KR20100122434A

KR20100122434A - 코크스로의 코벨 보수 작업

Info

Publication number: KR20100122434A
Application number: KR1020090102521A
Authority: KR
Inventors: 로버트 에이. 블룸; 폴 에이. 사프린
Original assignee: 바노커 리프랙토리즈, 엘.엘.씨.
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2010-11-22
Also published as: RU2547014C2; BRPI0905809B1; CA2683329A1; ES2387011T3; RU2010119025A; AU2009225319A1; CN101885970A; US20100287871A1; PL2251398T3; CA2683329C; EP2251398A2; BRPI0905809A2; ZA200907170B; EP2251398B1; UA105165C2; KR101595572B1; AU2009225319B2; EP2251398A3; US8640635B2; US8266853B2

Abstract

본 발명의 개선된 코벨은 제1 블록들을 구비한 제1 단 및 제2 블록들을 구비한 제2 단을 포함한다. 제1 블록 각각은 제1 면으로부터 후방면까지 제1 블록을 통해 연장하는 제1 구멍 및 블록의 상부면을 통해 형성되어 제1 구멍으로 연장하는 제2 구멍을 포함한다. 제1 블록은 사실상 평면상에 배치되어 각각의 제1 구멍을 정렬하여 제1 통로를 형성한다. 제2 블록 각각은 상부면으로부터 하부면까지 제2 블록을 통해 연장하는 제3 구멍을 포함한다. 상기 제2 블록은 제1 단 위에 배치되어 제2 블록 각각의 제3 구멍과 제1 블록의 제2 구멍을 정렬하여 제2 통로를 형성한다.

코벨, 통로, 구멍, 블록, 벽돌, 코크스로

Description

코크스로의 코벨 보수 작업 {CORBEL REPAIRS OF COKE OVENS}

본 발명은 코크스로(coke oven)의 코벨 구역(corbel section)의 보수 작업에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 이러한 구역을 개축하기 위한 신규하고 신속하며 보다 효율적인 방법에 관한 것으로, -20℃ 내지 1565℃ 범위에서 높은 치수 안정성, 가열시 미소한 팽창성, 양호한 압축 강도 및 양호한 열충격 저항성을 갖는 대형 일체식 주조 모듈(large size cast monolithic module)이 사용된다.

코크스는 통상적으로 코크스로의 배터리(battery) 내에서 석탄을 가열함으로 생성된다. 이러한 배터리는, 가열 벽에 의해 서로로부터 분리되는 대략 40개 내지 100개 이상의 나란한 코킹 챔버(coking chamber) 또는 노를 구비할 수 있다. 가스가 벽돌의 내부에서 연소하여 석탄을 가열한다. 각 노의 바닥 벽돌은 코벨 위에 놓여진다. 코벨 아래에는 축열실(regenerator)로 불리는 영역이 있다. 축열실은, 일반적으로 슬롯이 형성되어 있어 체적 당 비교적 넓은 표면적을 갖는 벽돌로 채워진다. 축열실에서, 배기 폐열(exhaust waste heat)은 배출 전에 유입 공기를 예열하는데 사용되어 냉각된다. 슬롯이 형성된 벽돌은 바둑판무늬 벽돌(checkerbrick)로 명명되며, 배기 폐열로부터 연소 재료로의 열 전달을 용이하게 한다.

축열실은 코벨을 지지한다. 다음으로, 코벨은 코크스로 바닥 벽돌 및 가열 벽을 지지한다. 코벨은, 가스, 유입 공기, 및 배기 폐열이 축열실로부터 가열 벽으로, 그리고 그 반대로 전달되는 통로를 구비한다. 전통적으로, 가열 벽, 바닥 벽돌, 및 코벨은 실리카 벽돌로 제조된다.

미국, 실제로 전세계 대부분의 거의 모든 코크스로의 배터리는 50년 이상 된 배터리이며, 주기적인 보수 작업을 필요로 한다. 노 벽, 바닥, 및 코벨을 형성하는 실리카 벽돌은, 이들의 가열 및 냉각 사이클로 인한 노화에 기인하여 열화된다. 노를 가동 상태로 유지하기 위해서 최소한의 보수 작업이 수행되는데, 이러한 보수 작업에는 벽의 단부에 있는 벽돌을 보수하거나, 또는 벽의 단부 부분을 교체하는 작업(단부 벽 보수 작업)이 있을 수 있다. 가열 벽의 열화가 심해지면, 두 개의 노 사이의 벽 전체를 교체해야할 수도 있다. 심한 경우, 노 바닥 아래의 노의 코벨 부분이, 노의 가열 벽이 겪는 열화와 동일한 형태의 열화를 겪을 수 있다. 크랙(crack)이 매우 크게 형성되어, 벽돌들 사이의 이음부나 균열부로부터 가스가 빠져나와 축열실 내에서 연소할 수도 있다. 이는 효율성을 저하시키고 작업 비용을 증가시킨다. 이러한 현상이 나타나면, 코벨을 보수하거나, 부분적 또는 완전히 교체해야할 수도 있다.

