대부분의 플랜트 엔지니어는 산업용 용광로를 가리키며 그것이 무엇을 하는지 설명할 수 있습니다. 즉, 그것이 뜨거워지고 재료를 처리합니다. 그러나 누군가 산업용 용광로가 어떻게 작동하는지 자세히 묻는다면 연소 화학, 열 전달 물리학, 내화 재료, 공기 흐름 및 모든 것을 균형을 유지하는 제어 시스템이 관련되어 있다고 대답합니다. 이러한 세부 사항은 용광로가 수십 년 동안 효율적으로 작동하는지 아니면 지속적인 연료 낭비 및 유지 관리 문제의 원인이 되는지 여부를 결정합니다.
기본적으로 산업용 용광로는 열을 생성하고 이를 단열 챔버 내부에 유지하며 처리 중인 재료에 전달하는 세 가지 작업을 수행하는 제어된 열 억제 시스템입니다.
대부분의 연소 기반 용해로는 연료(천연가스, 연료유, 미분탄, 바이오매스 가스 또는 그 조합)를 챔버 내부의 연소 공기와 함께 연소시켜 열을 발생시킵니다. 전기 가열은 일부 응용 분야의 깨끗한 대안이지만 연료 연소로는 경쟁력 있는 운영 비용으로 많은 양의 에너지를 방출하기 때문에 처리량이 많은 산업의 주력으로 남아 있습니다.
방출된 열은 세 가지 전달 메커니즘을 통해 재료에 도달합니다. 고온에서는 방사선이 지배적입니다. 화염, 뜨거운 가스 및 내화벽은 에너지를 재료 표면에 직접 방사합니다. 예열 구간과 같이 가스 속도가 높고 온도가 낮은 곳에서는 대류가 중요해집니다. 전도는 재료 자체와 닿는 표면을 통해 열을 전달합니다.
잘 설계된 용광로는 이러한 메커니즘의 균형을 유지합니다. 회전식 가마에서는 불꽃 모양과 연소 제트의 운동량에 따라 방사선이 가마 아래로 이동하는 거리가 결정되며, 회전하는 쉘은 전하를 혼합하여 열이 고르게 침투하도록 합니다. 이것이 바로 버너 선택이 원활하게 작동하는 가마와 핫스팟, 링 형성 또는 높은 연료 소비로 인해 어려움을 겪는 가마 사이의 차이가 될 수 있는 이유입니다.
배치식 또는 연속식, 직접 연소식 또는 복사관식 등 모든 산업용 용해로는 동일한 구성 요소 제품군을 공유합니다. 각 부품의 역할을 이해하는 것은 더 나은 운영과 더 나은 구매 결정을 향한 첫 번째 단계입니다.
| 구성요소 | 기능 |
|---|---|
| 버너 | 연료와 연소 공기를 혼합하여 혼합물을 점화하고 불꽃을 형성합니다. |
| 연소실 | 불꽃을 담고 열 방출을 위한 공간을 제공합니다. |
| 내화 라이닝 | 외부 쉘을 보호하고 열 손실을 최소화합니다. |
| 공급 및 배출 시스템 | 가열된 영역 안팎으로 재료를 이동합니다. |
| 배기 시스템 및 스택 | 배가스를 제거하고 노 압력을 유지합니다. |
| 제어 및 계측 | 온도, 압력 및 화염을 모니터링합니다. 연료와 공기를 조절한다 |
| 열회수 장비 | 배가스의 폐열을 포착하여 연소 공기를 예열합니다. |
버너는 시스템의 핵심입니다. 공정에 맞는 화염 길이, 폭, 온도 프로파일 및 난류를 전달해야 합니다. 긴 회전 가마의 짧은 화염 버너는 입구 끝을 과열시키고 배출 끝을 덜 가열된 상태로 둡니다. 추진력이 너무 낮은 버너는 재료 대신 내화물에 낭비적으로 방사되는 게으른 불꽃을 생성합니다.
