KR101435315B1

KR101435315B1 - 코크스 오븐의 연소실 리드

Info

Publication number: KR101435315B1
Application number: KR1020130010835A
Authority: KR
Inventors: 최주희; 정광모; 배정효
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-27
Also published as: KR20140098356A

Abstract

본 발명은 코크스 오븐의 연소실 리드에 관한 것으로, 연소실의 내부를 점검하기 위한 점검구(13)가 중앙에 형성된 연와부재(11)와, 상기 연와부재(11)의 점검구(13)에 장착되며 중앙에 관통홀(21)이 형성된 점검구 장착부재(19)와, 상기 점검구 장착부재(19)의 상면에 고정되고 상기 관통홀(21)을 제외한 상기 점검구 장착부재(19)와 연와부재(11)의 상면을 덮어 보호하는 커버부재(27)와, 상기 점검구 장착부재(19)에 결합되어 상기 관통홀(21)을 차폐하는 마개부재(31)를 포함한다.
본 발명은 연와부재에 가해지는 충격이 최소화되는 구조로 설계되므로 코크스 오븐의 연소실 리드의 사용수명이 연장되고 이로 인해 연소로 로체 수명도 연장하는 이점이 있다.

Description

코크스 오븐의 연소실 리드{COMBUSTION CHAMBER LID OF COKE OVEN}

본 발명은 코크스 오븐의 연소실 리드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실 점검 및 연소실 온도와 압력 등을 측정하기 위해 연소실의 상부에 형성한 점검용 구멍에 설치되는 코크스 오븐의 연소실 리드에 관한 것이다.

고로에 장입되는 장입물은 코크스 등의 연료와 제철 원료(소결광 또는 철광석)가 있다. 코크스는 고로에서 사용하기 적합하도록 코크스 오븐에서 석탄을 건류하여 제조한다.

본 발명과 관련된 선행기술은 국내등록특허 제10-1159672호(2012.06.25) "코크스 오븐 리드 오프너"가 있다.

본 발명의 목적은 연소실 리드의 잦은 여닫음에도 연와의 마모 및 균열 발생이 최소화되고 침하가 방지되며, 교체 및 보수가 용이하고 수명이 연장되는 코크스 오븐의 연소실 리드를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 연소실의 내부를 점검하기 위한 점검구가 중앙에 형성된 연와부재와, 상기 연와부재의 점검구에 장착되며 중앙에 관통홀이 형성된 점검구 장착부재와, 상기 점검구 장착부재에 결합되어 상기 관통홀을 차폐하는 마개부재와, 상기 점검구 장착부재의 상면에 고정되고 상기 마개부재를 외부로 노출시키면서 상기 점검구 장착부재과 연와부재의 상면을 덮어 보호하는 커버부재를 포함한다.

상기 커버부재와 상기 점검구 장착부재는 금속재질로 제작되며, 상기 커버부재는 상기 점검구 장착부재의 상면에 용접에 의해 고정된다.

상기 연와부재의 점검구에는 상기 점검구 장착부재가 지지되도록 상단에 비하여 하방으로 단차져 형성된 안착부가 구비된다.

상기 연와부재의 점검구 내주면에는 요입된 삽입홀이 형성되고, 상기 점검구 장착부재의 외주면에는 상기 연와부재의 삽입홀에 대응되는 돌출리브가 형성된다.

상기 점검구 장착부재는 상기 커버부재와 용접에 의해 고정된 후 몰탈시공에 의해 상기 연와부재에 장착되고, 그 후 몰탈이 양생된다.

본 발명의 코크스 오븐의 연소실 리드는 점검구 장착부재가 커버부재에 지지되어 점검구 장착부재의 자체 침하가 발생되지 않으며, 커버부재가 연와부재의 상면 마모를 방지하여 연와부재의 사용수명을 연장하는 구조로 된다.

