KR20000041660A - 코크스 시험로에서 코크스 케이크의 수평 수축율 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 시험로에서 석탄건류 종료시 코크스 케이크의 수평수축율을 측정하는 방법에 관한 것으로서, 코크스 케이크의 수축율을 보다 정확하게 측정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 두개 이상의 콜리 플라워 중심을 포함하는 면적 크기의 단면적을 갖는 측정 플레이트, 및 한 쪽부위에 눈금자이 형성되어 있고, 그 타단이 상기 측정 플레이트에 고정되어 있는 측정봉을 준비하고, 상기 코크스 오븐 중간 높이와 코크스 오븐 바닥사이에 해당되는 이동벽 부위에 측정 플레이트 수용홀 및 상기 측정봉이 이동가능한 측정봉 관통홀을 형성시키는 단계; 상기 측정 플레이트를 플레이트 수용홀에 수용시킨 상태에서 상기 코크스 오븐에 석탄을 장입한 후, 상기 측정봉에 형성되어 있는 눈금자을 읽고, 석탄 건류 종료 후에 상기 측정 플레이트가 코크스 케이크에 접촉될 때까지 상기 측정 플레이트를 코크스 오븐내로 이동시킨 다음, 상기 측정봉에 형성되어 있는 눈금자을 읽은 후, 두 값의 차를 구하여 코크스 케이크와 코크스 오븐 벽사이의 거리를 구하여 코크스 케이크의 수평 수축율을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 코크스 시험로에서 코크스 케이크의 수평 수축율 측정방법을 그 요지로 한다.

Description

코크스 시험로에서 코크스 케이크의 수평 수축율 측정방법

본 발명은 코크스 시험로에서 석탄 건류 종료시 코크스 케이크의 수평 수축율을 측정하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코크스 시험로에서 석탄건류 종료시 코크스 오븐벽과 코크스 케이크 사이의 간격을 측정하여 코크스 케이크의 수평수축율을 측정하는 방법에 관한 것이다.

야금용 코크스를 제조하는 산업용 코크스 오븐에서 원활한 코크스 생산을 위해서는 건류 종료시에 코크스 케이크의 수직 및 수평 수축율이 어느 정도 확보되어야 한다.

일반적으로, 일정온도로 가열된 코크스 오븐에 임의의 단일탄들로 배합된 배합탄을 장입하게 되면 양쪽의 코크스 오븐 벽, 코크스 오븐 바닥 및 천장으로부터 열전달이 일어나게 되어 양쪽의 코크스 오븐벽에 평행한 연화-용융층과 코크스 오븐바닥과 천장에 평행한 연화-용융층이 형성된다.

석탄 건류가 진행됨에 따라 코크스 오븐 벽에 평행한 연화-용융층이 코크스 오븐 중심으로 이동해 코크스 오븐 중심에서 합체되어 석탄이 고화되면서 코크스를 형성하게 된다.

이 과정에서 수직방향의 수축은 초기 연화-용융층의 형성으로부터 시작되어 코크스 오븐중심에서 연화-용융층이 합체된 후로 부터 건류종료시점까지 급격하게 일어난다.

한편, 수평방향으로의 수축은 연화-용융층이 코크스 오븐 중심에서 합체될때까지는 팽창압으로 인해 거의 수축이 일어나지 않다가 연화-용융층의 합체 후부터 건류종료까지 석탄의 고화과정에서 일어난다.

산업용 코크스 오븐에서 코크스의 수직 수축율은 장입구에서 코크스 오븐에 장입된 석탄의 장입 높이와 코크스 압출전에 장입구에서 코크스의 높이를 측정함으로서 구한다. 한편, 수평 수축율은 코크스 압출을 위해 도어를 분리한 상태에서 작업자가 육안으로 측정하고 있다.

그러나, 상기와 같이 산업용 코크스 오븐에서 코크스 케이크의 수평수축율을 작업자가 육안으로 측정하는 경우에는 정확하게 수평수축율을 측정할 수 없을 뿐만 아니라 측정자에 따라서 그 측정값이 달라지는 문제점이 있다.

한편, 코크스 오븐에 장입된 석탄은 건류과정에서 연화-용융-고화의 과정을 거치면서 덩어리즉, 코크스화된다.

