KR100406423B1 - 고로 열풍로 연소제어방법 - Google Patents

고로 열풍로 연소제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100406423B1
KR100406423B1 KR10-1999-0064131A KR19990064131A KR100406423B1 KR 100406423 B1 KR100406423 B1 KR 100406423B1 KR 19990064131 A KR19990064131 A KR 19990064131A KR 100406423 B1 KR100406423 B1 KR 100406423B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
combustion
gas temperature
exhaust gas
hot stove
blast furnace
Prior art date
Application number
KR10-1999-0064131A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010061633A (ko
Inventor
최태화
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR10-1999-0064131A priority Critical patent/KR100406423B1/ko
Publication of KR20010061633A publication Critical patent/KR20010061633A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100406423B1 publication Critical patent/KR100406423B1/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

본 발명은 제철소 고로 열풍로에서 연소시 연소제어를 적절히 하여 열효율을 향상시키는 방법에 관한 것으로서, 고로 열풍로의 연소시 배가스 온도제어 설정치를 대기온도변화 등의 외적인요인을 고려하여 설정하므로써, 열효율을 보다 향상시킬 수 있는 고로 열풍로의 연소제어방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 고로 열풍로의 연소제어방법에 있어서, 각 열풍로 배가스 온도 최저치와 냉풍온도와의 상관 분석을 통해 상관식을 도출하고, 이 상관식에서 구한 배가스온도최저치에 임의의 온도 값(α1) 및 (α2)을 더하여 1차 배가스온도설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치 (Ts2)를 설정하고, 전회 연소시 1차 배가스 온도 설정치(T1)이후부터 연소과정이 완료된 시점까지 배가스 온도(T2)와 혼합가스 유량 데이터를 사용하여 소비된 혼합가스량에 대한 배가스 온도비(FR)를 구한 다음, 배가스 온도비(FR)를 이용하여 금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)를 구한 후, 이렇게 구한 금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)를 이용하여 금회 혼합가스 유량(Ms)를 구한 다음, 이를 이용하여 연소제어하는 고로 열풍로 연소제어방법을 그 요지로 한다.

Description

고로 열풍로 연소제어 방법{A COMBUSTION CONTROL METHOD OF HOT STOVE IN BLAST FURNACE PROCESS}
본 발명은 제철소 고로 열풍로에서 연소시 연소제어를 적절히 하여 열효율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
열풍로는 도 1과 같이, 연료가스와 공기가 공급되어 연소하는 연소실(1)과 연소과정에서 발생하는 열을 저장하는 축열실(2) 등으로 구성되어 있다. 열풍로는 이와 같은 연소실과 축열실이 한쌍을 이루어 3 ~ 4기로 구성되어 있으며, 모두 연소와 송풍과정이 일정한 시간 간격으로 반복된다.
연소과정은 고로가스와 코크스 오븐가스가 혼합된 연소가스와 공기가 연소실(1)로 공급되어 버너에서 연소가 이루어지면, 연소배가스와 연소열이 생성되어 연소실(1)의 상부을 지나 벌집 모양의 체커연와(12)가 내장된 축열실(2)에 열을 저장하고 열풍로를 빠져나가 열교환기(4)에 폐열을 공급하고 굴뚝(5)을 통해 배출되거나 일부는 미분탄 파쇄설비로 공급되어 미분탄을 건조시키는데 사용된다. 열교환기는 연소실로 공급되는 연소가스와 공기를 예열시킨다.
송풍과정은 연소과정의 가스흐름 역방향으로, 냉풍이 축열실(2) 하단을 통해 들어와 축열실의 체커연와(12)를 통과하면서 승온이 되어 연소실(1)을 지나 혼냉실(3)에서 고로에 일정한 송풍온도로 열풍을 공급하기 위해 냉풍과 혼합되어 고로내로 공급된다.
도 1에서 미설명부호 11은 돔을 나타낸다.
종래의 열풍로 운전은 송풍말기에 축열실에 남아 있는 잔축열을 추정한 후 연소시 필요한 적정한 투입열량을 정하여 연소초기의 연소가스 유량을 조절한다.
