KR100749661B1 - 미건류 적열코크스 압출방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스오븐의 연소실의 연소열에 의하여 탄화실에서 건조처리된 적열코크스의 성형상태를 판단하여 미건류상태의 적열코크스가 이동기기의 트랜스퍼카에 의해 압출되는 것을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 연소실에 연소가스를 제공하는 연소가스 공급부와, 상기 탄화실에 제공되어 상기 탄화실의 예열온도를 검출하는 제1온도감지부와, 상기 탄화실의 전방에 제공되어 탄화실 도어가 개방되어 노출되는 적열코크스의 온도를 측정하는 제2온도감지부와, 상기 제2온도감지부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 적열코크스의 압출여부를 지시하는 제어부로 이루어지고, 상기 제2온도감지부에 의해 측정되는 적열코크스의 온도가 목표값에 도달하지 않으면 연소가스가 상기 탄화실에 공급되도록 상기 연소가스 공급부를 조작하는 것을 특징으로 하므로, 적열코크스의 건류상태를 자동으로 측정하고 그 측정결과에 따라 탄화실의 온도를 제어하여 완전 건류된 적열코크스를 압출하고 또한 연소가스의 공급량을 제어함으로써 환경공해 발생 및 설비사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 코크스의 품질을 향상시킬 수 있다.

온도감지, 온도센서, 연소가스, 송수신제어부

Description

미건류 적열코크스 압출방지장치{Apparatus for prohibiting the extrusion of the unheated hot coke}

도 1은 종래 실시예에 따른 적열코크스의 압출작업을 도시한 도면.

도 2는 종래 실시예에 따른 적열코크스의 건류상태 판단작업을 도시한 도면.

도 3은 적열코크스의 온도분포를 탄화실별로 구분한 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 미건류 적열코크스의 압출방지작업을 나타낸 흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 적열코크스의 건류상태 판단작업을 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 코크스오븐의 작업공정을 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 적열코크스의 온도분포를 탄화실별로 구분한 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

42 : 중앙운전실 제어반

50 : 온도센서

60 : 변환기

70 : 송수신 제어부

80 : 제1변환송수신부

90 : 비교분석부

100 : 이동기기 제어부

110 : 비교연산 제어부

140 : 제2변환송수신부

본 발명은 코크스 오븐에서의 적열코크스 압출작업시에 건류되지 않은 미건류 상태의 적열코크스가 압출되는 것을 방지하기 위한 장치에 관한 것이고. 보다 상세하게는 코크스 품질목표(예를 들어, 목표온도 1050℃)에 미달되는 미건류 적열코크스가 탄화실에서 사전 압출되는 것을 방지하고 또한 이를 완전히 건류시킨 후 압출작업이 수행되도록 하여 코크스의 품질을 향상시키고 환경공해의 발생을 방지하며, 설비사고의 문제점을 방지할 수 있는 미건류 적열코크스 압출방지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 코크스 오븐에서의 코크스 생산공정은 도 1에 도시된 바와 같이 탄화실(10)에 장입된 석탄을 고온 하에서 일정시간동안 건류시킴으로써 코크스를 생산한다. 그리고, 코크스화된 적열코크스(14)는 이동기기 설비(11, 12)에 의해 추출되고, 추출된 코크스는 소화탑(미도시)에서 소화처리된 후 이송라인을 따라서 고로로 이송되어 철광석을 녹이는 열원으로 이용된다. 이때, 코크스의 품질은 후속공정에서 생산되는 제품의 품질에 영향을 미치는 중요한 요소이다.

그러나, 코크스 생산과정에서 코크스 오븐의 구조상 개별적으로 분리된 132문의 탄화실(10) 중에서 연소가스용 공급계통의 이상 등으로 인하여 연소 상태가 불량한 탄화실에서의 석탄은 미건류 상태(미성형 코크스)로 발생되고, 이러한 미건류 코크스가 후속공정에 공급되면 후속공정에서의 제품의 품질에 악영향을 미친다.

이에 따른 코크스 생산공정에 의하면 탄화실(10)과 연소실(20)이 개별적으로 대응하여 설치되는 구조에서 탄화실(10)에 석탄을 장입하고, 연소실에서는 가스유량을 공급하여 탄화실(10) 내의 온도를 목표온도에 유지하면 탄화실(10)에 장입된 석탄이 조업 가동율에 따른 목표건류시간, 약 17시간 이상동안 건류처리되어 완숙된 성형 코크스가 생산된다.

이때, 고로 공정에서 철광석을 녹이기 위한 열원 및 통풍력을 확보하기 위하여 요구되는 코크스의 품질조건은 약 1050℃ 정도의 적열코크스 목표온도와, 약 86.0 이상의 코크스 강도와, 약 4% 이하의 수분으로 유지시키는 것이다.

