KR101254977B1 - Apparatus and Method for Treating Coke Oven Gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코크스 오븐의 탄화실에서 석탄 건류시 발생되는 COG를 처리하여 재 활용성을 높인 COG 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 본 발명의 COG 처리 장치는 그 구성 일예로서, COG가 발생되는 코크스오븐 탄화실의 상승관 하류 측에 연계되는 제1 COG 처리부; 및, 상기 상승관에 연계되는 제2 COG 처리부를 포함하여 구성되되, 상기 제1 및 제2 COG 처리부는 탄화실 온도를 기준으로 선택적으로 가동되면서 COG를 처리하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 탄화실 온도에 따른 성분이나 타르 함유분포 등의 발생특성을 고려하여, 저비용으로 COG 에서부터 고로나 유동로 취입가스로 활용되는 H2/CO-rich 가스와 가열로의 연료로 사용되는 고효율의 CH4-rich 가스의 분리 수집을 가능하게 하면서, 특히 고온 COG로부터의 현열 회수를 가능하게 하여, 궁극적으로 COG 재활용성을 높이는 등의 개선된 효과를 얻을 수 있다.
The present invention relates to a COG treatment apparatus and method for treating the COG generated during the coal distillation in the carbonization chamber of the coke oven to improve the reusability.
The COG treatment apparatus of the present invention, as an example of the configuration, the first COG processing unit connected to the upstream pipe downstream of the coke oven carbonization chamber COG is generated; And a second COG processing unit connected to the riser, wherein the first and second COG processing units may be configured to process COG while being selectively operated based on the carbonization chamber temperature.
According to the present invention, in consideration of the generation characteristics such as components and tar content distribution according to the temperature of the carbonization chamber, the fuel of the H 2 / CO-rich gas and the heating furnace utilized from the COG to the blast furnace or the flow flue gas at low cost The high efficiency CH 4 -rich gas can be separated and collected, and in particular, the sensible heat recovery from the high temperature COG can be achieved, and ultimately, the COG recyclability can be improved.

Figure R1020110032172
Figure R1020110032172

Description

코크스 오븐 가스 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for Treating Coke Oven Gas} Apparatus and Method for Treating Coke Oven Gas}

본 발명은 코크스 오븐의 탄화실에서 석탄 건류시 발생되는 코크스 오븐 가스 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coke oven gas treatment apparatus and method generated upon coal drying in a carbonization chamber of a coke oven.

더욱 상세하게는, 본 발명은 코크스 오븐 탄화실의 온도에 따른 성분이나 타르 함유분포 등의 발생특성을 고려하여, 저비용으로 코크스 오븐 가스(coke oven gas)(이하,'COG'이라 함)에서부터 고로나 유동로 취입가스로 활용되는 수소/일산화탄소 다량 함유가스(이하,'H2/CO-rich 가스'이라 함)와 가열로의 연소가스로 재사용되는 메탄 다량 함유가스(이하,'CH4-rich 가스'이라 함)를 수집 가능하게 하면서, 특히 고온 COG로부터의 효과적인 현열 회수를 가능하게 하여, 궁극적으로 COG 재 활용성을 높인 COG 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. More specifically, the present invention, in consideration of the generation characteristics such as components and tar content distribution according to the temperature of the coke oven carbonization chamber, from the coke oven gas (hereinafter referred to as 'COG') at low cost (B) gas containing a large amount of hydrogen / carbon monoxide (hereinafter referred to as 'H 2 / CO-rich gas') used as a flue gas and a large amount of methane (referred to as 'CH 4 -rich') Gas'), and particularly to a COG treatment apparatus and method that enables effective sensible heat recovery from high temperature COG, thereby ultimately increasing COG reusability.

다수의 탄화실을 구비하는 코크스 오븐은 장입차를 이용하여 석탄을 장입한 후, 약 1240℃ 이상의 온도로 19시간 동안 외부 공기를 차단시키고 가열함으로써, 석탄에 함유된 휘발성분이 제거된 회백색의 코크스를 생산하는데, 석탄 건류작업의 일종이다. 그리고, 건류작업이 끝난 코크스는 탄화실에서 압출기를 이용하여 배출되고, 소화탑으로 이송되어 소화된다.The coke oven having a large number of carbonization chambers is charged with coal using a charging car, and then the outside air is blocked and heated for 19 hours at a temperature of about 1240 ° C. or more, thereby removing the grayish coke from which volatile matters contained in coal are removed. It is a kind of coal distillation work. And, after the drying operation, the coke is discharged from the carbonization chamber using an extruder, and is transferred to a digestion tower for extinguishing.

한편, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 탄화실에 장입된 석탄의 건류시 열분해 작용에 의해 COG가 발생되고, 이와 같은 COG는 각각의 탄화실 상부에 배치된 상승관을 거쳐 정제설비(화성공장)로 보내지게 된다.On the other hand, although not shown in a separate drawing, the COG is generated by the thermal decomposition during the drying of the coal charged in the carbonization chamber, such COG is purified through the riser disposed above each carbonization chamber (Hwaseong plant) Will be sent to.

그런데, 상기 상승관에서는 COG나 분진의 원활한 유통과 가스의 역류 또는, COG에 포함된 타르(tar)(미세한 액적을 이루고 있어 타르 미스트라고도 함)를 제거하기 위하여 고압의 안수를 분사시킨다.However, the rising pipe is sprayed with high pressure ordination to remove the smooth flow of COG and dust and backflow of the gas, or to remove the tar (also referred to as tar mist in the form of fine droplets) contained in the COG.

따라서, 탄화실 최대 연소온도가 1200 ℃ 이상이므로 탄화실에서 고온상태로 배출되는 COG는, 상승관의 안수 분사영역을 거치면서 그 온도가 80∼90 ℃로 떨어진다.Therefore, since the maximum combustion temperature of the carbonization chamber is 1200 ° C. or more, the COG discharged from the carbonization chamber at a high temperature drops to 80-90 ° C. while passing through the ordinal injection zone of the riser.

즉, 탄화실에서 발생 직후의 COG 온도는 700~1100 ℃ 로서 고온 상태로서 많은 현열을 포함하고 있으나, 상승관에서의 고압안수 분사영역을 거치면서 타르(tar)를 제거하기는 하지만, 분사된 안수로 인하여 80~90 ℃까지 COG 온도가 낮아진다.That is, the COG temperature immediately after occurrence in the carbonization chamber is 700 to 1100 ° C., which contains a lot of sensible heat as a high temperature state, but removes tar while going through the high pressure ordination injection zone in the riser. Due to the COG temperature is lowered to 80 ~ 90 ℃.

결국, 현재의 COG 처리 형태로는 안수에 의한 COG 냉각이 수반되기 때문에, COG에 포함된 현열 회수는 어려운 실정이다. 단지 COG 를 가열로의 연소 에너지(연료)로 사용하는 실정이다.As a result, in the present form of COG treatment, cooling of COG by ordination is accompanied, so that sensible heat recovery contained in COG is difficult. Only COG is used as combustion energy (fuel) of the furnace.

한편, 국,내외적으로 지구 온난화의 주 원인이 되는 이산화탄소(CO2)의 저감에 많은 연구가 이루어지고 있고, 코크스 공정도 다량의 COG나 분진을 발생시키기 때문에, 그 처리에 관심이 높고, 이와 같은 이산화탄소 제거는 물론, 특히 COG 재 활용에도 관심이 높은 것이다.On the other hand, many studies have been made on the reduction of carbon dioxide (CO 2 ), which is a major cause of global warming, at home and abroad, and because the coke process generates a large amount of COG or dust, it is highly interested in its treatment. There is a high interest in the removal of CO2 as well as in particular COG recycling.

예컨대, 아래의 표 1에서 알 수 있듯이, 코크스 제조시 발생하는 가연성 혼합가스인 COG에는 주로 수소(H2), 메탄(CH4), 일산화탄소(CO)가 다량 포함됨을 알 수 있다.For example, as shown in Table 1 below, it can be seen that COG, which is a combustible mixed gas generated during coke production, mainly contains hydrogen (H 2 ), methane (CH 4 ) , and carbon monoxide (CO) in a large amount.

COG의 성분COG Ingredients 성분ingredient 분율 (%)Fraction (%) H2 H 2 50 ~ 6050-60 CH4 CH 4 20 ~ 3020 to 30 COCO 5 ~ 155 to 15 CO2 CO 2 0 ~ 50 to 5 CnHmCnHm 0 ~ 50 to 5 N2 N 2 0 ~ 50 to 5 O2 O 2 0 ~ 0.50 to 0.5

그런데, 제철공장에서 저탄소 제선공정을 달성하기 위해 수소(H2)나 일산화탄소(CO) 등을 고로나 (파이넥스 공정의) 유동로에 취입한다.However, in order to achieve a low carbon steelmaking process in a steel mill, hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and the like are blown into the blast furnace or (Finex process) flow furnace.

