KR101453655B1 - 코크스 오븐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스가 건류되는 탄화실 천장면의 내부로 코크스 건류시 발생되는 코크스 오븐 가스가 유동되도록 가스통로가 형성되는 코크스 오븐에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코크스 오븐은 코크스가 장입되는 다수의 장입구 및 배가스가 배기되도록 상승관으로 연결되는 배기구가 형성되어 코크스가 건류되는 탄화실이 마련되는 코크스 오븐으로서, 상기 탄화실의 천장면에는 상기 다수의 장입구와 하나의 배기구가 서로 이격되어 일렬로 배치되고, 상기 탄화실의 천장면에는 상기 다수의 장입구를 서로 연통시키는 가스통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

코크스 오븐{COKES OVEN}

본 발명은 코크스 오븐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코크스가 건류되는 탄화실 천장면의 내부로 코크스 건류시 발생되는 코크스 오븐 가스가 유동되도록 가스통로가 형성되는 코크스 오븐에 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 일종으로서 코크스 오븐(Cokes Oven)에서 생산된다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐 설비를 보여주는 구성도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 코크스 생산과정은 점결성이 있는 석탄(C)을 코크스 오븐(10)의 노상부(천장면)에서 장입차(Charging Car; 20)를 이용하여 네 개의 장입구(11a)를 통해 코크스 오븐(10)의 탄화실(11)로 장입한 뒤 코크스 오븐(10)을 밀폐시킨 상태에서 섭씨 1,300도로 간접 가열하여 약 18시간 동안 건류시킨다. 완성된 적열 코크스는 압출차(Pusher Car)에 의해 코크스 오븐(10) 밖으로 압출(Pushing)하게 된다.

이때, 코크스 오븐(10) 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(11)이 빈 코크스 오븐(10)에 다시 석탄(C)을 장입하게 된다.

석탄(C)이 적열 코크스로 생성되는 과정 중에는 코크스 오븐(10)의 탄화실(11)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(10)에 형성된 탄화실(11)의 내부 공간 중 석탄(C)이 적치된 상부 공간을 통하여 유동되어 배기구(11b) 및 상승관(12)을 통과한 후 가스 집합 본관(13)에 모인 다음 가스 취출 본관(14)을 통해서 타설비, 예를 들어 화성설비로 보내진다. 이러한 코크스 오븐 가스의 흐름은 24시간 연속적으로 이루어지며, 화성설비로 보내진 가스는 정제공정을 거쳐 제철소 연료로 사용된다.

한편, 앞서 설명된 바와 같이 코크스의 생산을 위해서는 장입차(20)를 이용하여 탄화실(11) 내부로 석탄(C)을 장입하는데, 탄화실(11)의 내부로 석탄(C)이 장입할 때마다 생기는 산 모양의 굴곡을 없애주기 위하여 압출기에 장착되어 전, 후진되는 레벨러(30)를 작동시켜 석탄(C)의 상부를 평탄하게 하는 레벨링 작업이 수행된다.

상기와 같이 레벨러(30)를 탄화실(11) 내부로 밀어 넣었다 빼냄으로써 탄화실(11) 내부에 쌓여있던 석탄(C)이 평평하게 평탄화되고, 이에 따라 탄화실(11) 내에서 가스의 흐름을 용이하게 하게는 공간이 확보되는 것이다.

하지만, 도 2a는 일반적인 코크스 오븐 설비에서 레벨링 작업시 가스 및 화염이 분출되는 것을 보여주는 도면으로서, 도 2a와 같이 탄화실(11) 내부 석탄(C)의 봉우리 형상을 평탄화하는 과정 중 레벨러(30)의 전진시 압축현상으로 석탄(C)에 의해 가스가 유동되는 통로(Gas way)가 막히는 문제(도 2a의 "A")가 발생하고, 이로 인해 석탄(C)의 봉우리 형상을 기준으로 배기구(11b)가 형성된 반대편의 장입구(11a)로 다량의 코크스 오븐 가스(G)가 분출되는 구조적인 문제가 있었다.

