KR20240098352A - Sensible Heat Recovery System in Reheat Furnace - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열로에서 배가스에서 회수한 현열을 방산하지 않고 다시 회수하는 시스템에 대한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템은, 버너를 구비하며 가열대상물을 가열하는 가열로와, 배기라인을 통해 상기 가열로에서 배출되는 배가스를 연소용 공기와 열교환하여 상기 연소용 공기를 예열하며, 열교환된 배가스를 배출하는 복열기와, 상기 복열기에서 예열된 상기 연소용 공기의 일부를 상기 버너로 공급하는 제1 예열공기라인 및 상기 복열기에서 상기 예열된 연소용 공기 중 나머지를 상기 배기라인으로 공급하는 제2 예열공기라인을 포함한다.The present invention relates to a system for recovering sensible heat recovered from exhaust gas in a heating furnace without dissipating it. The heating furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention includes a heating furnace having a burner and heating an object to be heated; , the exhaust gas discharged from the furnace through the exhaust line is heat-exchanged with combustion air to preheat the combustion air, a recuperator that discharges the heat-exchanged exhaust gas, and a portion of the combustion air preheated in the recuperator It includes a first preheated air line that supplies the burner and a second preheated air line that supplies the remainder of the combustion air preheated in the recuperator to the exhaust line.

Description

가열로 현열회수 시스템{Sensible Heat Recovery System in Reheat Furnace}Sensible Heat Recovery System in Reheat Furnace}

본 발명은 가열로에서 배가스에서 회수한 현열을 방산하지 않고 다시 회수하는 시스템에 대한 것이다.The present invention relates to a system for recovering sensible heat recovered from exhaust gas in a heating furnace without dissipating it.

철강 생산공정에서, 연주공정을 거쳐 생산된 고온(700℃)의 소재(slab)를 압연하기 위하여, 압연 공정에 적합한 온도인 약 1200℃로 가열하기 위한 재가열 공정인 가열로 설비가 구비된다.In the steel production process, in order to roll a high temperature (700°C) material (slab) produced through a casting process, a heating furnace facility is provided for a reheating process to heat the material (slab) to about 1200°C, a temperature suitable for the rolling process.

압연공정에서, 가열로는 50 내지 60대의 직화식 버너에 의해 소재를 가열하기 때문에 에너지 다소비 설비로서 대표적이다. 배가스는 900℃정도의 고온의 연소 배가스로 배출되기 때문에, 이 열을 회수하는 것이 중요하다. 고온의 배가스로부터 현열을 회수하기 위하여 배기라인에 복열기(Recuperator)를 설치하여 연소용 공기를 600℃ 이상으로 예열한 후 버너로 공급하는 것이 일반적이다. In the rolling process, the heating furnace is a representative energy-consuming facility because the material is heated by 50 to 60 direct-fired burners. Since the exhaust gas is discharged as combustion exhaust gas at a high temperature of about 900℃, it is important to recover this heat. In order to recover sensible heat from high-temperature exhaust gas, it is common to install a recuperator in the exhaust line to preheat combustion air to over 600℃ and then supply it to the burner.

이때 복열기에서 예열된 연소용 공기가 모두 가열로의 버너로 공급되지 않고, 버너로 공급되는 실시간 연료유량과 기설정된 공기비 또는 공연비에 따라 분산제어시스템(Distributed Control System, DCS)의 연산으로 버너로 공급되는 연소용 공기의 유량을 제어한다. 이때, 기 설정된 공기비 또는 공연비 대비 초과되는 600℃ 정도의 예열공기는 대기중으로 방산된다. At this time, not all of the combustion air preheated in the recuperator is supplied to the burner of the furnace, but is supplied to the burner through the calculation of the Distributed Control System (DCS) according to the real-time fuel flow rate supplied to the burner and the preset air ratio or air-fuel ratio. Controls the flow rate of supplied combustion air. At this time, preheated air of about 600°C exceeding the preset air or air-fuel ratio is dissipated into the atmosphere.

이와 같이 600℃ 정도의 예열공기 방산에 따른 에너지 손실로 가열로의 배열회수율을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있다. In this way, there is a problem of lowering the heat recovery rate of the heating furnace due to energy loss due to dissipation of preheated air at about 600°C.

따라서, 가열로의 고온 방산 공기의 현열을 회수, 이용하여 연료절감 실현 및 이를 통한 온실가스 저감을 극대화하는 것이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to realize fuel savings and maximize greenhouse gas reduction through recovering and using the sensible heat of the high-temperature dissipated air of the heating furnace.

한국등록특허 제10-1420652호 (2014.07.11)Korean Patent No. 10-1420652 (2014.07.11)

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 방산되는 공기로부터 현열을 회수할 수 있는 가열로 현열회수 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems, and its purpose is to provide a heating furnace sensible heat recovery system that can recover sensible heat from radiated air.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같이 형성된 가열로 현열회수 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heating furnace sensible heat recovery system formed as follows.

본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템은, 버너를 구비하며 가열대상물을 가열하는 가열로와, 배기라인을 통해 상기 가열로에서 배출되는 배가스를 연소용 공기와 열교환하여 상기 연소용 공기를 예열하며, 열교환된 배가스를 배출하는 복열기와, 상기 복열기에서 예열된 상기 연소용 공기의 일부를 상기 버너로 공급하는 제1 예열공기라인 및 상기 복열기에서 상기 예열된 연소용 공기 중 나머지를 상기 배기라인으로 공급하는 제2 예열공기라인을 포함한다.A heating furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention includes a heating furnace that has a burner and heats an object to be heated, and heat exchanges exhaust gas discharged from the heating furnace with combustion air through an exhaust line to produce combustion air. A recuperator that preheats and discharges heat-exchanged exhaust gas, a first preheated air line that supplies a portion of the combustion air preheated in the recuperator to the burner, and the remainder of the combustion air preheated in the recuperator It includes a second preheated air line supplying air to the exhaust line.

