KR20210081013A - 열풍로 재순환 설비 및 운전방법 - Google Patents

열풍로 재순환 설비 및 운전방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실, 상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실, 상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실 및 상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로 및 상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하는 열풍로 배가스 재순환 설비에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 연소실로 유입되는 과잉의 연소공기를 배가스로 대체하여 투입함으로써, 즉, 기존의 과잉 연소공기로 연소 화염 온도를 낮출 수 있는 수준으로 과잉 연소공기를 배가스로 대체하는 재순환 방식을 도입함으로써, 배열 에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높일 수 있다. 또한, 고온에 의한 열풍로 설비 손상으로부터 설비를 보호할 수 있으며, 동시에 기존 과잉공기 중 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2, H2O 등이 유입되고, 배가스 중 NOx도 재순환되므로, NOx 배출량을 낮출 수 있다.

Description

열풍로 재순환 설비 및 운전방법{HOT BLAST STOVE RECIRCULATION FACILITY AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 열풍로 재순환 설비 및 운전방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배가스를 재순환하여, 열효율을 증대시킬 수 있는 열풍로 재순환 설비 및 이의 운전방법에 관한 것이다.
통상적으로 고로(blast-furnace) 공정은 고로 하부의 풍구를 통하여, 약 1,100
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이상의 열풍을 고로 내로 공급하는 열풍로 설비를 포함하고 있다. 고로 및 열풍로를 포함한 고로공정은 일관 제철 공장(integrated iron and steel works)에서 최대 에너지 소비원이다. 또한, 제철에서 소비된 에너지는 일관 제강 프로세스의 탄소 소비 및 이에 따른 이산화탄소의 배출을 결정하는 지배적인 인자이다. 따라서, 고로 열풍로의 열적 효율을 증가시키는 것이 주요 이슈이다.
열풍로의 운전은 크게 연소(축열)공정과 송풍(열풍)공정으로 이루어진다. 이 중 연소 공정은 열풍로의 연소실에서 통상 혼합 가스와 공기가 연소하여 고온의 연소배가스가 발생하고, 열풍로의 축열실로 넘어가 축열재를 승온하며, 축열실 하부로 중온의 연소배가스를 배출하여 연도 밸브, 배열회수 열교환기를 통해 스택(stack)으로 배출되는 과정으로 이루어진다. 그리고 송풍 공정은 냉풍이 고온으로 축열된 축열실과 연소실을 통과한 후 혼냉실에서 열풍 출측 온도를 감안하여 냉풍 일부를 직접 도입하고 혼합한 후 고로로 제공된다.
상기와 같은 공정에서 연속적으로 열풍을 생성하기 위해 고로인 경우 통상적으로, 1호 내지 4호의 열풍로 설비가 갖추어져 있으며, 이 중 1, 2호 열풍로가 연소과정일 경우, 나머지 열풍로는 송풍 과정을 수행한다. 한편, 열풍로는 1호 내지 4호가 순차적으로 연소되며, 1호, 2호 연소 후 1호가 멈추고 2호, 3호가 연소하고, 2호가 멈추고 3호, 4호가 연소되는 방식으로 운전된다. 이와 같이, 2기 연소에서 1기 연소로 전환될 때 선행 열풍로(예를 들어, 1호)의 연소 운전은 중지되고 송풍 운전을 시작하게 된다.
한편, 통상적으로, 열풍로 연료로는 BFG(Blast Furnace Gas) 및 COG(Coke Oven Gas)가 혼합된 혼합가스를 사용한다. BFG는 고로를 떠나는 노정 가스(top gas)로 BFG의 주성분은 N2(약 45 내지 60%)이며, 약 20 내지 30%의 CO 및 CO2와 1 내지 5% H2 및 H2O가 포함되어 있다. 열풍로 연료가스는 비교적 낮은 발열량(heating value)을 갖는 저등급 연료를 구성되며, 고로용 고온 열풍 온도를 보장하기 위해, BFG를 COG 또는 천연가스 등과 같은 높은 열량(calorific value) 가스와 혼합하여 사용하는 것이 일반적이다.