코벨을 보수 또는 교체해야 하는 경우, 바로 이웃하는 코킹 챔버들은 폐쇄되고, 코벨 위의 벽 및 교체해야 할 코벨 부분은 제거된다. 종래에는, 벽돌공(bricklayer)이 실리카 벽돌을 사용하여 코벨, 또는 코벨의 일부를 교체했었다. 이러한 프로세스는, 수많은 상이한 형상, 크기, 및 구성을 갖는 수백 또는 수천 개 의 실리카 벽돌을 수반한다. 가스, 공기, 및 배기 폐열의 코벨을 통한 유동을 허용하는데 필요한 수많은 오리피스가 갖추어지기 때문에, 실리카 벽돌들은, 적절한 형상 및 구성의 코벨을 얻기 위해서 3차원 지그소우 퍼즐(jigsaw puzzl)과 유사한 방식으로 서로 끼워 맞춰져야 한다. 이러한 프로세스는 노동 집약적이며 시간 소비적이다. 또한, 인접한 벽돌들의 각각의 접합은 이음부를 생성하고, 벽 또는 코벨이 사용으로 인해 열화되기 시작함으로써 각 이음부는 잠재적인 누설 지점(potential leak point)이 된다. 다수의 벽돌을 사용하기 때문에, 통상적인 기법 및 실리카 벽돌을 사용하여 구성된 코벨에는 수백, 때로는 수천 개의 잠재적인 결함 지점이 있다.

미국 특허 제6,539,602호는 벽돌의 사전 조립된 부분을 사용함으로 코크스로 벽을 보수하는 방법을 개시한다. 그러나, 이러한 방법이 코벨을 보수하는데는 적절할 수 있지만, 본 발명의 방법보다 훨씬 많은 수의 이음부를 갖기 때문에, 통상적인 보수 작업과 동일한 시간에 걸친 누설 문제가 발생할 수 있다.

미국 특허 제5,227,106호 및 제5,423,152호에는, 0℉ 내지 2850℉(-17.78℃ 내지 1565.56℃) 범위에서 높은 치수 안정성, 양호한 압축 하중 및 양호한 열충격 저항성을 갖는 비팽창 재료로 구성된 열적으로 상당히 안정성 있는 블록 또는 모듈이 개시된다. 이들은 단부벽 보수 작업을 위해 개발되었으며, 최근에는, 완전한 가열 벽 교체를 위해 사용되고 있다. 그렇다면, 코벨 보수 작업 또는 교체를 위해 유사한 블록이 사용될 수도 있다는 것이다. 비록 블록 세트 각각이 각각의 설비에 대해 맞춤식으로 제조되어야 하지만, 통상의 벽돌로 하는 것보다는 저렴하고 보수 상태를 보다 오래 지속시킨다. 또한, 이는, 통상적인 방법에 비해 보수 작업을 매우 신속하게 수행하는 방법으로서, 비가동 시간(down-time)이 줄어들게 된다.

본 발명의 목적은 대형 일체 주조식의 열적으로 안정한 비팽창 블록 또는 모듈로 코크스로의 코벨을 전체적으로 또는 부분적으로 개축하고자 하는 것이다. 교체 코벨은 구성면에서 보다 비용 효율적일 것이며, 교체되는 실리카 벽돌과 같이 빠르게 열화되지 않을 것이다. 따라서, 대형 모듈 또는 블록은, 그 수명에 걸쳐 (절감된 설치 비용과 연장된 기대 수명의 모든 면에서) 상당한 비용을 절약할 수 있게 된다. 실리카 벽돌로 제조되는 코벨과는 대조적으로, 보수 작업이 필요하다 하더라도 더 적은 보수 작업이 요구될 것이다. 또한, 가스 누설이 감소되거나 제거됨에 따라 노의 효율성이 증가될 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 코벨 교체에 대형 주조 모듈을 사용하고자 하는 것인데, 상기 모듈은 0℉ 내지 2850℉(-17.78℃ 내지 1565.56℃)의 범위에서 높은 치수 안정성, 가열시 미소한 팽창성, 양호한 압축 강도 및 양호한 열충격 저항성을 갖는 재료로 제조된다. 대형 모듈은, 실리카 벽돌의 보수 작업시 걸리는 시간의 약 절반으로 보수 작업이 완성되게 하며, 이러한 보수 작업은 벽돌공이 아닌 공장 직원에 의해 수행됨으로써 추가로 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 넓은 범위의 온도에 걸친 블록의 치수 안정성 때문에, 이러한 코벨은 상당히 오래 지속될 수 있고, 그 수명에 걸쳐서 실리카 벽돌의 코벨에서 보다 적은 보수 작업을 요한다.

본 발명의 전술된 목적, 다른 목적, 그리고 본 발명의 이점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명을 고려함으로써 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 코벨 보수 작업은 높은 치수 안정성, 가열시 미소한 팽창성을 갖는 대형 일체식 주조 모듈을 사용함으로 수행된다. 상기 모듈은 공지된 방법을 사용하는 주조물이며, 일단 주조되면, 상기 모듈은 0℉ 내지 2850℉(-17.78℃ 내지 1565.56℃)의 온도 범위를 갖는 환경에서 사용될 것이다. 모듈은 양호한 압축 강도 및 양호한 열충격 저항성을 갖는 것이 바람직하며, 본원에 참조로 통합된 미국 특허 제5,227,106호 및 제5,423,152호에 기재된 것과 유사한 방법 및 재료를 사용하여 제조될 수 있다.

