KR100206498B1 - 고로취입용 혼합 미분탄 제조방법 - Google Patents

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Abstract

석탄의 휘발분함량에 따른 파쇄성의 정량화를 통하여 적정혼합탄종 및 그 혼합을 결정함으로써 하나의 파쇄기 내에서 동시에 서로 다른 성상을 갖는 2종의 석탄을 보다 효과적으로 혼합 파쇄할 수 있도록 하는 고로취입용 혼합미분탄 제조방법이 제공된다.

Description

고로취입용 혼합 미분탄 제조방법
제1도는 휘발분함량 25%이하인 저휘발분탄종 구역에서 휘발분함량과 파쇄성지수간의 상관관계를 나타내는 그래프
제2도는 휘발분함량 25%이상인 고휘발분탄종 구역에서 휘발분함량과 파쇄성지수간의 상관관계를 나타내는 그래프
제3도는 동일한 파쇄성지수를 갖는 저휘발분탄과 고휘발분탄의 휘발분함량관계를 나타내는 그래프
제4도는 상이한 두종류의 석탄 혼합시 혼합탄의 평균휘발분함량에 따른 저휘발분탄과 고휘발분탄의 혼합율을 결정하는 그래프
본발명은 고로취입용 혼합 미분탄 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 석탄의 휘발분 함량에 따른 파쇄성의 정량화를 통하여 적정혼합탄종 및 혼합율을 결정하는 방법에 관한 것이다.
고로를 이요한 용선제조공정에 있어서 고로 내의 열량확보 및 환원가스의 발생을 위해 코크스가 연료로 사용되고 있다. 그러나 이 경우에는 코크스의 제조에 따른 원가상승 및 환경오염의 문제가 대두된다.
따라서, 용선 제조원가를 절감하고 코크스 사용에 의한 환경오염 문제를 해결하기 위한 방안으로 풍구에서 미분탄 취입란스를 통해 보조연료인 미분탄을 직접 투입하여 코크스 사용량을 감소시키고자 하는 미분탄 취입조업이 활발히 진행되고 있으며 미분탄 취입량을 증대 시키고자 하는 노력 또한 다방면에서 시도되고 있다. 한편 고로 연소대의 형상조건상 매우 짧은 연소시간으로 인해 미분탄은 연소율이 높아야 하는데 단일탄종의 취입에 의존하고 있는 현재의 조업 여건상 연소성확보면에서 취입가능한 석탄의 성상이 제약을 받고 있다.
이와같은 탄종상의 제약을 극복하기 위해 2종의 서로 다른 석탄을 혼합하여 기존의 단일탄종 취입조업시 연소성이 낮아 취입이 곤란했던 문제점을 개선한 혼합탄 취입 방법이 개시된 바 있다(한국 특허출원제 93-31035). 이 방법에 의하면 휘발분 함량이 낮아 연소성이 불량하여 미분탄 취입이 불가능한 저휘발분탄에 고휘발분탄을 혼합하여 최종혼합탄의 휘발분함량이 25% 이상이 되도록 혼합하는 경우 혼합탄의 연소성이 확보되어 연소성 불량에 의한 문제점이 제거되기 때문에 미분탄 취입이 가능하게 되는 것으로 기술되어 있다.
한편, 현재 미분탄 취입공정에서는 원료탄을 대형 파쇄기에 장입하여 파쇄한 후 분체수송법에 의해 저장조로 운반하여 저장한 후 이를 분배장치를 통해 각 풍구로 수송하여 취입하고 있다. 이 조업의 경우 단일 탄종을 사용하기 때문에 원료탄을 파쇄기에 넣어 임의의 입도까지 파쇄한 후 저장조로 운반하는데 문제가 없으나 성상이 서로 다른 2종의 석탄을 혼합하여 미분탄 취입조업을 하고자 하는 경우 그 석탄의 파쇄 및 혼합을 어떻게 수행하는가 하는 것이 취입조업의 경제성 및 조업의 난이도를 결정하게 된다. 따라서, 혼합탄 취입조업의 실현을 위해서는 성상이 서로 다른 2종의 석탄을 보다 경제적이고 균일하게 파쇄하고 혼합할 수 있는 방법이 요구된다. 서로 다른 휘발분함량을 갖는 2종의 석탄을 파쇄하고자 하는 경우 석탄의 휘발분함량에 따라 파쇄정도가 서로 다르기 때문에 미분탄의 입도관리면을 고려할 때 서로 다른 원료탄 파쇄설비에 의해 각각의 석탄을 독립적으로 파쇄하기 위해 파쇄설비의 추가 설치가 필요하게 되며 파쇄 후 2종류의 미분탄을 다시 혼합하는 추가 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
그러나, 현재 공정에 사용되고 있는 파쇄기 내에서 성상이 서로 다른 2가지 석탄을 동시에 파쇄할 수 있는 경우 상기 문제점을 해결할 수 있게 된다. 즉, 동일한 파쇄기 내에서 2층의 서로 다른 석탄을 파쇄하는 경우에는 추가적인 파쇄설비의 설치가 필요치 않게 되고 미분탄이 파쇄되는 과정에서 서로 혼합이 이루어지기 때문에 파쇄 후 별도의 혼합공정을 생략할 수 있어 공정상의 부하를 제거할 수 있다.
그러나 이 경우에도 원료탄의 휘발분함량의 차이에 의하여 상이한 파쇄거동을 나타내게 되어 파쇄작업시 탄종에 따른 미분탄의 입도의 상이함 등이 발생하게 되고 미분탄의 입도관리가 매우 곤란하다는 문제점이 발생한다. 이로 인하여 취입성의 문제와 과파쇄 등으로 인한 파쇄설비의 진동 등 파쇄공정상의 문제점이 야기된다.
