KR200234122Y1 - 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엑스레이를 통해 코크스 제조에 사용되는 원료탄의 제품 품질을 정확히 예측하고, 원료탄의 가열에 따른 변화를 측정하여 원료탄의 특성을 파악할 수 있도록 한 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치에 관한 것이다.

본 고안은 코크스 제조시 사용되는 원료탄의 특성을 평가하기 위한 장치에 있어서, 상기 원료탄의 가열 및 온도측정이 이루어지는 원료탄가열 및 온도측정부와; 상기 원료탄의 가열에 따라 발생된 가스의 배출 및 소각이 이루어지는 가스배출 및 소각부와; 상기 원료탄을 투과한 엑스레이를 통해 상기 원료탄의 특성을 나타내는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안의 구성과 작용에 의하여 코크스 건류중의 거동 현상을 수치적으로 표현할 수 있으며, 건류에 필요한 열량을 동시에 측정하고, 코크스 공정에서의 품질관리를 위한 품질 이상시 장입탄의 특성을 단시간에 평가하여 필요한 조치를 취할 수 있으므로 신속한 품질관리에 활용할 수 있는 효과가 제공된다.

Description

엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치{Coal property valuation apparatus by using X-ray}

본 고안은 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치에 관한 것으로, 특히 엑스레이를 통해 코크스 제조에 사용되는 원료탄의 제품 품질을 정확히 예측하고, 원료탄의 가열에 따른 변화를 측정하여 원료탄의 특성을 파악할 수 있도록 한 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서는 코크스를 제조하기 위해서 여러 종류의 석탄(원료탄)을 사용하고 있다. 이때 석탄 각각의 특성을 파악하여 품질관리에 이용하고자 엑스레이(X-Ray)로 상기 석탄을 가열하면서 투과도 및 가열시의 소비전력을 측정하여 석탄의 특성을 파악하는데 이용한다.

상기 원료탄의 특성으로 코크스 제조시의 품질을 예측하고 필요한 품질을 유지하기 위하여 적절한 배합이 요구되는 바, 이때 사용되는 지수로는 정확한 품질을 예측할 수 없어 좀더 정확한 분석 방법이 요구되고 있다.

상기 원료탄의 특성 평가방법으로는 지금까지 물리적인 방법을 주로 사용하여 왔다. 즉, 석탄의 조직을 현미경을 통하여 관찰하거나, 이 결과를 이용하여 코크스의 품질을 추정하거나 조업관리에 이용하였다.

이에 따라 특성 평가가 번거롭고, 상기 원료탄의 가열 과정에서의 특성을 정확히 평가하기 위한 장치가 없는 상태로서 좀더 정확하게 원료탄의 특성을 평가할 수 있는 장치의 개발이 시급한 상태에 있었다.

본 고안은 전술한 종래 기술의 문제점과 필요성을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 코크스 제조시의 제품 품질을 정확히 예측하고, 원료탄의 가열시 그 변화를 측정하여 원료탄의 특성을 파악할 수 있는 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치의 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치에 있어서의 가스배출 및 소각부의 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치에 있어서의 원료탄가열 및 온도측정부의 구성도.

도 4 및 도 5는 본 고안에 따른 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치를 통한 출력 결과를 나타낸 그래프도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 엑스레이 발생부 11a : 엑스레이 수신부

12 : 원료탄 가열기 12d : 시료용기

12f : 서모커플 13 : 가열용기 커버

14 : 프린터 15 : 모니터

상기한 목적을 달성하기 위하여 코크스 제조시 사용되는 원료탄의 특성을 평가하기 위한 장치에 있어서, 상기 원료탄의 가열 및 온도측정이 이루어지는 원료탄가열 및 온도측정부와; 상기 원료탄의 가열에 따라 발생된 가스의 배출 및 소각이 이루어지는 가스배출 및 소각부와; 상기 원료탄을 투과한 엑스레이를 통해 상기 원료탄의 특성을 나타내는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치가 제공된다.