통상적으로, 열풍로 설비 및 열풍 관리를 위해 연소(축열)과정에서 돔(dome) 온도와 배가스의 온도를 관리하고 있다. 돔 온도는 유입되는 연소가스의 온도에 의해 결정되며, 열풍로 설비 보호 및 열효율을 고려하여 적절한 온도로 돔 온도가 제어되어야 한다. 돔 온도 제어를 위해서는 연소 시 연소실로 들어가는 냉공기의 양을 제어하고, 배가스 온도제어를 위해서는 혼합가스(BFG+COG)의 유량을 제어하는 것이 일반적이다. 돔 온도가 관리 온도보다 높을 경우 과잉 공기를 투입하여 연소 화염온도를 낮추고, 이를 통해 돔 온도를 관리 온도 이하로 낮추는 제어를 수행하게 된다. 그러나, 이러한 제어방법은 과잉공기 투입이 필연적으로 발생할 수 밖에 없는 문제점을 가지고 있으며, 또한, 연소실에서 연료가스와 연소공기의 혼합에 있어서, 연료가스의 낮은 발열량 등의 문제로 인하여 LNG 연소 버너에 비해 연소공기를 과잉으로 투입함으로써, 연소효율을 높여 미연소 CO 등의 발생을 줄이려는 경우가 다수 발생하고 있다.
또한, 고로에 고온 열풍을 공급하는 것은 고로공정의 에너지 효율을 높이는 중요한 인자로 인해 고온의 열풍 온도를 보장하기 위해 축열실의 과잉축열이 발생하고 이로 인해 배가스로 배열손실이 발생한다. 즉, 열풍로의 돔 온도제어 및 배가스온도 제어가 적절하게 수행되지 못하면 과축열 상태가 되어, 불필요한 열손실이 발생하여 열이용효율이 저하되며, 과잉의 돔 온도를 유지할 경우 열풍로 설비의 보호측면에서 상당한 지장을 초래하게 된다.
한편, 상기와 같은 열풍로에서는 다량의 가스연료 및 연소공기의 연소에 의해 다량의 배가스가 발생하고 이에 포함된 SOx, NOx, CO2가스 및 먼지 등의 환경오염 물질을 함유하는 열풍 배가스가 다량으로 배출된다. 근래 각종 환경 규제치가 엄격해짐에 따라 열풍로에서 배출되는 환경오염물질을 경제적으로 처리하는 기술이 필요해 지고 있다.
따라서, 연소(축열)기간 동안 돔 온도 제어 및 연료-연소공기의 혼합 정도를 높이기 위한, 과잉공기 투입에 따른 다량의 배가스 배출에 대한 배열손실, 고온 열풍온도 보장을 위한 과잉 축열에 의한 고온 배열발생에 따른 배열손실 및 다량의 배가스에 포함되어 배출되는 다량의 NOx 등의 환경오염물질의 배출저감 등의 문제는 해결되어야 하는 과제이다. 즉, 열풍로의 열 이용 효율 및 환경오염방지측면 다량/고온 배가스에 의한 배열손실과 상기 배가스에 포함된 다량의 NOx 배출을 줄이는 것이 열풍로의 주요이슈이다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 배열회수 유닛을 사용하여 열풍로 버너에 공급된 연료 및 공기를 예열하는 것이 알려져 있다. 그러나, 상기 방법은 배가스 온도의 한계, 배열 회수 설비의 높은 투자비, 예열 프로세스의 복잡성에 따른 관리의 난점 등의 문제점을 가지고 있으며, 설령, 배열 회수 설비를 도입하여도 배열 회수 성능의 비효율성으로 인하여, 여전히 다량의 배열손실이 발생하고 있다.
다른 방법으로 고려할 수 있는 자동차 엔진 및 발전소에 적용된 연소설비의 배가스 재순환 기술은 고로 열풍로에서 수행하는 축열-열풍 사이클 운전을 하지 않고, 과잉공기 투입 등 운전 조건 및 방식에 상당한 차이가 있어 적용이 곤란하다. 특히, 기존에 알려진 배가스 재순환 기술은 연소 배가스의 순환을 통해 연소화염온도를 낮추어 NOx 를 저감하는 것에 초점이 맞추어져 있어 열풍을 만들기 위해 연소화염온도를 낮출 수 없는 고로 열풍로에 도입하는 것은 곤란하다. 한편, 상기와 같이, 연소화염온도의 저하에 의하여, 축열 상태가 저하되는 문제를 해결하기 위해 Swerea 연구기관에서 개발 중인 배가스 재순환 기술은 배가스 재순환과 동시에 연소공기에 Enriched-O2를 추가 투입하는 방법을 제안하였으나, 이는 Enriched-O2 제조 비용으로 경제성 및 총괄 에너지 효율이 좋지 못하며, 연소구간에서 국부적인 O2 농도의 상승으로 인해 thermal NOx 발생을 가속화하거나, 열풍로의 내화 재료를 손상시키기에 충분히 높은 피크 온도를 갖는 화염이 생성되는 문제점이 있다.
