KR20200127327A - 가스 분사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 일측이 연소실의 내부에 노출되는 분사 노즐부, 분사 노즐부의 타측을 감싸는 본체부, 본체부를 통하여 분사 노즐부와 연통할 수 있는 가스 공급부, 본체부의 내부에 배치되고, 분사 노즐부에 접속할 수 있도록 신축 가능하게 형성되는 플러싱 노즐부, 및 플러싱 노즐부와 연결되는 유체 공급부를 포함하는 가스 분사 장치와, 이에 적용되는 가스 분사 방법으로서, 내부에 부착된 이물을 쉽게 제거할 수 있는 가스 분사 장치 및 방법이 제시된다.

Description

가스 분사 장치 및 방법{GAS INJECTION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 가스 분사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에 부착된 이물을 쉽게 제거할 수 있는 가스 분사 장치 및 방법에 관한 것이다.
제철 공정에서 발생하는 부생가스로는 고로가스(BFG, Blast Furnace gas) 및 전로가스(LDG, Lintz Donawiz Gas)가 있다. 이들 가스는 부생가스 발전소로 공급되어 발전용 연료로 사용된다.
전로가스 및 고로가스는 부생가스 발전소의 연소실에 공급되어 연소된다. 이때, 연소열은 부생가스 발전소의 보일러에 공급되어 증기 생산에 사용되고, 연소가스는 가스 터빈에 공급되어 가스 터빈을 회전시킨다. 보일러에서 생산된 증기는 증기 터빈에 공급되어 증기 터빈을 회전시킨다. 가스 터빈 및 증기 터빈과 각기 연결된 발전기는 이들의 회전을 이용하여 전력을 생산한다.
한편, 연소실에는 인젝터('버너'라고도 한다)가 설치되고, 전로가스 및 고로가스는 인젝터를 통하여 연소실의 내부에 고르게 분사된다. 이때, 전로가스 및 고로가스에 혼입된 다양한 이물이 인젝터의 내부에 부착될 수 있다. 이물이 인젝터의 내부에 장시간 누적되면, 가스 흐름이 나빠지게 되어 연소 효율이 저하되고, 인젝터가 부식되어 전로가스 및 고로가스가 누출될 수 있다.
따라서, 주기적으로 인젝터를 분해하여 그 내부를 세척해야 하고, 이를 위해 연소실 및 보일러를 주기적으로 정지시켜야 한다. 이에, 종래에는 부생가스 발전소의 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
KR 10-2012-0004885 A KR 10-2018-0073998 A
본 발명은 내부에 누적된 이물을 쉽게 제거할 수 있는 가스 분사 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 가스 분사 장치는, 일측이 연소실의 내부에 노출되는 분사 노즐부; 적어도 일부가 상기 분사 노즐부의 타측을 감싸는 본체부; 상기 본체부를 통하여 상기 분사 노즐부와 연통할 수 있는 가스 공급부; 상기 본체부의 내부에 배치되고, 상기 분사 노즐부에 접속할 수 있도록 신축 가능하게 형성되는 플러싱 노즐부; 및 상기 플러싱 노즐부와 연결되는 유체 공급부;를 포함한다.
상기 유체 공급부는 상기 플러싱 노즐부에 복수의 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 복수의 분기관을 구비할 수 있다.
상기 본체부는, 상기 분사 노즐부의 타측을 감싸는 제1하우징; 상기 분사 노즐부의 일측이 수용되고, 상기 연소실과 연통하는 제2하우징; 상기 제2하우징과 상기 제1하우징을 상호 고립시키는 격벽;을 포함할 수 있다.
상기 가스 공급부는 상기 제1하우징에 장착될 수 있다.
상기 플러싱 노즐부는 상기 제1하우징에 수용되고, 상기 분사 노즐부의 타측에 정렬될 수 있다.
상기 플러싱 노즐부는, 상기 유체 공급부에 지지되고, 상기 분사 노즐부와 이격되는 고정 노즐; 상기 고정 노즐의 내부에 삽입되고, 일측이 상기 분사 노즐부를 향해 돌출될 수 있고, 타측이 상기 고정 노즐의 내부에서 전후진 가능한 작동 노즐;을 포함할 수 있다.
상기 플러싱 노즐부는, 상기 작동 노즐의 타측을 지지하는 탄성 부재;를 포함할 수 있다.
상기 작동 노즐은 길이가 상기 분사 노즐부와 상기 고정 노즐의 이격 거리보다 길고, 타측의 내경이 일측의 내경보다 클 수 있다.
상기 유체 공급부는 상기 본체부에 장착되고, 상기 분사 노즐부와 이격되며, 상기 플러싱 노즐부를 통해 상기 분사 노즐부와 접속될 수 있다.
