KR20110081184A - 코크스 오븐으로 1차 공기를 분배하기 위한 공기 분배 장치 - Google Patents

코크스 오븐으로 1차 공기를 분배하기 위한 공기 분배 장치 Download PDF

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KR20110081184A KR1020117008045A KR20117008045A KR20110081184A KR 20110081184 A KR20110081184 A KR 20110081184A KR 1020117008045 A KR1020117008045 A KR 1020117008045A KR 20117008045 A KR20117008045 A KR 20117008045A KR 20110081184 A KR20110081184 A KR 20110081184A
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Abstract

본 발명은 1차 연소공기를 코크스 오븐 챔버의 1차 가열 공간 내 소정 방향으로 도입하기 위한 장치로서, 상기 1차 공기는 코크스 오븐 챔버의 상부에 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버 전방벽에 또는 코크스 오븐 챔버 도어에 또는 상술한 위치 중 일부 또는 모든 위치에 있는 유입구를 통해 유입되고, 이들 유입구는 오븐-내부 방향으로 향하는 토출구를 구비한 삽입부를 포함하고, 상기 토출구는 1차 공기가 코크스 케이크에 대해 일정 각도로 안내되도록 개구부-외부 방향으로 향하는 각을 가져 1차 공기가 코크스 오븐 챔버 상부에 있는 개구부로부터 90˚ 미만의 각으로 코크스 오븐으로 유입되고 1차 공기가 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽에 또는 코크스 오븐 챔버 도어에 있는 개구부로부터 0˚가 넘는 각으로 코크스 오븐으로 유입되는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 장치를 이용하여 1차 공기를 소정의 방향으로 도입하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법을 실시함으로써 1차 가열 공간에서 코킹 가스와 1차 공기의 상호 혼합이 실질적으로 개선될 수 있다.

Description

코크스 오븐으로 1차 공기를 분배하기 위한 공기 분배 장치 {AIR DISTRIBUTION DEVICE FOR PRIMARY AIR IN COKE OVENS}
본 발명은 1차 연소공기를 "비-회수(Non-Recovery)" 또는 "열-회수(Heat-Recovery)"형 코크스 오븐의 코킹 챔버 내 소정 방향으로 공급하기 위한 장치로서, 1차 연소공기를 코크스 오븐 상부 또는 코크스 오븐 챔버의 전단 또는 후단 벽에 있는 하나 또는 수개의 유입구를 통해 도입하고, 상기 유입구(들)에는 1차 공기의 유입 흐름을 소정 방향으로 공급하여 코크스 케이크 위의 가스-충전 공간에서 1차 공기가 더욱 잘 분배되도록 하는 장치가 구비되어 있는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 코크스 오븐 챔버 또는 코크스 오븐 배터리 또는 코크스 오븐 뱅크를 작동시키기 위한 방법으로서, 석탄 탄화공정을 위한 1차 연소공기가 코크스 오븐 챔버의 상부에 있는 하나 또는 수개의 유입구(들)를 통해 또는 코크스 오븐의 코크스 오븐 챔버벽에 있는 하나 또는 수개의 유입구(들)를 통해 또는 코크스 오븐 챔버의 코크스 오븐 챔버 도어에 있는 하나 또는 수개의 유입구(들)를 통해 코크스 케이크 위의 가스-충전 공간 내로 유입되고, 석탄 탄화공정으로부터 방출되어 연소를 위해 이용되는 코킹 가스는 상기 가스-충전 공간으로 도입되며, 1차 공기를 수직방향으로는 90˚ 미만의 각으로 또한 수평방향으로 0˚가 넘는 각으로 코크스 케이크로 흐르게 하는 방법에 관한 것이다.
코크스 또는 탄소계 물질로부터 코크스 생산은 통산 "비-회수" 또는 "열-회수"형 코크스 오븐 내에서 이뤄진다. "비-회수" 또는 "열-회수"형 코크스 오븐에서 석탄이 고온으로 가열되면서 방출되는 코킹 가스는 화학양론비 미만의 소위 1차 공기에 의해 연소된다. 일반적으로 1차 공기에 의한 연소는 불완전 연소이고 1차 가열공간이라고 하는 가스-충전 공간 내에서 일어난다. 이 가스-충전 공간으로부터 불완전하게 연소된 코킹 가스는 소위 "하강유로(downcomer)"으로 보내지고 다시 2차 공기가 유입되는 코킹 챔버 하부에 위치한 2차 공기 바닥부로 보내져 불완전하게 연소된 코킹 가스를 완전 연소시킨다. 이러한 방식으로, 전체 코크스 케이크의 열분포가 더욱 균일하게 이뤄진다. "열-회수"형에서는 추가로 연소열을 이용하여 에너지를 발생시킨다.
