KR101760762B1 - 코크스 cdq 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 코크스 CDQ 챔버 마모율을 측정하기 위한 장치는 CDQ 챔버 내벽연와에 삽입 설치되어, 저항 변화에 따른 전압값을 검출하고 검출된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 신호 검출기; 검출된 상기 전류값을 전압값으로 변환하는 컨버터; 및 변환된 상기 전압값과 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 전압 편차값을 산출하고 산출된 상기 전압 편차값을 관리자 기기에 전송하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MEASURING WAER RATE OF COKES CDQ CHAMBER AND METHOD THEREOF}

본 발명은 CDQ 챔버에 관한 것으로서, 특히, 내벽에 삽입 설치되는 도전체를 이용하여 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 CDQ(Coke Dry Quenching Plant) 챔버는 외부는 철피로 둘러쌓여 있고, 내부는 연와로 축조되어 적열 코크스에 견딜수 있도록 설계되어 있다.

프리 챔버는 적열 코크스의 예비 저장소 역활을 하며 평상시 쿨링 챔버에 적열 코크스를 안정적으로 공급하여 보일러에서 고압 증기를 생산하는데 필요한 열원을 충분히 확보할 수 있도록 설계되어 있으며 비상시에 약 2~3시간 정도 CDQ 조업을 유지시켜 준다.

쿨링 챔버는 프리 챔버에 예비 저장된 적열 코크스가 냉각용 순환가스와 열 교환이 이뤄지는 곳으로서 코크스 배출량에 따라 프리 챔버에 장입되어 있는 적열 코크스가 자중에 의해 하강하며 노체 곳으로서 코크스 배출량에 따라 프리 챔버에 장입되어 있는 적열 코크스가 자중에 의해 하강하며 노체 내부에서는 지속적으로 장입물이 하부로 낙하 하면서 노벽과 마찰을 일으켜 장기적으로 노벽의 침식을 유발, CDQ 설비 사고 중 가장 위험한 대형사고를 발생시키는 원인이 된다.

이를 위해 코크스 공장에서 운전중인 CDQ(Coke Dry Quenching Plant) 설비 중 프리챔버(Prechamber)와 쿨링챔버(Cooling chamber) 사이의 목부위에 형성된 내화물의 마모상태를 실시간으로 파악하는 코크스 건식 소화설비(CDQ)의 내화물 수명 검지장치가 제안되었다.

그러나 이러한 종래의 기술 구성 또한 다음과 같은 문제점이 있다.

내벽연와 마모로 인한 보일러 설비중 열교환장치(Cooling Screen) 튜브(tube) 파열 및 파열시 발생되는 장입장치 소손 사고 그리고 파열시 분출되는 보일러 고압, 고온 혼합수(320℃ 110kg/cm2)로 인한 본체 상부 내화물 탈락 및 손상등에 따른 튜브 파열시 분출되는 고압, 고온수에 의한 수소증가로 인해 폭발사고가 된다.

공개특허공보 제10-2013-0142610호, 2013.12.30. 공개

따라서 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내벽에 일정한 위치별로 도전체를 삽입 설치하고 삽입 설치된 도전체로부터 전압값을 측정하여 측정된 전압값을 이용하여 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치는 CDQ 챔버 내벽연와에 삽입 설치되어, 저항 변화에 따른 전압값을 검출하고 검출된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 신호 검출기; 검출된 상기 전류값을 전압값으로 변환하는 컨버터; 및 변환된 상기 전압값과 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 전압 편차값을 산출하고 산출된 상기 전압 편차값을 관리자 기기에 전송하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 신호 검출기는 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 삽입 설치되어, 저항 변화에 따른 전압값을 출력하는 도전체; 및 출력된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 신호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 도전체는 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 삽입 설치되되, 상기 내벽연와의 두께와 동일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 신호 변환부는 출력된 상기 전압값을 증폭하여 증폭된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 신호 검출기는 다수 개가 구비되어, 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 각각 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치는 상기 신호 검출기에 전압을 인가하여 상기 신호 검출기를 구동시키는 전원공급부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 관점에 따른 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법은 CDQ 챔버 내벽연와에 삽입 설치된 도전체의 저항 변화에 따른 전압값을 검출하고 검출된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 단계; 검출된 상기 전류값을 전압값으로 변환하는 단계; 및 변환된 상기 전압값과 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 전압 편차값을 산출하고 산출된 상기 전압 편차값을 관리자 기기에 전송하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 도전체는 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 삽입 설치되되, 상기 내벽연와의 두께와 동일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전송하는 단계는 검출된 상기 전압값을 증폭하여 증폭된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 도전체는 다수 개가 구비되어, 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 각각 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법은 상기 신호 검출기에 전압을 인가하여 상기 신호 검출기를 구동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 내벽에 일정한 위치별로 도전체를 삽입 설치하고 삽입 설치된 도전체로부터 전압값을 측정하여 측정된 전압값을 이용하여 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하도록 함으로써, 내벽연와 마모로 인한 보일러 설비중 열교환장치 (Cooling Screen) Tube 파열 방지로 장입장치 소손 사고방지 및 보일러 고압, 고온 혼합수(320℃ 110kg/cm2)로 인한 본체 상부 내벽연와 탈락 및 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종래 작업보다 안전하게 챔버 내벽연와 마모율를 검출, 감시하여 Tube 파열사고를 사전에 방지하여 안전 및 코크스 품질을 향상 시킬수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 CDQ 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 본체 설비에서 내부 연와 마모 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 신호 검출기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.
도 1은 일반적인 CDQ 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 본체 설비에서 내부 연와 마모 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 신호 검출기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 불구하고 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나, 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