상기 분사 노즐부 및 상기 플러싱 노즐부의 서로 마주보는 단부를 상호 결합 및 분리시킬 수 있도록, 상기 서로 마주보는 단부에 구비되는 체결부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 가스 분사 방법은, 일측이 연소실의 내부에 노출된 분사 노즐부의 타측을 버퍼 공간과 연통시키는 과정; 상기 버퍼 공간 및 분사 노즐부를 통하여 상기 연소실의 내부로 가스를 분사하는 과정; 상기 분사 노즐부의 타측을 마주보도록 마련된 플러싱 노즐부를 신장시켜 상기 분사 노즐부에 상기 플러싱 노즐부를 접속시키는 과정; 상기 분사 노즐부의 내부를 세척할 수 있도록 상기 플러싱 노즐부를 통해 상기 분사 노즐부의 내부에 유체를 분사하는 과정; 및 상기 플러싱 노즐부를 수축시켜 상기 분사 노즐부에서 상기 플러싱 노즐부를 분리시키는 과정;을 포함한다.
상기 버퍼 공간 내에서, 상기 플러싱 노즐부의 신축과, 상기 분사 노즐부와 상기 플러싱 노즐부의 상호 접속 및 분리를 수행할 수 있다.
상기 플러싱 노즐부를 접속시키는 과정은, 상기 플러싱 노즐부의 내부로 상기 유체를 주입하는 과정; 상기 유체의 압력을 이용하여 상기 플러싱 노즐부의 일부를 돌출시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 유체를 분사하는 과정은, 상기 분사 노즐부의 내부에 상대적으로 고온인 제1 유체를 분사하여 상기 분사 노즐부의 내부에 부착된 이물의 부착력을 저하시키는 과정; 상기 분사 노즐부의 내부에 상대적으로 저온인 제2 유체를 분사하여 상기 이물을 탈락시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 플러싱 노즐부를 분리시키는 과정은, 상기 유체의 주입을 정지하는 과정; 상기 분사 노즐부에서 멀어지는 방향으로 상기 플러싱 노즐부에 탄성력을 가하여 상기 플러싱 노즐부의 일부를 복귀시키는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 연소실은 부생가스 발전설비의 연소실을 포함하고, 상기 가스는 제철 공정에서 발생하는 부생가스를 포함하고, 상기 유체는 증기 및 청정 공기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 신축 가능하게 형성된 플러싱 노즐부를 신장시켜 분사 노즐부에 접속시키고, 분사 노즐부의 내부에 유체를 분사하여 분사 노즐부의 내부를 세척할 수 있다. 이처럼 분사 노즐부를 분해하지 않고, 분사 노즐부의 내부를 집중적으로 세척하여 분사 노즐부의 내부에 부착된 이물을 쉽게 제거함으로써, 이물 누적에 취약한 분사 노즐부의 내부를 청결하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 분사 노즐부를 통하여 연소실 내에 가스를 분사하는 동안에, 플러싱 노즐부를 수축시켜 분사 노즐부로부터 이격시킴으로써, 분사 노즐부로 공급되는 가스의 흐름이 플러싱 노즐부에 간섭되는 것을 효과적으로 억제 혹은 방지할 수 있다.
이로부터 분사 노즐부가 장착된 연소실을 안정적으로 운용할 수 있고, 이를 구비한 부생가스 발전소의 안정적인 전력 생산과 출력 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부생가스 발전 설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 부분 확대도이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 가스 분사 장치의 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치는 부생가스 발전 설비의 연소실에 적용될 수 있다. 물론, 가스 분사 장치는 각종 처리 설비의 처리실 내부로 가스를 분사하는 장치로 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 보일러 버너 장치라고도 지칭할 수 있다.
이하에서는, 제철 공정에서 발생된 부생가스를 연료로 하여 전력을 생산하는 부생가스 발전 설비의 연소실을 기준으로 본 발명의 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부생가스 발전 설비를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 부생가스 발전 설비는, 전로(10)로부터 발생되는 부생가스를 수집하는 부생가스 홀더(20), 부생가스 홀더(20)로부터 부생가스를 공급받아 연소시키는 연소실(30), 연소실(30)에서 생성되는 연소열을 이용하여 급수기(50)에서 공급되는 물로부터 고압 증기로 생산하는 보일러(40), 보일러(40)로부터 고압 증기와 연소 가스를 공급받아 터빈을 회전시키며 전력을 생산하는 발전기(60), 및 연소실(30)에 장착되고, 부생가스 홀더(20)로부터 부생가스를 공급받아서 연소실(30)의 내부에 분사하는 가스 분사 장치(700)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에서는 전로(10), 부생가스 홀더(20), 연소실(30), 보일러(40), 급수기(50) 및 발전기(60)의 구성 및 방식을 특별히 한정하지 않는다. 즉, 이들의 구성 및 방식은 다양할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 모식도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치(700)는, 일측이 연소실(30)의 내부에 노출되는 분사 노즐부(710), 적어도 일부가 분사 노즐부(710)의 타측을 감싸는 본체부(720), 본체부(720)를 통하여 분사 노즐부(710)와 연통할 수 있는 가스 공급부(730), 본체부(720)의 내부에 배치되고, 분사 노즐부(710)에 접속할 수 있도록 신축 가능하게 형성되는 플러싱 노즐부(740), 플러싱 노즐부(740)와 연결되는 유체 공급부(750)를 포함한다.
