【명세서】

【발명의 명칭】

코크스오븐조업 방법 및장치

【기술분야】

코크스오븐에 대한개선된조업 방법 및장치를개시한다.

【발명의 배경이 되는기술】

일반적으로 _, 제철공정에서 코크스 오븐을 통해 석탄의 건류가 이루어진다.

코크스 오븐은 내부에 석탄을 장입하여 건류시키는 탄화실과， 탄화실로 석탄 건류에 필요한 열을공급하는 연소실아 교대로 연속배치된 구조로되어 있다.

각각의 탄화실에 석탄이 장입되고 연소실로 열량이 공급되어， 간접 열전달 방식에 의해 연소실에서 공급되는 열에 의해 탄화실 내의 석탄이 가열되면서 코크스가제조된다.

탄화실 내에서 가열되는석탄은 탄화실 벽쪽에서 중심부로 열전달이 이루어지면서 벽쪽에서부터 코크스화 되어 간다. 초기에는 수분의 영향에 의해 탄화실 중심부의 온도변화가크지 않다가수분이 모두건조된후에는 급격하게 온도가 상승하게 된다. 연소실의 온도에 따라 탄화실 중심부의 온도 상승률과 최종 건류 온도에 영향을 주게 된다. 건류가 완료되었다고 평가되는 시점인 1000°〔 부근에서 온도 곡선은 그 기울기가 서서히 감소하고평형 점에 이르게된다.

연소실에 공급되는 열량은 연소실의 온도로 표현된다. 석탄을 가열하는 온도인 연소실의 온도는 코크스 오븐의 가동율과 직접적인 상관관계를 갖는다. 연소실의 온도가 높은 경우 석탄의 건류 시간이 감소하여 오븐가동율은증가하게 된다.

코크스오븐은오랜조업 기간을거치면서 노화되어 있어， 현재조업 온도가높지 않더라도 열화및 연소조건의 변화로실제 온도는큰폭으로 증가해 있다. 이에， 코크스오븐의 조업 온도를재설정할필요가있다. 【발명의 내용】

【해결하고자하는과제】 2019/124694 1»（：1^1{2018/012052

탄화실 내부 온도를 검출하여 코크스 오븐의 조업 온도를 재설정할 수있도록된코크스오븐조업 방법 및장치를제공한다.

코크스오븐의 실제 가동율을평가하여 조업에 반영할수 있도록된 코크스오븐조업 방법 및 장치를제공한다.

코크스 오븐의 가동율과 연소실의 온도를 최적화할 수 있도록 된 코크스오븐조업 방법 및 장치를제공한다.

【과제의 해결수단】

본 구현예의 조업 방법은, 코크스 오븐의 탄화실 중심부 온도를 검출하는검출단계, 검출된 탄화실온도로부터 코크스오븐가동율에 따른 코크스 오븐 조업 온도 적정성 여부를 평가하는 평가 단계， 평가 결과에 따라 코크스 오븐 가동율에 따른 코크스 오븐 온도를 재 설정하는 설정 단계를포함할수있다.

상기 검출 단계는 탄화실의 폭방향 중심을 따라 상하방향으로 프로브를 삽입하는 단계, 탄화실로 삽입된 프로브를 통해 건류 과정에서 탄화실중심부온도를연속적으로검출하는단계 를포함할수있다.

상기 검출단계는탄화실상하방향을따라상부와중부 및 하부에서 온도를검출할수있다.

상기 평가 단계는 탄화실 온도가 기 설정된 건류 목표 온도에 도달했을 때의 경과 시간을 도출하고 이로부터 총 건류 시간을 계산하는 단계， 계산된 가동율에 따른 총 건류시간을 정상 조업 하에서 가동율에 따른 총 건류시간과 비교 연산하여 코크스 오븐 조업 온도 적정성을 판단하는단계를포함할수있다.

상기 평가단계에서, 건류목표온도는 950° (:일수있다.

상기 평가 단계에서, 총 건류 시간은 상기 경과 시간에 2 시간을 더하여 계산될수있다.

상기 코크스 오븐 가동율은 탄화실당 건류시간이 24시간 일때를 100%로설정할수있다.

본구현예의 코크스오븐조업 장치는， 코크스오븐의 탄화실내부로 삽입되어 건류 과정에서 탄화실 중심부 온도를 검출하는 검출부, 상기 검출부에 연결되어 검출부로부터 인가된 시간별 온도를기록하는 데이터부， 2019/124694 1»（：1^1{2018/012052

상기 데이터부에 연결되어 데이터부에 기록된 결과로부터 코크스 오븐 가동율에 따른코크스오븐조업 온도적정성 여부를연산하고코크스오븐 온도를재설정하는제어부를포함할수있다.

