KR100502236B1

KR100502236B1 - 코크스오븐의 폐가스중 산소량 제어장치

Info

Publication number: KR100502236B1
Application number: KR10-2000-0053786A
Authority: KR
Inventors: 정봉주; 윤용한; 박정환
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-09-09
Filing date: 2000-09-09
Publication date: 2005-07-20
Also published as: KR20020020549A

Abstract

개시된 발명은 코크스 오븐의 페가스중 산소량 자동제어장치에 관한 것으로 그 구성은 연소실로부터 배출되는 폐가스중의 산소와 그 양을 검출하는 폐가스 검출부(34,35); 폐가스 검출부에서 검출한 폐가스중의 산소량과 미리 설정된 폐가스중 산소량(목표수치)을 비교하여 제어량을 생성하는 제어반(31); 제어반(31)의 비교결과에 따라 동력을 생성하는 제어량구동부; 연소실(20)로의 공기의 통로방향으로 위치하는 모래시계형상의 지지부재(21-7)와 지지부재(21-7)에 의해 일부가 둘러싸여지며 원뿔형이고 내측이 관통절개되어 콕실린더 샤프트(21-6)을 중심으로 상기 지지부재(21-7)의 내면과 접촉하면서 회동하여 연소실 입구의 공기공급통로를 개폐시키는 콕실린더(21-4)를 구비하는 에어콕장치(21)와 일측이 상기 제어량구동부(30)의 구동 샤프트(30-1)에 연결되고, 코크스 오븐폭의 길이를 갖는 풀로드(26), 상기 풀로드(26)와 상기 콕실린더 샤프트(21-6)과의 사이에 연결되어 풀로드(26)의 변위에 의해 상기 콕실린더 샤프트(21-6)를 소정각 회전시키는 콕조정 핸들바(25)를 포함하는 동력 전달부로 구성되는 연소공기 개폐부로 이루어진다.

Description

코크스오븐의 폐가스중 산소량 제어장치{DEVICE FOR CONTROLING AMOUNT OF OXIGEN OF COKE OVEN}

본 발명은 용광로에서 열원으로 사용되는 코크스를 제조하는 장치인 코크스 오븐(COKE OVEN)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코크스 오븐의 연소실내에서의 완전연소를 위하여 연소실내로의 공기의 공급량을 자동으로 조정하도록 한 코크스오븐의 폐가스중 산소량 자동제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 코크스 오븐로는 연소실과 탄화실이 한쌍이 되고, 이것이 여러개 합쳐져서 한 개의 노단으로 구성되는데, 연소실에서 연료가스를 연소시켜 발생된 열에너지를 이용하여 탄화실에 장입되어 있는 석탄을 건류하여 코크스를 제조하고이를 제철소에서의 고로 열원으로 사용하게된다. 본 발명은 연소실에서 연료가스의 연소에 필요한 공기의 공급량을 조정하는 장치에 관한 것이다.

도 1a는 종래 코크스 오븐에서 연소실내로의 공급공기량을 조정하는 방법을 나타낸 도면으로 동 도면에 나타난 바와같이 연소실(10)은 B.F.G 및 C.O.G 혼합가스를 공급하기위한 공기공급라인(12)을 갖추고 있으며 이를 통해 공기와 연료가스를 공급받아 연소후 폐가스 처리라인을 통해 최종 연도(STACK)로 폐가스(C0, NO_X,SO_X, CO₂, O₂등)를 배출하게 된다. 이러한 코크스 오븐에서부터 배출되는 폐가스는 환경상의 문제로 일정 기준치 이하로 관리되어져야 하며 따라서 적정공기연료비의 조정이 코크스 오븐에서 중요한 문제로 대두되고 있는 실정이다.