한편, 완숙된 성형 코크스로 생산하게 위해서는 연소실(20)에 공급되는 가스유량이 잘 연소되어 탄화실(10)의 예열이 잘되어야 하지만, 연소계통의 상태에 따라서 적열코크스가 과건류, 표준건류, 미건류 상태로 발생된다. 그리고, 탄화실(10)에서 석탄의 건류상태는 개별 탄화실에 대한 운전자의 주관적인 판단에 의해 확인되므로 다수개로 구성된 코크스 오븐의 탄화실에서의 석탄 건류상태에 대한 정확한 판정이 어렵게 된다.

도 2를 참조하면, 건류가 완료된 적열코크스의 압출작업을 수행하기 전에 적 열코크스를 안내하는 이동기기 트랜스퍼카(11)의 운전자는 압출 준비작업으로서 탄화실 도어(15)를 탈착한 후 코크스 가이드설비(16)를 탄화실(10) 측으로 전진시킨 후 코크스 가이드설비(16) 후미의 프레임에 제공된 점검구(17)를 통해 개방된 탄화실 내부의 적열코크스(14)의 성형상태를 육안으로 판단한다. 적열코크스(14)의 성형상태는 밝다, 검다, 양호하다, 불량하다 등으로 분류되어 판단된다. 운전자는 적열코크스(14)의 성형상태가 양호하다고 판단되면 압출작업을 수행하지만 불량하다고 판단되면 소정시간이 경과한 후 완전 건류상태를 판단하면 압출작업을 수행하므로 양호한 품질의 적열코크스만을 생산하게 된다.

그러나, 코크스 오븐의 온도분포가 일정하지 않은 상태에서 운전자의 주관적인 판단, 즉 코크스 가이드설비(16)의 후미에 있는 점검구(17)를 통한 운전자의 육안에 의해 이루어지는 판단은 정확한 적열코크스의 성형상태를 제공하지 못한다. 그 결과 적열코크스의 품질을 일정하게 유지하지 못한다. 특히, 작업자의 판단착오 등에 의하여 미건류 상태의 적열코크스가 압출되면 코크스의 성형과정에서의 목표온도가 떨어져서 응집력이 저하되어 코크스의 강도가 하락하게 되고, 적열코크스를 소화시킬 때 수분함유량이 증대되며, 압출 후에는 화염 및 분진을 발생시켜 환경공해가 발생되고, 또한 건식 소화작업 시에는 미연가스를 내포하고 있어 폭발 사고도 초래하게 된다.

또한, 적열코크스의 성형상태를 판단하기 위하여 운전자가 탄화실로부터 방산되는 열에 노출되어야 하므로, 운전자는 이러한 판단작업을 기피하는 경향이 있다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 코크스오븐에 갖추어진 탄화실에서 건열처리된 적열코크스의 건류상태를 자동으로 측정하고 그 측정결과에 따라 탄화실의 온도를 제어하여 완전 건류된 적열코크스를 압출함으로써 환경공해 발생 및 설비사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 코크스의 품질을 향상시킬 수 있는 미건류 적열코크스 압출방지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 코크스오븐의 연소실의 연소열에 의하여 탄화실에서 건조처리된 적열코크스의 성형상태를 판단하여 미건류상태의 적열코크스가 이동기기의 트랜스퍼카에 의해 압출되는 것을 방지하기 위한 장치는 상기 연소실에 연소가스를 제공하는 연소가스 공급부와, 상기 탄화실에 제공되어 상기 탄화실의 예열온도를 검출하는 제1온도감지부와, 상기 탄화실의 전방에 제공되어 탄화실 도어가 개방되어 노출되는 적열코크스의 온도를 측정하는 제2온도감지부와, 상기 제2온도감지부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 적열코크스의 압출여부를 지시하는 제어부로 이루어지고, 상기 제2온도감지부에 의해 측정되는 적열코크스의 온도가 목표값에 도달하지 않으면 연소가스가 상기 탄화실에 공급되도록 상기 연소가스 공급부를 조작하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고, 종래 구성과 동일한 구성은 동일 도면번호를 채택한다.

본 발명에 따른 미건류 적열코크스 압출방지장치는 적열코크스의 이동기기인 트랜스퍼카(11)의 코크스 가이드설비(16)를 구성하는 프레임의 후방에 제공되어 탄화실 도어(15)가 오픈된 상태에서 외부에 노출된 적열코크스(14)의 온도를 측정하는 온도센서(50)를 포함하는 제2온도감지부를 갖는다. 제2온도감지부는 온도센서(50)에서 측정된 온도 측정결과를 전기적 신호 등으로 변환시키는 변환기(60)와, 변환기(60)로부터 전송되는 신호를 하기에 설명되는 제어부에 전송하는 송수신부(70)를 갖는다. 변환기(60)와 송수신부(70)는 트랜스퍼카의 운전실(40)에 제공된다.

