KR101329721B1 - 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치에 관한 것으로, 석탄이 채탄되는 채탄호퍼, 채탄호퍼의 하부에 설치되어 석탄을 장입측으로 피딩하는 피딩스크류, 탄화실의 장입구에 접속되도록 승하강 가능하고 피딩된 석탄을 탄화실 내부로 장입하는 텔레스코퍼,를 포함하는 코크스 오븐에 있어서; 집진기; 상기 텔레스코퍼와 집진기를 연결하는 연결배관; 상기 연결배관 상에 설치된 메인컨트롤밸브를 포함하되, 상기 메인컨트롤밸브는 상기 텔레스코퍼가 하강하여 석탄을 장입할 때는 닫혀 있고, 상기 텔레스코퍼가 상승하면서 잔류탄을 처리하면서 최종 상승완료 될 때 까지는 열린 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상시 운전중 텔레스코퍼 내부에 부착되었다가 장입완료 후 떨어지는 부착탄의 발생을 줄이면서 부착탄 낙하시 유발되는 가스, 미세분진, 냄새가 리크되는 것을 막고, 잔류탄 처리를 위한 호퍼 개공시에도 이들 가스, 분진, 냄새의 리크를 최소화시키므로 대기와 환경 오염도를 줄일 수 있으면서 장입 마무리작업을 원활화시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치{CHARGING APPARATUS WITH MEANS FOR PREVENTING BACK FLOW}

본 발명은 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크스 오븐에 석탄 장입을 완료하고 장입 설비인 텔레스코퍼를 상승시킬 때 잔류탄이 떨어지면서 발생되는 가스, 미세분진, 냄새 등이 리크되는 것을 방지할 수 있도록 개선된 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치에 관한 것이다.

일반적으로 코크스 오븐의 탄화실에 장입된 석탄은 일정시간 건류되어 코크스화 되면, 코크스화된 코크스를 탄화실에서 추출하여 소화 후, 냉간 코크스로 만들어 용광로로 이송하고 쇳물을 녹이는 통기성 및 열원으로 이용된다.

이러한 코크스 오븐의 탄화실로의 석탄 장입은 도 1의 예시와 같이, 장입차(10)의 채탄설비인 채탄호퍼(20)를 통해 장입설비인 텔레스코퍼(30)로 이동된 후 탄화실(40)로 장입된다.

즉, 도 2에서와 같이, 채탄호퍼(20)로 석탄(C)이 채탄되면 텔레스코퍼(30)가 하강하여 탄화실(40)의 장입구(50)에 맞닿도록 동작되고, 이어 피딩스크류(60)를 통해 석탄(C)이 피딩되면서 탄화실(40)로 장입되게 된다.

그런데, 장입이 완료된 후에도 내부에는 잔류탄 혹은 부착탄이 남아 있다가 텔레스코퍼(30)가 상승될 때 낙하되면서 가스를 리크시키거나 혹은 잔존하고 있던 가스가 불완전 연소하면서 화염을 분출시키거나 또는 미세분진 및 냄새 등이 리크되는 문제가 있어 왔다.

특히, 도 3과 같이 채탄호퍼(20)에 잔류탄이 존재하게 되면 호퍼 상단이 개방되어 있는 구조이기 때문에 우천시 잔류탄이 비에 젖게 되고, 고착되면서 설비의 오버로드를 발생시킬 뿐만 아니라, 수분 함량이 많은 석탄이 탄화실(40)로 유입될 경우 탄화실(40) 내부의 내화물에 치명적인 손상을 초래하므로 이 부분은 집중적으로 관리되어야 한다.

뿐만 아니라, 잔류탄 처리 과정에서 가스 역류 현상도 초래되어 호퍼 상부로 분출되는 가스에 의한 대기 오염, 리크에 의한 환경오염 등 많은 단점이 존재하고 있다.

한국 공개특허공보 제10-2010-0015033호 : 발명의 명칭= 코크스 오븐의 석탄장입장치 (2010. 02. 12 공개)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 석탄 장입 후 잔류탄 처리시 가스나 먼지, 냄새 등의 리크나 역류를 최대한 방지할 수 있는 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 석탄이 채탄되는 채탄호퍼, 채탄호퍼의 하부에 설치되어 석탄을 장입측으로 피딩하는 피딩스크류, 탄화실의 장입구에 접속되도록 승하강 가능하고 피딩된 석탄을 탄화실 내부로 장입하는 텔레스코퍼,를 포함하는 코크스 오븐에 있어서; 집진기; 상기 텔레스코퍼와 집진기를 연결하는 연결배관; 상기 연결배관 상에 설치된 메인컨트롤밸브를 포함하되, 상기 연결배관은 텔레스코퍼의 외통이 하사점에 도달했을 때 내통과 사이에 공간을 형성하는 지점에 연결되고; 상기 메인컨트롤밸브는 상기 텔레스코퍼가 하강하여 석탄을 장입할 때는 닫혀 있고, 상기 텔레스코퍼가 상승하면서 잔류탄을 처리하면서 최종 상승완료 될 때 까지는 열린 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치를 제공한다.