특히, 본 발명에서는 내벽에 일정한 위치별로 도전체를 삽입 설치하고 삽입 설치된 도전체로부터 전압값을 측정하여 측정된 전압값을 이용하여 코크스 CDQ(Coke Dry Quenching Plant) 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하도록 하는 새로운 방안을 제안한다.

도 1은 일반적인 CDQ 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 CDQ 시스템은 프리챔버와 쿨링 챔버로 이루어진 본체 설비(100), 보일러 설비(200), 발전 설비(300) 등을 포함할 수 있다.

코크스 오븐에서 생산된 적열 상태의 코크스를 버켓에 담아 크레인을 이용하여 CDQ 본체의 상부 투입구를 통하여 프리챔버(1)에 장입하게 된다. 그러면, 순환 팬의 송풍력에 의해 쿨링 챔버의 하부로 유입되는 불활성 가스가 상부에 구비된 프리챔버(1)로 상승 기류에 의해 이동하면서 고온의 코크스(1000℃ 이상)와 열교환을 하게 됨으로써 코크스는 점차로 냉각되어 최종적으로 배출될 때에는 180℃ 정도로 냉각된다.

이런 적열 코크스를 건식 소화시키는 과정을 통해 고열(고온, 고압상태의 증기)을 회수하고, 쿨링챔버(2)내에서 건식 소화된 코크스를 코크스 절출장치로 배출한다.

코크스 건식 소화설비의 보일러설비(200)에서 발생 되는 증기는 증기 터빈 발전기(300)에서 전기 에너지로 전환하여 활용하고 있다. 증기 터빈 발전기(300)를 안정적으로 운전하기 위해서는 보일러의 증기 발생량을 일정하게 유지하는 것이 중요하다.

도 2는 도 1에 도시된 본체 설비에서 내부 연와 마모 상태를 보여주는 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, CDQ 챔버 내벽 연와가 마모된 상태를 보여주는데, 과마모시 상부에서 내려오는 코크스와 열교환 튜브가 직접 접촉하는 상태를 나타내고 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치(110)는 신호 검출기(111), 전원공급부(112), 컨버터(113), 제어부(114), 저장부(115), 통신부(116)를 포함할 수 있다.

신호 검출기(111)는 CDQ 챔버 내벽연와에 삽입 설치되어, 정전압을 유지하며 저항 변화에 따른 전압값을 검출하고 그 검출된 전압값을 전류값으로 변환하여 전송할 수 있다.

신호 검출기(111)는 다수 개가 구비되어, CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 각각 삽입 설치될 수 있다.

전원공급부(112)는 신호 검출기에 전압을 인가하여 신호 검출기(111)를 구동시킬 수 있다.

컨버터(113)는 신호 검출기(111)로부터 검출된 전류값을 전압값으로 변환할 수 있다.

제어부(114)는 컨버터(113)로부터 변환된 전압값과 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 전압 편차값을 산출하고 산출된 전압 편차값을 관리자 기기에 전송하도록 제어할 수 있다.

저장부(115)는 사용자에 의해 미리 설정된 임계치를 저장하고, 필요에 따라 변경할 수 있다.

통신부(116)는 제어부(114)로부터 산출된 전압 편차값을 통신망을 통해 관리자 기기에 전송할 수 있다. 여기서, 통신망은 유선통신망, 이동통신망, Wibro(Wireless Broadband)망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)망, 위성통신망, 근거리 통신망, 와이파이(WI-FI, Wireless Fidelity)망, 블루투스(Bluetooth) 중 하나일 수 있다.

이때, 관리자 기기는 관리자가 사용하는 전자 기기일 수 있는데, 예컨대, HMI(Human Machine Interface)를 포함할 수 있다. 이러한 관리자 기기는 전송 받은 전압 편차값을 기 설정된 다양한 방식 예컨대, 수치 또는 그래프 등을 이용하여 디스플레이하여 보여줌으로써, 지속적으로 내벽 연와의 마모 상태를 감시할 수 있도록 한다.

