KR101145824B1 - 장입탄 원료 고강도 코크스 제조장치 - Google Patents

Abstract

장입탄 원료 고강도 코크스 제조장치 및 방법이 개시된다. 그러한 코크스 제조장치는 석탄과 오일을 혼합하는 석탄조습기와, 상기 석탄조습기에 연결되며, 오일을 저장함으로써 상기 석탄조습기에 오일을 공급하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에 구비되어 오일을 일정 온도 범위로 유지시킬 수 있는 온도제어수단과, 그리고 상기 석탄조습기로부터 오일을 상기 저장탱크로 복귀시킬 수 있는 순환수단을 포함한다. 이러한 코크스 제조장치 및 제조방법은 폐식용유를 석탄에 일정 비율로 혼합함에 따라 코크스 강도가 상승하고 오일정량불출에 의한 강도추이가 균일하게 형성되어 일반탄 사용비가 증대되어 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

코크스, 석탄, 오일, 건류, 장입

Description

장입탄 원료 고강도 코크스 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING COKE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄화실의 구조를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐식용유 첨가장치를 도시하는 개략도.

도 3은 폐식용유 혼합기의 구조를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐식용유를 첨가하였을 경우 오일 첨가비와 밀도의 관계를 도시하는 그래프.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐식용유를 첨가하였을 경우 오일 첨가비와 냉간강도의 관계를 도시하는 그래프.

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본 발명은 장입탄 원료의 코크스 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장입탄 제조시 코크스에 폐식용유를 혼합한 후 장입, 건류함으로써 강도를 향상시킬 수 있는 장입탄 원료의 코크스 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서는 코크스를 야드에 적치하고 장입차를 이용하여 탄화실에 장입하여 코크스를 제조한다.

이러한 제철용 코크스는 고로 제련의 주요 연료인 환원재 외에 중량을 떠받치는 구조재의 역할을 수행한다.

따라서, 코크스를 구조재로서 사용하기 위해 5,000㎥의 대형 고로에 장입하여 철광석 등이 퇴적한 중량에 견딜 수 없으면 열풍의 통로를 확보할 수 없다.

결과적으로, 이에 필요한 강도를 가진 코크스를 만들기 위해 점결성이 강한 석탄이 요구되고 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 코크스는 저품위탄 사용으로 고로의 냉간강도가 하락하고, 저품위탄의 사용비율이 많은 문제점이 있다.

그리고, 코크스의 사용량 증가에 따라 중괴 코크스의 사용을 기피하므로 잦은 배합변경으로 입도, 수분 편차에 의한 냉간강도의 편차가 발생하여 코크스 강도가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 장입탄 제조시 코크스에 폐식용유를 혼합한 후 장입, 건류시킴으로써 강도를 향상시킬 수 있는 코크스 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 석탄과 오일을 혼합하는 석탄조습기와; 상기 석탄조습기에 연결되며, 오일을 저장함으로써 상기 석탄조습기에 오일을 공급하는 저장탱크와; 상기 저장탱크에 구비되어 오일을 일정 온도 범위로 유지시킬 수 있는 온도제어수단과; 그리고 상기 석탄조습기로부터 오일을 상기 저장탱크로 복귀시킬 수 있는 순환수단을 포함하는 코크스 제조장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 석탄조습기에서 석탄과 오일을 서로 혼합하는 단계와; 그리고 상기 단계에서 혼합된 석탄과 오일을 코크스로에 구비된 탄화실에 장입하고 건류시키는 단계를 포함하는 코크스 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코크스 제조장치 및 방법을 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 코크스 제조장치 및 방법은 코크스로(10)에 구비된 탄화실(20)에 석탄(30)과 소정량의 폐식용유(50)를 혼합한 후, 장입차(40)에 코크스로의 탄화실(20)에 장입하고 건류시키는 공정에 의하여 제조할 수 있다.

이때, 석탄(30)에 첨가되는 폐식용유(50)의 첨가비율에 따라 코크스의 강도가 결정될 수 있다.

