KR101356056B1 - 코크스 오븐 가스 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 코크스 오븐에서 생성된 코크스 오븐 가스를 냉각시키는 코크스 오븐 냉각기에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 오븐 가스 냉각기는 상기 코크스 오븐 가스가 통과하는 복수의 가스 냉각 유로들과, 상기 복수의 가스 냉각 유로들 각각의 외벽을 여러 번 감싸며 냉각수가 흐르는 냉각수 배관, 그리고 상기 복수의 가스 냉각 유로들을 모두 둘러싸는 냉각탑을 포함한다.

Description

코크스 오븐 가스 냉각기{APPARATUS FOR COOLING COKE OVEN GAS}

본 발명의 실시예는 코크스 오븐 가스 냉각기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각 효율을 향상시키고 세척이 용이한 코크스 오븐 가스 냉각기에 관한 것이다.

코크스 오븐 가스(COG Coke Oven Gas)는 고온의 코크스 오븐에 석탄을 장입하여 코크스를 제조할 때 석탄의 휘발성분에 의해서 생성되는 것으로서, 일반적으로 코크스 제조 시에 코크스 오븐 가스는 약 섭씨 800도 내지 섭씨 900도 정도의 온도로 배출된다.

이러한 코크스 오븐 가스에는 여러 가지 성분의 화학 물질이 포함되어 있는데, 그 성분으로는 벤젠, 톨루엔, 나프탈렌 등과 같은 석탄화학의 원료가 되는 유가 물질은 물론, 암모니아, 유화수소, 시안화수소와 같은 대기 오염을 유발시키는 물질이 다량 포함되어 있으며, 이러한 유해 물질 및 유가 물질을 회수하기 위해서 코크스 오븐 가스 정제 장치가 설치된다.

코크스 오븐 가스 정제 장치는 코크스 오븐 가스에 포함된 여러 가지 유해 물질 및 유가 물질을 회수하기 위해서 냉각 장치, 유화수소 흡수탑, 암모니아 흡수탑, BTX 흡수탑 등을 포함한다. 코크스 오븐 가스는 이러한 장치들을 거치면서 유화수소, 암모니아, BTX 등은 제거되고 유용한 성분만 남겨져, 최종적으로 제철소 내의 고열량 연소가스로 재사용 된다.

이러한 흡수 과정을 진행하기 위해서는 고온으로 배출되는 코크스 오븐 가스의 온도를 상온까지 낮추어야 하는데, 이를 위하여 코크스 오븐 가스 냉각 장치가 설치된다.

코크스 오븐 가스 냉각 장치는 순환 안수 공급기와 냉각탑을 포함한다. 순환안수 공급기는 코크스 오븐의 출구측 배관에 순환 안수를 분사하여 섭씨 800도 이상인 코크스 오븐 가스의 온도를 섭씨 80도 정도로 감소시키는 역할을 한다. 그리고 섭씨 80도로 낮아진 코크스 오븐 가스는 화성 공정에서 냉각탑(Primary Gas Cooler, PGC)으로 보내져 섭씨 30도의 냉각수와 향류로 열교환 되어서 약 섭씨 30도 내지 섭씨 35도로 냉각되며, 이후 상온으로 변한 코크스 오븐 가스는 정제 처리 공정을 거쳐 재활용된다.
한국공개특허 2001-0057417, 한국공개특허 2005-0065029은 코크스 오븐 가스를 냉각하는 종래 구조를 개시하고 있다.

그런데 코크스 오븐 가스가 고온에서 저온으로 냉각이 되는 과정에서 최초 코크스 오븐 가스 중에 포함되어 있던 나프탈랜 등이 고상으로 석출되며, 이렇게 석출된 나프탈랜 등은 촘촘하게 설치된 냉각수 배관 사이를 막아 코크스 오븐 가스의 유동을 방해하게 된다. 이에, 냉각탑의 상하 압력 차이가 커져 냉각탑의 냉각 효율이 하락된다. 뿐만 아니라, 석출된 나프탈랜 등을 제거하기 위해 스팀과 함께 고온의 안수를 흘려보내도 촘촘한 냉각수 배관을 세척하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 냉각 효율을 향상시키고 세척이 용이한 코크스 오븐 가스 냉각기를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 코크스 오븐 가스 냉각기는 코크스 오븐에서 생성된 코크스 오븐 가스를 냉각시키는 것으로서, 상기 코크스 오븐 가스가 통과하는 복수의 가스 냉각 유로들과, 상기 복수의 가스 냉각 유로들 각각의 외벽을 여러 번 감싸며 냉각수가 흐르는 냉각수 배관, 그리고 상기 복수의 가스 냉각 유로들을 모두 둘러싸는 냉각탑을 포함한다.