분사 노즐부(710)는 일 방향으로 소정 길이 연장될 수 있고, 일 방향에 교차하는 방향으로 소정 직경을 가질 수 있다. 분사 노즐부(710)는 중공형으로 형성될 수 있다. 분사 노즐부(710)는 내부에 분사 통로가 형성될 수 있다. 분사 통로는 일 방향으로 연장될 수 있다.
분사 통로는 입구 개구가 분사 노즐부(710)의 타측에 형성되고, 출구 개구가 분사 노즐부(710)의 일측에 형성될 수 있다. 분사 노즐부(710)의 타측을 후방 단부라고 하고, 분사 노즐부(710)의 일측을 전방 단부라고 할 수 있다.
가스의 흐름을 기준으로, 입구 개구는 가스가 먼저 통과하는 개구이고, 출구 개구는 가스가 나중에 통과하는 개구일 수 있다. 전방은 연소실(30)의 중심부와 가까워지는 방향을 의미할 수 있다. 또한, 후방은 연소실(30)의 중심부로부터 멀어지는 방향을 의미할 수 있다.
가스 분사 장치(700)는 분사 노즐부(710)를 복수개 구비할 수 있다. 복수개의 분사 노즐부(710)는 일 방향에 교차하는 방향으로 상호 이격될 수 있다. 복수개의 분사 노즐부(710)는 본체부(720)를 통하여 가스 공급부(730)로부터 가스를 공급받을 수 있고, 연소실(30)의 내부에 가스를 분사할 수 있다.
가스는 연소실(30)의 내부에서 연소되어 연소열 및 연소가스를 생성할 수 있다. 연소열은 보일러(30)의 고압 증기 생성에 이용될 수 있다. 연소가스 및 고압 증기는 발전기(60)로 보내져서 전력 생산에 활용될 수 있다. 가스는 부생가스를 포함할 수 있다. 이때, 부생가스는 고로가스 및 전로가스를 포함할 수 있다. 물론, 이 외에도 부생가스의 종류는 다양할 수 있다. 가스에는 각종 이물이 혼입될 수 있다. 이때, 이물은 고로가스 및 전로가스가 생성될 때, 이들 가스에 혼입되는 각종 부산물일 수 있다. 이물은 분사 노즐부(710)의 분사 통로 내벽에 부착될 수 있다.
이에, 복수개의 분사 노즐부(710)는 플러싱 노즐부(740)를 통하여 유체 공급부(750)로부터 유체를 공급받을 수 있고, 유체에 의하여 내부가 세척될 수 있다.
본체부(720)는, 분사 노즐부(710)의 타측을 감싸는 제1하우징(721), 분사 노즐부(710)의 일측이 수용되고, 연소실(30)과 연통하는 제2하우징(722), 및 제2하우징(722)과 제1하우징(721)을 상호 고립시키는 격벽(723)을 포함할 수 있다.
제1하우징(721)은 내부가 전방으로 개방될 수 있고, 측면 및 후면을 포함할 수 있다. 제1하우징(721)은 예컨대 원통 형상일 수 있다. 물론, 제1하우징(721)의 형상은 다양할 수 있다. 제1하우징(721)은 일 방향으로 연장될 수 있다.
제2하우징(722)은 내부가 전방 및 후방으로 개방될 수 있고, 측면을 포함할 수 있다. 제2하우징(722)은 예컨대 원통 형상일 수 있다. 물론, 제2하우징(722)의 형상은 다양할 수 있다. 제2하우징(722)은 제1하우징(721)의 전방에 배치되고, 제1하우징(721)의 측면에 연결될 수 있다. 제2하우징(722)은 일 방향으로 연장될 수 있다.
격벽(723)은 제1하우징(721)과 제2하우징(722)의 사이에 배치될 수 있다. 격벽(723)은 일 방향에 교차하는 방향으로 연장될 수 있고, 제1하우징(721)의 전면과 제2하우징(722)의 후면을 폐쇄할 수 있다. 격벽(723)은 예컨대 원판 형상일 수 있다. 물론, 격벽(723)의 형상은 다양할 수 있다. 격벽(723)을 일 방향으로 관통하도록 분사 노즐부(710)가 장착될 수 있다. 이에, 분사 노즐부(710)는 격벽(723)에 지지될 수 있다.
