KR20150028317A - 공압 수송에 의해 가루 물질을 분배하기 위해 물질이 저장되는 가압 저장부를 감압하는 감압부를 포함하는 장치 - Google Patents

공압 수송에 의해 가루 물질을 분배하기 위해 물질이 저장되는 가압 저장부를 감압하는 감압부를 포함하는 장치 Download PDF

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Abstract

공압 수송에 의해 과립 또는 분말 물질을 분배하기 위한 장치로써, 상기 과립 또는 분말 물질의 일시적인 저장을 위한 적어도 하나의 사일로(silo)(3), 교대로 디스패치 사일로를 비우기 위해 가압되고, 채우기 위해 감압되도록 설계되는 디스패치 사일로(dispatch silo), 및 상기 디스패치 사일로를 감압하기 위한 장치를 포함한다. 감압하는 감압부는 디스패치 사일로와 연결된 감압선(12), 최대 동작 처리량을 가지고, 감압선과 연결되는 백필터(11) 및 백필터를 통해 상기 감압선의 흐름률을 조절하는 흐름 조절 수단(15)를 포함한다. 백필터(11)는 압력하에서 작동하도록 설계되고, 흐름 조절 수단(15)은 백필터(11)의 감압선(12) 하류에 위치되고, 백필터의 최대 흐름율과 최대 동일한 흐름율을 확보하도록 설계된다. 특히 용광로로 석탄을 주입하기 위한 장치에 대한 적용된다.

Description

공압 수송에 의해 가루 물질을 분배하기 위해 물질이 저장되는 가압 저장부를 감압하는 감압부를 포함하는 장치{INSTALLATION FOR DISTRIBUTING PULVERULENT SUBSTANCE BY PNEUMATIC TRANSPORTATION, COMPRISING A DEVICE FOR DEPRESSURIZING A PRESSURIZED RESERVOIR IN WHICH SAID SUBSTANCE IS STORED}
본 발명은 상기 과립 또는 분말 물질의 일시적인 저장을 위한 적어도 하나의 분배식 호퍼를 포함하는 예를 들어 용광로로 석탄을 주입하기 위한 장치와 같이, 공압 수송을 통해 과립 또는 분말 물질의 분배를 위한 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 이들을 채우기 전에 분배식 호퍼의 감압을 가능하게 하는 수단에 관한 것이다.
예를 들어 EP　0 079 44 또는 EP　0 212 296로부터 과립 또는 분말 물질, 특히, 용광로로 미분탄을 주입하는 것은 공지되어 있다. 통상적으로 공압식으으로 수송되는 물질들이 있다. 일반적으로, 용광로에서 미분탄은 각각의 송풍구 또는 적어도 복수의 송풍구의 수준으로 주입될 수 있다. 상기 이송 및 주입 장치는 도1에 도시된다. 상기 수송 및 주입 장치는 도 1에 도시된다. 도면을 단순화 하기 위하여, 송풍구를 향한 단일 분배선(dispensing line)이 도시된다. 이는 단일의 메인 저장 호퍼(1)의 하류에 연결된 복수의 상기 선들이 있을 수 있다고 이해될 수 있다. 석탄은 대기압으로 유지되는 메인 저장 호퍼(1)로부터 공급되고, 용광로 근방에서 주입 지점과 각각 연결되는 복수의 주입선으로 분할되는 공압 분배선(2)을 통해 각 주입 지점을 향해 분배된다. 또한, 석탄은 용광로의 근방에 위치되고, " 주입 호퍼 "로 알려져 있는, 일정 압력하에서 유지되는 다른 용기를 향한 분배선을 통해 수송될 수 있다.　 주입은 상기 주입 호퍼와 연결된다. 상기 수송 및 주입 장치는 가압되는 일시적 저장 용기, 또는 분배식 호퍼를 포함하고, 상기 용기 또는 분배식 호퍼는 수송 가스, 예를 들어 질소에 의해 가압되고, 상기 물질을 포함하기에 적합하다. 상기 가스는 분말 물질이 유동화되도록 하고, 송풍관에서 종래에 위치된 사용 지점으로 그것이 수송되도록 한다.
다양한 측정들이 모든 송풍관 사이 균일한 분배를 보장하기 위해 실행되는 경우에도, 다양한 송풍관을 향해 개별적인 스트림을 제어하지 않으면서, 유동 속도 및 제어 밸브를 측정함으로써 용광로를 향해 전달되는 석탄의 전체 유동 속도를 제어하는 것은 이미 알려져 있다. 또한, 개별적인 유동 속도와 함께 전체 유동 속도가 제어되는 장치들이 있다.