상기 복수의 가스 냉각 유로들은 중공 원통형으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 가스 냉각 유로들은 상기 코크스 오븐 가스가 유입되는 유입구가 상단부에 위치하고, 상기 코크스 오븐 가스가 배출되는 배출구가 하단부에 위치할 수 있다.

상기 복수의 가스 냉각 유로들 내벽에 형성된 타르, 나프탈렌, 및 유황 중 하나 이상을 포함하는 퇴적물을 제거하기 위해 세정용 안수가 상기 복수의 가스 냉각 유로들의 상기 유입구를 통해 흘려 보내질 수 있다.

상기 세정용 안수는 타르 성분을 포함할 수 있다.

상기 세정용 안수는 스팀과 함께 상기 복수의 가스 냉각 유로들에 유입될 수 될 수도 있다.

상기 복수의 가스 냉각 유로들의 하부에 설치되어 상기 세정용 안수와 함께 흘러내린 고상의 이물질을 걸러내는 스크린망을 더 포함할 수 있다.

상기 스크린망은 착탈 가능할 수 있다.

상기 스크린망을 통과한 세정용 안수는 다시 상기 복수의 가스 냉각 유로들의 유입구를 통해 반복적으로 흘려 보내질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 코크스 오븐 가스 냉각기는 향상된 냉각 효율과 세척이 용이한 구조를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐 가스 냉각기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 냉각탑 내부를 도시한 부분 사시도이다.
도 3은 도 2의 가스 냉각 유로 및 냉각수 배관을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐 가스 냉각기(101)를 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐 가스 냉각기(101)는 냉각탑(110), 복수의 가스 냉각 유로들(120), 및 냉각수 배관(180)을 포함한다.

코크스 오븐 가스 냉각기(101)는 코크스 오븐에 석탄을 장입하여 코크스를 제조할 때 석탄의 휘발성분에 의해서 생성된 코크스 오븐 가스(COG Coke Oven Gas)를 냉각하기 위한 것으로, 일반적으로 코크스 제조 시에 코크스 오븐 가스(COG)는 약 섭씨 800도 내지 섭씨 900도 정도의 고온으로 배출된다. 즉, 코크스 오븐 가스 냉각기(101)는 섭씨 800도 이상의 고온으로 배출된 코크스 오븐 가스(COG)를 약 섭씨 30도 정도로 감소시킨다. 이후 상온으로 변한 코크스 오븐 가스(COG)는 정제 처리 공정을 거쳐 재활용된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 냉각탑(110)은 복수의 가스 냉각 유로들(120)을 모두 둘러싼다. 즉, 복수의 가스 냉각 유로들(120)은 모두 냉각탑(110) 내부에 배치된다. 그리고 냉각수 배관(180)은 복수의 가스 냉각 유로들(120) 각각의 외벽을 여러 번 감싸도록 설치된다.

복수의 가스 냉각 유로들(120)은 각각 중공 원통형으로 형성되며, 코크스 오븐 가스(COG)가 이들을 통과한다. 냉각수 배관(180)은 가스 냉각 유로(120)를 감싸 가스 냉각 유로(120)를 통과하는 코크스 오븐 가스(COG)를 냉각한다. 즉, 냉각수 배관(180)을 지나는 냉각수는 원통 형상의 가스 냉각 유로(120) 내부의 분위기 온도를 낮춤으로, 가스 냉각 유로(120) 내부를 유동하는 코크스 오븐 가스(COG)의 냉각이 이루어 진다.

도 3에 도시한 바와 같이, 가스 냉각 유로(120)는 코크스 오븐 가스(COG)가 유입되는 유입구(121)가 상단부에 위치하고, 코크스 오븐 가스(COG)가 배출되는 배출구(129)가 하단부에 위치한다.

그리고 본 발명의 일 실시예에서는, 가스 냉각 유로(120)의 유입구(121)를 통해 가스 냉각 유로(120)의 내벽으로 세정용 안수(WS)가 흘려 보내진다. 이때, 세정용 안수(WS)는 스팀(steam)과 함께 유입될 수도 있다.

세정용 안수(WS)는 암모니아를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 세정용 안수(WS)는 타르 성분을 포함한다. 세정용 안수(WS)는 가스 냉각 유로(120)의 내벽에 형성된 타르, 나프탈렌, 유황 중 하나 이상을 포함하는 퇴적물을 제거한다. 특히, 가스 냉각 유로(120)의 내벽에 석출되는 나프탈렌은 코크스 오븐 가스(COG) 중에 포함된 타르 성분의 일부로, 타르 성분을 포함한 세정용 안수(WS)가 같은 성분인 퇴적물을 효과적으로 녹여 용이하게 세척할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐 가스 냉각기(101)는 복수의 가스 냉각 유로들(120) 각각의 하부에 설치된 스크린망(125)을 더 포함한다.

