KR101186661B1 - 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 본 발명의 실시예에 따른 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템은 코크스가 유입되는 챔버를 가지며 가스 순환 장치와 연결되어 챔버내 코크스를 냉각시키는 본체, 상기 본체의 일측에 연결되는 배출관, 상기 배출관 통로에 설치되어 상기 냉각된 코크스를 외부로 배출시키는 로터리 실 밸브, 상기 배출관에 설치되어 상기 코크스의 하중을 감지하는 로딩 디텍터, 상기 로딩 디텍터의 감지 신호를 받는 제어부 및 상기 배출관의 단부에 설치되어 상기 제어부의 신호에 따라 개폐되는 스커트를 포함한다.

코크스, 건식소화설비, 배출관, 로딩디텍터, 스커트

Description

코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템 {CONTINUOUS DISCHARGING SYSTEM FOR COKE DRY QUENCHING FACILITIES}

도 1은 일반적인 코크스 건식 소화 설비를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템을 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로딩 디텍터의 결합 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로딩 디텍터의 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스커트의 개폐장치를 나타낸 사시도이다.

본 발명은 코크스 건식 소화 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배출관을 통하여 코크스를 연속적으로 배출할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 코크스 오븐의 탄화실에 장입된 석탄은 일정시간 건류되어 코크스화되며, 이 코크스는 탄화실에서 추출된 후 코크스 건식 소화 설비(COKE DRY QUENCHING FACILITIES, 통상 CDQ라 함)의 냉각탑에서 불활성 순환가스(질소)를 이 용한 질식소화 방식으로 소화되고 있다.

도 1은 일반적인 코크스 건식 소화 설비를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 1을 참고하면, 코크스 건식 소화 설비는 적열 코크스가 장입되는 챔버(12)를 갖는 본체(14), 본체(14)와 연결되어 챔버(12) 내로 가스를 순화시키는 가스 순환 장치, 상기 본체(14)의 하부에 연결되는 배출관(16) 및 배출관(16) 통로에 설치되어 코크스를 배출시키는 로터리 실 밸브(18)를 포함한다.

상기 가스 순환 장치는 상기 챔버(12) 상부에 연통설치되어 고온의 순환가스가 인출되는 덕트(20), 상기 덕트(20) 상에 연결설치되어 고온의 순환가스를 인출하여 순환시키기 위한 순환팬(22), 상기 덕트(20) 상에 설치되어 인출된 고온의 순환가스로부터 열교환을 통해 과열 증기를 생산하기 위한 보일러(24), 상기 순환가스에 포함된 분 코크스와 더스트를 순환가스로부터 제거하기 위하여 상기 덕트(20)의 일측에 설치되는 더스트 캐쳐(Dust Catcher, 26), 2차 더스트 포집장치인 멀티사이클론(28), 및 상기 순환팬(22)과 상기 챔버(12) 사이에 설치되어 최종적으로 열을 교환하기 위한 이코노마이저(30)를 포함한다.

그리고, 코크스 건식 소화 설비는 본체(14)에 연결된 배출관(16) 및 이 배출관(16) 내에 설치된 로터리 실 밸브(18)를 통하여 냉각된 코크스를 외부로 배출한 후 배출된 코크스를 벨트 컨베이어(32)로 이송한다.

그런데, 종래 코크스 건식 소화 설비는 냉각된 코크스를 외부로 원활하게 배출하기 위한 시스템이 구비되지 않았다. 즉, 종래 코크스 건식 소화 설비는 배출관(16) 내의 코크스의 이송 상태를 감지하는 검출 장치가 구비되지 않고, 배출관(16) 의 단부에 설치되는 스커트(도시되지 않음)가 고정식으로 설치되어 이물체(철편) 등으로 인하여 배출관(16)에 병목 현상(Bottle Neck)이 발생하는 경우 배출관(16) 내에 코크스가 적체되는 문제점을 발생시킨다.

이러한 코크스의 적체 현상이 일정시간 경과되면, 코크스가 로터리 실 밸브(18)의 블레이드와 하우징 사이에 협착되고, 이때에 로터리 실 밸브(18)의 구동 모터에서 전기적인 문제가 발생하여 코크스 건식 소화 설비 전체가 셧다운 되어 증기생산과 발전이 중지되는 문제가 발생한다.