대형 일체식 주조 모듈을 사용하는 본 발명의 프로세스는 다수의 이점을 갖는다. 가장 먼저, 보수 작업 프로세스는 벽돌공이 아닌 공장 직원에 의해 수행될 수 있기 때문에 노동 비용이 절감된다. 또한, 실리카 벽돌을 교체하는 대신에, 적은 수의 대형 일체식 주조 모듈이 설치되기 때문에 본 발명의 프로세스에서는 적은 시간이 소요된다. 예를 들어, 대형 일체식 주조 모듈 각각은 통상적으로 다수의 실리카 벽돌(예를 들어 15개 이상)을 대체하기 때문에 교체에 매우 적은 시간이 소요된다. 또한, 종래 보수 작업에 사용되었던 실리카 벽돌의 수와 비교해서 상당히 적은 수의 모듈이 사용되기 때문에, 보수 비용이 상당히 저렴해지고, 이에 따라 비가동 시간이 감소될 뿐 아니라 매우 적은 수의 이음부가 모듈 사이에 형성됨으로 인해 누설 역시 상당히 감소한다. 마지막으로, 열 팽창에 대한 보다 큰 저항성으 로 인해, 본 발명의 코벨 보수 작업에 사용되는 모듈은 열화 없이 상당히 오래 존속될 수 있고, 코벨은 상당한 크기로 구성될 수 있으며 이에 따라 초기 보수 작업시 어떠한 누설도 회피할 수 있다.

총괄적으로 도면부호 6으로 지시된 종래의 통상적인 코크스로의 배터리의 일부분이 도 1에 도시되었다. 코크스로의 배터리는 다수의 노로 구성되어 있는데 각각의 노가 총괄적으로 도면부호 8로 지시된다. 각각의 노는 3 m 내지 6 m의 높이를 가질 수 있으며, 15 m의 길이를 가질 수 있다. 석탄은 노(8) 내에 위치되고, 가열되어 코크스 및 부산물인 가스를 생성한다. 노 내의 석탄은 바닥(36)에서 지지된다. 노 내의 석탄은 노의 측면을 형성하는 가열 벽(20)으로부터 가열된다. 이러한 실시예에서, 가열 벽 각각에는 복수의 나란히 쌍을 이루는 수직 연장 연도(flue; 38)가 갖춰지는바, 각 쌍 중 하나의 연도는 가열 벽 내에서 연소되는 공기 및 가스를 수용하고, 연소 가스는 연도를 통해 상향으로 이동하지만, 다른 연도 구성도 가능하다. 배기 폐열은 각 쌍 중 다른 연도를 통해 하향으로 유동한다. 연도를 통한 유동은 주기적으로 역전된다.

통상적인 코크스로의 배터리의 기부는 이격된 기둥(pier; 26)들, 및 인접한 기둥들 사이에 배치된 축열실 구역(총괄적으로 도면부호 58로 지시됨)을 포함한다. 축열실 구역 각각은 바둑판무늬 벽돌(44)을 포함한다. 총괄적으로 도면부호 10으로 지시된 코벨은 기둥상에 지지된다. 도 1에 도시된 종래의 코벨 구조에는, 9 개의 층(course) 또는 단(tier)의 코벨이 도시된다. 코벨은 다수의 실리카 벽돌로 형성되며, 다양한 단들은 도면부호 T-1, T-2,...T-9로 지시된다. 기둥 역시 통상적으로 실리카 벽돌로 제조된다.

코벨(10)은 가열 벽 및 노 내의 석탄을 지지할 뿐 아니라 공기, 가스, 및 배기 폐열을 적절한 위치로 보내는 역할을 한다. 이를 위해, 각 코벨(10)은 통로 네트워크를 형성하는 오리피스를 구비한다(일부가 도 1에 도시됨). 도 1에 도시된 건형(gun-type) 코크스로의 배터리에서, 각 코벨은 하나의 수평방향의 주 가스 라인(32)을 구비하는바, 이는 코벨에 의해 지지되는 관련 가열 벽의 사실상 전체 길이에 대해, 코벨을 통해 길이방향으로 이어진다. 또한, 수평방향의 주 가스 라인(32)으로부터 연장하는 몇몇의 수직 브랜치(branch) 또는 구멍(30)을 구비하며, 각 연도(38)에 하나의 수직 브랜치(30)가 배치된다. 다른 모든 수직 브랜치(30)를 통한 가스 유동을 선택적으로 차단하기 위한 차단 수단(미도시)이 갖춰진다. 노 전체에 걸쳐 안전한 온도를 유지하고 일정한 가열을 보장하기 위해, 또한 축열실의 다양한 부분을 통해 배기 폐열을 통과시킴으로 유입 공기 및 가스의 예열을 보장하기 위해, 작동 중 쌍으로된 연도를 통한 유동이 역전되는 방식으로 차단 수단이 주기적으로 작동된다. 코벨에는 추가 통로(28)도 갖춰진다. 축열실에서 예열된 공기는 이러한 통로(28)를 통해 유동하고, 이러한 공기는 수직 가스 라인(30)을 통해 유동하는 가스와 혼합되게 된다. 또한, 이러한 추가 통로(28)는 배기 폐열을 수용하고, 이러한 열을 유입 공기 및 가스가 예열되는 축열실로 유도하기 위한 것이다.

