코킹에 적합한 석탄 케이크를 제조하기 위한 설비{INSTALLATION FOR PRODUCING A COAL CAKE SUITABLE FOR COKING}

본 발명은 코킹 오븐 챔버를 연속적으로 충전하기 위한, 코킹에 적합하고 진동 압축 (vibratory compaction) 을 이용하여 생산되는 석탄 케이크를 제조하기 위한 설비와 관련이 있다.

코크스의 제조시에 있어서, 석탄은 공기 배출구가 있는 코킹 오븐의 챔버에서 가열되어 가스가 제거된다. 코크스의 질을 향상시키기 위하여, 코킹될 석탄을 석탄 케이크로 압축하는 방법이 공지되어 있으며, 상기 석탄 케이크는 비어 있는 코킹 오븐 챔버 내로 연속적으로 가압된다.

석탄을 압축하기 위하여, 기계적인 스탬핑 (stamping) 장치가 공지되어 있으며, 상기 스탬핑 장치는 연속적으로 설치된 다수의 수직 스탬퍼 로드를 포함하고 있고, 상기 수직 스탬퍼 로드는 스탬핑 몰드의 길이에 걸쳐 분포되며, 하단부에서 플레이트 형상의 스탬퍼 바닥부를 갖는다. 압축 과정에서, 스탬핑 몰드에 채워지는 단단하지 않은 석탄층을 망치를 떨어뜨리는 것처럼 스탬퍼 바닥부에 의해 압축하도록, 스탬퍼 로드는, 특별한 리프팅 장치, 예컨대 쌍으로 가압되는 캠 디스크 (cam discs) 에 의해 상승되며, 이후에 자유 낙하된다.

DE 31 45 344 C 에는 스탬핑 장치가 기재되어 있는데, 상기 스탬핑 장치는 석탄을 압축하기 위한 자유 낙하 스탬퍼의 위치 에너지가 아닌, 스탬퍼 로드에 개별적으로 작용하는 진동기에 의해 스탬퍼 바닥부에 전달되는 진동 에너지를 사용한다. 마찬가지로, 코킹 석탄은 층층으로 연속적으로 압축되며, 즉, 단단하지 않은 석탄층은 스탬핑 몰드에 인도되어, 케이크의 길이와 폭에 걸쳐 균일하게 배분된 특정 밀도를 갖는 석탄 케이크를 형성할 수 있도록 상호 반복적인 스탬핑에 의해 연속적으로 압축된다. 예를 들어, 스탬핑 기계에서는, 20cm 높이의 석탄의 다섯개 층은 예컨대 1.0 m 의 스탬핑이 완료된 석탄 케이크의 높이에 도달하기 위하여, 예컨대 층층으로 연속적으로 스탬핑이 될 필요가 있다. 이와는 별도로, 스탬퍼 바닥부에 의해 석탄 재료에 의한 스탬핑 몰드의 균일한 충전이 저해되기도 한다.

1916 년 6 월 2 일에 발행된 독일 특허 292 336 호에는 명시되지는 않았지만 코킹 전에 스탬핑으로 석탄을 압축하는 것이 아닌, 진동 기계에서의 진동에 의해 압축하는 방법이 이미 제안되어 있다. 상기 기술적 사상은 당업계의 기술분야에서 취합되지 못하고, 실용화되지 못하였다. 대신, 코킹될 석탄의 진동 압축의 면에서, DE 10 2005 031 188 B 에는 코킹 오븐 챔버의 상부에 있는 구멍을 통해 활동 진동 부재로서 케이블에 매달린 진동기를 도입하는 것이 소개되고 있으며, 상기 진동기는 오븐 챔버에 충전되는 단단하지 않은 석탄을 연속적으로 층층으로 압축시키기 위해 사용된다. 만일, 특히, 바인더가 사용되는 경우, 준비-진동-압축 고형화된 석탄층으로부터 매번 진동기를 밖으로 당기기가 쉽지 않기 때문이라면, 상기 제안의 실시는 어려움이 존재할 것으로 예상된다.

