KR101481612B1 - 챔버 보수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버의 내부를 보수하는 장치에 있어서, 외부로부터 공급된 보수재를 저장하는 호퍼; 상기 호퍼의 하부에 연결되며, 상기 호퍼로부터 공급된 상기 보수재를 회전구동하여 이송하는 임펠러; 상기 임펠러의 하부에 연결되며, 상기 임펠러를 통해 이송된 상기 보수재를 공급받는 이송튜브; 상기 이송튜브의 일측에 연결되며, 상기 이송튜브를 향해 공기의 유동을 제공하는 블로어; 상기 이송튜브의 타측에 연결되는 메인공급라인; 상기 메인공급라인에 연결되어 상기 메인공급라인을 통해 이송된 상기 보수재를 분사하는 분사노즐을 포함한다.

Description

챔버 보수장치{APPARATUS FOR REPAIRING OF CHAMBER}

본 발명은 챔버 보수장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 침식된 코크스 오븐의 탄화실 내화벽을 유지 및 보수 가능한 챔버 보수장치에 관한 것이다.

코크스 오븐은 많은 종류의 내화연화 및 철골 구조물과 콘크리트 구조물로 이루어져 있으며, 연료가스를 연소시켜 얻어지는 고열을 열원으로서 이용하여 석탄을 코크스로 생산하는 고온의 공업로이다. 장입된 석탄은 일정시간 건류되어 코크스화 되며, 이후 코크스화된 코크스를 탄화실에서 추출하여 소화 후 냉간 코크스로 만들고 냉간 코크스는 고로로 이송되어 쇳물을 녹이는 통기성 및 열원으로 이용된다.

일반적인 코크스 오븐은 탄화실을 구비하고, 탄화실 내부에 석탄이 수용된 상태에서 코크스 생산작업이 수행된다. 코크스화된 석탄, 즉 코크스를 추출하기 위하여 각각의 탄화실은 생산 작업시 일시적으로 개방된다. 탄화실의 개방은 탄화실의 측면에 배치되는 오븐 도어의 착탈에 의하여 이루어진다.

한편, 코크스 생산 작업시, 코크스 오븐의 탄화실은 대략 1250도 정도의 고온이 유지되며, 코크스 오븐 탄화실의 내부는 고온의 온도에 견딜 수 있는 내화벽, 즉 내화벽돌이 축조되어 설치된다. 하지만, 탄화실은 생산작업 과정에서 급격한 온도변화가 일어나고, 코크스 생산과정에서 발생하는 카본이 부착되는 등 여러 가지 요인에 의하여 내화물에 균열 및 용융 현상이 발생한다.

따라서, 내화벽에 발생한 균열 및 용융 현상의 확대를 방지하고, 탄화실의 수명을 연장하기 위해 보수작업, 다시 말해 건링 작업, 몰탈 스프레이 분사작업 및 카본제거작업 등이 수행되어야 한다. 반면, 고온의 탄화실 내부에 작업자가 들어가서 보수작업을 행함에 따라 작업의 어려움이 있고, 정확한 보수작업이 수행되지 않으며, 고온으로 인하여 작업자가 탄화실 전체를 보수하기 힘든 문제가 있다. 이로 인해 내화벽, 즉 내화벽돌의 파손으로 인하여 코크스의 품질에 악영향을 미치고 수작업으로 인한 보수작업으로 인하여 보수작업의 시간이 오래 걸려 코크스의 생산성이 저하된다.

한국등록특허공보 10-0602380호. 2006. 07. 18.

본 발명의 목적은 탄화실 내화벽을 건식 또는 습식으로 보수재를 분사하여 보수하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 보수재의 투입량을 용이하게 조절하여 공급하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버의 내부를 보수하는 장치에 있어서, 외부로부터 공급된 보수재를 저장하는 호퍼; 상기 호퍼의 하부에 연결되며, 상기 호퍼로부터 공급된 상기 보수재를 회전구동하여 이송하는 임펠러; 상기 임펠러의 하부에 연결되며, 상기 임펠러를 통해 이송된 상기 보수재를 공급받는 이송튜브; 상기 이송튜브의 일측에 연결되며, 상기 이송튜브를 향해 공기의 유동을 제공하는 블로어; 상기 이송튜브의 타측에 연결되는 메인공급라인; 상기 메인공급라인에 연결되어 상기 메인공급라인을 통해 이송된 상기 보수재를 분사하는 분사노즐을 포함한다.