이러한 본 고안에서 상기 원료탄가열 및 온도측정부는 외벽과 내벽 사이 둘레를 따라 다수개의 가열선이 배열된 원료탄 가열기와, 상기 가열선의 일측에 연결된 전원선과, 온도측정용 서모커플을 구비하고 상기 가열선의 타측에 연결된 온도측정선과, 상기 원료탄 가열기의 내부에 장입되는 시료용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에서 상기 가스배출 및 소각부는 가열용기 커버와, 상기 가열용기 커버를 관통하여 설치된 가스배출관 및 온도센서와, 상기 가스배출관을 통해 배출된 가스를 소각하는 LPG 공급배관 및 소각버너를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5는 본 고안에 따른 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치의 일실시예를 나타낸 것으로서, 이에 따른 원료탄 특성 평가장치는 크게 원료탄의 가열 및 온도측정이 이루어지는 원료탄가열 및 온도측정부와; 상기 원료탄의 가열에 따라 발생된 가스의 배출 및 소각이 이루어지는 가스배출 및 소각부와; 상기 원료탄을 투과한 엑스레이를 통해 상기 원료탄의 특성을 디스플레이하는 제어부로 이루어져 있다.

상기 원료탄가열 및 온도측정부는 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형 원료탄 가열기(12)의 외벽과 내벽 사이 둘레를 따라 등간격을 갖는 가열선(12b)이 4열 배열되어 있고, 상기 가열선(12b)을 중심으로 외측은 단열이 우수한 재질의 내화물(12j)이, 내측은 열전달이 우수한 재질의 내화물(12k)로 이루어져 열전달 및 가열이 잘되도록 하였다.

또한, 상기 가열선(12b)의 일측에는 전원선(12c)이 연결되어 있고, 가열선(12b)의 타측에는 온도측정용 서모커플(12f)을 구비한 온도측정선(12e)이 연결되어 있다.

또한, 엑스레이(X-ray)가 통과되는 부위는 원형의 홀(12h)이 형성되고, 상기 원료탄 가열기(12)의 내부에 원료탄 시료용기(12d)가 장입되어지되, 상기 시료용기(12d)는 고온에서도 잘 견디는 석영 유리 재질로서, 원료탄의 일정한 량과 부피를 넣기 위하여 외면에 눈금(12p)이 각인되어 있다.

상기 가스배출 및 소각부는 도 2에 도시된 바와 같이, 가열용기 커버(13)의 내측이 단열이 우수한 내화물(13a)로 이루어져 있고, 상기 가열용기 커버(13)에는 시료의 가열 중에 발생하는 가스가 외부로 배출될 수 있도록 가스배출관(13b)과 함께 온도센서(13e)가 관통한 후 실링되어진다.

또한, 상기 가스배출관(13b)에는 상기 시료용기(12d)의 압력을 일정하게 조정할 수 있는 압력조절장치(13d)가 설치되어 있고, 발생되는 가스는 LPG 공급배관 및 소각버너(13g)에 의하여 소각시킨다.

상기 제어부는 상기 원료탄 가열기(12)를 사이에 두고 엑스레이 발생부(11)와 엑스레이 수신부(11a)가 각각 설치되어 있고, 제어판넬(미도시)이 상기 원료탄을 투과한 엑스레이를 수신한 엑스레이 수신부(11a)를 통해 엑스레이의 변화량을 측정하여 그 결과를 모니터(15)나 프린터(14)로 디스플레이 또는 출력하게 된다.

도면 중 미설명 부호 10은 베이스, 13f는 소각 불꽃, 13h는 연결 브라켓트이다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 고안의 작용을 설명한다.

일정한 양(약 500g)의 원료탄을 그 입경이 3mm 이하의 비율이 80％가 되도록 시료를 조제하여 상기 시료용기(12d)의 눈금(12p)에 맞추어 넣고 원료탄 가열기(12)에 넣어서 가열시킨다. 이때, 상기 시료는 원료탄 가열기(12)가 가열된 상태에서 넣도록 한다.