그러나, 상기 표 1에서 알 수 있듯이, COG 에 수소나 일산화탄소가 다량 함유되어 있고, 실제 고로나 유동로 취입을 위한 별도의 고순도의 COG 정제과정도 필요 없지만, 이와 같은 COG는 환원반응을 저해하거나 환원제로 직접적인 역할을 하지 못하는 질소(N2), 메탄(CH4) 및, 가스 이송라인에 큰 문제를 야기하는 타르(tar)의 제거가 선행되어야 하는 것이다.However, as can be seen in Table 1, COG contains a large amount of hydrogen or carbon monoxide, and does not require a separate high purity COG purification process for blowing the blast furnace or the fluidized furnace, but such COG inhibits the reduction reaction or the reducing agent. Nitrogen (N 2 ), methane (CH 4 ), which do not play a direct role in the furnace, and tar, which causes a big problem in the gas transfer line, should be preceded.

따라서, 고로나 유동로에 수소나 일산화탄소를 취입시키기 위하여는 상기 문제가 되는 성분들의 제거가 필요하기 때문에, 저비용으로의 고로 및 유동로 가스 취입을 가능하게 하는 것이 중요하다.Therefore, in order to blow hydrogen or carbon monoxide into the blast furnace or the flow furnace, it is necessary to remove the problematic components, so it is important to enable blast furnace and flow furnace gas injection at a low cost.

물론, 현재 COG 를 정제설비를 통하여 처리하면서 메탄을 함유하도록 하여, 가열로에서 재생 에너지원인 연료가스로 재사용하도록 하고 있다.Of course, COG is currently being processed through a refining plant to contain methane, and to be reused as fuel gas as a renewable energy source in a furnace.

한편, 코크스 오븐의 탄화실에서의 석탄 건류시 발생되는 COG의 현열을 회수하는 관련 기술이 일본 공개특허 소59-44346호 또는 일본 공개특허 소58-76487호 에서 제시되고 있는데, 예를 들어 탄화실 상승관에 전열관을 설치하고, 전열관 내부에 열매체를 순환하여 현열을 회수하는 것이다. On the other hand, a related art for recovering the sensible heat of COG generated when coal is dried in the carbonization chamber of the coke oven is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-44346 or Japanese Patent Laid-Open No. 58-76487, for example, a carbonization chamber. The heat pipe is installed in the riser, and the heat medium is circulated in the heat pipe to recover the sensible heat.

그러나, 이 경우 상승관의 온도가 조업에 따라 급변하는 경우 순환 열매체의 온도가 비점이상으로 상승하여 순환계통이 파열될 우려가 있고, 이에 따라 순환 열매체의 평균 온도를 낮추어야 하기 때문에, 사실상 현열 회수 효율은 미비한 문제가 있었다.However, in this case, if the temperature of the riser changes suddenly with the operation, the temperature of the circulating heat medium rises more than the boiling point, and the circulation system may be ruptured. Had a poor problem.

또한, 하나의 코크스 오븐에 많은 탄화실과 각각의 탄화실에 상승관이 구비되므로, 상승관 내부 마다 전열관을 설치하는 것도 설치 비용이 상당히 증가하고, 특히 COG에 포함된 타르, 카본 등이 상승관 내부 및 전열관에 부착 성장하기 때문에, 현열 회수 능력을 매우 저하시키는 것이다.In addition, since a large number of carbonization chambers and rising tubes are provided in each carbonization chamber in one coke oven, the installation cost of installing heat transfer tubes in each of the rising tubes increases considerably, and in particular, tar, carbon, etc. contained in the COG are inside the rising tubes. And since it adheres and grows in a heat exchanger tube, it reduces the sensible heat recovery ability very much.

더하여, 기존 COG 처리를 위한 정제공정(화성공정)의 경우 1차 냉각, 전기 집진, 2차 냉각, 다단의 스크루버 단계 등을 통해 정제하고 압축, 냉각 후에야 수소를 COG에서 분리하기 때문에, COG 로부터의 수소 분리에 따른 비용이 상당한 문제가 있고, 그 분리되는 수소량도 충분하지 않은 문제가 있었다.In addition, since the purification process (chemical conversion process) for the existing COG treatment is purified through primary cooling, electrostatic precipitating, secondary cooling, and multistage scrubber stages, hydrogen is separated from the COG only after compression and cooling. There is a significant problem in the cost of hydrogen separation, and the amount of hydrogen separated is not enough.

이에 따라서, 본 발명의 출원인은 탄화실 온도(콜 베드(coal bed) 근처 온도)가 설정온도 보다 높은 경우 타르 함유량은 급속히 적어지는 COG 발생특성을 고려하여, COG 처리라인을 다변화하여 경제적이면서도 현혈 회수율이나 H2/CO-rich 가스 또는 CH4-rich 가스의 수집 효율을 높이어, 궁극적으로 COG 재활용성을 향상시킨 본 발명을 제안하게 되었다.Accordingly, the applicant of the present invention, in consideration of the COG generation characteristics that the tar content is rapidly reduced when the carbonization chamber temperature (temperature near the coal bed) is higher than the set temperature, by diversifying the COG treatment line economical and recovery of blood count The present invention has been proposed to increase the collection efficiency of H 2 / CO-rich gas or CH 4 -rich gas and ultimately improve COG recyclability.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서 그 목적 측면은, 탄화실 온도에 따른 성분이나 타르 함유분포 등의 발생특성을 고려하여, 저비용으로 COG에서부터 고로나 유동로 취입가스로 활용되는 H2/CO-rich 가스와 가열로의 연료로 사용되는 고효율의 CH4-rich 가스의 분리 수집을 가능하게 하면서, 특히 고온 COG로부터의 현열 회수를 가능하게 하여, 궁극적으로 COG 재 활용성을 높인 COG 처리 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.The present invention has been proposed in order to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention, in consideration of the generation characteristics such as components and tar content distribution according to the temperature of the carbonization chamber, utilized from COG to blast furnace or flow furnace blow gas at low cost It enables the separate collection of the H 2 / CO-rich gas and the high-efficiency CH 4 -rich gas used as fuel for the furnace, and in particular enables the recovery of sensible heat from the high temperature COG, ultimately reducing the COG reusability. It is to provide an improved COG treatment apparatus and method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 일 측면으로서 본 발명은, COG가 발생되는 코크스오븐 탄화실의 상승관 하류 측에 연계되는 제1 COG 처리부; 및, As one technical aspect for achieving the above object, the present invention, the first COG processing unit is connected to the downstream side of the riser of the coke oven carbonization chamber COG is generated; And

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상기 상승관에 연계되는 제2 COG 처리부;A second COG processor associated with the riser;

를 포함하여 구성되되, 상기 제1 및 제2 COG 처리부는 탄화실 온도를 기준으로 선택적으로 가동되면서 COG를 처리하도록 구성된 COG 처리 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제2 COG 처리부는, 현열 회수와 H2/CO-rich 가스 수집 중 적어도 현열회수를 가능토록 상승관(30)의 상류측에 연결되거나, H2/CO-rich 가스 수집을 가능토록 상승관의 하류측에 연결되는 것이다.
It is configured to include, wherein the first and second COG processing unit provides a COG processing apparatus configured to process the COG while being selectively operated based on the carbonization chamber temperature.
Preferably, the second COG treatment unit is connected to an upstream side of the riser 30 to enable at least sensible heat recovery of sensible heat recovery and H 2 / CO-rich gas collection, or to collect H 2 / CO-rich gas. It is connected to the downstream side of the riser as much as possible.

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다음, 기술적인 다른 측면으로서 본 발명은, 코크스 오븐의 탄화실 온도를 감지하여 설정온도 보다 낮은 경우 상승관의 안수 분사 하류측에서 COG를 수집 처리하는 제1 COG 처리단계; 및,Next, the present invention as another technical aspect, the first COG treatment step of detecting the carbonization chamber temperature of the coke oven to collect the COG downstream of the ordinal spray downstream of the riser if the set temperature; And

코크스 오븐의 탄화실 온도를 감지하여 설정 온도보다 높은 경우 상승관의 안수 분사 상류측 또는 하류측에서 COG를 수집하여 COG에서 현열 회수와 H2/CO-rich 가스 수집중 적어도 H2/CO-rich 가스를 수집 처리하는 제2 COG 처리단계;When senses the carbonization chamber temperature of the coke oven is higher than the preset temperature at least of the uprising pipe for ordination injected upstream or downstream to collect COG sensible heat recovery and H 2 / CO-rich gas collected by the COG H 2 / CO-rich A second COG treatment step of collecting and processing gases;

를 포함하여 구성된 COG 처리방법을 제공한다.
Provides a COG treatment method configured to include.