일반적으로 1차 공기는 코크스 오븐 챔버의 상부에 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위에 위치한 코크스 오븐 챔버 수직벽에 있는 개구부를 통해 1차 가열 챔버로 도입된다. 통용되고 있는 코크스 오븐 챔버의 배치구성에 의하면, 충전과 청소를 위해 코크스 오븐 챔버는 코크스 오븐 챔버 측벽이라고도 하는 전방의 코크스 오븐 챔버 후단 벽뿐 아니라 코크스 오븐 챔버 푸셔(pusher) 측벽이라고도 하는 코크스 오븐 챔버 전단 벽에 장착되는 코크스 오븐 챔버 도어에 의해 밀폐된다. 충전 중 열손실을 최소화하기 위해, 코크스 오븐 챔버의 도어는 코크스 케이크가 충전되는 코크스 오븐 챔버 바닥부를 단순히 밀봉하도록 장착된다. 그 내부에 가스-충전 공간을 포함하는 코크스 오븐 챔버의 상부는 코크스 오븐 챔버벽에 의해 전방벽에서 외부로부터 덮여진다. 전형적인 배치구성에서, 코크스 오븐 챔버 도어 위에 위치하는 코크스 오븐 챔버벽의 일부는 코크스 오븐 챔버의 상부에 있는 개구부 외에 코크스 케이크 위의 가스-충전 공간으로 1차 공기를 도입하기 위한 개구부를 더 포함한다.
마찬가지로, 전방의 코크스 오븐 챔버 도어가 전체 코킹 공간, 특히 코크스 오븐 챔버 내 가스-충전 공간을 외부로부터 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버에 대한 종래기술의 배치구성도 있다. 상기 코크스 오븐 챔버 도어는 전체 코크스 오븐 챔버 전방벽을 거의 완전히 둘러싼다. 푸셔 측면과 전방 코크스 오븐 챔버 측벽 모두를 둘러싸는 경우도 있을 수 있다. 이들 배치구성에서 1차 공기 유입구가 도어에 위치할 수도 있다.
본원의 출원시에는 개시되지 않았던 독일 특허 출원 DE 102008025437.1의 명세서에는 코크스 오븐 챔버의 가스 공간에 1차 공기를 소정 방향으로 도입하기 위한 장치로서, 코크스 오븐 챔버의 상부로 연장되어 있고 상부를 통과하는 수직축에 대해 개구부-외부 방향으로 향하는 유출각으로서 개구각이 0˚가 넘는 개구부를 포함하는 장치가 기재되어 있다. 이러한 형상에 의해, 1차 공기는 코크스 오븐 위의 가스 공간에서 더욱 잘 분배되어 이 영역에서 코킹 가스의 연소가 향상된다. 비록 상기 교시 내용에 의하면 코크스 케이크 위에 위치하고 유입구에 근접해 있는 가스 공간의 영역에서는 1차 공기와 코킹 가스의 상호 혼합이 강화될 수 있지만, 상기 유입구로부터 멀리 떨어져 있는 가스 공간 영역에서는 1차 연소공기와 코킹 가스의 상호 혼합을 보다 강화시키기 위해 일부 개선할 필요가 있다.
1차 공기를 공급하기 위한 개구부는 통상 가스-충전된 1차 가열 챔버로 추가로 분배되지 않고 코크스 케이크에 대해 수직으로 또는 1차 공기가 측면에서 유입되는 경우 추가로 안내되거나 방향성 없이 코크스 케이크에 대해 수평으로 1차 공기가 들어오도록 구성된다. 이러한 구성은 코크스 오븐 챔버 위의 가스-충전 공간에서 1차 공기가 불균일하게 분배되도록 함으로써 1차 공기에 의한 코킹 가스의 부분 연소가 저하되고 코크스 오븐 챔버의 상부에서의 온도분배는 불균일하게 된다. 이렇게 되면 1차 공기에 의한 코킹 가스의 연소시 NOx형 산화질소를 함유하는 가스가 실질적으로 증가되는 문제점을 수반하게 된다.
코크스 오븐에 대한 일부 배치구성에서는 연소 공기 공간으로 1차 공기가 들어오는 것을 보조하기 위해 석탄용 공기 공급 개구부 내에 팬이 설치된다. 그 일례가 GB 341157 A에 교시되어 있다. 또 다른 구성에서는 코크스 오븐 배터리 또는 코크스 오븐 뱅크용 공기를 포집하고 각 코크스 오븐으로 포집된 공기를 소정 투여량으로 공급하는 공기 공급 시스템을 이용한다. 예를 들면, 상기 소정량의 공기 공급은 각 코크스 오븐 챔버로 공기를 공급하는 각각의 공급관에 있는 적절한 제어 요소 또는 조절 요소에 의해 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 날씨의 영향을 받지 않고 공기가 공급된다. 그 일례가 EP 1893721 A1에 교시되어 있다. 그러나 위에서 개략 설명한 배치구성들은 단지 코크스 오븐용 외부 공기 공급의 효율을 변경시킬 뿐 코크스 케이크 위의 연소 공간의 개구부에서 멀리 떨어져 있는 영역에서는 공기 분배가 불충분하다는 문제점을 해결하지 못한다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 코크스 케이크 위의 가스 공간 영역에 있는 1차 가열 챔버 내로 1차 연소공기의 분배를 향상시킬 수 있는 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 장치는 최대한 코크스 케이크의 전체 영역에 걸쳐 코킹 가스가 최적으로 연소되도록 하기 위해 코크스 케이크 위에 위치한 가스 공간의 내부 영역에서 효과를 나타내어야 한다. 상기 가스 공간의 내부 영역에서도 공기 공급이 향상됨으로써 전체 코크스 케이크에 걸쳐 연소열 그 자체도 분포될 수 있는 가스 영역의 바닥면에서의 영역 가열을 향상시킬 수 있다. 나아가, 최적의 연소에 의해 오염물질, 특히 연소시 방출되는 산화질소 함유 가스의 형성이 감소될 것이다.
