KR101420954B1 - 석탄 건류 가스 열간 처리 설비 및 코크스로 가스 열간 처리 설비 - Google Patents

Abstract

이 석탄 건류 가스 열간 처리 설비는, 복수의 석탄 건류 장치로부터 추출한 석탄 건류 가스를 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 유입 온도에서 열간 처리함으로써, 탄소 함유 고형물을 건류하는 설비이며, 상기 석탄 건류 장치마다 설치된 가스 추출관과 ; 이들 가스 추출관의 각각에 설치된 역지 밸브와 ; 상기 각 가스 추출관이 접속된 집합관과 ; 이 집합관에 접속된 석탄 건류 가스 처리 장치를 구비하고, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관 및 상기 석탄 건류 가스 처리 장치가 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 가열 분위기 내에 설치되고 ; 상기 각 석탄 건류 장치, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관, 그리고 상기 석탄 건류 가스 처리 장치의 순으로, 상기 석탄 건류 가스가 흐르게 된다.

Description

석탄 건류 가스 열간 처리 설비 및 코크스로 가스 열간 처리 설비 {COAL　DISTILLED　GAS　HOT　TREATMENT　FACILITY　AND　COKE　OVEN　GAS　HOT　TREATMENT　FACILITY}

본 발명은, 석탄 건류 장치로부터 추출한 고온의 석탄 건류 가스를 열간에서 처리하는 석탄 건류 가스 열간 처리 설비에 관한 것이다. 더욱 상세하게 말하면, 본 발명은 이 석탄 건류 가스 열간 처리 설비 중에서도, 코크스로 가마로부터 추출한 고온의 코크스로 가스를 열간에서 처리하는 코크스로 가스 열간 처리 설비에 관한 것이다.

본 출원은 2010년 03월 31일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-082294호를 기초로 하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

예를 들어 제철용의 코크스로에서는, 석탄의 건류 시에 발생하는 코크스로 가스(Coke　Oven　Gas. 이하,「COG」라고 칭함)를 집합관으로 회수해서 연료로 사용하고 있다. 발생하는 COG는, 1200℃ 정도까지 달하는 고온 상태에 있으므로, 가스의 현열을 회수하거나, 또는 그 고온을 이용해서 가스의 개질을 도모하는 등의 이용이 가능하다. 이하, 이러한 고온 COG를 처리하는 장치를, 고온 코크스로 가스 처리 설비라고 부른다. 예를 들어, 특허 문헌 4에는 고온 COG의 개질을 행하는 가스 개질 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 5에는 COG의 현열 회수 장치가 개시되어 있다.

코크스로에 있어서는, 개개의 코크스로 가마로 뱃치식으로 석탄의 건류를 행하므로, 일반적으로는 건류 초기에 다량의 COG가 발생한다. 계속해서, COG는 그 발생량이 서서히 저하되고, 그에 수반하여 그 성분도 변화된다고 하는 비정상적인 패턴으로 발생한다. 그로 인해, 서로 인접하는 다수의 코크스로 가마를, 그들의 건류 개시 시각을 서로 어긋나게 하는 것이 행해지고 있다. 이에 의해, 코크스로 가마 전체적으로 평균화했을 경우에 COG의 발생량을 시간적으로 평준화할 수 있다. 고온 코크스로 가스 처리 설비에 있어서, 유입하는 가스량이나 성분이 크게 변동하면, 처리상의 큰 저해 요인이 될 수 있다. 따라서, 가능한 한 다수의 코크스로 가마로부터 추출한 COG를 혼합함으로써, 그 발생량 및 성분의 변동을 적게 할 필요가 있다.

특허 문헌 2에는, 복수의 코크스로 가마의 각각에 대하여 가스 추출관 및 차단 밸브를 설치하여, 이들을 집합관에 접속해서 COG를 모으는 COG 처리 장치(열 회수 장치)가 제안되어 있다.

종래의 코크스로의 일례를, 도 1을 이용해서 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 예의 코크스로에 구비되어 있는 복수의 코크스로 가마(21)에는, 상승관(25)과, 이 상승관(25)에 접속된 방수 밸브(22) 및 스프레이 장치(23)가, 각각 설치되어 있다. 그리고 모든 상승관(25)을 통해서 추출된 COG는 집합관인 드라이메인(24)에 모인 후, 도시하지 않은 COG 처리 장치로 보내진다. 방수 밸브(22)와 스프레이 장치(23)는, 통상 일체 구조의 것이 사용된다. 각 방수 밸브(22)는, 각 코크스로 가마(21)와 드라이메인(24) 사이에 있어서의 COG의 유통을 필요에 따라서 저지한다. 각 스프레이 장치(23)는 COG의 냉각과, 각 코크스로 가마(21) 내의 압력 조정을 행한다.

전술한 특허 문헌 2의 장치에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 도 1에 도시한 종래의 코크스로 가마(21)에 대하여 가스 추출관(26) 및 차단 밸브(37)를 설치하고, 이들을 통해 각 코크스로 가마(21)로부터 COG를 추출해서 집합관(28)에 모으고 있다. 또한, 이 모아진 COG는 집합관(28)의 하류에 있는 COG 처리 장치(29)로 공급된다.

또,「석탄 건류 가스」라 함은 석탄 또는 석탄 유래의 원료를 건류해서 발생하는 타르 증기 및 그 밖의 가연성 가스를 포함하는 혼합 가스를 말하며, COG, 킬른 등의 연속 또는 반연속식 가열로에서 석탄을 건류한 가스나, 피치 등의 코오킹 가스를 포함한다.

일본 특허 출원 공개 제2004-107466호 공보 일본 실용신안 공고 소62-39077호 공보 일본 실용신안 출원 공개 소58-7847호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-55671호 공보 일본 특허 출원 공개 소63-3088호 공보

그러나 이 도 2에 나타낸 종래 기술에는, 이하의 문제가 있었다.

제1 문제는, 각 코크스로 가마(21)로부터 추출한 고온 COG(이하,「웨트 COG」라고 칭함)에 접하는, 차단 밸브(37)를 포함하는 관로 내에, 대량의 부착물이 발생한다고 하는 문제다. 구체적으로는, 웨트 COG 중에는 고비점 가스인 타르가 함유되어 있으므로, 700℃ 미만으로 웨트 COG의 온도가 저하되면, 타르가 응축된다. 일단 응축된 후의 타르는 성질이 변화되어 있어, 다시 가열해도 쉽게는 증발하지 않는 경우가 많다. 또한, 웨트 COG 중에 메탄 등의 탄화수소의 형태로 함유되어 있던 탄소가, 700℃ 이상의 고온에서 분해되어 고체의 탄소(그을음)로서 석출한다(이 현상을「코오킹」이라고 칭함). 일단 석출된 고체 탄소는, 서로 견고하게 결합하고 있으므로, 그 온도를 다시 저하시켜도 쉽게 탄화수소화하지 않는다.

종래 기술에 있어서는, 웨트 COG를 유통시키면, 이에 포함되는 타르나 고체 탄소가, 관로계 설비(관로, 밸브, 송풍기 등) 중의 접촉면에 다량으로 부착되므로, 관로계 설비의 조작이 곤란해지는 경우가 있다. 이러한 사정이 있으므로, 종래에는, 각 코크스로 가마(21)에서 발생한 웨트 COG는, 각 상승관(25)으로부터 배출되는 즉시 수랭되어 상온화되고 있었다. 이때, 타르는 응축되어 웨트 COG로부터 분리되어 냉각수 중에 섞여서 제거되므로, 상온의 웨트 COG 중의 저비점 가스(이하,「드라이 COG」라고 칭함)만이 연료로서 회수된다. 이 드라이 COG를 유통시킬 때에, 특별한 문제는 발생하지 않으므로, 일반적인 산업용의 관로계 설비를 적용할 수 있다. 따라서, 관로 내의 가스 흐름을 자유롭게 제어할 수 있다.

한편, 각 상승관(25)의 내면은 타르가 제거되어 있지 않은 웨트 COG와 접촉하지 않을 수 없으므로, 이들 상승관(25)의 내면으로의 코오킹은 피할 수 없다. 또한, 웨트 COG는 일련의 석탄 건류 작업의 프로세스에 있어서 저온화되는 경우가 있다. 이 경우, 웨트 COG 중의 타르의 응축물이 각 상승관(25)의 내면에 부착되어 견고한 고착층을 형성하는 경우도 있다. 이들의 부착물은, 조업을 계속하면 계속 증가해서 각 상승관(25)의 관로를 폐색시키므로, 일정 단주기마다, 예를 들어 매일, 상승관(25)의 내면에 부착된 탄소를 소각하여 제거하는 작업을 필요로 한다. 이러한 상승관(25)에서 발생하는 타르 부착이나 코오킹의 문제는, 상승관(25)에 한정되지 않고, 웨트 COG를 유통시키는 관로계 전체에서 일어날 수 있는 문제다.

또한, 웨트 COG 중에는 가루 석탄에 유래하는 직경 수 ㎛로부터 수 ㎜ 정도의 매진이, 예를 들어 1g/㎥ 이상 등의 고농도로 부유하고 있다. 이로 인해, 웨트 COG를 시일하기 위해 정교하고 치밀한 메카니컬 시일을 채용했다고 해도, 상기 매진이 메카니컬 시일의 시일부에 쉽게 침투하여 시일성을 극단적으로 악화시키는 문제가 있다.

이로 인해, 종래 기술에 있어서는 타르 부착이나 코오킹, 나아가서는 가스 중의 매진에 기인하는 문제가 있으므로, 웨트 COG의 현열은 거의 이용되는 일 없이 빠르게 수랭되고 있었다. 예를 들어 특허 문헌 1에 개시된 바와 같은, 상승관(25)과 드라이메인(24) 사이에 유량 조정 밸브를 설치하는 방법에 있어서는, 유량 조정 밸브를 유통하는 웨트 COG가, 스프레이수의 살포에 의해 이미 저온화된 것이며, 또한 유량 조정 밸브 단독으로는 가스의 유통을 차단할 수 없으므로, 별도로 방수 밸브를 필요로 한다.

