KR100393764B1 - 고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치 - Google Patents

고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3대의 취입탱크 간의 취입량 차이를 조정함과 동시에, 취입배관에 미분탄 고착으로 인한 막힘을 방지하기 위해 취입배관에 미분탄 변동 조정라인과 변동유량 조절변 및 유량계를 장착하고, 미분탄 분송 에어 라인의 압축 에어에 의해 분송기 내부에서 미분탄이 저항을 받는 것을 해결하기 위해 분송기 구조를 변경하고, 상기 미분탄 변동 조절변과 분송기와의 제어를 취입변동 조정 제어부에서 제어하도록 한 고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

Description

고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치{Apparatus of controlling a coal feed quantity in a blast furnace}
본 발명은 용광로의 미분탄 취입설비에서 취입탱크 간에 발생되는 취입량의 차이를 조정하고 취입라인 막힘을 방지하는 고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고로 조업은 원료인 철광석과 코크스를 고로 상부에 장입한 후 하부에서 고온의 열풍을 불어넣어 코크스를 연소시키고 이때 발생되는 열과 환원성 가스에 의해 철광석이 용융 환원반응에 의해 용선으로 제조된다.
도 1은 종래의 미분탄 취입 공정도로서, 도 2의 종래 미분탄 취입 상세 장치를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
연료인 코크스는 제조 과정이 복잡하고 원가 측면에서 고가인 관계로 고로 조업에서 코크스의 사용량을 점차 줄이고 원가 절감을 위해 코크스 대체 연료로써 미분탄을 노 내에 취입하게 된다.
상기한 미분탄 취입설비는 석탄을 미분화 상태(200mesh +80%)로 파쇄한 후 고로 하부의 풍구를 통해 고로 내에 취입하는 장치로서 미분탄 취입 탱크(4)와 저장조(3)에 저장된 미분탄을 필링밸브(4a-4)를 이용하여 일정한 량(16ton)만큼 채우고 압축 질소가스로 고로 압력보다 높은 압력(고로내 압력 +4.5kg/cm2)으로 충압하여 취입밸브(4a-1, 4a-2)를 이용하여 취입탱크(4) 내의 미분탄을 분송기(pickup)(4b)로 보내게 되면, 미분탄 이송 에어(Air)에 의해 고로 분배변(2)을 지나 풍구로 취입하게 된다.
취입 원리는 마모성이 강한 미분탄의 특성 때문에 유량 조절변을 사용하지 못하고 취입탱크(4)에 압축 질소가스로 취입량 설정에 따라 이미 정해진 압력만큼 충압하고 취입밸브(4a-1, 4a-2)가 열리면 취입탱크 중량계(4d)에서 떨어지는 미분탄 중량을 검출 계산하여 미분탄 취입량을 계산하는 중량과 압력을 이용한 취입량 조정방법이며, 고로의 높은 압력과 고온 때문에 역류시 폭발의 위험이 있기 때문에 취입탱크(4)는 고로(1)에 일정 압력이상으로 계속 취입해야 하므로 3대의 취입탱크(4)가 교대로 필링→대기→충압→취입의 시퀀스를 이루며 취입되고 있다.
이러한 미분탄 취입이 이루어지려면 미분탄 제조설비에서 제조된 미분탄이 저장조(3)에 저장되면 취입이 끝난 취입탱크 배압밸브(4a-4)가 열려 압력을 배출시킨 뒤에 필링밸브(4a-3)가 열리게 되고, 이미 설정된량(16ton) 만큼 미분탄이 필링되어 배압밸브(4a-4)와 필링밸브(4a-3)가 닫히고 나면 취입탱크(4)에 미분탄이 고착되는 것을 방지하기 위해 미분탄 유동화 밸브(5c-1)가 열리고, 취입탱크 충압 밸브(5b-1)가 열려 취입중인 취입탱크 압력과 동일하게 하여 취입탱크(4) 교체시 고로내 고열의 열풍이 역류되지 않도록 충압하여 취입중인 취입탱크(4)가 취입이 완료 될 때까지 대기하게 된다.
취입중인 취입탱크가 취입이 완료되면 준비중인 취입탱크의 상, 하단 취입밸브(4a-1,4a-2)가 열리면서 질소 충압밸브(5b-1)는 일정압을 유지하기 위해 압력이 조절되고 있으며 분송기(4b)에서는 원거리 고로(1)까지 미분탄을 이송하기 위해 미분탄 이송 에어조절 자동변(6b-1)에 의해 분송기(4b)에서 일정압력을 유지하면서 미분탄 취입 분배변(2)과 미분탄 취입 랜스(2a)를 통해 고로(1)까지 이송하게 된다.
