KR101538861B1 - 코크스 오븐 장입구 밀폐장치 - Google Patents

Abstract

코크스 오븐 탄화실에서 건류과정 중 발생되는 가스가 장입구를 통해 탄화실 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치에 관한 것이다.
본 발명의 코크스 오븐 장입구 밀폐장치는, 소정의 높이를 가지는 링 형상으로 형성되어 내측에 중심 방향으로 하향 경사지는 테이퍼부가 형성되며, 탄화실 내에 원료를 장입하는 장입구에 구비되는 고정프레임과, 상기 고정프레임 내측에 삽입되어 상기 장입구를 밀폐하되, 그 외주면에는 가이드홈이 형성된 리드와, 상기 가이드홈에 구비되어 상기 테이퍼부와 접촉하되, 상기 리드의 자중에 의해 압착되는 실링부재 및 상기 실링부재와 함께 상기 가이드홈에 구비되어 상기 리드의 삽입시 상기 실링부재에 가해지는 충격을 흡수하는 완충부재를 포함한다.

Description

코크스 오븐 장입구 밀폐장치{SEALING APPARATUS FOR CHARGING HOLE IN COKE OVEN}

본 발명은 코크스 오븐 장입구 밀폐장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 코크스 오븐 탄화실에서 건류과정 중 발생되는 가스가 탄화실 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 코크스 오븐 장입구 밀폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 다수개의 탄화실을 구비하는 코크스 오븐은 장입차를 이용하여 탄화실 상단에 형성된 장입구를 통해 석탄을 장입하고, 석탄의 장입이 완료되면 리드를 이용하여 장입구를 밀폐한 후, 약 1240℃ 이상의 온도로 약 26시간 동안 외부 공기를 차단시키고 가열함으로써, 코크스를 생산하는 설비이다.

이와 같은 작업을 '건류작업'이라고 하는데, 건류작업이 끝난 코크스는 탄화실의 메인도어를 인출하여 오픈시키고, 압출기의 램에 의해 탄화실로부터 배출되어 트랜스퍼카의 코크스 가이드를 통해 소화차에 적재된 후 소화탑으로 이송되어 소화되는데, 탄화실로부터 코크스의 배출이 완료되면, 압출기와 트랜스퍼카는 탄화실 메인도어를 폐쇄시키고, 탄화실 내에 석탄을 재장입하여 건류작업을 반복 수행한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 건류과정 중 발생한 코크스 오븐 가스는 상승관(10)을 통해 곡관부(40) 및 수집관(60)을 거쳐 화성공장으로 이송 후 정제되어 각 공장의 연료로 사용되는데, 일반적으로 코크스(C)를 압출하기 전에 곡관부 댐퍼를 닫아 가스가 이동하는 통로를 차단시키고, 상승관 커버(20)를 개방함으로써 화성공장으로 이송되던 가스가 코크스 오븐(70) 내로 역류하하여 설비가 파손되는 것을 방지한다.

이때, 탄화실(80) 내에 잔류해 있던 소량의 방산가스가 상승관 배출구를 통해 외부로 배출되는데, 이러한 방산가스는 공기중에 직접적으로 배출되면 환연오염을 발생시키기 때문에 이그나이터를 이용하여 방산가스 소각 절차를 진행하게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 석탄이 장입되는 장입구와 리드 사이에는 리드가 체결되기 위한 프레임이 구비되어 있는데, 시간이 지남에 따라 탄화실 내부의 고열에 의해 미세한 변형이 일어나게 된다.

하지만, 상술한 바와 같은 건류작업이 정상적으로 진행되기 위해서는 탄화실 내부가 완벽하게 밀폐되어야 하는데, 장입구와 리스 사이에 형성된 미세한 간격을 통해 탄화실 내에 생성된 가스가 외부로 유출되는 문제점이 발생하게 된다.

이렇게 건류과정 중 발생되는 가스가 탄화실 외부로 유출되면 환경오염 뿐만 아니라 탄화실 내부의 압력 및 온도가 일정하게 유지되지 않게되어 제조되는 코크스의 품질 또한 나빠지게 되는 문제점이 연속하여 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 종래의 "코크스로 장입구 리드와 프레임(등록실용신안 20-0197081)" 및 "장입구 가스 누설방지용 실링물질 공급장치(공개특허 10-2012-0071713)"에 구체적으로 공지되어 있다.