상기 챔버 보수장치는 상기 메인공급라인 상에 설치되며, 상기 챔버의 상부에 형성된 공급구를 차단하는 차단판을 포함하되, 상기 분사노즐은 상기 차단판을 통해 챔버의 외부와 격리된 상태에서 상기 보수재를 분사할 수 있다.

상기 챔버 보수장치는, 상기 블로어와 상기 이송튜브 사이에 연결되는 메인에어공급관; 및 상기 메인에어공급관 상에 설치되며, 상기 블로어를 통해 유동하는 공기를 개폐하는 제1 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 챔버 보수장치는, 압축기; 상기 압축기와 상기 이송튜브 사이에 연결되어 상기 압축기에 의해 상기 이송튜브에 고압 에어를 공급가능한 보조에어공급관; 및 상기 보조에어공급관 상에 설치되며, 상기 압축기를 통해 유동하는 공기를 개폐하는 제2 밸브를 더 구비할 수 있다.

상기 챔버 보수장치는 상기 임펠러를 구동하는 구동모터와 상기 제1 및 제2 밸브를 각각 연결하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는, 상기 제1 및 제2 밸브 중 어느 하나를 개방한 상태에서 상기 구동모터를 구동 또는 정지하여 상기 보수재를 선택적으로 공급가능할 수 있다.

상기 챔버 보수장치는, 상기 메인공급라인 상에 분기되어 연결되며, 상기 메인공급라인에 액체를 공급하는 액체공급관; 및 상기 액체공급관을 개폐하는 제3 밸브를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 보수재의 분사량 및 분사 시간을 조절가능함으로써 탄화실 내화벽의 보수효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 작업자의 선택에 따라 습식 또는 건식 보수작업을 수행 가능함으로 비용절감, 작업시간 단축이 가능하다. 뿐만 아니라, 탄화실 내화벽의 균일한 보수를 통해 코크스의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 보수장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 챔버 보수장치의 작동상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 구성요소의 연결상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 챔버 보수장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 챔버 보수장치의 작동상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에서 언급하는 ‘연결’은 두 개의 구성요소가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통해 간접 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

일반적으로 코크스 오븐은 석탄(coal)을 건류하여 코크스를 제조한다. 이러한 코크스 오븐은 코크스를 생산하기 위해 탄화실에 석탄을 저장한 후, 고온(약 1100 내지 1350도)로 일정시간 유지하게 되며, 이를 위해 연소실로 공기와 연료가스를 공급한 후 이를 연소시켜 고온을 얻게 된다.

코크스 오븐은 탄화실에 건류할 석탄이 장입되며, 탄화실을 고온으로 유지하기 위해 열을 공급하는 연소실이 탄화실과 인접하여 배치된다. 코크스 오븐의 연소실은 복수의 챔버를 갖는 구조로 이루어지며, 이러한 챔버는 인접하는 다른 챔버와 한 쌍을 이루어 주기적으로 홀수열과 짝수열이 교대로 연소와 배기를 담당하게 된다. 또한, 연소실에는 인접하는 다른 챔버와의 연통을 위한 연통구가 마련된다.

이러한 연소실은 챔버의 하부에 공기 또는 연료가스를 공급하기 위한 공급부가 며련되며, 이러한 구조를 갖는 연소방식을 1트윈 언더 파이어 연소 방식이라 한다. 이러한 연소실은 챔버의 하부에서 공기와 연료가스가 접촉되어 연소하는 과정에서 고열의 복사열이 발생하며, 이러한 복사열은 연소실과 인접한 탄화실에 장입된 석탄을 건류하는데 사용된다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 코크스 오븐(100)은 일측에 연료가스를 공급하는 연료공급부(110)가 설치되고, 이 연료공급부(110)로부터 공급된 연료를 분배하여 공급하는 솔풀(sole flue)(120)을 포함할 수 있다. 또한, 솔풀(120)의 상부에는 열의 맥동을 방지하여 공급하는 축열실(130)이 설치될 수 있으며, 축열실(130)의 상부에는 석탄이 저장되어 탄화가 이루어지는 탄화실(140)과 탄화실(140)을 거친 가스가 연소되는 연소실(150) 및 이들을 통과한 가스를 폐기시키는 폐기변(160)이 설치될 수 있다.

