KR20020052429A - 코크스 오븐내 장입량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오븐 내의 장입탄에 추가 맞닿았는지 여부를 추에 걸리는 장력을 측정하여 감지하고 그 때의 값을 통해 장입량을 측정함으로써, 열악한 환경에서도 오븐 내부의 장입량을 정확하게 측정할 수 있는 코크스 오븐내 장입량 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 코크스 오븐의 상부를 이동하는 장입차에 설치되어 오븐 내부의 장입량을 측정하는 장치에 있어서, 강선(13)에 연결되는 추(14)와, 상기 추(14)를 상하로 이동시키는 동력을 전달하는 동력전달장치와, 상기 추가 오븐 내부의 장입탄에 맞닿았는지를 상기 추에 걸리는 장력을 측정하여 감지하는 장력감지장치 및, 상기 추가 오븐 내부의 장입탄에 맞닿았을 때까지 이동한 강선의 품림량을 카운팅하여 오븐 내부의 장입량을 측정하는 장입량 측정장치를 포함하고, 상기 강선의 인출부에는 강선의 좌우 움직임을 방지하는 강선 가이드가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

코크스 오븐내 장입량 측정장치{Apparatus of charging amount on coke oven using mechanical tool}

본 발명은 장입량 측정장치에 관한 것이며, 특히, 코크스 오븐내에 장입된 코크스의 장입량을 측정하는 장치에 관한 것이다.

코크스 오븐, 코크스 소화설비, 고로, 시멘트공장 등과 같은 고온, 화염, 대용량, 고압, 폭발성이 내재한 밀폐된 공간의 내부에 장입되는 장입물의 양을 장입시에 정확하게 검출하여 적정한 높이로 유지해야 한다.

코크스 오븐 내에서 장입량의 높이와 양을 정확하게 측정하는 일은 코크스 생산의 효율성을 제고하고, 아울러 적절한 연소제어가 이루어져 품질안정화에 기여하는데 매우 중요한 일이다.

설비공급사에서 제시하는 체적장입을 실시하기 위해서는 수분변화 및 장입탄 입도변화에 의한 장입밀도의 변화값이 필요하며, 또한, 수분 및 장입탄 입도변화에 따른 잦은 측정이 필요하다. 그리고, 현재 코크스 오븐 열량제어시 장입량을 중요한 인자로 사용하기 때문에, 연소관리에 용이한 건류 중량장입을 실시하고 있다. 장입량 계산은 먼저 건류로 장입량을 결정하고, 습식으로 장입량을 환산해 장입차에서 스크류 피더(Screw Feeder) 회전수를 조정해가면서 장입을 하고 있다.

종래의 장입량 측정방법은 일본 특개소60-260687호(코크스로의 석탄장입 장입량의 검출방법 및 장치)에서는 풀리를 이용하여 파이프를 장입홀에 장입한 후에 압력을 측정하여 장입량을 검출하고, 일본 특개평8-134461호(코크스로의 석탄장입 제어방법)에서는 장입차의 호퍼에 설치되어 있는 중량검출기의 중량의 변화율을 체크하여 사용하며, 일본 특개평9-280929호(코크스로의 석탄장입 제어장치)에서는 평량기에 의해서 석탄 장입량을 감시하면서 테이블 피더의 회전시간을 제어하는 것에의해서 석탄 장입량을 제어한다. 또한, 러시아 SU-1193155호(코크스 오븐 석탄 장입량 모니터)에서는 라디오 액티브 초음파를 발생시키는 프로브를 장입홀에 넣고 회전하면서 장입 장입량을 검출하고 있다.

기타, 정전용량 방식의 측정방법, 레이저 광선을 이용한 측정방법, X-레이를 사용하여 측정하는 방법, 열감지 비전 시스템을 이용한 측정방법 등 여러 가지 방법이 특허나 논문, 자료로 알려져 있다.

그러나, 코크스와 같은 특수한 환경에 적용하기에는 온도, 압력, 오븐 내부 대류현상, 유독가스 등의 제약 조건으로 인하여 종래의 검출방법으로는 장입량 측정이 곤란하다.

또한, 사람이 직접 코크스 오븐 상부에서 측정하는데, 먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 화염이 분출되지 않도록 상승관의 고압안수 밸브를 오픈(Open)하여 탄화실 상부 가스웨이(100 ; Gas Way)의 압력을 낮게 유지시키고, 치공구를 이용하여 장입구(2)를 오픈하고, 다른 사람이 수동 장입량 측정장치(6)를 장착하면, 다른 한 사람이 줄자(1)를 이용하여 치공구의 길이를 제고, 다른 한 사람이 이 길이를 이용하여 가스웨이(100)를 계산한다. 측정이 완료되면 장입구(2)를 닫고 고압안수 밸브를 원위치시킨다. 이러한 작업은 4명의 측정인원이 필요할 뿐만 아니라 화염이 분출하는 등 작업이 난해하고 안전위험이 상존하게 된다.

