KR20100020483A

KR20100020483A - 코크 오븐 유통관 배관 시스템

Info

Publication number: KR20100020483A
Application number: KR20097026777A
Authority: KR
Inventors: 에밀리 로날디; 토마스 한스만; 스테파노 피봇; 마리지오 비죠노
Original assignee: 풀 부르스 에스.에이.
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2010-02-22
Also published as: TW200911974A; BRPI0812413A2; US20100187087A1; RU2009148987A; UA100857C2; CN101688120A; CN101688120B; CA2689163C; EP2160449B1; RU2470062C2; US8491757B2; EP2160449A1; BRPI0812413B1; CN201228256Y; JP2010529247A; PL2160449T3; TWI440705B; KR101477590B1; WO2008148783A1; DE08760470T1

Abstract

코크 오븐 유통관 배관 시스템은 코크 오븐으로부터 메인 포집부(14)로 코크 오븐 가스들을 이송하기 위한 파이프 조립체(10); 상기 파이프 조립체 내에 설치된 적어도 하나의 분사 노즐(18); 배출 오리피스(22, 222)를 가지는 배출 파이프(20)를 포함하는 배출부(19) 및 상기 배출 오리피스(22; 222)와 함께 작동하는 게이트 부재(24; 124a. 124b; 224; 324; 424)를 포함하며, 상기 게이트 부재는 상기 배출 파이프 말단에 폐쇄면을 제공하기 위해 상기 배출 오리피스를 따라 이동할 수 있으며, 상기 배출 오리피스의 개구 영역은 상기 메인 포집부(14)에 대한 유량 제어를 위해 가변 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

코크 오븐 유통관 배관 시스템{COKE OVEN OFFTAKE PIPING SYSTEM}

본 발명은 코크 오븐 건설에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 각각의 개별적인 오븐 챔버로부터 메인 포집부(main collecting)에 이르는 원료 가스 유동을 조절하기 위하여 결합된 유동 제어 밸브를 가지는 코크 오븐의 유통관 배관에 관한 것이다.

전통적으로, 코크 오븐들의 배터리를 포함하는 코크 플랜트들에 있어서, 각각의 개별 오븐으로부터의 원료 가스(증류 가스 및 증기)들은 유통관 배관을 통하여 일반적으로 코크 오븐들의 배터리의 전체 길이 이상 연장되는 메인 포집부로 인도된다.

유통관 배관 자신은 일반적으로 예를 들어, 스탠드파이프(standpipe)의 상부와 연결되고 메인 포집부로 인도하는 짧은 커브 형태의 구즈넥(gooseneck) 및 오븐 루프(oven roof)로부터 위쪽으로 연장되는 스탠드파이프(수직도관 또는 상승도관으로 알려진)를 포함한다. 하나 이상의 분사 노즐들은 약 700-800 ℃ 에서 약 80-100 ℃로 원료 가스들을 냉각시키기 위해 구즈넥에 배치된다.

각 코크 오븐 챔버에서 가스 압력을 개별적으로 제어하기 위해서, 메인 포집부에 배출 개구부를 제공하거나 또는 유통관 배관에 제어 밸브를 제공하는 것이 알려져 있고, 이것은 유통관 배관을 통하여 가스 유동(流動,flow)의 조절 및/또는 폐쇄를 가능하게 한다.

이러한 장치들은 메인 포집부에서 부압(negative pressure)을 유지하는 것에 의해, 증류 과정의 첫 단계 동안 과압(over pressure)을 피하기 위해 증류 기간 동안 오븐 압력을 연속적으로 제어할 가능성을 제공한다. 이러한 수단에 의해 도어, 투입홀 등으로부터의 방사가 완벽하게 감소될 수 있다.

그리고, 연속적인 오븐 압력 제어는 코크 가스 유동 속도가 낮은 때 증류의 마지막 단계 동안 오븐 바닥에서의 상대적인 부압을 피할 수 있도록 한다.

압력 제어 밸브의 알려진 유형은 미국특허 US 7,709,743에 개시되어 있다. 이 밸브는 구즈넥의 수직 배출부의 배출 말단에서 메인 포집부의 안쪽에 배치된다. 상기 밸브는 오븐 챔버에서 배압(back pressure) 제어를 가능하게 하고, 밸브 내부의 수압 조절에 기반하고, 원료 가스 유동을 통하여 밸브 포트 영역의 변화를 제공한다.

코크 오븐으로부터의 오염 방사를 감소시키는 방법에 관한 유럽특허 EP 1746142는, 측면 축 주위에서 회전 가능한 포트 밸브(pot valve)를 사용한다. 각 증류 챔버는 구즈넥에 의하여 이와 같이 개재된 포트 밸브을 통하여 메인 포집부에 연결된다. 압력 센서들에 의해 개별적인 증류 챔버들에서 오븐 압력이 검출되고, 오븐에서의 압력에 의존적인 메인 포집부로의 유체 속도를 제어하기 위하여 포트 밸브 위치가 조절된다.

일실시예로서, 밸브 부재는 오픈 스트로크(open stroke)의 시작 동안에 유동 단면을 제한하기 위해 굽어진 금속관 구조를 가진다. 이 밸브의 신뢰할 만한 디자인에 불구하고, 유량 제어에 있어서 더이상의 진보를 허용하지 않는다.

본 발명의 목적은 개선되고 통합된 유체 유동 제어 능력을 가지는 코크 오븐 유통관 배관 시스템을 제공하는데 있다. 이러한 목적은 청구항 1에 따른 코크 오븐 유통관 배관 시스템에 의해 달성될 수 있다.