이러한 코크스 오븐(100)은 연료공급부(110)에서 고로가스(BFG)와 코크스 가스(COG)를 혼합하여 혼합가스를 제조하고, 이 혼합가스는 분배관(112) 및 압력밸브(114)에서 압력 조절 후, 리버싱 코크(116)를 거쳐 연소실(150) 전체의 유량을 조절하는 오리피스를 통해 솔풀(120)로 공급될 수 있다. 그리고, 혼합가스는 솔풀(120)에서 각 개별 연소실(150) 가스 유량을 조절하는 노즐 플레이트(125)를 거쳐 축열실(130)에서 연소실(150)로 공급되어 연소된다. 이 과정에서 발생한 열을 탄화실(140)로 전달하여 코크스를 건류한다.

연소실(150)에서 발생된 폐가스는 폐기변(160)을 통해 연돌(170)로 배출되어 대기중으로 배출될 수 있으며, 탄화실(140)에 장입된 석탄은 양측의 연소실(150)로부터 노벽을 사이에 두고 일정시간 건류되어 코크스화된다. 코크스 오븐(100)에서의 코크스 생산공정은 석탄 장입, 건류 및 코크스 배출이 반복적으로 진행될 수 있다.

이러한 작업이 반복될 경우, 탄화실(140) 내부에 축조되어진 내화벽(실리카 연와)가 수축 및 팽창을 반복하고, 코크스 오븐(100)의 장시간 조업에 따른 연와와 연와 사이의 줄눈부인 몰타르가 탈락되어 석탄 장입시 압력차에 의한 대량의 가스가 인접한 연소실(150)로 흡입되어 불연소가 일어남과 동시에 가스가 대기중으로 배출되어 로체 및 탄화실(140)의 수명을 저하한다. 따라서, 이하에서는 탄화실(140) 내화벽을 용이하게 보수가능하며, 작업시간을 단축하여 탄화실(140)의 온도저하 방지 및 설비 가동률을 향상시킬 수 있는 보수장치에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 보수장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2에 도시한 챔버 보수장치의 작동상태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시한 구성요소의 연결상태를 나타내는 도면이다. 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 챔버 보수장치(10)는 호퍼(20), 임펠러(30), 이송튜브(40), 블로어(50), 메인공급라인(60) 및 분사노즐(70)을 포함한다. 호퍼(20)는 외부로부터 공급된 보수재를 저장하며, 구동바퀴가 구비된 이동대차(5)의 상부에 설치될 수 있다. 임펠러(30)는 호퍼(20)의 하부에 연결되며, 호퍼(20)로부터 공급된 보수재를 회전구동하여 이송가능하다.

예를 들어, 임펠러(30)는 임펠러(30)의 측면에 설치된 구동모터(35) 및 구동모터(35)와 임펠러(30)의 회전축(도시안함)을 연결하는 구동벨트(38)(또는 구동체인)에 연결되어 구동될 수 있다. 임펠러(30)는 복수의 이송날개(도시안함)를 구비하며, 임펠러(30)의 회전수에 따라 호퍼(20)로부터 낙하한 보수재의 공급량을 조절가능하다. 이송튜브(40)는 임펠러(30)의 하부에 설치되며, 이송튜브와 임펠러 사이에는 이송관(35)이 배치되어 보수재는 이송관(35)을 따라 이송튜브에 공급할 수 있다.

블로어(50)는 이송튜브(40)의 일측에 배치되며, 블로어(50)와 이송튜브(40) 사이에 메인에어공급관(45)이 설치되어 블로어(50)는 이송튜브(40)에 에어의 유동을 제공할 수 있다. 메인에어공급관(45) 상에는 제1 밸브(47)가 설치되며, 제1 밸브(47)는 블로어(50)를 통해 유동하는 에어의 흐름을 개폐할 수 있다. 또한, 이송튜브(40)의 하부에는 보조에어공급관(55)이 설치될 수 있으며, 보조에어공급관(50)은 압축기(53)를 통해 고압의 에어를 이송튜브(50)에 공급할 수 있다. 보조에어공급관(55) 상에는 제2 밸브(57)가 설치되며, 제2 밸브(57)는 압축기(53)를 통해 유동하는 에어의 유동을 개폐할 수 있다.

