KR20130073372A - Heat recovery apparatus of coke oven and method of the same - Google Patents

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KR20130073372A
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전희동
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    • Y02P20/10—Process efficiency

Abstract

PURPOSE: A heat recovering apparatus of coke oven and a method thereof are provided to recovery thermal energy, which is discharged to an increase pipe, by supplying the heated oxidant to a coke oven, and to make the oxidant to absorb heat in the coke oven as the sensible heat. CONSTITUTION: A heat recovering apparatus of coke oven includes a carbonizing chamber, an increase pipe (200), a heat exchanging part (300), and an oxidant supplying part. The carbonizing chamber stores coal dried as coke. The increase pipe is provided to discharge gas generated by the coke dry distillation. An oxidant for absorbing the discharged heat from the increase pipe is flowed into the heat exchanging part. The oxidant supplying part passes through the heat exchanger and supplies the heated oxidant to the carbonizing chamber, thereby being connected so as to absorb heat by the endoergic reaction of oxidant.

Description

코크스 오븐의 배열회수장치 및 방법 {HEAT RECOVERY APPARATUS OF COKE OVEN AND METHOD OF THE SAME}Heat recovery apparatus and method of coke oven {HEAT RECOVERY APPARATUS OF COKE OVEN AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 코크스 오븐의 배열회수장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코크스 오븐으로 산화제를 공급하여 건류과정에서 발생하는 열을 회수하며 코크스 오븐 가스를 증량시키도록 한 코크스 오븐의 배열회수장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat recovery apparatus and method of the coke oven, and more particularly, to recover the heat generated in the drying process by supplying an oxidant to the coke oven to recover the heat generated in the coke oven to recover the coke oven gas and It is about a method.

일반적으로 코크스 오븐은 석탄(coal) 등 상태로 공급되는 원료를 고온으로 건류하여 코크스를 제조한다.Generally, coke ovens produce coke by distilling raw materials supplied in a state such as coal to a high temperature.

이러한 코크스 오븐은 코크스를 생산하기 위해 탄화실에 석탄을 저장한 후, 고온(1100℃~1340℃)으로 일정시간 유지하게 되며, 이를 위해 연소실로 공기와 연료가스를 공급한 후 이를 연소시켜 고온을 얻게 된다.The coke oven stores coal in a carbonization chamber to produce coke, and then maintains it at a high temperature (1100 ° C. to 1340 ° C.) for a predetermined time. For this purpose, air and fuel gas are supplied to a combustion chamber and then burned to produce a high temperature. You get

코크스 오븐은 다수의 독립된 탄화실을 구비하고 있으며, 각 탄화실에 상승관이 제공된다.The coke oven has a number of independent carbonization chambers, each of which is provided with a riser.

또한, 코크스 오븐은 각 탄화실에 저장된 석탄을 건류하는 과정에서 휘발성 가스인 코크스 오븐 가스(COG)가 발생되며, 이러한 코크스 오븐 가스(Cokes Oven Gas ; 이하 COG)는 코크스 오븐에 설치된 상승관을 통해 배출된다.In addition, the coke oven generates volatile coke oven gas (COG) in the process of distilling coal stored in each carbonization chamber. Discharged.

이와 같이 코크스 오븐의 상승관을 통해 배출되는 가스는 휘발성 물질과 함께 다량의 분진, 타르 등의 환경오염물질이 포함될 수 있으므로, 상승관으로 배출된 가스는 가스 수집관에 모여 후처리공정으로 보내진다. As such, the gas discharged through the riser of the coke oven may contain a large amount of environmental pollutants such as dust and tar together with volatile substances. .

한편, 코크스 오븐에서 상승관을 통해 배출되는 가스의 온도는 약 600~800도 정도로, 이러한 고온의 가스가 상승관을 통과하는 과정에서 많은 양의 열 에너지가 배출된다. 또한, 코크스 오븐의 상부 공간은 코크스 오븐 가스 등이 통과하는 공간으로 활용되고 있으며, 코크스 오븐 가스 등에 의해 고온으로 유지된다.On the other hand, the temperature of the gas discharged through the riser in the coke oven is about 600 ~ 800 degrees, a large amount of heat energy is discharged in the process of passing the hot gas through the riser. In addition, the upper space of the coke oven is utilized as a space through which coke oven gas passes, and is maintained at a high temperature by the coke oven gas.

이와 같이, 종래의 코크스 오븐은 코크스 오븐 상층부의 고온 분위기 및 상승관을 통해 배출되는 열에너지를 회수하고, 이를 공정 내로 재투입함으로써 에너지 사용량을 저감하기 위한 노력이 요구되고 있다.As described above, the conventional coke oven is required to reduce the energy consumption by recovering the heat energy discharged through the high temperature atmosphere and the riser of the upper layer of the coke oven, and re-introduced into the process.

이를 위해, 종래에는 상승관에 배출되는 열에너지의 회수를 위한 수냉식 열교환기를 설치하는 시도가 있었으나, 물에 의한 과도한 열교환으로 상승관 내벽에 타르가 응축되는 현상이 발생하고 있다. 또한, 이와 같이 상승관에 타르가 응축될 경우 상승관 내부를 막게 되어 원활한 가스의 유동을 어렵게 하여 코크스 오븐 조업에 심각한 영향을 초래하는 사례가 빈발하고 있다.To this end, in the past, there has been an attempt to install a water-cooled heat exchanger for recovering the heat energy discharged to the riser, but tar is condensed on the inner wall of the riser due to excessive heat exchange with water. In addition, when tar is condensed in the riser as described above, a case in which the inside of the riser is blocked is difficult to smoothly flow the gas, which causes a serious effect on the coke oven operation.

