KR101595796B1 - 용광로의 조업 효율 판단 장치 및 방법 - Google Patents

용광로의 조업 효율 판단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

용광로의 조업 효율을 판단하는 방법은 용광로에 장입되는 철광석의 철 함량, 코크스의 장입량 및 풍구를 통해 취입되는 미분탄의 취입량을 각각 측정하는 제1 단계, 제1 단계에서 측정된 데이터들을 이용하여 코크스비(CR), 미분탄비(PCR), 철광석대코크스비(O/C) 및 출선비(MR)를 계산하고, 이로부터 하기 수학식 1에 의해 효율 지수(EI)를 계산하는 제2 단계
[수학식 1]
Figure 112015124881105-pat00016
, 및 제2 단계에서 계산된 효율 지수를 이용하여 용광로의 조업 효율을 판단하는 제3 단계를 포함한다. 용광로의 조업 효율을 판단하는 장치도 개시된다.

Description

용광로의 조업 효율 판단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DECIDING WORKING EFFICIENCY IN BLAST FURNACE}
본 발명은 코크스와 미분탄을 연소시켜서 철광석을 환원, 용융시켜서 액상의 용선을 생산하는 용광로에 관한 것이고, 구체적으로는 환원제비와 출선비를 동시에 고려한 효율지수를 구하여 용광로의 조업 효율을 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 용광로를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 용광로(1)에서는 상부의 노정으로부터 원료 설비에서 평량된 철광석(Ore)과 코크스(Coke)가 장입 설비(10)를 통해 번갈아가며 용광로 내부로 장입되며, 장입된 철광석과 코크스는 도 2에 보다 상세히 도시된 바와 같이 서로 교호하는 층들을 이루며 용광로(1)의 하부로 강하하게 된다.
그리고, 송풍기(20)에 의해 공급되는 공기를 열풍로(30)에서 대략 1,200℃로 승온시켜서 용광로(1)의 풍구(3)를 통해서 용광로(1) 내부로 불어넣으며, 이 때 열풍과 함께 미분탄과 산소도 풍구(3)를 통해 용광로(1) 내부로 취입된다.
용광로(1) 내부로 취입된 열풍은 함께 취입된 미분탄 및 산소와 함께 철광석(61)과 코크스(62)가 층층이 쌓인 장입물 층을 통과하면서 코크스(62)와 연소 반응을 일으키고, 이에 따라 생성된 열과 환원 가스가 철광석(61) 및 기타 부원료와 반응하여 용선이 생산되며, 생산된 용선은 용광로 하부에 모여 출선구(미도시)를 통해 용광로(1) 외부로 배출된다.
이와 같은 용광로에 있어서 일반적으로 용광로의 조업 효율은 환원제비나 출선비를 가지고서 판단한다. 환원제비란 코크스비(Coke Ratio: CR)와 미분탄비(Pulverized Coal Ratio: PCR)을 합친 것으로, 용선 1톤을 생산하는데 소요되는 환원제의 양을 의미한다. 여기서, CR은 용선 1톤을 생산하는데 소요되는 코크스의 양(Kg/T-P)이고, PCR은 용선 1톤을 생산하는데 소요되는 미분탄의 양(Kg/T-P)이다. 환원제비가 낮을수록 조업 효율은 높다. 출선비는 용광로의 내용적 1m3 당 일일 생산량(T-P/Day/m3)을 의미한다. 환원제비와 반대로 출선비는 높을수록 조업 효율이 높다.
그런데, 최근에는 경쟁력 확보 차원에서 철(Fe)의 함량이 낮은 저품위 광석을 많이 사용하고 있다. 이에 따라 조업에서 철광석비(Ore Ratio: OR; 용선 1톤을 생산하는데 소요되는 철광석의 양)가 높아지게 되고, 철광석을 환원시키기 위한 환원제의 환원제비(CR)도 높아지게 된다. 이러한 경우에서는 출선비가 높을 경우에 환원제비도 동시에 높아지고 반대로 환원제비가 낮을 경우에 출선비도 동시에 낮아지는 경향이 있으므로, 지금까지와 같이 출선비나 환원제비 중 어느 하나만을 가지고서는 용광로의 조업 효율을 적절하게 판단할 수 없는 문제가 발생된다.