따라서, 연소로 로체 보수시마다 사용되는 에어 브레이크의 사용 횟수를 최소화하여 로체 장수명을 기대할 수 있고, 보수를 위한 재료비와 인건비를 크게 절감할 수 있을 뿐 아니라 연소로 로체 보수로 인한 안전 사고율도 감소하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 코크스 오븐의 연소실 리드가 연소실의 상부에 설치된 상태 및 개방된 상태를 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 코크스 오븐의 연소실 리드를 보인 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 코크스 오븐의 연소실 리드의 연와부재가 다른 연와와 함께 축조된 상태를 연소실 로체 상부에서 본 도면.
도 4는 도 3에서 연와부재의 상부에 점검구 장착부재가 몰탈 시공에 의해 장착되고 커버부재가 점검구 장착부재의 상면을 덮은 모습을 보인 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 코크스 오븐의 연소실 리드(이하, "연소실 리드"라 칭함)는, 연소실의 상부에 형성한 점검용 구멍에 설치되어 점검용 구멍을 밀폐하는 역할을 한다.

코크스 오븐은 축열실, 연소실, 탄화실로 구분되며, 각각은 수 만장의 연와를 다단으로 축조하여 형성한다. 연와를 축조하는 과정에서 연소실의 상부에는 일정 간격마다 점검용 구멍을 두고 점검용 구멍에 연소실 리드를 설치하여 연소실의 내부를 점검할 수 있도록 한다.

코크스 오븐은 연소실이 핵심설비이다. 코크스 오븐은 연소실을 어떻게 관리하느냐에 따라 코크스의 품질 및 제조원가에 영향을 주게 된다. 따라서, 주기적인 연소실 관리를 위해 연소실 리드를 열어 연소실을 점검하고 연소실의 온도와 압력을 측정한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연소실 리드는 연소실의 내부를 점검하기 위한 점검구(13)가 중앙에 형성된 연와부재(11)와, 연와부재(11)의 점검구(13)에 장착되며 중앙에 관통홀(21)이 형성된 점검구 장착부재(19)와, 점검구 장착부재(19)의 상면에 고정되고 관통홀(21)을 제외한 점검구 장착부재(19)와 연와부재(11)의 상면을 덮어 보호하는 커버부재(27)와, 점검구 장착부재(19)에 결합되어 관통홀(21)을 차폐하는 마개부재(31)를 포함한다.

연와부재(11)는 연소실을 형성하는 연와(1)의 축조시 형성한 점검용 구멍에 결합되어 점검용 구멍을 밀폐하는 역할을 한다. 연와부재(11)와 주변 연와(3)의 연결부위는 밀폐되지 않으면 우천시 빗물이 연소로 내로 침입하거나 노상 석탄 및 분코크스 등이 연소실 내로 유입되어 문제가 된다.

더 나아가, 다른 연와와 연와의 연결부위를 더욱 약하게 하여 로체 장수명에 악영향을 미침은 물론 연소실 연소 계통도인 축열실 막힘 현상을 유발하여 연소 관리가 매우 어려워진다.

연와부재(11)는 중앙에 상하로 관통되는 점검구(13)가 형성된다. 점검구(13)에 점검구 장착부재가 장착된다. 점검구(13)에는 점검구 장착부재(19)가 지지되도록 상단에 비하여 하방으로 단차져 형성된 안착부(15)가 형성된다. 안착부(15)는 점검구 장착부재(19)의 저면을 받치면서 점검구 장착부재(19)의 안착 높이를 결정한다.

안착부(15)가 형성된 점검구(13)의 내주면 형상은 점검구 장착부재(19)의 외주면 형상에 대응된다. 점검구(13) 내주면에는 요입된 삽입홀(17)이 형성된다. 삽입홀(17)은 아래에서 설명될 돌출리브(23)가 삽입되며 점검구(13)에 장착되는 점검구 장착부재(19)을 고정하는 역할을 한다.

연와부재(11)는 캐스타블 내화물로 이루어져 시공시 서서히 양생되는 성상을 가질 수 있다.

점검구 장착부재(19)는 연와부재(11)의 마모를 방지하고 점검구(13)의 강성을 유지하여 연와부재(11)의 사용 수명을 연장한다.

점검구 장착부재(19)는 중앙에 상하로 관통되는 관통홀(21)이 형성되며, 관통홀(21)을 통해 측정부재(m)를 연소실에 삽입할 수 있다. 측정부재(m)는 연소실 내부의 온도 및 압력을 측정하기 위한 것이다.

