KR20200058760A

KR20200058760A - 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치

Info

Publication number: KR20200058760A
Application number: KR1020180143277A
Authority: KR
Inventors: 이창훈; 박해웅; 이준석
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-05-28
Also published as: KR102237489B1

Abstract

코크스 로의 상승관 일부를 대체하여 전열 면적의 증가와 열매 누출 등이 없어, 코크스로에서 배출되는 고온 가스의 헌열을 안정적이고 경제적이면서 효과적으로 회수 가능하게 함은 물론, 부착 카본의 제거나 부착방지도 가능하게 한 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치가 제공된다.
상기 본 발명의 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치는, 코크스 로에서 발생된 고온의 COG가 흐르는 COG 통로; 및, 상기 COG 통로의 외곽으로 상승관의 일부를 대체하여 제공되되, 고온의 COG로부터 열회수토록 열매가 흐르는 상승관 겸용 열회수 벽체수단;을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

코크스 로의 상승관 헌열 회수장치{Apparatus for Recovering Sensible Heat of COG in the Standpipe of Coke Oven}

본 발명은 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코크스 로의 상승관 일부를 대체하여 전열 면적의 증가와 열매 누출 등이 없어, 코크스로에서 배출되는 고온 가스의 헌열을 안정적이고 경제적이면서 효과적으로 회수 가능하게 함은 물론, 부착 카본의 제거나 부착방지도 가능하게 한 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치에 관한 것이다.

코크스 로(coke oven)는 여러 종류의 석탄을 배합하여 공급되는 원료를 코크스 로의 내부에 투입하여 간접적으로 고온 건류하여 코크스를 제조하게 된다.

이와 같은 코크스 로는 코크스를 생산하기 위해 탄화실에 배합탄을 일정량 투입한 후, 고온(1,100℃ 이상)으로 일정시간(18~24시간) 유지하게 되며, 이를 위해 연소실로 공기와 연료가스를 공급하여 연소시켜 코크스로를 고온으로 유지하게 된다.

그런데, 코크스 로는 다수의 독립된 탄화실과 연소실을 구비하고, 각각의 탄화실에 석탄 건류 중 발생하는 코크스 로 가스(Coke Oven Gas,이하,'COG' 이라함)의 배출을 위한 상승관이 제공된다.

즉, 코크스 로의 탄화실에 투입된 배합탄을 고온에서 건류하는 과정에서 휘발성 물질이 고온으로 배출되는데 이것이 COG이고, 코크스로에 설치된 상승관을 통해 고온 상태로 배출된다.

한편, 상승관을 통해 배출되는 COG의 고온 열에너지를 회수하여, 이를 제철공정이나 발전 터빈 등에 재사용함으로써, 에너지 사용량을 저감하기 위한 기술이 요구되어 왔다.

예를 들어, 코코스 로의 상승관에서 배출되는 열에너지의 회수를 위한 열교환기를 상승관에 설치하는 기술들이 알려져 있다.

그런데, 상승관 벽 표면에서의 열교환은 상승관 내벽에서 타르 응축으로 부착카본이 발생되고, 이는 열회수 능력이 저하되는 문제를 도출하기도 한다.

한편, 헌열 회수 설비를 기존 같이 상승관 내부에 제공하는 대신에, 상승관의 일부로 대체하는 상승관 겸용 기술이 요구되어 왔는데, 이는 상승관 내벽의 부착카본 발생을 억제하면서 전열 면적 증가나 설비적인 비용 절감 등의 이점을 제공할 수 있을 것이다.

참고로, JP 10-1996-134456 A (1996.05.28)에서는 상승관 내에 전열관을 설치하여 코크스 화로 가스의 열 회수 방법을 제시하고 있으나, 상기와 같이 헌열 회수설비를 상승관 일부로 대체하는 요구되는 기술과는 관련이 없는 것이다.