상기 검출부는탄화실의 폭방향중심을따라삽입되어 탄화실온도를 5 검줄하늘 프로브， 상기 프로브를 탄화실의 폭방향 중심을 따라 안내하는 유도부를포함할수있다.

상기 유도부는 코크스 오븐의 탄화실 상단 리드에 설치되고 탄화실 내부로연장되어 프브로를안내하는유도관을포함할수있다.

상기 프로브는 탄화실 상하 방향을 따라 상부와 중부 및 하부에서

₁₀ 온도를검줄할수있다.

【발명의 효과】

이와 같이 본구현예에 의하면, 탄화실의 온도 검출을 통해 코크스 오븐의 조업 온도를재설정하여 가동율을최적화할수 있게 된다. 이로부터 코크스의 품질을향상시킬수있게 된다.

₁₅ 적정한 코크스 조업 온도를 통해 지나친 열량 공급을 방지하고 코크스 건류 열량 저감을 통해 에너지의 낭비를 줄이고 원가를 절감할 수 있게 된다.

지나친 열량공급으로인한코크스오븐의 열화및손상을방지할수 있게 된다.

₂₀ 프로브를통해 정확히 탄화실의 석탄중심부온도를검출하여 신뢰성 있는데이터를구축할수있게 된다.

【도면의 간단한설명】

도 1은본실시예에 따른조업 설비를구비한코크스오븐을도시한 개략적인도면이다.

₂₅ 도 2는본실시예에 따른코크스오븐탄화실 온도검출부를도시한 개략적인도면이다.

도 3은 본 실시예에 따른 코크스 오븐 탄화실 온도 검출 결과를 나타낸개략적인그래프이다.

도 4는본실시예에 따라코크스오븐탄화실조업 온도를재 설정한

30 결과를나타낸그래프이다. 2019/124694 1»（：1^1{2018/012052

【발명을실시하기 위한구체적인내용】

이하, 첨부한 도면을 참조하여， 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할수 있는 바와같이, 후술하는실시예는본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며， 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는특정 특성， 영역， 정수, 단계, 동작， 요소및/또는성분을구체화하며, 다른특정 특성， 영역， 정수， 단계， 동작， 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는것은아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를포함하는모든용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고， 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되자 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 조업 설비를 구비한 코크스 오븐을 도시하고 있고, 도 2는 본 실시예에 따른 코크스 오븐 탄화실 온도 검줄부를도시하고있다.

도 1에 도시된 바와 같이， 본 실시예의 ^· 코크스 오븐 조업 장치는, 코크스 오븐 (10)의 탄화실 (12) 내부로 삽입되어 건류 과정에서 탄화실 중심부 온도를 검출하는 검출부 (20) , 검출부에 연결되어 검출부로부터 인가된 시간별 온도를 기록하는 데이터부 (30) , 데이터부에 연결되어 데이터부에 기록된 결과로부터 코크스 오븐 가동율에 따른 코크스 오븐 조업 온도 적정성 여부를 연산하고 코크스 오븐 온도를 재 설정하는 2019/124694 1»（：1^1{2018/012052

제어부 (40)를포함할수있다.

검출부 (20)는 석탄 건류 과정에서 탄화실 (12)의 중심부 온도를 연속적으로 검출한다. 이를 위해, 검출부 (20)는 탄화실의 폭방향 중심을 따라 삽입되어 탄화실 온도를 검출하는 프로브 (22) , 프로브를 탄화실의 폭방향중심을따라안내하는유도부를포함할수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 프로브 (22)는 탄화실 상하 방향을 따라 길게 연장되고, 상부와 중부 및 하부에는 온도 검출을 위한 서모 커플 (比라 에 _{1¾)16) (23)} 이 설치된다. 프로브 (22)는 탄화실 (12) 중심부에 수직으로 설치되어, 각 위치에 설치된 서모 커플 (23)을 통해 탄화실 (12) 중심부의 하부와중간및상부의 온도를검출할수있다.

프로브 (22)의 상부와중부및 하부에 각각서모커플이 설치됨으로써， 탄화실 중심부의 온도를 정확히 검출할수 있다. 프로브의 상부와중부 및 하부에 설치된 서모 커플 (23)이 각 위치에서 온도 변화를 검출한다. 프로브를통해 측정된 결과를통해 탄화실 중심부의 상부， 중부 및 하부의 승온 패턴을분석할수 있다. 이로부터 연소실의 높이별 온도편차분석이 가능하다:

본 실시예에서， 검출부는 탄화실의 내측 상단 가스 (¥이의 온도를 검출할 수 있도록， 프로브 (22)에 별도의 가스 온도 검출용 서모커플을 더 구비할수 있다. 서모커플을통해 탄화실 내 탄중온도와더불어 000가스 온도를 검출함으로써， 탄화실의 내부 온도를 보다 정확히 검출할 수 있게 된다.