종래의 각각의 코벨은 적절한 통로를 갖춘 코벨을 형성하기 위해 매우 다양한 형상을 갖는 수백 또는 수천 개의 실리카 벽돌을 정해진 형식으로 끼워 맞춤으 로 형성된다. 이러한 통상적인 구조는 당업자에게 잘 알려져 있다. 사전에 알려진 바와 같이, 종종 코벨을 보수할 필요가 있다. 전형적으로, 이러한 보수 작업은 쌓은 지 오래된 벽돌을 제거한 후에 제거된 벽돌과 동일한 형상의 실리카 벽돌로 보수하는 벽돌공에 의해 수행되어 왔다. 벽돌의 크기가 상대적으로 작기 때문에, 공기 및 가스가 통과할 수 있는 다수의 이음부가 형성된다. 보수된 코벨을 가열할 동안 실리카 벽돌이 팽창한다는 사실로 인해 이 문제가 더욱 심각해 진다. 이는 교체 실리카 벽돌의 초기 주조시 고려되어야하는 인자이기 때문에 누설 없는 보수부를 만들어 내는 것은 사실상 불가능하다. 통상적인 방법을 사용하는 코벨의 보수 작업은 매우 노동 집약적이며, 시간 소비적인 프로세스이다.

대형 일체식 주조 모듈을 사용하는 본 발명의 프로세스는 다수의 이점을 갖는다. 가장 먼저, 보수 작업 프로세스는 벽돌공이 아닌 공장 직원에 의해 수행될 수 있기 때문에 노동 비용이 절감된다. 또한, 실리카 벽돌을 교체하는 대신에, 적은 수의 대형 일체식 주조 모듈이 설치되기 때문에 본 발명의 프로세스에서는 적은 시간이 소요된다. 예를 들어, 대형 일체식 주조 모듈 각각은 통상적으로 다수의 실리카 벽돌(예를 들어 15개 이상)을 대체하기 때문에 교체에 매우 적은 시간이 소요된다. 또한, 종래 보수 작업에 사용되었던 실리카 벽돌의 수와 비교해서 상당히 적은 수의 모듈이 사용되기 때문에, 보수 비용이 상당히 저렴해지고, 이에 따라 비가동 시간이 감소될 뿐 아니라 매우 적은 수의 이음부가 모듈 사이에 형성됨으로 인해 누설 역시 상당히 감소한다. 마지막으로, 열 팽창에 대한 보다 큰 저항성으로 인해, 본 발명의 코벨 보수 작업에 사용되는 모듈은 열화 없이 상당히 오래 존속될 수 있고, 코벨은 상당한 크기(hot dimensions)로 구성될 수 있으며 이에 따라 초기 보수 작업시 어떠한 누설도 회피할 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 신규 프로세스에 따라 코벨을 교체하는데 사용되는 단계들의 플로우차트이다. 보여지는 바와 같이, 가장 먼저, 노 바닥 및 코벨의 적어도 일부분, 그리고 오래된 벽이 철거된다. 전형적으로, 밑바닥의 두 개의 단에는 가스 및 공기 통로가 없어서 배터리가 작동할 때 일반적으로 이 단들이 손상되지 않기 때문에, 코벨의 밑바닥의 두 개의 층 또는 단은 철거되어서는 안 된다. 전술된 구조가 철거된 후, 필요에 따라 모르타르(mortar)를 사용하여, 본 발명의 대형 일체식 주조 모듈을 수용하기 위한 구조물의 상부를 고르게 한다(leveled).

코벨 모듈은, 원본 설계도 또는 철거되는 코벨의 전체적인 치수에 기초하여 주조된다. 전형적으로는, 보수될 코벨이 철거되기 전에 주조 작업이 이루어지는데, 그렇지 않을 경우, 본 발명의 모듈이 주조되어 가공될 동안 시간이 지연된다. 신규 모듈이 주조될 때, 주물은, 실리카 벽돌의 단일 층 또는 단, 또는 실리카 벽 돌의 하나 이상의 층을 교체하도록 설계될 수 있다. 또한, 모듈은, 다수의 잠재적인 누설 통로를 회피하도록 설계된다. 전형적인 모듈은, 다수의 실리카 벽돌(예를 들어, 두 개 이상의 층), 및 각 층에 세 개 이상의 연도를 갖추는데 필요한 수많은 벽돌을 대체한다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 구조를 가진 대형 주조 모듈이 주조될 수 있다. 어떠한 경우에든, 코벨 보수 작업에 사용되는 모든 대형 주조 모듈은 다수의 실리카 벽돌을 대체하도록 설계된다.

모듈은 주조되어 가공된 후, 적절한 표시를 갖도록 마킹됨으로써 차례대로 조립될 수 있다. 신규 코벨을 조립하기 위해, 제1 모듈 층이 원하는 위치에 위치되고 모르타르로 접합된다. 계속해서 모듈 층이 추가되어, 코벨 구조가 완성될 때까지 제 위치에 모르타르로 접합된다.

도 3은 코크스로의 배터리의 일부를 도시한다. 총괄적으로 도면부호 10으로 지시된 코벨은 노의 바닥(미도시) 아래에 위치되어, 도 1에도 도시된 기둥(26)상에 놓인다. 가열 및 냉각으로 인한 실리카 벽돌의 팽창 및 수축 때문에, 코벨은 사용에 따라 열화된다. 이러한 열화가 나타나면, 일반적으로 벽돌들 사이의 이음부에서의 코벨 내의 가스 라인(30, 32)과 공기 통로(28) 모두에서, (종종 노 아래에서 연소하는) 가스 및 (공기 통로 밖으로 누설되는) 공기의 누설이 발생할 수 있다. 이는 코크스로의 효율성을 감소시킨다.