이들의 문제에 대처하기 위해, 특허 문헌 2에는 차단 밸브 내부에 있어서의 대량의 타르 부착을 피할 수 없는 것이라 여겨, 도 2에 도시한 바와 같이, 고온의 산화성 가스를 별도로 발생시키는 열풍 발생 장치(38)를 설치하여, 개개의 차단 밸브(37)에 대하여 열풍도관(39)을 통해, 밸브 박스 내로 고온의 산화성 가스를 도입하는 구성이 개시되어 있다. 이 구성에 따르면, 밸브 박스 내의 비시일부에 부착된 타르를 태워 날리는 처리를, 밸브의 폐지마다 행할 수 있다. 그러나 조업이 번잡하고, 또한 빈번한 개폐가 곤란하다. 또한, 이 장치에서는 불가피한 타르 부착을 적극적으로 이용하여, 밸브의 폐지 시에 높은 접촉 압력을 부여하면서 밸브체를 밸브 시트 상에서 회전 미끄럼 이동시킴으로써 밸브 시트나 밸브체에 부착된 타르를 변형시켜 밀봉재로서 이용하여 밸브의 밀봉을 행한다. 그로 인해, 특허 문헌 2의 기술에서는 타르의 부착이 필수 조건이며, 타르를 응축시키기 위한 조건인, 적어도 700℃ 미만, 바람직하게는 600℃ 이하의 온도로 웨트 COG를 냉각할 필요가 있다.

동시에, 개폐 동작을 위해 큰 힘을 밸브체나 밸브 시트에 부여하는 것이 필요하므로, 밸브 구성 재료의 기계 강도를 확보하기 위해서는, 밸브 박스 내의 온도(즉, 웨트 COG의 온도)를 600℃ 이하의 낮은 온도로 유지할 필요가 있다. 또한, 차단 밸브로의 열 공급은 밸브 박스 내를 통과하는 산화성의 열풍, 또는 웨트 COG의 현열에 의한 내부 가열에 의해 행하므로, 특히 가스 추출관을 통과하는 웨트 COG의 유량이 작을 경우에는, 차단 밸브에 공급할 수 있는 열량이 부족해 버린다. 이 경우, 차단 밸브 내면의 온도가 극단적으로 내려가 웨트 COG 중의 타르 대부분이 차단 밸브의 내면에 응축되어 밸브를 폐색시켜 버릴 우려가 있다.

제2 문제는, 특허 문헌 2의 방법에서는 웨트 COG가 COG 처리 장치에 이르기까지의 사이에 타르가 관로계 내에 응축되어 버리므로, COG 처리 장치에 도달하는 타르의 양이 줄어들어 버리는 것이다. COG 처리 장치의 주된 용도는, COG 중의 타르의 개질이므로, 적어도 이 용도로 상기 추출계 장치를 응용할 수는 없다.

제3 문제는, 상기 특허 문헌 2의 기술에서는 밸브의 예열이나 타르를 태워 떨어뜨리기 위해, 차단 밸브(37) 내에 산화성 열풍 가스를 공급하고, 그 배기를 집합관(28) 경유로 COG 처리 장치(29)에 공급해야만 하는 것이다. 웨트 COG는 환원성의 가스이므로, 이러한 산화성 열풍 가스와 혼합하면, 웨트 COG 중의 유용 성분이 연소하여, CO, CO₂, 또는 수증기 등의, 용도로서 저급한 가스 성분을 웨트 COG 중에서 증대시켜 버리므로 바람직하지 않다.

제4 문제는, 상기 특허 문헌 2의 장치에서는 차단 밸브의 개폐 조작을 각 코크스로 가마(21)에 있어서의 웨트 COG의 발생량을 기초로 하여 판단하고 있지만, 후술하는 바와 같이, 이러한 조작에서는 각 코크스로 가마(21)로의 추출 COG의 역류를 발생할 가능성이 있는 것이다.

즉, 상승관(25)의 관로를 개폐할 필요가 있으므로, 부착물 석출에 의해 상승관(25)의 덮개(도시하지 않음)가 상승관(25)에 고정 부착되어 버리는 것을 피하기 위해, 상승관(25)과 덮개 사이에 미리 간극을 마련하여 완전하게는 웨트 COG를 밀봉하지 않는 구조도 이전에는 채용되어 왔다. 그러나 이와 같은 덮개에서는, 고온의 웨트 COG를 직접, 유통시킬 수 있지만, 덮개를 폐지했을 때에 가스의 유통을 저지하는 기능이 낮아, 댐퍼와 같은 정도의 폐지력밖에 얻을 수 없다. 그리고 코크스로 가마(21) 내보다도 하류측 쪽이 압력이 높을 경우에는, 상기 덮개 주위의 간극을 통해, 대량으로 가스가 역류하는 것을 방지할 수 없는 것을, 본 출원 발명자들은 발견했다. 추출 가스 중에는, 일반적으로 외기가 혼입되고 있으므로, 외기 중의 산소를 포함한 추출 가스를 1000℃ 이상의 고온이 될 수 있는 코크스로 가마(21)로 유입시키는 것은, COG 품질이나 조업성 악화 등의 다양한 관점으로부터 바람직하지 않다. 또한, 본 발명이 대상으로 하는 COG 처리 장치에서는 추출 COG를 추출 온도보다도 고온으로 가열하는 경우가 있고, 이러한 고온 COG가 코크스로 가마로 역류하면, 노재를 손상시키는 등의 문제가 있다. 또한, 각 코크스로 가마(21)는 뱃치식 생산을 행하므로, 각 코크스로 가마(21)로의 코크스의 장입, 취출, 또는 노 내 청소를 위해, 코크스로 가마(21)는 종종 대기에 대하여 개방된다. 이와 같이 대기에 개방된 코크스로 가마(21)에 대하여, 추출된 웨트 COG가 역류하는 것은, 이것을 대기 중에 방산하게 되므로 바람직하지 않다. 이러한 코크스로 조업 프로세스 중에서 특정한 가마가 외기에 대하여 개방되고 있는 이외의 경우(즉, 모든 가마가 외기에 대하여 밀폐되어 있는 경우)에도 특정한 가마로부터 밸브의 가마로의 COG의 역류는 발생할 수 있다. 각 가마에서의 COG 발생 속도는 비정상으로 변동하고, 이에 수반하여 가마 내의 압력도 변화되므로, 이러한 역류의 발생은 예측하기 어렵다. 이로 인해, 역류 발생 타이밍을 예측하여, 미리 추출을 중단하는 작업 방법을 적용할 수도 없다.

복수의 코크스로 가마(21)로부터 웨트 COG를 추출해서 COG 처리를 행할 때에는, 추출한 웨트 COG를 저온화시켜 타르를 대량으로 응축시키거나, 혹은 폐지 시의 간극이 큰 댐퍼를 채용해서 가스의 역류를 허용할지의 여부를 선택하는 수밖에 없었다. 이로 인해, 각 코크스로 가마(21)로부터 추출된 웨트 COG가 열적으로도 성분적으로도 질이 낮아, 코크스로 가스를 700℃ 이상에서 열간 처리하는 것은 매우 제약이 크기 때문에, 거의 실용화되지 않았다.

따라서, 본 발명은 상기 문제에 비추어 이루어진 것으로, 웨트 COG를 고온으로 유지한 채 코크스로 가스 처리 장치에 공급하는 동시에, 그 코크스로로의 역류를 방지할 수 있는, 석탄 건류 가스 열간 처리 설비 및 코크스로 가스 열간 처리 설비의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 형태를 채용했다.

(1) 즉, 본 발명의 일 형태에 관한 석탄 건류 가스 열간 처리 설비는, 복수의 석탄 건류 장치로부터 추출한 석탄 건류 가스를 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 유입 온도에서 열간 처리함으로써, 탄소 함유 고형물을 건류하는 설비이며, 상기 석탄 건류 장치마다 설치된 가스 추출관과 ; 이들 가스 추출관의 각각에 설치된 역지 밸브와 ; 상기 각 가스 추출관이 접속된 집합관과 ; 이 집합관에 접속된 석탄 건류 가스 처리 장치를 구비하고, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관 및 상기 석탄 건류 가스 처리 장치가 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 가열 분위기 내에 설치되어 ; 상기 각 석탄 건류 장치, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관 그리고 상기 석탄 건류 가스 처리 장치의 순으로, 상기 석탄 건류 가스가 흐르게 된다.

(2) 또한, 본 발명의 다른 형태에 관한 코크스로 가스 열간 처리 설비는, 복수의 코크스로 가마로부터 추출한 코크스로 가스를 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 유입 온도에서 열간 처리하는 설비이며, 상기 코크스로 가마마다 설치된 가스 추출관과 ; 이들 가스 추출관의 각각에 설치된 역지 밸브와 ; 상기 각 가스 추출관이 접속된 집합관과 ; 이 집합관에 접속된 코크스로 가스 처리 장치를 구비하고, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관 및 상기 코크스로 가스 처리 장치가 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 가열 분위기 내에 설치되고 ; 상기 각 코크스로 가마, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관, 그리고 상기 코크스로 가스 처리 장치의 순으로, 상기 코크스로 가스가 흐르게 된다.

(3) 또한, 상기 (2)에 기재된 코크스로 가스 열간 처리 설비가 상기 각 코크스로 가마로부터 상기 각 역지 밸브의 입구까지의 사이에 각각 설치되고, 상기 각 코크스로 가마 내에 있어서의 제1 압력을 측정하는 노 내 압력계와 ; 상기 각 역지 밸브의 출구로부터 상기 집합관까지의 사이에 설치되고, 상기 집합관 내에 있어서의 제2 압력을 측정하는 집합관 압력계와 ; 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 차압을 산출해서 상기 각 가스 추출관에 있어서의 역류의 발생을 검지하는 동시에, 상기 각 가스 추출관 중, 상기 코크스로 가스의 역류가 발생하고 있는 가스 추출관이 있을 경우에, 이 가스 추출관에 설치되어 있는 상기 역지 밸브를 폐쇄하는 역지 밸브 제어 장치를 더 구비해도 좋다.

