KR20170071326A - 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법 - Google Patents
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Abstract
고온의 열차폐 코팅 공정을 이용하여 코크스 냉각탑 적벽돌 탈락 및 인방보 열화 방지를 할 수 있도록 코크스 냉각탑의 인방보 노출면에 스테인레스스틸 판을 설치하는 단계; 상기 스테인레스스틸 판의 노출면에 금속 분말을 분사하여 본드 코팅하는 단계; 및 상기 스테인레스스틸 판의 본드 코팅층에 세라믹 분말을 분사하여 탑 코팅층을 형성하는 탑 코팅하는 단계를 포함하는 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법을 제공한다.
Description
냉각탑 적벽돌의 탈락을 방지하기 위해 고온 열차폐 코팅을 이용한 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법을 개시한다.
일반적으로 오븐에서 생성된 고온의 적열 코크스(coke)는 냉각차(quenching car)에 적재되어, 냉각탑으로 이송되면 적재된 적열 코크스를 물로 소화시키는 습식소화 작업을 실시한다.
상기 소화 작업 중 고온과 약산성의 수증기 및 분진이 발생하여 냉각탑 벽
체 내측에 설치된 적벽돌 벽체로에 영향을 주어 적벽돌이 탈락되거나 인방보(lintel beam)에 열화가 발생하여 골재 박리 및 파손이 발생하는 문제로 자주 교체해 주어야 하는 문제점을 가지고 있다.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위해 내열성, 내부식성, 내습식성을 요구하는 노출면에 스테인레스스틸 판(STS, stainless steel sheet)를 설치하여 약산성의 수분과 수증기에 의한 열화 방지 및 고온의 수증기에 의한 구체 열화 방지를 하고 있으나 문제점을 완전히 해결해 주지 못하고 있는 실정이다.
고온의 열차폐 코팅 공정을 이용하여 코크스 냉각탑 적벽돌 탈락 및 인방보 열화 방지를 할 수 있도록 된 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법을 제공한다.
코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법은, 코크스 냉각탑의 인방보 노출면에 스테인레스스틸 판(STS : Stainless Steel Sheet)을 설치하는 단계; 상기 스테인레스스틸 판의 노출면에 금속 분말을 분사하여 본드 코팅(Bond coating)하는 단계; 및 상기 스테인레스스틸 판의 본드 코팅층에 세라믹 분말을 분사하여 탑 코팅층을 형성하는 탑 코팅(Top coating) 단계를 포함한다.
상기 스테인레스스틸 판을 설치하는 단계에서 스테인레스스틸 판이 인방보(lintel beam)의 노출면에 ']'자 형을 이루면서 설치된다.
상기 본드 코팅단계에서 상기 금속 분말은 상기 스테인레스스틸 판과 열팽창 계수 차이가 적은 니켈(Ni)계 분말을 이용한다.
상기 니켈계 분말은 내열 내부식용인 MCrAlY(M=Fe, Co, Ni) 소재를 사용한다.
상기 본드 코팅단계에서 상기 본드 코팅층의 두께는 100 ~ 200㎛ 범위이다.
상기 탑 코팅단계에서 상기 세라믹 분말은 내열 내부식용인 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ : Yttria-Stabilized Zirconia)소재를 사용한다.
상기 탑 코팅단계에서 상기 탑 코팅층의 두께는 200 ~ 400㎛ 범위이다.
본 방법에 따르면, 내부식성을 가진 고온 열차폐 코팅 제조가 가능하고, 스텐레스스틸 판 표면에 고온 열차폐 코팅을 통해 냉각탑 적벽돌 탈락 및 인방보 열화 방지를 통한 골재 박리 및 파손을 방지할 수 있다.