본 발명은 메인 포집부로의 유량을 제어하기 위한 배출 오리피스(dischrage orifice)와 함께 동작하는 게이트 부재, 배출 오리피스를 가지는 배출 파이프를 포함하는 배출부를 가지는 파이프 조립체를 포함하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템에 관한 것이다. 바람직하게는, 오븐으로부터 원료 가스(raw gas) 유동을 제지하기 위하여 적어도 하나의 분사 노즐이 제공된다.

본 발명의 중요한 관점에 따르면, 배출 파이프의 말단으로 폐쇄면을 제공하기 위해 게이트 부재가 배출 오리피스를 따라 이동가능하도록 설계된다. 이에 따라 메인 포집부로의 유량 제어를 위한 배출 오리피스의 개구 영역이 가변 가능하게 된다.

개방된 포지션에서 밸브 시트(seat)를 들어올리는 밀폐 부재를 가지는 밸브(예를 들면, EP 1,746,142의 포트 밸브)와 달리, 본 발명에서 사용되는 게이트 부재는 배출 오리피스를 따라 이동할 수 있도록 구성된 운전 동작을 가진다.

상기 게이트 부재는, 배출 오리피스에 관련하여 보여지고, 배출 오리피스로부터 멀리 떨어진 곳이라기 보다 배출 오리피스의 앞에서 가로 방향으로 다소간 이동한다.

실질적으로, 높은 유량 하에서, 상기 게이트 부재는 배출 오리피스(대체로 측면에 위치된)를 전혀 덮거나/방해하지 않는 위치에서 유리하다.

부분적인 밀폐는 배출 오리피스에서 원하는 부분을 덮기 위해 상기 배출 오리피스 아래로 게이트 부재를 점진적으로 이동시키는 것에 의해 얻어진다.

이것은, 실질적으로, 밸브 부재와 밸브 시트 사이 공간을 정확하게 제어하는 것이 상당히 어렵기 때문에, 개방된 포지션에서 밸브 시트로부터 들어올려지는 밀폐 부재를 가지는 밸브 설계는 불가능하다. 그 곳에는 들어올림 동작이 없기 때문에, 배출 오리피스를 방해하는 밀폐 부재의 일부분은 파이프 말단으로부터 일정한 거리에서 유지될 수 있고; 이 것은 밀폐 부재와 배출 파이프 사이의 작업 간격에 기인한 제한적인 누수 동안에 개구 영역의 정확한 제어를 가능하게 한다.

게이트 부재의 폐쇄면은 평평하거나 또는 커브 형상일 수 있다. 평평한 형상의 게이트 부재의 경우에는, 그것의 운전 동작은 배출 오리피스를 부분적으로 또는 전체적으로 차단하기 위하여 배출 파이프 옆쪽으로부터 배출 파이프 아래 원하는 위치까지의 간단한 변형일 수 있다.

반면에, 게이트 부재의 폐쇄면이 커브 형상인 경우, 밀폐 부재는 배출 오리피스의 원하는 부분을 막기 위해 (바람직하게는 0 부터 100%) 상기 배출 오리피스를 따라 회전될 수 있는 피벗팅 축(pivoting axis) 주변에서 피벗팅 운전 동작을 할 수 있다.

상기 게이트 부재는 일반적으로 배출 파이프의 말단에 볼록 또는 오목한 표면 형상을 제공할 수 있으며, 바람직하게는 일정한 곡률 반경을 가질 수 있다.

증류 단계의 마지막 무렵에 유동 규제 능력을 향상시키기 위하여, 게이트 부재의 일부 피벗팅 스트로크(stroke) 동안에 가변 영역 개구부를 형성하기 위해서, 배출 오리피스 주위의 배출 파이프 또는 게이트 부재에 적어도 하나의 절개부가 배치된다. 배출 오리피스의 개구 영역을 줄이기 위해 게이트 부재가 점진적으로 닫혀질 수 있도록 상기 절개부는 바람직하게 위치되고, 후자는 상기 절개부에 의해 정의된 개구부를 제외한 게이트 부재에 의해 완벽하게 막혀지며, 상기 절개부 자신은 폐쇄 방향에서 상기 게이트 부재를 한층 더 움직이는 것에 의해 축소될 수 있다.

훌륭한 유동 제어 능력을 가진 이와 같은 밸브 설계는 코크 오븐 챔버 내부의 낮은 압력 하에서 메인 포집부로의 유량을 정확하게 제어하기 위하여 간단하고도 효과적인 해결책을 제공한다.

절개부들의 숫자와 형상은 밸브를 통하여 원하는 유동 특성을 제공하기 위하여 마음대로 개조될 수 있다. 바람직하게는, 절개부들이 제공되는 상기 부재의 끝단으로부터 안쪽으로 연장하기 위해 상기 절개부들이 배치된다. 상기 절개부가 배출 파이프에 의해 지탱되어지는 경우에, 그것은 밀폐 부재의 곡률을 따라가는 배출 파이프의 바닥에서 안쪽으로 연장되는 주둥이에 배치될 수 있다.

다른 실시예로서, 절개부들은 상기 절개부 에지(edge) 근처에 배치된 게이트 부재에 형성된 일련의 홀(hole)들에 의해 형성된다.

실행의 편리성을 위해, 절개부(또는 다수의 절개부들)는 배출 파이프가 간단한 원통형 또는 절두원추형(frustoconical) 파이프가 될 수 있도록 게이트 부재에 배치된다. 바람직하게, 상기 절개부는 상기 게이트 부재의 끝단으로부터 안쪽으로 연장된다.

상기 절개부는 게이트 부재의 밀폐 스트로크(closing stroke)의 끝 무렵 줄어든 가변 영역 개구부를 형성할 수 있는 위치에서 밀폐 부재에 배치된다.

