KR101026601B1 - 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치 및 그 조업 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 코크스로에서 제조된 적열 코크스를 불활성 가스로 냉각하는 코크스 건식 소화 설비에 있어서의 프리 챔버로의 가스 취입 장치 및 그 조업 방법을 제공하는 것으로, 코크스 건식 소화 설비의 프리 챔버의 주위 방향으로, 복수개의 노 내 온도 측정 장치와 공기 취입 노즐을 설치하고, 프리 챔버 내의 적열 코크스를 냉각하는 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관을 설치하고, 상기 분기관 선단을 상기 공기 취입 노즐에 연결시키는 동시에, 상기 노 내 온도 측정 장치에 의한 노 내의 온도 측정 결과에 의해, 상기 노 내에 취입하는 공기 및 순환 가스의 취입량을 제어하는 취입 제어 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치.

불활성 가스, 냉각, 조업 방법, 온도 측정 장치, 가스 취입 장치

Description

코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치 및 그 조업 방법 {GAS BLOWER OF COKE DRY FIRE EXTINGUISHING FACILITY AND ITS OPERATING METHOD}

본 발명은, 코크스로에서 제조된 적열 코크스를 불활성 가스로 냉각하는 코크스 건식 소화 설비에 있어서의 프리 챔버로의 가스 취입 장치 및 그 조업 방법에 관한 것이다.

불활성 가스로 적열 코크스를 냉각하는 코크스 건식 소화 설비에서는, 최근, 프리 챔버(P/C)에 공기를 취입하여 코크스와의 연소에 의해, 프리 챔버 내의 열량을 증가시켜, 보일러에서의 증기 발생량을 증가시키거나, 코크스로로부터 저온 탄화된 코크스를 숙성시켜 코크스 품질을 개선하거나 하는 조업이 행해져 왔다. 이러한 프리 챔버로의 공기 취입을 행하는 경우에 문제되는 것은, 프리 챔버 내 원주 방향에서의, 코크스 온도의 균일화이다.

상술한 코크스 온도의 균일화 기술로서, 종래에는, 예를 들어 일본 특개2001-164258호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 프리 챔버부에 설치된 복수의 취입 노즐로부터 공기를 취입하고, 원주 방향의 온도 분포, 압력 분포에 따라 개개의 취입 풍량을 변화시켜, 온도 분포를 균일화하는 조업 방법이 있다. 또한, 프리 챔버 내의 온도를 제어하는 방법으로서, 일본 특개2001-158883호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 프리 챔버로의 공기 취입와 동시에, 물 또는 증기의 취입을 행하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 상기 일본 특개2001-164258호 공보와 같은 취입 장치의 경우, 온도 상승 과다의 부위의 취입량을 줄여도, 프리 챔버 내의 코크스 입도 분포의 변동에 기인하는 가스의 편류는 방지할 수 없으며, 다른 방향으로부터 취입한 가스가 유입되어, 결국은 온도의 상승 과다는 방지하는 것이 곤란했다. 또한, 국소적인 온도 상승의 결과로서, 프리 챔버 내의 벽돌을 손상시키거나, 회분이 용융된 후, 재고착되어 가스 연도부를 폐색시키거나 하는 문제가 발생하였다. 또한, 동시에 원주 방향에서 취입 공기량을 변화시킨 경우, S/F부를 통과하는 가스량도 원주 방향에서 불균일하게 되기 때문에 코크스 건식 소화 설비의 조업이 불안정해져 있었다.

