KR101974563B1 - 보수장치 및 보수방법 - Google Patents

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KR101974563B1
KR101974563B1 KR1020170172542A KR20170172542A KR101974563B1 KR 101974563 B1 KR101974563 B1 KR 101974563B1 KR 1020170172542 A KR1020170172542 A KR 1020170172542A KR 20170172542 A KR20170172542 A KR 20170172542A KR 101974563 B1 KR101974563 B1 KR 101974563B1
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carbonization
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변창환
허만호
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 석탄이 건류되는 탄화실과, 상기 탄화실에서 발생한 가스를 배출하도록 상기 탄화실에 연결되는 상승관을 구비하는 코크스 오븐에 설치되는 보수장치로서, 보수재를 저장할 수 있는 저장부; 및 상기 보수재가 상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 공급될 수 있도록, 상기 상승관과 상기 저장부를 연결해줄 수 있는 연결부;를 포함하고, 탄화실에서 손상된 부분을 용이하게 보수할 수 있다.

Description

보수장치 및 보수방법{Repairing Apparatus and Method}
본 발명은 보수장치 및 보수방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄화실에서 손상된 부분을 용이하게 보수할 수 있는 보수장치 및 보수방법을 제공한다.
일반적으로 코크스 오븐은, 탄화실에 장입된 석탄은 일정시간 건류시켜 코크스를 제조하는 설비이다. 코크스 오븐은, 석탄이 장입되는 내부 공간을 가지며 일측에 입구가 마련되고 타측에 출구가 마련된 탄화실, 탄화실의 입구 및 출구에 장착된 도어, 수평 이동이 가능하여 탄화실 내부의 코크스를 압출하는 압출기 및 압출기를 전후진 이동시키는 이동 장치를 포함한다.
탄화실은 고온의 온도에서도 잘 견딜수 있도록 실리카(silica) 연와를 쌓아 제조된다. 압출기는 탄화실의 입구 면적에 대응하는 형상을 가지도록 형성된다. 압출기는, 탄화실의 입구와 출구 사이를 수평 이동하는 람 헤드부, 및 람 헤드부와 이동 장치 사이를 연결하도록 설치된 람 바디부를 포함한다.
이때, 압출기를 탄화실 내부로 이동시켜 코크스를 압출하는 작업이나, 도어를 탄화실에 장착 또는 탈착하는 작업에 의해 탄화실 벽이 손상될 수 있다. 또한, 탄화실 내부의 고온의 열이나, 압출 작업 시 외부 공기의 유입, 및 탄화실의 수축팽창 등에 의해 탄화실의 벽이 파손되어 크랙이 발생할 수도 있다.
탄화실의 벽이 손상되거나 크랙이 발생하면, 탄화실에서 석탄을 건류하면서 발생하는 가스나 석탄 분진 등이, 탄화실 벽의 틈을 통해 연소실로 유입될 수 있다. 이에, 연소실의 온도가 하락하여, 연소실에서 탄화실로 석탄을 건류시킬 열에너지를 공급해주지 못할 수 있다. 따라서, 석탄이 미건류되는 사고가 발생할 수 있다. 또한, 연소실로 넘어간 가스와 분진은 그대로 대기 중에 방출되어 환경을 오염시킬 수 있다.
KR 10-1489380 B
본 발명은 탄화실에서 손상된 부분을 용이하게 보수할 수 있는 보수장치 및 보수방법을 제공한다.
본 발명은 탄화실의 손상을 검사할 수 있는 보수장치 및 보수방법을 제공한다.
본 발명은 탄화실의 유지보수를 용이하게 할 수 있는 보수장치 및 보수방법을 제공한다.
본 발명은 석탄이 건류되는 탄화실과, 상기 탄화실에서 발생한 가스를 배출하도록 상기 탄화실에 연결되는 상승관을 구비하는 코크스 오븐에 설치되는 보수장치로서, 보수재를 저장할 수 있는 저장부; 및 상기 보수재가 상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 공급될 수 있도록, 상기 상승관과 상기 저장부를 연결해줄 수 있는 연결부;를 포함한다.
상기 탄화실은 복수개가 구비되고, 상기 상승관은 복수개가 구비되어 복수개의 탄화실 각각에 연결되고, 상기 연결부는 복수개가 구비되어 복수개의 상승관 각각에 연결되고, 상기 저장부는, 복수개의 연결부에 선택적으로 보수재를 공급해줄 수 있다.
상기 저장부는, 상기 보수재가 수용될 수 있는 내부공간을 가지는 저장용기; 상기 보수재가 이동하는 경로를 형성하며, 일단이 저장용기에 연결되고, 타단이 상기 연결부에 연결되는 공급배관; 상기 연결부로 공급되는 보수재의 양을 조절하도록, 상기 공급배관에 설치되는 공급밸브; 및 상기 저장용기 내부의 압력을 조절하도록, 상기 저장용기에 연결되는 압력 조절기;를 포함한다.
상기 압력 조절기는, 상기 저장용기 내부로 압력가스를 공급하도록, 상기 저장용기에 설치되는 분사부재; 및 상기 분사부재에 공급되는 압력가스의 양을 조절하도록, 상기 분사부재에 설치되는 압력 제어부재;를 포함한다.
상기 저장부는, 적어도 일부분이 상기 저장용기 내부에서 회전 가능하게 설치되는 교반기를 더 포함한다.
상기 저장부는, 상기 저장용기 내부에 저장된 보수재의 양을 감지하도록, 상기 저장용기에 설치되는 레벨 측정기; 및 상기 저장용기 내부로 보수재를 보충해주도록, 상기 저장용기와 연결되는 보충기;를 더 포함한다.
상기 연결부는, 상기 상승관에 설치되는 제1 몸체; 상기 공급배관에 설치되는 제2 몸체; 일단이 상기 제1 몸체에 연결되고, 타단이 상기 제2 몸체에 연결되며, 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체 중 적어도 어느 하나와 분리될 수 있도록 적어도 일부가 이동 가능하게 설치되는 연결배관; 및 상기 연결배관의 적어도 일부를 이동시킬 수 있는 구동기;를 포함한다.
상기 연결부는, 상기 제1 몸체 내부로 차단가스를 공급해주는 차단가스 공급기를 더 포함한다.
상기 연결배관은 적어도 일부분이 플랙시블하게 형성된다.
상기 코크스 오븐에 구비되는 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 검사하도록 설치되는 제1 검사부; 및 제1 검사부와 연결되고, 상기 저장부와 상기 연결부의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함한다.
상기 제어부와 연결되고, 상기 탄화실 내부의 압력을 검사하도록 설치되는 제2 검사부를 더 포함한다.
본 발명은 석탄이 건류되는 탄화실과, 상기 탄화실에서 발생한 가스를 배출하도록 상기 탄화실에 연결되는 상승관을 구비하는 코크스 오븐을 마련하는 과정; 상기 탄화실의 손상을 검사하는 과정; 상기 탄화실의 손상이 발견되면, 상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 보수재를 공급하는 과정; 및 상기 탄화실의 손상된 부분을 수리하는 과정;을 포함한다.
상기 탄화실의 손상을 검사하는 과정은, 상기 코크스 오븐에 구비되는 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 분석하는 과정; 및 상기 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가 미리 설정된 분진 농도값 이상이거나, 산소의 농도가 미리 설정된 산소 농도값 이하이면, 상기 탄화실에 손상이 발생했다고 판단하는 과정;을 포함한다.
상기 탄화실의 손상을 검사하는 과정은, 상기 탄화실 내부의 압력을 측정하는 과정; 및 상기 탄화실 내부의 압력이 미리 설정된 압력값 이하이면 상기 탄화실에 손상이 발생했다고 판단하는 과정;을 더 포함한다.
상기 탄화실과 상기 상승관은 복수개가 구비되고, 상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 보수재를 공급하는 과정은, 복수개의 탄화실 중 손상이 발생한 탄화실에만 보수재를 공급하는 과정을 포함한다.
상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 보수재를 공급하기 전에, 손상이 발생한 탄화실에 연결되는 상승관, 및 상기 상승관에 연결되는 가스 포집관 사이를 차단하는 과정을 더 포함한다.