(4) 상기 (3)에 기재된 코크스로 가스 열간 처리 설비의 경우, 상기 각 역지 밸브의 각각이, 밸브 박스와 ; 이 밸브 박스 내의 저부에 설치되고, 상온으로부터 900℃까지의 온도 범위에서 내열성을 갖는 밀봉재와 ; 상기 밸브 박스의 내부에서 또한 상기 밀봉재의 표면보다도 상방의 내부 공간에서 개구되도록, 상기 밸브 박스 및 상기 밀봉재를 관통하는 동시에, 상기 각 코크스로 가마로부터의 상기 코크스로 가스가 유입하는 가스 유입관과 ; 상기 내부 공간에서 개구되는 동시에, 상기 내부 공간으로부터 상기 집합관을 통해 상기 코크스로 가스 처리 장치를 향해 상기 코크스로 가스를 배출하는 가스 유출관과 ; 상기 가스 유입관의 개구를 덮은 상태에서 적어도 그 개구부가 상기 밀봉재 내에 매몰되는 폐지 위치와, 상기 밀봉재로부터 상기 개구부가 취출된 개방 위치 사이에서 이동 가능하게 배치된 밸브체와 ; 이 밸브체를, 상기 폐지 위치와 상기 개방 위치 사이에서 이동시키는 밸브체 이동 장치를 구비해도 좋다.

또, 상기 (2)에 기재된 형태의 특징에 대해서 설명하면, 역지 밸브를 포함하는 코크스로 가스(이하, 웨트 COG)를 유통시키는 관로계를 가열 분위기 내에 배치함으로써, 웨트 COG를 고온으로 유지한 채 코크스로 가스 처리 장치에 공급하는 것과, 가스 추출관에 역지 밸브를 설치함으로써, 추출한 웨트 COG가 코크스로 가마로 역류해 버리는 것을 방지하는 것의 2개의 기술을 비로소 양립시켜, 그 결과, 코크스로 가스를 확실하게 열간 처리 가능하게 한 것에 있다. 전술한 바와 같이, 종래에는 이 양립이 곤란해서 코크스로 가스의 열간 처리를 할 수 없었다.

또한, 상기 (3)에 기재된 경우에서는, 복수의 코크스로 가마로부터 동시에 웨트 COG의 추출을 행하여 집합관에 모을 경우에, 드라이메인측의 방수 밸브의 개폐 상태의 여하에 관계없이, 추출한 웨트 COG가 특정 코크스로 가마로 역류한다고 하는 종래 알려져 있지 않던 문제를 본 발명자들이 처음으로 발견하고, 이 해결책을 강구한 것에 특징이 있다. 즉, 단순히, 각 코크스로 가마로부터의 웨트 COG의 발생량을 파악할 뿐만 아니라, 코크스로 가마와 집합관에서의 압력차에 따라서 역류를 방지하는 역지 밸브를 가스 추출관에 설치한 것에 있다.

또한, 상기 (4)에 기재된 경우의 게이트 밸브의 특징에 대해서 설명하면, 우선, 제1 특징은 상온으로부터 900℃ 정도까지의 온도 범위에서 물리적인 성질이 크게 변화되지 않는 입상 재료를 게이트 밸브의 밀봉재로서 사용함으로써, 넓은 동작 범위에 있어서의 밸브의 밀봉성을 확보할 수 있는 점에 있다. 이에 반해, 종래 기술의 밀봉 방법, 예를 들어 방수 밸브의 경우에는, 고온에서는 물을 액상으로서 유지할 수 없으므로, 이것을 적용할 수 없다.

상기 게이트 밸브의 제2 특징은, 다음과 같다.

게이트 밸브는 요구되는 기능에 따라서 그 각 부품 간에서 서로 다른 재료를 조합해서 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 게이트 밸브가 넓은 온도 범위에서 사용될 경우, 상기 각 부품 간에서 열팽창 차가 발생하므로, 이들 부품 간의 접촉, 예를 들어 밸브 시트와 밸브체 사이의 접촉에 있어서, 기계 가공에서 말하는 바의 끼워 맞춤을 넓은 온도 범위에서 동일 상태로 유지하는 것은 곤란하다. 또한, 900℃ 등의 고온에서 밸브가 사용될 경우, 장기적으로는 크리프에 의해 재료가 변형되는 것을 피할 수 없으므로, 작동 온도가 일정해도, 장기간에 걸쳐 동일한 끼워 맞춤을 유지하는 것은 곤란하다. 종래의 게이트 밸브는, 밸브체를 밸브 시트에 체결함으로써 작동 유체의 밀봉을 행하는 구조이므로, 밸브 시트에 대한 밸브체의 끼워 맞춤이 변화되면, 밸브체와 밸브 시트 사이에 간극을 발생시켜 밀봉이 불완전해지는 것이나, 반대로 밸브체와 밸브 시트 사이의 접촉력이 과대해져, 밸브체가 움직이지 않게 된다고 하는 등의 문제가 일어난다. 한편, 본 실시 형태에서는 가동성이 높은 비교적 두꺼운 밀봉재의 층 내에 밸브체를 매몰시킴으로써 밀봉을 행하므로, 끼워 맞춤을 고려할 필요는 없어, 상기의 문제를 회피할 수 있다.

상기 게이트 밸브의 제3 특징은, 다음과 같다.

즉, 본 실시 형태에서는 비교적 다량의 입상체로 이루어지는 밀봉재를 사용하므로, 웨트 COG에 접촉하는 재료에서 피할 수 없는, 재료에 대한 코오킹이나 타르 응축 고화에 의한 밀봉성에 끼치는 악영향을 받기 어렵다. 즉, 본 실시 형태에서는 표층의 밀봉재의 일부에 코오킹을 발생한 경우라도, 밸브체의 개폐 동작 등에 의한 밀봉재의 교반에 의해 빠르게 층 내에 석출 카본을 분산화하므로, 밀봉재의 밀봉성·유동성 악화의 영향을 줄일 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 밸브체를 빈번히 밀봉재에 매몰시킴으로써, 밀봉재에 의한 밸브체의 연마 효과를 얻을 수 있으므로, 밸브체 표면의 부착물을 제거할 수 있다.

상기 게이트 밸브의 제4 특징은, 다음과 같다.

즉, 금속 갈륨 등을 밀봉재로 사용함으로써, 본 실시 형태에서는 대략 상온으로부터 900℃ 와 같은 넓은 온도 범위에서 동작 가능하고, 또한 완전한 밀봉이 가능한 게이트 밸브를 실현할 수 있다. 종래의 메탈 터치에 의한 밀봉 구조를 갖는 밸브의 경우, 이러한 넓은 온도 범위에서 동작 가능한 것은, 밸브 시트와 밸브체가 접촉 가능한 특정 온도 이외의 온도 영역에서는, 각 부품 간의 열 팽창률차에 의해 밸브 시트 및 밸브체 사이에서 간극을 발생시킬 우려가 있으므로, 확실한 밀봉성을 확보할 수는 없다.

상기 게이트 밸브의 제5 특징은, 다음과 같다.

즉, 본 실시 형태에서는 밸브의 구성 요소의 대부분을 가열 분위기 내(예를 들어 가열로 내)에 배치하므로, 밸브의 각 부품 간의 온도차를 줄일 수 있다. 종래의 고온 가스를 유통시키는 밸브에서는, 고온 가스와의 접촉 부위인 내측을 고온으로 유지하고, 또한 밸브의 외측을 저온으로 유지함으로써, 밸브의 강도와 작업성을 확보하는 것이 지향되어 왔다. 이러한 설계를 전제로, 밸브에 가열 장치를 설치하지 않을 경우, 밸브를 통과하는 고온 가스는 밸브에 의해 냉각되므로, 예를 들어 웨트 COG를 유통시킬 때에 타르가 밸브 내면에 석출되는 것을 피할 수 없다. 또한, 밸브 내부에 가열 장치를 설치함으로써 밸브를 통과하는 고온 가스로부터의 발열을 피하는 방법도 생각할 수 있지만, 이 경우, 밸브의 내부와 외부 사이에서 온도차가 커지므로, 밸브의 내부를 균일하게 일정 온도로 제어하는 것이 곤란하다. 또한, 이들 종래의 방법에서는 밸브의 각 부품 사이에 큰 온도차가 발생하므로, 900℃ 등의 고온에서 밸브를 사용할 경우, 큰 열 응력을 발생해서 밸브의 수명을 현저하게 단축시켜 버리는 문제도 발생한다. 본 실시 형태에서는, 밸브를 통과하는 고온 가스와 거의 동일한 온도로 유지된 가열 분위기 내(예를 들어 가열로 내)에 밸브를 배치함으로써 밸브 전체의 온도를 균일하고, 또한 일정하게 유지할 수 있으므로, 상기 종래 기술에서의 문제를 회피할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상기 (1)이나 (2)에 기재된 형태에 따르면, 석탄 건류 가스(웨트 COG)의 현열을 이용하는 각종 가스 개질 기술이나 현열 회수 기술의 적용이 가능해져, 석탄 건류 가스(웨트 COG)를, 고온을 유지한 채, 석탄 건류 가스 처리 장치(코크스로 가스 처리 장치)에 공급하는 동시에, 추출 석탄 건류 가스(추출 COG)의 석탄 건류 장치(코크스로)로의 역류를 방지 가능한, 석탄 건류 가스 열간 처리 설비(코크스로 가스 열간 처리 설비)를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 코크스로의 모식도다.
도 2는 종래의 코크스로 가스 처리 설비의 모식도다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 고온 코크스로 가스 처리 설비의 모식도다.
도 4는 상기 고온 코크스로 가스 처리 설비에 사용하는 밸브를 도시하는 도면이며, 밸브를 개방한 상태를 도시하는 모식도다.
도 5는 상기 고온 코크스로 가스 처리 설비에 사용하는 밸브를 도시하는 도면이며, 밸브를 폐지한 상태를 도시하는 모식도다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또, 본 출원 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 그들의 중복 설명을 생략한다.