이러한 미분탄 취입방법은 취입탱크(4)에 충압되는 압력에 의해 결정되는데 3개의 취입탱크에 똑같은 압력으로 충압시켜도 배출량이 서로 다르기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째 취입탱크(4)에 관련된 각종 배관의 간섭 및 취입배관(4a)의 마모 등이 서로 다르기 때문에 3대의 취입탱크(4)마다 같은 압력이라도 취입량이 서로 다르다. 또한, 충압 조절밸브(5b-1)에서 취입량을 조정한다 해도 취입탱크(4)가 큰 관계로 취입량 조절 응답성이 늦다.
둘째, 고로(1)에 미분탄 취입량이 일정하지 않을 경우 용선의 열량 변동 및 풍압의 변동을 발생시키기 때문에 용선 품질저하는 물론 노황 악화로 인하여 생산량 저하 및 설비수명이 단축되고 있다.
셋째, 미분탄 이송 에어 라인의 압축 에어에 의해 분송기(4b) 내부에서 미분탄이 저항을 받기 때문에 취입이 원활하지 않고 압축 질소량이 부족하게 되므로 컴프레샤 가동율이 높다.
넷째, 취입 대기중인 취입탱크(4)의 취입배관(4a)에 미분탄이 고착되어 막히게 되므로 차기 취입시 취입을 할 수 없다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 3대의 취입탱크 간의 취입량 차이를 조정함과 동시에, 취입배관에 미분탄 고착으로 인한 막힘을 방지하기 위해 취입배관에 미분탄 변동 조정라인과 변동유량 조절변 및 유량계를 장착하고, 미분탄 분송 에어 라인의 압축 에어에 의해 분송기 내부에서 미분탄이 저항을 받는 것을 해결하기 위해 분송기 구조를 변경하고, 상기 미분탄 변동 조절변과 분송기와의 제어를 취입변동 조정 제어부에서 제어함으로써 상술한 문제점들을 해결할 수 있는 고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치는 미분탄을 우선 취입되는 취입탱크가 취입이 완료된 후 같은 압력으로 취입 대기중인 취입탱크의 취입 밸브가 열려 미분탄이 취입되면 같은 압력임에도 불구하고 취입량이 상승할 경우 취입탱크 하부의 취입라인에 설치된 미분탄 변동 유량조절변을 제어부에서 조정하여 미분탄 취입량 설정치에 맞는 유량을 전송하므로 미분탄 변동 유량조절변이 열리면 취입라인이 부하를 받게되어 취입량이 내려가고 그와 반대로 취입량이 내려갈 경우 미분탄 변동 유량조절변을 조정하여 취입라인에서 부하를 감소시킴으로써 취입량이 상승되도록 하는 제 1 수단과, 또한 취입이 끝난 취입탱크는 취입하단밸브가 닫히게 되므로 취입라인에 있는 잔여 미분탄이 고착 되어 차기 취입시 취입라인이 막혀 취입이 안되어 미분탄 고착을 방지하는 방법에 있어서 취입 하단밸브 전단에 설치된 미분탄 취입조정 라인의 밸브가 상시 일정량 열리게 되어 압력 질소가 퍼지되는 제 2 수단과, 분송기 구조가 미분탄 이송 에어라인의 압축 에어에 의해 분송기 내부에서 미분탄이 저항을 받기 때문에 취입이 원활하지 않을 경우 내부저항을 감소시키는 장치에 있어서 분송기 내부에 미분탄 취입라인을 190 내지 210mm 내진시킴으로 이송 에어에 의해 고로 분배변까지 이송이 원활히 이루어지는 제 3 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 미분탄 취입 공정도.
도 2는 종래의 미분탄 취입 상세 장치도.
도 3은 본 발명에 따른 미분탄 취입량 변동 조정 장치도.
도 4는 도 3의 "B" 부분의 상세도.
도 5는 종래의 분송기로서 도 3의 "A" 부분의 상세도.
도 6은 본 발명의 분송기로서 도 3의 "A" 부분의 상세도.
