KR102125365B1 - 열풍로 시스템 - Google Patents

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KR102125365B1 KR1020180030958A KR20180030958A KR102125365B1 KR 102125365 B1 KR102125365 B1 KR 102125365B1 KR 1020180030958 A KR1020180030958 A KR 1020180030958A KR 20180030958 A KR20180030958 A KR 20180030958A KR 102125365 B1 KR102125365 B1 KR 102125365B1
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Abstract

열풍로 시스템은 고로로 열풍을 공급하는 열풍로, 상기 열풍로와 연결되며, 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스(COG)가 혼합된 믹스 가스가 통하는 믹스 가스 배관, 상기 믹스 가스 배관과 연결되며, 상기 믹스 가스의 수소 농도를 분석하는 수소 농도 분석 유닛, 및 상기 수소 농도 분석 유닛과 연결되며, 상기 믹스 가스의 수소 농도가 설정된 농도를 초과하면 상기 열풍로의 연소를 정지하는 연소 제어부를 포함한다.

Description

열풍로 시스템{HOT BLAST STOVE SYSTEM}
본 기재는 열풍로 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 열풍로 시스템은 고로 가스(BFG: Blast Furnace Gas)와 코크스가스(COG: Coke Oven Gas)가 혼합된 믹스 가스를 열풍로에서 연소시키고, 이 열을 이용한 열풍을 고로 등으로 공급하는 시스템이다.
종래의 열풍로 시스템은 열풍로와 연결된 믹스 가스 배관을 통하는 믹스 가스에 코크스 가스의 비율이 높아질수록, 연소 시작 초기에 폭발 사고가 발생되는 문제점이 있었다.
일 실시예는, 연소 시작 초기에 폭발 사고를 방지하는 열풍로 시스템을 제공하고자 한다.
일 측면은 고로로 열풍을 공급하는 열풍로, 상기 열풍로와 연결되며, 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스(COG)가 혼합된 믹스 가스가 통하는 믹스 가스 배관, 상기 믹스 가스 배관과 연결되며, 상기 믹스 가스의 수소 농도를 분석하는 수소 농도 분석 유닛, 및 상기 수소 농도 분석 유닛과 연결되며, 상기 믹스 가스의 수소 농도가 설정된 농도를 초과하면 상기 열풍로의 연소를 정지하는 연소 제어부를 포함하는 열풍로 시스템을 제공한다.
상기 수소 농도 분석 유닛은, 상기 믹스 가스 배관으로부터 공급된 상기 믹스 가스의 수분을 제거하는 수분 제거부, 상기 수분 제거부와 연결되며, 상기 믹스 가스를 냉각하는 냉각부, 및 상기 냉각부와 연결되며, 상기 믹스 가스의 상기 수소 농도를 분석하는 수소 분석부를 포함할 수 있다.
상기 고로와 상기 믹스 가스 배관 사이를 연결하며, 상기 고로 가스가 통하는 고로 가스 배관, 및 상기 믹스 가스 배관과 연결되며, 상기 코크스 가스가 통하는 코크스 가스 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 코크스 가스 배관은 상기 믹스 가스 배관과 이웃하는 수봉 밸브를 포함할 수 있다.
상기 열풍로와 연결되며, 연소 공기가 통하는 연소 공기 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 믹스 가스 배관과 연결되며, 상기 믹스 가스 배관을 퍼지(purge)하는 퍼지부를 더 포함할 수 있다.
상기 연소 공기 배관에 연결된 연소 공기 밸브와 연소 공기 조절 밸브, 상기 믹스 가스 배관에 연결된 믹스 가스 밸브, 믹스 가스 조절 밸브, 및 믹스 가스 차단 밸브, 및 상기 퍼지부에 연결된 퍼지 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 연소 제어부는 상기 연소 공기 밸브, 상기 연소 공기 조절 밸브, 상기 믹스 가스 밸브, 상기 믹스 가스 조절 밸브, 상기 믹스 가스 차단 밸브, 상기 퍼지 밸브를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 연소 시작 초기에 폭발 사고를 방지하는 열풍로 시스템이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 열풍로 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수소 농도 분석 유닛을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 열풍로 시스템의 열풍로, 배관들, 밸브들, 수소 농도 분석 유닛, 및 연소 제어부를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 연소 제어부의 연소 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 열풍로 시스템을 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 열풍로 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 열풍로 시스템(1000)은 고로(10)와 연결되어 있다. 열풍로 시스템(1000)은 고로(10)로부터 공급된 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스 공급부(401)로부터 공급된 코크스 가스(COG)가 혼합된 믹스 가스를 연소하여 고로(10)에 열풍(Hot Blast)을 공급한다.
