KR100856272B1 - 관로 개공장치 - Google Patents

Abstract

관로 개공장치 특히, 코크스 오븐의 연료가스 관로를 개공시키는 관로 개공장치가 제공된다.

상기 관로 개공장치는, 내부가 막힌 관로의 위치에 맞추어 이동 가능하게 제공된 장치프레임;과, 상기 장치 프레임에 승,하강 가능하게 구비된 승강부재; 및,상기 승강부재상에 회전 가능하게 수직 설치되면서 상기 관로의 내부에 삽입되어 관로 내부 이물질을 제거토록 구성된 관로 개공수단을 포함하여 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 관로 특히 코크스 오븐의 연소실 버너에 연료가스인 코크스 오븐 가스를 공급하는 연료 가스용 관로 내에 이물질이 부착되거나 누적되어 관로가 막힐 경우, 이를 신속하게 개공하는 것을 가능하게 하고, 이에 따라 관로를 통한 연료가스의 공급이 원활하게 수행되고, 궁극적으로 코크스 오븐의 연소실 온도 유지효율을 높이어 코크스 조업 생산성을 향상시키는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

코크스 오븐 가스, 가스 관로, 관로 개공장치, 코크스

Description

관로 개공장치{Pipe Opening Apparatus}

본 발명은 관로 개공장치 특히, 적열 코크스를 생산하는 코크스 오븐(Cokes Oven) 설비에서 상기 코크스 오븐 조업시 발생되는 코크스 오븐 가스(Cokes Oven Gas)(이하, 'COG' 라 약함)를 연료로 사용하면서 코크스 오븐의 연소실에 설치되는 버너의 연료가스 관로가 이물질 등으로 인하여 막히는 경우, 이를 용이하게 개공시키는 것을 가능하게 하는 관로 개공장치에 관한 것이다.

일반적으로 코크스(Cokes)는 코크스 오븐의 탄화실에 장입된 석탄을 건류시키는 설비로서 고로에 투입되는 소결광의 제조 단계 중 일부이다.

예컨대, 이와 같은 알려진 코크스 오븐(100)은 도 1a 및 도 1b에서 개략적으로 도시한 바와 같이, 탄화실(110)에는 장입차(112)에 의해 석탄이 장입되고 가스배관(102)으로부터 연료가스가 공급되어 솔플류(sole flue)(104), 유량 조절판(미도시), 및 축열실(106)을 거쳐 각 연소실 관로를 통해 연소실(108)로 공급된다.

상기와 같이 상기 연소실(108)로 공급된 연료가스는 연소되어 연소실(108)에 인접한 탄화실(110)내에 장입된 석탄을 코크스로 건류시키는데 사용된다.

이때, 이와 같은 연료가스는 예를 들어, 코크스 오븐 조업시 발생되는 COG를 이용하는 방식이 현재 실시중이다.

즉, COG를 재이용하면 에너지 절감을 가능하게 함은 물론, 전체적인 설비 가동비용을 줄이고, 유해 가스인 COG를 연소시키어 환경 오염 방지를 위한 비용도 줄이게 하는 이점을 제공할 수 있다.

그런데, 이와 같은, 장입차(112)에 의해 탄화실(110)내에 장입된 석탄을 건류하여 코크스를 생산하는 경우, 코크스의 생산량에 따른 코크스 오븐(100)의 내부온도와 외부온도의 차이로 인해 상기 코크스 오븐(100)이 수축 및 팽창하게 되는데, 이때 상기 연소실(108)의 축조시 사용한 모르타르등의 물질이 밀려나와 상기 연소실(108)의 연료가스 관로 즉, COG 관로(108a)로 낙하 누적되게 된다.

따라서, 이와 같은 연소실의 연료가스 관로(108a) 내로 낙하한 이물질은 연료가스 관로내 가스 이동을 방해하고, 다른 기타 이물질의 누적을 초래하였다.

결국, 연료가스 관로(108a)내에 이물질이 누적되면 상기 연소실(108)내로 공급되는 연료가스(COG)나 공기의 양이 감소되므로 상기 연소실(108)의 온도가 하락하게 되고, 이와 같은 연소실의 온도 하락은 그만큼 연소실 가동시간을 늘려야만 정상적인 코크스 처리가 가능하다는 것을 의미한다.

