KR100627507B1

KR100627507B1 - 코크스 드럼의 격리 시스템

Info

Publication number: KR100627507B1
Application number: KR1020017004313A
Authority: KR
Inventors: 타리크 마릭
Original assignee: 시트고 페트롤륨 코퍼레이션
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2006-09-22
Also published as: KR20010099672A; EP1129152A1; HUP0103461A3; HU222484B1; JP4418111B2; JP2002527571A; WO2000022066A1; US6039844A; HUP0103461A2

Abstract

코크스 드럼이 개방되고 커팅(cutting) 작업이 진행되는 동안 작업자가 코크스 드럼에 노출되는 것과 작업자의 위험 부담을 감소시키고, 코크스 드럼이 비어 있는 시간을 단축하므로써 작업 용량을 증가시킬 수 있는 시스템. 상기 시스템은 하부 출구를 통해 안전하게 배수작업을 할 수 있고 냉각수와 코크스 애벌랜치(coke avalanches)를 수용할 수 있는 격리 실드를 구비하고 있다.

코크스, 코크스 드럼, 격리 시스템, 안전 실드, 샷 코크스, 코크스 애벌랜치

Description

코크스 드럼의 격리 시스템{A CONTAINMENT SYSTEM FOR COKE DRUMS}

본 발명은 드럼의 하부 입구가 개방될 때 또는 드럼에 있는 코크스의 드릴링 공정 중에 스팀, 냉각수, 샷 코크스(shot coke), 또는 코크스 애벌랜치(coke avalanche)로부터 작업자를 보호하기 위해 코크스 드럼의 하부 주위에 구비되는 코크스 드럼의 격리 시스템에 관한 것이다.

원유를 처리하여 가솔린, 디젤 연료, 윤활유 등을 생산하는 석유 정제 공정에는 사용 가치가 낮은 잔류 오일이 자주 발생한다. 잔류 오일의 사용 가치는 잔류오일이 "지연 코크스 유니트(delayed coker unit)" 에서 처리되었을때 현저하게 향상된다. 지연 코크스 유니트내의 처리과정에서 잔류 오일은 노(furnace)에서 분쇄 증류가 이루어질 수 있는 충분한 온도까지 가열되게 되는데, 상기 분쇄 증류 과정에서는 잔류 오일의 상당 부분이 유용한 탄화 수소 제품으로 전환되거나 "열분해(crack)" 되고, 잔류물은 대부분이 탄소로 조성된 물질인 석유 코크스가 된다. 상기 탄화 수소가 분쇄 증류 반응을 완전히 마칠때까지 충분히 잔류할 수 있도록 이하 "코크스 드럼(coke drum)"으로 호칭되는 큰 용기가 상기 노의 출구에 구비된다. 통상적인 코크스 드럼은 크고 직립되어 있으며 실린더 형태로 되어 있는 강철 벽체로 된 용기로 구성되는데, 비록 실제 크기와 형상은 설치되는 것에 따라 상 당한 차이가 있겠지만, 예를 들어 대략 90~100 피트(27.4~30.4 미터)의 높이와 20~30 피트(6.1~9.1 미터)의 지름을 갖는다.

일반적으로 지연 코크스 유니트는 짝수개의 코크스 드럼을 갖는다. 코크스의 제조는 배치(batch)공정으로 이루어진다. 코크스 공급재료는 코크스 드럼 내에 뜨거운 액체 상태로 축적된다. 분쇄 증류의 생산물인 가벼운 탄화수소(lighter hydrocarbons)는 상기 코크스 드럼 위로 흘러 나오게 된다. 무거운 물질은 코크스 드럼 안에 남게 된다. 코크스 드럼이 가득 차게 되면, 잔류 오일은 상기 노로부터 다른 노로 전환되어 공급된다. 공정중의 한 과정으로서 코크스 드럼 내에 남아있는 액체 덩어리는 식어지게 되며 급냉된다. 드럼이 식어짐에 따라 형성된 고체의 코크스는 드럼을 재사용하기 위해 드럼으로부터 제거되어야 한다. 코크스가 하나 또는 그 이상의 드럼에서 식어지는 동안 그리고 식어진 코크스가 하나 또는 그 이상의 드럼에서부터 적출되는 동안 다른 드럼에는 지연 코크스 공정의 한 과정으로 코크스 공급 재료의 연속적인 생산물이 공급된다.

잔류 오일은 통상적으로 대략 900℉(477.4℃)의 온도로 가열된다. 상기 오일은 노로부터 코크스 드럼으로 직접 흘러 들어간다. 상기 액체 덩어리는 통상적으로 드럼 바닥에 구비된 입구를 통해 드럼안으로 흘러 들어가게 되며, 액체 수위가 증가함에 따라 열분해는 계속되고 코크스 층은 가라앉게 되며 코크스 드럼이 식어짐에 따라 고화 된다. 결국 코크스 드럼은 고체 덩어리로 가득차게 된다.

코크스 드럼이 소정 용량까지 채워지게 되고 공급재료가 다른 드럼으로 전환된 후, 통상적으로 고체 물질로부터 탄화 수소 증기를 제거하기 위해 스팀이 공급 된다. 드럼이 식어지면서 드럼은 실질적으로 고체 물질로 고화된 코크스로 가득차게 된다.