다중 연료 산업 공정을 위한 회전식 킬른 버너 이 버너는 다양한 연료에 적합하며 정밀한 화염 제어를 위해 조정 가능한 ALVS 설계가 특징입니다. 앞서 설명한 버너 요구 사항에 매우 적합합니다. 제품보기 → 내화 라이닝은 두 번째로 중요한 구성 요소입니다. 이는 챔버 내부에 열을 유지하고 강철 껍질을 부드럽게 하고 왜곡시키는 온도로부터 보호합니다. 내화물 선택은 공정 온도, 용광로 내부의 화학적 분위기, 처리되는 재료의 마모성에 따라 달라집니다.
최근 몇 년 동안 제어 시스템이 더욱 정교해졌습니다. 열전대, 압력 트랜스미터 및 화염 감지기는 설정값을 유지하기 위해 연료 밸브와 댐퍼를 조정하는 프로그래밍 가능한 컨트롤러에 데이터를 공급합니다. 이제 많은 운영자가 연소 관리 시스템 시동, 모니터링, 안전 인터록 및 공연비 트리밍을 조정합니다. 우리는 이러한 시스템이 회전식 가마 라인의 연료 소비와 작업자 작업량을 줄이는 것을 확인했습니다.
연소는 열을 방출하는 연료와 산소 사이의 급속한 화학 반응입니다. 버너가 이를 유지하려면 세 가지 요소, 즉 연료, 산화제, 그리고 혼합물을 점화하고 반응을 지속시키기에 충분한 열이 있어야 합니다.
모든 연료를 연소하는 데 필요한 이론적인 공기량을 화학량론적 비율이라고 합니다. 실제 버너는 연료와 공기가 챔버 내부에서 완벽하게 혼합될 수 없기 때문에 여분의 공기가 있는 상태에서 작동합니다. 공기가 너무 적으면 연료가 연소되지 않고 일산화탄소와 그을음이 발생합니다. 공기가 너무 많으면 열을 흡수하여 스택 위로 운반되어 효율성이 저하됩니다. 현대식 버너는 이 균형을 지속적으로 제어하여 과잉 공기를 완전 연소가 가능한 최소 수준으로 유지합니다.
연료 유형은 전체 연소 상황을 변경합니다. 천연가스는 깨끗하고 컴팩트한 화염으로 빠르게 연소됩니다. 중유와 같은 액체 연료는 균등하게 연소되기 전에 미세한 물방울로 원자화되어야 하는데, 점성 잔류물이 있으면 이 작업이 더 어려워집니다. 미분탄과 같은 고체 연료는 강렬한 방사선과 상당한 재 처리 기능을 갖춘 길고 빛나는 불꽃을 생성합니다. 바이오매스에서 파생된 대체 연료는 발열량에 가변성을 추가하고 반응성이 뛰어난 버너 제어를 요구합니다. 많은 발전소에서 다중 연료 버너는 가격과 가용성에 따라 연료를 전환할 수 있기 때문에 가장 경제적인 해결책입니다.
산업용로는 다양한 온도 프로파일, 유지 시간, 처리 방법을 요구하는 프로세스로 인해 형태가 다양합니다. 가장 넓은 구분선은 개별 부하를 처리하는 배치로와 재료의 꾸준한 흐름을 처리하는 연속로 사이입니다.
배치로에는 대형 단조품을 위한 카 바닥로와 공구강 열처리를 위한 챔버로가 포함됩니다. 연속로(푸셔로, 워킹빔로, 회전 노상로, 회전 가마)는 안정적인 열 조건을 유지하고 연료를 보다 효율적으로 사용하기 때문에 대량 작업을 지배합니다.
