KR100757190B1 - 코크스오븐용 리버싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개폐가능한 리버싱코크가 유입부에 제공되어 있는 가스공급통로를 통해 유입되는 연소가스와 공기공급박스를 통해 유입되는 외부공기가 연소실에서 연소되어 탄화실에 유입된 석탄을 건류시키는 코크스오븐에서 상기 리버싱코크의 개폐동작에 따라서 상기 공기공급박스의 유입부를 통해 유입되는 외부공기의 유입량을 조절할 수 있는 코크스오븐용 리버싱장치에 관한 것으로서, 상기 리버싱코크를 개폐동작시키도록 왕복이동이 가능한 가동부재와, 상기 가동부재의 왕복이동에 따라서 왕복이동이 가능하도록 상기 가동부재에 연결된 지지부재와, 상기 지지부재의 일측면에 연결되어 상기 가동부재의 왕복이동에 따른 상기 지지부재의 왕복이동에 따라서 상기 유입부의 개도를 조절하도록 상기 공기공급박스의 유입부에 횡단하는 방향으로 삽입되는 판상의 차폐부재로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 공급가스 차단시 찬공기만 연소실로 유입되는 것을 방지하고 생가스가 인접하는 연소실로 유입되어 연도로 배출되는 문제점을 제거하여 대기오염을 방지할 수 있다.

공기유입박스, 플러싱타임, 공기조정판

Description

코크스오븐용 리버싱장치{Reversing apparatus for the coke oven}

도 1은 코크스오븐 리버싱장치의 작동상태 및 연소계통도를 도시한 구성도.

도 2a는 홀수열 리버싱코크와 짝수열 리버싱코크가 제1로드 및 제2로드에 각각 연결된 상태를 도시한 도면, 도 2b는 리버싱코크와 로드의 연결상태를 도시한 단면도.

도 3은 일반적인 연소용 공기의 제어상태를 도시한 작동 상태도.

도 4는 본 발명에 따라서 공기량 조정프레임이 공기공급박스에 설치되는 상태를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명에 따라서 공기량 조정프레임에 공기조정판이 설치되는 상태를 도시한 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 공기조정판의 지지부재의 측면도.

도 7은 본 발명에 따른 공기조정판의 지지부재의 정면도.

도 8은 본 발명에 따른 공기공급박스의 개폐덮개가 개방된 상태를 도시한 도면.

도 9는 본 발명에 따라서 리버싱코크의 폐쇄동작에 연동하여 공기공급박스의 유입구의 개도가 조정되는 상태를 도시한 도면.

도 10은 본 발명에 따라서 리버싱코크와 공기공급박스의 유입구가 완전폐쇄된 상태를 도시한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 공기량 조정프레임

3 : 이동안내부재

80 : 개폐덮개

100 : 몸체

140 : 피니언기어

170 : 공기조정판

180 : 롤러

190 : 연결부재

210 : 관통공

본 발명은 코크스오븐의 연소실에서 연소된 연소가스를 배출하고 새로운 가스를 유입시키는 코크스오븐용 리버싱장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 공급가스 차단시점과 리버싱 과정에서 코크스오븐의 연소실로 찬공기가 불필요하게 공급되는 것을 차단하여 연소실 내의 열이 배출되는 것을 방지하고 또한 공급가스가 연소되 지 않은 상태로 배출되는 것을 방지함으로써 코크스의 생산비용을 감소시킬 수 있는 코크스오븐용 리버싱장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고로의 열원으로 사용되는 코크스는 연소실의 연소열을 이용하여 코크스오븐의 탄화실에 장입된 석탄(구체적으로는 역청탄)을 소정시간 동안 건류시킨 후 건류된 석탄을 압출하여 소화시킴으로써 제조된다.

코크스오븐에서 탄화실의 양측에는 연소실이 설치되고, 연소실에서 코크스오븐 가스(Coke Oven Gas)와 용광로 가스(Blast Furnace Gas)로 이루어진 연소가스는 유입되는 산소와 함께 연소되고, 그 결과 생성된 배기가스는 소정 시간을 주기로 하여 배기변을 통해서 외부로 배출된다. 이와 같이 배기가스가 배출되는 동안 연소가스의 공급은 차단되고 20분 또는 30분 후에 연소가스의 공급을 재개한다. 이와 같이 연소가스의 공급을 차단한 후 재개하는 연소가스의 교환과정을 리버싱(Reversing) 과정이라고 한다. 그리고, 이러한 리버싱 과정을 수행하기 위한 리버싱장치는 상기 가스공급통로를 개폐시키는 리버싱코크와 상기 리버싱코크를 작동시키는 실린더로 이루어진다.