상기 제2 예열공기라인은 상기 버너에 공급되는 연료공급라인과 열교환하여 연료를 예열할 수 있다.The second preheated air line may preheat fuel by exchanging heat with the fuel supply line supplied to the burner.

상기 제2 예열공기라인과 상기 연료공급라인이 연결되는 열교환기를 더 포함할 수 있다.It may further include a heat exchanger connected to the second preheated air line and the fuel supply line.

상기 가열로에 공급되는 연료에 따라 기설정된 공기비 또는 공연비에 의하여 공기의 양 연산하고, 연산된 상기 공기의 양에 따라 상기 제1 예열공기라인의 상기 연소용 공기의 유량을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.It further includes a control unit that calculates the amount of air based on a preset air ratio or air-fuel ratio according to the fuel supplied to the heating furnace, and controls the flow rate of the combustion air in the first preheating air line according to the calculated amount of air. can do.

상기 제2 예열공기라인에는 제1 유량제어밸브가 구비되고, 상기 제어부는, 상기 제1 유량제어밸브의 개도를 조절하여 상기 제1 예열공기라인의 유량을 제어할 수 있다.The second preheated air line is provided with a first flow control valve, and the controller can control the flow rate of the first preheated air line by adjusting the opening degree of the first flow control valve.

상기 복열기에 연결되고, 상기 연소용 공기를 위한 외기를 공급하는 제1 외기라인과, 상기 배기라인과 연결되고, 희석팬이 구비되어 외기를 공급하는 제2 외기라인을 더 구비하고, 상기 제2 외기라인에 연결되되, 상기 희석팬보다 하류에서 상기 제2 예열공기라인이 연결될 수 있다.It further includes a first outside air line connected to the recuperator and supplying outside air for the combustion air, and a second outside air line connected to the exhaust line and provided with a dilution fan to supply outside air, 2 Connected to the outside air line, the second preheated air line may be connected downstream of the dilution fan.

상기 제1 외기라인에는 상기 연소용 공기를 위한 외기의 양을 조절하는 제2 유량제어밸브가 구비되고, 상기 제어부는, 상기 연료공급라인에 구비된 유량센서를 통해 실시간으로 상기 연료의 유량을 측정한 값을 입력 받고, 상기 연료공급라인에 흐르는 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 입력 받으며, 상기 유량 측정 값 및 상기 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 기반으로 기 설정된 공기비 또는 공연비로 상기 버너에 주입될 연소용 공기의 양을 연산하여, 상기 제1 유량제어밸브와 상기 제2 유량제어밸브의 개도를 조절하고, 상기 제1 예열공기라인을 따라 상기 버너에 공급되는 공기의 양이 연산한 값이 되도록 제어하고, 상기 연산한 값을 초과하는 공기는 제2 예열공기라인을 따라 이동하도록 할 수 있다.The first outside air line is provided with a second flow control valve that adjusts the amount of outside air for the combustion air, and the control unit measures the flow rate of the fuel in real time through a flow sensor provided in the fuel supply line. A value is input, information on the composition or calorific value of the fuel flowing in the fuel supply line is input, and the burner is supplied with a preset air ratio or air-fuel ratio based on the flow rate measurement value and information on the composition or calorific value of the fuel. Calculate the amount of combustion air to be injected, adjust the opening degrees of the first flow control valve and the second flow control valve, and calculate the amount of air supplied to the burner along the first preheating air line. This can be controlled so that air exceeding the calculated value can be allowed to move along the second preheated air line.

상기 배기라인에는 상기 제2 외기라인이 연결된 지점 이후에 온도센서를 구비하고, 상기 온도센서에서 기설정된 온도 이상의 측정값이 측정되면 상기 희석팬이 가동될 수 있다.The exhaust line may be provided with a temperature sensor after the point where the second outside air line is connected, and when a measurement value higher than a preset temperature is measured by the temperature sensor, the dilution fan may be activated.

상기 복열기에 연결되고, 상기 복열기로부터 배출되는 배가스가 이동되는 배가스 배출라인 및 상기 배가스 배출라인과 연결되고 상기 배가스가 배출되는 연통을 더 포함할 수 있다.It may further include an exhaust gas discharge line connected to the recuperator and through which the exhaust gas discharged from the recuperator moves, and a flue connected to the exhaust gas discharge line and through which the exhaust gas is discharged.

본 발명은 위와 같은 구조를 통하여, 기존의 방산되던 공기로부터 현열 회수를 하여, 연료의 사용을 절감하고, 온실가스를 저감 할 수 있다.Through the above structure, the present invention can recover sensible heat from existing dissipated air, reduce fuel use, and reduce greenhouse gases.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템을 설명하기 위한 도면으로서, 가열로 현열회수 시스템 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템의 배가스의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템의 공기의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 가열로 현열회수 시스템을 적용한 가열로의 에너지 절감량을 일별로 도시한 그래프이다.1 is a diagram for explaining a furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram of the furnace sensible heat recovery system.
Figure 2 is a flow chart showing the flow of exhaust gas of the furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing the air flow of the furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the amount of energy saved per day in a furnace to which the furnace sensible heat recovery system according to the present invention is applied.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add, change, or delete other components within the scope of the same spirit, or create other degenerative inventions or this invention. Other embodiments that are included within the scope of the inventive idea can be easily proposed, but it will also be said that this is included within the scope of the inventive idea of the present application.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템을 설명하기 위한 도면으로서, 가열로 현열회수 시스템 개략적으로 도시하고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템의 배가스의 흐름을 도시하며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템의 공기의 흐름을 도시한다.Figure 1 is a diagram for explaining a furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention, schematically showing the furnace sensible heat recovery system, and Figure 2 is a diagram of the furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention. Shows the flow of exhaust gas, and Figure 3 shows the flow of air in the furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템은, 가열로(1), 복열기(3), 제1 예열공기라인(PHL1) 및 제2 예열공기라인(PHL2)을 포함한다. The heating furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention includes a heating furnace (1), a recuperator (3), a first preheating air line (PHL1), and a second preheating air line (PHL2).