한편으로, 상기 수송 및 주입 장치가 주입된 물질의 유동 속도를 제어할 수 있도록 되고, 다른 한편으로는, 분말 물질의 연속적인 공급을 제어할 수 있다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 전송선에서 평행하게 위치되고, 각 호퍼의 채움과 비움을 제어할 수 있는 폐쇄 밸브(4, 5)와 함께 제공되는 적어도 두 개의 분배식 호퍼의 한 세트는 각각의 전송선을 위해 종래에 사용된다. 상기 분배식 호퍼(3)는 하나가 용광로 송풍구에 석탄을 공급하기 위해 비워지면서, 메인 저장 호퍼로부터 채워지는 다른 하나와 함께 교대로 사용된다. 또한, 각 분배식 호퍼는 각각을 채우는데 도입된 미분탄의 질을 결정하도록 계량 수단(6)과 함께 제공되어, 주입된 석탄의 질의 제어가 가능하다.
메인 호퍼로부터 분배식 호퍼를 충전하는 경우, 석탄이 잘 흐르는 것을 방지할 수 있는 초과 압력을 비하기 위해, 분배식 호퍼에서 제공된 가스는 채워지는 동안 열리는 차단 밸브(16)가 구비된 압력이 동일한 배관에 의해 메인 호퍼의 상단부를 향해 배출된다. 상기 배관은 밸브(16)에 의해 폐쇄되기 때문에, 분배식 호퍼가 완전히 채워지면, 미분탄을 포함하는 습윤 가스로 채워진다. 발생할 수 있는 석탄의 응축 및 막힘, 또는 선(line)의 차단의 위험을 피하기 위해, 상기 배관은 절연되고 가열된다.
미분탄의 공압 수송을 통해 각 분배식 호퍼를 비우기 위해, 상기 호퍼는 비우는 전체 기간 동안 수송을 위해 요구되는 압력을 유지하는 것이 가능하게 하는 밸브(7)가 구비된 배관을 통해 가압되는 가스와 함께 공급된다.
그러므로, 사용중에 압력하에서 유지되는 상기 분배식 호퍼는 메인 저장 호퍼로부터 다시 채워지기 전 때마다 주기적으로 가압되어야 한다. 필연적으로 감압하는 동안 호퍼로부터 빠져나가는 가스는 상기 호퍼에 여전히 존재하는 분말 생성물 일부를 동반한다. 백필터는 감압 동안 가압되는 가스와 함께 대기로 미분탄의 상단한 양이 방출되는 것을 피하기 위해 종래에 사용된다. 일반적으로, 각 분배식 호퍼는 밸브(8)가 구비된 감압 배관을 통해 상기 메인 호퍼에서 직접 백필터에 의해 유지되는 미분탄을 회복하는 것이 가능하도록 하는 메인 저장 호퍼(1)에 위치된 백필터(9)와 연결된다. 가스는 화살표 F에 따라 대기로 배출되고, 다른곳 에서 회복된다. 메인 호퍼가 대기압에 존재하기 때문에, 필터도 대기압 하에 있고, 압력의 감소 는 백필터(9) 및 분배식 호퍼(3) 사이에 로드(load)의 손실로부터 발생하고, 상기 호퍼와 필터를 연결하는 배관 상에 위치된 감압 밸브(8)에 의해 제어될 수 있다.
감압동안, 분배식 호퍼의 압력은 점진적으로 감소한다. 또한, 백필터는 필터의 여과면의 영역에 의해 결정되는 최대 용적 유동 속도를 허용한다. 그러므로, 이는 감압을 최적화하기 위해, 감압 내내 필터를 통해 최대로 일정한 체적 유동 속도를 유지하는 것이 바람직하고, 필수적인 여과면을 최소화하여 필터의 전체적 크기와 가격을 최소화한다. 분배식 호퍼(3)과 백필터(9) 사이 배관에 위치된 밸브(8)에 의해 제공되는 유동속도 제어는 유동속도의 바람직한 불변성을 확보하는 것이 가능하게 한다.
그러므로, 상기 시스템의 하나의 단점은 상기 제어 밸브(8)이 분말 물질을 실은 가스 스트림 에 반드시 작용한다는 점에서 기인한다. 다른 단점은 일반적 용광로 장치에서 두 개 또는 세 개의 계량 호퍼를 포함하는 복수의 주입선 각각이 단일 저압 백필터와 연결되고, 결과적으로 분배식 호퍼를 감압 동안 필터와 연결하는 배관의 압력 변화가 다른 분배식 호퍼의 계량 감압부에 대해, 특히, 주입을 현재 수행하는 분배식 호퍼 상에서 파괴적인 효과를 가질 수 있다.