이를 상설하면, 탄화실 1기당 다수의 연소실이 설치되고, 연소가스는 분배관과 가스공급통로를 통해서 연소실로 유입되고 외부공기는 공기공급박스와 에어파이프를 통해서 연소실로 유입된다. 코크스오븐의 연소실은 연소효율을 향상시키기 위하여 배치순서를 따라서 짝수열 연소실과 홀수열 연소실로 구분되고, 이에 대응하여 연소가스가 유입되는 상기 가스공급통로도 짝수열과 홀수열로 구분된다. 따라서 짝수열 가스공급통로의 유입부에 설치된 짝수열 리버싱코크는 제1실린더에 의 하여 일체로 작동하고 홀수열 가스공급통로의 유입부에 설치된 홀수열 리버싱코크는 제2실린더에 의하여 일체로 작동된다.

즉, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1실린더(11)가 닫힘(CLOSE) 측으로 움직이면 제1로드(11a)에 의하여 제1실린더(11)와 연결되어 있는 홀수열 리버싱코크(60-1)가 닫히면서 분배관(20)을 통한 가스공급이 차단된다. 이러한 상태에서 소연도 댐퍼가 개방되어 홀수열 연소실(70)의 압력을 제어하게 된다. 이때, 연도(Stack)에서 발생하는 부압에 의해서 공기공급박스(30)를 통해 홀수열 연소실(70)로 유입되는 차가운 외부공기는 인접하는 짝수열 연소실(71)의 열을 빼앗아 연도를 통해서 빠져 나간다. 이와 같은 열손실은 리버싱 과정이 반복됨에 따라 증가하게 된다. 마찬가지로, 짝수열 리버싱코크(60-2)는 제2로드(12a)에 의해서 제2실린더(12)의 동작에 연동하여 개폐된다.

그리고, 공기공급박스(30)의 개폐덮개(80)와 배기관 상부에 위치하는 배기변(40)은 연소실에 대응하여 짝수열과 홀수열로 구분되어 있으며, 이들 각각은 제1개폐실린더(10-1)와 제2개폐실린더(10-2)에 의하여 일체적으로 작동한다. 즉, 도 3을 참조하면, 공기공급박스(30)는 연소실 하부에 공기소통이 가능하게 설치되고, 그 입구에는 개폐덮개(80)가 힌지가능하게 설치된다. 공기공급박스(30)의 상부에는 제1실린더로드(30-1)가 설치되고 개폐덮개(80)는 제1실린더로드(30-1)에 제1체인(30-2)을 통해서 연결된다.

미설명부호 35는 개스공급박스이고, 36은 개스공급박스용 덮개이고, 35-1은 제2개폐실린더(10-2)에 연결되어 있는 제2실린더로드이고, 35-2는 개스공급박스용 덮개(35)와 제2실린더로드(35-1)를 연결하는 제2체인이다.

이때, 제1개폐실린더(10-1)가 작동하여 개폐덮개(80)가 개방되면 연소실 상부측에는 더 큰 부압이 인가되어 차가운 외부공기가 연소실로 유입되므로 상술된 리버싱 과정이 반복됨에 따라 연소실의 열손실이 증가하게 된다. 그 결과, 연소실 온도가 급격히 떨어져 코크스 품질하락 및 원단위 상승을 유발시킨다.

한편, 종래의 외부공기 제어방식에 따르면 대연도 통풍력에 의해 홀수열 연소실(70)에 부압이 작용하는 경우에 짝수열 연소실(71)로 유입된 생가스(RAW GAS)가 연와 사이의 틈새를 통해서 인접하는 홀수열 연소실(70)로 유입된다. 결과적으로, 연소되지 않은 생가스가 연도를 통해서 외부로 배출됨으로써 코크스 제조비용을 증가시키고 또한 심각한 대기 환경오염을 일으킨다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 코크스오븐의 연소실에서 리버싱 때마다 가스공급이 차단되어 있는 상태에서는 연소실에 외부공기가 유입되지 않게 하고 또한 부압이 작용하지 않도록 리버싱코크를 개폐동작시키는 제1실린더 및 제2실린더의 작동에 연동하여 공기공급박스의 유입구를 자동으로 폐쇄시키고 있다가 가스가 공급되는 시점에서는 상기 유입구를 자동으로 개방시킴으로써 외부공기를 소통시킬 수 있도록 리버싱코크의 개폐작동과 함께 공기공급박스의 유입수를 개폐시키는 코크스오븐용 리버싱장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 개폐가능한 리버싱코크가 유입부에 제공되어 있는 가스공급통로를 통해 유입되는 연소가스와 공기공급박스를 통해 유입되는 외부공기가 연소실에서 연소되어 탄화실에 유입된 석탄을 건류시키는 코크스오븐에서 상기 리버싱코크의 개폐동작에 따라서 상기 공기공급박스의 유입부를 통해 유입되는 외부공기의 유입량을 조절할 수 있는 코크스오븐용 리버싱장치는 상기 리버싱코크를 개폐동작시키도록 왕복이동이 가능한 가동부재와, 상기 가동부재의 왕복이동에 따라서 왕복이동이 가능하도록 상기 가동부재에 연결된 지지부재와, 상기 지지부재의 일측면에 연결되어 상기 가동부재의 왕복이동에 따른 상기 지지부재의 왕복이동에 따라서 상기 유입부의 개도를 조절하도록 상기 공기공급박스의 유입부에 횡단하는 방향으로 삽입되는 판상의 차폐부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고 종래 구성과 동일한 구성은 동일 도면번호를 부여한다.