회전식 가마는 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 뜨거운 가스가 반대 방향으로 이동하는 동안 공급 끝에서 배출 끝으로 재료를 운반하는 길고 약간 기울어진 회전 실린더입니다. 이러한 역류 배열을 통해 연도 가스가 유입되는 물질을 예열할 수 있으므로 시멘트 클링커 생산, 리튬염 변환, 니켈 광석 하소 및 산화아연 배소와 같은 공정에 회전식 가마를 매우 효율적으로 만들 수 있습니다. 배출 끝단의 버너는 전체 반응 구역에 열을 분배할 수 있을 만큼 긴 화염을 생성해야 하며, 이것이 바로 회전식 가마 버너가 각 가마의 특정 재료, 용량 및 온도에 맞는 이유입니다.
압연 및 단조 라인에 사용되는 강철 가열로는 슬래브 또는 빌렛 전체에 걸쳐 정밀한 온도 균일성이 필요합니다. 처리량을 유지하면서 스케일 형성을 최소화하는 제어된 열 프로파일을 생성하기 위해 여러 버너가 노 길이를 따라 배열됩니다.
효율적이고 균일한 철재 가열을 위한 가열로 버너 저NOx 및 폐열 회수 기능을 갖춘 강철 용광로용으로 설계되어 정밀한 온도 제어 기능을 제공합니다. 논의된 효율적인 연소의 필요성을 직접적으로 해결합니다. 제품보기 → 연료비는 대부분의 용광로 설비에서 가장 큰 운영 비용이고, 배가스는 가장 큰 에너지 손실입니다. 따라서 연소 시스템은 효율성 향상을 위한 자연스러운 출발점이 됩니다. 잘 조율된 저NOx버너 연료 소비와 질소산화물 형성을 동시에 줄입니다. 단계적 연소, 배가스 재순환 및 최적화된 화염 프로필은 화염 온도 피크를 적당하게 유지하고 NOx 형성을 낮게 유지합니다.
고효율 및 연소가스 재순환 기능을 갖춘 저NOx 버너 낮은 NOx 배출과 높은 연소 효율을 달성하여 설명된 폐열 회수에 이상적입니다. 이전의 효율성 중심 논의를 보완합니다. 제품보기 → 버너 외에도 운영자는 연소 공기를 예열하는 복열기 또는 재생기를 사용하여 연도 가스에서 폐열을 회수합니다. 예열된 공기는 회복된 온도에 따라 연료 투입량을 5~15% 줄일 수 있습니다. 더 나은 내화 단열재와 용광로 씰의 세심한 유지 관리로 인해 손실도 줄어듭니다.
엄격한 배출 제한을 충족해야 하는 공장의 경우 SNCR 시스템을 추가하여 환원제를 뜨거운 가스에 주입하여 질소 산화물을 질소와 물로 변환할 수 있습니다. 연소 관리 시스템과 결합된 이러한 조치는 더 깨끗하고 운영 비용이 저렴한 용광로를 만듭니다.
산업용 용광로의 작동 방식을 이해하는 것은 단순한 이론적 지식이 아닙니다. 이는 고르지 않은 온도 문제를 해결하고, 연료 소비를 줄이고, 내화 수명을 연장하고, 수십 년 동안 안정적으로 작동할 장비를 선택하기 위한 기초입니다. 두 개의 용광로는 완전히 똑같지는 않습니다. 올바른 버너, 내화물 및 제어 장치는 모두 재료, 연료 및 생산 목표에 따라 다릅니다.
Jiangsu Jufeng Thermal Technology(GENERALFLAME)에서는 리튬 처리, 페로니켈 제련, 시멘트, 강철 및 폐기물 처리를 위한 산업용 연소 장비 및 용광로 시스템에 대한 엔지니어링 작업에 집중해 왔습니다. 회전식 가마 버너부터 저NOx 버너 및 전체 용광로 시스템에 이르기까지 당사는 고객이 공정에 장비를 맞출 수 있도록 지원합니다. 우리의 광범위한 업무 산업용로 및 연소 기술 새로운 라인을 계획하거나 기존 라인을 현대화하는 데 유용한 출발점이 됩니다.