또한, 챔버 보수장치(10)는 보수재의 공급을 제어가능한 제어기(90)를 포함할 수 있다. 제어기(90)는 임펠러(30)를 구동하는 구동모터(35)와 제1 및 제2 밸브(47, 57)를 각각 연결하며, 제1 및 제2 밸브(47, 57) 중 어느 하나를 개방한 상태에서 구동모터(35)를 구동하여 보수재를 탄화실(140) 내에 공급할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 구동모터(35)의 회전에 따라 보수재의 공급량을 조절가능하며, 작업자의 선택에 따라 보수제와 에어를 함께 공급하거나 보수재를 기설정된 시간 동안 공급한 후, 구동모터(35)를 정지하고 에어만 분사하여 탄화실(140) 내화벽(145)의 보수 효율을 향상시킬 수 있다.

이송튜브(40)의 타측에는 메인공급라인(60)이 연결되며, 메인공급라인(60)은 내열성을 가진 내열호스(62) 및 메인공급관(68)을 포함할 수 있다. 메인공급관(68)은 내열호스(62)와 연결될 수 있으며, 메인공급관(68) 상에는 차단판(65)이 설치될 수 있다. 차단판(65)은 탄화실(140)의 상부에 형성된 장입구(142)를 외부로부터 차단할 수 있다. 메인공급관(60)의 하단부에는 분사노즐(70)이 연결되며, 이송튜브(40) 및 메인공급라인(60)을 통해 이송된 보수재는 분사노즐(70)에 의해 탄화실(140)의 내부에 분사될 수 있다.

즉, 이동대차(5)를 탄화실(140)의 장입구(142)에 근접하게 이동시킨 후, 작업자는 복수의 장입구(142) 중 하나의 장입구(142) 내로 메인공급라인(60)을 삽입하며, 차단판(65)에 의해 장입구(142)를 밀폐한 상태에서 임펠러(30)를 기설정된 속도로 구동하여 보수재를 이송튜브(40)에 공급한다. 또한, 블로어(50) 또는 압축기(53)를 통해 이송튜브(40)에 에어를 공급함으로써 보수재는 분사노즐(70)를 통해 탄화실(140) 내의 내화벽(145)에 분사됨으로써 건식 보수가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 챔버 보수장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6는 도 5에 도시한 챔버 보수장치의 작동상태를 나타내는 도면이다. 탄화실(140)의 내화벽(145)은 건식 또는 습식으로 보수할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 챔버 보수장치(10)는 메인공급관(68) 상에 분기되는 액체공급관(80)을 포함할 수 있으며, 액체공급관(80)을 통해 메인공급관(68)에 물을 공급함으로써 내화벽(145)의 습식 보수를 병행할 수 있다.

또한, 액체공급관(80)은 액체공급라인(87)과 연결되어 액체저장탱크(89)로부터 물을 공급받을 수 있으며, 액체공급관(80) 상에는 제3 밸브(85)가 설치되어 개폐가능하다. 메인공급관(68) 상에도 개폐밸브(69)가 구비될 수 있으며, 제3 밸브(85)와 개폐밸브(69)에 의해 보수재와 물의 혼합량을 조절하여 습식 보수작업을 수행할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 챔버 보수장치(10)는 제1 밸브(47) 또는 제2 밸브(57)를 개폐하여 이송튜브(40)에 에어를 공급가능하며, 구동모터(35)의 구동력에 의해 임펠러(30)는 적정량의 보수재를 이송튜브(40)에 공급한다. 이송튜브(40)에 공급된 보수재는 블로어(50) 또는 압축기(53)를 통해 생성된 에어의 유동에 의해 분사노즐(70)을 통해 내화벽(145)에 분사된다. 탄화실(140) 보수작업을 습식으로 수행할 필요가 있을 경우, 제3 밸브(85)를 개방하여 물을 메인공급라인(60)에 공급함으로써 보수재와 물을 적정량 혼합된 상태로 내화벽(145)에 분사가능하다.