점검구 장착부재(19)는 강성을 위해 금속재질로 제작된다.

점검구 장착부재(19)는 점검구(13)의 안착부(15)에 장착되도록 상부 외주면이 하부 외주면에 비해 외경이 크다. 또한, 점검구 장착부재(19)의 하부 외주면에는 연와부재(11)의 삽입홀(17)에 대응되는 돌출리브(23)가 형성되어 점검구 장착부재(19)가 점검구(13)에 용이하게 장착되고 고정되게 한다.

점검구 장착부재(19)는 저면이 안착부(15)에 안착되면 상면이 연와부재(11)와 동일한 면을 형성한다.

점검구 장착부재(19)의 상면에 커버부재(27)가 고정된다. 커버부재(27)는 마개부재(31)가 외부로 노출되도록 점검구 장착부재(19)와 연와부재(11)의 상면을 덮어 보호한다. 커버부재(27)는 연와부재(11)의 상면 마모를 방지하고 점검구 장착부재(19)의 침하를 방지하기 위한 것이다.

커버부재(27)는 연와부재(11)의 상면에 대응되는 판형상으로 형성된다. 커버부재(27)는 점검구 장착부재(19)와 마찬가지로 금속재질로 제작되고, 점검구 장착부재(19)의 상면에 용접에 의해 고정된다.

커버부재(27)는 부식에 강판 철판, 예를 들어, 스테인레스강이 사용될 수 있다.

커버부재(27)의 제작은 연와부재(11)의 상면 사이즈와 동일한 사이즈의 철판, 바람직하게는 스테인레스강을 절단한 후 중앙에 관통홀(21)의 내경과 대응되게 홀을 형성한 것이다. 커버부재(27)의 홀(29)을 통해 마개부재(31)가 외부로 노출된다.

커버부재(27)는 저면을 점검구 장착부재(19)의 상면 4 곳에 태그용접(tag welding)하여 고정한다. 태크 용접은 취부용으로 하는 임시 용접이다.

점검구 장착부재(19)의 상면 4 곳을 커버부재(27)와 용접하면 커버부재(27)의 교체시 용접 부위 4곳만 절단하고 교체하면 되므로 보수가 용이하다. 용접부는 도 1에 a로 표시된 부분이다.

점검구 장착부재(19)는 커버부재(27)와 용접에 의해 고정된 후, 몰탈시공에 의해 연와부재(11)에 장착되고, 그 후 몰탈이 양생된다. 몰탈시공은 상면에 커버부재(27)가 고정된 점검구 장착부재(19)와 연와부재(11)의 사이에 콘크리트를 채운 후 부착하는 것이다.

점검구 장착부재(19)의 내주면에는 마개부재(31)가 안착되어 지지되는 지지부(25)가 형성된다. 지지부(25)는 점검구 장착부재(19)의 내주면 일부가 단차져 형성된다. 그에 따라, 관통홀(21)은 상부 관통홀(21a)과 상부 관통홀(21a)에 비해 직경이 작은 하부 관통홀(21b)로 구분된다.

커버부재(27)의 모서리는 작업 용이성을 위해 라운딩 처리 또는 모따기 처리된다. 본 실시예의 경우 커버부재(27)는 두께 2t인 철판을 사용하고 중앙에 점검구 장착부재(19)의 관통홀(21)에 대응하는 홀(29)을 가공한다.

마개부재(31)는 점검구 장착부재(19)에 결합되어 관통홀(21)을 차폐한다. 마개부재(31)는 외주면이 점검구 장착부재(19)의 관통홀(21)에 대응되는 형상이다. 구체적으로 마개부재(31)는 상부 외주면이 점검구 장착부재(19)의 상부 관통홀(21a)에 대응되고 하부 외주면이 점검구 장착부재(19)의 하부 관통홀(21b)에 대응된다. 마개부재(31)는 관통홀(21)을 차폐할 수 있도록 금속 중량물로 구성되며, 상면에는 마개부재(31)의 개폐가 용이하도록 손잡이(33)가 구비된다.

마개부재(31)는 연소실 내부 점검을 수행하지 않을 경우 연소실 내부로 이물질이 투입되는 것을 방지하고 연소실 내 안정된 로온이 유지되도록 관통홀(21)을 차폐하는 역할을 한다.

