KR101277983B1

KR101277983B1 - 고로의 미분탄 취입량 보정방법

Info

Publication number: KR101277983B1
Application number: KR1020110086962A
Authority: KR
Inventors: 최원석; 김태민; 오한상; 이은호
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-06-27
Also published as: KR20130023885A

Abstract

본 발명은 고로의 미분탄 취입량 보정방법에 관한 것으로, 이송호퍼(50)의 배출량과 취입호퍼(60)의 중량 변화량에 의해 실제 미분탄 취입량(Q2)을 산출하고, 그에 따라 미분탄 취입량 측정장치에서 측정된 유전율을 보정하여 미분탄의 탄종 및 성상 변화에 상관없이 정확한 미분탄 취입량(Q3)을 측정할 수 있게 된다.
따라서, 미분탄 취입 조업을 안정적으로 실시할 수 있게 되므로 노황이 안정되고, 용선 생산량이 증가되는 효과가 있다.

Description

고로의 미분탄 취입량 보정방법{method for correcting amount of supplying pulverized coal of blast furnace}

본 발명은 고로의 미분탄 취입량 보정방법에 관한 것으로, 특히 미분탄 취입량 측정장치에서 정확한 미분탄 취입량을 측정할 수 있도록 된 고로의 미분탄 취입량 보정방법에 관한 것이다.

고로는 철광석을 용융시켜 용선을 제조하는 설비로서 코크스를 연료로 사용한다. 그러나, 코크스가 고가이므로 최근에는 가격이 저렴한 미분탄을 일부 사용함으로써 용선 생산 비용을 절감하고 있으며, 상기 미분탄은 열풍 공급을 위해 고로 하부에 형성된 풍구를 통해 고로 내부로 취입된다.

관련 선행기술로는 대한민국 특허출원 제10-1999-0035069호가 있다.

본 발명은 미분탄을 취입하는 배관라인에 설치된 미분탄 취입량 측정장치가 미분탄의 탄종 변경 및 성상 변화에 영향받지 않고 정확한 미분탄 취입량을 측정할 수 있게 됨으로써 미분탄 취입량을 최적 제어할 수 있게 되고, 이에 고로 조업을 안정화시킬 수 있도록 된 고로의 미분탄 취입량 보정방법을 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

미분탄 취입 라인에 설치된 미분탄 취입량 측정장치(CABLOC)에 의해 미분탄 취입량(Q1)을 측정하는 제1측정단계와,

상기 미분탄 취입 라인에 설치된 호퍼들의 중량 변화에 따라 미분탄 취입량(Q2)을 측정하는 제2측정단계와,

상기 제1측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)을 비교하여 차이가 있는지의 여부를 판단하는 측정량 비교단계와,

상기 제1측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)에 차이가 있으면 보정된 미분탄 취입량(Q3)을 산출하는 미분탄 취입량 보정단계를 포함한다.

또한, 상기 측정량 비교단계와 상기 미분탄 취입량 보정단계의 사이에, '상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)에 따른 미분탄의 보정유전율 데이터맵'에 의하여 상기 제1측정단계에서 측정한 미분탄의 유전율을 보정하는 미분탄 유전율 보정단계를 더 포함하고,

상기 미분탄 취입량 보정단계에서 상기 보정된 유전율을 이용하여 상기 미분탄 취입량(Q3)을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2측정단계는, 상기 미분탄 취입 라인에 설치된 이송호퍼들과 취입호퍼에 대하여, 설정 시간 범위 내에서 상기 이송호퍼들의 미분탄 배출량과 상기 취입호퍼의 중량 변화량을 합산하여 상기 미분탄 취입량(Q2)을 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 데이터맵의 보정유전율은 상기 제1측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)이 동일해지도록 보정된 유전율값인 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 실제 미분탄 취입량을 고려하여 보정된 유전율을 고려하여 미분탄 취입량(Q3)을 측정(산출)함으로써 미분탄의 탄종 및 성상 변동에 영향받지 않고 항상 정확한 미분탄 취입량을 알 수 있게 된다.

