KR101442984B1 - 가스 포집관 침전물 제거장치 - Google Patents

가스 포집관 침전물 제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 포집관 내벽에 침전물이 고착되는 것을 방지하고, 침전물의 퇴적량에 따라 안수를 분사하여 침전물을 효과적으로 제거할 수 있는 가스 포집관 침전물 제거장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치는 가스 포집관 내부에 퇴적된 침전물의 레벨을 측정하는 레벨러; 상기 가스 포집관 내부에 안수를 분사하여 침전물을 희석시킬 수 있도록 상기 가스 포집관에 설치된 안수 공급부; 및 상기 레벨러로부터 수신된 침전물의 레벨정보에 따라 상기 안수 공급부의 유량을 조절하는 제어부;를 포함한다.

Description

가스 포집관 침전물 제거장치{SEDIMENT ELIMINATION APPARATUS FOR GAS COLLECTION PIPE}
본 발명은 가스 포집관 내부의 침전물을 제거하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스 포집관 내벽에 침전물이 고착되는 것을 방지하고, 침전물의 퇴적량에 따라 안수를 분사하여 침전물을 효과적으로 제거할 수 있는 가스 포집관 침전물 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고로에서 용선을 생산할 때 투입되는 부원료인 코크스(Cokes)는 고로 내에서 열원, 환원제 등의 역할과 함께 통기성을 확보하는 수단으로 이용되는 석탄 숯의 일종으로써, 코크스 오븐에서 생산된다.
도 1은 일반적인 코크스 오븐 조업공정을 도시한 개략도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 코크스 생산과정은 점결성이 있는 석탄(C)을 코크스 오븐(1)의 노상부에서 장입차(Charging Car, 50)를 이용하여 네 개의 장입구를 통하여 코크스 오븐(1)의 탄화실(10)로 장입한 뒤 코크스 오븐(1)을 밀폐시킨 상태에서 섭씨 1,300도로 간접 가열하여 약 18시간 동안 건류시킨다. 완성된 적열 코크스는 압출차(Pusher Car)에 의해 코크스 오븐 밖으로 압출(Pushing)하게 된다.
이때, 코크스 오븐(1)의 반대편에서 트랜스퍼 카(Transfer Car)에 유도된 적열 코크스를 이동대차(Quenching Car)의 버켓(Bucket)에 적재 후 다음 공정인 C.D.Q.(Coke Dry Quenching)로 이송하게 된다. 그리고, 코크스가 배출되어 탄화실(10)이 빈 코크스 오븐(1)에 다시 석탄(C)을 장입하게 된다.
석탄이 적열 코크스로 생성되는 과정 중에는 코크스 오븐(1)의 탄화실(10)에 장입된 석탄(C)과 외부에서 공급되는 연소 가스의 작용에 의해 다량의 코크스 오븐 가스(Cokes Oven Gas; COG)가 발생되는데, 발생된 코크스 오븐 가스는 도 1에 도시된 바와 같이 코크스 오븐(1)에 형성된 탄화실(10)의 내부 공간 중 석탄(C)이 적치된 상부 공간을 통하여 유동되어 상승관(20)을 통과한 후 가스 포집관(30)에 모인 다음 가스 취출관(40)을 통해서 타설비, 예를 들어 화성설비로 보내진다. 이러한 코크스 오븐 가스의 흐름은 24시간 연속적으로 이루어지며, 화성설비로 보내진 가스는 정제공장을 거쳐 제철소 연료로 사용된다.
이러한 과정에서 상승관 내부를 통과하여 가스 포집관으로 이송된 코크스 오븐 가스(COG) 중에 포함된 석탄(C) 분진 및 타르(tar) 등이 가스 포집관(30) 내부에 누적 또는 고착되어 코크스 오븐 가스(COG)의 흐름을 방해하여 탄화실(10) 내부의 압력을 불균일하게 하고, 탄화실(10) 외부로 코크스 오븐 가스(COG)가 누출되어 주변환경을 오염시키는 문제점이 있었다.
따라서, 가스 포집관(30) 내부에 퇴적 또는 고착된 석탄(C) 분진 및 타르(tar)를 주기적으로 가스 취출관(40) 방향으로 밀어주는 플러싱(Flushing) 작업을 실시하고 있다.