예를 들어, 상기 절개부는 게이트 부재가 지정된 위치에 형성됨에 따라 상기 게이트 부재가 배출 개구부의 가장자리 및 절개부에 의해 정의된 개구 영역을 제외한 배출 오리피스를 완벽하게 차단될 수 있도록 상기 게이트 부재의 리딩 에지(leading edge) 위에 제공될 수 있다.

유리하게는, 상기 게이트 부재는 밀폐된 포지션에서와 같은 방법으로 설계되고, 그것의 주변 경계가 배출 오리피스의 말단 넘어 위쪽으로 연장되기 때문에, 유압 봉인이 형성되고 게이트 부재 캐비티(cavity) 안에서의 유체 포집 과정 동안 상기 오리피스 및 상기 게이트 부재 사이의 작업 간격을 막고 유압 봉인을 형성할 수 있다.

바람직하게는, 상기 게이트 부재의 볼록 또는 오목한 표면 형상은 본질적으로 피벗팅 축과 같은 축을 가지는 곡률 중심을 가진다. 이것은 두 부분 사이에서 일정한 작업 간격을 가지는 배출 오리피스 주위의 게이트 부재가 회전할 수 있도록 한다. 대신에, 밀폐된 포지션에서 부분들 사이에 금속 접촉을 제공하기 위하여 곡률 중심과 피벗팅 축 사이에 약간의 위치 변동이 존재할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 배출 파이프는 메인 포집부와 연결되는 배출 케이지(cage)에 연장되고; 상기 배출 파이프의 외벽에 분사하기 위해 분사 수단들이 제공된다. 분사 수단들은 게이트 부재의 부분적으로 개방된 포지션에서, 게이트 부재 캐비티와 배출 파이프의 외벽 사이에 유체 유동을 분사하고 유압 봉인을 형성하기 위하여 상기 배출 파이프에 유리하게 배치된다.

일정한 레벨 이상으로 배출 파이프에 물이 축적되는 것을 피하기 위하여, 상기 배출 파이프에 오버플로우(overflow) 수단들이 결합될 수 있고, 초과된 물은 배출 케이지 안으로 배출된다.

전통적인 타입의 포트(pot) 밸브는 유통관 배관의 밀폐 봉인을 허용하기 위하여 게이트 부재의 하류에 제공된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 상기 게이트 부재가 배출 오리피스를 넘어서 연장되는 경계들을 가지고 캐비티(cavity)를 형성할 때, 유압 봉인이 게이트 부재 캐비티에 형성되기 때문에 이러한 포트-밸브가 필요하지 않다.

상기 게이트 부재의 회전을 위해서 어떤 적절한 구동 수단들도 사용될 수 있다. 전형적으로 상기 게이트 부재는 하나 또는 두개의 암(arm)에 의해 지지되어질 수 있고, 그것의 마주보는 말단들은 피벗팅 축과 일치되는 베어링(bearing)들에 수납될 수 있다. 작동 메카니즘은 수동 및/또는 자동화된 작동을 허용하기 위해 설계되어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 밀폐 부재는 게이트 부재의 평평한 리딩 에지를 형성하는 절두된 에지(truncated edge)를 가지는 구형 마개이다. 이것은 전체 구형 마개에 흥미로운 대안이다. 왜냐하면, 상기 리딩 에지는 원형의 배출 오리피스와 결합되어질 때 보다 좁은 유동을 제공하기 때문이다.

본 발명에 따른 코크 오븐 유통관 배관 시스템은 작동을 위하여 하나 이상의 액츄에이터(actuator)와 결합될 수 있다. 상기 액츄에이터는 코크 오븐 챔버에 있는 압력 센서와 연결되는 전기/전자 제어 유닛에 의해 제어된다.

상기 제어 유닛은 오븐 챔버 안의 압력이 변화함에 따라 배출 개구부의 점진적인 수축을 제공하기 위한 배출 오리피스와 관련된 상기 게이트 부재의 위치를 점진적으로 조절할 수 있도록 유리하게 형성된다.

본 발명은 또한 코크 오븐의 배터리 및 메인 포집부를 포함하는 코크 플랜트(coke plant)와 관계되며, 각각의 오븐으로부터의 가스들은 상술한 바와 같이 정의된 코크 오븐 유통관 배관 시스템을 통해 상기 메인 포집관으로 유도된다.

이와 같이 유통관 배관들이 장착된 코크 플랜트에서, 증류 과정의 첫 번째 단계 동안 과압을 피하기 위하여, 메인 포집부에서 부압을 유지하는 것에 의해, 증류 시간 동안 동안 오븐 압력이 연속적으로 제어될 수 있다. 이러한 수단에 의해 도어, 투입홀 등으로부터의 방사가 완벽하게 감소될 수 있다.

그리고, 이와 같은 연속적인 오븐 압력 제어는 코크 가스 유동 속도가 낮은 때 증류의 마지막 단계 동안 오븐 바닥에서의 상대적인 부압을 피할 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 면에 의하면, 코크 오븐으로부터 가스 유동 속도를 제어하기 위한 방법이 있고, 여기서 코크 오븐 챔버의 배터리는 상술한 바와 같은 코크 오븐 유통관 배관 시스템에 의해 메인 포집부 각각에 연결된다.

상기 방법은 압력 센서에 의해 코크 오븐 챔버 마다 각각 오븐 압력을 검출하는 단계와, 상기 검출된 압력을 기반으로, 상기 오븐 안의 압력이 변화함에 따라 배출 개구부의 점진적인 수축을 제공하기 위한 배출 오리피스와 관련된 상기 게이트 부재의 위치를 점진적으로 조절하는 단계를 포함한다.

