연소기술/ 버너 를 취부하는 오루 리지에네 가열로의 종합평가
오늘은 입니다.
등록번호: 문화 라-08507 / ISSN 1599-4643(국제표준연속간행물번호)
본 자료는 메탈넷코리아에서 취재.조사.편집 및 기술자료로 무단전제.복사하는 것은 불법입니다.
제휴.제안.질의 & 광고게재.신제품소개 및 자료문의: 월간 메탈넷코리아 편집부
서울국제야금&주.단조&열처리산업전
RCB-Ⅱ리지에네 버너 를 취부하는 오루 리지에네 가열로의 종합평가
강철 가열로에서의 리지에네버너의 적용은 일반적으로 예열대에 적용하는것이다. 예열 대에 적용하는것이 에네르기를 절약하고 생산능력증가의 량립을 효력적으로 실현하는것이라 고 한다. 물론 예열대뿐만아니라 로체내에 리지에네버너를 적용하면 더욱이는 가열 로의 능 력을 향상한다. 본보고에서는 오루 리지에네 버너 가열로에서의 버너설정방 법이나 재료가 열 특성을 설명하고 오루 리지에네 버너 채용사이트를 강철가열로의 평과결과를 보고한다.

1.서론
전열특성, 열효률, 균일가열, 저NOx성능등 리지에네의 우월한 성능은 잘 알고있을것이다. 가철용가열로의 전 존에 채용하고 리지에네의 이점을 발견하는 프로후이루와 적합한 버너형 식및 비어너용량을 설정하는것에 따라 대폭적인 다란사이징이 될수 있다. 여기에서 급속균 일 가열과 연료원단위 향상이 양립하는 고성능공업로가 가능하다.

리지에네 버너의 강철가열로에로의 대표적인 사용례로서 예열대에서의 적용이 있다. 리지에 네 버너에서 발생하는 연소배가스의 대반을 자가흡수하고 페열에 회수하여 배출할수 있기때 문에 직설연도를 개조하지 않아도 가열로의 능력을 높일 수 있다. 될수 있는한 열량을 많이 필요하 는 예열대에 채용하는것은 열효률, 투입효과면에서 유리한바 제일큰 이유로 된다. 본고에서는 NEDO의 평성 11년도 고성능공업로 도입FT사업의 한 종목으로서 (주)中山製鋼 所殿에 납입한 열연 스라브가열로의 사례를 소개한다.

직설로는 下部사이트焚, 上部車由流焚WB로에 있었던 전면개조 하고 오루 리지에네 버너 焚 의 가열로에 改修하였다. 로길이를 84%에 다운사이존구하고 대폭적인 에네르기 절약인 고 속균일가열을 달성하였다.

2.가열로 및 비버너의 사양
(2-1)가열로사양
본 가열로는 [오루사이도 焚리지에네 버너를 채용했고 초 컨팩트한 가열로]에 있는것 이 최 대의 특징에서 높은 爐床負荷에 있어도 관계되는 저연료원 단위인 균일가열이 실현하였다. 그림1및 표1에 본가열로의 개략형상과 사양을 표시한다.

그림 1 표 1

(2-2) 버너 사양
본 가열로에서 사용하던 리지에네 버너는 2단연소형 리지에네버너에 있다. 저로온때 의 연 소안정성을 확보하는 동시에 고온때의 저NOx성도 만족하 고 있다. 더로온때의 조연공기도 보조연료의 투입이 불요한것에 서 버너주위의 배관도 간단하게 된다. 그림2및 표2에 본 버너의 개략형태와 사양을 표시한다.
폐사는 3가지 종류의 리지에네버너를 용도에 알맞게 나눠서 사용하고 있다. 본가열로에서의 3가지 종류의 버너중심으로 부터 얻은 NOx미니멈에 없는 RCBⅡL형버너를 채용하는것에는 중요한 의미가 있다. 여기에서 버너 결정까지의 수단을 벌써 설명을 상세하게 했다.

그림 2 표 2

3. 버너 설정수단
(3-1)로내온도분포균일성
버너설정에 한해서 제일 중시하는 항목은 로내분포의 균일성 이다. 그중에서도 본가열로는 로넓이가 8.3m로 비교적 좁음에도 불구하고 높은爐床負荷를 실현하기 위해 예열대에서 큰 용량 버너를 이용하고 있다. 여기에서 염화분류속도의 감쇄가 느린 버너를 채용하고 염화분 류가 반대측까지 도달되고 최악은 축열기재부에서도 연소가 계속되고 있어서 버너타입의 설 치에는 세심히 주의를 돌려야 할 필요가 있다. 버너의 설치지 는 3가지 종류에서의 특징은 아래의 몇가지가 있다.