그러나, 항시 가동중인 코크스 오븐(1)에서 가스 포집관(30) 내부의 퇴적된 침전물을 제거하기 위해 가스 포집관(30)의 일부를 개방하여 작업을 실시하면, 작업자가 가스 포집관(30) 내부의 코크스 오븐 가스(COG)에 중독될 수 있으며, 화재 등 안전사고의 위험을 가지고 있는 문제점이 있었다.
또한, 플러싱 작업을 위해 개방된 가스 포집관(30)을 통해 코크스 오븐 가스(COG)가 외부로 누출되어 주변 환경을 오염시키는 문제점을 가지고 있었다.
종래, 플러그를 개방하고 스팀파이프를 가스 포집관 내부로 삽입하여 슬러지 제거시 외부로 가스가 누출되는 것을 방지하는 장치에 대해서는 "가스포집관 슬러지 제거 장치 및 이를 이용한 슬러지 제거 방법(공개특허 10-2013-0059080)"에 구체적으로 공지되어 있다.
그러나, 작업자가 플러그를 개방하고 가스 포집관 내부로 스팀파이프를 삽입하여 슬러지를 제거하는 것으로 주기적으로 실시되는 플러싱 작업에 인력 소모가 발생되고, 추락 등 작업자의 안전사고의 위험성을 갖는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 가스 포집관 내부로 삽입되는 스팀파이프가 닿지 않는 위치에 퇴적 또는 고착된 침전물을 제거하기 어려운 문제점을 가지고 있었다.
또한, 가스 포집관 내부 침전물의 양을 감지하는 것이 불가능하여 플러싱 작업이 늦어진 경우 탄화실 외부로 코크스 오븐 가스(COG)가 외부로 누출되는 문제점을 가지고 있었다.
공개특허 10-2013-0059080(2013. 06. 05.)
본 발명은 가스 포집관 내부에 퇴적된 침전물의 양을 감지하고, 감지된 침전물의 양에 따라 자동으로 안수 분사량을 조절함으로써, 효율적으로 침전물을 제거할 수 있는 가스 포집관 침전물 제거장치를 제공한다.
또한, 침전물에 고루 안수를 분사하여 가스 포집관 내부에 퇴적된 침전물 제거 효율을 향상시킬 수 있는 가스 포집관 침전물 제거장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치는 가스 포집관 내부에 퇴적된 침전물의 레벨을 측정하는 레벨러; 상기 가스 포집관 내부에 안수를 분사하여 침전물을 희석시킬 수 있도록 상기 가스 포집관에 설치된 안수 공급부; 및 상기 레벨러로부터 수신된 침전물의 레벨정보에 따라 상기 안수 공급부의 유량을 조절하는 제어부;를 포함한다.
상기 레벨러는, 파이프 형상으로 상기 가스 포집관의 상부를 관통하여 설치된 하우징; 상기 하우징에서 하방향으로 인출되는 측정바; 및 침전물과 접촉시 부력에 의해 침전물 상면으로 부상되도록 상기 측정바 하단에 결합되는 플로트;를 포함한다.
상기 안수 공급부는, 상기 가스 포집관 상부에 등간격 이격 설치되는 복수 개의 제1 분사노즐; 상기 가스 포집관에 퇴적된 침전물을 이동시킬 수 있도록 상기 가스 포집관의 양 단부에 설치되는 제2 분사노즐; 및 상기 제어부로부터 작동신호를 전송받아 상기 제1 분사노즐 및 제2 분사노즐에서 분사되는 안수의 유량을 조절하는 밸브;를 포함한다.
상기 제2 분사노즐은 상기 제1 분사노즐보다 고압으로 안수를 분사하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치는 상기 가스 포집관의 저면에 부착된 하나 이상의 바이브레이터를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 포집관의 내부에 퇴적된 침전물의 퇴적량을 감지하여 자동으로 안수를 분사하여 제거함으로써, 별도의 가스 포집관에 퇴적된 침전물의 제거작업이 필요하지 않아 인력 낭비를 방지하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 가스 포집관 내부에 퇴적된 침전물의 양에 따라 안수 분사량을 조절하여 분사하여 안수가 낭비되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 가스 포집관 전체에 고루 안수를 분사함으로써, 가스 포집관에 퇴적된 침전물의 제거효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 코크스 오븐 조업공정을 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치의 설치를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치의 작동을 설명하기 위한 가스 포집관의 부분 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치의 설치를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치의 작동을 설명하기 위한 가스 포집관의 부분 단면도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치는 가스 포집관(30) 내부에 퇴적되는 침전물의 양을 측정하는 레벨러(100)와 상기 가스 포집관(30) 내부에 안수를 분사하도록 상기 가스 포집관(30)에 설치된 안수 공급부(200) 및 상기 레벨러(100)로 부터 수신된 침전물(S)의 양에 따라 상기 안수 공급부(200)에서 분사되는 안수의 양을 조절하는 제어부(300)를 포함한다.
