코크스오븐 Bracing 관리 기술개발

Theories and Applications of Chem. Eng., 2002, Vol. 8, No. 1

김기홍, 이용국

포항산업과학연구원 에너지화성연구팀

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년

Development of Maintenance Technology for Coke Oven Bracing

Ki-Hong Kim, Yong-Kuk Lee

Energy & Chemical Process Research Team, Research Institute of Industrial Science & Technology(RIST)

서론

코크스오븐의 사용년수는 근래에 들어와서 진단, 보수기술의 발달과 더불어 점점 늘어나고 있는 추세이다. 오븐 장수명화에 영향을 주는 인자로는 기본적인 원료탄 배합에서 오븐의 일상관리까지 어느하나 중요치 않은 것이 없겠으나 본 연구는 오븐의 내화재를 지지하고 있는 bracing 관리를 효율적으로 하기 위한 방안의 하나로 진행하게 되었다. 오븐의 bracing 관리는 건전한 상태의 오븐을 유지하기위해 중요한 사항의 하나이다. Bracing 관리의 중요한 사항으로 조업조건 및 기상변화에 따른 각종 tierod와 이에 연결된 spring 조절을 어떻게 해줄 것인가를 결정해주는 일이다. 따라서 본 연구에서는 오븐 조업상황과 외부여건 변화에 따른 오븐의 금물부위 온도변화, 휨정도 및 tierods 온도변화와 이를 지지하는 spring의 길이 및 이에 미치는 하중을 연속적으로 측정할 수 있는 시스템을 구축하고 여기서 취득되는 데이터를 이용하여 bracing 관리기준을 정립하고자 하였으며, 이와 더불어 조업상황 변화에 따른 노상부의 온도를 예측하여 tierods의 온도변화 정도와 이에 따른 spring에 미치는 영향을 알아 보았다.

본론

실험 장치 및 방법

각종 센서 108개에서 나오는 데이터를 실시간으로 처리하여 코크스공장의 MCR(종합운전실)에 설치된 데이터 수집 및 분석을 위한 컴퓨터로 전송되게 시스템을 구성하였다. Fig.1은 측정시스템 구성도로 현장에 설치된 사항을 나타낸 것으로 각종 데이터는 노상에 데이터 신호 처리용 컨버터 및 증폭기를 설치하여 이곳에서 바로 MCR에 위치한 데이터 처리용 컴퓨터로 전송되게 되어 있는 시스템이다.  측정 센서들은 코크스오븐을 지지하는 buckstay의 변형 및 tierod의 장력변화 정도를 측정하기위한 strain gauge와 load cell 그리고 스프링의 변위를 측정하기위한 LVDT 및 오븐의 부위별 온도변화를 측정키위한 T/C로 구성되어 있다. Fig.2는 측정된 데이터를 처리하기위한 컴퓨터의 main화면을 나타낸 것으로 실시간으로 측정데이타를 보여주거나 보관하여 데이터를 가공할 수 있도록 되어 있다. 따라서 저장된 데이터를 활용하여 조업조건별,계절별,기상조건 변화별로 오븐 Bracing의 변화 상황을 알 수 있다.

Fig. 1 Tierod 장력측정 및 spring 변위 측정장치 시스템 구성도

Fig. 2 테이타 처리 컴퓨터의  Main 화면

측정결과 및 토론

Oven Bracing 측정시스템에서 나온 데이터를 이용하여 오븐의 조업조건 변화 및 기후변화에 따른 타이로드의 온도,장력 및 스프링 변위와 buckstay의 변형등에 관한 사항을 알아 보았다.

코크스오븐의 상부온도 변화를 살펴보면 Fig. 3 같이 나타난다.

Fig. 3 코크스오븐 상부온도 변화

Fig. 3에서 알 수 있듯이 오븐 조업 조건은 유사하다고 볼 때 강우량에 따른 오븐 상부 온도변화는 강우량에 따른 오븐 상부 온도변화는 여름철에 대략적으로 150mm 이상강우의 경우는 평균 36.2oC정도 하락하고, 50에서 100mm까지는 12 - 16oC정도, 20 - 50mm이하에서는 평균 5 - 10oC정도 하락하고 그이하의 강우량에서는 오븐 상부 온도에 영향이 없는 것으로 나타났다.

Fig. 4은 장마철 기간중 tierod의 장력 변화를 나타낸 그림이다. 그림에서 알 수 있듯이 비가 많이 내린 6월 18일(강우량:88 mm) 이후, 6월24일(강우량:155.5 mm) 이후, 7월1일(강우량:41.5 mm) 이후, 7월 5일(강우량:63.5mm) 이후, 7월 14일(강우량:90.0 mm) 이후, 7월 31일(강우량:56.0 mm) 이후에 tierod의 수축으로 장력이 급격히 상승했다가 정상으로 복귀되는 것을 알 수 있다. 7월4일을 기준으로보면 150 mm이상의 강우가 올 경우 정상치보다 overload가 64%, 강우가 50 - 100 mm가 온 경우는 20%로 나타났다. 150 mm 이상 폭우가 내린 경우에도 4-5일 이후에는 정상적으로 복귀되는 것을 알 수 있다.  이는 간접적으로 스프링의 변위가 복원되는 것을 보고도 알 수 있다.

Fig. 4 Tierod의 장력 변화

참고문헌

1. F. Hanlot, R. Bovi,3rd International Cokemaking Cogress,Gent,Belgium,

semtember 16-18,1996,p231

2. H. Durselen, Cokemaking International, 1 (1999)p40

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년