화 불꽃 노즐(32)은, 탄소가 풍부한 가스의 혼합, 예를 들어 천연가스, 염기성-산소-로(basic-oxygen-furnace) 가스 또는 코크스로(coke-oven) 가스, 및 리모트 소스로부터 노즐(32)에 높은 압력 공기 또는 산소를 공급하는 가스 공급관(34)에 연결된다. 인식된 바와 같이, 점화 불꽃 노즐(32)의 공간적 점화 영역은, 밀폐 장치(24)가 닫힌 위치로부터 제 1 제어된 오픈 위치(파선 참조) 내로 이동될 때, 용광로 배기 가스가 발화성 혼합체를 형성하도록 주변 공기(ambient air)와 혼합하는 영역을 통해 이동한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 밀폐 장치가 제 1 오픈 위치에 있을 때 점화 불꽃 노즐(32)은 배출구(26) 보다 위에 배기 가스의 주 흐름 경로의 원통형의 외피 내에 도달하도록 충분히 긴 점화 불꽃을 만들도록 구성되고, 따라서 밀폐 장치가 제 1 오픈 위치, 즉 제어된 오픈 위치에 도달된 후에 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 주변 공기와 혼합하는 영역을 통해 이동한다. 따라서, 점화 불꽃 노즐(32)은 블리더 밸브(20)에 의해 주변 공기로 배출된 용광로 배기 가스의 야외 연소를 개시하는 불꽃을 제공한다. 요컨대, 용광로 배기 가스는 전용 연소 챔버에서 연소되는 대신에 자유로운 공간에서 연소된다. 도 2에서 더 나타낸 바와 같이, 가스 공급관(34)은 구동 기구(28)의 지지 암 내측과 이러한 연소의 영향으로부터 보호되는 밀폐 장치(24) 내측을 지나도록 배치된다.

도 3은, 점화 불꽃 노즐(38)들이 방사상으로 일정한 간격으로 그리고 밀폐 장치(24)의 주변에서 아래쪽으로 비스듬한 방향으로 내장되는, 본 발명에 따른 제 2 장치를 나타낸다. 점화 불꽃 노즐(38)들은 밀폐 장치(24)의 닫힌 위치에서 방사상으로 떨어져 아래쪽으로 비스듬한 방향으로 점화 불꽃을 만들도록 구성된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 노즐(38)들을 위한 가스 공급관(34)도 구동 기구(28)의 지지암 내측과 밀폐 장치(24) 내측을 통과하도록 배치된다. 그러나, 도 2의 실시예에 상반되는 바와 같이, 도 3의 배치는 블리더 밸브(20)의 비상 오프닝의 경우에, 예를 들어 밀폐 장치(24)가 배출구(26) 보다 위에 약간의 거리에서 제어되지 않은 비상 위치에 위치될 때, 배기 가스의 연소를 가능하게 한다. 실제로, 밀폐 장치(24)가 도 3의 실시예에서 제 2 오픈 위치에 있을 때, 점화 불꽃 노즐(38)의 점화 영역은 배출된 용광로 배기 가스가 주변 공기와 혼합하는 영역에서 배출구(26)의 하류(downstream)에 위치된다. 그러나 이해되는 바와 같이, 본 발명에 따른 블리더 밸브(20)는 밀폐 장치(24)의 제어된 그리고 제어되지 않은 오픈 위치 둘 다에서 점화를 허용하도록 도 3에 따른 점화 불꽃 노즐(38)과 도 2 또는 도 3에 따른 점화 불꽃 노즐(32, 38)의 결합에 설치될 수 있다. 도 2 내지 3의 실시예에서, 바람직하게는 밀폐 장치(24) 내에 내장되어도, 점화 장치가 각 점화 불꽃 노즐(32, 32, 38)의 점화 불꽃을 점화시키는 적절한 구성을 더 포함할 수 있는 여지가 있다. 바람직하게, 이러한 구성은 예를 들어 스파크 플러그 타입의 초고속 작동(very-fast-acting) 전자 점화기이다.