이 방법은 압력 센서에 의해 생성된 압력 신호에 응답하는 제어 회로에 의해 제어되는 게이트 부재를 위하여, 솔레노이드-타입 등과 같은 적당한 액츄에티터(actuator)를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 액츄에이터는 제어 유닛에 의해 수신된 위치 신호들을 생성하는 위치 트랜스듀서(transducer)와 연결된다.

본 발명은 첨부된 도면으로부터 더욱 명확해질 것이지만, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 게이트 부재가 밀폐된 포지션의 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 코크 오븐 유통관 배관 시스템의 수직 단면도이다.

도 2는 부분적으로 개방된 포지션의 게이트 부재를 가지는 도 1의 배관 시스템의 단면이다.

도 3은 전부 개방된 포지션의 게이트 부재를 가지는 도 1의 배관 시스템의 단면이다.

도 4는 도 1에 도시된 게이트 부재 및 배출 파이프의 수직 단면도이다.

도 5는 게이트 부재의 피벗팅 축을 포함하는 절단면을 표시한 도 1에 도시된 게이트 부재 및 배출 파이프의 수직 단면도이다.

도 6은 도 1의 게이트 부재의 사시도이다.

도 7은 도 4에 도시된 구성의 평면도이다.

도 8은 사각의 배출 파이프 및 원형 게이트 부재를 가지는 다른 실시예의 평면도이다.

도 9는 도 8에 도시된 게이트 부재의 사시도이다.

도 10은 사각형 배출 파이프 및 원형 게이트 부재를 가지는 다른 실시예를 도시한 도이다.

도 11은 도 10에 도시된 게이트 부재의 사시도이다.

도 12는 배출 파이츠 및 게이트 부재와 함께 동작하는 다른 실시예의 수직 단면도이다.

도 13은 도 12의 정면도이다.

도 14는 배출 파이프 및 게이트 부재와 함께 동작하는 또 다른 실시예의 수직 단면도이다.

도 15는 도 12의 정면도이다.

도 16은 도 14의 평면도이다.

도 17은 도 14에 도시된 게이트 부재의 사시도이다.

도 18은 배출 파이프 및 게이트 부재와 함께 동작하는 또 다른 실시예의 수직 단면도이다.

도 19는 도 18의 정면도이다,

도 20은 도 18에 도시된 배출 파이프의 아래쪽으로부터의 사시도이다.

도 21은 밀폐된 포지션에서 보여진 게이트 부재 및 다수의 절개부를 가지는 배출 파이프의 바닥에서, 코크 오븐 유통관 배관 시스템의 다른 실시예를 도시한 수직 단면도이다.

도 22는 부분적으로 개방된 포지션의 게이트 부재를 가지는 도 21의 배관 시스템을 도시한 도이다.

도 1에는 본 발명에 따른 코크 오븐 유통관 배관 시스템의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 그것은 개별적인 코크 오븐 챔버에서 메인 포집부로 원료 증류 가스를 이송하기 위한 배관 조립체로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 배관 조립체는 예를 들면, 코크 오븐 배터리의 슬롯-타입(slot-type) 챔버와 같은 코크 오븐(미도시)의 바닥부터 지붕까지 연결된 스탠드파이프(미도시)를 포함한다. 도면 번호 12는 스탠드파이프의 상부로부터 코크 플랜트의 메인 포집부(14)로 원료 코크 오븐 가스들을 이송하는 구즈넥(gooseneck, 휘어진 파이프)를 지시하고, 이것은 일반적으로 코크 오븐 배터리의 전체 길이 이상으로 연장된다. 이러한 배관 구성요소들은 전통적으로 내화성 라이닝(refractory lining)을 가진다.

약 700 ~ 800 ℃ 의 온도에서 오븐 챔버로 배출되는 가스들은 하나 이상의 분사 노즐(18)에 의해 구즈넥(12)에서 약 800 ~ 100 ℃ 온도로 냉각된다. (암모니아수와 같은 유체의 분사 과정).

상기 구즈넥(12) 및 메인 포집부(14) 사이의 중간체는 배출 오리피스(22)를 가지는 원형의(또는 원뿔호일 수 있다) 배출 파이프(20)를 포함하는 배출부(19)이다. 상기 구즈넥(12)으로 배출되는 냉각된 가스는 상기 배출부(19)를 통하여 메인 포집부(14)로 유동된다. 상기 배출 오리피스(22)와 함께 작동하는 게이트 부재(24)는 상기 메인 포집부(14)로의 가스 유량을 제어/조절할 수 있도록 한다. 상기 게이 트 부재(24)가 상기 배출 오리피스(22)를 따라서 이동할 수 있도록 설계된 것은 높게 평가될 수 있으며, 이것은 배출 오리피스(22)의 개구 영역 가변을 가능하게 한다.

본 실시예에서 상기 게이트 부재는 피벗팅 축(26, 도 1의 절단면에 수직임) 주위에서 회전될 수 있고, 상기 배출 파이프(20)의 바닥 말단에 일반적으로 오목한 표면 형상을 제공한다. 상기 오목한 표면 형상은 바람직하게는 상기 피벗팅 축(26)과 본질적으로 동축으로 위치된 곡률 중심을 가지고, 그것에 의해 상기 게이트 부재(24)는 상기 배출 오리피스(22)를 따라 회전될 수 있다.