또한, 연소실(108)의 온도가 하락하면 탄화실(110)내에 장입된 석탄이 미건류되어 코크스의 품질이 저하됨과 동시에 코크스 압출시 다량의 매연이 대기중으로 배출되어 대기오염을 초래하는 다른 문제를 발생하였다.

한편, 이와 같은 연료가스 관로(108a)가 막히는 경우, 종래에는 석탄 건류시 연료가스 관로(108a)가 막힌 연소실과 인접 탄화실은 다른 정상적인 연소실과 인접한 탄화실 보다 더 오랫동안 석탄 건류를 행하거나 연료가스 관로(108a)가 막힌 탄화실(110)내에 장입되는 석탄의 장입량을 감소시켰다.

그러나, 이와 같은 특정 연소실과 탄화실의 가동 시간이 증대되면, 석탄 장입량도 감소되고, 이는 코크스 조업 생산성을 저하시키는 보다 중대한 문제를 초래한다.

한편, 이와 같은 연소실 연료가스 관로(108a)가 막히는 경우, 종래에는 도 1b 및 도 2b에서 도시한 바와 같이, 작업자가 절첩되는 가느다란 작업봉(120)을 조립하여 연료가스 관로(108a)의 하측으로 연료가스 덕트(109)의 하부 개폐관(109a)을 열고 그 내부에 삽입시키어 연료가스 관로(108a)를 개공시키는 것이다.

따라서, 기존의 수작업으로 연료가스 관로(108a)를 개공시키는 경우, 그 작업이 번거롭고, 단지 조립된 작업봉을 이용하는 것이므로 불편한 것이었다.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 작업자의 수작업을 배제하고 가능한 기계적인 작동을 통하여 연소실의 연료가스(COG) 관로를 효과적으로 개공시키는 것을 가능하게 하는 관로 개공장치를 제안하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 관로 특히 코크스 오븐의 연소실 버너에 연료가스인 코크스 오븐 가스를 공급하는 연료가스 관로 내에 이물질이 부착되거나 누적되어 관로가 막히는 경우, 이를 신속하게 개공하는 것을 가능하게 하고, 관로를 통한 연료가스의 공급이 원활하게 수행되고, 궁극적으로 코크스 오븐의 연소실 온도 유지효율을 높이어 코크스 조업 생산성을 향상시키는 관로 개공장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명은, 내부가 막힌 관로의 위치에 맞추어 이동 가능하게 제공된 장치프레임;

상기 장치 프레임에 승,하강 가능하게 구비된 승강부재; 및,

상기 승강부재상에 회전 가능하게 수직 설치되면서 상기 관로의 내부에 삽입되어 관로 내부 이물질을 제거토록 구성된 관로 개공수단;

을 포함하여 구성된 관로 개공장치.

바람직하게는, 상기 장치 프레임은, 형강 구조물로 박스 형태로 구성되되 상,하부 고정판들이 구비되면서 하부에는 이동바퀴들이 구비되고, 상기 관로는 코 크스 오븐 연소실에 연계되는 연료가스 관로일 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 승강부재는, 상기 장치프레임에 구비되는 상부 고정판과 하부 고정판 사이에 모터로서 구동되는 스크류바아가 체결되는 스크류 체결블록이 구비되는 승강판 및, 상기 승강판의 사방에 수직 관통되되 장치프레임의 상,하부 고정판사이에 연결되는 가이드봉을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 스크류바아는 상부 고정판에 설치되되 상기 모터가 연계되는 기어박스에 상단이 연결되고, 하단은 하부 고정판에 회전 가능하게 설치되고, 상기 승강판의 스크류 체결블록이 체결되어 모터 구동시 승강판은 가이드봉으로 지지되면서 장치프레임에서 승, 하강 가능하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 관로 개공수단은, 상기 승강부재에 포함된 승강판에 설치된 구동모터에 연결되고 장치 프레임의 상부 고정판에 구비된 베어링블록으로 회전 및 승강 가능하게 지지되는 구동 회전축 및. 상기 구동 회전축에 하나 이상이 연결되는 연결봉의 상단에 구비되는 드립팁을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연결봉은 최하단 연결봉이 상기 구동 회전축에 수직하게 조립되고, 상기 최하단 연결봉에 하나 이상의 연결봉들이 연결되고, 상기 연결봉 최상단에 상기 드릴팁이 조립될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 연결봉에는 냉각용 에어관이 연결되되 상기 연결봉에 공회전 상태로 연결되는 에어공급용 연결구를 포함하는 냉각수단이 더 구비되고, 상기 연결봉들은 내부가 중공된 파이프로 제공되어 냉각용 에어의 유통이 가능하고, 상기 최상단 연결봉에 조립된 드릴팁에는 에어 배출공이 형성되어 에어로서 드릴팁과 연결봉의 냉각이 수행되도록 구성되는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 관로 개공장치에 의하면, 관로 특히, COG 관로와 같은 연료가스 관로 내에 이물질이 부착되거나 누적되어 관로를 폐쇄시키는 경우, 상기 관로를 신속하면서도 작업자의 수작업 없이 제공하는 것을 가능하게 하는 우수한 효과를 제공한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 연료가스 관로를 통한 버너로의 연료 공급이 원활하게 수행되어 코크스 오븐(특히 연소실)의 연소효율을 향상시키는 것이다.