또한, 일본 특개2001-158883호 공보와 같이, 프리 챔버에 공기 취입와 동시에, 물 또는 증기의 취입을 행하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법의 경우, 프리 챔버 내에 취입한 물, 또는 증기가 프리 챔버 내의 벽돌에 서려, 스폴링에 의해 벽돌을 손상시키는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해소하기 위해 이루어진 것으로, 코크스 건식 소화로 내 원주 방향으로 복수개의 노(爐) 내 온도 측정 장치와 코크스 건식 소화 설비(CDQ) 순환계의 블로우어 출구부터 쿨링 챔버(CC) 입구까지의 사이로부터, 저온인 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관을 구비하고, 이 분기관 선단을 프리 챔버 공기 취입 노즐에 연결해 넣고, 또한, 이 노즐 형상을 공기가 흐르는 부분과, 분기관을 통해 분기된 순환 가스가 흐르는 부분을 격리시킨 이중관 구조 등으로 함으로써, 프리 챔버 내부의 온도 변동을 균일화하는 것을 가능하게 한 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치 및 그 조업 방법을 제공한다. 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 코크스 건식 소화 설비의 프리 챔버의 주위 방향으로, 복수개의 노 내 온도 측정 장치와 공기 취입 노즐을 설치하고, 프리 챔버 내의 적열 코크스를 냉각하는 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관을 설치하고, 상기 분기관 선단을 상기 공기 취입 노즐에 연결시키는 동시에, 상기 노 내 온도 측정 장치에 의한 노 내의 온도 측정 결과에 의해, 상기 노 내에 취입하는 공기 및 순환 가스의 취입량을 제어하는 취입 제어 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치.

(2) 상기 (1)에 기재된 프리 챔버 공기 취입 장치로서 취입 팬을 설치하고, 가스 분기관 선단을, 프리 챔버와 상기 취입 팬의 사이의 노즐에 연결하고, 상기 노즐 형상을 공기가 흐르는 부분과 분기관을 통해 분기된 순환 가스가 흐르는 부분을 격리시킨 이중관 구조로 한 것을 특징으로 하는 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치.

(3) 상기 (1)에 기재된 프리 챔버 공기 취입 장치로서 취입 팬을 설치하고, 가스 분기관 선단을, 취입 팬의 흡입측에 연결하여, 분기관을 통해 분기된 순환 가스의 압력이 부족할 때에는, 팬으로 공기 취입과, 분기관을 통해 분기된 순환 가스의 승압을 겸비한 것을 특징으로 하는 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치.

(4) 코크스 건식 소화 설비의 프리 챔버의 주위 방향으로, 복수개의 노(爐) 내 온도 측정 장치와 공기 취입 노즐을 설치하고, 프리 챔버 내의 적열 코크스를 냉각하는 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관을 설치하고,
노 내 온도 측정 장치에 의해 측정된, 노 내 온도 분포의 변동, 또는 제어 온도에 따라, 프리 챔버에 설치한 각각의 노즐로부터, 프리 챔버 내로 취입하는 혼합 가스(공기 + 분기관을 통해 분기된 순환 가스)의 공기 취입량 및 순환 가스 취입량의 비율을 제어하는 것을 특징으로 하는 코크스 건식 소화 설비의 조업 방법.

도1은, 본 발명에 따른 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치의 개략도이다.

도2는, 본 발명에 따른 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이다.

도3은, 가스 취입 장치의 구조를 도시하는 도면이다.

도4는, 본 발명에 따른 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 개략도이다.

도5는, 도4의 A-A 단면도 및 B-B 단면도를 도시하는 도면이다.

도6은, 프리 챔버 내의 코크스 입자 직경 분포를 모식적으로 도시하는 도면이다.

도7은, 노 내 반경 방향 내로의 취입 공기량의 설명도이다.

이하, 본 발명에 대해서 도면을 따라서 상세하게 설명한다.

도1은, 본 발명에 따른 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치의 개략도이다． 적열 코크스를 냉각하는 코크스 건식 소화로(1)는 종형으로 형성되고, 상하 방향으로 프리 챔버(2)와 쿨링 챔버(3)를 구비하고 있다. 적열 코크스는 프리 챔버(2)의 상방으로부터 장입되고, 점차 하방으로 이동하여, 쿨링 챔버(3)에 있어서 쿨링 챔버(3)의 하부에 설치되어 있는 취입관(19)으로부터 취입되는 불활성 가스에 의해 냉각된다.

