KR100916517B1 - Blending method of coal for reducing internal gas pressure during coal carbonization in coke oven - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 가스압을 저감하기 위한 원료탄 배합 방법에 관한 것으로서, 야금용 코크스제조에 사용되는 원료탄의 배합으로 이루어진 배합탄의 배합지수 중, 휘발분(V.M)이 25.6∼28.7wt%, 유동도(LMF)가 2.5∼2.7, 총비활성물질(TI)이 26.1∼31.3wt%, 일반탄 배합비가 40∼60wt%가 되도록 조정하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a raw coal blending method for reducing the gas pressure generated in coal coking in a coke oven, and has a volatile matter (VM) of 25.6 to 28.7 in a blending index of blended coal composed of raw coal used in the manufacture of metallurgical coke. It is characterized by adjusting so that wt%, the fluidity | liquidity (LMF) may be 2.5-2.7, the total inert substance (TI) is 26.1-31.3 wt%, and the general carbon compounding ratio is 40-60 wt%.

코크스 오븐, 원료탄, 배합탄, 휘발분, 유동도Coke oven, raw coal, blended coal, volatile matter, fluidity

Description

코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 가스압 저감을 위한 원료탄 배합 방법{Blending method of coal for reducing internal gas pressure during coal carbonization in coke oven}Blending method of coal for reducing internal gas pressure during coal carbonization in coke oven}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 사용된 코크스 시험로의 개략적인 구성도.1 is a schematic diagram of a coke test furnace used in an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1 : 고정벽 2 : 이동벽 3 : SiC 히터1 fixed wall 2 moving wall 3 SiC heater

4 : 오븐 5 : 탄화차 6 : 가스압 측정 프로브4: oven 5: carbonized car 6: gas pressure measurement probe

7 : 댐퍼(damper) 8 : LPG 버너 9 : 공기공급부7 damper 8 LPG burner 9 air supply unit

10 : 연도 20 : 가스압 측정 구명 21 : 압력센서10: year 20: gas pressure measurement life 21: pressure sensor

22 : 열전대 23 : 가스압 측정 프로브 설치점22: thermocouple 23: gas pressure measuring probe installation point

본 발명은 코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 가스압을 저감하기 위한 원료탄 배합 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코크스 오븐에서 석탄 건류시 장입된 석탄 중심에서 발생하는 최대 가스압을 저감하기 위해, 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄의 배합으로 이루어진 배합탄의 배합지수 조절을 위한 원료탄 배합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a raw coal blending method for reducing the gas pressure generated during coal coking in a coke oven, and more particularly, to reduce the maximum gas pressure generated at the center of coal charged during coal coking in a coke oven. The present invention relates to a method for blending raw coal for adjusting the blending index of blended coal consisting of blending of raw coal used for production.

코크스 오븐은 대략 가동 20년을 전후로 노화가 급격하게 진행되며, 또한 환경공해에 대한 측면이 강화되고 있기 때문에 오븐 수명연장 및 노체 관리는 야금용 코크스 제조 공정에서 가장 중요한 문제의 하나로 대두되고 있다. 특히 야금용 코크스 제조 산업에서 가장 중요한 문제의 하나는 석탄 건류과정에서 발생하는 코크스 오븐 벽에 작용하는 위험한 수준의 높은 팽창압에 의한 코크스 오븐 벽의 손상을 극력 억제하는 것이다. 이러한 높은 팽창압을 나타내는 석탄이나 배합탄은 오븐 벽을 손상시켜 결국 오븐 수명을 단축시키게 된다.As the coke ovens are rapidly aging around 20 years of operation, and environmental aspects are being strengthened, the extension of oven life and furnace management are one of the most important problems in the metallurgical coke manufacturing process. In particular, one of the most important problems in the metallurgical coke manufacturing industry is to suppress the damage of the coke oven wall by the dangerously high expansion pressure acting on the coke oven wall generated during the coal distillation process. Coal or coal blends with such high expansion pressures can damage the oven walls and ultimately shorten the oven life.

코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 팽창압, 즉 석탄 중심에서 최대 가스압이 발생하는 과정을 설명하면 다음과 같다.In the coke oven, the expansion pressure generated during the coal distillation, that is, the process of generating the maximum gas pressure at the coal center will be described.