바람직하게는, 상기 제2 COG 처리단계에서는 코크스 오븐의 탄화실 온도를 감지하여 설정 온도보다 높은 경우 상승관의 안수 분사 상류측에서 COG를 수집하여 고온 COG에서의 현열 회수와 H2/CO-rich 가스 수집중 적어도 현열을 회수하는 것이다.Preferably, in the second COG treatment step, the temperature of the carbonization chamber of the coke oven is sensed and when the temperature is higher than the set temperature, the COG is collected upstream of the ordinal spray of the riser to recover sensible heat from the high temperature COG and H 2 / CO-rich. To recover at least sensible heat during gas collection.

이와 같은 본 발명에 의하면, COG에 포함된 현열 회수와 H2/CO-rich 가스의 분리 수집을 효과적이면서 경제적으로 구현 가능하게 하여, COG 재 활용도를 높이어 제철산업의 경쟁력을 향상시키는 것을 가능할 것이다.According to the present invention as described above, it is possible to effectively and economically implement sensible heat recovery and H 2 / CO-rich gas contained in the COG, and to increase the COG reusability to improve the competitiveness of the steel industry.

즉, 이들 환원가스를 제선 공정의 고로 또는 유동로에 취입시키어 코크스 사용량을 줄이는 것을 가능하게 하여 지구 온난화의 주 요인인 이산화탄소 저감을 가능하게 할 것이다.In other words, it is possible to reduce the amount of coke by injecting the reducing gas into the blast furnace or the flow furnace of the steelmaking process to reduce the carbon dioxide which is a major factor of global warming.

또한, 높은 발열량을 갖는 가스 분리가 가능하여, 액화가스(LNG) 대체 용의 다양한 용도로 재 활용하는 것을 가능하게 한다.In addition, it is possible to separate the gas having a high calorific value, which makes it possible to reuse it for various uses for liquefied gas (LNG) replacement.

도 1은 COG가 발생되는 코크스 오븐의 탄화실과 상승관 및 본 발명의 COG 처리장치의 전체 구성을 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명의 COG 처리단계를 도시한 공정도이며,
도 3은 탄화실 온도와 건류 시간에 따른 COG에 함유된 주요 성분들의 발생유량을 나타낸 그래프이고,
도 4는 탄화실 온도와 건류 시간에 따른 타르 발생량 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a block diagram showing the overall configuration of the carbonization chamber and the riser of the coke oven COG is generated and the COG treatment apparatus of the present invention,
2 is a process chart showing a COG treatment step of the present invention,
3 is a graph showing the flow rate of the major components contained in the COG according to the carbonization chamber temperature and the drying time,
4 is a graph showing the tar generation amount according to the carbonization chamber temperature and the drying time.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 COG 처리 장치와 방법에 의한 일 실시예는, 제1,2 COG 처리부를 선택적으로 가동(운용)시키어 탄화실(10)에서 발생되는 COG 중 H2/CO-rich 가스와 CH4-rich 가스를 분리시키는 것이다.One embodiment of the COG treatment apparatus and method of the present invention, by selectively operating (operating) the first and second COG treatment unit H 2 / CO-rich gas and CH 4 -among the COG generated in the carbonization chamber (10) to separate the rich gas.

또한, 본 발명에 의한 다른 일 실시예는 탄화실 온도에 따라 COG의 타르 함유 관계를 고려하여, 타르가 COG 처리부의 라인(배관)이나 밸브 등에 부착될 가능성이 적은 제2 COG 처리부(200)를 구현하여, COG 현열 회수율을 높인 것이다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in consideration of the tar content relationship of COG according to the carbonization chamber temperature, the second COG processing unit 200 which is less likely to be attached to a line (pipe) or a valve of the COG processing unit may be provided. In this case, the COG sensible heat recovery rate is increased.

먼저, 도 1에서는 본 발명에 따른 코크스 오븐(1)의 탄화실(10) 상부의 상승관(30)과 연계되는, 다음에 상세하게 설명하는 제1 COG 처리부(100)와 제2 COG 처리부(200)를 도시하고 있다.First, in FIG. 1, the first COG processing unit 100 and the second COG processing unit (described in detail below), which are associated with the riser 30 of the upper part of the carbonization chamber 10 of the coke oven 1 according to the present invention ( 200 is shown.

예를 들어, 도 1에서 도시한 바와 같이, 코크스 오븐(1)의 탄화실에 석탄이 장입되어 연소실에서 가스를 연소시켜 열을 가하면, 탄화실에 장입된 석탄은 건류되고, 이때 열분해 작용에 의해 발생된 COG는 각각의 탄화실(10)의 상부에 제공된 상승관(30)을 통하여 배출 처리되고, 이때 상승관(30)에 곡관부(32) 및 메인 수집관(34)을 거쳐 정제공정(화성공정)으로 보내지게 된다.For example, as shown in FIG. 1, when coal is charged into the carbonization chamber of the coke oven 1, the gas is combusted in the combustion chamber and heat is applied, the coal charged into the carbonization chamber is carbonized, and at this time, by the pyrolysis action The generated COG is discharged through the rising pipe 30 provided at the upper portion of each carbonization chamber 10, and at this time, the purification process (through the curved pipe part 32 and the main collection pipe 34) is carried out to the rising pipe 30. Chemistry process).

한편, 이와 같은 상승관(30)의 곡관부(32)에서는 COG나 분진이 메인 수집관에 블로잉 수집시 그 유통(압력인가)을 원활하게 하고, 가스의 역류도 방지시키기는 한편, COG에 포함된 타르나 분진을 함침시키기 위하여 도시하지 않은 분사노즐을 통하여 고압의 안수를 분사한다.On the other hand, in the curved portion 32 of the ascending pipe 30, when COG or dust blows to the main collection pipe, the flow (pressure application) is smoothed, and the backflow of the gas is also prevented, while it is included in the COG. In order to impregnate tar or dust, high pressure ordination is sprayed through a spray nozzle (not shown).

따라서, 탄화실에서 발생된 COG의 온도는 700~1000 ℃ 로서 고온상태이므로 많은 현열을 가지고 있으나, 앞의 이유로 고압의 안수를 분사하기 때문에, 안수분사영역(상승관의 하류측으로 곡관부(32))을 통과하는 COG는 80~90 ℃로 온도가 떨어지기 때문에, 현열 회수율을 떨어트리게 된다.Therefore, since the temperature of COG generated in the carbonization chamber is 700 to 1000 ° C., it has a high sensible heat because it is a high temperature state, but because of spraying high pressure ordination for the above reason, the ordinal injection zone (curve part 32 downstream of the rising pipe) COG passing through) decreases the sensible heat recovery since the temperature drops to 80 ~ 90 ℃.

본 발명의 COG 처리는 다음에 상세하게 설명하는 제2 COG 처리부(200)를 이용하여 안수 분사영역을 거치기 전에 분기시키어 고온 COG로부터 가능한 최대로 현열을 회수 가능하게 한 것이다.The COG treatment of the present invention allows the sensible heat to be recovered as much as possible from the high temperature COG by branching before passing through the ordinal spray zone using the second COG treatment unit 200 described in detail below.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, COG에는 석탄 건류 과정에서 생성되는 다량의 타르(tar)가 함유되어 있고, 따라서 분사된 안수에 타르를 다량 포함되기 때문에, 모아진 안수를 데칸트(안수/타르 비중분리기)(50)와 펌핑탱크(52) 및 여과기(54)를 거쳐 타르(tar)를 안수에서 분리한다.
On the other hand, as shown in Figure 1, the COG contains a large amount of tar (tar) generated during the coal distillation process, and thus the injected ordination contains a large amount of tar, so the collected ordination is decanted (ordination / tar) The tar is separated from the ordination through the specific gravity separator 50, the pumping tank 52, and the filter 54.