제1하우징(721) 및 격벽(723)은 분사 노즐부(710)의 후방 단부 측에 버퍼 공간(S)을 제공할 수 있다. 버퍼 공간(S)에는 가스가 임시 수용될 수 있다. 예컨대 제1하우징(721) 및 격벽(723)은 매니폴드의 역할을 한다.
또한, 버퍼 공간(S)에 의해 가스와 유체를 분사 노즐부(710)에 교대로 공급하는 것이 가능해진다. 즉, 분사 노즐부(710)에 가스를 공급할 때에는 버퍼 공간(S)과 분사 노즐부(710)를 연통시키고, 분사 노즐부(710)에 유체를 공급할 때에는 플러싱 노즐부(740)와 분사 노즐부(710)를 연통시킬 수 있다.
즉, 분사 노즐부(710)의 후방 단부 측에 버퍼 공간(S)을 제공함으로써, 가스 분사 장치(700)의 분해 없이, 분사 노즐부(710)에 가스와 유체를 교대로 공급하는 것이 가능해진다.
제2하우징(722) 및 격벽(723)은 분사 노즐부(710)의 전방 단부 측에 보호 공간을 제공할 수 있다.
가스 공급부(730)는 일 방향에 교차하는 방향으로 제1하우징(721)의 측면에 장착될 수 있다. 가스 공급부(730)는 제1하우징(721)의 내부와 연통할 수 있다. 가스 공급부(730)는 가스 공급원으로부터 가스를 공급받을 수 있다. 구체적으로 가스 공급원은 부생가스 홀더(20)일 수 있다.
가스 공급부(730)를 통하여 제1하우징(721)의 내부에 주입되는 가스는 분사 노즐부(710)의 분사 통로 입구로 유입되고, 분사 통로 및 분사 통로 출구를 통과하여 연소실(30)의 내부에 분사될 수 있다.
플러싱 노즐부(740)는 제1하우징(721)에 수용되어 버퍼 공간(S)에 위치할 수 있다. 플러싱 노즐부(740)는 분사 노즐부(710)의 후방 단부에 일 방향으로 정렬될 수 있다. 플러싱 노즐부(740)와 분사 노즐부(710)는 일대일로 대응할 수 있다. 즉, 플러싱 노즐부(740)는 복수개 구비될 수 있고, 그 개수가 분사 노즐부(710)의 개수와 같을 수 있다. 이때, 일대일로 대응한다는 것은 하나의 플러싱 노즐부(740)와 하나의 분사 노즐부(710)가 일 방향으로 마주보며 한 쌍을 이루는 것을 의미한다.
플러싱 노즐부(740)는, 유체 공급부(750)에 지지되고, 분사 노즐부(710)로부터 이격되는 고정 노즐(741), 및 고정 노즐(741)의 내부에 삽입되고, 일측이 분사 노즐부(710)를 향해 돌출될 수 있고, 타측이 고정 노즐(741)의 내부에서 전후진 가능한 작동 노즐(742)을 포함할 수 있다.
플러싱 노즐부(740)는, 작동 노즐(742)의 타측을 지지하는 탄성 부재(743)를 더 포함할 수 있다.
고정 노즐(741)은 봉 형상으로 형성될 수 있다. 고정 노즐(741)은 일 방향으로 연장될 수 있다. 고정 노즐(741)을 일 방향으로 관통하도록 유체 통로가 형성될 수 있다. 유체 통로는 출구가 고정 노즐(741)의 일측에 형성될 수 있고, 입구가 고정 노즐(741)의 타측에 형성될 수 있다. 입구와 출구는 유체의 흐름을 기준으로 정해질 수 있다. 예컨대 유체가 먼저 통과하는 부분이 입구이고, 유체가 나중에 통과하는 부분이 출구일 수 있다. 고정 노즐(741)의 타측을 후방 단부라 하고, 고정 노즐(741)의 일측을 전방 단부라고 한다.
고정 노즐(741)은 후방 단부가 유체 공급부(750)에 장착될 수 있다. 유체 통로는 유체 공급부(750)와 연통할 수 있다. 고정 노즐(741)의 전방 단부는 분사 노즐부(710)의 후방 단부를 일 방향으로 마주볼 수 있다. 고정 노즐(741)과 분사 노즐부(710)는 상호 이격될 수 있다.