따라서, 보다 적절한 미분탄 취입 조업을 실시할 수 있으며, 이에 노황의 안정으로 용선 생산성이 증대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고로의 미분탄 취입량 보정방법을 나타낸 순서도,
도 2는 미분탄의 취입 경로를 개략적으로 도시한 도면,
도 3은 미분탄 취입 경로상에 설치된 이송호퍼들과 취입호퍼의 중량-시간 그래프(시간에 따른 중량 변화 그래프)이다.

고로의 미분탄 취입 라인의 미분탄 이송배관에는 미분탄의 취입량을 실시간으로 측정하여 조업 상황실로 전송하는 미분탄 취입량 측정장치(CABLOC)가 설치된다.

따라서, 상기 미분탄 취입량 측정장치로부터 전송되는 미분탄 취입량을 참고하여 노황에 따라 미분탄의 취입량을 증가 또는 감소 조절하게 된다.

상기 미분탄 취입량 측정장치는 다음과 같은 방법으로 미분탄 취입량을 측정한다.(정확히는 최초 측정된 미분탄의 유전율을 이용하여 미분탄 취입량을 산출한다.)

1) 먼저, 측정장치의 전극판 센서 사이를 통과하는 미분탄의 유전율을 측정하고, 이로부터 이송가스 중의 미분탄의 농도를 구하며, 이를 전기신호(전압 V)로 변환하여 내장된 계산식에 따라 밀도값으로 환산하여 측정장치를 통과하는 미분탄의 평균 밀도값(kg/㎥)을 구한다.

2) 또한, 미분탄이 거리 'L'인 두 지점 사이를 통과할 때의 시간을 측정하여 평균속도(m/s)를 구한다.

3) 상기와 같이 구해진 미분탄의 평균 밀도값과 평균 속도값에 배관 단면적을 곱하여 미분탄의 질량 유량값(= 미분탄 취입량)을 산출한다.

그런데, 상기 미분탄 취입량 측정장치를 통과하는 미분탄의 유전율은 미분탄의 수분 및 날씨 등의 영향을 받으며, 미분탄의 탄종 및 성상 변화에 따라 변화하므로 측정된 미분탄의 밀도값에 오차가 발생한다.

따라서, 최종적으로 측정(산출)되는 질량 유량값(미분탄 취입량)에 오차가 발생하게 되며, 이와 같이 오차 있는 현재 미분탄 취입량을 참고하여 미분탄 취입 조업을 실시하게 되면 노 하부의 히트 밸런스(heat balance)가 깨져 노열 저하를 초래한다. 또한 노열 저하 발생시 이를 복구하기 위해 추가로 코크스를 장입해야만 하므로 연료비의 상승과 더불어 노황이 불안정하게 되어 용선의 생산량이 감소하게 된다.

따라서, 본 발명은 실제 미분탄 취입량을 미분탄 취입 라인에 설치된 호퍼들의 중량 변화에 따라 측정(산출)하여 상기 미분탄 취입량 측정장치에서 측정된 유전율을 보정해줌으로써 미분탄의 탄종 및 성상 변화에도 불구하고 상기 미분탄 취입량 측정장치가 정확한 미분탄 취입량을 측정할 수 있도록 한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 미분탄 취입 라인에 설치된 미분탄 취입량 측정장치(CABLOC)에 의해 미분탄 취입량(Q1)을 측정하는 제1측정단계(S10)와,

상기 미분탄 취입 라인에 설치된 호퍼들의 중량 변화에 따라 미분탄 취입량(Q2)을 측정하는 제2측정단계(S20)과,

상기 제1측정단계(S10)에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계(S20)에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)을 비교하여 차이가 있는지의 여부를 판단하는 측정량 비교단계(S30)와,

상기 제1측정단계(S10)에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계(S20)에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)에 차이가 있을 경우에 상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)에 따른 미분탄의 보정유전율 데이터맵(data map)에 의하여 상기 제1측정단계(S10)에서 측정한 미분탄의 유전율을 보정하는 미분탄 유전율 보정단계(S40)와,

상기 보정유전율을 이용하여 보정된 미분탄 취입량(Q3)을 산출하는 미분탄 취입량 보정단계(S50)를 포함한다.

상기 제1측정단계(S10)에서는 상기 미분탄 취입량 측정장치(CABLOC)에서 전술한 바와 같은 1), 2), 3)의 과정을 거쳐 미분탄 취입량(Q1)을 측정한다.

