KR102069741B1

KR102069741B1 - Cooling System and Method for Pipes of Melting Furnace

Info

Publication number: KR102069741B1
Application number: KR1020180089238A
Authority: KR
Inventors: 조현제; 김천우; 홍성훈; 이미현; 황석주
Original assignee: 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Disclosed is a cooling system for exhaust pipes of a melting furnace, which cools high temperature exhaust generated inside the melting furnace, wherein a plurality of exhaust pipes communicating with the melting furnace constitute an exhaust part, a cooling tube surrounding the exhaust part circulates cooling water therein, and further cooling is performed by including a net cooling tube in the exhaust pipes, thereby improving cooling efficiency.

Description

용융로 배기관 냉각 시스템 및 방법{Cooling System and Method for Pipes of Melting Furnace}Cooling System and Method for Pipes of Melting Furnace

본 발명은 용융로 배기관 냉각 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각유로를 통한 수냉방식의 용융로 배기관 냉각 시스템 및 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a furnace exhaust pipe cooling system and method, and more particularly to a water cooling furnace exhaust pipe cooling system and method through a cooling passage.

플라즈마 토치 용융로를 이용한 물질 용융 시, 용융로 내부는 1500도 이상의 플라즈마 온도를 이용하기 때문에 용융 시 발생되는 배기가스의 온도 또한 1000도 이상에 달하게 된다. 순수하게 금속만 용융 시키는 경우, 계산된 열유동 해석에 의하면, 용융로 내부 플래넘 외부 유입공기가 없을 경우 최대 1500도 가지 나타나는 것으로 분석되었다. 용융로에 연결된 각 배관부분에서 유입량이 일부 있다고 가정하더라도 1300도 이상 나타날 수 있기 때문에 배기체 처리장치의 기기 건전성을 위해서 용융로와 배기체 처리장치 사이에 배관 냉각기가 구비된다. When melting the material using the plasma torch melting furnace, since the inside of the melting furnace uses a plasma temperature of 1500 degrees or more, the temperature of the exhaust gas generated during melting also reaches 1000 degrees or more. In the case of pure metal melting, the calculated heat flow analysis showed that up to 1500 degrees would appear in the absence of inlet air outside the plenum inside the furnace. Even if there are some inflows in each pipe part connected to the melting furnace, since more than 1300 degrees may appear, a pipe cooler is provided between the melting furnace and the exhaust gas treating apparatus for the equipment integrity of the exhaust gas treating apparatus.

용융로 후단에 연결되는 배기체 처리장치의 운전온도에 따라 배관냉각기 설계가 이루어지는데, 용융로 후단에 직접 배기체 냉각기 또는 고온필터가 위치하는 경우 온도강하가 수백도 이상 되어야 하는 문제가 발생한다. 보통 용융로 후단에 후단연소기가 위치하는데, 후단연소기 운전온도 범위가 1100도 내외이기 때문에 적절하게 배관냉각기로 연결할 경우 운영이 가능하다.The piping cooler design is made according to the operating temperature of the exhaust gas treatment apparatus connected to the rear end of the melting furnace. When the exhaust gas cooler or the high temperature filter is located directly at the rear end of the melting furnace, a problem occurs that the temperature drop is more than several hundred degrees. Usually the afterburner is located at the rear of the smelter, and the operating temperature range of the afterburner is around 1100 degrees, so it can be operated when properly connected to the pipe cooler.

LPG 버너를 사용하거나 유도가열저온용융로를 이용하여 가연성을 처리하는 용융로의 경우 용융로 플래넘 온도가 1000도를 넘지 않는다. 산업폐기물 등을 처리하는 소각로 중 용융로 내부 플래넘 온도가 1000도를 넘어가는 경우 냉각방법은 냉각자켓을 이용한 냉각수와의 열교환을 이용하여 목표온도까지 냉각시키게 방식을 적용하고, 용융로 내부 플레넘 온도가 1000도를 넘지 않는 경우 배관 냉각기를 별도 구축하지 않고 일반 배관을 이용하여 내부에 내화물과 외부에 보온재로 마감하여 사용하고 있다. For smelting furnaces using LPG burners or induction heating cryogenic melting furnaces, the furnace plenum temperature does not exceed 1000 degrees. When the plenum temperature inside the melting furnace exceeds 1000 degrees among incinerators that process industrial waste, the cooling method uses a method of cooling the target temperature by heat exchange with cooling water using a cooling jacket. If the temperature does not exceed 1000 degrees, the pipe cooler is not built separately, and it is used with internal refractories and external insulating materials using general piping.

그러나 비가연성 물질인 금속 등을 용융하는 플라즈마 토치 용융로의 내부 플레넘 온도가 1100도를 넘기 때문에, 상기의 소각로 등에 이용하는 배관으로는 설치하여 이용할 수 없다. 또한 배관냉각기를 활용하더라도 온도강하가 100도 이상이기 때문에 기존의 냉각자켓 방식의 냉각으로는 한계가 있다. However, since the internal plenum temperature of the plasma torch melting furnace for melting a metal or the like that is a non-combustible substance exceeds 1100 degrees, it cannot be installed and used as a pipe used for the incinerator or the like. In addition, even if the pipe cooler is utilized, the temperature drop is more than 100 degrees, so the cooling of the conventional cooling jacket method is limited.

