KR101905760B1 - 코크스 건식 소화설비의 응축 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버와 연결되는 보일러의 스팀을 응축시키는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치로서, 상기 보일러와 연결되는 응축기와, 상기 응축기와 연결되어 상기 응축기에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 상기 냉각수 공급부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 스팀의 응축 온도에 대응하여 상기 응축기에 공급하는 냉각수의 유량을 제어하는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치를 제공하여, 응축기의 해머링 현상이 발생하는 것을 방자하고, 보일러에 급수되는 물의 온도를 높이는 유리한 효과를 제공한다.

Description

코크스 건식 소화설비의 응축 장치{Apparatus for condensing of coke dry quenching}

실시예는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치에 관한 것이다.

코크스 건식 소화설비(CDQ) 코크스 건식 소화(Coke Dry Quenching; CDQ) 설비는 코크스 오븐에서 압출되는 적열 코크스를 건식방식으로 냉각시키는 설비로서, 적열 코크스가 장입된 냉각 챔버에 불활성 기체의 순환가스를 순환시켜 적열 코크스와의 열 교환을 통하여 적열 코크스를 냉각 소화시킨다.

열 교환에 의해 가열된 순환가스는 보일러에서 열 회수되도록 순환시켜 스팀을 발생시킬 수 있으며, 보일러에서 발생된 스팀은 터빈을 회전시키는데 사용되어 전력을 생산할 수 있다.

이러한 코크스 건식 소화설비의 응축 장치는 보일러의 스팀의 일부를 응축시켜 액화하고, 액화된 물을 보일러에 다시 공급하는 설비이다. 응축 장치에는 스팀과 열교환하는 냉각수가 공급된다. 이때, 냉각수의 유량이 과다하면, 응축 온도가 과냉각되어 응축기에 해머링(hammering) 현상이 발생하여 설비가 파손되는 문제점이 발생한다. 또한, 응축 온도가 과냉각되는 경우, 보일러에 재공급되는 물의 온도가 낮기 때문에 급수를 포화 온도까지 상승하는데 에너지가 낭비되는 문제점이 발생한다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0066122호(2013.06.10. 공개)

이에, 응축 온도를 유지하도록 냉각수의 유량을 조절할 수 있는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 삼는다.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 실시예는, 챔버와 연결되는 보일러의 스팀을 응축시키는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치로서, 상기 보일러와 연결되는 응축기와, 상기 응축기와 연결되어 상기 응축기에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부와, 상기 냉각수 공급부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 스팀의 응축 온도에 대응하여 상기 응축기에 공급하는 냉각수의 유량을 제어하는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각수 공급부는, 냉각수 저장부와, 상기 냉각수 저장부와 연결되는 펌프와, 상기 펌프에서 상기 응축기에 연결되는 공급관 및 상기 응축기에서 상기 냉각수 저장부에 연결되는 리턴관과, 을 포함하는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각수 공급부는, 상기 펌프와 연결되는 유량측정부와, 상기 공급관에 배치되는 제1 유량제어밸브를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 응축기는 상기 응축 온도를 측정하는 온도측정부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 온도측정부에 측정된 상기 응축 온도가 기준 범위 내에 만족하도록, 상기 유량측정부에서 측정된 냉각수 유량에 기초하여 상기 제1 유량제어밸브를 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각수 공급부는, 상기 공급관에서 바이패스 되어 상기 냉각수 저장부에 연결되는 압력조절관을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 냉각수 공급부는, 상기 압력조절관에 배치되는 제2 유량제어밸브를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는 냉각수의 압력이 기준 범위내에 만족하도록 상기 제2 유량제어밸브 제어할 수 있다.

실시예에 따르면, 스팀의 응축 온도에 대응하여 응축기에 공급하는 냉각수의 유량을 제어하도록 구성하여, 응축 온도를 일정하게 유지함으로써, 응축기의 해머링 현상이 발생하는 것을 방자하고, 보일러에 급수되는 물의 온도를 높이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 공급관에서 바이패스 되어 냉각수 저장부에 연결되는 압력조절관을 배치하여, 냉각수의 압력을 일정하게 유지시키는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 코크스 건식 소화설비를 도시한 도면,
도 2는 실시예에 따른 코크스 건식 소화설비의 응축 장치를 도시한 도면,
도 3은 압력조절관을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

도 1은 코크스 건식 소화설비를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 장입구를 통해 고온(1100℃)의 적열 코크스가 챔버(1)에 장입된다. 챔버(1)의 하부에서 비활성 기체가 공급된다. 비활성 기체는 분사구를 통해 분사되어 적열 코크스를 소화시킨다.

이러한 소화과정을 거쳐 200℃ 정도로 냉각된 코크스는 챔버(1)의 외부로 배출된 냉각 코크스는 컨베이어(2)로 수송된다. 소화과정에서 열교환으로 가열된 질소(대략 900℃)는 보일러(3)에 공급된다. 보일러(3)는 공급된 비활성 기체(질소, 아르곤 등, 이하 순환가스라 한다.)의 열을 회수하여 스팀을 생산한다. 생산된 스팀은 발전기(4)로 공급되어 전기를 생산하는데 사용된다. 여기서 순환 가스는 챔버(1)에서 다른 물질과 반응하지 않는다.

