KR101549087B1 - Cdq 설비 내 석션 에어 유입 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CDQ(Coke Dry Quenching) 설비의 내부로 석션 에어를 유입하기 위한 장치로서, CDQ 설비의 측벽에 위치하여, 상기 DQ 설비 내부로 상기 석션 에어를 유입시키는 유입 파이프부; 및 유입 파이프부와 연결되어, 유입 파이프부로 석션 에어를 공급하는 에어 라인부를 포함하여, CDQ 설비 내부에서의 코크스의 소각을 방지하고, 상승 가스의 편류를 방지하는 효과를 제공한다.

Description

CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치{APPARATUS FOR FLOWING SUCTION GAS INTO CDQ FACILITY}

본 발명은 CDQ(Coke Dry Quenching) 설비 내부로 석션 에어(suction air)를 유입하기 위한 장치에 관한 기술 분야이다.

도 1은 기존 CDQ 설비의 기본 구조를 설명하는 측단면도이다.

여기서, CDQ(Coke Dry Quenching) 설비는 오븐(oven)에서 압출된 1050℃의 코크스(Coke)를 프리 챔버(10a)와 쿨링 챔버(10b) 내부를 통과하면서 최종적으로 약 200℃ 이하의 온도로 코크스를 절출하고, 고로로 내보내는 설비이다.

코크스 내 잔존하는 미연 가스에는 H₂, CO를 약 10Nm³/t-k 함유함에 따라, CDQ 설비를 안전하게 가동하기 위해서는 챔버(10a, 10b) 내부에는 순환 가스 조성 관리 기준(H₂≤3%, CO≤6%)이 설정되어 있다. 만약, 이러한 관리 기준을 벗어나는 경우에는 폭발의 가능성이 높아지므로, 순환 가스의 조성 관리를 위하여 경사 노통(12, sloping flue) 측으로 석션 에어를 공급하게 된다.

CDQ 설비 내부의 순환 가스 성분의 관리를 위하여, 이러한 석션 에어를 공급하는 경우에, 카본으로 구성된 코크스(1)와 석션 에어가 접촉하게 되면, 코크스의 소각 현상이 발생하게 되어, 코크스의 손실을 유발하는 문제점이 존재하였다. 예컨데, 석션 에어 22,000Nm³/hr 취입시에는 이론적으로는 코크스 손실율 1.03%가 발생하게 된다. 그리고 이러한 코크스 소각시에는 CO₂ 역시 발생하게 되어, 탄소 배출권과 관련된 환경 부담금을 지급하게 되는 문제점도 아울러 존재하였다.

또한, 기존의 CDQ 설비는 코크스(1)를 챔버(10a, 10b) 내부로 장입하는 과정에서 외부로부터 일반 에어가 유입되는데, 대체로 에어의 유입량은 32,000Nm³/hr에 의해 총 수율 감소는 1.4% 정도로 추산되고 있다.

도 2는 기존 CDQ 설비의 기본 구조에서, 상승 가스가 석션 에어와 상충하는 것을 도시한 측단면도이다. 도 3은 기존 CDQ 설비의 기본 구조에서, 상승 가스가 석션 에어와 상충하는 것을 도시한 평단면도이다.

기존의 CDQ 설비는 경사 노통(12a)을 통해 석션 에어를 주입하는데, 이러한 석션 에어는 챔버 내부에서 상승하는 상승 가스(2)와 상호 충돌이 발생(2a)하여, 순환 가스의 불균형 현상을 유발하고, 이에 따라 상승 가스의 편류 발생으로 코크스(1) 온도가 고르지 못하게 되는 문제점이 발생하였다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 석션 에어의 유입으로 인해, 코크스의 소각 현상을 방지할 수 있는 석션 에어 유입 장치를 제공하고자 한다.

둘째, 유입되는 에어 유입 장치로 인하여, 순환 가스의 편류 발생을 방지할 수 있는, 석션 에어 유입 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 CDQ(Coke Dry Quenching) 설비의 내부로 석션 에어를 유입하기 위한 장치로서, 상기 CDQ 설비의 측벽에 위치하여, 상기 CDQ 설비 내부로 상기 석션 에어를 유입시키는 유입 파이프부; 및 상기 유입 파이프부와 연결되어, 상기 유입 파이프부로 상기 석션 에어를 공급하는 에어 라인부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치의 상기 유입 파이프부는, 복수 개로 이루어지며, 상기 CDQ 설비의 코니칼 루프에 방사상으로 대칭하게 위치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치의 상기 유입 파이프부는, 상기 CDQ 설비의 측벽 내부로 침투하는 니플부; 및 상기 니플부와 연결되어, 상기 에어 라인부로부터 상기 석션 에어를 공급받아 상기 니플부로 상기 석션 에어를 제공하는 덕트부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 상기 에어 라인부로 상기 석션 에어를 송출하는 에어 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치의 상기 에어 공급부는, 질소(N₂) 가스로 이루어진 상기 석션 에어를 상기 에어 라인부로 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 상기 CDQ 설비 내부에 위치하여, 상기 CDQ 설비 내부의 상승 가스의 유속을 측정하는 유속 측정부; 및 상기 유속 측정부로부터 상기 상승 가스의 유속에 대한 정보를 수신하고, 상기 니플부의 각도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 석션 에어를 질소(N₂) 가스로 대체하여, 코크스의 소각을 방지하는 효과를 제공한다.

