KR20190127114A - 노정압 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

노정압 발전 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 노정압 발전 장치는, 고로와 연결된 습식 집진기와 연결되는 메인 배관, 메인 배관과 연통되어 고로가스를 공급하는 고로가스 공급관, 고로가스의 온도를 감지하는 온도 감지부, 및 고로가스 공급관 내의 고로가스에 스팀을 분사하기 위한 스팀 분사 장치를 포함한다.

Description

노정압 발전 장치{POWER GENERATOR USING TOP GAS PRESSURE OF BLAST FURNACE}
본 발명은 노정압 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 노정압 발전은 고로의 노정에서 발생하는 고압 가스인 폐기 에너지를 이용하여 발전하는 시스템을 가리키며, 노정압 발전을 위하여 노정압 발전기가 사용되고 있다.
고로에서 발생되는 고로가스는 건식 집진기(Dust Catcher)에서 건식으로 더스트를 1차 제거하고, 습식 집진기(Bischoff Scrubber)에서 냉각수를 이용하여 습식으로 미세 더스트를 2차 제거한 후 노정압 발전기로 공급된다.
이때, 습식 집진기를 통과한 후 고로가스의 온도는 설정 온도(예컨대, 60℃) 이하로 하락하여, 노정압 발전기에는 설정 온도 이하보다 낮은 온도의 고로가스가 공급되고 있다.
낮은 온도의 고로가스가 노정압 발전기에 그대로 공급되면 고로가스의 압력이 낮은 상태로 공급되므로 노정압 발전기의 발전 효율이 저하된다.
즉, 고로가스의 온도가 설정 온도 이하로 하락하여, 예컨대 60℃ 이하의 낮은 온도의 고로가스가 노정압 발전기에 공급됨에 따라, 그 만큼 고로가스가 팽창되지 못하여 노정압 발전기의 발전량이 적게 발생된다.
본 발명은 고로의 노정압 발전기의 가동용 가스인 고로가스의 온도를 상승시켜 노정압 발전기의 발전량을 증대시킬 수 있는 노정압 발전 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 노정압 발전 장치는, 고로와 연결된 습식 집진기와 연결되는 메인 배관, 메인 배관과 연통되어 고로가스로부터 배출되는 고로가스를 노정압 발전기에 공급하는 고로가스 공급관을 포함할 수 있다.
노정압 발전 장치는 고로가스 공급관 내의 고로가스의 온도를 감지하는 온도 감지부, 및 고로가스 공급관에 설치되어 온도 감지부에 의하여 감지된 온도가 설정 온도 이하인 경우에 고로가스 공급관 내의 고로가스에 스팀을 분사하기 위한 스팀 분사 장치를 포함할 수 있다.
스팀 분사 장치는 고로가스 공급관 중 메인 배관의 수직 하방으로 배치되는 수직 배관부에 설치되는 것일 수 있다.
스팀 분사 장치는 고로가스 공급관에 연결되어, 고로가스 공급관에 설정된 온도의 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급관을 포함할 수 있다.
스팀의 온도는 150℃ 내지 200℃ 범위로 설정되는 것일 수 있다.
스팀 공급관에는 고로가스 공급관 내의 고로가스에 스팀을 균일하게 분사하기 위한 스팀 노즐이 설치되는 것일 수 있다.
스팀 노즐은 고로가스 공급관과 설정된 각도를 이루도록 설치되는 것일 수 있다.
스팀 노즐은 고로가스 공급관의 외주면에 일정한 간격으로 복수개 설치되는 것일 수 있다.
스팀 공급관에는 스팀 노즐로 공급되는 스팀의 유량을 제어하기 위한 스팀 유량 제어 밸브가 설치되는 것일 수 있다.
온도 감지부는 고로가스 공급관에 설치되어 고로가스의 온도를 측정하기 위한 고로가스 온도계로 이루어지는 것일 수 있다.
스팀 공급관에는 스팀 공급관을 통하여 공급되는 스팀의 유량을 측정하기 위한 스팀 유량계가 설치되는 것일 수 있다.
스팀 공급관에는 스팀 공급관을 통하여 공급되는 스팀의 압력을 측정하기 위한 스팀 압력계가 설치되는 것일 수 있다.
고로와 습식 집진기의 사이에는 건식 집진기가 설치될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 노정압 발전기에 공급되는 고로가스에 고온의 스팀을 분사하여 고로가스의 온도를 상승시켜 고로가스의 팽창을 통해 노정압 발전기의 발전량을 최대로 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노정압 발전 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노정압 발전 장치의 일부 상세 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는" 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노정압 발전 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노정압 발전 장치의 일부 상세 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노정압 발전 장치는, 고로(10)의 상부로부터 배출되는 고로가스(11)를 습식 제진하는 습식 집진기(30)와 연결되는 메인 배관(50)을 포함할 수 있다.