(고온 코크스로 가스 열간 처리 설비)

<장치 구성>

도 3을 사용하여, 본 실시 형태에 관한 고온 코크스로 가스 열간 처리 설비를 설명한다. 도 3에 도시한 고온 코크스로 가스 열간 처리 설비에서는, 도 1에 도시한 종래의 각 코크스로 가마(21)에 대응하는 각 코크스로 가마(21a 내지 21c)의 각각에 대하여 가스 추출관(26)과 역지 밸브(27)를 설치하는 동시에, 이들을 통해 웨트 COG(이하, 단순히 COG라고 칭하는 경우가 있음)를 집합관(28)에 모으고 있다. 그리고 이 집합관(28)에 접속된 COG 처리 장치(29)에 COG를 공급하고 있다. 이들 일련의 기계 요소, 즉 가스 추출관(26), 역지 밸브(27), 집합관(28), COG 처리 장치(29)는 가열로(33) 내에 수납되어 있고, COG의 개질 시에는 가열로(33)의 노 내 온도(가열 분위기 온도)를 700℃ 이상, 보다 바람직하게는 800℃ 이상으로 유지하여, 배관계 내에서의 타르의 응축을 방지한다.

각 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에 있어서 발생하는 COG의 온도(발생 COG 온도)는 대략 1200℃ 이하이므로, 가열로(33) 내의 온도는 이 발생 COG 온도를 유지할 수 있도록 1200℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 대부분의 조업 시간에 있어서, 발생하는 COG의 온도는 900℃ 이하이므로, COG의 통기에 사용하는 장치의 내열성을 고려하면, 본 실시 형태에서의 가열로(33)의 노 내 온도를 900℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 발생한 COG 온도를 항상 측정하여, 이 온도가 900℃를 초과한 경우에 역지 밸브(27)를 폐지함으로써, 그 하류측의 장치로의 고온 COG의 공급을 차단할 수 있다.

각 가스 추출관(26)의 도중[코크스로 가마(21a 내지 21c)와 집합관(28)의 접속부 이외의 임의의 위치]에는, 역지 밸브(27)가 설치되어 있다. 이 역지 밸브(27)는, 그 입구측-출구측 간의 압력차에 따라서 개폐한다. COG 처리 장치(29)에서 처리된 COG는, 적절하게 냉각 장치(30)에서 냉각되어 COG 정제 장치(32), 또는 COG 저류 장치(도시하지 않음)에 공급된다. COG 처리 장치(29) 내에서의 통기 저항이 큰 경우에는, 냉각 후의 COG를 블로워(31)로 흡인해서 소요 유량을 확보해도 좋다. 냉각 장치(30)에 의해 상온 정도까지 냉각된 COG는, 타르분이 제거된 건조한 상태에 있으므로, 블로워(blower)(31)로서는 시판되고 있는 일반적인 블로워나 밸브 등을 사용할 수 있다. 또한, 냉각 장치(30)에는 시판되고 있는 스크러버 등을 사용할 수 있다. 또한, 관로계의 도중에 적절하게, 사이클론 등의 집진기를 설치해도 좋다.

가스를 추출하는 코크스로 가마(21a 내지 21c)의 가마 수는, COG의 발생량과 성분을 평준화하는 관점에서, 3가마 이상인 것이 바람직하다. 가스를 추출하는 가마 수의 최대값에 특별히 제약은 없지만, 가마 수를 많게 하면 COG 집합관의 길이가 길어져, COG 송기 시의 가열·보온이 효율적이지 않게 되는 경우가 있으므로, 코크스로 1로당의 가마 수는, 예를 들어 100가마 이하로 할 수 있다.

<COG 처리 장치>

COG 처리 장치(29)에는, 예를 들어 특허 문헌 4에 개시된 COG 개질 장치나, 특허 문헌 5에 개시된 COG 배열 회수 장치를 적용할 수 있다. 이들의 장치에서는, 공급되는 COG 온도가 700℃로부터 900℃ 내지 1200℃ 정도인 것이 바람직하므로, 본 실시 형태의 장치를 적절하게 적용할 수 있다.

<가스 추출관, 집합관>

가스 추출관(26) 및 집합관(28)은 내열 스테인리스제, 내열 니켈 합금제, 또는 내열 세라믹스제의 관을 사용할 수 있다. 각 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내의 노 내 온도가 900℃를 초과할 경우에는, 내열 세라믹스 등의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 추출 COG를 700℃ 이상으로 유지하므로 타르의 응축이 발생하지 않지만, 고온에서의 COG 열 분해에 의한 관로 내면으로의 탄소의 석출을 다소는 피할 수 없으므로, 폐색 방지의 관점으로부터 가스 추출관 및 집합관의 내경은 100㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 배관 지름이 지나치게 크면 각 코크스로 가마(21a 내지 21c) 사이에 배관을 설치할 수 없게 되므로, 가스 추출관의 외경은 각 코크스로 가마(21a 내지 21c) 사이의 평균 간격, 예를 들어 1m 미만인 것이 바람직하다. 집합관의 관경의 최대값에 특별한 제약은 없지만, 극단적으로 큰 관경의 경우, 가열로가 거대해져 비효율적이므로, 예를 들어 직경 3m 이하로 하는 것이 바람직하다.

<가열로>

가열로(33)로서는, 시판되고 있는 전기로나 연소로를 사용할 수 있다. 상기 가열되어야 할 기계 요소의 전부를 1대의 가열로(33)에 수납해도 좋고, 가스 추출관(26) 및 역지 밸브(27), 집합관(28), COG 처리 장치(29)의 각각에 대해서 개별로 가열로(33)를 설치해도 좋다. 또한, 각 코크스로 가마(21a 내지 21c)의 가스 추출관(26) 및 역지 밸브(27)마다 개별로 가열로(33)를 설치해도 좋다.

<COG의 흐름>

도 3에 있어서, 각 코크스로 가마(21a 내지 21c)로부터 추출된 COG가 적합한 조건에 있을 경우, 각 가스 추출관(26)의 역지 밸브(27)가 각각 개방되어, 코크스로 가마(21a 내지 21c)로부터 COG 처리 장치(29)까지 웨트 COG가 공급된다. 여기에서 말하는, 적합한 조건이라 함은, 적어도 집합관(28)측의 압력이 코크스로 가마(21a 내지 21c)측의 압력보다도 작은 상태이며, 이 밖에 후술하는 바와 같이, 역지 밸브(27)로서 게이트 밸브를 사용해서 임의의 타이밍에서 개폐할 수 있는 기능으로 할 경우에는, COG가 소정 온도 이상에 있는 것도 적합한 COG의 조건에 추가해도 좋다.

각 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에서의 COG 온도는, 종래의 코크스로 가마(21)에 표준적으로 구비되어 있는 노온계와 동등한 것을 사용해서 측정하면 좋다. 역지 밸브(27)가 개방되어 있는 상태에서는, 그 코크스로 가마(21a 내지 21c)의 방수 밸브(22)는 개방되어 있어도 되고, 폐지되어 있어도 된다. 여기서, 방수 밸브(22)가 개방되어 있을 경우에는, 코크스로 가마(21a 내지 21c)로부터 집합관(28)과 드라이메인(24)의 양쪽에 COG가 유출되도록, 도시되지 않은 스프레이 장치의 압력 조정 기구 등을 조작하는 것이 바람직하다.

모든 역지 밸브(27)가 개방되고, 또한 모든 방수 밸브(22)가 폐지되어 있는 상태에서는, 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에서 COG가 계속해서 발생하고 있는 한, 장시간 평균적으로, 각 코크스로 가마(21a 내지 21c)에서 발생한 COG는 모두 집합관(28)에 방출되므로, 장시간 평균적으로 역류는 발생하지 않는다. 즉, 평균적으로 [코크스로 가마(21a 내지 21c) 내 압력]-[집합관(28) 내 압력]으로 정의되는 코크스로 가마-집합관 사이의 압력차는 사이이며, 또한 이 압력차는 각 코크스로 가마(21a 내지 21c)에서의 COG 발생량에 비례(1차의 비례라고는 할 수 없음)한 값이 된다. 그러나 순간적으로 보면, 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에서의 COG 발생 속도는 일정하지 않아, 단시간에서도 크게 변동한다. 이 변동 요인으로서는, 예를 들어 가열된 소결 코크스 덩어리가 부분적으로 변형, 단열할 때에, 순간적으로 그 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에서 COG 발생량이 급증하고, 이에 수반하여 집합관(28)의 내압도 급상승하는 것을 들 수 있다. 따라서, 이러한 역지 밸브·방수 밸브 설정 조건이라도, 비정상적으로 코크스로 가마-집합관 사이의 압력차는 특정한 코크스로 가마(21a 내지 21c)에서 마이너스의 값이 되어, 추출 COG의 코크스로 가마(21a 내지 21c)로의 역류가 발생하는 경우가 있다.

또한, 특정 역지 밸브(27)를 폐지했을 때에, 이에 대응하는 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에서 COG가 발생하고 있을 경우에는, 방수 밸브(22)를 개방해서 발생 COG를 코크스로 가마(21a 내지 21c)로부터 배출할 필요가 있다.