다른 단점은 감압 동안, 미분탄의 일정량이 백필터를 향해 감압 가스 스트림으로 되돌아 오고 다음 메인 저장 호퍼를 향해 감압 가스 스트림으로 되돌아 온다는 점으로부터 발생한다. 이것은 정밀하게 양을 결정하는 것이 불가능하게 한다. 결과적으로 송풍관으로 주입된 석탄의 실제 양은 분배식 호퍼 계량 작동에 의해 검출되는 양 보다 작을 뿐 아니라, 상기 양은 정확하게 알기 어렵다.
여전히 다른 단점은 감압 밸브와 백필터 사이 배관들이 상대적으로 길고 큰 직경을 가진다는 점으로부터 기인하고, 높은 장비 비용을 초래한다.
본 발명의 목적은 종래의 장치와 관련된 단점을 없애거나 최소한 제한하고, 상기 언급된 문제를 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 상기 과립 또는 분말 물질의 일시적인 저장을 위한 적어도 하나의 분배식 호퍼를 포함하는 예를 들어 용광로로 석탄을 주입하기 위한 장치와 같이, 공압 수송을 통해 과립 또는 분말 물질의 분배를 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 이들을 채우기 전에 분배식 호퍼의 감압을 가능하게 하는 수단을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적에 비추어, 본 발명은 과립 또는 분말 물질의 일시적인 저장을 위한 적어도 하나의 분배식 호퍼(분배식 호퍼)를 포함하는 공압 수송을 통해 과립 또는 분말 물질의 분배를 위한 장치에 있어서, 상기 분배식 호퍼는 교대로 상기 분배식 호퍼를 비우기 위해 가압되고, 채워지기 위해 감압되기에 적합하고, 상기 분배식 호퍼를 감압하기 위한 감압부는,
-상기 분배식 호퍼와 연결된 감압 배관(감압 배관)
-상기 감압 배관과 연결되어 최대 작동 유동 속도를 갖고, 즉, 상기 배관 상에 일련로 위치되거나 상기 패관의 상류 및 상기 분배식 호퍼에 직접 연결되는 백필터, 및
-상기 백필터를 통해 상기 감압 배관에서 상기 유동 속도를 제어하기 위한 유동 제어 수단(15)을 포함한다.
본 발명에 따르면, 장치는 상기 백필터(11)가 압력하에서 작동하기에 적합한 필터이고, 상기 유동 제어 수단(15)은 백필터(11)의 상기 감압 배관(12) 하류에 위치되고, 상기 백필터의 최대 유동 속도와 최대로 동일한 유동속도를 보장하도록 배열되는 것을 특징으로 한다.
일 장점은 필터의 하류에 위치되는 유동 제어 수단은 그들을 통해 통과되는 가스의 제진 스트림(dedusted stream)을 포함하여, 단면에서 마모, 막힘 및 결과적으로 발생할 수 있는 유동속도의 감소의 위험에 처하기 쉽다.
하나의 특정 구성에 따르면, 장치는 메인 호퍼로부터 공압 수송을 통해 과립 또는 분말 물질과 함께 주기적으로 채워지기 위해, 메인 저장 호퍼 및 메인 저장 호퍼에 연결된 복수의 분배식 호퍼를 포함하고, 각각의 분배식 호퍼는 각 분배식 호퍼에 직접 장착되는 가압되는 백필터을 갖는 자신의 감압 감압부를 포함한다.
메인 저장 호퍼 상에 장착되어 대기압하에서 작동하는 백필터를 이용하는 종래의 감압부와 비교하면, 본 발명에 따른 배열은 많은 장점이 존재한다.
용광로 장치를 위해 일반적으로 ND　400의 큰 직경 감압배관 또는 일반적으로 ND　200의 직경의 압력이 같은 배관을 위한 분배식 호퍼 및 백필터 사이 분배식 호퍼 마다 4톤 정도의 무게 절감을 허용할 수 있는 어떤 필요도 더 이상 없다.
더욱이, 이에 따라, 압력이 동등한 배관이 차단되는 어떠한 위험도 없고, 상기 배관의 온도를 측정하기 위한 단열을 제공할 어떤 필요도 없다.
각 분배식 호퍼를 위한 백필터에 의해 유지되는 미분탄이 상기 호퍼로 직접 되돌아 가지만, 메인 저장 호퍼로는 되돌아 가지 않기 때문에, 주입된 석탄의 실제 무게의 측정은 더 이상 왜곡되지 않는다.