이에 본발명의 목적은 하나의 파쇄기 내에서 동시에 2종의 서로 다른 성상을 갖는 석탄의 혼합파쇄를 보다 효율적으로 하기 위하여 미분탄의 휘발분함량에 따른 파쇄성을 정량화함으로써 혼합파쇄가 가능한 탄종 및 혼합율을 결정할 수 있도록 하는 고로 취입용 혼합 미분탄의 제조방법을 제공하는데 있다.
본발명에 의하면, 휘발분 함량이 적은 저휘발분탄과 휘발분함량이 많은 고휘발분탄 각각에 대하여 휘발분함량과 파쇄성지수와의 상관관계를 도출하고, 동일한 파쇄성 지수를 갖는 저휘발분탄과 고휘발분탄의 휘발분함량관계를 결정한 다음, 상기 혼합탄의 평균휘발분 함량에 따라 저휘발분탄과 고휘발분탄의 혼합율을 결정함을 포함하는 고로 취임용 혼합미분탄 제조에 있어서의 혼합율 결정방법이 제공된다.
이하, 본발명에 대하여 상세히 설명한다.
제1도에는 휘발분함량이 25%이하인 저휘발분탄종의 휘발분함량에 따른 파쇄성지수를 나타내었다. 이때 파쇄성지수는 Hard Grove Index Tester로 통칭되는 파쇄성 측정장치를 사용하여 측정하였으며 파쇄성 지수가 높을수록 파쇄성이 좋은 석탄임을 의미한다.
제1도에 나타난 바와 같이 석탄의 휘발분 함량이 상이한 경우 파쇄성지수가 다름을 알 수 있으며, 휘발분 함량이 증가할수록 파쇄성지수도 증가하였다. 이 측정결과들을 토대로 하여 저휘발분탄종에서 도출한 휘발분함량과 파쇄성 지수간의 상관 관계식은 다음과 같다.
[일반식 1]
파쇄성 지수=1.7463 × (휘발분함량%) + 29.29 .......(1)
제2도에서는 휘발문 함량이 25%이상인 고휘발분탄종의 휘발분함량에 따른 파쇄성지수를 나타내었다. 고휘발분탄에 있어서는 상기 제1도의 경우와는 반대로 석탄의 휘발분함량이 증가할수록 파쇄성지수가 저하됨을 알 수 있다. 이 측정결과들을 토대로 하여 고휘발분탄종에서 도추한 휘발분함량과 파쇄성 지수간의 상관관계식은 다음과 같다.
[일반식 2]
파쇄성 지수 = -1.7844 × (휘발분량함량%) + 108.23 .....(2)
상기 식(1) 및 식(2)에 나타난 바와 같이, 석탄의 휘발분함량에 따라 파쇄정도가 다르므로 석탄의 휘발분함량차이에 의한 상이한 파쇄거동을 방지하고 혼합탄 제조를 위한 적정 파쇄조건을 확보하여 동일 파쇄기 및 파쇄조건하에서 동시에 2종류의 석탄을 사용하기 위하여 파쇄성이 유사한 저휘발분탄과 고휘발분탄사이의 조합적 선택에 의한 탄종선택방법이 요구된다.
이를 해결하기 위해서는 상기에서 도출된 저휘발분탄의 파쇄성 지수식(1)과 고휘발분탄의 파쇄성 지수식(2)가 동일한 파쇄성지수값을 갖는 저휘발분탄의 휘발분 함유랑과 고휘발분탄의 휘발분함량간의 관계식을 식(1)과 식(2)를 사용하여 다음과 같이 도출하였으므로 이 관계를 제3도에 나타내었다.
[일반식 3]
고휘발분탄의 휘발분함량% = -0.9786 × (저휘발분탄의 휘발분함량%) + 44.24...(3)
상기 식(3)을 이용하면 고로 취입용으로 사용하고자 하는 임의의 저휘발분탄에 혼합해야 할 고휘발분탄의 휘발분함량이 결정된다.
즉, 임의의 저휘발분탄에 혼합하기에 적합한 고휘발분탄의 탄종을 결정할 수 있는 것이다.
다음으로 상기와 같이 결정된 임의의 두 석탄간의 혼합율은 혼합탄의 평균휘발분함량에 따라 결정가능하다. 예를 들어 혼합탄의 평균휘발분함량이 25%이상이 되도록 결정해주는 경우(한국 특허출원 제 93-31053호 참조), 저휘발분탄의 혼합율은 다음식에 의하여 구할수 있다.
[일반식 4]
제4도에 상기의 과정들을 용이하게 도출할 수 있는 다이어그램을 상기 식(1), 식(2), 식(3) 및 식(4)을 이용하여 나타내었다.
(가)선은 동일한 파쇄성지수를 갖는 저휘발분탄의 휘발분함량과 고휘발분탄의 휘발분함량간의 관계를 나타낸 선이고, (나)곡선은 이 혼합의 경우 저휘발분탄의 홉합율을 결정하는 선이며 (다)곡선은 이때 고휘발분탄의 혼합율을 결정하는 선이다.
예를들어, 휘발분함량 10%를 갖는 저휘발분탄을 사용하고자 하는 경우 혼합해야 할 적정 고휘발분탄은 (가)선을 이용하여 A 점에 나타난 약 34.45%의 휘발분함량을 가진 탄종으로 결정한다. 이때의 두 석탄중 저휘발분탄의 혼합율은 (나)곡선을 이용하여 B 점에 나타난 약 0.387이하의 값을 가져야 하며 고휘발분탄의 혼합율은 (다)곡선을 이용하여 C 점에 나타난 약 0.613이상의 값을 가져야 한다.
상기 과정은 석탄의 기준 휘발분함량이 25%인 경우를 예로들어 설명한 것이나, 본발명의 범위는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 기준이 되는 휘발분함량을 변경하더라도 본 발명의 방법에 따라 별도의 식(1), (2), (3) 및 (4)를 도출할 수 있는 것이다.
상기한 바와 같이 본발명의 방법에 의하면, 현재 실제 고로 조업에서 사용하지 못하는 임의의 저휘발분탄을 사용하기 위하여 혼합하여야 할 고휘발분탄의 휘발분함량, 저휘발분탄과 고휘발분탄의 혼합을 등 혼합탄 제조에 필요한 석탄 성상 및 혼합율을 용이하게 결정할 수 있다.