상기 탄화실의 손상된 부분을 수리하는 과정은, 상기 탄화실에 손상된 부분에 보수재를 누적시키는 과정; 및 상기 탄화실에서 손상되지 않은 부분에 부착된 보수재를 제거하는 과정;을 포함한다.
상기 보수재는 몰타르를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 복수개의 탄화실 중 손상이 발생한 탄화실을 용이하게 감지할 수 있다. 이에, 손상이 발생한 탄화실을 보수하는 작업을 자동으로 수행할 수 있다. 따라서, 탄화실의 유지보수가 용이해질 수 있다.
또한, 탄화실에서 손상된 부분을 신속하고 용이하게 보수할 수 있다. 이에, 탄화실에서 제조되는 코크스의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 탄화실에서 발생한 가스가 연소실을 통해 대기 중으로 유출되는 것을 방지하여 환경오염을 예방할 수 있다.
또한, 탄화실을 보수하여, 탄화실에서 발생한 가스가 연소실로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 연소실의 온도가 탄화실에서 유입된 가스에 의해 하락하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 탄화실 내부로 장비된 석탄이 미건류되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 구조를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보수장치와 상승관의 연결구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 저장부의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연결부가 저장부와 상승관 사이를 연결해주는 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 연결부가 저장부와 상승관 사이를 차단해주는 구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 몸체의 구조를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 보수방법을 나타내는 플로우 차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코크스 오븐의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명을 이해하기 위해 코크스 오븐에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 석탄을 건류시켜 코크스를 제조하는 설비이다. 코크스 오븐은, 탄화실(11), 연소실(미도시), 압출기(15), 상승관(13), 및 가스 포집관(14)을 포함한다.
탄화실(11)은 내부에 석탄이 건류될 수 있는 공간을 가진다. 탄화실(11)의 상부면에는 석탄을 장입하기 위한 장입구가 형성되고, 장입구에는 탄화실(11) 내부를 밀폐하기 위한 커버가 장착될 수 있다. 탄화실(11)의 일측과 타측은 개방되어 각각에 입구와 출구가 형성될 수 있다. 탄화실(11)의 개방된 부분에는 도어가 장착되어 내부를 밀폐시킬 수 있다.
또한, 탄화실(11)의 상부에는 석탄이 건류되면서 발생하는 가스를 배기하기 위한 배기구가 형성된다. 이때, 탄화실(11) 내부에서 발생하는 가스는 가연성 가스인 코크스 오븐 가스(COG: Coke Oven Gas)일 수 있다.
연소실은 탄화실(11)로 열에너지를 공급해주는 역할을 한다. 연소실은 내부에 연료가스와 공기가 연소할 수 있는 공간을 가진다. 연료가스와 공기의 연소로 발생하는 열로, 연소실이 탄화실(11)을 간접적으로 가열할 수 있다. 따라서, 탄화실(11) 내부의 온도가 상승하여 석탄을 건류시킬 수 있다. 이때, 연소실은 복수개가 구비될 수 있다. 탄화실(11)도 복수개가 구비되어, 연소실들 사이사이 배치될 수 있다.
또한, 연소실은 연도(12)와 연결될 수 있다. 연도(12)는, 연소실에서 발생하는 폐가스가 이동하는 통로를 형성한다. 이에, 연소실에서 연료가스와 공기가 연소되면서 발생한 폐가스가 연도(12)를 통해 굴뚝으로 이동하여, 외부로 배출될 수 있다.
압출기(15)는 탄화실(11) 내 코크스를 압출하는 역할을 한다. 압출기(15)는 탄화실(11)의 개방된 일측으로 진입하여, 탄화실(11)의 개방된 타측으로 코크스를 밀어낼 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내 코크스가 압출기(15)에 의해 밀려 버켓에 적재되고, 전차에 의해 다음 공정 장소로 이송될 수 있다.
상승관(13)은 탄화실(11)에 구비되는 배기구와 연결된다. 상승관(13)은 내부에 코크스 오븐 가스가 이동하는 경로를 형성한다. 상승관(13)은 가스 포집관(14)과 연결되어, 탄화실(11) 내부에서 발생한 가스를 가스 포집관(14)으로 안내할 수 있다. 이때, 상승관(13)은 탄화실(11)이 구비되는 개수만큼 복수개가 구비되어, 각각의 탄화실(11)에 설치될 수 있다.
또한, 상승관(13)은 직관부(13a)와 곡관부(13b)를 포함할 수 있다. 직관부(13a)는 하단이 탄화실(11)에 연결되어 상측으로 연장 형성될 수 있다. 곡관부(13b)는 일단이 직관부(13a)의 측면에 연결되고, 타단이 하측으로 굴절되어 가스 포집관(14)에 연결될 수 있다. 이에, 상승관(13)을 내부에서 상측으로 이동한 코크스 오븐 가스가, 곡관부(13b)를 통해 가스 포집관(14)으로 유도될 수 있다.
가스 포집관(14)은 복수개의 상승관(13)과 연결된다. 가스 포집관(14)은 상승관(13)에서 공급되는 코크스 오븐 가스를 포집하여, 가스 후처리 설비로 공급할 수 있다. 이때, 가스 포집관(14)과 각각의 상승관(13) 사이에는 개폐기(16)가 구비될 수 있다. 개폐기(16)의 작동으로 가스 포집관(14)과 상승관 사이가 연통되거나 차단될 수 있다. 따라서, 복수개의 상승관(13) 중 원하는 상승관(13)만 선택적으로 가스 포집관(14)에 연통시켜줄 수 있다.
이때, 탄화실(11)은 고온의 온도를 견딜 수 있도록 내화벽돌(또는, 연와)를 쌓아 제작되는데, 압출기(15)를 탄화실(11) 내부로 이동시켜 코크스를 압출하는 작업이나, 탄화실에 도어를 장착 또는 탈착하는 작업에 의해 내화벽돌이 손상될 수 있다. 또한, 탄화실(11) 내부의 고온의 열이나, 압출 작업 시 외부 공기의 유입, 및 탄화실(11)의 수축팽창 등에 의해 탄화실(11)의 내화벽돌이 파손되어 크랙이 발생할 수도 있다. 따라서, 보수장치(1000)를 이용하여 탄화실(11)의 손상된 내화벽돌을 보수하는 작업을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보수장치와 상승관의 연결구조를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 저장부의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 보수장치(1000)에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 보수장치(1000)는, 석탄이 건류되는 탄화실(11)과 탄화실(11)에서 발생한 가스를 배출하도록 탄화실(11)에 연결되는 상승관(13)을 구비하는 코크스 오븐에 설치된다. 보수장치(1000)는 상승관(13)을 통해 탄화실(11) 내부로 보수재를 공급할 수 있고, 보수재가 탄화실(11)에 손상이 발생한 부분에 누적되어 쌓이면서, 손상된 부분이 보수될 수 있다. 보수장치(1000)는, 저장부(1100), 및 연결부(1200)를 포함한다. 또한, 보수장치(1000)는 제1 검사부(1300), 제2 검사부(1400), 및 제어부(1500)를 더 포함할 수 있다.
저장부(1100)는 손상이 발생한 탄화실(11)로 공급되는 보수재를 저장하는 역할을 한다. 저장부(1100)는, 저장용기(1110), 공급배관(1120), 공급밸브(1130), 및 압력 조절기(1140)를 포함한다. 또한, 저장부(1100)는, 교반기(1150), 레벨 측정기(1160), 및 보충기(1170)를 더 포함할 수 있다.
저장용기(1110)는 보수재가 수용될 수 있는 내부공간을 가진다. 예를 들어, 저장용기(1110)는 원통형의 탱크 형태로 형성될 수 있다. 저장용기(1110)는 내부의 고압을 견딜 수 있도록 철피로 제작될 수 있다. 저장용기(1110)는 코크스 오븐의 외측에 위치할 수 있다. 또한, 저장용기(1110)에 드레인 밸브(1111), 압력센서(1112), 및 안전밸브(1113)가 구비될 수 있다.