도 4는 도 3에 도시된 신호 검출기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 신호 검출기는 도전체(111a), 신호 변환부(111b), 및 외부 보호관(111c) 등을 포함하여 일체형으로 형성될 수 있다.

도전체(111a)는 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 삽입 설치되어, 저항 변화에 따른 전압값을 출력할 수 있다. 이러한 도전체(111a)는 기준 저항값을 가지고 있는데, 내부 연와가 노내 장입물 예컨대, 적열 코크스에 의해 마모되면 같이 마모되어 저항 변화가 발생하고 이로 인해 일정하게 도전되고 있는 전압이 가변할 수 있다.

이때, 도전체(111a)는 CDQ 챔버 내벽 연와에 위치별로 삽입 설치되되, 그 CDQ 챔버 내벽 연와의 두께와 동일한 두께로 형성되어 일정한 전압을 인가 받을 수 있다.

이러한 도전체(111a)는 일정한 길이에서 정전압을 유지하는 플렉서블 도전체일 수 있다.

또한 도전체(111a)는 외부 보호관(111c)에 의해 둘러싸여 보호될 수 있다.

신호 변환부(111b)는 도전체(111a)로부터 출력된 전압값을 입력 받아 그 입력 받은 전압값을 전류값으로 변환하여 변환된 전류값을 컨버터에 전송할 수 있다.

이때, 신호 변환부(111b)는 출력된 전압값을 전류값으로 변환하여 전송할 뿐 아니라 출력된 전압값을 증폭하여 증폭된 전압값을 전류값으로 변환하여 전송할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치 내 전원공급부는 신호 검출기에 전압을 인가하여 구동시킬 수 있다(S610).

다음으로, 신호 검출기는 CDQ 챔버 내벽연와에 삽입 설치된 도전체의 저항 변화에 따른 전압값을 검출하고(S620) 검출된 전압값을 전류값으로 변환하여 전송할 수 있다(S630).

다음으로, 컨버터는 신호 검출기로부터 검출된 전류값을 전압값으로 변환할 수 있다(S640).

다음으로, 제어부는 변환된 전압값과 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 전압 편차값을 산출하고(S650) 산출된 전압 편차값을 관리자 기기에 전송할 수 있다(S660).

이때, 제어부는 전압 편차값을 기 설정된 일정 범위를 벗어나면 경보를 출력할 수 있다(S670).

한편, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 본체 설비
111: 신호 검출기
111a: 도전체
111b: 신호 변환부
112: 전원공급부
113: 컨버터
114: 제어부
115: 저장부
116: 통신부
200: 보일러 설비
300: 발전 설비

Claims (11)

1. CDQ 챔버 내벽연와에 삽입 설치되어, 저항 변화에 따른 전압값을 검출하고 검출된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 신호 검출기;
   검출된 상기 전류값을 전압값으로 변환하는 컨버터; 및
   변환된 상기 전압값과 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 전압 편차값을 산출하고 산출된 상기 전압 편차값을 관리자 기기에 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 신호 검출기는, 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 삽입 설치되어, 저항 변화에 따른 전압값을 출력하는 도전체; 및 출력된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 신호 변환부를 포함하고,
   상기 도전체는 플렉서블 도전체이며, 상기 도전체의 두께는, 상기 도전체가 상기 내벽연와와 함께 마모되도록, 상기 CDQ 챔버 내벽연와의 두께와 동일한 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 신호 변환부는,
   출력된 상기 전압값을 증폭하여 증폭된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 것을 특징으로 하는 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 신호 검출기는,
   다수 개가 구비되어, 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 각각 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 신호 검출기에 전압을 인가하여 상기 신호 검출기를 구동시키는 전원공급부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 장치.
7. CDQ 챔버 내벽연와에 삽입 설치된 도전체의 저항 변화에 따른 전압값을 검출하고 검출된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 단계;
   검출된 상기 전류값을 전압값으로 변환하는 단계; 및
   변환된 상기 전압값과 기 설정된 임계치를 비교하여 그 비교한 결과로 전압 편차값을 산출하고 산출된 상기 전압 편차값을 관리자 기기에 전송하도록 제어하는 단계를 포함하고,
   상기 도전체는, 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 삽입 설치되되, 상기 도전체가 상기 내벽연와와 함께 마모되도록, 상기 내벽연와의 두께와 동일한 두께로 형성되는 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법.
8. 삭제
9. 제7 항에 있어서,
   상기 전송하는 단계는,
   검출된 상기 전압값을 증폭하여 증폭된 상기 전압값을 전류값으로 변환하여 전송하는 것을 특징으로 하는 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법.
10. 제7 항에 있어서,
    상기 도전체는,
    다수 개가 구비되어, 상기 CDQ 챔버 내벽연와에 위치별로 각각 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법.
11. 제7 항에 있어서,
    신호 검출기에 전압을 인가하여 상기 신호 검출기를 구동시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 CDQ 챔버 내벽연와의 마모율을 측정하기 위한 방법.

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