↘ RCB-ⅠL형 버너
연소공기의 전량을 열료 노줄부터 떨어진 위치에 있는 2차 공기 노줄부터 제공하는 버너에 서 제일 화염분류속도의 저쇄가 느린 버너라고 한다.
♭ RCB-ⅡL형 버너
연소공기를 버너내부에서 1차공기와 2차공기에 갈라놓게 하고 2단연소형 버너에서 화염분류 속도의 저쇄는ⅠL버너보다 빠르다.
♩ RCB-ⅡS형버너
ⅡL형과 똑같은 2단 연소형버너에 있는바 1차공기할합이 ⅡL 보다 높고 2차공기 노줄數도 ⅡL형의 2배로 되였으므로 화염분류 속도의 감쇄가 빠르면 화염온도도 높다. 그림 3에 주위 온도나 분류온도를 설정하고 계산에 따라 구해진 3가지 류의 4.300KW 버너는 25% 배가스 순환대응형이기 때문에 버너사이즈 감쇄특성을 표시한다. 그리고 이4.300KW버너에서의 실 험결과보 다 버너타입에 있으면 화염분류속도가 약25m/s의 위치에서 최고화 염온도가 기록 되였다. 이것의 결과로부터 4.300KW의 버너 타입별 최고화염온도 발생위치를 역산할수 있 을것이다.

그림4는 1.000kw의RCB-ⅡL형 버너의 화염온도분포 측정결과이 다. 연료LNG의 평균로온은 1,310℃이고 공기비는 1.10에 있다. 1,000KW의RCB-ⅡL형 버너에서는 버너부터 1.5m부근에 서 피크화 염온도를 표시한다. 또 1.5m의 위치에서의 계산에 따르면 화염분류속도는 약 25m/s 엿다.


그림 4

가열로 설계에서의 중요한것은 가별재료의 크기나 형태에 응하는 적합가열을 위한 로넓이 방면 큰화염온도 발생위치를 견극하는것이다.
본 가열로의 경우는 가열재료의 특성부터 예열대에서의 노넓이 방향의 중심부근에서 큰화염 온도를 발생시키는것이 로내온도 분포규니일성에 필요하고 더 나아가서는 재료의 균일가열 에 통과한다. 그 결과 예열대에서의 사용하는 4,300km 버너에서의 로넓이 8.3m의 거의 중심 인 4.0m에서 큰화염온도를 발생시키는 것을 이용하여 PCB-ⅡL형 버너를 채용하기로 결정 했다.

3.2 저NOx성
재료의 코일 가열의 관점부터는 적합한 버너가 설정되는바 벌써 한개관점이고 저NOx성도 중요하다. 특히 본가열로는 공장 전체의NOx총량 규제의 관계부치 엄격히 개변하고 저NOx 성이 요구된다고 한다.
- NOx연간 총 배출량 = 45이하
- NOx 순간 농도 =200ppm(O2=0%)
연간총 배출량으로부터 역산하면 평균NOx농도는ppm(O2=0%) 이하에 잇어 필요하다.
RCB-ⅡL형 버너의 NOx특성부터 판단하면 45ppm는 연료를 LNG에 잇어서 달성할수 있는 치인바 본가열로에서 상태에 응하는 COG를 사옹하는것도 있고 그런 경우는 달성할서이 미 묘하였다. 다시 말하면 제일 저NOx와이프 비례이고RCB-ⅠL형 버너를 설치하려면 연료가 COG에서도 NOx치의 문제는 크리와 한다.
그러나 로내온도 분포가 [극단적인 종고] 라는것이 예상 되기 때문에RCB-ⅡL형의 설치를 무너버리는것을 할수 없다. 최종적으로는 장해적인 NOx 규제 강화나 COG상태 변동에 따라 연료NOx증가에도 대응할 수있는RCB-ⅡL형 버너로서의 배가스 순환을 실시하는 것이 확인 되였다.

4.최적 제어방법 4.1 배가스 순환량 제어
저 NOx화 하기 위하여 배가스 순환을 채용하는것을 결정하였고 에너지 절약 관점으로부터 하면 배가스 순환량은 적지 않은 만큼 좋다. 여기에서 본 가열로 에서는 연돌에서의 NOx 측정치에 잇어 배가스 순환율 가변시켜 제어를 사용한다. 연돌에서의 NOx측정치가 45ppm(o2=0%)이하에 잇을 필요가 있다. RCB-ⅡL형 버너의 NOx특성으로 판단하면 45ppm 는 연료를 LNG에 잇으면 달성할수있는 치가 있는바 본 가열로에서는 상황에 동등하며 COG를 사용하는것도 있고 그런 경우는 달성이 미묘하다고 한다.
다시 말하며 제일 낮은 NOX와이프에 있는RCB-ⅠL 형 버너르 선택하려면 연료가 COG에서로 NOx치의 문제는 해 결 시켰다.