가열로(1)는, 버너(2)를 구비하고 가열대상물(Slab, S)을 가열한다. The heating furnace 1 is provided with a burner 2 and heats the object to be heated (Slab, S).

가열로(1)는 균열대, 가열대 및 예열대가 형성되고, 가열대상물(S)을 일 방향으로 이송하며 가열하도록 형성된다. 가열로(1)의 내부에는 버너(2)가 구비되며, 버너(2)는 복수개로 구비되어 있을 수 있다.The heating furnace 1 is formed with a cracking zone, a heating zone, and a preheating zone, and is configured to transfer and heat the object to be heated (S) in one direction. A burner 2 is provided inside the heating furnace 1, and a plurality of burners 2 may be provided.

연속식 가열로(1)의 장입도어를 통하여 장입된 가열대상물(S)은 가열로(1) 내의 구동설비에 의하여 추출방향으로 이송될 수 있다. 그리고, 각 제어대별로 설치되어 있는 수십 개의 버너(2)에 의해 가열대상물(S)이 가열되고, 목표로 하는 온도로 가열된 가열대상물(S)은 추출도어를 통하여 추출될 수 있다.The heating object (S) charged through the charging door of the continuous heating furnace (1) can be transported in the extraction direction by the driving equipment in the heating furnace (1). In addition, the object to be heated (S) is heated by dozens of burners 2 installed at each control table, and the object to be heated (S) heated to the target temperature can be extracted through the extraction door.

가열로(1) 내에서 발생한 배가스는 가열로(1) 내의 압력 및 연통(6)의 압력차로 인하여 상부로 모아지고 배가스 출구(11)를 통하여 배기라인(EL)으로 이동될 수 있다.The exhaust gas generated within the heating furnace 1 is collected at the top due to the pressure difference between the pressure within the heating furnace 1 and the flue 6 and can be moved to the exhaust line EL through the exhaust gas outlet 11.

복열기(3)는, 상기 배기라인(EL)과 연결되고, 배기라인(EL)을 통해 상기 가열로(1)에서 배출되는 배가스를 연소용 공기와 열교환하여 상기 연소용 공기를 예열하며, 열교환된 배가스를 배출할 수 있다. The recuperator 3 is connected to the exhaust line EL and heat exchanges the exhaust gas discharged from the heating furnace 1 through the exhaust line EL with combustion air to preheat the combustion air, and performs heat exchange. Waste gas can be discharged.

복열기(3)에는 제1 외기라인(OL1)이 연결되고, 상기 제1 외기라인(OL1)을 통하여 복열기(3)의 내부로 연소용 공기가 인입된다.A first outside air line (OL1) is connected to the recuperator (3), and combustion air is introduced into the interior of the recuperator (3) through the first outside air line (OL1).

복열기(3)는 복수의 복열관으로 형성될 수 있고, 복열관들을 지나면서 복열기(3)의 내부로 인입된 연소용 공기와 배가스가 열교환될 수 있도록 형성된다.The recuperator 3 may be formed of a plurality of recuperator pipes, and is formed so that combustion air and exhaust gas introduced into the interior of the recuperator 3 while passing through the recuperator pipes can exchange heat.

일례로, 복열기(3)의 내부에서 배가스의 배열을 이용하여 작은 온도차에서도 무동력으로 열을 효과적으로 교환하기 위하여, 일반적으로 사용되는 구조는 쉘앤튜브(shell and tube)의 구조일 수 있다. 쉘앤튜브의 출구 헤드와 유체의 유동을 소통시키는 입구 헤드를 갖는 튜브 다발로 구성되며, 상기 튜브 다발은 쉘로 둘러싸여 있다. 쉘은 튜브 다발 내에 흐르는 다른 열매체, 즉, 연소용 공기와 열교환할 수 있다. 그리고, 연소용 공기가 통과하는 관다발 튜브측 재질은 일반적으로 열전도가 양호하고, 내식성 및 내압성이 양호한 SUS 계통의 금속재질 또는 세라믹 계열의 SiC 재질을 사용할 수 있으나, 매우 높은 온도에는 망가질 수 있어 사용상의 온도 제한이 있을 수 있다.For example, in order to effectively exchange heat without power even at a small temperature difference by using the arrangement of exhaust gas inside the recuperator 3, a generally used structure may be a shell and tube structure. It consists of a tube bundle having an outlet head of the shell and tube and an inlet head that communicates the flow of fluid, and the tube bundle is surrounded by a shell. The shell can exchange heat with another heat medium flowing within the tube bundle, i.e. combustion air. In addition, the material on the tube side of the tube through which the combustion air passes is generally a SUS-based metal material or a ceramic-based SiC material, which has good heat conduction and good corrosion resistance and pressure resistance. However, it can be damaged at very high temperatures, so it is difficult to use. There may be temperature restrictions.

복열기(3)를 통하여 예열된 연소용 공기는 제1 예열공기라인(PHL1)과 제2 예열공기라인(PHL2)으로 공급된다.Combustion air preheated through the recuperator 3 is supplied to the first preheated air line (PHL1) and the second preheated air line (PHL2).

제1 예열공기라인(PHL1)은, 상기 복열기(3)에서 예열된 상기 연소용 공기의 일부를 상기 버너(2)로 공급하도록 형성된다.The first preheated air line (PHL1) is formed to supply a portion of the combustion air preheated in the recuperator (3) to the burner (2).