본 발명의 실시예는, 산화제가 상승관과 열교환되어 가열된 상태로 코크스 오븐으로 공급되도록 하여 상승관으로 배출되는 열 에너지를 회수하도록 하고, 코크스 오븐으로 공급된 산화제가 코크스 오븐 내에서 열기를 헌열로 흡수하도록 한 코크스 오븐의 배열회수장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Embodiments of the present invention, the oxidant is heat-exchanged with the riser tube is supplied to the coke oven in a heated state to recover the heat energy discharged to the riser, and the oxidant supplied to the coke oven heat the heat in the coke oven It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for recovering an arrangement of a coke oven which are adapted to be absorbed into a furnace.

본 발명의 일 측면에 따른 코크스 오븐의 배열회수장치는 코크스로 건류되는 석탄이 저장되는 탄화실; 상기 탄화실의 상부에 제공되어 코크스 건류에 의해 발생된 가스를 배출하도록 제공된 상승관; 상기 상승관을 둘러싸도록 제공되며, 내부에 상기 상승관에서 배출되는 열을 흡수하기 위한 산화제가 유입되는 열교환부; 및 상기 열교환부를 거쳐 가열된 상기 산화제를 상기 탄화실로 공급하여 상기 산화제의 흡열반응에 의해 열을 흡수하도록 연계되는 산화제 공급부;를 포함한다.An arrangement recovering apparatus of a coke oven according to an aspect of the present invention includes a carbonization chamber in which coal stored in coke is stored; A riser tube provided at an upper portion of the carbonization chamber and provided to discharge gas generated by coke dryness; A heat exchanger provided to surround the riser and into which an oxidant is introduced to absorb heat discharged from the riser; And an oxidant supply unit connected to supply the oxidant heated through the heat exchange unit to the carbonization chamber to absorb heat by an endothermic reaction of the oxidant.

또한, 상기 열교환부는 상기 상승관의 외벽면에 제공되며 이중관 구조로 이루어져 내부에 상기 산화제가 순환하는 본체부와, 상기 본체부의 일측에 제공되어 상기 산화제의 공급이 이루어지는 유입부와, 상기 본체부의 타측에 제공되어 상기 산화제의 배출이 이루어지는 배출부를 포함할 수 있다.In addition, the heat exchange part is provided on the outer wall surface of the riser and has a double tube structure, the main body portion through which the oxidant circulates, the inlet portion provided on one side of the main body portion to supply the oxidant, and the other side of the main body portion. It may be provided to the discharge portion is made to discharge the oxidant.

또한, 상기 본체부의 내부에는 제공되어 열교환 면적을 증가시키는 복수의 방열 가이드를 포함할 수 있다.In addition, the body portion may include a plurality of heat dissipation guides provided to increase the heat exchange area.

또한, 상기 본체부의 내부에 제공되며 상기 상승관으로부터 배출되는 열에너지를 흡수하는 축열재를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a heat storage material provided in the main body portion to absorb the heat energy discharged from the riser.

또한, 상기 축열재는 세라믹 또는 금속재를 포함하는 고열전도성 부재를 포함할 수 있다.In addition, the heat storage material may include a high thermal conductive member including a ceramic or metal material.

또한, 상기 축열재는 다수의 볼부재로 제공되어 상기 본체부의 내부에 적층될 수 있다.In addition, the heat storage material may be provided as a plurality of ball members and stacked in the body part.

또한, 상기 산화제 공급부는 상기 상승관과 멀리 떨어진 상기 탄화실의 일측에 연계될 수 있다.In addition, the oxidant supply unit may be connected to one side of the carbonization chamber far from the riser.

또한, 상기 산화제는 이산화탄소를 포함할 수 있다.In addition, the oxidant may include carbon dioxide.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 코크스 오븐의 배열회수방법은 전술된 코크스 오븐의 배열회수장치를 이용한 배열회수방법으로, 상기 산화제를 상기 열교환부로 공급하여 상기 상승관의 열기를 매개로 예열하는 예열단계; 상기 예열단계에서 예열된 산화제를 상기 탄화실의 상부 공간으로 공급하는 공급단계; 및 상기 공급단계에서 공급된 산화제가 상기 탄화실 내의 탄소와 흡열반응하며 열기를 회수하는 흡열단계;를 포함한다.In addition, the heat recovery method of the coke oven according to another aspect of the present invention is a heat recovery method using the above-described heat recovery apparatus of the coke oven, preheating the preheating by supplying the oxidant to the heat exchanger via the heat of the riser. step; A supply step of supplying an oxidant preheated in the preheating step to an upper space of the carbonization chamber; And an endothermic step in which the oxidant supplied in the supplying step is endothermic with carbon in the carbonization chamber and recovers heat.

또한, 상기 예열단계는 상기 코크스의 초기 건류시 상기 상승관으로부터 배출되는 열기를 상기 열교환기 내에 축열하고, 상기 코크스의 중기 또는 후기 건류시 상기 열교환기로 상기 산화제를 공급하여 예열하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the preheating step may include the step of preheating the heat discharged from the riser in the heat exchanger during the initial dry distillation of the coke in the heat exchanger, and supplying the oxidant to the heat exchanger during the intermediate or late dry distillation of the coke to preheat. have.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상승관과 열교환이 이루어지는 열교환부로 산화제가 공급되어 상승관을 통해 배출되는 열기를 회수할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the oxidant is supplied to the heat exchange part in which heat is exchanged with the riser, thereby recovering the heat discharged through the riser.