복수의 역지 밸브(27)가 개방되어 있어, 이에 대응하는 코크스로 가마(21a 내지 21c) 중 복수에 있어서 방수 밸브(22)가 개방되어 있을 경우[이것은, 발생 COG량이 COG 처리 장치(29)의 처리 능력을 초과한 경우 등에 발생함]에는, 각 코크스로 가마(21a 내지 21c)에서의 COG 발생량과 그 압력과의 관계는 예측할 수 없다. 즉, 보다 대량으로 COG가 발생하고 있는 코크스로 가마(21a 내지 21c) 쪽이, 내압이 높다고는 할 수 없다. 이것은, 종래 기술에 있어서의 스프레이 장치에 의한 코크스로 가마 압력 설정 기술에서는, 고정밀도에 의한 노압 조정을 행할 수 없으므로, 코크스로 가마(21a 내지 21c) 사이에서 본래, 큰 압력차를 발생할 수 있는 것에 따른다. 이 결과, 집합관(28)의 압력, 즉 각 코크스로 가마(21a 내지 21c) 중에서, 이들의 평균적 압력보다도 저압으로 되는 것의 발생을 피할 수 없어, 역지 밸브(27)가 적절하게 동작하지 않는 한, 추출 COG가 코크스로 가마(21a 내지 21c)를 향해 역류하는 것이 정상(定常)적으로 발생할 수 있다. 따라서, 특허 문헌 2에 개시된, 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에서의 COG 발생량에 따른 차단 밸브의 개폐 조작만으로는, 추출 COG의 코크스로 가마(21a 내지 21c)로의 역류를 방지할 수 없다.

이상의 점으로부터, 가스 추출관(26)에 설치되는 밸브에는 전후의 압력차에 따라서 개폐하는 역지 밸브의 기능을 적어도 갖고 있는 것이, 고온 코크스로 가스 열간 처리 설비에서는 필수적이다. 이것은, 본 출원 발명자에 의한 상세한 조사 결과, 처음으로 밝혀진 사항이다.

(역지 밸브)

<역지 밸브의 구성>

역지 밸브(이하, 게이트 밸브라고 부르는 경우도 있음)(27)는 가열로(33) 내의 고온 환경(700℃ 이상, 더욱 바람직하게는 800℃ 이상)에 견디고, 코오킹에 의한 카본의 석출에 의해서도 동작이 저해되지 않고, 또한 역지 밸브(27)의 입구측-출구측 간의 압력차에 따라서, 코크스로 가마(21a 내지 21c)로의 추출 가스의 역류를 방지할 수 있는 것이면, 어떠한 형식의 것이라도 채용할 수 있다.

단, 일반적으로 사용되는 스프링식으로 밸브체를 밸브 시트에 압박해 두고, 작동 가스가 순 흐름 시에는 흐름의 동압에 의해, 밸브체-밸브 시트 간의 간극을 넓히는 형식의 것을 사용할 경우에는, 미소한 힘으로 밸브체-밸브 시트 간의 간극을 넓힐 수 있도록, 특히 설계에는 배려를 할 필요가 있다. 왜냐하면, 작동 가스로서 웨트 COG를 사용할 경우, 코오킹에 의한 폐색 방지를 위해, 가스 추출관 및 역지 밸브의 내경은 일반적으로 크게 설정해야만 하므로, 작동 가스의 동압이 일반적으로 미소해지는 것을 피할 수 없기 때문이다. 또한, 적어도 900℃ 정도까지 탄성을 유지할 수 있는 스프링 재료를 찾는 것도 쉽지는 않다.

보다 범용적으로, 웨트 COG에 대하여 적용할 수 있는 역지 밸브(27)는, 도 3에 있어서, 역지 밸브(27)를 게이트 밸브로 하고, 코크스로 가마(21a 내지 21c)로부터 이들 역지 밸브(27)의 유입구 사이에 설치되는 각 노 내 압력계(34)와, 역지 밸브(27)의 유출구로부터 집합관(28)까지의 사이에 설치되는 집합관 압력계(35)와, 역지 밸브 제어 장치(36)를 설치하면 좋다. 이 역지 밸브(27)의 구성을 채용한 경우, 역지 밸브 제어 장치(36)에 대하여, 각 노 내 압력계(34)의 측정값과 집합관 압력계(35)의 측정값이 입력되고, 이들의 차압을 산출하여, 집합관 압력계(35)에서의 측정값이 노 내 압력계(34)에서의 측정값보다도 클 경우에는, 가스 추출관(26)에 있어서 역류가 발생한 것이라 검지한다. 그리고 역류 검지 시에는, 역류가 발생한 가스 추출관(26)에 접속되어 있는 게이트 밸브(27)를 폐지하는 지령을 이 게이트 밸브(27)에 출력함으로써, 추출 가스가 코크스로 가마(21a 내지 21c)로 역류해 버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 구성의 경우, 역지 밸브 제어 장치(36)가 역류를 검지하지 않은 상태에서는, 게이트 밸브(27)를 개방해도 좋고, 다른 조업상의 이유에 의해 폐지 상태로 해도 좋으므로, 운용의 선택지를 늘릴 수 있다. 여기에서 말하는 다른 조업상의 이유라 함은, 예를 들어 개개의 역지 밸브(27)에 대응하는 코크스로 가마(21a 내지 21c)가 대기에 대하여 개방 상태에 있는 경우이며, 그 기간은 역지 밸브(27)를 역류 검지의 유무에 관계없이, 항상 폐지할 수 있다.

여기서, 역지 밸브(27)로서 사용하는 밸브가 댐퍼 등의 유량 조정 밸브가 아닌, 게이트 밸브에 한정되는 것은 이하의 이유에 의한다. 전술한 바와 같이, 웨트 COG를 조작할 때는 타르나 카본의 석출·부착이 많든 적든 간에 피할 수 없으므로, 밸브체와 밸브 시트 사이에 항상 간극을 마련하는 것이 전제가 되지만, 댐퍼 등의 유량 조정 밸브에서는, 이러한 타르나 카본의 석출·부착에 의해 밸브체의 동작을 저해하지 않도록, 간극 폭을 크게 설정하지 않을 수 없다. 한편, 전술한 바와 같이, 웨트 COG가 통과하는 가스 추출관(26) 및 역지 밸브(27)의 내경은 충분히 크게 설정해야만 한다. 이로 인해, 댐퍼 간극의 면적(≒ 간극 폭 × 관의 원주)은, 웨트 COG의 유량에 대하여, 충분히 작게 설정하는 것이 곤란하며, 댐퍼의 간극을 통과하는 웨트 COG의 유속을 충분히 높일 수 없다. 댐퍼에서는 댐퍼 간극에서의 작동 가스의 증속에 의한 압력 손실에 의해 유량을 제어하는 원리이므로, 이러한 웨트 COG의 흐름 조건에서는, 댐퍼는 유량 조정 장치로서 기능을 할 수 없으므로, 역지 밸브(27)에는 적용할 수 없기 때문이다. 이에 반해, 게이트 밸브이면 웨트 COG의 동압이 낮아도, 그 흐름을 저지할 수 있으므로, 역지 밸브(27)로의 적용에 적합하다.

이러한 구조의 역지 밸브(27)의 경우, 밸브의 구조체가 900℃ 이상인 경우에는, 적용 가능한 재료의 제약이 커진다. 한편, 웨트 COG가 역지 밸브(27)를 통과하는 시간은 비교적 짧고, 또한 역지 밸브(27)의 온도가 700℃ 정도 이상으로 비교적 고온이면, 일반적으로 역지 밸브(27) 중에서 COG의 평균 온도는 크게는 변동하지 않는다. 따라서, 900℃ 이상의 가열로(33) 내에 역지 밸브(27)를 설치할 경우에는 역지 밸브(27)를 냉각하여, 적어도 밸브 구조체의 일부를 900℃ 미만으로 유지해도 좋다. 가열로(33) 내에서 밸브를 냉각하는 수단으로서, 밸브 박스의 외측에 가스 냉각 재킷을 설치하고, 이에 가열로(33) 밖으로부터 도입한 가스를 유통시켜 밸브의 냉각을 행할 수 있다. 또한, 상기 구동 장치를 사용하는 역지 밸브(27)의 경우, 가스 실린더 등의 구동 장치 자신은 웨트 COG와 접촉하는 것은 아니므로, 이 부분만 700℃ 미만으로 냉각해도 좋다. 또한, 구동 장치만 가열로(33) 밖에 설치하여, 가열로(33)의 벽을 관통하는 전도 기구(커넥팅 로드 등)를 사용하여, 가열로(33) 내의 밸브체를 구동해도 좋다. 즉, 역지 밸브(27)를 가열로(33) 내에 설치해서 700℃ 이상의 온도로 유지한다고 하는 것은, 적어도 밸브 박스를 가열로(33) 내에 설치해서 700℃ 이상의 온도로 유지하면 좋다.

이에 반해, 만약 역지 밸브(27)를 가열로(33)(가열 장치) 내에 설치하지 않고, 보온재 등만을 역지 밸브(27)의 주위에 설치할 경우에는, 가령 역지 밸브(27)를 통기하는 COG가 700℃ 이상이라도, 역지 밸브(27)의 COG와의 접촉부에 있어서, 고체(또는 액체) 타르 등의 석출물이 현저해지는, 700℃ 미만의 영역이 발생하는 것을 방지하는 것은 곤란하다. 왜냐하면, 이러한 구조의 경우, 역지 밸브(27)의 가열원은 COG로부터 열 전도되는 열량뿐이기 때문이다. 통상, 뱃치식 생산을 행하는 코크스로의 조업에 있어서 발생하는(즉, 추출 가능한) COG는, 종종 소량화 또는 정지한다. 이로 인해, 아무리 보온을 엄중하게 행하였다고 해도, 역지 밸브(27)에 COG로부터 공급되는 시간당 열량이 대부분 0이 되는 경우가 발생한다. 이때, 역지 밸브(27)의 밸브 박스는 외부로 방열할 뿐이므로, 밸브 박스 전체의 온도가 저하되어, 통기 부위에도 700℃ 미만의 영역을 발생할 수 있다. 밸브 내의 COG 접촉부에 700℃ 미만의 저온 부위가 발생한 경우, 가령 COG의 평균 온도를 크게 저하시키지 않는다 하더라도, 적어도 이 저온 부위 근방의 COG는 700℃ 미만으로 저하되어, 고체 또는 액체 타르를 발생해서 저온 부위에 부착될 수 있다. 이 결과, 이 저온 부위에서 선택적으로 고체 또는 액체 타르 부착물이 성장되어 밸브 내 유로를 폐색시키는 문제를 발생한다. 한편, 본 실시 형태에서와 같이, 밸브 박스를 700℃ 이상으로 유지된 가열로(33) 내에 설치할 경우에는, 통기 COG 유량에 관계없이, 항상 밸브 내의 COG 접촉부 전체 영역을 700℃ 이상으로 유지할 수 있다.