고로(10)와 습식 집진기(30)의 사이에는 고로(10)로부터 배출되는 고로가스(11)를 건식으로 1차 제진하는 건식 집진기(20)가 설치될 수 있다.
습식 집진기(30)는 건식 집진기(20)에서 건식으로 1차 제진된 고로가스(11)를 습식으로 2차 제진할 수 있다.
메인 배관(50)은 습식 집진기(30)와 가스 홀더(40) 사이를 연결하고, 고로(10)의 상부로부터 배출되는 고로가스(11)를 가스 홀더(40)로 공급할 수 있다.
노정압 발전 장치는, 메인 배관(50)의 일측으로 분기되며, 메인 배관(50)과 연통되어 고로가스(11)를 노정압 발전기(60)에 공급하는 고로가스 공급관(100)을 포함할 수 있다.
또한, 노정압 발전 장치는, 고로가스 공급관(100) 내의 고로가스(11)의 온도를 감지하기 위한 온도 감지부를 포함할 수 있다.
고로가스 공급관(100)에는 온도 감지부에 의하여 감지된 온도가 설정 온도 이하인 경우에 고로가스 공급관(100) 내의 고로가스(11)에 스팀을 분사하여 고로가스(11)의 온도를 설정 온도로 승온하기 위한 스팀 분사 장치(200)가 설치될 수 있다.
스팀 분사 장치(200)는 스팀(21)을 통해 고로가스(11)의 온도를 용이하게 승온할 수 있도록 노정압 발전기(60)의 입구 밸브(61)의 전단부에 위치될 수 있다.
즉, 스팀 분사 장치(200)는 노정압 발전기(60)의 입구 밸브(61)와 메인 배관(50)의 사이의 고로가스 공급관(100)에 위치될 수 있다.
본 실시예에서, 고로가스 공급관(100)은 메인 배관(50)의 수직 하방으로 배치되는 수직 배관부(110)와 수평 배관부(112)를 포함할 수 있으며, 스팀 분사 장치(200)는 수직 배관부(110)에 설치될 수 있다.
스팀 분사 장치(200)는 고로가스 공급관(100)과 설정된 각도(예컨대, 직각)로 연결되고, 고로가스 공급관(100)에 설정된 온도의 고온 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급관(210)을 포함할 수 있다.
스팀 공급관(210)은 고로가스 공급관(100)과 설정된 각도(예컨대, 직각)로 배치되는 부분과, 고로가스 공급관(100)과 평행하게 배치되는 부분을 포함할 수 있다.
스팀 공급관(210)에 공급되는 스팀의 온도는 고로가스(11)를 승온시킬 수 있도록 예컨대, 150℃ 내지 200℃ 범위로 설정될 수 있다.
스팀 분사 장치(200)는 스팀 공급관(210)에 연통 설치되어 고로가스 공급관(100) 내의 고로가스(11)에 스팀(21)을 균일하게 분사하기 위한 스팀 노즐(220)을 포함할 수 있다.
스팀 노즐(220)은 스팀 노즐(220)로부터 분사되는 스팀(21)이 고로가스 공급관(100) 내의 고로가스(11)와 교차하면서 혼합될 수 있도록 고로가스 공급관(100)과 설정된 각도를 이루도록 설치될 수 있다.
스팀 노즐(220)은 고로가스 공급관(100) 내의 고로가스(11)에 스팀(21)을 보다 균일하게 분사할 수 있도록 고로가스 공급관(100)의 외주면에 일정한 간격으로 복수개 설치될 수 있다.
또한, 고로가스 공급관(100)에는 스팀 노즐(220)의 스팀(21)이 분사된 후의 고로가스의 온도를 측정하기 위한 고로가스 온도계(120)가 설치될 수 있다.
스팀 공급관(210)에는 스팀 노즐(220)로 공급되는 스팀의 유량을 제어하기 위한 스팀 유량 제어 밸브(230)가 설치될 수 있다.
스팀 유량 제어 밸브(230)는 고로가스 온도계(120)와 연결되어, 고로가스 온도계(120)에 의하여 측정된 고로가스(11)의 온도에 따라 스팀(21)의 유량을 조절할 수 있다.
스팀 공급관(210)에는 스팀 공급관(210)을 통하여 공급되는 스팀(21)의 유량을 측정하기 위한 스팀 유량계(240)가 설치될 수 있다.