고온의 기체가 배관을 통과할 때, 출구에서의 온도를 100도 이상 떨어뜨리기 위해서는 대구경의 배관을 사용해야 할 뿐 아니라, 대용량의 냉각수를 사용하는 배관을 이용하게 된다. 보통 수십도 또는 수백도의 기체 온도를 떨어뜨리기 위해 사용하는 배관은 자켓타입을 이용하는데, When hot gas passes through the pipe, in order to reduce the temperature at the outlet by more than 100 degrees, not only large diameter pipe but also a pipe using a large amount of cooling water is used. Usually pipes used to reduce the gas temperature of tens or hundreds of degrees use jacket type.

이 경우, 떨어뜨리고자 하는 기체의 온도편차가 클수록 배관의 구경이 커지게 된다. 따라서 관련 장치를 이용하여 설치할 때, 과도한 설계 또는 제작에 따라 차지하는 공간의 소요가 커지게 되며 관리 뿐만 아니라 운영에 많은 어려움을 내포하게 된다. In this case, the larger the temperature deviation of the gas to be dropped, the larger the diameter of the pipe. Therefore, when installing by using the related devices, the space required due to excessive design or manufacturing is increased, and not only management but also many difficulties in operation.

보통, 기체 온도가 1100도 이상인 경우 일반적인 단일 배관을 설치하여 이용할 수 없다. 또한 배관냉각기를 활용하더라도 온도강하가 100도 이상이기 때문에 기존의 냉각자켓 방식의 냉각으로는 한계가 있다. In general, when the gas temperature is 1100 degrees or more, a general single pipe cannot be installed and used. In addition, even if the pipe cooler is utilized, the temperature drop is more than 100 degrees, so the cooling of the conventional cooling jacket method is limited.

공개실용신안공보 20-1999-0014333Public Utility Model Publication 20-1999-0014333

본 발명은 용융로 내부에서 생성된 고온의 배기체가 배출되는 과정에서 후단연소기의 운전온도 범위 내에 속하도록 충분히 냉각되도록 하는 용융로 배기관 냉각 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a furnace exhaust pipe cooling system that is sufficiently cooled to fall within the operating temperature range of the afterburner in the process of discharging the hot exhaust generated in the furnace.

본 발명은 용융로 내부에서 생성된 고온의 배기체가 기설정된 온도범위내로 냉각되도록 냉각수 유속을 제어하는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of controlling a cooling water flow rate such that a hot exhaust body generated inside a melting furnace is cooled within a predetermined temperature range.

상기와 같은 일 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 내부에서 고온의 배기체가 발생되는 용융로; 상기 용융로와 연통되는 복수개의 병렬배치된 배기관으로 구성되어 상기 배기체를 외부로 안내하는 배기부; 상기 배기관의 외주면을 따라 냉각수가 순환되도록 상기 배기부를 감싸는 냉각관; 및 상기 냉각관에 구비되어 냉각수에 순환동력을 제공하는 펌프;를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a melting furnace in which a high temperature exhaust body is generated; An exhaust part composed of a plurality of parallelly arranged exhaust pipes communicating with the melting furnace to guide the exhaust body to the outside; A cooling tube surrounding the exhaust portion to circulate the cooling water along an outer circumferential surface of the exhaust pipe; And a pump provided in the cooling pipe to provide circulating power to the cooling water.

바람직하게는, 상기 배기관은, 상기 배기관의 단면방향에 배치되는 그물형 냉각판을 더 포함하되, 상기 그물형 냉각판은 복수의 냉각유로가 교차된 구성으로서, 상기 복수의 냉각유로는, 상기 배기관의 외부와 연통되어 상기 냉각관 내부를 흐르는 냉각수를 공급받아 순환시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the exhaust pipe further includes a net cooling plate disposed in the cross-sectional direction of the exhaust pipe, wherein the net cooling plate has a configuration in which a plurality of cooling flow paths are intersected, and the plurality of cooling oil paths include the exhaust pipe. It is characterized in that the communication with the outside of the cooling water flowing through the inside of the cooling pipe is supplied.

바람직하게는, 냉각수의 유속을 조절하는 인버터와 후단에 배기체의 온도를 측정하는 온도센서와 상기 온도센서의 측정값에 따라 인버터를 제어하는 제어부를 더 포함한다.Preferably, the apparatus further includes an inverter for controlling the flow rate of the cooling water, a temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust body, and a controller for controlling the inverter according to the measured value of the temperature sensor.

상기와 같은 일 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 배기관의 후단에 설치된 온도센서를 통해 배기관을 통과한 배기체의 온도를 측정하는 단계;In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of measuring the temperature of the exhaust body passing through the exhaust pipe through a temperature sensor installed in the rear end of the exhaust pipe;

측정된 배기체의 온도가 기설정된 기준값에 미치지 못하는 정도를 계산하는 단계; 상기 계산된 정도에 따라 냉각수의 유속을 증가시키는 단계;를 포함한다.Calculating a degree to which the measured exhaust body temperature does not reach a preset reference value; And increasing the flow rate of the cooling water according to the calculated degree.

본 발명은 냉각관 내부에 복수개의 배기관을 병렬로 배치하여 배기체와 냉각수의 열교환이 일어나는 면적을 확장시킴으로써 급속냉각을 통해 설비건전성을 확보하게 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of ensuring the facility integrity through rapid cooling by arranging a plurality of exhaust pipes in parallel inside the cooling pipe to expand the area where heat exchange between the exhaust body and the cooling water occurs.