분배식 호퍼의 감압은 다른 분배식 호퍼의 계량 시스템에 대한 어떤 효과도 갖지 않는다. 이는 메인 저장 호퍼의 상단에 위치되고, 복수의 분배식 호퍼에 공통적인 백필터를 이용하는 종래의 시스템에서, 모든 분배식 호퍼가 상기 필터로 이어지는 각각의 감압 배관을 통해 연결되기 때문이다. 따라서, 분배식 호퍼의 감압 밸브에 대한 영향을 가지는 백필터 배압(back-pressure)의 결과로, 분배식 호퍼 중 하나는 다른 분배식 호퍼의 계량 시스템에 영향을 미친다. 상기 문제는 분배식 호퍼 마다 하나의 백필터를 이용함으로써 제거된다.
제1실시예에 따르면, 유동 제어 수단은 백필터를 위한 최대 허용가능한 유동 속도와 같거나 작은 최대 용적 유동 속도의 통과를 허용하는데 적합한 기설정된 단면의 오리피스를 갖는 플레이트를 포함한다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 유동 제어 수단은 상기 백필터를 위한 최대 허용가능한 유동 속도와 동일하거나 작은 최대 용적 유동 속도의 통과를 허용하는데 적합한 기설정된 단면과 형태로 드 라발 노즐(de Laval nozzle)을 포함한다.
오리피스 또는 드 라발 노즐에서 가스 및 분말 생성물의 혼합물의 팽창(expansion)이 중요한 경우, 후자는 감압이 실질적으로 일정한 온도로 진행하는 한, 상류에 위치된 백팩터를 통해 일정한 유효 체적의 유동 속도 생산한다.
드 라발 노즐에 유입구(inlet) 또는 오리피스의 상류에서 압력이 호퍼의 감압의 결과로 계속적으로 감소하는 경우, 가스 및 분말의 혼합물의 큰 유동속도는 마찬가지로 비례하여 감소한다. 다른 한편으로, 상류 가스 온도가 일정하게 유지되는 경우, 체적 유동 속도는 드 라발 노즐 또는 플레이트 오리피스의 압력 상류에서 독립적으로 일정하게 유지된다.
그러므로, 오리피스를 갖는 플레이트 또는 드 라발 노즐과 같은 이동 소자(moving elements)없이, 고정 제어 수단의 사용으로 인하여, 종래의 기술로써 제어된 감압 밸브는 더이상 필요하지 않고, 호퍼 마다 상당한 절감을 가져올 수 있다.
과립 또는 분말 물질의 일시적인 저장을 위한 적어도 하나의 분배식 호퍼를 포함하는 예를 들어 용광로로 석탄을 주입하기 위한 장치와 같이, 공압 수송을 통해 과립 또는 분말 물질의 분배를 위한 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 용광로로 석탄을 주입하기 위한 종래 장치를 나타내는 개략도이고, 본 명세서의 도입 부분에서 이미 설명되고 전술되었다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 상응하는 장치의 분배식 호퍼의 두 개의 변형을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 다른 상세한 설명 및 특성은 첨부된 도면에 대해 도면번호를 갖는 도면과 함께 예로써 제공되는 하기 실시예의 설명으로 나타낼 것이다.
도 1은 용광로로 석탄을 주입하기 위한 종래 장치를 나타내는 개략도이고, 본 명세서의 도입 부분에서 이미 설명되고 전술되었다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 상응하는 장치의 분배식 호퍼의 두 개의 변형을 나타내는 개략도이다.
도 2a 및 도2b에 도시된 본 발명에 따른 감압부에서, 분배식 호퍼(3)는 압력하에서 작동하도록 의도되는 백필터(11)를 구비한다. 이를 위해, 백필터의 케이싱(casing)은 필터가 유동 제어 수단의 상류에 위치되어, 25bar만큼 상대적으로 높은 압력 하에 존재한다는 점으로부터 얻어지는 더 높은 압력을 허용하도록 보강될 것이다. 또한, 필터의 케이싱은 반복 연상으로부터 발생하는 기계적 피로(fatigue stresses)를 허용하도록 치수가 지정될 것이다. 이 때, 케이싱은 서비스의 다년에 걸쳐서 대략적으로 12 내지 15분 간격으로, 즉, 일반적으로 한 시간에4 내지 5번씩 가압되고 감압된다. 또한, 백필터의 필터 표면은 2내지 60 m3/분 정도의 백(bag)을 통해 체적 유동 속도를 허용하도록 결정될 것이다.