종래의 "코크스로 장입구 리드와 프레임(등록실용신안 20-0197081)"에서는 코크스로 장입구 리드와 프레임에 있어서, 구조적인 결함과 화학반응으로 인한 산화 산화 및 열응력 발생에 의한 구조적인 변형을 해결하여 수명을 연장시킴으로서 코크스 작업생산성을 향상시킬뿐 아니라, 제품의 신뢰성 및 설비관리의 효율성을 향상시킬 수 있는 장입구 가스 누설방지용 실링물질 공급장치를 제시하였다.

하지만, 이러한 코크스로 장입구 리드와 프레임은 프레임과 리드가 접촉하는 부분을 완벽히 밀폐할 수 없을 뿐만 아니라, 접촉 부위에 육안으로 보이지 않는 미세한 흠이 발생하였을 경우 가스가 유출되는 것을 방지할 수 없으며, 장시간 사용시 결국 리드 및 프레임이 변형되는 것을 방지할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 "장입구 가스 누설방지용 실링물질 공급장치(공개특허 10-2012-0071713)"에서는 장입구 프레임와 장입구 리드 사이 틈새를 용이하게 밀봉할 수 있도록 내부에 수용되는 실링물질을 교반하는 교반기가 구비된 장치하우징본체와, 장치하우징본체의 하부에 설치되어 실링물질을 외부로 배출토록 제공된 분사부 및 분사부에 연결되어 장치하우징본체 내부로 공기를 주입함으로써 장치하우징본체 내부의 실링물질이 응고되지 않도록 제공된 공기주입부를 포함하는 장입구 가스 누설방지용 실링물질 공급장치를 제시 하였다.

하지만, 이러한 장입구 가스 누설방지용 실링물질 공급장치는 수 없이 반복되는 건류과정을 실시할 때 마다 실링물질을 사용하여야 하기 때문에 유지비용이 기하급수적으로 증가하는 문제점이 있으며, 건류과정이 완료된 후 리드를 개방시 리드에 부착되어 있던 실링물질이 탄화실 내부로 유입되는 문제점이 있다.

한국등록실용신안 20-0197081 (2000. 07. 10) 한국공개특허 10-2012-0071713 (2012. 07. 03)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 코크스 오븐 탄화실에서 건류과정 중 발생되는 가스가 장입구를 통해 탄화실 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코크스 오븐 장입구 밀폐장치는, 소정의 높이를 가지는 링 형상으로 형성되어 내측에 중심 방향으로 하향 경사지는 테이퍼부가 형성되며, 탄화실 내에 원료를 장입하는 장입구에 구비되는 고정프레임과, 상기 고정프레임 내측에 삽입되어 상기 장입구를 밀폐하되, 그 외주면에는 가이드홈이 형성된 리드와, 상기 가이드홈에 구비되어 상기 테이퍼부와 접촉하되, 상기 리드의 자중에 의해 압착되는 실링부재 및 상기 실링부재와 함께 상기 가이드홈에 구비되어 상기 리드의 삽입시 상기 실링부재에 가해지는 충격을 흡수하는 완충부재를 포함한다.

상기 실링부재는, 상기 가이드홈에 삽입되되 그 일면에는 고정홈이 형성된 가이드프레임과, 상기 고정홈에 삽입되어 상기 가이드프레임과 접촉하는 실링로프를 포함하고, 상기 고정홈은 그 개구부가 상기 테이퍼부와 수직한 방향으로 마주보도록 형성되며, 상기 실링로프는 상기 테이퍼부와 수직한 방향으로 마주보도록 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 실링부재는, 상기 실링로프에 이물질이 부착되는 것을 방지하도록 상기 실링로프를 둘러싸는 튜브를 더 포함한다.