다음, 도 3 및 도 4에서는 본 발명에 따른 COG의 발생 특성과 타르의 탄화실 온도에 따른 함유량 관계를 그래프로 도시하고 있다. 그리고, 아래의 표 2는 수치로 표시한 것이다. 이때, 이하의 본 실시예 설명에서 탄화실 온도는 그 측정 위치(지점)에 따라 온도편차가 발생할 수 있기 때문에, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 탄화실에서 석탄이 놓이는 콜 베드(coal bed) 위치에서의 측정온도를 의미한다. 다만, 이하에서는 탄화실 온도로 총칭한다.Next, FIG. 3 and FIG. 4 graphically show the relationship between the generation characteristics of COG according to the present invention and the carbonization chamber temperature of tar. In addition, Table 2 below shows numerical values. At this time, in the following description of the embodiment of the carbonization chamber temperature, since the temperature deviation may occur depending on the measurement position (point), although not shown in a separate drawing, the position of the coal bed (coal bed) in which coal is placed in the carbonization chamber It means the measured temperature at. In the following description, however, the temperature is referred to collectively as carbonization chamber temperature.

예컨대, 도 3 및 아래의 표 2에서 알 수 있듯이, 탄화실(10)의 온도가 900 ℃ 이하인 석탄 건류 초,중기에서는 분탄,수분,타르,메탄(CH4), 황하수소(H2S) 등의 다양한 성분들이 COG에 함유됨을 알 수 있고, 반대로 건류 후기인 탄화실(10)의 온도가 900 ℃ 를 초과하는 영역에서는 수소(H2)와 일산화탄소(CO)가 주로 포함됨을 알 수 있다.For example, as can be seen in Figure 3 and Table 2 below, in the carbon dry distillation ultra-second, the medium temperature of the carbonization chamber 10 is 900 ° C or less, in the medium to coal dust, water, tar, methane (CH 4 ), hydrogen sulfide (H 2 S) It can be seen that various components such as COG are contained in the COG. On the contrary, it can be seen that hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) are mainly included in a region where the temperature of the carbonization chamber 10 in the late dry distillation exceeds 900 ° C.

그리고, 도 4와 같이, 건류 중,후기인 탄화실 온도가 900 ℃ 를 초과하는 경우 타르(tar) 함유량이 급속하게 감소함을 알 수 있다.And, as shown in Figure 4, it can be seen that the tar content is rapidly reduced when the carbonization chamber temperature of late dry, exceeds 900 ℃.

예를 들어, 아래와 같은 실시예를 통하여 도 3 및 도 4와 관련된 아래의 표 2의 수치를 구할 수 있다.For example, the numerical values of Table 2 related to FIGS. 3 and 4 may be obtained through the following examples.

(실시예)(Example)

수분함량이 8% 이고 탄소 성분이 90% 인 석탄 20kg 을 건류장치에 넣고 10 시간에 걸쳐 탄화실 온도를 1000 ℃까지 승온시킨 후, 10시간을 유지하면서 발생하는 가스성분과 유량을 측정/계산하였다. 20 kg of coal with 8% water content and 90% carbon content was placed in a distillation unit, and the temperature of the carbonization chamber was raised to 1000 ° C. over 10 hours. .

따라서, 도 3과 같이, 건류 초,중기인 건류 9시간까지의 온도가 900 ℃ 이하에서는 메탄(CH4)이 상당히 포함된 가스가 발생하였으나, 건류 후기인 건류 9시간 이후 즉, 온도가 900 ℃ 이상에서는 수소가 COG의 대부분을 차지함을 알 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 3, the gas containing methane (CH 4 ) is significantly generated at temperatures up to 9 hours of dry distillation in the early stages of dry distillation and 900 ℃ or less. In the above, it can be seen that hydrogen occupies most of COG.

이때, 9시간 이후 발생하는 가스(COG)를 수집하여 평가한 경우, 가스의 평균 농도는 수소(H2)가 70%, 일산화탄소(CO)는 24%, 이산화탄소(CO2)는 2%, 메탄 (CH4)은 3% 였으며, 이때 가스의 온도는 900 ℃ 이상임을 알 수 있었다.In this case, when the gas generated after 9 hours (COG) collected and evaluated, the average concentration of the gas is hydrogen (H 2 ) 70%, carbon monoxide (CO) 24%, carbon dioxide (CO 2 ) 2%, methane (CH 4 ) was 3%, wherein the temperature of the gas was found to be more than 900 ℃.

그리고, 수집된 가스의 유량은 전체 COG 의 40% 에 해당하였으며 9시간 이전에 수집된 가스의 평균 농도는 수소는 54%, 일산화탄소는 6%, 이산화탄소는 4%, 메탄(CH4)은 36% 로 이루어져 있으며, 발열량(가스들의 평균 발열량)은 실험에서 얻은 COG 발열량 3,875 Kcal/N㎥ 에 비해 20% 높은 4,675 Kcal/N㎥ 임을 확인하였다. The flow rate of the collected gas was 40% of the total COG, and the average concentration of the collected gas before 9 hours was 54% for hydrogen, 6% for carbon monoxide, 4% for carbon dioxide, and 36% for methane (CH 4 ). It was confirmed that the calorific value (average calorific value of the gas) is 4,675 Kcal / N㎥ 20% higher than the COG calorific value 3,875 Kcal / N㎥ obtained in the experiment.

(탄화실 온도에 따른 COG 성분)(COG component according to carbonization chamber temperature) 탄화실온도 900℃ 이하Carbonization chamber temperature below 900 ℃ 탄화실온도 900℃ 초과Carbonization chamber temperature over 900 ℃ 성분ingredient 농도(%)density(%) 성분ingredient 농도(%)density(%) 수소(H2)Hydrogen (H 2 ) 5454 수소(H2)Hydrogen (H 2 ) 7070 일산화탄소(CO)Carbon monoxide (CO) 66 일산화탄소(CO)Carbon monoxide (CO) 2424 이산화탄소(CO2)Carbon dioxide (CO 2 ) 44 이산화탄소(CO2)Carbon dioxide (CO 2 ) 22 메탄(CH4)Methane (CH 4 ) 3636 메탄(CH4)Methane (CH 4 ) 33 발열량Calorific value 4,675 Kcal/N㎥4,675 Kcal / N㎥ 발열량Calorific value 3,875 Kcal/N㎥ 3,875 Kcal / N㎥

따라서, 본 발명은 이와 같은 COG 발생 특성 즉, 건류 초,중기인 탄화실 온도 900℃ 이하에서는 다음에 상세하게 설명하는 제1 COG 처리부(100)를 이용하여 COG를 처리하고, 건류 중기 이후인 탄화실 온도 900℃ 초과 영역에서는 본 발명의 제2 COG 처리부(200)를 통해 COG를 처리하여, 현열 회수와 고로와 유동로 취입가스로 사용될 수 있는 H2/CO-rich 가스를 저비용으로 COG에서 분리 수집하는 것을 가능하게 한 것이다.Therefore, in the present invention, the COG generation characteristics, that is, the carbonization chamber temperature of 900 ° C. or less, which is the dry distillation and medium periods, are treated with the COG using the first COG treatment unit 100 described in detail below, In the region above 900 ° C, the COG is treated through the second COG treatment unit 200 of the present invention to separate H 2 / CO-rich gas, which can be used as sensible heat recovery and blast furnace and flow gas, at low cost. It is possible to collect.

한편, 바람직하게는 본 발명에서는 COG 처리시, 제1,2 COG 처리부(100) (200)를 선택적으로 가동하도록 하는 탄화실 설정온도 예컨대, 처리부 선택의 탄화실 온도범위는 700 ∼1100 ℃ 이고, 바람직하게는 900℃이다.On the other hand, in the present invention, preferably, the carbonization chamber set temperature for selectively operating the first and second COG processing units 100 and 200 during the COG treatment, for example, the carbonization chamber temperature range of the treatment unit selection is 700 to 1100 ° C, Preferably it is 900 degreeC.

즉, 도 3,4 및 표 2에서와 같이, 제1,2 COG 처리부를 산택하여 가동하는 탄화실 기준(설정)온도는 가장 바람직하게는 900 ℃ 이나, 탄화실의 실제 가동 환경이나 석탄의 품질 또는 연소 조건 등을 고려할 때 상기 온도 범위를 기준으로 하되, 조업 조건에 따라 설정온도를 적정하게 조정하면 될 것이다. 다만, 상기 범위를 벗어나는 경우 즉, 탄화실 온도가 700 ℃ 보다 적은 경우에는 타르가 COG에 많이 함유되어 사실상 열교환(배관)을 통한 본 발명의 현열 회수를 어렵게 하여 본 발명 제2 COG 처리부(200)의 적용이 사실상 어렵고, 탄화실 온도가 1100 ℃ 를 초과하는 경우에는, 사실상 조업 잔여 시간이 적어 실효성이 적은 문제가 발생될 수 있다.
That is, as shown in FIGS. 3, 4 and Table 2, the carbonization chamber reference (set) temperature for selecting and operating the first and second COG treatment units is most preferably 900 ° C, but the actual operating environment of the carbonization chamber and the quality of coal. Or considering the combustion conditions and the like based on the temperature range, it may be appropriately adjusted the set temperature in accordance with the operating conditions. However, when the temperature is outside the above range, that is, the carbonization chamber temperature is less than 700 ℃, the tar is contained in the COG in fact makes it difficult to recover the sensible heat of the present invention through heat exchange (piping), the second COG processing unit 200 of the present invention Is difficult to apply, and when the carbonization chamber temperature exceeds 1100 ° C., a problem of low effectiveness due to a small operation remaining time may occur.