본 발명은 각각의 배기관 내부에 냉각수가 흐르는 냉각유로로 구성된 그물형 냉각판을 배치함으로써 배기관을 통과하는 고온의 배기체를 추가냉각시키는 효과가 있다.The present invention has the effect of further cooling the high-temperature exhaust body passing through the exhaust pipe by disposing a net cooling plate composed of a cooling flow path through which cooling water flows inside each exhaust pipe.

본 발명은 배기부 후단에 구비된 온도센서와 냉각수 공급펌프를 연동시킴으로써 배기체의 온도강하가 목표온도에 따라 정확하게 이루어지도록 제어하는 효과가 있다.The present invention has the effect of controlling so that the temperature drop of the exhaust body is accurately made according to the target temperature by interlocking the temperature sensor provided at the rear end of the exhaust unit and the cooling water supply pump.

도1은 본원발명의 일 실시예에 따른 용융로의 사시도이다.
도2는 본원발명의 일 실시예에 따른 배기부를 나타낸 것이다.
도3은 도2의 단면도이다.
도4는 본원발명의 일 실시예에 따른 그물형 냉각판이 적용된 배기부를 나타낸 구성도이다.
도5는 본원발명의 일 실시예에 따른 그물형 냉각판의 사시도이다.
도6은 본원발명의 일 실시예에 따른 그물형 냉각판이 적용된 배기부의 단면도이다.
도7은 본원발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 개략도이다. 1 is a perspective view of a melting furnace according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an exhaust in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of FIG.
Figure 4 is a block diagram showing an exhaust portion to which the net cooling plate according to an embodiment of the present invention is applied.
5 is a perspective view of a mesh type cooling plate according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view of the exhaust portion is applied to the net cooling plate according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of a cooling system according to one embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. In addition, descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

또한 아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대한 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, various modifications may be made to the embodiments described below. The examples described below are not intended to be limiting of the embodiments, but should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes for them.

이하 도면에 따라서 논리적으로 기술한다.This will be described logically according to the drawings.

도1은 본원발명의 일 실시예에 따른 용융로(10)의 사시도이다. 도2는 본원발명의 일 실시예에 따른 배기부(100)를 나타낸 것이다. 도3은 도2의 단면도이다.1 is a perspective view of a melting furnace 10 according to an embodiment of the present invention. Figure 2 shows an exhaust unit 100 according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view of FIG.

도1 내지 도3을 참조할 때, 본 발명에 따른 용융로 배기체 냉각 시스템은, 용융로(10), 배기부(100), 냉각관(200), 펌프(400)를 포함하며, 배기부(100)는 복수의 배기관(110)을 포함할 수 있다.1 to 3, the melting furnace exhaust cooling system according to the present invention includes a melting furnace 10, an exhaust unit 100, a cooling tube 200, a pump 400, and an exhaust unit 100. ) May include a plurality of exhaust pipes (110).

용융로(10)는, 상부 일면에 플라즈마 토치가 삽입될 수 있는 삽입구가 형성되어, 플라즈마 토치를 이용해 내부의 산업폐기물 등을 지속적으로 가열함으로써 용융물을 생성하고 이를 일측에 마련된 개구를 통해 외부로 배출시키기 위한 일반적인 형상을 지닌다.The melting furnace 10 has an insertion hole into which a plasma torch can be inserted, and the molten furnace 10 generates a melt by continuously heating internal industrial waste and the like using the plasma torch, and discharges it to the outside through an opening provided at one side. It has a general shape for it.

이러한 용융과정에서 생성되는 유해가스 등을 포함하는 배기체를 외부로 원활하게 배출하여 설비건전성을 높이기 위해, 용융로(10) 일측에는 배기구가 형성된다. 배기구는 홀의 형태로서, 고온의 배기체가 대류현상에 의해 외부로 토출될 수 있도록 상부 측벽에 형성되는 것이 바람직하다.An exhaust port is formed at one side of the melting furnace 10 so as to smoothly discharge the exhaust body including the harmful gas generated in the melting process to the outside to improve the facility soundness. The exhaust port is in the form of a hole, and is preferably formed on the upper sidewall so that the hot exhaust body can be discharged to the outside by convection.

배기구는 외부와 직접 노출되어 배기체를 즉시 외부공기에 확산시키도록 할 수도 있으나, 환경오염을 최소화하고 작업자의 안전을 고려햐여 일정한 길이의 배기부(100)를 배기구에 결착하여 배기체를 안내하도록 할 수 있다. The exhaust port may be directly exposed to the outside to immediately diffuse the exhaust body into the outside air, but in order to guide the exhaust body by binding the exhaust part 100 having a certain length to the exhaust port in order to minimize environmental pollution and consider the safety of the operator. can do.

배기구가 형성된 용융로(10) 측벽은 배기부(100)와 반드시 동일한 소재로 구성될 필요는 없고, 1000도 이상의 기체에 견딜 수 있을 정도의 충분한 내화성을 지닌 소재라면 어느 것이든 족할 것이다. The side wall of the furnace 10 in which the exhaust port is formed does not necessarily have to be made of the same material as the exhaust part 100, and any material having sufficient fire resistance to withstand a gas of 1000 degrees or more may be sufficient.