드레인 밸브(1111)는 저장용기(1110)의 하부에 구비될 수 있다. 드레인 밸브(1111)의 작동에 의해 저장용기(1110) 내부의 수용된 내용물을 배출할 수 있다. 이에, 드레인 밸브(1111)를 이용하여, 저장용기(1110) 내부를 청소하거나, 작업자가 수동으로 저장용기(1110) 내부의 압력을 낮출 수 있다.
압력센서(1112)는 저장용기(1110)의 측면에 구비될 수 있고, 저장용기(1110) 내부의 압력을 측정하는 역할을 한다. 이에, 압력센서(1112)를 통해 저장용기(1110) 내부의 압력을 모니터링하면서, 저장용기(1110) 내부의 압력을 조절할 수 있다. 따라서, 저장용기(1110) 내부가 탄화실(11) 내부보다 고압이 형성되었는지 확인한 후, 저장용기(1110)와 탄화실(11) 내부를 연결하여, 저장용기(1110)에 저장된 보수재를 탄화실(11)로 공급할 수 있다.
안전밸브(1113)는 저장용기(1110)의 상부에 구비될 수 있다. 저장용기(1110) 내부의 압력이 미리 설정된 설정값을 초과하면, 안전밸브(1113)가 자동으로 개방되어 저장용기(1110) 내부의 압력을 낮출 수 있다. 이에, 저장용기(1110) 내부에 고압이 형성되어 저장용기(1110)가 터지는 사고를 방지할 수 있다. 그러나 저장용기(1110)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 보수재는 몰타르를 사용할 수 있다. 몰타르는 탄화실(11) 내 내화연와에 손상된 부분에 부착되어, 손상된 부분을 보수해줄 수 있다. 몰타르는 분말가루 형태로 저장용기(1110) 내부에 저장될 수 있다. 그러나 보수재로 사용되는 재료는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
공급배관(1120)은 보수재가 이동하는 경로를 형성한다. 공급배관(1120)은 탄화실(11)들과 연소실들이 일렬로 배치되는 방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 공급배관(1120)은 일단이 저장용기(1110)에 연결되고, 타단이 연결부(1200)에 연결된다. 이에, 저장용기(1110) 내부에 저장된 보수재가 공급배관(1120)을 통해 연결부(1200)로 이동할 수 있다. 공급배관(1120)은 저장용기(1110) 측면의 하부와 연결될 수 있다. 따라서, 저장용기(1110) 하부에 수용된 보수재가 공급배관(1120)으로 용이하게 유입되어, 연결부(1200)로 공급될 수 있다.
공급밸브(1130)는 공급배관(1120)에 설치된다. 공급배관(1120)은 연결부(1200)로 공급되는 보수재의 양을 조절할 수 있다. 예를 들어, 공급밸브(1130)는 개폐밸브(1131), 및 조절밸브(1132)를 포함한다. 또한, 공급밸브(1130)는 체크밸브(1133)와, 작업자가 수동을 직접 공급배관(1120) 내부를 개폐할 수 있는 수동 게이트 밸브(1134)를 더 포함할 수 있다.
개폐밸브(1131)는 공급배관(1120)이 형성하는 보수재의 이동경로를 개폐하는 역할을 한다. 이에, 개폐밸브(1131)의 작동에 의해 저장용기(1110)에서 연결부(1200)로 보수재가 공급되거나, 보수재의 공급이 중단될 수 있다.
조절밸브(1132)는 공급배관(1120)이 형성하는 보수재의 이동경로가 개방되는 정도를 조절하는 역할을 한다. 이에, 조절밸브(1132)의 작동에 의해 저장용기(1110)에서 연결부(1200)로 공급되는 보수재의 양이 조절될 수 있다. 예를 들어, 조절밸브(1132)가 공급배관(1120) 내부를 상대적으로 많이 개방하면 연결부(1200)로 공급되는 보수재의 양이 증가하고, 공급배관(1120) 내부를 상대적으로 조금 개방하면 연결부(1200)로 공급되는 보수재의 양이 감소할 수 있다.
이때, 저장용기(1110)에서 연결부(1200)를 향하는 방향으로, 개폐밸브(1131), 체크밸브(1133), 수동 게이트 밸브(1134), 및 조절밸브(1132)가 순서대로 배치될 수 있다. 그러나 공급밸브(1130)의 구조와 구비되는 밸브들이 배치되는 방식은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
압력 조절기(1140)는 저장용기(1110)와 연결된다. 압력 조절기(1140)는 저장용기(1110) 내부의 압력을 조절하는 역할을 한다. 압력 조절기(1140)는, 분사부재(1141), 및 압력 제어부재(1142)를 포함한다.
분사부재(1141)는 저장용기(1110) 내부로 압력가스를 공급하는 역할을 한다. 분사부재(1141)는 저장용기(1110)에 설치된다. 예를 들어, 분사부재(1141)는, 저장용기(1110)의 둘레를 감싸는 원형의 링 형태의 환형관과, 저장용기(1110)의 둘레를 따라 배치되어 환형관과 저장용기(1110)로 연결하는 복수의 분사관을 포함할 수 있다. 따라서, 환형관으로 공급된 압력가스가 분사관을 통해 복수의 위치에서 저장용기(1110) 내부로 분사될 수 있다. 그러나 분사부재(1141)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
압력가스로 공기나 불활성 가스를 사용할 수 있다. 압력가스는 저장용기(1110) 내부로 공급되어 보수재와 혼합될 수 있고, 저장용기(1110) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다. 이에, 압력가스에 의해 저장용기(1110) 내부의 압력이 탄화실(11) 내부의 압력보다 높아지면, 저장용기(1110) 내부에 저장된 보수재가 압력 차로 인해 탄화실(11) 내부로 용이하게 공급될 수 있다.
압력 제어부재(1142)는 분사부재(1141)로 공급되는 압력가스의 양을 조절하는 역할을 한다. 예를 들어, 압력 제어부재(1142)에 설치되는 밸브일 수 있다. 이에, 압력 제어부재(1142)의 작동을 제어하면, 저장용기(1110) 내부로 공급되는 압력가스의 양을 조절하여 저장용기(1110) 내부의 압력을 제어할 수 있다.
교반기(1150)는 적어도 일부분이 저장용기(1110) 내부에서 회전 가능하게 설치된다. 교반기(1150)는 저장용기(1110) 내부의 보수재를 비산시킬 수 있다. 저장용기(1110) 내부에서 보수재가 뭉치는 것을 방지할 수 있고, 분말가루 형태로 비산되어 공급배관(1120)으로 용이하게 유입될 수 있다. 교반기(1150)는, 임펠러(1151)와 구동모터(1152)를 포함할 수 있다.
임펠러(1151)는, 상하방향으로 연장되는 회전축과, 회전축에 둘레를 따라 연결되는 복수개의 블레이드를 포함한다. 회전축은 하단부가 저장용기(1110) 내부에 위치하고, 상단부가 저장용기(1110) 외축으로 돌출될 수 있다. 블레이드는 회전축의 하단부에 연결되어 저장용기(1110) 내부에 위치할 수 있다. 이에, 회전축이 회전하면 블레이드가 저장용기(1110) 내부에서 보수재를 비산시킬 수 있다.
구동모터(1152)는 회전축과 연결된다. 구동모터(1152)는 저장용기(1110) 외측에 위치하고, 임펠러(1151) 회전축의 상단부와 연결될 수 있다. 구동모터(1152)는 회전축을 회전시킬 수 있다. 이에, 구동모터(1152)의 작동을 제어하면, 회전축의 회전속도를 제어할 수 있다.
레벨 측정기(1160)는 저장용기(1110)에 설치되어, 저장용기(1110) 내부에 저장된 보수재의 양을 감지할 수 있다. 예를 들어, 레벨 측정기(1160)는, 제1 레벨센서(1161), 및 제2 레벨센서(1162)를 포함할 수 있다.