코벨이 보수되거나 교체될 필요가 있을 때, 통상적으로 벽의 보수 또는 교체가 함께 수행된다. 벽 및 코벨이 철거되기 전에, 교체 모듈이 설계, 주조, 가공되고, 적절한 표시로 마킹됨으로써 차례대로 조립될 수 있다. 일단 모듈이 제조되 면, 코벨 상부의 벽(20)이 해체(tear out)되고, 그 후 보수될 코벨 위에 있는 바닥 부분이 제거된다. 마지막으로, 코벨이 코벨을 지지하는 기둥(26) 아래로 해체된다. 전술된 바에서 알 수 있는 바와 같이, 코벨(10)의 일부가 교호식으로 기둥(26)상에 남겨질 수 있다. 코벨이 바닥층 아래에 위치하기 때문에 중장비를 사용하는 것은 비현실적이고, 이에 따라, 코벨은 수동으로 제거되는 것이 바람직하다. 해체 후 파편이 제거된다. 세척 프로세스를 돕는데 고성능 진공 장치가 사용될 수 있다. 그 후, 기둥 또는 지주의 상부가 필요에 따라 고르게 되고, 코벨의 교체 준비시 모르타르로 또는 다른 적절한 재료로 밀봉된다. 본 발명은 또한 신규 코크스로를 위한 코벨의 축조에도 사용될 수 있는바, 이 경우에, 오래된 벽, 바닥 및 코벨을 철거하는 제1 단계가 생략될 수 있다. 기둥이 동일한 높이로 갖추어 졌는지가 확실하게 확인되어야 하지만, 사실 반드시 동일한 높이를 가질 필요는 없다.

본 발명에 따라 코벨을 부설하는데 사용되는 대형 일체 주조식 내화 보수 모듈 또는 블록(22)은 0℉ 내지 2850℉(-17.78℃ 내지 1565.56℃) 범위에서 높은 치수 안정성, 양호한 압축 하중 및 양호한 열충격 저항성을 갖는다. 모듈은, 각각의 설비용으로 맞춤식으로 제작되어 모듈에 마킹된 표시를 참조하는 다이어그램을 사용하기 때문에, 공장 직원이 코벨 구조물 내의 특정 모듈 각각의 위치를 결정하기가 용이하다. 일단, 어떠한 블록이 제1 층에 놓일지가 결정되면, 블록들은 제 위치에 설치되어 모르타르로 접합된다. 이러한 단계들은 코벨이 완성될 때까지 연속적인 블록 층에서 반복된다.

도 4는 코벨을 제조하는 개개의 블록 층을 상세하게 도시하며, 도 5 내지 도 10은 코벨을 형성하기 위해 층들이 놓이는 단계를 도시한다. 놓여질 블록의 제1 층 또는 단, 즉 기초 블록(46)은 기둥(26)의 대체로 평평한 상부(또는 코벨이 전체적으로 제거되지 않았다면 코벨의 하부 단)에 놓인다. 이러한 실시예의 기초 블록(46)은 실리카 벽돌의 일 층의 두께인 것이 바람직하지만, 이보다 더 두꺼울 수 있다. 기초 블록은 코벨의 폭을 갖는 것이 바람직하지만, 실제로 주조될 수 있는 어떠한 길이도 가질 수 있다. 기초 블록은 코벨의 전체 길이의 일부분 정도이다. 이해할 수 있는 바와 같이, 기초 블록은 다수의 본래 벽돌을 대체한다. 도시된 실시예에서, 기초 블록은 외부 에지 각각에 하나씩 위치된 두 개의 상승된 립(lip; 68)을 구비한다. 립(68)은 블록의 길이를 따라 길이방향으로 이어진다.

기초 블록 위의 블록 단은 건 블록(gun block; 48) 및 측방 블록(lateral block; 64)으로 명명되는 두 종류의 블록을 포함한다. 측방 블록(64)은 건 블록(48)의 일 측에 위치된다. 건 블록은 수평방향 가스 라인을 형성하기 위해 블록을 통해 길이방향으로 연장하는 수평방향 구멍(72)을 구비한다. 수직한 구멍(74)은 수직한 가스 라인 연도의 초기 부분을 형성하기 위해 수평방향 구멍(72)으로부터 상향으로 연장한다. 측방 블록은 건 블록과 동일한 높이를 갖는 것이 바람직하지만, 그보다 길거나, 짧거나 또는 동일한 길이를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 단일 측방 블록은 건 블록보다 길다. 측방 블록(64) 각각은 외부 바닥면에 형성된 길이방향의 오목부(70)를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 다수의 경사진 노치(71)가 측방 블록의 상부 외측면에 형성된다. 다른 실시예에 서, 노치(71)는 모든 측면에서 속박됨으로써 측방 블록의 상부 및 측면에 비스듬한 통로 개구를 형성한다. 또한, 측방 블록의 길이를 따라 홈(66)이 형성된다. 도시된 실시예에서, 도 4에 총괄적으로 도면부호 50 및 52로 지시된, 이러한 블록 단 그리고 상기 블록 단 위의 두 개의 단은, 실리카 벽돌 두 층의 두께를 갖지만 이보다 두껍거나 얇을 수 있다. 보여지는 바와 같이, 상기 두 개의 단의 블록은 가스 라인 및 연도의 부분들을 형성하는 다양한 형상의 공동을 갖는다.