스팀의 유입 후 냉각수에 의해 드럼내에 있는 코크스를 식히는 것, 즉 탄화 수소의 증기가 제거된 후 코크스를 식히는 것이 표준 공정이다.

코크스 드럼이 가득 채워지고 증기가 제거되고 급냉되어져 코크스가 고체 상태로 되고 온도가 일정 수준으로 낮아진 후에, 급냉 과정을 위해 사용되었던 냉각수는 드럼의 안전한 개방을 위해 파이프를 통해 드럼으로부터 배출된다. 코크스 드럼 바닥의 입구는 코크스를 제거하기 용이하도록 개방된다. 샷 코크스(shot coke)는 배출라인을 막아 드럼의 완전한 배출을 방해할수도 있다. 또한, 샷 코크스는 드럼 내부에 느슨하게 붙어 있을수도 있으며 애벌랜치(avalanche)와 같은 방법으로 "함몰(cave in)"되어 코크스 드럼 아래에 있는 스위치 데크 위로 흘러 내릴 수도 있다. 이것은 상당한 공정의 지연과 잠재적으로 작업자의 위험을 초래한다. 작업자는 함몰이 일어날 때 발생하는 코크스의 뜨거운 물과 증기를 피하기 위해 세심한 주의가 요구된다. 함몰의 해로운 영향을 최소화 하기 위해 요구되는 과정은 상당한 시간이 걸릴 뿐 아니라 항상 완벽한 효과를 기대할 수도 없다. 개방 공정이 끝나게 되면, 드럼내의 코크스는 고압의 워터젯(water jet)에 의해 드럼으로부터 떨어져 나가게 된다. 만약 드럼이 샷 코크스를 함유하고 있다면 애벌랜치가 더 발생할 수 있다.

어떤 설비에서는 코크스 활송(滑送)장치(coke chute)가 스위치 데크 플로어 밑에 있는 채널 내에, 스위치 데크 플로어 밑에 있는 코크스 피트와 함께 구비된 다. 코크스 드럼의 헤드가 제거되면, 상기 활송 장치는 코크스 드럼 바닥의 플랜지(flange)와 일치하기 위해 상승하게 된다. 활송장치가 상승할 때 샷 코크스의 애벌랜치에 노출되어 활송 장치가 매몰되거나 함몰의 상황에서 제기능을 다하지 못할수도 있기 때문에 상기의 과정은 만족스럽게 종료되지 않을 수도 있다.

상기의 모든 문제점 때문에, 특히 샷 코크스가 발생할 때 코크스 드럼을 개방하는 것은 조심스럽고 천천히 진행되어 왔으며, 작업자가 위험하거나 바람직하지 못한 환경에 노출될 수도 있다. 본 발명은 이와 같은 상황에 관한 것이다.

본 발명은 코크스 주변에서의 더욱 안전한 작업을 위한 것으로, 코크스 드럼의 개방의 초기 과정과 개방 과정시 작업자에게 노출될수 있는 위험한 상황들을 현저하게 감소시킬수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 코크스 드럼으로부터 코크스를 제거한 후 코크스 드럼이 다음 작업을 위해 준비되는 시간을 감소시킬 수 있기 때문에 공정상의 잇점이 있다.

코크스 드럼의 기본 개념에 관한 정보나 코크스가 코크스 드럼내에 축적되거나 드럼으로부터 제거되는 방법, 시스템, 공정에 관한 종래기술로는 다음의 표 1및 표 2로 정리된 미국 특허들을 참조할 수 있다

코크스 드럼의 하부 출구로부터 코크스가 방출되는 것을 조절하는 것에 관한 시스템에 대해서는 "자동 활송 시스템"이라는 제목의 미국 특허 제5,628,603호가 있다.

코크스와 냉각수의 격리 시스템(containment system)은 코크스 드럼에서 냉각수를 배출하거나 코크스 드럼을 개방 또는 코크스를 드럼으로부터 제거하는 작업에서 작업자에게 보다 진보된 안전성을 제공하는 지연 코크스 유니트가 소개되면서 발전되어 왔다. 본 발명은 코크스 스위치 데크 플로어에 있는 작업자를 코크스 애벌랜치나 뜨거운 냉각수로부터 보호하기 위해 기계적인 차단을 이룰 수 있는 동심의 실린더형 실드의 실시예를 제공하고 있다.

일예로서, 외부의 이동 가능한 격리 실드는 코크스 드럼의 바닥과 마주보게 위치하고, 사용하지 않을 때는 제자리에 걸려져 있다. 고정된 위쪽의 내부 실드는 이동 가능한 어셈블리의 내부에 위치한다. 외부 격리 실드의 지름은 코크스 드럼의 지름보다 크다.

외부 격리 실드는 유압 엑츄에이터(actuator)를 가지고 있으며, 상기 실드가 밑으로 하강할 수 있도록 엑츄에이터에 걸려져 있어서, 상기 실드의 밑부분은 스위치 데크 플로어에 구비된 밀봉부재 위에 놓이게 된다. 일예로, 캔버스 화이어 호스(canvas fire horse)가 밀봉부재로 장착된다.