또한, 코크스 냉각탑의 유지 및 보수를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법의 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 코크스 냉각탑을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 냉각탑의 인방보 노출면에 스테인레스스틸 판이 설치되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 스테인레스스틸 판에 열 용사 코팅을 수행하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 스테인레스스틸 판에 형성된 코팅층을 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 코크스 냉각탑을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 냉각탑의 인방보 노출면에 스테인레스스틸 판이 설치되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 스테인레스스틸 판에 열 용사 코팅을 수행하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 스테인레스스틸 판에 형성된 코팅층을 도시한 도면이다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법의 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 코크스 냉각탑을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 냉각탑의 인방보 노출면에 스테인레스스틸 판이 설치되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법은, 코크스 냉각탑(1)의 인방보(2) 노출면에 스테인레스스틸 판(3)을 설치하는 단계(S1); 상기 스테인레스스틸 판(3)의 노출면에 금속 분말(A)을 분사하여 본드 코팅하는 단계(S2); 및 상기 스테인레스스틸 판(3)의 본드 코팅층(10)에 세라믹 분말(B)을 분사하여 탑 코팅층(20)을 형성하는 탑 코팅 단계(S3)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 내식성과 고온 열차폐 특성을 갖기 위하여 상기 스테인레스스틸 판(3)에 열용사(thermal spray) 코팅 공정을 이용한 열차폐(TBC : Thermal Barrier Coating) 코팅을 실시하는 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법을 개시한다.
그리고, 상기 스테인레스스틸 판(3)을 설치하는 단계(S1)에서 스테인레스스틸 판(3)이 인방보(2)의 노출면에 ']'자 형을 이루면서 설치되는 것으로, 상기 스테인레스스틸 판(3)으로 적벽돌(4)이 탈락된 인방보(2)의 노출부위를 감싸줌으로써 더 이상의 적벽돌(4) 탈락을 방지할 수 있다. 상기 스테인레스스틸 판(3)의 상하부에는 각각 적벽돌(4)이 배치된다.
또한, 상기 본드 코팅단계(S2)에서 상기 금속 분말(A)은 상기 스테인레스스틸 판(3)과 열팽창 계수 차이가 적은 니켈계 분말을 이용할 수 있고, 상기 니켈계 분말은 내열 내부식용인 MCrAlY(M=Fe, Co, Ni) 소재를 사용할 수 있다.
본 실시예는, 열용사 코팅 공정을 이용한 열차폐 코팅은 금속재질의 모재와 세라믹 소재의 큰 열팽창 계수 차이로 인해 코팅 후 박리가 발생할 수 있기 때문에 금속과 세라믹 코팅층과 같은 열팽창계수 차이에서의 완충 역할 및 결합력 향상을 위해 1차적으로 금속 모재와 열팽창 계수 차이가 적은 금속 분말(Ni계 분말)을 이용하여 본드 코팅(bond coating)을 실시하고, 2차 세라믹 분말(YSZ 등)을 이용하여 탑 코팅(Top coating)을 실시할 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 스테인레스스틸 판에 열 용사 코팅을 수행하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 스테인레스스틸 판에 형성된 코팅층을 도시한 도면이다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 적벽돌(4)이 탈락하여 노출된 인방보(2)에 상기 스테인레스스틸 판(3)을 설치하고, 상기 스테인레스스틸 판(3)을 모재로 하여 분사장치(5)를 통해 열용사 코팅을 하게 된다.
상기 스테인레스스틸 판(3)에 1차로 금속 분말(A)을 분사하여 본드 코팅을 실시하고, 상기 본드 코팅을 통해 상기 스테인레스스틸 판(3)에 본드 코팅층(10)을 형성한다.
상기 본드 코팅층(10)에 2차로 세라믹 분말(B)을 분사하여 탑 코팅을 실시하고, 상기 탑 코팅을 통해 상기 본드 코팅층(10)에 탑 코팅층(20)을 형성한다.