또한, 본 실시예는 예열된 산화제가 탄화실의 상부 공간으로 공급된 후, 코크스의 탄소 성분과 반응하는 과정에서 헌열을 흡수할 수 있다.In addition, in the present embodiment, after the pre-heated oxidant is supplied to the upper space of the carbonization chamber, it may absorb the heat during the reaction with the carbon component of the coke.

또한, 본 실시예는 산화제가 상승관을 통과하는 과정에서 예열이 이루어짐에 따라 반응성을 향상시킬 수 있으며, 탄화실로 공급시 급격한 온도 변화에 의한 내화물의 열충격을 완화할 수 있고, 이에 따라 탄화실을 포함하는 코크스 오븐의 손상을 방지할 수 있으며, 사용 수명을 증가시킬 수 있다.In addition, the present embodiment can improve the reactivity as the oxidant is preheated in the course of passing through the riser, it is possible to alleviate the thermal shock of the refractory due to the rapid temperature change when supplied to the carbonization chamber, thereby It is possible to prevent damage to the coke oven containing, and increase the service life.

또한, 본 실시예는 산화제가 탄화실의 탄소 성분과 반응하여 휘발성을 갖게 되므로 코크스 오븐 가스의 생산량 또는 열량을 증가시킬 수 있다.In addition, in the present embodiment, since the oxidant reacts with the carbon component of the carbonization chamber and becomes volatile, it is possible to increase the production amount or calorific value of the coke oven gas.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 전체 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐에 연결되는 배관들을 간략하게 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 배열회수장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 배열회수장치에 적용된 축열재를 보인 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 배열회수방법을 도시한 순서도.1 is a block diagram showing the overall configuration of a coke oven according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the piping connected to the coke oven in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view schematically showing the arrangement recovery apparatus of the coke oven according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a heat storage material applied to the heat recovery apparatus of the coke oven according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flow chart illustrating a method for recovering the arrangement of the coke oven according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 전체 구성을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐에 연결되는 배관들을 간략하게 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of the coke oven according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing the piping connected to the coke oven according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2를 참고하면, 코크스 오븐(100)은 다수개의 탄화실(110)을 구비하여, 이 탄화실(110)에 장입차(120)를 이용하여 석탄을 장입한 후, 약 1240℃ 이상의 온도로 약 19시간 동안 외부 공기를 차단시키고 건류함으로써 석탄에 함유된 휘발성분이 제거된 코크스를 생산할 수 있다.1 and 2, the coke oven 100 is provided with a plurality of carbonization chamber 110, after charging the coal using the charging vehicle 120 to the carbonization chamber 110, about 1240 ℃ By blocking external air and drying for about 19 hours at the above temperature, it is possible to produce coke free of volatiles contained in coal.

이를 위해, 코크스 오븐(100)은 탄화실(110)의 상부에 석탄을 장입하기 위한 복수의 장입구(114)가 구비될 수 있다. 장입구(114)에는 덮개(116)가 설치될 수 있으며, 이 덮개를 열고 석탄을 장입하며, 석탄의 건류과정에서는 덮개(116)를 덮어 장입구(114)를 밀폐하고 있다.To this end, the coke oven 100 may be provided with a plurality of charging holes 114 for charging coal in the upper portion of the carbonization chamber (110). A cover 116 may be installed at the charging hole 114, and the cover is opened to charge coal, and the charging hole 114 is closed to cover the cover 116 in the coal drying process.

이러한 코크스 오븐(100)은 연소실로부터 공급되는 열기에 의해 탄화실(110)에 장입된 석탄이 건류되며, 이 과정에서 열분해 작용에 의해 코크스 오븐가스(Cokes Oven Gas ; 이하 COG)가 발생한다. 이와 같이 발생된 COG는 코크스 오븐(100)에 구비된 상승관(200)과 이에 연결된 가스 수집관(210)을 통해 코크스 가스 저장처로 보내질 수 있다.In the coke oven 100, coal charged in the carbonization chamber 110 is dried by heat supplied from a combustion chamber. In this process, coke oven gas (COG) is generated by a pyrolysis action. The generated COG may be sent to the coke gas storage through the rising pipe 200 provided in the coke oven 100 and the gas collection pipe 210 connected thereto.

본 실시예에서 코크스 가스 저장처는 고로가스를 생산하는 화성공장(ECS)을 포함할 수 있다.In this embodiment, the coke gas storage destination may include a chemical plant (ECS) for producing blast furnace gas.

한편, 코크스 오븐(100)은 코크스 건류공정이 완료되면, 코크스 오븐(100)의 탄화실 도어(112)를 인출하고, 압출기(130)의 램(132)에 의해 탄화실(110)로부터 건류가 완료된 코크스를 배출하여 트랜스퍼 카(140)의 코크스 가이드를 통해 소화차(150)에 적재한 후, 소화장치에서 건류된 코크스를 소화시켜 최종적인 제품의 코크스를 생산하게 된다.
On the other hand, the coke oven 100 withdraws the carbonization chamber door 112 of the coke oven 100, when the coke distillation process is completed, dry water from the carbonization chamber 110 by the ram 132 of the extruder 130. The discharged coke is discharged and loaded into the fire truck 150 through the coke guide of the transfer car 140, and the coke dried in the fire extinguishing device is digested to produce coke of the final product.