다음, 이하에서는 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기의 탄화실 온도(건류 시간) 등을 고려하여 선택적으로 가동하는 본 발명의 제1,2 COG 처리부(100)(200)에 대하여 구체적으로 살펴본다.Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the first and second COG processing units 100 and 200 of the present invention selectively operating in consideration of the carbonization chamber temperature (drying time) and the like will be described in detail. Take a look.

다만, 제1 COG 처리부(100)는 기존 COG의 처리공정(화성공정)에 해당되나, 본 발명의 기본 구성요소이므로 구체적으로 설명한다. However, the first COG processing unit 100 corresponds to the existing COG treatment process (chemical conversion process), but will be described in detail as it is a basic component of the present invention.

예컨대, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 탄화실 온도(건류시간) 등을 고려하여 선택적으로 가동되는 본 발명의 제1,2 COG 처리부(100)(200)는 제1 COG 처리부(100)가 가동되고, 탄화실 설정온도 보다 높은 경우 순차로 제2 COG 처리부(200)가 가동될 수 있다.For example, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the first and second COG processing units 100 and 200 of the present invention, which are selectively operated in consideration of the carbonization chamber temperature (drying time) and the like, may include the first COG processing unit 100. ) Is operated and the second COG processing unit 200 may be sequentially operated when the temperature is higher than the carbonization chamber set temperature.

이와 같은 제1,2 COG 처리부(100)(200)의 선택적 가동을 위하여, 본 발명의 COG 처리장치에서는, 도 1 및 도 2와 같이, 우선 탄화실(10)의 내부 온도 예컨대, 앞에서 설명한 바와 같이 콜 베드(coal bed)를 기준으로 하는 탄화실 온도를 측정하기 위하여, 하나 이상의 온도감지수단(S) 즉, 열전대(thermocouple)들을 콜베드 주변에 설치하고, 이와 같은 열전대는 장치제어부(C)와 전기적으로 연계되어 있다(물론, 탄화실 온도의 측정 위치가 변경되면 온도감지수단인 열전대의 배치 위치도 변경됨).In order to selectively operate the first and second COG processing units 100 and 200 as described above, in the COG processing apparatus of the present invention, first, as illustrated in FIGS. 1 and 2, the internal temperature of the carbonization chamber 10, for example, as described above. In order to measure the carbonization chamber temperature based on the call bed (coal bed), one or more temperature sensing means (S), that is, thermocouples (heat thermocouples) are installed around the call bed, such a thermocouple device control unit (C) (The position of the thermocouple, the temperature sensing means, also changes when the temperature of the carbonization chamber changes, of course).

동시에, 도 2와 같이, 탄화실과 연계되는 제2 COG 처리부(200)의 제1 연계라인(L1)과 제2 연계라인(L2)에는 상기 장치제어부(C)와 전기적으로 연계되는 제어밸브(V)(분배 및 개폐 제어밸브)들이 설치될 수 있다.At the same time, as shown in FIG. 2, a control valve V electrically connected to the apparatus control unit C in the first linking line L1 and the second linking line L2 of the second COG processing unit 200 which is connected to the carbonization chamber. (Distribution and open / close control valves) can be installed.

예컨대, 도 2에서 상승관(30) 상류측 안수 분사 영역 상류측에 분배용 제어밸브(V)를 설치하고, 제2 COG 처리부(200)의 제2 연계라인(L2)에 개폐용 제어밸브(V)를 설치하면, 제어밸브들의 장치 제어부 제어를 통하여 COG를 제1 COG처리부(100) 또는 제2 COG 처리부(200)로의 분기 공급을 제어할 수 있다.For example, in FIG. 2, a distributing control valve V is installed upstream of the rising pipe 30 and an upstream ordination spraying region, and an opening and closing control valve is disposed in the second linking line L2 of the second COG processing unit 200. When V) is installed, branch supply to the first COG processing unit 100 or the second COG processing unit 200 may be controlled through the device control unit of the control valves.

물론, 이와 같은 제어밸브(V)들의 배열은 적정하게 조정될 수 있음은 물론이다.Of course, such an arrangement of the control valve (V) can of course be adjusted appropriately.

따라서, 상기 온도감지수단(S)인 열전대에서 탄화실의 콜 베드 지점을 기준으로 탄화실 온도를 감지하여 장치제어부(C)에 전달되면 장치제어부에서는 앞에서 설명한 설정온도와 비교하여 높은 경우 또는 낮은 경우 제어밸브(V)의 분기와 개폐를 통하여 COG를 제1 COG 처리부 또는 제2 COG 처리부로 공급하게 된다.Therefore, when the temperature of the thermocouple, which is the temperature sensing means S, is sensed based on the call bed point of the carbonization chamber and transmitted to the device control unit C, the device control unit is higher or lower than the previously set temperature. The COG is supplied to the first COG processing unit or the second COG processing unit through branching and opening and closing of the control valve V.

이때, 바람직하게는 도 1 및 도 2와 같이, 탄화실 상승관(30)의 하류측 즉, 고압의 안수 분사영역을 거친 COG 를 처리하는 (기존의) 제1 COG 처리부(100)는 상기 상승관 하류측에 연계되는 배관의 제1 연계라인(L1)과 연계되는데, 각각의 탄화실 상승관들과 연계되는 제1 연계라인(L1)은 수집조(102)에 연계되어 COG가 수집된다.In this case, as shown in FIGS. 1 and 2, the first COG processing unit 100 (existing) which processes the COG downstream of the carbonization chamber rising pipe 30, that is, the high pressure water spraying zone is processed. It is associated with the first linkage line (L1) of the pipes connected to the downstream pipe, the first linkage line (L1) associated with each carbonization chamber riser is linked to the collection tank 102 to collect the COG.

마찬가지로, 제2 COG 처리부(200)와 연계되는 제2 연계라인(L2)(L2')는 각각의 탄화실 상승관의 상류측 또는 하류측 예컨대, 안수 분사영역의 상류측 또는 하류측에 연계되고, 이들 제2 연계라인들도 제2 COG 처리부(200)와 연계되는 수집조(202)에 연결되어 COG가 수집 처리된다.Similarly, the second linkage line L2 (L2 ') associated with the second COG processing unit 200 is connected upstream or downstream of each carbonization chamber riser, for example, upstream or downstream of the ordinal spray zone. In addition, these second link lines are also connected to the collection tank 202 associated with the second COG processing unit 200 to collect and process the COG.

이때, 도 1,2에서 L2는 안수 분사영역 상류측의 제2 연계라인이고, L2'는 안수 분사영역 하류측의 제2 연계라인을 나타낸다.In this case, in FIG. 1 and 2, L2 is a second linkage line upstream of the ordination spray zone, and L2 'represents a second linkage line downstream of the ordination spray zone.

즉, 제2 연계라인과 연계된 제2 COG 처리부(200)는 기본적으로 표 2에서 탄화실 온도가 900℃ 보다 높은 경우이므로, COG 온도가 고온이면서도 H2/CO-rich 가스를 주로 포함하기 때문에, 현열 회수인 경우에는 안수 분사영역 전인 상류측의 L2의 제2 연계라인을 연결하지만, H2/CO-rich 가스만을 주로 수집하는 경우에는 COG가 안수 분사영역을 통과하여도 무방하므로 안수 분사영역을 거친 L2'의 제2 연계라인(상승관 하류측)으로 연계하여도 가능하다.That is, since the second COG processing unit 200 associated with the second linking line is basically a case where the carbonization chamber temperature is higher than 900 ° C. in Table 2, since the COG temperature is mainly high, it contains H 2 / CO-rich gas. In the case of sensible heat recovery, the second connecting line of the upstream L2 is connected before the ordination injection zone, but when collecting only H 2 / CO-rich gas, COG may pass through the ordination injection zone. It is also possible to link to the second linking line (downstream of the rising pipe) of L2 '.