열풍로 시스템(1000)은 열풍로(100), 믹스 가스 배관(200), 고로 가스 배관(300), 코크스 가스 배관(400), 코크스 가스 공급부(401), 연소 공기 배관(500), 연소 공기 공급부(501), 송풍 배관(600), 송풍 공급부(601), 열풍 배관(700), 수소 농도 분석 유닛(800), 연소 제어부(900)를 포함한다.
열풍로(100)는 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스(COG)가 혼합된 믹스 가스를 연소 공기를 이용해 연소하는 연소실 및 이 열을 저장하는 축열실을 포함할 수 있다. 열풍로(100)는 믹스 가스를 연소 공기를 이용해 연소하고, 이 열을 이용해 송풍(Cold Blast)을 열풍(Hot Blast)으로 가열하고, 열풍(Hot Blast)을 고로(10)로 공급할 수 있다면 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
열풍로(100)는 믹스 가스 배관(200), 연소 공기 배관(500), 송풍 배관(600), 열풍 배관(700)과 연결된다. 열풍로(100)는 믹스 가스 배관(200)을 통해 공급된 믹스 가스를 연소 공기 배관(500)을 통해 공급된 연소 공기를 이용해 연소하고, 이 열을 이용해 송풍 배관(600)을 통해 공급된 송풍(Cold Blast)을 열풍(Hot Blast)으로 가열하고, 열풍(Hot Blast)을 열풍 배관(700)을 통해 고로(10)로 공급한다.
열풍로(100)는 하나의 고로(10)에 연결된 복수의 열풍로(100)들을 포함할 수 있다. 일례로, 4개의 열풍로(100)들이 하나의 고로(10)에 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 3개 이하의 열풍로(100)들 또는 5개 이상의 열풍로(100)들이 하나의 고로(10)에 연결될 수 있다.
믹스 가스 배관(200)은 열풍로(100)와 연결된다. 믹스 가스 배관(200)에는 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스(COG)가 혼합된 믹스 가스가 통한다. 믹스 가스 배관(200)은 고로 가스 배관(300) 및 코크스 가스 배관(400)과 연결되어 열풍로(100)로 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스(COG)가 혼합된 믹스 가스를 공급한다. 믹스 가스 배관(200)은 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스(COG)가 혼합되는 챔버(chamber)를 포함할 수 있다.
고로 가스 배관(300)은 믹스 가스 배관(200)과 고로(10) 사이를 연결한다. 고로 가스 배관(300)에는 고로 가스(BFG)가 통한다.
고로(10)에서 발생된 고로 가스(BFG)의 일부는 고로 가스 배관(300)을 통해 열풍로(100)에 믹스 가스로 공급되고 나머지는 가스 홀더(Gas Holder)에 저장된 후 기타 용도로 이용될 수 있다.
코크스 가스 배관(400)은 믹스 가스 배관(200)과 연결된다. 코크스 가스 배관(400)에는 코크스 가스 공급부(401)가 연결된다. 코크스 가스 배관(400)에는 코크스 가스 공급부(401)로부터 공급된 코크스 가스(COG)가 통한다.
코크스 가스 공급부(401)는 코크스 가스 배관(400)과 연결된다. 코크스 가스 공급부(401)는 코크스 가스 배관(400)으로 코크스 가스(COG)를 공급한다.
발열량이 고로 가스(BFG)에 비해 4배 이상 높은 코크스 가스(COG)는 코크스 가스 공급부(401)로부터 코크스 가스 배관(400)을 통해 믹스 가스 배관(200)으로 공급되며, 설정된 칼로리가 되도록 고로 가스(BFG)와 혼합된다. 혼합된 믹스 가스는 믹스 가스 배관(200)을 통해 열풍로(100)로 공급된다.