마지막으로, DE 10 2004 056 564 A 에는, 이 기술분야의 당업자가 코킹될 석탄의 진동 압축의 기술적 사상과는 별개로, 진동 기계가 아닌 유압 가압 장치가 제안되어 있으며, 연속적인 코킹의 목적을 위해 수평으로 놓여진 가압된 석탄 케이크를 제조하고 있다.

본 발명은 마모에 민감하고 고효율이 어려운 스탬핑 장치를 사용하지 않고 효과적이고 작동적으로 신뢰가능한 진동 압축 공정을 사용하여, 원칙적으로 소정의 구성 방식, 특히 대형 구성 방식의 코킹 오븐 챔버에 적합한 매우 큰 구성 방식을 또한 가질 수 있고 케이크의 길이 및 폭에 걸쳐 가능한 한 균일하게 분포하는 높은 밀도를 갖는 코킹에 적합한 석탄 케이크를 제조하기 위한 설비를 제공하는데 목적을 두고 있다.

본 발명에 따른 상기 목적은 특허청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 방법에 의하여 달성된다. 본 발명의 유리한 개선은 종속항에서 구체화된다.

본 발명에 따라, 석탄 케이크를 생산하기 위하여, 몰드 박스가 진동 테이블 위에 고정될 수 있는 적어도 하나의 가압-테이블 진동 기계가 사용되고, 1 회분의 원탄 재료를 충전한 후에 상부에 웨이트가 위치한다. 진동 테이블의 상부 측면과 상부에 있는 웨이트의 하부 측면 사이의 공간에서는, 특정 밀도 및 높이의 석탄 블록으로 진동 압축에 의하여 원탄 재료가 성형된다. 일반적으로 직사각형의 단면을 가진 몰드 박스를 올린 후에, 분출기에 의하여 진동 테이블로부터 상대적으로 입방형의 진동-압축된 석탄 블록을 밀어낸다.

진동 기계의 작동시에, 즉, 예컨대 진동 테이블에 연결된 불안정한 드라이브와 같은 진동 드라이브의 작동 시에, 압축될 원탄 재료가 몰드 박스 내에서 수직 진동을 실시하기 위하여 만들어지는 반면에, 상부의 웨이트는 위로부터 몰드 박스 내로 석탄 재료를 향하여 가압된다. 수직 진동은 압축되고 있는 석탄 블록의 표면으로부터 상부의 웨이트를 반복적으로 들어올려, 특정한 충격 진동수 및 충격 강도로 석탄 블록의 상부 측을 향하여 가압하도록 한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 진동과 동시에 스탬핑의 조합을 통해 원탄 재료의 압축이 발생하여, 특히 균일한 고압축의 석탄 블록의 고출력 또는 상대적으로 고품질의 매우 균일한 코크스를 형성하기 위하여 코킹 오븐 내에서 코크스화 되는 것에 적합한 석탄 케이크의 고출력이 가능하도록 한다.

본 발명에 따라 연속 진동-압축된 석탄 블록은 연속적으로 및/또는 층층으로 적층될 수 있고, 이동가능한 팰릿, 리프트장치 등과 같은 이동 장치를 사용하여, 예컨대 14.0m 의 길이, 4.0m 의 너비, 1.3 ~ 약 1.45m 의 높이의 구성 방식으로 소정의 구성 방식의 코킹에 적합하고, 상대적으로 큰 수평 챔버 코킹 오븐을 충전하는데 적합한 석탄 케이크는 다수의 진동-압축된 입방형 석탄 블록으로부터 구성될 수 있다.

석탄 케이크의 별개의 석탄 블록은 동일한 치수, 특히 동일한 높이 및 동일한 밀도를 각각 가져야만 한다. 상기 요건은 적어도 하나의 가압-테이블 진동 기계를 갖는 본 발명에 따라 제공된 용도에 의하여 충족되고, 주변 기기와 함께 상기 가압-테이블 진동 기계는 상당히 상이한 기술 분야에서, 즉 금속성 알루미늄이 전기 분해 셀에서 용융 플럭스 전기 분해에 의해 생산되도록 진동-압축된 애노드/캐소드를 사용하기 위해, 석유 코크스 및 피치의 가열 혼합물로부터의 애노드 및/또는 캐소드의 성형에서 작동적으로 신뢰할 수 있는 장치로서 수십년에 걸쳐 성공적으로 입증되었다 (예컨대 주식회사 오토텍 게엠베하, 쾰른/독일, 2007 의 소책자 "애노드 진동 압축기" 참조).