작동 노즐(742)은 봉 형상으로 형성될 수 있다. 작동 노즐(742)은 중공형으로 형성될 수 있고, 내부에 유로가 형성될 수 있다. 유로는 입구가 작동 노즐(742)의 타측에 형성될 수 있고, 출구가 작동 노즐(742)의 일측에 형성될 수 있다. 유체는 유로의 입구로 유입되고, 출구를 통과하여 전방으로 분사될 수 있다.
작동 노즐(742)의 길이는 분사 노즐부(710)와 고정 노즐(741)의 이격 거리보다 길 수 있다. 작동 노즐(742)이 전방으로 돌출되어 분사 노즐부(710)에 접속되었을 때, 작동 노즐(742)의 타측이 고정 노즐(741)의 내부에 위치할 수 있다.
작동 노즐(742)은 일측의 외경이 고정 노즐(741)의 내경보다 작고, 타측의 외경이 고정 노즐(741)의 내경과 같을 수 있다. 작동 노즐(742)의 일측이 전방으로 돌출될 때, 작동 노즐(742)의 타측이 고정 노즐(741)의 내부면에 안정적으로 지지되면서, 작동 노즐(742)이 일 방향으로 원활하게 슬라이딩할 수 있다.
작동 노즐(742)의 외주면의 소정 위치에 단차가 형성될 수 있다. 단차에 탄성 부재(743)가 지지될 수 있다. 탄성 부재(742)는 탄성 스프링을 포함할 수 있다. 탄성 부재(742)는 단차의 전방에서 작동 노즐(742)의 외주면을 감싸도록 배치될 수 있고, 일단이 고정 노즐(741)의 유체 통로의 출구 내벽에 고정될 수 있고, 타단이 단차에 지지될 수 있다.
작동 노즐(742)은 타측의 내경이 일측의 내경보다 크다. 즉, 유로의 입구가 출구보다 클 수 있다. 따라서, 작동 노즐(742)의 타측으로 주입되어 일측에서 분사되는 유체의 압력이 작동 노즐(742)를 전방으로 가압할 수 있고, 이러한 압력에 의해 탄성 부재(743)가 수축하며 작동 노즐(752)이 돌출될 수 있다.
유체 공급부(750)는 플러싱 노즐부(740)에 복수의 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 복수의 분기관을 구비할 수 있다. 유체 공급부(750)는 본체부(720)에 장착될 수 있고, 분사 노즐부(710)와 이격될 수 있다. 유체 공급부(750)는 플러싱 노즐부(740)를 통해 분사 노즐부(710)와 접속될 수 있다.
유체 공급부(750)는, 제1하우징(721)의 후면을 일 방향으로 관통하도록 장착되고, 고정 노즐(741)과 연통하는 유체 공급관(751), 유체 공급관(751)에 연결되어 유체 공급관(751)에 제1 유체를 공급할 수 있는 제1분기관(757), 제1분기관(757)에 연결되고, 제1분기관(757)을 통해 유체 공급관(751)에 제2 유체를 공급할 수 있는 제2분기관(758)을 포함할 수 있다.
유체 공급관(751)은 복수개 구비될 수 있고, 일 방향에 교차하는 방향으로 상호 이격될 수 있다. 유체 공급관(751)과 고정 노즐(741)은 예컨대 일대일 대응할 수 있다. 유체 공급관(751)과 제1분기관(757) 사이에 분배관이 구비될 수 있다.
예컨대 분배관은 제1분배관(752), 제2분배관(753) 및 제3분배관(754)을 포함할 수 있다. 이들 분배관은 링 형상으로 형성될 수 있고, 제1하우징(721)의 후방에 배치될 수 있고, 동심원상으로 나열될 수 있다. 이들 분배관은 복수의 연결관(755, 756)에 의해 상호 연결될 수 있다. 이들 분배관에 복수개의 유체 공급관(751)이 지지될 수 있다.
제1분기관(757)은 분배관에 연결되는 제1분관(757a) 및 제1분관(757a)과 제1 가스 공급원(미도시)을 연결시키는 제2분관(757b)을 포함할 수 있다. 제1가스 공급원은 소정의 압력 용기일 수 있고, 저압 증기가 그 내부에 수용될 수 있다.
제2분기관(758)은 제1분관(757a)과 제2분관(757b)의 연결 부분에 연결될 수 있다. 제2분기관(758)은 제2가스 공급원과 연결될 수 있다. 제2가스 공급원은 청정 공기가 저장된 소정의 압력 용기일 수 있다.
제1분관(757a), 제2분관(757b) 및 제2분기관(758)에는 복수개의 제어 밸브가 설치될 수 있다. 이때, 제어 밸브는 제1분관(757a)에 장착되는 제1밸브(759a), 제2분관(757b)에 장착되는 제2밸브(759b), 제2분기관(758)에 장착되는 제3밸브(759c)를 포함할 수 있다.