즉, 본 발명은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 보수재의 분사량 및 분사 시간을 조절가능함으로써 내화벽(145)의 보수효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 작업자의 선택에 따라 습식 또는 건식 보수작업을 수행 가능함으로 비용절감, 작업시간 단축이 가능하다. 뿐만 아니라, 내화벽(145)의 균일한 보수를 통해 코크스의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

5 : 이동대차 10 : 챔버 보수장치
20 : 호퍼 30 : 임펠러
35 : 구동모터 48 : 이송벨트
40 : 이송튜브 45 : 메인에어공급관
47 : 제1 밸브 50 : 블로어
53 : 압축기 55 : 보조에어공급관
57 : 제2 밸브 60 : 메인공급라인
65 : 차단판 70 : 분사노즐
80 : 액체공급관 85 : 제3 밸브
90 : 제어기 100 : 코크스 오븐
110 : 연료공급부 120 : 솔풀
130 : 축열실 140 : 탄화실
150 : 연소실 160 : 폐기변

Claims (6)

1. 챔버의 내부를 보수하는 장치에 있어서,
   외부로부터 공급된 보수재를 저장하는 호퍼;
   상기 호퍼의 하부에 연결되며, 상기 호퍼로부터 공급된 상기 보수재를 회전구동하여 이송하는 임펠러;
   상기 임펠러의 하부에 연결되며, 상기 임펠러를 통해 이송된 상기 보수재를 공급받는 이송튜브;
   상기 이송튜브의 일측에 연결되며, 상기 이송튜브를 향해 공기의 유동을 제공하는 블로어;
   상기 이송튜브의 타측에 연결되는 메인공급라인;
   상기 메인공급라인에 연결되어 상기 메인공급라인을 통해 이송된 상기 보수재를 분사하는 분사노즐;
   상기 메인공급라인 상에 분기되어 연결되며, 상기 메인공급라인에 액체를 공급하는 액체공급관; 및
   상기 액체공급관을 개폐하는 제3 밸브를 포함하는, 챔버 보수장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 챔버 보수장치는 상기 메인공급라인 상에 설치되며, 상기 챔버의 상부에 형성된 공급구를 차단하는 차단판을 포함하되,
   상기 분사노즐은 상기 차단판을 통해 챔버의 외부와 격리된 상태에서 상기 보수재를 분사하는, 챔버 보수장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 챔버 보수장치는,
   상기 블로어와 상기 이송튜브 사이에 연결되는 메인에어공급관; 및
   상기 메인에어공급관 상에 설치되며, 상기 블로어를 통해 유동하는 공기를 개폐하는 제1 밸브를 더 포함하는, 챔버 보수장치.
4. 챔버의 내부를 보수하는 장치에 있어서,
   외부로부터 공급된 보수재를 저장하는 호퍼;
   상기 호퍼의 하부에 연결되며, 상기 호퍼로부터 공급된 상기 보수재를 회전구동하여 이송하는 임펠러;
   상기 임펠러의 하부에 연결되며, 상기 임펠러를 통해 이송된 상기 보수재를 공급받는 이송튜브;
   상기 이송튜브의 일측에 연결되며, 상기 이송튜브를 향해 공기의 유동을 제공하는 블로어;
   상기 이송튜브의 타측에 연결되는 메인공급라인;
   상기 메인공급라인에 연결되어 상기 메인공급라인을 통해 이송된 상기 보수재를 분사하는 분사노즐;
   상기 블로어와 상기 이송튜브 사이에 연결되는 메인에어공급관;
   상기 메인에어공급관 상에 설치되며, 상기 블로어를 통해 유동하는 공기를 개폐하는 제1 밸브;
   압축기;
   상기 압축기와 상기 이송튜브 사이에 연결되어 상기 압축기에 의해 상기 이송튜브에 고압 에어를 공급가능한 보조에어공급관; 및
   상기 보조에어공급관 상에 설치되며, 상기 압축기를 통해 유동하는 공기를 개폐하는 제2 밸브를 포함하는, 챔버 보수장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 챔버 보수장치는 상기 임펠러를 구동하는 구동모터와 상기 제1 및 제2 밸브를 각각 연결하는 제어기를 더 포함하되,
   상기 제어기는,
   상기 제1 및 제2 밸브 중 어느 하나를 개방한 상태에서 상기 구동모터를 구동 또는 정지하여 상기 보수재를 선택적으로 공급가능한, 챔버 보수장치.
6. 삭제

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