석탄이 스롯형(slot-type) 오븐에서 건류될 때 두 개의 연화층이 오븐 벽에 평행하게 형성된다. 이들 두 연화층은 장입된 석탄의 바닥과 상부에서 연화된 석탄의 엔벌로프(envelope), 슬리브(sleeve), 튜브(tube)를 형성하는 부가적인 연화층을 형성하며 연결된다. 건류가 진행됨에 따라 연화층은 점차적으로 오븐 중심으로 이동하여 결국 오븐 중심에서 만나게 된다. 이 연화층 내에서 일정 입자의 석탄이 다공성의 용융된 코크스로 전환된다. 보통 휘발분 함량이 17∼25wt%(daf) 되는 석탄에 대해 오븐 중심에서 두 연화층이 합체될 때 연화층 내에서 최대 수준에 도달하는 가스압의 발생을 동반한다. 이 압력은 오븐 중심과 오븐 벽사이의 반성 코크스(semi-coke)층을 통해 오븐 벽으로 전달되며, 이때 오븐 벽에 작용하는 압력을 팽창압이라 한다. 이 압력이 크게 높아지면 오븐 손상을 야기한다. 화학분석과 팽윤물성 조건에서 비슷한 특성의 석탄들에서도 압력발생에 대해 아주 다른 거동을 나타낸다.When the coal is dried in a slot-type oven, two softening layers are formed parallel to the oven walls. These two softening layers are joined together to form an additional softening layer which forms an envelope, sleeve and tube of softened coal at the bottom and top of the charged coal. As dry distillation progresses, the softening layer gradually moves to the center of the oven and eventually meets at the center of the oven. In this softening layer certain particles of coal are converted into porous molten coke. It is usually accompanied by the generation of a gas pressure reaching a maximum level in the softening layer when the two softening layers are coalesced at the center of the oven for a coal having a volatile content of 17 to 25 wt% (daf). This pressure is transferred to the oven wall through a semi-coke layer between the center of the oven and the oven wall, where the pressure on the oven wall is called the expansion pressure. Significantly higher pressures will cause damage to the oven. Coal with similar properties under chemical analysis and swelling properties shows very different behavior for pressure generation.

일반적으로 접하는 석탄 팽창압과 가스압은 다음과 같이 석탄 팽창압은 석탄 건류로 인해 오븐 벽에 작용하는 압력으로, 가스압은 석탄 건류시 석탄/코크스 층에 삽입된 프로브(probe)로 측정된 압력으로 정의된다. 통상 상업용 오븐에서 석탄 건류시 오븐 벽이 받는 압력인 팽창압을 직접 측정할 수 있는 방법은 거의 없으며, 시험로를 이용하여 팽창압을 측정한다. 석탄 건류과정에서 발생하는 팽창압과 가스압의 관계는 상업용 오븐에서는 오븐 중심에서 발생하는 최대 가스압이 오븐 벽에 팽창압으로 그대로 나타나지만, 시험로에서는 오븐 중심에서 두 개의 연화층이 합체시 합체된 연화층의 단면적이 초기 장입된 석탄에 의해 오븐 벽에 형성된 단면적의 반 이하가 되기 때문에 가스압이 팽창압의 2배 또는 그 이상이 되는 것으로 알려져 있다.Commonly encountered coal expansion pressure and gas pressure are defined as the coal expansion pressure acting on the oven wall due to coal distillation, and the gas pressure is defined as the pressure measured by the probe inserted in the coal / coke layer during coal distillation. do. In general, there is little method for directly measuring the inflation pressure, which is the pressure applied to the oven wall in coal drying in commercial ovens, and the inflation pressure is measured using a test furnace. The relationship between the expansion pressure and the gas pressure generated during the coal distillation process shows that in commercial ovens, the maximum gas pressure generated at the center of the oven remains as the expansion pressure at the oven wall, but in the test furnace the softened layer where two softening layers are coalesced at the center of the oven It is known that the gas pressure becomes twice or more than the expansion pressure because the cross sectional area of s becomes less than half the cross sectional area formed on the oven wall by the initially charged coal.

전술한 바와 같이 코크스 오븐에서 석탄 건류과정에서 과잉의 팽창압이 발생하면, 압출 막힘이나, 압출시 오븐 벽 손상을 초래하게 되어 코크스 오븐의 안정조업 저해와 오븐 수명을 단축하는 원인이 된다. 또한 고품질의 코크스 제조와 원가에 미치는 비용 절감을 위해 오븐에 장입되는 석탄의 수분을 조절하는 석탄조습설비 및 고가동율 조업과 같은 조업환경 변화시 과잉 팽창압 방지를 위한 조업조건을 확보하는 것이 요구된다.As described above, excessive expansion pressure in the coal coking process in the coke oven causes extrusion blockage or damage to the oven wall during extrusion, which may cause a stable operation of the coke oven and shorten the oven life. In addition, it is required to secure operating conditions to prevent excessive expansion pressure in the case of operating environment changes, such as coal humidification facilities that control the moisture of coal charged into the oven and high utilization rate, in order to manufacture high quality coke and reduce the cost on the cost. .

이와 같이 코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 팽창압의 한계 허용범위는 오븐 크기에 따라 6m 코크스 오븐에서는 7kPa 이고 4m 코크스 오븐에서는 14kPa 이 며, 상업용 코크스 오븐에서 안정적인 오븐 조업을 위한 오븐 중심에서의 가스압은 350mmH2O 이하인 것으로 알려져 있다(Loison, R et. al, Coke quality and production, 1989, Lindert, M. T. and van der Velden, B., Ironmaking Conf. Proceedings, 1994).Thus, the limit of expansion pressure that occurs in coal coking in a coke oven is 7kPa in 6m coke oven and 14kPa in 4m coke oven, depending on the oven size, and the gas pressure at the center of the oven for stable oven operation in commercial coke oven It is known to be less than 350 mm H 2 O (Loison, R et. Al, Coke quality and production, 1989, Lindert, MT and van der Velden, B., Ironmaking Conf. Proceedings, 1994).