JP 10-1996-134456 A (1996.05.28)

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 코크스 로의 상승관 일부를 대체하여 전열 면적의 증가와 열매 누출 등이 없어, 코크스로에서 배출되는 고온 가스의 헌열을 안정적이고 경제적이면서 효과적으로 회수 가능하게 함은 물론, 부착 카본의 제거나 부착방지도 가능하게 한 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 측면으로서 본 발명의 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치는, 코크스 로에서 발생된 고온의 COG가 흐르는 COG 통로; 및, 상기 COG 통로의 외곽으로 상승관의 일부를 대체하여 제공되되, 고온의 COG로부터 열회수토록 열매가 흐르는 상승관 겸용 열회수 벽체수단;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 내부에 상기 COG 통로를 형성토록 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 열매 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공되는 벽체 배관들; 및 상기 벽체 배관들 사이를 밀폐 연결하는 격판들;을 포함하여 적어도 COG로부터 직접 열회수토록 구성될 수 있다.

또는, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 내부에 상기 COG 통로를 형성토록 수직 제공된 금속내벽; 및, 상기 금속내벽의 외곽으로 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 열매 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공되는 배관들;을 포함하여 적어도 COG로부터 간접 열회수토록 구성될 수 있다.

이때, 상기 금속내벽의 외측면에 상기 배관들을 고정하면서 열전달토록 제공된 냉각핀부재들;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 내부에 상기 COG 통로를 형성토록 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 열매 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공되는 벽체 삼각배관들;을 포함하여 적어도 COG로부터 직접 열회수토록 구성될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 상기 벽체 삼각배관들 사이에 개재되는 삼각지지대들을 더 포함하고, 상기 벽체 삼각배관들은 상기 삼각 지지대를 사이에 두고 서로 엇갈리게 순차로 배열되면서 밀폐토록 용접될 수 있다.

또한, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 외곽으로 제공된 단열부재;를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단에 구비된 배관들의 하측 및 상측에 열매를 유입 및 배출토록 연계되는 열매 유입 및 배출 매니폴드들;을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 하측에 제공되면서 코크스 로의 탄화실상에 탑재되는 하부 벽체; 및, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 상측에 제공되되, 상기 상승관 곡관부와 체결되는 상부 벽체;를 포함하여 장치가 상승관의 일부를 대체하여 상승관 겸용으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 하측으로 스팀, 이산화탄소, 공기 및 질소가스 중 어느 하나를 분사하는 하나 이상의 분사노즐;을 더 포함하여 적어도 부착카본의 제거나 부착을 방지토록 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 기존 코크스 로의 상승관 일부를 본 발명 헌열 회수장치로 대체 가능하게 함으로써, 전반적인 장치 간소화를 통한 비용 절감 등의 경제점 이점을 제공하는 효과가 있다.

그리고, 상승관의 일부로 대체되는 직접적인 헌열회수를 통하여, 전열 면적을 증가하기 때문에, COG로부터의 헌열 회수를 효과적으로 이루어 지게 하는 다른 효과를 제공한다.

또한, 고온 COG로부터의 간접 헌열 회수의 경우도 가능하게 하는데, 기존 열교환시의 열매 누출 등이 방지되어 코크스 로의 조업 방해 등이 없어 안정적인 열회수를 가능하게 하는 또 다른 효과를 제공한다.

결국, 본 발명은, 기존 상승관을 통해 미회수되는 고온의 COG 헌열을 안정적이며 경제적으로 회수 가능하게 함으로써, 일관제철공정 내 코크스 제조 공정 에너지 소비를 10% 이상 저감할 수 있게 하는 것이다.