한편, 코크스 오븐(100)은 석탄의 건류과정에서 발생된 코크스 오븐 가스가 탄화실(110)의 상부 공간으로 모인 후, 소정의 가스 흐름에 따라 상승관(200)으로 배출될 수 있으며, 이 과정에서 상승관(200)의 온도를 상승시킬 수 있다.Meanwhile, the coke oven 100 may collect the coke oven gas generated during the coal distillation process into the upper space of the carbonization chamber 110 and then discharge the coke oven gas to the riser 200 according to a predetermined gas flow. In the temperature riser 200 can be raised.

이때, 상승관(200)으로 배출되는 코크스 오븐 가스의 온도는 약 600~800℃에 이르며, 이러한 고온의 코크스 오븐 가스가 상승관(200)을 통해 배출되는 과정에서 많은 열에너지가 배출될 수 있다.
In this case, the temperature of the coke oven gas discharged to the riser 200 reaches about 600 to 800 ° C., and a lot of thermal energy may be discharged in the process of discharging the high temperature coke oven gas through the riser 200.

또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 배열회수장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.In addition, Figure 3 is a schematic cross-sectional view of the heat recovery apparatus of the coke oven according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 본 실시예에서 상승관(200)을 통해 배출되는 열에너지를 회수하기 위한 열교환부(300)가 제공될 수 있다.Referring to FIG. 3, in this embodiment, a heat exchanger 300 may be provided to recover thermal energy discharged through the riser 200.

일례로, 열교환부(300)는 상승관(200)을 둘러싸도록 제공되며, 산화제가 순환하며 상승관(200)에서 방출되는 열기를 흡수하도록 제공될 수 있다.For example, the heat exchanger 300 may be provided to surround the riser 200, and may be provided to circulate the oxidant and absorb the heat emitted from the riser 200.

이를 위해, 열교환부(300)는 상승관(200)의 외벽면에 제공되는 이중관 구조의 본체부(310)를 포함할 수 있다.To this end, the heat exchange part 300 may include a main body portion 310 of a double pipe structure provided on the outer wall surface of the riser 200.

또한, 본체부(310)의 일측에는 산화제의 공급이 이루어지는 유입부(320)가 제공될 수 있다. 또한, 본체부(310)의 타측에는 유입부(320)를 통해 유입된 산화제의 배출이 이루어지는 배출부(330)가 제공될 수 있다.In addition, an inlet 320 through which the oxidant is supplied may be provided at one side of the main body 310. In addition, the other side of the main body 310 may be provided with a discharge unit 330 is discharged of the oxidant introduced through the inlet 320.

이와 같이, 열교환부(300)는 본체부(310)의 유입부를 통해 유입된 산화제가 본체부(310) 내부를 순환하는 과정에서 상승관(200)의 열기를 흡수하며 예열이 이루어지며, 이와 같이 예열이 이루어진 상태에서 배출부(330)를 통해 배출될 수 있다.As described above, the heat exchange part 300 absorbs the heat of the rising pipe 200 while the oxidant introduced through the inlet of the main body 310 circulates inside the main body 310 and is preheated. In the pre-heated state may be discharged through the discharge unit 330.

또한, 본체부(310)의 내부에는 상승관(200)으로부터 배출되는 열에너지의 방열을 위해 열교환 면적을 증가시키는 방열가이드(312)가 제공될 수 있다.In addition, a heat dissipation guide 312 may be provided inside the main body 310 to increase a heat exchange area for heat dissipation of heat energy discharged from the riser 200.

방열가이드(312)는 본체부(310)의 내벽면에서 상승관(200)의 길이방향으로 복수열로 제공될 수 있다.The heat dissipation guide 312 may be provided in a plurality of rows in the longitudinal direction of the riser 200 on the inner wall surface of the main body 310.

한편, 코크스 오븐(100)은 코크스의 건류 시간에 따라 발생하는 코크스 오븐 가스의 발생유량 및 온도가 달라질 수 있다.On the other hand, the coke oven 100 may vary the flow rate and temperature of the coke oven gas generated according to the drying time of the coke.

일례로, 코크스 오븐(100)에서 발생하는 코크스 오븐 가스의 발생 유량은 300~340Nm3/t(coal)이며, 온도 영역은 상온에서 800℃ 이하일 수 있다.For example, the generated flow rate of the coke oven gas generated in the coke oven 100 is 300 ~ 340 Nm 3 / t (coal), the temperature range may be 800 ℃ or less at room temperature.

또한, 코크스 오븐(100)에서 코크스 건류 초기부터 중기까지는 가스 발생량이 증가하고, 코크스 건류 중기부터 후기까지는 가스 발생량이 점차 감소할 수 있다.In addition, in the coke oven 100, the gas generation amount may be increased from the initial stage to the middle stage of coke dry distillation, and the gas generation amount may be gradually decreased from the middle stage to the late stage coke distillation.

이에, 본 실시예에서는 건류 초기부터 중기까지는 열교환부(300) 내에 열에너지를 저장하고, 건류 중기부터 후기에 산화제를 공급하며 상승관(200)으로부터 배출되는 열에너지 및 저장된 열에너지를 이용하여 산화제를 예열하는 것이 바람직하다.Thus, in the present embodiment, the heat energy is stored in the heat exchange unit 300 from the beginning of dry distillation to the middle stage, the oxidant is supplied from the dry distillation medium to the late stage, and the preheating of the oxidant using the heat energy and the stored heat energy discharged from the riser 200. It is preferable.