즉, 열풍로 운전에 있어서, 연소(축열)기간 동안 돔 온도 제어 및 연료-연소공기의 혼합 정도를 높이기 위한 과잉공기 투입에 따른 다량의 배가스 배출에 대한 배열손실, 고온 열풍 온도 보장을 위한 과잉 축열에 의한 고온 배열발생에 의한 배열손실, 및 다량의 배가스에 포함되어 배출되는 다량의 NOx 등의 환경오염물질의 배출저감 등의 문제를 해결해야 하는 직면 과제이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열효율을 증대시킬 수 있는 열풍로 배가스 재순환 설비 및 운전방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실, 상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실, 상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실, 상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로, 및 상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하는 열풍로 배가스 재순환 설비가 제공된다.
상기 열풍로 및 배가스재순환관은 복수개로 이루어져 있을 수 있다.
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 공기공급관으로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연료공급관으로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 인입하거나, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급관에 배가스를 인입할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실에 발생하는 화염 하부로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실로 배가스를 인입할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입하는 것일 수 있다.
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 혼냉실로 배가스를 인입할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 연소 중인 열풍로의 배가스를 인입할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 배가스를 인입할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 배가스유량제어밸브를 구비할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 희석용 공기를 유입하는 희석용 공기유입관과 희석용 공기유량을 제어하기 위한 희석용 공기유입제어밸브를 구비할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 연소공기, 연료, 및 열풍의 역류를 제어하기 위한 차단밸브를 구비할 수 있다.
상기 배가스재순환관의 희석용 공기 유입관은 필터, 온도계, 압력계, 유량계, 블로워 및 역류를 제어하기 위한 차단밸브 중에서 선택된 하나 이상을 구비할 수 있다.
상기 배가스재순환관은 필터(filter), 블로워, 온도계, 압력계 및 유량계(flowmeter) 중에서 선택된 하나 이상을 구비할 수 있다.
상기 공기공급관은 재순환되는 배가스와 공기 또는 연료를 혼합하는 혼합챔버를 구비할 수 있다.
상기 공기공급관 및 연료공급관은 유량제어밸브를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 열풍로 배가스 재순환 설비의 운전방법으로서, 하기 식에 따른 배가스 재순환 비율이 2 내지 30%인 열풍로 운전방법이 제공된다.
배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
연소공기량은 재순환 배가스량 대비 50 내지 200% 감소될 수 있다.
상기 배가스의 재순환은 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 이상이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 이상인 경우 수행될 수 있다.
제어 열풍온도를 실시간으로 맞추기 위해 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 0 내지 100%일 수 있다.
배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
본 발명에 따르면, 연소실로 유입되는 과잉의 연소공기를 배가스로 대체하여 투입함으로써, 즉, 기존의 과잉 연소공기로 연소 화염 온도를 낮출 수 있는 수준으로 과잉 연소공기를 배가스로 대체하는 재순환 방식을 도입함으로써, 배열 에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높일 수 있다.
또한, 고온에 의한 열풍로 설비 손상으로부터 설비를 보호할 수 있으며, 동시에 기존 과잉공기 중 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2, H2O 등이 유입되고, 배가스 중 NOx도 재순환되므로, NOx 배출량을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 종래의 열풍로의 연소(축열)공정 운전 기준을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 8은 과잉의 공기와 연소 화염 온도의 관계를 나타낸 것이다.
도 9는 과잉공기연소에 의한 배가스 중 산소 농도가 5부피% 인 경우와 배가스 재순환을 통해 산소 농도가 3부피%인 경우, 열역학적 질소산화물(NOx) 농도에 대한 온도의 상관 관계를 나타낸 것이다.
도 10은 과잉의 공기와 질소산화물(NOx) 농도의 상관 관계를 나타낸 것이다.