둘째, 석션 에어를 CDQ 설비의 외벽에 방사상으로 대칭하게 설치하여, 유입되는 가스에 의한, 상승 가스의 편류를 방지하는 효과를 제공한다.

셋째, 니플부의 각도 조절을 통하여, 고열의 상승 가스로 인해, 경사 노통에 열부하 현상을 방지하도록 하는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 기존 CDQ 설비의 기본 구조를 설명하는 측단면도이다.
도 2는 기존 CDQ 설비의 기본 구조에서, 상승 가스가 석션 에어와 상충하는 것을 도시한 측단면도이다.
도 3은 기존 CDQ 설비의 기본 구조에서, 상승 가스가 석션 에어와 상충하는 것을 도시한 평단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른, CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치가 CDQ 설비에 설치된 것을 도시하는 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른, CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치가 CDQ 설비에 설치된 것을 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른, CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치의 니플부가 각도 조절되는 것을 도시한 개념도이다.

본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치를 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명에 따른, CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치가 CDQ 설비에 설치된 것을 도시하는 측면도이다. 도 5는 본 발명에 따른, CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치가 CDQ 설비에 설치된 것을 도시하는 평면도이다. 도 6은 본 발명에 따른, CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치의 니플부가 각도 조절되는 것을 도시한 개념도이다.

본 발명에 따른, CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치는 유입 파이프부(110); 및 에어 라인부(120)를 포함한다.

먼저, CDQ 설비는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같으며, 유입 파이프부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, CDQ 설비의 측벽, 보다 구체적으로는 측벽의 외부에서 내부로 침투하게 위치하여, 석션 에어를 CDQ 설비 내부로 유입시키는 구성이다.

바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 유입 파이프부(120)는 복수 개로 이루어지며, CDQ 설비의 코니칼 루프(conical roof, 11)에 상호 방사상으로 대칭하게 위치한다.

유입 파이프부(120)는 CDQ 설비 내부의 고열에 견딜 수 있도록, 적게는 200℃ 내지 1100℃ 범위의 온도에 견딜 수 있는 내열성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

이들 유입 파이프부(120)는 관로가 형성되어, 형성된 관로를 통해 CDQ 내부로 석션 에어를 주입하게 되는데, 석션 에어는 CDQ 설비 내부의 코크스(1)의 연소를 방지하기 위하여 질소(N₂) 가스로 이루어지는 것이 바람직하다.

프리 챔버(10a) 상단에 순환 가스는 챔버의 중간측 쿨링 챔버(10b) 구간에만 흐르기 때문에 장입구 측과 가장 가까운 프리 챔버(10a) 구간의 상단에는 쿨링 효과가 미미하다. 이 경우, 프리 챔버(10a)는 단지 코크스(1)를 저장하는 역할을 하게된다. 따라서, 프리 챔버(10a) 부분에 N₂를 취입하는 경우에는 N2가 프리 챔버(10a)를 가득 채움, 즉 에어 커튼 역할을 수행하게 되는바 챔버(10a, 10b) 내부로 유입되는 일반 대기가 존재하지 않게 되므로, 코크스(1)의 연소를 원천 봉쇄할 수 있게 된다. 질소(N₂)의 프리 챔버(10a)으로의 유입은 상부의 일반 대기의 유입을 막을 뿐만 아니라, 순환 가스(2)의 냉각에 의해 2차적으로 쿨링 효과까지 누릴 수 있으며, 더불어 고온의 조건에 의한 폭발 한계 영역을 축소시킬 수 있다.

에어 라인부(120)는 도 5에 도시된 바와 같이, CDQ 설비의 외벽의 주위를 감는 파이프 형상이며, 상술한 유입 파이프부(110)에 연결되어, 유입 파이프부(110)에 석션 에어를 공급하는 구성이다.

에어 라인부(120)는 일반적인 파이프이면 족하되, CDQ 설비 외벽 역시 내부의 고열 발생으로 인하여, 고열에 노출되는바, 내열성을 가지는 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

유입 파이프부(120)는 니플부(111); 및 덕트부(112)를 포함할 수 있다.

니플부(111)는 CDQ 설비의 측벽을 침투하여, 내부로 돌출 형성된 니플 형상의 구성이다. 도 6을 참조하면, 니플부(111)는 다양한 상하 각도를 가지며, CDQ 설비 내부의 순환 가스의 유동에 따라 이들 니플부(111)의 각도를 조절할 수도 있다.

덕트부(112)는 니플부(111)와 관통되어, 에어 라인부(120)의 석션 에어를 공급받아, 니플부(111)로 석션 에어를 제공하는 매개 구성이다.