그리고, 부착카본의 제거나 부착방지를 구현하여 더 안정적이고 효율적인 열회수를 가능하게 하는 또 다른 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명과 관련된 코크스 로의 가동시 COG 발생을 설명하기 위한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치의 기존 상승관 설치상태를 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명에 따른 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치의 전체 구성을 도시한 개략도
도 4 및 도 5는 제1 실시예의 본 발명의 본 발명에 따른 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치를 도시한 정면 및 평면 구성도
도 6 및 도 7은 제2 실시예의 본 발명의 본 발명에 따른 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치를 도시한 정면 및 평면 구성도
도 8은 도 7의 본 발명 장치의 다른 실시예를 도시한 요부 평면도
도 9 및 도 10은 제3 실시예의 본 발명의 본 발명에 따른 코크스 로의 상승관 겸용 헌열 회수장치를 도시한 정면 및 평면 구성도

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1,2에서는 본 발명과 관련된 코코스 로와 탄화실 및 상승관을 도시하고 있다.

즉, 도 1 및 도 2와 같이, 코크스 로(10)는 석탄을 가열하여 석탄에 함유된 휘발성분을 제거함으로써 코크스를 생산하는 설비인데, 석탄이 장입되는 복수 탄화실(20)들을 구비하고, 외부 공기가 차단된 상태에서 석탄은 1240℃ 이상의 온도로 약 19시간 동안 가열되고, 이때 석탄에 함유된 휘발성분이 제거되고 회백색의 코크스가 생산된다.

한편, 코크스 로(10)의 탄화실(20)에 제공된 상승관(30)의 댐퍼(32) 조작에 따라 탄화실(20)의 COG가 처리되는데, 석탄이 코크스 로(10)에 장입되고 연소실에서 가스가 연소되어 열이 가해지면, 탄화실(20)에 장입된 석탄은 건류된다.

이때, 열분해 작용에 의해 발생된 COG는 코크스 로(10)의 탄화실(20)상의 상승관(30)과 이에 연결된 곡관부(34), 수집관(36) 및 흡인라인(38)을 거쳐 화성공장으로 보내지게 된다.

그리고, 상승관(30)에는 상승관을 개폐시키는 리드(40)가 설치되고, 리드(40)에는 오픈 레버가 구비되며, 곡관부(34)에는 외부 작동레버로 조작되는 상기 댐퍼(32)가 장착된다.

즉, 상승관(30)은 코크스 로(10)의 탄화실(20)에 석탄을 장입하여 가열하는 경우 발생하는 COG를 화성공장으로 보내는 통로 기능을 하고, 댐퍼(32)는 상승관(30)에 연결된 곡관부(34)와 수집관(36)사이의 개폐를 가능하게 한다.

다음, 이하에서는 앞에서 설명한 코크스 로의 탄화실 상의 상승관을 일부 대체하여 겸용하는 본 발명의 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)에 대하여 상세하게 살펴본다.

먼저, 도3에서는 본 발명에 따른 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)의 전체 구성을 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명 장치(100)는 앞의 도 2에서 설명한 상승관(30)에서 'A' 부분을 대체하여 코크스 로(10)의 상승관(30)을 일부를 겸용하는 헌열 회수장치(100)로 제공될 수 있다.

즉, 다음에 상세하게 설명하고 도 2,3과 같이, 본 발명의 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)는 그 하측의 하부벽체(140)가 코크스 로(10)의 탄화실(20)에 얻히고(탑재되고), 그 상측의 상부벽체(150)가 상승관(30)의 곡관부(34)와 플랜지형태로 체결되어 연결될 수 있다.

예컨대, 상기 도 2의 상승관의 'A'부분은 상측 곡관부(34)와 연결되는 상승관(30)의 직관부 부분에 해당될 수 있어, 다음에 상세하게 설명하듯이, 본 발명 장치(100)가 대체되는 것을 용이하게 할 것이다.

그리고, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)는, 크게 코크스 로(10)에서 발생된 고온의 COG가 흐르는 COG통로(110) 및, 상기 COG 통로(110)의 외곽으로 상승관(30)의 일부를 대체하여 밀폐 제공되되, 고온의 COG로부터 열회수토록 열매가 흐르는, 다음에 상세하게 설명하는 제1 내지 제3 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300)(400)들을 포함하여 제공될 수 있다.