도 11은 과잉공기 연소공정 (a)과 배가스 중 산소 농도를 낮추기 위해 배가스 재순환공정이 도입된 연소공정(b)을 비교한 공정흐름도 및 두 연소공정의 에너지 및 NOx 측면에서 절감/손실 포인터를 나타낸 것이다.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 열풍로 배가스 재순환 장치에 관한 것으로, 도 1 내지 6은 본 발명의 열풍로 배가스 재순환 장치 및 이를 이용하여 열풍로 배가스 재순환 하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 이하에서는 도 1 내지 6을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실,상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실, 상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실, 상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로, 및 상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하는 열풍로 배가스 재순환 설비가 제공된다.
상기 연소실에서는 버너 등에 의해, 연료공급관으로부터 공급된 연료가스와 공기공급관으로부터 공급된 공기의 연소를 통해 얻어진 열에너지로부터 궁극적으로 열풍을 발생시키고, 상기 열풍은 혼냉실에서 블로워에서 공급되는 공기와 혼합되어, 온도를 조절한 후, 고로로 공급된다. 한편, 연소시에 발생하는 고열의 가스는 축열실을 통과하면서, 축열실의 축열연와를 가열하고 배가스관을 통하여 스택으로 이송되어 배출되며, 상기 배가스관의 경로에는 배열의 회수를 위한 열교환기가 구비되어 있다. 또한, 상기 축열실은 블로워를 통하여 냉풍의 유입이 이루어질 수도 있다.
본 발명에서는 상기 배가스관에서 분기되며, 배가스관의 배가스를 재순환하기 위한 배가스재순환관이 구비되어 있다. 상기 배가스재순환관에는 순환하는 배가스의 양을 제어하기 위한 배가스유량제어밸브가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배가스순환관에는 순환배가스의 온도 및 산소농도를 제어하기 위해 희석용 공기 유입관과 희석용 공기 유입량을 제어할 수 있는 희석용공기유입제어밸브가 구비되어 있는 것이 더욱 바람직하며, 상기 희석용공기유입제어밸브는 공기공급관에서 제어하는 공기유량 보다 더욱 세밀하게 공기유량을 제어할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 배가스유량제어밸브 및 희석용공기유입제어밸브의 제어를 통하여, 순환되는 배가스 및 외부로부터 배가스관으로 공급되는 공기의 양을 제어하고 나아가 요구되는 순환 배가스의 량, 온도 및 산소농도를 제어 할 수 있다.
나아가, 상기 배가스재순환관은 배가스 내 불순물을 여과하기 위한 필터, 온도계, 압력계, 유량계 및 유체의 원할한 흐름을 위한 블로워 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 구비할 수 있으며, 희석용 공기 유입관에는 배가스, 연소공기, 및 연료의 역류를 제어하기 위한 차단밸브, 불순물을 여과하기 위한 필터, 온도계, 압력계, 유량계 및 유체의 원할한 흐름을 위한 블로워 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 구비할 수 있다. 필요에 따라, 배가스 재순환 배관에 배가스 내 SOx, 과량의 수분, 더스트(dust) 등을 제거할 수 있는 설비를 구비할 수도 있다.
상기 열풍로는 복수개로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 열풍로는 4개로 이루어질 수 있고, 이 중 2개의 열풍로가 연소 과정을 수행할 경우, 나머지 열풍로는 송풍 과정을 수행할 수 있다. 이와 같이, 2개 이상의 열풍로로 구성된 통상적인 열풍로 설비의 개별 제어를 위해서는 상기 배가스재순환관, 공기공급관, 연료공급관 및 배가스관을 개별 열풍로에 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 연소 공기를 연소실로 공급하기 위한 공기공급관 및 연료가스를 연소실로 공급하기 위한 연료공급관은 공급되는 공기 및 연료의 양을 제어하기 위한 유량제어밸브가 구비되어 있을 수 있다. 또한, 후술하는 것과 같이, 재순환되는 배가스가 공기공급관에 연결되어 유입되는 경우, 상기 배가스와 공기를 혼합하기 위한 혼합챔버가 더 구비되어 있을 수 있다.