시료를 넣기전에 원료탄 가열기(12)의 표면온도를 약 900℃로 5분간 유지시켜 전체적으로 일정한 온도가 되도록 한다. 시료를 넣는 방법은 장입밀도를 측정할수 있도록 각인된 상기 눈금(12p)을 보고 필요한 위치에 이르도록 일정한 높이로 장입한다.

시료의 량을 저울로 측정하여 상기 시료용기(12d)에 넣었을때 일정한 부피가되도록 흔든다거나, 다시 부드럽게 넣든지 하여 일정한 부피를 맞추어 일정한 밀도의 시료가 되도록 한다. 시료를 넣고 상기 가열용기 커버(13)를 닫아 온도센서(13e)와 가스 배출관(13b)을 연결하여 측정을 시작한다.

원료탄인 석탄이 코크스가 되는 최종온도가 약 1000℃이므로 최종 온도를 1000℃까지 가열한다. 가열되는 온도는 상기 원료탄 가열기(12)의 가열선(12b) 사이와 네방향으로 배치된 온도측정선(12e)의 16개의 서모커플(12f)에 의하여 정확히 측정된다. 이렇게 하여 가열중인 시료용기(12d)의 내측온도 및 가열되는 원료탄 시료의 온도 변화를 연속으로 측정할 수 있다. 온도의 제어는 일정한 승온 속도와 일정한 열량이 투입되어 제어 가능하도록 한다.

상기와 같이 원료탄을 가열시키면서 상기 엑스레이 발생부(11)에서 발생되는 엑스레이를 상기 홀(12h)을 통해 연속적으로 투사한다. 원료탄을 통과하여 상기 엑스레이 수신부(11a)에서 엑스레이의 변화량을 측정하여 그 결과를 제어판넬을 통해상기 모니터(15)나 프린터(14)로 출력한다.

출력하는 내용은 도 4에 도시된 바와 같이, 가열에 필요한 전류 추이(30b), 원료탄에 투과한 엑스레이 투사 결과(30a), 원료탄의 탄중온도(30)를 시간별로 출력한다. 출력 차트는 주요지점의 수치를 제공할 수 있도록 한다. 엑스레이의 투과도는 도 5에 도시된 바와 같이, 주요한 위치에서의 평균값(41a, 41b, 41c)를 제공하고, 소비된 적산전력의 트렌드(40) 및 주요 위치에서의 평균값(40a, 40b)을 제공한다.

이상에서와 같이 본 고안에 따르면 원료탄의 특성을 엑스레이를 이용하여 측정할 수 있으므로 코크스 건류중의 거동 현상을 수치적으로 표현할 수 있으며, 건류에 필요한 열량을 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 엑스레이 투과를 통해 코크스 공정에서의 품질관리를 위한 품질 이상시 장입탄의 특성을 단시간에 평가하여 필요한 조치를 취할 수 있으므로 신속한 품질관리에 활용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 코크스 제조시 사용되는 원료탄의 특성을 평가하기 위한 장치에 있어서,

   상기 원료탄의 가열 및 온도측정이 이루어지는 원료탄가열 및 온도측정부와;

   상기 원료탄의 가열에 따라 발생된 가스의 배출 및 소각이 이루어지는 가스배출 및 소각부와;

   상기 원료탄을 투과한 엑스레이를 통해 상기 원료탄의 특성을 나타내는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 원료탄가열 및 온도측정부는 외벽과 내벽 사이 둘레를 따라 다수개의 가열선이 배열된 원료탄 가열기와, 상기 가열선의 일측에 연결된 전원선과, 온도측정용 서모커플을 구비하고 상기 가열선의 타측에 연결된 온도측정선과, 상기 원료탄 가열기의 내부에 장입되는 시료용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가스배출 및 소각부는 가열용기 커버와, 상기 가열용기 커버를 관통하여 설치된 가스배출관 및 온도센서와, 상기 가스배출관을 통해 배출된 가스를 소각하는 LPG 공급배관 및 소각버너를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이를 이용한 원료탄 특성 평가장치.