석탄 건류후 코크스 오븐으로 부터 코크스 배출을 위해 코크스 오븐 도어를 분리했을 때 코크스 케이크의 수평 수축율 즉 코크스 오븐 벽과 코크스 케이크 사이의 간격이 좁으면 압출카로 코크스를 배출할 때 압출저항 증가, 압출 막힘이나, 코크스 오븐 벽 손상을 초래하게 되어 코크스 오븐 수명에 악영향을 주게 된다. 그래서 코크스 오븐에 장입되는 석탄 특성과 코크스 오븐 조업조건 변화에 대해 어느 정도의 수평수축이 일어나는지를 아는 것은 매우 중요하다.

실제 상업용 코크스 오븐에서 석탄 건류시 일어나는 현상들을 직접 측정할 수 없는 경우가 많기 때문에 도 1에 나타난 바와 같이, 상업용 코크스 오븐과 같은 특성을 갖는 이동벽이 있는 코크스 시험로를 이용하여 석탄 건류시 발생하는 현상들을 측정하고 있다.

도 1에서, 부호 1은 이동벽을, 부호 2는 고정벽을, 부호 3은 코크스 오븐을, 부호 4는 히터를, 부호 5는 로드셀을, 부호 6은 스크류를, 부호 7은 장입구를, 부호 8은 발생가스 배출구를 나타낸다.

상기 시험로에서 석탄 건류후 코크스 케이크의 수평수축율은 상업용 코크스 오븐에서와 같이 측정자가 눈으로 측정하거나 또는 고온의 코크스 케이크의 폭을 측정하고 이를 이용하여 측정하고 있다.

그러나, 시험로에서 석탄 건류후 코크스 케이크의 수평수축율을 상기와 같이 측정하는 경우에는 정확한 수평 수축율을 측정할 수 없을 뿐만 아니라 측정자에 따라 그 측정값이 달라지는 문제점이 있다.

본 발명자는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 코크스 시험로의 이동벽에 설치된 일정 크기의 측정 플레이트와 코크스 오븐 밖으로부터 측정 플레이트에 연결된 측정봉을 이용하여 석탄 건류 종료시점에서 코크스 오븐벽과 코크스 케이크 사이의 간격을 측정하므로써 코크스 케이크의 수축율을 보다 정확하고 보다 객관적으로 측정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 코크스 시험로의 개략도

도 2는 본 발명에 따라 수평수축율을 측정하기 위한 코크스 시험로의 일례를 나타내는 개략도

도 3은 도 2의 이동벽의 평면도

도 4는 본 발명에 부합되는 수평 수축율 측정장치의 일례를 나타내는 상세도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1... 이동벽 2... 고정벽 3... 코크스 오븐 21... 측정 플레이트

22... 측정봉 23... 눈금자 211... 플레이트 수용홀 221... 측정봉 관통홀

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 하나의 면이 개방되어 있는 코크스 오븐이 형성되어 있는 고정벽과 상기 개방되어 있는 코크스 오븐의 하나의 면을 개방 또는 폐쇄하도록 이동가능하게 구성되는 이동벽을 포함하여 구성되는 코크스 시험로에서 석탄 건류시 발생되는 현상을 측정하는 방법에 있어서,

코크스 오븐내에서의 석탄 건류 종료 후에 코크스 케이크를 관찰하는 단계;

상기한 코크스 케이크의 관찰결과로 부터 두개 이상의 콜리플라워를 포함하는 수직 단면적을 구하는 단계;

상기와 같이 구한 두개 이상의 콜리 플라워 중심을 포함하는 면적 크기의 단면적을 갖는 측정 플레이트, 및 한 쪽부위에 눈금자가 형성되어 있고, 그 타단이 상기 측정 플레이트에 고정되어 있는 측정봉을 준비하고, 상기 코크스 오븐 중간 높이와 코크스 오븐 바닥사이에 해당되는 이동벽 부위에 플레이트 수용홀 및 상기 측정봉이 이동가능한 측정봉 관통홀을 형성시키는 단계;

상기 측정봉을, 상기 이동벽의 내부로 부터 외부를 향해 상기 측정봉 관통홀을 통해 관통시켜 상기 측정 플레이트를 플레이트 수용홀내에 수용시킨 후 이동벽을 상기 코크스 오븐의 개방면이 폐쇄되도록 이동시킨 다음, 상기 코크스 오븐에 석탄을 장입한 후, 상기 측정봉에 형성되어 있는 눈금자을 읽고, 석탄 건류 종료 후에 상기 측정 플레이트가 코크스 케이크에 접촉될 때까지 상기 측정 플레이트를 코크스 오븐내로 이동시킨 다음, 상기 측정봉에 형성되어 있는 눈금자를 읽은 후, 두 값의 차를 구하여 코크스 케이크와 코크스 오븐 벽사이의 거리를 구하는 단계;및