그리고, 이러한 코크스에 폐식용유를 첨가하는 장치가 도 2 및 도 3에 도시 된다.

도시된 바와 같이, 먼저 석탄조습설비 (Coal Moisture Control Process;CMCP;51)에 구비된 드라이어(52)의 내부에 폐식용유 (50)를 투입하여 원료탄과 혼합함으로써 코크스를 제조할 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 석탄조습설비(51)의 일측에는 폐식용유를 저장하는 저장탱크(54)가 연결된다.

그리고, 저장탱크(54)에는 오일펌프(58)가 구비됨으로써 저장탱크에 저장된 폐식용유를 석탄조습설비로 공급할 수 있다.

이러한 저장탱크(54)의 상부에는 폐식용유를 주입할 수 있는 주입구(55)가 형성됨으로써 폐식용유를 저장탱크(54)의 내부로 저장할 수 있다.

그리고, 저장탱크(54)에는 온도제어수단(61)이 구비된다. 이러한 온도제어수단(61)은 온도조절밸브(60) 및 가열장치(56)가 구비됨으로써 폐식용유를 일정 온도 범위 이내로 유지시킬 수 있다.

즉, 저장탱크(54)의 내부에 온도가 하락하면 폐식용유가 침전되거나 굳게 됨으로 가열장치(56) 및 온도절밸브(60)를 이용하게 된다.

그리고, 상기 저장탱크(54)의 하부에는 오일펌프(58)의 막힘을 방지하기 위하여 스트레이너(59)가 장착된다.

따라서, 저장탱크(54)내의 폐식용유가 굳거나 막히는 경우, 이 스트레이너(59)를 이용하여 폐식용유을 외부로 배출시킬 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 석탄조습장치(51) 및 저장탱크(54)는 제어부(53)에 의하여 제어됨으로써 효율적으로 코크스에 폐식용유를 첨가할 수 있다.

그리고, 오일 유량조절밸브(도시안됨)가 추가로 더 장착됨으로써 석탄조습장치로 공급되는 오일의 량을 조절할 수 있다.

또한, 석탄조습장치(51)에는 순환장치(63)가 구비됨으로써 석탄투입이 정지되는 경우 등에는 순환장치(63)에 의하여 폐식용유가 저장탱크(54)로 복귀하게 된다.

이와 같이, 폐식용유를 석탄에 일정 비율로 혼합하는 경우 적정 강도의 코크스를 제조할 수 있다.

이때, 폐식용유,당밀,폐식용유를 배합탄과 대비 0.1-0.5%를 혼합하여 건류실험을 한 결과, 폐식용유 0.3%혼합시 최적상태이고, 장입밀도 50.7 kg/m3(7.9%상승)향상된다.

한편, 상기한 바와 같이 석탄에 폐식용유를 첨가하여 제조한 코크스의 각종 물성을 실험한 결과가 아래에 도시된다.

도 4는 폐식용유를 첨가하였을 경우 오일 첨가비와 밀도의 관계를 도시하는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 장입밀도가 증가하면 입자간 거리가 좁아져 결합력이 증대되고, 저분자 열분해 가스방출 지연으로 코크스 휘발성 조직이 발달하여 코크스 강도가 상승한다.

그리고, 단일탄의 장입밀도에 따른 코크스 강도 영향은 최종 건류온도 1100℃, 건류시간 18 hr, 장입탄 입도: 80%(-3mm) 장입밀도 80kg/㎥ 증가시 냉간강도 2% 향상으로 나타난다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 배합탄의 장입밀도에 따른 코크스 강도 영향은 장입밀도 80kg/m3(0.08Ton/m3) 상승으로 DI150 1.3~3.0 향상되고, 장입밀도 10kg/m3 상승으로 코크스 강도가 약 0.2% 증가되는 효과가 있다.