<압력계>

집합관 압력계(35) 및 노 내 압력계(34)로서는, 예를 들어 시판되고 있는 마노미터나 다이어프램형 압력계를 사용할 수 있다. 마노미터를 사용할 경우에는, 노 내나 관 내의 가스를 직접 작동 유체에 접촉시키는 것이 아닌, 불활성 가스 등의 단열 유체를 사이에 둠으로써, 고온의 웨트 COG라도 압력을 계측할 수 있다.

또한, 집합관 압력계(35)를 항상 부압으로, 또한 추출해야 할 코크스로 가마(21a 내지 21c)의 노 가마 내 압력을 항상 정압으로 설정하는 전제이면, 노 내 압력계(34)로서 간이한 압력 검출 수단을 채용할 수 있다. 예를 들어, 코크스로 가마(21a 내지 21c)의 일부를 외기에 대하여 항상 개방하고[예를 들어, 상승관(25)의 상부 덮개부의 간극을 개방함], 여기에서의 가스 흐름의 방향을 불어흘림법 등으로 구한다. 그리고 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내로부터 대기 중으로 가스가 유출될 경우에는, 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내가 정압이며, 흐름이 역방향이면 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내가 부압이라고 하는 방법 등을, 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내의 압력의 간이한 검출 수단으로서 사용하면 좋다.

<게이트 밸브의 구조>

역지 밸브(27)로서 채용한 게이트 밸브를, 도 4 및 도 5를 이용해서 설명한다. 또, 도 4가 밸브의 개방 상태를 나타내고, 도 5가 밸브의 폐지 상태를 나타낸다.

우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 밸브체(2)의 개구(2a)가 밀봉재(5)의 표면(5a)보다도 상방에 있는 밸브 개방 상태일 때, 고온의 작동 가스는 가스 유입관(3)으로부터 밸브 박스(1) 내로 유입하고, 유출구(4)로부터 유출한다. 이때의 밸브체(2)의 위치를, 이하, 밸브체 상승 위치라 부른다. 또, 가스 유입관(3)이 상기 가스 추출관(26)의 코크스로 가마(21a 내지 21c)측에 접속된 부분이며, 유출구(4)가 상기 가스 추출관(26)의 집합관(28)측에 접속된 부분이다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 밸브가 폐지 상태일 때, 밸브체(2)의 개구(2a)를 포함하는 하단부가 상방에서 하방을 향해 밀봉재(5) 내에 매몰된 밸브체(2)에 의해, 밸브 박스(1) 내는 가스 유입관(3)이 있는 측의 공간(19)과, 그 이외의 가스 유출관측의 공간(20)으로 나뉜다. 그 결과, 가스 유입관(3)으로부터 가스 유출관(4)으로의 고온의 작동 가스의 유통이 차단된다. 이때의 밸브체(2)의 위치를, 이하 밸브체 하강 위치라고 부른다. 미량의 작동 가스는 밀봉재(5)의 간극을 통해서 유통할 수 있지만, 밸브체(2)의 밀봉재(5)로의 매몰 깊이가 충분할 경우에는, 통기 저항이 충분히 큰 밀봉재(5)를 사용하면, 실질적인 가스 밀봉을 실현할 수 있다. 밸브체(2)의 밀봉재(5)로의 매몰 깊이는, 예를 들어 10㎜ 이상 1m 이하로 할 수 있다. 이것보다도 얕은 매몰량일 경우에는, 밀봉재(5)에 의한 밀봉 성능이 부족하고, 한편 이 이상 깊이의 매몰량일 경우에는, 실현할 수 있는 밀봉 능력에 비해 장치가 지나치게 고가가 된다. 가스 유입관(3)의 상단부 개구(3a)에 접촉해서 밸브체(2)가 강하할 때의 하단부 위치를 고정하는 스토퍼(18)의 위치를 조정함으로써, 이 밸브체(2)의 밀봉재(5)로의 매몰 깊이를 원하는 깊이로 설정할 수 있다.

밸브체 상승 위치와 밸브체 하강 위치 사이에서 밸브체(2)를 이동시키기 위해서는, 밸브체(2)에 접속된 밸브체 승강 장치(8)를 동작시킨다. 밸브 박스(1)의 밀폐를 유지하기 위해, 밸브체(2)와 밸브 박스(1) 사이에 벨로즈(14)를 설치하고, 밸브체(2)와 밸브 박스(1) 사이에서의 상대 이동량의 영향을 여기에서 흡수한다.

<밸브 박스>

밸브 박스(1)는 고온의 가열로(33) 내에 설치된다. 밸브 박스(1)의 높이는 예를 들어, 100㎜ 이상 4m 이하로 할 수 있다. 밀봉재(5)의 층 두께는, 예를 들어 10㎜ 이상 1m 이하로 할 수 있다. 가스 유입관(3) 및 가스 유출관(4)의 밸브 박스(1) 내에서의 개구 지름은, 예를 들어 10㎜ 이상 300㎜ 이하로 할 수 있다.

<밸브체 승강 장치>

밸브체 승강 장치(8)를 가열로(33) 밖에 설치할 경우에는, 승강 운동 가능한 시판되고 있는 액추에이터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 에어 실린더, 유압 실린더, 랙 앤드 피니언 추진 장치, 볼 나사 추진 장치, 또는 리니어 모터를 사용할 수 있다. 내열성의 액추에이터를 밸브체 승강 장치(8)에 사용하여, 이것을 가열로(33) 내에 설치하고, 설비의 소형화를 도모해도 좋다. 밸브체(2)의 승강 위치를 조정하는 방법은, 수동으로 행해도 좋고, 별도로 거리계 또는 하중계, 및 제어 장치를 설치해서 자동 제어해도 좋다. 밸브체 승강 장치(8)의 스트로크는, 예를 들어 20㎜ 이상 2m 이하로 할 수 있다.

<구조재의 재질>

가열로(33) 내에 배치되는 장치는, 노 온도를 900℃ 이하로 한정할 경우에는, 상온으로부터 900℃ 정도까지의 고온 환경에 있어서, 소요의 강도, 강성, 내구성을 갖는 것이면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 예를 들어, 변형되는 부품인 벨로즈(14)에는 내열 스테인리스강, 또는 인코넬이나 하스테로이 등의 내열 니켈 합금 등의 금속을, 이 이외의 부품에 관해서는 상기한 재료에다가, 흑연, 카본 콤퍼짓, 알루미나, 칼시아, 마그네시아, 탄화규소, 또는 질화규소 등을 사용할 수 있다. 또한, 흑연 등 내산화성이 낮은 재료를 사용할 경우에는, 가열로(33) 내를 비산화성 분위기, 예를 들어 질소 분위기로 유지함으로써, 이들의 재질을 적용할 수 있다. 또한, 가열로(33) 내의 노 온도를, 900℃를 초과하는 값으로 설정할 수 있을 경우에는, 구조재의 재료로서 내열 세라믹스 등의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

밀봉재(5)에 금속 갈륨을 사용할 경우에는, 금속 재료와의 사이에서 합금을 발생할 수 있으므로, 금속 갈륨 접액부에는 상술한 각종 세라믹스를 사용한 구조재, 또는 상술한 각종 세라믹스재를 금속 재료에 피복한 구조재를 사용할 수 있다.

<밀봉재>

밀봉재(5)에는 상온으로부터 900℃ 내지 1200℃ 정도의 고온에 있어서, 유동화에 견딜 수 있는 강도를 갖고, 또한 작동 가스와의 화학 반응, 자신의 열 분해, 소결, 상 변태를 발생하지 않는 입상의 재료이면, 어떠한 재질의 것이라도 사용할 수 있다.

밀봉재(5)에 립체를 사용할 경우에는, 예를 들어 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화티탄, 질화규소, 탄화규소 중, 1종류 또는 2종류 이상의 조합을 주체로 하는 재질을 사용할 수 있다. 이들의 물질은, 공업적으로 쉽게 얻을 수 있고, 상온으로부터 900℃ 내지 1200℃까지의 온도 범위에서 안정적이고, 웨트 COG와의 반응성이 낮고, 또한 이 온도 영역에서는 소결성도 낮으므로 립체의 유동성이 손상되는 것이 적으므로 적합하다. 다른 물질, 예를 들어 규사인 경우, 이 온도 영역에서 변태를 발생하므로, 입자가 붕괴되기 쉬워 밀봉재(5)로서 적합하지 않다. 또한, 소다유리 입자를 사용할 경우, 이 온도 영역에서는 연화, 소결을 발생할 수 있으므로, 립체의 유동성을 확보할 수 없어, 밸브체(2)의 밀봉재(5)로의 삽입을 저해할 수 있으므로, 밀봉재(5)로서 적합하지 않다.