그러나 로내온도분포가 [극단적중고]에 있는것이 예상하였기때문 에RCB-ⅡL형의 선택도 무너뜨릴수 없게 된다. 최종에는 장태적인 NOx규제강화나 COG상태 변동에 따라 연료Nox 증가에도 대응할수 있는RCB-ⅡL혀 버너로서의 연소 공기량의 20%의 배가스순혼 을 실시하는 경우의 낮은 NOx효과를 표시한다. 배가스 순환을 실시하는 일에서 약15%의 NOx 저감 이라는것이 확인 되였다.
(4) 제일 정확한 제어 방법

(4-1) 배가스 순환량 제어
낮은 NOx화 대문에 비가스 순환을 채용하는 것을 결정 하였는바 에너지 절약의 관점으로 부터 보면 배가스 준환량이 적어서 바람직하다. 여기에서 본가열로에서는 연돌에서의 NOx 측정에 있어 배가스 순환율을 가변할 수 있는 제어르 채용하였다. 연돌에서의 NOx측정치가 45ppm(o2=11%)를 초월한 배가스 순환이 시작하고 최대에서 연소공기류양의 25%까지의 배 가스 순환이 가능하다고 한다. 배가스 순환시는 연소공기 부루와 흡인측의 유량 조절변과 배가스 순환 라이메의 유량 조절변의 개도를 협조적으로 제어 하고 있다.

(4-2) 로내의 O2농도 제어
1) 리지에네 버너는 꼭 주기적으로 연소와 흡입을 조절하지 않으면 않된다. 버너의 간인을 더하여 제어와 시간비례 연소제어를 실시하고 있다. 이 변동을 최소한에 제지하기 위해 통 상유량 제어에 더하며 로내 O2=1.5%에 달하는 O2제어로 실시하고 있다.

>5.종합성능 평가 -연소성능 평가- (5-1) 로내 온도 분포 평가
예열,가열,균열의 간내 천정의 로넓이 방향에 1/5 전열대를 장치하고 통상 조업시의 로내온 도 분포를 기측하는 결과를 그립6에 표시한다. 가열개시직흐의 예열에서는 로폭방향 중앙 부근의 초온이 버너 옆로온 보다 약 19℃정도 낮 다. 이것은 로폭방향 중앙 부근이 최고 화염온도 발생 위치에 있는데도 불구함에 재료 수열 량이 크기 때문에 겨우한 것이 약간 [중하경향]이라고 한다. 그러나 고로상부하의 예열대 온 도 분포라고는 특필수단의 균일성에 있다.
가열대에서는 버너 형식의 설정도하면서 용량의 설정이 적합하고 열공급과 자료의 수열이 평형하기 때문에 온도차가 6℃로 제일 작게 되고 예상이상의 결과를 얻었다. 가열대에서는 [중저]의 경향을 해소 시켰다. 균열대 에서는 설치하고 있는 버너용량이 작은 일에 더해져 가열대 까지에서 가열이 어느정도 완료되고 있고 버너 부하를 약 1/4에 교차 작업한다.
그 결과 로폭 방향 중앙 부근의 로온이 버너 부근로온보다 약 11℃정도 저하하였다.그러나 이 온도차는 이전로의 온도차와 비하면 비할수없을 만큼 작은 치라고 평가 한다. 이 균일한 로내 온도 분포가 재료의 온도 분포에 어떤 영향이 되는 치는 다음장에서 설명한 다.

(5-2) NOX배출특성 평가
통상 조업시에 있어서 연돌에서의 목표 NOX치 45PPM(O2=11%)에 대하여 약 20%의 배가 스 순환을 실시하는것에 37PPM (O2=11%)까지 저하하였다. 이때 연료는 COG30%+LNG70%에 있다. 여기에서도 만족하는 저NOX성이 확인 되었다.

