KR100711781B1 - 코크스로의 가스압 측정장치 - Google Patents

Abstract

코크스로의 가스압을 효과적으로 측정할 수 있는 코크스로의 가스압 측정장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치는, 코크스로의 탄화실에 수평 상태로 설치되며, 탄화실의 가스압을 측정하는 2개 이상의 프루브로 이루어진 프루브 조립체; 상기 프루브의 내부에 각각 삽입되는 열전대; 상기 프루브로부터의 압력 변화를 전달받는 도압관을 통해 전달받는 압력 트랜스미터; 상기 압력 트랜스미터의 신호를 전달받으며, 또한 상기 열전대에서 측정되는 온도를 보상도선을 통해 전달받는 레코더; 및 레코더에 입력된 정보를 표시하는 표시부를 포함한다. 이로써, 프루브들에 의해 감지된 가스압 중에서 가장 높은 가스압이 설정 가스압(700㎜H20) 이하가 되는 조업 조건으로 조업을 실시할 수 있다.

코크스로, 건류, 연화 용융 영역, 가스압, 프루브 조립체, 높이, 길이,

Description

코크스로의 가스압 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING GAS PRESSURE OF A COKE FURNACE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치가 설치된 상태를 나타내는 개략 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 세부 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 주요부 확대 사진이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 설치 상태를 나타내는 측면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 각 프루브에서 감지되어 표시부에 표시되는 가스압을 나타내는 실험 데이터이다.

본 발명은 코크스로의 가스압 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크스로의 가스압을 효과적으로 측정할 수 있는 코크스로의 가스압 측정장치에 관한 것이다.

코크스로는 고로에서 철광석 환원재로 사용되는 코크스를 생산하는 설비로서, 대략 8 내지 10탄종의 석탄을 배합하여 코크스로에 장입하고 16 내지 20시간동안 건류하여 코크스를 제조한다.

이러한 코크스로는 가동율에 따라 다르지만 탄화실이 대략 1100℃의 온도로 가열되며, 폭이 대략 45㎝인 가열된 노벽 사이로 석탄이 장입되어 양쪽면으로부터 열이 전달되어 석탄이 건류되어 코크스로 제조된다.

이와 같은 코크스 제조 공정에서 석탄은 건조, 탈휘발분, 연화, 용융, 고화 과정을 거치게 되며, 연화 용융 과정에서 발생되는 가스가 연화 용융층과 탄화물 사이로 배출되고, 배출된 가스가 저항을 받아 가스압을 발생시키게 된다.

그런데, 상기한 석탄 건류 과정에서 발생되는 가스압은 코크스로를 변형시키고, 심할 경우 코크스로 탄화실이 영구 변형의 상태로 된다.

따라서, 제조된 코크스를 압출할 때 압출이 되지 않는 문제점이 발생되고, 나아가서는 코크스로가 붕괴되는 사고가 발생된다.

이러한 문제점을 억제하기 위해, 통상적으로는 코크스로의 가스압을 측정하기 위한 가스압 측정장치를 구비하고 있다.

이에, 종래의 가스압 측정장치에 대해 살펴보면 다음과 같다.

종래의 가스압 측정장치는 코크스로에 직립 상태로 설치되는 프루브와, 프루브의 내측에 설치되는 열전대와, 프루부로부터의 압력 변화를 압력 트랜스미터를 통해 레코더로 전달하는 도압관과, 프루브에서 발생된 수분이 도압관 내에서 응축 되었을 때 이를 제거하기 위한 수분 제거기와, 프루브 내부의 열전대에서 측정되는 온도를 레코더에 전달하는 보상도선과, 레코더에 입력된 정보를 표시하는 표시부를 구비한다.

이러한 구성에 의하면, 가스압은 프루브에 의해 측정되어 레코더로 전달되고, 탄중 온도는 열전대에 의해 측정되어 레코더로 전달된다.

그리고, 레코더에 전달된 가스압 및 온도는 표시부에 표시된다.