연소 공기 배관(500)은 열풍로(100)와 연결된다. 연소 공기 배관(500)에는 연소 공기가 통한다. 연소 공기 배관(500)은 연소 공기 공급부(501)와 연결된다.
연소 공기 공급부(501)는 연소 공기 배관(500)과 연결된다. 연소 공기 공급부(501)는 연소 공기 배관(500)으로 연소 공기를 공급한다.
연소 공기 공급부(501)에서 흡입되는 대기 공기는 연소 공기로서 연소 공기 배관(500)으로 공급되어 열풍로(100)의 연소실에서 믹스 가스의 연소에 이용된다. 이로 인해 발생되는 고열의 가스가 열풍로(100)의 축열실을 통과하면서 축열연와를 예열하고 배가스는 굴뚝으로 배출될 수 있다.
송풍 배관(600)은 열풍로(100)와 연결된다. 송풍 배관(600)에는 송풍(Cold Blast)이 통한다. 송풍 배관(600)은 송풍 공급부(601)와 연결된다.
송풍 공급부(601)는 송풍 배관(600)과 연결된다. 송풍 공급부(601)는 송풍 배관(600)으로 송풍(Cold Blast)을 공급한다. 일례로, 송풍(Cold Blast)은 160℃일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
열풍 배관(700)은 열풍로(100)와 고로(10) 사이를 연결한다. 열풍 배관(700)에는 열풍로(100)로부터 배출된 열풍(Hot Blast)이 통하며, 이 열풍(Hot Blast)은 고로(10)로 공급횐다. 일레로, 열풍(Hot Blast)은 1100℃일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
열풍로(100)의 연소 공정 시작 후 설정된 시간이 경과 되면 연소 공정은 종료 처리된다. 송풍 공급부(601)에서 송풍 배관(600)을 통해 열풍로(100)로 공급되는 송풍(Cold Blast)이 열풍로(100)의 축열실을 통과하면서 1300℃정도의 고온의 열풍(Hot Blast)이 되어 열풍 배관(700)을 통해 고로(10)의 풍구로 공급된다. 이 열풍(Hot Blast)은 고로(10)의 철광석을 녹여 쇳물을 만들고 이때 철광석과의 환원 작용에 의해 고로 가스(BFG)가 발생된다.
수소 농도 분석 유닛(800)은 믹스 가스 배관(200)과 연결된다. 수소 농도 분석 유닛(800)은 믹스 가스 배관(200)을 통하는 믹스 가스의 수소 농도를 분석한다. 수소 농도 분석 유닛(800)은 믹스 가스 배관(200)을 통하는 믹스 가스의 수분을 제거하고 믹스 가스를 냉각한 후, 믹스 가스의 수소 농도를 분석한다.
도 2는 도 1에 도시된 수소 농도 분석 유닛을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 수소 농도 분석 유닛(800)은 믹스 가스 배관(200)과 연결되어 믹스 가스 배관(200)을 통하는 믹스 가스의 수소 농도를 분석하며, 분석된 믹스 가스의 수소 농도를 연소 제어부(900)로 전달한다.
수소 농도 분석 유닛(800)은 수분 제거부(810), 포집수 제거부(820), 냉각부(830), 샘플링부(840), 수소 분석부(850)를 포함한다.
수분 제거부(810)는 믹스 가스 배관(200)과 연결된다. 수분 제거부(810)는 믹스 가스 배관(200)으로부터 공급된 믹스 가스의 수분을 제거한다.
포집수 제거부(820)는 수분 제거부(810)와 연결된다. 포집수 제거부(820)는 수분 제거부(810)로부터 배출된 믹스 가스의 수분을 저장 후 제거한다.
믹스 가스 배관(200)으로부터 수분 제거부(810)로 유입된 믹스 가스는 수분 제거부(810)의 면적이 수분 제거부(810)에 연결된 배관의 면적보다 매우 크기 때문에, 속도가 늦어지면서 믹스 가스에 포함된 수분이 밑으로 가라 앉게 된다. 수분 제거부(810) 내부에는 냉각 기체가 흐르는 믹스 가스 냉각 튜브(811)가 설치되어 있다. 수분 제거부(810) 내부를 통과하는 믹스 가스는 믹스 가스 냉각 튜브(811)에 의해 급속히 냉각되며, 믹스 가스에 포함된 수분이 물로 만들어져 포집수 제거부(820)로 제거된다.