상기 레벨러(100)는 일측이 상기 가스 포집관(30)의 상부를 관통하도록 설치된 하우징(110)과 상기 하우징(110)에서 하방향으로 인출되는 측정바(120) 및 상기 측정바(120) 하단에 결합되어 상기 가스 포집관(30)의 하부에 퇴적된 침전물(S)의 상면으로 부상되는 플로트(130)를 포함한다.
상기 하우징(110)은 일측은 밀폐되고, 타측은 개방되며 내부에 상기 측정바(120)가 삽입될 수 있도록 내부공간이 형성되고, 상기 측정바(120)의 일측이 상기 내부공간에 수용될 수 있도록 상기 가스 포집관(30)을 관통하여 설치된다.
이때, 상기 하우징(110)은 투명한 재질로 형성되고, 그 길이 방향을 따라 눈금이 표시되는 것이 바람직하다. 이에, 작업자가 현장에서 상기 가스 포집관(30)을 개방하지 않더라도 상기 측정바(120)의 위치를 관측하여 상기 가스 포집관(30)의 내부에 퇴적된 침전물(S)의 양을 측정할 수 있다.
상기 플로트(130)는 내부가 빈 구 형상으로, 상기 가스 포집관(30)에 퇴적되는 침전물(S)의 밀도보다 낮은 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 플로트(130)는 부력에 의해 상기 침전물(S)의 상부에 부상할 수 있어야 하기 때문이다.
상기 안수 공급부(200)는 상기 가스 포집관(30) 상부에서 등간격 이격되어 설치된 복수 개의 제1 분사노즐(210)과 상기 가스 포집관(30)에 퇴적된 침전물(S)을 상기 가스 포집관(30)에 연결된 가스 취출관(40) 방향으로 이동시키도록 양 단부에 설치되는 제2 분사노즐(220) 및 상기 제어부(300)로부터 작동신호를 전송받아 제1 분사노즐(210) 및 제2 분사노즐(220)에서 분사되는 안수의 유량을 조절하도록 각각의 상기 제1 분사노즐(210) 및 제2 분사노즐(220)에 연결된 밸브(230)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가스 포집관(30)은 그 내부를 이동하는 코크스 오븐 가스(COG) 및 침전물(S)이 용이하게 상기 가스 취출관(40) 방향으로 이동될 수 있도록 그 내부를 일정 간격으로 구획하는 복수 개의 맹판(31)이 설치되고, 상기 맹판(31)에 의해 구획된 상기 가스 포집관(30)의 각각의 내부에 상기 가스 취출관(40)이 각각 연결된다.
이때, 상기 제2 분사노즐(220)은 상기 맹판(31)에 의해 구획된 각각의 내부공간에 연결되는 상기 가스 취출관(40) 방향으로 침전물(S)을 이동시킬 수 있도록 각각의 내부공간의 양 측에 각각 하나씩 설치되어, 상기 맹판(31)에 의해 구획된 상기 가스 포집관(30)의 내부에 수용된 침전물(S)의 이동을 원활하게 한다.
상기 밸브(230)는 예를 들어 니들밸브, 글로브 밸브 등 유량조절이 가능한 밸브가 사용될 수 있으며, 상기 밸브(230)는 전술된 실시예에 제시된 밸브의 종류에 한정하지 않고, 상기 제1 분사노즐(210) 및 제2 분사노즐(220)을 통해 분사되는 안수의 양을 조절할 수 있는 다양한 방식의 밸브가 선택적으로 적용될 수 있다.