쿨링 챔버(3) 내에 있어서 취입되는 불활성 가스는, 쿨링 챔버(3) 내를 상승하면서 적열 코크스와의 사이에서 열교환이 행해져, 가스 온도가 상승하여, 쿨링 챔버(3) 상부의 링 덕트(20)에서 배출된다. 또한，불활성 가스는 링 덕트(20)로부터 제1차의 제진기(4)를 거쳐 폐열 보일러(5)에 보내지고, 폐열 보일러(5)에서 열 회수되어 온도가 18O℃ 전후로 저하된 후, 제2차의 더스트 캐처(6)에 의해 제진되고, 순환 블로우어(7)를 거쳐 급수 예열기(8)를 거친 후 다시 취입관(19)으로부터 쿨링 챔버(3) 내로 취입된다.

한편，프리 챔버(2) 상부의 공기 취입 노즐(17)로부터 프리 챔버(2) 내에 공기가 취입된다. 취입된 공기 중의 산소가 잔존 휘발분, 미분 코크스 및 덩어리 코크스의 일부와 반응한다. 반응은 주로 일산화탄소를 생성하는 발열 반응이며, 취입된 공기와 생성 가스, 및 코크스는 온도가 상승하여 프리 챔버(2) 내를 하강한다. 취입된 공기와 생성 가스는, 프리 챔버(2) 하부에 있어서 하방으로부터 상승해 온 불활성 가스와 혼합되어, 링 덕트(20)에 배출된다.

전술한 바와 같은 구조에 있어서, 코크스 건식 소화로(1) 내 원주 방향으로 복수개의 노 내 온도 측정 장치(10)를 설치하고, 측정한 프리 챔버(2) 내 온도를 취입 제어 장치(12)에 보내고, 취입 제어 장치(12)는 프리 챔버(2) 내 온도가 목표 온도로 되도록 공기 취입 밸브(14) 내지, 저온인 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관(9)을 구비하여, 이 분기관(9)의 선단을 프리 챔버(2)와 공기 취입 노즐(17) 에 연결시킨 저온 순환 가스 취입 유량 조절 밸브(15)를 제어한다. 그 공기 취입 밸브(14), 내지 저온 순환 가스 취입 유량 조절 밸브(15)에 의해 취입 조절기(13)가 취입 제어 장치(12)에 취입량의 신호를 보낸다. 또한, 부호 11은 코크스 배출 장치를 나타낸다.

도2는, 본 발명에 따른 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 코크스 건식 소화로(1)의 상하 방향으로 프리 챔버(2)와 쿨링 챔버(3) 입구까지의 사이로부터, 저온인 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관(9)을 구비하고, 이 분기관(9) 선단을 프리 챔버 공기 취입 노즐(17)에 연결시킨 것이지만, 이 프리 챔버 공기 취입 노즐(17)로 하여 취입 팬(16)을 설치하고, 분기관(9)에 의해, 저온의 순환 가스의 일부가 프리 챔버(2)의 공기 취입 노즐(17)의 배관에 공급된다.

도3은, 가스 취입 장치의 구조를 도시하는 도면이다． 도3에 도시한 바와 같이, 노즐 형상을 공기가 흐르는 부분과 분기관을 통해 분기된 순환 가스가 흐르는 부분을 격리시킨 이중관 구조 노즐(18)로 한 것이다.

도4는, 본 발명에 따른 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 도4에 도시한 바와 같이, 프리 챔버 공기 취입 장치로서 취입 팬(16)을 설치하고, 가스 분기관(9)의 선단을, 취입팬(16)의 취입측에 연결하여, 분기관을 통해 분기된 순환 가스의 압력이 부족할 때에는, 취입 팬(16)에 의해 공기 취입과, 분기관을 통해 분기된 순환 가스의 승압을 겸비한 구조로 했다.