그러나, 코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 팽창압은 원료탄 성상, 오븐 장입 및 건류조건 등에 의존하고, 건류과정에서 오븐 내에서 일어나는 여러 가지 복잡한 작용에 의해 영향을 받기 때문에 건류시 발생하는 팽창압을 추정하는데는 어려움이 많다.However, the expansion pressure generated during coal drying in the coke oven depends on the characteristics of raw material charcoal, oven charging and drying conditions, and is estimated by various complex actions occurring in the oven during the drying process. There is a lot of difficulty.

이러한 문제점을 해결하기 위해 많은 연구자들(Latshaw, G. H. et al., ISS Ironmaking Proceedings, 1984, Nomura, S. and Thomas, K. M., Fuel, 1996, Tucker, J. and Everitt, G., Ironmaking Conf. Proceedings, 1989, Grimley, J. J. and Radley, C. E., Ironmaking Conf. Proceedings, 1995, Rohde, W. et al., Ionmaking Conf. Proceedings, 1988)이 원료탄 성상 및 조업조건이 팽창압에 미치는 영향과 지배요인을 이동벽이 있는 시험로를 이용하여 분석하였으나, 석탄 건류과정에서 발생하는 석탄 중심에서의 가스압을 저감하기 위한 원료탄 배합지수 관리에 대한 기술은 명확하게 제시된 것이 없는 실정이다.Many researchers (Latshaw, GH et al., ISS Ironmaking Proceedings, 1984, Nomura, S. and Thomas, KM, Fuel, 1996, Tucker, J. and Everitt, G., Ironmaking Conf. Proceedings) , 1989, Grimley, JJ and Radley, CE, Ironmaking Conf.Proceedings, 1995, Rohde, W. et al., Ionmaking Conf.Proceedings, 1988). Although the analysis was conducted using a walled test furnace, the technique for managing the raw coal mixture index for reducing the gas pressure at the coal center generated by coal distillation process has not been clearly presented.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 제철소의 코크스 오븐에서 석탄 건류시 과잉 팽창압에 의한 압출막힘 및 오븐손상을 저감하기 위해 코크스 오븐에서 석탄 건류과정에서 발생하는 석탄 중심에서의 가스압이 과잉이 되지 않도록, 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄의 배합으로 이루어진 배합탄의 배합지수 조절을 위한 원료탄 배합 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, the gas pressure at the center of coal generated during the coal distillation process in the coke oven in order to reduce the extrusion blockage and oven damage caused by excessive expansion pressure during the coal distillation in the coke oven of the steelworks It is an object of the present invention to provide a raw coal blending method for adjusting the blending index of the coal briquettes composed of the blend of raw coal used in metallurgical coke production so as not to become excessive.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 코크스 오븐에서 석탄 건류과정에서 발생하는 가스압이 과잉이 되지 않도록 원료탄을 배합하는 방법에 있어서, 야금용 코크스제조에 사용되는 원료탄의 배합으로 이루어진 배합탄의 배합지수 중, 휘발분(V.M)이 25.6∼28.7wt%, 유동도(LMF)가 2.5∼2.7, 총비활성물질(TI)이 26.1∼31.3wt%, 일반탄 배합비가 40∼60wt%가 되도록 조정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the method for blending the raw coal so that the gas pressure generated in the coal distillation process in the coke oven is not excessive, comprising a mixture of the raw coal used in the manufacture of metallurgical coke In the blending index, the volatile matter (VM) is adjusted to 25.6 to 28.7 wt%, the flow rate (LMF) to 2.5 to 2.7, the total inactive substance (TI) to 26.1 to 31.3 wt%, and the general carbon compounding ratio to 40 to 60 wt%. It is characterized by.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

일반적으로 코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 팽창압의 한계 허용범위는 오븐 크기에 의존하며, 6m 이상의 상업용 코크스 오븐에서는 7kPa이며, 상업용 코크스 오븐에서 안정적인 오븐 조업을 위한 오븐 중심에서의 가스압은 350mmH2O 이하인 것으로 알려져 있다. 본 발명에서는 오븐 조업시 과잉의 팽창압 발생을 방지하고 안정적인 조업을 위해 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄의 배합지수를 변화시키면서 석탄 중심에서의 가스압을 측정하였다.In general, the limit of expansion pressure for coal coking in a coke oven depends on the oven size, 7 kPa for commercial coke ovens above 6 m and gas pressure at the center of the oven for stable oven operation in commercial coke ovens of 350 mmH2O or less. Known. In the present invention, the gas pressure at the center of the coal was measured while changing the mixing index of the raw coal used in the manufacture of metallurgical coke in order to prevent excessive expansion pressure during the operation of the oven and to ensure stable operation.

본 발명에서는 도 1에 도시된 바와 같이 50kg 용량의 코크스 시험로를 이용하여, 장입조건과 건류조건이 일정한 상태에서 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄의 배합지수를 변화시켜 이에 따른 석탄 건류시 발생하는 가스압의 변화를 분석하였고, 그 결과를 이용하여 석탄 건류시 발생하는 가스압 저감을 위한 원료탄 배합방법을 제안하게 되었다. In the present invention, as shown in Figure 1 using a coke test furnace of 50kg capacity, by changing the mixing index of the raw coal used in the manufacture of metallurgical coke under the conditions of charging and dry distillation conditions are generated during coal drying The change of gas pressure was analyzed, and the results were used to propose a method for blending raw coal to reduce the gas pressure generated during coal distillation.                     