도 7은 본 발명의 미분탄 취입 장치를 설명하기 위한 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1. 용광로(blast furnace)
2. 미분탄 취입 분배변(distributer)
2a. 미분탄 취입 랜스(coal injection lance)
3. 미분탄 저장조(coal storage hopper)
4. 미분탄 취입밸브(feed tank)
4a. 미분탄 취입배관(discharge line)
4a-1. 상단 취입밸브(upper discharge valve)
4a-2. 하단 취입밸브(lower discharge valve)
4a-3. 취입탱크 필링밸브(feed tank filling valve)
4a-4. 취입탱크 배압밸브(feed tank vent valve)
4b. 분송기(pick-up)
4b-1. 분송기 압력계(pick up press s/w)
4c. 취입탱크 압력계(feed tank press s/w)
4d. 취입탱크 중량계(feed tank weigh)
4e. 취입량 변동 조절라인 4e-1. 취입량 변동 조정유량계
4e-2. 취입량 변동 조정 자동변 5. 질소 컴프레샤(N2comp)
5a. 압축질소 저장 탱크 5b. 취입탱크 충압라인
5b-1. 충압자동 조절 밸브 5c. 취입탱크 미분탄 유동화라인
5c-1. 유동화 자동 조절 밸브
6. 에어 컴프레샤(air comp) 6a. 압축에어 저장 탱크
6b. 미분탄 이송용 에어라인(transport air line)
6b-1. 미분탄 이송 에어 조절 자동변(transport air control valve)
7. 제어부 8. 취입변동 조정 제어부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 미분탄 취입량 변동 조정 장치도 이고, 도 4는 본 발명에 따른 도 3의 "B" 부분의 상세도이며, 도 5는 종래의 기술로서 도 3의 분송기 "A" 부분의 상세도이고, 도 6은 본 발명에 따른 도 3의 분송기 "A" 부분의 상세도이다.
미분탄 취입설비에는 도 2에서 도시한 것처럼 1개의 미분탄 저장조(3) 하부에 3개의 미분탄 취입탱크(4)가 있으며 취입탱크 상부에 저장조(3)에서 미분탄을 필링할 수 있도록 필링라인과 필링밸브(4a-3)가 부착되어 있으며 탱크압력을 검출하는 압력계(4c)가 부착되어 있고, 내부압력을 배압시키는 배압라인과 배압밸브(4a-4)가 설치되어 있다.
또한 중간부에는 취입탱크 중량을 검출하는 중량계(4d)가 설치되어 있고, 취입시 취입량을 조절하는 충압라인과 충압밸브(5b-1)가 설치되어 있으며 충압질소를 공급하는 질소 컴퓨레샤(5)가 있다.
하부에는 취입탱크(4)내의 미분탄이 고착되는 것을 방지하기 위하여 미분탄유동화라인과 밸브(5c-1)가 설치되어 있고 취입라인(4a)에는 취입 상단밸브(4a-1)와 하단밸브(4a-2)가 설치되어 있다.
또한, 3개의 취입라인(4a)이 1개로 취합된 취입라인이 있고 분송기(4b)가 설치되어 있으며 분송기(4b) 옆면에 분송기 저항 압력을 검출하는 압력계(4b-1)가 설치되고 미분탄을 이송하는 미분탄 이송용 에어라인(6b)과 밸브(6b-1)가 설치되어 있으며 압축 에어를 공급하는 에어 컴프레샤(6)가 설치되어 있다.
본 발명은 도 3에서 도시한 바와 같이 취입중인 취입탱크(4)의 취입유량이 바로 전에 취입했던 취입탱크(4)보다 많을 경우, 취입 제어부(7)에서 취입유량 변동 조정 제어부(8)로 전송하면 취입유량 변동조정 제어부(8)에서는 취입량 변동 조정 유량계(4e-1)에서 수신한 현재 유량을 검지하여 취입량을 제어하고자 하는 만큼(표 1 참조)의 유량밸브(4e-2)를 닫도록 지시하고 취입제어부(7)에서의 발신을 기다리게 된다.
미분탄 취입량(TON)
밸브개도(%) 증가시(TON) 밸브개도(%) 감소시(TON)
30 0 ~ 1 30 0 ~ -1
35 1.1 ~ 2.0 25 -1.1 ~ -2.0
40 2.1 ~ 3.0 20 -2.1 ~ -3.0
45 3.1 ~ 4.0 15 -3.1 ~ -4.0
50 4.1 ~ 5.0 10 -4.1 ~ -5.0
또한, 취입탱크(4)의 중량계(4d)가 공빈임을 확인하면 제어부(7)에서 취입 하단밸브(4a-2)를 닫도록 지시하고, 취입 하단밸브(4a-2)가 닫히면 취입 변동조정 밸브가 기준설정치인 밸브개도(30%) 만큼 열리게 지시하므로 일정량의 질소유량이퍼지됨으로 취입배관(4a)에 있는 잔여 미분탄이 고착되지 않고 유동화 된다.