상기 게이트 부재(24)의 주요 작업 단계들은 도 1 내지 도 3에 도시되어 있다. 증류 과정의 초기에서, 많은 양의 가스들이 배출되어진 곳에서, 그것들이 상기 배출 오리피스(22, 도 3 참조, 이 위치의 꽉끼워짐을 보여준다)를 차단하지 않게 하기 위해 상기 게이트 부재(24)는 완전히 개방된 포지션(측면에 위치된)이 된다.

증류화가 진행됨에 따라, 유통관 배관을 통하여 원하는 유동 조건을 획득하기 위해 시계 방향을 상기 게이트 부재(24)를 회전하는 것에 의해 상기 배출 오리피스(22)의 개구 영역이 줄어들게 된다. (도 2에 도시된 부분적으로 개방된 포지션 참조)

도 1에서 상기 게이트 부재(24)는 밀폐된 포지션이고, 배출 오리피스(22)를 완전히 막고 있다. 게다가, 훌륭한 유동 제어 능력를 제공하기 위하여, 상기 게이트 부재(24)의 회전 스트로크의 일부 동안에 가변 영역 개구부를 형성하기 위해서 상기 게이트 부재(24)에 절개부(30)가 유리하게 배치된다. 이것은 배출부(19)의 배출 파이프(20) 및 게이트 부재(24)가 간단히 도시된 도 4 내지 도 7로부터 보다 쉽게 이해될 수 있다.

도 6에서 볼 수 있듯이, 본 실시예에서 게이트 부재는 구형 마개(spherical cap)으로 설계된다. 하나의 절개부(30)는 상기 게이트 부재(24)의 끝단으로부터 안쪽으로 연장된다.(여기서 절개부는 밀폐 방향에서 보여지는 'leading' 에지 부분 또는 안쪽에 배치된다)

상기 절개부(30)는 상기 게이트 부재(24)의 밀폐된 포지션을 위한 치수로 제작되고(도 1), 그것의 가장 안쪽 말단은 배출 오리피스(22)를 넘어 바깥쪽으로 위치된다. 논리적으로, 바람직하게는 상기 절개부(30)는 실질적으로 피벗팅 축(26)에 수직이되도록 연장된다.

도 1의 포지션에서, 상기 절개부(30)는 오리피스(22)의 가장자리를 넘어서기 때문에 상기 배출 오리피스는 완변하게 밀폐된다. 언급된바와 같이, 상기 절개부의 목적은 증류 단계의 끝무렵에 좋은 유동 제어 능력을 허용하기 위한 것이다.

도 2의 포지션에서, 상기 게이트 부재(24)가 부분적으로 배출 오리피스를 막는 곳에서, 개구 영역은 상기 배출 오리피스(22)의 가장자리와 그 주변 및 게이트 부재(24)의 리딩 에지 사이에 정의된 영역에 대응된다.

상기 게이트 부재가 더욱 밀폐됨에 따라, 상기 게이트 부재(24)는 상기 배출 오리피스(22)를 따라 왼쪽으로 이동하고, 상기 매출 오리피스(22)의 보다 많은 부분을 밀폐한다. 리딩 에지의 선두점이 상기 배출 오리피스의 가장자리 아래에 도착 할 때(도 2의 점선과 함께 지시된 F), 상기 배출 오리피스(22)는 상기 절개부(30)의 위치에서를 제외하고, 상기 게이트 부재(24)에 의해 완벽하게 막혀진다. 시계방향으로 더욱 상기 게이트 부재(24)를 회전하는 것은 상기 절개부(30) 및 상기 절개부가 배출 오리피스의 가장 자리를 넘어 지나갈 때 까지 배출 오리피스의 가장자리에 의해 정의된 개구 영역(도 7 참조)을 점진적으로 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 유통관 배관 시스템에서, 상기 배출 파이프(20) 및 게이트 부재(24)는 유체 조절 밸브처럼 동작하고, 그것은 증류 단계의 끝 무렵에 유동 및 압력을 제어하기 위해 유용한 유동 제어 능력을 가진다. 어떠한 적절한 구동 수단(미도시)도 상기 게이트 부재를 회전하기 위해 사용되어질 수 있다.

전형적으로, 상기 게이트 부재는 하나 또는 두개의 암(arm)에 의해 지어질 수 있고, 그것의 마주보는 말단들은 피벗팅 축과 일치되는 베어링(bearing)들에 수납될 수 있다. 작동 메카니즘은 수동 및/또는 자동화된 작동을 허용하기 위해 설계되어질 수 있다.

본 발명에 따른 유체 제어 밸브의 또 다른 유리한 설계상 이점은, 상기 게이트 부재(24)의 구형 내부 형상 및 그것의 피벗팅 축(26)의 위치 때문에, 상기 게이트 부재(24)의 내부 캐비티(cavity) 및 튜브(20)의 바닥 말단 사이의 일정한 작업 간격를 가지는 배출 오리피스(22) 주위에서 회전될 수 있다는 점이다. 이러한 작업 간격을 최소화하는 것은 가스 누수를 제한할 수 있도록 한다.

실제로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 절개부(30)와 형성된 가변 영역 개구부를 통하여 가스 유량을 잘 제어하기를 원하는 때, 상기 게이트 부재(24) 및 배출 파이프(20) 사이의 중대한 가스 누출을 피하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 설계는 이러한 누수를 피할 수 있도록 한다. 상기 작업 간격은 예를 들어 약 1 mm일 수 있으나, mm 이하 단위인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 도 1의 포지션에서, 상기 게이트 부재(24)는 배출 오리피스(22)를 완벽하게 가로막는다. 게다가, 상기 게이트 부재(24)의 주변 에지는 상기 배출 오리피스(22) 상부로 연장된다. 그러므로, 밀폐된 포지션에서, 공정 유체(process liquid)는 상기 게이트 부재에 의해 형성된 캐비티에 축적될 수 있고, 상기 배출 오리피스(22)의 상부 레벨까지 상승할 수 있으며, 이에 의해 유압 봉인이 형성된다.

