KR100347574B1 - Equipment for preventing thermal damage of valves in regenerative combustion system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축열식 연소시스템이 적용된 가열로 등에 있어서, 조업상 일측 버너의 휴지 또는 이상시 가열로에 연결된 배관상의 각종 밸브류를 고온의 배가스로부터 차단하여 손상을 방지하도록 하는 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치에 관한 것으로, 가열로(1)의 양 측면에 축열기(13)(33)가 부착된 버너(11)(31)가 설치되고, 양측 버너(11)(31)의 절환연소에 의해 가열하는 축열식 연소시스템의 각종 밸브류를 보호하기 위한 장치에 있어서, 각각의 버너(11)(31)에 연소공기를 공급하는 연소공기관(16)(36)에 설치된 연소공기밸브(17)(37)의 흡입측과, 각각의 버너(11)(31)에 연료를 공급하는 연료밸브(15)(35)의 배출측을 연결하는 배관 상에 설치되어 상온의 연소공기를 공급하는 제1 절환밸브(71)(81)와; 축열기(13)(33)의 배출측과 연소공기밸브(17)(37)의 흡입측을 연결하는 배관상에 설치되어 상온의 연소공기를 공급하는 제2 절환밸브(72)(82)와; 축열기(13)(33)의 배출측에 설치되어 제2 절환밸브(72)(82)를 개폐 제어하는 온도센서(73)(83)와; 연소공기관(16)(36)에 설치되어 제1 절환밸브(71)(81) 및 제2 절환밸브(72)(82)에 공급되는 상온의 연소공기량을 제어하는 댐퍼(74)(84)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is to protect the regenerative combustion system valves to prevent damage by blocking the various valves on the pipe connected to the heating furnace in the case of an operation or stop of one burner in operation in the heating furnace to which the regenerative combustion system is applied, to prevent damage. The apparatus relates to burners (11) (31) with heat accumulators (13) and (33) attached to both sides of the furnace (1), and heated by switching combustion of both burners (11) (31). In the apparatus for protecting various valves of the regenerative combustion system, combustion air valves (17) and (37) provided in combustion air engines (16) and (36) for supplying combustion air to each burner (11) (31). The first switching valve is provided on the pipe connecting the suction side and the discharge side of the fuel valve (15, 35) for supplying fuel to the burners (11, 31) 71) 81; Second switching valves 72 and 82 installed on a pipe connecting the discharge side of the heat accumulators 13 and 33 and the suction side of the combustion air valves 17 and 37 to supply combustion air at room temperature; ; A temperature sensor (73) (83) installed at the discharge side of the heat storage (13) (33) to open and control the second switching valve (72) (82); Dampers 74 and 84 installed in the combustion air engines 16 and 36 to control the amount of combustion air at room temperature supplied to the first switching valves 71 and 81 and the second switching valves 72 and 82 are provided. Characterized in that it comprises a.
Description
본 발명은 축열식 연소시스템이 적용된 제철소의 가열로 및 각종 공업로 등에 있어서, 조업상 일측 버너의 휴지 또는 이상시 가열로에 연결된 배관상의 각종 밸브류를 고온의 배가스로부터 차단하여 손상을 방지하도록 하는 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치에 관한 것이다.The present invention is a heat storage type to prevent damage by blocking various valves on the pipe connected to the heating furnace at the time of operation or at least one burner in the steelworks and various industrial furnaces to which the regenerative combustion system is applied. A protection device for combustion valves.
가열로의 축열식 연소시스템은 가열로에서 배출되는 고온의 배가스를 연소 버너의 반대측 축열기를 통과시켜 열을 흡수시킨 후, 연소 버너를 절환하여, 즉 축열기가 설치된 측의 버너를 연소시키면서 기 연소중인 버너를 휴지시킴과 동시에, 버너에 공급되는 연소공기를 축열기를 통과시켜 승온시킴으로써 전체적인 열효율을 향상시키고, 피가열물의 적절한 가열효과를 얻고자 구성된 시스템이다.The regenerative combustion system of the heating furnace absorbs heat by passing hot exhaust gas discharged from the heating furnace through the regenerator on the opposite side of the combustion burner, and then switches the combustion burner, that is, burns the burner on the side where the regenerator is installed. At the same time, the burner is stopped and the combustion air supplied to the burner is heated to pass through the heat accumulator to improve the overall thermal efficiency and to obtain a proper heating effect of the heated object.
도 1은 종래의 축열식 연소시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional regenerative combustion system.