즉, 도 4는 본 발명에 따른 도 3의 "B" 부분의 상세도로서, 도 3에서 미분탄 취입시 각각의 취입탱크(4)에서 발생하는 취입량 변동 조정장치에 있어서 미분탄을 우선 취입되는 취입탱크(4)가 취입이 완료된 후 같은 압력으로 취입 대기중인 취입탱크(4)의 취입 밸브(4a-1, 4a-2)가 열려 미분탄이 취입되면 같은 압력에도 불구하고 취입량이 상승할 경우, 도 4에 나타난 바와 같이 취입탱크(4) 하부의 취입라인(4a)에 설치된 미분탄 변동 유량조절변(4e-2)을 제어부(8)에서 조정하여 미분탄 취입량 설정치에 맞는 유량을 전송하므로 미분탄 변동 유량조절변(4e-2)이 열리면 취입라인(4a)이 부하를 받게되어 취입량이 내려가고, 그와 반대로 취입량이 내려갈 경우 미분탄 변동 유량조절변(4e-2)을 조정하여 취입라인(4a)에서 부하를 감소시킴으로써 취입량이 상승되도록 한다.
도 5와 도 6에서 도시한 종래 및 본 발명의 분송기(4b) 구조를 설명하면, 취입배관(4a)이 분송기 접합부와 일정한 라인에 접합되어 있어 미분탄 취입중 미분탄 이송 에어에 의해 제한을 받으면 도 5의 종래의 경우 분송기(4b)압력이 상승하고, 이에 따라 미분탄 취입량이 원활하지 못하게 된다. 따라서, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 분송기 내부구조를, 취입배관(4a)이 분송기(4b)내부 190 내지 210mm 까지 내진시키므로 미분탄 이송 에어에 의한 미분탄 취입량이 제한을 받지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 장치이다.
도 7은 본 발명의 미분탄 취입 장치를 설명하기 위한 순서도로서, 시작신호로부터 먼저 취입했던 취입탱크 압력계와 비교(101)한 후 취입량 비교 편차가±1.0톤 인지를 확인(102)한다. 확인 결과에 따라 취입량 증가시(103)에는 취입량 감소 제어(표 1 참조)를 수행한 후 종료하고, 취입량 감소시(105)에는 취입량 증가 제어(표 1 참조)를 수행한 후 종료한다. 그러나, 취입량 변동조정밸브 30% 유지(104)에는 곧바로 종료하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 미분탄 취입설비에 있어서 취입탱크가 타 취입탱크보다 미분탄 배출량이 높을 경우, 취입량 변동 조정 자동변을 조정하여 압축 질소 유량을 증가시켜 취입배관부의 압력을 높게 함으로써, 취입되는 미분탄의 유량을 감소시키고, 낮을 경우 취입배관의 압력을 낮게 유지하므로써, 미분탄의 취입량을 원활하게 하여 각각의 취입탱크 간의 취입량이 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 미분탄 취입변동 조정변동 조정밸브에서 일정량의 압축질소가 계속 퍼지하도록 유량계와 유량밸브 및 제어부가 연결되어지는 장치로 인해 취입이 끝난 취입탱크의 취입배관에 잔여 미분탄이 고착되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 분송기 내부 구조상 미분탄 이송 에어 압력에 의해 취입량이 제한을 받는 것을 해결하고자 취입배관을 분송기 내부 190 내지 210mm 까지 내진 시킴으로써 미분탄 취입량이 원활하게 이루어지는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함으로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

Claims (1)

  1. 미분탄을 우선 취입되는 취입탱크가 취입이 완료된 후 같은 압력으로 취입 대기중인 취입탱크의 취입 밸브가 열려 미분탄이 취입되면 같은 압력임에도 불구하고 취입량이 상승할 경우 취입탱크 하부의 취입라인에 설치된 미분탄 변동 유량조절변을 제어부에서 조정하여 미분탄 취입량 설정치에 맞는 유량을 전송하므로 미분탄 변동 유량조절변이 열리면 취입라인이 부하를 받게되어 취입량이 내려가고 그와 반대로 취입량이 내려갈 경우 미분탄 변동 유량조절변을 조정하여 취입라인에서 부하를 감소시킴으로써 취입량이 상승되도록 하는 제 1 수단과,
    취입이 끝난 취입탱크는 취입하단밸브가 닫히게 되므로 취입라인에 있는 잔여 미분탄이 고착이 되어 차기 취입시 취입라인이 막혀 취입이 안되어 미분탄 고착을 방지하는 방법에 있어서 취입 하단밸브 전단에 설치된 미분탄 취입조정 라인의 밸브가 상시 일정량 열리게 되어 압력 질소가 퍼지되는 제 2 수단과,
    분송기 구조가 미분탄 이송 에어 라인의 압축 에어에 의해 분송기 내부에서 미분탄이 저항을 받기 때문에 취입이 원활하지 않을 경우 내부저항을 감소시키는 장치에 있어서 분송기 내부에 미분탄 취입라인을 190 내지 210mm 내진시킴으로 이송 에어에 의해 고로 분배변까지 이송이 원활히 이루어지는 제 3 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 고로의 미분탄 취입량 변동 조정 장치.
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