본 발명의 목적은 저품위 광석을 사용하는 경우에도 용광로의 조업 효율을 적절하게 판단할 수 있는 용광로의 조업 효율 판단 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명의 일 태양에 따르면, 용광로의 조업 효율을 판단하는 장치로서, 용광로에 장입되는 철광석 중의 철(Fe) 함량을 분석하는 철 함량 분석기; 용광로에 장입되는 코크스의 양을 평량하는 코크스 평량기; 풍구를 통해 용광로로 취입되는 미분탄의 양을 측정하는 미분탄 평량기; 상기 철 함량 분석기와, 코크스 평량기와, 미분탄 평량기로부터 측정된 데이터를 가지고 코크스비(CR), 미분탄비(PCR), 철광석대코크스비(O/C) 및 출선비(MR)를 계산하고, 이로부터 하기 수학식 1에 의해 효율 지수(EI)를 계산하는 연산부
[수학식 1]
Figure 112015124881105-pat00011
; 및 상기 연산부에 의해 계산된 효율 지수를 표시하는 표시부를 포함하는 용광로의 조업 효율 판단 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 용광로의 조업 효율을 판단하는 방법에 있어서, 용광로에 장입되는 철광석의 철 함량, 코크스의 장입량 및 풍구를 통해 취입되는 미분탄의 취입량을 각각 측정하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 측정된 데이터들을 이용하여 코크스비(CR), 미분탄비(PCR), 철광석대코크스비(O/C) 및 출선비(MR)를 계산하고, 이로부터 하기 수학식 1에 의해 효율 지수(EI)를 계산하는 제2 단계
[수학식 1]
Figure 112015124881105-pat00012
; 및 상기 제2 단계에서 계산된 효율 지수를 이용하여 용광로의 조업 효율을 판단하는 제3 단계를 포함하는 용광로의 조업 효율 판단 방법이 제공된다.
바람직하게는 상기 제3단계에서 EI ≤ 4.8이면 조업 효율이 낮은 것으로 판단하고, 4.8 < EI< 5.0이면 조업 효율이 보통인 것으로 판단하고, 5.0 ≤ EI이면 조업 효율이 높은 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 용광로의 조업 효율 판단 장치 및 방법에 의하면, 코크스비(CR)와 미분탄비(PCR), 즉 환원제비 뿐만 아니라 출선비(MR)를 동시에 고려한 효율 지수를 가지고서 용광로의 조업 효율을 판단할 수 있으므로 저품위 광석을 사용하여 조업하는 경우에도 용광로의 조업 효율을 적절하게 판단할 수 있다.
도 1은 일반적인 용광로를 설명하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 'A' 부분을 확대하여 도시한 것으로서 용광로 내에 철광석과 코크스가 층층이 장입된 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 조업 효율 판단 장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 조업 효율 판단 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 조업 효율 판단 장치가 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 조업 효율 판단 장치는 철 함량 분석기(150)와, 코크스 평량기(140)와, 미분탄 평량기(160)와, 연산부(100)와, 표시부(120)를 포함하여 이루어지며, 계장 신호 통신 제어기(110)를 더 포함할 수 있다.
철 함량 분석기(150)는 용광로 내로 장입되는 철광석 중의 철(Fe) 함량을 측정하는 장치이고, 코크스 평량기(140)는 코스크 평량 호퍼에 설치되어 용광로 내로 장입되는 코크스의 양을 평량하는 장치이며, 미분탄 평량기(160)는 풍구를 통해 취입되는 미분탄의 양을 평량하는 장치이다. 철 함량 분석기(150)와, 코크스 평량기(140)와 미분탄 평량기(160)는 기존의 용광로 설비에서도 사용되던 장치들이므로 이 장치들의 구성과 작용에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 명세서에서는 생략한다.
