KR100804947B1

KR100804947B1 - 용광로에 스팀 취입방법

Info

Publication number: KR100804947B1
Application number: KR1020010085373A
Authority: KR
Inventors: 김영진; 김춘식; 박희수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2008-02-20
Also published as: KR20030054939A

Abstract

본 발명은 용강로에 장입된 코크스 및 미분탄의 연소를 원활히 하기 위하여 스팀(습분)을 취입하고 제어하는 방법에 관한 것으로서, 대기습도등을 고려하여 습분을 보다 정확하게 제어하므로써 소량의 미분탄 취입시에는 물론 대량의 미분탄 취입시에도 연소온도를 적정하게 유지할 수 있는 용광로에 스팀 취입방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이하인 경우에는 하기 관계식(1)을 이용하여 풍구선 연소온도(Tf)의 값이 2100∼2250℃의 법위내에 오는 습분취입량을 구하고,

[관계식 1]

Tf=[{1559 + 0.839 ×BT)}-{(취입WH₂O/1000)×6033}]-[{(16666 ×PCI)/(VB)}×3] + [{4973/VB×60}O₂]

이렇게 구해진 습분취입량에 따라 스팀을 취입하는 한편, 미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이상인 경우에는 하기 관계식 (3)에 의해 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)을 구하고, 이렇게 구한 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)에 따라 스팀을 풍구에 취입하는 용광로에 스팀 취입방법을 그 요지로 한다.

[관계식 3]

취입필요 스팀량(FS) = (취입 WH₂O - 대기 WH₂O)×VB×60/10⁶

용광로, 미분탄, 스팀, 습분, 연소온도, 대기습분, 풍구

Description

용광로에 스팀 취입방법{Method for Injecting Steam in Blast Furnace}

도 1은 용광로와 미분탄 및 스팀취입설비를 모식적으로 나타내는 모식도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 용광로 2 . . . 풍구 3 . . . 미분탄취입장치

4 . . . 스팀취입장치

본 발명은 용강로에 장입된 코크스 및 미분탄의 연소를 원활히 하기 위하여 스팀(습분)을 취입하고 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코크스, 미분탄 연소시 적정온도를 제공하기 위하여 송풍중 취입하는 스팀량을 보다 정확하게 제어할 수 있는 용광로에 스팀 취입방법에 관한 것이다.

일반적으로 용선을 제조하는 용광로 조업은 철광석과 코크스를 노내에 장입하고 고온의 공기를 불어넣어 철광석을 용융, 환원시켜 용선을 제조하는 공정이다.

용선을 제조하는 용광로 조업에 있어서 고온의 공기를 불어 넣는 풍구에 코크스 대체연로로 저가의 미분탄을 취입하고 있다.

그러나, 미분탄의 취입량 증대에 따라 산소를 복합 취입하여도 연소온도가 낮아서 연소성이 악화되어 미연소되는 현상이 발생되고 있다.

종래에는 미분탄 취입량이 낮아 일정량의 산소를 취입하고 습분으로 연소온도를 조절하였다.

미분탄 취입조업시 습분에 의한 연소온도의 조절은 하기 식(1)에 의하여 행하여 졌다.

[관계식 1]

[여기서, BT: 송풍온도(℃), 취입WH₂O: 습분취입량(g/Nm³), PCI: 미분탄 췽입량(Ton/Hr), VB: 송풍량(Nm³/min), O₂: 산소취입량(Nm³/Hr)]

즉, 상기 관계식(1)을 이용하여 풍구선 연소온도(Tf)의 값이 2100∼2250℃의 법위내에 오는 습분취입량을 구하고, 이렇게 구해진 습분취입량에 따라 습분을 취입하였다.

한편, 최근에는 미분탄을 시간당 60톤 이상 취입하는 조업도 행해지고 있다.

이와 같이 미분탄을 시간당 60톤 이상 취입하는 경우에는 습분제어가 1-12g/Nm³ 로 미량의 습분이 취입되어야 한다.

그러나, 본 발명자들의 연구 및 실험에 의하면 미분탄이 시간당 60톤 이상 대량으로 취입되는 조업에서는 상기 식(1)에 의해서 정확한 습분제어가 이루어지지 않음 을 확인할 수 있었다.

