KR101562450B1 - 코크스 오븐용 고열 배기장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상승관 교체시 개방된 장입구를 통해 방출되는 고열을 냉각시켜 배출시키는 코크스 오븐용 고열 배기장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코크스 오븐용 고열 배기장치는 코크스 오븐에 구비된 장입구에 대응되도록 개구된 인입구가 형성되고, 상기 코크스 오븐 상부에서 장입구 방향으로 이동 가능하게 설치된 베이스 플레이트; 상기 장입구에 연통될 수 있도록 상기 베이스 플레이트에 승강 가능하도록 설치된 환형관 형상의 바디; 및 상기 바디에 설치되어 상기 바디를 통과하는 가스를 냉각시켜 배기시키는 환기유닛;을 포함한다.

Description

코크스 오븐용 고열 배기장치{EXHAUST APPARATUS FOR HIGH TEMPERATURE GAS OF COKE OVEN}
본 발명은 코크스 오븐용 고열 배기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상승관 교체시 개방된 장입구를 통해 방출되는 고열을 냉각시켜 배출시키는 코크스 오븐용 고열 배기장치에 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 일종으로써, 코크스 오븐에서 생산된다.
도 1은 일반적인 코크스 오븐 조업공정을 도시한 개략도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 코크스 생산과정은 점결성이 있는 석탄을 코크스 오븐(1)의 노상부에서 장입차(Charging Car, 20)를 이용하여 네 개의 장입구(31)를 통하여 코크스 오븐(1)의 탄화실(30)로 장입한 뒤 코크스 오븐(1)을 밀폐시킨 상태에서 섭씨 1,300도로 간접 가열하여 약 18시간 동안 건류시킨다. 완성된 적열 코크스(C)는 압출차(Pusher Car, 40)에 의해 코크스 오븐(1) 밖으로 압출(Pushing)하게 된다.
이때, 코크스 오븐(1) 반대편에서 트랜스퍼 카(Transfer Car, 50)에 유도된 적열 코크스(C)를 이동대차(Quenching Car)의 버켓(Bucket)에 적재 후 다음 공정인 C.D.Q.(Coke Dry Quenching)로 이송하게 된다. 그리고, 코크스(C)가 배출되어 빈 탄화실(30)에 다시 석탄을 장입하게 된다.
석탄이 적열 코크스(C)로 생성되는 과정 중에는 코크스 오븐의 탄화실(30)에 장입된 석탄과 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 오븐에 형성된 탄화실의 내부 공간 중 석탄이 적치된 상부 공간을 통하여 유동되어 상승관(60)을 통과한 후 가스 집합본관에 모인 다음 가스 취출 본관을 통해서 타설비, 예를 들어 화성설비로 보내진다. 이러한 코크스 오븐 가스의 흐름은 24시간 연속적으로 이루어지며, 화성설비로 보내진 가스는 정제공장을 거쳐 제철소 연료로 사용된다.
이러한 과정에서 상승관(60) 내부를 통과하여 가스 포집관으로 이송되는 코크스 오븐 가스(COG)는 석탄 및 타르(tar) 등 가연성 물질을 포함하여 상승관(60)이 용융되거나 부식되는 현상이 발생되며, 손상된 상승관(60)의 파공을 통해 다량의 코크스 오븐 가스 및 화염 등이 외부로 분출되어 주변 설비를 손상시키거나, 주변 환경을 오염시킬 수 있기 때문에 상승관(60)을 교체하게 된다.
이때, 코크스 오븐(1)의 탄화실(30)은 내부가 빈 공로 상태에서도 항상 고온을 유지하고 있기 때문에 탄화실(30)의 장입구(31)를 열어 내부 열기를 배출시키면서 상승관(60)을 교체하게 된다.
그러나, 장입구(31)를 통한 열기 배출 정도가 미미하여, 작업 능률이 저하되며, 상승관(60) 교체시 배출되는 고온으로 인하여 작업자의 안전사고를 유발하는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 장입구 및 상승관 취외부를 통해 배출되는 고열로 인하여 주변 설비가 손상되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 장입구 및 상승관 취외부를 통해 배출되는 고열로 인하여 주변 설비가 손상되는 문제점을 가지고 있었다.