따라서, 본 발명의 제2 COG 처리부(200)는, 현열 회수와 H2/CO-rich 가스 수집을 고려한 L2의 제2 연계라인과 H2/CO-rich 가스 수집을 고려한 L2'의 제2 연계라인으로 구성할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 L2의 제2 연계라인을 위주로 설명한다.Therefore, the second COG processing unit 200 of the present invention, the second linkage line of L2 in consideration of sensible heat recovery and H 2 / CO-rich gas collection and the second linkage of L2 'in consideration of H 2 / CO-rich gas collection. It can consist of lines. However, in the present embodiment, a description will be given mainly on the second link line of L2.

또한, 도 2에서 L2'의 제2 연계라인의 경우 별도의 제어밸브를 구체적으로 도시하지는 않았지만, COG 공급라인을 구현하기 위한 적정한 제어밸브들을 배열 배치하면 된다. Also, in the case of the second linkage line of L2 'in FIG. 2, a separate control valve is not specifically illustrated, but appropriate control valves for implementing a COG supply line may be arranged.

한편, 도 2에서 L3의 연계라인은 앞에서 설명한 타르 처리부(50)와 연계되는 라인이다. 따라서, 본 발명의 COG 처리 장치의 제1,2 연계라인 중, 제2 연계라인의 장치제어부를 통하여 전기적 제어를 기반으로 작동되는 알려진 개폐용 제어밸브(V)가 닫히고, 상류측의 분배용 제어밸브(V)의 작동으로 COG는 제1 연계라인으로 공급되고, 반대로 개폐밸브가 개방되고 분재용 제어밸브가 작동하여 COG는 제 2 연계라인으로 분기 공급될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 2, the link line of L3 is a line connected to the tar processing unit 50 described above. Therefore, of the first and second link lines of the COG processing apparatus of the present invention, the known open / close control valve V, which is operated based on the electrical control through the device control unit of the second link line, is closed, and the upstream distribution control. The operation of the valve (V) COG is supplied to the first linkage line, on the contrary, the on-off valve is opened and the bonsai control valve is operated so that the COG can be branched to the second linkage line.

다만, 이와 같은 COG의 제1,2 연계라인(L1)(L2)(L2')의 선택적 분배 공급은 반드시 도 1,2로 제한되는 것이 아니고 변경 가능함을 인식해야 한다.However, it should be appreciated that the selective distribution supply of the first and second link lines L1, L2, and L2 'of the COG is not limited to FIGS.

다음, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 COG 처리장치의 상기 제1 COG 처리부(100)는, 탄화실 상승관의 안수 분사영역(곡관부(32))의 하류측에 연계된 제1 연계라인(L1)에 순차로 연계되는 제1차 냉각기(타워)(110), 전기 집진기(120),가스 블로워(130), 제2차 냉각기(타워)(140), 황화수소(H2S)와 암모늄(NH3) 및,타르계 부산물(BTX)를 제거하는 제 1 내지 제3 스크루버(SCRUBBER)(150)(160) (170) 및, 최종 COG를 수집 저장하는 COG 홀더(180)를 포함하여 구성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the first COG processing unit 100 of the COG processing apparatus of the present invention is connected to the downstream side of the ordination injection region (curved pipe portion 32) of the carbonization chamber riser. Primary cooler (tower) 110, electric dust collector 120, gas blower 130, secondary cooler (tower) 140, hydrogen sulfide (H) sequentially connected to the first linkage line (L1) 2 S) and ammonium (NH 3 ), and first to third scrubbers (SCRUBBER) 150, 160, 170 to remove tar-based by-products (BTX), and COG holders to collect and store the final COG ( 180).

따라서, 본 발명의 제1 COG 처리부(100)는 기존의 COG 처리공정에 해당할 수 있는데, 안수 분사영역을 거친 COG 즉, 온도가 낮아진 COG를 처리하기 때문에, 현열 회수량은 적다.Therefore, the first COG processing unit 100 of the present invention may correspond to the existing COG processing process, and because the processing of the COG through the ordinal spray zone, that is, the COG is lowered temperature, the amount of sensible heat recovery is small.

그리고, 본 발명의 제1 COG 처리부(100)는, 앞에서 설명한 바와 같이, 탄화실 온도가 900℃ 보다 낮은 탄화실에서의 건류 초,중기에 발생되는 COG를 처리하기 때문에, 도 4에서 알 수 있듯이 COG에 타르, 분진 황하수소 등이 포함되어 있어 타르가 배관이나 설비에 부착되기 때문에, 본 발명의 제2 COG 처리부(200)와 같이, 열교환기를 사용하기 어려운 환경이다.As described above, since the first COG processing unit 100 of the present invention processes the COG generated during the dry and early drying periods in the carbonization chamber having a carbonization chamber temperature lower than 900 ° C, as shown in FIG. 4. Since tar, dust sulfur hydrogen, etc. are contained in COG and tar adheres to piping and facilities, it is difficult to use a heat exchanger like the 2nd COG treatment part 200 of this invention.

그러나, 도 1,2 및 위의 표 2에서 알 수 있듯이, 이와 같은 제1 COG 처리부(100)를 거친 최종 COG의 경우 COG 자체의 온도는 안수 분사영역을 통과하여 낮지만, 다량의 CH4-rich 가스를 포함하고 발열량도 4,675 Kcal/N㎥ 로 높기 때문에, 가열로의 연소가스로 재 사용되는 것에는 문제가 없다.However, as can be seen in FIGS. 1,2 and Table 2 above, in the case of the final COG passed through the first COG treatment unit 100, the temperature of the COG itself is low through the ordination zone, but a large amount of CH 4 − Since rich gas is contained and the calorific value is high as 4,675 Kcal / Nm 3, there is no problem in reusing the combustion gas in the furnace.

따라서, 본 발명의 제1 COG 처리부(100)를 거친 COG는 자체 온도는 낮아 현열 회수량은 적으나 다량의 CH4-rich 가스를 포함하기 때문에, 연소 에너지로 재활용될 수 있다.Thus, COG subjected to claim 1 COG processing unit 100 of the present invention can be recycled by itself because the temperature of the sensible heat recovered amount is low but ever contained a large volume of CH 4 -rich gas, the combustion energy.

다음, 도 1,2에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제2 COG 처리부(200)는, 상기 탄화실 상승관(30)의 상류측 즉, 안수 분사영역의 상류측에 연계되고 제어밸브(V)가 설치된 제2 연계라인(L2)에 연계된 열교환기(210)를 포함한다.Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the second COG processing unit 200 according to the present invention is connected to an upstream side of the carbonization chamber riser 30, that is, an upstream side of the ordination injection region and a control valve ( It includes a heat exchanger 210 connected to the second linkage line (L2) is installed V).

한편, 본 발명의 제2 COG 처리부(200)의 경우 개폐밸브(V)가 장치제어부의 연동으로 개방되는 경우에만, COG가 공급되고, 따라서 건류 시간상 건류 후기이면서 탄화실 온도가 설정온도 예컨대, 900℃를 초과하는 경우 도 4와 같이, 타르 함유량이 급속하게 감소하므로, 열교환기(210)를 사용하여 안수 분사영역을 거치지 않아 COG 자체 온도가 높은 상태에서 현열을 회수하는 것이 가능하고, 이경우 현열 회수효율이 극대화되는 것이다.On the other hand, in the case of the second COG processing unit 200 of the present invention, the COG is supplied only when the on-off valve V is opened in conjunction with the device control unit, so that the carbonization chamber temperature is set at a set temperature, for example, 900, during the dry time. When it exceeds ℃, as shown in Figure 4, since the tar content is rapidly reduced, it is possible to recover the sensible heat in the state of high COG itself without passing through the ordination injection zone using the heat exchanger 210, in this case sensible heat recovery Efficiency is maximized.

다음, 더 바람직하게는 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 열교환기(210)는 각각의 탄화실 상승관의 상류측에 연계된 제2 연계라인(L2)들이 수집조(202)에 연계되어 수집한 다량의 COG를 제2 COG 처리부에서 처리하면 되는데. 이와 같은 제2 COG 처리부(200)에는 상기 열교환기(210)와 연계되는 COG 가스의 분순물이나 기타 불필요한 성분을 제거하는 정제조(타워)(220)와 가스 블로워(230) 및, 최종 처리된 COG를 수집 저장하는 COG 홀더(240)를 더 포함할 수 있다.Next, more preferably, as shown in Figures 1 and 2, the heat exchanger 210 is connected to the collection tank 202 second linkage lines (L2) connected to the upstream side of each carbonization chamber riser And collect a large amount of COG in the second COG processing unit. The second COG processing unit 200 includes a purification tank (tower) 220 and a gas blower 230 for removing the impurities or other unnecessary components of the COG gas associated with the heat exchanger 210, and finally processed. It may further include a COG holder 240 for collecting and storing the COG.