유도부는 코크스 오븐 탄화실 ( 12)의 상단 리드 (26)에 설치되고 탄화실 ( 12) 내부로 연장되어 프브로 (22)를 안내하는 유도관 (24)을 포함할 수있다.

유도관 (24)을통해 프로브 (22)가안내됨으로써， 도 2에 도시된 바와 같이， 프로브 (22)를 정확히 탄화실 (12)의 폭방향 양 벽면 사이의 중심부를 따라탄화실내부로삽입 설치할수있게된다.

본실시예에서 , 유도관 ( ₂ 4)은예를들어 탄화실상단에 개폐가능하게 설치된 상단 리드 (26)에 설치될 수 있다. 유도관 (24)은 내부가 관통된 관 구조물로， 상단 리드 (26)에 수직으로 설치되어 탄화실 내부로 연장된다. 2019/124694 1»（：1^1{2018/012052

유도관 (24)은 프로브 (22)의 진행방향을 직선으로 가이드할 수 있도록 충분하게 길게 연장 형성될 수 있다. 유도관 (24)은 상단 리드 (26)에서 탄화실 (12)의 ·중심부를 따라 연장 형성된다. 유도관 (24)의 내경은 프로브 (22)가 삽입가능하면서 프로브가 내부에서 유동되지 않는 정도의 크기로형성될수있다.

이에， 프로브 (22)는 유도관 (24)을 통해 안내되어 정확히 탄화실의 중심부를따라탄화실하부로삽입된다.

프로브 (22)에서 연속적으로 검출된 탄화실의 온도는 데이터부 (30)로 인가된다. 데이터부 (30)는 석탄 건류가 개시된 이후 시간 별로 검출된 탄화실 (12)중심부온도를인가받아이를저장한다.

제어부 (40)는 데이터부 (30)에 기록된 시간별 탄화실 중심부 온도 결과를 연산하여， 코크스 오븐 가동율에 따른 코크스 오븐 조업 온도 적정성 여부를 평가하고 코크스 오븐 온도를 최적화 상태로 재 설정한다. 예를 들어， 제어부는 연소실로 연소용 가스를 공급하는 공급부를 제어하여 열량의 공급을최적화된온도조건에 맞춰 연소용가스를공급할수있다. 이에， 오랜 기간 조업으로 인해 연소실 상태가 변화된 경우에도， 실제 연소실 내부 온도를 코크스 오븐 가동율에 맞춰 재 설정할 수 있게 된다. 따라서， 조업시 지나친 열량이 공급되는 것을 방지하고 적정한 코크스오븐조업 온도로건류작업을실시할수있게 된다.

이하， 본실시예에 따른코크스오븐조업 과정을설명한다.

본실시예에 따라코크스오븐 건류과정에서 탄화실 내측중심부의 온도를 검출함으로써， 이를 통해 코크스 오븐 조업 온도를 적절하게 재 설정할수있다.

프로브를 통해 건류 과정에서 코크스 오븐의 탄화실 중심부 온도가 검출된다. 프로브는 탄화실의 폭방향 중심을 따라 상하방향으로 삽입되어 탄화실내측중심부온도를연속적으로검출한다 .

탄화실 내부 온도가 검출되면, 검출된 탄화실 내부 온도로부터 코크스오븐가동율에 따른코크스오븐조업 온 _. 도적정성 여부를평가한다. 코크스 오븐 조업 온도가 적정한지 여부를 판단하기 위해， 먼저， 가동율 별로 탄화실 온도가 기 설정된 건류 목표 온도에 도달했을 때의 2019/124694 1»（：1^1{2018/012052

경과 시간을 도출한다. 프로브를 통해 탄화실 내부 온도가 시간 별로 검출됨으로써， 시간별 탄화실 내부 온도 변화를 통해 탄화실 온도가 건류 목표온도에 도달했을때의 경과기간을용이하게 확인할수 있다. 그리고, 이로부터 가동율에 따른 총 건류 사간을 계산한다. 본 실시예에서 , 건류 목표온도는 950° (:일 수 있다. 또한， 총 건류 시간은상기 경과 시간에 2 시간을더하여 계산될수 있다. 예를들어， 건류개시 후건류목표온도인 950° (:에 도달하는 데, 22시간이 소요되었다면， 이로부터 2시간을 더한

24시간이 총 건류 시간으로 계산될 수 있다. 코크스 오븐의 조업 온도에 따라건류목표온도인 950° (:에 도달하기까지의 시간이 달라진다.