종래, 상승관 교체 방법에 대해서는 "상승관 기부의 설치 방법 (일본공개특허 2010-083988)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다. 그러나, 선행기술은 상승관 교체시 작업성을 향상시키고 작업시간을 단축되도록 상승관의 기부(基部)를 설치하는 방법에 관한 것으로, 상승관을 통해 고열이 배출되는 문제점을 해결하지 못하였다.
또한, 종래 상승관 커버의 개폐 시에 워터자켓의 물이 상승관 외부로 흘러 넘치지 않도록 하는 코크스 오븐의 상승관 열손상 방지장치에 대해서는 "코크스 오븐의 상승관 열손상 방지장치(한국공개특허 10-2009-0048963)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
그러나, 조업연수가 경과함에 따라, 노후 또는 손상이 발생된 상승관 교체시, 장입구 및 상승관 취외부 등을 통해 배출되는 고온으로 인하여 작업자의 안전사고를 유발하고, 작업 능률이 저하되는 문제점을 해결하지 못하였다.
또한, 상승관 교체시 배출되는 고온으로 인해 주변 설비가 손상되는 것을 해결하지 못하였다.
일본공개특허 2010-083988 (2010. 04. 15.) 한국공개특허 10-2009-0048963 (2009.05.15)
본 발명은, 상승관 교체시, 장입구에서 방출되는 고열을 냉각시켜 배출시켜 상승관 취외부로부터 고열이 방출되는 것을 방지할 수 있는 코크스 오븐용 고열 배기장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 코크스 오븐용 고열 배기장치는 코크스 오븐에 구비된 장입구에 대응되도록 개구된 인입구가 형성되고, 상기 코크스 오븐 상부에서 장입구 방향으로 이동 가능하게 설치된 베이스 플레이트; 상기 장입구에 연통될 수 있도록 상기 베이스 플레이트에 승강 가능하도록 설치된 환형관 형상의 바디; 및 상기 바디에 설치되어 상기 바디를 통과하는 가스를 냉각시켜 배기시키는 환기유닛;을 포함한다.
상기 바디는, 외기가 유입될 수 있도록, 내부로 관통된 복수 개의 흡입구가 형성되며, 상기 흡입구를 개폐하는 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 바디는, 회동하여 내부를 통과하는 가스의 흐름을 차단시킬 수 있도록 상기 흡입구 하부 내주면에 힌지 결합된 반원판 형상을 갖는 한 쌍의 댐퍼; 및 상기 개폐수단의 작동과 연동될 수 있도록 일측은 상기 개폐수단에 힌지 결합되고, 타측은 상기 한 쌍의 댐퍼에 각각 힌지 결합된 한 쌍의 링크편을;을 더 포함하며, 상기 개폐 플레이트는 흡입구 오픈 시 유입되는 외기를 상기 장입구 방향으로 유도할 수 있도록 하향 경사지게 오픈되는 것을 특징으로 한다.
상기 환기유닛은, 상하로 이격되어 상기 바디의 내주면에 고정된 한 쌍의 팬 베이스; 상기 한 쌍의 팬 베이스 사이에 설치되어 상기 장입구를 통해 배출되는 가스를 배기시키는 팬; 및 상기 팬을 회전시키는 구동력을 제공할 수 있도록 상기 바디의 외주면에 결합된 모터;를 포함한다.
상기 한 쌍의 팬 베이스는, 공기는 통과시키되 외부로 이물질이 방출되지 않도록 복수의 메쉬공이 천공된 것을 특징으로 한다.