따라서, 도 2 및 도 3과 같이, 본 발명의 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)는 밀폐 구조로 상승관(30)의 일부로 대체되어 제공되면서 그 내부를 통과하는 고온의 COG로부터 헌열을 누출없이 안정적으로 회수할 수 있고, 구조적으로도 견고하고, 필요시 본 발명 장치의 교체도 쉽게 할 수 있을 것이다.

다음, 본 발명에 따른 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)에서, 실질적으로 고온 COG로부터의 헌열 회수를 가능하게 하는 본 발명 제1 내지 제3 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300)(400)들에 대하여 구체적으로 살펴본다.

다만, 이하의 본 실시예 설명에서는 고온의 COG가 직접 또는 간접으로 접촉하여 그 헌열의 회수를 가능하게 하는 열매를 물(스팀)로 설명하고, 이에 본 발명의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300)(400)들에 구비된 배관들은 열매로 냉각수(스팀)가 흐르는 '수관'들로 설명한다.

물론, 본 발명에서 열매가 반드시 물(냉각수)로 한정되어야 하는 것은 아니고, 가스나 기타 알려진 열매 물질을 사용하는 것에는 전혀 문제가 없고, 따라서 배관들도 반드시 수관으로 한정되어야 하는 것이 아님은 당연하다.

한편, 본 발명의 상기 제1 내지 제3 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200) (300)(400)들에 구비된 배관(수관)들은 상승관의 일부로 대체되는 벽체 기능을 수행하면서, COG와 내부를 통과하여 흐르는 열매의 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공될 수 있다.

즉, 열매인 물이 장치의 하부에서 상부로 수직한 수관들을 통하여 흐르기 때문에, 상승관 내부 COG통로(110)를 통하여 상승기류로 통과하는 고온 COG와의 전열시간이 그 만큼 늘어나고, 이를 헌열 회수 효율을 높이게 할 것이다.

특히, 본 발명의 상승관 헌열 회수장치(100)는 도 2에서 설명한 바와 같이, 기존 상승관(30)의 'A' 부분을 대체하여 상승관 겸용으로 제공되므로, 상승관의 상측 곡관부(34)를 제외하고는 거의 상승관 전체를 겸용하는 구조이므로, 전열 면적이나 전열시간이 매우 증가하게 되는 것이다.

다음, 도 4 및 도 5와 같이, 본 발명에 따른 제1 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)은, 내부에 상기 COG 통로(110)를 형성하고 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 내부를 통과하여 흐르는 열매의 흐름방향이 같은 병류형으로 제공되고 열회수를 위한 냉각수(W)가 흐르는 벽체 수관(210)들을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명 제1 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)은, 내부COG 통로(110)를 상승기류로 통과하는 고온의 COG가 상기 벽체수관(210)들에 직접 접촉하므로, 직접 열회수토록 제공될 수 있다.

이때, 바람직하게는 상기 벽체수관(210)들은 원형 파이프 들일 수 있고, 그 직경이나 두께 등의 규격은 열회수 환경이나 상승관 내구성들을 고려하여 적정하게 설정하면 된다.

바람직하게는, 상기 벽체 수관(210)들 사이를 밀폐 연결하는(용접되는) 격판(220)들이 더 제공될 수 있다.

즉, 도면에서는 격판들을 개재하는 것으로 도시하였지만, 상기 원형 파이프의 벽체수관(210)들을 연결하여 전체적으로 원형의 COG 통로(110)를 밀폐 구조로 형성할수도 있고, 또는 상기 벽체수관(210)들 사이를 적정하게 격판(220)들을 개재하여 수관(210)들의 원형 파이프의 측면에 용접 연결될 수 있을 것이다.

이와 같은 격판(220)들을 COG과 접촉하여 열을 벽체수관(210)들에 전달하는 전열판 기능을 제공할 수 있고, 수직한 관들의 연이은 용접 보다는 격판들을 개재하는 것이 설비 구축상 더 견고하고 간편하게 할 것이다.