결국, 연소효율이 높아지기 때문에, 코크스 오븐의 연소관리가 안정적으로 수행되고, 이는 코크스 조업 생산성을 향상시키는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 관로 개공장치(1)는, 크게 내부가 막힌 연료가스 관로(108a)의 위치에 맞추어 이동 가능하게 제공된 장치프레임(10)과, 상기 장치 프레임(10)에 승,하강 가능하게 구비된 승강부재(30) 및, 상기 승강부재(30) 상에 회전 가능하게 수직 설치되면서 상기 연료가스 관로(108a)의 내부에 삽입되어 관로 내부에 누적된 이물질을 제거토록 구성된 관로 개공수단(50)을 포함하여 일 실시예로 제공될 수 있다.

즉, 본 발명의 장치는 원하는 개공할 연료가스 관로(108a) 예컨대, 도 2와 같이 코크스 오븐의 연료가스 덕트(109)에 연계되는 연료가스 관로(108a)를 개공시키는 경우, 덕트 관로 개폐구(109a)를 통하여 본 발명의 장치프레임(10)을 이동시키고, 승강부재(30)로서 승강하면 관로 개공수단(50)이 연료가스 관로(108a)의 내부에 삽입되어 그 내부의 이물질(예를 들어 도 6의 'O' )를 제거하여 연료가스 관로를 개공시킨다.

예를 들어, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치에서 상기 장치 프레임(10)은, 형강 구조물( 예를 들어 'C' 형강)들이 박스 형태로 구성되되 상,하부 고정판(12)(14)들이 고정되고, 상기 장치 프레임(10)의 하부에는 이동바퀴(16)들이 설치되어 장치 프레임은 쉽게 이동할 수 있다.

이는, 장치프레임의 이동으로 원하는 위치의 관로(연료가스 관로)의 개공 위치까지 본 발명의 장치를 쉽게 이동시킬 수 있게된다.

다음, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치(1)에서 상기 승강부재(30)는, 상기 장치프레임(10)에 구비되는 상부 고정판(12)과 하부 고정판(14) 사이에 모터(32)로서 구동되는 스크류바아(34)가 체결되는 스크류 체결블록(36)이 구비되는 승강판(38) 및, 상기 승강판(38)의 사방에 수직 관통되되 장치 프레임의 상,하부 고정판(12)(14)사이에 연결되는 가이드봉(40)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 스크류바아(34)는 상부 고정판(12)에 설치되되 상기 모터(32)가 연계되는 기어박스(42)에 상단이 연결되고, 하단은 하부 고정판(14)에 회전 가능하게 베어링블록 등으로 회전 가능하게 지지되어 있다.

그리고, 상기 승강판(38)에 구비된 스크류 체결블록(36)을 관통하여 수직하게 체결되어 있다.

따라서, 상기 장치프레임(10)의 상부 고정판(12)상의 모터(32)가 구동되면 모터와 기어박스(42)내에서 베벨기어(미도시)등으로 연계된 스크류바아(34)가 회전 구동되고, 상기 스크류바아(34)가 회전 구동되면 승강판(38)의 스크류 체결블록(36)과 일체로 승강판(38)은 가이드봉(40)으로 지지되는 상태에서 수직하게 상승 또는 하강된다.

이와 같은 승강판의 상승 및 하강 폭은 다음에 상세하게 설명하는 관로 개공수단(50)의 드릴팁(60)의 관로내 위치를 수직 방향으로 조정하게 한다.