수분 제거부(810) 내부에 위치하는 믹스 가스 냉각 튜브(811)는 수분 제거부(810) 내부에서 18회 이상 감겨진 파이프일 수 있고, 이 파이프 내부에 냉각 기체가 통과할 수 있다.
수분 제거부(810)를 통과한 믹스 가스의 온도는 60℃ 이하일 수 있다.
냉각부(830)는 수분 제거부(810)와 연결된다. 냉각부(830)는 수분 제거부(810)로부터 공급된 수분이 제거된 믹스 가스를 냉각한다.
수분 제거부(810)를 통과한 수분이 제거된 믹스 가스는 냉각부(830)를 통과하면서 냉각부(830)의 냉각수에 의해 냉각되어 35℃이하의 온도로 낮아져 샘플링부(840)로 유입될 수 있다.
샘플링부(840)는 냉각부(830)와 연결된다. 샘플링부(840)는 냉각부(830)로부터 공급된 수분이 제거되고 냉각된 믹스 가스를 샘플링 가스로 처리하여 수소 분석부(850)로 공급한다. 샘플링부(840)는 믹스 가스를 샘플링 가스로 처리하여 수소 분석부(850)로 공급할 수 있다면, 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
수소 분석부(850)는 샘플링부(840)를 통해 냉각부(830)와 연결된다. 수소 분석부(850)는 냉각부(830)로부터 샘플링부(840)를 통과한 샘플링 가스인 믹스 가스의 수소 농도를 분석한다. 수소 분석부(850)는 믹스 가스 내에 포함된 수소 농도를 분석할 수 있다면, 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.
이러한 수소 농도 분석 유닛(800)은 믹스 가스 배관(200)으로부터 믹스 가스를 수분 제거부(810) 및 냉각부(830)를 거쳐 분석이 가능한 가스로 제습 및 냉각시킨 후 샘플링부(840)로 공급하며, 샘플링부(840)를 통과된 믹스 가스가 수소 분석부(850)에서 수소 농도가 측정되도록 구성될 수 있다.
열풍로(100)의 연소 초기에 믹스 가스 배관(200)으로부터 수소 농도 분석 유닛(800)으로 유입되는 믹스 가스는 100℃이상으로 고온 다습하여 수소 분석부(850)로 바로 공급되면 수소 분석 장애가 발생될 수 있다. 그러나, 믹스 가스 배관(200)으로부터 수소 분석부(850)로 공급되는 믹스 가스는 수분 제거부(810) 및 냉각부(830)를 통과하면서 온도가 35℃이하로 낮아지고 수분은 샘플링부(840)에서 처리가 가능한 수준으로 제거된다.
즉, 믹스 가스 배관(200)으로부터 공급된 고온 다습한 믹스 가스는 수분 제거부(810) 및 냉각부(830)를 거치면서 저온 건조됨으로써, 수소 분석부(850)에서 믹스 가스의 수소 농도가 용이하게 분석된다.
수소 분석부(850)가 분석한 믹스 가스의 수소 농도는 연소 제어부(900)로 전달된다.
다시, 도 1을 참조하면, 연소 제어부(900)는 수소 농도 분석 유닛(800) 및 열풍로 시스템(1000)을 구성하는 구성들과 연결된다. 연소 제어부(900)는 열풍로 시스템(1000)에 포함된 열풍로(100) 및 배관들에 연결된 밸브들을 제어할 수 있다.
연소 제어부(900)는 수소 농도 분석 유닛(800)이 분석한 믹스 가스 배관(200)을 통하는 믹스 가스의 수소 농도가 설정된 농도를 초과하면 열풍로(100)의 연소를 정지할 수 있다. 일례로, 연소 제어부(900)는 믹스 가스의 수소 농도가 4% 이상이면 열풍로(100)의 연소를 정지할 수 있다. 연소 제어부(900)는 배관들에 연결된 밸브들을 제어하여 열풍로(100)의 연소를 정지할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 열풍로 시스템의 열풍로, 배관들, 밸브들, 수소 농도 분석 유닛, 및 연소 제어부를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 열풍로 시스템(1000)은 열풍로(100), 믹스 가스 배관(200), 고로 가스 배관(300), 코크스 가스 배관(400), 연소 공기 배관(500), 수소 농도 분석 유닛(800), 연소 제어부(900), 수봉 밸브(WV), 퍼지부(PP), 연소 공기 밸브(BAV), 연소 공기 조절 밸브(ACV), 믹스 가스 밸브(BGV), 믹스 가스 조절 밸브(GCV), 믹스 가스 차단 밸브(GIV), 퍼지 밸브(GPV)를 포함한다.