도 4a 및 도 4b는, 점화 장치가 밸브 몸체(22)의 주변에 장착 리브(rib)의 수단에 의해 비스듬히 장착되는 몇몇 점화 불꽃 랜스(40)들을 포함하는 제 3 장치를 나타낸다. 점화 불꽃 랜스(40)들은 규칙적인 간격으로 장착되는데 배출구(26)의 하류에 그들의 상단이 위치된다. 전술한 실시예들에서와 같이, 각각의 점화 불꽃 랜스(40)는 적절한 연소 가스 공급관(도시하지 않음)에 연결되고, 바람직하게는 고속-동작하는, 요구에 따라 점화 불꽃을 점화하는 연관된 점화 구성 요소에 설치된다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 점화 불꽃 랜스(40)들은 배기 가스의 유출 방향, 즉, 유출 방향에서 상부측 및 밸브 몸체(22)의 중심축 쪽에서 방사상으로 내측을 향해 점화 불꽃을 제공하여, 배출된 용광로 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 난기류(turbulence)의 영역을 통해 또는 내에 이르도록 구성된다. 배출된 배기 가스의 충격력으로부터 보호되기 위하여, 밀폐 장치(24)가 제 1 또는 제 2 오픈 위치 중 어느 한쪽에 있을 때 점화 불꽃 랜스(40)들은 배출된 배기 가스의 "윈드-쉐도우(wind-shadow)", 즉 주위 공기로 배출된 배기 가스 유출을 피하도록 배치된다.

도 5 a 및 도 5b는, 주로 점화 장치가 점화 불꽃 랜스 대신에, 밸브 몸체(22)의 주변에 장착된 몇몇 전기 스파크 점화기(42), 즉 고-전압 코일 점화기를 포함하는 점에서 전술한 실시예와는 다른 제 4 장치를 나타낸다. 각 전기 스파크 점화기(42)는 배기 가스 유출을 향하여 그것의 점화 스파크를 인도하도록 구성되어, 그것의 점화 스파크는 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 발화하기 쉬운 구역 내에 위치된다. 인식된 바와 같이, 도 5a 및 도 5b의 점화 장치는 용광로 배기 가스의 연소를 일으키기 위한 어떠한 추가적인 가스 공급 라인을 필요로 하지 않는다.

도 6a 및 도 6b는 점화 장치가 전기 스파크 점화기 대신에, 적절한 보급 라인에 연결되고 상기 배열된 바와 같이 배출구(26) 하류에 위치된 몇몇 플라즈마 토치(plasma torche)(44)들을 포함한다는 점에서, 도 5a-b의 전술한 장치와는 다른 제 5 실시예를 나타낸다. 따라서, 플라즈마 토치(44)들도 "윈드-쉐도우"에 정렬되고, 배기 가스 유출을 향해 플라즈마 제트(plasma jet)를 만들고 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 난기류 영역을 관통하도록 배열된다.

배기 가스 유출을 피하도록 도 4a -b, 도 5a-b 또는 도 6a-b에 따른 각각의 점화 불꽃 랜스(40), 스파크 점화기(42) 또는 플라즈마 토치(44)를 배열하기 위한 적절한 위치는 실제 밸브 구성에 따르고 숙련된 기술자에 의해 쉽게 판정될 수 있다. 이해된 바와 같이, 완전한 청구를 의미하지는 않는데 반하여, 배기 가스로부터 보호된 영역("윈드-쉐도우")은 각각의 점화 장치의 돌출하는 구성요소에 위험을 안전하게 회피하도록 충분히 낮은, 보다 낮은 흐름 속도의 영역을 의미하는 것이다. 이러한 결과로, 컴퓨터의 지원을 받는 전산유체역학(computational fluid dynamics)이 제어된 그리고/또는 비상 오프닝을 위한 배기 가스 속도장(velocity field)을 판정하기 위해 그리고 충돌 충격 및 마모가 충분히 낮은 영역을 선택하기 위해 사용될 수 있다.