그런데 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 종래의 공기공급장치인 AIR INLET BOX(13)는 낱장의 플레이트(PLATE)(30 × 500mm × 4매/1set)(14)로 구성되어 작업자가 플레이트를 탈착하는 것에 의해 공기량을 조절하는 수동의 방법을 사용하고 있었다. 그러나 조업여건에 따라 가동율의 변화에 따라 잦은 공급가스의 유량조절과 공기량의 조정이 동시에 이루어져야 하는 상황에서 위와 같은 종래의 수동식 공기량 공급조절방법으로는 신속한 대응이 어렵고 이로 인해 폐가스중 산소량 하락(3% 이하)이 대기공해의 원인이 되고 있음은 물론 조업여건상 잦은 가동율의 변화로 작업자가 공기량을 조정하기 위해 가스오염지역인 가스셀러(Gas cellar)(16)실에 수시로 장시간(1회 2시간 이상)출입하여 가스 중독사고의 발생위험이 높다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서 본 발명의 주된 목적은 코크스 오븐에서 연소실내로의 공기 공급량 조절을 자동으로 제어할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 코크스 오븐의 폐가스중 산소량 제어장치를 제공한다. 본 발명의 코크스 오븐의 폐가스중 산소량 제어장치는 연소실로부터 배출되는 폐가스중의 산소와 그 양을 검출하는 폐가스 검출부:와 폐가스 검출부에서 검출한 폐가스중의 산소량과 미리 설정된 폐가스중 산소량(목표수치)을 비교하여 제어량을 생성하는 제어반:과 제어반에서 생성된 제어량에 따라 제어를 위한 동력을 생성하는 제어량구동부:와 제어량구동부에서 동력을 전달 받아 연소실내로의 연소공기의 공급량을 조절하기위한 연소실로의 공기통로 개폐수단을 구비하는 연소공기 개폐부로 구성된 것을 특징으로한다.

본 발명에 따른 장치는 적어도 한 개 이상의 연소실을 갖는 코크스 오븐로에 적용되며 일반적으로 134개의 연소실을 구비한 코크스 오븐로에 적용된다.

이하 본 발명의 코크스 오븐의 폐가스중 산소량 제어장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 본 출원의 명세서에서 실직적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 도면에서 동일한 부호로 참조될 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 코크스 오븐의 폐가스중 산소량 제어장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조로 설명하면 본 발명의 코크스 오븐의 폐가스중 산소량 제어장치는 연소실(10)로부터 배출되는 폐가스중의 산소와 그 양을 검출하는 폐가스 검출부(34,35), 상기 폐가스 검출부(34,35)에서 검출한 폐가스중의 산소량과 미리 설정된 폐가스중 산소량(목표수치)을 비교하여 제어량을 생성하는 제어반(31), 상기 제어반(31)에서 생성된 제어량에 따라 제어를 위한 동력을 생성하는 제어량구동부(30) 및 제어량구동부(30)로부터 동력을 전달받아 연소실내로의 연소공기의 공급량을 조절하기위한 연소실로의 공기통로 개폐수단(21)을 구비하는 연소공기 개폐부로 구성된다.

폐가스 검출부(34,35)는 연소실(10)에서 연료가 연소된 후 생성된 폐가스중의 산로량을 측정하기 위한 것으로 폐가스가 배출되는 연도에 설치되어 폐가스중 산소을 검출하는 검출센서(35)와 상기의 검출센서(35)에서 검출된 산소의 량을 수치화하는 분석계(34)로 구성된다.

제어반(31)은 상기 분석계(34)로부터 산출된 데이타(산소량 수치)를 미리 설정된 데이타(목표 산소량 수치)와 비교하여 그 결과를 제어량구동부(30)에 출력한다. 또한 상기의 제어반(31)에는 중앙운전실 터미날(33)와 연결하여 운전자가 터미날(33)을 통해 목표 산소량을 입력하면 제어반(31)은 이를 분석계(34)로부터 산출된 데이타와 비교하도록 한다.