가열로에서 절환연소를 실시하는 축열식 연소시스템을 구성하기 위해서는 연료밸브(15)(35), 연소공기밸브(17)(37), 배가스밸브(19)(39) 등의 많은 전자 밸브류가 사용된다. 그런데, 정상 절환연소의 경우, 일정주기(30초~3분) 동안 배기모드상태가 이루어지면 고온의 연소 배가스(1000℃ 이상)가 일측 버너(11)(31)의 연료노즐(12)(32) 부분을 통과하여 배출되므로 연료노즐(12)(32)이 열적손상을 입게되는 문제점이 발생한다.Many solenoid valves, such as fuel valves 15, 35, combustion air valves 17, 37, and exhaust gas valves 19, 39, are used to construct a regenerative combustion system that performs switching combustion in a furnace. do. By the way, in the case of the normal switching combustion, when the exhaust mode state is achieved for a certain period (30 seconds to 3 minutes), the hot combustion exhaust gas (1000 ° C. or more) causes the fuel nozzles 12 and 32 of one burner 11 and 31 to be burned. The fuel nozzles 12 and 32 are thermally damaged since they are discharged through the portion of the fuel cell.
또한, 일측 버너(11)(31) 이상시 또는 절환 작동 이상시에는 연소절환이 이루어지지 않아 임의의 한 쪽에서만 연소가 이루어지게 되고, 이때 반대쪽의 축열기(13)(33)의 용량 한계로 인하여 고온의 배가스가 이 축열기(13)(33)에서 방열이 제대로 이루어지지 않아, 고온의 상태인 그대로 배가스밸브(19)(39) 및 배가스 흡입팬(54)을 지나면서 후단의 각종 밸브류 및 기기에 열적 손상을 가하게 되어 밸브류의 수명을 단축시키는 문제점이 발생하게 된다.In addition, when one side burner (11) (31) abnormality or switching operation abnormality is not made combustion switching is made on any one side, at this time, due to the capacity limitation of the regenerator (13) (33) on the opposite side Since the high temperature exhaust gas does not radiate heat properly in the heat accumulators 13 and 33, the various valves at the rear end pass through the exhaust gas valves 19 and 39 and the exhaust gas suction fan 54 as they are at a high temperature. Thermal damage to the equipment causes a problem of shortening the life of valves.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 축열식 연소시스템의 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 그 목적은 가열로 등에 적용되는 축열식 연소시스템에 있어서, 버너의 연소 이상시 또는 휴지시 배관상의 각종 밸브류 및 기기류를 고온의 배가스로 부터 차단하여 손상을 방지하고, 또한 버너의 정상절환이 이루어지는 경우라도 상온의 연소공기를 공급하여 배기측의 연료밸브 및 연료노즐을 냉각시켜 설비를 고온 파손으로부터 보호해주는 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치를 제공하는 것이다.The present invention has been invented in view of the problems of the conventional regenerative combustion system as described above, and an object thereof is to provide various valves and equipment on a pipe when a burner is abnormally burned or at rest in a regenerative combustion system applied to a heating furnace. To prevent damage by blocking the exhaust gas from the high temperature exhaust gas, and to supply the combustion air at normal temperature to cool the fuel valve and fuel nozzle on the exhaust side even when the burner is normally switched, the regenerative combustion system that protects the equipment from high temperature damage. It is to provide a protection device for valves.