또한, 상기 제2 분사노즐(220)은 상기 제1 분사노즐(210)보다 고압으로 안수를 분사하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 가스 포집관(30)의 중심부에 연결된 상기 가스 취출관(40) 방향으로 침전물(S)의 이동을 용이하게 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 제1 분사노즐(210)은 상기 가스 포집관(30) 전역에 걸쳐 퇴적되는 침전물(S)에 고루 안수를 분사할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다. 이에, 상기 가스 포집관(30)에 퇴적된 침전물(S)에 고루 안수를 분사함으여 상기 가스 취출관(40)을 통해 제거함으로써, 상기 가스 포집관(30) 내부에 침전물(S)이 고착되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치는 상기 가스 포집관(30)의 저면에 부착된 하나 이상의 바이브레이터(400)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 가스 포집관(30)의 하부에 퇴적된 침전물(S)이 상기 가스 취출관(40)으로 용이하게 배출되도록 하면서, 상기 가스 포집관(30)의 내벽에 침전물(S)이 고착되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집관 침전물 제거장치의 작동을 도면을 참조하여 설명한다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 레벨러(100)는 실시간으로 상기 가스 포집관(30) 내부에 퇴적된 침전물(S)의 양을 감지하여 상기 제어부(300)로 전송한다.
상기 제어부(300)는 상기 레벨러(100)에서 수신된 침전물(S)의 양에 따라 상기 제1 분사노즐(210) 및 상기 제2 분사노즐(220)로 분사되는 안수의 유량을 조절한다. 즉, 상기 레벨러(100)에서 감지된 침전물(S)의 양이 많은 경우, 상기 제1 분사노즐(210) 및 상기 제2 분사노즐(220)에서 분사되는 안수의 유량을 증가시키고, 상기 레벨러(100)에서 감지된 침전물(S)의 양이 적은 경우, 상기 제1 분사노즐(210) 및 상기 제2 분사노즐(220)에서 분사되는 안수의 유량을 감소시키도록 제어한다.
또한, 상기 제어부(300)는 사전에 기준값이 설정되고, 상기 레벨러(100)에서 감지된 침전물(S)의 양이 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 바이브레이터(400)를 작동시키도록 신호를 전송한다.
이와 같은 과정은, 코크스 오븐의 조업이 종료될 때까지, 연속적으로 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 코크스 오븐 10: 탄화실
20: 상승관 30: 가스 포집관
40: 가스 취출관 50: 장입차
100: 레벨러 110: 하우징
120: 측정바 130: 플로트
200: 안수 공급부 210: 제1 분사노즐
220: 제2 분사노즐 230: 밸브
300: 제어부 400: 바이브레이터

Claims (5)

  1. 가스 포집관 내부에 퇴적된 침전물의 레벨을 측정하는 레벨러;
    상기 가스 포집관 내부에 안수를 분사하여 침전물을 희석시킬 수 있도록 상기 가스 포집관에 설치된 안수 공급부; 및
    상기 레벨러로부터 수신된 침전물의 레벨정보에 따라 상기 안수 공급부의 유량을 조절하는 제어부;를 포함하는 가스 포집관 침전물 제거장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨러는,
    파이프 형상으로 상기 가스 포집관의 상부를 관통하여 설치된 하우징;
    상기 하우징에서 하방향으로 인출되는 측정바; 및
    침전물과 접촉시 부력에 의해 침전물 상면으로 부상되도록 상기 측정바 하단에 결합되는 플로트;를 포함하는 가스 포집관 침전물 제거장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 안수 공급부는,
    상기 가스 포집관 상부에 등간격 이격 설치되는 복수 개의 제1 분사노즐;
    상기 가스 포집관에 퇴적된 침전물을 이동시킬 수 있도록 상기 가스 포집관의 양 단부에 설치되는 제2 분사노즐; 및
    상기 제어부로부터 작동신호를 전송받아 상기 제1 분사노즐 및 제2 분사노즐에서 분사되는 안수의 유량을 조절하는 밸브;를 포함하는 가스 포집관 침전물 제거장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 분사노즐은 상기 제1 분사노즐보다 고압으로 안수를 분사하는 것을 특징으로 하는 가스 포집관 침전물 제거장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 포집관의 저면에 부착된 하나 이상의 바이브레이터를 더 포함하는 가스 포집관 침전물 제거장치.
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KR101753622B1 (ko) 2015-12-23 2017-07-04 주식회사 포스코 코크스 오븐의 방산밸브 세척장치 및 세척방법

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