KR101560886B1 - Coke oven and method for injection of reaction gas in coke oven using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코크스로 건류되는 석탄이 저장되는 탄화실; 상기 탄화실 내부의 일측에 제공되어, 상기 탄화실 내부의 탄소화합물을 산화시키는 반응가스를 상기 탄화실 가스웨이를 따라 분사하는 투입노즐; 상기 탄화실의 타측에 제공되어, 상기 반응가스와 상기 탄화실 내부의 상기 탄소화합물의 반응에 의해 생성된 코크스 오븐 가스가 배출되는 가스상승관;을 포함하고, 상기 투입노즐은 상기 탄화실의 내부의 전면벽에 인접하게 제공되고, 상기 가스상승관은 상기 탄화실 내부의 후면벽에 인접하게 제공되며, 상기 투입노즐은, 상기 탄화실의 측벽에 인접하게 배치하여 상기 반응가스를 상기 측벽에 인접하게 분사함으로써, 상기 탄화실 가스웨이의 측벽에 부착된 상기 탄소화합물과의 유효접촉충돌을 높여 상기 가스상승관으로 배출되는 코크스 오븐 가스를 증량시키는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐을 제공한다.The present invention relates to a carbonization chamber in which coking coal is stored; An injection nozzle provided at one side of the inside of the carbonization chamber for injecting a reaction gas for oxidizing a carbon compound inside the carbonization chamber along the carbonization chamber gasway; And a gas rising pipe provided on the other side of the carbonization chamber and discharging the coke oven gas generated by the reaction of the reaction gas and the carbon compound inside the carbonization chamber, Wherein the gas rising pipe is provided adjacent to a rear wall inside the carbonization chamber and the introduction nozzle is disposed adjacent to a side wall of the carbonization chamber so that the reaction gas is adjacent to the side wall Thereby increasing the effective contact collision with the carbon compound adhered to the sidewall of the carbonization chamber gasway, thereby increasing the amount of the coke oven gas discharged to the gas riser pipe.

Description

코크스 오븐 및 이를 활용한 반응가스 투입방법{COKE OVEN AND METHOD FOR INJECTION OF REACTION GAS IN COKE OVEN USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coke oven and a reaction gas introduction method using the coke oven,

본 발명은 코크스 오븐 및 이를 활용한 반응가스 투입방법에 관한 것으로서, 반응가스가 투입되는 투입노즐의 투입구의 배치방향과 투입방향을 최적화하여 탄화실 내의 가스웨이에 노출된 탄소화합물과 반응가스를 효과적으로 반응시켜 코크스 오븐 가스를 증량시키는 코크스 오븐 및 이를 활용한 반응가스 투입방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coke oven and a reaction gas introducing method using the coke oven, and more particularly, it relates to a coke oven and a reaction gas introducing method using the coke oven. To a coke oven for increasing a coke oven gas and a method for introducing a reaction gas using the coke oven.

코크스 오븐 가스(COKE OVEN GAS)는 제철소에서 코크스 건류 과정에서 부산물로 생성되는 가스를 말한다. 이러한 코크스 오븐 가스는 정제 과정을 통해 제철소 내에서 연료로 대부분 사용하고 있으나, 최근 코크스 오븐 가스의 사용량이 증가하게 되어 코크스 오븐 가스를 증량시키는 것이 중요한 과제로 대두되고 있다. Coke oven gas (COKE OVEN GAS) refers to the gas produced as a by-product in the coke oven process at the steelworks. Although the coke oven gas is mostly used as fuel in the steelworks through the refining process, the use amount of the coke oven gas has recently been increased, and thus increasing the coke oven gas has become an important task.

한편, 최근 이산화탄소 문제의 부각으로 인해 수소 대량생산이 중요한 이슈로 부각되고 있는데, 이 가운데 수소를 대량 생산할 수 있는 잠재적 원료로서 코크스 오븐 가스가 주목을 받고 있다. In recent years, mass production of hydrogen is becoming an important issue due to the incidence of carbon dioxide problem. Among them, coke oven gas is attracting attention as a potential raw material for mass production of hydrogen.

그리나 미정제 코크스 오븐 가스에 포함된 타르, H2S 등의 존재로 인해 고온 코크스 오븐 가스의 현열을 열교환 장치를 통해 에너지를 회수하기 어려운 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 최근 일본에서는 고온 미정제 코크스 오븐 가스에 포함된 타르를 촉매를 사용하여 분해하거나 산소를 투입하여 약 1200℃의 고온에서 부분 산화시켜 가연성 가스성분을 증량하는 연구가 이루어지고 있으나, 촉매 재생과 높은 산소소모에 따른 기술적, 경제적 문제를 안고 있다.However, due to the presence of tar and H 2 S contained in the crude coke oven gas, it is difficult to recover the sensible heat of the high-temperature coke oven gas through the heat exchanger. In order to solve such a problem, in recent years, research has been conducted in which tar contained in a high-temperature unfixed coke oven gas is decomposed using a catalyst or oxygen is injected to partially oxidize at a high temperature of about 1200 ° C to increase a combustible gas component However, it has technical and economic problems due to catalyst regeneration and high oxygen consumption.

그리고, 탄소와 이산화탄소 또는 물과의 반응을 통해 일산화탄소 및 수소를 얻는 연구가 석탄가스화의 주요한 반응으로 주목을 받아왔지만, 가스화를 위해 고온의 열에너지가 필요하며, 이를 해결하기 위해 다량의 산소를 사용하고 있는 실정이다.In addition, research on carbon monoxide and hydrogen through the reaction of carbon with carbon dioxide or water has attracted attention as a major reaction of coal gasification. However, high temperature thermal energy is required for gasification, and a large amount of oxygen is used In fact.

또한, 탄화실의 가스웨이의 구조는 긴 정육면체 모양을 가지고 있어 일반적인 원통형 가스화 반응기와 상당한 차이가 있어 가스화 반응기에 사용하는 투입노즐을 그대로 사용할 경우 반응가스가 탄화실 가스웨이의 벽면에 주로 있는 부착카본 등과 낮은 유효 접촉 충돌을 일으켜 반응가스의 전환율이 낮아지는 문제점이 있다. In addition, since the structure of the gasway of the carbonization chamber has a long cube shape, there is a considerable difference from a general cylindrical gasification reactor. Therefore, when the injection nozzle used in the gasification reactor is used as it is, So that the conversion rate of the reaction gas is lowered.

그리고, 탄화실 내부로 석탄을 장입할 때마다 생기는 산모양의 굴곡을 없애주는 레벨러의 사용이 필요하고, 이러한 레벨러를 투입하여 석탄을 평탄화하는 작업을 해야하기 때문에 반응가스를 투입하는 투입노즐은 레벨러와 간섭이 되지 않아야 하는바, 투입노즐의 설치길이에 일정한 한계가 있는 문제점이 있다.In addition, since it is necessary to use a leveler for eliminating mountain-like bending that occurs every time coal is charged into the carbonization chamber, and the leveler must be charged to planarize the coal, There is a problem that the installation length of the injection nozzle has a certain limit.

본 발명은 상기와 같은 종래의 코크스 오븐 및 코크스 오븐의 반응가스 투입방법에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.The present invention is realized by recognizing at least one of the requirements or problems generated in the conventional coke oven and coke oven input method of reaction gas.

본 발명은 일 측면으로서, 투입노즐을 통하여 탄화실 내부로 투입되는 반응가스와 탄화실 가스웨이의 벽면에 주로 있는 부착카본 등의 탄소화합물과의 유효 접촉충돌율을 향상시켜 반응가스가 가연성 가스인 코크스 오븐 가스로 전환되는 효율을 향상시킬 수 있는 코크스 오븐을 제공하고자 한다.In one aspect, the present invention provides a method for improving the effective contact collision ratio between a reaction gas introduced into a carbonization chamber through a charging nozzle and a carbon compound such as adhered carbon mainly present on a wall surface of a carbonization chamber gasway, To provide a coke oven capable of improving the efficiency of conversion into coke oven gas.

