KR100761733B1 - 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐설비 - Google Patents

폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적열 코크스를 건식 소화시키는 씨디큐 설비에 관한 것으로서, 코크스를 건식 소화시키는 내부 공간인 씨디큐 챔버(CDQ chamber)가 마련되는 씨디큐 본체, 씨디큐 챔버의 내부로 연소용 공기를 공급하는 연소용 공기 공급장치, 및 씨디큐 챔버로부터 배출되는 건식 소화된 코크스를 이송하는 코크스 절출장치를 포함한다. 그리고, 연소용 공기 공급장치는 씨디큐 챔버의 내부 공간과 연통되게 연결되며 씨디큐 본체의 외부로 연장되는 공기 흡입 덕트(duct)를 구비하며, 이런 공기 흡입 덕트의 외부측 단부가 코크스 절출장치 부근에 위치하면서, 코크스 절출장치의 주위에서 코크스에 의해 예열된 공기를 흡입하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해, 본 발명의 씨디큐 설비는 계절적 변화에 상관없이 연소용 공기의 편차가 감소될 뿐만 아니라, 이로 인한 씨디큐 챔버의 내부 연와 불량이 종래에 비해 현저하게 감소되는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 씨디큐 설비는 예열된 연소용 공기에 의해 씨디큐 챔버의 내부 입구측 온도가 종래에 비해 상승함으로써 코크스로부터 발생되는 고열을 회수하는 효율이 상승되는 장점이 있다.
CDQ, 씨디큐, 챔버, 폐열, 건식 소화, 코크스

Description

폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비{CDQ with Combustion Air Supply Apparatus Using Waste Heat}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 씨디큐 설비에서 발생되는 절출 코크스의 계절별 온도를 나타낸 표이다.
도 3은 종래기술에 따른 씨디큐 설비의 계절별 조업 현황표이다.
도 4는 도 3에 도시된 씨디큐 설비의 계절별 조업 상태를 나타낸 그래프이다.
도 5는 종래기술에 따른 씨디큐 설비에서 발생되는 씨디큐 챔버 내의 연와 불량 상태들을 나타낸 사진들이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
11 : 씨디큐 챔버 20 : 연소용 공기 공급장치
21 : 공기 흡입 덕트 22 : 공기 흡입 후드
23 : 공기 조절 밸브 30 : 코크스 절출장치
31 : 이송 컨베이어
본 발명은 코크스 오븐으로부터 공급받는 적열 코크스를 건식 소화시키는 씨디큐 설비에 관한 것이며, 보다 상세하게는 건식 소화공정을 통해 코크스로부터 발산되는 폐열에 의해 예열되는 공기를 연소용 공기 공급장치가 흡입하도록 설치된 씨디큐 설비에 관한 것이다.
일반적으로 제철소의 코크스 공장에 적용되는 씨디큐(CDQ) 설비는 코크스 오븐으로부터 공급되는 적열 코크스를 소화시키는 방식에 따라 습식과 건식으로 분류될 수 있으며, 코크스 건식 소화설비(Coke Dry Quenching)는 일반적으로 다음과 같은 구성을 갖는다.
즉, 코크스 건식 소화설비는 씨디큐 본체의 장입구를 통해 코크스 오븐으로부터 고온(약 1100℃ 정도) 상태의 적열 코크스를 공급받으며, 이런 적열 코크스를 건식 소화시키는 과정을 통해 고열(고온, 고압상태의 증기)을 회수하고, 씨디큐 챔버 내에서 건식 소화된 코크스를 코크스 배출 장치로 배출한다.
이때, 종래기술의 코크스 건식 소화설비는 씨디큐 챔버의 내에서 적열 코크스를 건식 소화시키는 과정에서 발생되는 수소(H2) 또는 이산화탄소(CO2)와 같은 폭발의 원인이 될 수 있는 가스를 연소시켜 제거하는데, 이를 위해 수소(H2) 또는 이산화탄소(CO2)를 연소시키는데 필요한 연소용 공기를 씨디큐 챔버의 상부 일측에 설치된 연소용 공기 공급장치를 통해 공급받는다.
하지만, 종래기술의 코크스 건식 소화설비는 연소용 공기 공급장치를 통해 대기 중의 공기가 유입되기 때문에, 고온(약 1100℃ 정도)상태로 달궈진 씨디큐 챔버의 내부가 상대적으로 매우 낮은 온도의 외부 공기와 접촉하게 되면서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 하절기에 비해서 동절기에 온도차가 심하여 결과적으로 고온의 증기를 회수하는데 어려움이 있고 비효율적인 문제점이 있다.
또한, 종래기술의 코크스 건식 소화설비는 씨디큐 챔버 내부에서 외부 공기가 유입되는 부위의 온도가 상대적으로 하락하면서 도 5에 도시된 바와 같이 씨디큐 챔버의 내부 연와가 마모, 균열, 탈락되어, 연와 수명단축의 원인이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 그목적은 건식 소화공정을 통해 절출 코크스로부터 발산되는 폐열에 의해서 예열되는 그 주위의 공기를 연소용 공기 공급장치가 흡입하도록 개선됨으로써 씨디큐 챔버의 내부 입구측 온도를 상승시킬 수 있는 씨디큐 설비를 제공하는데 있다.