본 발명에 따라 진동-압축된 석탄 케이크를 생산하기 위한 설비가 수평 챔버 코킹 오븐 내로 인도해야 한다면, 본 발명의 추가의 특징에 따라, 적층 가압기는, 다수의 진동-압축된 석탄 블록으로 구성되는 석탄 케이크를 상응하는 코킹 오븐 챔버에 측면으로 가압할 수 있다. 하지만, 특히 수직 챔버 코킹 오븐의 경우에, 층층으로 쌓여진 다수의 진동-압축된 석탄 블록을 포함하는 석탄 케이크를 리프팅 장치를 사용하여 위로부터 상응하는 코킹 오븐 챔버에 인도하는 것은 또한 가능하다.

예를 들어, 시간 단위마다 제조된 진동-압축된 석탄 블록의 숫자로 표현되는 본 발명에 따른 설비의 용량을 증가시키기 위해, 원재료 충진 스테이션이 가압-테이블 진동 기계의 진동 테이블의 양 측면에 설치될 수 있으며, 고정된 몰드 박스를 포함하는 진동 테이블은 마주하는 충진 스테이션 사이에서 전후로 움직일 수 있으며, 즉 몰드 박스가 하나의 충진 스테이션에서 1 회분의 원탄 재료로 채워지는 동안, 몰드 박스를 충진하기 위한 다음 양은 다른 충진 스테이션에서 이미 준비되어 진다.

본 발명에 따른 진동 기계 설비의 경우에, 각각의 준비-진동-압축된 석탄 블록은 진동 테이블의 이동 운동에 대하여 횡방향으로 정확해 지도록 분출기에 의하여 팰릿과 같은 아래에 위치한 지지부를 향하여 진동 테이블로부터 가압된 후에, 적층 가압기는 충전될 코킹 오븐 챔버의 방향으로 적어도 석탄 블록의 길이만큼 석탄 블록을 아래에 위치한 지지부에 대하여 추가로 가압한다.

추가적으로 본 발명에 따른 설비의 용량을 증가시키기 위하여, 2 개의 대향하는 충진 스테이션을 가진 진동 스테이션을 포함하는 기계 유닛은, 석탄 블록을 수용하는 팰릿과 같은 아래에 위치한 지지부의 다른 측면에 거울상으로서 대향하여 설치된 추가의 기계 유닛을 가질 수 있고, 즉 총 2 개의 진동 스테이션 및 4 개의 충진 스테이션이 존재하며, 이들의 작동 주기는 동시에 제어될 수 있다. 이를테면, 그러한 이중 직렬식 진동 설비로, 시간 단위마다 성형될 수 있는 진동-압축된 석탄 블록의 수는 2 배가 될 수 있고, 그 결과로서 개별 블록으로부터 구성된 석탄 케이크의 매우 큰 너비가 또한 가능하게 된다.

본 발명 및 본 발명의 추가의 특징 및 이점은 도면에서 도식적으로 나타내는 예시적인 실시 형태에 근거하여 보다 자세하게 설명된다.

도 1 은, 코킹 오븐 챔버를 연속적으로 충전하기 위한 목적으로, 본 발명에 따라 코킹에 적합한 석탄 케이크를 생산하기 위한 설비를 평면도로 도시한다.
도 2 는, 다소 축소된 스케일으로, 도 1 에 따른 설비에서 각각 생산되었던 총 20 개의 진동-압축된 석탄 블록으로부터 구성된 석탄 케이크의 평면도를 도시한다.