수봉 밸브(WV)는 복수이며, 복수의 수봉 밸브(WV)는 선택적으로 고로 가스 배관(300) 및 코크스 가스 배관(400)에 포함된다. 코크스 가스 배관(400)에 포함된 수봉 밸브(WV)는 복수이며, 복수의 수봉 밸브(WV)들 중 일 수봉 밸브(WV1)는 믹스 가스 배관(200)과 이웃한다.
퍼지부(PP)는 믹스 가스 배관(200) 및 다른 배관들과 연결되며, 믹스 가스 배관(200) 및 다른 배관들을 퍼지(purge)한다. 퍼지부(PP)는 질소 가스(N2) 및 스팀(Steam)을 이용해 퍼지를 수행할 수 있다.
연소 공기 밸브(BAV) 및 연소 공기 조절 밸브(ACV)는 연소 공기 배관(500)에 연결된다. 연소 공기 밸브(BAV)는 연소 공기 조절 밸브(ACV)와 열풍로(100) 사이에 위치할 수 있으나, 각 밸브의 위치는 이에 한정되지는 않는다.
믹스 가스 밸브(BGV), 믹스 가스 조절 밸브(GCV), 및 믹스 가스 차단 밸브(GIV)는 믹스 가스 배관(200)에 연결된다. 믹스 가스 밸브(BGV)는 믹스 가스 차단 밸브(GIV)와 열풍로(100) 사이에 위치하며, 믹스 가스 차단 밸브(GIV)는 믹스 가스 밸브(BGV)와 믹스 가스 조절 밸브(GCV) 사이에 위치하나, 각 밸브의 위치는 이에 한정되지는 않는다.
퍼지 밸브(GPV)는 퍼지부(PP)에 연결된다. 퍼지 밸브(GPV)는 퍼지부(PP)에 의한 믹스 가스 배관(200)의 퍼지를 조절할 수 있다.
연소 제어부(900)는 연소 공기 밸브(BAV), 연소 공기 조절 밸브(ACV), 믹스 가스 밸브(BGV), 믹스 가스 조절 밸브(GCV), 믹스 가스 차단 밸브(GIV), 퍼지 밸브(GPV) 각각의 오픈(open) 및 클로즈(close)를 제어할 수 있다.
일례로, 고로에서 월 1회 주기적인 수리 작업이 발생되면 고로 관련 설비가 최소 6시간 내지 24시간정도 정지되기 때문에, 열풍로(100)에서 공급되는 고열의 열풍을 차단시켜 송풍 공정을 중지한다. 이와 같이, 더 이상 열풍로(100)의 연소를 진행할 필요가 없기 때문에 연소 공기 배관(500) 및 믹스 가스 배관(200)도 차단하여 연소 공정을 중지한다.
연소 중지는 연소 공기 배관(500)에 연결된 연소 공기 밸브(BAV)를 클로즈하고, 코크스 가스 배관(400)의 수봉 밸브(WV)들을 수봉하여 차단하고, 믹스 가스 배관(200)에 연결된 믹스 가스 밸브(BGV) 및 믹스 가스 차단 밸브(GIV)를 클로즈하여 수행할 수 있다.
통상 고로의 주기적인 수리작업은 6시간 내지 24시간 정도로 진행되며, 특별한 경우 48시간 내지 72시간까지 진행되는데, 열풍로 시스템(1000)의 배관들의 퍼지 등을 위해 배관들에 공급되는 질소 가스 또는 스팀에 의해 믹스 가스 배관(200)의 내부 압력이 상승된다. 이 압력에 의해 믹스 가스 배관(200)과 이웃하는 코크스 가스 배관(400)의 일 수봉 밸브(WV1)가 해봉되거나, 수봉 후 관리 부재로 일 수봉 밸브(WV1)의 수봉수가 빠지면서 해봉될 수 있다.