다음, 본 발명의 장치에서 실질적으로 연료가스 관로(108a)내의 이물질을 제거하여 개공시키는 본 발명의 다른 중요한 구성수단인 상기 관로 개공수단(50)은, 상기 승강부재(30)에 포함된 승강판(38)에 설치된 구동모터(52)에 연결되고 장치 프레임(10)의 상부 고정판(12)에 구비된 베어링블록(54)으로 회전 및 승강 가능하게 지지되는 구동 회전축(56) 및. 상기 구동 회전축(56)에 하나 이상이 연결되는 연결봉(58)의 상단에 구비되는 드립팁(60)을 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 승강판의 상승시 구동모터(52)와 일체로 구동 회전축(56)이 장치 프레임의 상부판(12)에 설치된 베어링블록(54)을 통하여 회전하면서 상승되고, 따라서 상기 구동 회전축(56)에 수직하게 연결되는 연결봉(58)과 그 상단의 드릴팁(60)이 일체로 회전 구동되면서 연료가스 관로 내부에 삽입된 상태에서 관로 내부의 이물질을 제거하여 관로 개공이 수행되는 것이다.

그리고, 상기 베어링블록(54)은 바람직하게는 구동 회전축(56)의 회전과 승강의 직선운동을 같이 지지하는 알려진 리니어 베어링을 사용한다.

다음, 승강판(38)의 하강시 연결봉과 드릴팁이 관로에서 이탈되고, 구동모터(52)도 장치프레임 하부 고정판 측으로 하강된다.

이때, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 연결봉(58)은 최하단 연결봉(58a)이 상기 구동 회전축(56)에 수직하게 조립되고, 상기 최하단 연결봉에 하나 이상의 연결봉(58)들이 연결되고, 상기 연결봉 최상단에 상기 드릴팁(60)이 조립된다.

예컨대, 상기 구동 회전축(56)의 중앙 체결홈부(56a)에 최하단 연결봉(58a)의 하부 체결부(58a')가 체결되고, 상기 최하단 연결봉의 상부 체결부(58a")에 연결봉(58)의 하단 체결부(58')가 스크류 형태로 체결 조립된다.

이와 같은 방식으로 여러 개의 연결봉(58a)(58)들이 구동 회전축(56)의 상부에 수직하게 연결 고정될 수 있다.

이때, 상기 구동 회전축은 승강과 회전을 안정적으로 수행하도록 직경이 큰 축을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 최상부 연결봉(58)의 상단 체결부(58")에 드릴팁(60)의 체결홈부(60')가 체결되어 조립될 수 있다.

물론, 도면에서는 상기 드릴팁을 개략적으로 도시하였지만, 알려진 통상의 드릴팁을 사용할 수 있다.

다음, 본 발명의 장치에서 도 3, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 연결봉(58)에는 냉각용 에어관(72)이 연결되되 상기 연결봉에 공회전 상태로 연결되는 에어공급용 연결구(74)를 포함하는 냉각수단(70)이 더 구비될 수 있다.

이때, 상기 연결봉들은 내부가 중공된 파이프로 제공되어 냉각용 에어의 유통이 가능하고, 상기 최상단 연결봉에 조립된 드릴팁(60)에는 에어 배출공(60")이 더 구비될 수 있다.

따라서, 에어관(72)을 통하여 공급되는 에어는 연결봉과 드릴팁을 통하여 배출되고, 따라서 연료가스 관로의 내부 온도가 높아도 드릴팁이나 연결봉의 열 손상이나 열변형을 방지시킬 수 있다.

다음, 상기 에어 공급용 연결구(74)는 구동 회전축(56)에 수직 조립되는 연결봉(58a)도 회전되기 때문에, 공회전 상태로 설치되어야 하는데, 일예로 도 6과 같이, 최하단 연결봉(58a)의 외곽으로 걸림링(76)을 설치하고 상기 연결구(74)의 상단이 상기 걸림링(76)에 지지되는 형태로 하되, 상기 연결봉(58a)에는 에어가 연결봉 내부로 유입되는 구멍(78)들을 형성시키고, 상기 연결구(74)의 하단은 실링링(80)으로 막는다.

물론, 상기 에어 공급용 연결구(74)의 이와 같은 연결봉의 공회전 가능한 연결구조는 반드시 상기 구조로 한정되는 것은 아니다.

다음, 도 7에서는 본 발명에 따른 관로 개공장치(1)를 통한 연료가스 관로의 개공 전,후의 코크스 오븐의 연소실의 온도 그래프를 나타내고 있다.