도 1 에 따른 설비는 제 1 진동 스테이션 (10) 을 포함하는 제 1 기계 유닛을 가지고, 상기 진동 스테이션 (10) 은 발진 드라이브에 연결된 발진적으로 탑재된 진동 테이블을 가지며, 일반적으로 직사각형인 몰드 박스는 상기 진동 테이블에 고정될 수 있으며, 압축될 1 회분의 원탄 재료로 충전된 후에, 웨이트는 상부에 위치될 수 있다. 상하부에서 개방되는 몰드 박스는 예컨대 1.4m 의 길이 (x) 및 예컨대 2.0m 의 너비 (y) 를 가진다. 성형 후, 일단 입방형의 1.4m 의 길이 및 2.0m 의 너비, 및 예컨대 1.45m 의 높이의 몰드 박스가 들어 올려지면, 진동 테이블과 상부의 웨이트 사이에서 진동-압축된 석탄 블록은 운동 방향이 진동 기계의 가압 테이블의 가압 경로 (12, 13) 에 수직하는 분출기 (11) 에 의하여 팰릿과 같은 아래에 위치한 지지부를 향하여 가압된다.

진동 스테이션 (10) 의 진동 테이블의 양 측면의 각각에 원료 충진 스테이션 (14, 15) 이 배치되고, 고정된 몰드 박스를 포함하는 진동 테이블은 2 개의 충진 스테이션 (14, 15) 사이에서 전후로 움직일 수 있으며, 즉 몰드 박스가 충진 스테이션 (14) 에서 1 회분의 원탄 재료로 충진되고 있는 동안, 몰드 박스를 충진하기 위한 다음 양은 다른 충진 스테이션 (15) 에서 이미 준비되어 진다.

도 1 의 예시적인 실시형태에 따라, 2 개의 대향하는 충진 스테이션 (14, 15) 을 가진 제 1 진동 스테이션 (10) 을 포함하는 제 1 기계 유닛은 성형된 석탄 블록을 수용하는 아래에 위치한 지지부의 다른 측면에 대한 거울상으로서 대향하여 설치된 제 2 기계 유닛을 포함하고, 따라서 여기에서는 총 2 개의 진동 스테이션 (10 및 16) 및 4 개의 충진 스테이션 (14, 15 및 17, 18) 이 존재한다. 진동 스테이션 (16) 용 석탄 블록 분출기는 도면 부호 19 에 의하여 나타내어 진다. 각각의 경우에서, 2 개의 분출기 (11 및 19) 는 한 쌍의 블록을 형성하기 위하여 길이 x 및 너비 y 의 준비-진동-압축된 석탄 블록을 함께 가압한다고 볼 수 있고, 상기 한 쌍의 블록은 x = 1.4m 이고 2y = 4.0m 인 블록 구성으로 생산된다. 그런 다음, 상기 쌍의 석탄 블록이 충전될 코킹 오븐 챔버의 방향으로 적어도 상기 쌍의 블록의 길이 (x) 만큼 추가로 적층 가압기 (20) 에 의하여 한번에 그리고 동시에 가압되고, 새로운 한 쌍의 진동-압축된 석탄 블록을 위한 공간이 형성된다.

도 2 는 석탄 케이크 (21) 를 평면도로 도시한 것으로, 상기 석탄 케이크 (21) 는, 각각의 길이 (x) 는 1.4m 이고 너비 (y) 는 2.0m 인, 도 1 의 설비에서 생산된 10 쌍의 진동-압축된 석탄 블록으로부터 함께 가압되었고, 즉 총 2×10 개 = 20 개의 석탄 블록으로부터 구성되며 빈 코킹 오븐 챔버 내에 가압되도록 의도된 석탄 케이크 (21) 는, 14m 의 길이, 4.0m 의 너비 및 1.45m 의 높이 또는 두께의 구성을 가지며, 석탄 케이크의 길이 및 폭에 걸쳐서 균일하게 분산된 밀도, 예를 들어 1.14 t/m ³ 보다 더 큰 밀도를 가진다.

약 6% 의 미립자 원탄 재료에 함유된 자연 수분은 진동 압축에 의하여 성형되는 석탄 블록에 충분히 큰 안정성을 제공하는 바인더로서 충분할 수 있다. 하지만, 예컨대 피치와 같은 고유의 적합한 바인더로 압축되는 원탄 재료를 혼합하는 것도 가능하다. 마침내, 압축되는 원탄 재료 및 가열 혼합물로서 가능한 바인더를 준비하여, 진동 기계 또는 기계들에서 상기 혼합물을 성형하여 매우 안정한 석탄 블록을 형성하는 것도 가능하다.