제1 예열공기라인(PHL1)은 상기 복열기(3)에서 예열된 상기 연소용 공기 중 필요한 일부를 상기 버너(2)로 공급한다. 그리고, 예열된 공기중 제1 예열공기라인(PHL1)을 통하여 버너(2)로 공급되지 않은 나머지는 제2 예열공기라인(PHL2)을 통하여 이동된다. 제2 예열공기라인(PHL2)은 상기의 배기라인(EL)과 연결되어 1차로 예열된 공기는 배기라인(EL)의 배가스와 함께 복열기(3)의 내부로 다시 혼입될 수 있다.The first preheated air line (PHL1) supplies a necessary portion of the combustion air preheated in the recuperator (3) to the burner (2). And, the remainder of the preheated air that is not supplied to the burner 2 through the first preheated air line (PHL1) is moved through the second preheated air line (PHL2). The second preheated air line (PHL2) is connected to the exhaust line (EL) so that the primarily preheated air can be mixed back into the interior of the recuperator (3) together with the exhaust gas of the exhaust line (EL).

이와 같이 형성되어, 예열된 연소용 공기가 외부에 바로 방산되지 않고, 버너(2)에서 연소되는데 사용되거나, 다시 배기라인(EL)에 혼입되므로 배가스로부터 회수한 현열이 버려지지 않고 회수될 수 있는 효과를 제공한다.Formed in this way, the preheated combustion air is not immediately dissipated to the outside, but is used for combustion in the burner 2 or is mixed back into the exhaust line EL, so that the sensible heat recovered from the exhaust gas can be recovered without being discarded. Provides effect.

본 발명의 일실시예에 따르면, 가열로 현열회수 시스템은, 배가스 배출라인(EDL)과 연통(6)을 더 구비할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the furnace sensible heat recovery system may further include an exhaust gas discharge line (EDL) and a flue (6).

배가스 배출라인(EDL)은, 상기 복열기(3)에 연결되고, 상기 복열기(3)로부터 열교환 후 배출되는 배가스가 이동할 수 있다. 그리고, 배가스 배출라인(EDL)과 연결되고 상기 배가스가 배출되는 연통(6)을 더 구비할 수 있다.The exhaust gas discharge line (EDL) is connected to the recuperator 3, and allows the exhaust gas discharged from the recuperator 3 after heat exchange to move. In addition, a flue 6 connected to the exhaust gas discharge line (EDL) and through which the exhaust gas is discharged may be further provided.

배가스 배출라인(EDL)에는 배출팬(OF)을 더 구비할 수 있고, 배출팬(OF)을 통하여 압력을 형성하여 연통(6)으로 배가스를 배출하도록 구성될 수 있다.The exhaust gas discharge line (EDL) may be further equipped with an exhaust fan (OF), and may be configured to generate pressure through the exhaust fan (OF) to discharge exhaust gas into the flue (6).

본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(5)가 더 구비될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a control unit 5 may be further provided.

제어부(5)는, 상기 가열로(1)에 공급되는 연료에 따라 기설정된 공기비 또는 공연비에 의하여 공기의 양 연산하고, 연산된 상기 공기의 양에 따라 상기 제1 예열공기라인(PHL1)의 상기 연소용 공기의 유량을 제어할 수 있다.The control unit 5 calculates the amount of air based on a preset air ratio or air-fuel ratio according to the fuel supplied to the heating furnace 1, and calculates the amount of air in the first preheating air line PHL1 according to the calculated amount of air. The flow rate of combustion air can be controlled.

제어부(5)는 공기비 또는 공연비 제어용 분산제어시스템(DCS)일 수 있고, 기설정된 공기비 또는 공연비를 이용하여 버너(2)에 주입될 연소용 공기의 양을 조절할 수 있다.The control unit 5 may be a distributed control system (DCS) for controlling the air ratio or air-fuel ratio, and can adjust the amount of combustion air to be injected into the burner 2 using a preset air ratio or air-fuel ratio.

연료가 내부에서 흐르고 버너(2)와 연결되는 연료공급라인(FL)에는 연료의 유량을 측정할 수 있는 유량센서(FS)가 구비될 수 있다.The fuel supply line (FL) through which fuel flows inside and connected to the burner 2 may be equipped with a flow sensor (FS) capable of measuring the flow rate of fuel.

그리고, 유량센서(FS)를 통하여 실시간 연료의 유량을 측정할 수 있다. 제어부(5)는, 실시간으로 유량센서(FS)를 통하여 측정된 연료유량으로 기설정된 공기비 또는 공연비를 이용하여 제1 예열공기라인(PHL1)에 흐르게 되는 예열된 연소용 공기의 양을 연산할 수 있다.In addition, the flow rate of fuel can be measured in real time through the flow sensor (FS). The control unit 5 can calculate the amount of preheated combustion air flowing in the first preheated air line (PHL1) using the air ratio or air fuel ratio preset with the fuel flow rate measured through the flow sensor (FS) in real time. there is.

도 2를 참고하면, 배가스는 연소로에서 형성되어 배기라인(EL)을 통하여 복열기(3)로 이동한다. 연소기의 배가스 출구(11)에서의 배가스 온도는 약 900℃가 된다. 배가스는 배기라인(EL)을 통하여 복열기(3)로 이동하는데, 복열기(3)의 재질에 의한 한계로 인하여 복열기(3)로 인입되기 전 배가스의 온도는 830℃이하가 되어야 한다. Referring to Figure 2, exhaust gas is formed in the combustion furnace and moves to the recuperator 3 through the exhaust line EL. The exhaust gas temperature at the exhaust gas outlet 11 of the combustor is approximately 900°C. The exhaust gas moves to the recuperator (3) through the exhaust line (EL), but due to limitations due to the material of the recuperator (3), the temperature of the exhaust gas before entering the recuperator (3) must be below 830°C.

따라서, 배가스는 복열기(3)로 인입되기 전에 온도측정센서(TS)에 의하여 온도가 측정될 수 있다. 배가스의 온도는 830℃초과인 경우에는 상기 제2 외기라인(OL2)을 통하여 외기가 인입되어 배가스의 온도를 낮출 수 있다. 그리고, 제2 외기라인(OL2)에는 외기를 인입시키기 위한 희석팬(DF)을 더 구비할 수 있다.Therefore, the temperature of the exhaust gas can be measured by the temperature measurement sensor (TS) before being introduced into the recuperator (3). When the temperature of the exhaust gas exceeds 830°C, outside air is introduced through the second outside air line OL2 to lower the temperature of the exhaust gas. Additionally, the second outdoor air line OL2 may further include a dilution fan DF for introducing outdoor air.