본 발명은 일 측면으로서, 반응가스를 투입하는 투입노즐과 간섭이 발생하지 않는 코크스 오븐을 제공하고자 한다.In one aspect of the present invention, there is provided a coke oven in which no interference occurs with a feed nozzle for introducing a reaction gas.

본 발명은 일 측면으로서, 투입노즐은 상기 탄화실의 내부에서 높이조절이 가능하도록 구비되어, 탄화실 내부의 석탄의 레벨을 평탄화하는 레벨러와의 간섭의 방지가 가능한 코크스 오븐을 제공하고자 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a coke oven capable of preventing interference with a leveler that flattenes a level of coal in a carbonization chamber, the height of which is adjustable within the carbonization chamber.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 코크스로 건류되는 석탄이 저장되는 탄화실; 상기 탄화실 내부의 일측에 제공되어, 상기 탄화실 내부의 탄소화합물을 산화시키는 반응가스를 상기 탄화실 가스웨이를 따라 분사하는 투입노즐; 상기 탄화실의 타측에 제공되어, 상기 반응가스와 상기 탄화실 내부의 상기 탄소화합물의 반응에 의해 생성된 코크스 오븐 가스가 배출되는 가스상승관;을 포함하고, 상기 투입노즐은 상기 탄화실의 내부의 전면벽에 인접하게 제공되고, 상기 가스상승관은 상기 탄화실 내부의 후면벽에 인접하게 제공되며, 상기 투입노즐은, 상기 탄화실의 측벽에 인접하게 배치하여 상기 반응가스를 상기 측벽에 인접하게 분사함으로써, 상기 탄화실 가스웨이의 측벽에 부착된 상기 탄소화합물과의 유효접촉충돌을 높여 상기 가스상승관으로 배출되는 코크스 오븐 가스를 증량시키는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐을 제공한다.In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbonization chamber, comprising: a carbonization chamber in which coking coal is stored; An injection nozzle provided at one side of the inside of the carbonization chamber for injecting a reaction gas for oxidizing a carbon compound inside the carbonization chamber along the carbonization chamber gasway; And a gas rising pipe provided on the other side of the carbonization chamber and discharging the coke oven gas generated by the reaction of the reaction gas and the carbon compound inside the carbonization chamber, Wherein the gas rising pipe is provided adjacent to a rear wall inside the carbonization chamber and the introduction nozzle is disposed adjacent to a side wall of the carbonization chamber so that the reaction gas is adjacent to the side wall Thereby increasing the effective contact collision with the carbon compound adhered to the sidewall of the carbonization chamber gasway, thereby increasing the amount of the coke oven gas discharged to the gas riser pipe.

바람직하게, 투입노즐은 복수 개로 구비되고, 각각의 상기 측벽에 적어도 하나 이상의 상기 투입노즐이 인접하게 배치되도록 구비될 수 있다.Preferably, a plurality of closing nozzles are provided, and at least one or more of the closing nozzles are disposed adjacent to the respective side walls.

바람직하게, 상기 투입노즐은 상하방향으로 이격된 복수의 반응가스투입구가 형성되고, 상기 반응가스투입구는 적어도 1열 이상으로 형성되며, 복수의 상기 반응가스투입구는 상기 측벽에 부착된 상기 탄소화합물의 높이와 대응되는 높이에 배치될 수 있다.Preferably, the injection nozzle has a plurality of reaction gas inlet ports spaced apart from each other in the vertical direction, the reaction gas inlet port is formed in at least one column, and the plurality of reaction gas inlet ports And may be disposed at a height corresponding to the height.

바람직하게, 투입노즐은 상기 가스상승관의 방향으로 상기 반응가스를 분사하여 상기 가스웨이에 기류를 형성될 수 있다.Preferably, the injection nozzle may form an air flow in the gas path by spraying the reaction gas in the direction of the gas riser.

바람직하게, 투입노즐의 반응가스투입구는 상기 가스상승관 방향으로 -10~10° 이내의 분사각을 가지도록 구비될 수 있다.Preferably, the reaction gas inlet of the injection nozzle may have a spray angle within the range of -10 to 10 degrees in the gas riser direction.

바람직하게, 투입노즐은 상기 가스상승관의 반대방향인 상기 탄화실의 전면벽 방향으로 반응가스를 분사하여 상기 가스웨이에 기류를 형성할 수 있다.Preferably, the injection nozzle may form a gas flow in the gas path by spraying the reaction gas in the direction of the front wall of the carbonization chamber opposite to the gas rising tube.

바람직하게, 상기 투입노즐은, 상기 1열에 적어도 4개 이상의 상기 반응가스투입구가 구비될 수 있다.Preferably, the injection nozzle may include at least four reaction gas inlet ports in the first row.

바람직하게, 상기 투입노즐은 상기 측벽의 사이에 배치된 단일의 상기 투입노즐로 구비되고, 상기 투입노즐에 형성된 반응가스투입구를 통하여 상기 측벽에 인접하게 반응가스를 분사하도록 구비될 수 있다.Preferably, the injection nozzle is provided with a single injection nozzle disposed between the side walls, and the reaction gas may be injected adjacent to the side wall through a reaction gas inlet formed in the injection nozzle.

바람직하게, 상기 투입노즐은, 상기 반응가스투입구가 각각의 상기 측벽에 인접하게 배치되도록 단일의 상기 투입노즐로부터 분기되는 복수의 상기 반응가스투입구를 구비하고, 각각의 상기 반응가스투입구가 각각의 상기 측벽에 인접하게 배치될 수 있다.Preferably, the introduction nozzle has a plurality of reaction gas inlet ports branched from a single injection nozzle so that the reaction gas inlet port is disposed adjacent to each of the side walls, May be disposed adjacent the side wall.

바람직하게, 투입노즐은, 상기 탄화실의 내부에서 상하방향으로 이동 가능하도록 구비될 수 있다.Preferably, the injection nozzle may be provided so as to be movable in the vertical direction within the carbonization chamber.

바람직하게, 투입노즐은, 투입노즐의 반응가스투입구는 상기 탄화실의 가스웨이의 측벽으로부터 30mm 이격되는 간격으로 밀착되도록 구비될 수 있다.Preferably, the charging nozzle may be provided such that the reaction gas inlet of the charging nozzle is in close contact with an interval of 30 mm from the side wall of the gasway of the carbonization chamber.

바람직하게, 상기 반응가스는, CO2, H2O 중에서 선택된 하나 이상의 가스를 포함할 수 있다.Preferably, the reaction gas may include at least one gas selected from CO 2 and H 2 O.

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이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄화실 내부의 탄소화합물을 산화시키는 반응가스를 상기 탄화실 가스웨이를 따라 분사하는 투입노즐은 상기 측벽에 인접하게 배치함으로써, 코크스 오븐의 탄화실의 측벽에 부착된 탄소화합물과 반응가스의 유효접촉충돌을 높여 코크스 오븐 가스를 증량시킬 수 있고, 부착된 탄소화합물의 제거효율이 상승되어, 코크스 설비의 안정적 조업이 가능해지고, 부착 탄소화합물의 제거에 필요한 인력 및 장비의 소모가 저감될 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, the injection nozzle for spraying the reaction gas for oxidizing the carbon compound in the carbonization chamber along the carbonization chamber gasway is disposed adjacent to the side wall, so that the carbonization of the coke oven It is possible to increase the effective contact collision between the carbon compound attached to the side wall of the yarn and the reactive gas to increase the coke oven gas and increase the removal efficiency of the attached carbon compound to enable stable operation of the coke plant, There is an effect that consumption of manpower and equipment required for removal can be reduced.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 투입노즐의 반응가스투입구를 상기 측벽에 부착된 상기 탄소화합물의 높이와 대응되는 높이에 배치함으로써, 코크스 오븐의 부착 탄소화합물의 제거효율이 향상되어, 코크스 설비의 안정적인 작업과 부착 탄소화합물의 제거에 필요한 인력 및 장치의 소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the reaction gas inlet of the injection nozzle is disposed at a height corresponding to the height of the carbon compound attached to the sidewall, thereby improving the removal efficiency of the adhered carbon compound in the coke oven, It is possible to minimize the work and apparatus consumption required for stable operation and removal of adhered carbon compounds.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 탄화실 상부에 형성되는 가스웨이에 형성되는 가스상승관 방향의 반응가스의 기류의 흐름을 고려하여 측벽에 부착된 부착카본 등과의 반응을 위한 유효접촉충돌을 높여 반응가스를 효과적으로 코크스 오븐 가스로 전환시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, in consideration of the flow of the reaction gas in the direction of the gas rising tube formed on the gasway formed on the carbonization chamber, the effective contact collision for reaction with the attached carbon, There is an effect that the reaction gas can be effectively converted into the coke oven gas.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 투입노즐은 상기 탄화실의 내부에서 높이조절이 가능하도록 구비되어, 탄화실 내부의 석탄의 레벨을 평탄화하는 레벨러와의 간섭의 방지하고, 탄화실 내의 측벽에 부착된 탄소화합물이 주로 부착되는 높이로 투입노즐을 배치할 수 있어 부착 탄소화합물과 반응가스의 유효접촉충돌을 높힐 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the feed nozzle is provided so as to be adjustable in height within the carbonization chamber, thereby preventing interference with the leveler for leveling the level of coal in the carbonization chamber, The injection nozzle can be disposed at a height at which the carbon compound is mainly adhered, so that the effective contact collision between the adhered carbon compound and the reactive gas can be enhanced.