먼저, 개폐덮개(80)의 하부에는 공기공급박스(30)에 밀착 고정되는 공기량조정 프레임(1)이 제공된다. 공기량조정 프레임(1)은 일반적인 리버싱장치의 작동에 따른 공기공급박스(30)용 개폐덮개(80)의 작동과는 별도로 공기공급을 제어한다. 즉, 공기량조정 프레임(1)에는 공기공급박스(30)의 공기 유입구(30a)에 대응하는 크기의 개구(1a)가 형성되어 있고, 개폐덮개(80)의 상부에 형성된 체결구멍을 통하 여 공기공급박스(30)의 본체에 체결핀(81)으로 결합된다. 공기량조정 프레임(1)의 일측에는 관통홀(1d, 1e)이 형성되어 있는 격막(1b)이 제공된다. 그리고, 배가스 배출시 찬공기의 흡입을 최소화하기 위해 격막(1b)의 외측에는 고무판(1f)이 부착된다.

공기량조정 프레임(1)에 형성된 관통홀(1d, 1e)을 통해서 외부로부터 판상의 공기조정판(170)이 삽입된다. 공기조정판 외측의 일단에는 상부에 위치하는 4개의 가이드롤러(150)에 의해 지지되어 측방으로 이동가능한 지지부재의 몸체(100)가 사각형태의 고무판(160)을 매개로 하여 결합된다. 몸체(100)의 상단 중앙부에는 리버싱장치의 제1개폐실린더(10-1)에 연결된 제1실린더로드(30-1)가 통과하는 관통공(210)이 형성된다. 제1실린더로드(30-1)의 저면에는 소정길이로 취합된 동력전달용 래크기어바(120)가 고정된다.

지지롤러(200, 200a)는 제1실린더로드(30-1)의 상하부를 각각 지지하도록 관통공(210)에 설치된다. 동력전달용 래크기어바(120)와 치합하여 연동되는 피니언 기어(140) 및 베어링 블록(140a)이 몸체(100) 내부에 설치된다. 몸체(100)의 하단부를 수평방향으로 원활하게 이동시키기 위한 가이드 롤러(180)가 몸체의 양단에 다수개 설치된다. 또한, 몸체 저면에는 모서리가 둥근 직사각형의 연결부재(190)가 설치된다.

한편, 제1실린더(11)와 제2실린더(12)에 각각 연결된 제1로드(11a)와 제2로드(12a)는 리버싱코크(60-1, 60-2)를 각각 개폐시키도록 왕복가능하게 설치된다. 이때, 제1로드(11a)와 제2로드(12a)에는 연결부재(190)의 하단부가 삽입되는 소정 크기의 요홈이 형성되어 있는 이동안내부재(3)가 고정설치된다. 이동안내부재(3)는 대체적으로 정육면체 형상으로 형성되고, 상기 요홈은 연결부재(190)의 단면길이보다 큰 크기를 갖는다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 코크스오븐용 연소공기는 연속공정으로 리버싱장치에 의해 순차적으로 조정된다. 리버싱장치의 제1실린더(11)가 동작하면 이에 연결되어 있는 제1로드(11a)가 동작함으로써 홀수열 리버싱코크(60-1)를 개폐시킨다. 이와 같은 제1로드(11a)의 동작에 연동하여 이동안내부재(3)가 동작함으로써 공기조정판(170)이 동작하여 공기공급박스(30)의 공기유입구(30a)를 통해 유입되는 공기의 유입량을 조정하게 된다.

예를 들어, 개스공급박스(35)를 통한 개스공급을 차단하기 위하여 제1실린더(11)가 닫힘작동을 실행하면, 제1로드(11a)는 도 ??에 표시된 화살표방향으로 이동하여 홀수열 리버싱코크(60-1)를 폐쇄시킨다. 이와 같은 제1로드(11a)의 이동에 의하여 제1로드(11a) 상에 설치된 이동안내부재(3)의 요홈에 삽입된 연결부재(190)와 지지부재의 몸체(100)는 일체적으로 이동하게 된다. 그 결과, 몸체(100)의 측면에 연결된 공기조정판(170)을 전진시켜 공기공급박스(30)의 유입부의 개도를 조절한다.