일례로, 상기 배기라인(EL)에는 상기 제2 외기라인(OL2)이 연결된 지점 이후에 온도센서(TS)를 구비하고, 상기 온도센서(TS)에서 기설정된 온도 이상의 측정값이 측정되면 상기 희석팬(DF)이 가동될 수 있다.For example, the exhaust line (EL) is provided with a temperature sensor (TS) after the point where the second outside air line (OL2) is connected, and when a measurement value higher than a preset temperature is measured by the temperature sensor (TS), the dilution The fan (DF) may start.

측정된 온도에 따라 자동으로 희석팬(DF)이 가동되어 외기가 인입될 수 있고, 배기라인(EL)의 배가스의 온도를 낮추어 복열기(3)가 망가지는 것을 방지할 수 있다.According to the measured temperature, the dilution fan (DF) is automatically operated to allow outside air to be brought in, and the temperature of the exhaust gas in the exhaust line (EL) can be lowered to prevent the recuperator (3) from being damaged.

복열기(3)를 지나치면서 열교환된 배가스는 약 300~350℃의 중저온의 배가스가 될 수 있다. 열교환을 마쳐서 현열이 회수된 중저온의 배가스는 배가스 배출라인(EDL)을 통하여 연통(6)에서 배기될 수 있다. 그러므로, 상기의 시스템은 배가스의 현열을 연소용 공기를 승온하는데 사용하여, 배가스의 현열을 회수하는 시스템이 될 수 있다. 즉, 1차로 배가스로부터 현열을 회수하는 시스템이 될 수 있다. The exhaust gas that undergoes heat exchange while passing through the recuperator (3) can be an exhaust gas with a mid-to-low temperature of about 300 to 350°C. The mid- to low-temperature exhaust gas from which sensible heat is recovered after heat exchange can be exhausted from the flue 6 through the exhaust gas discharge line (EDL). Therefore, the above system can be a system that recovers the sensible heat of the exhaust gas by using the sensible heat of the exhaust gas to raise the temperature of combustion air. In other words, it can be a system that primarily recovers sensible heat from exhaust gas.

도 3을 참고하면, 연소용 공기는 복열기(3)에 연결되고, 상기 연소용 공기를 위한 외기를 공급하는 제1 외기라인(OL1)을 통하여 인입될 수 있다. 제1 외기라인(OL1)에는 인입팬(IF)이 구비되고, 상기 인입팬(IF)에 의하여 외부 공기를 내부로 흐르는 유동을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 제1 외기라인(OL1)에는 상기 연소용 공기를 위한 외기의 양을 조절하는 제2 유량제어밸브(FCV2)가 구비될 수 있다. Referring to FIG. 3, combustion air is connected to the recuperator 3 and can be introduced through a first outdoor air line OL1 that supplies outdoor air for the combustion air. The first outside air line OL1 is provided with an inlet fan (IF), and the inlet fan (IF) can create a flow of outside air flowing inside. Additionally, the first outside air line OL1 may be provided with a second flow control valve (FCV2) that controls the amount of outside air for the combustion air.

제1 외기라인(OL1)을 통하여 복열기(3)로 인입된 연소용 공기는 제1 예열공기라인(PHL1)과 제2 예열공기라인(PHL2)을 통하여 이동한다. 이때 열교환된 연소용 공기는 약 600℃의 고온으로 예열된다. 제1 예열공기라인(PHL1)을 통하여 버너(2)로 예열된 연소용 공기가 이동된다. Combustion air drawn into the recuperator 3 through the first outside air line OL1 moves through the first preheated air line PHL1 and the second preheated air line PHL2. At this time, the heat exchanged combustion air is preheated to a high temperature of approximately 600°C. Preheated combustion air is moved to the burner 2 through the first preheated air line (PHL1).

이때, 상기 가열로(1)에 공급되는 연료에 따라 기설정된 공기비 또는 공연비에 의하여 공기의 양을 제어부(5)가 연산할 수 있다. 그리고, 제어부(5)는 연산된 상기 공기의 양에 따라 상기 제1 예열공기라인(PHL1)의 상기 연소용 공기의 유량을 제어할 수 있다. At this time, the control unit 5 may calculate the amount of air based on a preset air ratio or air-fuel ratio depending on the fuel supplied to the heating furnace 1. Additionally, the control unit 5 may control the flow rate of combustion air in the first preheated air line (PHL1) according to the calculated amount of air.

일례로, 제어부(5)는, 제2 예열공기라인(PHL2)에 구비된 제1 유량제어밸브(FCV1)의 개도를 조절하여 상기 제1 예열공기라인(PHL1)의 유량을 제어할 수도 있다. For example, the control unit 5 may control the flow rate of the first preheated air line (PHL1) by adjusting the opening degree of the first flow control valve (FCV1) provided in the second preheated air line (PHL2).