그리고, 본 발명 제1 실시예의 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)의 상기 벽체수관(210)의 하단 빛 상단에는 냉각수 유입 및 배출 매니폴드(132)(134)와 연통 상태로 연결되는 절곡된 수평관(212)(214)들이 연결될 수 있다.

따라서, 원주방향으로 수평관(212)(214)들이 매니폴드(132)(134)에 연통하는 구조로 연결되고, 이에 냉각수(W)는 냉각수유입 매니폴드(132)->하단 수평관(212)->원형 파이프의 벽체수관(210)들-> 상단 수평관(214)->냉각수배출 매니폴드(134)를 통하여 흐르면서, 직접 접촉하는 고온의 COG로 부터 열을 안정적이면서 효과적으로 회수할 수 있을 것이다.

다음, 도 6 내지 도 8에서는 본 발명 장치(100)의 제2 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(300)을 도시하고 있다.

즉, 도 6 및 도 7과 같이, 본 발명 제2 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(300)은, 내부에 상기 COG 통로(110)를 밀폐 형성하는 금속내벽(310) 및, 상기 금속내벽(240)의 내측으로 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 내부를 통과하여 흐르는 열매의 흐름방향이 같은 병류형으로 제공되고 열회수를 위한 냉각수(W)가 흐르고 용접 결합되는 수관(320)들을 포함하여 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명 제2 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(300)은 고온 COG는 금속내벽(310)과 접촉하고 열이 수관(320)들에 전달되므로 간접 방식의 열 회수일 수 있다.

그리고, 도 4에서 설명하고, 도 6과 같이, 본 발명 제2 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)의 수관(320)들의 하단 빛 상단에는 냉각수 유입 및 배출 매니폴드(132)(134)와 연통 상태로 연결되는 절곡된 수평관(322)(324)들이 연결될 수 있다.

따라서, 원주방향으로 수평관(322)(324)들이 매니폴드(132)(134)에 연통하는 구조로 연결되고, 이에 냉각수(W)는 냉각수유입 매니폴드(132)->하단 수평관(322)->금속내벽(310) 외곽의 원형파이프의 수관(210)들-> 상단 수평관(214)->냉각수배출 매니폴드(134)를 통하여 흐르면서, 간접으로 고온 COG로부터 열을 회수할 수 있을 것이다.

이때, 도 7과 같이, 상기 수관(320)들은 금속내벽(310)에 제공되는 원통 파이프로 제공될 수 있고, 상기 금속내벽(310)의 일 측면에는 상기 수관(320)들을 고정하면서 금속내벽(310)으로부터 전달된 열을 수관(320)들에 더 충분하게 전달하는 냉각핀부재(330)들이 더 제공될 수 있다.

그리고, 상기 냉각핀부재(330)들은 도 6과 같이 수관의 길이방향으로 일정길이로 간격을 두고 금속내벽(310)에 용접 결합될 수 있는데, 이와 같은 냉각핀부재의 길이나 간격 등은 적절하게 조정하면 될 것이다.

한편, 도 8에서는 다른 형태의 냉각핀부재(330')를 도시하고 있는데, 예를 들어 도 7에서의 플레이트 형태의 냉각핀부재(330) 대신에, 선,후단부가 돌출된 구조로 제공될 수 있다.

이 경우, 금속내벽(310)이 밀폐된 COG통로(110)를 형성하므로, 원형 파이프인 수관(320)들은 상기 제2의 냉각핀부재(330')의 단부 돌출구조에 긴밀하게 끼우는 형태로 제공될 수 있을 것이다. 물론, 일부 스폿 용접 등을 통하여 더 견고하게 수관들을 설치할 수있을 것이다.

다음, 도 9 및 도 10에서는 본 발명 장치(100)의 제3 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(400)을 도시하고 있다.