(5-3) 축열기 성능 평가
고온 공기연소의 요점이 축열기에 있다. 통상조업 상태에서의 예열대 상부는 버너의 축열기 고온측에 나란히 저온기의 온도변화를 그림7에 표시한다. 여기에서 축열기 고온측 온도는 버너타일부 온도를 채용했다. 축열체 직상실측 온도 40℃ (실험결과 구해진 부정치)를 버너타일 부온도라고 했다. 이때의 예열대상부 평형로온 1,23 2℃에 대한 고온측 공기평균 온도가 1,172℃로서 온도효율은 95%이상이 된다. 또 저온측은 축열체직하의 온도를 채용하였다. 저온측 평균온도는 198℃를 표시한다. COG3%+LNG70% 의 연료에 있어 배가스의 산 이슬을 고려하여 저온측 평균 온도를 200℃라고 설정하라고 하 였다.

6.종합성능평가(2)
-가열성능평가-
(6-1) 재료 승온특성 가격
두께가 168MM의 재료 위부근 (깊이10MM),아래부근(깊이10MM),중심부의 3층의 온도 상승 변화를 측정하기 위하여 열전대를 취부한 재료를 평소 조입중의 재료에 혼합하여 가열로에 넣는다. 그때의 재료 온도 상승 소개를 그림 8에 표시한다.
재료 위면에서 약 150MM 떨어진 증가 온도는 재료 장입후 12분 (장입 위치부터 약 1M의 위치)에서 1,000℃에 달하는것부터 재료 투입 직후에서 급속 가열이 진행하고 있다는 것이 증명되였다. 또 전가열공정에 있어서 아래면으로부터 입열량이 많고 이전로에서는 생각지도 못했던 만큼 상하면의 온도 차이가 적다. 이것은 화기적에 있다. 뽑을 때의 상면과 중심의 온도차는 약 10℃에 있고 고로 상부하에 불구하고 극히 높은 수얼성을 갖고 있다.

(6-2) 스키드마크의 평가
재료의 두께(168MM)의 온도 분표 균일성은 상술의 기측에 있어 극히 좋은 것이 확인 되었 는바 벌써 한가지 재료 온도 분포 지표에 있어 재료길이의 온도 분포(스키드마그)에 관해서 도 좋은 것이 확인되였다. 본 가열로는 고속 가열 (로상부하 880KG/M2H,95분 가열)을 실시함에도 불구하고 실한 미 루측면에서의 스키도마크는 10~15℃정도에 압연 정빌도의 향상에 큰 공헌을 하였다.

(6-3) 원 단위 평가
그림 9 및 비표 3에 본가열로의 열수지결과를 표시한다. 페열회수율이 81%에 달하 고 AUAILABL 히타는 89.6%에 달하고 원 단위는 1,092.6MJ/T(261MCAL/T)에 있다. 로상 부 하가 800KG/M2H이상의 로에서의 원 단위로서는 극히 우월한 수치가 있다.
그림9 표3

7.결론
로폭 8.3M의 오루 리지에네 버너사이트 철강 가열로에서의 화염 분류 속도의 감쇄보다 예 상했던 최고 화염 온도 발생 위치의 견식을 기본으로 재료 온도 분포 균일성 향상 때문에 최적합 버너 설정을 실시하였다. 더욱, 평소 조업중의 로온분포 배렬에 재료 온도 분포를 측 정하는 것은 버너 설정결과의 정확한 설명이다.
또 NOX 치에 관해서도 배가스 순환을 적절하게 실시하는 것은 COG함유 연료에서도 37PPM(O2=11%)라는 저 NOX화를 달성하였다.
가열로로서의 종합평가에서도 상부 대축류 직설로와 비하면 로길이,로높이 두 방면의 다운 사이징 에너지 절약율 28%,균일 가열에 의한 압연 정밀도 향상 등을 달성하였다. 금후는 본 RKDUFF에서부터 얻었던 전별 특성의 실험 기구 데이터를 증가하고 가열로 에서의 제일 적당한 버너설정의 정밀도 향상과 함께 재료 가열 특성을 예상 실현하도록 노 력해야 한다.
마지막으로 본 보고를 결론지으면서 큰 협력을 (주)中山制鋼所殿에 여로모로 감사드리는 동 시에 본전은 NEDO의 고성능 공업로 오입을 보편적으로 아이르도테자로서 실현하는데 있어 보탬이 되길 바라면서 끝납니다.
상 호: 메탈넷코리아 매체사업부문(Metal Network Korea Company)
주 소: 서울특별시 구로구 구로 3동 212-26번지 E-Space 310호 (우편번호)152-053
문의전화번호: 02-3281-5037(代表)         팩스번호: 02-3281-0280
중국상해문의처: TEL:(021)6402-6190(代表)         FAX:(021)6402-8912
Copyright ⓒ 1992-2007[창립15년] Metal Network Korea Company All rights reserved.