이를 위해, 열교환부(300)의 본체부(310) 내부에는, 도 4와 같이, 상승관(200)으로부터 배출되는 열에너지를 흡수하여 천천히 방출하는 축열재(340)가 더 제공될 수 있다.To this end, inside the main body 310 of the heat exchanger 300, as shown in Figure 4, the heat storage material 340 to absorb and slowly release the heat energy discharged from the riser 200 may be further provided.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 배열회수장치에 적용된 축열재를 보인 단면도로, 이러한 축열재(340)로는 알루미나를 포함하는 세라믹이나, 구리 또는 철 같은 금속재와 같이 열전도성이 좋은 부재가 사용될 수 있다.Figure 4 is a cross-sectional view showing a heat storage material applied to the heat recovery apparatus of the coke oven according to an embodiment of the present invention, the heat storage material 340 is a thermal conductivity, such as a ceramic material containing alumina, metal such as copper or iron Good members can be used.

또한, 축열재(340)는 본체부(310)에 적층된 상태에서 산화제의 순환이 가능하도록 소정의 크기를 갖는 볼부재로 제공될 수 있다. 따라서, 축열재(340)는 볼부재 사이에 형성된 공간을 통해 산화제의 순환이 가능하며, 볼부재의 직경을 조절하여 산화제의 순환속도 및 이에 따른 열교환 성능을 조절할 수 있다.In addition, the heat storage material 340 may be provided as a ball member having a predetermined size so that the oxidant can be circulated in the state of being stacked on the main body 310. Therefore, the heat storage material 340 is capable of circulating the oxidant through the space formed between the ball members, by adjusting the diameter of the ball member can adjust the circulation rate of the oxidant and the heat exchange performance accordingly.

이와 같이, 본 실시예에서 산화제는 열교환부(300)를 거치는 과정에서 유량에 따라 200~500℃로 상승될 수 있다.
As such, in the present embodiment, the oxidant may be increased to 200 to 500 ° C. according to the flow rate in the course of passing through the heat exchange part 300.

한편, 본 실시예에서 배열회수장치는 열교환부(300)를 거쳐 가열된 산화제를 탄화실(110)로 공급하는 산화제 공급부(400)를 포함할 수 있다.On the other hand, the heat recovery apparatus in the present embodiment may include an oxidant supply unit 400 for supplying the oxidant heated through the heat exchange unit 300 to the carbonization chamber (110).

산화제 공급부(400)는 열교환부(300)와 연계되는 산화제 공급배관(410) 및 탄화실(110)의 상부에 관통하도록 제공된 산화제 도입관(420)을 포함할 수 있다.The oxidant supply unit 400 may include an oxidant supply pipe 410 associated with the heat exchange unit 300 and an oxidant introduction tube 420 provided to penetrate the upper portion of the carbonization chamber 110.

바람직하게는 산화제 도입관(420)은 상승관(200)과 멀리 떨어진 탄화실(110)의 상부 공간을 연통하도록 제공될 수 있다. 이에 따라 산화제는 탄화실(110)로 공급된 후, 탄소 성분과 충분히 반응이 이루어진 후, 상승관(200)을 통해 배출될 수 있다.Preferably, the oxidant introduction pipe 420 may be provided to communicate the upper space of the carbonization chamber 110 far away from the rising pipe 200. Accordingly, after the oxidant is supplied to the carbonization chamber 110 and sufficiently reacted with the carbon component, the oxidant may be discharged through the riser 200.

더불어, 본 실시예에서 산화제 도입관(420)은 탄화실(110)의 상부에 제공된 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 탄화실(110)의 측면에 연통하도록 제공되는 것도 가능하다.
In addition, in the present embodiment, the oxidant introduction pipe 420 is described as being provided above the carbonization chamber 110, but is not limited thereto and may be provided to communicate with the side surface of the carbonization chamber 110.

또한, 본 실시예에서 산화제는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 이때, 이산화탄소는 탄화실(110)로 공급된 후 탄화실(110) 내의 탄소(C) 성분과 화학반응을 일으키는 과정에서 흡열반응인 boudouard 반응이 일어나며, 이 과정에서 헌열을 흡수할 수 있다.In addition, in the present embodiment, the oxidizing agent may use carbon dioxide (CO 2 ). In this case, the carbon dioxide is supplied to the carbonization chamber 110 and then a boudouard reaction, which is an endothermic reaction, occurs in the process of causing a chemical reaction with the carbon (C) component in the carbonization chamber 110, and in this process, absorbs the heat.

이산화탄소(CO2)가 산화제로 사용될 경우의 화학식 1과 같이 반응이 일어나며, 일산화탄소(CO)로 전환될 수 있다.
When carbon dioxide (CO 2 ) is used as the oxidant, the reaction occurs as shown in Formula 1, and may be converted to carbon monoxide (CO).

Figure pat00001
Figure pat00001

이와 같이, 본 실시예에서 산화제, 즉 이산화탄소(CO2)는 탄화실(110)에서 탄소(C) 성분과 반응하여 휘발성을 갖는 일산화탄소(CO)로 바뀌고, 이 과정에서 코크스 오븐 가스의 발생량을 증가시킬 수 있으며, 탄화실(110) 내의 고온을 헌열로 회수할 수 있다.
As such, in the present embodiment, the oxidizing agent, that is, carbon dioxide (CO 2 ) is converted into carbon monoxide (CO) having a volatility by reacting with the carbon (C) component in the carbonization chamber 110, and in this process, the amount of coke oven gas generated is increased. The high temperature in the carbonization chamber 110 may be recovered by heat.

한편, 본 실시예에서 산화제는 이산화탄소(CO2)가 사용되는 것으로 설명하고 있으나, 산화제는 이에 한정되지 않는다.On the other hand, in the present embodiment, the oxidizing agent has been described as using carbon dioxide (CO 2 ), but the oxidizing agent is not limited thereto.

