KR100517378B1 - 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어 장치로 본 발명인 연소제어 장치는 건류가 완성된 압출직전의 단후르측 코크스 온도를 측정하는 온도감지부와, 온도감지부의 측정결과를 변환기에서 전파신호로 변환하여 무선송출하는 송출제어부와, 송출제어부로부터 전송된 신호에 의거하여 수신된 전파신호를 전류신호로 변환시키는 변환수신부와, 변환수신부의 전류신호에 의거하여 수신된 단후르측 온도가 고열내화연와의 최저허용 한계온도인가 비교분석하는 단후르온도 비교분석부와, 상기 단후르온도 비교연산부의 출력에 따른 신호를 통하여 승온 열량값과 유량값을 연산으로 계산하여 가스공급을 제어하는 비교연산제어부와, 상기 비교연산제어부를 통하여 연소가스를 전류신호를 시퀸스로 제어하는 연소시퀸스제어부로 구성된다. 본 발명에 의하면 코크스의 미건류에 의한 공해발생을 방지하고 코크스 품질을 근본적으로 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어 장치{apparatus for controling burning using temperature of coke}

본 발명은 코크스 오븐의 연소실에서 외부접촉으로 손실되는 방산열을 보충을 위한 단후르 연소제어방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실 단후르의 온도가 상온의 외부접촉에 의하여 하락하거나 연소가스 공급과정에서 연소실에 공급되는 연소용 가스가 정상적으로 공급되지 못하는 것을 판별하여 온도를 안정되게 유지시키기 위한 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.

코크스 공장에서는 코크스 오븐에서 코크스를 생산하기 위해서 가동율에 따라 고온(1100℃~1350℃)을 연속적으로 유지하게 된다. 고온을 유지하기 위해서는 일반적으로 가스를 연소실로 공급하여주는 방법을 채택하고 있는데 그 기본적 구조는 도 1에 도시한 바와 같이 한 개의 리버싱콕크(210)에서 혼합가스를 한 개의 문에 가스를 공급하게 되는데, 한 문은 34개의 소연소실(222)로 구성되어 각개의 연소실(200)은 내화연와로 이루어진 독립된 버너(220)로 이루어져 있다.

그러므로 온도를 조정하는 경우에는 독립된 버너로 이루어진 소연소실(222)의 공급가스유량을 개별적으로 조정한다. 일반적으로 독립된 연소실(220) 입구에 있는 노즐 프래이트(224)를 이용하여 가스공급량을 조절함으로서 온도를 조절하고 있으며 이러한 오토식 코크스오븐의 개별적 연소실의 공급가스 유량조절장치는 연소실(200)하단부에 있는 축열실(230)하단부에 설치되는데, 도 2에 도시한 바와 같이 유량공급 구멍폭의 변화로 가스유량이 조절되는 일종의 가스유량조절장치인 노즐 플레이트(224,NOZZLE PLATE)를 외부로 인출시킨 후에 노즐프래이트(224)의 피스(226, 한 개의 피스는 한 개의 소연소실에 가스유량을 조절함)를 수동으로 유량공급 구멍 폭을 조정시킨 후에 인출과 역순으로 삽입시키는 방식으로 운영된다. 따라서, 많은 시간과 노력이 필요하고 온도변화 요인에 따른 즉각적인 조치가 안되고 있으며 한 개의 연소실을 가스공급유량을 조절하고자 하여도 상기와 같은 방법을 반복시행하여야 하는 단점이 존재한다.

또한, 양단의 노즐 플레이트의 피스(226-1, 226-34)가 위치한 연소실, 즉 코크스 오븐에서 외부에 가장 인접되는 부분인 양측끝 연소실을 일반적으로 「단후르」라 하는데, 상기 단후르는 열손실과 방산열로 인하여 온도가 매우 낮게 유지되고 있는 실정이므로 도3, 도4, 도5에 도시된 바와 같이 석탄이 코크스가 되지 못하거나 품질이 매우 불량하게 되는 문제점이 발생한다.

가스량의 공급을 코크스의 하루 생산량(이하 가동율이라 칭함)변화에 따라 일정하게 변동을 주어 온도를 관리하게 되는 생산체제를 갖추고 있으므로 가동율이 낮게 되면 전체적인 관리온도가 낮아지게 되고, 이에 따라 내화연와가 가지고 있는 최저허용 한계온도인 870℃이하로 내려가게 되면 2-TRIPYMITE라는 내화연와의 형상재질이 변형되어 연와가 파손되거나 비늘과 같은 형태로 연와가 망가지게 되므로 해당연와가 파손 내지 마모되어 해당오븐은 물론 코크스 오븐 전체에 치명적인 악영향을 줄수 있기 때문에 가스공급량을 증대시켜 관리하한온도 이상으로 올라가도록 하고 있다.