도 1은 종래의 축열식 연소시스템의 구성도,1 is a configuration diagram of a conventional regenerative combustion system,
도 2a는 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 정상 절환연소시의 사용상태를 나타내는 구성도,Figure 2a is a block diagram showing a state of use during the normal switching combustion of the protective device of the regenerative combustion system valves of the present invention,
도 2b는 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 정상 절환연소시의 밸브 개폐상태를 나타내는 그래프,Figure 2b is a graph showing the valve opening and closing state during the normal switching combustion of the protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention,
도 3은 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 우측 버너 이상 또는 휴지시의 사용상태를 나타내는 구성도,3 is a configuration diagram showing a state of use at the time of an abnormal burner or the right side of the protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention;
도 4는 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 양측 버너 이상 또는 휴지시의 사용상태를 나타내는 구성도이다.Figure 4 is a configuration diagram showing a state of use at the time or more than the burners of both sides of the protection device of the heat storage type combustion system valves of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 가열로 11,31 : 버너1: furnace 11,31: burner
12,32 : 연료노즐 13,33 : 축열기12,32: fuel nozzle 13,33: heat storage
14,34 : 연료관 15,35 : 연료밸브14,34 fuel pipe 15,35 fuel valve
16,36 : 연소공기관 17,37 : 연소공기밸브16,36 combustion engine 17,37 combustion air valve
18,38 : 배가스관 19,39 : 배가스밸브18,38: Exhaust gas pipe 19,39: Exhaust gas valve
51 : 연소공기 흡입관 52 : 연소공기 송풍팬51: combustion air suction pipe 52: combustion air blowing fan
53 : 배가스 배기관 54 : 배가스 흡입팬53: exhaust gas exhaust pipe 54: exhaust gas suction fan
71,81 : 제1 절환밸브 72,82 : 제2 절환밸브71,81: 1st switching valve 72,82: 2nd switching valve
73,83 : 온도센서 74,84 : 댐퍼73,83: Temperature sensor 74,84: Damper
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치는, 가열로(1)의 양 측면에 각각 축열기(13)(33)가 부착된 버너(11)(31)가 설치되고, 이들 버너(11)(31)의 절환연소에 의해 가열로(1) 내의 피가열물(3)을 가열하는 축열식 연소시스템의 각종 밸브류를 고열로부터 보호하기 위한 장치에 있어서, 상기 각각의 버너(11)(31)에 연소공기를 공급하는 연소공기관(16)(36)에 설치된 연소공기밸브(17)(37)의 흡입측과, 상기 각각의 버너(11)(31)에 연료를 공급하는 연료밸브(15)(35)의 배출측을 연결하는 배관 상에 설치되어 상온의 연소공기를 공급하는 제1 절환밸브(71)(81)와; 상기 축열기(13)(33)의 배출측과 상기 연소공기밸브(17)(37)의 흡입측을 연결하는 배관상에 설치되어 상온의 연소공기를 공급하는 제2 절환밸브(72)(82)와; 상기 축열기(13)(33)의 배출측에 설치되어 상기 제2 절환밸브(72)(82)를 개폐 제어하는 온도센서(73)(83)와; 상기 연소공기관(16)(36)에 설치되어 상기 제1 절환밸브(71)(81) 및 제2 절환밸브(72)(82)에 공급되는 상온의 연소공기량을 제어하는 댐퍼(74)(84)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention includes burners 11 and 31 having heat accumulators 13 and 33 attached to both sides of the heating furnace 1, respectively. In the apparatus for protecting various valves of a heat storage type combustion system which heats the heated object 3 in the heating furnace 1 by switching combustion of these burners 11 and 31, each said burner Fuel is supplied to the intake side of the combustion air valves 17 and 37 provided in the combustion air engines 16 and 36, which supply combustion air to the combustion air, and the burners 11 and 31 respectively. First switching valves 71 and 81 provided on a pipe connecting the discharge side of the fuel valves 15 and 35 to supply combustion air at room temperature; Second switching valves 72 and 82 installed on a pipe connecting the discharge side of the heat accumulators 13 and 33 and the suction side of the combustion air valves 17 and 37 to supply combustion air at room temperature. )Wow; A temperature sensor (73) (83) installed at the discharge side of the heat storage (13) (33) to control the opening and closing of the second switching valve (72) (82); Dampers 74 and 84 installed in the combustion air engines 16 and 36 to control the amount of combustion air at room temperature supplied to the first switching valves 71 and 81 and the second switching valves 72 and 82. It characterized in that it is configured to include.
이하에서는 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 구성 및 작용을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the protective device of the valve of the regenerative combustion system of the present invention will be described in detail.
도 2a는 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 정상 절환연소시의 사용상태를 나타내는 구성도로서, 양측은 동일하게 구성되어 있고, 도 2a에서는 우측 버너가 연소 중인 때를 나타내고 있으나, 이하의 설명은 좌측 버너가 연소 중인 때의 각각의 대응하는 구성요소의 작용에 대한 설명과 일치된다.Figure 2a is a block diagram showing the state of use of the protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention during normal switching combustion, both sides are configured in the same manner, Figure 2a shows when the right burner is burning, but the following The description is consistent with the description of the action of each corresponding component when the left burner is burning.