제1 레벨센서(1161)는 저장용기(1110) 측면의 상부에 설치될 수 있다. 제1 레벨센서(1161)는 자신의 높이까지, 저장용기(1110) 내부에 보수재가 채워졌는지 감지할 수 있다. 제2 레벨센서(1162)는 저장용기(1110) 측면의 하부에 설치될 수 있다. 즉, 제2 레벨센서(1162)는 제1 레벨센서(1161)의 하측에 이격된다. 제2 레벨센서(1162)는 자신의 높이까지, 저장용기(1110) 내부에 보수재가 채워졌는지 감지할 수 있다. 이에, 저장용기(1110) 내부에서 보수재가 제1 레벨센서(1161)까지 채워지면, 저장용기(1110) 내부에 충분한 양의 보수재가 저장되었다고 판단할 수 있다. 저장용기(1110) 내부에서 보수재가 제2 레벨센서(1162)까지 채워지면, 저장용기(1110) 내부에 저장된 보수재의 양이 부족하다고 판단할 수 있다.
보충기(1170)는 저장용기(1110) 내부로 보수재를 보충해주도록, 저장용기(1110)와 연결된다. 보충기(1170)는 내부에 보수재가 저장될 수 보충탱크(1171)와, 보충탱크(1171)에서 저장용기(1110)로 공급되는 보수재의 양을 조절하는 보충밸브(1172)를 포함할 수 있다. 이에, 저장용기(1110) 내부에 수용된 보수재의 양이 적어지면, 보충기(1170)가 저장용기(1110) 내부로 보수재를 공급해줄 수 있다.
또한, 보충기(1170)는 레벨 측정기(1160)에 연결되어 작동이 제어될 수도 있다. 즉, 레벨 측정기(1160)에서 감지되는 저장용기(1110) 내부의 보수재의 양에 맞춰, 보충기(1170)가 저장용기(1110) 내부로 보수재를 공급할 수 있다. 예를 들어, 저장용기(1110) 내부에 저장되는 보수재의 양이 제2 레벨센서(1162)의 높이 미만으로 감소하면, 보충기(1170)가 자동으로 저장용기(1110)로 보수재를 공급해줄 수 있다. 보충기(1170)에서 공급되는 보수재에 의해 저장용기(1110)에 수용된 보수재의 양이 제1 레벨센서(1161)의 높이를 초과하면, 보충기(1170)가 자동으로 저장용기(1110)에 보수재를 공급하는 것을 중단할 수 있다. 이에, 상시 저장용기(1110) 내부에 적정량의 보수재가 저장될 수 있고, 보수작업 중에 보수재가 부족해지는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연결부가 저장부와 상승관 사이를 연결해주는 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 연결부가 저장부와 상승관 사이를 차단해주는 구조를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 몸체의 구조를 나타내는 도면이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 연결부의 구조에 대해 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 연결부(1200)는 보수재가 상승관(13)을 통해 탄화실(11) 내부로 공급될 수 있도록, 상승관(13)과 저장부(1100)를 연결해주는 역할을 한다. 연결부(1200)는 상승관(13)이 구비되는 개수만큼 복수개가 구비되어, 각각의 상승관(13)과 연결된다.
이때, 복수개의 연결부(1200)가 하나의 저장부(1100)와 연결될 수 있다. 저장부(1100)는, 복수개의 연결부(1200)에 선택적으로 보수재를 공급해줄 수 있다. 또한, 복수개의 연결부(1200)는 각 상승관(13)과 선택적으로 연결될 수 있다. 이에, 연결부(1200)들은, 손상된 탄화실(11)에 연결된 상승관(13)과 연결되고, 손상이 없는 탄화실(11)에 연결된 상승관(13)과 연결되지 않을 수 있다. 따라서, 저장부(1100)가 손상이 발생한 탄화실(11)에만 보수재를 공급할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 연결부(1200)는, 제1 몸체(1210), 제2 몸체(1220), 연결배관(1230), 및 구동기(1240)를 포함한다. 또한, 연결부(1200)는 차단가스 공급기(1250)를 더 포함할 수 있다.
제1 몸체(1210)는 복수개가 구비되어 복수개의 상승관(13) 각각에 설치된다. 제1 몸체(1210)는, 도 6과 같이 바디부재(1211), 접촉부재(1212), 탄성부재(1213), 지지부재(1214), 커버부재(1215), 고정볼트(1216), 및 실링부재(1217)를 포함할 수 있다.
바디부재(1211)는 내부에 보수재가 이동하는 경로가 형성되고, 제2 몸체(1220)와 마주보게 배치된다. 바디부재(1211)에서 제2 몸체(1220)와 마주보는 부분에 유입구(1211a)가 형성되고, 상승관(13)과 연결되는 부분에 배출구(1211b)가 형성된다. 유입구(1211a)와 배출구(1211b)는 서로 교차하는 방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 저장부(1100)에서 유입구(1211a)로 들어온 보수재가, 바디부재(1211) 내부에서 이동방향이 변경되어 배출구(1211b)를 통해 상승관(13)으로 공급될 수 있다. 이때, 바디부재(1211)에서 유입구(1211a)에 대향되는 부분에는 탄성부재(1213)와 지지부재(1214) 등이 바디부재(1211) 내부로 삽입될 수 있도록 설치구(1211c)가 형성될 수 있다.
접촉부재(1212)는 바디부재(1211) 내부에서 전후진 가능하게 설치된다. 접촉부재(1212)는 바디부재(1211) 내부의 보수재의 이동경로의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 접촉부재(1212)는 원통형으로 형성될 수 있다. 접촉부재(1212)는 연결배관(1230)의 일단과 접촉하여 이동할 수 있고, 바디부재(1211) 내부에서 유입구(1211a)와 배출구(1211b)를 개폐할 수 있다. 따라서, 연결배관(1230)이 제1 몸체(1210)와 연결될 때, 유입구(1211a)와 배출구(1211b)가 개방되면서, 저장부(1100) 내부의 보수재가 탄화실(11)로 공급될 수 있다.
연결배관(1230)의 일단이 유입구(1211a)로 진입하여 접촉부재(1212)를 밀어내면, 유입구(1211a)와 배출구(1211b)가 개방된다. 연결배관(1230)의 일단이 제1 몸체(1210) 외측으로 이동하고, 접촉부재(1212)가 제2 몸체(1220) 측으로 이동하면, 유입구(1211a)와 배출구(1211b)가 차단될 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내부를 보수하는 작업을 수행하지 않을 때, 탄화실(11) 내부의 가스가 배출구(1211b)와 유입구(1211a)를 통해 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
탄성부재(1213)는 바디부재(1211) 내부에서 접촉부재(1212)를 전후진 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 탄성부재(1213)는 탄성력을 가지는 스프링일 수 있고, 전후방향으로 신장수축할 수 있다. 탄성부재(1213)의 전단부가 지지부재(1214)에 접촉하여 고정되고, 후단부가 접촉부재(1212)의 전면과 접촉한다. 이에, 접촉부재(1212)가 연결배관(1230)에 의해 전방으로 밀리면 탄성부재(1213)가 수축하고, 연결배관(1230)이 바디부재(1211) 외측으로 이동하면 탄성부재(1213)가 신장하면서 접촉부재(1212)을 후방으로 이동시킬 수 있다.
지지부재(1214)는 바디부재(1211) 내부에서 탄성부재(1213)를 지지해주는 역할을 한다. 예를 들어, 지지부재(1214)에 탄성부재(1213)가 끼워질 수 있는 돌출부가 형성될 수 있다. 이에, 탄성부재(1213)의 전단부가 돌출부에 끼워져 고정될 수 있다. 따라서, 탄성부재(1213)의 전단부는 고정된 상태에서 후단부만 접촉부재(1212)에 의해 전후진 이동할 수 있다.
커버부재(1215)는 바디부재(1211)에 형성된 설치구(1211c)를 커버하는 역할을 한다. 커버부재(1215)는 설치구(1211c)의 형상에 대응하는 형상으로 형성된다. 커버부재(1215)에 지지부재(1214)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 커버부재(1215)의 바디부재(1211) 내부와 마주보는 부분에 삽입홈이 형성될 수 있고, 지지부재(1214)는 커버부재(1215)에 형성된 삽입홈에 끼워져 지지될 수 있다.
고정볼트(1216)는 바디부재(1211)에 커버부재(1215)를 결합시켜주는 역할을 한다. 고정볼트(1216)는 복수개가 구비되고, 커버부재(1215)를 관통하여 바디부재(1211)에 체결된다. 이에, 고정볼트(1216)를 체결하거나 풀어주어, 커버부재(1215)를 바디부재(1211)에 결합시키거나, 바디부재(1211)에서 분리시킬 수 있다. 따라서, 바디부재(1211) 내부의 부품들을 용이하게 유지보수할 수 있다.