즉, 본 발명 제3 실시예의 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단(400)은, 내부에 상기 COG 통로(110)를 밀폐 형성하고 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 내부를 통과하여 흐르는 열매의 흐름방향이 같은 병류형으로 제공되고 열회수를 위한 냉각수(W)가 흐르는 벽체 삼각수관(410)들을 포함하여 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명 제3 실시예의 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단(400)은 고온의 COG로 부터 직접 열회수토록 구성되는 것인데, 예를 들어 상기 냉각수(W)가 흐르는 벽체 삼각수관(410)들은 고온의 COG가 직접 접촉하면서 헌열이 냉각수를 통하여 회수될 수 있다.

더하여, 본 발명의 상기 제3 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(400)은, 상기 벽체 삼각수관(410)들 사이에 개재되는 삼각 지지대(420)들을 더 포함할 수 있다.

이때, 도 10에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 상기 벽체 삼각수관(410)들은 상기 삼각 지지대(420)를 사이에 두고 마주하는 관들이 서로 엇갈리게 순차로 배열되면서 용접(WE)되어 일체로 견고하게 밀폐 구조로 제공될 수 있다.

즉, 도 10과 같이, 상기 벽체 삼각수관(410)들은 단면상 삼각형태이므로 크기가 작은 삼각 지지대(420)와 일부만이 용접 고정되고, 나머지 양측 돌출면(D)에서는 고온의 COG와 접촉하므로, COG 접촉 면적이 원형 파이프 보다 더 확대되는 것을 가능하게 할 것이고, 이는 결과적으로 열 회수율을 더 높이도록 할 것이다.

그리고, 도 9 와 같이, 상기 벽체 삼각수관(410)들은 내부가 중공되고 상,하단은 밀폐되고, 상기 벽체 삼각수관(410)의 상단과 하단을 밀봉상태로 관통한 하측 및 상측 연결관(412)(414)들이 앞에서 설명한 하측의 냉각수유입 매니폴드(132)와 상측의 냉각수배출 매니폴드(134)와 연통 상태로 연결될 수 있다.

따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 냉각수(W)는 냉각수유입 매니폴드(132)->하측 연결관(412)->벽체 삼각수관(310)들->상측 연결관(414)->냉각수배출 매니폴드(134)로 흐르면서 COG로부터 헌열을 회수하게 된다.

이때, 상기 삼각지지대(420)는 삼각 중실빔 형태로 제공될 수 있으나, 그 크기에 따라 내부가 중공된 삼각관으로 제공될 수 있고, 이경우 내부 중공부의 공기가 열을 전달하는 역할을 할 수 있을 것이다.

다음, 도 4 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 지금까지 설명한 본 발명 장치(100)의 상기 제1 내지 제3 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300) (400)의 외곽으로 제공된 단열부재(120)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 단열부재(120)는. 유리섬유나 암면 등의 알려진 단열재로 제공될 수 있고, 본 발명의 직,간접으로 COG와 접촉하는 제1 내지 제3의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300)(400)들에 구비된 앞에서 설명한 수관(210)(320)(410)들의 외곽에서 긴밀하게 포위되므로, 관들에서 방출된 열이 장치 외부로 누출되지 않도록 포집하여 결과적으로 헌열 회수 효율을 높이도록 할 것이다.

물론, 도면에서는 구체적으로 도시하지 않았지만, 상기 단열부재(120)는 외곽에서 와이어 등으로 조여져 견고하게 시공될수 있을 것이다.

다음, 도 4,6,9에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치(100)는, 바람직하게는 상기 제1 내지 제3 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300)(400)들의 하측에 연계되면서 코크스 로(10)의 탄화실(20)에 탑재되는 철피(142)와 내화재(144)로 이루어진 하부 벽체(140) 및, 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 상측에 제공되되, 상기 상승관(30)의 곡관부(34)와 플랜지 체결되는 플랜지(156)가 형성된 철피(152)와 내화재(154)로 이루어진 상부 벽체(150)를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명 장치(100)가 도 2의 'A' 부분의 기존 상승관(30)의 일부로 대체되면서 상승관 겸용으로 제공될 수 있는 것이다.