백필터(11)는 호퍼(3)의 상단에 직접 부착되어, 필터에 의해 보유되는 가루 또는 분말 물질이 호퍼로 직접 되돌아올 수 있다. 감압 배관(12)은 필터의 세정된(scrubbed) 가스 배출구(13)와 연결된다.
차단 밸브(14)는 용광로 상에 송풍구 또는 주입 지점을 향해 미분탄의 공압 수송동안 이들의 종래 사용에 대해서 가압 동안 호퍼의 폐쇄를 허용하기 위해 필터의 상류에 상기 배관상에 장착된다. 드 라발 노즐(15)는 도 2a 경우의 차단밸브(14)의 하류 또는 도 2b 경우의 차단밸브(14)의 상류에, 감압 배관(12) 상에 제공된다.
필터의 상기 일반적 유동 속도 보다 다소 작거나 실질적으로 같은, 노즐을 통해 일정 체적 유동 속도가 가능하도록 드 라발 노즐(15)의 치수 특징은 백필터의 일반적 유동 속도 즉, 필터 백을 통해 최대 허용가능한 유동 속도를 기초로 결정된다.
드 라발 노즐의 배출구는 필요한 경우 소음기(silencer)를 통해 대기로 직접 열릴 수 있고, 필터링된 가스를 재활용하기 위한 장치와 연결될 수 있다.
또한, 분배식 호퍼를 채우는 경우, 밸브(14)는 분배식 호퍼에 존재하는 가스를 배출하기 위해 열린다는 것을 주목해야 할 것이다. 이는 압력이 동일한 배관이 더 이상 필요하지 않은 부수적 이유이다.
본 발명 덕분에, 필터 표면의 로딩을 다소 증가시키면서, 단지 10　m2의 동등한 필터와 함께 75m2의 효율적 표면 면적을 갖는 대기의 필터를 교체하는 것이 가능하다.
본 발명은 용광로로 석탄을 주입하는데 관련된 특정 적용 및 실시예에 제한되지 않는다. 또한, 백필터를 통해 상기 호퍼의 주기적 감압을 요구하고, 분말 물질을 포함하는 가압되는 호퍼를 포함하는 다른 장치에 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 과립 또는 분말 물질의 일시적인 저장을 위한 적어도 하나의 분배식 호퍼(분배식 호퍼)(3)를 포함하는 공압 수송을 통해 과립 또는 분말 물질의 분배를 위한 장치에 있어서,
    상기 분배식 호퍼는 교대로 상기 분배식 호퍼를 비우기 위해 가압되고, 채워지기 위해 감압되기에 적합하고,
    상기 분배식 호퍼를 감압하기 위한 감압부는,
    -상기 분배식 호퍼와 연결된 감압 배관(감압 배관)(12)
    -상기 감압 배관과 연결되어 최대 작동 유동 속도를 갖는 백필터(백필터)(11) 및
    -상기 백필터를 통해 상기 감압 배관에서 상기 유동 속도를 제어하기 위한 유동 제어 수단(15)을 포함하고,
    상기 백필터(11)는 압력하에서 작동하기에 적합한 필터이고, 상기 유동 제어 수단(15)은 백필터(11)의 상기 감압 배관(12) 하류에 위치되고, 상기 백필터의 최대 유동 속도와 최대로 동일한 유동속도를 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동 제어 수단은,
    상기 백필터를 위한 최대 허용가능한 유동 속도와 동일하거나 작은 최대 용적 유동 속도의 통과를 허용하는데 적합한 기설정된 단면의 오리피스(orifice)와 플레이트(plate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분배 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유동 제어 수단은 상기 백필터를 위한 최대 허용가능한 유동 속도와 동일하거나 작은 최대 용적 유동 속도의 통과를 허용하는데 적합한 기설정된 단면과 형태로 드 라발 노즐(de Laval nozzle)(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분배 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 수단(15)는 차단 밸브(차단 밸브)(14)의 감압 배관 상류에 위치되는 것을 특징으로 하는 분배 장치.
  5. 제1항 내지 제3항에 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 수단(15)는 차단 밸브(14)의 감압 배관 상류에 위치되는 것을 특징으로 하는 분배 장치.
  6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 용광로로 미분탄(powdered coal)을 주입하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 분배 장치.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분배 장치는 메인 호퍼로부터 공압 부송을 통해 과립 또는 분말 물질과 함께 주기적으로 채워지도록 상기 메인 저장 호퍼와 연결되는 메인 저장 호퍼 및 복수의 분배식 호퍼(3)를 포함하고, 각각의 분배식 호퍼는 각각의 분배식 호퍼에 직접 장칙되는 가압되는 백필터를 갖는 자체 감압 감압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분배 장치.
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