상기와 같이 구한 코크스 케이크와 코크스 오븐 벽사이의 거리를 이용하여 코크스 케이크의 수평 수축율을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 코크스 시험로에서 코크스 케이크의 수평 수축율 측정방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 도 2에 나타난 바와 같이, 하나의 면이 개방 되어 있는 코크스 오븐(3)이 형성되어 있는 고정벽(2)과 상기 개방되어 있는 코크스 오븐(3)의 하나의 면을 개방 또는 폐쇄하도록 이동가능하게 구성되는 이동벽(1)을 포함하여 구성되는 코크스 시험로에서 석탄 건류시 발생되는 현상을 측정할 시 적절히 적용된다.

상기 코크스 오븐(3)내에서 석탄을 건류하면, 코크스 오븐 벽으로 부터 열전달이 일어나면서 양쪽의 코크스 오븐(3)의 벽쪽에 있는 석탄 부터 코크스화 되면서 점차적으로 코크스 오븐 중심으로 진행된다.

코크스 오븐(3)중심에서의 온도가 석탄연화온도인 400-500℃ 부근에서 코크스 오븐 벽에 미치는 팽창압이 최대가 되므로 이때까지는 코크스 오븐 벽과 코크스 케이크 사이의 간격은 거의 없게 된다.

코크스 오븐 중심온도가 석탄연화온도 이상으로 증가하여 고화되기시작하면 팽창압은 감소하게 되고 코크스 케이크가 코크스 오븐 벽으로 부터 분리되는 수평수축이 일어나게 된다.

이때, 코크스 오븐 벽쪽에 형성된 코크스 케이크는 도 2에 나타난 바와 같이, 콜리 플라워(9)형태를 가지는데, 그 크기는 보통 직경 6-9cm정도로 여러개의 크랙으로 인해 끝부분이 갈라져 있다.

코크스 오븐 벽쪽에 형성된 콜리 플라워(9)는 벽쪽의 부분이 약간 튀어나와 있고 콜리플라워(9)사이에는 크랙으로 인해 움푹들어가 있다.

따라서, 코크스 오븐 벽과 코크스 케이크와의 수평수축정도는 코크스 오븐 벽과 콜리플라워(9)의 튀어나온 부분과의 간격이 된다.

따라서, 시험로에서 코크스 케이크의 수평수축을 정확하게 측정하기 위해서는 콜리 플라워의 가장 많이 튀어나온 부분과 코크스 오븐벽과의 거리를 측정해야한다.

따라서, 본 발명에 따라 코크스 케이크의 수축율을 측정하기 위해서는 코크스 오븐내에서의 석탄 건류 종료 후에 코크스 케이크를 관찰한 다음, 상기한 코크스 케이크의 관찰결과로 부터 두개 이상의 콜리플라워의 중심을 포함하는 수직 단면적을 구한다.

통상, 콜리 플라워 크기는 직경 6-9cm정도 된다.

다음에, 도 2내지 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 코크스 케이크 수평 수축율 측정장치(20)을 상기 코크스 시험로에 구비시켜야한다.

즉, 상기와 같이 구한 적어도 두개 이상의 콜리 플라워 중심을 포함하는 면적 크기의 단면적을 갖는 측정 플레이트(21), 및 한 쪽부위에 눈금자(23)가 형성되어 있고, 그 타단이 상기 측정 플레이트(21)에 고정되어 있는 측정봉(22)를 준비하고, 상기 코크스 오븐 중간 높이와 코크스 오븐 바닥사이에 해당되는 이동벽(1)의 부위에 플레이트 수용홀(211) 및 상기 측정봉(22)이 이동가능한 측정봉 관통홀(221)을 형성시킨다.

상기 측정 플레이트 및 측정봉은 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 플레이트 수용홀(211)은 상기 측정 플레이트(21)가 수용될 때 코크스 오븐쪽을 향하는 쪽의 표면이 이동벽(1)의 면과 일치하도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 측정봉 관통홀(221)은 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 이동벽(1)에 상기 측정봉(22)이 이동가능한 직경을 갖는 세라믹 튜브(221a)를 내장시켜 형성하는 것이 바람직하다.

상기 측정봉(22)의 길이는 수평수축율측정시 코크스 오븐내로 최대로 이동한 경우 눈금자(23)의 적어도 일부가 보이도록 선정되어야 한다.