그런데, 상기한 종래의 가스압 측정장치는 위에서 설명한 바와 같이 프루브가 직립 상태로 설치되므로, 아래와 같은 문제점이 발생된다.

일반적으로, 코크스로에서는 탄화실의 양쪽면으로부터 건류가 시작되어 연화 용융 영역이 중심으로 이동하는데, 이 연화 용융 영역이 서로 만나게 되는 지점에서 가스압이 최대로 된다.

그러나 상기 탄화실의 양쪽 벽의 온도 차이로 인해 상기한 연화 용융 영역이 서로 만나게 되는 지점은 일반적으로 탄화실의 중간 지점에 위치되지 않는다.

다시 말하면, 탄화실의 중간 지점을 구조적 중심 지점이라 하고, 연화 용융 영역이 서로 만나게 되는 지점을 열적 중심 지점이라고 하면, 열적 중심 지점은 구조적 중심 지점과 일치하지 않는다.

따라서, 한개의 프루브를 직립 상태로 설치하여 가스압을 측정하는 종래의 가스압 측정장치는 프루브 설치 위치를 열적 중심 지점에 위치시킬 수 없으므로, 가스압 및 탄중 온도의 측정값이 매우 다양하게 변화되고, 이로 인해 정확한 가스압 측정이 불가능한 문제점이 있다.

이와 같이, 종래의 가스압 측정장치는 가스압을 정확하게 측정할 수 없으므로, 측정되는 가스압이 설정 가스압(700㎜H20) 이하가 되는 조업 조건(노내 온도, 수분 등)으로 조업을 실시하더라도 상기 부정확한 측정 가스압으로 인해 실제 가스압이 설정 가스압을 초과하는 경우가 발생된다.

따라서, 종래의 가스압 측정장치를 이용하는 경우에는 가스압이 설정 가스압 이상으로 과도하게 상승하여 코크스로가 영구변형되거나 붕괴되는 것을 확실히 방지할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 가스압 및 탕중 온도를 정확하게 측정할 수 있는 가스압 측정장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

코크스로의 탄화실에 수평 상태로 설치되며, 탄화실의 가스압을 측정하는 2개 이상의 프루브로 이루어진 프루브 조립체;

상기 프루브의 내부에 각각 삽입되는 열전대;

상기 프루브로부터의 압력 변화를 전달받는 도압관을 통해 전달받는 압력 트랜스미터;

상기 압력 트랜스미터의 신호를 전달받으며, 또한 상기 열전대에서 측정되는 온도를 보상도선을 통해 전달받는 레코더; 및

레코더에 입력된 정보를 표시하는 표시부

를 포함하는 코크스로의 가스압 측정장치를 제공한다.

열적 중심 지점을 효과적으로 감지하기 위해 본 발명의 실시예는 상기 프루브 조립체를 3개의 프루브로 구성한다.

그리고, 상기한 3개의 프루브 중에서 적어도 어느 한 프루브의 길이를 다른 나머지 프루부의 길이와 다르게 형성하고, 상기한 3개의 프루브 중에서 적어도 어느 하나의 프루브가 구조적 중심에 위치되도록 배치한다.

바람직하게는 3개의 프루브를 길이가 모두 다르게 형성하고, 중간 길이의 프루브가 구조적 중심에 위치되도록 배치한다.

물론, 상기한 프루브 조립체를 구성하는 프루브의 갯수를 증가시킬 수록 실제 가스압을 더욱 정확하게 측정할 수 있는 것은 자명하다.

그리고, 상기한 프루브 조립체는 각각의 프루브들이 탄화실 바닥으로부터의 높이가 서로 다르게 배치하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 프루브 조립체는 탄화실의 높이를 2등분하여 상기 탄화실의 바닥으로부터 1/2 이하의 높이에 설치하는 것이 바람직한데, 이는 탄화실의 상부측보다 하부측에서의 장입 밀도가 높고, 이로 인해 하부측에서의 가스압이 상부측보다 더 높기 때문이다.