실링부재(1217)는 그랜드 패킹일 수 있다. 예를 들어, 실링부재(1217)는 O링 형태로 형성될 수 있고, 접촉부재(1212)의 둘레를 감싸도록 형성될 수 있다. 실링부재(1217)는 접촉부재(1212)와 함께 이동하면서, 접촉부재(1212)와 바디부재(1211) 사이의 틈새를 차단할 수 있다. 이에, 접촉부재(1212)가 바디부재(1211)에 형성된 유입구(1211a)와 배출구(1211b)를 차단할 때, 탄화실(11) 내부의 가스가 접촉부재(1212)와 바디부재(1211) 사이의 틈새를 통해 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
제2 몸체(1220)는 복수개가 구비되어 하나의 공급배관(1120)에 설치될 수 있다. 이에, 하나의 저장부(1100)에서 복수개의 탄화실(11)로 보수재를 공급해줄 수 있다. 제2 몸체(1220)는 내부에 보수재가 이동하는 경로가 형성되고, 제1 몸체(1210)와 마주보게 배치된다. 제2 몸체(1220)는 공급배관(1120)에서 상승관(13) 측으로 돌출될 수 있다. 제2 몸체(1220)는 연결배관(1230)에 의해 제1 몸체(1210)와 내부가 연통되거나, 둘 사이가 분리될 수 있다.
또한, 제2 몸체(1220)에는 내부에 형성된 보수재의 이동경로를 개폐하는 차단밸브(1221)가 설치될 수 있다. 이에, 복수개의 제2 몸체(1220) 중 연결배관(1230)을 통해 제1 몸체(1210)와 내부가 연통되는 제2 몸체(1220) 내부의 이동경로는 개방하고, 제1 몸체(1210)와 내부가 연통되지 않는 제2 몸체(1220) 내부의 이동경로는 차단할 수 있다. 따라서, 제1 몸체(1210)와 분리된 상태의 제2 몸체(1220)로 저장부(1100) 내부의 보수재가 공급되는 것을 방지할 수 있고, 제1 몸체(1210)와 연결된 상태의 제2 몸체(1220)로만 보수재가 이동하여 탄화실(11)로 공급될 수 있다.
연결배관(1230)은 내부에 보수재가 이동하는 경로를 형성한다. 연결배관(1230)은 일단이 제1 몸체(1210)에 연결되고, 타단이 제2 몸체(1220)에 연결된다. 따라서, 제1 몸체(1210)와 제2 몸체(1220)의 내부가 연결배관(1230)으로 연통될 수 있다.
예를 들어, 연결배관(1230)의 일단에서 제1 몸체(1210)를 마주보는 전면은 막혀있다. 연결배관(1230)이 제1 몸체(1210) 측으로 이동하면, 연결배관(1230)의 전면이 제1 몸체(1210)에 구비되는 접촉부재(1212)를 밀고, 연결배관(1230)의 일단이 바디부재(1211)의 유입구(1211a)를 지나 바디부재(1211) 내부에 삽입될 수 있다.
또한, 연결배관(1230)의 일단에서 측면에 출구(1230a)가 형성된다. 이에, 연결배관(1230)의 일단이 제1 몸체(1210) 내부로 삽입되어 연결되면, 연결배관(1230)에 형성된 출구(1230a)와 바디부재(1211)에 형성된 배출구(1211b)와 마주보게 배치될 수 있다. 따라서, 연결배관(1230) 내부의 보수재가 출구(1230a)를 지나 배출구(1211b) 통해 상승관(13) 내부로 이동할 수 있다.
이때, 연결배관(1230)은 제1 몸체(1210)와 제2 몸체 중 적어도 어느 하나와 분리될 수 있도록 적어도 일부가 이동 가능하게 설치된다. 예를 들어, 연결배관(1230)은 제1 몸체(1210)에 분리 가능하게 연결될 수 있다. 이에, 제1 몸체(1210)와 연결배관(1230)이 연결되면 저장부(1100)에 수용된 보수재가 탄화실(11)로 공급될 수 있고, 제1 몸체(1210)와 연결배관(1230)이 분리되면 저장부(1100)에 수용된 보수재가 탄화실(11)로 공급되지 못할 수 있다. 따라서, 복수개의 연결배관(1230)과 복수개의 상승관(13)의 연결상태를 제어하여, 손상이 발생한 탄화실(11)로만 보수재를 공급하고, 손상이 발생하지 않은 탄화실(11)로는 보수재를 공급하지 않을 수 있다.
또한, 연결배관(1230)의 적어도 일부가 이동할 수 있도록, 연결배관(1230)은 적어도 일부분이 플랙시블하게 형성되거나 주름관 형태로 형성될 수 있다. 이에, 연결배관(1230)의 일단을 전후진 이동시키면, 연결배관(1230)이 구부러지거나 펴지면서 변형될 수 있다. 또는, 연결배관(1230)의 길이가 조절 가능하게 형성될 수도 있다. 따라서, 연결배관(1230)의 일단을 전후진 이동시키면, 연결배관(1230)의 길이가 길어지거나 짧아지면서 변형될 수 있다.
구동기(1240)는 연결배관(1230)의 적어도 일부를 이동시키는 역할을 한다. 예를 들어, 구동기(1240)는 실린더일 수 있다. 이에, 구동기(1240)의 본체 부분은 제2 몸체(1220)의 하부에 연결되어 지지되고, 구동기(1240)의 로드 부분은 연결배관(1230) 일단의 하부에 연결될 수 있다. 따라서, 구동기(1240)의 로드 부분이 제1 몸체(1210) 측으로 전진하면, 연결배관(1230)의 일단이 제1 몸체(1210) 측으로 이동하여 제1 몸체(1210)와 연결될 수 있다. 반대로, 구동기(1240)의 로들 부분이 제2 몸체(1220) 측으로 후진하면, 연결배관(1230)의 일단이 제2 몸체(1220) 측으로 이동하여 제1 몸체(1210)와 분리될 수 있다. 그러나 구동기(1240)가 연결배관(1230)을 이동시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이때, 제1 몸체(1210)와 제2 몸체(1220) 사이가 차단밸브(1221)에 의해 차단될 수 있고, 제1 몸체(1210)와 제2 몸체(1220) 사이가 연결배관(1230)에 의해 물리적으로도 분리될 수 있다. 따라서, 제1 몸체(1210)와 제2 몸체(1220) 사이가 이중으로 차단될 수 있고, 탄화실(11)에서 발생한 가스가 저장부(1100)로 유입되거나, 손상되지 않은 탄화실로 보수재가 공급되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
차단가스 공급기(1250)는, 제1 몸체(1210) 내부로 차단가스를 공급해주는 역할을 한다. 차단가스 공급기(1250)는 차단가스 공급관(1251), 및 차단가스 밸브(1252)를 포함할 수 있다.
차단가스 공급관(1251)은 내부에 차단가스가 이동하는 경로를 형성한다. 차단가스 공급관(1251)은 바디부재(1211)의 상부와 연결되어, 내부로 차단가스를 공급해줄 수 있다. 이에, 탄화실(11)에서 발생하는 가스가 바디부재(1211) 내부로 유입되려는 것을, 차단가스가 차단할 수 있다. 따라서, 탄화실(11)에서 발생한 가스에 포함된 타르 등이 바디부재(1211) 내부에서 고착되는 것을 방지할 수 있다. 차단가스로 불활성 가스가 사용될 수 있다.
차단가스 밸브(1252)는, 차단가스 공급관(1251)이 형성하는 차단가스의 이동경로를 개폐하는 역할을 한다. 차단가스 밸브(1252)의 작동을 제어하여, 선택적으로 바디부재(1211)에 차단가스를 공급해줄 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내부에서 건류작업을 수행할 때는, 바디부재(1211) 내부로 차단가스를 공급해주어 바디부재(1211)로 차단가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 탄화실(11)을 보수하는 작업 등을 수행할 때는, 바디부재(1211)로 차단가스가 공급되는 것을 중단할 수 있다. 따라서, 보수재가 바디부재(1211)를 지나 탄화실(11) 내부로 안정적으로 공급될 수 있다.