한편, 위의 표 2에서 나타낸 바와 같이, 이와 같이 본 발명의 제2 COG 처리부(200)를 통하여 처리된 COG는 70% 의 수소와 24%의 일산화탄소를 포함하므로, 처리된 COG에는 다량의 H2/CO-rich 가스를 포함한다.On the other hand, as shown in Table 2 above, since the COG treated through the second COG treatment unit 200 of the present invention as described above contains 70% hydrogen and 24% carbon monoxide, the treated COG contains a large amount of H 2. Contains / CO-rich gas.

따라서, 본 발명의 제2 COG 처리부(200)는 고로나 유동로의 취입 가스로 제공될 수 있는 수소를 다량 포함하는 가스로 COG에서 분리 수집될 수 있다.Therefore, the second COG processing unit 200 of the present invention can be collected separately from the COG as a gas containing a large amount of hydrogen that can be provided as the blowing gas of the blast furnace or the flow path.

물론, 앞에서 설명한 바와 같이, H2/CO-rich 가스의 수집만을 고려하는 경우에는 반드시 안수 분사영역의 상류측에서 뿐만 아니라, 하류측에서도 분기하여 처리하는 것도 가능하다.Of course, as described above, when only the collection of the H 2 / CO-rich gas is taken into consideration, it is possible to process not only on the upstream side of the ordinal injection zone but also on the downstream side.

한편, 이와 같은 수소의 고순도 분리를 위하여, 상기 열교환기(210)의 상류측에 연계되는 수성가스(WGS)반응기(250)를 더 포함할 수 있다.(점선으로 라인을 표시함)On the other hand, in order to separate the high purity of the hydrogen, it may further include a water gas (WGS) reactor 250 connected to the upstream side of the heat exchanger (210) (indicated by a dotted line).

이때, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1,2 COG 처리부를 탄화실 온도에 따라 순차로 가동시키는 것과 함께, 상기 열교환기(210)를 제1 COG 처리부(100)의 전기 집진기(120)와 연결(점선)하여, 1차적으로 고온 COG에서 현열을 회수하고, 계속해서 제1 COG 처리부(100)에서 앞에서 설명한 바와 같이, 가열로의 연소 가스로 발열량이 우수한 CH4-rich 가스를 포함하는 COG로의 처리도 가능하다.At this time, as shown in FIG. 2, the first and second COG treatment units of the present invention are sequentially operated according to the carbonization chamber temperature, and the heat exchanger 210 is operated by the electrostatic precipitator of the first COG treatment unit 100. 120 to recover the sensible heat from the high temperature COG first, and then, as described above in the first COG processing unit 100, the CH 4 -rich gas having excellent calorific value as the combustion gas of the heating furnace. Treatment with COG included is also possible.

따라서, 이 경우 제1,2 COG 처리를 병행하기 때문에, COG를 다양한 목적으로 처리할 수 있어 바람직할 것이다.Therefore, in this case, since the first and second COG treatments are performed in parallel, the COG can be treated for various purposes, which is preferable.

한편, 도면에서는 개략적으로 도시하였지만, 상기 제2 COG 처리부(200)의 열교환기(210)는, 실질적으로 COG에 타르 함유량이 적기 때문에, 타르 부착 등의 문제가 없어 사이크론 타입 또는 전열관 등의 적절한 열교환기를 선택적으로 사용할 수 있다.On the other hand, although schematically shown in the drawings, since the heat exchanger 210 of the second COG processing unit 200 has substantially no tar content in COG, there is no problem of tar sticking and the like. Heat exchangers may optionally be used.

한편, 본 발명의 COG 처리에 의하여 분리된 고온 H2/CO-rich 가스를 이용하여 수소를 증폭하는 것도 가능하다. On the other hand, it is also possible to amplify hydrogen using the high temperature H 2 / CO-rich gas separated by the COG treatment of the present invention.

예를 들어, 고온의 환원성 가스를 다음의 수학식 1과 같이, CO 반응기(shift 반응기)에 투입하고 수소를 증폭한 후, 가스의 현열을 회수하는 공정을 거쳐 수소-압력변동흡착설비(PSA)에서 고순도 수소를 얻을 수 있다. For example, a high-pressure reducing gas is introduced into a CO reactor (shift reactor), amplified hydrogen, and recovered sensible heat of the gas, as shown in Equation 1 below. High purity hydrogen can be obtained from

[수학식 1][Equation 1]

CO + H2O → H2 + CO2 CO + H 2 O → H 2 + CO 2

다음, 아래의 수학식 2와 같이, 제1 COG 처리부(100)를 거친 CH4-rich 가스를 개질 반응을 통해 수소로 제조할 수 있다. Next, as shown in Equation 2 below, the CH 4 -rich gas passed through the first COG processing unit 100 may be prepared as hydrogen through a reforming reaction.

[수학식 2]&Quot; (2) "

CH4 + H2O → CO + 3H2 CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2

CH4 + CO2 → 2CO + 2H2 CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2

CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2 CH4 + 1 / 2O 2 → CO + 2H 2

이에 따라서, 본 발명의 COG 처리 장치와 방법을 이용하면, 탄화실의 설정 온도 즉, 대략 700 ∼ 1100℃, 바람직하게는 900℃의 온도를 기준으로 그 보다 낮은 경우에는 제1 COG 처리라인을 통하여, 안수 분사에 따른 COG 자체 온도는 낮지만 메탄가스가 다량 함유되어 연소 발열량은 높기 때문에, 연소 에너지원으로 사용하고, 반대로 설정온도 900℃ 를 초과하는 경우에는 안수를 거치지 않아 COG 자체 온도가 높은 것을 이용하여 열교환기에서 현열 회수율을 높임과 동시에, 고로와 유동로에 취입되는 수소와 일산화탄소 함유량이 높은 H2/CO-rich 가스 또는, 현열과는 무관하게 H2/CO-rich 가스만을 수집하는 것이다. Accordingly, using the COG treatment apparatus and method of the present invention, when the carbonization chamber is lower than the set temperature of the carbonization chamber, that is, approximately 700 to 1100 ° C, preferably 900 ° C, the first COG treatment line is used. However, since COG itself temperature is low due to ordinal injection, but the methane gas contains a large amount of combustion calorific value, it is used as a combustion energy source. It is possible to increase the recovery rate of sensible heat in the heat exchanger and to collect only H 2 / CO-rich gas with high hydrogen and carbon monoxide content in the blast furnace and flow furnace, or H 2 / CO-rich gas regardless of sensible heat. .

결국, 본 발명은 COG 성분이나 발생 특성 또는 타르 함유량을 고려하여 최적의 COG의 다단 처리를 가능하게 하고, 가능한 모든 재활용 요소를 분리 수집할 수 있어, 코크스 공정단계에서 다량 발생하는 COG의 재 활용성을 극대화시키는 것이다.
As a result, the present invention enables optimum multi-stage treatment of COG in consideration of COG components, generation characteristics or tar content, and is capable of separating and collecting all possible recycling elements, thereby reusing the COG generated in a large amount in the coke process step. To maximize.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments so far, it will be appreciated that the invention can be varied and modified without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.

1.... 코크스오븐 10.... 탄화실
30.... 상승관 50.... 타르 처리부
100.... 제1 COG 처리부 102,202.... 수집조
110,140....냉각기 120.... 집진기
150,160,170.... 스크루버 180,240.... COG 홀더
200.... 제2 COG 처리부 210.... 열교환기
220.... 정제조 250.... 수성가스(WGS) 반응기
L1,L2.... 제1,2 연계라인 S.... 온도감지수단
V.... 제어밸브
1 .... coke oven 10 .... carbonization chamber
30 .... riser 50 .... tar treatment
100 .... First COG treatment unit 102,202 .... Collector
110,140..Cooler 120 .... Dust Collector
150,160,170 .... Screwer 180,240 .... COG Holder
200 .. 2nd COG treatment part 210 .... heat exchanger
220 .... Refinery 250 .... Water Gas (WGS) Reactor
L1, L2 .... 1st, 2nd connection line S .... Temperature sensing means
V ... control valve

Claims (17)