송수신부(70)의 검출온도신호를 수신하는 중앙운전실(41)의 제어부에는 프로세스 제어반(42)이 제공된다. 프로세스 제어반(42)에는 송수신부(70)의 검출신호를 수신하여 변환시키는 제1변환송수신부(80)와, 제1변환송수신부(80)의 신호를 기준신호와 비교분석하는 비교분석부(90)를 갖는다. 적열코크스(14)의 압출여부는 비교분석부(90)의 분석결과에 따라 결정된다.

트랜스퍼카(11)의 운전실에 제공된 이동기기 제어부(100)는 비교분석부(90)의 분석결과에 의하여 적열코크스의 온도가 압출허용온도, 예를 들어 하기 표 1에 나타난 바와 같이 1000℃ 이상일 때 압출을 지시하도록 오더센서(101)를 조작하는 반면 적열코크스가 미건류상태인 온도, 예를 들어 950℃ 이하일 때 압출보류를 지시하도록 홀딩센서(102)를 조작한다.

[표 1]

순 위	온도(℃)	mmA	건류상태	신호	연소가스유량
1	900	4	미건류	압출보류	증 가
2	950	8	미건류
3	1000	12	정상	압출지시	정 상
4	1050	16	정 상
5	1100	20	과건류		감 소

한편, 비교분석부(90)의 분석결과에 따라서 연소실에 공급되는 연소가스의 유량을 제어하기 위한 연소가스 제어부(120)가 프로세스 제어반(42)에 제공된다. 연소가스 제어부(120)는 비교연산부(110)와, 비교연산부(110)의 출력치에 따라 전기신호를 출력하여 연소가스 공급밸브(130)의 작동을 조작함으로써 연소실에 대한 가스공급을 제어한다. 따라서, 상기 표 1을 참조하면 미건류상태로 판정된 탄화실의 연소실에는 연소가스유량을 증가시키고 과건류상태로 판정된 탄화실의 연소실에는 연소가스유량을 감소시킨다.

탄화실(10)에 제공된 온도감지센서(150)를 구비한 제1온도감지부는 탄화실(10)의 예열온도를 검출한다. 따라서, 상술된 바와 같이 연소가스 제어부(120)의 출력신호에 의하여 연소실에 공급되는 연소가스의 공급유량이 제어되는 동안 탄화실(10)의 예열온도는 온도감지센서(150)에 의하여 측정된다. 상기 제1온도감지부에서 검출된 검출온도는 프로세스 제어반(42)에 제공된 제2변환송수신부(140)를 경유하여 비교분석부(90)에 송신되어 상술된 과정을 통하여 적열코크스의 압출여부를 판별한다.

이하, 본 발명에 따른 미건류 적열코크스 압출방지장치의 작동에 관하여 설명한다.

상술된 바와 같이, 적열코크스의 압출을 안내하는 이동기기 트랜스퍼카(11)와 압출기(12)는 탄화실(10)의 도어(15)를 탈착한다. 트랜스퍼카(11)는 개방된 탄화실측으로 코크스 가이드설비(16)를 전진시키며, 이와 연동하여 점검구(17)가 형성되어 있는 프레임측에 고정용 볼트부재에 의해 고정설치되어 있는 고온방사 온도센서(50)에 의하여 적열코크스의 온도를 측정한다. 온도센서(50)는 프레임의 수직길이 방향을 따라서 균등분할된 위치에 복수개 설치된다. 온도센서(50)는 적열코크스의 온도를 검출하고, 검출된 온도값은 전기전송 케이블(51)에 의하여 트랜스퍼카 운전실(40)의 변환기(60)에 제공된다.

즉, 변환기(60)는 트레스퍼카 운전실(40)의 전기제어반에 제공되어 온도센서(50)의 측정온도를 전파신호로 변환한다. 변환된 데이터는 송수신제어부(70)를 통해서 중앙운전실(41)의 프로세스 제어반(42)에 제공된 제1변환송수신부(80)에 입력된다. 이 후에, 프로세스 제어반(42)의 비교분석부(90)에서 목표치 대비 측정치의 편차를 분석판정하게 되고 판정결과에 따라서 압출작업 수행여부를 이동기기 제어부(100)에 출력한다.