또한, 도 2b는 일반적인 코크스 오븐 설비에서 석탄 장입시 가스 및 화염이 분출되는 것을 보여주는 도면으로서, 도 2b와 같이 석탄을 코크스 오븐(10)의 탄화실(11)에 장입하는 과정 중에 장입차에 구비된 텔레스코프(Telescope) 방식의 투입관(21)이 장입구(11a)의 센터가 일치하지 않게 되면 투입관(21)과 장입구(11a) 사이에 유격공간이 발생하고, 이런 경우 다량의 코크스 오븐 가스 및 화염이 유격공간을 통하여 외부로 분출되어 장입차(20) 소손사고 및 대기환경이 오염되는 문제가 발생하였다.

그래서, 종래에는 장입차에 구비된 투입관과 장입구의 센터를 맞춰주는 기술과 투입관과 장입구 사이의 공간을 실링하는 기술이 제안되어 사용되고 있다. 예를 들어 투입관과 장입구의 센터를 맞추는 기술 및 방법에 대해서는 "센터교정을 자동으로 수행하는 코크스 오븐 장입장치 및 그방법(등록특허 10-0684427)" 등에서 구체적으로 공지되어 있고, 투입관과 장입구 사이의 공간을 실링하는 기술에 대해서는 "코크스 오븐의 석탄 장입구로 부터의 화염분출방지장치(공개특허 10-2004-0017516)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.

하지만, 종래에 제시된 방법들은 문제발생시 장입구를 통하여 코크스 오븐 가스 및 화염이 분출되는 것을 원천적으로 방지하는 것이 아니었다. 그래서, 코크스 오븐의 구조적인 문제를 해결하여 장입구를 통한 코크스 오븐 가스 및 화염의 분출을 원천적으로 방지할 수 있도록 기술이 요구되고 있는 실정이다.

등록특허 10-0684427 (2007. 02. 12) 공개특허 10-2004-0017516 (2004. 02. 27)

본 발명은 코크스 오븐의 구조를 변경하여 석탄의 장입시 및 석탄 레벨링 작업 중 장입구를 통하여 코크스 오븐 가스 및 화염이 외부로 제출되는 것을 방지할 수 있는 코크스 오븐을 제공한다.

특히, 탄화실 천장면의 내부에 가스통로를 형성하여 탄화실 내부에서 코크스 오븐 가스의 유동에 문제가 발생할 경우 코크스 오븐 가스를 우회시켜 배기구로 원활하게 유동시킬 수 있는 코크스 오븐을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 코크스 오븐은 코크스가 장입되는 다수의 장입구 및 배가스가 배기되도록 상승관으로 연결되는 배기구가 형성되어 코크스가 건류되는 탄화실이 마련되는 코크스 오븐으로서, 상기 탄화실의 천장면에는 상기 다수의 장입구와 하나의 배기구가 서로 이격되어 일렬로 배치되고, 상기 탄화실의 천장면에는 상기 다수의 장입구를 서로 연통시키는 가스통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가스통로는 상기 탄화실의 천장면 내부에 수평방향으로 내장되어 형성되고, 상기 장입구 각각의 측부를 서로 연통시키는 것을 특징으로 한다.

상기 탄화실의 천장면 내부에는 상기 가스통로와 상기 배기구를 연통시키는 연결통로가 내장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 탄화실의 천장면에는 상기 가스통로의 내부로 클리닝용 가스를 분사시키는 다수의 분사노즐이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 분사노즐은 클리닝용 가스가 상기 배기구 형성 방향을 지향하도록 경사지게 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 탄화실의 천장면에 코크스 오븐 가스가 유동되도록 장입구들 간을 연통시킨 가스통로를 형성함에 따라 탄화실 내부에 석탄에 의해 코크스 오븐 가스의 흐름이 막히는 경우에 가스통로를 통해 코크스 오븐 가스가 우회하여 원활하게 상승관으로 배기되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 석탄의 장입시 장입차에 구비된 투입관과 장입구의 센터가 맞지 않아 투입관과 장입구 사이에 유격공간이 발생하더라도 코크스 오븐 가스가 유격공간보다 상대적으로 더 큰 유동공간이 가스통로로 유동되도록 하여 코크스 오븐 가스 및 화염이 장입구의 외부로 분출되는 것을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 가스통로에 클리닝용 가스를 분사하는 분사노즐을 구비하여 가스통로에 석탄 및 석탄 가루가 누적되는 것을 방지함에 따라 가스통로가 막히는 것을 예방할 수 있다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐 설비를 보여주는 구성도이고,
도 2a는 일반적인 코크스 오븐 설비에서 레벨링 작업시 가스 및 화염이 분출되는 것을 보여주는 도면이며,
도 2b는 일반적인 코크스 오븐 설비에서 석탄 장입시 가스 및 화염이 분출되는 것을 보여주는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 오븐을 보여주는 요부 구성도이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 오븐의 사용상태를 보여주는 사용상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 오븐을 보여주는 요부 구성도이다.