상기와 같이 대량의 미분탄 취입시에 12g/Nm³ 이하로 미량 습분의 취입을 정확히 제어하지 못하면 미분탄이 연소되지 않고 외부로 배출되거나 송풍중 만들어진 환원가스의 유로를 막는다.

이로 인한 통기성 불량으로 환원반응이 불안정해져 생산성을 저하시키고 외부로 다량 배출되면 노내 열량의 저하로 제조원가가 높아지고 품질이 불량해지는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 대기습도등을 고려하여 습분을 보다 정확하게 제어하므로써 소량의 미분탄 취입시에는 물론 대량의 미분탄 취입시에도 연소온도를 적정하게 유지할 수 있는 용광로에 스팀 취입방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이하인 경우에는 하기 관계식(1)을 이용하여 풍구선 연소온도(Tf)의 값이 2100∼2250℃의 법위내에 오는 습분취입량을 구하고, 이렇게 구해진 습분취입량에 따라 스팀을 취입하고; 그리고

[관계식 1]

미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이상인 경우에는 대기온도 및 대기습도를 측정하고, 이 측정값들을 이용하여 하기 관계식(2)에 의해 대기습분량(대기 WH₂O)을 구한 다음,

[관계식 2]

대기 WH₂O = {4.953 + (0.3311 ×T) + (0.0111 ×T²) + (0.00038 ×T³)} ×M/100

[여기서, 대기 WH₂O: 대기습분량((g/Nm³), M: 대기습분(%), T: 대기온도(℃)]

상기 전단계에서 상기 관계식(1)을 이용하여 구한 습분취입량(WH₂O) 및 상기 관계식(2)에 의해 구한 대기습분량(대기 WH₂O)을 이용하여 하기 관계식 (3)에 의해 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)을 구하고, 이렇게 구한 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)에 따라 스팀을 풍구에 취입하는 용광로에 스팀 취입방법에 관한 것이다.

[관계식 3]

취입필요 스팀량(FS) = (취입 WH₂O - 대기 WH₂O)×VB×60/10⁶

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 철광석 및 코크스를 장입하여 용선을 제조하는 용광로 조업에서 코크스 대체 연료로 미분탄을 취입할 때 연소온도를 확보하여 미연소를 방지하기 위하여 습분을 취입하는 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 미분탄 취입시 연소온도와 노열확보를 위하여 습분을 취입하는 방법으로 미분탄을 60Ton/Hr이하 취입하는 경우는 물론 60Ton/Hr톤 이상 대량 취입하는 경우에도 적용된다.

도 1에는 장입물이 장입되어 하부풍구로 풍량, 미분탄, 습분, 산소등이 취입되는 상태를 나타내는 용광로 및 그 부대설비가 모식적으로 나타나 있다.

도 1에 나타난 바와 같이, 용광로(1)의 정상조업시 전동송풍기(5)에서 풍량을 만들어 열풍로를 거친 열풍이 풍구(2)에 도달하여 미분탄 취입장치(3)에서 보내진 미분탄이 열풍과 습분취입장치(4)에 의해 취입되는 습분과 만나 풍구내부에서 연소되어 열원으로 사용된다.

도 1의 풍구(2)에서 미분탄, 습분취입량, 열풍온도, 송풍유량에 따라 연소온도가 좌우된다.

용광로에서 풍구선 연소온도(Tf)는 하기 관계식(1)과 같이 표시된다.

[관계식 1]

Tf=[{1559 + 0.839 ×BT)}-{(WH₂O/1000)×6033}]-[{(16666 ×PCI)/(VB)}×3] + [{4973/VB×60}O₂]

본 발명에서는 미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이하인 경우에는 상기 관계식(1)을 이용하여 풍구선 연소온도(Tf)의 값이 2100∼2250℃의 법위내에 오는 습분취입량을 구하고, 이렇게 구해진 습분취입량에 따라 스팀을 취입한다.

이하, 미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이상인 경우에 대하여 설명한다.

미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이상인 경우에는 우선 대기온도 및 대기습도를 측정하고, 이 측정값들을 이용하여 하기 관계식(2)에 의해 대기습분량(대기 WH₂O)을 구한다.