본 발명의 일실시예에 의하면, 투입노즐의 반응가스투입구는 상기 가스상승관 방향으로 -10 ~ 10°의 분사각을 가지도록 구비됨으로써, 투입물이 탄화실의 측벽에 물리적으로 강타하는 것을 최소화하고, 코크스 오븐의 탄화실의 측벽에 부착된 탄소화합물과 반응가스의 유효접촉충돌을 높여 코크스 오븐 가스를 증량시킬 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the reaction gas inlet of the injection nozzle has a spraying angle of -10 to 10 degrees in the direction of the gas rising tube, thereby minimizing the physically striking of the input to the side wall of the carbonizing chamber , The effective contact collision of the reaction gas with the carbon compound attached to the sidewall of the carbonization chamber of the coke oven is increased to increase the coke oven gas.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 투입노즐을 통한 기류형성의 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 코크스 오븐에 사용되는 투입노즐을 도시한 사시도이다.
도 3(a)는 도 2(a)의 단일 투입노즐에 의한 탄화실 내부의 기류형성을 도시한 도면이다.
도 3(b)는 도 2(b)의 단일 투입노즐에 의한 탄화실 내부의 기류형성을 도시한 도면이다.
도 4는 단일의 투입노즐로부터 분기되는 복수의 반응가스투입구에 의한 탄화실 내부의 기류형성을 도시한 도면이다
도 5(a) 및 도 5(b)는 도 2(b)의 복수의 투입노즐의 가스상승관 방향의 분사에 의한 탄화실 내부의 기류형성을 도시한 도면이다.
도 6은 도 2(b)의 복수의 투입노즐의 가스상승관 반대방향의 분사에 의한 탄화실 내부의 기류형성을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing the concept of airflow formation through an injection nozzle of a coke oven according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing the injection nozzle used in the coke oven.
Fig. 3 (a) is a view showing air flow formation in the carbonization chamber by the single injection nozzle of Fig. 2 (a).
Fig. 3 (b) is a view showing air flow formation in the carbonization chamber by the single injection nozzle of Fig. 2 (b).
4 is a view showing air flow formation in a carbonization chamber by a plurality of reaction gas inlet ports branched from a single injection nozzle
5 (a) and 5 (b) are views showing the formation of an air flow inside the carbonization chamber by the injection in the direction of the gas rising tube of the plurality of injection nozzles in Fig. 2 (b).
Fig. 6 is a view showing air flow formation in the carbonization chamber by the injection in the direction opposite to the gas rising tube of the plurality of injection nozzles in Fig. 2 (b). Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, a coke oven according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에 도시된 바와 같이, 코크스 오븐은 탄화실(100) 가스웨이(W)의 측벽(110)에 부착된 탄소화합물(K)과의 유효접촉충돌을 높여 가스상승관(200)으로 배출되는 코크스 오븐 가스를 증량시키도록, 투입노즐(300)의 투입구는 상기 양측벽에 인접하게 배치되어 상기 측벽(110)에 인접하게 배치되어, 상기 탄소화합물을 산화시키는 반응가스를 상기 가스웨이(W)를 따라 분사할 수 있다.1, the coke oven increases the effective contact collision with the carbon compound K attached to the sidewall 110 of the gasification chamber 100 of the carbonization chamber 100, and is discharged to the gas rising tube 200 In order to increase the coke oven gas, a charging port of the charging nozzle 300 is disposed adjacent to the sidewalls 110 and disposed adjacent to the sidewalls 110 to supply a reaction gas for oxidizing the carbon compound to the gas path W, As shown in FIG.

이때, 코크스 오븐은 코크스로 건류되는 석탄(C)이 저장되는 상기 탄화실(100)과, 상기 탄화실(100) 내부의 일측에 제공되어, 상기 탄화실(100) 내부의 상기 탄소화합물을 산화시키는 상기 반응가스를 상기 탄화실(100) 가스웨이(W)를 따라 분사하는 상기 투입노즐(300)과, 상기 탄화실(100)의 타측에 제공되어, 상기 반응가스와 상기 탄화실(100) 내부의 탄소화합물의 반응에 의해 생성된 코크스 오븐 가스가 배출되는 상기 가스상승관(200)을 포함할 수 있다.At this time, the coke oven is provided with the carbonization chamber 100 in which the carbon (C) to be carbonized by the coke is stored, and the carbonization chamber 100 provided inside the carbonization chamber 100 to oxidize the carbon compound in the carbonization chamber 100 The injection nozzle 300 for injecting the reaction gas along the gas path W of the carbonization chamber 100 and the injection nozzle 300 for supplying the reaction gas and the carbonization chamber 100 to the other side of the carbonization chamber 100, And the gas ascending pipe 200 through which the coke oven gas generated by the reaction of the carbon compound inside can be discharged.

탄화실(100)의 내부에는 석탄(C)이 소정의 높이 이상으로 저장될 수 있고, 통상적으로 건류과정에서 탄화실(100) 내부벽의 온도는 대략 1100 ℃까지 상승한다. In the carbonization chamber 100, coal (C) can be stored at a predetermined height or higher, and the temperature of the inner wall of the carbonization chamber 100 generally rises to about 1100 ° C during the course of the carbonization.

그리고, 가스웨이(W)는 탄화실(100) 내부에 길이방향으로 형성되는 공간으로, 투입되는 석탄(C)의 상부에 형성되는 공간이다. 투입노즐(300)을 통하여 분사된 반응가스는 가스웨이(W)를 통하여 탄화실(100) 내부를 이동할 수 있고, 가스웨이(W)를 지나면서 탄소화합물 등과 반응하여 생성된 코크스 오븐가스와 반응하지 않고 배출되는 반응가스는 가스상승관(200)을 통하여 배출될 수 있다.The gasway W is a space formed in the longitudinal direction inside the carbonization chamber 100 and formed in the upper portion of the coal C to be introduced. The reaction gas injected through the injection nozzle 300 can move through the gasway W in the carbonization chamber 100 and react with a coke oven gas generated by reaction with a carbon compound etc. The reaction gas can be discharged through the gas ascending pipe 200.

반응가스는 탄화실(100) 내부의 탄소화합물을 산화시키는데, 이러한 반응가스는 CO2, H2O 중에서 선택된 하나 이상의 가스일 수 있다. 즉, 반응가스는 투입노즐(300)을 통하여 CO2 혹은 스팀의 형태로 탄화실(100)의 가스웨이(W) 상으로 분사될 수 있다.The reaction gas oxidizes carbon compounds in the carbonization chamber 100, and the reaction gas may be at least one gas selected from CO 2 and H 2 O. That is, the reaction gas can be injected onto the gasway W of the carbonization chamber 100 through the injection nozzle 300 in the form of CO 2 or steam.