즉, 석탄 건류시 석탄 중심에서 발생하는 가스압은 도 1에 나타낸 50kg 용량의 이동벽을 갖는 시험로를 이용하여 측정하였다. 가스압 측정에 사용된 석탄은 상업용 코크스 오븐에서 코크스 제조를 위해 사용되는 원료탄을 배합하여 사용하였으며, 시험로의 가열조건은 상업용 코크스 오븐에서와 같은 조건이 되도록 시험로의 가열벽 온도가 850℃에서 장입하여 장입된 석탄 중심온도가 600℃에 도달하면 최종건류온도인 1100℃까지 3℃/min으로 가열하였으며, 최종건류온도에서 1.5시간 유지하였다.That is, the gas pressure generated at the coal center during coal distillation was measured using a test furnace having a moving wall having a capacity of 50 kg shown in FIG. 1. The coal used for gas pressure was mixed with raw coal used for coke production in a commercial coke oven, and the heating wall temperature of the test furnace was charged at 850 ° C. so that the heating conditions of the test furnace were the same as in the commercial coke oven. When the charged coal temperature reached 600 ° C., it was heated at 3 ° C./min to 1100 ° C., which was the final drying temperature, and maintained at 1.5 ° C. for the final drying temperature.

오븐의 본체(1)는 본체를 중심으로 그 일측면에는 고정벽(2)이 설치되고, 타측면에는 이동벽(3)이 설치되며, 상기 본체(1)의 내부 중심부에 다수개의 프로브(4)가 설치되고, 그 하부에 탄화차(5)가 설치된 상태로 구성된다. 오븐에 장입된 석탄의 가열을 위해 고정벽(2)과 이동벽(3)의 양쪽에 같은 용량의 SiC 히터(6)를 수평으로 설치하였다. 상기 이동벽(3)은 움직일 수 있도록 하부에 레일과 바퀴가 설치되었으며, 탄화차(5)도 석탄 건류 종료시 오븐 밖으로 끌어내어 적열 코크스를 배출할 수 있도록 하부에 레일과 바퀴가 설치되어 있다. The main body 1 of the oven has a fixed wall 2 on one side thereof, and a moving wall 3 on the other side thereof, and a plurality of probes 4 on the inner center of the main body 1. Is installed, and the carbonized car 5 is installed in the lower part. SiC heaters 6 of the same capacity were horizontally installed on both the fixed wall 2 and the moving wall 3 for heating the coal charged in the oven. The movable wall 3 has a rail and wheels installed at the bottom to move, and the carbonized car 5 is also installed at the bottom so that the coal coke 5 can be pulled out of the oven to discharge red coke.

오븐 상부에는 석탄 장입을 위해 장입구(미도시)를 설치하였으며, 발생되는 가스 배출을 위해 배출관(7)을 설치하였다. 발생가스 배출관에는 오븐 내의 압력을 조절할 수 있도록 댐퍼(damper)(8)를 설치하였으며, 오븐 내 압력조절을 위해 배출관 하부에 압력계(미도시)를 설치하여 1mm H2O까지 양압이 걸리도록 하였다. In the upper part of the oven, a charging inlet (not shown) was installed for charging coal, and a discharge pipe 7 was installed to discharge the generated gas. A damper (8) was installed in the discharge gas discharge pipe to adjust the pressure in the oven, and a pressure gauge (not shown) was installed at the bottom of the discharge pipe to control the pressure in the oven so that positive pressure was applied to 1 mm H 2 O.

상기 오븐에서 건류된 적열 코크스는 건류 종료후 탄화차를 오븐 밖의 푸셔(pusher)까지 이동시킨 다음, 푸셔를 이용하여 코크스를 오븐 폭 방향으로 밀 어 소화장치로 압출하였다. 소화장치로 이송된 적열 코크스는 철제 박스(steel box)로 밀폐시킨 후 질소를 이용하여 소화하였다. 건류시 발생하는 코크스 오븐가스(COG)는 댐퍼 후단에 설치된 LPG 버너(9)에서 LPG와 공기공급부(10)의 공기와함께 연소되며, 연소된 배가스는 연도(11) 통풍력으로 외부로 배출하였다. The red coke dried in the oven moved carbonized tea to a pusher outside the oven after the end of the dry distillation, and then pushed the coke in the width direction of the oven using a pusher to extrude the extinguishing device. The red coke transported to the fire extinguishing device was sealed with a steel box and digested with nitrogen. Coke oven gas (COG) generated during the drying is burned with the LPG and the air of the air supply unit 10 in the LPG burner (9) installed at the rear end of the damper, the exhaust gas is discharged to the outside by the flue (11) ventilation power.

석탄 건류시 석탄 중심에서 발생하는 가스압은 내부에 케이형(K-type) 열전대(41)가 있는 프로브(4)를 이용하여 측정하였다. 상기 프로브(4)는 가열벽과 평행이 되고, 오븐 폭 방향으로 오븐 중심에 3개를 설치하였으며, 프로브의 한쪽 끝에 가스압을 측정할 수 있도록 직사각형의 구멍(42)을 설치하였으며, 건류시 발생되는 압력은 프로브에 연결된 압력센서(43)를 이용하여 측정하였다.Gas pressure generated at the center of coal during coal distillation was measured by using a probe 4 having a K-type thermocouple 41 therein. The probe 4 is parallel to the heating wall, three in the center of the oven in the width direction of the oven, a rectangular hole 42 is installed at one end of the probe to measure the gas pressure, The pressure was measured using a pressure sensor 43 connected to the probe.

