KR100417519B1

KR100417519B1 - 탄화실 내부온도 측정장치

Info

Publication number: KR100417519B1
Application number: KR10-1999-0055615A
Authority: KR
Inventors: 전종학
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2004-02-05
Also published as: KR20010054707A

Abstract

본 발명은 코크스를 소성하는 탄화실의 내부온도를 직접적으로 측정하는 장치에 있어서, 탄화실의 내부로 삽입되는 램에 설치되어 직접적으로 탄화실의 내부로 진입하여 온도를 측정하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 코크스 오븐 내부로 진입하여 코크스(7)를 밀어내는 램(3)에 설치되어 탄화실(1)의 내부온도를 측정하는 탄화실 내부온도 측정장치에 있어서, 탄화실(1)의 내부 높이에 따라 적어도 한 곳 이상에 선단부가 위치하도록 설치되고, 후단부가 탄화실(1)의 외부로 연장되도록 램(3)의 내부공간에 위치하며, 단열수단으로 감싸여 있는 적어도 한 가닥 이상의 광섬유(61)와, 광섬유(61)의 후단부에 연결되며 광섬유(61)를 통해 전달되는 온도신호를 검출하는 파이로메터(22)를 포함하는 탄화실 내부온도 측정장치가 제공된다.

Description

탄화실 내부온도 측정장치{Temperature measuring apparatus in coke oven}

본 발명은 코크스 오븐의 일부분인 탄화실의 내부온도를 측정하는 탄화실 내부온도 측정장치에 관한 것이며, 특히, 탄화실의 내부온도를 직접적으로 측정하며 실시간 별로 측정이 가능한 탄화실 내부온도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 코크스 오븐 내에 위치한 탄화실의 상태진단은 탄화실 내의 온도와 압출저항 등을 측정하여 코크스 오븐 내의 상태를 판단하는 간접 측정법이 사용된다. 한편, 코크스 오븐의 수명을 오래 유지하기 위해서는 코크스 오븐 내부의 상태를 연속적으로 측정하여 탄화실의 상태를 수시로 진단하여야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 탄화실 내부로 진입하는 램을 나타낸 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 약 14시간 건류시킨 후에 소성된 코크스(7)를 탄화실(1)의 출측으로 압출하기 위해 램(3)은 코크스 오븐의 탄화실(1) 내부로 장입된다. 이렇게 장입되는 램(3)의 램 헤드(4)의 후방에는 온도센서(5)가 램(3)의 좌우측에 설치되고, 램(3)의 내부에는 유틸리티공급관(6)이 위치하며, 이런 유틸리티공급관(6)은 온도센서(5)에 연결된다. 따라서, 온도센서(5)에서 측정된 온도신호는 유틸리티공급관(6)을 통해 외부장치(도면에 도시안됨)로 출력된다.

한편, 유틸리티공급관(6)은 온도센서(5)에서 출력된 온도신호를 전송하는 각종 케이블(6a)과, 탄화실(1)의 열에 의해 가열된 온도센서(5)와 케이블(6a)을 냉각시키는 냉각수공급관(6b)과, 열을 빼앗은 냉각수가 배출되는 냉각수배수관(6c) 및, 공기를 공급하는 공기공급관(6d)으로 구성된다.

이렇게 구성된 램(3)dl 탄화실(1)의 내부로 전진함에 따라, 램 헤드(4)의 전면으로 탄화실(1) 내에서 소성된 코크스(7)를 압출한다. 그러나, 램(3)의 내부에 수용된 케이블(6a)과 냉각수공급관(6b) 및 냉각수배수관(6c)과 같은 구성요소들이 많으며, 또한, 냉각수공급관(6b) 및 냉각수배수관(6c)이 램(3)을 따라 이동하여야 함으로 누수에 의한 폭발의 위험이 따르게 된다. 또한, 냉각수의 공급이 원활하지 않을 경우에는 온도센서(5)에 고장이 발생하게 되는 단점이 있다.