연소가 진행되는 동안 축열실의 돔(11)온도가 관리치를 벗어나면 설비보호를 위해 연소가스 유량은 그대로 유지하면서 연소공기유량을 조절하여 돔온도를 제어한다. 이와 같은 유량제어에 의해 계속 연소를 진행하다가 축열실을 빠져나가는 배가스 온도가 어떤 설정치에 도달하면 그 동안의 축열실의 승온속도와 앞으로 남은 연소시간, 연소완료 시점에서 배가스 설정치를 고려하여 연소가스 유량을 조절한다.
이러한 종래의 열풍로 운전방식에서는, 배가스 온도제어를 하기 위해 배가스 온도 설정치는 주로 조업자의 판단에 의해 임의로 입력하게 되어 있으나, 값을 정하기위한 어떤 근거가 없어서 실제 일정한 값으로 계속 운전하는 실정이다.
그런데, 배가스 온도는 동일한 조업조건하에서도 여름, 겨울 등 계절 변화나 밤, 낮 등에 따라 상당히 큰 차이를 나타낸다.
만약, 날씨가 추운 겨울에 배가스 온도 설정치를 높게 할 경우, 열풍로의 연소와 돔온도만을 제어하다가 배가스 온도 설정치에 도달하지도 못하고 주어진 연소시간을 소비하여 충분한 축열을 하지도 못하게 된다.
한편, 날씨가 무더운 여름에 설정치를 너무 낮게 할 경우, 배가스 온도제어가 너무 빨리 시작되어 배가스 온도제어를 위한 이전의 축열실 승온속도 데이터가 미비하여 정확한 제어를 할 수 없게 된다.
상기한 종래방법에서와 같이 배가스 온도를 조업자가 임의로 설정하는 경우에는 배가스 온도제어를 함에 있어서 연소과정의 전반부의 배가스 승온속도에 근거하여 실제 후반부에 필요한 혼합가스 유량을 구하는 경우 그 값이 정확하지 않게 되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해서는 적절한 시기에 배가스 온도제어가 시작될 수 있는 설정치를 대기온도변화 등의 외적인 변동요인을 고려하여 적절히 설정하는 것이 요구된다.
본 발명자는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 고로열풍로의 연소시 배가스 온도제어 설정치를 대기온도변화 등의 외적인요인을 고려하여 설정하므로써, 열효율을 보다 향상시킬 수 있는 고로열풍로의 연소제어방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 통상적인 고로 열풍로의 구성도
도 2는 연소사간에 따른 배가스 온도 변화를 나타내는 그래프
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
1 . . . 연소실 2 . . . 축열실 3 . . . 혼냉실
4 . . . 열교환기 8 . . . 고로가스(BF-G) 9 . . . 코크스 오븐가스(COG)
10 . . . 고로
본 발명은 축열실을 빠져나가는 배가스온도가 1차 배가스온도설정치(Ts1)에 도달하면 그동안의 축열실의 승온속도와 앞으로 남은 연소시간, 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2)를 고려하여 연소가스의 유량을 조절하여 연소를 제어하는 고로열풍로의 연소제어방법에 있어서,
각 열풍로 배가스 온도 최저치와 냉풍온도와의 상관 분석을 통해 하기 식(1)과 같이 상관식을 도출하는 단계;
Tw = a × Tb + b
[여기서, Tw: 배가스온도최저치, Tb(냉풍온도): Tb = Ta(대기온도) + 120∼220, a,b: 상수]
상기 식(1)에서 구한 배가스온도최저치(Tw)에 임의의 온도 값(α1) 및 (α2)을 더하여 하기 식(2) 및 (3)에 의해 각각 1차 배가스온도설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치 (Ts2)를 설정하는 단계;
Ts1 = Tw + α1
Ts2 = Tw + α2
전회 연소시 배가스 온도제어 개시시점의 배가스 온도(T1), 연소 완료시점의 배가스 온도(T2), 배가스 온도제어시 평균 혼합가스 유량(M)을 이용하여 소비된 혼합가스량에 대한 배가스 온도비(FR)를 하기 식 (4)에 의해 구하는 단계;
FR = (T2 - T1)/(M×t)
[여기서, M : 전회 배가스 온도제어시 평균 혼합가스 유량(N㎥/min), t : 전회 배가스 온도제어 기간(min)]
금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)를 하기 식(5)에 의해 구하는 단계;
Mt = (Ts2 - Ts1)/FR
[여기서, Ts1: 1차 배가스 온도 설정치(℃), Ts2: 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(℃)]
상기와 같이 구한 금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)를 이용하여 하기 식(6)에 의해 금회 혼합가스 유량(Ms)를 구하는 단계; 및
Ms = Mt/(t2-t1)
[여기서, t1; 배가스 온도제어 개시 시각, t2: 배가스 온도제어 완료시각]
상기와 같이 구한 금회 혼합가스 유량(Ms)를 이용하여 연소제어하는 단계를 포함하여 구성되는 고로 열풍로 연소제어방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 열풍로의 연소과정 후반부에 축열량과 열효율을 최대화하기 위해 1차 배가스 온도제어 설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2)를 적절히 설정하고, 전회의 연소과정의 승온속도를 구하여 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2)에 도달하기 위해 필요한 연소가스 유량을 산출하여 연소제어를 하는 것이다.