이때, 상기 메인컨트롤밸브는 상기 피딩스크류를 회전구동시키는 구동모터의 전류값 변화를 검출한 PLC에 의해 닫힘과 열림이 제어되도록 설치된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 연결배관의 메인컨트롤밸브와 텔레스코퍼 사이의 임의 지점에는 관 내부를 흐르는 유체의 온도를 검출하는 온도검출센서가 더 설치되고, 상기 메인컨트롤밸브와 집진기 사이의 임의 지점에는 개폐밸브를 구비한 질소퍼지라인이 연결되어, 온도검출값에 따라 개폐밸브의 개폐가 제어되도록 설치된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 연결배관의 메인컨트롤밸브와 온도검출센서 사이의 임의 지점에는 비상시 연결배관을 완전히 차단하는 안전밸브로서 스톱밸브가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상시 운전중 텔레스코퍼 내부에 부착되었다가 장입완료 후 떨어지는 부착탄의 발생을 줄이면서 부착탄 낙하시 유발되는 가스, 미세분진, 냄새가 리크되는 것을 막고, 잔류탄 처리를 위한 호퍼 개공시에도 이들 가스, 분진, 냄새의 리크를 최소화시키므로 대기와 환경 오염도를 줄일 수 있으면서 장입 마무리작업을 원활화시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐 설비를 보인 개략도이다.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 석탄 장입 과정에서 발생되는 문제를 예시하는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 석탄 장입예를 보인 예시도이다.
도 5는 도 4의 요부 확대도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

앞에서도 설명하였듯이, 본 발명이 속한 코크스 오븐 설비에서 석탄 장입과정은, 탄화실이 장입구탈착 → 텔레스코퍼 다운 → 씰게이트(Seal Gate) 오픈 → 장입시작 → 장입종료 → 씰게이트 클로즈 → 텔레스코퍼 업 → 장입구 장착과 같은 순서로 이루어지는데, 장입 완료 후 텔레스코퍼 내에는 장입중 리크(Leak)된 소량의 가스와 분진, 부착탄 등이 텔레스코퍼 상승시 오픈된 하부를 통해 대기로 방출되거나 하부로 낙하되면서 문제를 야기시키므로 본 발명은 이 부분에 촛점을 맞추어 해결방안을 제시한다.

본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 집진기(100)를 활용함에 있다.

즉, 상기 집진기(100)의 흡입측과 텔레스코퍼(200)의 일부를 연결배관(210)으로 접속한다.

이때, 상기 연결배관(210)의 접속부위는 상기 텔레스코퍼(200)가 상승, 하강을 반복할 때 영향을 받지 않는 고정부위에 연결되어야 한다.

더 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 탄화실(300)의 장입구(310)을 향해 텔레스코퍼(200)가 하강할 때, 내통(IT)과 외통(OT) 사이에 공간부(S)를 형성하게 하고, 이 공간부(S)에 접속되도록 연결배관(210)을 연결하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 연결배관(210)에는 텔레스코퍼(200) 측에서 집진기(100)를 향한 방향으로 스톱밸브(220), 메인컨트롤밸브(230)가 순차로 장착된다.

여기에서, 상기 스톱밸브(220)는 연결배관(210)을 완전히 잠글 때 사용하는 밸브로서 비상시 사용되고, 상기 메인컨트롤밸브(230)는 석탄 장입시, 장입 후 집진을 위해 사용된다.

특히, 상기 메인컨트롤밸브(230)는 피딩스크류(240)를 구동시키는 구동모터(250)의 구동 상태에 따라 자동제어되도록 구동모터(250)와 전기적으로 연결되는데, 이는 모식적으로 도시한 것에 불과하고 PLC와 같은 제어수단을 통해 제어되도록 구성된다.

PLC는 각종 산업분야에서 공정제어에 많이 사용하는 일종의 컨트롤러 혹은 마이크로프로세서의 일종이라고 보면 된다.

