KR101124629B1 - 코크스 오븐의 석탄 장입 방법 - Google Patents

Abstract

고압 안수의 분무 압력이 하락하는 경우 석탄의 장입 모드를 적절히 변경함으로써, 석탄 장입 과정에서 화염이나 가스의 분출을 최소화할 수 있도록, 장입차에 의해 코크스 오븐 상단의 장입구를 통해 석탄 장입을 실시하는 단계와, 석탄 장입 개시 후 고압 안수의 분무압을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하는 단계, 고압 안수의 분무압이 기준값 이상인 경우 정상 작업 모드로 작업을 진행하고, 기준값보다 작은 경우 정상 작업 모드를 생략하고 석탄 장입을 종료하는 단계를 포함하는 코크스 오븐의 석탄 장입 방법을 제공한다.

Description

코크스 오븐의 석탄 장입 방법{METHOD FOR CHARGING COAL IN COKE OVEN}

본 발명은 코크스 오븐에 석탄을 장입하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 고압 안수의 압력 하락시 화염이나 가스의 분출을 최소화하면서 석탄을 장입할 수 있도록 된 코크스 오븐의 석탄 장입 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 제철공정에서 석탄의 건류는 코크스 공정에서 이루어진다. 코크스 공정에서 코크스 오븐의 탄화실에 장입된 석탄은 일정시간 건류되어 코크스화된다.

코크스 오븐에서 석탄을 건류하는 과정에서 코크스 오븐 가스(COG ; Coke Oven Gas)가 발생된다. 코크스 오븐 가스는 코크스 오븐에서 상승관을 통해 가스 포집관(Gas Collecting Main)으로 수집되어 후 공정인 화성공장으로 보내지게 된다.

여기서 제조된 코크스를 코크스 오븐으로부터 압출한 후, 코크스 오븐의 탄화실 내에 석탄을 장입하는 과정에서 발생되는 가스는 가스 포집관으로 원활하게 배출시켜야 한다.

이를 위해 상승관의 곡관부에는 고압의 안수를 분무하여 가스 흐름을 가스 포집관으로 유도하는 고압 안수 분무기가 설치된다. 고압 안수 분무를 통해 석탄을 장입하는 동안 탄화실 내의 압력을 음압으로 유지할 수 있게 된다. 이에 코크스 오븐의 탄화실에 석탄 장입 시, 개방된 장입구를 통해 가스 또는 가스에 의한 분진이나 화염이 외부로 분출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

그런데, 고압 안수의 분무 압력이 하락하는 경우에는 가스 포집관으로 유도되는 가스의 흐름이 불량해져 장입구를 통해 화염이나 가스 및 분진이 분출되는 문제가 발생된다. 또한, 석탄 장입 과정에서 레벨링(levelling)을 위해 스몰 도어를 개방하게 되는 데, 이 때 많은 양의 화염이 분출하여 압출기의 레벨러설비 센서를 소손시키게 된다. 따라서 개방된 스몰 도어를 닫을 수 없게 되어 레벨러 설비의 추가적인 피해를 가져오게 된다. 또한, 열려진 스몰 도어를 빨리 닫을 수 없게 되어 열려진 스몰 도어를 통해 에어가 흡입되어 장입 중이던 로내의 압력이 상승하게 되고 이에 화염이나 가스의 분출이 더욱 심해지게 된다. 이러한 가스나 화염 분출은 장입 설비의 센서나 유압 장치를 소손시켜 2차적인 설비 사고를 유발하게 된다.

이에, 고압 안수의 분무 압력이 하락하는 경우 석탄의 장입 모드를 적절히 변경함으로써, 석탄 장입 과정에서 화염이나 가스의 분출을 최소화할 수 있도록 된 코크스 오븐의 석탄 장입 방법을 제공한다.