배기부(100)는, 복수개의 배기관(110)이 같은 방향으로 병렬배치된 다발을 통칭한다. 고온의 배기체는 배기관(110)을 통하지 않고서는 외부로 배출 될 수 없도록, 각각의 배기관(110)이 용융로(10) 외벽과 만나는 접부는 완전히 밀폐되는 것이 바람직하다. 각각의 배기관(110)들의 유지보수 편의성을 고려할 때, 복수개의 배기관(110)은 각각 용융로(10)로부터 착탈가능하게 결합될 수 있다. 다만, 배기체의 안전한 배출과 밀폐성능 향상을 위해 용융로(10)와 배기관(110)을 일체로 구성하는 것도 배제할 것은 아니다. The exhaust unit 100 collectively refers to a bundle in which a plurality of exhaust pipes 110 are arranged in parallel in the same direction. It is preferable that the contact portion where each exhaust pipe 110 meets the outer wall of the melting furnace 10 is completely sealed so that the high temperature exhaust gas cannot be discharged to the outside without passing through the exhaust pipe 110. In consideration of the maintenance convenience of the respective exhaust pipes 110, the plurality of exhaust pipes 110 may be detachably coupled to the melting furnace 10, respectively. However, it is not excluded that the melting furnace 10 and the exhaust pipe 110 are integrally configured to safely discharge the exhaust body and improve the sealing performance.

복수개의 배기관(110)이 서로 접하여 배치될 수도 있으나, 각각의 배기관(110)들로부터 고온영향을 줄이고, 후술하는 냉각수를 원활하게 순환시키며, 열교환이 일어나는 표면적을 넓힐 수 있다는 점에서 배기관(110)들은 서로 일정한 이격을 두고 병렬배치되는 것이 보다 바람직하다.The plurality of exhaust pipes 110 may be disposed in contact with each other, but the exhaust pipe 110 may be reduced in terms of reducing the high temperature effect from each of the exhaust pipes 110, smoothly circulating cooling water described later, and widening a surface area where heat exchange occurs. It is more preferable that they are arranged in parallel at regular intervals from each other.

도2 및 도3은 3개의 배기관(110)으로 이루어진 배기부(100)를 도시하고 있으나, 반드시 이러한 실시예에 한정할 것은 아니고, 용융로(10)의 크기, 강하가 요구되는 온도의 범위, 배기체의 종류 등에 따라 배기관(110)의 수는 얼마든지 변경적용이 가능하다.2 and 3 show an exhaust unit 100 consisting of three exhaust pipes 110, but are not necessarily limited to this embodiment, but the size of the melting furnace 10, the temperature range in which the drop is required, The number of exhaust pipes 110 can be changed and applied according to the type of gas.

복수개의 배기관(110)은 배기관(110) 후단에서 병합되어 하나의 관을 형성하고, 이 하나의 관은 배기관(110) 후단에 설치된 후단연소기(20)와 연결될 수 있다. 즉, 배기체는 배기관(110)과 후단연소기(20)를 순차로 통과한다.The plurality of exhaust pipes 110 are merged at the rear end of the exhaust pipe 110 to form one pipe, and this one pipe may be connected to the rear burner 20 installed at the rear end of the exhaust pipe 110. That is, the exhaust body passes through the exhaust pipe 110 and the afterburner 20 in sequence.

배기관(110)의 재질은, 외부에서 순환되는 냉각수와 효율적인 열교환이 일어날 수 있도록 열전도성이 높으면서도 1000도 이상의 고온에서 설비건전성을 유지할 수 있는 높은 내화성을 가진 소재를 적용함이 바람직하다. 금속, 세라믹 등이 특히 적합할 것이다.The material of the exhaust pipe 110 is preferably a material having high thermal conductivity and high fire resistance that can maintain facility integrity at a high temperature of 1000 degrees or higher so that efficient heat exchange with cooling water circulated from the outside can occur. Metals, ceramics and the like will be particularly suitable.

배기관(110)의 두께는 최소한의 내구성을 확보할 수 있을 정도로만 유지하며 얇게 구성하는 것이, 냉각수와 열교환 효율을 높일 수 있다는 면에서 보다 적절하다. The thickness of the exhaust pipe 110 is maintained to be only enough to ensure the minimum durability, and a thin configuration is more appropriate in terms of improving the cooling water and heat exchange efficiency.

냉각관(200)은, 내부에서 냉각수를 순환시켜 배기체와 지속적인 열교환이 일어나게 한다. The cooling pipe 200 circulates the cooling water therein to allow continuous heat exchange with the exhaust body.

냉각관(200)은 배기부(100)로부터 일정한 이격을 두고 배기부(100)를 에두르는 측벽이 배기부(100)의 길이방향으로 연장되어 형성된 관일 수 있다.The cooling tube 200 may be a tube in which sidewalls surrounding the exhaust part 100 are spaced apart from the exhaust part 100 in the longitudinal direction of the exhaust part 100.

내부에 배기부(100), 즉 복수개의 배기관(110)들을 수납하며, 냉각수가 복수개의 배기관(110)들의 외주면을 따라 흐르며 배기관(110)의 면상에서 열교환이 이루어진다.The exhaust unit 100, that is, the plurality of exhaust pipes 110 are accommodated therein, and cooling water flows along the outer circumferential surface of the plurality of exhaust pipes 110 and heat exchange is performed on the surface of the exhaust pipe 110.

즉 냉각관(200) 내부에는 냉각수 유입공간(250s)이 형성되어, 이 공간을 따라 흐르는 냉각수가 복수개의 배기관(110)들의 외주면과 접하여 냉각시키는 방식이다.That is, the cooling water inlet space 250s is formed in the cooling pipe 200, and the cooling water flowing along the space cools the outer peripheral surfaces of the plurality of exhaust pipes 110.