제1밸브(759a)가 차단되면 플러싱 노즐부(740)로 제1 유체 및 제2 유체의 공급이 차단될 수 있다. 제1밸브(759a)와 제2밸브(757b)가 개방되고, 제3밸브(759c)가 차단되면, 플러싱 노즐부(740)로 제1 유체가 공급될 수 있다. 제1밸브(759a)와 제3밸브(757c)가 개방되고, 제2밸브(759b)가 차단되면, 플러싱 노즐부(740)로 제2 유체가 공급될 수 있다. 제1밸브(759a)와 제2밸브(757b)와 제3밸브(757c)가 개방되면, 플러싱 노즐부(740)로 제1 유체 및 제2 유체가 공급될 수 있다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 가스 공급부(730)에서 본체부(720)로 가스가 공급될 때에는 탄성 부재(743)의 탄성력에 의해 작동 노즐(742)가 후퇴하여 고정 노즐(741)에 수납될 수 있다. 이에, 분사 노즐부(710)의 입구 개구가 버퍼 공간(S)과 연결되고, 가스가 분사 노즐부(710)로 주입될 수 있다.
도 6을 참조하면, 가스 공급부(730)에서 본체부(730)로의 가스 공급이 정지된 상태에서, 작동 노즐(742)에 유체를 공급하면, 그 압력에 의해 작동 노즐(742)이 전방으로 돌출될 수 있고, 작동 노즐(742)과 분사 노즐부(710)가 상호 접속할 수 있다. 이에, 분사 노즐부(710)의 내부에 유체를 직접 분사하여 세척할 수 있다.
도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 가스 분사 장치의 부분 확대도이다.
본 발명의 변형 예에 따른 가스 분사 장치(700)는, 분사 노즐부(710) 및 플러싱 노즐부(740)의 서로 마주보는 단부를 상호 결합 및 분리시킬 수 있도록 형성되는 체결부를 더 포함할 수 있다.
체결부는, 분사 노즐부(710) 및 플러싱 노즐부(740)의 서로 마주보는 단부에 각기 구비되고, 상호 결합될 수 있는 복수개의 부재를 포함할 수 있다. 구체적으로 체결부는 분사 노즐부(710)의 후방 단부에 장착 혹은 형성되는 제1부재(761, 763) 및 플러싱 노즐부(740)의 전방 단부에 장착 혹은 형성되는 제2부재(762, 764)를 포함할 수 있다. 체결부는 자력 혹은 마찰력을 이용하여 상호 결합될 수 있다.
체결부가 자력을 이용하는 경우, 제1부재(761)는 자석 부재를 포함할 수 있고, 제2부재(762)는 자성 부재를 포함할 수 있다. 분사 노즐부(710)와 플러싱 노즐부(740)가 상호 접속하였을 때, 제1부재(761)와 제2부재(762)가 자력에 의해 상호결합되며, 분사 노즐부(710)와 플러싱 노즐부(740) 간의 흔들림을 방지할 수 있다.
체결부가 마찰력을 이용하는 경우, 제1부재(763) 돌기를 포함할 수 있고, 제2부재(764)는 홈을 포함할 수 있다. 분사 노즐부(710)와 플러싱 노즐부(740)가 상호 접속하였을 때, 제1부재(761)와 제2부재(762)가 예컨대 끼움 결합되고, 분사 노즐부(710)와 플러싱 노즐부(740) 간의 흔들림을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 방법을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 분사 방법은, 일측이 연소실(30)의 내부에 노츨된 분사 노즐부(710)의 타측을 버퍼 공간(S)과 연통시키는 과정, 버퍼 공간(S) 및 분사 노즐부(710)를 통하여 연소실(30)의 내부로 가스를 분사하는 과정, 분사 노즐부(710)의 타측을 마주보도록 마련된 플러싱 노즐부(740)를 신장시켜 분사 노즐부(710)에 플러싱 노즐부(740)를 접속시키는 과정, 분사 노즐부(710)의 내부를 세척할 수 있도록 플러싱 노즐부(740)를 통하여 분사 노즐부(710)의 내부에 유체를 분사하는 과정, 및 플러싱 노즐부(740)를 수축시켜 분사 노즐부(710)에서 플러싱 노즐부(740)를 분리시키는 과정을 포함한다. 이때, 버퍼 공간(S) 내에서 플러싱 노즐부(740)의 신축과, 분사 노즐부(710)와 플러싱 노즐부(740)의 상호 접속 및 분리를 수행할 수 있다. 즉, 버퍼 공간(S) 내에서, 플러싱 노즐부(740)를 신축시킬 수 있고, 분사 노즐부(710)와 플러싱 노즐부(740)를 상호 접속 및 분리시킬 수 있다.