이를 위해 본 방법은 장입차에 의해 코크스 오븐 상단의 장입구를 통해 석탄 장입을 실시하는 단계와, 석탄 장입 개시 후 고압 안수의 분무압을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하는 단계, 고압 안수의 분무압이 기준값 이상인 경우 정상 작업 모드로 작업을 진행하고, 기준값보다 작은 경우 정상 작업 모드를 생략하고 석탄 장입을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 방법은 석탄 장입 실시 단계 전에 장입차가 석탄 장입을 위해 코크스 오븐 상단을 주행하고 장입구 도어를 개방하는 단계와, 석탄 장입 전 상승관 곡관부로 분무되는 고압 안수의 분무압을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하는 단계, 고압 안수의 분무압이 기준값보다 큰 경우 석탄을 장입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 정상 작업 모드는 석탄 장입량이 100% 완료되었는지를 확인하는 단계와, 석탄 장입량이 100% 완료된 경우 레벨링을 실시하는 단계, 레벨링을 완료하고 석탄 장입을 종료하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 정상 작업 모드를 생략하는 경우 석탄 작업 종료 전에 석탄 장입량이 90%에 도달하였는지를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 방법에 의하면, 고압 안수의 분무 압력 저하시 석탄의 장입 모드를 적절하게 변경함으로써, 석탄 장입 과정에서 가스나 분진 및 화염이 분출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 가스나 화염의 분진에 따른 설비의 추가적인 소손이나 설비 사고를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 코크스 오븐 설비를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 코크스 오븐의 석탄 장입 과정을 도시한 개략적인 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 코크스 오븐을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 코크스 오븐(100)은 탄화실(100) 상단에 구비된 장입차(120)를 이동시켜 탄화실(100)로 석탄을 장입하게 된다. 코크스 오븐(100)의 탄화실 상단에는 석탄이 장입되는 장입구(112)가 구비되며, 장입구는 도어가 설치되어 필요시 개폐된다. 이에 장입차(120)는 코크스 오븐 상단을 주행하며 장입구의 도어를 개방한 후 장입구(112)를 통해 탄화실(110) 내부로 석탄을 장입하게 된다.

코크스 오븐에서 석탄을 건류할 때 발생하는 코크스 오븐 가스(COG)는 탄화실(100) 상부의 상승관(130)을 통해 빠져나가게 된다. 상기 상승관(130)에는 곡관부(150)를 매개로 가스 포집관(gas collecting main)(140)이 설치되어 있어서 각 상승관(130)으로 통해 배출되는 코크스 오븐 가스는 가스 포집관(140)에 포집된다. 그리고 셕숀메인(suction main)을 거쳐 후 공정인 가스 정제공정의 배기 송풍기에 의해 배송된다.

여기서 상기 곡관부(150)에는 코크스 오븐의 탄화실 압력을 제어할 수 있도록 고압의 안수를 분무하는 고압 안수 분무기(160)가 설치된다. 상기 고압 안수 분무기(160)는 고압의 안수를 분무하여 가스 흐름을 가스 포집관(140)으로 유도하게 된다. 이에 석탄을 장입하는 동안 탄화실 내의 압력을 음압으로 유지하여 개방된 장입구(112)를 통해 가스 또는 가스에 의한 분진이나 화염이 외부로 분출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 고압 안수 분무기(160)는 고압 안수 라인(162)을 통해 암모니아 탱크(도시되지 않음)로 연결된다. 고압 안수 라인(162) 상에는 상기 고압 안수 분무기(160)를 통해 분무되는 고압 안수의 분무압을 검출하기 위한 압력계(164)가 설치된다.

본 실시예에서 상기 압력계(164)는 컨트롤러(170)와 연결되며, 상기 컨트롤러(170)는 입력된 프로그램에 따라 압력계(160)의 검출값을 연산하여 적절한 모드로 석탄 장입 과정을 진행하게 된다.

이하, 도 2를 참조하여 고압 안수의 분무압 연산을 통해 석탄을 장입하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

석탄 장입을 위해 장입차가 코크스 오븐 상단을 주행하며 장입구 도어를 개방하게 된다.(S100 ~ S110) 그리고 석탄 장입 전 상승관 곡관부로 분무되는 고압 안수의 분무압을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하는 과정을 거친다.(S120) 고압 안수의 분무압 값은 컨트롤러에 인가되고 컨트롤러는 이 값을 미리 저장되어 있는 기준값과 비교하여 고압 안수의 분무압이 기준값 이상인 경우 석탄을 장입을 개시하게 된다.(S130)

여기서 상기 기 설정된 기준값은 석탄 장입시 코크스 오븐의 탄화실 내부를 음압으로 유지하기 위해 필요한 고압 안수의 최소 분무압 값이다.