냉각관(200)은 배기부(100)의 길이방향을 따라 일정 길이만큼 연장형성될 수 있고, 일측에 냉각수 유입구(210)가 형성되고 타측에 냉각수 유출구(230)가 형성된다.The cooling pipe 200 may be extended by a predetermined length along the longitudinal direction of the exhaust part 100, the cooling water inlet 210 is formed at one side, and the cooling water outlet 230 is formed at the other side.

냉각수 유입구(210)를 통해 냉각수가 유입되어 냉각수 유입공간(250s) 상에서 배기관(110)의 외주면을 따라 흐르며 배기체의 열을 흡수한 후 냉각수 유출구(230)를 통해 배출되는 순환냉각 시스템을 적용할 수 있다. 순환냉각의 효율성을 고려할 때, 냉각수 유입구(210)는 배기부(100)의 입구방향에 형성되고 냉각수 유출구(230)는 배기부(100)의 후단 출구방향에 인접하여 형성되는 것이 바람직할 것이다.Coolant is introduced through the coolant inlet 210 and flows along the outer circumferential surface of the exhaust pipe 110 on the coolant inlet space 250s to absorb the heat of the exhaust body and then apply a circulating cooling system discharged through the coolant outlet 230. Can be. In consideration of the efficiency of the circulation cooling, the coolant inlet 210 may be formed in the inlet direction of the exhaust unit 100 and the coolant outlet 230 may be formed adjacent to the rear end outlet direction of the exhaust unit 100.

냉각수의 공급 등에 있어 구조상의 편의성을 기하기 위해, 냉각수 유출입구는 각각 냉각관(200)의 상부 양단에 형성될 수 있다. In order to provide structural convenience in supplying the cooling water, cooling water outlets may be formed at both ends of the upper portion of the cooling pipe 200, respectively.

냉각관(200)의 냉각수는 내부의 배기체를 냉각하는 용도로만 사용되는 것이 효율적이라는 점과 냉각관(200)이 고온의 용융로(10)와 인접하여 배치되어 있다는 점을 고려할 때, 냉각관(200) 외주면에 내화재부(270)를 별도로 구축하여 인접한 용융로(10)의 고온영향으로부터 냉각수의 온도가 상승하는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직할 것이다. 내화재부(270)는 캐스타블 등을 사용할 수 있을 것이다.In view of the fact that the cooling water of the cooling tube 200 is only used for cooling the internal exhaust body, and that the cooling tube 200 is disposed adjacent to the high temperature melting furnace 10, the cooling tube ( 200) It may be desirable to separately construct the refractory portion 270 on the outer circumferential surface to prevent the temperature of the cooling water from rising from the high temperature effect of the adjacent melting furnace 10. The refractory material 270 may be castable or the like.

냉각수는 배기관(110)의 길이방향을 따라 흐르는 것이 일반적이나, 별도의 동력원을 통하여 원주방향의 순환운동을 유도하거나, 냉각관(200) 내부의 구조적인 변경을 통하여 내부에 와류를 형성하는 것도 충분히 가능할 것이다. Cooling water generally flows along the longitudinal direction of the exhaust pipe 110, but it is also sufficient to induce a circumferential circulation movement through a separate power source or to form a vortex therein through structural changes in the cooling pipe 200. It will be possible.

냉각관(200) 내부의 냉각수 유입공간(250s) 전체에 냉각수를 수용하여 이를 순환시키는 냉각시스템도 가능하며, 냉각관(200) 내부 공간에 별도의 냉각유로를 배관하여, 그 냉각유로를 통해 냉각수를 순환시키는 자켓타입의 냉각관(200)도 가능하다. 이 경우 별도의 냉각유로는 냉각수 유출입관과 연결될 수 있을 것이다.A cooling system that accommodates and circulates the cooling water in the cooling water inflow space 250s inside the cooling pipe 200 is also possible. A separate cooling flow path is piped into the internal space of the cooling pipe 200, and the cooling water is cooled through the cooling flow path. Cooling pipe 200 of the jacket type to circulate is also possible. In this case, a separate cooling flow path may be connected to the cooling water outlet pipe.

펌프(400)는, 냉각관(200)에 구비되되, 냉각관(200)에 연결되거나 냉각관(200)과 인접하여 위치할 수 있다. 물론, 냉각관(200)으로부터 연장되어 냉각관(200) 외부에 위치할 수도 있다.The pump 400 is provided in the cooling pipe 200, and may be connected to the cooling pipe 200 or positioned adjacent to the cooling pipe 200. Of course, it may extend from the cooling tube 200 may be located outside the cooling tube 200.

펌프(400)는 냉각수에 순환동력을 제공함으로써 냉각수의 유속을 제어한다. 냉각관(200)의 내부 구조를 고려하여, 냉각수의 순환속도를 극대화 할 수 있는 동력범위 내에서 펌프(400)를 구동할 수 있다. 전기에너지를 이용해 동작하는 것이 일반적이며, 이를 고려할 때, 유지보수의 편의를 위해 냉각관(200) 외부에 부설되는 것이 바람직하다.The pump 400 controls the flow rate of the cooling water by providing circulation power to the cooling water. In consideration of the internal structure of the cooling pipe 200, it is possible to drive the pump 400 within the power range to maximize the circulation speed of the cooling water. It is common to operate using electrical energy, and in consideration of this, it is preferable to be installed outside the cooling pipe 200 for the convenience of maintenance.