삭제delete COG가 발생되는 코크스오븐 탄화실의 상승관 하류 측에 연계되는 제1 COG 처리부; 및,
상기 상승관에 연계되는 제2 COG 처리부;
를 포함하여 구성되되,
상기 제1 및 제2 COG 처리부는 탄화실 온도를 기준으로 선택적으로 가동되면서 COG를 처리하도록 구성된 COG 처리 장치.
A first COG processing unit connected to a downstream side of a rising pipe of the coke oven carbonization chamber in which COG is generated; And
A second COG processor associated with the riser;
, ≪ / RTI >
And the first and second COG processing units are configured to process the COG while being selectively operated based on the carbonization chamber temperature.
제2항에 있어서,
상기 제2 COG 처리부는, 현열 회수와 H2/CO-rich 가스 수집 중 적어도 현열회수를 가능토록 상승관의 상류측에 연결되거나, H2/CO-rich 가스 수집을 가능토록 상승관의 하류측에 연결되는 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method of claim 2,
The second COG treatment unit is connected to an upstream side of the riser tube to enable at least sensible heat recovery of sensible heat recovery and H 2 / CO-rich gas collection, or a downstream side of the riser tube to enable H 2 / CO-rich gas collection. COG processing apparatus, characterized in that connected to.
제3항에 있어서,
상기 탄화실에는 장치 제어부와 연계되는 하나 이상의 온도감지수단이 구비되고, 상기 탄화실과 제1,2 COG 처리부 사이에 연계된 연계라인에 제공된 하나 이상의 제어밸브는 상기 장치 제어부와 연계되어 탄화실 온도에 따라 COG 는 제1 또는 제2 COG 처리부로 공급되는 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method of claim 3,
The carbonization chamber is provided with one or more temperature sensing means associated with the apparatus control unit, and one or more control valves provided in the linking line connected between the carbonization chamber and the first and second COG processing units are connected to the apparatus control unit to control the temperature of the carbonization chamber. Accordingly, the COG is supplied to the first or second COG processing unit.
제2항에 있어서,
상기 제1 COG 처리부는, 상기 탄화실 상승관의 안수 분사영역의 하류측에 연계된 제1 연계라인에 연계되는 하나 이상의 냉각기, 집진기, 하나 이상의 스크루버 및, COG 홀더를 포함하여 COG에서 다량의 CH4-rich 가스를 수집토록 구성된 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method of claim 2,
The first COG processing unit includes one or more coolers, dust collectors, one or more screwers, and a COG holder associated with a first linking line connected to a downstream side of an ordinal spray zone of the carbonization chamber riser, and a large amount of COG holders in the COG. COG processing apparatus, characterized in that configured to collect CH 4 -rich gas.
제3항에 있어서,
상기 제2 COG 처리부는, 상기 탄화실 상승관의 안수 분사영역의 상류측에 연계된 제2 연계라인에 제공되는 열교환기를 포함하여 고온 COG의 현열을 회수토록 구성된 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method of claim 3,
And the second COG processing unit is configured to recover the sensible heat of the high temperature COG, including a heat exchanger provided in a second linking line connected to an upstream side of the ordinal spray zone of the carbonization chamber riser.
제6항에 있어서,
상기 제2 COG 처리부의 제2 연계라인에 제공된 열교환기에 연계되는 정제조와 가스 블로워 및 COG 홀더를 더 포함하여 COG에서 다량의 H2/CO-rich 가스를 더 수집토록 구성된 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method according to claim 6,
COG treatment, characterized in that configured to further collect a large amount of H 2 / CO-rich gas from the COG further comprising a refinery, a gas blower and a COG holder connected to the heat exchanger provided in the second linkage line of the second COG processing unit. Device.
제3항에 있어서,
상기 제2 COG 처리부는, 상기 탄화실 상승관의 안수 분사영역의 하류측에 연계되는 제2 연계라인에 연계되는 정제조와 가스 블로워 및 COG 홀더를 포함하여 COG에서 다량의 H2/CO-rich 가스를 수집토록 구성된 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method of claim 3,
The second COG processing unit includes a refinery and a gas blower and a COG holder connected to a second linking line connected to a downstream side of an ordinal injection zone of the carbonization chamber uppipe, thereby providing a large amount of H 2 / CO-rich. COG processing apparatus, characterized in that configured to collect the gas.
제6항에 있어서,
상기 열교환기는 상기 제1 COG 처리부에 구비된 집진기에 연계되어 현열 회수된 COG를 제1 COG 처리부에서 더 처리하는 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method according to claim 6,
And the heat exchanger further processes the sensible heat recovered COG in a first COG processing unit in connection with a dust collector provided in the first COG processing unit.
제2항에 있어서,
상기 제1,2 COG 처리부를 선택적으로 가동토록 하는 기준인 탄화실 온도는 700 ∼ 1100 ℃ 인 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method of claim 2,
The carbonization chamber temperature, which is a reference for selectively operating the first and second COG treatment units, is 700 to 1100 ° C.
제10항에 있어서,
상기 탄화실 온도는 탄화실의 콜 베드(coal bed) 근처 온도로서, 900 ℃ 인 것을 특징으로 하는 COG 처리 장치.
The method of claim 10,
The temperature of the carbonization chamber is a temperature near a coal bed of the carbonization chamber, characterized in that 900 ℃.
코크스 오븐의 탄화실 온도를 감지하여 설정온도 보다 낮은 경우 상승관의 안수 분사 하류측에서 COG를 수집 처리하는 제1 COG 처리단계; 및,
코크스 오븐의 탄화실 온도를 감지하여 설정 온도보다 높은 경우 상승관의 안수 분사 상류측 또는 하류측에서 COG를 수집하여 COG에서 현열 회수와 H2/CO-rich 가스 수집중 적어도 H2/CO-rich 가스를 수집 처리하는 제2 COG 처리단계;
를 포함하여 구성된 COG 처리 방법.
A first COG treatment step of detecting a carbonization chamber temperature of the coke oven and collecting COG at a downstream side of the ordinal injection of the riser when the temperature is lower than the set temperature; And
When senses the carbonization chamber temperature of the coke oven is higher than the preset temperature at least of the uprising pipe for ordination injected upstream or downstream to collect COG sensible heat recovery and H 2 / CO-rich gas collected by the COG H 2 / CO-rich A second COG treatment step of collecting and processing gases;
COG processing method configured to include.
제12항에 있어서,
상기 제2 COG 처리단계에서는 코크스 오븐의 탄화실 온도를 감지하여 설정 온도보다 높은 경우 상승관의 안수 분사 상류측에서 COG를 수집하여 고온 COG에서의 현열 회수와 H2/CO-rich 가스 수집중 적어도 현열을 회수하는 것을 특징으로 하는 COG 처리 방법.
The method of claim 12,
In the second COG treatment step, when the temperature of the carbonization chamber of the coke oven is sensed and higher than the set temperature, the COG is collected upstream of the ordinal spray of the riser, thereby recovering sensible heat from the hot COG and collecting H 2 / CO-rich gas. COG treatment method characterized by recovering sensible heat.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 탄화실 설정온도는 700 ∼1100 ℃ 로 이루어지고, 상기 설정온도는 탄화실에 구비된 온도 감지수단을 통하여 실시간 감지되는 것을 특징으로 하는 COG 처리 방법.
The method according to claim 12 or 13,
The carbonization chamber set temperature is 700 ~ 1100 ℃, the set temperature is COG processing method characterized in that the real-time sensing through the temperature sensing means provided in the carbonization chamber.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 제1 COG 처리단계에서는, COG를 냉각하고, 스크루버들을 통하여 불순물들을 제거하여 최종 처리된 COG에는 다량의 CH4-rich 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 COG 처리 방법.
The method according to claim 12 or 13,
In the first COG treatment step, the COG is cooled, the impurities removed through the scrubbers, the final COG treatment method characterized in that it comprises a large amount of CH 4 -rich gas.
제13항에 있어서,
상기 제2 COG 처리단계에서, 상승관 안수 분사영역을 통과하기 전에 수집된 고온의 COG를 열교환기를 통하여 현열을 회수하고, 이후 정제단계를 거쳐 처리된 COG에는 다량의 H2/CO-rich 가스가 포함되는 것을 특징으로 하는 COG 처리 방법.
The method of claim 13,
In the second COG treatment step, the sensible heat is recovered from the high temperature COG collected before passing through the ascending ordinal injection zone through a heat exchanger, and then, the COG treated through the purification step contains a large amount of H 2 / CO-rich gas. COG treatment method characterized in that it is included.
제16항에 있어서,
상기 제2 COG 처리단계에서, 열교환기를 제1 COG 처리단계와 연계하여, 현열 회수된 COG를 제1 COG 처리단계로 처리하는 것을 특징으로 하는 COG 처리 방법.
17. The method of claim 16,
In the second COG processing step, the heat exchanger in conjunction with the first COG processing step, the COG treatment method characterized in that the sensible heat recovery COG in the first COG processing step.
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