본 발명에 따라 연소제어를 하기 위해서는 우선 각 열풍로 호기별 배가스 온도 최저치와 냉풍온도와의 상관 분석을 통해 하기 식(1)과 같이 상관식을 도출한다.
(수학식 1)
Tw = a × Tb + b
(여기서, Tw: 배가스온도최저치, Tb(냉풍온도): Tb = Ta(대기온도) + 120∼220, a,b: 상수)
다음에, 상기 식(1)과 같이 구한 배가스온도최저치(Tw)에 하기 식(2) 및 (3)과 같이 임의의 온도값(α)을 더해가면서 1차 배가스 온도제어 설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2)를 설정하여 열효율이 가장 우수한 경우를 선정하고, 이렇게 선정된 온도를 1차 배가스 온도제어 설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2)로 설정한다.
(수학식 2)
Ts1 = Tw + α1
(수학식 3)
Ts2 = Tw + α2
상기 식(2)에서 α1은 25℃정도가 바람직하고, 상기 식(3)에서 α2는 45℃정도가 바람직하다.
상기와 같이 설정된 1차 배가스 온도제어 설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2)의 일례가 모식적으로 도 2에 나타나 있다.
다음에, 전회 연소시 배가스 온도제어 개시시점의 배가스 온도(T1), 연소 완료시점의 배가스 온도(T2)1차 배가스 온도 설정치(T1), 배가스 온도제어시 평균 혼합가스 유량(M)을 이용하여 배가스 온도제어 개시시점이후부터 연소과정이 완료된 시점까지 소비된 혼합가스량에 대한 배가스 온도비(FR)를 하기 식(4)와 같이 구한다.
(수학식 4)
FR = (T2 - T1)/(M×t)
(여기서, M : 전회 배가스 온도제어시 평균 혼합가스 유량(N㎥/min), t : 전회 배가스 온도제어 기간(min))
다음에, 상기와 같이 구한 배가스 온도비(FR)를 이용하여 금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)을 하기 식(5)에 의해 구한다.
(수학식 5)
Mt = (Ts2 - Ts1)/FR
다음에, 상기와 같이 구한 금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)을 이용하여 하기 식(6)과 같이 금회 혼합가스 유량(Ms)을 구한다.
(수학식 6)
Ms = Mt/(t2-t1)
(여기서, t1; 배가스 온도제어 개시 시각, t2: 배가스 온도제어 완료시각)
상기와 같이 구한 금회 혼합가스 유량(Ms)을 이용하여 연소제어를 행하므로써, 열풍로의 연소과정 후반부에 축열량과 열효율을 최대화할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예)
실제 열풍로 각 호기별 배가스 온도 최소치와 냉풍온도와 상관식을 구하고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.
하기 표 1에 나타난 바와 같이, 이들의 상관도(R2)는 모두 0.99 이상을 나타내고 있음을 알 수 있다.