바람직하게는 탄화실의 높이를 3등분하여 바닥으로부터 1/3에 해당하는 높이에 프루브 조립체를 설치하고, 중간에 배치되는 프루브가 상기한 1/3에 해당하는 높이에 위치되도록 프루브 조립체를 설치한다.

그리고, 상기한 가스압 측정장치는 프루브에서 발생되어 도압관 내에서 응축 되는 수분을 제거하기 위한 수분 제거기를 더욱 구비할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 각각의 프루브에서 감지되는 가스압 중에서 제일 높은 압력을 실제 가스압으로 판정하여 조업 조건을 설정하고, 이 조업 조건으로 조업을 실시함으로써, 가스압이 과도하게 상승되어 코크스로가 영구변형되거나 붕괴되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치가 설치된 상태를 나타내는 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 세부 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 주요부 확대 사진이다.

그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 설치 상태를 나타내는 측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치에 구비된 프루브 조립체의 각 프루브에서 감지되어 표시부에 표시되는 가스압을 나타내는 실험 데이터이다.

본 발명의 가스압 측정장치는 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 프루브를 일체로 조립한 프루브 조립체를 사용하여 가스압을 측정하고, 각각의 프루브에서 감지된 가스압 중에서 가장 높은 가스압을 실제 가스압으로 판정하여 설비를 관리하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치는 3개의 프루브들(12,14,16)을 일체로 조립하여 형성한 프루브 조립체(10)를 구비한다.

상기 프루브들(12,14,16)의 내부에는 열전대(12a,14a,16a)가 각각 구비되며, 상기 열전대(12a,14a,16a)는 보상도선(20)을 통하여 레코더(30)에 연결된다. 그리고 프루브들(12a,14a,16a)의 다른 편 끝단에는 석탄 건류시의 압력 변화를 압력 트랜스미터(40)로 전달하는 도압관(50)이 연결되고, 압력 트랜스미터(40)에는 압력 트랜스미터(40)의 전류 변화를 감지하여 압력 변화를 기록하는 레코더(30)가 연결된다. 물론, 상기 레코더(30)는 열전대(12a,14a,16a)의 전류 변화를 감지하여 온도 변화를 기록하기도 한다.

그리고, 상기 레코더(30)에는 온도 변화 및 압력 변화를 모니터를 통해 디스플레이하는 컴퓨터(60)가 연결된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가스압 측정장치는 프루브들(12,14,16)에서 발생되어 도압관(50) 내에서 응축되는 수분을 제거하기 위한 수분 제거기(70)를 더욱 구비할 수 있다.

석탄 건류시의 압력 변화를 감지하기 위해 상기 프루브들(12,14,16)의 끝부분에는 일정한 폭 및 길이, 예컨대 1㎜의 폭과 3㎜의 길이를 갖는 2개의 사각형 구멍(18)(도 3에는 한개씩의 사각형 구멍만 도시하였다)이 서로 마주보는 위치에 형성된다.

한편, 본 발명은 상기한 구성의 프루브들(12,14,16) 중에서 적어도 어느 한개의 프루브가 열적 중심 지점에 배치되도록 하기 위해 아래에 기술하는 바에 따라 코크스로에 설치한다.

위에서 언급한 바와 같이, 열적 중심 지점은 구조적 중심 지점과 반드시 일 치하지는 않으며, 또한 가스압은 장입 밀도가 높은 코크스로의 하부 위치에서 측정된다.

따라서, 본 발명에서는 3개의 프루브들(12,14,16) 중에서 적어도 어느 한개의 프루브(14)를 나머지 프루브들(12,16)과는 다른 길이로 형성하고, 상기 프루브들(12,14,16) 중에서 적어도 어느 한개의 프루브(14) 끝부분, 바람직하게는 사각형 구멍(18)이 구조적 중심 지점에 위치되도록 프루브들(12,14,16)을 수평 방향으로 배치한다.

이때, 상기 프루브들(12,14,16)은 사각형 구멍(18)들이 코크스로의 바닥과 수평이 되로록 설치한다.