그리고, 잔류가스 치환을 위한 플러싱 타임(Flushing Time)이 끝나면 공기공급박스(30)를 통해 유입된 공기가 연소실에서 가스와 함께 연소되어 발생하는 배가스를 배출하는 반면에 연소되지 않은 공급가스가 연도(미도시)를 통해 배출되는 것 을 방지하도록 배기변(40)을 폐쇄시킨다. 이때, 배기변(40)을 소정시간 주기로 번갈아 가면서 개폐시키는 개폐실린더, 예를 들어 제1개폐실린더(10-1)의 작동에 따라 제1실린더로드(30-1)는 지지부재 몸체(100)의 상부 관통공(210)을 통과한다. 그 결과, 제1실린더로드(30-1)에 취합된 동력전달용 래크기어바(120)가 작동되며 또한 이와 취합된 피니언 기어(140)를 통해서 몸체(100)에 고정된 래크기어바(130)가 작동되어 공기공급박스(30)의 유입부 완전하게 차단시킴으로써 연도의 통풍력에 의해 발생하는 부압을 차단한다. 따라서, 공기공급박스(30)의 유입부를 흡입된 찬공기가 연도를 통해 배출되는 것을 방지하면서 또한 연소실에 찬공기가 유입되는 것을 방지한다.

소정 시간이 경과한 후에, 제2실린더(12)가 개방측으로 작동하여 폐쇄되어 있던 짝수열 리버싱코크(60-2)를 개방시킨다. 즉, 제2실린더(12)에 연결되어 있는 제2로드(12a)가 작동되어 짝수열 리버싱코크(60-2)를 개방시키며, 이때, 제2로드(12a)에 제공된 이동안내부재의 요홈에 삽입된 연결부재(190)를 통해서 지지부재의 몸체(100)도 이동하여 공기 조정판(170)을 후진시킴으로써 공기공급박스(30)의 공기 유입구(30a)를 개방시킨다. 그 결과, 공기공급박스(30)의 공기 유입구(30a)를 통하여 유입되는 공기는 연소실에서 가스와 함께 연소되고, 이때 생성되는 배가스는 연도를 통해 배출된다.

본 발명에 따르면, 공급가스 차단시 찬공기만 연소실로 유입되는 것을 방지 하여 연소실의 열손실을 방지함으로써 연소실 온도를 일정하게 유지시킬 수 있고 또한 코크스 품질향상 및 원단위를 절감할 수 있으며, 연소실의 부압을 방지하여 탄화실에서 유연탄을 장입하여 발생되는 생가스가 인접하는 연소실로 유입되어 연도로 배출되는 문제점을 제거하여 대기오염을 방지할 수 있는 우수한 효과가 있다.

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 (4)

1. 개폐가능한 리버싱코크가 제공되어 있는 가스공급통로를 통해 유입되는 연소가스와 공기공급박스의 유입구를 통해 유입되는 외부공기가 연소실에서 연소되어 탄화실에 유입된 석탄을 건류시키는 코크스오븐에서 상기 리버싱코크의 개폐동작에 따라서 상기 공기공급박스의 유입구를 통해 유입되는 외부공기의 유입량을 조절할 수 있는 코크스오븐용 리버싱장치에 있어서,

   상기 리버싱코크를 개폐동작시키도록 왕복이동이 가능한 가동부재와,

   상기 가동부재의 왕복이동에 따라서 왕복이동가능하도록 상기 가동부재에 연결된 지지부재와,

   상기 지지부재의 일측면에 연결되어 상기 가동부재의 왕복이동에 따른 상기 지지부재의 왕복이동에 따라서 상기 유입부의 개도를 조절하도록 상기 공기공급박스의 유입부에 횡단하는 방향으로 삽입되는 공기조정판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 코크스오븐용 리버싱장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가동부재에는 소정크기의 요홈이 형성되어 있는 소정형상의 이동안내부재가 고정설치되고, 상기 지지부재의 하부에는 상기 이동안내부재의 요홈에 삽입되는 연결부재가 제공되며, 상기 연결부재는 상기 요홈의 크기보다 작은 크기의 단면적을 구비하여 상기 가동부재가 이동하여 상기 연결부재가 상기 이동안내부재의 양 단에지에 접촉할 때 상기 지지부재의 이동동작이 개시되는 것을 특징으로 하는 코크스오븐용 리버싱장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 연결부재가 연결된 상기 지지부재의 몸체의 상부 및 하부에는 상기 지지부재의 왕복이동을 안내하도록 복수개 롤러가 제공된 것을 특징으로 하는 코크스오븐용 리버싱장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가동부재의 일방향이동에 의해 상기 공기조정판이 상기 공기공급박스의 유입부의 개도를 최소화시킨 상태에서 상기 공기공급박스의 유입구에 제공된 개폐덮개는 상기 유입구를 완전폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 코크스오븐용 리버싱장치.

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