스팀 유량 제어 밸브(230)는 스팀 유량계(240)와 연결되어, 스팀 유량계(240)에 의하여 측정된 스팀(21)의 유량에 따라 스팀(21)의 유량을 조절할 수 있다.
스팀 공급관(210)에는 스팀 공급관(210)을 통하여 공급되는 스팀(21)의 압력을 측정하기 위한 스팀 압력계(250)가 설치될 수 있다.
스팀 유량 제어 밸브(230)는 스팀 압력계(250)와 연결되어, 스팀 압력계(250)에 의하여 측정된 스팀(21)의 압력이 설정된 압력 이하일 때 고로가스(11)의 역류를 방지하기 위해 스팀(21)의 유량, 즉 압력을 조절할 수 있다.
스팀 공급관(210)에는 스팀 공급관(210)을 통하여 공급되는 스팀(21)의 온도를 측정하기 위한 스팀 온도계(260)가 설치될 수 있다.
또한, 스팀 유량 제어 밸브(230)는 스팀 온도계(260)와 연결되어, 스팀 온도계(260)에 의하여 측정된 스팀(21)의 온도에 따라 스팀(21)의 유량을 조절할 수 있다.
스팀 공급관(210)에는 스팀 공급관(210)을 통하여 공급되는 스팀(21)의 공급을 차단하기 위한 스팀 차단 밸브(270)가 설치될 수 있다.
스팀 공급관(210)에는 스팀 공급관(210)을 수동으로 개폐하기 위한 수동 개폐 제어 밸브(280)가 설치될 수 있다.
고로가스 공급관(100)의 수직 배관부(110)의 하단부에는 스팀(21)의 분사에 의하여 생성된 물을 저장하기 위한 드레인 포트(300)가 설치될 수 있다.
드레인 포트(300)의 하단부에는 드레인 포트(300)에 저장된 물을 배출하기 위한 드레인관(310)이 설치될 수 있다.
드레인관(310)에는 드레인 포트(300)에 저장된 물의 수위를 조절하기 위한 드레인 포트 레벨 조정 밸브(320)가 설치될 수 있다.
드레인관(310)의 하단부에는 드레인관(310)을 통하여 배출되는 물을 저장하기 위한 저장조(330)가 설치될 수 있다.
이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 노정압 발전 장치의 작동에 대해서 설명한다.
본 발명의 노정압 발전 장치는 고로가스 공급관(100)에 설치된 고로가스 온도계(120)에 의하여 측정된 고로가스(11)의 온도가 설정 온도, 예컨대 60℃ 이하인 경우에 작동될 수 있다.
이하에서는, 고로가스 온도계(120)에 의하여 측정된 고로가스(11)의 온도가 60℃ 이하인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
이 때, 노정압 발전기(60)의 입구 밸브(61), 스팀 분사 장치(200)의 스팀 차단 밸브(270), 및 수동 개폐 제어 밸브(280)는 제어부(미도시)에 의하여 오픈(open) 상태로 제어된다.
그리고, 메인 배관(50)을 통과하는 고로가스 중 고로가스 공급관(100)을 통과하는 고로가스(11)는 입구 밸브(61)를 거쳐 노정압 발전기(60)로 공급된다.
고로가스(11)가 고로가스 공급관(100)의 수직 배관부(110)를 통과할 때, 고로가스(11)에 노정압 발전기(60)의 입구 밸브(61)의 전단부에 설치된 스팀 노즐(220)에 의하여 설정 온도의 고온 스팀(21)이 분사된다.
스팀 노즐(220)은 고로가스 공급관(100)에 예컨대, 수직으로 배치된 부분의 스팀 공급관(210)의 외주면에 일정한 간격으로 복수개 설치되어 있으므로, 스팀(21)을 수직 배관부(110)를 통과하는 고로가스(11)에 균일하게 분사할 수 있다.
또한, 스팀 노즐(220)은 고로가스 공급관(100)의 수직 배관부(110)와 예컨대, 45 각도로 하향 경사지게 설치되어 있으므로, 스팀 노즐(220)로부터 분사되는 스팀(21)이 고로가스 공급관(100 내의 고로가스(11)와 교차하면서 균일하게 혼합될 수 있다.
그리고, 스팀 공급관(210) 내에 공급되는 스팀(21)의 온도는 스팀 온도계(260)에 의하여 측정된다. 스팀 온도계(260)에 의하여 측정된 스팀(21)의 온도는 고로가스(11)의 온도 조절을 위하여 사용될 수 있다.