그러나 상기한 방법은 불필요한 부분의 가스공급이 필연적으로 따르기 때문에 단후르 부분을 제외한 중간부분 연소실에 과다한 가스공급으로 인한 과온도로 과건류가 발생되고, 불필요한 부분의 가스 추가공급으로 원가상승요인이 되며, 다시 중간부분 연소실에 과다한 가스공급을 방지하기 위하여 가스량을 조절하게 되면 단후르온도가 관리 하한치 이하로 내려가게 되는 심각한 문제의 악순환이 반복되는 구조적 모순을 가지고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연소실 단후르 연소실에 별도의 버너를 설치하여 추가적인 공급가스의 공급이 가능토록하며 단후르측 탄화실 적열코크스의 측정온도에 따라 가스공급량이 결정되어 제어공급되도록 하는, 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어방법 및 그 장치에 관한 것이다

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는건류가 완성된 압출직전의 단후르측 코크스 온도를 측정하는 온도감지부와, 온도감지부의 측정결과를 변환기에서 전파신호로 변환하여 무선송출하는 송출제어부, 송출제어부로부터 전송된 신호에 의거하여 수신된 전파신호를 전류신호로 변환시키는 변환수신부, 변환수신부의 전류신호에 의거하여 수신된 단후르측 온도가 고열내화연와의 최저허용 한계온도인가 비교분석하는 단후르온도 비교분석부, 상기 단후르온도 비교연산부의 출력에 따른 신호를 통하여 승온 열량값과 유량값을 연산으로 계산하여 가스공급을 제어하는 비교연산제어부, 상기 비교연산제어부를 통하여 연소가스를 전류신호를 시퀸스로 제어하는 연소시퀸스제어부로 구성되는 전기적 구성과 상기 연소시퀸스제어부의 제어신호를 통하여 개폐를 조절함으로서 단후르측 연소실에 연소가스의 추가공급이 가능하도록 하는 연소가스 공급부; 단계인 기계적 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어방법 및 그 장치를 제공한다.

이하 첨부한 도면에 따라 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6는 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어장치를 간략하게 도시한 도면이고 도 7은 도 6에서 입력부, 제어부 및 출력부를 더욱 상세히 도시한 도면이다.

본 발명인 연소제어장치는 이동차에 설치되어,코크스 오븐 탄화실에서 건류가 완성된 적열코크스를 외부로 배출하는 공지장치인 오븐도아(OVEN DOOR-한개의 탄화실에는 압출과 배출되는 쪽으로 복수개의 오븐도아가 있으나 본 발명과 관련되어 동일한 구조를 이루고 있으므로 이하에서는 1개의 오븐도아에 대하여만 설명함)가 개방되어 압출준비상태가 되는 전원에 별도의 감지전원접속을 이루어지도록 전기적으로 갖추고, 개방된 탄화실 전면 소정부에 일직선으로 방향이 이루어지고, 측정위치와 센서의 사이에는 간섭장치가 없도록 소정위치에 고정설치되어 전원 접속시 온도 측정신호가 외부의 간섭없이 정확하게 감지되도록 하는 온도감지센서 및 고정바로 이루어진 온도감지부, 상기 온도감지부(10)의 온도감지센서를 통하여 수신된 측정신호를 변환기에서 온도값으로 변환하여 아나로그로 표시하는 온도표시판과 측정된 전류신호를 전파신호로 변환하여 무선송출하는 무선변환기로 이루어진 송출제어부(20), 중앙운전실에 설치되어 상기 송출제어부로부터 전송된 신호에 의거하여 수신된 전파신호를 전류신호로 변환시키는 변환수신부(30), 상기 변환수신부의 전류신호를 통하여 수신받은 신호에 기초하여 측정된 단후르온도가 고열의 내화연와에 따른 최저허용 한계온도인가 비교분석하여 하한온도 이하일 때에는 하한송출신호를 송출하고 이상일때에는 이상송출신호를 송출하는 단후르온도 비교분석부(40), 상기 단후르온도 비교분석부의 출력에 따른 신호를 통하여 비교분석된 측정온도가 설정된 목표온도 이하일 경우에는 승온에 필요한 열량값을 계산하고 그 열량값을 유량값으로 계산하여 측정온도와 목표온도를 비교분석하여 하락시 가스공급이 가능하도록 제어하는 수단인 비교연산제어부(50), 상기 비교연산제어부를 통하여 출력된 유량값 제어신호에 따라 연소가스를 공급하도록 연소시퀸스를 제어하는 연소시퀸스제어부(60) 및 코크스 오븐 탄화실 하단부에 설치되어 상기 연소시퀸스제어부를 통하여 출력된 신호에 의하여 조절되는 유량계와 개폐발브와 배관 그리고 단후르측 연소실 하단부 일측에 연소버너가 순차적으로 접속되어져 단후르측 연소실에 연소가스의 추가공급이 가능토록 하는 연소가스 공급부(70)로 구성된다.