그리고, 상기 측정봉(22)의 눈금자는 상기 측정 플레이트(21)가 상기 플레이트 수용홀(211)내에 수용되어 있을 때 이동벽(1)의 외면에서 시작하여 외부방향으로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 측정 플레이트(21)는 사각형이나 원형형태로 형성하는 것이 바람직하며, 적어도 두개 이상의 콜리플라워중심을 포함할 수 있는 크기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 측정 플레이트(21)의 단면적은 100×100 mm의 크기를 갖는 것이다. 상기 측정봉(21)을 상기 이동벽(1)의 내부로 부터 외부를 향해 상기 측정봉 관통홀(221)을 통해 관통시켜 상기 측정 플레이트를 상기 측정 플레이트(21)내에 수용시킨 후 이동벽(1)을 상기 고정벽(2)의 개방면이 폐쇄되도록 이동시킨 다음, 상기 코크스 오븐(3)에 석탄을 장입한 후, 상기 측정봉(22)에 형성되어 있는 눈금자(23)를 읽고, 석탄 건류 종료 후에 상기 측정 플레이트(21)가 코크스 케이크에 접촉될 때까지 상기 측정 플레이트(21)를 코크스 오븐(3)내로 이동시킨 다음, 상기 측정봉(22)에 형성되어 있는 눈금자(23)를 읽은 후, 두 값의 차를 구하여 코크스 케이크와 코크스 오븐 벽사이의 거리를 구한다.

다음에, 상기와 같이 구한 코크스 케이크와 코크스 오븐 벽사이의 거리를 이용하여 코크스 케이크의 수평 수축율을 구하게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

본 실험에서는 이동벽이 있는 시험로를 사용하였으며, 이 시험로는 석탄 25kg 용량으로, 폭: 180, 높이: 400, 길이: 450mm 의 내부 크기를 갖는다.

시험로의 양쪽벽에는 코크스 오븐로의 양쪽 가열벽의 온도가 원하는 온도(950℃)가 되도록 가열할 수 있는 히터가 구비되어 있다.

장입된 석탄 중심의 온도를 측정하기 위해 코크스 오븐 중심에 K-type 열전대가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되는 코크스 시험로에 도 2에 나타난 본 발명의 코크스 케이크 수평 수축율 측정장치를 구비시켰다.

실시예 1

여러개의 단일탄으로 구성된 배합탄 1에 대해 상기한 코크스 시험로에서 건류시험을 하여 건류종료시에 수평수축율을 측정하였다. 배합탄 1에 배합된 단일탄과 이들의 배합비는 다음과 같다.

CW16, PD25, FR10, SR5, GG13, GP13, GP5, MW13, 수분 7.9% 인 배합탄 18.9kg을 950℃ 로 가열된 시험로에 장입하여 건류시험을 실시하였다. 석탄 장입후 5.1 시간 후에 석탄중심온도는 821℃ 에 도달하였으며, 이 시점에서 건류를 종결하고 수축율을 측정하였다. 측정된 코크스 오븐벽과 코크스 케이크 사이의 거리는 2.5mm로 나타났으며, 이를 이용하여 수축율을 측정하였으며, 수축율 측정후 코크스는 시험로에서 배출하여 물을 사용하여 소화하였다.

실시예 2

배합탄 2에 배합된 단일탄과 이들의 배합비는 다음과 같다.

HM16, BM7, BN10, GC11, PD8, YK5, GY15, GP12, MW14, PC2 수분 9.2% 인 배합탄 18.34kg을 950℃ 로 가열된 상기한 코크스 시험로에 장입하여 건류시험을 실시하였다.

석탄 장입후 5.36시간 후에 석탄 중심온도는 800℃에 도달하였으며, 이 시점에서 건류를 종결하고 수축율을 측정하였다. 중심온도 800℃에서 이동벽에 설치된 세라믹 측정 플레이트에 연결된 측정봉을 코크스 오븐 안쪽으로 밀었을 때 봉이 코크스 오븐 안쪽으로 들어간 길이를 측정하였으며, 측정된 코크스 오븐벽과 코크스 케이크 사이의 거리인 수평 수축율은 1.5mm 로 나타났다. 수축율 측정후 코크스는 시험로에서 배출하여 물을 사용하여 소화하였다.

실시예 3

배합탄 3에 배합된 단일탄과 이들의 배합비는 다음과 같다.