이러한 경우에, 본 발명에 따른 유체 제어 밸브는 오븐 챔버 및 메인 포집부(14) 사이의 전달을 막을 수 있고, 그 결과 밀폐 밸브가 더 이상 필요하지 않게 된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배출부(19)는 배출 파이프(20)가 연장되는 배출 케이지(32)를 포함한다. 분사 수단(34)은 상기 배출 파이프(20)의 외면 위에 공정 유체를 분사하기 위하여 배치된다.

도 2에 도시된 배치에서 알 수 있듯이, 상기 게이트 부재(24)가 부분적으로 개방 포지션에 있는 곳에서, 상기 공정 유체(process fluid)는 상기 게이트 부재의 바깥족, 위쪽 영역에 포집될 것이고, 상기 배출 파이프(20) 및 게이트 부재(24) 사이의 작업 간격 주위에 유압 봉인을 형성할 것이다. (도 2의 화살표를 지시하는 도면 부호 23 참조) 분사 노즐(18)과 관련해서 암모니아수 등의 사용은 또한 배관 구성요소들이 깨끗해질 수 있도록 한다.

상기 게이트 부재(24)의 밀폐 포지션에서 구즈넥(12)에 까지 과도한 공정 유체의 축적을 방지하기 위하여, 오버플로우 수단(35)이 상기 배출 파이프(20)의 위쪽 부분에 유리하게 배치된다. 도 1에서 이해할 수 있는 것처럼, 상기 오버플로우 수단(35)의 레벨 까지 액체가 올라가면 상기 오버플로우 수단(35)을 통하여 배출될 수 있고, 상기 배출 케이지(19)로 떨어지게 된다. 보통의 작업 조건 하에서 상기 오버플로우 수단(35)에 일정한 레벨의 물이 남아 있고, 그것은 가스 누출을 피한다.

상기 배출부(19)는 U-자 형상의 주변 림(38)을 지지하는 원통형 연결 부분(36) 및 상기 케이지(32)의 바락 사이에 실현된 확장 조인트를 통하여 상기 메인 포집부(14)에 연결된다. 상기 U-자 형상의 림(38)은 타르(tar) 등과 같은 물질로 채워지고, 공지 기술에서 알려진 바와 같이 소정의 확장 능력을 가지며 봉인된 조인트를 제공한다. 연결 부분(36)은 상기 메인 포집부(14)로 나합되는 것에 의해 플랜지된(flanged) 바닥을 가진다. 게이트 부재(24)의 현재와 같은 구성이 상기 배출 오리피스(22)를 봉인할 수 있도록 하는 것이 요구되는 것은 아님에도 불구하고, 전통적인 포트-밸브(40)는 상기 게이트 부재(24)의 하류에 배치될 수 있다.

여기서 상기 포트-밸브(40)는 절두원추형 슬리브(frustoconical sleeve, 42)와 함께 작동한다. 도 1에서, 상기 포트 밸브(40)는 밀폐된 포지션에 있고: 그것은 상기 슬리브(42)의 바닥에 대항하여 지탱한다. 이러한 포지션에서, 상기 포트-밸브는 잘 알려진 바와 같이, 위쪽으로부터 떨어지는 공정 유체로 채워지고, 유압 봉인을 형성한다.

도 2 및 도 3에서, 포트 밸브(40)는 개방 포지션에서 축(44) 근처에서 회전되어진다.

도 8 내지 도 11은 직사각형 배출 파이프(120) 및 원통형 게이트 부재(124a, 124b)의 대안적인 구성을 도시하고 있다.

유체 포집 캐비티를 공급하기 위하여, 실린더의 끝단들은 벽(150)에 의해 밀폐된고; 이것은 그러나 필수적이지 않고 유압적으로 봉인된 게이트가 요구되는 것은 아니다.

게이트 부재(124b, 도 11)는 게이트 부재(24)가 다섯개 한 세트의 절개부(30)를 지지하는데 반해서, 게이트 부재(24) 보다 더 비슷한 형상의 하나의 절개부(30)를 가진다.

도면들에 의해 명확하게 알 수 있듯이, 개구부와 유동 제어 원칙은 도 1 내지 도 7의 실시예의 경우와 같다.

원통형 게이트 부재의 경우에서도 알 수 있듯이, 상기 게이트 부재의 피벗팅 축은 게이트 부재(124a, 124b) 및 절개부를 지지하는 측면 상의 배출 파이프(120) 사이의 금속 접촉을 위한 금속을 획득하기 위해서, 실린더의 곡률 중심으로부터 약 간 위치변동이 있을 수 있다. (수 mm 정도) 이러한 축들은 그러나 또한 같은 축을 가질 수 있다.

상기 실시예들은 개선된 유동 제어 능력을 가지는 유통관 배관을 제공하고, 오븐 배압(backpressure)의 정확한 제어를 허용한다. 상기 게이트 부재(24), 훌륭한 제어 기능을 가지고 증류 기간 동안 오븐 압력을 연속적으로 제어할 확률을 제공하는 제어 및 잠금 부재로서 작동한다.

이러한 유동 제어 능력은, 메인 포집부에 부압(negative pressure)을 유지하는 것에 의해, 증류 과정의 첫 단계 동안 과압(over pressure)을 피할 수 있도록 하고, 이것에 의해 도어들, 투입홀 등으로부터의 방사가 완벽하게 감소될 수 있다.