한편, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명에 따르면, 상기 배가스재순환관은 배가스관의 경로에 설치된 열교환기의 후단에서 분기되어, 공기공급관으로 배가스를 인입할 수 있다. 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 연결할 수도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되고 있는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급배관에 연결할 수도 있다. 즉, 연소실로 인입되는 과잉 연소공기를 대체하여 배가스를 투입함으로써, 배열에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높이고, 고온에 의한 열풍로 설비손상을 보호할 수 있다. 또한, 기존의 과잉 연소 공기에 포함된 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2 및 H2O 등이 인입되고, 배가스 중 NOx를 재순환함으로써, NOx 배출량을 낮출 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 배가스관의 경로에 설치된 열교환기의 전단에서 분기되어, 공기공급관으로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 연결할 수도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되고 있는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급배관에 연결할 수도 있다. 상술한 열교환기의 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 열교환기의 전단에서 분기되는 경우에는 순환되는 배가스의 온도가 보다 높기 때문에, 배열 이용율을 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연료공급관으로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 연료공급관으로 연결할 수도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되고 있는 개별 연소실의 연료공급관으로 분기되기 전의 연료공급배관에 연결할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연료공급관으로 배가스를 인입할 경우에는 연료의 온도를 높이고, 예비로 연료와 혼합을 함으로써 연소효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상술한 것과 같이, 상기 배가스재순환관, 공기공급관 및 연료공급관은 복수개로 이루어져 있을 수 있고, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 공기공급관 및 연료공급관으로 각각 배가스를 인입할 수 도 있으며, 복수개의 열풍로로 구성된 통상적인 열풍로 설비에 개별 열풍로의 연소제어를 위해 상기 배가스재순환관, 공기공급관 및 연료공급관을 개별 열풍로에 구비하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 또 하나의 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실, 보다 바람직하게는 연소실의 중단부, 더욱 바람직하게는 연소실에 발생하는 화염 하부로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실로 연결할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연소실의 주연소부에서 연소된 연소배가스와 혼합하여 연소배가스의 온도를 낮추고, 미연소 성분을 재혼합하여 2차연소를 유도할 수 있으며, 연소실 내부의 연소 화염이 연소실 내화물을 손상시키는 것을 저하시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입할 수 있다. 즉 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 연소실과 축열실의 연통부로 연결 할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입함으로써, 연소실의 주연소부에서 연소된 연소배가스와 혼합하여 연소배가스의 온도를 낮추고, 돔 온도 근처에 배가스를 인입함으로써, 돔온도의 제어를 더욱 적극적으로 수행할 수 있는 장점을 가지고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 설비를 개략적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 혼냉실로 배가스를 인입할 수 있다. 즉, 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 연결 할 수도 있다. 상술한 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되는 경우와, 동일한 효과를 기대할 수 있으며, 나아가, 연소 중인 열풍로 혼냉실로 배가스를 인입함으로써, 혼냉실로 오는 연소 열에너지를 돔과 축열실로 유도할 수 있으므로 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 장점을 가지고 있다.
또한, 상술한 것과 같이, 상기 배가스재순환관은 복수개로 구비될 수 있으므로, 하나의 열풍로에서 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실, 연소실과 축열실 연통부 및 혼냉실로 각각 1개 이상 연결되어 배가스를 인입함으로써, 열풍로 운전상의 유연성을 확보할 수 있다. 이는 복수개의 열풍로로 이루어지는 경우에도 적용되며, 이에 따라, 각 열풍로에서 필요에 따른 다양한 조합의 배가스재순환이 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍로 배가스 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 것으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 연소 중인 열풍로의 배가스를 인입할 수 있다. 즉, 상기 배가스재순환관은 2개 이상 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 연결 할 수도 있고, 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 배가스를 인입할 수도 있다. 송풍 중인 열풍로의 혼냉실에 배가스를 인입하는 경우, 열풍과 혼합하여 열풍온도를 제어할 수 있고 이에 따라, 배열 이용율을 향상시킬 수 있으며, 상술한 바와 같이 열교환기의 전단 또는 후단으로부터 공급되는 배가스의 온도는 상이할 수 있으므로, 이에 따라, 열풍 온도의 제어가 보다 용이하다는 장점이 있다. 이 때, 혼냉실로부터 열풍이 역류하는 것을 방지하기 위해, 배가스재순환관에는 차단밸브가 구비되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 열풍로 배가스 재순환 설비의 운전방법으로서, 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 5 내지 30%인 것인 열풍로 설비 운전방법이 제공된다.
배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
또한, 제어 열풍온도를 실시간으로 맞추기 위해 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 0 내지 100%인 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법이 제공된다.