보일러(30에서 냉각된 순환가스는 챔버(1)의 하부에 공급되어 챔버(1)의 상부에 배치된 코크스를 냉각시킨다.

응축 장치(10)는 보일러(3)에서 생산된 스팀의 일부를 공급받아 액화시킨다. 응축기(10)에 의해 액화된 물은 보일러(3)에 재 공급된다. 여기서, 보일러(3)에 재 공급되기 전의 물은 탈기기에서 가열되어 용존 산소가 제거된다. 용존 산소를 제거하는 것은 용존 산소가 보일러(3)의 금속 소재인 열교환 튜브를 부식시키기 때문이다. 탈기된 물은 보일러(3)에 재 공급된다.

도 2는 실시예에 따른 코크스 건식 소화설비의 응축 장치를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 응축 장치(10)는 응축기(100)와, 냉각수 공급부(200)와, 제어부(300)를 포함할 수 있다.

응축기(100)는 스팀을 액화시킨다. 응축기(100)는 보일러(3)와 연결된다. 도 2의 A와 같이, 보일러(3)에서 생산된 스팀의 일부가 응축기(100)에 공급된다. 응축기(100)에 공급된 스팀은 냉각되어 액화된 이후, 도 2의 B와 같이, 다시 보일러(3)에 재 공급된다. 이때, 응축기(100)는 응축 온도를 측정하는 온도측정부(110)를 포함할 수 있다. 온도측정부(110)는 응축 온도(예를 들어, 45°C 내지 50°C)가 유지되는지 응축기(100)의 온도를 측정할 수 있다.

냉각수 공급부(200)는 응축기(100)에 냉각수를 공급한다. 응축기(100)에 공급된 냉각수는 스팀과 열교환하여 스팀을 액화시킨다. 이러한 냉각수 공급부(200)는 냉각수 저장부(210)와, 펌프(220)와, 공급관(230)과, 리턴관(240)을 포함할 수 있다.

또한, 냉각수 공급부(200)는, 응축기(100)에 공급하는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 구성으로, 유량측정부(250)와, 제1 유량제어밸브(260)를 더 포함한다.

그리고, 냉각수 공급부(200)는, 냉각수의 압력을 유지하기 위한 구성으로, 압력조절관(270)과, 제2 유량제어밸브(280)를 더 포함한다.

냉각수의 유량을 조절하고, 냉각수의 압력을 일정하게 유지하는 것은 하절기와 동절기에 걸쳐 응축 온도를 기준 범위(예를 들어, 45°C 내지 50°C) 이내에 일정하게 유지하고자 함이다.

냉각수 저장부(210)는 응축기(100)에 공급하는 냉각수를 저장하는 곳이다.

펌프(220)는 냉각수 저장부(210)에 연결될 수 있다. 펌프(220)는 냉각수 저장부(210)에 저장된 냉각수를 응축기(100)에 공급한다. 펌프(220)는 복수 개가 마련될 수 있다. 예를 들어, 펌프(220)는 3개가 마련될 수 있으며, 3개의 펌프(220) 중 2개는 구동하고, 나머지 1개는 대기 상태일 수 있다.

공급관(230)은 펌프(220)와 응축기(100)를 연결한다. 공급관(230)을 통해 냉각수 저장부(210)에 저장된 냉각수가 응축기(100)에 공급된다.

리턴관(240)은 응축기(100)와 냉각수 저장부(210)에 연결된다. 응축기(100)에서 스팀과 열교환을 마친 냉각수는 리턴관(240)을 통해 냉각수 저장부(210)로 배출된다.

펌프(220)에는 유량측정부(250)가 설치될 수 있다. 유량측정부(250)는 냉각수 저장부(210)에 공급되는 냉각수의 유량을 측정한다. 유량측정부(250)는 제어부(300)와 연결된다.

공급관(230)에는 제1 유량제어밸브(260)가 배치된다. 제1 유량제어밸브(260)는 응축기(100)에 공급되는 냉각수의 유량을 조절한다.

도 3은 압력조절관을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 압력조절관(270)은 공급관(230)에서 바이패스되어 냉각수 저장부(210)에 연결된다. 압력조절관(270)은 응축기(100)로 공급되는 냉각수 중 일부를 냉각수 저장부(210)로 리턴시킨다. 이러한 압력조절관(270)에는 제2 유량제어밸브(280)가 배치될 수 있다. 제2 유량제어밸브(280)는 응축기(100)에 공급되는 냉각수 중 압력조절관(270)을 통해 냉각수 저장부(210)로 리턴되는 냉각수의 유량을 조절하여 응축기(100)로 공급되는 냉각수의 압력을 조절한다.