상술한, 연소실 리드는 연소실 로체(1) 축조시 연와(3)와 함께 축조될 수도 있고, 별도로 제작된 후 축조되어 있는 연소실 리드를 교체하기 위한 교체품으로 사용될 수도 있다.

이하 본 발명의 작용에 대해 상세하게 설명한다.

연소실 리드를 연와부재, 점검구 장착부재, 커버부재, 마개부재로 구성한 실시예와, 커버부재을 생략하고 연소실 리드를 연와부재, 점검구 장착부재, 마개부재로 구성한 비교예를 대비하여 설명한다.

<실시예>

연와부재(11), 점검구 장착부재(19), 커버부재(27), 마개부재(31)를 준비한다.

연와부재(11)는 캐스타블에 의해 제작되고 점검구 장착부재(19), 마개부재(31)는 주물 제작할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 커버부재(27)는 연와부재(11)의 상면과 동일한 사이즈로 절단한 두께 2t의 철판을 준비한 후, 중앙에 점검구 장착부재(19)의 상부 관통홀(21a)과 연통되는 홀(29)을 형성한다. 커버부재(27)의 모서리는 작업자 보호를 위해 라운딩 처리 또는 모따기 처리한다.

다음으로, 커버부재(27)의 저면과 점검구 장착부재(19)의 상면이 만나는 4 곳에 태크용접하여 커버부재(27)을 점검구 장착부재(19)의 상면에 고정한다.

용접은 커버부재(27)의 홀(29)이 점검구 장착부재(19)의 관통홀(21)과 일치되게 커버부재(27)을 점검구 장착부재(19)의 상면에 배치한 후, 90도 간격을 두고 홀(29) 내측에서 커버부재(27)와 점검구 장착부재(19)을 용접한다.

다음으로 상면에 커버부재(27)가 고정된 점검구 장착부재(19)을 몰탈시공에 의해 연와부재(11)에 장착하고, 그 후 몰탈이 양생되는 양생 기간을 거친다.

양생 기간을 거친 후에는 연소실 로체(1) 보수 또는 연소실 로체(1) 축조시에 연소실 리드 교체품으로 사용한다.

연와부재(11)의 상부에 점검구 장착부재(19)가 몰탈 시공에 의해 장착되고 커버부재(27)가 점검구 장착부재(19)의 상면을 덮은 모습은 도 4에서 확인된다.

제조된 연소실 리드는 커버부재(27)가 연와부재(11)의 상면을 덮어 연와부재(11)의 상면 마모를 방지하고, 커버부재(27)에 점검구 장착부재(19)가 고정되어 있으므로 외부 충격이나 진동에도 점검구 장착부재(19)의 침하가 발생하지 않는다.

또한, 커버부재(27)가 연와부재(11)의 상면을 보호하는 역할을 하므로 연와부재(11)의 수명도 연장된다.

이로 인해, 연소실 리드의 잦은 여닫음에도 연와부재의 마모 및 균열 발생이 방지된다.

또한, 커버부재(27)만 교체하는 경우에도 커버부재(27)와 점검구 장착부재(19)의 용접 부위 4 곳만 절단하여 간단하게 커버부재(27)을 교체할 수 있어 보수가 용이하고 보수시 인접 연와(3)에 가해지는 충격 및 진동도 최소화된다.

커버부재(27)만 분리된 상태는 도 3에서 확인된다. 도 3의 상태에서 점검구 장착부재에 커버부재을 용접하여 고정한 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 점검구 장착부재의 관통홀(21)을 마개부재(31)로 차폐하면 된다.

그리고, 연소실을 점검하고 연소실 온도와 압력 등을 측정하기 위해 마개부재(31)의 손잡이(33)를 파지하여 열고, 관통공(21)을 통해 측정부재(m)를 연소실에 삽입하면 된다.

<비교예>

연와부재, 점검구 장착부재, 마개부재를 준비한다.

연와부재에 몰탈을 사용하여 점검구 장착부재을 장착한 후 몰탈이 양생되는 양생 기간을 거친다. 이를 연소실 로체(1) 보수 또는 연소실 로체 축조시에 연소실 리드 교체품으로 사용하였다.