코크스 배출 텔레스코핑 실린더(telescoping cylinder)는 스위츠 데크 플로어의 하부 위치에 놓인다. 상기 실린더는 코크스 드럼과 동심을 이루며, 코크스가 지나도록 설계된 스위치 데크 내의 유입구를 기초로 하여 최대한의 지름을 구비하도록 설계된다. 활송 장치의 또 다른 단부는 실린더가 상승 위치에 있을 때 코크스 드럼의 바닥의 머리와 만날 수 있도록 설계된다.

코크스 드럼의 냉각이 종결되고 냉각수가 작업자에 따라 부분적, 전체 혹은 전혀 배출이 안된 후, 외부 격리 실드가 사용된다. 그후, 상기 코크스 드럼은 격리 시스템 내에서 따로 구비된 자동 개방 기술에 의해 개방된다. 일예로서, 상업적으로 사용되는 개방 시스템으로 하부 머리에 파이프 결합을 위해 원격 조종 가능한 무볼트 피팅(fitting)이 사용된다. 만약 작업자가 코크스 드럼을 부분적으로 또는 완전히 배출시키고자 하거나, 배출이 종결되었을때, 하부 헤드는 배출이 완전히 끝날 때까지 단지 몇 인치만이 낮아진다. 냉각수는 실드에 의해 안전하게 격리되고, 파이프와 연결되어 있는 코크스 이송 시스템으로 스위치 데크를 통해 지나가게 된다. 그후, 상기 헤드는 완전히 열려지고 코크스의 방출을 위한 텔레스코픽 실린더(telescopic cylinder)는 상승하여 제자리에 걸리게 된다. 그후, 파일럿 홀(pilot hole)의 커팅(cutting)과 함께 유압 코크스 제거 공정이 시작된다. 만약 코크스 애벌랜치가 발생하면 격리 시스템 내부에서 격리된다.

드럼에서 코크스가 완전히 제거된 후 외부 실드는 상승할 수 있고 다시 원위치에 안전하게 고정되고 텔레스코픽 실린더도 제자리로 돌아오게 되어 실린더와 상기 실드 사이에 남아 있는 잔류 코크스는 스위치 데크의 입구를 통해 스위치 데크 밑에 있는 피트(pit)나 패드(pad)로 씻겨 내려 보내진다.

도 1은 아래 단부가 스위치 데크 플로어 위에 위치하는 코크스 드럼의 하부의 정면도이다. 코크스 드럼을 감싸는 안전 실드는 상기 코크스 드럼의 아래 단부에 지지되고, 코크스 드럼의 코크스 개방 초기 단계에 위치하게 되는 하한부와 개방 초기 과정이 종결된 후에 위치하게 되는 상한부 사이에서 이동 가능하다. 도 1은 상기 안전 실드가 하한부에 위치한 것을 도시하고 있다.

도 2는 도 1과 동일하지만, 실드내에 위치하는 코크스 드럼의 메카니즘을 나타내기 위하여 실드가 일부 절단된 상태를 도시하고 있다. 도 2에서 상기 실드는 하한부에 위치하고, 코크스 드럼의 아래쪽 단부를 닫을수 있는 메카니즘을 동작시키는 하부 플랜지의 일예가 도시되어 있다. 도 2에서는 하부 플랜지가 완전히 열려진 상태를 도시하고 있다.

도 3은 도 2에 도시된 코크스 드럼의 하부를 90도 회전시킨 상태에서 안전 실드가 상한부에 위치하고 있는 상태의 정면도이다.

도 4는 안전 실드가 상한부에 위치하고 하부 플랜지가 닫혀졌으며 상기 하부 플랜지로부터 파이프가 연장되어 있는 상태를 도시하고 있다.

도 1과 도 2에서, 코크스 드럼의 실린더 벽은 부재 번호 10으로 표시되어 있다. 코크스 드럼은 통상적으로 정제 공정에서 유용한 탄화 수소물이 원유로부터 추출된 후 남은 잔유물을 수거하기위해 사용된다. 원유로부터 얻어진 고가치의 탄화 수소물로는 가솔린, 디젤유, 윤활유 등이 있다. 이와 같은 유용한 물질이 원유로 부터 얻어진 후 남은 잔유물은 고체화된 후 "석유 코크스"라고 불리게 된다. 대부분이 탄소로 이루어진 상기 잔유물은 정제 과정을 반드시 거쳐야 된다. 비록 원유로부터 추출된 다른 물질보다 체적당 가치는 현저히 작지만 소정의 상업적 가치를 갖고 있다.

상기 잔유물은 정제 과정에서 코크스 공급원료의 형태로 드럼(10)에 공급되는데, 드럼(10)용량의 80%까지 채우도록 공급된다. 드럼(10)으로 흘러 들어가는 상기 액상 물질은 통상적으로 최저온도가 900℉정도이다. 코크스 드럼(10)은 일반적으로 대략 90~100 피트의 높이와 20~32 피트의 지름을 갖는데, 상기 치수는 경우에 따라 상당한 차이가 있으며 정확한 치수는 본 발명의 요지와 크게 관련이 없다.