[관계식 2]

다음에, 상기 관계식(1)을 이용하여 구한 습분취입량(WH₂O) 및 상기 관계식(2)에 의해 구한 대기습분량(대기 WH₂O)을 이용하여 하기 관계식 (3)에 의해 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)을 구한다.

[관계식 3]

취입필요 스팀량(FS) = (취입 WH₂O - 대기 WH₂O)×VB×60/10⁶

다음에, 상기와 같이 구한 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)에 따라 스팀을 풍구에 취입하여 습분을 제어한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 스팀을 취입하면, 60Ton/Hr이상의 미분탄 취입시 습분을 12g/Nm³ 이하로 정확히 제어할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

O₂: 15,000Nm³/Hr, 송풍온도: 20℃, 대기습분: 15g/Nm³및송풍량(VB): 6,100Nm³/min)의 조건에서 본 발명에 따라 스팀을 취입하여 조업을 행하고, 미분탄 취입단계별 습분 및 스팀유량을 정리하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

습분취입량(g/Nm3	본 발명에서의 습분취입량
습분취입량(g/Nm3	28	26	24	22	20	18	16	14	12	10	8	6	4	2	1
취입스팀량(톤)	9.7	9.0	8.2	7.4	6.8	6.0	5.3	4.6	3.8	3.1	2.4	1.7	0.9	0.2	0
미분탄 취입범위(톤)	45		50		55				60		65		70
연소온도범위(℃)	2165∼ 2177		2148∼ 2159		2131∼2155				2127∼ 2150		2122∼ 2146		2120∼2131

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르면, 미분탄을 70톤까지도 취입하더라도 적절한 연소온도를 유지할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 스팀을 취입하여 습분을 제어한 결과, 종래방법에 비하여 연소온도가 상승하고, 연소성에 문제가 없이 미분탄을 시간당 70톤이상 취입가능함을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 소량의 미분탄 취입시에는 물론 대량의 미분탄 취입시에도 연소온도를 적정하게 유지할 수 있는 용광로에 미량 습분 취입방법을 제공 하므로써 미분탄 연소효율을 향상시켜 연료비를 절감하고 미분탄 취입증대로 코크스 대체효과에 따른 원가절감을 가져올 수 있고, 노황안정에 따른 [Si],[S]농도 안정에 기여하여 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 스팀사용량도 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이하인 경우에는 하기 관계식(1)을 이용하여 풍구선 연소온도(Tf)의 값이 2100∼2250℃의 법위내에 오는 습분취입량을 구하고, 이렇게 구해진 습분취입량에 따라 스팀을 취입하고; 그리고

[관계식 1]

Tf=[{1559 + 0.839 ×BT)}-{(취입WH₂O/1000)×6033}]-[{(16666 ×PCI)/(VB)}×3] + [{4973/VB×60}O₂]

[여기서, BT: 송풍온도(℃), 취입WH₂O: 습분취입량(g/Nm³), PCI: 미분탄 췽입량(Ton/Hr), VB: 송풍량(Nm³/min), O₂: 산소취입량(Nm³/Hr)]

미분탄의 취입량이 60Ton/Hr이상인 경우에는 대기온도 및 대기습도를 측정하고, 이 측정값들을 이용하여 하기 관계식(2)에 의해 대기습분량(대기 WH₂O)을 구한 다음,

[관계식 2]

대기 WH₂O = {4.953 + (0.3311 ×T) + (0.0111 ×T²) + (0.00038 ×T³)} ×M/100

[여기서, 대기 WH₂O: 대기습분량((g/Nm³), M: 대기습분(%), T: 대기온도(℃)]

상기 관계식(1)을 이용하여 구한 습분취입량(WH₂O) 및 상기 관계식(2)에 의해 구한 대기습분량(대기 WH₂O)을 이용하여 하기 관계식 (3)에 의해 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)을 구하고, 이렇게 구한 취입필요 스팀량(FS)(Ton/Hr)에 따라 스팀을 풍구에 취입하는 것을 특징으로 하는 용광로에 스팀 취입방법

[관계식 3]

취입필요 스팀량(FS) = (취입 WH₂O - 대기 WH₂O)×VB×60/10⁶