아울러, 상기 스톱밸브(220)의 전단에는 연결배관(210) 내부를 흐르는 유체의 온도를 검출하는 온도검출센서(260)가 설치되며, 이 온도검출센서(260)에서 검출된 온도값에 따라 상기 연결배관(210)에 접속된 질소퍼지라인(270) 상에 구비된 개폐밸브(280)가 제어되도록 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

먼저, 석탄을 장입할 때는 메인컨트롤밸브(230)가 닫힌 상태로 유지된다.

이 상태에서, 장입이 완료되면 PLC의 제어신호에 의해 메인컨트롤밸브(230)가 열리면서 텔레스코퍼(200) 내의 부착탄이나 잔류탄 혹은 잔류 가스나 미세분진 등이 떨어질 때 이를 집진기(100)가 흡입하여 포집하게 된다.

이때, 상기 텔레스코퍼(200)를 통한 장입 완료 여부 검출은 통상 장입시 구동모터(250)는 15A 전후로 제어되고, 장입 완료시에는 2A, 채탄호퍼(H)의 개공시에는 0A로 제어되고 관리되므로 구동모터(250)의 전류값을 읽어 들임으로써 간단하게 검출할 수 있다.

동시에, 상기 온도검출센서(260)는 연결배관(210)을 통해 흡입되는 유체의 온도를 검출하고, 검출온도가 설정치를 넘어서게 되면 개페밸브(280)를 열어 질소퍼지라인(270)을 통해 질소를 퍼지시킴으로써 연결배관(210) 내부를 흐르는 가스가 발화되지 않도록 제어한다.

이때, 상기 설정치는 석탄 장입시 발생되는 가스의 발화온도이다.

이렇게 하여, 텔레스코퍼(200)가 최종적으로 상승 완료되면 동시에 메인컨트롤밸브(230)가 완전히 잠겨 집진을 정지한다.

이와 같이, 텔레스코퍼(200)의 가동 상태에 따라 집진기(100)와 연결된 연결배관(210)을 통해 텔레스코퍼(200) 내부의 분진, 가스 등을 흡입하여 포집함으로써 이들이 대기중으로 방출되거나 리크되는 것을 막아 환경오염을 방지하고, 안전사고의 위험도 줄일 수 있게 된다.

여기에서, 미설명 부호 "300"은 탄화실, "310"은 장입구를 의미한다.

100 : 집진기 200 : 텔레스코퍼
210 : 연결배관 220 : 스톱밸브
230 : 메인컨트롤밸브 240 : 피딩스크류
250 : 구동모터 260 : 온도검출센서
270 : 질소퍼지라인 280 : 개폐밸브

Claims (4)

1. 석탄이 채탄되는 채탄호퍼, 채탄호퍼의 하부에 설치되어 석탄을 장입측으로 피딩하는 피딩스크류, 탄화실의 장입구에 접속되도록 승하강 가능하고 피딩된 석탄을 탄화실 내부로 장입하는 텔레스코퍼,를 포함하는 코크스 오븐에 있어서;
   집진기;
   상기 텔레스코퍼와 집진기를 연결하는 연결배관;
   상기 연결배관 상에 설치된 메인컨트롤밸브를 포함하되,
   상기 연결배관은 텔레스코퍼의 외통이 하사점에 도달했을 때 내통과 사이에 공간을 형성하는 지점에 연결되고;
   상기 메인컨트롤밸브는 상기 텔레스코퍼가 하강하여 석탄을 장입할 때는 닫혀 있고, 상기 텔레스코퍼가 상승하면서 잔류탄을 처리하면서 최종 상승완료 될 때 까지는 열린 상태로 유지되며,
   상기 연결배관의 메인컨트롤밸브와 텔레스코퍼 사이의 임의 지점에는 관 내부를 흐르는 유체의 온도를 검출하는 온도검출센서가 더 설치되고, 상기 메인컨트롤밸브와 집진기 사이의 임의 지점에는 개폐밸브를 구비한 질소퍼지라인이 연결되어, 온도검출값에 따라 개폐밸브의 개폐가 제어되도록 설치된 것을 특징으로 하는 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 메인컨트롤밸브는 상기 피딩스크류를 회전구동시키는 구동모터의 전류값 변화를 검출한 PLC에 의해 닫힘과 열림이 제어되도록 설치된 것을 특징으로 하는 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 연결배관의 메인컨트롤밸브와 온도검출센서 사이의 임의 지점에는 비상시 연결배관을 완전히 차단하는 안전밸브로서 스톱밸브가 더 설치된 것을 특징으로 하는 역류 방지기능이 구비된 석탄 장입장치.
   

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