탄화실(100)의 측벽(110)에 주로 부착되는 부착된 탄소화합물(K)은 주로 고밀도부착카본, 부착타르, 스폰지카본, 기타 탄화수소 등이 있을 수 있다.The attached carbon compound (K) mainly attached to the sidewall 110 of the carbonization chamber 100 may be mainly high density carbon, attached tar, sponge carbon, other hydrocarbons and the like.

고온의 코크스 오븐 탄화실(100)에 반응가스(CO2, H2O 등)을 투입하여 일산화탄소(CO) 및 수소(H2), 메탄(CH4) 등을 포함한 가연성 가스로 전환하는 코크스 오븐 가스 증량방법은 반응가스가 가스웨이(W)를 통해 흘러감으로 탄화실(100) 가스웨이(W)의 내부에 노출 및 고착된 부착카본 등의 탄소화합물과의 접촉이 핵심적인 반응경로이다. 주요 반응은 다음과 같다.In the reaction gas (CO 2, H 2 O, etc.) at a high temperature of the coke oven carbonization chamber (100) to carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2), methane (CH 4) coke to switch to the combustible gas, including oven The gas increasing method is a reaction path in which the reaction gas flows through the gas path W and is in contact with the carbon compound such as the adhered carbon exposed and fixed inside the gas path W of the carbonization chamber 100. The main reactions are as follows.

Figure 112013101680712-pat00001
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Figure 112013101680712-pat00002
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도 1에 도시된 바와 같이, 탄화실(100) 내부로 반응가스를 공급하면, 이산화탄소(CO2) 또는 물(H2O)과 탄소화합물의 탄소(C)가 접촉하여 반응하며 현열을 흡수하여 일산화탄소(CO)로 전환된다.As shown in FIG. 1, when a reaction gas is supplied into the carbonization chamber 100, carbon dioxide (CO 2 ) or water (H 2 O) and carbon (C) Carbon monoxide (CO).

또한, 일산화탄소(CO)와 함께 배출되는 수소가스(H2)는 연료 또는 다른 공정물질로 사용될 수 있다.
In addition, hydrogen gas (H 2 ) emitted with carbon monoxide (CO) can be used as a fuel or other process material.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 탄화실(100)의 내부에 저장된 석탄(C)은 탄화실(100)의 천장에 형성된 복수의 장입구(H)를 통하여 공급되고, 장입구(H)를 통하여 주입되는 과정에서 석탄(C)이 투입되는 장입구(H) 주변으로 석탄(C)의 레벨이 높이질 수 있다. 이렇게 형성된 탄화실(100) 내부의 석탄(C)의 높낮이의 차이는 레벨러에 의해 평탄화될 수 있다.1, the coal C stored in the carbonization chamber 100 is supplied through a plurality of inlet ports H formed in the ceiling of the carbonization chamber 100, The level of the coal C can be raised around the inlet port H into which the coal C is injected. The difference in height of the coal (C) inside the carbonization chamber (100) thus formed can be planarized by the leveler.

또한, 투입된 석탄(C)은 건류과정에서 부피가 줄지만 석탄(C) 투입초기에는 가스웨이(W)의 공간이 국부적인 부분에서는 협소하게 확보되어 있어, 레벨러 등을 활용하여 투입된 석탄(C)을 평탄화하는 작업일 필요할 수 있다.In addition, although the volume of the charged coal (C) is reduced during the carburization process, the space of the gasway (W) is narrowly secured at the local portion at the initial stage of charging the coal (C) May be required to planarize the substrate.

레벨러에 의해 장입구(H) 주변에 적체되어 있던 석탄(C)이 평탄화된 후에도 도 1에 도시된 바와 같이, 탄화실(100)의 가스웨이(W)의 측벽(110)에는 부착카본 등의 부착된 탄소화합물(K)이 부착되어 있을 수 있다.
The side wall 110 of the gas path W of the carbonization chamber 100 is provided with a plurality of through holes (not shown) on the side walls 110 of the carbonization chambers 100, even after the coal C, The attached carbon compound (K) may be adhered.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)은 상기 탄화실(100) 내부의 일측에 제공되어, 상기 탄화실(100) 내부의 상기 탄소화합물을 산화시키는 상기 반응가스를 상기 탄화실(100) 가스웨이(W)를 따라 분사하는 부재이다.1 to 6, the injection nozzle 300 is provided at one side of the inside of the carbonization chamber 100, so that the reaction gas for oxidizing the carbon compound inside the carbonization chamber 100 is introduced into the carbonization chamber 100, (100) gasway (W).

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 투입노즐(300)은 상기 양 측벽의 사이에 배치된 단일의 투입노즐(300)로 구성될 수 있다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the injection nozzle 300 may be composed of a single injection nozzle 300 disposed between the both side walls.

또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)은 반응가스투입구(310)를 통하여 양 측벽(110)에 인접하게 반응가스를 분사하도록 구비될 수 있다.Also, as shown in FIG. 3B, the injection nozzle 300 may be provided to inject the reaction gas adjacent to both side walls 110 through the reaction gas inlet 310.

특히, 도 3b의 경우에는, 도 2(b)에 도시된 형태의 투입노즐(300)이 설치되어 반응가스투입구(310)를 통하여 양 측벽(110)으로 반응가스를 분사한 경우의 탄화실(100) 내부의 기류의 흐름을 도시하고 있는데, 투입노즐(300)은 반응가스투입구(310)를 통하여 양 측벽(110)으로 반응가스의 분사를 하여 측벽(100)에 부착된 탄소화합물 등과 반응가스의 유효접촉충돌율이 향상될 수 있다.Particularly, in the case of FIG. 3B, the injection nozzle 300 of the type shown in FIG. 2 (b) is installed and the reaction gas is injected into the both side walls 110 through the reaction gas inlet port 310 The injection nozzle 300 injects the reaction gas into the both side walls 110 through the reaction gas inlet port 310 so that the carbon compound adhered to the side wall 100 and the reactive gas Can be improved.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)은 상기 반응가스투입구(310)가 각각의 상기 측벽(110)에 인접하게 배치되도록 단일의 상기 투입노즐(300)로부터 분기되는 복수의 상기 반응가스투입구(310)를 구비하고, 각각의 상기 반응가스투입구(310)가 각각의 상기 측벽(110)에 인접하게 배치될 수 있다.4, the injection nozzle 300 includes a plurality of the reaction gas inlet ports 310 branched from the single injection nozzle 300 so that the reaction gas inlet ports 310 are disposed adjacent to the respective side walls 110, A reaction gas inlet 310 may be provided and each of the reaction gas inlet holes 310 may be disposed adjacent to each of the side walls 110.

도 4에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)은 탄화실의 가로방향으로 길게 배치되어, 투입노즐(300)의 양측이 탄화실의 양 측벽(110)에 인접하게 배치되는 단일의 투입노즐(300)로 형성될 수 있다. 또한, 투입노즐(300)의 양측에는 전면과 후면 중 적어도 어느 한 방향으로 돌출부가 형성될 수 있고, 돌출부에는 반응가스투입구(310)가 형성될 수 있다.4, the injection nozzle 300 is disposed in the lateral direction of the carbonization chamber so that both sides of the injection nozzle 300 are connected to a single injection nozzle (not shown) disposed adjacent to both side walls 110 of the carbonization chamber 300). In addition, protrusions may be formed on both sides of the injection nozzle 300 in at least one of the front side and the rear side, and a reaction gas inlet 310 may be formed in the protrusions.

도 4에 도시된 바와 같이, 반응가스투입구(310)가 전면과 후면의 양측에 형성되는 경우는 탄화실(100)의 전면벽(120) 방향의 공간으로도 반응가스가 분사될 수 있어, 전면벽(120)과 투입노즐(300)의 사이의 공간에 부착된 탄소화합물의 제거효율이 향상될 수 있다.As shown in FIG. 4, when the reaction gas inlet 310 is formed on both sides of the front and rear surfaces, the reaction gas can be injected into the space in the direction of the front wall 120 of the carbonization chamber 100, The removal efficiency of the carbon compound attached to the space between the wall 120 and the injection nozzle 300 can be improved.