전술한 바와 같이, 취입 팬(16)으로부터 프리 챔버(2) 입구의 사이에 설치된 분기관(9)에 의해, 저온의 순환 가스의 일부가, 프리 챔버(2)의 공기 취입 노즐(17)에 공급되고, 공급된 순환 가스의 양은, 각각의 배관에 설치된 취입 유량 조절 밸브(15) 등의 유량 조정 장치에 의해 조정된다. 또한, 코크스 건식 소화로 내 반경 방향으로 복수 개소에 설치된 노 내 온도 측정 장치(10)에 의해, 코크스 건식 소화로 내의 온도 분포(T₁, T₂, …, Tn)를 측정하여, 온도 분포의 변동이 없어지도록, 또는 온도(Tn)가 제어 온도 Tmax>Tn로 되도록, 각각의 공기 취입 노즐(17)로부터 취입 공기량과 분기관(9)으로부터의 순환 가스의 취입 풍량 중 어느 한 쪽, 또는 양 쪽을 피드백 제어에 의해 조정한다.

도5는, A-A 단면도 및 B-B 단면도를 도시하는 도면이다． 도6은, 프리 챔버 내의 코크스 입자 직경 분포를 모식적으로 도시한 도면이다. 또한, 도7은, 노 내 반경 방향 내로의 취입 공기량의 설명도이다. 이 도5 내지 도7에 도시한 바와 같이 각각의 공기 취입 노즐(17)로부터의 취입 공기량과 분기관(9)으로부터의 순환 가스의 취입 풍량을 조정하는 데 있어서, 설치 노즐(1, 2, …, n)로부터 취입된다. 그 취입 공기량(Qa)과 분기관을 통해 분기된 순환 가스량(Qg)과의 비(Qa:Qg)를 바꿈으로써, 원주 방향 온도 분포의 변동이나, 과도한 온도 상승을 방지하는 것이다.

또한, 각각의 노즐로부터 취입 공기량(Qa)과 분기관을 통해 분기된 순환 가스량(Qg)의 비는 변화시키지만, 혼합 가스(취입 공기 + 분기관을 통해 분기된 순환 가스) 총량(Q1, Q2, …, Qn)은, 모두 일정해지도록 제어함으로써, 프리 챔버 내의 가스의 편류를 방지하여, 조업을 안정시키는 것이 가능하게 된다． 여기에, Qa1+Qg1=Q1, Qa2+Qg2=Q2, …, Qan+Qgn=Qn이며, Q1=Q2=, …, Qn이다.

즉, 도6에 도시한 바와 같이 프리 챔버 내의 코크스 입자 직경 분포를 모식적으로 도시하면 코크스 입자 직경이 작은 영역에서의 노 내 온도는 낮고, 한편 입자 직경이 큰 영역에서의 노 내 온도는 높은 상태에 있다. 이러한 노 내의 상황에 의해 온도가 상이하고, 또한 코크스 입자 직경에 의해, 각각의 노즐로부터 취입 공기압도 상이한 것이다. 따라서, 이들의 요인을 고려하여, 노 내 온도 측정 장치에 의해 측정된, 노 내 온도 분포의 변동, 또는 제어 온도에 따라, 프리 챔버에 설치한 각각의 노즐로부터, 프리 챔버 내에 취입하는 혼합 가스(공기 + 분기관을 통해 분기된 순환 가스)의 공기 취입량(Q1, Q2, …, Qn)이 Q1=Q2=, …, Qn으로 되도록, 각각의 공기 취입량(Qa) 및 분기관을 통해 분기된 순환 가스 취입량(Qg)의 비율을 제어하는 것이다.