한편, 본 장입 방법은 상기의 과정을 거쳐 석탄 장입이 개시된 후, 고압 안수의 분무압을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하는 단계(S140)와, 고압 안수의 분무압이 기준값 이상인 경우 정상 작업 모드로 장입 작업을 진행하고, 기준값보다 작은 경우 정상 작업 모드를 생략하고 석탄 장입을 종료하는 단계를 거친다.

여기서 상기 기 설정된 기준값은 석탄 장입시 코크스 오븐의 탄화실 내부를 음압으로 유지하기 위해 필요한 고압 안수의 최소 분무압 값이다.

상기 기준값은 코크스 오븐의 설비 조건에 따라 달라질 수 있으며, 석탄 장입 경과 시간이나 장입량에 따라 변동될 수 있다. 상기 기준값은 정상 작업 모드에서 설비 운용시 석탄 장입 경과 시간이나 장입량에 따라 얻어진 데이터를 기반하여 수치화되어 상기 컨트롤러에 기록된다.

이에 상기 컨트롤러는 석탄 장입 과정에서 실제 얻어진 고압 안수 분무압 값을 내장된 상기 기준값과 비교 연산하여 후 공정을 진행하게 된다.(S140)

따라서 고압 안수의 분무압이 기준값보다 떨어지게 되면 정상 작업 모드에서 석탄 장입을 종료하는 단계로 바로 진행함으로써, 장입구를 통해 가스나 화염이 분출되는 것을 최소화할 수 있게 된다.

여기서 정상 작업 모드는 셋팅된 양만큼 석탄이 모두 장입되었는지를 확인하는 단계(S150)와, 석탄 장입량이 100% 완료된 경우 레벨링을 실시하는 단계(S160), 레벨링을 완료하고 석탄 장입을 종료하는 단계(S170 ~ S180)를 포함한다.

상기 레벨링 단계는 탄화실로 장입된 석탄의 레벨을 평탄화시키기 위한 과정이다. 레벨링 작업을 위해 코크스 오븐의 스몰 도어가 개방되고 이 개방된 스몰 도어를 통해 이동기기 설비인 레벨링장치의 빔이 탄화실 내부로 진입되어 석탄을 평탄화시킨다.

정상 작업 모드 하에서는 고압 안수의 분무압이 기준값 이상으므로 탄화실 내의 압력이 음압으로 유지되는 상태이다. 이에 화염이나 가스의 분출 없이 스몰 도어를 개방하여 레벨링 작업을 실시할 수 있다.

레벨링 작업이 완료되면 석탄 장입이 종료되고, 장입차는 도어를 다시 닫아 개방된 장입구를 폐쇄하는 것으로 석탄 장입 작업을 위한 공정이 완료된다.(SS170 ~ S190)

한편, 석탄 장입 개시 후 고압 안수의 분무압이 기준값보다 작은 경우에는 상기와 같은 정상 작업 모드를 생략하고 바로 석탄 장입 종료 단계를 거치게 된다. 이때, 석탄의 장입량은 정상 작업 모드하에서의 석탄 장입량의 90%만을 장입한다. 즉, 고압 안수의 분무압이 기준값보다 작은 경우에는 석탄의 장입량을 검출하여 석탄 장입량이 90%에 도달되었는지를 확인한다.(S200) 석탄 장입량이 90%에 도달된 경우 바로 석탄 장입을 종료한다.(S190)

이와 같이 고압 안수의 분무압이 비정상적인 상황에서는 석탄의 장입량을 줄여 장입 시간을 단축시킴과 더불어 레벨링 단계를 생략함으로써 화염이나 가스의 분출을 최소화하고 레벨링 작업시 발생할 수 있는 설비의 2차적 손상을 방지할 수 있게 된다.

석탄 장입이 종료되면 장입차는 도어를 다시 닫아 개방된 장입구를 폐쇄하는 것으로 석탄 장입 작업을 위한 공정이 완료된다.(S180 ~ S190)

[실시예]

장입차를 주행시켜 코크스 오븐의 탄화실로 석탄을 주입하였다. 주입 과정에서 상승관의 곡관부에 설치된 고압 안수 분부기를 통해 고압 안수를 분무하여 석탄이 주입되는 탄화실 내의 압력을 음압으로 유지하였다. 고압 안수의 분무압이 20kg/㎠인 경우 탄화실 내의 압력을 음압으로 유지할 수 있었다. 이에 기준값은 20kg/㎠으로 설정하였다.