여기서, 상기 주체라 함은 상기 립체가 50 질량％ 이상을 차지하는 것을 가리키고, 상기 립체의 성질, 특히 상온으로부터 900℃ 내지 1200℃까지의 온도 범위에서 안정적이고, 웨트 COG와의 반응성이 낮고, 또한 이 온도 영역에서는 소결성도 낮다고 하는 이점을 크게 손상시키지 않는 범위에서, 미량의 불순물 또는 첨가물이 상기의 립체에 입자로서, 또는 상기 립체의 개별 입자의 성분으로서 포함될 수 있다. 예를 들어, 질화 붕소의 립체를 상기 립체에, 예를 들어 5 질량％ 정도 이하의 범위로 첨가할 수 있다. 질화 붕소는 고온에서의 고체 윤활성이 높으므로, 상기의 립체에 소량 첨가함으로써, 립체의 유동성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다. 단, 질화 붕소 립체는 기계적 강도가 낮아 용이하게 붕괴되므로, 이하에 나타내는 바람직한 립체 범위를 장기적으로 유지하는 것이 곤란하므로, 대량으로 첨가하는 것에는 문제가 있다. 또한, 상기 유체의 입자로서, 반드시 고순도의 립체를 사용할 필요는 없고, 예를 들어 산화규소를 함유하고, 멀라이트화시킨 알루미나-실리카 조성인 입자에 의해 구성되는 립체라도, 상기 립체의 성질을 크게 손상시키지 않는 실리카 함유 비율 범위(예를 들어, 30 질량％ 이하)이면, 적용할 수 있다.

밀봉재(5)의 입경은, 바람직하게는 직경 10㎛ 이상 500㎛ 이하가 바람직하다. 이 입경 범위보다도 작을 경우, 밸브체(2)의 개폐 동작 시의 밸브 박스(1) 중에, 밸브체(2)에 수반해서 립체의 휩쓸림을 발생하여, 작동 가스와 함께 가스 유출관(4)으로부터 립체가 유출되므로 바람직하지 않다. 또한, 립체의 입경이 이 범위보다도 클 경우, 립체에 의한 밀봉성이 극단적으로 악화되므로 적합하지 않다. 밀봉재(5)의 형상은 대부분의 립체에 있어서, 대략 구형인 것이 바람직하다. 대략 구형이라 함은, 립체 개개 입자의 진구도(입자의 표면에 외접하는 최소 구면과 입자 표면과의 반경 방향의 최대 거리)가 입자 반경의 대략 20% 이하인 입자이며, 또한 예리한 각부를 갖지 않는 형상이면 된다. 이러한 입자는, 적층했을 때의 충전율을 높게 할 수 있으므로, 밀봉성을 확보하는 관점으로부터 밀봉재(5)로서 적합하며, 또한 유동성이 우수하므로 밸브체(2)를 밀봉재(5)에 매몰시킬 때의 저항이 작은 점에서도 밀봉재(5)로서 유리하다.

대략 구형의 입자는, 구름 이동 조립법, 분무 건조 조립법, 또는 용사법 등에 의해 형성할 수 있어, 시판되는 것을 사용할 수 있다. 한편, 예를 들어 파쇄법에 의해 제조된 입자는, 입자 표면에 예리한 부위를 가지므로, 밀봉재(5)로서 적합하지 않다. 바람직한 입자의 립체를 사용한 경우, 예를 들어 밸브 폐지의 상태에서, 가스 유입관측 공간(19)과 가스 유출관측 공간(20) 사이에서 예를 들어 100Pa의 차압이 주어진 경우라도, 밀봉재층을 통해서 유통하는 작동 가스의 유속을 1㎜/초 이하로 할 수 있어, 밸브의 높은 밀봉성을 확보할 수 있다.

밀봉재(5)에는 금속 갈륨을 주체로 한 액체 금속을 사용할 수 있다. 금속 갈륨의 융점은 29℃이며, 비점은 2000℃ 이상이므로, 가열로(33)의 노 온도를 상기 융점 이상으로 유지함으로써, 작동 가스 온도가 상온으로부터 1200℃의 범위에서 밀봉재(5)가 액상을 유지할 수 있다. 예를 들어, 900℃에 있어서의 금속 갈륨의 증기압은, 0.1Pa 정도 이하로 매우 낮으므로, 밀봉재(5)의 증발에 의해 발생할 수 있는 수많은 문제, 예를 들어 역지 밸브(27)의 하류측 설비 내에서 밀봉재(5)가 응고된 부착물이 되는 것을 회피할 수 있다.

여기서, 상기 주체라 함은 액체 금속 중의 금속 갈륨이 50 질량％ 이상을 차지하는 것을 가리키고, 상기 금속 갈륨의 성질, 특히 상온 정도 이하의 저온 융점, 또한 웨트 COG의 조작 온도보다도 충분히 고온인 비점을 갖는다고 하는 이점을 크게 손상시키지 않는 범위에서, 미량의 불순물 또는 첨가물이 금속 갈륨에 포함될 수 있다. 예를 들어, 금속 갈륨 68.5 질량％, 인듐 21.5 질량％ 및 주석 10 질량％를 함유하는 액체 금속은, 성분 중에서 갈륨이 대부분을 차지하고, 또한 융점이 -19℃, 비점이 1300℃ 이상이며, 금속 갈륨의 성질을 크게 손상시킨다고는 할 수 없으므로, 본 실시 형태에서 말하는 바의 금속 갈륨을 주체로 한 액체 금속에 포함된다. 또한, 불순물을 합계 약 1 질량％의 오더로 포함할 수 있는 재생 갈륨 등의 재료도, 상온 정도 이하의 저온인 융점, 또한 웨트 COG의 조작 온도보다도 충분히 고온인 비점이라고 하는 조건을 만족시키는 한, 본 실시 형태에서 말하는 바의 금속 갈륨을 주체로 한 액체 금속에 포함된다.

밀봉재(5)에 금속 갈륨을 사용할 경우, 산화성의 작동 가스에 대해서는 액체 갈륨이 표면으로부터 산화되어 산화갈륨의 단단한 표층이 발생해, 밸브의 개폐 동작을 저해할 수 있는 동시에, 금속 갈륨의 손모를 발생하는 문제가 있다. 또한, 금속 갈륨은 응고할 때에 팽창하므로, 밸브를 사용하지 않을 때에 밸브를 주위로부터 균일하게 냉각하면, 금속 갈륨 표면으로부터 응고를 발생하여, 내부에 가두어진 액체가 후에 응고할 때, 강한 압력을 발생해서 용기를 파괴할 가능성이 있다.

이들의 문제를 회피하기 위해, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화티탄, 질화규소, 탄화규소 중, 1종류 또는 2종류 이상의 조합을 주체로 한 립체를, 밀봉재(5)인 금속 갈륨 위에 적재할 수 있다. 이들의 립체는, 모두 금속 갈륨보다도 밀도가 작으므로, 금속 갈륨 위에 안정된 층을 형성한다. 립체를 적재할 때에는, 강하게 교반하면 금속 갈륨 중에 립체가 도입되게 되므로, 립체는 금속 갈륨 위에 정치해야 할 것이다. 이러한 립체를 금속 갈륨 위에 적재함으로써, 금속 갈륨 표면 위에서의 통기를 저해하여 금속 갈륨의 산화를 억제할 수 있다. 또한, 금속 갈륨 위의 립체층은 단열재로서 기능을 하여, 밸브를 냉각할 때에 금속 갈륨 표면을 보온하므로, 응고는 표면 이외의 용기벽으로부터 발생해서 마지막으로 금속 갈륨 표면이 응고된다. 따라서, 상술한 용기 파손의 문제를 회피할 수 있다. 또, 금속 갈륨 상의 립체는, 서로 자유롭게 분리 가능하므로, 밸브체(2)의 립체층의 통과를 방해하지 않도록 립체를 배치할 수 있다.

입체층[밀봉재(5)]의 두께는 1㎜로부터 100㎜의 범위가 바람직하다. 이 범위보다도 얇은 립체층의 경우, 통기성이 높고, 보온성도 낮으므로 립체층의 효과가 현저하게 감소된다. 이 범위보다도 두꺼운 립체층일 경우, 밸브체(2)가 립체층을 통과할 때의 저항이 커져, 밸브의 개폐를 저해할 가능성이 있으므로 바람직하지 않다. 립체의 입자 직경은 10㎛ 이상 또한 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위보다도 작은 입자의 경우, 밸브 박스(1) 내부에서 입자의 비산을 발생하기 쉬우므로 바람직하지 않다. 또한, 이 범위보다도 큰 입자의 경우, 통기성을 저해하는 능력이 극단적으로 낮아지므로 바람직하지 않다.

또, 밀봉재(5)는 본 실시 형태에 있어서 서술한 종류에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 고순도의 산화텅스텐은 고온에서 안정성이 높은 물질이므로, 이것을 소정의 입경으로 대량으로 제조할 수 있으면, 본 발명에서의 밀봉재에 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 골자는 이하와 같다.

(1) 즉, 본 실시 형태의 코크스로 가스 열간 처리 설비(석탄 건류 가스 열간 처리 설비)는, 복수의 코크스로 가마(석탄 건류 장치)(21a 내지 21c)로부터 추출한 웨트 COG(코크스로 가스, 석탄 건류 가스)를 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 유입 온도에서 열간 처리함으로써 원하는 물질 또는 에너지를 얻는다. 그리고 이 코크스로 가스 열간 처리 설비는, 코크스로 가마(석탄 건류 장치)(21a 내지 21c)마다 설치된 가스 추출관(26)과 ; 이들 가스 추출관(26)의 각각에 설치된 역지 밸브(27)와 ; 각 가스 추출관(26)이 접속된 집합관(28)과 ; 이 집합관(28)에 접속된 COG 처리 장치(석탄 건류 가스 처리 장치)(29)를 구비한다. 또한, 각 가스 추출관(26), 각 역지 밸브(27), 집합관(28) 및 COG 처리 장치(석탄 건류 가스 처리 장치)(29)가 가열로(33) 내에 형성되는 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 가열 분위기 내에 설치되어 있다. 그리고 각 코크스로 가마(석탄 건류 장치)(21a 내지 21c), 각 가스 추출관(26), 각 역지 밸브(27), 집합관(28), 그리고 COG 처리 장치(석탄 건류 가스 처리 장치)(29)의 순으로 웨트 COG(석탄 건류 가스)가 흐르게 된다.