우선, 분사 노즐부(710)와 버퍼 공간(S)과 연통시킨다. 즉, 버퍼 공간(S)에 배치된 분사 노즐부(710) 및 플러싱 노즐부(740)를 상호 분리시킨다.
이후, 분사 노즐부(710)를 통하여 연소실(30)의 내부로 가스를 분사한다. 이때, 분사 노즐부(710) 및 플러싱 노즐부(740)는 상호 분리된 상태를 유지할 수 있다. 가스는 연소실(30)의 내부에서 연소될 수 있고, 연소열과 연소가스가 생성될 수 있다. 연소열과 연소가스는 발전기(60)의 전력 생산에 활용될 수 있다. 한편, 가스는 제철 공정에서 발생하는 부생가스를 포함할 수 있다. 또한, 연소실(30)은 부생가스 발전설비의 연소실(30)을 포함할 수 있다.
이후, 가스 공급을 중단하고, 분사 노즐부(710)의 타측을 마주보도록 마련된 플러싱 노즐부(740)를 신장시켜 분사 노즐부(710)에 플러싱 노즐부(740)를 접속시킨다. 이때, 상술한 플러싱 노즐부(740)를 접속시키는 과정은, 플러싱 노즐부(740)의 내부로 유체를 주입하는 과정, 유체의 압력을 이용하여 플러싱 노즐부(740)의 일부를 돌출시키는 과정을 포함할 수 있다.
구체적으로, 유체 공급부(750)를 이용하여 플러싱 노즐부(740)에 제1 유체를 공급하면서 그 압력으로 고정 노즐(741)의 내부에 수납된 작동 노즐(742)을 전방으로 돌출시키고, 작동 노즐(742)과 분사 노즐부(710)를 상호 접속시킨다.
이후, 분사 노즐부(710)의 내부를 세척할 수 있도록 플러싱 노즐부(740)를 통해 분사 노즐부(710)의 내부에 유체를 분사한다. 여기서, 상술한 유체를 분사하는 과정은, 분사 노즐부(710)의 내부에 상대적으로 고온인 제1 유체를 분사하여 분사 노즐부(710)의 내부에 부착된 이물의 부착력을 저하시키는 과정, 및 분사 노즐부(710)의 내부에 상대적으로 저온인 제2 유체를 분사하여 이물을 탈락시키는 과정을 포함할 수 있다. 제1 유체는 증기를 포함하고, 제2 유체는 청정 공기를 포함할 수 있다. 즉, 분사 노즐부(710)의 내부에 고온의 증기를 먼저 공급하여 분사 노즐부(710)의 내부에 부착된 이물을 고온의 증기로 녹이고, 이에 의해 결합력이 약해진 이물에 고압의 청정 공기를 분사하여 분사 노즐부(710)의 내부에서 쉽게 탈락시킬 수 있다. 즉, 세척을 두 단계로 나눠서 실시할 수 있고, 각 단계마다 다른 유체를 분사하여 이물을 효과적으로 제거할 수 있다. 이때, 이물에 함유된 콜타르 성분 및 나프탈렌 성분이 증기에 의해 쉽게 제거될 수 있다.
분사 노즐부(710)의 내부로 분사된 유체와 유체에 의해 탈락된 이물은 연소실(30)의 내부로 유입되고, 연소되어 제거되거나, 별도의 드레인 라인을 통하여 배출될 수 있다.
이후, 플러싱 노즐부(740)를 수축시켜 분사 노즐부(710)에서 플러싱 노즐부를 분리시킨다. 구체적으로 유체의 주입을 정지하고, 분사 노즐부(710)에서 멀어지는 방향으로 플러싱 노즐부(740)의 작동 노즐(742)에 탄성력을 가하여 플러싱 노즐부(740)의 일부 예컨대 작동 노즐(742)를 후방으로 복귀시킬 수 있다. 이에, 분사 노즐부(710)를 버퍼 공간(S)에 다시 연통시킬 수 있다.
이후, 가스의 공급을 재개하고, 연소실(30)에서 가스를 연소시켜 연소열 및 연소가스를 생성하고, 이를 보일러(40) 및 발전기(60)에 공급할 수 있다.