상기 제어량구동부에서 발생한 동력을 전달받아 연소실내로의 연소공기의 공급량을 조절하기위한 연소실로의 공기통로 개폐수단을 구비하는 연소공기 개폐부는 도 3a 내지 도 4에 나타나 있다.

연소공기 개폐부는 연소실(10)로의 공기의 통로방향으로 위치하는 모래시계형상의 지지부재(21-7)와 상기 지지부재(21-7)에 의해 일부가 둘러싸여지는 한편, 원뿔형이고 내측이 관통절개되어 콕실린더 샤프트(21-6)를 중심으로 상기 지지부재(21-7)의 내면과 접촉하면서 회동하여 연소실입구의 공기공급통로를 개폐시키는 콕실린더(21-4)를 구비하는 에어콕장치(21);와 일측이 상기 제어량구동부(30)의 샤프트(30-1)에 연결되고, 코크스 오븐폭의 길이를 갖는 풀로드(26), 상기 풀로드(26)와 상기 콕실린더 샤프트(21-6)와의 사이에 연결되어 풀로드(26)의 슬라이드 변위에 의해 상기 콕실린더 샤프트(21-6)를 소정각 회전시키는 콕조정 핸들바(25)로 구성된 동력 전달부로 구성된다.

도 3a 내지 도 3d는 연소공기 개폐부를 구성하는 연소실(10)로의 연소공기 공급통로를 개폐시키는 에어콕장치(21)의 세부 구성을 나타내는 도면이다. 이를 참조하면 에어콕 장치(21)는 콕몸체부(21-3), 콕실린더(21-4), 콕샤프트(21-6) 및 지지부재(21-7)로 구성된다.

콕몸체부(21-3)는 에어콕 장치를 둘러싸는 하우징이다. 상기 콕몸체부(21-3) 안쪽으로는 연소실(10)로의 공기의 통로방향으로 중앙에 원형공간을 구비하는 모래시계형상의 지지부재(21-7)가 위치하고 상기 원형공간의 내측으로대략 원뿔형의 콕실린더(21-4)가 삽입되어 상기 지지부재(21-7)에 의해 일부가 둘러싸여져 있다. 콕실린더(21-4)는 형상이 대략 원뿔형(단면은 원형)이고 내면측이 일방향(공기의 통로방향)으로 관통절개되어 90도 각도로 상기 지지부재(21-7)의 내면을 따라 접촉하면서 콕실린더 샤프트(21-6)를 중심으로 회동하게 된다. 따라서 콕실린더(21-4)의 회동각에 따라 공기통로의 개폐가 이루어지게되며 도 3c 및 도 3d는 상기 콕실린더(21-4)의 회동각에 따른 공기공급통로의 개폐시의 상태를 단면도로 표현한 도면이다.

에어콕 장치(21)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 연소실(10)하부측 에어라인(20) 인입프레임부(20-1, 도 3참조)에 볼트부재에 의해 결합되며, 에어라인(20) 인입측 콕실린더 샤프트(21-6)에 에어콕 조정용 핸들바(25)가 연결된 1세트식 구조로 각 연소실(10)에 설치된다. 도면 부호 23은 연소실로의 공기를 원활히 유도하기 위한 에어유도용 후드(23)이다.

도 4는 본 발명의 연소공기 개폐부를 구성하는 동력 전달부를 나타낸 도면으로 동력 전달부는 제어량구동부(30)에서 발생된 동력을 에어콕장치(21)의 콕실린더(21-4)에 전달하는 역할을 한다.

