KR101287877B1

KR101287877B1 - 탄화실 압력조절장치

Info

Publication number: KR101287877B1
Application number: KR1020110066385A
Authority: KR
Inventors: 이행우; 김성욱
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-07-23
Also published as: KR20130005050A

Abstract

코크스 오븐의 탄화실 개별 압력을 조절할 수 있는 탄화실 압력조절장치가 소개된다. 이 탄화실 압력조절장치는 일단이 가스포집관에 연결되고 타단이 상승관에 연결되는 연결관과, 회전각도에 따라 가스 유동량이 조절되도록 상기 연결관에 회전가능하게 장착되는 회전개폐유닛과, 연결관의 내부에 마련되어 가스 냉각을 위한 안수를 분사하는 분사노즐과, 회전개폐유닛을 크리닝하기 위한 크리너브러쉬를 구비하여 상기 연결관의 일측에 장착되는 크리너유닛을 포함하여 구성된다.

Description

탄화실 압력조절장치{APPARATUS FOR CONTROLING PRESSURE OF COKE CHAMBER}

본 발명은 탄화실 압력조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄화실에서 코크스 오븐 가스(COG gas)가 대량으로 발생되더라도, 곡관부를 이동하는 가스의 유동량 조절을 통해 개별 탄화실의 압력 조절이 자동으로 이루어지게 하는 탄화실 압력조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 코크스 오븐(COKE OVEN)의 탄화실에서는 최적상태의 코크스를 생산하기 위하여 일정한 온도 및 시간, 예를 들어, 1200-1300 ℃ 의 온도와, 18-20 시간 동안 석탄이 건류되고, 건류된 적열 코크스는 압출기와 같은 이동차를 이용하여 코크스 오븐의 탄화실에서 압출되어 코크스공정을 통한 코크스의 생산이 완료된다.

예컨대, 도 1a에 도시된 바와 같이, 코크스 오븐(10 :coke oven)에서는 탄화실(11)에 장입차(12)를 이용하여 석탄을 장입한 후, 약 1240℃ 이상의 온도로 약 19시간 동안 외부 공기를 차단시키고 가열함으로써, 석탄에 함유된 휘발성분이 제거된 회백색의 코크스 생산이 이루어진다. 이 코크스 오븐을 이용한 상기 작업을 '건류작업'이라고도 하는데, 건류작업이 끝난 코크스는 탄화실(11)의 도어(17)를 인출하여 오픈시키고, 압출기(13)의 램(16)에 의해 탄화실로부터 배출되어 트랜스퍼카(14)의 코크스 가이드를 통해 소화차(15)에 적재된 후, 소화탑으로 이송되어 소화된다. 그리고, 상기와 같이 탄화실로부터 코크스의 배출이 완료되면, 압출기(13)와 트랜스퍼 카(14)는 탄화실 도어(17)를 폐쇄시키고, 탄화실내에 석탄을 재장입하여 건류작업을 반복 수행한다.

그리고, 도 1b 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 탄화실(30)의 상승관(70)은 원통형 관으로 구성되고, 상승관(70)과 가스수집관(90) 사이에 댐퍼(81)가 장착된 곡관부(80)가 설치되며, 댐퍼(81)의 후단에 가스수집관(90)이 상승관(70)과 직각으로 이어져 있다. 즉, 탄화실로 석탄을 장입한 후 건류가 완료되면 코크스를 압출 준비 작업을 실시하여야 하는데, 이때, 코크스의 압출준비 작업은 가스수집관(90)의 댐퍼(81)를 조작하여 가스수집관의 입구를 완전히 차단시킨 후 코크스 압출작업을 하게 되며, 코크스의 압출준비 작업시 코크스 건류 중 발생되는 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas)의 가스역류 방지를 위해서 가스수집관(90)의 댐퍼(81)를 차단한 다음 탄화실과의 중간연결로인 상승관의 커버를 개방시킨 후 코크스 압출작업을 하게 된다.