또한, 장입밀도 80kg/m3(0.08Ton/m3)의 상승으로 DI150 1.3~3.0 향상되고, 장입밀도 10kg/m3 상승으로 코크스 강도가 약 0.2% 증가됨을 알 수 있다.

한편, 본 발명은 하기 표3 에 도시된 바와 같이, 폐식용유( 50)를 코크스로(10)에 장입할때의 제품 코크스강도의 상승원인을구명 하기 위하여, 폐식용유(50 )를 석탄에 공급함으로써 석탄 성상에 주는 영향을 실로에서 장입밀도 분포분석을 조사했다.

그 결과, 탄중 압력(f)는 실로에서 탄화실간 장입밀도는 평균값을 중심으로 일정분포(정규분포)를 이루고 있고, 실로에서 탄화실간 탄중압력의 편차는 상당히 큰 것으로 나타났으며 실로에서 탄화실의 장입밀도 영향 인자는 수분과 입도이며, 특히 수분의 지배를 받고 있기 때문에 장입탄 수분편차 축소관리가 필요하여 수분 영향:12.5 (Kg/ ㎥), 수분1(%), 입도영향:0.1(Kg/ ㎥), 입도1(%)장입탄 수분편차 축소 및 입도 상향시 탄화실간 장입밀도(탄중압력) 편차가 축소되는 것을 알수 있었다.

그리고, 표4 에 도시된 바와 같이, 석탄에 폐식용유(50 )를 첨가하여 조업하는 경우, 탄중압력 및 코크스 품질영향으로서 각각 유동성 및 팽창성의 측정 결과를 시험로 건류조건에 맞추어 장입초(850도 )→ 1050도 (1시간), 1050도(7시간)로 나타난다.

즉, 장입밀도 증가에 따라 탄중압력은 증가추세이며, 특히 저 수분영역에서 탄중압력이 높은 경향치를 나타내고, 코크스 품질은 저 수분영역에서 장입 밀도 영향으로 상승추세를 보인다.

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상기한 바와 같이, 폐식용유 첨가 시험결과 코크스 냉간강도에 영향을 주는 핵심인자는 유동도, 석탄화도, 불활성분과 석탄의 수분, 로온, 건류시간 등으로 분석된다.

그리고, 석탄화도를 나타내는 강도지수, 반사율, Coke Factor값은 서로 강한 교호작용을 일으키는 것으로 분석되었다.

배합성 폐식용유 혼합 시험에서도 냉간강도는 유동도와 강도지수에 크게 의존하면서 연와용융 범위에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

결론적으로 다양한 통계기법과 시험로를 이용하여 코크스 강도에 미치는 핵심 인자를 찾고, 이들 인자를 이용하여 강도 추정식 개선과 최적 조건을 도출하고 탄종간 배합 친화도를 평가함으로써 최적 원료배합이 가능하여 향후 저 품위의 미점탄을 증대 사용하면서도 코크스 품질은 안정적으로 관리하는데 크게 기여할 것으로 판단된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코크스 제조장치 및 제조방법은 폐식용유를 석탄에 일정 비율로 혼합함에 따라 코크스 강도가 상승하고 오일정량불출에 의한 강도추이가 균일하게 형성되어 일반탄 사용비가 증대되어 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

이상을 통해서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (4)

1. 석탄과 오일을 혼합하는 석탄조습기;

   상기 석탄조습기에 연결되며, 오일을 저장함으로써 상기 석탄조습기에 오일을 공급하는 저장탱크;

   상기 저장탱크에 구비되어 오일을 일정 온도 범위로 유지시킬 수 있는 온도조절밸브 및 가열장치를 포함하는 온도제어수단; 및

   상기 석탄조습기로부터 오일을 상기 저장탱크로 복귀시킬 수 있는 순환수단을 포함하고,

   상기 순환수단은 상기 석탄조습기에 석탄투입이 정지되는 경우에 오일을 상기 저장탱크로 복귀시키는 순환장치를 포함하는 코크스 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 오일은 식용유를 포함하는 코크스 제조장치.
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