연산부(100)는 철 함량 분석기(150)와, 코크스 평량기(140)와 미분탄 평량기(160)로부터 입력되는 데이터들을 가지고서, 코크스비(CR), 미분탄비(PCR), 철광석대코크스비(O/C) 및 출선비(MR)를 계산하고, 또한 이 계산값들을 가지고서 효율 지수(EI)를 계산한다.
바람직하게는 철 함량 분석기(150)와, 코크스 평량기(140)와 미분탄 평량기(160)에서 얻어진 데이터는 용광로의 조업에 필요한 각종 데이터를 수집하는 계장 신호 통신 제어기(110)에 의해 수집된 후에 연산부(100)로 입력될 수 있다.
표시부(120)는 연산부(100)에서 계산된 효율지수(EI)를 작업자가 인식할 수 있는 형태로 표시한다. 작업자는 표시부(120)에 표시된 EI를 보고 현재의 조업 효율을 판단하고 더 효과적인 조업을 위해 조업 조건을 변경하는 작업을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 조업 효율 판단 장치를 이용한 용광로의 조업 효율 판단 방법을 도 4의 흐름도를 참조하여 설명한다.
우선 철 함량 분석기(150)와, 코크스 평량기(140)와, 미분탄 평량기(160)를 이용하여 용광로에 장입되는 철광석의 철 함량, 코크스의 장입량 및 풍구를 통해 취입되는 미분탄의 취입량을 각각 측정한다(S1).
연산부(100)는 철 함량 분석기(150)와, 코크스 평량기(140)와 미분탄 평량기(160)로부터 입력되는 데이터들을 가지고서, 코크스비(CR), 미분탄비(PCR), 철광석대코크스비(O/C) 및 출선비(MR)를 계산한다(S2).
철 함량 분석기(150)는 철광석 중의 철 함량을 구하는 장치이므로, 철 함량과 함께 철광석 전체의 양도 구할 수 있고 철 함량으로부터 1 투입 단위(charge: 1번에 용광로 내로 투입되는 철광석과 코크스의 양) 당 출선량도 구할 수 있다. 대안적으로 철광석 함량 분석기(150)에 의하지 않고 철광석 평량 호퍼에 설치된 철광석 평량기를 이용하여 얻은 철광석의 양을 연산부(100)로 입력할 수도 있다.
따라서, 용광로에 장입되는 1 투입 단위의 장입량을 누적 계산함으로써 하루에 장입되는 투입 단위량과 1 투입 단위 당 출선량을 계산해서 일일 출선량을 얻을 수 있다. 그리고 일일 출선량을 용광로의 내용적으로 나누면 출선비(MR)를 구할 수 있다.
1 투입 단위당 출선량과 코크스 평량기(140)에 의해 평량된 1 투입 단위당 코크스 양으로부터 코크스비(CR)를 그리고 1 투입 단위당 출선량과 미분탄 평량기(160)에 의해 평량된 1 투입 단위 당 미분탄 양으로부터는 미분탄비(PCR)를 구할 수 있다.
또한, 코크스 평량기(140)에 의해 평량된 1 투입 단위 당 코크스 양과 철 함량 분석기(150)로부터 얻은 1 투입 단위 당 철광석 양을 가지고서 철광석대코크스비(O/C)를 구할 수 있다.
다음으로, 연산부(100)는 위와 같은 방식으로 구한 CR, MR, PCR 및 O/C를 하기의 수학식 1에 대입하여 효율 지수(EI)를 계산한다(S3).
Figure 112015124881105-pat00013
여기서, 분자의 CR과 O/C를 곱하여 철광석비(OR)을 구하는데 OR이 높을수록 조업 효율이 높다고 볼 수 있다.
그리고 분모에 있어서는 CR과 MR을 곱한 값과 PCR을 MR로 나눈 값을 더하는데, 이는 MR이 상승할수록 CR과 PCR의 손실이 가중되는 조업 특성을 고려하여 고MR 작업시 CR이 낮을수록 그리고 PCR이 낮을수록 고효율 조업이 되는 것을 알 수 있는 근거로 삼으며, 그 결과값에 MR을 곱하여 MR이 높을수록 가중치를 부여한다.