덕트부(112) 역시, CDQ 설비의 측벽을 관통하게 형성되되, CDQ 설비 내부에서 돌출형성되지는 않고, 돌출 형성되는 부분은 니플부(111)이다.

덕트부(112)와 니플부(111)의 접합 부분은 상하 그 결합 각도 조절이 가능하도록 결합될 수 있다. 여기서, 이들 연결부위는 용접 등과 같은 방법으로 고정된 결합 부위가 아니라, 플렉서블(flexible)한 연결부위를 가짐으로써, 니플부(111)의 각도 조절이 용이하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른, 석션 에어 유입 장치는 에어 공급부(130)를 더 포함할 수 있는데, 에어 공급부(130)는 에어 라인부(120)으로의 석션 에어를 고압으로 송출하는 일종의 에어 서플라이(air supply)이다.

고압의 에어는 콤프레셔(compressor)를 이용하여, 압축 공기 예컨데, 질소 가스를 만들고, 이를 송출하여 에어 라인부(120)로 공급하는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른, 석션 에어 유입 장치는 유속 측정부(140); 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

유속 측정부(140)는 챔버(10a, 10b)의 내부, 바람직하게는 쿨링 챔버(10a)의 내벽에 부착되어, 순환 가스 상승 기류의 유속을 측정한다.

챔버(10a, 10b) 고 가동시에는 순환 가스의 유속이 증대되고, 증대된 순환 가스는 경사 노통(12)의 상부까지 온도를 상승시키는 요인으로 작용하게 된다.

경사 노통(12)의 온도 상승을 방지하고, 원활하게 보일러로 도달하도록 하기위하여, 니플부(111)의 경사를 조절하여, 순환 가스의 유동을 변경할 필요가 있는 것이다.

도 6(a)는 저 가동율 상대에서 순환 가스의 유동을 도시한 것이며, 이에 따라 니플부(111)의 각도는 상향될 필요는 존재하지 않는다.

유속 측정부(140)는 이들 저 유속의 상승 가스의 속도를 측정하며, 이에 제어부는 이에 대한 정보를 수신하면, 니플부(140)의 각도를 조절하지 않는다. 즉, 상향 조정하지 않고, 직각으로 석션 에어를 주입하도록 한다.

도 6(b)는 중 가동율에 상승하는 순환 가스의 유속은 중속이며, 도 6(c)는 고 가동율에 상승 가스의 유속은 고속으로 상부의 경사 노통(12)에 상승하는 순환 가스가 도달하게 되는바, 제어부는 니플부(111)의 각도를 수직 기준으로 60도로 기울여 석션 가스를 주입하도록 하여, 이들 순환 가스를 경사 노통(12)에 도달하지 않고, 보일러측 방향 즉, 순환 가스 배출구(13) 방향으로 향하도록 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

1: 코크스
2: 상승 가스
2a: 상승하지 못하는 가스
10: CDQ 설비
10a: 프리챔버(prechamber)
10b: 쿨링 챔버(cooling chamber)
11: 코니칼 루프(conical roof)
12: 경사 노통(sloping flue)
12a: 에어 주입구
13: 순환 가스 배출구
100: CDQ 설비 내 석션 에어 유입 장치
110: 유입 파이프부
111: 니플(nipple)부
112: 덕트(duct)부
120: 에어 라인부
130: 에어 공급부
140: 유속 측정부

Claims (6)

1. CDQ(Coke Dry Quenching) 설비의 내부로 석션 에어를 유입하기 위한 장치에 있어서,
   상기 CDQ 설비의 측벽에 위치하여, 상기 CDQ 설비 내부로 상기 석션 에어를 유입시키는 유입 파이프부;
   상기 유입 파이프부와 연결되어, 상기 유입 파이프부로 상기 석션 에어를 공급하는 에어 라인부;
   상기 CDQ 설비 내부에 위치하여, 상기 CDQ 설비 내부의 상승 가스의 유속을 측정하는 유속 측정부; 및
   상기 유속 측정부로부터 상기 상승 가스의 유속에 대한 정보를 수신하는 제어부를 포함하되,
   상기 유입 파이프부는,
   상기 CDQ 설비의 측벽 내부로 침투하는 니플부; 및
   상기 니플부와 연결되어, 상기 에어 라인부로부터 상기 석션 에어를 공급받아 상기 니플부로 상기 석션 에어를 제공하는 덕트부를 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 상승 가스의 유속에 따라, 상기 니플부의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 석션 에어 유입 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 유입 파이프부는,
   복수 개로 이루어지며, 상기 CDQ 설비의 코니칼 루프에 방사상으로 대칭하게 위치되는 것을 특징으로 하는, 석션 에어 유입 장치.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 석션 에어 유입 장치는,
   상기 에어 라인부로 상기 석션 에어를 송출하는 에어 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 석션 에어 유입 장치.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 에어 공급부는,
   질소(N₂) 가스로 이루어진 상기 석션 에어를 상기 에어 라인부로 공급하는 것을 특징으로 하는, 석션 에어 유입 장치.
   
6. 삭제

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