우측 버너(11)의 연소모드시 연소공기 송풍팬(52)에 의해서 공급되는 상온의 연소공기는 연소공기밸브(17)를 지나 축열기(13)를 통과하면서 고온(800℃ 이상)으로 승온되어 버너(11)로 공급되고, 연료밸브(15)와 연료관(14)을 통과하여 연료노즐(12)에서 분사되는 연료와 혼합되어 연소가 이루어지게 된다.The combustion air at room temperature supplied by the combustion air blowing fan 52 in the combustion mode of the right burner 11 is heated to a high temperature (800 ° C. or more) while passing through the combustion air valve 17 and passing through the heat storage unit 13. The burner 11 is supplied to the burner 11 and mixed with the fuel injected from the fuel nozzle 12 through the fuel valve 15 and the fuel pipe 14 to perform combustion.
상기의 연소과정에서 발생되는 열로 가열로(1) 내의 지지대(2) 상부에 놓여 있는 피가열물(3)이 가열되고, 이때 연소과정에서 발생된 배가스는 배가스 흡입팬(54)에 의하여 발생된 음압으로 인해 배기모드인 좌측 버너(31)로 빠져나와 축열기(33)를 지나면서 방열이 이루어지게 된다. 방열 후의 배가스는 저온(200℃ 이하)의 상태로 빠져 나와 배가스밸브(39)와 배가스관(38)을 통과하여 배가스 흡입팬(54)을 통하여 대기로 배출된다.The heated object 3 placed on the support 2 in the heating furnace 1 is heated by the heat generated in the combustion process, and the exhaust gas generated in the combustion process is generated by the exhaust gas suction fan 54. Due to the negative pressure is discharged to the left burner 31 in the exhaust mode passing through the heat accumulator 33 is made. The exhaust gas after the heat dissipation exits at a low temperature (200 ° C. or less), passes through the exhaust gas valve 39 and the exhaust gas pipe 38, and is discharged to the atmosphere through the exhaust gas suction fan 54.
이때 연료밸브(35) 및 주변설비를 고온의 배가스와의 접촉으로 인한 손상으로부터 보호하기 위하여, 제1 절환밸브(81, 반대측에는 제1절환밸브(71))를 설치하고, 이를 개방하여 상온의 연소공기를 상기 연료밸브(35) 선단의 연료관(34)으로 공급하여 고온의 배가스가 연료밸브(35)와 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 연료밸브(35)를 보호할 수 있고, 이와 동시에 연소가 이루어지지 않는 연료노즐(32)을 냉각시켜 주는 효과를 얻게 된다.At this time, in order to protect the fuel valve 35 and the peripheral equipment from damage due to contact with the high temperature exhaust gas, a first switching valve 81 is installed, and a first switching valve 71 on the opposite side thereof is opened and opened at room temperature. It is possible to protect the fuel valve 35 by supplying combustion air to the fuel pipe 34 at the tip of the fuel valve 35 to block hot exhaust gas from coming into direct contact with the fuel valve 35. The effect of cooling the fuel nozzle 32 that is not made is obtained.
한편, 이때 사용되는 상온의 연소공기는 연소공기 송풍팬(52)에 의해서 유입되며, 그 양은 연소공기관(36)(16)에 설치된 댐퍼(84)(74)의 개폐도에 의해 조절된다.On the other hand, the combustion air at room temperature used at this time is introduced by the combustion air blowing fan 52, the amount is controlled by the opening and closing degree of the dampers (84) 74 installed in the combustion air engine (36) (16).
연소모드인 우측 버너(11)의 연소에 필요한 연소공기는 시간대별 연소용량에 따라 산정되는 필요공기량을 댐퍼(74)로 조절하여 공급한다. 일정주기가 지난 후 연소절환이 되면, 상기와 같은 연소과정과 제1 절환밸브(71)(81)의 개폐작동이 서로 반대측에서 번갈아 진행되게 된다.Combustion air required for combustion of the right burner 11 in the combustion mode is supplied to the damper 74 by adjusting the required air amount calculated according to the combustion capacity for each time zone. When the combustion is switched after a certain period, the combustion process as described above and the opening and closing operation of the first switching valves 71 and 81 alternately proceed from the opposite side.
도 2b는 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 정상 절환연소시의 각각의 밸브 개폐상태를 나타내고 있다.Fig. 2B shows each valve opening / closing state during normal switching combustion of the protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention.
도 3은 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 우측 버너 이상 또는 휴지시의 사용상태를 나타내는 구성도로서, 우측 버너의 이상시 또는 휴지시 좌측 버너의 연소만 계속적으로 이루어지는 경우를 나타낸다. 좌측 버너 이상 또는 휴지시에는 대칭적으로 작동되므로 설명을 생략한다.Fig. 3 is a block diagram showing the use state of the right burner or the idler of the protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention. More than the left burner or at rest, symmetrical operation is omitted.