상기 제2측정단계(S20)를 설명하기 전에 먼저 도 2를 참조하여, 상기 미분탄 취입 라인의 구성 및 미분탄 이송경로를 설명한다.

상기 미분탄 취입 라인은 선탄사일로(Coal Silo;10), 로우코울호퍼(Raw Coal Hopper;20), 피씨밀(PC Mill;30), PCSB(Pulverized Coal Storage Bin;40), 이송호퍼(Conveying Hopper;50), 취입호퍼(Injection Hopper;60)가 순차적으로 배치되어 이루어진다.

상기 선탄사일로(10)에 탄종이 입조되면 벨트컨베이어로 절출되어 로우코울호퍼(20)를 거쳐 피씨밀(30)에서 파쇄되어 PCSB(40)에 저장되었다가 3개의 이송호퍼(50)에 연속적으로 충진, 배압, 이송을 반복하여 취입호퍼(60)에 저장되며, 상기 취입호퍼(60)에서는 고로(70) 하부를 둘러싼 환상 송풍관의 42개 분지관으로 나뉘어 풍구를 통해 고로 내로 취입된다.

상기 제2측정단계(S20)에서는 상기 미분탄 취입 라인의 여러 호퍼들 중에서 상기 이송호퍼(50)와 취입호퍼(60)의 중량 변화를 이용하여 고로(70)로 실제 투입되는 실제 미분탄 취입량(Q2)을 측정한다.

즉, 설정된 시간 범위(예를 들어 1시간)에서 상기 이송호퍼(50)의 중량 변화량과 상기 취입호퍼(60)의 중량 변화량을 측정하여 그로부터 실제 미분탄 취입량(Q2)을 산출하는 것이다.

상기 이송호퍼(50)는 모두 3개로서, 도 3에 표시된 바와 같이, 3개의 이송호퍼(CH#1, CH#2, CH#3로 표시됨) 각각에서는 미분탄의 충진과 절출(배출)이 연속 및 반복적으로 이루어지며, 3개의 이송호퍼를 전체적으로 고려할때도 이송호퍼들의 미분탄 배출과정이 연속적으로 이루어진다. 즉, #1이송호퍼의 배출과정이 종료되는 시점에 #2이송호퍼의 배출이 시작되고, #2이송호퍼의 배출이 종료되는 시점에 #3이송호퍼의 배출이 시작되며, #3이송호퍼의 배출이 종료되는 시점에 다시 상기 #1이송호퍼의 배출이 시작되는 것으로, 3개 이송호퍼의 배출이 순차적 및 연속적으로 이루어진다.

따라서, 상기 이송호퍼(50) 전체의 배출량은 상기 3개 이송호퍼(CH#1, CH#2, CH#3)들 각각의 배출량을 모두 합한 값이 된다.

즉, 도시된 그래프(도 3)에서는 설정된 시간 구간(점선으로 표시된 4각 박스)내에서 #1이송호퍼의 배출량(A)과, #2이송호퍼의 배출량(B) 및, #3이송호퍼의 배출량(C)을 합산하여 전체 이송호퍼(50)의 배출량을 산출한다.

한편, 상기 취입호퍼(60)의 중량 변화량은 취입호퍼(60)의 미분탄 배출량과 상기 이송호퍼(50)로부터 배출되어 취입호퍼(60)로 공급된 미분탄 공급량의 차이를 의미한다. 따라서, 이송호퍼(50)로부터 공급된 미분탄량과 취입호퍼(60)에서 배출된 미분탄량이 동일한 경우 상기 취입호퍼(60)의 중량 변화량은 제로(0)가 되고, 상기 공급량과 배출량의 관계에 따라 '+'값 또는 '-'값이 될 수도 있다.

즉, 설정 시간 범위내에서 상기 이송호퍼(50)에서 배출된 양이 모두 상기 취입호퍼(60)에서 배출되어 고로(70)로 취입되는 것이 아니므로, 고로(70)로의 실제 미분탄 취입량(Q2)은 상기 이송호퍼(50)의 미분탄 배출량과 상기 취입호퍼(60)의 중량 변화량을 합한 값이 된다.

이어, 상기 측정량 비교단계(S30)에서는 제1측정단계(S10)와 제2측정단계(S20)에서 각각 측정된 미분탄 취입량 Q1과 Q2를 비교하여 두 값에 차이가 있는지를 판별한다.