비록 도면에 도시되지는 않았지만, 점화 장치가 밀폐 장치(24)의 움직임을 검출하는 하나 이상의 센서에 연결된 컨트롤러를 바람직하게 포함하는 것이 인식될 것이다. 실시예에 따르면, 컨트롤러는 점화 불꽃 노즐(32, 32, 38) 또는 점화 불꽃 랜스(40)에 연관된 점화 요소를 작동시키거나 스파크 점화기(42)를 작동시키도록 구성되거나, 또는 밀폐 장치(24) 움직임의 경우에 플라즈마 토치(44)가 검출된다. WO 2007/090747에 따른 기구를 사용하는 경우, 후자는 각각의 제 1 및 제 2 오픈 위치로 움직임 검출을 위한 2개의 센서를 바람직하게 갖추고 있다. 이러한 결과로, 구동 기구(28)는 밀폐 장치(24)가 장착된 지지 암의 회전을 감지하기 위해 배치되는 제 1 인코더와 안전 장치(30) 내측에 바이어싱 스프링에 반대하여 변위를 측정하기 위해 배치되는 제 2 인코더를 갖출 수 있다. 점화 장치의 온디맨드식(on-demand)의 활성화를 제공하는 경우, 신속하게 점화가능한 구성요소, 예를 들어 스파크 점화기들이 미연 가스(unburned gas)의 배출을 최소화하기 위해 바람직하게 사용된다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 점화용 불꽃(pilot flame) 타입의 점화 장치, 즉, 점화의 지속적인 소스를 제공하는 장치가 사용될 수 있다.

상기 실시예들의 각각은, 점화 장치가 밸브 몸체(20) 또는 이동가능한 밀폐 장치(24)에 배치되는 것에 관계없이, 밀폐 장치(24)가 제 1 및/또는 제 2 오픈 위치일 때, 점화 영역이 적어도 일시적으로, 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 발화성 혼합을 형성하도록 주위 공기와 혼합하는, 난기류의 영역에서 배출구의 하류에 위치되도록 구성된다. 또한, 이러한 영역은 숙련된 기술자에 의해, 예를 들어 블리더 밸브 근처의 발화성 지역의 판정을 원하는 컴퓨터의 지원을 받는 전산유체역학에 근거하여 쉽게 판정될 수 있다.

인식되고 도 1에 도시된 종래 기술의 장치에 반대된 바와 같이, 도 2 - 도 6의 장치는 블리더 밸브(20) 보다 위에서, 즉 블리더 플랫폼 보다 위에서 전형적으로 이용할 수 있는 자유 및 제한을 받지 않는 공간에서, 즉시 주위 공기로 배출된 용광로 배기 가스의 야외 연소를 일으키기 위해 구성된다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 장치로, 그중에서도 특히, 도 1의 종래 기술 해결에 사용된 비용이 많이 드는 수집 통기관과 추가적인 연소 챔버를 필요로 하지 않는다. 게다가, 도 2 - 도 6의 장치는 각 블리더 밸브(20)에서 연소를 별도로 일으키도록 구성되어, 단일 점화 장치의 실패가 모든 블리더 밸브로부터 제어되지 않은 위험한 배출의 원인이 되지 않는다. 이해된 바와 같이, 블리더 밸브 몸체(22) 또는 밀폐 장치(24)에 점화 장치에 점화 장치들을 제공함으로써 소형의 블리더 밸브를 제공하는 반면에, 점화 영역이 배기 가스와 산소 혼합의 전술한 영역과 만나면 점화 장치들은 인접한 블리더 밸브 몸체(22) 또는 밀폐 장치(24)에 설치될 수 있다.