드럼(10)의 하부는 그 아래쪽에서 더 작은 지름을 가지는 실린더형의 출구부(14)로 끝나게 되는 테이퍼진 원뿔형부를 구비하고 있는데, 상기 출구부(14)는 도 2에서 부재 부호 16으로 표시된 하부 플랜지 구조체에 의해 닫혀진다. 상기 하부 플랜지 구조체(16)는, 실린더형 출구부(14)의 아래쪽 개방구를 밀봉시키도록 폐쇄위치로 움직이거나, 도 2에 도시된 바와 같이 실린더형 출구부(14)의 아래쪽 개방구를 완전히 개방시키기 위해 기울어지는 덮개판 또는 리드(lid)(18)를 구비하고 있다. 통상 하부 플랜지 구조체(16)는, 유압 실린더(20)와, 실린더형 출구부(14)의 아래쪽 개방구를 닫거나 완전히 열기 위하여 덮개판(18)을 피봇(pivot) 운동시키는 장치를 구비하고 있으며 상기 유압 실린더(20)로부터 연장되어 있는 피스톤 로드(22)를 구비하고 있다. 상기 하부 플랜지 구조체(16)의 상세한 구조는 다양하게 변화될 수 있으며, 또한 본 발명의 요지를 이루는 것은 아니다. 여기에 도시된 것은 단지 종래 기술에 의한 것이다.

부재 번호 26으로 표시된 마운팅 구조체는, 코크스 드럼의 실린더형 측벽의 전체 원주부가 원뿔형부(12)와 만나는 천이 구간(24)에서 드럼(10)의 하부에 장착된다.

도 2에서, 위치가 고정되어 있는 원주형 내부 실드(28)는 마운팅 구조체(26)로부터 아래로 연장되어 있다. 내부 실드(28)의 아래쪽 단부(30)는 실린더형 출구부(14)의 바닥 엣지(32)보다 위쪽에 위치한다. 내부 실드(28)은 철재로 만들어 지며, 코크스 드럼의 원뿔형부(12)를 완전히 둘러 싸는 구조를 형성하기 위하여 볼트 결합이나 용접 결합될 수 있는 철재 패널로 만들어질 수 있다. 내부 실드(28)는 반드시 실린더형이어야 하지만, 하부 플랜지 구조체(16)가 원주 주변의 바깥쪽으로 연장된 구조를 가지는 경우, 내부 실드(28)에는 상기 하부 플랜지 구조의 모든 메카니즘을 수용할 수 있는 플랜지 하우징(34)이 구비된다.

안전 실드(36)는 내부 실드(28)에 대하여 포개어 끼워지는 방식으로(telescopically) 수용된다. 안전 실드(36)의 상부 원주 모서리(38)는 내부 실드(28)의 하부 단부(30)보다 약간 위에 위치하고, 하부 모서리(40)는 스위치 데크 플로어(42)의 위에 안착이 되거나 매우 가까운 높이에 위치하게 된다. 상기 스위치 데크 플로어(42)는 후에 자세히 서술한다.

상기 안전 실드(36)의 원주 모양은 내부 실드(28)의 원주 모양과 일치하게 구성이 된다. 이것은 안전 실드(36)가 궁극적으로 코크스 드럼의 실린더 형상과 일치하기 위하여 실린더 형상을 가지지만 내부 실드의 하부 플랜지 구조(16)를 수용하기 위한 하우징 부분(34)과 일치하기 위하여 추가적인 장치(44)가 구비되어야 한다는 것을 의미한다.

본 발명에 있어서 중요한 것은 안전 실드(36)가 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 위쪽을 향하여 위치한다는 것이다. 안전 실드(36)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 드럼(10) 내부에 고화된 코크스 제거의 초기 단계 동안 하부에 위치하게 된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상부에 위치할때는 안전 실드의 아래부분 전체는 작업자가 접근할 수 있다.

상기 안전 실드(36)를 내리고 올리기 위해서 엑츄에이터가 사용된다. 여기서 "엑츄에이터"라는 용어는 실드(36)를 승하강 시킬 수 있는 기계적 장치, 전기적 장치, 또는 유압의 장치를 포함하는 것이다. 엑츄에이터는 도 2에서 부재 부호 46으로 표시되어 있다. 도시된 실시예에서, 엑츄에이터(46)는 유압 실린더(48)를 구비하고 있다. 다수개의 엑츄에이터가 구비될 수 있으며, 마운팅 구조체(26)의 전체 외주의 주위에서 일정 간격 떨어져 있다. 도시된 실시예에서, 실린더(48) 사이의 공간으로 미루어 볼때 드럼(10)의 하부 원주 둘레로 네개의 실린더(48)가 구비되어 있는 것을 알 수 있다. 일반적으로 요구되는 최소의 엑츄에이터 갯수는 세개지만 이보다 더 많이 구비될 수 있다.

엑츄에이터가 유압 실린더(48)로 이루어진 실시예에서, 실린더 각각은 연장 가능한 피스톤 로드(50)를 구비하고 있다. 브라켓(52)는 마운팅 구조체(26)에 고정 되고 유압 실린더의 각각의 상부 단부는 핀(54)과 같은 수단에 의해 브라켓(52)에 고정 된다(도 1 참조). 하부 브라켓(56)은 위와 동일한 방법으로 안전 실드(36)에 고정되고 각각의 피스톤 로드(50)의 하부 단부는 브라켓(56)에 핀(58)과 같은 수단에 의해 고정된다.