이러한 돌출부에 형성된 반응가스투입구(310)를 통하여 일정한 분사각을 가지고 반응가스가 분사될 수 있다.The reactive gas may be injected through the reaction gas inlet 310 formed at the protrusion with a certain injection angle.

도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)은 탄화실(100) 내부의 가스웨이(W)의 측벽(110)에 인접하게 배치될 수 있다.5A through 6, the injection nozzle 300 may be disposed adjacent to the sidewall 110 of the gas path W within the carbonization chamber 100. [

투입노즐(300)이 가스웨이(W)의 측벽(110)에 인접하게 배치될 경우, 탄화실(100) 가스웨이(W)의 측벽(110)에 부착된 부착카본 등의 탄소화합물과, CO2 등의 반응가스의 유효접촉충돌율이 향상될 수 있다.When the injection nozzle 300 is disposed adjacent to the side wall 110 of the gas path W, carbon compounds such as attached carbon adhered to the side wall 110 of the gas path W of the carbonization chamber 100, 2 or the like can be improved.

위와 같이 반응가스와 부착된 탄소화합물 등과의 유효접촉충돌율이 향상되는 경우, 코크스 오븐 가스의 발생량이 높아져서 경제성이 향상될 수 있는 이점이 있다. 또한, 코크스 오븐의 측벽(110)에 부착된 탄소화합물(K)의 제거효율이 상승되어, 코크스 설비의 안정적 조업이 가능해지고, 부착 탄소화합물의 제거에 필요한 인력 및 장비의 소모가 저감될 수 있다.When the effective contact collision rate between the reaction gas and the attached carbon compound or the like is improved as described above, there is an advantage that the amount of generated coke oven gas is increased and the economical efficiency can be improved. Further, the removal efficiency of the carbon compound (K) adhered to the sidewall 110 of the coke oven is increased, so that the stable operation of the coke plant becomes possible and the consumption of labor and equipment required for removing the adhered carbon compound can be reduced .

투입노즐(300)의 반응가스투입구(310)는 상기 탄화실(100) 가스웨이(W)의 양 측벽(110)으로부터 각각 30mm 이격되는 간격으로 밀착되도록 구비될 수 있다. 반응가스투입구(310)가 상기 탄화실(100) 가스웨이(W)의 양 측벽(110)으로부터 각각 30mm 이하로 밀착될 경우에 부착된 탄소화합물(K)과의 유효접촉충돌은 향상될 수 있으나, 투입노즐(300)에서 분사되는 반응가스에 의해 탄화실(100) 내벽이 손상될 수 있어 탄화실(100) 가스웨이(W)의 측벽(110)으로부터 30mm 정도 이격되는 것이 바람직하다.The reaction gas inlet 310 of the injection nozzle 300 may be closely attached to the carbonaceous chamber 100 at a distance of 30 mm from both side walls 110 of the gasway W. [ The effective contact collision with the carbon compound K adhered when the reaction gas inlet 310 is brought into close contact with the side walls 110 of the carbonization chamber 100 at a distance of 30 mm or less may be improved The inner wall of the carbonization chamber 100 may be damaged by the reaction gas injected from the injection nozzle 300 and is spaced about 30 mm from the side wall 110 of the gasification chamber 100. [

이때, 탄화실(100)의 측벽(110)과 반응가스투입구(310)의 이격거리는 반응가스의 코크스 오븐 가스로의 전환효율과 반응가스의 투입압력, 투입각도, 분사거리로부터 예측되는 탄화실(100) 내부의 손상의 방지를 고려하여 결정할 수 있다.The separation distance between the sidewall 110 of the carbonization chamber 100 and the reaction gas inlet 310 is determined by the conversion efficiency of the reaction gas into the coke oven gas and the injection pressure of the reaction gas, ) Can be determined considering the prevention of damage inside.

탄화실(100) 내부의 손상을 방지하기 위하여, 탄화실(100)의 측벽(110)과 반응가스투입구(310)의 이격거리는 20mm 이상 이격시켜야 한다.The separation distance between the sidewall 110 of the carbonization chamber 100 and the reaction gas inlet 310 should be 20 mm or more in order to prevent damage to the inside of the carbonization chamber 100.

또한, 바람직하게 반응가스의 코크스 오븐 가스로의 전환효율과 투입압력, 투입각도, 분사거리로부터 예측되는 탄화실(100) 내부의 손상의 방지라는 양 측면을 고려할 때 탄화실(100)의 측벽(110)과 반응가스투입구(310)의 이격거리는 30mm 내외가 바람직하다.Considering both the conversion efficiency of the reaction gas into the coke oven gas and the prevention of the damage inside the carbonization chamber 100 predicted from the injection pressure, the injection angle, and the spray distance, the side wall 110 ) And the reaction gas inlet 310 is preferably about 30 mm.

가령, 탄화실(100)의 폭이 450mm의 경우에는 상기 투입노즐(300)의 반응가스투입구(310)와 탄화실(100)의 측벽(110)과의 이격거리는 30mm 정도가 바람직하다. For example, when the width of the carbonization chamber 100 is 450 mm, the distance between the reaction gas inlet 310 of the injection nozzle 300 and the side wall 110 of the carbonization chamber 100 is preferably about 30 mm.

이는, 탄화실(100)의 가스웨이(W)의 측벽(110)에 인접한 곳에서 투입노즐(300)을 통하여 반응가스가 분사될 경우 가스웨이(W)의 측변에 부착되어 있는 부착카본 등의 탄소화합물과 유효접촉충돌을 일으켜 반응가스가 일산화탄소 등의 가연성의 코크스 오븐 가스로 전환되는 효율이 향상되기 때문이다. 다만, 20mm이하로 근접시키는 경우에는 탄화실의 내부에 손상을 줄 수 있기 때문에 투입노즐(300)과 탄화실(100) 내부와는 어느 정도의 이격이 필요하다.This is because when the reaction gas is injected through the injection nozzle 300 in the vicinity of the side wall 110 of the gasway W of the carbonization chamber 100, This is because the effective contact collision with the carbon compound causes the efficiency of the reaction gas to be converted to the combustible coke oven gas such as carbon monoxide. However, if the distance is 20 mm or less, the inside of the carbonization chamber may be damaged, so that the distance between the introduction nozzle 300 and the inside of the carbonization chamber 100 is required.

물론, 탄화실(100)의 폭이 변경되는 경우에는 상기한 바와 같은 반응가스의 코크스 오븐 가스로의 전환효율과 투입압력, 투입각도, 분사거리로부터 예측되는 탄화실(100) 내부의 손상의 방지를 고려하여 상기 투입노즐(300)과 탄화실(100)의 측벽(110)과의 이격거리는 조정될 수 있다.
Of course, when the width of the carbonization chamber 100 is changed, it is possible to prevent the inside of the carbonization chamber 100 from being predicted from the conversion efficiency of the reaction gas into the coke oven gas and the injection pressure, The separation distance between the injection nozzle 300 and the side wall 110 of the carbonization chamber 100 can be adjusted.

또한, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)에는 적어도 하나 이상의 반응가스투입구(310)가 형성될 수 있다.Also, as shown in FIGS. 2A and 2B, at least one reaction gas inlet 310 may be formed in the injection nozzle 300.

도 1에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)은 탄화실(100)은 천장부분을 관통하여 탄화실(100)의 내부로 설치될 수 있고, 투입노즐(300)에 설치된 반응가스투입구(310)를 통하여 반응가스를 탄화실(100)의 가스웨이(W) 상으로 분사하여 가스상승관(200) 방향의 기류를 형성할 수 있다.1, the injection nozzle 300 may be installed inside the carbonization chamber 100 through the ceiling portion of the carbonization chamber 100. The reaction gas inlet 310 provided in the injection nozzle 300 The gas flow W in the carbonization chamber 100 can be sprayed through the gas flow path (not shown) to form an air flow in the direction of the gas rising tube 200.