그러므로, 상기의 과정을 통해 코크스 냉각탑 적벽돌 탈락 및 인방보 열화 방지를 위해 설치한 상기 스테인레스스틸 판(3)에 열용사 코팅 공정을 사용하여 1단계로 본드 코팅층(10)을 형성하고, 상기 본드 코팅층(10)에 2단계로 탑 코팅층(20)을 형성함으로써 내열, 내식성이 우수한 열차폐 코팅 공정을 수행하게 된다.
한편, 상기 본드 코팅단계(S2)에서 상기 본드 코팅층(10)의 두께는 100 ~ 200㎛ 범위이고, 상기 탑 코팅단계(S3)에서 상기 세라믹 분말(B)은 내열 내부식용인 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ : Yttria-Stabilized Zirconia) 소재를 사용하며, 상기 탑 코팅단계(S3)에서 상기 탑 코팅층(20)의 두께는 200 ~ 400㎛ 범위일 수 있다.
즉, 금속 및 세라믹 분말 크기는 5 ~ 200㎛ 분말을 사용한다. 5㎛ 이하 분말은 송급이 불균일할 뿐만 아니라, 코팅시 화염에 들어가지 못하거나 날리는 현상으로 코팅 적층이 용이하지 않다. 200㎛ 이상에서는 완전히 용융되지 않아(화염에 노출시간이 짧음) 코팅이 또한 용이하지 않다.
여기서, 본드 코팅용 분말 소재는 모재와의 열팽창 계수가 차이가 적고 내열 내부식용인 MCrAlY(M=Fe, Co, Ni) 소재를 사용하고, 탑 코팅용 분말 소재는 내열, 내식성이 우수한 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ : Yttria-Stabilized Zirconia) 분말을 사용한다. 본드 코팅층(10)의 두께는 100 ~ 200㎛가 적당하며 탑 코팅층(20)은 200 ~ 400㎛가 적당하다.
따라서, 내부식성을 가진 고온 열차폐 코팅 제조가 가능하고, 스텐레스스틸 판(3) 표면에 고온 열차폐 코팅을 통해 냉각탑 적벽돌 탈락 및 인방보 열화 방지를 통한 골재 박리 및 파손을 방지할 수 있으며, 코크스 냉각탑의 유지 및 보수를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
1 : 코크스 냉각탑 2 : 인방보
3 : 스테인레스스틸 판 4 : 적벽돌
5 : 분사장치 10 : 본드 코팅층
20 : 탑 코팅층 A : 금속 분말
B : 세라믹 분말
3 : 스테인레스스틸 판 4 : 적벽돌
5 : 분사장치 10 : 본드 코팅층
20 : 탑 코팅층 A : 금속 분말
B : 세라믹 분말
Claims (7)
- 코크스 냉각탑의 인방보 노출면에 스테인레스스틸 판을 설치하는 단계(S1);
상기 스테인레스스틸 판의 노출면에 금속 분말을 분사하여 본드 코팅하는 단계(S2); 및
상기 스테인레스스틸 판의 본드 코팅층에 세라믹 분말을 분사하여 탑 코팅층을 형성하는 탑 코팅 단계(S3)를 포함하는 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 스테인레스스틸 판을 설치하는 단계(S1)에서 스테인레스스틸 판이 인방보의 노출면에 ']'자 형을 이루면서 설치되는 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 본드 코팅단계(S2)에서 상기 금속 분말은 상기 스테인레스스틸 판과 열팽창 계수 차이가 적은 니켈계 분말을 이용하는 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 니켈계 분말은 내열 내부식용인 MCrAlY(M=Fe, Co, Ni) 소재를 사용하는 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 본드 코팅단계(S2)에서 상기 본드 코팅층의 두께는 100 ~ 200㎛ 범위인 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 탑 코팅단계(S3)에서 상기 세라믹 분말은 내열 내부식용인 이트리아 안정화 지르코니아 소재를 사용하는 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 탑 코팅단계(S3)에서 상기 탑 코팅층의 두께는 200 ~ 400㎛ 범위인 코크스 냉각탑의 적벽돌 탈락 방지방법.
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