이 경우 정상 절환연소시와 다른 점은, 한쪽의 버너(31)에서만 계속적으로 연소가 이루어지므로, 반대쪽에서 배가스를 배출시키면서 그 배기열을 저장하는 축열기(13)의 축열용량의 한계로 인해, 일정 시간이 지난 후 고온의 배가스가 축열기(13)를 그냥 통과하여 후단의 배가스관(18) 상에 설치된 배가스밸브(19)를 손상시킬 우려가 있다는 것이다.In this case, the difference from the normal switching combustion is that since combustion is continuously performed only on one burner 31, due to the limitation of the heat storage capacity of the heat storage 13 storing the exhaust heat while discharging the exhaust gas from the other side, After a period of time, the hot exhaust gas simply passes through the regenerator 13 and may damage the exhaust gas valve 19 installed on the exhaust gas pipe 18 at the rear stage.
이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 상기 축열기(13)(33)와 배가스밸브(19)(39) 사이의 연결배관에 온도센서(73)(83)를 설치하고, 상기 연결배관과 연소공기관(16)(36) 사이의 연결배관에 제2 절환밸브(72)(82)를 설치한다.In view of this point, in the present invention, the temperature sensors 73 and 83 are installed in the connection pipe between the heat accumulators 13 and 33 and the exhaust gas valves 19 and 39, and the connection pipe and the combustion air pipe ( 16 and 36, second switching valves 72 and 82 are installed in the connecting pipe.
따라서, 상기 온도센서(73)의 값이 통상 제어온도인 250℃ 이상 되었을 경우에는 상기 제2 절환밸브(72)를 개방하여, 상온의 연소공기를 제2 절환밸브(72)를 통하여 공급함으로써, 고온의 배가스가 배가스밸브(19)에 열적 손상을 주는 것을 방지하도록 한다.Therefore, when the value of the temperature sensor 73 becomes 250 degreeC or more which is a normal control temperature, the said 2nd switching valve 72 is opened and the combustion air of normal temperature is supplied through the 2nd switching valve 72, To prevent the high temperature exhaust gas from thermally damaging the exhaust gas valve 19.
도 4는 본 발명 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치의 양측 버너 이상 또는 휴지시의 사용상태를 나타내는 구성도로서, 양측 버너 모두 휴지상태이거나, 모두 이상이 있는 경우를 나타낸다.Figure 4 is a configuration diagram showing the use state of both the burners of the protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention at the time of at least two burners, the case where both burners are at rest or all abnormalities.
이 경우 양쪽 온도센서(73)(83)의 온도가 250℃를 넘으면 제2 절환밸브(72)(82)를 개방하고 배가스밸브(19)(39)를 폐쇄하여 양측의 배가스밸브(19)(39)의 고온 손상을 방지하게 된다.In this case, when the temperature of both temperature sensors 73 and 83 exceeds 250 ° C., the second switching valves 72 and 82 are opened and the exhaust gas valves 19 and 39 are closed to close the exhaust gas valves 19 (for both sides) ( 39) to prevent high temperature damage.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 축열식 연소시스템 밸브류의 보호장치는 버너 이상시 또는 휴지시 고온의 배가스의 흐름을 차단함으로써, 축열기 후단의 밸브류 및 기기류의 열적 손상을 방지할 수 있으며, 또한 정상 절환연소가 이루어지는 경우에도 배가스가 배출되는 측의 연료노즐의 냉각과 연료밸브의 열적 손상을 방지할 수 있는 효과를 제공하며, 결과적으로 밸브류의 수명이 향상되므로 설비의 안정적인 운용을 할 수 있는 효과를 제공한다.The protection device of the regenerative combustion system valves of the present invention configured as described above can prevent the thermal damage of the valves and equipment at the rear end of the regenerator by blocking the flow of the hot exhaust gas at the time of burner failure or at rest. Even in the case of normal switching combustion, it provides the effect of preventing cooling of the fuel nozzle on the side of exhaust gas and thermal damage of the fuel valve.As a result, the life of the valves is improved, so that the equipment can be operated stably. Provide effect.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101164740B1 (en) | 2009-04-21 | 2012-07-12 | 쥬가이로 고교 가부시키가이샤 | Regenerative burner |
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1999
- 1999-12-24 KR KR1019990061649A patent/KR100347574B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20010058148A (en) | 2001-07-05 |
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