이와 같이, 노 내 온도 측정 장치에 의해 측정된 노 내 온도 분포의 변동, 또는 제어 온도에 따라, 프리 챔버에 설치한 각각의 노즐로부터, 프리 챔버 내에 취입되는 혼합 가스(공기 + 분기관을 통해 분기된 순환 가스)의 공기 취입량 및 순환 가스 취입량의 비율을 제어한 취입을 행함으로써, 프리 챔버 내부의 온도 변동을 균일화하는 것이 가능해져, 국부적인 온도 상승 과다를 억제할 수 있기 때문에, 벽돌의 손상이나 용융회 부착의 문제를 해결할 수 있어, 안정된 코크스 건식 소화 설비의 조업이 가능하게 되었다. 또한, 물, 또는 증기가 아니라 자기의 순환 가스를 이용하기 때문에, 쓸데없는 러닝 코스트를 발생시키지 않고 프리 챔버 내의 온도 분포를 개선할 수 있었다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의해, 프리 챔버 내부의 온도 변동을 균일화 하는 것이 가능해져, 국부적인 온도 상승 과다를 억제할 수 있기 때문에, 벽돌의 손상이나 용융회 부착의 문제를 해결하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 프리 챔버에 설치된 복수 노즐 각각으로부터의, 노 내로의 취입 가스량을 항상 일정하게 함으로써, 노 내 원주 방향에서, 흐르는 가스량이 일정하게 되기 때문에, 안정된 코크스 건식 소화 설비의 조업이 가능하게 되었다. 또한, 물, 또는 증기를 사용하지 않기 때문에, 벽돌의 스폴링에 의한 손상을 방지하고, 또한 물, 또는 증기가 아니라 자기의 순환 가스를 이용하기 때문에, 쓸데없는 러닝 코스트를 발생시키지 않고 프리 챔버 내의 온도 분포를 개선할 수 있는 등 매우 우수한 효과를 발휘하는 것이다.

Claims (4)

1. 코크스 건식 소화 설비의 프리 챔버(2)의 주위 방향으로, 복수개의 노(爐) 내 온도 측정 장치(10)와 공기 취입 노즐(17)을 설치하고, 프리 챔버 내의 적열 코크스를 냉각하는 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관(9)을 설치하고,

   상기 분기관 선단을 상기 공기 취입 노즐에 연결시키는 동시에, 상기 노 내 온도 측정 장치(10)에 의한 노(1) 내의 온도 측정 결과에 의해, 상기 노 내에 취입하는 공기 및 분기관(9)을 통해 분기된 순환 가스의 취입량을 제어하는 취입 제어 장치(12)를 설치한 것을 특징으로 하는, 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치.
2. 제1항에 있어서, 프리 챔버 공기 취입 장치로서 취입 팬(16)을 설치하고, 상기 분기관(9) 선단을 프리 챔버(2)와 상기 취입 팬(16)의 사이의 공기 취입 노즐(17)에 연결하고, 상기 공기 취입 노즐(17) 형상을, 공기가 흐르는 부분과 분기관(9)을 통해 분기된 순환 가스가 흐르는 부분으로 격리시킨 이중관 구조로 한 것을 특징으로 하는, 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치.
3. 제1항에 있어서, 프리 챔버 공기 취입 장치로서 취입 팬(16)을 설치하고, 상기 분기관(9) 선단을 취입 팬(16)의 흡입측에 연결하고, 분기관(9)을 통해 분기된 순환 가스의 압력이 부족할 때에는, 취입 팬(16)에 의해 공기 취입과 분기관(9)을 통해 분기된 순환 가스의 승압을 겸비한 것을 특징으로 하는, 코크스 건식 소화 설비의 가스 취입 장치.
4. 코크스 건식 소화 설비의 프리 챔버(2)의 주위 방향으로, 복수개의 노(爐) 내 온도 측정 장치(10)와 공기 취입 노즐(17)을 설치하고, 프리 챔버 내의 적열 코크스를 냉각하는 순환 가스의 일부를 분기시키는 분기관(9)을 설치하고,

   노 내 온도 측정 장치(10)에 의해 측정된, 노(1) 내 온도 분포의 변동, 또는 제어 온도에 따라, 프리 챔버(2)에 설치한 각각의 노즐(17)로부터, 프리 챔버 내로 취입하는 혼합 가스[공기 + 분기관(9)을 통해 분기된 순환 가스]의 공기 취입량 및 순환 가스 취입량의 비율을 제어하는 것을 특징으로 하는, 코크스 건식 소화 설비의 조업 방법.

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