또한, 도시되지는 않았으나, 투입노즐(300)은 탄화실(100)의 전면벽(120)을 관통하여 탄화실(100)의 내부로 설치될 수 있고, 투입노즐(300)에 설치된 반응가스투입구(310)를 통하여 반응가스를 탄화실(100)의 가스웨이(W) 상으로 분사하여 가스상승관(200) 방향의 기류를 형성할 수 있다.Although not shown, the injection nozzle 300 can be installed in the interior of the carbonization chamber 100 through the front wall 120 of the carbonization chamber 100, and the reaction gas inlet The reaction gas can be injected onto the gas path W of the carbonization chamber 100 through the gas flow path 310 to form an airflow in the direction of the gas riser pipe 200.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 상기 반응가스투입구(310)는 투입노즐(300)의 하측에 형성된 단일의 관통공의 형태로 형성될 수 있고, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)의 상하방향으로 소정의 간격으로 이격된 복수의 반응가스투입구(310)가 구비될 수 있고, 반응가스투입구(310)는 적어도 1열 이상으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 2 (a), the reaction gas inlet 310 may be formed as a single through-hole formed on the lower side of the injection nozzle 300, and as shown in FIG. 2 (b) A plurality of reaction gas inlet ports 310 spaced apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction of the injection nozzle 300 may be provided and the reaction gas inlet port 310 may be formed in at least one column.

도 2(b)에 도시된 바와 같이, 2열의 반응가스투입구(310)가 형성되고, 1열의 반응가스투입구(310)는 일측의 측벽(110)을 향하여 반응가스를 분사하고, 나머지 1열의 반응가스투입구(310)는 타측(120)의 측벽을 향하여 반응가스를 분사하도록 구비될 수 있다.As shown in FIG. 2 (b), two rows of reaction gas inlet ports 310 are formed, one row of reaction gas inlet ports 310 injects a reaction gas toward one side wall 110, The gas inlet 310 may be provided to inject the reactive gas toward the side wall of the other side 120.

이때, 각각의 반응가스투입구(310)의 크기는 20mm 이하의 크기로 형성되어, 반응가스가 탄화실(100)의 내벽을 따라 길게 분사되도록 설치될 수 있다. At this time, the size of each reaction gas inlet 310 may be 20 mm or less, and the reaction gas may be injected long along the inner wall of the carbonization chamber 100.

이러한 투입노즐(300)은 투입노즐(300)의 상하방향으로 이격되어 형성되는 적어도 4개 이상의 반응가스투입구(310)가 구비될 수 있다.The injection nozzle 300 may include at least four reaction gas inlet ports 310 spaced apart in the vertical direction of the injection nozzle 300.

상기 투입노즐(300)의 반응가스투입구(310)는 사각형 또는 원형 등의 관통공을 포함하는 다양한 형태로 형성될 수 있다. The reaction gas inlet 310 of the injection nozzle 300 may be formed in various shapes including a through hole such as a square or a circle.

상기 투입노즐(300)은 복수 개로 구비되고, 각각의 상기 측벽(110)에 적어도 하나 이상의 상기 투입노즐(300)이 인접하게 배치되도록 구비될 수 있다.A plurality of the injection nozzles 300 may be provided, and at least one of the injection nozzles 300 may be disposed adjacent to each of the sidewalls 110.

도 5a 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 탄화실(100)의 폭방향으로 소정의 간격으로 이격하여 설치되는 2개의 투입노즐(300)로 구성될 수 있고, 하나의 투입노즐(300)은 일측의 측벽(110)에 인접하게 배치되고, 다른 하나의 투입노즐(300)은 타측의 측벽(110)에 인접하게 배치될 수 있다.As shown in FIGS. 5A to 6, may be composed of two injection nozzles 300 spaced apart from each other by a predetermined distance in the width direction of the carbonization chamber 100, and one injection nozzle 300 may be formed at one side And the other injection nozzle 300 may be disposed adjacent to the other side wall 110. In this case,

도 1 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)은 상하방향으로 이격되어 형성되는 복수의 반응가스투입구(310)가 형성되고, 복수의 상기 반응가스투입구는 상기 측벽(110)에 부착된 상기 탄소화합물의 높이와 대응되는 높이에 배치될 수 있다.
As shown in FIGS. 1 and 2B, a plurality of reaction gas inlet ports 310 formed in the up-and-down direction are formed in the injection nozzle 300, and a plurality of reaction gas inlet ports are formed on the side walls 110 At a height corresponding to the height of the carbon compound.

도 3 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 투입노즐(300)은 상기 탄화실(100)의 내부의 전면벽(120)에 인접하게 제공되고, 상기 가스상승관(200)은 상기 탄화실(100) 내부의 후면벽(130)에 인접하게 제공될 수 있다. 이때, 상기 투입노즐(300)은 상기 가스상승관(200)의 방향으로 상기 반응가스를 분사하여 상기 가스웨이(W)에 기류를 형성할 수 있다.3 to 5B, the charging nozzle 300 is provided adjacent to the front wall 120 inside the carbonization chamber 100, and the gas rising pipe 200 is connected to the carbonization chamber 100 100 may be provided adjacent to the rear wall 130 inside. At this time, the injection nozzle 300 may form an air flow in the gas path W by spraying the reaction gas in the direction of the gas riser pipe 200.

도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 투입노즐(300)의 반응가스투입구(310)는 가스상승관(200) 방향으로 -10 ~ 10°의 분사각을 가지도록 구비될 수 있다. As shown in FIG. 5A, the reaction gas inlet 310 of the injection nozzle 300 may have a spray angle of -10 ° to 10 ° toward the gas riser 200.

여기서 "-10°의 분사각"의 의미는 탄화실(100)의 측벽(110) 방향의 반대방향으로 10°의 각도를 가지고 분사됨을 의미하고, 10°의 분사각의 의미는 탄화실(100)의 측벽(110) 방향으로 10°의 각도를 가지고 분사되는 것을 의미한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 투입노즐(300)의 반응가스투입구(310)는 상기 가스웨이(W)의 측벽(110)을 향하여 0 ~ 10° 이하의 분사각을 가지도록 구비될 수 있다.The term "spray angle of -10 DEG" means that the spray angle is 10 DEG in an opposite direction to the direction of the sidewall 110 of the carbonization chamber 100, In the direction of the sidewall 110 of FIG. 5B, the reaction gas inlet 310 of the injection nozzle 300 may have an injection angle of 0 to 10 degrees or less toward the sidewall 110 of the gas path W. As shown in FIG.

이 경우, 투입노즐(300)의 반응가스투입구(310)를 통해서 분사되는 반응가스가 측벽(110)방향으로 -10 ~ 10°의 분사각을 가지고 측벽(110)에 거의 평행하게 분사되어 반응가스가 측벽(110)을 물리적으로 강타하여 측벽(110)을 손상시키지 않고, 또한, 가스웨이(W) 상을 흐르는 기류에는 영향을 미치지 않으면서, 코크스 오븐의 탄화실(100)의 측벽(110)에 부착된 탄소화합물(K)과 반응가스의 유효접촉충돌율을 높여 코크스 오븐 가스를 증량시킬 수 있다.In this case, the reaction gas injected through the reaction gas inlet port 310 of the injection nozzle 300 is sprayed substantially parallel to the side wall 110 with a spray angle of -10 to 10 degrees toward the side wall 110, The side wall 110 of the carbonization chamber 100 of the coke oven can be easily cleaned without damaging the side wall 110 by physically striking the side wall 110 and without damaging the airflow flowing on the gas way W. [ It is possible to increase the coke oven gas by increasing the effective contact collision rate of the reaction gas with the carbon compound (K) attached to the coke oven gas.