구체적으로, 제어부(5)는, 상기 연료공급라인(FL)에 구비된 유량센서(FS)를 통해 실시간으로 상기 연료의 유량을 측정한 값을 입력 받고, 상기 연료공급라인(FL)에 흐르는 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 입력 받으며, 상기 유량 측정 값 및 상기 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 기반으로 기 설정된 공기비 또는 공연비로 상기 버너(2)에 주입될 연소용 공기의 양을 연산하여, 상기 제1 유량제어밸브(FCV1)와 상기 제2 유량제어밸브(FCV2)의 개도를 제어하고, 상기 제1 예열공기라인(PHL1)을 따라 상기 버너(2)에 공급되는 공기의 양이 연산한 값이 되도록 제어할 수 있다. 그리고, 상기 연산한 값을 초과하는 공기는 제2 예열공기라인(PHL2)을 따라 이동하도록 할 수 있다.Specifically, the control unit 5 receives a value measured for the flow rate of the fuel in real time through a flow sensor FS provided in the fuel supply line FL, and receives the fuel flowing in the fuel supply line FL. Information on the composition or calorific value of the fuel is input, and the amount of combustion air to be injected into the burner 2 is calculated at a preset air ratio or air-fuel ratio based on the flow rate measurement value and information on the composition or calorific value of the fuel. , the opening degrees of the first flow control valve (FCV1) and the second flow control valve (FCV2) are controlled, and the amount of air supplied to the burner (2) along the first preheating air line (PHL1) is calculated. It can be controlled to have one value. Additionally, air exceeding the calculated value may be allowed to move along the second preheated air line (PHL2).

즉, 제2 유량제어밸브(FCV2)의 개도를 조절하여 상기 시스템에 인입되는 연소용 공기의 총량을 제어하고, 그리고, 제1 유량제어밸브(FCV1)의 개도를 조절하여 제2 예열공기라인(PHL2)의 유량을 조절함으로서, 상기 연소용 공기의 총량에서 일정량의 예열된 연소용 공기가 제2 예열공기라인(PHL2)으로 흐르게되고, 나머지 예열된 연소용 공기가 제1 예열공기라인(PHL1)을 통하여 버너(2)로 인입되는 연소용 공기의 유량을 제어할 수 있다.That is, the total amount of combustion air entering the system is controlled by adjusting the opening degree of the second flow control valve (FCV2), and the opening degree of the first flow control valve (FCV1) is adjusted to control the second preheating air line ( By adjusting the flow rate of PHL2), a certain amount of preheated combustion air from the total amount of combustion air flows into the second preheated air line (PHL2), and the remaining preheated combustion air flows into the first preheated air line (PHL1). It is possible to control the flow rate of combustion air flowing into the burner 2.

연료공급라인(FL)에 구비된 유량센서(FS)를 통하여 실시간으로 측정한 연료 유량 값 외에도, 상기 연료공급라인(FL)에 흐르는 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 측정장치를 통하여 실시간으로 얻을 수 있다.In addition to the fuel flow value measured in real time through the flow sensor (FS) provided in the fuel supply line (FL), information on the composition or calorific value of the fuel flowing in the fuel supply line (FL) can be obtained in real time through a measuring device. You can.

연료가 특정한 범위 내의 조성 또는 발열량을 갖는다고 예상되는 경우에는 이 값은 기설정된 정보로서 제어부(5)에서 입력받을 수도 있다.If the fuel is expected to have a composition or calorific value within a specific range, this value may be input from the control unit 5 as preset information.

그리고, 제어부(5)는 상기 유량 측정 값 및 상기 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 기반으로 기설정된 공기비 또는 공연비에 따라 연산한 공기의 양으로 버너(2)에 연소용 공기를 제공함으로, 제1 예열공기라인(PHL1)을 통하여 이동된 예열된 연소용 공기는 버너(2)에서 적절한 공기비로 연료와 함께 연소될 수 있다.In addition, the control unit 5 provides combustion air to the burner 2 with an amount of air calculated according to a preset air ratio or air-fuel ratio based on the flow rate measurement value and information on the composition or calorific value of the fuel. 1 Preheated combustion air moved through the preheated air line (PHL1) can be burned with fuel at an appropriate air ratio in the burner (2).

제2 예열공기라인(PHL2)으로 흐르는 연소용 공기는 버너(2)에 인입되기 전 연료와 열교환하여 제2 예열공기라인(PHL2)에 흐르는 연소용 공기가 배가스로부터 얻은 현열을 회수할 수 있다. Combustion air flowing through the second preheating air line (PHL2) exchanges heat with fuel before entering the burner 2, and the combustion air flowing through the second preheating air line (PHL2) can recover sensible heat obtained from the exhaust gas.

일례로, 제2 예열공기라인(PHL2)은 상기 버너(2)에 공급되는 연료공급라인(FL)과 열교환하여 연료를 예열할 수 있다.For example, the second preheated air line (PHL2) can preheat fuel by exchanging heat with the fuel supply line (FL) supplied to the burner (2).

일례로, 제2 예열공기라인(PHL2)은 연료공급라인(FL)과 직접적으로 열교환 할 수 있다. 즉, 연료공급라인(FL)을 직접적으로 가열하도록 구성될 수 있다.For example, the second preheated air line (PHL2) can directly exchange heat with the fuel supply line (FL). That is, it may be configured to directly heat the fuel supply line (FL).

또는, 상기 제2 예열공기라인(PHL2)과 상기 연료공급라인(FL)이 연결되는 열교환기(4)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제2 예열공기라인(PHL2)에 흐르는 예열된 연소용 공기와 연료공급라인(FL)에 흐르는 연료를 열교환하여 연료의 온도를 높이고, 제2 예열공기라인(PHL2)에 흐르는 연소용 공기의 온도는 100~200℃의 저온의 공기가 될 수 있다. Alternatively, it may further include a heat exchanger 4 to which the second preheated air line (PHL2) and the fuel supply line (FL) are connected. That is, the temperature of the fuel is increased by heat exchange between the preheated combustion air flowing in the second preheated air line (PHL2) and the fuel flowing in the fuel supply line (FL), and the combustion air flowing in the second preheated air line (PHL2) is exchanged. The temperature can be low temperature air of 100~200℃.

열교환기(4)를 이용하여 현열을 회수하는 경우에, 제철 부생가스를 연료로 사용하는 경우에 연료공급라인(FL)이 막히는 문제를 최소화할 수 있다.When recovering sensible heat using the heat exchanger 4, the problem of clogging of the fuel supply line (FL) when using steel by-product gas as fuel can be minimized.