도 4를 참조하면 부호 26은 풀로드이며 이는 제어량구동부(30)의 구동샤프트(30-1)에 연결되는 부재로서 지지빔(27)에 의해 지지되어 수평동작한다. 상기 폴로드(26)는 환봉형의 형상이며 일정간격으로 볼트 삽입홀(26-1)이 구비된다. 27은 지지빔으로서 코크스 오븐폭에 맞추어 일정 간격으로 작업통로 발판(28)에 수직으로 설치된다. 상기 지지빔(27)에는 두개의 가이드롤러(27-1,27-2)가 상하로 수평배치되어 롤러(27-1,27-2) 사이에서 풀로드(26)가 슬라이드 동작된다. 25는 콕조정용 핸들바로서 일측으로 바고정홀(25-2)이 구비되어 폴로드(26)의 볼트 삽입홀(26-1)과 볼트(26-2)에 의해 체결되어 폴로드(26)의 수평동작을 유동성 있게 한다. 핸들바(25)의 타측에는 콕실린더 샤프트(21-6)와 체결되는 축고정홀(25-1)이 구비되어 있다. 상기 풀로드(26)의 끝측 홀(29-1)에는 풀로드의 텐션유지용 추(WEIGHT)(29-3)를 링크(29-4)로 연결하여 풀로드(26)의 동작시 에어콕장치(21)의 걔폐가 정확하게 동작하도록 한다. 미설명 부호 37은 롤러 서포터이다.

한편, 제어량구동부(30)의 구동 샤프트(30-1)는 수평바(30-3)와, 상기 수평바(30-3)은 작동암(30-2)와 각각 링크 체결되고 상기 작동암(30-2)의 일측으로 풀로드(26)의 일측(29)이 체결된다. 구동 샤프트바(30-1)는 90도 각도 범위내에서 동작되도록 하여 콕실린더(21-4)의 개폐범위를 90도 각도로 조정한다(도 5참조).

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 코크스오븐의 폐가스중 산소량 제어장치의 작동 과정을 설명한다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 폐가스 배출라인(36)에 설치된 산소 검출센서(35)및 분석계(34)를 통해 검출/분석된 폐가스중 산소량 수치는 중앙운전실의 터미날(33)에 표시되고, 상기 터미날(33)을 통해 조업여건에 맞는 적정 목표 산소량을 설정하면 이 목표 수치(항상 3%)는 제어반(31)에서 폐가스검출부(34,35)에서 검출한 산소량 수치와 비교하게 된다. 즉 폐가스검출부(34,35)에서 검출한 산소량 수치가 설정치(적정치)를 넘거나 이에 미치지 못하면 불완전 연소 현상이 발생하므로 제어반(31)에서 검출치와 설정치를 비교하여 그 결과를 제어량구동부(30)에 출력한다. 제어량구동부(30)는 제어반(30)에서 출력된 신호에 따라 목표치에 맞는 공기량이 연소실(10)에 공급되도록 에어콕장치(21)의 에어콕 실린더(21-4)의 개폐동작을 위한 제어 동작을 수행한다. 즉 제어반(31)의 출력에 따라 제어량구동부(30)의 구동 샤프트바(30-1)가 90도 각도범위에서 동작하면 작동암(30-2)에 체결된 풀로드(26)는 제어량구동부(30)에서 발생한 제어동력을 전달받아 지지빔(27)의 가이드롤러(27-1,27-2)사이에서 수평방향으로 슬라이드 동작하고 풀로드(26)에 연결된 콕조정 핸들바(25)와 이에 연결된 콕실린더 샤프트(21-6)가 90도 각도 범위에서 회동하게 되어 콕실린더(21-4)는 연소실(10)로의 공기공급통로의 개폐동작을 90도 각도 범위에서 수행하는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 종래 코크스 오븐의 연소실내로의 공기의 공급량 조절이 작업자에 의해 수동적으로 행해졌던 방법을 자동화 하였고, 정밀한 공기 공급량 조절이 용이하여 완전연소를 도모하며, 조업여건의 잦은 변화에 대응하여 신속한 공기 공급량 조절이 가능해 졌으며, 작업자의 가스오염지역의 출입을 최소화 하고, 코크스의 품질향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 종래의 방법에 의한 연소실로의 공기 공급량을 수동으로 조절하는 방법을 나타내는 작업도