제어부(300)는 온도측정부(110), 유량측정부(250), 제1 유량제어밸브(260) 및 제2 유량제어밸브(280)와 연결된다.

이러한 제어부(300)는 응축기(100)의 응축 온도를 기준 범위 내에 일정하게 유지하도록 제1 유량제어밸브(260)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(300)는 온도측정부(110)를 통해 응축기(100) 내부에서 응축 온도에 대한 정보를 실시간으로 획득하고, 응축 온도가 기준 범위(예를 들어, 45° 내지 50°)이내로 유지되도록 제1 유량제어밸브(260)를 제어하여 응축기(100)로 공급되는 냉각수의 유량을 조절한다. 제어부(300)는 유량측정부(250)를 통해 응축기(100)에 공급되는 냉각수의 유량을 측정한다.

여름철과 겨울철에는 냉각수의 온도 차이가 발생한다. 따라서, 냉각수의 유량이 적정치 보다 많은 경우, 탈기기에 공급되는 물의 온도가 낮아진다. 때문에 탈기기에서 사용하는 스팀의 양이 증가하는 문제점가 발생한다. 제어부(300)는 계절에 따라 변하는 냉각수의 온도 차이에 대응하여 냉각수의 유량을 조절하여 응축 온도를 일정하게 유지시키 때문에 탈기기에 공급하는 물의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제어부(300)를 통해 냉각수의 유량 조절이 가능하기 때문에 냉각수의 유량이 과다하여 응축기(100)에서 발생하는 해머링(hammering) 현상을 방지할 수 있다.

또한, 제어부(300)는 응축기(100)에 공급되는 냉각수의 압력이 기준 범위내에사 유지되도록 제2 유량제어밸브(280)를 제어한다. 구체적으로, 응축 온도를 유지하기 위하여 응축기(100)에 공급되는 냉각수의 유량을 조절하는 과정에서, 냉각수의 압력이 변화될 수 있는데, 제어부(300)는 제2 유량제어밸브(280)를 제어하여, 공급관(230)에서 흐르는 냉각수의 일부를 압력조절관(270)을 통해 냉각수 저장부(210)로 회귀시켜 냉각수의 압력이 상승하는 것을 방지한다. 냉각수의 압력이 상승하면, 응축기(100)의 튜브가 파손될 수 있기 때문에, 응축기(100)에 공급되는 냉각수의 유량이 변화는 경우, 이에 대응하여 제어부(300)는 냉각수의 압력을 조절하게 된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 코크스 건식 소화설비의 응축 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

전술된 본 발명의 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 응축기
110: 온도측정부
200: 냉각수 공급부
210: 냉각수 저장부
220: 펌프
230: 공급관
240: 리턴관
250: 유량측정부
260: 제1 유량제어밸브
270: 압력조절관
280: 제2 유량제어밸브
300: 제어부

Claims (8)

1. 챔버와 연결되는 보일러의 스팀을 응축시키는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치로서,
   상기 보일러와 연결되는 응축기;
   상기 응축기와 연결되어 상기 응축기에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부;
   상기 냉각수 공급부를 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 스팀의 응축 온도에 대응하여 상기 응축기에 공급하는 냉각수의 유량을 제어하고, 상기 응축기는 상기 보일러에서 생산된 스팀의 일부를 공급받고, 공급받은 스팀과 상기 냉각수와 열교환하여 액화된 물을 상기 보일러에 재공급하고, 상기 냉각수 공급부는, 냉각수 저장부와, 상기 냉각수 저장부와 연결되는 펌프와, 상기 펌프에서 상기 응축기에 연결되는 공급관 및 상기 응축기에서 상기 냉각수 저장부에 연결되는 리턴관을 포함하고, 상기 냉각수 공급부는, 상기 펌프와 연결되는 유량측정부와, 상기 공급관에 배치되는 제1 유량제어밸브를 더 포함하고, 상기 응축기는 상기 응축 온도를 측정하는 온도측정부를 포함하고,
   상기 냉각수 공급부는, 상기 공급관에서 바이패스 되어 상기 냉각수 저장부에 연결되는 압력조절관과, 상기 압력조절관에 배치되는 제2 유량제어밸브를 포함하고,
   상기 제어부는,상기 유량측정부에서 측정된 냉각수 유량에 기초하여 상기 제1 유량제어밸브를 제어하여 상기 온도측정부에 측정된 상기 응축 온도가 기준 범위 내에 만족하도록 제어하고, 동시에 상기 제2 유량제어밸브를 제어하여 상기 냉각수의 압력이 기준 범위내에 만족하도록 제어하는 코크스 건식 소화설비의 응축 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 응축 온도의 기준 범위는 45°C 내지 50°C이내인 코크스 건식 소화설비의 응축 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 펌프는 3개가 마련되고,
   상기 3개의 펌프 중 2개의 펌프는 구동하고, 나머지 1개는 대기 상태인 코크스 건식 소화설비의 응축 장치.
   
   
   
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