이러한 설치 방법에 의하면, 열적 중심 지점이 구조적 중심 지점으로부터 일정 거리만큼 오프셋된 지점에 형성되더라도 다른 나머지 프루브들에 의해 열적 중심 지점의 가스압을 측정할 수 있게 된다.

또한, 상기 프루브들(12,14,16)은 코크스로 바닥으로부터의 높이를 2등분하여 1/2 이하의 높이에 설치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 위에서 설명한 바와 같이 코크스로 하부의 장입 밀도가 상부에 비해 높기 때문이다.

본 발명의 실시예에서는 코크스로 바닥으로부터의 높이를 3등분하여 1/3에 해당하는 높이에 프루브들(12,14,16)을 설치한다.

이때, 상기 프루브들(12,14,16)은 바닥으로부터의 높이가 서로 다르게 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 높이차에 따른 가스압 측정 오차를 줄일 수 있다.

프루브들(12,14,16)이 일정한 높이차를 가지도록 설치하기 위해, 본 발명의 실시예에서는 도 4에 도시한 바와 같이 프루브 조립체(10)를 일정한 각도, 예컨대 45°의 각도로 설치한다. 물론, 상기 각도는 0°를 초과하고 90°미만인 각도 내에서 적절한 각도로 설정할 수 있다.

이러한 구성의 가스압 측정장치에 의하면, 복수의 프루브(12,14,16)로 이루어진 프루브 조립체(10)에서 측정되는 가스압 중에서 가장 높은 가스압을 실제 가스압으로 판정하고, 이에 따라 조업 조건을 설정하여 조업을 실시할 수 있으므로, 가스압의 과도한 상승으로 인해 코크스로가 영구변형되거나 붕괴되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 가스압 측정장치는 가스압을 정확하게 측정할 수 있다.

따라서, 가스압의 과도한 증가로 인해 코크스로가 영구변형되거나 붕괴되는 것을 방지할 수 있어 코크스로의 조업안정과 장수명화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 코크스로의 탄화실에 수평 상태로 설치되며, 탄화실의 가스압을 측정하는 2개 이상의 프루브로 이루어진 프루브 조립체;

   상기 프루브의 내부에 각각 삽입되는 열전대;

   상기 프루브로부터의 압력 변화를 전달받는 도압관을 통해 전달받는 압력 트랜스미터;

   상기 압력 트랜스미터의 신호를 전달받으며, 또한 상기 열전대에서 측정되는 온도를 보상도선을 통해 전달받는 레코더; 및

   레코더에 입력된 정보를 표시하는 표시부

   를 포함하는 코크스로의 가스압 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프루브 조립체가 3개의 프루브로 이루어지는 코크스로의 가스압 측정장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 프루브들 중에서 적어도 어느 한 프루브의 길이가 다른 나머지 프루부의 길이와 다르게 형성되는 코크스로의 가스압 측정장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 프루브들 중에서 적어도 어느 하나의 프루브가 구조적 중심에 위치되도록 배치되는 코크스로의 가스압 측정장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 프루브들이 길이가 모두 다르게 형성되는 코크스로의 가스압 측정장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 프루브들 중에서 중간 길이의 프루브가 구조적 중심에 위치되도록 배치되는 코크스로의 가스압 측정장치.
7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 프루브 조립체는 각각의 프루브들이 탄화실 바닥으로부터의 높이가 서로 다르게 배치되는 코크스로의 가스압 측정장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 프루브 조립체는 탄화실의 높이를 2등분하여 상기 탄화실의 바닥으로부터 1/2 이하의 높이에 설치되는 코크스로의 가스압 측정장치.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 프루브 조립체는 탄화실의 높이를 3등분하여 바닥으로부터 1/3에 해당하는 높이에 설치되는 코크스로의 가스압 측정장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 프루브들에서 발생되어 도압관 내에서 응축되는 수분을 제거하기 위한 수분 제거기를 더욱 구비하는 코크스로의 가스압 측정장치.

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