Claims (3)

  1. 고로 취입용 혼합미분탄 제조에 있어서, 휘발분함량이 적은 저휘발분탄과 휘발분함량이 많은 고휘발분탄 각각에 대하여 휘발분함량과 파쇄성지수와의 상관관계를 도출하는 단계: 상기 각각의 상관관계로부터 동일한 파쇄성지수를 갖는 저휘발분탄과 고휘발분탄의 휘발분함량관계를 결정하는 단계; 및 혼합탄의 평균휘발분함량에 따라 저휘발분탄과 고휘발분탄의 혼합율을 결정하는 단계; 를 포함함을 특징으로 하는 고로 취입용 혼합미분탄의 혼합율 결정방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 저휘발분탄은 휘발분 함량이 25%미만이고, 상기 고휘발분탄은 휘발분함량이 25%이상이며, 상기 저휘발분탄의 휘발분함량과 파쇄성지수와의 상관관계식은 파쇄성 지수=1.7463× (휘발분량%) + 29.29이고, 상기 고휘발분탄의 휘발분함량과 파쇄성지수와의 상관관계식은 파쇄성 지수=-1.7844 ×(휘발분함량%) + 108.23임을 특징으로 하는 방법
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 동일한 파쇄성 지수값을 갖는 상기 저휘발분탄과 고휘발분탄의 휘발분함량관계는 고휘발분탄의 휘발분함량% = -0.9786 × (저휘발분탄의 휘발분함량%) + 44.24임을 특징으로 하는 방법.
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