예를 들어, 도 4,6,9에서 도시한 바와 같이, 본 발명 장치(100)의 상기 하부벽체(140)는 코크스 로(10)의 탄화실(20)의 내화벽돌 상의 천장철피(20a)에 제공된 소켓부(190)에 얻혀지고, 그 외곽으로 소켓(190)과 하부 벽체(140)의 철피(142)는 몰드(M)로 처리되고, 이와 같은 몰드(M)는 열이 가해지면서 견고하게 굳게되고, 결국 본 발명 장치(100)의 하부벽체(140)는 탄화실 상에 긴밀하고 견고하게 탑재될 수 있다.

그리고, 도 2,3 및 도 4,6,9와 같이, 본 발명 장치(100)의 상기 상부벽체(150)는 그 철피(152)에 제공된 플랜지(170)부분이 기존 상승관(30)의 상단측에 제공되는 곡관부(34)의 플랜지(미부호)와 체결되어 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명의 코크스 로(10)의 상승관 헌열 회수장치(100)는, 하부벽체(140)는 코크스 로(10)의 탄화실(20)에 제공된 소켓부(190)에 얻혀져 몰딩처리되고, 상부벽체(150)는 상승관(30)의 상단측 곡관부(34)와 플랜지 체결되면서, 도 2의 기존 상승관(30)의 'A'부분을 완전하게 대체하여 제공될 수 있는 것이다.

그리고, 도 4,6,9에서 도시한 봐와 같이, 상기 상부벽체(150)의 철피(152)에는 본 발명 장치(100)의 상승관 탑재를 위한 견인브라켓(180)이 제공될 수 있어, 작업을 편리하게 할 것이다.

다음, 도 3,도 4,도 6 및 도 9에서 도시한 바와 같이, 본 발명 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)는, 바람직하게는 상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300)(400)의 하측으로 스팀, 이산화탄소, 공기 및 질소가스 중 어느 하나를 분사하는 하나 이상의 분사노즐(160)들을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 상기 분사노즐(160)은 구체적으로는, 탄화실(20)에서 COG가 유입되는 초기 위치로서, 상기 냉각수유입 매니폴드(132)의 하측으로 하부 벽체(140)의 철피(142)와 내화재(144)를 관통하여 양측에 2개가 배치될 수 있다.

예를 들어, 본 발명 장치(100)의 내부 COG 통로(100)에 스팀을 분사하면, C + H₂O -> CO + H_2,ΔH=+131.4 kJ/mol가 되어 내부에 부착된 부착카본(C)은 화학 작용으로 제거될 수 있다.

또한, 이산화탄소를 분사하면, C + CO₂ → 2CO, ΔH=+172.6 kJ/mol가 되어 부착카본이 화학 작용으로 제거될 수 있다, 그리고, 분사노즐(160)을 통하여 내부에 공기를 분사하면, C + O₂ → CO_2,Δ393.5 kJ/mol가 되어 역시 화학작용으로 부착카본을 제거할 수 있다.

이때, 질소가스(N₂)는 (고압으로) 분사되면서 물리적으로 부착카본을 제거할 수 있다.

결국, 본 발명의 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)는, 장치의 하부벽체(140)에 관통 제공된 분사노즐(160)을 통하여, 스팀, 이산화탄소나 공기를 분사하여 화학작용으로 부착카본을 제거할 수 있거나, 질소가스를 분사하여 물리적으로 카본이 부착되지 않게 하거나, 부착 카본의 탈락을 가능하게 할 것이다.