즉, 스팀 노즐(220)에 의하여 분사된 스팀(21)은 예컨대, 대략 150℃ 내지 200℃의 온도를 가지고 있으므로, 고로가스(11)를 설정된 온도 이상, 즉 70℃ 내지 90℃ 온도 범위로 승온시킬 수 있다.
이와 같이, 고로가스(11)가 설정된 온도로 승온됨에 따라 고로가스(11)가 팽창한 상태(압력이 상승된 상태)로 노정압 발전기(60)에 공급되므로, 노정압 발전기(60)의 발전량이 증가하게 되는 것이다.
그리고, 스팀의 분사에 의하여 고로가스의 승온 중 수증기의 응측에 의하여 발생되는 응축수는 수직 배관부(110)의 하단부에 설치된 드레인 포트(300)에 낙하하여 저장된다.
또한, 고로가스 온도계(120)에 의하여 측정된 고로가스(11)의 온도, 즉, 고로가스(11)의 승온에 필요한 량만큼의 스팀(21)을 공급할 수 있도록 스팀 유량 제어 밸브(230)를 제어하여 스팀(21)의 공급 유량을 제어할 수 있다.
그리고, 스팀 유량계(240)에 의하여 스팀 공급관(210)을 통과하는 스팀(21)의 유량을 측정하고, 이 측정된 스팀의 유량에 따라 스팀 유량 제어 밸브(230)를 제어하여 필요한 스팀 공급 유량으로 제어할 수 있다.
또한, 스팀 압력계(250)에 의하여 스팀(21)의 압력을 측정하고, 이 측정 압력이 설정된 압력, 예컨대 5kg/cm2 이하일 때, 고로가스(11)의 역류를 방지하기 위하여 스팀 유량 제어 밸브(230)를 제어하여 스팀(21)의 유량을 증가시킬 수 있다.
스팀 유량 제어 밸브(230)의 제어에 의하여 스팀 공급관(210)에 공급되는 스팀(21)의 유량이 증가함에 따라, 스팀 노즐(220)로부터 분사되는 스팀(21)의 유량이 증가되어 고로가스(11)의 압력이 설정 압력 이상으로 조절될 수 있다.
11: 고로가스
21: 스팀
100: 고로가스 공급관
110: 수직 배관부
120: 고로가스 온도계
200: 스팀 분사 장치
210: 스팀 공급관
220: 스팀 노즐
230: 스팀 유량 제어 밸브
240: 스팀 유량계
250: 스팀 압력계

Claims (12)

  1. 고로와 연결된 습식 집진기와 연결되는 메인 배관,
    상기 메인 배관과 연통되어 상기 고로가스로부터 배출되는 고로가스를 노정압 발전기에 공급하는 고로가스 공급관,
    상기 고로가스 공급관 내의 상기 고로가스의 온도를 감지하기 위한 온도 감지부, 및
    상기 고로가스 공급관에 설치되어 상기 온도 감지부에 의하여 감지된 온도가 설정 온도 이하인 경우에 상기 고로가스 공급관 내의 상기 고로가스에 스팀을 분사하기 위한 스팀 분사 장치
    를 포함하는 노정압 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스팀 분사 장치는 상기 고로가스 공급관 중 상기 메인 배관의 수직 하방으로 배치되는 수직 배관부에 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스팀 분사 장치는 상기 고로가스 공급관에 연결되어, 상기 고로가스 공급관에 설정된 온도의 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급관을 포함하는, 노정압 발전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스팀의 온도는 150℃ 내지 200℃ 범위로 설정되는 것인, 노정압 발전 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스팀 공급관에는 상기 고로가스 공급관 내의 고로가스에 스팀을 균일하게 분사하기 위한 스팀 노즐이 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스팀 노즐은 상기 고로가스 공급관과 설정된 각도를 이루도록 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스팀 노즐은 상기 고로가스 공급관의 외주면에 일정한 간격으로 복수개 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스팀 공급관에는 상기 스팀 노즐로 공급되는 상기 스팀의 유량을 제어하기 위한 스팀 유량 제어 밸브가 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 감지부는 상기 고로가스 공급관에 설치되어 상기 고로가스의 온도를 측정하기 위한 고로가스 온도계로 이루어지는 것인, 노정압 발전 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 스팀 공급관에는 상기 스팀 공급관을 통하여 공급되는 상기 스팀의 유량을 측정하기 위한 스팀 유량계가 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 스팀 공급관에는 상기 스팀 공급관을 통하여 공급되는 상기 스팀의 압력을 측정하기 위한 스팀 압력계가 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 고로와 상기 습식 집진기 사이에는 건식 집진기가 설치되는 것인, 노정압 발전 장치.
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