배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
도 7은 종래의 열풍로의 연소(축열)공정 운전 기준을 개략적으로 나타낸 개념도이며, 도 8은 과잉의 공기와 연소 화염 온도의 관계를 나타낸 것이다. 본 발명에서 구체적인 연소(축열)공정 운영 기준은 도 7과 같이, 기존 과잉연소공기를 도입하는 운영방식과는 상이하게, 도 8에 나타낸 것과 같이, 과잉연소공기로 연소화염온도를 낮출 수 있는 수준으로 과잉연소공기 대신 재순환되는 배가스를 유입함으로써, 배열에너지를 열풍로 내로 재순환하여 연소 및 열효율을 높이고, 고온에 의한 열풍로 설비손상을 보호할 수 있다.
도 8에서 화염온도 계산 시 사용한 가스연료는 메탄(Methane) 2.3%, 에틸렌(Ethylene) 0.2%, 수소(Hydrogen) 6.6%, 일산화탄소(Carbon Monoxide) 22.3%, 이산화탄소(Carbon Dioxide) 17.7%, 물(Water) 4.8% 및 질소(Nitrogen) 46.1% 조성을 사용하였으며, 연소 화염 온도를 고려한 배가스 순환율 (배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100)은 2 내지 30%인 것이 바람직하다.
상기 식에 따른 배가스 순환율이 2% 미만인 경우는 배열회수 효과가 미미한 반면, 배가스 순환율이 30%를 초과할 경우는 연소 화염 온도가 일반적인 축열과정에 비해 낮아져, 효율적인 축열이 이루어지지 못하는 문제를 가지고 있다. 다만, 돔 온도 관리상한을 지속적으로 넘어갈 경우, 일시적으로 배가스 순환율을30% 이상으로 하여 배가스를 순환할 수는 있으나, 효율적인 축열을 위해서는 30%이하인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 배가스 재순환 시기는 상기 배가스의 재순환은 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 이상이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 이상인 경우 수행되는 것이 바람직하다. 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 미만이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 미만인 경우 불완전 연소가 다량 발생하여, 미연소 CO가 다량 발생하고, 이는 연소효율을 떨어드리는 문제를 가지고 있다. 실효적인 연료절감 효율을 나타내는 배가스 중 산소농도는 1.5부피% 이상 3.5부피% 미만인 것이 바람직하다.
상술한 것과 같이 본 발명은 기존의 과잉 연소 공기에 포함된 O2를 대신하여 배가스 중의 CO2 및 H2O 등이 인입되고, 배가스 중 NOx를 재순환함으로써, NOx 배출량을 낮출 수 있다. 도 9는 과잉공기연소에 의한 배가스 중 산소 농도가 5부피% 인 경우와 배가스 재순환을 통해 산소 농도가 3부피%인 경우에 대한 열역학적 질소산화물(NOx) 농도에 대한 온도와의 상관 관계를 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 연소 중 산소농도가 5부피% 에 비해 3부피%인 경우가 열역학적 NOx 발생농도가 모든 온도에서 대략 23% 낮은 것으로 평가되었다.
한편, 도 10은 과잉의 공기와 질소산화물(NOx) 농도와 상관관계를 나타낸 것으로 도 10을 참조하면, 통상적으로 과잉공기의 투입에 따른 산소 농도의 증가에 따른 NOx 발생 농도의 경우 NOx 피크 농도가 있으며, NOx 피크 이하에서는 배가스 중 산소 농도가 높아지면 지속적으로 증가하고 있음을 알 수 있다. NOx 피크 농도가 발생하는 과잉산소농도는 설비, 연소실 내 온도 및 운전방식에 따라 차이를 보이나, 열풍로의 경우 5% 부근에서 발생하므로, 이를 통해 상기의 언급한 조건에서 배가스 순환율을 높일 경우 질소산화물의 발생량이 감소됨을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 열풍로의 열이용 효율 증대 효과를 확인하기 위하여, 6000m3 용량의 대형 열풍로에 대해 에너지 절감효과를 계산해 표 1에 나타내었다.
도 11은 과잉공기 연소공정(a)과 배가스 중 산소 농도를 낮추기 위해 배가스 재순환공정이 도입된 연소공정(b)을 비교한 공정흐름도 및 두 연소공정의 에너지 및 NOX 측면에서 절감/손실 포인터를 나타낸 것이다. 이를 참조하여 경제성을 평가해 보면 표 1 내지 3과 같은 결과를 얻을 수 있다.