고로 수리 작업이 완료되기 전에 고로에서 출선되는 쇳물을 처리하는 주상 설비는 내화물을 시설하고 건조시켜야 하기 때문에 사전에 코크스 가스(COG)를 공급 받아 보수 작업을 위한 건조 및 예열에 이용하여야 한다. 이를 위해 코크스 가스 배관(400)을 통해 코크스 가스(COG)를 주상 설비로 공급하게 된다.
이렇게 코크스 가스(COG)가 주상 설비로 공급되는 상태에서, 믹스 가스 배관(200)과 이웃하는 코크스 가스 배관(400)의 일 수봉 밸브(WV1)가 해봉 상태가 되면 코크스 가스(COG)가 믹스 가스 배관(200)으로 유입되는데, 연소지령 신호가 발생되기 전에 믹스 가스 배관(200)에 유입된 코크스 가스(COG)가 제거되지 않으면 코크스 가스(COG)의 농도에 따라 폭발 사고가 발생될 수 있다.
믹스 가스 폭발을 살펴보면, 고로 가스(BFG) 1Nm3를 완전 연소시키는데 연소 공기가 0.64Nm3이 필요하고, 코크스 가스(COG) 1Nm3를 완전 연소시키는데 연소 공기가 4.24Nm3가 필요하다.
초기 연소 공정 시작 시 코크스 가스(COG)는 차단하고 고로 가스(BFG)만으로 열풍로(100)의 연소를 진행시키기 때문에, 초기에 필요한 연소 공기는 고로 가스(BFG) 대비 0.64배로 설정된다. 이때, 믹스 가스 배관(200)에 코크스 가스(COG)가 충만한 상태이면 연소 공기량이 매우 부족하여 불완전 연소가 이루어지게 된다. 또한 코크스 가스(COG) 성분에 55% 내지 56%를 차지하는 수소 성분의 연소 속도는 고로 가스(BFG) 내에 포함된 가연성 가스인 일산화탄소 성분 대비 20배 이상 빠르기 때문에 코크스 가스(COG)량에 비해 매우 부족한 연소 공기로 열풍로(100)의 연소가 시작되면 폭발이 발생될 위험이 매우 높다.
초기 연소 공정 시 믹스 가스 배관(200)을 통하는 믹스 가스의 수소 농도가 4%이상이면 코크스 가스(COG)가 유입된 것으로 판정하고, 열풍로(100)의 연소 공정을 정지시켜 폭발을 방지해야 한다.
믹스 가스의 수소 농도를 측정해야 하는 이유는, 고로 가스(BFG) 내의 수소 성분이 3%이고, 코크스 가스(COG) 내의 수소 성분이 55%정도이므로, 믹스 가스의 수소 농도가 4% 이상이면, 초기 연소 공정 시 믹스 가스 배관(200)에 코크스 가스(COG)가 유입된 것으로 판정할 수 있다.
이상과 같은, 일 실시예에 따른 열풍로 시스템(1000)은 연소 제어부(900)가 수소 농도 분석 유닛(800)이 분석한 믹스 가스 배관(200)을 통하는 믹스 가스의 수소 농도가 설정된 농도를 초과하면 열풍로(100)의 연소를 정지함으로써, 연소 시작 초기에 열풍로(100)의 폭발 사고를 방지한다.
이하, 도 4를 참조하여 연소 제어부(900)의 연소 제어 방법의 일례를 설명한다.
도 4는 도 3에 도시된 연소 제어부의 연소 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
연소 제어부(900)는 연소지령이 발생되면 초기연소 상태를 판정하고 초기연소가 아니면 연소공정시작을 수행한다.
연소 제어부(900)는 초기연소 상태이면 초기연소공정시작 신호를 발생한다. 연소 제어부(900)는 연소 공기 밸브(BAV) 오픈하고, 연소 공기 조절 밸브(ACV)를 초기 개도 오픈하여 연소 공기를 통입시키고 50초가 경과되기까지 연소 공기 유량이 Low설정 값 이하면 해당 열풍로 연소 정지 처리하고, 연소 공기 유량이 Low설정 값 이상이면 믹스 가스 차단 밸브(GIV) 오픈 신호가 입력될 때 믹스 가스 조절 밸브(GCV)를 초기 개도 오픈하여 믹스 가스를 통입시키고 믹스 가스 유량이 Low설정 값 이상이면 믹스 가스 조절 밸브(GCV) 자동 조절을 실시하는 동시에 연소 공기 조절 밸브(ACV) 자동 조절을 수행하여 연소 제어를 시작한다.