도 2에서, 구조물의 오른쪽에 있는 실린더와 피스톤 로드는 하부 플랜지 구조(16)를 세부적으로 나타내기 위해서 도시되어 있지 않다.

안전 실드(36)을 수직으로 위치시키기 위한 시스템이 필요하다. 기본적인 유압 시스템의 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 오른쪽의 유압 실린더(48)는 피스톤 로드(50)의 상부에 연결되어 있는 피스톤(60)을 도시하기 위하여 실린더의 일부가 생략되어 있다. 상기의 기본적인 유압 시스템의 개략도에서는 (펌프와 같은)유압원(62)이 플로우 라인(64)에 의해 3상 유압 밸브(66)에 연결되어 있고, 레버(68)에 의해 밸브의 위치가 조종된다. 유체 집수통(70)은 플로우 라인(72)에 의해 밸브(66)에 연결되어 있다. 세번째 플로우 라인(74)는 밸브(66)를 실린더(48)의 상부의 내부 즉, 피스톤(60)의 위쪽으로 연결하고, 네번째 플로우 라인(76)은 밸브(66)를 피스톤(60)의 아래쪽의 실린더의 내부로 연결한다. 개략도에서 밸브(66)는 중간 위치에 있어서, 어떠한 유체 흐름도 밸브를 통해 일어나지 않는다. 레버(68)가 오른쪽으로 이동하면, 유압은 플로우 라인(64)으로부터 플로우 라인(74)을 통해 실린더(48)의 위쪽으로 유입되어 피스톤(60)을 아래로 이동시키고, 레버를 왼쪽으로 이동시키면 흐름의 방향은 반대가 되어 유압(62)은 밸브(66)를 통해 플로우 라인(76)으로 연결되어 피스톤(60)의 아래로 유입이 되어 피스톤을 위쪽으로 이동시킨다. 상기의 개략도에서, 플로우 라인(74)과 플로우 라인(76)은 각각의 실린더에 연결된다. 앞서 서술한 바와 같이, 기본적 유압 개략도는 안전 실드(36)를 상부 위치에서 하부 위치로 또는 그 반대로 이송시키는 시스템을 설명하고자 제시된 것일 뿐, 보다 안전한 코크스 드럼의 설비에 적용될 수 있는 정밀한 제어 시스템을 설명하기 위한 의도는 아니다. 엑츄에이터(46)가 유압을 사용하지 않고 전기적, 기계적으로 작동될 때는 다른 형식의 제어 시스템도 적용할 수 있다.

도 4는 격리 안전 실드(36)가 상한부까지 올려지고 하부 플랜지 구조체(16)가 닫혀진 상태의 측면도이다. 여기서, 덮개판(18)은 드럼의 실린더형 출구 부분의 하부 엣지(32)와 밀폐되도록 접하여 있다. 도 4는 코크스 드럼(10)이 덮개판(18)에서 연장되어 있는 도관(78)을 통해 용기의 하단부로 유입되는 코크스 공급 재료를 받아들이는 동안의 상태를 도시하고 있다. 부재 번호 80으로 표기되어 있는 단절 플랜지 시스템은 코크스 공급 재료의 유입이 끝낼때 사용된다. 하부 플랜지 구조체(16)를 개방할 필요가 있을때, 도관(78)은 단절 플랜지 시스템(80)에서 분리됨으로써 정제 도관(82)으로부터 분리되게 된다. 이렇게 하므로써, 도관(78) 부분이 하부 플랜지 구조체(16)의 다른 부분과 함께 피봇되어, 덮개판(18)이 열리고 용 기로부터 코크스가 배출될때 도관(78) 부분은 코크스 배출 방향에 위치하지 않게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 정제 도관(82)은 안전 실드(36)의 밑으로 연장될 수 있는데, 상기의 경우, 안전 실드(36)에는 안전 실드(36)가 하한부로 하강할 때 도관(82)를 통과시키는 슬라이딩 도어(보이지 않음)가 구비되어 있다.

코크스 드럼 하부의 바닥 부분은 일반적으로 부재 번호 42로 표시된 전술된 바와 같이 스위치 데크 플로어라고 부른다. 스위치 데크 플로어(42)는 일반적으로 이동 가능한 데크 플레이트(deck plate)(84)에 의해 닫혀져 있는 유입구를 구비하고 있다. 상기 유입구는 일반적으로 유입구 아래에, 스위치 데크 플로어의 아래에 구비되는 코크스 피트(coke pit)(도시되지 않음)에 연결되어 있는 채널(도시되지 않음)을 구비하고 있다. 어떤 경우에는, 접혀질 수 있는 실린더형의 텔레스코픽 활송장치가 파일럿 홀(pilot hole)의 커팅(cutting)과 드럼으로부터 코크스의 연속적인 커팅이 발생하기 전 코크스 드럼의 하부 플랜지에 연결된다.

안전 래치(86)는 마운팅 구조(26)에 고정되어 있으며 안전 실드(36)가 최상한부에 도달했을때 안전 실드(36)위에 자동적으로 걸리도록 배치된다. 이렇게 하므로서, 실드가 안전 래치의 열림 동작 없이 부주의하게 아래로 내려가는 것을 막을수 있다. 이것은 안전 실드를 상한부 위치로 이동시키는 유압 시스템이나 다른 시스템의 오동작이나 고장으로 인해 안전 실드 밑에 있는 작업자를 보호하기 위한 안전 장치이다. 유사한 안전 래치가 코크스를 패드나 피트 혹은 레일 카(rail cars)로 방출시킬때 사용되는 포개어 끼워지는 방식의 텔레스코픽 실린더에도 구비된다.