본 발명의 목적은 코크스 오븐의 상부 위와 코크스 오븐 챔버벽 또는 코크스 오븐 챔버 도어를 통해 공기가 유입될 수 있도록 하는데 있다. 본 발명의 실시형태에 따라 코크스 오븐 챔버의 챔버벽 또는 도어에 있는 개구부 뿐 아니라 코크스 오븐 챔버의 상부에 있는 개구부를 통해 1차 공기를 선택적으로 공급할 수도 있어야 한다. 또한 본 발명의 목적은 코크스 오븐 배터리 또는 코크스 오븐 뱅크의 모든 또는 몇몇 코크스 오븐 챔버를 접근시킬 수 있는 공기 분배 시스템을 통해 또는 코크스 오븐 배터리 또는 코크스 오븐 뱅크의 코크스 오븐 챔버로 1차 공기를 개별적으로 유입하는 공기 분배 시스템에 의해 1차 공기를 공급할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위해 본 발명은 코크스 오븐의 1차 공기 유입구 내에 설치되고 오븐-내부 방향으로 향하는 측에 위치한 토출구를 포함하여 상기 1차 공기가 다관식 형태와 소정 각 방향의 흐름 형태로 코크스 오븐 챔버의 코크스 케이크 위에 위치한 가스-충전 공간의 내부로 토출구를 통해 안내되는 1차 연소공기 공급 장치를 제공한다. 상기 공급 장치는 바람직하게는 1차 공기 유입구 내에 설치될 수 있고 조건에 따라 상부에 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽에 또는 코크스 오븐 챔버 도어에 또는 이들 위치의 일부 또는 모두에 개수에 제한되지 않고 내장될 수 있는 삽입부로서 구성된다.
본 발명에 따라 토출구가 구비된 본 발명의 삽입부를 통해 수직방향으로는 90˚ 미만의 각(β)과 수평방향으로는 0˚가 넘는 각(β')으로 1차 공기가 코크스 케이크에 흐르게 된다.
특히, 청구범위에는 코킹 가스 연소를 위한 1차 공기를 "비-회수" 또는 "열-회수"형 코크스 오븐 배터리의 코크스 오븐의 코킹 챔버로 공급하기 위한 장치로서,
ㆍ 각 코크스 오븐 챔버에 대해 하나 또는 수개의 1차 공기 유입구가 상부에서 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽에서 또는 코크스 케이크 위에 존재하는 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 각 코크스 오븐 챔버의 코크스 오븐 챔버 도어에서 서로 떨어져 위치하거나 또는 공기 공급 시스템을 통해 위치하여 1차 공기가 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 유입되고 석탄 탄화공정 중에 방출되는 코킹 가스도 가스-충전 공간으로 들어가 1차 공기가 이들 개구부를 통해 코킹 가스와 접촉하도록 하되,
ㆍ 상기 상부에 있는 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구는 유입구에 내장되고 오븐-내부 방향으로 향하는 측에 상부를 통과하는 수직축에 대해 개구부-외부 방향으로 향하는 각이 0˚가 넘는 적어도 2개 이상의 토출구를 포함하는 삽입부를 포함하거나,
ㆍ 상기 코크스 오븐 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽에 있는 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구는 유입구에 내장되고 오븐-내부 방향으로 향하는 측에 코크스 오븐 도어 위의 코크스 오븐 챔버 측벽을 통과하는 수직축에 대해 개구부-외부 방향으로 향하는 각이 0˚가 넘는 적어도 2개 이상의 토출구를 포함하는 삽입부를 포함하거나,
ㆍ 상기 코크스 케이크 위의 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버 도어에 있는 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구는 유입구에 내장되고 오븐-내부 방향으로 향하는 측에 코크스 오븐 챔버 측면 도어를 통과하는 수직축에 대해 개구부-외부 방향으로 향하는 각이 0˚가 넘는 적어도 2개 이상의 토출구를 포함하는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치가 기재되어 있다.