도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 투입노즐(300)은 상기 탄화실(100)의 내부의 전면벽(120)에 인접하게 제공되고, 상기 가스상승관(200)은 상기 탄화실(100) 내부의 후면벽(130)에 인접하게 제공될 수 있다. 이때, 상기 투입노즐(300)은 상기 가스상승관(200)의 반대방향인 상기 탄화실(100)의 전면벽(120) 방향으로 반응가스를 분사하여 상기 가스웨이(W)에 기류를 형성할 수 있다. 이 경우, 도 3 내지 5b에 도시된 경우와는 달리 투입노즐(300)이 설치되는 위치와 탄화실의 전면벽(120) 사이의 공간을 향해서도 반응가스를 투입할 수 있어, 체류시간을 연장할 수 있는 이점 있다.5B, the injection nozzle 300 is provided adjacent to the front wall 120 inside the carbonization chamber 100, and the gas uprising pipe 200 is provided inside the carbonization chamber 100 And may be provided adjacent to the rear wall 130 of the apparatus. At this time, the injection nozzle 300 injects the reaction gas toward the front wall 120 of the carbonization chamber 100, which is opposite to the gas rising pipe 200, to form an air flow in the gas path W . In this case, unlike the case shown in FIGS. 3 to 5B, the reaction gas can be injected toward the space between the position where the injection nozzle 300 is installed and the front wall 120 of the carbonization chamber, There are advantages to be able to do.

상기한 바와 같이, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 투입노즐(300)의 구조 및 반응가스의 투입방향에 따라 반응가스가 코크스 오븐 가스로 전환되는 비율에 대한 실험을 실시하였다. 본 실험에서 반응가스는 이산화탄소이고 코크스 오븐 가스는 수소, 메탄, 일산화탄소가 주성분이다.As described above, experiments were conducted on the ratio of the reaction gas to the coke oven gas according to the structure of the injection nozzle 300 and the direction in which the reaction gas was introduced as shown in FIGS. 3 to 6. In this experiment, the reaction gas is carbon dioxide, and the coke oven gas is mainly composed of hydrogen, methane, and carbon monoxide.

이산화탄소 투입실험은 코크스 오븐에 탄건류가 시작되는 시점에서 14시간이 지난 후 1Nm3/min의 유량으로 이산화탄소를 6시간 정도로 투입하였다. 이때, 이산화탄소가 일산화탄소로 전환되는 정도를 확인하기 위해 이산화탄소를 투입하지 않은 경우에 발생하는 이산화탄소량을 뺀 순수한 이산화탄소 투입량에서 미반응 이산화탄소량을 분석하여 아래와 같은 식으로 이산화탄소 전환율을 계산하였다.
The carbon dioxide injection experiment was carried out at a flow rate of 1 Nm 3 / min for about 6 hours after 14 hours at the beginning of the carbonization in the coke oven. At this time, in order to check the degree of conversion of carbon dioxide to carbon monoxide, the amount of unreacted carbon dioxide was calculated from the amount of pure carbon dioxide, which is obtained by subtracting the amount of carbon dioxide generated when no carbon dioxide is added, and the conversion rate of carbon dioxide was calculated as follows.

이산화탄소 전환율 = {(투입 이산화탄소량 - 순수미반응 이산화탄소량)/투입 이산화탄소량 }*100
Carbon dioxide conversion rate = {(input carbon dioxide amount - pure carbon reaction carbon dioxide amount) / input carbon dioxide amount} * 100

본 실험에서 이산화탄소량은 가스분석기를 이용하여 이산화탄소 농도를 분석하고 아르곤(Ar)을 이용한 내부표준물질기법을 이용하여 유량을 평가하여 이들의 곱으로 계산하였다.
In this experiment, the amount of carbon dioxide was analyzed by using a gas analyzer, the concentration of carbon dioxide was measured, and the flow rate was evaluated using an internal reference material technique using argon (Ar).

각각의 실험조건에 대해서 간단히 설명을 하면 아래와 같다.A brief description of each experimental condition is given below.

실험예 1의 경우는 탄화실(100)의 상부에 구멍하나로 단순 천공하여 투입노즐(300)을 탄화실(100)의 가스웨이 (W) 상에 진입시키지 않고, 천공된 부분에 투입노즐(300)을 설치하여 탄화실(100)의 천장을 통하여 이산화탄소를 분사하는 경우이다.In the case of Experimental Example 1, the injection nozzle 300 is simply inserted into a hole in the upper part of the carbonization chamber 100, so that the injection nozzle 300 does not enter the gasway W of the carbonization chamber 100, Is installed to inject carbon dioxide through the ceiling of the carbonization chamber 100. [

실험예 2의 경우는 도 3에 도시된 바와 같이, 반응가스투입구(310)가 중앙에 하나가 있는 투입노즐(300)을 가스웨이 (W) 상에 진입시켜 가스상승관(200) 방향으로 분사한 경우이다.In the case of Experimental Example 2, as shown in FIG. 3, the injection nozzle 300 having one reaction gas inlet port 310 at the center enters the gas path W and injects the gas into the gas riser pipe 200 It is one case.

실험예 3의 경우는 도 5a에 도시된 바와 같이, 반응가스투입구(310)가 투입노즐(300)의 양측면에 상하방향으로 복수개 형성되고, 투입노즐(300)을 가스웨이 (W) 상에 진입시켜 가스상승관(200) 방향으로 분사한 경우이다. 5A, a plurality of reaction gas inlet ports 310 are formed on both sides of the injection nozzle 300 in the vertical direction, and the injection nozzle 300 is placed on the gasway W In the direction of the gas rising tube 200.

실험예 4의 경우는 도 6에 도시된 바와 같이, 반응가스투입구(310)가 투입노즐(300)의 양측면에 상하방향으로 복수개 형성되고, 투입노즐(300)을 가스웨이 (W) 상에 진입시켜 가스상승관(200) 방향의 반대방향으로 분사한 경우이다.
6, a plurality of reaction gas inlet ports 310 are formed on both sides of the injection nozzle 300 in the vertical direction, and the injection nozzle 300 is placed on the gasway W And is sprayed in a direction opposite to the direction of the gas ascending pipe 200.

상기에서 얻어진 각각의 실험예 1~4에 따른 이산화탄소의 평균전환율을 아래와 같았다.The average conversion rates of carbon dioxide according to Experimental Examples 1 to 4 obtained above were as follows.

실험예 1의 경우 이산화탄소의 평균전환율은 30%이고, 실험예 2의 경우 이산화탄소의 평균전환율은 40%이고, 실험예 3의 경우 이산화탄소의 평균전환율은 50%이고, 실험예 4의 경우 이산화탄소의 평균전환율은 60%로 나타났다.The average conversion rate of carbon dioxide in Experimental Example 1 was 30%, the average conversion rate of carbon dioxide in Experimental Example 2 was 40%, the average conversion rate of carbon dioxide in Experimental Example 3 was 50% The conversion rate was 60%.

상기한 결과에서 보는 것과 같이 이산화탄소의 투입노즐(300)의 위치와 투입방향에 따라 실험예 1과 실험예 4는 약 2배 정도의 이산화탄소 전환율의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from the above results, it can be seen that the difference of the carbon dioxide conversion rate is about twice that of Experimental Example 1 and Experimental Example 4 depending on the position and direction of the injection nozzle 300 of carbon dioxide.

따라서, 상기한 실험결과에 의하면, 투입노즐(300)이 측벽(110)에 인접하게 배치될 경우 이산화탄소의 전환율이 상승되고, 투입노즐(300)의 양측면에 상하방향으로 복수개의 반응가스투입구(310)가 형성될 경우에 이산화탄소의 전환율이 상승되는 것을 확인할 수 있다.
According to the experimental results, when the injection nozzle 300 is disposed adjacent to the side wall 110, the conversion rate of carbon dioxide is increased, and a plurality of reaction gas inlet ports 310 It can be confirmed that the conversion rate of carbon dioxide is increased.

상기 투입노즐(300)은 상기 탄화실(100)의 내부에서 상하방향의 이동이 가능하도록 구비될 수 있다. 이는, 탄화실(100) 내부의 석탄(C)의 레벨을 평탄화하는 레벨러와의 간섭의 방지하고, 탄화실(100) 내의 측벽(110)에 부착된 탄소화합물(K)이 주로 부착되는 높이로 투입노즐(300)을 배치할 수 있어 부착 탄소화합물과 반응가스의 유효접촉충돌을 높여 코크스 오븐 가스를 증량시키기 위함이다.The injection nozzle 300 may be vertically movable within the carbonization chamber 100. This prevents the interference with the leveler for leveling the coal C in the carbonization chamber 100 and prevents the level of the carbon compound K attached to the side wall 110 in the carbonization chamber 100 The injection nozzle 300 can be disposed to increase the effective contact collision between the adhered carbon compound and the reactive gas to increase the coke oven gas.