도 8은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위해 가동율에 따른 연소실 목표온도를 공지기술에 의하여 표시한 표이다. 다음 표를 계산하는 식은 다음과 같다.

* 단후르(END FLUE) 온도제어 수식

▶온도검출 센서(SENSOR)에서 측정된 온도를 연소실 온도로 환산방법

* T flue = T wall + 120 -T flue --- 연소실 온도(보정온도)

-T wall --- 탄화실 온도

▶단후르에 필요한 온도 계산식

* T delta = T target - T flue

T delta ----- 단후르에 필요한 온도

T target ---- 목표온도

T flue ------ 단후르 연소실 온도

▶T delta 가 + 값이면 온도를 상승 시켜야 하며 승온에 필요한 열량값 계산은

* Q delta = T delta * 6 Mcal/

- 연소실 1개를 1℃ 올리는데 필요한 유량: 6.0N㎥/Hr(약) ---- OTTO 자료

- 조업 혼합가스 발열량 : 1000Kcal

- 연소실 1개를 1℃ 올리는데 필요한 열량

-: 6.0N㎥/Hr * 1000Kcal = 6000Kcal

* F delta = Q delta / C operation

-유량으로 환산하기 위하여 조업 되고 있는 열량값으로 나눈다.

도 8 및 상기한 공식에 대한 이해를 돕기 위해 일 실시예를 설명하면 다음과 같다. 가동율 125.8%일 때의 유량공급량을 계산하면, 온도감지 센서에서 측정온도 T wall 1020℃ 로서 연소실온도(보정온도) 계산은 T flue = 1020℃ + 120℃ = 1140℃가 되고, 가동율 125.8% 에서 T tarket 온도는 1252℃ 로서 T delta = 1252℃ -1140 = 112℃이므로 T delta의 112℃ 를 열량으로 환산하면 112℃ * 6Mcal = 672Mcal이 된다. 유량으로 환산시 F delta = 672 Mcal /1000Kcal = 672 N㎥, 즉 672 N㎥ 를 개폐밸브를 통하여 보조버너에 공급된다

도 9는 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어장치에서 대표적인 하나의 연소가스 공급부만을 도시한 도면이다. 가스공급부에 접속되는 유량계(72),개폐발브(74),배관(76),연소버너(78)는 다수개의 탄화실에 다수개의 동일한 수량을 각각 갖추고 있으나 동일한 구조와 모양을 갖추고 있으므로 이하 대표적인 유량계(72),개폐발브(74),배관(76),연소버너(78)에 대하여 설명하도록 한다.

한편 상기 연소가스 공급부의 단후르측 연소실 하단부 일측에 설치되는 연소버너(78)는 기존에 설치되어 있는 내화연와형 연소버너의 하단부 개스공급통로에 배관을 병렬식으로 결합하여 설치할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어방법 및 그 장치의 설치예를 간략하게 도시한 도면이다.

먼저 코크스 생산을 위하여 코크스오븐의 측면에 설치되어 있는 오븐도아를 개방시키면 압출준비 전원이 접속되고, 상기 전원접속에 의하여 온도감지 전원이 접속되면서 온도감지부(10)의 온도감지센서에 의하여 건류코크스 전면부의 온도를 측정한다. 측정된 상기 건류코크스 전면부 온도는 송출부(20)의 변환기에서 온도값으로 변환시켜 온도표시판에 측정된 온도가 표시됨과 동시에 전파신호로 변환하여 무선송출을 하게 된다.