(2) 또한, 이 코크스로 가스 열간 처리 설비는 코크스로 가마(21a 내지 21c)로부터 각 역지 밸브(27)의 입구까지의 사이에 각각 설치되고, 각 코크스로 가마(21a 내지 21c) 내에 있어서의 제1 압력을 측정하는 노 내 압력계(34)와 ; 각 역지 밸브(27)의 출구로부터 집합관(28)까지의 사이에 설치되고, 집합관(28) 내에 있어서의 제2 압력을 측정하는 집합관 압력계(35)와 ; 상기 제1 압력 및 상기 제2 압력이 입력되어, 이들의 차압을 산출해서 각 가스 추출관(26)에 있어서의 역류의 발생을 검지하는 동시에, 각 가스 추출관(26c) 중, 코크스로 가스의 역류가 발생하고 있는 가스 추출관(26)이 있는 경우에, 이 가스 추출관(26)에 설치되어 있는 역지 밸브(게이트 밸브)(27)를 폐쇄하는 역지 밸브 제어 장치(36)를 더 구비한다.

(3) 또한, 이 코크스로 가스 열간 처리 설비에서는, 각 역지 밸브(게이트 밸브)(27)의 각각이, 밸브 박스(1)와 ; 이 밸브 박스(1) 내의 저부에 설치되고, 상온으로부터 900℃까지의 온도 범위에서 내열성을 갖는 밀봉재(5)와 ; 밸브 박스(1)의 내부에서 또한 밀봉재(5)의 표면(5a)보다도 상방의 내부 공간(A1)에서 개구되도록, 밸브 박스(1) 및 밀봉재(5)를 관통하는 동시에, 각 코크스로 가마(21a 내지 21c)로부터의 코크스로 가스가 유입하는 가스 유입관(3)과 ; 상기 내부 공간(A1)에서 개ㄱ구되는 동시에, 상기 내부 공간(A1)으로부터 COG 처리 장치(코크스로 가스 처리 장치, 석탄 건류 가스 처리 장치)(29)를 향해 코크스로 가스를 배출하는 가스 유출관(4)과 ; 가스 유입관(3)의 개구(3a)를 덮은 상태에서 적어도 그 개구부(2a)가 밀봉재(5) 내에 매몰되는 폐지 위치와, 밀봉재(5)로부터 개구부(2a)가 취출된 개방 위치 사이에서 이동 가능하게 배치된 밸브체(2)와 ; 이 밸브체(2)를, 상기 폐지 위치와 상기 개방 위치 사이에서 이동시키는 밸브체 승강 장치(밸브체 이동 장치)(8)를 구비한다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에만 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자이면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 양해된다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명에 따르면, 웨트 COG를 고온으로 유지한 채 코크스로 가스 처리 장치에 공급하는 동시에, 추출 COG의 코크스로로의 역류를 방지할 수 있는, 고온 석탄 건류 가스 열간 처리 설비 및 고온 코크스로 가스 열간 처리 설비를 제공할 수 있다.

1 : 밸브 박스
2 : 밸브체
3 : 가스 유입관
4 : 가스 유출관
5 : 밀봉재
8 : 밸브체 승강 장치
14 : 벨로즈
16 : 노벽
18 : 덮개
19 : 유입관측의 공간
20 : 유출관측의 공간
21 : 코크스로 가마
22 : 방수 밸브
23 : 스프레이 장치
24 : 드라이메인
25 : 상승관
26 : 가스 추출관
27 : 역지 밸브
28 : 집합관
29 : COG 처리 장치
30 : 냉각 장치
31 : 블로워
32 : COG 정제 장치
33 : 가열로
34 : 코크스로 내 압력계
35 : 집합관 압력계
36 : 제어 장치
37 : 차단 밸브
38 : 열풍 발생 장치
39 : 열풍 도관

Claims (6)

1. 복수의 석탄 건류 장치로부터 추출한 석탄 건류 가스를 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 유입 온도에서 열간 처리함으로써, 탄소 함유 고형물을 건류하는 설비이며,
   상기 석탄 건류 장치마다 설치된 가스 추출관과 ;
   이들 가스 추출관의 각각에 설치된 역지 밸브와 ;
   상기 각 가스 추출관이 접속된 집합관과 ;
   이 집합관에 접속된 석탄 건류 가스 처리 장치를 구비하고,
   상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관 및 상기 석탄 건류 가스 처리 장치가 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 가열 분위기 내에 설치되고 ;
   상기 각 석탄 건류 장치, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관, 그리고 상기 석탄 건류 가스 처리 장치의 순으로, 상기 석탄 건류 가스가 흐르게 되는 것을 특징으로 하는, 석탄 건류 가스 열간 처리 설비.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 석탄 건류 장치로부터 상기 각 역지 밸브의 입구까지의 사이에 각각 설치되어, 상기 각 석탄 건류 장치 내에 있어서의 제1 압력을 측정하는 노 내 압력계와;
   상기 각 역지 밸브의 출구로부터 상기 집합관까지의 사이에 설치되어, 상기 집합관 내에 있어서의 제2 압력을 측정하는 집합관 압력계와;
   상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 차압을 산출해서 상기 각 가스 추출관에 있어서의 역류의 발생을 검지하는 동시에, 상기 각 가스 추출관 중, 상기 석탄 건류 가스의 역류가 발생하고 있는 가스 추출관이 있을 경우에, 이 가스 추출관에 설치되어 있는 상기 역지 밸브를 폐쇄하는 역지 밸브 제어 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 석탄 건류 가스 열간 처리 설비.
3. 제2항에 있어서, 상기 각 역지 밸브의 각각이,
   밸브 박스와 ;
   이 밸브 박스 내의 저부에 설치되어, 상온으로부터 900℃까지의 온도 범위에서 내열성을 갖는 밀봉재와 ;
   상기 밸브 박스의 내부에서 또한 상기 밀봉재의 표면보다도 상방의 내부 공간에서 개구되도록, 상기 밸브 박스 및 상기 밀봉재를 관통하는 동시에, 상기 각 석탄 건류 장치로부터의 상기 석탄 건류 가스가 유입하는 가스 유입관과 ;
   상기 내부 공간에서 개구되는 동시에, 상기 내부 공간으로부터 상기 집합관을 통해 상기 석탄 건류 가스 처리 장치를 향해 상기 석탄 건류 가스를 배출하는 가스 유출관과 ;
   상기 가스 유입관의 개구를 덮은 상태에서 적어도 그 개구부가 상기 밀봉재 내에 매몰되는 폐지 위치와, 상기 밀봉재로부터 상기 개구부가 취출된 개방 위치 사이에서 이동 가능하게 배치된 밸브체와 ;
   이 밸브체를, 상기 폐지 위치와 상기 개방 위치 사이에서 이동시키는 밸브체 이동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 석탄 건류 가스 열간 처리 설비.
4. 복수의 코크스로 가마로부터 추출한 코크스로 가스를 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 유입 온도에서 열간 처리하는 설비이며,
   상기 코크스로 가마마다 설치된 가스 추출관과 ;
   이들 가스 추출관의 각각에 설치된 역지 밸브와 ;
   상기 각 가스 추출관이 접속된 집합관과 ;
   이 집합관에 접속된 코크스로 가스 처리 장치를 구비하고,
   상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관 및 상기 코크스로 가스 처리 장치가, 700℃ 이상 또한 1200℃ 이하의 가열 분위기 내에 설치되고 ;
   상기 각 코크스로 가마, 상기 각 가스 추출관, 상기 각 역지 밸브, 상기 집합관, 그리고 상기 코크스로 가스 처리 장치의 순으로, 상기 코크스로 가스가 흐르게 되는 것을 특징으로 하는, 코크스로 가스 열간 처리 설비.
5. 제4항에 있어서, 상기 각 코크스로 가마로부터 상기 각 역지 밸브의 입구까지의 사이에 각각 설치되고, 상기 각 코크스로 가마 내에 있어서의 제1 압력을 측정하는 노 내 압력계와 ;
   상기 각 역지 밸브의 출구로부터 상기 집합관까지의 사이에 설치되고, 상기 집합관 내에 있어서의 제2 압력을 측정하는 집합관 압력계와 ;
   상기 제1 압력 및 상기 제2 압력의 차압을 산출해서 상기 각 가스 추출관에 있어서의 역류의 발생을 검지하는 동시에, 상기 각 가스 추출관 중, 상기 코크스로 가스의 역류가 발생하고 있는 가스 추출관이 있을 경우에, 이 가스 추출관에 설치되어 있는 상기 역지 밸브를 폐쇄하는 역지 밸브 제어 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 코크스로 가스 열간 처리 설비.
6. 제5항에 있어서, 상기 각 역지 밸브의 각각이,
   밸브 박스와 ;
   이 밸브 박스 내의 저부에 설치되어, 상온으로부터 900℃까지의 온도 범위에서 내열성을 갖는 밀봉재와 ;
   상기 밸브 박스의 내부에서 또한 상기 밀봉재의 표면보다도 상방의 내부 공간에서 개구되도록, 상기 밸브 박스 및 상기 밀봉재를 관통하는 동시에, 상기 각 코크스로 가마로부터의 상기 코크스로 가스가 유입하는 가스 유입관과 ;
   상기 내부 공간에서 개구되는 동시에, 상기 내부 공간으로부터 상기 집합관을 통해 상기 코크스로 가스 처리 장치를 향해 상기 코크스로 가스를 배출하는 가스 유출관과 ;
   상기 가스 유입관의 개구를 덮은 상태에서 적어도 그 개구부가 상기 밀봉재 내에 매몰되는 폐지 위치와, 상기 밀봉재로부터 상기 개구부가 취출된 개방 위치 사이에서 이동 가능하게 배치된 밸브체와 ;
   이 밸브체를, 상기 폐지 위치와 상기 개방 위치 사이에서 이동시키는 밸브체 이동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 코크스로 가스 열간 처리 설비.
   

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