CW16, LC7, SR7, HJ19, YK6, GG8, GP20, EH6, MW11 수분 8.4% 인 배합탄 18.6kg을 950℃로 가열된 상기한 코크스 시험로에 장입하여 건류시험을 실시하였따. 석탄 장입후 5.3 시간 후에 석탄 중심온도는 806℃에 도달하였으며, 이 시점에서 건류를 종결하고 수축율을 측정하였다. 중심온도 806℃에서 이동벽에 설치된 세라믹 측정 플레이트에 연결된 측정봉을 코크스 오븐 안쪽으로 밀었을 때 봉이 코크스 오븐 안쪽으로 들어간 길이를 측정하였으며, 측정된 코크스 오븐벽가 코크스 케이크 사이의 거리인 수평 수축율은 5.0mm 로 나타났다. 수축율 측정후 코크스는 시험로에서 배출하여 물을 사용하여 소화하였다.

실시예 4

배합탄 4에 배합된 단일탄과 이들의 배합비는 다음과 같다.

ER16, LC13, GC20, YK4, GY8, GP21, EH8, KW10 수분 8.0% 인 배합탄 18.62kg을 950℃로 가열된 상기한 코크스 시험로에 장입하여 건류시험을 실시하였다. 석탄장입후 5.25 시간 후에 석탄중심온도는 817℃ 에 도달하였으며, 이 시점에서 건류를 종결하고 수축율을 측정하였다. 중심온도 817℃에서 이동벽에 설치된 세라믹 측정 플레이트에 연결된 세라믹봉을 코크스 오븐 안쪽으로 밀었을 때 봉이 코크스 오븐안쪽으로 들어간 길이를 측정하였으며, 측정된 코크스 오븐벽과 코크스 케이크 사이의 거리인 수평 수축율은 5.5mm 로 나타났다. 수축율 측정후 코크스는 시험로에서 배출하여 물을 사용하여 소화하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 상업용 코크스 오븐에서 석탄건류 종료시에 코크스 오븐 벽과 코크스 케이크 사이의 거리인 수평 수축율을 이동벽이 있는 코크스 시험로에서 석탄 건류시 보다 정확하게 측정할 수 있으므로, 코크스 오븐의 안정한 조업을 달성할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 하나의 면이 개방된 코크스 오븐(3)이 형성되어 있는 고정벽(2)과 상기 개방되어 있는 코크스 오븐의 하나의 면을 개방 또는 폐쇄하도록 이동가능하게 구성되는 이동벽(1)을 포함하여 구성되는 코크스 시험로에서 석탄 건류시 발생되는 현상을 측정하는 방법에 있어서,

   코크스 오븐(3)내에서의 석탄 건류 종료 후에 코크스 케이크를 관찰하는 단계;

   상기한 코크스 케이크의 관찰결과로 부터 적어도 두개 이상의 콜리플라워의 중심을 포함하는 수직 단면적을 구하는 단계;

   상기와 같이 구한 적어도 두개 이상의 콜리 플라워의 중심을 포함하는 면적 크기의 단면적을 갖는 측정 플레이트(21), 및 한 쪽부위에 눈금자(23)가 형성되어 있고, 그 타단이 상기 측정 플레이트(21)에 고정되어 있는 측정봉(22)을 준비하고, 상기 코크스 오븐 중간 높이와 코크스 오븐 바닥사이에 해당되는 이동벽 부위에 플레이트 수용홀(211) 및 상기 측정봉(22)이 이동가능한 측정봉 관통홀(221)을 형성시키는 단계;

   상기 측정봉(22)을, 상기 이동벽(1)의 내부로 부터 외부를 향헤 상기 측정봉 관통홀(221)을 통해 관통시켜 상기 측정 플레이트(21)을 플레이트 수용홀(211)내에 수용시킨 후, 이동벽(1)을 상기 코크스 오븐(3)의 개방면이 폐쇄되도록 이동시킨 다음, 상기 코크스 오븐(3)에 석탄을 장입한 후, 상기 측정봉(22)에 형성되어 있는 눈금자(23)를 읽고, 석탄 건류 종료 후에 상기 측정 플레이트(21)가 코크스 케이크에 접촉될 때까지 상기 측정 플레이트(21)를 코크스 오븐(3)내로 이동시킨 다음, 상기 측정봉(22)에 형성되어 있는 눈금자(23)를 읽은 후, 두 값의 차를 구하여 코크스 케이크와 코크스 오븐 벽사이의 거리를 구하는 단계;및

   상기와 같이 구한 코크스 케이크와 코크스 오븐 벽사이의 거리를 이용하여 코크스 케이크의 수평 수축율을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 코크스 시험로에서 코크스 케이크의 수평 수축율 측정방법