그러나, 종래 기술의 경우, 이러한 작업 중에 20개의 곡관부가 동일한 압력으로 컨트롤됨에 따라, 장입 시간에 따른 탄화실 내부의 압력을 개별 조절이 불가능하게 되고, 결국, 코크스 오븐 도어의 외부 유출이 발생되어 환경이 오염되는 등의 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탄화실의 가스 발생시 개별 탄화실의 압력 조절이 이루어지는 탄화실 압력조절장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치는, 가스포집관에 연통되게 연결되어 개별 탄화실의 압력을 조절하는 탄화실 압력조절장치로서, 연결관, 회전개폐유닛, 분사노즐 및 크리너유닛을 포함하고, 연결관은 일단이 가스포집관에 연결되고 타단이 상승관에 연결되고, 회전개폐유닛은 회전각도에 따라 가스 유동량이 조절되도록 상기 연결관에 회전가능하게 장착되고, 분사노즐은 상기 연결관의 내부에 마련되어 가스 냉각을 위한 안수를 분사하고, 크리너유닛은 상기 회전개폐유닛을 크리닝하기 위한 크리너브러쉬를 구비하여 상기 연결관의 일측에 장착된다.

바람직하게, 상기 회전개폐유닛은 회전축을 매개로 상기 연결관의 타단부 측에 회전가능하게 설치되고 중공을 갖는 회전편과, 상기 회전편을 회전시키기 위해 작동로드를 매개로 상기 회전축에 구동 연결되는 작동실린더와, 상기 작동실린더에 작동압을 공급하는 에어컴프레셔를 포함한다.

바람직하게, 상기 분사노즐은 상기 연결관의 내부에 고압의 안수를 공급하기 위한 고압안수노즐과, 상기 연결관의 내부에 저압의 안수를 공급하기 위한 저압안수노즐로 구성된다.

바람직하게, 상기 크리너유닛은 상기 연결관의 일측에 장착되는 크리너커버와, 상기 크리너커버에 고정 설치되는 크리너실린더와, 상기 크리너실린더의 작동에 의해 전,후진 이동하면서 회전개폐유닛의 회전편을 크리닝하는 크리너브러쉬를 포함한다.

바람직하게, 상기 회전편에는 가스압을 감지하는 감지센서가 마련되고, 상기 회전편은 상기 가스압에 따라 회전되면서 탄화실의 압력을 조절한다.

바람직하게, 상기 고압안수노즐 및 저압안수노즐은 상기 연결관의 일단부를 향해 에어가 분사되도록 상기 연결관의 타측부에 배치된다.

바람직하게, 상기 크리너브러쉬는 회전편의 중공에 대향되게 배치된 상태에서 상기 크리너실린더의 작동에 의해 전,후진 이동된다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.

첫째, 본 발명은 석탄 장입에 의해 가스가 탄화실 내부에서 대량으로 발생되는 경우에도, 회전개폐유닛의 회전 조절을 통해 개별 탄화실의 압력 조절이 가능ㅎ함으로써, 장입 직후 다량으로 발생되는 가스의 외부 유출을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 압출 작업 직전의 탄화실에서 공기 흡입이 방지되므로, 탄화실의 국부 가열에 의한 노체 수명 저하를 방지할 수 있다는 이점이 있다.

셋째, 본 발명은 탄화실의 가스가 외부로 유출되는 경우를 방지함으로써, 쾌적하고 안전한 작업 환경을 조성하고, 코크스의 품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1a는 일반적인 코크스 오븐을 도시한 단면도.
도 1b는 종래 코크스 오븐의 탄화실 및 복수의 상승관을 도시한 구성도.
도 1c는 종래 코크스 오븐의 상승관을 확대하여 도시한 확대도.
도 2는 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치를 도시한 단면도.
도 3 및 4는 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치의 연결관과 회전개폐유닛 간의 분해 사시도 및 결합 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치의 분사노즐 작동 상태를 도시한 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치의 크리너유닛 작동 상태를 도시한 상태도.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치의 단면을 나타낸 도면이고, 도 3 및 4는 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치의 연결관과 회전개폐유닛 간의 분해 사시도 및 결합 사시도를 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 탄화실 압력조절장치는, 코크스 오븐의 상승관(미도시)과 가스포집관(501) 사이에 배치되어 개별 탄화실의 압력이 적절하게 조절될 수 있도록 한다.