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 검사부(1300), 제2 검사부(1400), 및 제어부(1500)에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제1 검사부(1300)는 코크스 오븐에 구비되는 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 검사하는 역할을 한다. 제1 검사부(1300)는 연소실에서 배출되는 가스에 이동하는 경로를 형성하는 연도(12)에 설치된다.
제2 검사부(1400)는 탄화실(11) 내부의 압력을 검사하는 역할을 한다. 제2 검사부(1400)는 탄화실(11) 내부와 연통되는 상승관(13)에 설치될 수 있다. 상승관(13)의 내부와 탄화실(11)의 내부가 서로 연통되기 때문에, 상승관(13)에서 측정되는 압력값을 탄화실(11)의 압력값으로 간주할 수 있다.
제어부(1500)는 제1 검사부(1300) 및 제2 검사부(1400)와 연결될 수 있다. 제어부(1500)는 제1 검사부(1300)와 제2 검사부(1400)의 측정결과에 따라 저장부(1100) 및 연결부(1200)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(1500)는 제1 검사부(1300)가 취득한 정보를 통해, 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가, 미리 설정된 분진 농도값 이상인지 비교할 수 있다. 탄화실(11)에 구비되는 내화연와에 손상이 발생하는 경우, 내화연와에 발생한 틈새를 통해 탄화실(11) 내부에서 발생한 가스가 연소실로 유입될 수 있다. 이에, 탄화실(11)에서 유입된 가스에 의해 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가 증가할 수 있다. 따라서, 제1 검사부(1300)를 통해 측정되는 분진의 농도가, 분진 농도값 이상이면 탄화실(11) 내에서 발생한 가스가 연소실에 유입되어 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가 높아졌다고 판단할 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내에 손상이 발생했다고 판단할 수 있다.
또는, 제어부(1500)가 제1 검사부(1300)에서 취득한 정보를 통해, 연소실에서 배출되는 가스에서 산소의 농도가, 미리 설정된 산소 농도값 이하인지 비교할 수 있다. 탄화실(11)에 구비되는 내화연와에 손상이 발생하는 경우, 내화연와에 발생한 틈새를 통해 탄화실(11) 내부에서 발생한 가스가 연소실로 유입될 수 있다. 이에, 탄화실(11)에서 유입된 가스에 의해 연소실에서 배출되는 가스에서 산소의 농도가 감소할 수 있다. 따라서, 제1 검사부(1300)를 통해 측정되는 산소의 농도가, 산소 농도값 이하이면 탄화실(11) 내에서 발생한 가스가 연소실에 유입되어 연소실에서 배출되는 가스에서 산소의 농도가 낮아졌다고 판단할 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내에 손상이 발생했다고 판단할 수 있다.
또는, 제어부(1500)가 제2 검사부(1400)에서 취득한 정보를 통해, 탄화실(11) 내부의 압력이, 미리 설정된 압력값 이하인지 비교할 수 있다. 탄화실(11)에 구비되는 내화연와에 손상이 발생하는 경우, 내화연와에 발생한 틈새를 통해 탄화실(11) 내부에서 발생한 가스가 연소실로 유입될 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내부의 압력이 저하될 수 있다. 따라서, 제2 검사부(1400)를 통해 측정되는 압력값이, 설정 압력값 이하로 떨어지면 탄화실(11)에 손상이 발생했다고 판단할 수 있다.
한편, 복수개의 탄화실(11) 중 어느 하나에 손상이 발생하면, 제어부(1500)는 저장부(1100)와 연결부(1200)의 작동을 제어하여 손상된 탄화실(11)에 대한 보수작업을 자동으로 수행할 수 있다. 손상이 발생한 탄화실(11)과 연결되는 상승관(13)에, 그에 대응하는 연결부(1200)를 연결해줄 수 있다. 또한, 제어부(1500)는 저장부(1100) 내부의 압력을 상승시키고, 공급밸브(1130)의 작동을 제어하여, 상승관(13)과 연결된 연결부(1200)로 보수재를 공급해줄 수 있다. 이에, 보수재가 손상이 발생한 탄화실(11) 내부로만 공급되어, 손상이 발생한 부분을 보수해줄 수 있다.
탄화실(11)과 연소실의 압력 차로 인해, 탄화실(11)에 발생한 틈새로 보수재가 빨려들어갈 수 있다. 이에, 탄화실(11)에서 손상이 발생한 부분에 보수재가 누적되면서, 손상된 부분이 수리될 수 있다.
이때, 보수재가 탄화실(11) 내부에서 손상이 없는 내화연와에 부착되어 탄화실(11) 내부로 돌출될 수도 있다. 그러나 이러한 보수재는 압출기(15)가 탄화실(11) 내부에서 코크스를 압출할 때 압출기(15)에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 손상이 발생한 내화연와에만 보수재가 부착될 수 있다.
이처럼 복수개의 탄화실(11) 중 손상이 발생한 탄화실(11)을 용이하게 감지할 수 있다. 이에, 손상이 발생한 탄화실(11)을 보수하는 작업을 자동으로 수행할 수 있다. 따라서, 탄화실(11)의 유지보수가 용이해질 수 있다.
또한, 탄화실(11)에서 손상된 부분을 신속하고 용이하게 보수할 수 있다. 이에, 탄화실(11)에서 제조되는 코크스의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 탄화실(11)에서 발생한 가스가 연소실을 통해 대기 중으로 유출되는 것을 방지하여 환경오염을 예방할 수 있다.
또한, 탄화실(11)을 보수하여, 탄화실(11)에서 발생한 가스가 연소실로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 연소실의 온도가 탄화실(11)에서 유입된 가스에 의해 하락하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 탄화실(11) 내부로 장비된 석탄이 미건류되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 보수방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 보수방법에 대해 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 보수방법은, 코크스 오븐을 마련하는 과정(S100), 탄화실의 손상을 검사하는 과정(S200), 및 상승관을 통해 탄화실 내부로 보수재를 공급하는 과정(S300), 탄화실의 손상된 부분을 수리하는 과정(S400)을 포함한다. 이때, 보수재는 가루분말 형태의 몰타르일 수 있다. 또한, 탄화실에 발생하는 손상이나 결함은, 크랙, 틈새, 균열 등과 같은 손상일 수 있고, 이로 인해 탄화실과 연소실 내부가 연통될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 우선 탄화실(11)과 상승관(13)을 구비하는 코크스 오븐을 마련할 수 있다. 탄화실(11)의 내부에 석탄이 장입되어 건류될 수 있는 공간이 형성된다. 상승관(13)은 탄화실(11)과 연결되어 탄화실(11)에서 배출되는 코크스 오븐 가스를 가스 포집관(14)으로 안내하는 역할을 한다. 따라서, 탄화실(11)에서 발생한 가스가 상승관(13)을 통해 배출될 수 있다. 이때, 탄화실(11)은 복수개가 구비되고, 상승관(13)도 복수개가 구비되어 각각의 탄화실(11)에 연결될 수 있다.
탄화실(11)은 고온의 온도를 견딜 수 있도록 내화벽돌(또는, 연와)를 쌓아 제작되는데, 압출기(15)를 탄화실(11) 내부로 이동시켜 코크스를 압출하는 작업이나, 탄화실에 도어를 장착 또는 탈착하는 작업에 의해 내화벽돌이 손상될 수 있다. 또한, 탄화실(11) 내부의 고온의 열이나, 압출 작업 시 외부 공기의 유입, 및 탄화실(11)의 수축팽창 등에 의해 복수개의 탄화실(11) 중 적어도 일부의 내화벽돌이 파손되어 크랙이 발생할 수도 있다.