따라서, 지금까지 설명한 본 발명의 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치(100)는, 앞에서 충분하게 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3 실시예의 상승관 겸용 열회수 벽체수단(200)(300)(400)들을 기반으로, 특히 이들에 구비된 배관(수관)들이 상승관의 일부로 대체되는 벽체 기능을 수행하면서, COG 통로(110)를 상승기류로 통과하는 COG와 배관(수관)들의 내부를 통과하여 흐르는 열매(물,스팀)의 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공할 수 있다.

즉, 본 발명은 기존 코크스 로의 상승관 일부를 본 발명 헌열 회수장치로 대체 가능하게 함으로써, 전반적인 장치 간소화를 통한 비용 절감 등의 경제점 이점을 제공하고, 전열 면적을 증가시키고, 기존 열매 누출 등이 방지되는 등의 다양한 이점들을 제공하는 것이다.

결국, 본 발명은, 일관제철공정 내 코크스 제조 공정의 에너지 소비를 10% 이상 저감할 수 있게 할 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10... 코크스 로 20.... 탄화실
30.... 상승관 34.... 곡관부
100.... 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치
110.... COG 통로 120.... 단열재
132.... 냉각수유입 매니폴드 134.... 냉각수배출 매니폴드
140,150.... 하부 및 상부 벽체 160.... 분사노즐
200,300,400.... 상승관 겸용 열회수 벽체수단
210.... 벽체 수관 220.... 격판
310.... 금속내벽 320.... 수관
330.... 냉각핀부재 410.... 벽체 삼각수관
420.... 지지대

Claims

코크스 로에서 발생된 고온의 COG가 흐르는 COG 통로; 및,
상기 COG 통로의 외곽으로 상승관의 일부를 대체하여 제공되되, 고온의 COG로부터 열회수토록 열매가 흐르는 상승관 겸용 열회수 벽체수단;
을 포함하여 구성된 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제1항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 내부에 상기 COG 통로를 형성토록 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 열매 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공되는 벽체 배관들;
을 포함하여 적어도 COG로부터 직접 열회수토록 구성된 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제2항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 벽체 배관들 사이를 밀폐 연결하는 격판들;
을 더 포함하는 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제1항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 내부에 상기 COG 통로를 형성토록 수직 제공된 금속내벽; 및,
상기 금속내벽의 외곽으로 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 열매 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공되는 배관들;
을 포함하여 적어도 COG로부터 간접 열회수토록 구성된 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제4항에 있어서,
상기 금속내벽의 외측면에 상기 배관들에 열전달토록 제공된 냉각핀부재들;
을 더 포함하는 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제1항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 내부에 상기 COG 통로를 형성토록 수직으로 복수개 배열되면서 COG와 열매 흐름방향이 같은 병류(parallel flow)형으로 제공되는 벽체 삼각배관들;
을 포함하여 적어도 COG로부터 직접 열회수토록 구성된 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제6항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단은, 상기 벽체 삼각배관들 사이에 개재되는 삼각지지대들을 더 포함하고,
상기 벽체 삼각배관들은 상기 삼각 지지대를 사이에 두고 서로 엇갈리게 순차로 배열되면서 밀폐토록 용접되는 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 외곽으로 제공된 단열부재;
를 더 포함하는 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단에 구비된 배관들의 하측 및 상측에 열매를 유입 및 배출토록 연계되는 열매 유입 및 배출 매니폴드들;
을 더 포함하는 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 하측에 제공되면서 코크스 로의 탄화실상에 탑재되는 하부 벽체; 및,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 상측에 제공되되, 상기 상승관의 곡관부와 체결되는 상부 벽체;
를 포함하여 적어도 장치가 상승관의 일부를 대체하여 상승관 겸용으로 제공되는 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 상승관 겸용 열회수 벽체수단의 하측으로 스팀, 이산화탄소, 공기 및 질소가스 중 어느 하나를 선택적으로 분사하는 하나 이상의 분사노즐;
을 더 포함하여 적어도 부착카본의 제거나 부착을 방지토록 구성된 코크스 로의 상승관 헌열 회수장치.