이와같이, 총건류시간이 계산되면， 가동율에 따른총건류시간을 정상조업 하에서 가동율에 따른총건류시간과비교연산하는과정을거쳐, 코크스오븐조업 온도적정성을판단할수있다.

정상 조업 하에서 가동율에 따른 총 건류기간이라 함은， 연소실의 조건이 정상인상태에서 설정된조업 온도에 대한각가동율별로나타나는 총건류시간으로이래할수있다.

본 실시예에서, 코크스 오븐 가동율은 탄화실당 총 건류시간이 24시간일 때를 100%로 설정할 수 있다. 가동율은 (24/탄화실당 총 건류시간) _{>< 100} 으로 계산될 수 있다. 즉， 24시간에 탄화실의 석탄 건류가 이루어져 압출이 완료되면 가동율이 100%라고 할 수 있다. 예를 들어， 코크스 오븐 가동율이 100%라고 하면 정상 조업 상태의 온도 조건에 총 건류시간이 24시간이며， 가동율이 85%라고 하면 총 건류시간은 대략 28시간인것이다.

총건류시간이 계산되면， 탄화실 내부온도를통해 검출된 가동율에 따른 총 건류시간을 정상 조업하의 가동율에 따른 총 건류시간과 비교 연산한다. 이로부터 코크스오븐조업 온도적정성을판단할수있다.

예를 들어, 가동율이 85%로 조업하는 경우， 정상 조업 하에서 가동율에 따른 총 건류시간은 대략 28시간이 된다. 여기서 실제 탄화실 내부 온도 검출을 통해 계산된 총 건류시간이 20시간이라면 약 8시간의 건류시간차이가발생되며, 코크스오븐조업 온도가너무높다는 것으로 판단할수있는것이다. 2019/124694 1 ^» （：1^1{2018/012052

도 3은 본 실시예에 따라 코크스 오븐 탄화실 온도 검출 결과를 예시한 그래프이다. 탄화실의 내부 온도를 검출함으로써, 도 3에 나타낸 바와 같이，코크스 오븐 가동율에 따라 탄화실의 내부 중심부 온도와 시간과의 관계를그래프로표시할수있다.

도 3에서 축은 탄화실 내부 중심부 온도를 나타내며， X축은 건류

，개시 이후경과시간을나타낸다. 그리고각곡선은가동율별로경과시간에 대한 온도 변화를 나타내고 있다. 즉， 각 곡선은 85%, 96%, 125%의 가동율에 대한온도검출결과를나타내고있다.

도 3의 그래프는 예를 들어， 가동율 별로 총 건류 시간（950°〔 도달시간에서 2시간을 더한 시간）이 정상적인 상태에서 가동율에 따라 나타나야할 총 건류시간보다 너무 빠른 상태를 나타내고 있다. 85%의 가동율로 조업을 진행하는 경우 정상적인 연소실 조업 온도 하에서는 총 건류 시간은 28시간이 소요되어야 한다. 그러나， 도 3에서와 같이 85% 가동율조업시 탄화실 내부온도에 따라구해진 총 건류시간은 20시간으로 차이가있다. 이에, 현재조업 온도가적정하지 않다고판단할수있다. 이와같이 탄화실중심부온도검출을통해 계산된가동율에 따른총 건류시간을 정상조업 하에서 가동율에 따른총 건류시간과 비교 연산하는 과정을거쳐, 코크스오븐조업온도적정성을판단할수있다.

코크스 오븐 조업 온도에 대한 적정성 여부가 판단되면, 그 평가 결과에 따라코크스오븐가동율에 따른코크스오븐온도를재설정한다. 도 4는본실시예에 따라코크스오븐탄화실조업 온도를재설정한 결과를예시하고있다.

도 4에서, 축은코크스 오븐조업 온도를 나타내며， X축은 코크스 오븐가동율을나타낸다. 코크스오븐조업 온도에 대한적정성을평가하여 조업 온도를 재설정할 수 있게 된다. 이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 가동율에 따른조업 온도가높은 경우설정전의 값에서 재설정후의 값으로 조업 온도를낮춰 재설정할수있다.

따라서， 코크스오븐조업 가동율과조업 온도를최적화하여, 지나친 열량 공급으로 인한 코크스 오븐 열화를 방지하고 코크스의 품질을 향상시킬수있게 된다. 2019/124694 1»（：1^1{2018/012052

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른실시예가본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다할것이다.

【부호의 설명】

10 : 코크스오븐 12 : 탄화실

20 : 검출부 22 : 프로브

23 :서모커플 24 : 유도관

26 : 상단리드 30 : 데이터부

40 : 제어부