이와 같이 연산부(100)에서 효율 지수를 계산한 후에는 표시부(120)를 통해 계산된 효율 지수를 표시한다(S4).
표시부(120)에 표시된 값을 하기의 [표 1]에 나타난 판단 테이블과 대비하여 조업 구간의 효율을 판단한다(S5).
대안적으로, 표시부(120)는 연산부(100)에서 계산된 값을 표시하는 동시에 이 값과 [표 1]을 대비한 결과를 예를 들어 "저효율 조업 구간", "보통효율 조업 구간" 및 "고효율 조업 구간"으로 표시할 수도 있다.
효율지수 판 단
4.8 이하 저효율 조업 구간
4.8 ~ 5.0 일반효율 조업 구간
5.0 이상 고효율 조업 구간
예를 들어 O/C 5.5, CR 310, PCR 165, MR 2.50의 조업을 하는 경우를 가정하면, ((310 X 5.5) ㆇ((310 X 2.50)+(165ㆇ2.50))) X 2.50 = 5.07의 값을 얻게 되는데 하기의 [표 1]에 의하면 현재 조업 구간이 고효율 조업 구간임을 알 수 있다.
작업자는 위와 같은 판단 결과를 참조하여 CR, PCR 및 O/C를 적절하게 조정함으로써 조업이 고효율로 이루어지게 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 용광로의 조업 효율 판단 장치 및 방법에 의하면, 코크스비(CR)와 미분탄비(PCR), 즉 환원제비 뿐만 아니라 출선비(MR)를 동시에 고려한 효율 지수를 가지고서 용광로의 조업 효율을 판단할 수 있으므로 저품위 광석을 사용하여 조업하는 경우에도 용광로의 조업 효율을 적절하게 판단할 수 있다.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양하게 본 발명을 개조, 변형 또는 응용하여 실시할 수 있을 것이다.
100: 연산부 110: 계장 신호 통신 제어기
120: 표시부 140: 코크스 평량기
150: 철 함량 분석기 160: 미분탄 평량기

Claims (3)

  1. 용광로의 조업 효율을 판단하는 장치로서,
    용광로에 장입되는 철광석 중의 철(Fe) 함량을 분석하는 철 함량 분석기;
    용광로에 장입되는 코크스의 양을 평량하는 코크스 평량기;
    풍구를 통해 용광로로 취입되는 미분탄의 양을 측정하는 미분탄 평량기;
    상기 철 함량 분석기와, 코크스 평량기와, 미분탄 평량기로부터 측정된 데이터를 가지고 코크스비(CR), 미분탄비(PCR), 철광석대코크스비(O/C) 및 출선비(MR)를 계산하고, 이로부터 하기 수학식 1에 의해 효율 지수(EI)를 계산하는 연산부
    [수학식 1]
    Figure 112015124881105-pat00014
    ; 및
    상기 연산부에 의해 계산된 효율 지수를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로의 조업 효율 판단 장치.
  2. 용광로의 조업 효율을 판단하는 방법에 있어서,
    용광로에 장입되는 철광석의 철 함량, 코크스의 장입량 및 풍구를 통해 취입되는 미분탄의 취입량을 각각 측정하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서 측정된 데이터들을 이용하여 코크스비(CR), 미분탄비(PCR), 철광석대코크스비(O/C) 및 출선비(MR)를 계산하고, 이로부터 하기 수학식 1에 의해 효율 지수(EI)를 계산하는 제2 단계
    [수학식 1]
    Figure 112015124881105-pat00015
    ; 및
    상기 제2 단계에서 계산된 효율 지수를 이용하여 용광로의 조업 효율을 판단하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로의 조업 효율 판단 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3단계에서 EI ≤ 4.8이면 조업 효율이 낮은 것으로 판단하고, 4.8 < EI< 5.0이면 조업 효율이 보통인 것으로 판단하고, 5.0 ≤ EI이면 조업 효율이 높은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 용광로의 조업 효율 판단 방법.
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