복수개의 탄화실(11) 중 손상이 발생한 탄화실(11)을 찾기 위해, 탄화실(11)의 손상을 검사하는 작업을 수행한다. 예를 들어, 코크스 오븐에 구비되는 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 분석할 수 있다. 탄화실(11)에 구비되는 내화벽돌에 크랙이 발생하는 경우, 탄화실(11) 내부에서 발생한 가스가 내화벽돌의 크랙을 통해 연소실 내부로 유입될 수 있다. 이에, 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가 증가하거나, 산소의 농도가 감소할 수 있다. 따라서, 연소실에서 배출되는 가스의 분진 농도나 산소 농도를 측정하여, 탄화실(11)에 손상이 발생했는지 검사할 수 있다.
즉, 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가, 미리 설정된 분진 농도값 이상인지 비교할 수 있다. 측정되는 분진의 농도가, 분진 농도값 이상이면 탄화실(11) 내에서 발생한 가스가 연소실에 유입되어 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가 높아졌다고 판단할 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내에 손상이 발생했다고 판단할 수 있다.
또는, 연소실에서 배출되는 가스에서 산소의 농도가, 미리 설정된 산소 농도값 이하인지 비교할 수 있다. 측정되는 산소의 농도가, 산소 농도값 이하이면 탄화실(11) 내에서 발생한 가스가 연소실에 유입되어 연소실에서 배출되는 가스에서 산소의 농도가 낮아졌다고 판단할 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내에 손상이 발생했다고 판단할 수 있다.
검사하는 작업으로 탄화실(11)의 손상이 발견되면, 손상이 발생한 탄화실(11)로 석탄을 장입하지 않는다. 탄화실(11) 내부를 밀폐시키고, 손상이 발생한 탄화실(11)에 설치된 상승관(13)과, 보수장치(1000)를 연결해줄 수 있다. 예를 들어, 가스 포집관(14)과 상승관(13) 사이에 설치되는 개폐기(16)의 작동을 제어하여, 가스 포집관(14)과 상승관(13) 사이를 차단할 수 있다. 또한, 탄화실(11)의 개구부를 도어로 닫고, 탄화실(11) 상부에 구비되는 장입구도 모두 밀폐시킬 수 있다.
그 다음, 탄화실(11)의 손상을 다시 검사할 수 있다. 즉, 연소실에서 배출되는 가스의 성분이 변화되는 원인이, 탄화실(11)의 손상 때문인지 확인할 수 있다. 예를 들어, 내부가 밀폐된 탄화실(11) 내부의 압력을 측정할 수 있다. 탄화실(11)에 구비되는 내화벽돌에 크랙이 발생하는 경우, 크랙을 통해 탄화실(11)과 연소실 내부가 서로 연통되기 때문에 탄화실(11) 내부의 압력이 저하될 수 있다. 따라서, 탄화실(11) 내부의 압력을 측정하여, 탄화실(11)에 손상이 발생했는지 검사할 수 있다.
즉, 탄화실(11) 내부의 압력이, 미리 설정된 압력값 이하인지 비교할 수 있다. 측정되는 압력값이, 설정된 압력값 이하이면 탄화실(11) 내에서 크랙이 발생하여, 탄화실(11) 내부가 밀폐되어도 압력이 저하되었다고 판단할 수 있다. 따라서, 탄화실(11) 내에 손상이 발생했다고 판단할 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 측정하여 탄화실(11) 내부의 손상을 검사하는 과정과, 탄화실(11) 내부의 압력을 측정하여 탄화실(11) 내부의 손상을 검사하는 과정은, 진행되는 순서가 서로 변경될 수도 있다. 또는, 두 과정 중 어느 하나만 수행하여 탄화실(11) 내부의 손상을 검사할 수도 있다. 이때, 두 과정 이 함께 수행되면, 탄화실(11)의 손상이 발생하였는지 더 정확하게 판단할 수 있다.
그 다음, 탄화실(11)의 손상이 발견되면, 탄화실(11) 내부로 보수재를 공급하는 작업을 수행할 준비를 할 수 있다. 저장용기(1110) 내부로 압력가스를 공급하여, 저장용기(1110) 내부의 압력을 탄화실(11) 내부의 압력보다 상승시킬 수 있다. 압력가스는 저장용기(1110) 내부의 보수재를 비산시킬 수 있다. 예를 들어, 저장용기(1110) 내부의 압력을 약 5kg/cm2으로 상승시키고, 유지할 수 있다. 그러나 저장용기(1110) 내부의 압력은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
그 다음, 연결배관(1230)을 이동시켜 제1 몸체(1210)에 연결해줄 수 있다. 따라서, 저장용기(1110)의 내부, 상승관(13)의 내부, 및 탄화실(11) 내부가 서로 연결될 수 있다. 이때, 복수개의 연결배관(1230) 중 손상이 발생한 탄화실(11)에 연결되는 상승관(13)과 마주보는 연결배관(1230)만, 상승관(13)과 연결될 수 있다. 이에, 복수개의 탄화실(11) 중 손상이 발생한 탄화실(11)에만 보수재를 공급해줄 수 있다.
한편, 손상이 발생한 탄화실(11)에 연결되는 상승관(13), 및 상승관(13)에 연결되는 가스 포집관(14) 사이를 차단할 수 있다. 탄화실(11)의 개구부를 도어로 닫고, 탄화실(11) 상부에 구비되는 장입구도 모두 밀폐시킬 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내부가 밀폐될 수 있다. 만약, 탄화실(11) 내부를 밀폐시키는 작업이 이전 작업 중에 진행되었다면, 탄화실(11) 내부를 밀폐시키는 상태를 유지할 수 있다.
그 다음, 손상이 발견된 탄화실(11)에 연결된 상승관(13)을 통해 탄화실 내부로 보수재를 공급한다. 공급배관(1120)에 설치되는 개폐밸브(1131)와 조절밸브(1132)의 작동을 제어하여 탄화실(11)로 공급할 수 있다. 보수재는 탄화실(11)의 손상된 부분에 부착되어 누적될 수 있다. 즉, 탄화실(11)과 연소실의 압력 차로 인해, 탄화실(11)의 틈새와 같은 결함이 발생한 부분으로 보수재가 빨려들어갈 수 있다. 이에, 보수재가 가스의 흐름을 따라 탄화실(11)의 틈새로 용이하게 유입되어 결함이 발생한 부분에 부착될 수 있다. 이에, 손상된 부분이 보수재에 의해 메워져 수리될 수 있다.
예를 들어, 처음에는 공급배관(1120)의 형성하는 보수재의 이동경로를 약 20% 정도만 개방할 수 있다. 이때, 저장용기(1110) 내부에서 임펠러(1151)가 작동할 수 있다. 따라서, 저장용기(1110) 내부의 보수재가 비산하면서 공급배관(1120)으로 용이하게 유입될 수 있다.
약 5분 정도 경과 후, 탄화실(11) 내부의 압력이 50mmH2O를 미만이면, 탄화실(11)의 크랙이나 균열 부분이 많은 것으로 판단할 수 있다. 즉, 크랙이나 균열 등의 결함 때문에, 탄화실(11)과 연소실 내부가 연통되어, 보수재를 공급하여도 탄화실(11)의 내부 압력이 50mmH2O까지 상승하지 못한다고 판단할 수 있다. 이에, 조절밸브(1132)의 작동을 제어하여, 2분마다 10%씩 공급배관(1120) 내 이동경로를 추가로 개방할 수 있다. 탄화실(11) 내부의 압력이 50mmH2O 이상이면, 공급배관 내 보수재의 이동경로의 개도량이 유지될 수 있다.
한편, 탄화실(11) 내부의 압력이 70mmH2O 이상으로 상승하면, 탄화실(11) 내부의 압력을 낮춰줄 수 있다. 즉, 조절밸브(1132)의 작동을 제어하여, 공급배관 내 보수재의 이동경로의 개도량을 감소시킬 수 있다. 이에, 탄화실(11) 내부의 압력이 과도하게 상승하여, 폭발 등의 사고 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이후, 탄화실(11) 내부의 압력이 50mmH2O 이상으로 5분 이상 지속되면, 개폐밸브(1131)와 조절밸브(1132)의 작동을 제어하여 탄화실(11)과 저장용기(1110)의 연결을 차단할 수 있다. 연결배관(1230)이 이동하여 상승관(13)과 저장용기(1110)가 분리된다. 이에, 탄화실(11) 보수 작업이 완료된다.