바람직하게 본 발명의 일 실시형태에 따른 코크스 오븐용 고열 배기장치는 상기 바디 외주면에 길이방향으로 결합된 랙 기어; 상기 랙 기어에 치합되도록 상기 베이스 플레이트 평면에 설치된 피니언 기어; 및 상기 피니언 기어를 회전시켜 상기 바디를 상기 장입구 방향으로 승강시키는 승강 핸들;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 바디의 승강을 가이드 할 수 있도록, 상기 랙 기어와 대향하여 상기 바디 외주면에 결합된 가이더; 및 상기 가이더의 이동을 안내할 수 있도록 상기 베이스 플레이트에 형성된 가이드 레일;을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상승관 교체시 코크스 오븐의 장입구를 통해 방출되는 고온의 가스를 흡입하여 냉각 후 배기시킴으로써, 상승관 분리 시 상승관 취외부로부터 화염 및 고온이 방출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상승관 교체시 상승관 취외부로부터 방출되는 화염 및 고열로 인한 작업자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있으며, 상승관 교체작업을 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
또한, 탄화실 내 고온의 가스를 냉각시켜 배기함으로써, 화염 및 고열에 의해 주변 설비가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 코크스 오븐 조업공정을 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치의 분해 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 개폐수단과 댐퍼의 연결을 설명하기 위한 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치의 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치(10)는 코크스 오븐(1)의 상부에서 장입구(31) 방향으로 이동 가능하게 설치된 베이스 플레이트(100)와 상기 장입구(31) 방향으로 승강 가능하도록 상기 베이스 플레이트(100)에 설치된 환형관 형상의 바디(200) 및 상기 바디(200)를 통과하는 고온의 가스를 냉각시켜 배기시키는 환기유닛(300)을 포함한다.
상기 베이스 플레이트(100)는 평면 중앙에 저면으로 개구된 인입구(110)가 형성되고, 상기 코크스 오븐(1)의 상부에서 이동 가능하도록 저면에 복수 개의 휠(130)이 설치된다. 이에, 상승관(60) 교체시 상기 상승관(60)과 연결된 탄화실(30) 상부에 형성된 상기 장입구(31) 방향으로 이동시킨 후, 상기 바디(200)를 상기 장입구(31) 방향으로 하강시키면, 상기 바디(200)가 상기 인입구(110)를 관통하여 상기 장입구(31)와 연통됨으로써, 고온의 가스가 이동되는 경로를 제공한다.
이때, 상기 베이스 플레이트(100)는 상기 장입구(31) 상부에 위치되면, 상기 휠(130)의 이동을 제한하는 별도의 고정수단을 더 포함할 수 있다.
상기 바디(200)는 상기 장입구(31)를 통해 방출된 고온의 가스가 이동되는 내부공간으로 외기가 유입될 수 있도록 내부로 관통된 복수 개의 흡입구(210)가 형성되며, 상기 흡입구(210)를 선택적으로 개폐하는 개폐수단(220)을 포함한다.
이때, 상기 바디(200)에는 상기 개폐수단(220)이 설치되는 한 쌍의 개폐공이 형성되고, 각각의 상기 개폐공을 중심으로 외기가 유입되는 한 쌍의 상기 흡입구(210)가 상하로 이격되어 형성된다. 이에, 상기 바디(200) 내부로 외기를 유입시키는 경우 상기 개폐수단(220)을 오픈하여 상기 흡입구(210)를 통해 외기를 유입시키고, 상기 개폐수단(220)을 클로즈하여 외기의 유입을 차단시키게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 개폐수단과 댐퍼의 연결을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 상기 바디(200)는 상기 개폐수단(220)의 작동에 연동되어 가스가 이동되는 상기 바디(200) 내부를 선택적으로 개폐하는 한 쌍의 댐퍼(230)와 각각의 상기 댐퍼(230)와 상기 개폐수단(220)을 매개하는 한 쌍의 링크편(240)을 더 포함한다.
이때, 상기 댐퍼(230)는 상기 바디(200) 내부를 연통 또는 차단시킬 수 있도록 반원판 형상으로 형성되며, 상기 링크편(240)은 일측은 상기 바디(200) 내부에 위치한 개폐수단(220)의 단부에 힌지 결합되고, 타측은 상기 댐퍼(230)의 평면에 힌지 결합되어 상기 개폐수단(220)과 상기 댐퍼(230)의 작동을 연동시키게 된다.
이에, 상기 바디(200) 내부로 외기를 유입시키는 경우, 상기 개폐수단(220)을 오픈하면 상기 댐퍼(230)가 상기 개폐수단(220) 작동에 연동되어 오픈 됨으로써, 상기 장입구(31)를 통해 방출되는 고온의 가스가 상기 바디(200) 내부를 따라 이동될 수 있도록 상기 바디(200) 내부를 연통시킨다.