본 발명의 설명에 앞서 본 발명이 적용되는 코크스 오븐 설비, 특히 탄화실의 구조에 대해서 설명한다.

탄화실은 코크스 오븐 설비를 구성하는 주요 구성요소로서, 석탄이 장입되어 건류되는 공간이다. 탄화실은 복수개가 나란히 나열되어 있고, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 탄화실(11)은 천장면에 석탄(C)을 장입하기 위한 장입구(11a)가 서로 이격되어 일렬로 4개 배치되며, 상기 장입구(11a)와 일렬로 배기구(11b)가 배치된다. 상기 배기구(11b)는 상승관(12)과 연결되어 탄화실(11) 내부에서 발생되는 코크스 오븐 가스가 배기되는 통로이다.

본 발명의 일실시예에 따른 코크스 오븐(10)은 종래의 코크스 오븐 설비에서 탄화실(11)의 천장면 구조를 변경하여 코크스 오븐 가스 및 화염(이하 '가스'라 통칭함)이 장입구(11a)를 통하여 탄화실(11)의 외부로 분출되는 것을 방지하는 것을 주요 구성으로 한다.

부연하자면, 탄화실(11)의 천장면에는 상기 다수의 장입구(11a)를 서로 연통시키는 가스통로(100)가 형성된다. 가스통로(100)는 가스가 유동되는 공간으로서, 장입구(11a)가 탄화실(11)의 내부와 외부를 연통시키도록 탄화실(11)의 천장면을 수직으로 관통하는 반면에, 가스통로(100)는 탄화실(11)의 천장면 내부에서 수평방향으로 내장되어 형성됨에 따라 장입구(11a) 각각의 측부를 서로 연통시킨다. 그래서 다수의 장입구(11a)가 탄화실(11) 내부를 통하여 연통되는 동시에 가스통로(100)를 통해서 연통된다. 즉 가스통로(100)는 탄화실(11) 내부를 우회하여 가스가 배출될 수 있는 유동공간을 제공한다.

그리고, 탄화실(11)의 천장면에는 가스통로(100)와 배기구(11b)를 연통시키는 연결통로(200)가 더 형성된다. 이때 연결통로(200)는 가스통로(100)와 마찬가지로 탄화실(11)의 천장면에 수평방향으로 내장되어 형성된다.

한편, 가스통로(100)에는 석탄 및 석탄 가루가 누적됨에 따라 가스통로(100)가 폐쇄되는 것을 방지하기 위하여 다수의 분사노즐(300)이 구비된다.

분사노즐(300)은 클리닝용 가스, 예를 들어 압축공기 또는 불활성 가스인 질소를 분출하여 가스통로(100)를 클리닝 시키는 수단으로서, 장입구(11a)와 장입구(11a) 사이에 형성되는 가스통로(100)에 석탄 및 석탄 가루가 누적되면 압축공기 또는 질소를 분출하여 석탄 및 석탄 가루를 밀어내는 역할을 한다. 이를 위해 분사노즐(300)에는 압축공기 또는 질소를 다양한 방식으로 공급할 수 있다. 예를 들어 분사노즐(300)에는 압축공기 또는 질소를 공급하는 공급부(미도시)가 연결될 수 있다.