항목 내역 CASE1 CASE2 CASE3 CASE4
배열손실 절감
(배열 회수)
(1)		 배가스 순환량 (Nm3/h) 47.109 47.109 22,000 51,819
회수 열량(Mcal/h) 3,648 2,819 1,703 4,924
이득 (억원/년) 12.14 9.38 5.67 16.39
과잉 공기
이송동력 절감 (2)		 절감 공기량 (Nm3/h) 47,109 47,109 25,000 58,886
공기 Fan 에너지 (MW) 0.22 0.22 0.12 0.27
이득 (억원/년) 1.78 1.78 0.95 2.23
NOx 배출저감 (3) 평균 NOx 저감농도 (ppm) 12 12 - 20
NOx 저감량 (kg/년) 92.3 92.3 42.0 125.8
이득 (억원/년) 1.97 1.97 0.89 2.68
배가스 순환
동력 손실
(4)		 배가스 순환량 (Nm3/h) -41,456 -41,456 -22,000 -51,819
순환 Fan 에너지 (MW)* -0.31 -0.28 -0.17 -0.43
손실비용 (억원/년) -2.55 -2.29 -1.36 -3.52
연료손실
(5)		 Max. CO 발생 농도 (ppm) - - - 12,000
Max. CO 발생비율 (%) - - - 5
회수열량 (Mcal/h) - - - 754
이득 (억원/년) - - - 2.51
총이득 순이익 (억원/년) 13.34 10.84 6.16 20.30
공통 계산 기준
연료 유량 (Nm3/h) 180,000
Blower 효율 (%) 70
승압 (mmAq) 1,200
열풍로 가동율 (%) 95
전기단가 (원/kw) 98
배가스 평균배출온도 (℃) 220
배가스 비열 (kcal/Nm3) 0.352
NOx 저감 시 (원/kg) 2,130
CASE 별
CASE O2 농도 기준 회수 배열온도
#1 5%→3% 220 ℃
#2 5%→3% 170 ℃
#3 5%→3% 170 ℃
#4 5%→2.5% 270 ℃
표 1 내지 3을 참조하면, 회수 열량은 열풍로 연료의 ~2% 수준으로, 본 계산에 사용된 열풍로의 연간 연료비가 1,000억인 것을 고려할 경우 20억의 연료절감과 약 18만톤의 CO2저감이 가능하며, NOx 또한 10% 이상 저감이 가능한 것으로 평가되었다. 이와 같이 본 발명에 따르면, 열풍로의 열이용효율 증대 및 CO2/ NOx 등의 환경오염 방지가 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 냉풍혼합밸브(Cold blast mixing valve)
20: 냉풍혼합조절밸브(Cold blast mixing control valve)
30: 냉풍밸브(Cold blast valve)
35: 냉풍조절밸브(Cold blast control valve)
40: 압력균등화밸브(Pressure equalizing valve)
50: 압력균등화제어밸브(Pressure equalizing control valve)
80: 열풍밸브(Hot blast valve)
90: 연소공기밸브(Combustion Air valve for burner)
95: 연소공기조절밸브(Combustion Air control valve for burner)
110: 가스밸브(Gas valve for burner)
140: 침니밸브(Chimney valve)
170: 압력해제밸브(Pressure relief Valve)
180: 압력해제제어밸브(Pressure relief control Valve)
200: 가스차단밸브
210: 버너유량제어밸브
250, 260, 270: 열교환기
310: 배가스재순환관 유량제어밸브
320: 배가스재순환관 공기유입제어밸브
330: 필터
340: 블로워
350: 유량계
360: 혼합믹서
380: 차단밸브
400: 스택
500: 축열실
600: 연소실
700: 혼냉실
800: 배가스관
900: 배가스재순환관

Claims (24)

  1. 공기공급관으로부터 공급된 공기 및 연료공급관으로부터 공급된 연료가스를 연소하여 고온 연소 배가스를 생성하는 연소실,
    상기 연소실과 연통되어 고온 연소 배가스의 열을 저장하고 송풍 시 유입되는 냉풍을 가열하여 상기 연소실로 이송하는 축열실,
    상기 냉풍의 일부 또는 추가의 냉풍 도입을 통하여 상기 연소실로부터 공급되는 가열된 공기의 온도를 제어하여 고로에 공급하는 혼냉실,
    상기 축열실의 하부로부터 배출되는 배가스를 스택으로 이송하며, 경로상에 열교환기가 구비되는 배가스관을 구비하는 열풍로, 및
    상기 배가스관의 배가스를 재순환하는 배가스재순환관을 구비하는 열풍로 배가스 재순환 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열풍로 및 배가스재순환관은 복수개로 이루어지는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 공기공급관으로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연료공급관으로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실의 공기공급관으로 인입하거나, 복수개의 열풍로로 구성된 열풍로 설비로 인입되는 개별 연소실의 공기공급관으로 분기되기 전의 공기공급관에 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실에 발생하는 화염 하부로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로 연소실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 연소실과 축열실의 연통부로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 혼냉실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 열교환기의 