이런 단점을 보완하기 위해 "일본 특개평11-35944호(발명의 명칭 : 코크스로의 노벽온도 인두제어 방법)"에 기재된 기술에 따르면, 압출기가 코크스를 밀어낼 때 부착되어 있는 노벽온도계를 사용하여 내부 온도를 계측하는 방법이 소개되어 있다. 그리고, "일본 특개평6-33062호(발명의 명칭 : 코크스로 카본제거 장치의 케이블 권취장치)"에 기재된 바에 따르면, 압출기 램 헤드 뒤편에 노벽온도 검출 온도센서를 설치하여 온도를 측정하며, "대한민국 특허출원 제97-034153호(발명의 명칭 : 적열 코크스의 자동소화법)"에 기재된 바에 따르면, 압출기 헤드부의 온도검출장치로부터 온도데이터를 측정하여 노의 온도를 측정하는 기술이 소개되어 있다.

이와 같이, 종래 사용되거나 공지된 방법의 문제점으로는 압출기 램 헤드부가 고온에서 작동되기 때문에 온도 검출 센서가 고온의 열을 받아 장시간 사용시 열화되어 고장이 자주 발생할 뿐만 아니라, 일단 고장이 발생하면 수리가 불가능하다는 등의 여러 가지 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 탄화실 내부의 온도를 측정함에 있어, 고장의 위험이 없고 보다 정확하게 온도를 측정할 수 있는 탄화실 내부온도 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 탄화실 내부로 진입하는 램을 나타낸 평면도이고,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 내부온도 측정장치의 램에 설치된 온도 측정장치 및 온도 측정시스템을 나타낸 개략도이고,

도 3은 도 2에 도시된 온도 측정장치에 공급되는 냉각에어 공급시스템을 나타낸 개략도이고,

도 4는 도 3에 도시된 유틸리티공급관의 단면도이며,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 내부온도 측정장치의 신호흐름도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

1 : 탄화실 3 : 램

5 : 온도센서 6, 60 : 유틸리티공급관

10 : 온도측정부 22 : 파이로메터

23 : 컴퓨터 24 : 모니터

28 : 신호처리기 35 : 엔코더

32 : 내부동관 64 : 섬유단열재

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 코크스 오븐 내부로 진입하여 코크스를 밀어내는 램에 설치되어 탄화실의 내부온도를 측정하는 탄화실 내부온도 측정장치에 있어서, 탄화실의 내부 높이에 따라 적어도 한 곳 이상에 선단부가 위치하도록 설치되고, 후단부가 상기 탄화실의 외부로 연장되도록 상기 램의 내부공간에 위치하며, 단열수단으로 감싸여 있는 적어도 한 가닥 이상의 광섬유와, 상기 광섬유의 후단부에 연결되며 상기 광섬유를 통해 전달되는 온도신호를 검출하는 파이로메터를 포함하는 내부온도 측정장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 파이로메터에서 검출되는 온도신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털변환기와, 아날로그/디지털변환기로부터 변환된 디지털신호를 저장하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터에 연결되어 저장된 온도 디지털신호를 출력하는 모니터와, 상기 램이 탄화실의 내부로 진입하는 길이를 측정하여 전압으로 변환하여 상기 컴퓨터에 입력하는 엔코더를 구비하는 제어부를 포함하는 탄화실 내부온도 측정장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 단열수단은 내부에 냉각에어가 이동하며 상기 광섬유가 내부에 위치하는 동관과, 상기 동관을 감싸는 섬유단열재와, 상기 섬유단열재를 감싸는 단열테이프 및, 상기 단열테이프를 감싸는 단열망사를 포함한다.

아래에서, 본 발명에 따른 탄화실 내부온도 측정장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 내부온도 측정장치의 램에 설치된 온도 측정장치 및 온도 측정시스템을 나타낸 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 온도 측정장치에 공급되는 냉각에어 공급시스템을 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 유틸리티공급관의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄화실 내부온도 측정장치의 신호흐름도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 램(3)은 램 헤드(4)의 전면으로 코크스(7)를 밀어내며, 램 헤드(4)의 후방에는 온도측정부(10)가 설치되어 있다. 온도측정부(10)는 램(3)의 좌우측에 고정되어 설치되며, 온도측정부(10)의 상, 중, 하부 3부위(10a, 10b, 10c)에서 탄화실(1) 내부의 온도를 측정한다.