그 다음, 저장용기(1110) 내부로 압력가스의 공급이 중단된다. 임펠러(1151)의 작동도 중단하고, 약 5분 후 드레인 밸브(1111)와 안전밸브(1113) 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하여, 저장용기(1110) 내부의 압력을 대기압으로 감소시킬 수 있다. 또한, 레벨 측정기(1160)로 저장용기(1110) 내부에 저장된 보수재의 양을 감지하고 부족하다고 판단되는 경우, 보충기(1170)로 저장용기(1110)에 보수재를 보충해줄 수 있다. 이에, 저장용기(1110) 내부에 적정량의 보수재가 저장된 상태로 유지될 수 있고, 다음 보수작업을 신속하게 수행할 준비를 할 수 있다.
이후, 탄화실(11) 내부가 정상적으로 보수되었는지 검사할 수 있다. 즉, 탄화실(11)로 석탄을 장입하거나 건류 작업을 진행할 때, 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 분석할 수 있다. 따라서, 연소실에서 배출되는 가스에서 분진이나 산소의 농도 변화를 감지할 수 있다. 만약 탄화실(11)에 이상이 있다고 판단되는 경우, 작업자에게 알람이 발생하고, 다음 압출 작업시 작업자가 탄화실(11) 상태를 직접 점검할 수 있다.
한편, 탄화실(11) 내부에서 손상이 발생하지 않은 부분에 부착된 보수재를 제거하는 작업을 수행할 수 있다. 즉, 탄화실(11)로 공급된 보수재 중 일부는 탄화실(11) 내 손상이 발생하지 않는 부분에도 부착되어, 탄화실(11) 내부공간으로 돌출될 수 있다. 이에, 보수작업이 완료된 탄화실(11) 내부로 압출기를 이동시키면, 압출기(15)의 람이 손상이 발생하지 않은 부분에 부착되어 돌출된 보수재에 충격을 가하거나, 돌출된 보수재를 긁어내어 제거할 수 있다. 이때, 손상이 발생한 부분에 누적된 보수재는 틈새 내에 위치하여 탄화실(11)의 내부공간으로 돌출되지 않기 때문에 압출기(15)의 람에 의해 제거되지 않는다. 따라서, 손상된 부분에만 보수재가 부착될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
11: 탄화실 13: 상승관
1000: 보수장치 1100: 저장부
1110: 저장용기 1120: 공급배관
1130: 공급밸브 1140: 압력 조절기
1200: 연결부 1210: 제1 몸체
1220: 제2 몸체 1230: 연결배관
1240: 구동기 1300: 제1 검사부
1400: 제2 검사부 1500: 제어부

Claims (18)

  1. 석탄이 건류되는 탄화실과, 상기 탄화실에서 발생한 가스를 배출하도록 상기 탄화실에 연결되는 상승관을 구비하는 코크스 오븐에 설치되는 보수장치로서,
    보수재를 저장할 수 있는 저장부; 및
    상기 보수재가 상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 공급될 수 있도록, 상기 상승관과 상기 저장부를 연결해줄 수 있는 연결부;를 포함하고,
    상기 연결부는, 상기 상승관에 설치되는 제1 몸체, 저장부에 설치되는 제2 몸체, 일단이 상기 제1 몸체에 연결되고 타단이 상기 제2 몸체에 연결되며 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체 중 적어도 어느 하나와 분리될 수 있도록 적어도 일부가 이동 가능하게 설치되는 연결배관, 및 상기 연결배관의 적어도 일부를 이동시킬 수 있는 구동기를 포함하는 보수장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄화실은 복수개가 구비되고, 상기 상승관은 복수개가 구비되어 복수개의 탄화실 각각에 연결되고, 상기 연결부는 복수개가 구비되어 복수개의 상승관 각각에 연결되고,
    상기 저장부는, 복수개의 연결부에 선택적으로 보수재를 공급해줄 수 있는 보수장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 저장부는,
    상기 보수재가 수용될 수 있는 내부공간을 가지는 저장용기;
    상기 보수재가 이동하는 경로를 형성하며, 일단이 저장용기에 연결되고, 타단이 상기 연결부에 연결되는 공급배관;
    상기 연결부로 공급되는 보수재의 양을 조절하도록, 상기 공급배관에 설치되는 공급밸브; 및
    상기 저장용기 내부의 압력을 조절하도록, 상기 저장용기에 연결되는 압력 조절기;를 포함하는 보수장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 압력 조절기는,
    상기 저장용기 내부로 압력가스를 공급하도록, 상기 저장용기에 설치되는 분사부재; 및
    상기 분사부재에 공급되는 압력가스의 양을 조절하도록, 상기 분사부재에 설치되는 압력 제어부재;를 포함하는 보수장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 저장부는, 적어도 일부분이 상기 저장용기 내부에서 회전 가능하게 설치되는 교반기를 더 포함하는 보수장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 저장부는,
    상기 저장용기 내부에 저장된 보수재의 양을 감지하도록, 상기 저장용기에 설치되는 레벨 측정기; 및
    상기 저장용기 내부로 보수재를 보충해주도록, 상기 저장용기와 연결되는 보충기;를 더 포함하는 보수장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 제1 몸체 내부로 차단가스를 공급해주는 차단가스 공급기를 더 포함하는 보수장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결배관은 적어도 일부분이 플랙시블하게 형성되는 보수장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 6, 청구항 8, 및 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코크스 오븐에 구비되는 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 검사하도록 설치되는 제1 검사부; 및
    제1 검사부와 연결되고, 상기 저장부와 상기 연결부의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 보수장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부와 연결되고, 상기 탄화실 내부의 압력을 검사하도록 설치되는 제2 검사부를 더 포함하는 보수장치.
  12. 석탄이 건류되는 탄화실과, 상기 탄화실에서 발생한 가스를 배출하도록 상기 탄화실에 연결되는 상승관을 구비하는 코크스 오븐을 마련하는 과정;
    상기 탄화실의 손상을 검사하는 과정;
    상기 탄화실의 손상이 발견되면, 상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 보수재를 공급하는 과정; 및
    상기 탄화실의 손상된 부분을 수리하는 과정;을 포함하고,
    상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 보수재를 공급하는 과정은,
    상기 상승관에 설치되는 제1 몸체와, 보수재를 저장하는 저장부에 설치되는 제2 몸체 사이에서, 연결배관의 적어도 일부를 이동시켜 상기 연결배관을 제1 몸체와 제2 몸체에 결합하고, 상기 제1 몸체와 상기 제2 몸체를 연결해주는 과정을 포함하는 보수방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 탄화실의 손상을 검사하는 과정은,
    상기 코크스 오븐에 구비되는 연소실에서 배출되는 가스의 성분을 분석하는 과정; 및
    상기 연소실에서 배출되는 가스에서 분진의 농도가 미리 설정된 분진 농도값 이상이거나, 산소의 농도가 미리 설정된 산소 농도값 이하이면, 상기 탄화실에 손상이 발생했다고 판단하는 과정;을 포함하는 보수방법.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 탄화실의 손상을 검사하는 과정은,
    상기 탄화실 내부의 압력을 측정하는 과정; 및
    상기 탄화실 내부의 압력이 미리 설정된 압력값 이하이면 상기 탄화실에 손상이 발생했다고 판단하는 과정;을 더 포함하는 보수방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 탄화실과 상기 상승관은 복수개가 구비되고,
    상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 보수재를 공급하는 과정은,
    복수개의 탄화실 중 손상이 발생한 탄화실에만 보수재를 공급하는 과정을 포함하는 보수방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 상승관을 통해 상기 탄화실 내부로 보수재를 공급하기 전에,
    손상이 발생한 탄화실에 연결되는 상승관, 및 상기 상승관에 연결되는 가스 포집관 사이를 차단하는 과정을 더 포함하는 보수방법.
  17. 청구항 12에 있어서,
    상기 탄화실의 손상된 부분을 수리하는 과정은,
    상기 탄화실에 손상된 부분에 보수재를 누적시키는 과정; 및
    상기 탄화실에서 손상되지 않은 부분에 부착된 보수재를 제거하는 과정;을 포함하는 보수방법.
  18. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 보수재는 몰타르를 포함하는 보수방법.
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