본 발명의 장치는 상기 유입구가 코크스 케이크 위의 가스 공간을 전방에서 밀폐하는 코크스 오븐 챔버 도어 뿐 아니라 코크스 오븐 챔버의 상부와 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽 모두에 위치되어 1차 공기가 유입구를 통해 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 유입되어 코킹 가스와 접촉하고, 상기 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구는 본 발명의 삽입부를 구비하도록 구성될 수도 있다. 원칙적으로, 상기 유입구는 코크스 오븐 챔버에 위에서 언급한 위치 중 어느 위치에나 임의의 개수로 또는 조합하여 위치할 수 있다.
전형적인 일실시형태에 있어서, 본 발명의 장치는 내열성 재료로 제조되고 코크스 오븐 상부 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위에 존재하는 코크스 오븐 챔버벽의 벽돌구조물에 체결되는 원통형 삽입부를 포함한다. 상기 원통형 삽입부는 벽돌구조물에 내장시키거나 부목(splint)을 이용하여 체결될 수 있다. 상기 삽입부는 원통형인 것이 바람직하지만 평행 육면체 형상 또는 거의 원통형인 형상을 가질 수도 있다. 결국, 상기 삽입부의 형상은 본 발명을 실시할 수 있도록 코크스 오븐 챔버벽에 경계를 이뤄 형성하거나 토출구를 둘러싸는데 적합한 형상이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 삽입부는 측면을 각지게 하여 코크스 오븐 챔버벽에서 반대 방향의 벽돌 구조물 내에 내장될 수 있다. 결과적으로, 이 벽돌 구조물은 예를 들면 코크스 제조공정의 작동 조건에 따라 교체되거나 제거될 수 있다. 예를 들면, 이 벽돌 구조물을 코크스 제조 공정주기의 시작 전 또는 후에 교체 또는 제거할 수 있지만, 작동 중에는 작동 조건에 따라 교체 또는 제거할 수도 있다.
본 발명의 실시를 위해, 삽입부가 다수 개인 경우, 단 하나의 유입구에 본 발명의 삽입부가 구비될 수도 있다. 삽입부의 개수와 배열은 특정 코크스 오븐 챔버의 통풍 조건에 따라 달라진다.
본 발명의 일실시형태에 있어서, 오븐-외부 방향으로 향하는 측 위의 삽입부에는 날씨의 영향으로부터 본 발명의 개구부를 가진 유입구를 보호하는 커버가 제공된다. 이 커버는 특히 유입구가 외부로부터 공기를 각 오븐에 개별적으로 공급하는 경우에 제공된다. 그러나 배치구성에 따라 코크스 오븐 배터리용 공기공급 시스템에 대해서도 제공될 수 있다. 본 발명의 또 다른 일실시형태에 있어서, 유입구가 코크스 오븐 챔버의 상부에 위치하는 경우, 유입구 위의 커버는 유입구 위에 안착되어 U자형 굴곡부가 외부 환경에 대한 보호작용을 하는 U자관을 포함한다. 이와 반대로, 유입구가 코크스 오븐 챔버 위의 코크스 오븐 챔버 전방벽에 또는 코크스 오븐 챔버 도어에 위치하는 경우, 예를 들면 상기 커버는 오븐-외부 방향으로 연장된 관일 수도 있다.
상기 U자관 또는 커버는 그 내부에 공기 유입을 제어할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 이 장치는 U자관의 개구부 상부에 또는 어느 위치에도 장착될 수 있다. 공기의 유입을 제어 및 조절하기 위한 장치가 기술적으로 종래문헌에 공지되어 있다. 공기 유입 제어 장치에 대한 일례는 WO 2007057076 A1에 교시되어 있다. 1차 공기의 유입량을 제어하는 장치에 대한 조절 시스템은 특별한 제한없이 구동될 수 있다. 단순한 형태로는 수동 작동되는 체인에 의해 구동될 수 있고, 또 다른 일실시형태에서는 예를 들면 작동 모터에 의해 구동될 수도 있다.
1차 연소공기를 소정 방향으로 도입하기 위한 토출구는 어떠한 형상도 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 토출구의 단면 형상은 정방형이거나 만곡형일 수도 있다. 바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 토출구의 단면은 만곡형이고 본 발명에 따른 삽입부의 채널로서 형상화되어 오븐 내부 방향으로 향하는 원통형 형상의 돌출부로서 구성된다. 일실시형태에 있어서, 상기 돌출부는 삽입부의 중심을 통과하는 종방향 수직축에 대해 1˚ 내지 35˚의 각(
Figure pct00001
)을 갖는다. 본 발명의 바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 토출구는 삽입부를 통과하는 종방향 수직축에 대해 15˚ 내지 25˚의 각(
Figure pct00002
)을 갖는다. 삽입부가 코크스 오븐의 상부에 있는 경우, 상기 수직축은 코크스 오븐 상부에 있는 수직축과 관련이 있고; 코크스 오븐 도어 위의 전방 코크스 오븐 챔버 측벽에 있는 삽입부에 대해서는 코크스 오븐 챔버벽을 통과하는 수직축과 관련이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시형태에 있어서, 코크스 오븐 챔버 상부 또는 코크스 오븐 챔버벽의 벽돌구조물에 설치된 삽입부는 원통형 형상을 갖는다. 그러나 상기 삽입부는 평행 육면체 또는 원뿔 형상을 가질 수도 있다. 코크스 오븐 챔버 상부 내 또는 코크스 오븐 챔버벽 내 유입구는 전형적으로 삽입부에 대해 적합하게 구성된다.