마지막으로, 도 2 - 도 6의 장치 중 어느 하나에 따른 점화 장치에 설치된 블리더 밸브도 본 발명의 범위 내에 있다. 특히 바람직한 실시예는 밀폐 장치(24)의 비상 오픈 위치에서 점화를 보장하는 도 5a - 도 5b에 따른 전기 스파크 점화기와 밀폐 장치(24)의 제어된 오픈 위치에서 점화를 보장하는 도 2 또는 도 4a - 도 4b 중 어느 하나에 따른 불꽃 노즐 또는 불꽃 랜스를 포함한다.

20 블리더 밸브
22 밸브 몸체
24 밀폐 장치
26 배출구
28 기구
30 안전 장치
32; 38 점화 불꽃 노즐
34 가스 공급관
40 점화 불꽃 랜스(lance)
42 전기 스파크 점화기(electric spark igniter)
44 플라즈마 토치

Claims

블리더 밸브(bleeder valve)로부터 배출되는 용광로 배기 가스(off-gas)를 연소시키기 위한 장치에 있어서,
상기 장치는,
배출구를 한정하고 밸브 시트를 가지는 고정된 중공(hollow) 밸브 몸체와,
상기 블리더 밸브를 닫기 위해 상기 밸브 시트와 협력하고, 상기 배출구를 통해 용광로 배기 가스를 배출하기 위해 오픈 위치로 특히 밖을 향해 이동할 수 있는 이동가능한 밀폐 장치(obturator)를 포함하는 블리더 밸브; 및
상기 블리더 밸브에 의해 배출된 용광로 배기 가스의 연소를 일으키도록 구성된 장치;를 포함하고,
상기 장치는, 상기 밸브 몸체 또는 상기 이동 가능한 밀폐 장치에 또는 인접하게 배치되고;
상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때 상기 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 영역에서 상기 배출구 하류에 위치되는 점화 영역을 갖는 점화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 장치는 상기 블리더 밸브에 의해 주위 공기로 배출된 용광로 배기 가스의 야외(open-air) 연소를 일으키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항에 있어서,
상기 점화 장치는,
상기 밸브 몸체 또는 상기 이동 가능한 밀폐 장치 내에 수납되거나; 또는
상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출을 피하도록;
상기 밸브 몸체 또는 상기 이동가능한 밀폐 장치에 장착되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 점화 장치는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치로 이동될 때, 상기 밀폐 장치의 움직임을 검출하도록 배치된 적어도 하나의 센서에 연결되고 상기 점화 장치를 작동시키도록 구성된 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점화 장치는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 점화 불꽃이 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출 방향으로 향하도록 상기 이동 가능한 밀폐 장치에 장착된 적어도 하나의 점화 불꽃 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 점화 불꽃 노즐은 상기 이동 가능한 밀폐 장치에 수납되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점화 장치는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 점화 불꽃이 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출 방향으로 향하도록 상기 밸브 몸체의 주변에 장착되는 적어도 하나의 점화 불꽃 랜스(lance)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 6 항에 있어서,
상기 점화 불꽃 랜스는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출을 피하도록 장착되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점화 장치는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 점화 스파크가 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출 방향으로 향하도록 상기 밸브 몸체의 주변에 장착되는 각각의 전기 스파크 점화기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 8 항에 있어서,
상기 전기 스파크 점화기는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출을 피하도록 장착되는 것을 특징으로 하는 배치