게다가, 연속적인 오븐 압력 제어는 코크 가스 유량이 낮은 때 증류의 마지막 단계 동안 오븐 바닥에서 상대적인 부압을 피할 수 있도록 한다.

코크 오븐 압력 제어는 그리고 (증류의 마직막 단계 동안의) 공기 침투와 (증류의 첫 단계 동안의) 방사 감소 양쪽 모두를 달성할 수 있도록 한다.

도 12 및 도 13은 상기 게이트 부재(224)가 원형의 배출 파이프(20)와 결합된 완전한 구형 마개인 곳에서 대안적인 실시예에 관한 것이다.

도 14 내지 도 17은 다른 실시예를 나타내며, 도면들로부터 이해될 수 있는 것 처럼, 게이트 부재로서 절두된 구형 마개(324)를 사용한다.

상기 게이트 부재(324)의 리딩 에지는 평평하다. 그것은 상기 마개(324)가 그것의 최고점 위에 놓여진 때 수직면에서 절개부에 대응된다. (도 4 등)

완벽한 구형 마개(224)와 비교해서, 이러한 설계는 유동 제어를 보다 쉽게 만들어 준다. (도 12, 13, 14, 15)

마지막으로, 상기 밸브 설계의 다른 실시예는 도 18 내지 도 20에 도시되어 있다. 여기에서, 상기 게이트 부재는 완전한 구형 마개(절개부 없이)이고, 휼륭한 유동 제어를 위한 절개부(230) 배출 파이프(220)에 배치된다.

보여진 바와 같이, 배출 파이프(220)의 밀폐면 위에, 후자는 상기 게이트 부재(424)와 같은 곡률을 가지고 안쪽으로 연장되는 주둥이(232, lip) 부분을 가진다. 상기 절개부(230)는 이러한 주둥이(232)에 배치된다.

상기 게이트 부재(424)의 밀폐 스트로크의 끝 쪽으로 이러한 절개부(230)는, 상기 배출 오리피스(222)가 전부 막힐때 까지, 훌륭한 유동 제어 능력을 제공한다.

당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 그것의 리딩 에지가 상기 밀폐 스트로크/움직임의 끝 쪽으로 원하는 유동 특성(유동 vs 스트로크 위치)을 제공하기 위해 형성된 단면 형태(하나 이상의 절개부 또는 절두된 부분)을 가지도록 설계할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 도 21 및 도 22에 도시되어 있고, 이것은 배출 파이프(20)의 바닥 끝이 다수의 절개부(25)를 가진다는 점에서 도 1의 실시예로부터 실질적으로 변화되었다. 상기 절개부(25)는 상기 배출 오리피스(22)로부터 안쪽으로(축방향 및 위쪽으로) 연장된다. 상기 게이트 부재(24)는, 바람직하게는 구형 컵 의 형상을 취하고, 상기 절개부(25)는 도 21의 밀폐된 위치에서 상기 게이트 부재(24)의 주위 경계가 상기 절개부(25)의 밀폐된 끝 상부 위쪽으로 연장되도록 하기 위하여 형성된다.

그러므로, 상기 게이트 부재(24)가 캐비티에 축적된 공정 유체로 완전히 채워지는 때, 상기 유체 레벨은 상기 절개부(25)에 의해 형성된 개구부 이상의 레벨이 되고, 이것에 의해 유압 봉인이 형성된다. 본 실시예가 상기 유체 레벨에 기반을 둔 밀폐 스트로크의 끝 쪽으로 가스들을 훌륭하게 조절할 수 있도록 한다는 것을 알 수 있다.

실제로, 상기 게이트 부재(24)에서 액체 레벨 및 후자의 각진 위치는 상기 절개부(25)를 통하여 조절 영역을 정의한다. 예를 들어 도 22에서, 액체의 레벨은 도면 부호 27로 지시되어 있고; 상기 절개부(25)의 상부 영역은 공정 유체에 의해 막혀지지 않고, 가스 유동은 그것을 통하여 가능하게 된다. 상기 절개부(25)를 통과하는 유동 영역은 상기 게이트 부재(24)의 각진 위치 및 그곳의 유체 레벨에 의존한다. 달리 말하자면, 가스 유동 속도는 공정 유체의 누수 유동을 제어하기 위해 상기 게이트 부재의 각진 위치를 조절하는 것에 의해 설정된다.

Claims

코크 오븐으로부터 메인 포집부(14)로 코크 오븐 가스들을 이송하는 파이프 조립체(10); 및

상기 파이프 조립체 내에 설치된 적어도 하나의 분사 노즐(18);을 포함하고,

상기 파이프 조립체는,

배출 오리피스(22,222)를 가지는 배출 파이프(20)를 포함하는 배출부(19);및

상기 배출 오리피스(22,222)와 함께 작동하는 게이트 부재(24; 124a,124b; 224; 324; 424)를 포함하며,

상기 게이트 부재는 상기 배출 파이프(20) 말단에 폐쇄면을 제공하도록 상기 배출 오리피스를 따라 이동할 수 있으며, 상기 배출 오리피스의 개구 영역은 상기 메인 포집부(14)로의 유량 제어를 위해 가변 가능한 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 게이트 부재는 상기 배출 파이프(20)의 배출 말단에 평평한 또는 커브 형상의 폐쇄면을 제공하는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 게이트 부재의 패쇄면은 일반적으로 볼록 또는 오목한(24; 124a,124b; 224; 324; 424) 표면 형상을 가지고, 상기 게이트 부재는 상기 배출 오리피스(22,222)를 따라 회전될 수 있는 피벗팅 축(26)을 가지는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 게이트 부재의 커브 형상의 표면은 상기 피벗팅 축(26) 주위에 위치된 곡률 중심을 가지는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 4 중 한 항에 있어서,