유리한 일실시형태에 있어서, 상기 토출구의 길이는 70 내지 500 mm에 이른다. 전형적으로, 상기 토출구의 길이는 300 mm에 이른다. 유입 삽입부 당 토출구의 개수는 임의로 정할 수도 있다. 예를 들면, 유입 삽입부 당 토출구의 개수 범위는 1 내지 6개일 수 있다. 바람직한 일실시형태에 있어서, 삽입부 당 토출구의 개수는 4개에 이른다. 내부 가스-운반 토출관의 단면적은 이용되는 개수의 토출구를 설치할 수 있는 크기를 갖는다. 내부 가스-운반 토출관의 단면적은 전형적으로 1500 내지 15000 mm2 범위이다. 내부 가스-운반 토출관의 단면형상은 임의로 정할 수 있다. 바람직하게는, 만곡형 형상을 갖는다. 가스-운반 토출관의 형상이 만곡형인 경우, 그 내경은 바람직하게는 100 mm에 이른다.
본 발명에 따른 토출구의 길이 대 직경 비는 적당한 가스 유입속도를 위해 바람직한 범위를 갖는다. 전형적인 길이 대 직경 비의 범위는 1 내지 20이다. 특히 바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 길이 대 직경 비는 2가 넘는다. 적당한 가스 유속을 위해 본 발명의 삽입부에는 가스의 접선(tangential) 유속을 증가시키는 부재가 구비될 수도 있다. 예를 들면, 가스 유속을 증가시키고자 하는 경우, 이들 부재는 벤투리(Venturi) 부재일 수 있다. 가스 흐름을 감속시키고자 하는 경우, 이들 부재는 뚜껑일 수도 있다. 이들 부재는 제어가 가능할 수도 있다. 가스 흐름을 넓게 하기를 원하는 경우, 벤투리 부재는 적당히 경사진 형태일 수 있다. 가스의 접선 유속을 증가시키기 위해 본 발명의 장치는 임의의 위치에 장착된 팬을 포함할 수도 있다.
본 발명의 장치는 고온, 특히 코크스 오븐 챔버의 내부에서 발생하는 고온에 견딜 수 있도록 제작된다. 제작에 특히 적합한 재질은 세라믹, 실리카, 뿜칠(shot) 콘크리트, 내화 점토 벽돌 또는 내열성 강철이다. 본 발명의 삽입부는 서로 다른 투입 재료로 제작될 수도 있다. 예를 들면, 주위를 둘러싸는 삽입부는 세라믹으로 제작되는 반면, 토출구는 내열성 강철로 제작될 수 있다. 상기 토출구가 구비된 삽입부는 임의의 방식으로 제작될 수 있다. 예를 들면, 압착 또는 코팅 공정이 적용될 수 있다. 상기 삽입부와 토출구는 서로 다른 재료로 제작될 수 있다. 상기 토출구가 삽입부 재료와 다른 재료로 제조되는 경우, 토출구는 알루미나 함량이 높은 재료를 사용하여 주조 공정으로 제조되는 것이 바람직하고 상대밀도가 2.5 g/cm3로 탁월하게 높다. 이렇게 제작된 토출구는 내산성이 있고 산화황을 함유하는 코킹 가스에 대해 내성이 있다.
청구범위에는 코크스 오븐 배터리 또는 코크스 오븐 뱅크의 코크스 오븐 챔버에 1차 연소공기를 공급하기 위한 방법이 기재되어 있다. 본 발명의 방법에 의해 1차 공기는 코크스 오븐의 상부 영역에 있는 유입구를 통해 공급되는데, 상기 공기는 각 유입구로 분리되고 중앙의 공기공급 시스템을 통해 공급될 수 있다. 본 발명의 방법을 실시하기 위해, 공급된 1차 연소공기가 대기 온도를 갖거나 가열 또는 냉각되든지 중요한 것은 아니다.