이를 구현하기 위해, 탄화실 압력조절장치는, 상승관과 가스포집관(501) 사이에 배치되는 연결관(100)과, 연결관(100) 내 가스의 유동량을 조절하는 회전개폐유닛(200)과, 연결관(100) 내 가스를 냉각시키는 분사노즐(300)과, 연결관(100) 내부를 크리닝하는 크리너유닛(400)과, 가스압을 감지하는 감지센서(240)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 연결관(100)은 상승관 및 가스포집관(501) 사이에 배치되는 종래의 곡관부 구성으로서, 해당 양단부(100a, 100b)는 볼트 및 너트를 통해 상승관과 가스포집관(501)과 각각 긴밀하게 결합되어, 가스의 외부 유출이 방지되도록 한다.

본 실시예에서 연결관(100)은 'ㄱ'자 형태로 절곡되는 관 형태로 구성되며, 해당 일단은 원판형 플랜지를 통해 가스포집관(501)과 볼트 및 너트 체결되고, 해당 타단은 원판형 플랜지를 통해 상승관과 볼트 및 너트 체결된다. 이때, 연결관(100)의 타측부에는 회전개폐유닛(200)이 마련되고, 연결관(100)의 절곡부에는 분사노즐(300) 및 크리너유닛(400)이 장착된다.

예컨대, 탄화실에서 발생된 가스는 상승관을 통해 연결관(100)으로 이동된 후 가스포집관(501)으로 이동하게 되는데, 이때, 연결관(100)에 이동된 가스는 회전개폐유닛(200)에 의해 압력 조절이 이루어지고, 분사노즐(300)에 의해 냉각되면서 가스의 부피가 낮아질 수 있다.

회전개폐유닛(200)은 연결관(100)의 타측부에 회전가능하게 장착되는 구조로, 감지센서(240)로부터 측정된 가스의 압력에 따라 가스 유동량이 조절되도록 한다. 이를 위해, 회전개폐유닛(200)은 회전편(210), 작동실린더(220) 및 에어컴프레셔(230)로 구성된다.

여기서, 회전편(210)은 해당 중앙에 가스가 유동되는 중공(211)이 형성되고, 해당 일측에 가스압을 감지하기 위한 감지센서(240)가 마련되고, 회전축(212)을 매개로 연결관(100)의 타단부 측에 회전가능하게 설치되며, 키 및 분활핀을 통해 작동실린더(220)와 회전가능하게 연결된다. 작동실린더(220)는 전,후진 작동되는 작동로드(221)를 구비하여 회전축(212)에 구동 연결됨으로써, 에어컴프레셔(230)로부터 작동압을 공급받아 회전편(210)의 회전 각도를 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치의 분사노즐 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 분사노즐(300)은 연결관(100)의 내부, 보다 상세하게는 연결관(100)의 절곡부에 마련되어 가스 냉각을 위한 안수를 분사한다. 이러한 분사노즐(300)은 연결관(100)의 일단부를 향해 안수를 분사하는 고압안수노즐(310) 및 저압안수노즐(320)로 구성된다.

특히, 저압안수노즐(320) 및 고압안수노즐(310)은 가스의 이동 경로상에 순차적으로 배치됨으로써, 탄화실에서 발생된 고온의 가스는 저압안수노즐(320) 및 고압안수노즐(310)에서 분사되는 안수를 통해 냉각(800℃→ 100℃ 이하)되면서 부피가 낮아지면서 내부 압력이 제어되어 가스의 외부 유출을 방지할 수 있다. 이때, 저압안수노즐(320) 및 고압안수노즐(310)은 안수공급탱크(330)로부터 안수를 공급받는다.

도 6은 본 발명에 따른 탄화실 압력조절장치의 크리너유닛 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 크리너유닛(400)은 크리너커버(410)를 통해 연결관(100)의 절곡부에 조립되는 구조로, 연결관(100)의 내부와 회전개폐유닛(200)의 회전편(210)에 묻어 있는 카본이나 이물질을 제거하는 역할을 한다.