<실시예 1><Example 1>

수분 8.7wt%의 배합탄에 대해, 배합탄의 휘발분(V.M) 변화에 따른 석탄 중심에서의 최대 가스압 변화를 측정하였다. 사용된 배합탄은 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄을 9∼10종류를 배합한 것으로 배합지수[휘발분(V.M), 유동도(LMF), 전팽창(TD), 강도지수(SI), 총비활성물질(TI), 일반탄배합비]는 야금용 코크스 제조를 위해 코크스 오븐에서 사용되는 배합탄과 같은 범위로 배합되었다. 상기 야금용 코크스 제조에 사용되는 배합탄은 전체적으로 점결성 탄이 50wt% 일반탄이 50wt%의 비율로 배합된다. 또한 상기 배합탄의 휘발분(V.M)은 23.6wt%에서 28.7wt%까지 변화시켰으며, 배합탄의 다른 배합지수인 유동도(LMF)는 2.5∼2.55, 전팽창(TD)는 97∼100wt%, 강도지수(SI)는 4.2∼4.5, 일반탄 배합비는 50wt%로 거의 일정하게 유지하도록 배합되었다. With respect to the coal briquettes having a water content of 8.7 wt%, the maximum gas pressure change at the coal center according to the change in the volatile matter (V.M) of the coal blends was measured. The coal used is a mixture of 9 to 10 types of raw coal used in the manufacture of metallurgical coke. The blending index (volatility (VM), fluidity (LMF), total expansion (TD), strength index (SI), total inactivity) Material (TI), General Coal Blend Ratio] was formulated in the same range as the coal blend used in coke ovens for the manufacture of metallurgical coke. The blended coal used to manufacture the metallurgical coke is blended in a proportion of 50 wt% of coking coal and 50 wt% of ordinary coal. In addition, the volatile matter (VM) of the coal briquettes was changed from 23.6 wt% to 28.7 wt%, the other mixture index of the coal blend (LMF) was 2.5 to 2.55, total expansion (TD) was 97 to 100 wt%, The strength index (SI) was 4.2 to 4.5, and the blend ratio of the normal coal was maintained at 50 wt%, which was almost constant.

상기 배합탄의 휘발분을 23.6wt%에서 28.7wt%로 변화시켰을 때 가스압 변화는 표 1과 같이 나타났다.The gas pressure change was shown in Table 1 when the volatilization of the blended coal was changed from 23.6 wt% to 28.7 wt%.

휘발분(V.M,wt%)      Volatilization (V.M, wt%) 23.623.6 24.624.6 25.625.6 26.526.5 27.527.5 28.728.7 가스압(mmH2O)Gas pressure (mmH2O) 187187 131131 7979 6363 6161 5353

표 1에서 알 수 있듯이, 오븐에 장입되는 배합탄의 휘발분이 증가함에 따라 석탄 건류시 발생하는 석탄 중심에서의 최대 가스압은 급격하게 감소하였다. 이것은 배합탄의 휘발분이 증가하면 석탄의 연화용융층에서 발생하는 가스 발생속도는 증가하지만, 연화용융층 두께 및 점도의 감소 영향이 더 크게 작용하여 발생된 가스에 의해 코크스를 오븐 벽으로 미는 힘이 감소하기 때문에 휘발분 증가에 따라 가스압이 감소한다. 상기 표 1에서 보듯이, 배합탄의 휘발분이 24.6wt% 이하가 되면 가스압이 급격하게 증가함으로서 상업용 오븐에서는 압출막힘이나 오븐 손상을 야기할 수 있다. 또한 통상 야금용 코크스 제조에 사용되는 배합탄의 휘발분은 제조된 코크스의 품질 및 건류 종료시 괴코크스 회수율을 감안하여 배합탄의 휘발분이 29%을 넘지 않는다. 따라서 시험로 측정 결과 원활한 코크스 오븐 조업과 오븐 손상을 고려할 때 장입되는 배합탄의 배합지수인 휘발분은 25.6∼28.7wt% 범위에서 관리되어야 한다.As can be seen from Table 1, as the volatile fraction of coal blended in the oven increases, the maximum gas pressure at the center of coal generated during coal drying is drastically decreased. This increases the rate of gas generation in the coal softening layer as the volatile fraction of coal blend increases, but the effect of reducing the thickness and viscosity of the soft melt layer acts more greatly, so that the force of pushing the coke to the oven wall by the generated gas is increased. As it decreases, the gas pressure decreases with increasing volatiles. As shown in Table 1, when the volatile fraction of the coal blend is less than 24.6wt%, the gas pressure increases rapidly, which may cause extrusion clogging or oven damage in a commercial oven. In addition, the volatilized fraction of the coal briquettes used in the manufacture of coke for metallurgical coke is not more than 29% in view of the quality of the manufactured coke and the recovery of goose coke at the end of dry distillation. Therefore, the volatilization index, which is the compounding index of the coal briquettes charged, should be controlled in the range of 25.6 to 28.7 wt%, in consideration of the smooth coke oven operation and the damage of the oven.