일례로, 제2 예열공기라인(PHL2)은 상기 제2 외기라인(OL2)에 연결되되, 상기 희석팬(DF)보다 하류에 연결될 수 있다.For example, the second preheated air line (PHL2) may be connected to the second outside air line (OL2), but may be connected downstream of the dilution fan (DF).

저온의 연소용 공기는 제2 예열공기라인(PHL2)을 따라 상기 희석팬(DF)의 하류의 제2 외기라인(OL2)에 흐르게 되고, 희석팬(DF)을 통하여 인입된 외기와 만나서 상기 배기라인(EL)으로 이동된다. 그리고 배기라인(EL)의 배가스와 혼입되어 복열기(3)로 공급될 수 있다.Low-temperature combustion air flows to the second outside air line (OL2) downstream of the dilution fan (DF) along the second preheating air line (PHL2), meets the outside air drawn in through the dilution fan (DF), and exhausts the air. It moves to line (EL). And, the exhaust gas from the exhaust line (EL) may be mixed and supplied to the recuperator (3).

제2 예열공기라인(PHL2)이 연료공급라인(FL)과 열교환되도록 구성되고, 상기 배기라인(EL)에 연결되도록 구비됨으로서, 방산되는 연소용 공기의 현열을 연료의 예열과 배가스의 희석용으로 활용할 수 있게 되어, 가열로(1)에서 버려지던 열을 회수할 수 있게 되는 효과를 제공할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일실시예에 따른 가열로 현열회수 시스템은, 제2 예열공기라인(PHL2)에 흐르는 예열된 공기를 이용하여 연료를 승온시키고, 배기라인(EL)의 배가스와 함께 복열기로 다시 제공하게 되므로, 2차로 제2 예열공기라인(PHL2)에 흐르는 예열된 공기로부터 현열을 회수할 수 있게 된다.The second preheated air line (PHL2) is configured to exchange heat with the fuel supply line (FL) and is connected to the exhaust line (EL), so that the sensible heat of the dissipated combustion air is used for preheating the fuel and diluting the exhaust gas. By being able to utilize it, it is possible to provide the effect of being able to recover the heat that was discarded in the heating furnace (1). Therefore, the furnace sensible heat recovery system according to an embodiment of the present invention raises the temperature of the fuel using the preheated air flowing in the second preheated air line (PHL2), and uses the exhaust gas of the exhaust line (EL) as a recuperator. Since it is provided again, sensible heat can be recovered secondarily from the preheated air flowing in the second preheated air line (PHL2).

또한, 배가스의 온도를 낮추기 위하여 사용하는 희석팬(DF)의 소요동력을 줄일 수 있게 되는 효과를 제공할 수 있다.In addition, it can provide the effect of reducing the power required for the dilution fan (DF) used to lower the temperature of the exhaust gas.

도 4는 본 발명의 가열로 현열회수 시스템을 제철공정의 가열로에서 실제로 사용한 결과 하루를 기준으로 한 시간과 하루 동안의 연료절감량을 도시한다.Figure 4 shows the amount of fuel saved per hour and per day as a result of actually using the furnace sensible heat recovery system of the present invention in a furnace of a steelmaking process.

실험은 약 6개월간 진행되었으며, 하루 동안의 연료 절감량을 날짜별로 표시한 그래프이다. 본 가열로(1)에서 연료의 사용량은 평균 9300Nm³/h 정도이다. 연료 절감량은 100 내지 150 Nm³/h 정도로서, 평균적으로 약 1.5%의 연료절감효과가 있는 것을 알 수 있다.The experiment was conducted for about 6 months, and this is a graph showing the fuel savings per day by date. The average amount of fuel used in this heating furnace (1) is about 9300 Nm ³ /h. The fuel saving amount is about 100 to 150 Nm ³ /h, which shows a fuel saving effect of about 1.5% on average.

기존에는 방산되는 연소용 공기를 통하여 버려지던 현열을 회수하게 되어 연료사용량이 적어지게 되므로, 연료사용시 발생하는 온실가스의 발생이 적게되고, 희석팬(DF)에 사용되는 전력소모량이 적어지는 효과를 제공할 수 있다.Sensible heat, which was previously discarded through radiated combustion air, is recovered and fuel usage is reduced. Therefore, greenhouse gases generated when using fuel are reduced, and power consumption for the dilution fan (DF) is reduced. can be provided.

이상에서는 본 발명을 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상의 변화 없이 통상의 기술자에 의해서 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.In the above, the present invention has been described focusing on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be modified and implemented by those skilled in the art without changing the technical spirit of the present invention as claimed in the claims. Of course.

1: 가열로 2: 버너
3: 복열기 4: 열교환기
5: 제어부 6: 연통
S: 가열대상물 DF: 희석팬
IF: 인입팬 OF: 배출팬
PHL1: 제1 예열공기라인 PHL2: 제2 예열공기라인
EL: 배기라인 FL: 연료공급라인
OL1: 제1 외기라인 OL2: 제2 외기라인
EDL: 배가스 배출라인 FCV1: 제1 유량제어밸브
FCV2: 제2 유량제어밸브 TS: 온도센서
FS: 유량센서1: Heating furnace 2: Burner
3: recuperator 4: heat exchanger
5: Control unit 6: Flue pipe
S: object to be heated DF: dilution pan
IF: Inlet fan OF: Outlet fan
PHL1: 1st preheating air line PHL2: 2nd preheating air line
EL: exhaust line FL: fuel supply line
OL1: 1st external air line OL2: 2nd external air line
EDL: exhaust gas discharge line FCV1: first flow control valve
FCV2: Second flow control valve TS: Temperature sensor
FS: flow sensor

Claims (9)