스크린망(125)은 세정용 안수(WS)가 퇴적물을 제거하면서 세정용 안수(WS)와 함께 흘러내린 고상의 이물질을 걸러낸다. 그리고 스크린망(125)에 걸러진 이물질이 증가하면 스크린망(125)을 분리하여 청소한 후 다시 부착할 수 있다.

그리고 본 발명의 일 실시예에서는, 스크링망(125)을 통과하면서 여과된 세정용 안수(WS)가 다시 가스 냉각 유로(120)의 유입구(121)를 통해 반복적으로 흘려 내려지면서 순환하게 된다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐 가스 냉각기(101)는 향상된 냉각 효율과 세척이 용이한 구조를 가질 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각탑(110) 내부에 복수의 가스 냉각 유로들(120)을 형성하여 코크스 오븐 가스(COG)를 통과시키고, 가스 냉각 유로(120) 외벽에 냉각수 배관(180)을 형성한다. 따라서 코크스 오븐 가스((COG)가 통과하면서 생기는 퇴적물이 냉각수 배관(180) 사이를 막아 코크스 오븐 가스(COG)의 유로가 막히는 일을 방지할 수 있다. 퇴적물이 가스 냉각 유로(120)를 통과하는 코크스 오븐 가스(COG)의 유동을 방해하면, 상하 압력 차이가 커져 코크스 오븐 가스 냉각기(101)의 냉각 효율이 저하될 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에서는, 냉각수 배관(180)이 코크스 오븐 가스(COG)가 통과하는 가스 냉각 유로(120)의 외벽에 설치되기 때문에, 코크스 오븐 가스(COG)의 유동을 방해할 정도로 퇴적물이 가스 냉각 유로(120)를 막기 어렵다. 또한, 가스 냉각 유로(120)의 내벽에 퇴적물이 발생되므로, 세정용 안수(WS)를 가스 냉각 유로(120)의 내벽으로 흘려 보내 용이하게 퇴적물을 제거하여 가스 냉각 유로(120)의 내부를 세척할 수 있다.

또한, 퇴적물이 제거되면서 세정용 안수(WS)와 함께 흘러내린 고상의 이물질은 가스 냉각 유로(120)의 하부에 설치된 스크린망(125)을 통해 효과적으로 여과할 수 있으며, 이에 세정용 안수(WS)를 용이하게 재순환시켜 활용할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

101: 코크스 오븐 가스 냉각기
110: 냉각탑
120: 가스 냉각 유로
125: 스크린망
180: 냉각수 배관

Claims (9)

1. 코크스 오븐에서 생성된 코크스 오븐 가스를 냉각시키는 냉각기에 있어서,
   상기 코크스 오븐 가스가 통과하는 복수의 가스 냉각 유로들, 상기 복수의 가스 냉각 유로들 각각의 외벽을 여러 번 감싸며 냉각수가 흐르는 냉각수 배관, 상기 복수의 가스 냉각 유로들을 모두 둘러싸는 냉각탑을 포함하고,
   상기 복수의 가스 냉각 유로들은 상기 코크스 오븐 가스가 유입되는 유입구가 상단부에 위치하고, 상기 코크스 오븐 가스가 배출되는 배출구가 하단부에 위치하며,
   상기 복수의 가스 냉각 유로들 내벽에 형성된 타르, 나프탈렌, 및 유황 중 하나 이상을 포함하는 퇴적물을 제거하기 위해 타르 성분을 포함하는 세정용 안수가 상기 복수의 가스 냉각 유로들의 상기 유입구를 통해 흘려 보내지는 코크스 오븐 가스 냉각기.
2. 제1항에서,
   상기 복수의 가스 냉각 유로들은 중공 원통형으로 형성된 코크스 오븐 가스 냉각기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에서,
   상기 세정용 안수는 스팀과 함께 상기 복수의 가스 냉각 유로들에 유입되는 코크스 오븐 가스 냉각기.
7. 제1항 또는 제2항 또는 제6항에서,
   상기 복수의 가스 냉각 유로들의 하부에 설치되어 상기 세정용 안수와 함께 흘러내린 고상의 이물질을 걸러내는 스크린망을 더 포함하는 코크스 오븐 가스 냉각기.
8. 제7항에서,
   상기 스크린망은 착탈 가능한 코크스 오븐 가스 냉각기.
9. 제7항에서,
   상기 스크린망을 통과한 세정용 안수는 다시 상기 복수의 가스 냉각 유로들의 유입구를 통해 반복적으로 흘려보내지는 코크스 오븐 가스 냉각기.
   

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