일례로, 본 실시예에서 산화제로 물(H20)이 사용되는 것도 가능하다. 이때, 산화제로 물(H20)이 사용될 경우, 물이(H20) 탄화실(110) 내의 탄소(C) 성분과 반응하여 흡열반응인 워터-가스(water-gas) 반응이 일어나며, 이 과정에서 화학식 2와 같이 헌열을 흡수하며 일산화탄소(CO) 및 수소(H2)로 전환될 수 있다.
As an example, it is also possible to use water (H 2 O) as the oxidant in this embodiment. At this time, when water (H 2 0) is used as the oxidizing agent, the water (H 2 0) reacts with carbon (C) component in the carbonization chamber 110 endothermic reaction of water-occurs the gas (water-gas) the reaction, In this process, as shown in Formula 2, it absorbs the heat and can be converted into carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ).

Figure pat00002
Figure pat00002

이와 같이, 본 실시예에서 산화제, 즉 물(H20)은 탄화실(110)에서 탄소(C) 성분과 반응하여 휘발성을 갖는 일산화탄소(CO) 및 수소(H2)가스로 바뀌고, 이 과정에서 코크스 오븐 가스의 발생량을 증가시킬 수 있으며, 탄화실 내의 고온을 헌열로 회수할 수 있다.
As such, in the present embodiment, the oxidizing agent, that is, water (H 2 0), is reacted with the carbon (C) component in the carbonization chamber 110 and is converted into carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) gases having volatility. In the coke oven gas can be increased, and the high temperature in the carbonization chamber can be recovered by heat.

이와 같이, 본 실시예의 코크스 오븐(100)의 배열회수장치는 상승관(200)을 통해 배출되는 열에너지를 열교환부(300)를 통해 회수할 수 있고, 탄화실(110)로 공급되는 산화제를 통해 열에너지를 화학적 반응을 통해 화학적 에너지로 전환하여 회수할 수 있다.As such, the heat recovery apparatus of the coke oven 100 of the present embodiment may recover the heat energy discharged through the riser 200 through the heat exchanger 300, and through the oxidant supplied to the carbonization chamber 110. Thermal energy can be recovered by converting it into chemical energy through a chemical reaction.

또한, 본 실시예에서 회수되는 일산화탄소(CO)는 제철 공정에서 필요로 하는 환원가스 또는 연료가스로 사용될 수 있으며, 일산화탄소(CO)를 고순도로 정제하여 기존 석유 화학제품의 합성을 위한 원료물질로 사용할 수 있다.In addition, carbon monoxide (CO) recovered in the present embodiment may be used as a reducing gas or fuel gas required in the steelmaking process, and purified carbon monoxide (CO) with high purity to be used as a raw material for synthesis of existing petrochemical products. Can be.

또한, 일산화탄소(CO)와 함께 배출되는 수소가스는 연료 또는 다른 공정물질로 사용될 수 있다.
In addition, hydrogen gas discharged together with carbon monoxide (CO) can be used as fuel or other process materials.

전술된 바와 같이 구성된 코크스 오븐의 배열회수장치를 이용한 배열회수방법을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the heat recovery method using the heat recovery apparatus of the coke oven configured as described above are as follows.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코크스 오븐의 배열회수방법을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of recovering the arrangement of coke ovens according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 실시예에서 코크스 오븐(100)의 탄화실(110)에 석탄을 장입한다(S11 참조). 그리고, 석탄의 장입이 완료되면, 연소실로부터 공급되는 열기를 이용하여 석탄을 코크스로 건류한다(S12 참조).First, in this embodiment, coal is charged into the carbonization chamber 110 of the coke oven 100 (see S11). Then, when charging of the coal is completed, the coal is carbonized into the coke using the heat supplied from the combustion chamber (see S12).

이때, 코크스의 건류과정에서 코크스 오븐 가스(COG)가 발생되며, 이와 같이 발생된 코크스 오븐 가스는 상승관(200)을 통해 배출될 수 있다(S13 참조).At this time, the coke oven gas (COG) is generated during the dry distillation of the coke, the coke oven gas generated in this way may be discharged through the riser 200 (see S13).

본 실시예의 배열회수방법은 고온의 코크스 오븐 가스가 상승관(200)을 통해 배출되는 과정에서 배출되는 열기를 회수하기 위한 방법을 제공할 수 있다.The heat recovery method of the present embodiment may provide a method for recovering the hot air discharged while the hot coke oven gas is discharged through the riser 200.

이를 위해, 본 실시예의 배열회수 방법은 산화제를 열교환부(300)로 공급하여 산화제를 예열하는 예열단계를 포함할 수 있다.To this end, the heat recovery method of the present embodiment may include a preheating step of preheating the oxidant by supplying the oxidant to the heat exchange unit 300.

예열단계는 상승관(200)에 제공된 열교환부(300)로 산화제를 공급하며, 산화제가 상승관(200)에서 배출되는 열기를 매개로 예열되도록 할 수 있다.The preheating step may supply the oxidant to the heat exchanger 300 provided in the riser 200, and allow the oxidant to be preheated by the heat discharged from the riser 200.

이때, 산화제는 예열단계에서 상승관(200)을 통과하여 열교환되며 약 200~500℃의 온도로 예열될 수 있다.At this time, the oxidant is heat exchanged through the riser 200 in the preheating step and may be preheated to a temperature of about 200 ~ 500 ℃.