상기 실링로프 및 튜브는 탄성 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 튜브는 상기 실링로프의 외주면을 원주 방향을 따라 둘러싸도록 구비되되, 상기 실링로프의 외주면 일부가 그 길이 방향을 따라 노출될 수 있도록 개루프 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 개루프 형상 튜브의 개방된 부분이 외부로 노출되지 않도록 상기 튜브의 개방된 부분은 상기 고정홈 내에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 완충부재는, 상기 실링로프가 삽입되는 상기 가이드프레임의 일면과 반대되는 면에 배치되어 상기 실링부재에 발생되는 충격을 흡수하는 판스프링을 포함한다.

본 발명은 하기와 같은 다양한 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 탄화실 내의 가스유출을 방지함으로써 환경오염을 예방할 수 있다.

둘째, 본 발명은 작업장이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

셋째, 본 발명은 리드 및 고정프레임에 충격이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

넷째, 본 발명은 그 구성 및 작동방법이 간단하여 유지보수가 용이하다.

다섯째, 본 발명은 종래의 리드 및 고정프레임을 그대로 사용 가능하다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 각 구성의 분해상태를 나타낸 사시도,
도 3은 종래의 고정프레임 및 리드의 체결상태를 나타낸 단면 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 체결상태를 나타낸 단면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 실링부재 및 완충부재를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 실링부재 및 완충부재의 결합상태를 나타낸 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술에서 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.

이하에서 설명되는 본 발명의 코크스 오븐 장입구 밀폐장치에 관한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐 장입구 밀폐장치는, 고정프레임(100), 리드(200), 실링부재(300) 및 완충부재(360)를 포함한다.

고정프레임(100)은, 소정의 높이를 가지는 링 형상으로 형성되어 내측에 중심 방향으로 하향 경사지는 제1테이퍼부(110)가 형성되며, 그 중심부에는 후술하는 리드(200)가 삽입될 수 있도록 삽입구(120)가 형성되고, 리드(200)가 삽입되지 않았을 때에는 이 삽입구(120)를 통해 탄화실 내로 원료를 장입하게 된다.

제1테이퍼부(110)가 형성됨으로써 고정프레임(100)의 상단에 형성된 삽입구(120)의 직경은 그 하단에 형성된 삽입구(120)의 직경보다 크게 형성되며, 제1테이퍼부(110)의 하단에는 삽입구(120)의 직경이 지속적으로 감소되지 않도록 지면과 수직한 방향으로 절곡되어 형성되는 수직부(130)가 형성된다.

이러한 고정프레임(100)은 탄화실 상단에 형성된 장입구에 구비되어 장입구를 밀폐하기 위한 리드(200)의 체결시 밀폐효과를 상승시킬 뿐만 아니라 리드(200)에 의해 장입구가 충격을 받는 것을 방지하게 된다.

고정프레임(100)의 상단 외주면 및 하단 외주면에는 고정프레임을(100)을 장입구에 체결하였을 때 고정력이 증가될 수 있도록 원반 형상의 상부 돌출부(140) 및 하부 돌출부(150)가 각각 형성된다.

리드(200)는 고정프레임(100)의 삽입구(120)에 안착되어 장입구 및 삽입구(120)를 밀폐하게 되며, 리드(200)와 고정프레임(100)이 밀착됨에 따라 탄화실(80) 내부에서 생성된 가스가 외부로 유출되지 않는 것이다.

리드(200)는 고정프레임(100)에 형성된 제1테이퍼부(110)와 접촉함으로써 장입구를 밀폐하게 되는데, 제1테이퍼부(110)와 접촉되는 리드(200)의 외주면에는 리드(200)의 중심 방향으로 하향 경사지는 제2테이퍼부(270)가 형성되어 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2테이퍼부(270)에는 그 외주면을 따라 가이드홈(260)이 형성되며, 이러한 가이드홈(260)에는 실링부재(300)가 삽입된다.

실링부재(300)는 고정프레임(100)에 리드(200)가 안착되었을 때 제1테이퍼부(110)와 직접 접촉함으로써 실링효과를 극대화 시키게 되며, 가이드프레임(310)과 실링로프(330)를 포함한다.

가이드프레임(310)은 실링로프(330)가 가이드홈(260) 상에서 이탈하지 않도록 고정하는 기능을 하며, 그 일면에는 고정홈(320)이 형성되어 실링로프(330)가 고정 삽입된다.