상기 곡률 중심은 실질적으로 상기 피벗팅 축(26)과 같은 축을 가지는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 5 중 한 항에 있어서,

상기 커브 형상의 폐쇄면은 일정한 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템,
청구항 1 내지 6 중 한 항에 있어서,

상기 게이트 부재는 구형(24; 224; 324; 424) 또는 원통형(124a,124b) 마개인 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 7에 있어서,

상기 게이트 부재(24; 124a,124b)의 닫힘 스트로크의 끝단 쪽으로 가변 영역 개구부를 형성하기 위해서, 상기 배출 오리피스(22; 222) 주위의 상기 배출 파이프(20; 220) 또는 상기 게이트 부재(24; 124a,124b)에 적어도 하나의 절개부(30; 130; 230)가 배치된 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 8 중 한 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 절개부(30; 130)는 상기 게이트 부재(24; 124a,124b)에 제공되고, 바람직하게는 상기 게이트 부재의 에지로부터 안쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 7 중 한 항에 있어서,

상기 게이트 부재는 절두된 구형 마개(324)인 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 10 중 한 항에 있어서,

상기 게이트 부재(24; 124a.124b; 224; 324; 424)의 밀폐된 포지션에서, 상기 게이트 부재의 캐비티(cavity)에 유체가 모이는 과정이 진행됨에 따라 유압 봉인을 형성하기 위해서, 상기 게이트 부재의 주변 가장자리가 상기 배출 오리피스(22; 222)의 끝단의 위로 연장되는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 11 중 한 항에 있어서,

상기 배출 파이프(20)가 상기 메인 포집부(14)와 연결되는 배출 케이지(32) 안으로 연장되며; 상기 배출 파이프(20)의 외벽에 분사하기 위한 분사 수단(34)이 제공되는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 12에 있어서,

상기 분사 수단(34)는 상기 게이트 부재(24; 124a,124b)의 부분적 개방된 포지션에서, 상기 배출 파이프(20)의 외벽 및 상기 게이트 부재의 캐비티 사이에 유체 유동을 분사하고, 유압 봉인을 형성하기 위해, 상기 배출 케이지(32) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 12 또는 13에 있어서,

상기 배출부(19)는 상기 배출 파이프(20)를 포함하고, 둘러싸는 배출 케이지(32)는 구즈넥(12) 및 상기 메인 포집부(14) 사이에 삽입되며; 상기 적어도 하나의 분사 노즐(18)은 상기 구즈넥(12)에 배치되는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 14 중 한 항에 있어서,

상기 배출 케이지(32) 내로 과잉 용수를 배출하기 위하여, 상기 배출 케이지(32)에 결합된 오버플로우 수단(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 15 중 한 항에 있어서,

상기 배출 오리피스(22)의 하류에 포트 밸브(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 16 중 한 항에 있어서,

상기 게이트 부재(24; 124a,124b)를 위해서 수동 및/또는 자동으로 작동가능한 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 17 중 한 항에 있어서,

상기 게이트 부재는 닫힘 스트로크의 끝단 쪽으로 원하는 유동 특성을 제공할 수 있도록 설계된 단면 형태(profiled shape)의 리딩 에지를 가지는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 배출 파이프(20)는 상기 배출 오리피스(22)로부터 안쪽으로 연장되는 다수의 절개부(25)를 가지며;

상기 게이트 부재의 폐쇄면은 일반적으로 오목한 표면 형상을 가지고, 상기 게이트 부재(24)는 상기 배출 오리피스(22)를 따라 회전될 수 있는 피벗팅 축을 가 지되;

상기 게이트 부재의 밀폐된 포지션에서, 상기 게이트 부재의 주변 가장자리가 상기 배출 파이프(20) 안의 상기 절개부(25)의 내부 끝단 위쪽으로 연장되는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
청구항 1 내지 19 중 한 항에 있어서,

상기 게이트 부재와 결합된 운전 수행 수단과 연결되며 상기 코크 오븐 내의 압력 센서들에 응답하는 제어 유닛을 포함하고;

상기 제어 유닛은 오븐 챔버 안의 압력이 변화함에 따라 배출 개구부의 점진적인 수축을 제공하기 위한 배출 오리피스와 관련된 상기 게이트 부재의 위치를 점진적으로 조절할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 코크 오븐 유통관 배관 시스템.
코크 오븐의 배터리 및 메인 포집부를 포함하는 코크 플랜트에 있어서, 각각의 오븐으로부터의 가스들은 청구항 1 내지 20 중 한 항에 따른 코크 오븐 유통관 배관 시스템을 통해 상기 메인 포집부로 유도되는 것을 특징으로 하는 코크 제조 공장.
코크 제조 가마 배터리의 메인 포집부로 가스 유동을 조절하기 위한 청구항 1 내지 20 중 한 항에 따른 코크 오븐 유통관 배관 시스템의 용도.
코크 오븐으로부터 가스 유동 속도를 제어하기 위한 방법에 있어서,

청구항 1 내지 20 중 한 항에 따른 코크 오븐 유통관 배관 시스템에 의해 메인 포집부 각각에 연결된 코크 오븐 챔버의 배터리를 포함하고,

압력 센서에 의해 코크 오븐 챔버 마다 각각 오븐 압력을 검출하는 단계, 상기 검출된 압력을 기반으로, 상기 오븐 챔버 안의 압력이 변화함에 따라 배출 개구부의 점진적인 수축을 제공하기 위한 배출 오리피스와 관련된 상기 게이트 부재의 위치를 점진적으로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크 오븐으로부터 가스 유동 속도를 제어하기 위한 방법.