<실시예 2><Example 2>

수분 8.8wt%의 배합탄에 대해, 배합탄의 배합지수인 유동도(LMF) 변화에 따른 석탄 중심에서의 가스압의 변화를 측정하였다. 이때 사용된 배합탄은 실시예 1과 같이 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄을 9∼10종류를 배합한 것으로 배합지수[휘발분(V.M), 유동도(LMF), 전팽창(TD), 강도지수(SI), 총비활성물질(TI), 일반탄배합비]는 야금용 코크스 제조를 위해 코크스 오븐에서 사용되는 배합탄과 같은 범위로 배합되었다. 야금용 코크스 제조에 사용되는 배합탄은 전체적으로 점결성탄이 50wt% 일반탄이 50wt%의 비율로 배합된다. 상기 배합탄의 유동도(LMF)는 2.3에서 2.8까지 변화시켰으며, 배합탄의 다른 배합지수인 휘발분(V.M)은 25.7∼26.5, 전팽창(TD)는 90∼101wt%, 강도지수(SI)는 4.0∼4.3, 일반탄 배합비는 50wt%로 거의 일정하게 유지하도록 배합되었다.With respect to the coal briquettes having a water content of 8.8 wt%, the change in the gas pressure at the center of coal according to the change in the flow rate (LMF), which is the blending index of the coal blends, was measured. At this time, the coal briquettes used were 9-10 types of raw coals used in the manufacture of metallurgical coke as in Example 1, and the blending index (volatile matter (VM), fluidity (LMF), total expansion (TD), strength index) was used. (SI), total inert matter (TI), and general carbon compounding ratio] were formulated in the same range as the coal briquettes used in coke ovens for the manufacture of metallurgical coke. The blended coal used in the manufacture of metallurgical coke is blended in a proportion of 50 wt% of coking coal and 50 wt% of ordinary coal. The flow rate (LMF) of the coal briquettes was changed from 2.3 to 2.8, and the volatilized powder (VM), which is another blending index of the coal blend, was 25.7 to 26.5, 90 to 101 wt% of total expansion (TD), and the strength index (SI). Is 4.0 to 4.3, and the blend ratio of the ordinary coals is blended to remain almost constant at 50 wt%.

상기 배합탄의 유동도를 2.3에서 2.8로 변화시켰을 때 가스압의 변화는 표 2과 같이 나타났다.When the flow rate of the blended coal was changed from 2.3 to 2.8, the change in gas pressure was shown in Table 2.

유동도(LMF)       Flow rate (LMF) 2.32.3 2.42.4 2.52.5 2.62.6 2.72.7 2.82.8 가스압(mmH2O)Gas pressure (mmH2O) 179179 143143 8686 7171 8383 133133

표 2에서 알 수 있듯이, 배합탄의 배합지수인 유동도가 2.3에서 2.8까지 증가함에 따라 가스압은 일정 유동도 이상에서 급격히 감소한후 다시 일정 유동도 이상에서 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 일부 단일탄에 대해서는 석탄의 유동도 증가는 연화층에서 용융생성물의 증가로 가스압이 증가하는 경향이 있지만, 배합탄에 대해서는 석탄의 배합특성으로 인해 적정 유동도 범위에서 최소의 가스압을 나타내는 것으로 나타났다. 따라서 상기 결과로부터 알 수 있듯이 석탄 중심에서의 가스압이 급격히 증가하지 않고 과잉의 팽창압이 발생하지 않도록 하기 위한 배합탄의 유동도는 2.5∼2.7 범위에서 관리되어야 한다.As can be seen from Table 2, as the flow rate of the blended coal, which is the blending index, increased from 2.3 to 2.8, the gas pressure rapidly decreased above a certain flow rate and then increased again above a certain flow rate. This suggests that for some coals, the flow rate of coal tends to increase the gas pressure due to the increase of molten product in the softening bed, but for coal blended coals, the minimum gas pressure in the proper flow range is shown due to the coal mixing characteristics. . Therefore, as can be seen from the above results, the flow rate of the coal briquettes to prevent the gas pressure at the center of coal from increasing rapidly and excessive expansion pressure is generated should be managed in the range of 2.5 to 2.7.