이에 따라 본 발명자는 상기와 같은 종래 장치의 단점을 개선하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 되었다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오븐 내의 장입탄에 추가 맞닿았는지 여부를 추에 걸리는 장력을 측정하여 감지하고 그 때의 값을 통해 장입량을 측정함으로써, 열악한 환경에서도 오븐 내부의 장입량을 정확하게 측정할 수 있는 코크스 오븐내 장입량 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 코크스 설비의 개략도이고,

도 2는 코크스 설비의 탄화실의 측면도이고,

도 3은 코크스 오븐 상부를 이동하는 장입차에 본 발명의 코크스 오븐내 장입량 측정장치를 설치한 상태를 도시한 개략도이고,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 코크스 오븐내 장입량 측정장치의 개략도이며,

도 5는 본 발명에 따른 코크스 오븐내 장입량 검출 제어도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

13 : 강선 14 : 추

17 : 스트레인 게이지 18, 25 : 엔코더

21 : 직류 전동기 26 : 강선드럼

27 : 컴퓨터 31 : 증폭기

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 코크스 오븐의 상부를 이동하는 장입차에 설치되어 오븐 내부의 장입량을 측정하는 장치에 있어서, 강선에 연결되는 추와, 상기 추를 상하로 이동시키는 동력을 전달하는 동력전달장치와, 상기 추가 오븐 내부의 장입탄에 맞닿았는지를 상기 추에 걸리는 장력을 측정하여 감지하는 장력감지장치 및, 상기 추가 오븐 내부의 장입탄에 맞닿았을 때까지 이동한 강선의 품림량을 카운팅하여 오븐 내부의 장입량을 측정하는 장입량 측정장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 강선의 인출부에는 강선의 좌우 움직임을 방지하는 강선 가이드가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 장력감지장치는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 코크스 오븐내 장입량 측정장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 3은 코크스 오븐 상부를 이동하는 장입차에 본 발명의 코크스 오븐내 장입량 측정장치를 설치한 상태를 도시한 개략도이다.

도 3에 보이듯이, 본 발명의 측정장치(10)는 코크스 오븐 상부를 이동하는 장입차에 설치되는 것으로서, 장입차의 장입 슬리브(7)에 본 발명의 측정장치(10)를 체결할 수 있는 플랜지(9)를 가공한 후, 본 발명의 장입량 측정장치(10)를 장입차의 외부에 플랜지(9)로 체결하고, 열고 닫을 수 있는 게이트(11)를 설치하여 필요에 따라 사용할 수 있도록 한 것이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 코크스 오븐내 장입량 측정장치의 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 코크스 오븐내 장입량 검출 제어도이다.

도 4에 보이듯이, 본 발명의 장입량 측정장치(10)는 장입량 측정 구동부분인 직류 전동기 부분과, 강선의 풀림양과 힘을 측정하는 부분, 그리고 실제 코크스 오븐 내부로 들어가서 내부에 쌓여있는 장입탄과 접촉하는 추로 크게 나눌 수 있다. 각 부분은 코크스 오븐의 내부의 고온과 유독성 가스에 견딜 수 있게 구성하여야 하기 때문에, 각각의 체결부위는 이음이 거의 없는 구조로 설계된다. 또한, 코크스 내부에서 올라오는 뜨거운 열을 차단하기 위하여 열차단 커플링(19)으로 이음부위를 체결하여 고압에도 견딜 수 있도록 구성되어 있다.

코크스 오븐 내부로부터 전도되는 뜨거운 열로부터 본 발명의 장입량 측정장치를 보호하기 위하여, 본 발명에서는 냉각공기 주입 커플링(22)을 외부 공기 컴프레셔에 연결하여 공기 퍼징을 파이프를 통하여 계속하도록 하였다. 그로 인해, 코크스 오븐 표면과 코크스 오븐 내부에서 전달되는 온도를 일정한 온도 이하로 유지할 수 있게 된다. 또한, 만일의 경우 전달될지도 모르는 고온의 집진기 내부 가스에 의하여 열에 약한 전기회로부분의 손상을 방지하기 위하여, 도 5와 같은 전기회로 관련부분은 열이 전달되지 않는 부분에 위치하도록 구성하였다.

본 발명의 장입량 측정장치(10)의 동작 주기 및 속도 등 직류전동기(21)를 동작시키기 위한 제어 신호에 의하여 직류전동기 모터는 동작을 개시한다. 이 신호에 의하여 직류전동기(21)가 동작하면, 강선드럼(26)에 감겨 있던 강선(13)이 풀려지게 된다. 이렇게 풀려진 강선(13)은 추(14)의 무게에 의하여 일정한 장력을 유지하면서 코크스 오븐 하부로 강하한다. 이 때, 카운터 바퀴(23)를 회전시키면서 풀려지는 강선(13)의 풀림 양은 엔코더(18, 25)에 의하여 측정되고, 이 데이터는 도 5의 제어블록의 디지털 표시기에 나타난다.