이 상태에서 장입차가 주행하여 탄화실의 도어를 개방하여 주입구를 통해 석탄을 장입하였다. 장입차가 도어를 개방하고 장입에 필요한 작업을 수행하여 장입 대기시까지 51초가 소요되었다. 컨트롤러는 고압 안수의 분무압을 검출하여 상기 기준값보다 작은 경우 장입 대기 상태를 유지하며, 고압 안수의 분무압 값이 기준값 이상인 경우 석탄 장입 작업이 개시된다.

석탄 장입 과정에서 고압 안수의 분무압 값이 지속적으로 검출되며 컨트롤러는 이 값과 기준값을 비교 연산하여 분무압 값이 기준값 이상인 경우 정상 작업 모드로 진행한다. 정상 작업 모드 하에서 석탄이 셋팅된 값만큼 100% 장입시 걸린 시간은 88초 였다. 석탄 장입이 완료되면 레벨링 작업이 실리되며 2회의 레벨링 작업에 소요되는 시간은 76초였다. 레벨링 작업 완료 후 장입차가 장입구에 도어를 닫아 작업을 종료하기까지 소요되는 시간은 43초 였다.

이와 같이 정상적인 작업 모드에서는 도어 개방 후 석탄 장입을 완료하여 도어를 닫기까지 258초가 소요되었다.

한편, 석탄 장입 과정에서 고압 안수의 분무압 값이 기준값보다 작은 경우에는 정상 작업 모드의 진행을 생략하고, 석탄 장입량이 셋팅값의 90%에 도달하게 되면 바로 작업을 종료하게 된다.

이 과정에서 석탄을 셋팅값의 90%의 양으로 장입시 걸린 시간은 79초 였다. 그리고 석탄 장입 완료 후 레벨링 작업을 생략하고 장입차가 장입구에 도어를 닫아 작업을 종료하기까지 소요된 시간은 43초였다.

이와 같이 고압 안수의 분무압 값이 기준값보다 작은 비 정상적인 작업하에서는 도어 개방 후 석탄 장입을 완료하여 도어를 닫기까지 소요되는 시간이 173초로 단축됨을 알 수 있다.

따라서 본 실시예에 의한 석탄 장입 방법에 의한 경우, 비 정상적인 환경하에서는 석탄 장입 시간을 단축시키고 레벨링 작업을 생략하여 화염이나 가스의 분출에 적절히 대처할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

100 : 코크스 오븐 110 : 탄화실
112 : 장입구 120 : 장입차
130 : 상승관 140 : 가스포집관
150 : 곡관부 160 : 분무기
164 : 압력계 170 : 컨트롤러

Claims (4)

1. 장입차에 의해 코크스 오븐 상단의 장입구를 통해 석탄 장입을 실시하는 단계와,
   석탄 장입 개시 후 상승관의 곡관부에서 고압 안수의 분무압을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하는 단계,
   고압 안수의 분무압이 기준값 이상인 경우 정상 작업 모드로 작업을 진행하고, 기준값보다 작은 경우 정상 작업 모드를 생략하고 석탄 장입을 종료하는 단계
   를 포함하는 코크스 오븐의 석탄 장입 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   석탄 장입 실시 단계 전에 장입차가 석탄 장입을 위해 코크스 오븐 상단을 주행하며 장입구 도어를 개방하는 단계와,
   도어 개방 후 석탄 장입 전 상승관 곡관부로 분무되는 고압 안수의 분무압을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하는 단계,
   고압 안수의 분무압이 기준값보다 큰 경우 석탄을 장입하는 단계
   를 더 포함하는 코크스 오븐의 석탄 장입 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 정상 작업 모드를 생략하는 경우, 석탄 장입량이 90%에 도달하였는지를 검출하는 단계를 더 포함하여, 석탄 장입량이 90%에 도달하였을 때 석탄 장입을 종료하는 코크스 오븐의 석탄 장입 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 정상 작업 모드는 석탄 장입량이 100% 완료되었는지를 확인하는 단계와,
   석탄 장입량이 100% 완료된 경우 레벨링을 실시하는 단계,
   레벨링을 완료하고 석탄 장입을 종료하는 단계
   를 포함하는 코크스 오븐의 석탄 장입 방법.

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