<실시예 3> <Example 3>                     

수분 8.6wt%의 배합탄에 대해, 배합탄의 배합지수인 총비활성물질(TI) 변화에 따른 가스압의 변화를 측정하였다. 이때 사용된 배합탄은 실시예 1,2와 같이 동일하게 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄을 9∼10종류를 배합한 것으로 배합지수(휘발분(V.M), 유동도(LMF), 전팽창(TD), 강도지수(SI), 총비활성물질(TI), 일반탄배합비)는 야금용 코크스 제조를 위해 코크스 오븐에서 사용되는 배합탄과 같은 범위로 배합되었다. 야금용 코크스 제조에 사용되는 배합탄은 전체적으로 점결성 탄이 50wt% 일반탄이 50wt%의 비율로 배합된다. 상기 배합탄의 배합지수인 총비활성물질(TI)은 24.3wt%에서 33.5wt%까지 변화시켰으며, 배합탄의 다른 배합지수인 휘발분(V.M)은 25.3∼26.2wt%, 유동도(LMF)는 2.5∼2.7, 전팽창(TD)는 94∼105wt%, 강도지수(SI)는 4.1∼4.4, 일반탄 배합비는 50wt%로 거의 일정하게 유지하도록 배합되었다.With respect to the coal briquettes having a water content of 8.6 wt%, the change in the gas pressure according to the change of the total inert material (TI), which is the compounding index of the coal blends, was measured. At this time, the coal briquettes used were blended 9 to 10 types of raw coals used in the manufacture of metallurgical coke, as in Examples 1 and 2, and the blending index (volatile matter (VM), flow rate (LMF), total expansion (TD)). ), Strength index (SI), total inert material (TI), and general carbon compounding ratio) are formulated in the same range as the coal blend used in coke ovens for the manufacture of metallurgical coke. Coal briquettes used in the manufacture of metallurgical coke are blended in a proportion of 50 wt% coking coal and 50 wt% general coal. The total inert material (TI), which is the blending index of the blended coal, was changed from 24.3 wt% to 33.5 wt%, and the volatile matter (VM), which is another blending index of the blended coal, was 25.3-26.2wt%, and the fluidity (LMF) was 2.5-2.7, total expansion (TD) was 94-105 wt%, the strength index (SI) was 4.1-4.4, and the compounding | mixing ratio of a normal carbon was mix | blended so that it might be maintained to be nearly constant.

상기 배합탄의 총비활성물질(TI)이 24.5wt%에서 33.5wt%까지 변화함에 따라 가스압 변화는 표 3과 같다.As the total inert matter (TI) of the blended coal varies from 24.5 wt% to 33.5 wt%, the gas pressure change is shown in Table 3.

총비활성물질(TI)      Total inactive substance (TI) 24.324.3 26.126.1 27.827.8 29.629.6 31.331.3 33.533.5 가스압(mmH2O)Gas pressure (mmH2O) 166166 9797 8484 8383 7272 4545

표 3에서 알 수 있듯이, 배합탄의 배합지수인 총비활성물질(TI)이 증가함에 따라 가스압은 감소하였다. 이것은 배합탄 내에 총비활성물질의 증가는 건류시 연화층에서 발생한 가스가 이들 비활성물질 주위를 통해 배출되기 때문에 가스압이 감소한다. 표에서 보듯이, 배합탄의 총비활성물질이 26.1. 미만에서는 가스압이 급격히 증가하고, 총비활성물질이 31.3이상으로 증가함에 따라 가스압은 급격하게 감소하였다. 과잉의 팽창압은 압출막힘 및 오븐 손상을 초래하고, 지나치게 낮은 가스압은 석탄 건류에 의해 생성된 코크스의 품질이 확보되지 않는 결과를 야기한다. 따라서 본 실시예로부터 도출된 바와 같이, 안정적인 코크스 오븐 조업을 위해 배합탄의 배합지수인 총비활성물질은 26.1∼31.3wt% 범위에서 관리되어야 한다.As can be seen in Table 3, the gas pressure decreased as the total inert material (TI), which is the blending index of coal blends, increased. This is because the increase in total inerts in the coal mixture decreases the gas pressure because gas generated in the softening layer is discharged through these inerts when dry. As shown in the table, the total inert matter of the coal blend is 26.1. Below it, the gas pressure increased rapidly, and as the total inert material increased above 31.3, the gas pressure decreased rapidly. Excessive expansion pressure leads to extrusion blockage and oven damage, and too low gas pressure results in the quality of the coke produced by coal dry distillation not being secured. Therefore, as derived from this embodiment, the total inert material, which is the blending index of the coal briquettes, must be managed in the range of 26.1 to 31.3 wt% for stable coke oven operation.

<실시예 4><Example 4>

수분 8.7wt%의 배합탄에 대해, 배합탄의 배합지수인 일반탄 배합비 변화에 따른 가스압의 변화를 측정하였다. 이때 사용된 배합탄은 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄을 8∼10종류를 배합한 것으로 배합지수[휘발분(V.M), 유동도(LMF), 전팽창(TD), 강도지수(SI), 총비활성물질(TI), 일반탄배합비]는 야금용 코크스 제조를 위해 코크스 오븐에서 사용되는 배합탄과 같은 범위로 배합되었다. 야금용 코크스 제조에 사용되는 배합탄은 전체적으로 점결성 탄이 50wt% 일반탄이 50wt%의 비율로 배합된다. 상기 배합탄의 배합지수인 일반탄 배합비는 30wt%에서 70wt%까지 변화시켰으며, 배합탄의 다른 배합지수인 휘발분(V.M)은 25.7∼26.4wt%, 유동도(LMF)는 2.6∼2.7, 전팽창(TD)는 95∼103, 강도지수(SI)는 3.8∼4.1, 총비활성물질(TI)은 26.7∼28.3wt%로 거의 일정하게 유지되도록 배합되었다.With respect to the coal briquettes having a water content of 8.7 wt%, the change in the gas pressure according to the change of the general coal compounding ratio, which is the compounding index of the coal mixtures, was measured. The coal briquettes used were 8-10 types of raw coals used in the manufacture of metallurgical coke. The blending index (volatile matter (VM), fluidity (LMF), total expansion (TD), strength index (SI), total) Inert matter (TI), general coal blend ratio] was formulated in the same range as the coal blend used in the coke oven for the manufacture of metallurgical coke. Coal briquettes used in the manufacture of metallurgical coke are blended in a proportion of 50 wt% coking coal and 50 wt% general coal. The blending ratio of the coal blend, which is the blending index of the blended coal, was changed from 30wt% to 70wt%. The expansion (TD) was 95-103, the strength index (SI) was 3.8-4.1, and the total inert material (TI) was 26.7-28.3 wt%, and it was mix | blended so that it might be maintained substantially constant.