비교예의 경우, 마개부재의 잦은 여닫음으로 인해 연와부재의 마모 및 균열이 발생하였다. 또한, 연와부재와 점검구 장착부재의 몰탈 부분이 약해져 파손이 발생하였다.

구체적으로, 반복되는 연소실 연소 점검 및 연소실 로온 측정 작업을 하는 과정에서 점검구 장착부재가 시공된 연와부재의 몰탈 성분이 응집력을 잃게 되어 점검구 장착부재 자체가 하부로 내려앉고 그로 인해 연와부재까지 파손되었다.

점검구 장착부재과 연와부재의 몰탈 부분이 손상되면 벌어진 틈새로 우천시 빗물이 로내로 침입하고 노상 석탄 및 분코크스 등이 연소실 내부로 유입될 수 있다.

수만장의 연와를 축조하여 만든 연소실 로체 내부까지 빗물이 침투되면 연와와 연와를 연결하여 축조한 연와의 몰탈 부분(목지 부위)를 더 약하게 하여 로체 장수명에 악영향을 미치고 연소실 연소 계통도인 축열실 막힘 현상까지 발생되게 하는 환경으로 만들어 연소 관리가 매우 어려워진다.

특히, 파손된 연와부재의 교체작업은 연와부재 해체를 위해 에어브레이커(Air Braker) 장비를 사용하게 되는데, 에어브레이크 사용에 따른 진동과 충격은 인접 연소실 및 탄화실 연와에 까지 영향을 미치게 되어 로체 수명단축의 요인이 된다.

로체 수명단축은 천문학적인 재료비와 로체 보수비, 무인 장입차 주행으로 인한 안전사고 발생 요인까지 있으므로 로체 수명을 연장하는 것이 중요하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 비교예와 대비하여 볼 때 점검구 장착부재(19)가 커버부재(27)에 지지되어 점검구 장착부재(19)의 자체 침하가 발생되지 않으며, 커버부재(27)가 연와부재(11)의 상면 마모를 방지하여 연와부재(11)의 사용수명을 연장하는 구조로 된다.

연와부재(11)의 사용수명 연장은 에어브레이크 사용 횟수를 최소화하여 다른 주변 연와의 사용수명을 연장하며, 불필요한 재료비와 인건비를 감소하고 안전사고율도 감소할 수 있도록 한다.

이와 같은 본 발명은 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

1:연소실 로체 3:연와
11:연와부재 13:점검구
15:안착부 17:삽입홀
19:점검구 장착부재 21:관통홀
21a:상부 관통홀 21b:하부 관통홀
23:돌출리브 25:지지부
27:커버부재 29:홀
31:마개부재 33:손잡이

Claims

연소실의 내부를 점검하기 위한 점검구가 중앙에 형성된 연와부재;
상기 연와부재의 점검구에 장착되며 중앙에 관통홀이 형성된 점검구 장착부재;
상기 점검구 장착부재에 결합되어 상기 관통홀을 차폐하는 마개부재;
상기 점검구 장착부재의 상면에 고정되고 상기 마개부재를 외부로 노출시키면서 상기 점검구 장착부재과 연와부재의 상면을 덮어 보호하는 커버부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 연소실 리드.
청구항 1에 있어서,
상기 커버부재와 상기 점검구 장착부재는 금속재질로 제작되며,
상기 커버부재는 상기 점검구 장착부재의 상면에 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 연소실 리드.
청구항 1에 있어서,
상기 연와부재의 점검구에는 상기 점검구 장착부재가 지지되도록 상단에 비하여 하방으로 단차져 형성된 안착부가 구비되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 연소실 리드.
청구항 1에 있어서,
상기 연와부재의 점검구 내주면에는 요입된 삽입홀이 형성되고,
상기 점검구 장착부재의 외주면에는 상기 연와부재의 삽입홀에 대응되는 돌출리브가 형성된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 연소실 리드.
청구항 1에 있어서,
상기 점검구 장착부재는 상기 커버부재와 용접에 의해 고정된 후 몰탈시공에 의해 상기 연와부재에 장착되고,
그 후 몰탈이 양생되는 양생 기간을 거치는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 연소실 리드.