연소 제어부(900)는 연소 공기 밸브(BAV) 오픈되면, 퍼지 밸브(GPV) 동작으로 배관들을 퍼지하고, 믹스 가스 밸브(BGV) 오픈하여 오픈 신호를 엔드 게이트(AND)에 입력한다.
연소 제어부(900)는 초기연소공정시작 신호 발생 시 상술한 바와 별도로 시퀀스(SEQ) 동작을 진행하여 수소 농도 분석 유닛 분석 시작을 지령하게 되고 일정 시간 경과 후 믹스 가스의 수소 농도가 실질적으로 4%인 β값보다 적으면 믹스 가스 밸브(BGV) 오픈 신호와 엔드 게이트를 만족하여 믹스 가스 차단 밸브(GIV) 오픈 신호를 발생하여 정상적인 열풍로의 연소를 진행한다. 이와 반대로, 연소 제어부(900)는 믹스 가스의 수소 농도가 실질적으로 4%인 β값보다 크면 열풍로 연소 정지 처리 신호를 발생하여 연소 시작 전 연소 정지로 폭발을 사전에 방지한다.
이상과 같이, 연소 시작 초기에 열풍로(100)의 폭발 사고를 방지하는 열풍로 시스템(1000)이 제공된다.
본 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
열풍로(100), 믹스 가스 배관(200), 수소 농도 분석 유닛(800), 연소 제어부(900)

Claims (8)

  1. 고로로 열풍을 공급하는 열풍로;
    상기 열풍로와 연결되며, 고로 가스(BFG) 및 코크스 가스(COG)가 혼합된 믹스 가스가 통하는 믹스 가스 배관;
    상기 믹스 가스 배관과 연결되며, 상기 믹스 가스의 수소 농도를 분석하는 수소 농도 분석 유닛; 및
    상기 수소 농도 분석 유닛과 연결되며, 상기 믹스 가스의 수소 농도가 설정된 농도를 초과하면 상기 열풍로의 연소를 정지하는 연소 제어부
    를 포함하며,
    상기 수소 농도 분석 유닛은,
    상기 믹스 가스 배관으로부터 공급된 상기 믹스 가스의 수분을 제거하는 수분 제거부;
    상기 수분 제거부와 연결되며, 상기 믹스 가스를 냉각하는 냉각부; 및
    상기 냉각부와 연결되며, 상기 믹스 가스의 상기 수소 농도를 분석하는 수소 분석부
    를 포함하는 열풍로 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 고로와 상기 믹스 가스 배관 사이를 연결하며, 상기 고로 가스가 통하는 고로 가스 배관; 및
    상기 믹스 가스 배관과 연결되며, 상기 코크스 가스가 통하는 코크스 가스 배관
    을 더 포함하는 열풍로 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 코크스 가스 배관은 상기 믹스 가스 배관과 이웃하는 수봉 밸브를 포함하는 열풍로 시스템.
  5. 제3항에서,
    상기 열풍로와 연결되며, 연소 공기가 통하는 연소 공기 배관을 더 포함하는 열풍로 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 믹스 가스 배관과 연결되며, 상기 믹스 가스 배관을 퍼지(purge)하는 퍼지부를 더 포함하는 열풍로 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 연소 공기 배관에 연결된 연소 공기 밸브와 연소 공기 조절 밸브;
    상기 믹스 가스 배관에 연결된 믹스 가스 밸브, 믹스 가스 조절 밸브, 및 믹스 가스 차단 밸브; 및
    상기 퍼지부에 연결된 퍼지 밸브
    를 더 포함하는 열풍로 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 연소 제어부는 상기 연소 공기 밸브, 상기 연소 공기 조절 밸브, 상기 믹스 가스 밸브, 상기 믹스 가스 조절 밸브, 상기 믹스 가스 차단 밸브, 상기 퍼지 밸브를 제어하는 열풍로 시스템.
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