본 발명의 씨디큐 설비는 코크스를 건식 소화시키는 내부 공간인 씨디큐 챔버(CDQ chamber)가 마련되는 씨디큐 본체, 상기 씨디큐 본체에 설치되어 상기 씨디큐 챔버의 내부로 연소용 공기를 공급하는 연소용 공기 공급장치, 및 상기 씨디큐 본체에 설치되어 상기 씨디큐 챔버로부터 배출되는 건식 소화된 코크스를 이송하는 코크스 절출장치를 포함한다. 그리고, 상기 연소용 공기 공급장치는 상기 씨디큐 챔버의 내부 공간과 연통되게 연결되며 상기 씨디큐 본체의 외부로 연장되는 공기 흡입 덕트(duct)를 구비하며, 상기 공기 흡입 덕트의 외부측 단부가 상기 코크스 절출장치 부근에 위치하면서, 상기 코크스 절출장치의 주위에서 코크스에 의해 예열된 공기를 흡입하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기 흡입 덕트의 외부측 단부에는 공기 소통 단면적이 확장되게 형성되는 공기 흡입 후드(hood)가 결합되는 것이 바람직하다.
상기 공기 흡입 후드는 상기 코크스 절출장치에서 코크스를 이송하는 컨베이어 벨트의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 공기 흡입 후드에는 강제로 공기를 흡입할 수 있는 수단이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 연소 공기 공급장치는 대기압보다 낮은 상기 씨디큐 챔버의 내부에 형성되는 부압(負壓)으로 예열된 공기를 흡입하는 것이 바람직하다.
상기 공기 흡입 덕트에는 흡입되는 연소용 공기량을 조절하는 수단이 설치되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 씨디큐 설비는 적열 코크스를 건식 소화시키는 과정에서 발생되는 수소(H2) 또는 이산화탄소(CO2)와 같은 폭발의 원인이 될 수 있는 가스를 연소시키도록, 씨디큐 챔버(11)의 내부에 연소용 공기가 공급된다. 특히, 본 실시예의 씨디큐 설비는 건식 소화공정을 마치고서 씨디큐 챔버(11)로부터 배출되는 절출 코크스의 폐열에 의해서 예열되는 그 주위의 공기를 연소용 공기 공급장치(20)가 흡입하도록 구성되는 특징이 있다.
이를 보다 자세하게 살펴보면, 씨디큐 설비는 씨디큐 본체(10)의 내부에 건식 소화공정을 위한 공간인 씨디큐 챔버(11)가 마련되고, 씨디큐 챔버(11)의 상부 측에 형성된 장입구를 통해 코크스 오븐으로부터 고온(약 1100℃ 정도) 상태의 적열 코크스가 공급된다. 그리고, 씨디큐 챔버(11) 내에서는 건식 소화공정에 의해 적열 코크스로부터 고열(고온, 고압상태의 증기)이 회수되며, 이렇게 회수된 고열이 터빈 또는 발전기(T/G)에서 전력과 저압증기로 생산된다.
한편, 씨디큐 설비는 적열 코크스를 건식 소화시키는 과정에서 발생되는 수소(H2) 또는 이산화탄소(CO2)와 같은 가스를 연소시키는데, 이를 위해 씨디큐 본체(10)에 연소용 공기 공급장치(20)가 설치되어, 연소용 공기 공급장치(20)에 의해 씨디큐 챔버(11)로 연소용 공기가 공급된다.
이런 연소용 공기 공급장치(20)는 씨디큐 챔버(11)와 연통되게 연결되며, 연소용 공기가 흡입되게 씨디큐 본체(10)의 외부로 연장되는 공기 흡입 덕트(21)가 구비되고, 공기 흡입 덕트(21)의 외부측 단부에 공기 소통 단면적이 확장되게 공기 흡입 후드(hood)가 결합된다. 그리고, 공기 흡입 덕트(21)에는 흡입되는 연소용 공기의 흡입량을 조절하는 수단인 공기 조절 밸브(23)가 설치된다.
코크스 절출장치(30)는 씨디큐 챔버(11) 내에서 건식 소화된 절출 코크스가 씨디큐 본체의 외부로 배출한다. 이런 코크스 절출장치(30)는 씨디큐 챔버(11)로부터 배출된 절출 코크스를 이송하는 이송 컨베이어(31)가 구비되는데, 가장 바람직하게는 벨트 컨베이어가 사용되고 일반적인 다른 컨베이어 방식도 사용될 수 있다. 그 이외에도 코크스 절출장치(30)는 이송 컨베이어(31)에 앞서서 절출 코크스의 양을 조절하는 코크스 절출 조절장치(32), 및 이송 컨베이어(31)에 위치한 절출 코크스의 분진을 흡입하는 분진 흡입장치(33)와 같은 구성요소가 구비된다.