또한, 로터리 실 밸브(18)에 코크스가 협착되면 이를 제거하는 데에 많은 작업과 시간이 소요되므로 코크스 운송작업의 생산성이 크게 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 배출관 내의 코크스의 이송상태를 감지하고 이에 스커트의 개폐를 조절함으로써 배출관 내에 발생할 수 있는 병목현상을 제거하여 코크스의 배출효율을 증가시키고, 이에 따라 코크스의 연속적인 이송작업을 가능하게 하는 코크스의 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템은 코크스가 유입되는 챔버를 가지며 가스 순환 장치와 연결되어 챔버내 코크스를 냉각시키는 본체, 상기 본체의 일측에 연결되는 배출관, 상기 배출관 통로에 설치되어 상기 냉각된 코크스를 외부로 배출시키는 로터리 실 밸브, 상기 배출관에 설치되어 상기 코크스의 하중을 감지하는 로딩 디텍터, 상기 로딩 디텍터의 감지 신호를 받는 제어부 및 상기 배출관의 단부에 설치되어 상기 제어부의 신호에 따라 개폐되는 스커트를 포함한다.

또한, 상기 배출관은 복수의 단차를 갖는 수평부를 구비하고, 이때 상기 로딩 디텍터는 상기 수평부에 설치될 수 있다.

또한, 상기 로딩 디텍터는 상기 수평부 위에 설치되는 로딩 플레이트, 상기 로딩 플레이트의 양단부에서 하측으로 연장되고 상기 수평부를 관통하면서 상기 수평부 하부에 스토퍼를 구비하는 가이드 봉, 상기 로딩 플레이트의 중앙부에서 하측으로 연장되고 상기 수평부를 관통하는 타격 봉, 상기 수평부 하부에서 상기 로딩 플레이트와 대응하여 설치되는 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트 위에서 상기 타격 봉에 대응하여 형성되는 로드셀 및 상기 가이드 봉의 스토퍼와 베이스 플레이트 사이에 끼워져 상기 타격 봉과 로드셀에 간격을 설정하는 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 로딩 플레이트와 수평부 사이에는 발포 수지가 개재될 수 있다.

또한, 상기 스커트는 상기 배출관에 설치된 샤프트에 고정되고, 이 샤프트는 일단에 회전 실린더와 연결되어 회전 실린더의 구동으로 상기 스커트가 개폐될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템을 나타낸 단면도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템은 코크스가 유입되는 챔버를 갖는 본체, 본체의 하부에 연결되는 제1, 제2 배출관(42, 44), 제1 배출관(42)과 제2 배출관(44) 사이에 설치되어 코크스를 배출시키는 로터리 실 밸브(46), 제2 배출관(44)에 설치되어 코크스의 하중을 감지하는 제1, 제2 로딩 디텍터(48, 50), 배출관 단부에 설치되는 스커트 개폐 장치(52) 및 배출된 코크스를 외부로 이송하는 벨트 컨베이어(54)를 포함한다.

제2 배출관(44)은 계단형으로 단차를 이루어 복수의 수평부(441)를 구비하여 로딩 디텍터(48, 50)의 설치 위치를 제공한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로딩 디텍터의 결합 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 로딩 디텍터의 분해 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참고하여 로딩 디텍터(48)에 대해서 살펴보면, 로딩 디텍터(48)는 제2 배출관(44)의 수평부(441) 위에 위치하는 로딩 플레이트(481), 로딩 플레이트(481)의 양단부에서 하측으로 연장되고 수평부를 관통하는 가이드 봉(482) 및 로딩 플레이트(481)의 중앙부에서 하측으로 연장되고 수평부를 관통하는 타격 봉(484)을 포함하다.

상기 가이드 봉(482)에는 스토퍼(483)가 형성되어 로딩 플레이트(481)의 이탈을 방지한다.

또한, 수평부(441)의 하부에는 로딩 플레이트(481)와 대응하는 베이스 플레 이트(485)가 설치되며, 베이스 플레이트(485)의 중앙에는 로드셀(486)이 상기 타격 봉(484)과 마주보며 형성된다.

그리고, 스토퍼(483) 하부측의 가이드 봉(482)에는 탄성 부재인 스프링(487)이 압축되면서 끼워진다. 이에 따라, 스프링(487)은 스토퍼(483)가 수평부(441)에 접촉할때까지 상부로 밀어올리고, 로딩 플레이트(481)도 같이 올라가게 되어 타격 봉(484)과 로드셀(486)에 간격을 형성시킨다.

따라서, 가이드 봉(482)은 베이스 플레이트(485)와 소정 간격을 이루고, 타격 봉(484)은 로드셀(486)과 소정 간격을 이루게 된다. 이때, 타격 봉(484)과 로드셀(486) 사이의 간격은 가이드 봉(482)과 베이스 플레이트(485) 사이의 간격보다 작게 형성된다. 이는 로딩 플레이트(481)에 하중이 가해져 하부로 내려오는 경우, 타격 봉(484)이 로드셀(486)를 터치하여 가압할 수 있도록 하기 위함이다.