한편, 탄화실(110)의 건류가 진행되는 초기에서 중기까지는 건류가스 발생이 증가하는 단계로, 코크스 오븐 가스가 상승관(200)을 통해 배출되는 과정에서 다량의 열기의 손실이 발생한다. 이때는 열교환기 내에 산화제의 투입이 이루어지지 않는 기간으로, 상승관(200)에서 발생한 열기는 열교환부(300)에 축열될 수 있다(S14 참조).On the other hand, dry carbon gas is increased from the initial stage of dry carbonization of the carbonization chamber 110 to the middle stage, and a large amount of heat loss occurs while the coke oven gas is discharged through the rising pipe 200. At this time, the oxidant is not injected into the heat exchanger, the heat generated in the riser 200 may be heat-generated in the heat exchange unit 300 (see S14).

즉, 코크스 오븐 가스의 배출에 의해 상승관(200에서 배출되는 열기는 열교환부(300)로 공급되며, 바람직하게는 열교환부(300)로 공급된 열기가 열교환부(300)의 축열재(340)에 저장될 수 있다.That is, the heat discharged from the riser 200 by the discharge of the coke oven gas is supplied to the heat exchange part 300, and preferably, the heat supplied to the heat exchange part 300 is the heat storage material 340 of the heat exchange part 300. ) Can be stored.

그리고, 탄화실(110)의 건류가 진행되는 중기에서 후기까지는 건류가스의 발생이 감소하는 단계로, 코크스 오븐 가스의 배출량이 감소하며, 이에 따라 상승관(200)을 통해 배출되는 열기가 감소할 수 있다.In addition, in the middle to late stages of dry carbonization of the carbonization chamber 110, the generation of dry gas is reduced, and the emission of coke oven gas is reduced, thereby reducing the heat discharged through the rising pipe 200. Can be.

이때, 열교환부(300)로 산화제가 공급되면, 산화제가 상승관(200)으로부터 배출되는 열기 및 열교환부(300)에 저장된 열기, 즉 축열재(340)에 의해 예열된 후, 열교환기(300)에서 배출될 수 있다(S15 참조).At this time, when the oxidant is supplied to the heat exchanger 300, the oxidant is preheated by the heat discharged from the riser 200 and the heat stored in the heat exchanger 300, that is, the heat storage material 340, and then the heat exchanger 300. ) Can be discharged (see S15).

이와 같이 예열단계에서 산화제의 예열이 완료되면, 열교환기(300)로부터 배출된 산화제를 탄화실(110)로 공급하는 공급단계가 진행될 수 있다.As such, when the preheating of the oxidant is completed in the preheating step, a supply step of supplying the oxidant discharged from the heat exchanger 300 to the carbonization chamber 110 may be performed.

공급단계는 예열된 산화제를 탄화실(110)의 상부 공간으로 공급할 수 있다(S16 참조). 이때, 산화제는 탄화실(110) 상부 공간에 반응에 충분한 시간 동안 체류하는 것이 유리하며, 이를 위해 상승관(200)과 먼 위치의 탄화실(100) 상부로 산화제를 공급하는 것이 바람직하다.The supplying step may supply the preheated oxidant to the upper space of the carbonization chamber 110 (see S16). At this time, the oxidant is advantageous to stay in the upper space of the carbonization chamber 110 for a sufficient time for reaction, and for this purpose, it is preferable to supply the oxidant to the upper portion of the carbonization chamber 100 far from the riser 200.

한편, 공급단계에서는 탄화실(110)로 공급되는 산화제는 200~500도로 예열된 상태이며, 이에 따라 탄화실(110)에 진입시 주변 내화물에 열적 충격을 방지할 수 있다.Meanwhile, in the supplying step, the oxidant supplied to the carbonization chamber 110 is preheated to 200 to 500 degrees, thereby preventing thermal shock on the surrounding refractory when entering the carbonization chamber 110.

한편, 공급단계에서 산화제가 탄화실(110)로 공급되면, 탄화실(110) 상부의 열기를 회수하는 흡열단계가 진행될 수 있다. 여기서, 흡열단계는 공급단계에서 공급된 산화제를 탄화실(110) 내의 탄소(C) 성분과 반응시키며, 이 과정에서 흡열반응에 의해 열기를 회수할 수 있다(S17 참조). Meanwhile, when the oxidant is supplied to the carbonization chamber 110 in the supplying step, an endothermic step of recovering heat from the upper portion of the carbonization chamber 110 may be performed. Here, the endothermic step reacts the oxidant supplied in the supplying step with the carbon (C) component in the carbonization chamber 110, and in this process, it is possible to recover the heat by the endothermic reaction (see S17).

이와 같이, 본 실시예에서 코크스 오븐의 상승관(200)에서 배출되는 열기는 상승관(200)에 제공된 열교환부(300) 및 탄화실 상부의 흡열반응에 의해 회수할 수 있다.As such, the heat discharged from the riser 200 of the coke oven in the present embodiment may be recovered by the endothermic reaction of the heat exchanger 300 and the upper part of the carbonization chamber provided in the riser 200.

다음으로, 탄화실(110) 상부에서 흡열반응이 완료되면 코크스 오븐 가스 흐름에 따라 상승관(200)으로 배출될 수 있다(S18 참조).Next, when the endothermic reaction is completed in the carbonization chamber 110 may be discharged to the riser 200 according to the coke oven gas flow (see S18).

이러한 과정을 거쳐 석탄이 코크스로 건류되면, 탄화실(110)에 저장된 코크스를 배출한다.
When the coal is carbonized into the coke through this process, the coke stored in the carbonization chamber 110 is discharged.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add components within the same spirit. Other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, and the like, but this will also fall within the spirit of the present invention.