상기 배합탄의 일반탄 배합비가 30wt%에서 70wt%까지 변화하였을 때 가스압 변화는 표 4와 같다.The gas pressure change is shown in Table 4 when the mixing ratio of the general coal of the blended coal is changed from 30wt% to 70wt%.

일반탄 배합비(wt%)   General coal compounding ratio (wt%) 3030 4040 5050 6060 7070 가스압(mmH2O)Gas pressure (mmH2O) 159159 9797 7878 7171 4646

표 4에서 알 수 있듯이, 배합탄 내 일반탄 배합비가 증가할수록 비점결성 석탄 함량이 증가하기 때문에 석탄 건류시 가스압이 감소하는 것으로 나타났다. 표 4에서 보듯이, 일반탄 배합비가 40wt%미만에서는 가스압이 급격하게 증가하였으나, 반면에 60wt%를 초과하면 급격하게 감소하였다. 따라서 안정적인 코크스 오븐 조업을 위해 배합탄의 배합지수인 일반탄 배합비는 40wt%∼60wt% 범위에서 관리되어야 한다.As can be seen in Table 4, since the non-coking coal content increases as the coal blending ratio in the coal blend increases, the gas pressure decreases during coal distillation. As shown in Table 4, the gas pressure increased drastically when the ratio of the coal mixture was less than 40wt%, whereas it rapidly decreased when it exceeded 60wt%. Therefore, in order to operate a stable coke oven, the blending ratio of the coal mixture, which is the blending index of coal coal, should be managed in the range of 40wt% to 60wt%.

이상의 실시 예로부터 코크스 오븐의 장입조건과 건류조건이 일정한 상태에서 가스압에 대한 오븐에 장입되는 배합탄의 배합지수의 영향을 도출하였으며, 코크스 오븐에서 주어진 장입 및 건류조건에서 안정적인 코크스 오븐 조업 및 오븐 손상방지를 위한 원료탄 배합에 있어서 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다. From the above examples, the effect of the mixing index of the coal briquettes charged into the oven on the gas pressure under constant charging and dry distillation conditions of the coke oven was derived, and stable coke oven operation and damage to the oven under given charging and dry distillation conditions in the coke oven. It is expected to be useful in blending raw coal for prevention.

이와 같이 본 발명은 코크스 오븐에서 야금용 코크스 제조에 사용되는 원료탄의 배합으로 구성된 배합탄의 배합지수 관리를 통하여 석탄 건류과정에서 발생하는 석탄 중심의 가스압이 과잉이 되지 않도록 원료탄을 배합함으로서 코크스 오븐의 주어진 장입 및 건류조건에서 안정적인 조업을 할 수 잇으며, 또한, 상기와 같이 원료탄 배합으로부터 석탄 건류시 과잉의 팽창압 발생을 방지함으로써, 과잉 팽창압 발생에 의한 오븐 벽 손상 및 압출불량에 의한 생산성 저하를 방지하여, 오븐 조업 안정화 및 노체 손상저감에 기여하는 효과를 가진다.As described above, the present invention mixes the raw coal so that the gas pressure of the coal center generated in the coal drying process is not excessive by managing the blending index of the coal blend composed of the raw coal used for the manufacture of metallurgical coke in the coke oven. Stable operation at given charging and distillation conditions, and also prevents excessive expansion pressure when coal coal distills from raw coal mixture as described above, thereby lowering productivity due to oven wall damage caused by excessive expansion pressure and poor extrusion By preventing, it has the effect of contributing to stabilization of the oven operation and reducing the damage to the furnace body.

Claims (1)

코크스 오븐에서 석탄 건류과정에서 발생하는 가스압이 과잉이 되지 않도록 원료탄을 배합하는 방법에 있어서, 야금용 코크스제조에 사용되는 원료탄의 배합으로 이루어진 배합탄의 배합지수 중, 휘발분(V.M)이 25.6∼28.7wt%, 유동도(LMF)가 2.5∼2.7, 총비활성물질(TI)이 26.1∼31.3wt%, 일반탄 배합비가 40∼60wt%가 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐에서 석탄 건류시 발생하는 가스압 저감을 위한 원료탄 배합 방법.In the method of blending the raw coal so that the gas pressure generated during the coal drying process in the coke oven does not become excessive, the volatile matter (VM) is 25.6 to 28.7 in the blending index of the coal blend composed of the raw coal used to manufacture metallurgical coke. wt%, the flow rate (LMF) is 2.5 to 2.7, the total inert matter (TI) is 26.1 to 31.3 wt%, and the coking oven is characterized in that the coking oven, characterized in that Raw coal blending method for reducing gas pressure.
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