이때, 상기 댐퍼(230)는 오픈 시 상기 장입구(31) 방향으로 하향 경사지게 오픈되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 흡입구(210)를 통해 유입되는 외기가 상기 댐퍼(230)의 상면을 따라 상기 장입구(31) 방향으로 자연스럽게 유도되어, 상기 바디(200) 내부를 이동하는 고온의 가스와 혼합을 활발하게 함으로써, 고온의 가스를 용이하게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 환기유닛(300)은 상기 바디(200) 내주면에 상하로 이격되어 고정된 한 쌍의 팬 베이스(310)와 상기 한 쌍의 팬 베이스(310) 사이에 설치된 팬(320) 및 상기 팬(320)을 회전시키는 모터(330)를 포함한다.
이때, 상기 팬 베이스(310)는 미세한 복수의 메쉬공(311)이 천공된 원판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 메쉬공(311)을 통해 가스는 통과시키되 석탄 등 미세 분진이 외부로 누출되는 것을 방지함으로써, 주변 환경이 오염되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
상기 팬(320)의 양 단부는 각각 상기 한 쌍의 팬 베이스(310) 중심에 회전 가능하게 결합되며, 상기 모터(330)는 상기 바디(200)의 외주면에 결합되되, 상기 팬(320)을 회전시킬 수 있도록 상기 모터(330)의 회전축은 상기 바디(200)를 관통하여 감속기 등을 매개로 상기 팬(320)의 단부에 연결되어 회전력을 상기 팬(320)에 전달한다.
이에, 상기 장입구(31)를 통해 상기 탄화실(30) 내부의 고온의 가스를 흡입하여 상기 바디(200) 내부에서 상기 흡입구(210)를 통해 유입된 외기와 접촉시켜 냉각시킨 후 배출함으로써, 상기 상승관(60) 취외부를 통해 고온의 가스 및 화염이 방출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치(10)는, 상기 바디(200)를 승강시킬 수 있도록 상기 바디(200)에 길이방향으로 설치된 랙 기어(410)와 상기 랙 기어(410)와 치합되도록 상기 베이스 플레이트(100)의 평면에 설치된 피니언 기어(420) 및 상기 피니언 기어(420)를 회전시키는 승강 핸들(430)을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치(10)는, 상기 바디(200)의 승강을 가이드 하도록 상기 바디(200)의 외주면에 결합된 가이더(250) 및 상기 가이더(250)의 이동을 안내하도록 상기 베이스 플레이트(100)에서 상부 방향으로 연장된 가이드 레일(120)을 포함한다.
이때, 상기 가이더(250)는 상기 랙 기어(410) 및 피니언 기어(420)의 작동에 영향을 주지 않도록 상기 바디(200)의 일면에 결합된 상기 랙 기어(410)와 대향하여 상기 바디(200)의 타면에 결합되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치(10)의 작동관계에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 코크스 오븐용 고열 배기장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상승관(60) 교체시 해당 탄화실(30)에 형성된 상기 장입구(31) 방향으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 코크스 오븐용 고열 배기장치(10)를 이동시켜, 상기 인입구(110)와 상기 장입구(31)가 대응되도록 배치하고, 상기 승강 핸들(430)을 이용하여 상기 바디(200)가 상기 인입구(110)를 관통하여 상기 장입구(31)에 연통되도록 하강시킨다.
상기 장입구(31)와 상기 바디(200)가 연통되면, 상기 개폐수단(220)을 회전시켜 상기 흡입구(210) 및 상기 댐퍼(230)를 오픈한 후 상기 모터(330)를 작동시켜, 상기 팬(320)을 작동시킨다.
상기 팬(320)이 회전되면 상기 장입구(31)를 통해 상기 탄화실(30) 내부에 수용된 고온의 가스가 상기 바디(200) 내부로 흡입되며 이와 동시에, 상기 흡입구(210)를 통해 외기가 유입되어 고온의 가스와 접촉된다.