즉, 적열코크스의 목표 건류온도와 적열코크스의 측정온도를 비교하여 적열코크스의 압출여부를 결정한다. 즉, 적열코크스의 측정온도가 목표 건류온도 이상이면 적열코크스의 건류상태가 양호함을 의미하므로 적열코크스를 압출하도록 이동기기 운전실의 이동기기 제어부(100)의 오더센서(101)에 압출지시신호를 출력한다. 그러나, 적열코크스의 측정온도가 목표 건류온도 미만이면 적열코크스의 건류상태를 불량으로 판단하여 이동기기 운전실의 이동기기 제어부(100)의 홀디센서(102)에 압출보류신호를 출력한다.

이때, 비교분석부(90)에서 실측온도를 비교분석하여 연소실(20)에 유입되는 연소가스의 공급유량을 조절하도록 한다. 탄화실의 예열 온도가 높거나 낮다는 것은 적열코크스의 과건류상태 또는 미건류상태를 의미하므로, 실측온도와 표준온도 사이의 편차만큼 열량값을 유량값으로 계산하여 가스유량을 조절한다. 따라서, 비교연산 제어부(110)가 제어유량을 연소가스 공급제어부(120)에 출력하여 연소가스 공급밸브(130)를 조작하도록 한다.

상술된 바와 같이 연소가스 공급제어부(120)의 출력치에 의해 연소가스 공급밸브(130)를 조작할 때 온도감지센서(150)는 공급유량에 따른 탄화실의 온도가 목표온도에 도달되었는 지 여부를 검출한다. 검출된 온도값은 전송 케이블을 통해서 중앙운전실(41)의 제2변환송수신부(140)를 거쳐 비교분석부(90)에 입력된다. 비교분석부(90)는 탄화실 온도와 목표온도를 대비하여 그 편차값이 제로값에 도달하 때까지 감시기능을 수행한다.

이때, 탄화실 온도가 목표온도에 도달되면 비교연산 제어부(110)에 유량출력치가 복귀되도록 재출력하여 연소가스 공급밸브(130)는 최초 출력치로 복귀된다. 이러한 공급밸브(130)의 복귀동작은 미건류 판단에 따른 승온작업이 완료되었음을 의미하므로, 비교분석부(90)는 오더센서(101)가 작동하도록 이러한 완료상태를 제1변환송수신부(80)를 통하여 이동기기 운전실(40)의 이동기기 제어부(100)에 출력한다. 그 결과 트랜스퍼카(11)의 운전자는 코크스오븐의 탄화실 도어(15)를 탈착시키고 코크스 가이드설비(16)를 코크스오븐 탄화실(11)로 전진시켜 적열코크스의 압 출작업을 수행한다.

그리고, 이러한 제어동작은 탄화실에서의 코크스 생산준비작업과 동시에 최초 출력이 이루어지고, 압출작업이 종료되면 한사이클의 제어동작이 종료되므로, 도 7에 나타난 바와 같이 목표품질에 적합한 적열코크스만을 생산하게 된다.

따라서, 본 발명에 따르면 작업자의 육안을 통한 주관적인 판단으로 적열코크스의 건류상태를 판단함으로써 야기되는 문제점을 해결하기 위하여 코크스오븐에 갖추어진 탄화실에서 건열처리된 적열코크스의 건류상태를 자동으로 측정하고 그 측정결과에 따라 탄화실의 온도를 제어하여 완전 건류된 적열코크스를 압출하고 또한 연소가스의 공급량을 제어함으로써 환경공해 발생 및 설비사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 코크스의 품질을 향상시킬 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (3)

1. 코크스오븐의 연소실의 연소열에 의하여 탄화실에서 건조처리된 적열코크스의 성형상태를 판단하여 미건류상태의 적열코크스가 이동기기의 트랜스퍼카에 의해 압출되는 것을 방지하기 위한 장치에 있어서,

   상기 연소실에 연소가스를 공급하는 연소가스 공급부와,

   상기 탄화실에 제공되어 상기 탄화실의 예열온도를 검출하는 제1온도감지부와,

   상기 탄화실의 전방에 제공되어 탄화실 도어가 개방되어 노출되는 적열코크스의 온도를 측정하는 제2온도감지부와,

   상기 제2온도감지부로부터 전송되는 신호에 따라서 상기 적열코크스의 압출여부를 지시하는 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 미건류 적열코크스 압출방지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2온도감지부는 상기 탄화실의 적열코크스의 압출을 안내하는 코크스 가이드설비에 제공된 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 미건류 적열코크스 압출방지장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 제2온도감지부에 의해 측정된 적열코크스의 온도가 기준온도에 미달하는 경우에 연소가스가 상기 연소실에 공급되도록 상기 연소가스 공급부를 조작하는 것을 특징으로 하는 미건류 적열코크스 압출방지장치.

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