또한 청구범위에는 특히 코킹 가스를 연소시키기 위한 연소 공기를 "비-회수" 또는 "열-회수"형 코크스 오븐의 코킹 챔버로 공급하기 위한 방법으로서,
ㆍ 1차 공기가 코크스 오븐 챔버의 상부에 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위의 전방의 푸셔 측 또는 코크스 측 코크스 오븐 챔버 벽에 또는 코크스 케이크 위에 존재하는 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버 도어에 있는 하나 또는 수개의 유입구를 통해 코크스 오븐 챔버로 유입되고, 석탄 탄화공정 중 방출되는 코킹 가스가 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 유입되어 개구부를 통해 1차 공기와 접촉하되,
ㆍ 상기 1차 공기가 토출구 형상을 갖는 삽입부를 포함하는 유입구에서 가스 흐름을 안내하는 장치를 통해 코크스 오븐 챔버의 상부를 통과하는 수직축에 대해 0˚가 넘는 각으로 수직 방향으로, 코크스 오븐 챔버 측벽을 통과하는 수직축에 대해 90˚ 미만의 각으로 수평으로 코크스 케이크에 흐르는 것을 특징으로 하는 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 방법은 토출구가 구비된 본 발명의 삽입부를 바꾸거나 제거하는 것을 포함할 수도 있다. 본 발명의 삽입부를 석탄 탄화 공정주기 전, 도중 또는 후에 교체할 수 있다. 교체 시기 및 수명은 기본적으로 작동 조건에 따라 다르다.
본 발명의 장치와 이에 의해 실시되는 방법은 1차 연소공기를 코크스 케이크 위에 위치한 코크스 오븐 챔버 가스-충전 공간 내 소정 방향으로 공급할 수 있다는 이점이 있다. 본 발명의 장치에 의하면, 코크스 오븐 챔버 위의 가스-충전 공간의 전체 공간에 걸쳐 1차 공기의 분배가 실질적으로 개선된다. 이로 인해, 전체 코크스 케이크 위에서의 코킹 온도분포가 개선된다. 최종적으로, 본 발명의 방법을 실시함으로써 코킹 가스의 1차 연소 중 오염물질의 형성, 특히 NOx형 산화질소의 형성도 실질적으로 감소된다.
상기 본 발명의 실시형태에 따른 가스 발생장치를 4개의 첨부도면을 참고하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 방법이 이들 실시형태로 제한되는 것은 아니다.
도 1은 하방으로 좁아지는 4개의 토출구를 포함하는 본 발명의 삽입부가 도시되어 있는 도면이다.도 2는 하방으로 좁아지지만 넓은 출구각을 갖는 4개의 토출구를 포함하는 본 발명의 삽입부가 도시되어 있는 도면이다. 도 3은 코크스 오븐 챔버의 상부에 있는 본 발명의 삽입부가 구비된 코크스 오븐 챔버가 도시되어 있는 도면이다. 도 4는 양측의 코크스 오븐 챔버 전방벽에 본 발명의 삽입부가 구비되어 있는 코크스 오븐 챔버를 도시하고 있는 도면이다.
도 1은 저면에 4개의 토출구(2)를 구비한 본 발명의 삽입부(1)를 도시하고 있다. 이들 토출구 중 하나(2a)는 가려진 형태로만 볼 수 있다. 토출구(2)는 오븐-내부 방향으로 향하고 오븐-외부 방향에서 코크스 오븐 상부를 통과하는 수직축(3b)에 대해 0˚가 넘는 각
Figure pct00003
(3a)를 갖는다. 1차 공기(4)는 상부를 통해 삽입부로 유입되고 방향각(4a)으로 빠져나간다.
도 2 역시 저면에 4개의 토출구(2)를 구비한 본 발명의 삽입부(1)를 도시하고 있다. 코크스 오븐 상부를 통과하는 수직축(3b)에 대해 오븐-외부 방향으로 향하는 각
Figure pct00004
(3a)는 실질적으로 보다 커서 1차 공기(4a)는 실질적으로 보다 넓은 각으로 상부로부터 코크스 케이크로 흐르게 된다.
도 3은 코크스 오븐 챔버(7)의 상부에 있는 1차 공기 개구부(6) 내 본 발명에 따른 2개의 삽입부(1)를 포함하는 코크스 오븐 챔버(5)를 도시하고 있다. 삽입부(1)의 오븐-외부 방향으로 향하는 상부 위에는 날씨의 영향으로부터 1차 공기 개구부(6)를 보호하는 U자관 형상으로 설치된 부착물(8)이 구비되어 있다. 이들 U자관을 거쳐 1차 공기(4)는 본 발명의 삽입부(1)가 구비된 1차 공기용 유입구(6)를 통해 코킹 챔버(9)로 도입된다. 삽입부(1)는 1차 공기가 90˚로 안내되지 않고 케이크(10) 위로 수직이 아닌 수직에 대해 일정 각도를 갖는(chamfered) 유입각(β)으로 안내하는 본 발명에 따른 토출구(2)를 포함하고 있다(4a). 그 결과, 1차 가열 공간(9)에서 코킹 가스와 1차 공기의 상호 혼합이 실질적으로 개선된다. 도 3에는 또한 코크스 케이크(10), 개구부 인상 장치(11a)와 고정 장치(11b)가 제공된 코크스 오븐 챔버 도어(11), 코크스 오븐 챔버(12)로 유도되고 그의 하류에서 오븐-내부 방향으로 위치되어 있는 개구부, 2차 가열 공간(13) 및 상기 2차 가열 공간과 관련된 2차 공기 개구부(13b)가 형성된 2차 공기 바닥부(13a)가 도시되어 있다.