냉각 사이클의 종결부분에서, 드럼(10)은 냉각수로 인해 여러 시간동안 냉각되고 압력이 내려가게 되면, 안전 실드(36)은 도 1에 도시된 바와 같이 유압 시스템의 작동에 의해 하강한다. 상기 안전 실드(36)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 정상적으로 상승된 상태에서 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 하부 위치로 이동하게 된다. 일단 안전 실드(36)가 하부위치로 내려오면, 원격 조종 가능한 유압 하부 플랜지 구조체(16)는 코크스 드럼으로부터 냉각수를 배출하기 위하여 밀폐가 풀리게 된다. 냉각수의 흐름이 진정되고 압력이 안전한 수준으로 내려가게 되면 하부 플랜지 구조체(16)는 덮개판(18)을 열기 위해 구동되고 냉각수는 자유롭게 코크스 드럼으로부터 배출된다.

하부 플렌지 구조체(16)는 텔레스코픽 활송장치(도시되지 않음)가 안전 실드(36)의 내부의 위치에 당겨져서 걸리게 되는 통로를 확보하기 위해 실린더(20)에 의해 개방 위치로 이동한다. 도시되어 있지는 않지만, 검사창이 안전 덮개에 구비될 수 있다.

이제 코크스 드럼(10)은 본 발명의 요지는 아니지만, 일반적인 방법으로 행하여지는 고화된 코크스의 파일럿 컷(pilot cut)을 위한 준비가 되어 있다. 어떠한 함몰이나 갑작스럽게 분출되는 것은 안전 실드(36)의 내부에 수용된다.

안전 실드(36)는 도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이 드럼이 개방될 때와 텔레스코핑 활송장치가 드럼의 하부 출구에 연결되는 동안 하한부 위치에 위치한다. 그 후, 안전 덮개는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 코크스가 드럼으로부터 커팅되는 동안 위쪽 위치로 복귀된다. 따라서, 안전 실드는 코크스 드럼을 개방하는 초기 단계 동안과 작업자에게 상해가 일어날 가능성이 높은 단계에서 반드시 사용되어져야 한다. 상기 안전 실드는 또한 커팅 작업이 모두 끝날 때까지 하부에 위치할 수 있다.

본 발명에서는 마운팅 구조(26)가 도면에서 실린더(48)를 구비한 엑츄에이터(46)의 위쪽 단부를 접합시키기 위하여 드럼(10) 하부의 외부에 부착되어 있도록 표현되어 있다. 이것은 안전 실드(36)를 수직으로 위치시키기 위해 사용되는 실린더(48)(또는 다른 형태의 엑츄에이터)가 드럼이 아닌 다른 지지 구조물에 부착되는 일예를 보여주기 위한 것이다. 예를 들어, 드럼(10)은 스위치 데크 플로어(42)의 위에 위치하는 것으로 도시되었지만 드럼을 지지하기 위한 연장된 구조가 도시되어 있지 않다. 화재 방지를 위하여 일반적으로 콘크리트로 덮혀진 철재 기둥이 각각의 코크스 드럼을 지지하기 위하여 설치된다. 이런 지지 구조물은 본 발명의 요지과 직접적으로 연관성이 없기 때문에 도면에서 생략되었다. 그러나, 코크스 드럼 자체나 또는 원뿔형부 위쪽의 드럼 외부에 차례대로 용접되어 있는 링, 용접된 레일이나 손잡이부 또는 도면에 도시된 마운팅 구조체(26)이나 실린더(48)의 상단부, 또는 다른 형태의 엑츄에이터에 부착되어 있기 보다는 드럼에 부착되어 있지 않은 타 구조물에 고정되어질 수 있다.

본 시스템이 여기에 도시되고 설명된대로 적절하게 설계되고 설치되고 작동이 되어질때 개방 사이클 동안에 샷 코크스 또는 폭발로부터 하부 드럼 함몰이 발생할 때 작업자를 보호하는 역할을 할 수 있고 하부 플랜지 구조체로부터 용출되는 코크스나 뜨거운 냉각수 및/또는 스팀으로부터 작업자가 상해를 입는 것을 막을 수 있다.

여기서 설명된 안전 실드 시스템은 드럼을 배출시키기 위해 하부 헤드를 사용하는 것을 가능하도록 하고 따라서 드럼을 재사용하기 위한 공정 시간을 1 내지 3시간을 단축시킬수 있도록 한다. 상기 감소되는 시간은 배출 사이클로부터 얻어지며 새로운 재료 속도를 8% 내지 30% 증가 시킬 수 있도록 코크스화 사이클을 단축시킬 수 있다. 여기서 설명된 시스템은 사고 발생 건수를 줄일 수 있고 삽입된 드릴 스템(drill stem)을 자유롭게 하는 시간을 줄일 수 있으며, 함몰로부터 드릴 스템에 가해질 수 있는 손상을 줄일 수 있다. 상기 진보된 안전 실드 시스템은 코크스 드럼 주변의 다소 위험하고 바람직하지 못한 환경에서 일해야 하는 작업자에게 정신적, 감정적으로 혜택을 줄 수 있다.