도4는 본원발명의 일 실시예에 따른 그물형 냉각판(300)이 적용된 배기부(100)를 나타낸 구성도이다. 도5는 본원발명의 일 실시예에 따른 그물형 냉각판(300)의 사시도이다. 도6은 본원발명의 일 실시예에 따른 그물형 냉각판(300)이 적용된 배기부(100)의 단면도이다.Figure 4 is a block diagram showing an exhaust portion 100 to which the net cooling plate 300 is applied according to an embodiment of the present invention. 5 is a perspective view of a mesh cooling plate 300 according to an embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view of the exhaust unit 100 to which the net cooling plate 300 is applied according to an embodiment of the present invention.

도4 내지 도6을 참고할 때, 본 발명의 일 측면에 따른 배기관(110)은 내부의 배기체 이동공간(130s)에 그물형 냉각판(300)을 포함할 수 있다.4 to 6, the exhaust pipe 110 according to an aspect of the present invention may include a net cooling plate 300 in the exhaust body moving space 130s therein.

배기체 이동공간(130s)상의 배기체는 그물형 냉각판(300)을 통과하며 추가 냉각된다. The exhaust body on the exhaust body moving space 130s passes through the mesh cooling plate 300 and is further cooled.

그물형 냉각판(300)은 복수개의 소형 냉각유로(310)가 교차하여 형성되되, 배기관(110)의 단면방향으로 배치될 수 있다. The net cooling plate 300 is formed by crossing a plurality of small cooling passages 310, and may be disposed in the cross-sectional direction of the exhaust pipe 110.

그물형 냉각판(300)은 배기체와 접하는 표면적을 넓히기 위해 다수의 소형 냉각유로(310)를 사용하여 조밀하게 구성되는 것이 바람직하다. 다수의 소형 냉각유로(310) 사이로 배기체가 이동한다. 각각의 소형 냉각유로(310)는 배기관(110) 외부의 냉각수 유입공간(250s)과 연통되어 냉각관(200) 내부를 흐르는 냉각수를 공급받을 수 있고, 각각의 소형 냉각유로(310)는 서로 연결되어 그물형 냉각판(300) 전체에 걸쳐 공급받은 냉각수를 순환 및 배출시킬 수 있다.The net cooling plate 300 is preferably densely constructed using a plurality of small cooling passages 310 to increase the surface area in contact with the exhaust body. The exhaust body moves between the plurality of small cooling passages 310. Each of the small cooling passages 310 may be in communication with the cooling water inflow space 250s outside the exhaust pipe 110 to receive the cooling water flowing in the cooling pipe 200. Each of the small cooling passages 310 may be connected to each other. Thus, the cooling water supplied through the net cooling plate 300 may be circulated and discharged.

고온의 배기체로부터 열에너지를 전달받아 온도가 상승한 냉각수는 소형 냉각유로(310)의 타단과 연통된 배기관(110) 외부, 즉 냉각관(200) 내부공간으로 배출되어 냉각수 유출구(230)로 이동할 수 있다. Cooling water whose temperature is increased by receiving heat energy from a high-temperature exhaust body may be discharged to the outside of the exhaust pipe 110, that is, the internal space of the cooling pipe 200, which is in communication with the other end of the small cooling flow path 310, and move to the cooling water outlet 230. have.

그물형 냉각판(300)은 배기관(110) 내부에서 일정한 경사를 두고 배치될 수 있다. 이 경우, 냉각관(200) 내부를 순환하는 냉각수의 진행방향에 대한 순환동력이 소형 냉각유로(310)로 공급되는 냉각수에 영향을 줄 수 있다는 점에서 바람직하다.The net cooling plate 300 may be disposed at a predetermined inclination in the exhaust pipe 110. In this case, the circulating power of the cooling direction circulating in the cooling tube 200 is preferable in that the cooling water supplied to the small cooling passage 310 may be affected.

그물형 냉각판(300)은 복수개가 배기관(110) 내부에서 일정한 이격을 두고 형성되어 배기체를 추가냉각함으로써 냉각 효율을 높일 수 있다. The net cooling plate 300 is formed with a plurality of spaced apart in the exhaust pipe 110 to increase the cooling efficiency by further cooling the exhaust body.

그물형 냉각판(300)을 구성하는 소형 냉각유로(310)는 배기관(110)과 동일한 재질로 구성할 수 있으나, 반드시 그러한 실시예에 한정될 것은 아니며, 열전도성이 높고, 충분히 조밀하게 형성할 수 있는 특별히 적합한 소재가 있다면 얼마든지 변경적용 가능하다. The small cooling flow passage 310 constituting the mesh-shaped cooling plate 300 may be made of the same material as the exhaust pipe 110, but is not necessarily limited to such an embodiment, and has a high thermal conductivity and is sufficiently compact. As long as there is a specially suitable material that can be used, it can be changed.

도7은 본원발명의 일 실시예에 따른 냉각 시스템의 개략도이다. 7 is a schematic diagram of a cooling system according to one embodiment of the present invention.

도7을 참조할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로 배기관(110) 냉각 시스템은, 인버터(40), 제어부(50) 및 온도센서(30)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, the melting furnace exhaust pipe 110 cooling system according to an embodiment of the present invention may further include an inverter 40, a controller 50, and a temperature sensor 30.