제1 가이드 롤러(24) 및 제2 가이드 롤러(16)는 강선(13)의 미끄러짐을 방지하거나, 강선(13)이 일정한 방향에서 감기지 않고 벗어나는 것을 방지하기 위하여 설치된 롤러이다. 이 2개의 롤러(24, 16)를 설치함으로써 카운터 바퀴(23)의 헛 돌아감을 방지할 수 있다. 또한, 이 2개의 롤러(24, 16)는 강선(13)이 일정한 방향으로 풀리거나 감기도록 하는 역할도 아울러 수행한다.

이런 롤러들은 베어링 블록(15)에 의하여 움직이지 않도록 고정되어 있다. 또한, 본 발명에는 강선(13)의 좌우 움직임을 방지하기 위한 강선 가이드(20)가 설치되어 있다.

강하하던 추(14)는 코크스 오븐 하부에 쌓여있던 장입탄과 맞닿으면 정지하게 되고, 동시에 팽팽하게 걸려 있던 강선(13)의 장력은 느슨하게 된다. 이 때, 장력을 검지하는 스트레인 게이지(17)에 의하여 장력은 검지되고, 더 이상강선(13)이 풀러지는 것을 막기 위하여 직류전동기(21)를 정지하도록 명령을 내리게 된다.

풀려진 강선(13)의 길이는 도 5에 도시된 제어블록의 디지털 표시기(33)에 나타난다. 이 데이터는 바로 코크스 오븐을 관리하는 운영자에게 전송되고, 운전자는 디지털 표시기(33)에 표시된 데이터를 보고 코크스 오븐의 내부에 쌓여있는 장입탄의 장입량을 판단하게 되며, 코크스 오븐 내부의 장입량이 기준치에 적절한지 그렇지 못한지를 결정하게 된다. 만약, 적절하지 못하면 재장입을 시도하여 장입량을 일정한 수준으로 맞추게 된다.

장입량을 한 번 측정하여 운영자에게 정보를 보내고 난 후, 수 초의 시간이 지난 다음 직류전동기(21)는 역회전을 하여 추(14)를 감아 올리게 된다. 감아 올려지는 추(14)가 하부의 시작관에 닿으면 더 이상 감겨지지 않게 되고, 이 때의 장력은 또한 스트레인 게이지(17)에 의하여 검출되어 직류전동기(21)가 정지하면, 추(14)는 초기위치에 위치하게 된다.

상기와 같은 모든 제어는 도 5와 같이 구성된 마이크로 컴퓨터(27)에 의하여 이루어지고, 직렬 인터페이스(34)를 통하여 외부장치와 통신이 가능하다. 직류전동기(21)의 회전수는 제1 엔코더(25)에서 측정되는데, 이 전동기(21)는 컴퓨터(27)와 전동기 드라이브(28)를 통하여 제어된다. 또한, 강선(13)의 풀림량과 감긴량을 측정하기 위하여 카운터 드럼(23)에 설치되어 있는 제2 엔코더(18)를 통하여 측정하게 된다.

제2 엔코더(18)는 컴퓨터(27)와 엔코드 인터페이스(29)를 통하여 제어된다.또한, 강선(13)이 감길 것인가 또는 풀릴 것인가를 결정하기 위하여 강선(13)의 장력을 측정하는 센서가 제2 가이드롤러(16)에 설치되어 있다. 이런 장력측정은 스트레인 게이지(17)를 사용하게 되는데, 측정된 미소한 장력정보는 증폭기(31)를 통하여 측정되어 아날로그/디지털 변환기(30)를 거쳐 컴퓨터(27)로 입력된다. 상기와 같은 방법으로 측정되는 정보는 컴퓨터(27)에서 처리되어 운용자 표시장치 인터페이스(32)를 거쳐 운용자에게 보여주기 위한 디지털값으로 변환되어 나타나게 된다.

이상은 본 발명의 장입량 검출장치(10)의 한 번의 동작에 대해 설명했는데, 설정된 측정주기에 따라 상기의 동작을 계속 반복하게 된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 코크스 오븐내 장입량 측정장치는 오븐 내의 장입탄에 추가 맞닿았는지 여부를 추에 걸리는 장력을 측정하여 감지하고 그 때의 값을 통해 장입량을 측정함으로써, 열악한 환경(고온, 고압 등등)에서도 오븐 내부의 장입량을 정확하게 측정하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 코크스 오븐내 장입량 측정장치에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (3)

1. 코크스 오븐의 상부를 이동하는 장입차에 설치되어 오븐 내부의 장입량을 측정하는 장치에 있어서,

   강선에 연결되는 추와, 상기 추를 상하로 이동시키는 동력을 전달하는 동력전달장치와, 상기 추가 오븐 내부의 장입탄에 맞닿았는지를 상기 추에 걸리는 장력을 측정하여 감지하는 장력감지장치 및, 상기 추가 오븐 내부의 장입탄에 맞닿았을 때까지 이동한 강선의 품림량을 카운팅하여 오븐 내부의 장입량을 측정하는 장입량 측정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐내 장입량 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 강선의 인출부에는 강선의 좌우 움직임을 방지하는 강선 가이드가 설치되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐내 장입량 측정장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장력감지장치는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 하는 코크스 오븐내 장입량 측정장치.