상기 두 측정값 Q1과 Q2에 차이가 있는 경우 즉, 상기 미분탄 취입량 측정장치에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과, 상기 이송호퍼(50)의 미분탄 배출량과 취입호퍼(60)의 중량변화량에 의해 측정된 미분탄 취입량(Q2)에 차이가 있을 경우에, 상기 미분탄 유전율 보정단계(S40)에서는 상기 '제2측정단계(S20)에서 측정된 실제 미분탄 취입량(Q2)에 따른 미분탄의 보정유전율 데이터맵(data map)'에 의하여 상기 제1측정단계(S10)의 미분탄 취입량 측정장치에서 측정하는 미분탄의 유전율을 보정한다.

상기 데이터맵의 '실제 미분탄 취입량(Q2)에 따른 미분탄의 보정유전율'은 선행 반복 실험을 통해 얻어진 상기 실제 미분탄 취입량(Q2)과 측정장치에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과의 상관관계에서 산출될 수 있다.

즉, 실험을 통해서 다양한 케이스의 미분탄 취입량 Q1과 Q2를 구하고, 상기 Q1과 상기 Q2가 동일한 값을 가지도록 하기 위하여 상기 Q1을 구할 때 측정된 유전율을 보정하는 보정계수를 구할 수 있으며, 상기 Q1을 구할 때 먼저 측정된 유전율에 보정계수를 곱하여 얻어진 유전율이 보정유전율이 된다.

이후, 상기 미분탄 취입량 보정단계(S50)에서는 상기 보정된 유전율을 이용하여 상기 제1측정단계(S10)와 동일한 방식으로 보정된 미분탄 취입량(Q3)을 산출한다.

따라서, 고로의 미분탄 취입 설비는 상기 보정된 미분탄 취입량(Q3)에 따라 현재 미분탄 취입량을 판단하고, 그에 따라 고로에 공급되는 미분탄 취입량을 조절함으로써 미분탄의 탄종 및 성상 변동에 따른 취입량 오차 발생을 최소화하여 안정적인 미분탄 취입 조업을 지속할 수 있으며, 이에 노황의 안정으로 용선 생산성이 증대되는 효과가 있다.

10 : 선탄사일로 20 : 로우코울호퍼
30 : 피씨밀 40 : PCSB
50 : 이송호퍼 60 : 취입호퍼
70 : 고로

Claims

삭제
미분탄 취입 라인에 설치된 미분탄 취입량 측정장치(CABLOC)에 의해 미분탄 취입량(Q1)을 측정하는 제1측정단계와,
상기 미분탄 취입 라인에 설치된 호퍼들의 중량 변화에 따라 미분탄 취입량(Q2)을 측정하는 제2측정단계와,
상기 제1측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)을 비교하여 차이가 있는지의 여부를 판단하는 측정량 비교단계와,
상기 제1측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)에 차이가 있으면 보정된 미분탄 취입량(Q3)을 산출하는 미분탄 취입량 보정단계를 포함하며,
상기 측정량 비교단계와 상기 미분탄 취입량 보정단계의 사이에, '상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)에 따른 미분탄의 보정유전율 데이터맵'에 의하여 상기 제1측정단계에서 측정한 미분탄의 유전율을 보정하는 미분탄 유전율 보정단계를 더 포함하고,
상기 미분탄 취입량 보정단계에서 상기 보정된 유전율을 이용하여 상기 미분탄 취입량(Q3)을 산출하는 것을 특징으로 하는 고로의 미분탄 취입량 보정방법.
청구항 2에 있어서,
상기 제2측정단계는, 상기 미분탄 취입 라인에 설치된 이송호퍼들과 취입호퍼에 대하여, 설정 시간 범위 내에서 상기 이송호퍼들의 미분탄 배출량과 상기 취입호퍼의 중량 변화량을 합산하여 상기 미분탄 취입량(Q2)을 산출하는 것을 특징으로 하는 고로의 미분탄 취입량 보정방법.
청구항 2에 있어서,
상기 데이터맵의 보정유전율은 상기 제1측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q1)과 상기 제2측정단계에서 측정된 미분탄 취입량(Q2)이 동일해지도록 보정된 유전율값인 것을 특징으로 하는 고로의 미분탄 취입량 보정방법.