전단 또는 후단에서 분기되어 송풍 중인 열풍로의 혼냉실로 연소 중인 열풍로의 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 복수개의 열풍로의 개별 배가스관이 병합되어 하나의 배가스관에 설치된 상기 열교환기의 전단 또는 후단에서 한 개 이상을 인출하여 개별 열풍로의 혼냉실로 배가스를 인입하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 배가스유량제어밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 희석용 공기를 유입하는 희석용 공기유입관과 희석용 공기유량을 제어하기 위한 희석용 공기유입제어밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 연소공기, 연료, 및 열풍의 역류를 제어하기 위한 차단밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 배가스재순환관의 희석용 공기 유입관은 필터, 온도계, 압력계, 유량계, 블로워 및 역류를 제어하기 위한 차단밸브 중에서 선택된 하나 이상을 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 배가스재순환관은 필터(filter), 블로워, 온도계, 압력계 및 유량계(flowmeter) 중에서 선택된 하나 이상을 구비하는 것인, 배가스 재순환 설비.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 공기공급관은 재순환되는 배가스와 공기 또는 연료를 혼합하는 혼합챔버를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 공기공급관 및 연료공급관은 유량제어밸브를 구비하는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 열풍로 설비의 운전방법으로서,
    하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 2 내지 30%인 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
    배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
  22. 제21항에 있어서,
    연소공기량은 재순환 배가스량 대비 50 내지 200% 감소되는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 배가스의 재순환은 배가스 중 산소 농도가 1.5부피% 이상이거나, 또는 연료와 연소공기의 이론 공기비가 1.15배 이상인 경우 수행되는 것인, 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
  24. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 열풍로 설비의 운전방법으로서,
    제어 열풍온도를 실시간으로 맞추기 위해 하기 식에 따른 배가스재순환 비율이 0 내지 100%인 열풍로 배가스 재순환 설비 운전방법.
    배가스재순환 비율=(재순환 배가스량/(배가스 발생총량)x100
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114317853B (zh) * 2022-01-17 2022-12-30 新疆八一钢铁股份有限公司 一种基于2500m3高炉煤气碳循环喷吹高温煤气的加热方法
CN116254380A (zh) * 2023-03-17 2023-06-13 晟元先锋(成都)环保科技有限责任公司 一种自热均压的热风炉装置的充压方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53100109A (en) * 1977-02-15 1978-09-01 Nippon Kokan Kk <Nkk> Operating method for hot blast stove
JP2001343104A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Kawasaki Steel Corp 加熱装置および加熱炉の操業方法
KR20030054318A (ko) * 2001-12-24 2003-07-02 주식회사 포스코 로 말기 고로의 연소공기 온도상승을 통한 열풍로의열효율 향상방법
KR20030054835A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 주식회사 포스코 열풍로 설비의 폐공기를 이용한 연소장치
JP2014535004A (ja) * 2011-10-19 2014-12-25 ポール ワース エス．アー． 溶鉱炉プラントにおける再生加熱器の運転方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53100109A (en) * 1977-02-15 1978-09-01 Nippon Kokan Kk <Nkk> Operating method for hot blast stove
JP2001343104A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Kawasaki Steel Corp 加熱装置および加熱炉の操業方法
KR20030054318A (ko) * 2001-12-24 2003-07-02 주식회사 포스코 로 말기 고로의 연소공기 온도상승을 통한 열풍로의열효율 향상방법
KR20030054835A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 주식회사 포스코 열풍로 설비의 폐공기를 이용한 연소장치
JP2014535004A (ja) * 2011-10-19 2014-12-25 ポール ワース エス．アー． 溶鉱炉プラントにおける再生加熱器の運転方法

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