본 발명은 여기에서 샷 코크스를 생산하는데 사용된 것으로 설명되었지만 이것은 스폰지나 전극, 바늘 또는 다른 특수한 코크스를 만드는 어떠한 지연 코크스에도 사용될 수 있다.

여기서는 내부 실드(34)와 안전 실드(36)가 실린더 형상을 갖는 것으로 설명되었지만, 사각형, 육각형등의 어떠한 기하학적 형상으로도 가능하다.

청구항과 명세서에서는 본 발명을 설명하고, 청구항에서 사용된 용어들의 의미는 명세서내의 용어들과 그 의미가 동일하다. 종래 기술에서 사용된 동일한 용어는 특별히 여기에서 사용된 용어들보다 보다 넓은 의미를 가질 수 있다. 종래 기술에 사용되는 넓은 의미와 여기에서 사용된 보다 세분화된 의미에서 의문이 생기면 보다 세분화된 의미가 여기에서 설명되는 내용으로 이해하면 된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 실드가 유압 실린더에 의해 코크스 드럼으로부터 지지되고 드럼을 개방하기 전 스위치 데크 플로어에 놓이게 된다. 드럼으로부터 실드를 지지하는 것은 바람직한 실시예일 뿐이지 본 발명의 유일한 실시예는 아니다. 상기 실드는 드럼이외의 구조물, 예를 들어 주변의 드럼을 지지하기 위한 기둥이나 특별히 구비된 필라(pillers)에 의해 지지될 수 있다. 상기 실드는 구동되지 않거나 비동작 위치에서 스위치 데크 플로어의 아래에 위치하고 코크스 드럼의 개방공정에서 유입구를 통과해 들어 올려질 수 있다. 실드가 통과해 들어 올려지는 유입구는 전체적으로 혹은 부분적으로 환형의 모양을 가질 수 있다.

상기 실드는 여러가지 형태로 하나 또는 그 이상의 텔레스코핑 실드(예를 들어 도면의 내부 실드(28) 또는 서로 연결되어 움직이는 다수개의 텔레스코핑 실드)가 함께 사용될 수 있다.

설명된 바와 같이 본 발명에서 실드는 비동작 위치와 동작 위치 사이를 수직으로 이동한다. 그리고, 상기에 설명된 바와 같이, 비동작 위치는 플로어의 밑이 될 수 있다. 또한, 본 발명은 코크스 드럼의 아래 출구와 개방 장치의 수평면의 치수보다 더 큰 수평면의 치수를 가지고 수직 높이는 적어도 스위치 데크 플로어 위의 코크스 드럼 하부 출구의 높이 정도가 되는 고정 실드와 하부 출구와 스위치 데크 플로어 사이의 공간을 둘러 싸고 드럼이 개방되거나 드럼에서 고화된 코크스의 드릴링 작업을 하는 동안 스팀, 냉각수, 샷 코크스 그리고 코크스 애벌랜치를 포함하는 방출을 격리하도록 고안된 실드를 포함하고 있다. 고정된 실드는 스위치 데크 플로어에 영구적으로 또는 반 영구적으로 마운트될 수 있으며 작업자가 지나다닐 수 있는 입구를 구비하고 있다.

본 발명의 요지는 드럼의 하부 입구가 개방될 때 또는 드럼에 있는 코크스의 드릴링 공정중에 스팀, 냉각수, 샷 코크스, 또는 코크스 애벌랜치로부터 작업자를 보호하기 위해 코크스 드럼의 하부 주위에 구비되는 격리 시스템이다.

본 발명은 소정의 특수성을 갖고 설명이 되었지만,본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 요소들의 구성과 배치의 다양한 변화가 가능한 것은 명백하다. 본 발명은 예시를 목적으로 여기에 제안된 실시예로 한정되는 것은 아니고, 명시된 각각의 요소가 동등성의 전체 범위를 포함하고 있는 첨부된 청구항의 범위내에서만 한정된다.

본 발명에 의하여 코크스 드럼 하부에 설치된 진보된 안전 실드 시스템은 코크스 드럼 주변의 다소 위험하고 바람직하지 못한 환경에서 일해야 하는 작업자를 보호하는데 효과적이다.

Claims

스위치 테크 플로어 위에 지지되어 있는 코크스 드럼의 하부 출구로부터 방출되는 코크스, 액체 또는 가스를 가두어서 코크스 드럼을 격리시키기 위한 장치로서,

상기 코크스 드럼의 하부 출구의 수평면 보다 더 큰 수평면을 가지며, 상기 스위치 테크 플로어 위의 상기 코크스 드럼의 하부 출구 높이 이상의 수직 높이를 가지는 실드와;

상기 코크스 드럼의 하부 출구부터 스위치 데크 플로어까지의 영역을 덮을 수 있도록 상기 실드를 이동시키는 실드 이동시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 코크스 드럼 격리 장치.
제1항에 있어서, 상기 코크스 드럼 격리 장치는,

코크스 드럼 개방장치와, 상기 실드의 내부에 구비되고 코크스 드럼 입구 파이핑 볼트 상의 자동 커플링 장치를 구비하고 있으며;