일례로, 가이드 봉(482)과 베이스 플레이트(485) 사이의 간격을 L이라 하면, 타격 봉(484)과 로드셀(486) 사이의 간격은 그 절반인 (1/2)L로 설정될 수 있다.

또한, 로딩 플레이트(481)와 제2 배출관(44)의 수평부(441) 사이에는 발포 수지(488)가 개재될 수 있다. 발포 수지(488)에는 관통공(489)이 구비되어 가이드 봉(482) 및 타격 봉(484)이 삽입될 수 있도록 한다. 발포 수지(488)는 로딩 플레이트(481)의 상하 유동시 코크스가 협착되는 것을 방지하여 로딩 플레이트(481)의 유동성을 보장하기 위함이다.

로딩 디텍터(48)의 작동에 대해서 살펴보면, 먼저 로딩 플레이트(481) 위에 코크스가 과적재되면 로딩 플레이트(481)는 발포 수지를 가압하면서 하강하게 된 다. 그리고, 로딩 플레이트(481)에 고정된 가이드 봉(482) 및 타격 봉(484)도 같이 하강하게 되고, 이때 가이드 봉(482)은 스토퍼(483)를 통하여 스프링(487)을 가압하면서 하강한다.

그리고, 타격 봉(484)은 가이드 봉(484)과 같이 하강하고 로드셀(486)과의 간격을 줄이면서 결국 로드셀(486)를 터침함과 동시에 가압하게 된다. 타격 봉(484)에 의해 가압된 로드셀(486)은 변형되고, 그 변형에 따른 신호를 제어부(PLC, 56)에 보낸다. 신호를 받은 제어부(56)는 스커트의 개폐장치로 신호를 보내 스커트(521)를 개폐시킨다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스커트의 개폐장치를 나타낸 사시도이다.

도 5를 참고하면, 제2 배출관(44)의 구경 크기를 조절하도록 개폐되는 스커트(521)은 제2 배출관(44)의 단부에 회전 가능하도록 설치된 샤프트(522)에 용접 고정된다. 이 샤프트(522)는 회전 실린더(524)에 의해 회전하며, 샤프트(52)는 회전 실린더(524)에 연결될 수 있도록 마운트(523)에 장착된다.

따라서, 회전 실린더(524)가 제어부(56)로부터 신호를 받으면, 회전하게 되고, 이 회전력은 마운트(523)를 거쳐 샤프트(522)에 그대로 전달되어 샤프트(522)는 회전 실린더(524)와 같이 회전한다. 샤프트(522)의 회전에 따라 이에 고정된 스커트(521)도 같은 방향으로 함께 회동하게 된다.

본 실시예에서 스커트(521)는 폐쇄시 수직방향으로 배치되어 제2 배출관(44)의 구경을 좁히고, 개방시 수평방향으로 배치되어 제2 배출관(44)의 구경을 확대한다.

본 발명의 실시예에서 스커트(521)는 제2 배출관(44)의 출구측에 1 세트 고정 설치되고, 로딩 디텍터(48, 50)는 제2 배출관(44)의 수평부(441)에 2 세트 고정 설치되었으나, 그 위치 및 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 이상과 같이 구성된 기계적인 장치는 각각 케이블을 통하여 전기적으로 제어부(56)에 연결되고 제어부(56)는 운전실 PC(58)에 연결되어 제어부(56)의 연산, 비교 및 제어 작용에 의해서 상호 유기적인 작용이 발생 가능토록 한다.

상기와 같은 로딩 디텍터(48, 50) 및 스커트(521)의 개폐 장치를 갖는 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템의 전체적인 작동을 도 2를 참고하여 살펴본다.

코크스는 제1 배출관(42), 로터리 실 밸브(46), 제2 배출관(44), 제1,2 로딩 디텍터(48, 50), 스커트(521) 및 벨트 컨베이어(54)의 순서를 거치며 이동한다. 제어부(56)는 제2 배출관(44) 출구측 벨트 컨베이어(54) 상에 설치된 로드셀(62)에 의해 제2 배출관(44) 출구에서 배출되는 코크스 적재량과, 제1,2 로딩 디텍터(48, 50)에 의해 감지되는 제2 배출관(44) 내의 코크스 적재량을 인지한다. 코크스의 이동 경로는 도 2에서 화살표로 표시하였다.

이와 같은 이동과정에서 철편과 같은 이물체가 제2 배출관(44)의 출구측 스커트(521)에 협착되고 이물체의 양이 증가하게 되면 제2 배출관(44)의 구경은 좁아지면서 코크스가 제2 배출관(44) 내부에 적체된다. 이와 같은 현상이 지속되면 제2 배출관(44) 출구에서 배출되는 코크스 적재량은 점차적으로 감소하고, 제1,2 로딩 디텍터(48, 50)에 의해 감지되는 코크스 적재량은 점차적으로 증가한다.