한편, 온도측정부(10)가 설치되는 상, 중, 하부 3부위(10a, 10b, 10c)는 많은 실험과 경험에 의하여 선정된 부위이며, 이 부위는 전체 오븐의 높이가 6m일 경우에, 상부 온도측정부(10a)는 5.3m의 높이에 위치하도록 설치하고, 중부 온도측정부(10b)는 3.65m의 높이에 설치되며, 하부 온도측정부(10c)는 0.25m의 높이에 설치되도록 설정된다.

이런 각각의 온도측정부(10)에는 유틸리티공급관(60)이 연결된다. 이런 유틸리티공급관(60)은 램(3)의 내부에 위치한다. 그리고, 램 헤드(4)의 상부에는 카본제거노즐(14)이 설치되어 있으며, 카본제거노즐(14)에는 유틸리티공급관(60)에서 공급되는 에어가 분사된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 유틸리티공급관(60)의 중심부에는 온도측정용 광섬유(61)가 위치하고, 다수 가닥의 광섬유(61)는 소정의 직경을 가지는 내부동관(62)의 내부에 위치한다. 이런 내부동관(62)의 내부로는 냉각에어가 이동하며, 내부동관(62)의 외부둘레에는 열의 전도를 낮출 수 있도록 120도 방향으로 연장부(62a)가 돌출되어 있으며, 이런 내부동관(62)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 외부동관(63)이 내부동관(62)을 감싸고 있다. 그리고, 외부동관(63)의 둘레에는 섬유단열재(64)가 감싸여 있으며, 섬유단열재(64)의 둘레는 단열테이프(65)가 감싸여 있고, 단열테이프(65)는 단열망사(66)에 의해 감싸여 있다.

이런 유틸리티공급관(60)은 램(3)의 밖으로 연장되어 있어 권취릴(51)을 감싼 후에 유틸리티공급박스(40)에 연결된다. 여기에서, 유틸리티공급관(60)의 내부에 위치한 광섬유(61)는 파이로메터(22)에 다시 연결되고, 유틸리티공급박스(40)에서 유틸리티공급관(60)의 내, 외부동관(62, 63)은 에어공급관(45)에 연결된다. 이런 에어공급관(45)의 끝단부는 컴프레서(Compressor)(43)에 연결되며, 컴프레서(43)에는 구동모터(44)가 설치되어 있다. 한편, 에어공급관(45)에는 조절밸브(41)와 에어필터(42)가 설치되어 있다.

그리고, 권취릴(51)에는 구동모터(52)가 연결되어 권취릴(51)을 회전시킨다. 권취릴(51)의 회전에 의해 유틸리티공급관(60)은 긴장되거나 또는 이완된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 탄화실(1) 내부의 온도신호는 상, 중, 하부 온도측정부(10a, 10b, 10c)에 선단부가 위치한 광섬유(61)를 통해 파이로메터(22)로 입력된다. 파이로메터(22)에서는 온도신호를 전기적신호로 변환하여 A/D변환기(27a)에 입력하고, A/D변환기(27a)에서는 신호처리기(28)로 온도 디지털신호를 입력한다. 신호처리기(28)에서는 온도를 데이터화하여 컴퓨터(23)에 입력 저장한다. 한편, 컴퓨터(23)에서는 모니터(24)로 온도데이터를 출력하여 감시자가 탄화실(1) 내부의 온도를 알 수 있도록 한다. 또한, 램(3)이 탄화실(1) 내부로 삽입되는 길이를 측정하는 엔코더(35)에서는 삽입길이를 측정하여 컴퓨터(23)에 입력시킨다.

한편, 컴퓨터(23)에 저장된 데이터를 인터페이스(25)를 통해 외부장치인 조업감시시스템(26)으로 출력한다.

이상과 같이 구성된 탄화실 내부온도 측정장치의 작동에 대하여 상세히 설명하겠다.

탄화실(1)의 내부로 진입하는 램(3)의 이동을 따라서 이동하는 광섬유(61)는 탄화실(1)의 내부 온도신호를 실시간으로 수집하며, 이 온도신호는 연속적으로 램(3)의 후단에 설치된 분배박스(21)를 통해 파이로메터(22)로 입력된다.