인버터(40)는 펌프(400)의 일측에 구비되어 냉각관(200)으로 유입되는 냉각수의 유량 도는 유속을 조절한다. The inverter 40 is provided at one side of the pump 400 to adjust the flow rate or flow rate of the cooling water flowing into the cooling pipe 200.

온도센서(30)는 냉각관(200) 또는 배기관(110)의 일측에 구비되어 배기체의 온도를 측정한다. 냉각 시스템을 통과한 배기체의 온도를 측정하기 위한 것인 바, 냉각관(200) 또는 배기관(110)의 후단에 배치되는 것이 바람직하다. The temperature sensor 30 is provided at one side of the cooling pipe 200 or the exhaust pipe 110 to measure the temperature of the exhaust body. The bar is for measuring the temperature of the exhaust body passing through the cooling system, and is preferably disposed at the rear end of the cooling pipe 200 or the exhaust pipe 110.

제어부(50)는 온도센서(30)의 측정값에 따라 인버터(40)를 제어하여, 펌프(400)의 유속 또는 유량을 조절하는 역할은 한다.The controller 50 controls the inverter 40 according to the measured value of the temperature sensor 30, thereby controlling the flow rate or flow rate of the pump 400.

제어부(50)와 온도센서(30), 제어부(50)와 인버터(40)는 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따를 때, 용융로 배기관(110) 냉각 시스템은 냉각관(200)을 통과하는 배기체의 온도를 냉각관(200) 또는 배기관(110) 후단에 구비된 온도센서(30)를 통해 측정하고, 제어부(50)를 통해 측정값과 기설정된 목표 온도와의 차이값을 계산하고, 그 차이값에 대응하는 기설정된 데이터에 의거해 인버터(40)를 제어하여 냉각관(200)으로 유입되는 냉각수의 유속 또는 유량을 증가시킬 수 있다. The controller 50, the temperature sensor 30, the controller 50, and the inverter 40 are electrically connected to each other. According to an embodiment of the present invention, the melting furnace exhaust pipe 110 cooling system is the temperature sensor 30 provided in the cooling pipe 200 or the rear end of the exhaust pipe 110 passing the temperature of the exhaust pipe passing through the cooling pipe (200). Through the control unit 50, calculates a difference value between the measured value and the predetermined target temperature through the control unit 50, and controls the inverter 40 based on the preset data corresponding to the difference value to control the cooling pipe 200. It is possible to increase the flow rate or flow rate of the cooling water flowing into the.

따라서, 배기관(110)의 후단에서 배기관(110)과 연결된 후단연소기(20)의 가동 온도범위에 맞게 배기체의 온도를 강하할 수 있다. Therefore, the temperature of the exhaust body may be lowered to match the operating temperature range of the rear end burner 20 connected to the exhaust pipe 110 at the rear end of the exhaust pipe 110.

본 발명의 또 다른 양태에 의할 때, 용융로 배기관(110) 냉각 방법은, 배기관(110)의 후단에 설치된 온도센서(30)를 통해 배기관(110)을 통과한 배기체의 온도를 측정하는 단계, 측정된 배기체의 온도가 기설정된 목표 온도와의 차이값을 계산하는 단계, 그 차이값에 따라 냉각수의 유속을 증가시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, the melting furnace exhaust pipe 110 cooling method, the step of measuring the temperature of the exhaust body passing through the exhaust pipe 110 through the temperature sensor 30 installed in the rear end of the exhaust pipe (110). And calculating a difference value between the measured exhaust body temperature and a predetermined target temperature, and increasing the flow rate of the cooling water according to the difference value.

후단 연소기는 특정한 온도 범위내에서 가장 효율적으로 구동하기 때문에, 배기관(110)을 통과한 배기체는 상기 온도 범위내로 충분히 냉각될 것을 요한다. 또한 상기 온도 범위내로 냉각된 배기체라면 더 이상의 추가냉각을 하는 것은 불필요하다. 따라서 냉각효율을 극대화 시키기 위해, 후단 연소기에 도달하는 배기체의 온도를 일정 범위내로 유지시킬 필요가 있다. Since the rear combustor operates most efficiently within a specific temperature range, the exhaust gas passing through the exhaust pipe 110 needs to be sufficiently cooled within the temperature range. In addition, if the exhaust body is cooled within the above temperature range, it is unnecessary to perform further additional cooling. Therefore, in order to maximize the cooling efficiency, it is necessary to keep the temperature of the exhaust body reaching the rear combustor within a certain range.

이를 위해 배기관(110)의 후단에 온도센서(30)를 설치하여 배기체의 온도를 측정하고, 측정된 온도값과 후단연소기(20)를 가장 적절하게 가동하는 온도 범위에 따른 목표 온도와의 차이값을 계산한다. To this end, the temperature sensor 30 is installed at the rear end of the exhaust pipe 110 to measure the temperature of the exhaust body, and the difference between the measured temperature value and the target temperature according to the temperature range in which the rear end burner 20 is most appropriately operated. Calculate the value.

이 차이값에 대응하는 기설정된 데이터에 따라 인버터(40)를 제어할 수 있다. 인버터(40)는 펌프(400)를 가동하여 냉각수의 유속 또는 유량의 증감을 조절할 수 있을 것이다. The inverter 40 may be controlled according to preset data corresponding to the difference value. The inverter 40 may operate the pump 400 to adjust the increase or decrease of the flow rate or flow rate of the cooling water.

본 발명을 간단히 설명하면 다음과 같다.Briefly, the present invention is as follows.