실링로프(330)는 탄성, 내열성을 가지는 재료로 형성되며 리드(200)가 고정프레임(100)에 안착되었을 때 실링로프(330)가 압착되면서 리드(200)와 고정프레임(100) 사이에 형성된 미세한 간격을 완전 밀폐하게 되며, 리드(200)를 고정프레임(100)으로부터 분리하였을 때는 실링로프(330)의 탄성력에 의해 압착되었던 모습이 다시 원상복구 된다.

가이드프레임(310)의 형상은 다양하게 형성 가능하겠지만 본 일 실시예에서는 가이드홈(260)에 삽입된 가이드프레임(310)이 충격 또는 진동에 의해 움직이지 않고 견고히 고정될 수 있도록 사각형 형상으로 형성하였으며, 고정홈(320)의 형상은 'ㄷ'자 형상으로 형성한 그 개구부가 제1테이퍼부(110)와 수직한 방향으로 마주보도록 배치하였다.

실링로프(330)가 삽입된 가이드프레임(310)은 가이드홈(260)에 삽입되는데, 가이드홈(260)의 형상이 사각형이기 때문에 고정홈(320)의 형상 또한 사각형으로 형성되는 것이 바람직하며, 가이드프레임(310)의 형상이 원형이라면 그에 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 본 일 실시예에서는 실링로프(330)와 고정프레임(100) 사이의 압착력 및 밀착력을 극대화 시키기 위해 사각형 형상의 고정홈(320)을 제1테이퍼부(110)의 경사 각도와 동일한 각도로 경사지게 형성하였다. 즉, 실링로프(330)는 제1테이퍼부(110)와 수직한 방향으로 마주보도록 고정홈(320)에 삽입되며, 리드(200)를 고정프레임(100)에 삽입시 실링로프(330)와 제1테이퍼부(110)가 접하게 된다.

이때 실링로프(330)에는 약 45°의 각도로 압착력이 가해지게 되며, 이러한 압착력은 리드(200)의 자중에 의한 것으로, 실링로프(330)와 제1테이퍼부(110)가 밀착되는데 필요한 구동력은 별도의 결합없이 리드(200)의 자중만으로 이루어 진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 완충부재(360)는 실링로프(330)가 삽입되는 가이드프레임(310)의 일면과 반대되는 면에 배치되어 리드(200)와 고정프레임(100)의 접촉시 실링부재(300)에 가해지는 충격을 흡수하여 실링부재(300)의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라, 고정프레임(100) 및 리드(200)에 가해지는 충격도 완화시킬 수 있는 것이다.

이러한 완충부재(360)는 압축스프링, 인장스프링, 토션스프링 등 다양한 스프링이 사용될 수 있겠지만 본 일 실시예에서는 판스프링(370)을 적용하였고, 볼트 등을 이용하여 고정될 수 있다.

즉, 판스프링(370)을 가이드프레임(200) 상면을 따라 리드(200)의 외주면 방향으로 체결한 후 판스프링(370)이 체결된 가이드프레임(200)을 고정홈(320)에 삽입하는 것이다. 이렇게 판스프링(370)을 체결함으로써 실링부재(300)와 제1테이퍼부(110)가 접촉하면서 발생되는 충격에너지는 판스프링에 의해 흡수되며, 그에 따라 실링부재(300) 및 가이드프레임(310), 고정프레임(100)에 직접적으로 가해지는 충격이 완화되는 것이다.

또한, 본 발명은 튜브(340)를 포함하는 것이 바람직할 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 튜브(340)는 실링로프(330)를 둘러싸는 것으로, 이는 실링로프(330)에 이물질이 부착되는 것을 방지한다. 즉, 본 발명이 적용되는 곳이 탄화실 장입구 이기 때문에 장입구를 통해 올라오는 가스 및 장입구 주변에 부착된 타르와 같은 이물질이 실링로프(330)에 부착되며, 그에 따라 지속적인 사용시 실링로프(330)와 제1테이퍼부(110) 사이의 밀착력이 감소된다.

따라서, 실링로프(330)에 튜브(340)를 둘러쌈으로써 실링로프(330)의 오염을 예방할 수 있고, 반복적인 사용으로 튜브(340)가 오염되면 튜브(340)를 교체할 수 있다.