도 4에는 코크스 오븐 챔버 도어(11) 위의 코크스 오븐 챔버 전방벽(14)에 본 발명에 따른 2개의 토출구(2)를 포함하는 코크스 오븐 챔버(5)가 도시되어 있다. 지면으로부터 봤을 때 코크스 오븐 챔버 전방벽(14)에는 코크스 오븐 챔버 도어(11) 위의 푸셔 전면과 코크스 오븐 챔버 전방벽 모두에 위치한 본 발명에 따른 삽입부(1) 중 2개가 있다. 지면으로부터 봤을 때 외부에 본 발명의 또 다른 삽입부가 위치할 수 있다. 오븐-내부 방향에 본 발명의 토출구(2)가 삽입부에 구비되어 있다. 1차 공기(4)는 본 발명의 삽입부(2)가 구비된 1차 공기 개구부(6)를 통해 코크스 케이크(10) 위의 코킹 챔버(9)의 1차 가열 공간으로 도입된다. 본 발명의 토출구(2)에 의해 1차 공기(4)는 코크스 표면에 대해 0˚의 각으로 도입되지 않으며, 평행이 아닌 수평의 유입각(β')으로 흐르게 된다(4b). 본 발명의 삽입부(1)는 오븐-외부 방향의 측면에 날씨의 영향으로부터 보호하기 위해 설치된 부착물(1a)을 포함할 수도 있다. 도 4에는 또한 코크스 케이크(10), 개구부 승강 장치(11a)와 고정 장치(11b)가 제공된 코크스 오븐 챔버 도어(11), 코크스 오븐 챔버(12)로 유도되고 그의 하류에서 오븐-내부 방향으로 위치되어 있는 개구부, 2차 가열 공간(13) 및 상기 2차 가열 공간과 관련된 2차 공기 개구부(13b)가 형성된 2차 공기 바닥부(13a)가 도시되어 있다.
참조부호 리스트
1 삽입부
1a 날씨의 영향으로부터 보호하기 위해 설치된 부착물
2 토출구
2a 가려진 형태의 토출구
3a 토출구의 개구부-외부 방향으로 향하는 각
3b 코크스 오븐 상부를 통과하는 수직축
4 1차 공기 흐름
4a 수직 방향에 대한 일정 각도의 1차 공기 흐름
4b 수평 방향에 대한 일정 각도의 1차 공기 흐름
5 코크스 오븐 챔버
6 1차 공기 개구부
7 코크스 오븐 챔버의 상부
8 U자관 형상으로 설치된 부착물
9 1차 가열 공간
10 코크스 케이크
11 코크스 오븐 챔버 도어
11a 코크스 오븐 챔버 도어용 승강 장치
11b 승강 장치용 고정 장치
12 코크스 오븐 챔버 방향의 개구부
13 2차 가열 공간
13a 2차 공기 바닥부
13b 2차 공기 개구부
14 코크스 오븐 챔버 전방벽
Figure pct00005
토출구의 개구부-외부 방향으로 향하는 각
β 1차 공기의 수직 유입각
β' 1차 공기의 수평 유입각

Claims (22)

  1. 코킹 가스 연소를 위한 1차 연소 공기를 "비-회수" 또는 "열-회수"형 코크스 오븐 배터리의 코크스 오븐의 코킹 챔버로 공급하기 위한 장치로서,
    ㆍ 각 코크스 오븐 챔버에 대해 하나 또는 수개의 1차 공기 유입구가 상부에서 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽에서 또는 코크스 케이크 위에 존재하는 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 각 코크스 오븐 챔버의 코크스 오븐 챔버 도어에서 서로 떨어져 위치하거나 또는 공기 공급 시스템을 통해 위치하여 1차 공기가 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 유입되고 석탄 탄화공정 중에 방출되는 코킹 가스도 상기 가스-충전 공간으로 들어가 1차 공기가 이들 개구부를 통해 코킹 가스와 접촉하는, 장치에 있어서,
    ㆍ 상기 상부에 있는 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구는 유입구에 내장되고 오븐-내부 방향으로 향하는 측에 상부를 통과하는 수직축에 대해 개구부-외부 방향으로 향하는 각이 0˚가 넘는 적어도 2개 이상의 토출구를 포함하는 삽입부를 포함하거나,
    ㆍ 상기 코크스 오븐 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽에 있는 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구는 유입구에 내장되고 오븐-내부 방향으로 향하는 측에 코크스 오븐 도어 위의 코크스 오븐 챔버 측벽을 통과하는 수직축에 대해 개구부-외부 방향으로 향하는 각이 0˚가 넘는 적어도 2개 이상의 토출구를 포함하는 삽입부를 포함하거나,
    ㆍ 상기 코크스 케이크 위의 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버 도어에 있는 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구는 유입구에 내장되고 오븐-내부 방향으로 향하는 측에 코크스 오븐 챔버 측면 도어를 통과하는 수직축에 대해 개구부-외부 방향으로 향하는 각이 0˚가 넘는 적어도 2개 이상의 토출구를 포함하는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 코크스 오븐 챔버의 상부와 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽 모두에 위치하는 유입구를 통해 1차 공기가 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 유입되어 코킹 가스와 접촉하게 되고, 상기 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구에 본 발명의 삽입부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 코크스 오븐 챔버의 상부와 코크스 케이크 위의 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버 도어 모두에 위치하는 유입구를 통해 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 1차 공기가 유입되어 코킹 가스와 접촉하게 되고, 상기 