투입노즐(300)을 상하방향으로 이동시키는 높이조절수단으로는, 투입노즐(300)에 상하방향으로 형성되는 렉기어와 상기 렉기어에 대응되는 피니언기어가 구비되는 구동수단이 활용될 수 있다. 다만, 투입노즐(300)을 상하방향으로 높이조절수단은 상기한 수단에 한정되는 것은 아니고, 통상적으로 활용되는 다양한 높이조절수단이 활용될 수 있다.
As the height adjusting means for moving the injection nozzle 300 in the up and down direction, a driving means including a gear having a vertical direction and a pinion gear corresponding to the gear may be used as the height adjusting means. However, the height adjusting means for adjusting the height of the injection nozzle 300 in the up-and-down direction is not limited to the above-described means, and various height adjusting means that are commonly used may be utilized.

코크스오븐의 반응가스 투입방법은 앞서 설명한 다양한 실시형태의 코크스오븐을 활용하여 코크스 오븐의 탄화실의 측벽에 부착된 탄소화합물과 반응가스의 유효접촉충돌을 높여 코크스 오븐 가스를 증량시킬 수 있다.
The method of introducing the reaction gas into the coke oven can increase the coke oven gas by increasing the effective contact collision of the reaction gas with the carbon compound attached to the side wall of the carbonization chamber of the coke oven by utilizing the coke oven of the various embodiments described above.

먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. And will be apparent to those skilled in the art.

100: 탄화실 110: 측벽
120: 전면벽 130: 후면벽
200: 가스상승관 300: 투입노즐
310: 반응가스투입구 W: 가스웨이
K: 부착된 탄소화합물 C: 석탄
H: 장입구100: carbonization chamber 110: side wall
120: front wall 130: rear wall
200: gas rising tube 300: injection nozzle
310: reaction gas inlet W: gas way
K: Attached carbon compound C: Coal
H: Entrance to the hall

Claims (14)

코크스로 건류되는 석탄이 저장되는 탄화실:
상기 탄화실 내부의 일측에 제공되어, 상기 탄화실 내부의 탄소화합물을 산화시키는 반응가스를 상기 탄화실 가스웨이를 따라 분사하는 투입노즐;
상기 탄화실의 타측에 제공되어, 상기 반응가스와 상기 탄화실 내부의 상기 탄소화합물의 반응에 의해 생성된 코크스 오븐 가스가 배출되는 가스상승관;을 포함하고,
상기 투입노즐은 상기 탄화실의 내부의 전면벽에 인접하게 제공되고, 상기 가스상승관은 상기 탄화실 내부의 후면벽에 인접하게 제공되며,
상기 투입노즐은,
상기 탄화실의 측벽에 인접하게 배치하여 상기 반응가스를 상기 측벽에 인접하게 분사함으로써, 상기 탄화실 가스웨이의 측벽에 부착된 상기 탄소화합물과의 유효접촉충돌을 높여 상기 가스상승관으로 배출되는 코크스 오븐 가스를 증량시키는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.Carbonization chamber where coal that is coke-laden is stored:
An injection nozzle provided at one side of the inside of the carbonization chamber for injecting a reaction gas for oxidizing a carbon compound inside the carbonization chamber along the carbonization chamber gasway;
And a gas rising pipe provided on the other side of the carbonization chamber and discharging the coke oven gas generated by the reaction of the reaction gas and the carbon compound inside the carbonization chamber,
Wherein the charging nozzle is provided adjacent to a front wall inside the carbonization chamber, the gas rising pipe is provided adjacent to a rear wall inside the carbonization chamber,
The above-
And the reaction gas is injected adjacent to the side wall of the carbonization chamber adjacent to the side wall of the carbonization chamber to increase the effective contact collision with the carbon compound adhered to the sidewall of the carbonization chamber gasway, Wherein the oven gas is increased. 제1항에 있어서,
상기 투입노즐은 복수 개로 구비되고,
각각의 상기 측벽에 적어도 하나 이상의 상기 투입노즐이 인접하게 배치되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.The method according to claim 1,
A plurality of the injection nozzles are provided,
Wherein at least one of said injection nozzles is disposed adjacent to each of said sidewalls. 제2항에 있어서,
상기 투입노즐은 상하방향으로 이격된 복수의 반응가스투입구가 형성되고,
상기 반응가스투입구는 적어도 1열 이상으로 형성되며, 복수의 상기 반응가스투입구는 상기 측벽에 부착된 상기 탄소화합물의 높이와 대응되는 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.3. The method of claim 2,
The injection nozzle has a plurality of reaction gas inlet ports spaced apart in the vertical direction,
The reaction gas inlet is formed in at least one row, Wherein the plurality of reaction gas inlet ports are disposed at a height corresponding to the height of the carbon compound attached to the sidewall. 제3항에 있어서,
상기 투입노즐은 상기 가스상승관의 방향으로 상기 반응가스를 분사하여 상기 가스웨이에 기류를 형성하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.The method of claim 3,
Wherein the injection nozzle injects the reaction gas in the direction of the gas rising tube to form an air flow in the gas way. 제4항에 있어서,
상기 투입노즐의 반응가스투입구는 상기 가스상승관 방향으로 -10~10° 이내의 분사각을 가지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.5. The method of claim 4,
Wherein the reaction gas inlet port of the injection nozzle has a spray angle within a range of -10 to 10 ° with respect to the direction of the gas riser pipe. 제3항에 있어서,
상기 투입노즐은 상기 가스상승관의 반대방향인 상기 탄화실의 전면벽 방향으로 반응가스를 분사하여 상기 가스웨이에 기류를 형성하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.The method of claim 3,
Wherein the injection nozzle injects the reaction gas toward the front wall of the carbonization chamber opposite to the gas riser to form an air flow in the gas path. 제3항에 있어서, 상기 투입노즐은,
상기 1열에 적어도 4개 이상의 상기 반응가스투입구가 구비되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.4. The apparatus according to claim 3,
Wherein at least four reaction gas inlet ports are provided in the first row. 제1항에 있어서,
상기 투입노즐은 상기 측벽의 사이에 배치된 단일의 상기 투입노즐로 구비되고,
상기 투입노즐에 형성된 반응가스투입구를 통하여 상기 측벽에 인접하게 반응가스를 분사하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.The method according to claim 1,
Wherein the injection nozzle is provided with a single injection nozzle disposed between the side walls,
And a reaction gas is injected adjacent to the side wall through a reaction gas inlet formed in the injection nozzle. 제8항에 있어서, 상기 투입노즐은,
상기 반응가스투입구가 각각의 상기 측벽에 인접하게 배치되도록 단일의 상기 투입노즐로부터 분기되는 복수의 상기 반응가스투입구를 구비하고,
각각의 상기 반응가스투입구가 각각의 상기 측벽에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.9. The apparatus according to claim 8,
And a plurality of reaction gas inlet ports branched from a single injection nozzle such that the reaction gas inlet ports are disposed adjacent to the respective side walls,
Wherein each of said reaction gas inlet ports is disposed adjacent to each said side wall. 제1항에 있어서,
상기 투입노즐은, 상기 탄화실의 내부에서 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.The method according to claim 1,
Wherein the charging nozzle is provided so as to be movable up and down in the inside of the carbonization chamber. 제2항에 있어서, 상기 투입노즐은,
상기 투입노즐의 반응가스투입구는 상기 탄화실의 가스웨이의 측벽으로부터 30mm 이격되는 간격으로 밀착되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.3. The apparatus according to claim 2,
Wherein the reaction gas inlet port of the injection nozzle is disposed in close contact with a gap of 30 mm from a side wall of the gasway of the carbonization chamber. 제1항에 있어서, 상기 반응가스는,
CO2, H2O 중에서 선택된 하나 이상의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐.The method according to claim 1,
CO 2 , and H 2 O. The coke oven according to claim 1, 삭제delete 삭제delete
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