상술한 일련의 과정은 주기적으로 반복하여 수행될 수 있고, 혹은, 필요에 의하여 원하는 시점에 수행될 수 있다. 따라서, 분사 노즐부(710)의 내부를 항상 청정한 상태로 유지할 수 있다. 이에, 가스 분사가 원활함으로써, 연소실(30)의 연소 효율을 높일 수 있고, 나아가, 최적의 발전 효율을 달성할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
30: 연소실 700: 가스 분사 장치
710: 분사 노즐부 720: 본체부
730: 가스 공급부 740: 플러싱 노즐부
750: 유체 공급부

Claims (16)

  1. 일측이 연소실의 내부에 노출되는 분사 노즐부;
    적어도 일부가 상기 분사 노즐부의 타측을 감싸는 본체부;
    상기 본체부를 통하여 상기 분사 노즐부와 연통할 수 있는 가스 공급부;
    상기 본체부의 내부에 배치되고, 상기 분사 노즐부에 접속할 수 있도록 신축 가능하게 형성되는 플러싱 노즐부; 및
    상기 플러싱 노즐부와 연결되는 유체 공급부;를 포함하는 가스 분사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 공급부는 상기 플러싱 노즐부에 복수의 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 복수의 분기관을 구비하는 가스 분사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체부는,
    상기 분사 노즐부의 타측을 감싸는 제1하우징;
    상기 분사 노즐부의 일측이 수용되고, 상기 연소실과 연통하는 제2하우징;
    상기 제2하우징과 상기 제1하우징을 상호 고립시키는 격벽;을 포함하는 가스 분사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 제1하우징에 장착되는 가스 분사 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 플러싱 노즐부는 상기 제1하우징에 수용되고, 상기 분사 노즐부의 타측에 정렬되는 가스 분사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 플러싱 노즐부는,
    상기 유체 공급부에 지지되고, 상기 분사 노즐부와 이격되는 고정 노즐;
    상기 고정 노즐의 내부에 삽입되고, 일측이 상기 분사 노즐부를 향해 돌출될 수 있고, 타측이 상기 고정 노즐의 내부에서 전후진 가능한 작동 노즐;을 포함하는 가스 분사 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 플러싱 노즐부는,
    상기 작동 노즐의 타측을 지지하는 탄성 부재;를 포함하는 가스 분사 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 작동 노즐은 길이가 상기 분사 노즐부와 상기 고정 노즐의 이격 거리보다 길고, 타측의 내경이 일측의 내경보다 큰 가스 분사 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 공급부는 상기 본체부에 장착되고, 상기 분사 노즐부와 이격되며, 상기 플러싱 노즐부를 통해 상기 분사 노즐부와 접속될 수 있는 가스 분사 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사 노즐부 및 상기 플러싱 노즐부의 서로 마주보는 단부를 상호 결합 및 분리시킬 수 있도록, 상기 서로 마주보는 단부에 구비되는 체결부;를 더 포함하는 가스 분사 장치.
  11. 일측이 연소실의 내부에 노출된 분사 노즐부의 타측을 버퍼 공간과 연통시키는 과정;
    상기 버퍼 공간 및 분사 노즐부를 통하여 상기 연소실의 내부로 가스를 분사하는 과정;
    상기 분사 노즐부의 타측을 마주보도록 마련된 플러싱 노즐부를 신장시켜 상기 분사 노즐부에 상기 플러싱 노즐부를 접속시키는 과정;
    상기 분사 노즐부의 내부를 세척할 수 있도록 상기 플러싱 노즐부를 통해 상기 분사 노즐부의 내부에 유체를 분사하는 과정; 및
    상기 플러싱 노즐부를 수축시켜 상기 분사 노즐부에서 상기 플러싱 노즐부를 분리시키는 과정;을 포함하는 가스 분사 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 버퍼 공간 내에서, 상기 플러싱 노즐부의 신축과, 상기 분사 노즐부와 상기 플러싱 노즐부의 상호 접속 및 분리를 수행하는 가스 분사 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 플러싱 노즐부를 접속시키는 과정은,
    상기 플러싱 노즐부의 내부로 상기 유체를 주입하는 과정;
    상기 유체의 압력을 이용하여 상기 플러싱 노즐부의 일부를 돌출시키는 과정;을 포함하는 가스 분사 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 유체를 분사하는 과정은,
    상기 분사 노즐부의 내부에 상대적으로 고온인 제1 유체를 분사하여 상기 분사 노즐부의 내부에 부착된 이물의 부착력을 저하시키는 과정;
    상기 분사 노즐부의 내부에 상대적으로 저온인 제2 유체를 분사하여 상기 이물을 탈락시키는 과정;을 포함하는 가스 분사 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 플러싱 노즐부를 분리시키는 과정은,
    상기 유체의 주입을 정지하는 과정;
    상기 분사 노즐부에서 멀어지는 방향으로 상기 플러싱 노즐부에 탄성력을 가하여 상기 플러싱 노즐부의 일부를 복귀시키는 과정;을 포함하는 가스 분사 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 연소실은 부생가스 발전설비의 연소실을 포함하고,
    상기 가스는 제철 공정에서 발생하는 부생가스를 포함하고,
    상기 유체는 증기 및 청정 공기를 포함하는 가스 분사 방법.
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