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구에 본 발명의 삽입부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽의 상부와 코크스 케이크 위의 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버 도어 모두에 위치하는 유입구를 통해 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 1차 공기가 유입되어 코킹 가스와 접촉하게 되고, 상기 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구에 본 발명의 삽입부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 코크스 케이크 위의 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버 도어 뿐 아니라 코크스 오븐 챔버의 상부와 코크스 오븐 챔버 도어 위의 코크스 오븐 챔버벽 모두에 위치하는 유입구를 통해 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 1차 공기가 유입되어 코킹 가스와 접촉하게 되고, 상기 유입구 중 적어도 하나 이상의 유입구에 본 발명의 삽입부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코크스 오븐 챔버의 상부에 위치한 1차 공기 유입구와 본 발명의 삽입부가 원통형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코크스 오븐 챔버의 상부에 위치한 1차 공기 유입구가 상부의 오븐-외부 방향으로 향하는 측에 U자관 형상의 커버를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 U자관 형상의 커버가 유입되는 1차 공기의 흐름을 제어하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구가 코크스 오븐 챔버의 상부를 통과하는 수직축에 대해 또는 코크스 오븐 챔버 측벽을 통과하는 수직축에 대해 1 내지 35˚의 개구부-외부 방향으로 향하는 각을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 토출구가 코크스 오븐 챔버의 상부를 통과하는 수직축에 대해 또는 코크스 오븐 챔버 측벽을 통과하는 수직축에 대해 15˚ 내지 25˚의 개구부-외부 방향으로 향하는 각을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 삽입부가 원통형 형상을 갖고 개구부와 삽입부 경계 수준에서 70 내지 500 mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각 삽입부가 1 내지 6개의 토출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 각 삽입부가 4개의 토출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 각 토출구가 1500 내지 15000 mm2의 개구 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출구의 길이 대 직경 비가 1 초과 20 미만인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 토출구의 길이 대 직경 비가 2가 넘는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 공기 공급을 위한 삽입부가 가스 흐름을 넓히거나 가스의 접선 속도 성분을 증가시키는 비틀림 부재 또는 벤투리 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 공기 공급을 위한 삽입부에 팬이 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 공기 공급을 위한 장치가 전체 또는 부분적으로 내열성 강철, 세라믹, 뿜칠 콘크리트, 알루미나 함량이 높은 재료, 실리카, 내화 점토 벽돌 또는 이들 구조재료의 조합으로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 삽입부의 토출구가 전체 또는 부분적으로 내열성 강철, 세라믹, 뿜칠 콘크리트, 알루미나 함량이 높은 재료, 실리카, 내화 점토 벽돌 또는 이들 구조재료의 조합으로 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 장치와 특히 상기 삽입부가 주조 또는 압착 공정을 적용하여 제작되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 코킹 가스를 연소시키기 위한 1차 연소 공기를 "비-회수" 또는 "열-회수"형 코크스 오븐의 코킹 챔버로 공급하기 위한 방법으로서,
    ㆍ 1차 공기가 코크스 오븐 챔버의 상부에 또는 코크스 오븐 챔버 도어 위의 전방의 푸셔 측 또는 코크스 측 코크스 오븐 챔버 벽에 또는 코크스 케이크 위에 존재하는 가스 공간을 전방에서 밀폐시키는 코크스 오븐 챔버 도어에 있는 하나 또는 수개의 유입구를 통해 코크스 오븐 챔버로 유입되고, 석탄 탄화공정 중 방출되는 코킹 가스가 코크스 케이크 위에 존재하는 가스-충전 공간으로 유입되어 개구부를 통해 1차 공기와 접촉하는, 방법에 있어서,
    ㆍ 상기 1차 공기가 토출구 형상을 갖는 삽입부를 포함하는 유입구에서 가스 흐름을 안내하는 장치를 통해 코크스 오븐 챔버의 상부를 통과하는 수직축에 대해 90˚ 미만의 각으로 수직 방향으로, 코크스 오븐 챔버 측벽을 통과하는 수직축에 대해 0˚ 초과의 각으로 수평으로 코크스 케이크에 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
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