본 발명은, 내부에서 고온의 배기체가 발생되는 용융로; 상기 용융로와 연통되는 복수개의 병렬배치된 배기관으로 구성되어 상기 배기체를 외부로 안내하는 배기부; 상기 배기관의 외주면을 따라 냉각수가 순환되도록 상기 배기부를 감싸는 냉각관; 및 상기 냉각관에 구비되어 냉각수에 순환동력을 제공하는 펌프;를 포함한다.The present invention, the melting furnace in which a high-temperature exhaust body is generated; An exhaust part composed of a plurality of parallelly arranged exhaust pipes communicating with the melting furnace to guide the exhaust body to the outside; A cooling tube surrounding the exhaust portion to circulate the cooling water along an outer circumferential surface of the exhaust pipe; And a pump provided in the cooling pipe to provide circulating power to the cooling water.

바람직하게는, 상기 배기관은, 상기 배기관의 단면방향에 배치되는 그물형 냉각판을 더 포함하되, 상기 그물형 냉각판은 복수의 냉각유로가 교차된 구성으로서, 상기 복수의 냉각유로는, 상기 배기관의 외부와 연통되어 상기 냉각관 내부를 흐르는 냉각수를 공급받아 순환시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the exhaust pipe further comprises a net cooling plate disposed in the cross-sectional direction of the exhaust pipe, wherein the net cooling plate has a configuration in which a plurality of cooling passages are intersected, wherein the plurality of cooling oil passages, It is characterized in that the communication with the outside of the cooling water flowing through the inside of the cooling pipe is supplied.

한편 본 발명은 상술한 내용에서 본 발명의 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the embodiments of the present invention and the accompanying drawings in the above description, it is apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. something to do.

10 : 용융로 20 : 후단연소기
30 : 온도센서 40 : 인버터
50 : 제어부 100 : 배기부
110 : 배기관 130s : 배기체 이동공간
200 : 냉각관 210 : 냉각수 유입구
230 : 냉각수 유출구 250s : 냉각수 유입공간
270 : 내화재부 300 : 그물형 냉각판
310 : 소형 냉각유로 400 : 펌프10: melting furnace 20: afterburner
30: temperature sensor 40: inverter
50 control part 100 exhaust part
110: exhaust pipe 130s: exhaust body moving space
200: cooling tube 210: cooling water inlet
230: cooling water outlet 250s: cooling water inlet space
270: fireproof material 300: mesh cooling plate
310: small cooling flow path 400: pump

Claims

내부에서 고온의 배기체가 발생되는 용융로;
상기 용융로와 연통되는 복수개의 병렬배치된 배기관으로 구성되어 상기 배기체를 외부로 안내하는 배기부;
상기 배기관의 외주면을 따라 냉각수가 순환되도록 상기 배기부를 감싸는 냉각관; 및
상기 냉각관에 구비되어 냉각수에 순환동력을 제공하는 펌프;를 포함하며,
상기 배기관은,
내부에 단면 방향으로 복수 개의 그물형 냉각판이 배치되되,
상기 그물형 냉각판은 복수의 냉각유로가 교차된 구성으로서,
상기 복수의 냉각유로는,
상기 배기관의 외부와 연통되어 상기 냉각관 내부를 흐르는 냉각수를 공급받아 순환시키는 것을 특징으로 하는 용융로 배기체 냉각 시스템.A melting furnace in which a hot exhaust body is generated inside;
An exhaust part composed of a plurality of parallelly arranged exhaust pipes communicating with the melting furnace to guide the exhaust body to the outside;
A cooling tube surrounding the exhaust portion to circulate the cooling water along an outer circumferential surface of the exhaust pipe; And
A pump provided in the cooling pipe to provide circulating power to the cooling water.
The exhaust pipe,
A plurality of mesh cooling plate is disposed inside the cross-sectional direction,
The mesh cooling plate has a configuration in which a plurality of cooling passages cross each other.
The plurality of cooling passages,
Melting furnace exhaust system cooling system characterized in that the communication with the outside of the exhaust pipe is supplied with the cooling water flowing through the inside of the cooling pipe to circulate.

삭제delete

제1항에 있어서,
냉각수의 유속을 조절하는 인버터와 후단에 배기체의 온도를 측정하는 온도센서와 상기 온도센서의 측정값에 따라 인버터를 제어하는 제어부를 더 포함하는 용융로 배기체 냉각 시스템.
The method of claim 1,
And an inverter for controlling the flow rate of the cooling water, a temperature sensor for measuring the temperature of the exhaust body, and a control unit for controlling the inverter according to the measured value of the temperature sensor.

제3항에 따른 융용로 배기체 냉각 시스템의 배기체 냉각 방법으로서,
배기관의 후단에 설치된 온도센서를 통해 배기관을 통과한 배기체의 온도를 측정하는 단계;
측정된 배기체의 온도가 기설정된 기준값에 미치지 못하는 정도를 계산하는 단계;
상기 계산된 정도에 따라 냉각수의 유속을 증가시키는 단계;를 포함하는 용융로 배기체 냉각 방법.

An exhaust gas cooling method of a melting furnace exhaust gas cooling system according to claim 3,
Measuring the temperature of the exhaust body passing through the exhaust pipe through a temperature sensor installed at the rear end of the exhaust pipe;
Calculating a degree to which the measured exhaust body temperature does not reach a preset reference value;
Increasing the flow rate of the cooling water according to the calculated degree.