특히, 본 실시예의 씨디큐 설비는 연소용 공기 공급장치(20)의 공기 흡입 덕트(21)의 외부측 단부가 코크스 절출장치(30)의 부근에 위치한다. 더 정확하게는 연소용 공기 공급장치(20)의 공기 흡입 후드(22)가 코크스 절출장치(30)의 이송 컨베이어(31) 상부에 위치한다. 이로 인해, 본 실시예는 씨디큐 챔버(11)로부터 배출되는 절출 코크스의 폐열에 의해 그 주위의 공기가 예열되고, 이렇게 예열된 공기가 연소용 공기 공급장치(20)에 의해 흡입된다. 이를 측정해 본 결과, 코크스 절출장치(30)에 의해 이송되는 절출 코크스는 대략 80℃ ~ 180℃로 측정되며, 그 주위의 공기는 대략 100℃ 정도로 예열됨을 확인할 수 있었다.
이와 같이 연소용 공기 공급장치(20)는 예열된 공기를 씨디큐 챔버(11) 내로 공급하여, 상대적으로 낮은 온도의 외부 공기가 공급되던 종래기술에 비해 씨디큐 챔버(11)의 내부 연와 불량이 현저하게 감소되고, 코크스의 고열 회수 효율도 향상 된다.
즉, 절출 코크스의 온도는 도 2에 도시된 바와 같이 단지 가동율에 따른 온도편차가 있지만 계절에 따른 온도 변화가 미미하므로, 본 실시예는 계절에 상관없이 예열된 공기를 연소용 공기로 사용할 수 있다.
다만, 본 실시예의 연소용 공기 공급장치(20)는 예열된 공기를 흡입하는 방식을 필요에 따라 선택적으로 사용 가능하다. 즉, 첫 번째 예열된 공기의 흡입 방식은 공기 흡입 후드(22)에 모터와 같은 수단이 부착되어, 예열된 공기를 강제적으로 흡입하는 강제송풍식이 있다. 두 번째 예열된 공기의 흡입 방식은 대기압보다 낮은 씨디큐 챔버(11)의 내부에 형성되는 부압(負壓)으로 예열된 공기를 흡입하는 자연공급식이 있다.
또한, 본 실시예의 연소용 공기 공급장치(20)는 공기 흡입 덕트(21)가 코크스 절출장치(30)의 이송 컨베이어(31) 상부까지 연장 형성됨에 따라, 종래에 비해 공기를 흡입하는 압력이 손실될 수 있다. 그래서, 본 실시예는 공기 흡입 덕트(21)의 공기 흡입 용량을 증대시키거나, 링 덕트(Ring Duct)의 홀 개수를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 연소용 공기 공급장치(20)는 절출 코크스의 주위에서 예열된 공기를 흡입하기 때문에, 코크스 절출장치(30)의 분진 흡입장치(33)과 더불어 미분의 분진(dust)까지도 제거할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 씨디큐 설비는 건식 소화공정을 통해 코크스로부터 발산되는 폐열에 의해서 예열되는 그 주위의 공기를 연소용 공기 공급장치가 흡입하도록 개선됨으로써 계절적 변화에 상관없이 연소용 공기의 편차가 감소될 뿐만 아니라, 이로 인한 씨디큐 챔버의 내부 연와 불량이 종래에 비해 현저하게 감소되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 씨디큐 설비는 예열된 연소용 공기에 의해 씨디큐 챔버의 내부 입구측 온도가 종래에 비해 상승함으로써 코크스로부터 발생되는 고열을 회수하는 효율이 상승되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 씨디큐 설비는 절출 코크스의 주위의 예열된 공기를 씨디큐 챔버의 연소용 공기로 사용하기 때문에, 분진 흡입장치와 더불어 코크스로부터 발생되는 분진의 집진 효율을 향상시키는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 코크스를 건식 소화시키는 내부 공간인 씨디큐 챔버(CDQ chamber)가 마련되는 씨디큐 본체;
    상기 씨디큐 본체에 설치되어 상기 씨디큐 챔버의 내부로 연소용 공기를 공급하는 연소용 공기 공급장치; 및
    상기 씨디큐 본체에 설치되어 상기 씨디큐 챔버로부터 배출되는 건식 소화된 코크스를 이송하는 코크스 절출장치를 포함하며,
    상기 연소용 공기 공급장치는 상기 씨디큐 챔버의 내부 공간과 연통되게 연결되며 상기 씨디큐 본체의 외부로 연장되는 공기 흡입 덕트(duct)를 구비하며, 상기 공기 흡입 덕트의 외부측 단부가 상기 코크스 절출장치 부근에 위치하면서, 상기 코크스 절출장치의 주위에서 코크스에 의해 예열된 공기를 흡입하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 덕트의 외부측 단부에는 공기 소통 단면적이 확장되게 형성되는 공기 흡입 후드(hood)가 결합되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 후드는 상기 코크스 절출장치에서 코크스를 이송하는 컨베이어 벨트의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 후드에는 강제로 공기를 흡입할 수 있는 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연소 공기 공급장치는 대기압보다 낮은 상기 씨디큐 챔버의 내부에 형성되는 부압(負壓)으로 예열된 공기를 흡입하는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 덕트에는 흡입되는 연소용 공기량을 조절하는 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용하는 연소용 공기 공급장치가 구비된 씨디큐 설비.
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