도 1b는 도 1a에서 수동에 의한 플레이트의 삽입전후에 따른 유입공기량의 조절상태를 나타내는 도면

도 2는 본 발명에 따른 코크스오븐의 폐가스중 산소량 제어장치의 전체 구성을 나타내는 사시도

도 3a는 본 발명에 따른 코크스오븐의 폐가스중 산소량 제어장치의 에어콕장치를 나타내는 도면

도 3b는 도 3a의 A-A' 방향의 단면도로서 콕실린더의 열린 상태를 나타내는 도면

도 3c는 도 3a의 A-A' 방향의 단면도로서 콕실린더의 닫힌 상태를 나타내는 도면

도 4는 본 발명에 따른 코크스오븐의 폐가스중 산소량 제어장치의 동력 전달부를 나타내는 분해 사시도

도 5는 본 발명에 따른 코크스오븐의 폐가스중 산소량 제어장치의 작동상태를 나타내는 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 연소실 11: 탄화실

13: AIR INLET BOX 21; 에어콕장치

25: 콕조정 핸들바 26: 풀로드

27: 지지빔 29-3: 추

30: 제어량구동부 31:제어반

33: 터미날 34: 산소 검출기

Claims

적어도 한 개 이상의 연소실을 갖는 코크스 오븐의 폐가스중 산소량 자동제어장치에 있어서,

상기 연소실로부터 배출되는 폐가스중의 산소와 그 양을 검출하는 폐가스 검출부:

상기 폐가스 검출부에서 검출한 폐가스중의 산소량과 미리 설정된 폐가스중 산소량(목표수치)을 비교하여 제어량을 생성하는 제어반:

상기 제어반에서 생성된 제어량에 따라 제어를 위한 동력을 생성하는 제어량구동부:

상기 제어량구동부에서 동력을 전달 받아 연소실내로의 연소공기의 공급량을 조절하기위한 연소실로의 공기통로 개폐수단을 구비하는 연소공기 개폐부로 구성된 것을 특징으로하는 코크스 오븐의 폐가스량 자동제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 연소공기 개폐부는 상기 연소실(20)로의 공기의 통로방향으로 위치하는 모래시계형상의 지지부재(21-7);와 상기 지지부재(21-7)의 중앙부 구멍에 삽입되어 일부가 상기 지지부재(21-7)에 의해 둘러싸여지는 한편, 원뿔형이고 내측이 관통절개되어 콕실린더 샤프트(21-6)을 중심으로 상기 지지부재(21-7)의 내면과 접촉하면서 회동하여 연소실 입구의 공기공급통로를 개폐시키는 콕실린더(21-4);와 콕몸체부(21-3)을 구비하는 에어콕장치(21): 및

일측이 제어량구동부(30)의 구동 샤프트(30-1)에 연결되고, 코크스 오븐폭의 길이를 갖는 풀로드(26), 상기 풀로드(26)와 상기 콕실린더 샤프트(21-6)과의 사이에 연결되어 풀로드(26)의 슬라이드 변위에 의해 상기 콕실린더 샤프트(21-6)를 소정각 회전시키는 콕조정 핸들바(25)로 구성된 동력 전달부로 구성된 것을 특징으로하는 코크스 오븐의 폐가스량 자동제어장치.
제 2항에 있어서,

상기 풀로드(26)는 환봉형의 형상을 가지며 두개의 가이드롤러(27-1,27-2)가 상하로 수평배치된 지지빔(27)에 의해 지지되며 상기 풀로드(26)가 상기 가이드롤러(27-1,27-2)사이에서 슬라이드 이동되도록 구성된 것을 특징으로하는 코크스 오븐의 폐가스량 자동제어장치.
제 2항에 있어서,

상기 풀로드(26)의 타측에는 텐션유지용 추(29)가 연결된 것을 특징으로하는 코크스 오븐의 폐가스량 자동제어장치.