상승된 립(68)들 사이의 기초 블록(46)상에 건불록(48)이 위치된다. 도 6은 건 블록(48) 옆의 정확한 위치에 설치된 측방 블록(64)을 도시한다. 길이방향의 오목부(70)가 상승된 립과 정합하면서, 측방 블록(64)이 건 블록(48)의 측면을 따라 위치된다. 도시된 바와 같이, 수평방향의 개구(72)는 사실상 수평방향의 가스 라인을 형성하도록 정렬된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 건 블록은 블록의 일 단부상에 구멍(72)을 둘러싸는 립(34)을 포함할 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 건 블록의 대향 단부는 구멍(72)을 둘러싸는 오목부를 포함한다. 이러한 실시예에서, 건 블록이 기초 블록상에 위치될 때, 일 블록의 립(34)은 인접 블록의 오목부에 수용되어 인접 블록과 정렬되고 연속된 가스 라인을 형성하여 누설되는 경향을 감소시킨다.

건 블록 및 측방 블록 위에 직접 위치되는 단은 단부 모듈(50e) 및 중간 모듈(50c)을 포함한다. 도 7은 설치된 단부 모듈(50e) 중 하나를 도시한다. 중간 블록(50i)은 측방 블록(64) 및 건 블록(48) 중 하나 또는 둘 모두에 놓이도록 설계된다. 중간 블록(50i)은 중간 블록을 통해 형성된 다수의 구멍을 포함한다. 도시 된 실시예에서, 중간 블록(50i)을 통해 상부면으로부터 하부면까지 연장하는 사실상 수직한 구멍(80)이 배치된다. 도 7에 잘 도시된 비스듬한 구멍(78)은 상부면으로부터 측면 및 하부면 중 하나의 면 또는 둘 모두에까지 중간 블록(50i)을 통해 각을 이루어 형성된다. 단부 블록(50e)에도, 수직한 구멍(80) 및/또는 비스듬한 구멍(78)이 형성될 수도 있다. 중간 블록(50i) 및 단부 블록(50e)의 하부면상에 상승된 리지(71)가 갖춰진다. 도 8에 도시된 바와 같이, 하부 단상에서 블록(50e 및 50i)들이 서로 끼워 맞춰진다. 그렇게 위치될 때, 수직한 구멍(80)이 건 블록의 수직한 구멍(74)과 사실상 정렬되어 연도의 일부가 형성되고, 비스듬한 구멍(78)이 측방 블록의 경사진 노치(71)와 정렬됨으로써 중간 블록(50i) 및 단부 블록(50e)이 하부 단에 놓일 때 공기 통로가 형성되고, 상승된 리지(67)가 측방 블록(64)의 홈(66)과 정렬하고 정합하여, 적절한 정렬이 보장된다. 또한 연속된 단은 홈 및 리지를 갖추어 형성된다. 다른 정렬 기법 또한 사용될 수 있다.

도 8a 및 도 9는 도 8에 도시된 모듈의 다음 단(제8-9 단)의 내부 모듈(52i) 및 단부 모듈(52e)을 도시한다. 이러한 모듈(50e, 50i)은 다수의 구멍(82)을 포함한다. 하부 단상에 위치될 때, 구멍(82)은 사실상 하부 단의 수직한 구멍(80) 및 비스듬한 구멍(78)과 정렬된다.

도 9는 제6-7 단 블록(50)상에 설치된 제8-9 단 모듈(52)을 도시한다. 전술되어 알 수 있는 바와 같이, 제8-9 단 블록은 가스 및 공기의 유동을 위해 적절한 통로 및 수직한 구멍을 갖추어 주조된다.

최종 또는 최상부 단은 벽의 기부를 형성하고 상층 블록(54) 및 가스 블 록(76)을 포함한다. 도 10은 중간 블록의 상부 열의 상부에 설치된 제1 상층 블록을 도시한다. 상층 블록들은 하부 단의 블록 상에 위치되며, 각각은 공동(84)을 포함하고, 상기 공동들은 내부에 가스 블록(76)을 수용하도록 크기 맞춰진다. 도 11은 본 발명에 따라 구성된, 모든 블록이 제 위치에 놓여진 완전한 코벨 부분을 도시한다. 공기 건(28) 및 가스 건(56)용의 개구가 도시된다.

도시되지는 않았지만, 대형 일체 주조식 바닥 모듈이 갖춰질 수도 있다. 바닥 모듈은 두 단의 높이를 갖는 것이 바람직한바, 상기 모듈은 상기 단의 수평방향의 립(79)상에 또는 보수되지 않은 인접한 코벨의 대응 수평방향의 립에 의해 지지된다.

본 발명의 조립 방법을 사용하여, 벽돌공을 고용하는 대신 공장 직원이 코벨의 보수를 수행할 수 있다. 메트릭 톤(metric ton)의 중량을 가질 수 있는 모듈이 크레인, 승강기 등을 이용하여 위치된다. 또한, 적은 수의 블록으로 인해, 통상적인 보수 작업에 걸리는 시간보다 상당히 짧은 시간 내에 보수 작업이 완성될 수 있다. 이는, 이러한 방법으로 수행되는 보수 작업이, 통상적인 방법으로 수행되는 보수 작업보다 훨씬 저렴할 수 있게 한다. 또한, 블록의 특성 때문에, 블록은 통상적인 실리카 벽돌보다 길게 지속될 수 있어서, 적은 횟수의 보수 작업을 수반하고 보수 작업에 있어서 비가동 시간을 감소시킨다. 이 모든 인자들의 결합은, 단기간, 장기간 보수 방법 모두가 통상적인 방법보다 매우 저렴하고 비용 효율적인 방법이 되게 한다.