이때 제어부(56)는 제1 배출관(42)에 설정된 코크스 적재량(예를 들면 450 TON/HR)과 벨트 컨베이어(54)로 배출되는 코크스 적재량을 비교하여 벨트 컨베이어(54)로 배출되는 코크스 적재량이 제1 배출관(42)에서 설정된 코크스 적재량보다 10% 이상 작은 경우(예를 들면 400 TON/HR), 제1,2 로딩 디텍터(48, 52)에 감지되는 코크스의 과적재량을 비교 연산한다. 그리고, 제어부(56)는 제1,2 로딩 디텍터(48, 52)에 감지되는 코크스의 과적재량 값을 비교 연산하여 병목현상이 발생한 것으로 판단하면 회전 실린더(524)가 회전되도록 전기적인 제어명령을 인가하고, 샤프트(522)의 회전에 의해 스커트(521)를 개방시킨다.

이로써, 이물체를 포함한 적체된 코크스는 출구부의 확대로 인하여 제2 배출관(44) 외부로 배출 가능하게 되어 병목현상의 해소가 가능해진다.

또한, 제1 배출관(44)의 외부로 배출된 이물체(철편)은 철편 분리기(64)의 전자력에 의해 붙잡혀서 벨트 컨베이어 구동모터(60) 상부에서 분리되게 된다.

이물체가 제2 배출관(44)에서 배출되는 것에 의해서 병목현상이 해소되면 제2 배출관(44)에서 코크스가 정상적으로 배출되게 되고, 제1,2 로딩 디텍터(48, 50)의 과적재 현상이 해소되며, 벨트 컨베이어(54)상의 로드셀(62)에 정상적인 하중값이 검출된다. 그리고, 제어부(56)는 회전 실린더(524)에 대기상태인 폐쇄상태로 제어명령을 인가하게 됨으로써 코크스 배출 작업이 정상상태로 복귀하게 된다.

상기에서 오차범위를 10%를 기준으로 하였으나, 그 오차범위는 코크스의 운송 효율 등을 고려하여 변형될 수 있다.

또한, 상기에서는 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 것은 당연하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템은 스커트에 의해 배출구측 구경을 조절하여 배출관 내에 코크스가 적체되는 병목현상을 방지함으로써, 코크스의 이송 효율을 상승시키고, 병목 현상에 따른 코크스 건식 소화 설비의 셧다운 현상을 제거하여 그에 따른 증기생산과 발전이 중지되는 현상을 방지한다.

Claims (5)

1. 코크스가 유입되는 챔버를 가지며, 가스 순환 장치와 연결되어 챔버내 코크스를 냉각시키는 본체;

   상기 본체의 일측에 연결되는 배출관;

   상기 배출관 통로에 설치되어 상기 냉각된 코크스를 외부로 배출시키는 로터리 실 밸브;

   상기 배출관에 설치되어 상기 코크스의 하중을 감지하는 로딩 디텍터;

   상기 로딩 디텍터의 감지 신호를 받는 제어부; 및

   상기 배출관의 단부에 설치되어 상기 제어부의 신호에 따라 개폐되는 스커트

   를 포함하는 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 배출관은 복수의 단차를 갖는 수평부를 구비하고, 상기 로딩 디텍터는 상기 수평부에 설치되는 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 로딩 디텍터는,

   상기 수평부 위에 설치되는 로딩 플레이트;

   상기 로딩 플레이트의 양단부에서 하측으로 연장되고, 상기 수평부를 관통하면서 상기 수평부 하부에 스토퍼를 구비하는 가이드 봉;

   상기 로딩 플레이트의 중앙부에서 하측으로 연장되고, 상기 수평부를 관통하는 타격 봉;

   상기 수평부 하부에서 상기 로딩 플레이트와 대응하여 설치되는 베이스 플레이트;

   상기 베이스 플레이트 위에서 상기 타격 봉에 대응하여 형성되는 로드셀; 및

   상기 가이드 봉의 스토퍼와 베이스 플레이트 사이에 끼워져 상기 타격 봉과 로드셀에 간격을 설정하는 스프링

   을 포함하는 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 로딩 플레이트와 수평부 사이에 발포 수지가 개재되는 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 스커트는 상기 배출관에 설치된 샤프트에 고정되고, 이 샤프트는 일단에 회전 실린더와 연결되어 회전 실린더의 구동으로 상기 스커트가 개폐되는 코크스 건식 소화 설비의 연속 배출 시스템.

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