100: 코크스 오븐 110: 탄화실
112: 도어 114: 장입구
120: 장입차 130: 압출기
132: 램 140: 트랜스퍼 카
150: 소화차 200: 상승관
210: 가스 수집관 300: 열교환부
310: 본체부 320: 유입부
330: 배출부 340: 축열재100: coke oven 110: carbonization chamber
112: door 114: charging opening
120: charging car 130: extruder
132: ram 140: transfer car
150: fire truck 200: riser
210: gas collection pipe 300: heat exchanger
310: main body 320: inflow
330: discharge portion 340: heat storage material

Claims (10)

코크스로 건류되는 석탄이 저장되는 탄화실;
상기 탄화실의 상부에 제공되어 코크스 건류에 의해 발생된 가스를 배출하도록 제공된 상승관;
상기 상승관을 둘러싸도록 제공되며, 내부에 상기 상승관에서 배출되는 열을 흡수하기 위한 산화제가 유입되는 열교환부; 및
상기 열교환부를 거쳐 가열된 상기 산화제를 상기 탄화실로 공급하여 상기 산화제의 흡열반응에 의해 열을 흡수하도록 연계되는 산화제 공급부;
를 포함하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
A carbonization chamber in which coal stored in coke is stored;
A riser tube provided at an upper portion of the carbonization chamber and provided to discharge gas generated by coke dryness;
A heat exchanger provided to surround the riser and into which an oxidant is introduced to absorb heat discharged from the riser; And
An oxidant supply unit connected to supply the oxidant heated through the heat exchange unit to the carbonization chamber to absorb heat by an endothermic reaction of the oxidant;
Arrangement recovery apparatus of the coke oven comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 열교환부는
상기 상승관의 외벽면에 제공되며 이중관 구조로 이루어져 내부에 상기 산화제가 순환하는 본체부와,
상기 본체부의 일측에 제공되어 상기 산화제의 공급이 이루어지는 유입부와,
상기 본체부의 타측에 제공되어 상기 산화제의 배출이 이루어지는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
The method according to claim 1, wherein the heat exchange unit
A main body portion provided on an outer wall surface of the riser and having a double tube structure, in which the oxidant circulates;
An inlet provided at one side of the main body to supply the oxidant;
And a discharge part provided on the other side of the main body part to discharge the oxidant.
청구항 2에 있어서,
상기 본체부의 내부에는 제공되어 열교환 면적을 증가시키는 복수의 방열 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
The method according to claim 2,
And a plurality of heat dissipation guides provided inside the main body to increase a heat exchange area.
청구항 2에 있어서,
상기 본체부의 내부에 제공되며 상기 상승관으로부터 배출되는 열에너지를 흡수하는 축열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
The method according to claim 2,
The heat recovery apparatus of the coke oven, characterized in that it further comprises a heat storage material provided in the main body portion and absorbs the heat energy discharged from the riser.
청구항 4에 있어서,
상기 축열재는 세라믹 또는 금속재를 포함하는 고열전도성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
The method of claim 4,
The heat storage material is a heat recovery apparatus of the coke oven, characterized in that it comprises a high thermal conductivity member containing a ceramic or metal material.
청구항 5에 있어서,
상기 축열재는 다수의 볼부재로 제공되어 상기 본체부의 내부에 적층된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
The method according to claim 5,
The heat storage material is provided with a plurality of ball members, the heat recovery apparatus of the coke oven, characterized in that laminated to the inside of the main body.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화제 공급부는 상기 상승관과 멀리 떨어진 상기 탄화실의 일측에 연계된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
The method according to any one of claims 1 to 6,
And the oxidant supply unit is connected to one side of the carbonization chamber far from the riser.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화제는 이산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수장치.
The method according to any one of claims 1 to 6,
The oxidant recovery apparatus of the coke oven, characterized in that containing carbon dioxide.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 코크스 오븐의 배열회수장치를 이용한 배열회수방법으로,
상기 산화제를 상기 열교환부로 공급하여 상기 상승관의 열기를 매개로 예열하는 예열단계;
상기 예열단계에서 예열된 산화제를 상기 탄화실의 상부 공간으로 공급하는 공급단계; 및
상기 공급단계에서 공급된 산화제가 상기 탄화실 내의 탄소와 흡열반응하며 열기를 회수하는 흡열단계;
를 포함하는 코크스 오븐의 배열회수방법.
An array recovery method using an array recovery apparatus of a coke oven according to any one of claims 1 to 6,
A preheating step of supplying the oxidant to the heat exchanger to preheat the heat of the riser;
A supply step of supplying an oxidant preheated in the preheating step to an upper space of the carbonization chamber; And
An endothermic step in which the oxidant supplied in the supply step is endothermic with carbon in the carbonization chamber and recovers heat;
Arrangement recovery method of the coke oven comprising a.
청구항 9에 있어서, 상기 예열단계는
상기 코크스의 초기 건류시 상기 상승관으로부터 배출되는 열기를 상기 열교환기 내에 축열하고, 상기 코크스의 중기 또는 후기 건류시 상기 열교환기로 상기 산화제를 공급하여 예열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐의 배열회수방법.The method of claim 9, wherein the preheating step
Reheating the heat discharged from the riser during the initial dry distillation of the coke in the heat exchanger, and preheating by supplying the oxidant to the heat exchanger during the intermediate or late dry distillation of the coke. Array recovery method.
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