파이로메터(22)에서 입력된 온도신호는 신호처리기(28)를 거치면서 분석 및 해석용 컴퓨터(23)에서 받아들일 수 있는 온도신호로 바뀐다. 그리고, 램(3)이 탄화실(1) 내부로 진입하는 진입길이가 엔코더(35)에서 측정되어 컴퓨터(23)로 입력된다. 따라서, 컴퓨터(23)에서는 램(3)이 진입하는 길이에 따라 변화하는 온도를 측정할 수 있다. 그리고, 컴퓨터(23)에서는 모니터(24)로 온도데이터를 출력하여 작업자가 탄화실(1) 내부의 온도를 알 수 있도록 한다.

한편, 램(3)의 내부에 위치한 유틸리티공급관(60)은 드레그체인을 통하여 공급되며, 램(3)의 이동에 따라 램(3)의 내부에 위치한 유틸리티공급관(60)은 긴장 또는 이완되는데, 권취릴(51)은 유틸리티공급관(60)이 램(3)의 내부 안쪽면과 접하여 소손되는 것을 방지하도록 유틸리티공급관(60)이 긴장되면 풀리고, 이완되면 감기도록 작동하여 유틸리티공급관(60)의 소손을 방지한다.

그리고, 유틸리티공급관(60)의 내부로 공급되는 냉각에어는 컴프레서(43)에 의해 공급되며, 공급된 냉각에어는 탄화실(1)의 내부에 위치한 광섬유(61)가 고온으로 상승되는 것을 방지한다.

또한, 광섬유(61)에서 온도 검출을 시작하기 위해서는 램(3)의 이동에 관련된 트리거 신호를 인식하여야 하는데, 이런 트리거 신호는 엔코더(35)의 값을 보고 결정하게 된다. 엔코더(35)는 램 헤드(4)가 탄화실(1)의 후방으로 완전히 빠져 있을 때를 0볼트(영점)로 설정하고, 램 헤드(4)가 최대로 탄화실(1) 내부로 진입하였을 때를 10볼트로 설정한다. 따라서, 엔코더(35)가 0볼트를 나타내면, 램(3)이 탄화실(1)의 후방에 위치하는 것으로 인식하고 데이터 수집을 정지하며, 0볼트 이상이 되면 광섬유(61)를 통해 온도신호를 직접적으로 수집한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 탄화실 내부온도 측정장치는 탄화실의 내부 온도를 실시간으로 측정하며 광섬유를 통해 전달되는 탄화실의 내부온도상태를 탄화실의 외부에서 측정하므로써, 고온에 의한 온도측정장치의 소손을 방지할 수 있다는 장점이다.

이상에서 본 발명의 탄화실 내부온도 측정장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

코크스 오븐의 내부에서 코크스를 배출시키는 램에 설치되어, 탄화실의 내부온도를 측정하는 온도측정부를 포함하는 탄화실 내부온도 측정장치에 있어서,

상기 램의 내부에서 상기 온도측정부에 일단이 연결되고, 상기 온도측정부에서 측정된 온도신호를 상기 탄화실의 외부로 전달하는 광섬유와; 상기 광섬유의 타단에 연결되어, 상기 온도신호를 전기적 신호로 검출 변환하는 파이로메터와; 상기 파이로메터에서 출력되는 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와; 상기 탄화실의 내부에서 상기 램의 이동에 따른 삽입 위치를 측정하는 엔코더와; 상기 엔코더에서 측정된 상기 탄화실의 위치에 해당하는 상기 온도에 대한 데이터를 상기 디지털 신호로 저장하는 컴퓨터와; 상기 온도 데이터에 대한 상기 디지털 신호를 외부로 출력하는 모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화실 내부온도 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 광섬유는 유틸리티공급관의 내부에 설치되며, 상기 유틸리티공급관은 권취릴에 감겨지고, 상기 권취릴은 상기 램의 이동에 따라 상기 광섬유가 긴장되거나 이완되어 손상되지 않도록, 회전 가능하게 상기 탄화실의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 탄화실 내부온도 측정장치.
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