전술된 실시예의 추가 변경이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명은 건 형 가열 시스템의 코벨을 교체하기 위해 참조로 기재되었지만, 다른 시스템의 코벨이 최소한의 변경만을 수반한 유사한 방식으로 교체될 수도 있다. 예를 들어, 당업자에 의해서 인지되는 바와 같이, 언더 제트 가열 시스템(under-jet heating system)의 코벨도 본 발명을 사용하여 교체될 수 있다. 이러한 적용에서는, 건 블록(48)이 포함되지 않을 수 있지만, 나머지 구조물은 본질적으로 동일할 수 있다.

본 발명의 양호한 형태가 첨부된 도면에 도시되고 전술되었지만, 본 발명은 첨부된 도면에 도시 및 특히 상세하게 전술된 것으로 제한되어서는 안 되며, 하기의 청구범위에 의해서 한정된 본 발명의 범위에 의해서만 제한되어야 한다. 이와 관련하여, 청구범위는 본 발명의 도면에 도시된 것 및 본 명세서에 기재된 것과 등가한 것만을 포함하는 것이 아니라, 당업자에게 알려진 다른 등가물, 또는 후에 당업자에게 공지될 수 있는 등가물도 포함하는 것으로 의도된다.

도 1은 실리카 벽돌로 구성된 노, 바닥, 9단 코벨, 및 축열실 구역의 부분들을 도시한 종래의 코크스로의 배터리 일부의 단부도.

도 2는 본 발명에 따라 코벨을 축조하는 프로세스에 사용되는 단계의 플로우차트.

도 3은 벽 및 코벨의 일부가 제거된, 기둥, 코벨, 및 벽을 포함하는 코크스로의 배터리 일부의 사시도.

도 4는 교체 코벨의 제2 실시예의 제3-10 단의 분해 사시도로서, 실리카 벽돌의 제3-10 단을 교체하는데 대형 주조 모듈이 사용되는 것을 도시한 분해 사시도.

도 5는 기초 블록 상에 설치되는, 도 4에 도시된 제4-5 단의 건 블록의 사시도.

도 6은 건 블록에 접하여 제4-5 단의 측방 블록이 설치된, 조립된 제3-5 단, 교체단인 제6-7 단의 사시도.

도 7은 교체단인 제6-7 단의 단부 블록이 설치되어 부분적으로 조립된, 제3-7 단의 사시도.

도 8은 완전히 조립된 제3-7 단의 사시도.

도 8a는 조립된 제3-7 단에 교체단인 제8-9 단이 부분적으로 조립된, 제3-9 단의 사시도.

도 9는 완전히 조립된 제3-9 단의 사시도.

도 10은 조립된 제3-9 단에 교체단인 제10 단이 부분적으로 조립된, 제3-10 단의 사시도.

도 11은 완전히 조립된 교체단인 제3-10 단의 사시도.

도 12는 수평 및 수직 가스 라인 및 연도의 부분들이 나타나며, 대형 주조 모듈로 구성된, 부분적으로 축조된 교체 코벨의 제1 실시예의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 코벨

20 : 가열 벽

26 : 기둥

38 : 연도

46 : 기초 블록

48 : 건 블록

64 : 측방 블록

66 : 홈

68 : 립

70 : 오목부

71 : 노치

72 : 수평방향 구멍

74 : 수직한 구멍

Claims

제1 블록들을 구비한 제1 단으로서, 제1 블록 각각은 전방면으로부터 후방면까지 제1 블록을 통해 연장하는 제1 (수평방향) 구멍 및 블록의 상부면을 통해 형성되어 제1 (수평방향) 구멍으로 연장하는 제2 (수직방향) 구멍을 포함하며, 상기 제1 블록은 사실상 평면상에 배치되어 각각의 제1 (수평방향) 구멍을 정렬하여 제1 (수평방향) 통로를 형성하는, 제1 단과,

제2 블록들을 구비한 제2 단으로서, 제2 블록 각각은 상부면으로부터 하부면까지 제2 블록을 통해 연장하는 제3 (수직방향) 구멍을 포함하며, 상기 제2 블록은 제1 블록 단 위에 배치되어 제2 블록 각각의 제3 (수직방향) 구멍과 제1 블록의 제2 (수직방향) 구멍을 정렬하여 제2 (수직방향) 통로를 형성하는, 제2 단을 포함하는

코벨.
제1항에 있어서,

제2 블록들 중 하나의 상부면으로부터 제1 블록 및 제2 블록들 중 하나 이상의 측면까지 비스듬하게 연장하는 제3 (비스듬한) 통로를 더 포함하는

코벨.
제1항에 있어서,

제3 블록들을 구비한 제3 단을 더 포함하며, 제3 블록 각각은 상부면으로부터 하부면까지 제3 블록을 통해 형성된 하나 이상의 제4 구멍을 포함하며, 상기 제3 블록은 제2 블록 위에 배치됨으로써 각각의 제4 구멍은 사실상 제2 통로와 정렬되는