하기 표 1의 상관식에서 구한 배가스 온도최저치에 하기 표2에서와 같이 α1및α2값을 더하여 1차 배가스 온도제어 설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2)를 설정하여 연소제어를 행하여 열효율을 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 배가스 온도제어 완료시각은 도 2에 나타난 바와 같이 50분이였다.
하기 표 2에 나타난 바와 같이, α1및α2가 각각 25 및 45로 설정하는 경우가 가장 열효율이 우수함을 알 수 있다.
열풍로 No. 상관식(배가스온도 최저치= a + 냉풍온도 + b) 상관도(R2)
1호기 Tw = 0.853 * Tb + 16.41 0.990
2호기 Tw = 0.913 * Tb + 3.01 0.995
3호기 Tw = 0.921 * Tb + 3.03 0.995
4호기 Tw = 0.880 * Tb + 10.24 0.996
1차상한치(T1) 2차상한치(T2) 열효율(%)
T1 = Tw + 20 T2 = Tw + 40 80.1
T1 = Tw + 25 T2 = Tw + 40 79.2
T1 = Tw + 30 T2 = Tw + 40 79.7
T1 = Tw + 25 T2 = Tw + 45 81.7
T1 = Tw + 30 T2 = Tw + 50 80.6
상술한 바와 같이, 본 발명은 대기온도 변화에 따라 적절한 배가스 온도제어 설정치를 정하여 주고 전회 실적 데이터에 근거한 소요 혼합가스 유량을 정해줌으로써 최적의 배가스 온도제어를 가능하게 하여 종래방법에 비해 열효율을 평균 3% 이상향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 축열실을 빠져나가는 배가스온도가 1차 배가스온도설정치(Ts1)에 도달하면 그동안의 축열실의 승온속도와 앞으로 남은 연소시간, 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(Ts2) 등을 고려하여 연소가스의 유량을 조절하여 연소를 제어하는 고로 열풍로의 연소제어방법에 있어서,
    각 열풍로 배가스 온도 최저치와 냉풍온도와의 상관 분석을 통해 하기 식(1)과 같이 상관식을 도출하는 단계;
    (수학식 1)
    Tw = a × Tb + b
    [여기서, Tw: 배가스온도최저치, Tb(냉풍온도): Tb = Ta(대기온도) + 120∼220, a,b: 상수]
    상기 식(1)에서 구한 배가스온도최저치(Tw)에 임의의 온도 값(α1) 및 (α2)을 더하여 하기 식(2) 및 (3)에 의해 각각 1차 배가스온도설정치(Ts1) 및 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치 (Ts2)를 설정하는 단계;
    (수학식 2)
    Ts1 = Tw + α1
    (수학식 3)
    Ts2 = Tw + α2
    전회 연소시 배가스 온도제어 개시시점의 배가스 온도(T1), 연소 완료시점의 배가스 온도(T2), 배가스 온도제어시 평균 혼합가스 유량(M)을 이용하여 소비된 혼합가스량에 대한 배가스 온도비(FR)를 하기 식 (4)에 의해 구하는 단계;
    (수학식 4)
    FR = (T2 - T1)/(M×t)
    [여기서, M : 전회 배가스 온도제어시 평균 혼합가스 유량(N㎥/min), t : 전회 배가스 온도제어 기간(min)]
    금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)를 하기 식(5)에 의해 구하는 단계;
    (수학식 5)
    Mt = (Ts2 - Ts1)/FR
    [여기서, Ts1: 1차 배가스 온도 설정치(℃), Ts2: 연소완료시점에서의 배가스온도 설정치(℃)]
    상기와 같이 구한 금회 소요되는 혼합가스량(Mt:N㎥)를 이용하여 하기 식(6)에 의해 금회 혼합가스 유량(Ms)를 구하는 단계; 및
    (수학식 6)
    Ms = Mt/(t2-t1)
    [여기서, t1; 배가스 온도제어 개시 시각, t2: 배가스 온도제어 완료시각]
    상기와 같이 구한 금회 혼합가스 유량(Ms)를 이용하여 연소제어하는 단계를 포함하여 구성되는 고로 열풍로 연소제어방법
  2. 제1항에 있어서, α1및α2이 각각 25℃ 및 45℃인 것을 특징으로 하는 고로 열풍로 연소제어방법
KR10-1999-0064131A 1999-12-28 1999-12-28 고로 열풍로 연소제어방법 KR100406423B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0064131A KR100406423B1 (ko) 1999-12-28 1999-12-28 고로 열풍로 연소제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1999-0064131A KR100406423B1 (ko) 1999-12-28 1999-12-28 고로 열풍로 연소제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010061633A KR20010061633A (ko) 2001-07-07