이때 분사노즐(300)은 클리닝용 가스가 배기구(11b) 형성 방향을 지향하도록 경사지게 구비되어 클리닝용 가스가 배기구(11b) 형성 방향으로 분사되도록 하여 가스통로(100)에 누적되는 석탄 및 석탄 가루의 누적을 방지하는 동시에 가스의 흐름을 유도하는 역할을 한다.

상기 분사노즐은 가스통로(100)에 설치되는 것과 마찬가지로 연결통로(200)에도 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 오븐의 사용 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 오븐의 사용상태를 보여주는 사용상태도이다.

석탄(C)의 장입 과정 또는 석탄(C)의 장입이 완료된 이후 석탄(C)의 레벨링 과정 도중 도 4에 도시된 바와 같이 석탄(C)이 봉우리 형상(도 4의 "B")과 같이 장입되어 장입구(11a)의 하부를 폐쇄시키는 문제가 발생되면 석탄(C)의 봉우리 형상을 기준으로 배기구(11b)가 형성된 반대편의 장입구(11a) 주변에 가스가 압축된다.

이때 장입구(11a)와 연통된 가스통로(100)가 형성되어 있기 때문에 압축된 가스는 종래와 같이 장입구(11a)를 통하여 탄화실(11) 외부로 분출되는 대신에, 가스통로(100)를 통해 인접된 장입구(11a)로 유동된다. 이렇게 유동된 가스는 장입구(11a)를 통하여 탄화실(11) 내부로 유동된 다음 배기구(11b)를 통하여 상승관(12)으로 배기되거나, 최외측 장입구(11a)에 형성된 연결통로(200)를 통하여 직접 배기구(11b)로 유동된 다음 상승관(12)으로 배기된다.

이와 같이 탄화실(11) 내부에서 발생된 가스는 정상 조업시 대부분 탄화실(11)의 내부 공간 중 석탄(C)이 적치된 상부 공간을 통하여 유동되어 배기구(11b) 및 상승관(12)을 통과한 후 가스 집합 본관(13)에 모인 다음 가스 취출 본관(14)을 통해서 타설비, 예를 들어 화성설비로 보내지지만, 석탄(C)의 적층 형상에 의해 어느 하나의 장입구(11a)가 폐쇄되는 경우에는 탄화실(11)의 천장면에 형성된 가스통로(100)를 통하여 폐쇄된 부분을 우회하여 배기된다. 이에 따라 탄화실(11)의 장입구(11a)를 통하여 가스가 분출되는 것을 최대한 억제할 수 있어 장입차의 소손 및 대기가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 분사노즐(300)에서는 주기적 또는 연속적으로 압축공기 또는 질소를 분사하여 가스통로(100)에 누적되는 석탄 및 석탄 가루를 밀어냄에 따라 가스통로(100)가 폐쇄되는 것을 방지한다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10: 코크스 오븐 11: 탄화실
11a: 장입구 11b: 배기구
12: 상승관 100: 가스통로
200: 연결통로 300: 분사노즐

Claims (5)

1. 코크스가 장입되는 다수의 장입구 및 배가스가 배기되도록 상승관으로 연결되는 배기구가 형성되어 코크스가 건류되는 탄화실이 마련되는 코크스 오븐으로서,
   상기 탄화실의 천장면에는 상기 다수의 장입구와 하나의 배기구가 서로 이격되어 일렬로 배치되고,
   상기 탄화실의 천장면에는 상기 다수의 장입구를 서로 연통시키는 가스통로가 형성되는 코크스 오븐.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가스통로는 상기 탄화실의 천장면 내부에 수평방향으로 내장되어 형성되고, 상기 장입구 각각의 측부를 서로 연통시키는 코크스 오븐.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄화실의 천장면 내부에는 상기 가스통로와 상기 배기구를 연통시키는 연결통로가 내장되어 형성되는 코크스 오븐.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄화실의 천장면에는 상기 가스통로의 내부로 클리닝용 가스를 분사시키는 다수의 분사노즐이 구비되는 코크스 오븐.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 분사노즐은 클리닝용 가스가 상기 배기구 형성 방향을 지향하도록 경사지게 구비되는 코크스 오븐.
   

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