본 발명의 장치로서 개공한 연소실#2의 온도 분포가 연료가스 개공 작업을 하지않은 연소실#1의 온도 분포 보다 매우 높음을 알 수 있다.

본 발명은 지금까지 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1a 및 도 1b는 알려진 코크스 오븐과 연료가스 관로를 시한 개략도

도 3은 본 발명에 따른 관로 개공장치의 전체 구성을 도시한 구성도

도 4는 도 3의 일부 사시도

도 5는 도 3의 장치 프레임 상부를 도시한 사시도

도 6은 본 발명인 장치를 통한 연료가스 관로의 개공상태를 도시한 구조도

도 7은 본 발명의 장치를 통한 연료가스 관로의 개공 전,후 코크스 오븐의 연소실 온도분포를 나타낸 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1.... 관로 개공장치 10.... 장치프레임

12,14.... 상,하부 고정판 16.... 이동바퀴

30.... 승강부재 32,52.... 모터,구동모터

34.... 스크류바아 36.... 승강판

40.... 가이드봉 42.... 기어박스

50.... 관로 개공수단 54.... 베어링블록

56.... 구동 회전축 58.... 연결봉

58a.... 최하단 연결봉 60.... 드립팁

70.... 냉각수단 72.... 냉각용 에어관

74.... 에어공급용 연결구

Claims (7)

1. 내부가 막힌 관로(108a)의 위치에 맞추어 이동 가능하게 제공된 장치프레임(10);

   상기 장치 프레임(10)에 승,하강 가능하게 구비된 승강부재(30); 및,

   상기 승강부재(30) 상에 회전 가능하게 수직 설치되면서 상기 관로(108a)의 내부에 삽입되어 관로 내부 이물질을 제거토록 구성된 관로 개공수단(50);

   을 포함하여 구성된 관로 개공장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 장치 프레임(10)은, 형강 구조물로 박스 형태로 구성되되 상,하부 고정판(12)(14)들이 구비되면서 하부에는 이동바퀴(16)들이 구비되고, 상기 관로(108a)는 코크스 오븐 연소실에 연계되는 연료가스 관로인 것을 특징으로 하는 관로 개공장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 승강부재(30)는,

   상기 장치프레임(10)에 구비되는 상부 고정판(12)과 하부 고정판(14) 사이에 모터(32)로서 구동되는 스크류바아(34)가 체결되는 스크류 체결블록(36)이 구비되는 승강판(38); 및,

   상기 승강판(38)의 사방에 수직 관통되되 장치프레임의 상,하부 고정판(12)(14)사이에 연결되는 가이드봉(40);

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 관로 개공장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 스크류바아(34)는 상부 고정판에 설치되되 상기 모터(32)가 연계되는 기어박스(42)에 상단이 연결되고, 하단은 하부 고정판(14)에 회전 가능하게 설치되고, 상기 승강판의 스크류 체결블록(36)이 체결되어 모터 구동시 승강판은 가이드봉(40)으로 지지되면서 장치프레임에서 승, 하강 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 관로 개공장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 관로 개공수단(50)은,

   상기 승강부재(30)에 포함된 승강판(38)에 설치된 구동모터(52)에 연결되고 장치 프레임(10)의 상부 고정판(12)에 구비된 베어링블록(54)으로 회전 및 승강 가능하게 지지되는 구동 회전축(56); 및.

   상기 구동 회전축(56)에 하나 이상이 연결되는 연결봉(58)의 상단에 구비되는 드립팁(60);

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 관로 개공장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 연결봉(58) 중 최하단 연결봉(58a)이 상기 구동 회전축(56)에 수직하게 조립되고, 상기 최하단 연결봉에 하나 이상의 연결봉(58)들이 연결되고, 상기 연결봉 최상단에 상기 드릴팁(60)이 조립되는 것을 특징으로 하는 관로 개공장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 연결봉(58)에는 냉각용 에어관(72)이 연결되되 상기 연결봉에 공회전 상태로 연결되는 에어공급용 연결구(74)를 포함하는 냉각수단(70)이 더 구비되고,

   상기 연결봉들은 내부가 중공된 파이프로 제공되어 냉각용 에어의 유통이 가능하고, 상기 최상단 연결봉에 조립된 드릴팁(60)에는 에어 배출공이 형성되어 에어로서 드릴팁과 연결봉의 냉각이 수행되는 것을 특징으로 하는 관로 개공장치.

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