즉, 크리너유닛(400)은 연결관(100)의 착탈 가능하게 조립되는 크리너커버(410)와, 크리너커버(410)에 고정 설치되는 크리너실린더(420)와, 크리너실린더(420)에 구동 연결되는 크리너브러쉬(430)로 구성되는 바, 이 크리너유닛(400)은 회전편(210)의 관통공(110)에 대향되게 배치된 상태에서 크리너실린더(420)의 작동에 의해 연결관(100) 내부를 전,후진 이동하면서 카본이나 이물질을 제거하는 것이다.

이때, 크리너브러쉬(430)는 효과적인 크리닝 작업을 위해, 크리너실린더(420)에 의한 전,후진 작동뿐만 아니라, 회전 작동이 가능한 구조를 적용할 수 있다. 예를 들어, 크리너브러쉬(430)에 별도의 회전모터가 구동연결될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 석탄 장입에 의해 가스가 탄화실 내부에서 대량으로 발생되는 경우에도, 회전개폐유닛의 회전 조절을 통해 개별 탄화실의 압력 조절이 가능하므로, 장입 직후 다량으로 발생되는 가스의 외부 유출을 방지할 수 있고, 탄화실 가스의 외부 유출을 방지함으로써, 쾌적하고 안전한 작업 환경을 조성할 수 있는 등의 우수한 장점을 갖는 것이다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 :연결관 110 :관통공
200 :회전개폐유닛 210 :회전편
220 :작동실린더 230 :에어컴프레셔
300 :분사노즐 310 :고압안수노즐
320 :저압안수노즐 330 :안수공급탱크
400 :크리너유닛 410 :크리너커버
420 :크리너실린더 430 :크리너브러쉬

Claims

가스포집관에 연통되게 연결되어 개별 탄화실의 압력을 조절하는 탄화실 압력조절장치로서,
일단이 가스포집관(501)에 연결되고 타단이 상승관에 연결되는 연결관(100);
회전각도에 따라 가스 유동량이 조절되도록 상기 연결관(100)에 회전가능하게 장착되는 회전개폐유닛(200);
상기 연결관(100)의 내부에 마련되어 가스 냉각을 위한 안수를 분사하는 분사노즐(300); 및
상기 회전개폐유닛(200)을 크리닝하기 위한 크리너브러쉬(430)를 구비하여 상기 연결관(100)의 일측에 장착되는 크리너유닛(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화실 압력조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 회전개폐유닛(200)은 회전축(212)을 매개로 상기 연결관(100)의 타단부 측에 회전가능하게 설치되며 중공(211)을 갖는 회전편(210)과, 상기 회전편(210)을 회전시키기 위해 작동로드(221)를 매개로 상기 회전축(212)에 구동 연결되는 작동실린더(220)와, 상기 작동실린더(220)에 작동압을 공급하는 에어컴프레셔(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화실 압력조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분사노즐(300)은 상기 연결관(100)의 내부에 고압의 안수를 공급하기 위한 고압안수노즐(310)과, 상기 연결관(100)의 내부에 저압의 안수를 공급하기 위한 저압안수노즐(320)로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄화실 압력조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 크리너유닛(400)은 상기 연결관(100)의 일측에 장착되는 크리너커버(410)와, 상기 크리너커버(410)에 고정 설치되는 크리너실린더(420)와, 상기 크리너실린더(420)의 작동에 의해 전,후진 이동하면서 회전개폐유닛(200)의 회전편(210)을 크리닝하는 크리너브러쉬(430)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화실 압력조절장치.
청구항 2에 있어서,
상기 회전편(210)에는 가스압을 감지하는 감지센서(240)가 마련되고, 상기 회전편(210)은 상기 가스압에 따라 회전되면서 탄화실의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 탄화실 압력조절장치.
청구항 3에 있어서,
상기 고압안수노즐(310) 및 저압안수노즐(320)은 상기 연결관(100)의 일단부를 향해 에어가 분사되도록 상기 연결관(100)의 타측부에 배치되는 것을 특징으로 하는 탄화실 압력조절장치.
청구항 4에 있어서,
상기 크리너브러쉬(430)는 회전편(210)의 중공(211)에 대향되게 배치된 상태에서 상기 크리너실린더(420)의 작동에 의해 전,후진 이동되는 것을 특징으로 하는 탄화실 압력조절장치.