상기 바디(200) 내부에서 외기와 접촉되어 냉각된 가스는 상기 바디를 따라 외부로 배출하게 된다.
이와 같이, 상기 장입구(31)를 통하여 상기 탄화실(30) 내부의 고온의 가스를 흡입하여 냉각시킨 후 배출시켜 상기 상승관(60) 취외부를 통해 고온의 가스 및 화염이 방출되지 않도록 하고 상기 상승관(60) 교체작업을 실시하며, 상기 장입구(31)를 통해 상기 탄화실(30) 내부의 고온의 가스를 흡입하여 냉각시킨 후 배출시키는 과정은 상기 상승관(60) 교체가 완료될 때까지 연속적으로 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 코크스 오븐 10: 코크스 오븐용 고열 배기장치
20: 장입차 30: 탄화실
31: 장입구 40: 압출차
50: 트랜스퍼 카 60: 상승관
100: 베이스 플레이트 110: 인입구
120: 가이드 레일 200: 바디
210: 흡입구 220: 개폐수단
230: 댐퍼 240: 링크편
250: 가이더 300: 환기유닛
310: 팬 베이스 311: 메쉬공
320: 팬 330: 모터
410: 랙 기어 420: 피니언 기어
430: 승강 핸들

Claims (7)

  1. 코크스 오븐에 구비된 장입구에 대응되도록 개구된 인입구가 형성되고, 상기 코크스 오븐 상부에서 장입구 방향으로 이동 가능하게 설치된 베이스 플레이트;
    상기 장입구에 연통될 수 있도록 상기 베이스 플레이트에 승강 가능하도록 설치된 환형관 형상의 바디; 및
    상기 바디에 설치되어 상기 바디를 통과하는 가스를 냉각시켜 배기시키는 환기유닛;을 포함하는, 코크스 오븐용 고열 배기장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디는,
    외기가 유입될 수 있도록, 내부로 관통된 복수 개의 흡입구가 형성되며,
    상기 흡입구를 개폐하는 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐용 고열 배기장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 바디는,
    회동하여 내부를 통과하는 가스의 흐름을 차단시킬 수 있도록 상기 흡입구 하부 내주면에 힌지 결합된 반원판 형상을 갖는 한 쌍의 댐퍼; 및
    상기 개폐수단의 작동과 연동될 수 있도록 일측은 상기 개폐수단에 힌지 결합되고, 타측은 상기 한 쌍의 댐퍼에 각각 힌지 결합된 한 쌍의 링크편을;을 더 포함하며,
    상기 댐퍼는 흡입구 오픈 시 유입되는 외기를 상기 장입구 방향으로 유도할 수 있도록 하향 경사지게 오픈되는 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐용 고열 배기장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 환기유닛은,
    상하로 이격되어 상기 바디의 내주면에 고정된 한 쌍의 팬 베이스;
    상기 한 쌍의 팬 베이스 사이에 설치되어 상기 장입구를 통해 배출되는 가스를 배기시키는 팬; 및
    상기 팬을 회전시키는 구동력을 제공할 수 있도록 상기 바디의 외주면에 결합된 모터;를 포함하는, 코크스 오븐용 고열 배기장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 한 쌍의 팬 베이스는,
    공기는 통과시키되 외부로 이물질이 방출되지 않도록 복수의 메쉬공이 천공된 것을 특징으로 하는, 코크스 오븐용 고열 배기장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디 외주면에 길이방향으로 결합된 랙 기어;
    상기 랙 기어에 치합되도록 상기 베이스 플레이트 평면에 설치된 피니언 기어; 및
    상기 피니언 기어를 회전시켜 상기 바디를 상기 장입구 방향으로 승강시키는 승강 핸들;을 더 포함하는, 코크스 오븐용 고열 배기장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 바디의 승강을 가이드 할 수 있도록, 상기 랙 기어와 대향하여 상기 바디 외주면에 결합된 가이더; 및
    상기 가이더의 이동을 안내할 수 있도록 상기 베이스 플레이트에 형성된 가이드 레일;을 포함하는, 코크스 오븐용 고열 배기장치.
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