상기 장치들은 원격조정이 가능한 것을 특징으로 하는 코크스 드럼 격리 장치.
제1항에 있어서, 상기 실드 이동시스템은,

실린더로부터 연장된 피스톤 로드를 각각 구비하고 있는 유압 실린더 형태의 엑츄에이터를 포함하며;

상기 실린더 및 피스톤 로드는 상기 실드와 상승된 위치의 지지대 사이를 상호 연결시키는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼 격리 장치.
제1항에 있어서, 상기 실드의 내부에 포개워 끼워져 텔레스코픽 방식으로 장착되며 상기 코크스 드럼의 하부 출구에 인접하여 지지되는 내부 실드를 구비하는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼 격리 장치.
제1항에 있어서, 상기 엑츄에이터는 복수개이며 상기 드럼에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼 격리 장치.
제1항에 있어서, 작업 안정성을 향상시킬 수 있도록 상기 실드가 의도하지 않게 움직이는 것을 방지하기 위한 안전 잠금시스템이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼 격리 장치.
스위치 데크 플로어의 상부에서 지지되어 있는 개선된 안전 코크스 드럼으로서,

측벽과, 상기 측벽의 하부 단부로부터 큰 직경의 하부 출구를 가진 하부 바닥 단부까지 아래로 내려가면서 안쪽으로 테이퍼진 하부를 구비하고 있으며, 상기 하부 출구는 스위치 데크 플로어 위로 소정 간격 이격되어 있는 직립 코크스 드럼 과;

상기 하부 출구를 개폐하기 위한 이동 가능 커버와;

코크스 드럼의 하부 출구의 수평면 보다 큰 수평면 치수를 가지며, 스위치 데크 플로어 위로 상기 하부 출구의 높이 보다 큰 수직 높이를 가진 실드와;

상기 실드의 외주에 연결되어 있는 복수개의 엑츄에이터와;

상기 하부 출구와 스위치 데크 플로어 사이의 영역을 둘러 쌀 수 있도록 상기 실드를 상기 드럼의 하부 출구에 대하여 선택적으로 위치시킬 수 있도록 상기 실드를 이동시키는 이동시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 안전 코크스 드럼.
제7항에 있어서, 상기 하부 출구를 개폐하는 덮개를 더 구비하고 있으며,

상기 덮개는 지지 구조체에 의하여 지지되어 있고,

상기 실드는 상기 지지 구조체를 둘러 싸는 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 안전 코크스 드럼.
제7항에 있어서, 상기 실드 이동시스템은, 상기 실드의 위치를 수직으로 움직이도록 실린더로부터 연장된 피스톤 로드를 각각 구비하고 있는 유압 실린더 형태의 엑츄에이터를 포함하며;

상기 실린더 및 피스톤 로드는 상기 실드와 상기 지지 구조물 사이를 상호 연결시키도록 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 코크스 드럼.
제7항에 있어서, 상기 실드의 내부에 포개워 끼워져 텔레스코픽 방식으로 장착되며 상기 코크스 드럼의 하부 출구에 인접하여 지지되는 내부 실드를 구비하는 것을 특징으로 하는 안전 코크스 드럼.
제9항에 있어서, 상기 엑츄에이터는 상기 드럼에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 코크스 드럼.
측벽과, 상기 측벽의 하부 단부로부터 큰 직경의 하부 출구를 가진 하부 바닥 단부까지 아래로 내려가면서 안쪽으로 테이퍼진 하부를 구비하고 있으며, 상기 하부 출구는 스위치 데크 플로어 위로 소정 간격 이격되어 있는 직립 코크스 드럼에 사용되는 안전 시스템으로서, 상기 안전 시스템은,

상기 하부 출구를 개폐하기 위한 이동 가능 커버와;

상기 하부 출구로부터 상기 커버를 개방하기 위하여 원격 조정가능한 개방 장치와;

코크스 드럼의 하부 출구와 상기 개방 장치의 수평면 보다 큰 수평면 치수를 가지고 있고, 스위치 데크 플로어 위로 상기 하부 출구의 높이 보다 큰 수직 높이를 가지고 있으며, 상기 커버가 상기 하부 출구로부터 개방되어 코크스 드럼으로부터 배출되는 것을 가둘 수 있도록 상기 하부 출구와 상기 스위치 데크 플로어 사이의 영역을 둘러쌀 수 있는 실드를 구비하는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼의 안전 장치.
제12항에 있어서, 상기 실드는 동작 위치와 접혀져 있는 위치 사이로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼의 안전 장치.
제13항에 있어서, 상기 실드는 동작 위치와 접혀져 있는 위치 사이에서 상기 스위치 데크 플로어에 대하여 수직하게 승하강하는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼의 안전 장치.
제14항에 있어서, 상기 실드는, 접혀진 위치로 이동되었을 때, 상기 스위치 데크 플로어에 대하여 수직하게 상승되어 있는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼의 안전 장치.
제14항에 있어서, 상기 수직하게 상승된 위치의 실드에 대하여 포개어져 겹쳐지게 위치하는 하나 이상의 고정 실드를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼의 안전 장치.
제14항에 있어서, 상기 실드를 접혀진 위치에서 유지시키기 위한 안전 래치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 코크스 드럼의 안전 장치.