이러한 튜브(340)는 장입구에서 발생되는 고열을 견딜 수 있도록 내열성을 가지는 것이 바람직 하며, 리드(200)의 탈착시 형상이 원상복구될 수 있도록 탄성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 내열성 고무재질 또는 금속 등이 가능할 것이다.

또한, 튜브(340) 내에 위치하는 실링로프(330)의 탄성력을 충분히 발휘할 수 있도록 튜브(340)는 실링로프(330)의 외주면을 원주 방향을 따라 둘러싸도록 구비되되 실링로프(330)의 외주면 일부가 그 길이 방향을 따라 노출될 수 있도록 개루프 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 개루프 형상 튜브(340)의 개방된 부분이 외부로 노출되지 않도록 그 개방된 부분은 고정홈(320) 내에 위치하는 것이 바람직하다.

즉, 튜브(340)는 실링로프(330)를 완전히 둘러싸지 않고 실링로프(330)와 가이드프레임(310)이 직접적으로 접촉할 수 있도록 개방되며, 그 개방된 부분으로 이물질이 유입되지 않도록 고정홈(320)에 삽입시 외부로 보이지 않도록 위치되는 것이다.

한편, 리드(200)의 상면에는 볼트(610)로 체결되는 원형플레이트(600)가 구비되고, 그 원형플레이트(600)의 중심에는 센터링부재(620)가 구비될 수 있다.

이러한 원형플레이트(600)는 금속재질로 형성되는 것이 바람직하며, 고정프레임(100)에서 리드(200)를 분리시 리드탈착장치(미도시)가 리드(200) 상면에 위치한 후 센터링부재(620)에 의해 리드(200)의 중심을 잡은 후 자석을 이용하여 리드(200)를 분리하게 된다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 : 고정프레임 110 : 제1테이퍼부
120 : 삽입구 200 : 리드
260 : 가이드홈 270 : 제2테이퍼부
300 : 실링부재 310 : 가이드프레임
320 : 고정홈 330 : 실링로프
340 : 튜브 360 : 완충부재
370 : 판스프링

Claims (7)

1. 소정의 높이를 가지는 링 형상으로 형성되어 내측에 중심 방향으로 하향 경사지는 테이퍼부가 형성되며, 탄화실 내에 원료를 장입하는 장입구에 구비되는 고정프레임;
   상기 고정프레임 내측에 삽입되어 상기 장입구를 밀폐하되, 그 외주면에는 가이드홈이 형성된 리드;
   상기 가이드홈에 구비되어 상기 테이퍼부와 접촉하되, 상기 리드의 자중에 의해 압착되는 실링부재; 및
   상기 실링부재와 함께 상기 가이드홈에 구비되어 상기 리드의 삽입시 상기 실링부재에 가해지는 충격을 흡수하는 완충부재를 포함하며,
   상기 실링부재는, 상기 가이드홈에 삽입되되 그 일면에는 고정홈이 형성된 가이드프레임과, 상기 고정홈에 삽입되어 상기 가이드프레임과 접촉하는 실링로프를 포함하고, 상기 고정홈은 그 개구부가 상기 테이퍼부와 수직한 방향으로 마주보도록 형성되며, 상기 실링로프는 상기 테이퍼부와 수직한 방향으로 마주보도록 삽입되는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 실링부재는, 상기 실링로프에 이물질이 부착되는 것을 방지하도록 상기 실링로프를 둘러싸는 튜브를 더 포함하는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 실링로프 및 튜브는 탄성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 튜브는 상기 실링로프의 외주면을 원주 방향을 따라 둘러싸도록 구비되되, 상기 실링로프의 외주면 일부가 그 길이 방향을 따라 노출될 수 있도록 개루프 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 개루프 형상 튜브의 개방된 부분이 외부로 노출되지 않도록 상기 튜브의 개방된 부분은 상기 고정홈 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 완충부재는, 상기 실링로프가 삽입되는 상기 가이드프레임의 일면과 반대되는 면에 배치되어 상기 실링부재에 발생되는 충격을 흡수하는 판스프링을 포함하는, 코크스 오븐 장입구 밀폐장치.

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