이렇게 이동차에게 무선을 통하여 측정온도가 송출이 되면 중앙운전실의 변환수신부(30)에서 수신을 하여 전파신호를 전류신호로 변환하게 되고, 상기 변환된 전류신호를 기초로 하여 비교분석부(40)에서 최저허용 한계온도인 870℃이상과 이하유무를 비교분석하여 이하인 경우에는 유량공급 전원을 접속시키고 전류신호를 출력한다.

상기 전류신호의 출력에 따른 신호를 통하여 비교분석된 측정온도가 목표온도 대비 온도가 낮으면 승온에 필요한 열량값을 유량값으로 계산하여 추가적인 가스공급에 필요한 제어를 비교연산제어부(50)와 연소시퀸스 제어부(60)에서 수행하여 전기적인 제어동작이 순차적으로 이루어지고 가스공급에 필요한 유량제어 전원접속이 유량계(72)에 전달되여 상기 유량계의 전원접속에 의해 개폐밸브(74)가 개방 혹은 폐쇄됨은 물론 배관(76,76')과 연소버너(78)를 통하여 연소가스가 공급 또는 중단된다.

도 11은 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어장치에 의한 테스트 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 그래프에서 알 수 있듯이 기존 연소방법에 비해 단후르(#1, #34)의 온도가 월등히 높음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연소관리상 가장 낮은 온도가 유지되는 단후르에서 온도를 검지하여 그 결과값에 따라 추가적인 연소가스의 공급이 자동으로 가능하도록 하게 하여 코크스 오븐 탄화실에서 단후르측 건류코크스의 관리 목표온도를 정상적으로 유지함으로써 코크스의 미건류에 의한 공해발생을 방지하고 코크스 품질을 근본적으로 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1는 종래의 방법에 의하여 코크스 오븐 연소실에서 노즐 프래이트에 의해 가스유량이 조절 공급되는 것을 도시한 도면.

도 2는 종래의 방법에 의하여 가스공급장치의 노즐프래이트에서 소연소실로 가스가 공급되는 것을 도시한 도면.

도 3은 종래의 방법에 의하여 오븐도아를 개방하여 압출을 하기 직전의 건류코크스의 외부인 단후르측 코크스 상태를 표시한 사진.

도 4는 종래의 방법에 의하여 외부로 코크스를 압출하여 소화차에 미건류된 코크스가 적치된 상태를 보여주는 사진(앞부분과 뒷부분이 단후르측에 해당함).

도 5는 종래의 방법에 의하여 온도를 측정하여 그래프로 표시한 그래프.

도 6는 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어장치를 간략하게 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어장치를 상세히 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위해 가동율에 따른 연소실 목표온도를 공지기술에 의하여 표시한 표.

도 9는 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어장치에서 대표적인 하나의 연소가스 공급부만을 도시한 도면.

도 10은 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어방법 및 그 장치의 설치예를 간략하게 도시한 도면.

도 11은 본 발명에 따른 건류코크스의 온도를 이용한 단후르 연소제어장치에 의한 테스트 결과를 보여주는 그래프.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 온도감지부

20 송출제어부

30 변환수신부

40 비교분석부

50 비교연산제어부

60 연소시퀸스 제어부

70 연소가스공급부

Claims (2)

1. 코크스 오븐의 연소실 단후르 온도제어 장치에 있어서,

   건류가 완성된 압출직전의 단후르측 코크스 온도를 측정하는 온도감지부(10)와,

   온도감지부의 측정결과를 변환기에서 전파신호로 변환하여 무선송출하는 송출제어부(20)와,

   송출제어부로부터 전송된 신호에 의거하여 수신된 전파신호를 전류신호로 변환시키는 변환수신부(30)와,

   변환수신부의 전류신호에 의거하여 수신된 단후르측 온도가 고열내화연와의 최저허용 한계온도인가 비교분석하는 단후르온도 비교분석부(40)와,

   상기 단후르온도 비교연산부의 출력에 따른 신호를 통하여 승온 열량값과 유량값을 연산으로 계산하여 가스공급을 제어하는 비교연산제어부(50)와,

   상기 비교연산제어부를 통하여 연소가스를 전류신호를 시퀸스로 제어하는 연소시퀸스제어부(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐의 단후르 온도제어 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 온도제어 장치는 출력된 신호에 의하여 조절되는 유량계(72), 개폐발브(74), 배관(76,76') 및 단후르측 연소실 하단부 일측에 연소버너(78)가 순차적으로 접속되어져 단후르측 연소실에 연소가스의 추가공급이 가능토록 하는 연소가스 공급부(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐의 단후르 온도제어 장치.