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 점화 장치는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 플라즈마 제트가 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출 방향으로 향하도록 상기 밸브 몸체의 주변에 장착된 수 개의 플라즈마 토치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 10 항에 있어서,
상기 플라즈마 토치는, 상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 주위 공기로 배출되는 배기 가스의 유출을 피하도록 장착되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블리더 밸브는,
상기 밀폐 장치에 연결되어, 상기 밸브 시트 상의 닫힌 위치와 상기 밸브 시트로부터 떨어진 제 1 오픈 위치 사이로 상기 밀폐 장치를 이동시키기 위한 구동 기구;
상기 중공 밸브 몸체 내부의 압력이 허용 가능한 값을 초과할 때, 상기 밀 폐 장치가 상기 밸브 시트에 대해 닫힌 위치에 있도록 하고, 제 2 오픈 위치로 상기 밀폐 장치의 비상 오프닝을 허용하는 바이어싱(biasing) 수단을 가지는 안전 장치;를 더 포함하고,
상기 점화 장치는, 상기 밀폐 장치가 상기 제 1 오픈 위치 또는 상기 제 2 오픈 위치의 어느 한쪽에 있을 때, 상기 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 영역에서 상기 배출구의 하류에 위치된 점화 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 12 항에 있어서,
상기 점화 장치는,
상기 밀폐 장치가 제 1 오픈 위치일 때, 점화 불꽃이 상기 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 영역 내로 향하도록 하기 위한, 상기 이동 가능한 밀폐 장치에 장착된 적어도 하나의 점화 불꽃 노즐 또는 상기 밸브 몸체의 주변에 장착된 적어도 하나의 점화 불꽃 랜스; 및
상기 밀폐 장치가 제 2 오픈 위치일 때, 점화 불꽃이 상기 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 영역 내로 향하도록 하기 위한, 상기 밸브 몸체의 주변에 장착된 각각의 전기 스파크 점화기;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블리더 밸브는, 하나 이상의 통풍관 덕트(duct)를 통해, 용광로의 상부 콘(cone)에 연결된 블리더 파이프의 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블리더 밸브는, 압력 제거 덕트를 통해, 용광로 배기 가스 정화 장치의 스크러버 타워(scrubber tower)에 연결된 블리더 파이프의 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는, 용광로 배기 가스 연소장치.
제 14 항에 따른 적어도 2개의 장치 및/또는 제 15 항에 따른 적어도 하나의 장치를 포함하는 용광로 설비.
용광로 설비에서 용광로 배기 가스(off-gas)를 배출하는 블리더 밸브에 있어서,
상기 블리더 밸브는,
배출구를 정의하고 밸브 시트를 가지는 고정된 중공(hollow) 밸브 몸체; 및
상기 블리더 밸브를 닫기 위해 상기 밸브 시트와 협력하고, 상기 배출구를 통해 용광로 배기 가스를 배출하기 위해 오픈 위치 내로 밖을 향해 이동할 수 있는 이동 가능한 밀폐 장치;를 포함하고,
점화 장치는,
상기 밸브 몸체 또는 상기 이동 가능한 밀폐 장치에 배치되고;
상기 밀폐 장치가 오픈 위치일 때, 상기 배출구로부터 배출된 상기 용광로 배기 가스와 주위 공기가 혼합하는 영역에서 상기 배출구 하류에 위치된 점화 영역을 갖도록 배치되며,
상기 블리더 밸브는 상기 블리더 밸브에 의해 주위 공기로 배출된 용광로 배기 가스의 야외(open-air) 연소를 일으키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 블리더 밸브.
제 17 항에 있어서,
상기 블리더 밸브는,
상기 밀폐 장치에 연결되어, 상기 밸브 시트 상의 닫힌 위치와 상기 밸브 시트로부터 떨어진 제 1 오픈 위치 사이로 상기 밀폐 장치를 이동시키기 위한 구동 기구;
상기 중공 밸브 몸체 내부의 압력이 허용 가능한 값을 초과할 때, 상기 밀 폐 장치가 상기 밸브 시트에 대해 닫힌 위치에 있도록 하고, 제 2 오픈 위치로 상기 밀폐 장치의 비상 오프닝을 허용하는 바이어싱(biasing) 수단을 가지는 안전 장치;를 더 포함하고,
상기 점화 장치는, 상기 밀폐 장치가 상기 제 1 오픈 위치 또는 상기 제 2 오픈 위치의 어느 한쪽에 있을 때, 상기 배출구를 통해 배출된 용광로 배기 가스가 주위 공기와 혼합하는 영역에서 상기 배출구의 하류에 위치된 점화 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 블리더 밸브.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 점화 장치를 특징으로 하는 블리더 밸브.