KR100406423B1 true KR100406423B1 (ko) 2003-11-20

Family

ID=19631447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1999-0064131A KR100406423B1 (ko) 1999-12-28 1999-12-28 고로 열풍로 연소제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100406423B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100496823B1 (ko) * 2000-12-26 2005-06-22 주식회사 포스코 고로 열풍로의 온도 제어 방법
KR100973887B1 (ko) * 2003-05-27 2010-08-03 주식회사 포스코 열풍로의 연소 제어 방법
CN114265313B (zh) * 2021-12-23 2024-02-13 河钢数字信达(邯郸)科技有限公司 一种基于废气温度上升曲线的空气阀调优策略方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940010696U (ko) * 1992-10-29 1994-05-23 포항종합제철 주식회사 열풍로 배열회수 설비의 산로점 제어장치
KR960023106A (ko) * 1994-12-14 1996-07-18 김만제 배가스 및 신경망을 이용한 탄소농도 예측방법과 이를 이용한 전로 종점 취련 제어 시스템
KR20000038399A (ko) * 1998-12-07 2000-07-05 이구택 고로 열풍로 열교환기의 바이패스 밸브 자동제어 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940010696U (ko) * 1992-10-29 1994-05-23 포항종합제철 주식회사 열풍로 배열회수 설비의 산로점 제어장치
KR960023106A (ko) * 1994-12-14 1996-07-18 김만제 배가스 및 신경망을 이용한 탄소농도 예측방법과 이를 이용한 전로 종점 취련 제어 시스템
KR20000038399A (ko) * 1998-12-07 2000-07-05 이구택 고로 열풍로 열교환기의 바이패스 밸브 자동제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010061633A (ko) 2001-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09126665A (ja) 鋼材加熱炉の廃熱回収方法及びその設備
US7232542B2 (en) Preheating cold blast air of a blast furnace for tempering the hot blast temperature
KR100406423B1 (ko) 고로 열풍로 연소제어방법
JPH10245611A (ja) 熱風炉制御方法
CN101373067B (zh) 一种蓄热燃烧控制方法
JP3267140B2 (ja) 加熱炉、その燃焼制御方法及び燃焼制御装置
CN104232825A (zh) 一种硅砖热风炉保温方法
US4064017A (en) Method of operating coke ovens
JPH09287013A (ja) 熱風炉の熱利用装置
JPH1030812A (ja) 蓄熱式バーナを備える加熱炉及びその燃焼制御方法
JPH09209015A (ja) 熱風炉の高効率燃焼制御方法
KR20030054318A (ko) 로 말기 고로의 연소공기 온도상승을 통한 열풍로의열효율 향상방법
JPH0593218A (ja) 熱風炉の燃焼制御方法
JPH08127811A (ja) 熱風炉の燃焼制御方法
KR100905591B1 (ko) 고로 열풍로의 온도 제어장치
KR100804230B1 (ko) 고로 열풍로 연소제어방법
KR102466507B1 (ko) 열풍로 설비의 운전 시스템 및 그 방법
JPH06228620A (ja) 熱風炉における燃焼制御方法
JPS6365230A (ja) 熱風炉の燃焼制御方法
CA1171021A (en) Method of heating coke ovens
KR101010639B1 (ko) 저발열량 가스를 이용한 열풍로 조업방법
JPS59126703A (ja) 熱風炉の操業方法
JPH09280551A (ja) 加熱炉の燃焼制御方法
KR20000038831A (ko) 고로 열풍로 조업방법
CN114608331A (zh) 一种保温与烘炉装置以及保温与烘炉方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee