KR101193766B1 - 고로가스 열량 안정화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로가스 열량 안정화 방법에 관한 것으로, 고로가스의 열량을 측정하는 단계(S10), 상기 측정한 고로가스의 열량 정보를 목표 열량값과 비교하여(S11), 상기 고로가스의 열량이 목표 열량값 미만이라고 판단하면 상기 목표 열량값이 되는 보정 열량값을 계산하는 단계(S12); 상기 고로가스가 발전소로 공급되는 시점에 상기 고로가스에 상기 보정 열량값을 만족하는 보조가스를 공급하는 단계(S14)를 포함한다.
본 발명은 고로가스를 발전소용 연료로 안정적으로 공급할 수 있는 것은 물론, 열량은 낮으나 발생량이 많은 고로가스를 효율적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.

Description

고로가스 열량 안정화 방법{Method for heating value stabilizing of blast furnace gas}

본 발명은 고로가스 열량 안정화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부생가스 부분혼합 제어를 통해 고로가스의 열량을 안정화하는 고로가스 열량 안정화 방법에 관한 것이다.

제선공정의 제품과 부산물에는 선철, 슬래그, 고로가스 등이 있다. 이 중 고로가스(BFG, blast furnace gas)는 선철 제조시 고로의 노정에서 다량으로 배출되는 가스로, 선철 1톤당 약 1500~2000N㎥ 정도가 발생한다.

본 발명의 목적은 고로가스를 발전소용 연료로 공급하되 부생가스 부분혼합 제어를 통해 고로가스의 열량을 안정화하는 고로가스 열량 안정화 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 고로가스의 열량을 측정하는 단계; 상기 측정한 고로가스의 열량 정보를 목표 열량값과 비교하여, 상기 고로가스의 열량이 목표 열량값 미만인지를 판단하는 단계; 상기 고로가스의 열량이 목표 열량값 미만이면, 상기 목표 열량값이 되는 보정 열량값을 계산하는 단계; 상기 고로가스가 발전소로 공급되는 시점에 상기 고로가스에 상기 계산한 보정 열량값을 만족하는 보조가스를 상기 고로가스에 공급하는 단계를 포함한다.

상기 고로가스의 열량을 측정하는 단계는, 상기 고로가스를 발전소용 원료로 공급하기 전에 임시 저장하는 고로가스 홀더에서 수행된다.

상기 보정 열량값을 계산하는 단계는, 상기 목표 열량값과 측정한 고로가스의 열량의 차이로 산출된다.

상기 계산한 보정 열량값을 만족하는 보조가스를 상기 고로가스에 공급하는 단계는, 상기 보조가스의 열량 정보를 제공받는 단계와, 상기 계산한 보정 열량값을 만족하는 보조가스의 종류와 양을 결정하는 단계를 더 포함한다.

상기 보조가스는 코크스 오븐가스, 전로가스, 액화천연가스 중 선택된 1종 이상이다.

상기 보조가스는 전로가스(LDG), 코크스 오븐가스(COG), 액화천연가스(LNG) 순서로 선택된다.

본 발명은 고로가스의 열량을 측정하고 고로가스의 열량 정보를 토대로 고로가스가 발전소에 공급되는 시점에 보조가스를 투입하여 고로가스의 열량을 안정화한다. 따라서, 고로가스를 발전소용 연료로 안정적으로 공급할 수 있는 것은 효과가 있다.

또한, 본 발명은 보조가스로 제철공정 또는 전로공정에서 발생되는 부생가스인 전로가스, 코크스 오븐가스를 우선으로 사용한다. 따라서 제철공정, 제강공정에서 필연적으로 발생하는 부생가스를 효과적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 고로가스, 코크스 오븐가스, 전로가스의 발생량 패턴을 보인 그래프.
도 2는 일별 고로가스 열량 변화 패턴을 보인 그래프.
도 3은 본 발명에 의한 고로가스 열량 안정화 방법을 보인 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 고로가스 열량 안정화 방법을 보인 플로차트.
도 5는 본 발명에 의한 고로가스 열량 안정화 방법을 보인 그래프.

이하 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 고로가스 열량 안정화 방법은 고로가스를 발전소용 연료로 공급하되 부생가스 부분혼합제어를 통해 열량이 안정화된 고로가스를 발전소용 연료로 공급하는 것이다.

고로가스(BFG)는 제철공정에서 필연적으로 발생되는 가스이다. 고로가스는 선철 1톤당 약 1500~2000N㎥ 정도가 발생하는 것으로 그 발생량이 매우 크나, 열량이 약 750kcal/N㎥로 낮고 부피가 커서 좋은 연료가 아니다.

제철공정, 제강공정에서 필연적으로 생성되는 가스로 부생가스가 있다. 부생가스는 코크스 오븐가스(COG), 전로가스(LDG)를 포함한다. 코크스 오븐가스는 코크스 제조시 발생하는 가스이고, 전로가스는 제강과정에서 발생하는 가스이다. 코크스 오븐가스의 열량은 4200~4400kcal/N㎥이고, 전로가스의 열량은 약 2000kcal/N㎥이다.

이 중 고로가스와 전로가스는 고로의 노황 및 조업시간에 따라 발생이 불규칙하므로 가스 임시 저장소인 고로가스 홀더와 전로가스 홀더의 저장 기준 이상의 열량은 연소탑에서 연소시킨 후 연소가스를 대기중으로 방산하고 있는 실정이다.

도 1에 도시된 바에 의하면, 고로가스(BFG)는 발생량이 불규칙하고 유량이 크며 열량이 낮다. 반면, 코크스 오븐가스(COG)는 발생량이 불규칙하고 유량이 작으며 열량이 높다. 그리고, 전로가스(LDG)는 발생량이 규칙적이고 유량이 크며 열량이 높다.

열량은 코크스 오븐가스, 전로가스, 고로가스 순으로 높고, 발생량은 고로가스, 전로가스, 코크스 오븐가스 순으로 많다.

따라서, 발생량이 많은 고로가스를 활용하기 위해 발전소용 연료로 공급하되 전로가스, 코크스 오븐가스의 부생가스 부분혼합제어를 통해 열량을 안정화한 후 발전소용 연료로 공급한다.

도 2에 도시된 일별 고로가스의 열량 변화 패턴을 보면 불규칙하다.

발전소로 공급되는 연료의 열량 변동폭이 크면 열량 변동의 충격치가 발전소에 그대로 전해져 발전소가 가동 정지되는 현상이 발생한다. 이를 방지하기 위해 고로가스에 부생가스 부분혼합제어를 수행하는 것이다. 부생가스는 도 1에 도시된 바와 같이 발생량이 불규칙하여 사용이 불가능할 경우를 대비하여 액화천연가스(LNG)가 부분혼합될 수 있다.

부생가스, 액화천연가스를 보조가스라 칭하기로 한다.

구체적인 과정은 도 3에 도시되어 있다.

도 3과 도 4에 도시된 바에 의하면, 고로가스 열량 안정화 방법은 고로가스를 발전소(40)의 원료로 공급하기전 고로가스의 열량을 측정하는 단계와(S10), 측정한 고로가스의 열량을 목표 열량값과 비교하여(S11), 고로가스의 열량이 목표 열량값 미만이라고 판단하면 목표 열량값이 되는 보정 열량값을 계산하는 단계와(S12), 상기 고로가스가 발전소(40)로 공급되는 시점에 고로가스에 계산한 보정 열량값을 만족하는 보조가스를 공급하는 단계(S14)를 포함한다.

만약, 측정한 고로가스의 열량을 목표 열량값과 비교하여 고로가스의 열량이 목표 열량값 이상이라고 판단하면, 보조가스를 공급하지 않고 고로가스를 그대로 발전소용 연료로 공급한다.(S15)

고로가스의 열량을 측정하는 단계는, 고로가스를 발전소(40)의 원료로 공급하기 전에 임시 저장하는 고로가스 홀더(10)에서 수행된다.

보정 열량값을 계산하는 단계는, 목표 열량값과 측정한 고로가스의 열량의 차이로 산출된다.

보정 열량값을 갖는 보조가스를 공급하는 단계는, 보조가스의 발생량 및 열량 정보를 제공받아 보정 열량값을 만족하는 보조가스의 종류와 양을 결정하는 단계(S13)를 더 포함한다.

보조가스는 코크스 오븐가스, 전로가스, 액화천연가스 중 선택된 1종 이상이다. 보조가스는 전로가스, 코크스 오븐가스, 액화천연가스 순서로 선택된다. 이는 상술한 바와 같이, 전로가스의 경우 발생량이 규칙적이고 유량이 크며 열량이 높기 때문이다. 그리고, 액화천연가스는 전로가스나 코크스 오븐가스의 부분혼합제어로 고로가스의 열량을 안정화하기 어려울 경우 선택된다.

고로가스 홀더(10)는 고로가스를 발전소(40)로 공급하는 경로상에 설치된다. 고로가스 홀더(10)는 고로가스의 발생량을 실시간으로 측정하는 유량계(미도시) 및 고로가스가 발전소(40)에 도달하는 시간을 예측하는 측량계(미도시)를 구비한다.

유량계는 고로가스의 열량 정보를 실시간으로 측정하여 열량제어부에 전달한다. 측량계 또한 유량계와 마찬가지로 고로가스의 발전소 도달시간을 실시간으로 열량제어부에 전달한다. 열량제어부(50)는 유량계와 측량계로부터 제공받은 정보를 이용하여 보조가스의 공급여부를 제어하는 에너지센터이다.

열량제어부(50)에서는 제공받은 고로가스의 열량 정보를 목표 열량값과 비교하여 보정 열량값을 산출하고 보조가스의 종류 및 양을 결정한다. 이러한 과정은 고로가스의 발전소(40) 도달시간 내에 이루어지며, 보조가스의 종류 및 양이 결정되면 고로가스가 발전소(40)로 공급되는 시점에 결정된 보조가스를 고로가스에 공급한다. 보조가스가 공급된 고로가스는 안정된 열량으로 발전소에 공급된다.

열량제어부(50)는 고로가스의 발생량 뿐 아니라 코크스 오븐가스의 발생량 정보와 전로가스의 발생량 정보도 제공받는다. 코크스 오븐가스의 발생량 정보와 전로가스의 발생량 정보는 각 코크스 오븐가스 홀더(20), 전로가스 홀더(30)에 구비된 유량계로부터 제공받는다. 제공받은 정보는 보조가스의 종류 및 양을 결정하는 자료로 사용된다.

예를 들어, 고로가스 홀더(10)의 유량계로부터 제공받은 고로가스의 열량 정보가 목표 열량값 미만이면 1차적으로 전로가스 홀더(30)의 유량계로부터 제공받은 전로가스 열량과 비교한다. 전로가스 열량이 부족한 목표 열량값 즉, 계산한 보정 열량값 이상이면 보조가스로 전로가스를 공급한다.

만약, 전로가스 열량이 보정 열량값 미만이면 전로가스에 코크스 오븐가스를 추가하여 보조가스로 공급하거나 전로가스 대신 코크스 오븐가스를 보조가스로 공급할 수 있다.

전로가스와 코크스 오븐가스로의 열량이 보정 열량값 미만이면 전로가스에 코크스 오븐가스, 액화천연가스를 추가하여 보조가스로 공급하거나 액화천연가스만 보조가스로 공급할 수 있다.

그리고, 고로가스를 발전소용 연료로 공급하는 과정에서 전로가스 홀더(30)와 코크스 오븐가스 홀더(20)의 저장 기준 이상의 열량은 연소탑에서 연소시킨 후 연소가스를 대기중으로 방산한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 고로가스, 전로가스, 코크스 오븐가스는 발전소용 연료로 공급되는 외에도 제철공장의 고로 열풍로, 코크스로, 제강공장의 제강공정, 열연공정, 후판공정 등에 에너지원으로 사용될 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명 실시예의 작용을 설명한다.

고로가스를 공급관을 통해 발전소(40)로 공급하는 중 고로와 발전소 사이에 설치된 고로가스 홀더(10)에 임시 저장된 고로가스의 열량을 유량계가 실시간으로 측정하여 열량제어부(50)로 전송한다.

이 과정에서 전로가스 홀더(30), 코크스 오븐가스 홀더(20)에 임시 저장된 전로가스, 코크스 오븐가스의 열량 정보도 각 유량계가 실시간으로 열량제어부(50)로 전송된다.

전로가스 홀더(30) 및 코크스 오븐가스 홀더(20)에 임시 저장된 전로가스, 코크스 오븐가스는 열량제어부(50)의 제어에 의해 고로가스에 부분혼합되거나, 제철공장 또는 제강공장의 에너지원으로 이용된다.

물론, 전로가스, 코크스 오븐가스는 각 홀더의 저장 기준 이상의 열량이 되면 연소탑(미도시)에서 연소시킨 후 연소가스를 대기중으로 방산한다. 하지만 본 발명의 경우 전로가스, 코크스 오븐가스가 고로가스의 열량을 안정화하는 보조가스로 공급되므로 대기중으로 방사되는 양은 최소화된다.

열량제어부(50)는 고로가스 홀더(10)의 유량계로부터 제공받은 고로가스의 열량 정보를 목표 열량값과 비교한다. 비교결과, 제공받은 고로가스의 열량 정보가 목표 열량값 미만이면 상기 목표 열량값을 만족하는 보정 열량값을 계산하고 보조가스의 종류 및 양을 결정한다.

통상, 고로가스 홀더(10)에 임시 저장된 고로가스가 발전소(40)로 공급되기까지 5~10분 정도의 시간이 소요되는데, 이 시간내에 보조가스의 종류 및 양을 결정하게 된다.

결정된 보조가스는 도 5에 도시된 바와 같이, 고로가스가 발전소(40)로 공급되는 시점에 고로가스에 공급하여 발전소(40)로 공급되는 고로가스의 열량이 안정화되도록 한다.

10:고로가스 홀더 20:코크스 오븐가스 홀더
30:전로가스 홀더 40:발전소
50:열량제어부

Claims (6)

1. 고로가스의 열량을 측정하는 단계;
   상기 측정한 고로가스의 열량 정보를 목표 열량값과 비교하여, 상기 고로가스의 열량이 목표 열량값 미만인지를 판단하는 단계;
   상기 고로가스의 열량이 목표 열량값 미만이면, 상기 목표 열량값이 되는 보정 열량값을 계산하는 단계;
   상기 고로가스가 발전소로 공급되는 시점에 상기 고로가스에 상기 계산한 보정 열량값을 만족하는 보조가스를 상기 고로가스에 공급하는 단계를 포함하며,
   상기 보조가스는 코크스 오븐가스, 전로가스, 액화천연가스 중 선택된 1종 이상이며,
   상기 보조가스는 전로가스(LDG), 코크스 오븐가스(COG), 액화천연가스(LNG) 순서로 선택되는 것을 특징으로 하는 고로가스 열량 안정화 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고로가스의 열량을 측정하는 단계는,
   상기 고로가스를 발전소용 원료로 공급하기 전에 임시 저장하는 고로가스 홀더에서 수행됨을 특징으로 하는 고로가스 열량 안정화 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 보정 열량값을 계산하는 단계는,
   상기 목표 열량값과 측정한 고로가스의 열량의 차이로 산출됨을 특징으로 하는 고로가스 열량 안정화 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 계산한 보정 열량값을 만족하는 보조가스를 상기 고로가스에 공급하는 단계는,
   상기 보조가스의 열량 정보를 제공받는 단계와,
   상기 계산한 보정 열량값을 만족하는 보조가스의 종류와 양을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로가스 열량 안정화 방법.
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