버너를 구비하며 가열대상물을 가열하는 가열로;
배기라인을 통해 상기 가열로에서 배출되는 배가스를 연소용 공기와 열교환하여 상기 연소용 공기를 예열하며, 열교환된 배가스를 배출하는 복열기;
상기 복열기에서 예열된 상기 연소용 공기의 일부를 상기 버너로 공급하는 제1 예열공기라인; 및
상기 복열기에서 상기 예열된 연소용 공기 중 나머지를 상기 배기라인으로 공급하는 제2 예열공기라인;을 포함하는 가열로 현열회수 시스템.
A heating furnace having a burner and heating the object to be heated;
A recuperator that exchanges heat with combustion air for exhaust gas discharged from the furnace through an exhaust line to preheat the combustion air and discharges the heat-exchanged exhaust gas;
a first preheated air line supplying a portion of the combustion air preheated in the recuperator to the burner; and
A second preheated air line that supplies the remainder of the combustion air preheated in the recuperator to the exhaust line.
제1항에 있어서,
상기 제2 예열공기라인은 상기 버너에 공급되는 연료공급라인과 열교환하여 연료를 예열하는 가열로 현열회수 시스템.
According to paragraph 1,
A heating furnace sensible heat recovery system in which the second preheated air line preheats fuel by exchanging heat with a fuel supply line supplied to the burner.
제2항에 있어서,
상기 제2 예열공기라인과 상기 연료공급라인이 연결되는 열교환기를 더 포함하는 가열로 현열회수 시스템.
According to paragraph 2,
A heating furnace sensible heat recovery system further comprising a heat exchanger connected to the second preheated air line and the fuel supply line.
제2항에 있어서,
상기 가열로에 공급되는 연료에 따라 기설정된 공기비 또는 공연비에 의하여 공기의 양 연산하고, 연산된 상기 공기의 양에 따라 상기 제1 예열공기라인의 상기 연소용 공기의 유량을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 가열로 현열회수 시스템.
According to paragraph 2,
A control unit that calculates the amount of air based on a preset air ratio or air-fuel ratio according to the fuel supplied to the heating furnace, and controls the flow rate of the combustion air in the first preheating air line according to the calculated amount of air. A heating furnace sensible heat recovery system comprising:
제4항에 있어서,
상기 제2 예열공기라인에는 제1 유량제어밸브가 구비되고,
상기 제어부는,
상기 제1 유량제어밸브의 개도를 조절하여 상기 제1 예열공기라인의 유량을 제어하는 가열로 현열회수 시스템.
According to clause 4,
The second preheated air line is provided with a first flow control valve,
The control unit,
A heating furnace sensible heat recovery system that controls the flow rate of the first preheating air line by adjusting the opening degree of the first flow control valve.
제5항에 있어서,
상기 복열기에 연결되고, 상기 연소용 공기를 위한 외기를 공급하는 제1 외기라인과,
상기 배기라인과 연결되고, 희석팬이 구비되어 외기를 공급하는 제2 외기라인을 더 구비하고,
상기 제2 외기라인에 연결되되, 상기 희석팬보다 하류에서 상기 제2 예열공기라인이 연결되는 가열로 현열회수 시스템.
According to clause 5,
A first outdoor air line connected to the recuperator and supplying outdoor air for the combustion air,
Further comprising a second outdoor air line connected to the exhaust line and equipped with a dilution fan to supply outdoor air,
A heating furnace sensible heat recovery system connected to the second outside air line, and in which the second preheated air line is connected downstream of the dilution fan.
제6항에 있어서,
상기 제1 외기라인에는 상기 연소용 공기를 위한 외기의 양을 조절하는 제2 유량제어밸브가 구비되고,
상기 제어부는,
상기 연료공급라인에 구비된 유량센서를 통해 실시간으로 상기 연료의 유량을 측정한 값을 입력 받고,
상기 연료공급라인에 흐르는 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 입력 받으며,
상기 연료의 유량 측정 값 및 상기 연료의 조성 또는 발열량에 대한 정보를 기반으로 기 설정된 공기비 또는 공연비로 상기 버너에 주입될 연소용 공기의 양을 연산하여,
상기 제1 유량제어밸브와 상기 제2 유량제어밸브의 개도를 조절하고, 상기 제1 예열공기라인을 따라 상기 버너에 공급되는 공기의 양이 연산한 값이 되도록 제어하고, 상기 연산한 값을 초과하는 공기는 제2 예열공기라인을 따라 이동하도록 하는 가열로 현열회수 시스템.
According to clause 6,
The first outside air line is provided with a second flow control valve that controls the amount of outside air for the combustion air,
The control unit,
Receives the measured flow rate of the fuel in real time through a flow sensor provided in the fuel supply line,
Information on the composition or calorific value of the fuel flowing in the fuel supply line is input,
Calculate the amount of combustion air to be injected into the burner at a preset air ratio or air-fuel ratio based on the measured flow rate of the fuel and information on the composition or calorific value of the fuel,
The opening degrees of the first flow control valve and the second flow control valve are adjusted, and the amount of air supplied to the burner along the first preheating air line is controlled to be the calculated value and exceed the calculated value. A heating furnace sensible heat recovery system that allows the heated air to move along the second preheating air line.
제6항에 있어서,
상기 배기라인에는 상기 제2 외기라인이 연결된 지점 이후에 온도센서를 구비하고,
상기 온도센서에서 기설정된 온도 이상의 측정값이 측정되면 상기 희석팬이 가동되는 가열로 현열회수 시스템.
According to clause 6,
The exhaust line is provided with a temperature sensor after the point where the second outside air line is connected,
A heating furnace sensible heat recovery system in which the dilution fan is activated when the temperature sensor measures a temperature higher than a preset temperature.
제1항에 있어서,
상기 복열기에 연결되고, 상기 복열기로부터 배출되는 배가스가 이동되는 배가스 배출라인; 및
상기 배가스 배출라인과 연결되고 상기 배가스가 배출되는 연통;을 더 포함하는 가열로 현열회수 시스템.
According to paragraph 1,
an exhaust gas discharge line connected to the recuperator and through which exhaust gas discharged from the recuperator moves; and
A furnace sensible heat recovery system further comprising a flue connected to the exhaust gas discharge line and through which the exhaust gas is discharged.

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