코벨.
제1항에 있어서,

제1 단은 제1 블록의 인접 측면에 배치된 측방 블록을 더 포함하는

코벨.
제1항에 있어서,

측방 블록은 측방 블록의 상부면 및 측면 각각의 일부를 따라 연장하는 경사진 노치를 포함하고, 상기 노치는 제2 블록의 개구와 정렬하여 공기 통로를 형성하는

코벨.
제1항에 있어서,

제1 블록 각각은 전방면 및 후방면 중 한 면 이상에, 제1 구멍의 적어도 일부를 둘러싸는 립을 구비하는

코벨.
제6항에 있어서,

상기 립은 제1 블록의 전방면 및 후방면 중 한 면에 형성되며, 전방면 및 후방면 중 다른 한 면에는 제1 통로의 적어도 일부를 둘러싸는 리세스가 형성되는

코벨.
제1항에 있어서,

하나 이상의 기초 블록을 더 포함하며, 제1 단 및 제2 단은 기초 블록 위에 위치되는

코벨.
제8항에 있어서,

제1 단의 제1 블록의 인접 측면에 배치되고 길이방향의 오목부를 각각 구비한 측방 블록을 더 포함하고,

하나 이상의 기초 블록은 상승된 측방 에지를 구비하고,

제1 블록은 측방 에지들 사이에서 기초 블록상에 배치되며, 측방 블록 각각은 제1 블록의 측면에 인접하게 배치됨으로써 길이방향의 오목부가 기초 블록의 상승된 측방 에지와 정합하는

코벨.
제1항에 있어서,

제2 단 위에 배치된 상부 단을 더 포함하고, 상기 상부 단은 하나 이상의 제1 상부 단 블록 및 하나 이상의 제2 상부 단 블록을 포함하고, 상기 하나 이상의 제1 상부 단 블록은 하나 이상의 제2 상부 단 블록을 수용하기 위한 하나 이상의 공동을 형성하는

코벨.
코벨을 축조하는 방법이며,

복수의 제1 블록들을 포함하는 제1 블록 단을 놓는 단계로서, 상기 제1 블록 각각은, (ⅰ) 전방면으로부터 후방면으로 길이방향으로 관통하는 제1 구멍, 및 (ⅱ) 상부면으로부터 제1 구멍으로 연장하는 하나 이상의 제2 구멍을 구비하는, 제1 블록 단을 놓는 단계와,

제1 블록 단의 위에 제2 블록 단을 놓는 단계로서, 상기 제2 블록 단은 복수의 제2 블록들을 포함하고, 상기 제2 블록 각각은, 상부면으로부터 하부면까지 관통하는 하나 이상의 제3 구멍을 구비하고, 제2 블록 단은 제1 블록 단 위에 배치됨으로써 하나 이상의 제3 구멍 각각을 하나 이상의 제2 구멍들 중 하나와 사실상 정렬시키는, 제2 블록 단을 놓는 단계를 포함하는

코벨 축조 방법.
제11항에 있어서,

제1 블록 단과 제2 블록 단 사이에 모르타르를 가하는 단계를 더 포함하는

코벨 축조 방법.
제11항에 있어서,

제1 블록 단을 포함하는 제1 블록 및 제2 블록 단을 포함하는 제2 블록들 중 하나 이상의 블록 사이에 모르타르를 가하는 단계를 더 포함하는

코벨 축조 방법.
제11항에 있어서,

제1 블록 단을 놓는 단계와 제2 블록 단을 놓는 단계 전에 교체될 코벨을 제거하는 단계를 더 포함하고, 교체되는 코벨은 코벨을 개축하는데 사용되는 다수의 블록의 적어도 4배의 다수의 벽돌을 포함하는

코벨 축조 방법.
제14항에 있어서,

제1 블록 단을 놓는 단계와 제2 블록 단을 놓는 단계 전에 코벨이 축조될 표면의 높이를 고르게 하는 단계를 더 포함하는

코벨 축조 방법.
제11항에 있어서,

제1 블록 단을 놓는 단계와 제2 블록 단을 놓는 단계 전에 하나 이상의 기초 블록을 놓는 단계를 더 포함하며, 상기 기초 블록은 상승된 측방 에지를 구비하는

코벨 축조 방법.
제16항에 있어서,

제1 단이 기초 블록상에 놓임으로써 제1 블록은 상승된 에지들 사이에 놓이게 되고, 제1 블록 단은 제1 블록의 측면을 따라 배치된 복수의 측방 블록을 더 포함하고, 상기 측방 블록은 기초 블록의 상승된 에지와 정합하는 오목부를 구비하는

코벨 축조 방법.
제11항에 있어서,

제2 블록 단 위에 제3 블록을 포함하는 제3 블록 단을 놓는 단계를 더 포함하고, 제3 블록 각각은 상부면으로부터 하부면까지 제3 블록을 통해 형성된 하나 이상의 제4 구멍을 구비하고, 제3 블록은 제2 블록 단 위에 배치됨으로써 각각의 제4 구멍은 제3 구멍과 사실상 정렬되는

코벨 축조 방법.
제11항에 있어서,

제2 블록 단 위에 최상부 블록 단을 놓는 단계를 더 포함하며, 상기 최상부 블록 단은 다수의 상층 블록을 포함하고, 상기 상층 블록은 제3 구멍 주위에 하나 이상의 공동을 형성하는

코벨 축조 방법.
제19항에 있어서,

하나 이상의 공동 각각에 가스 블록을 놓는 단계를 더 포함하는

코벨 축조 방법.