KR101798625B1 - 전로의 부생가스 회수방법 - Google Patents

Abstract

정련 작업중 스커트를 작동하지 않고서 후드 압력을 유지함과 아울러 아이디에프를 미리 가동하여 회수준비를 함으로써 부생가스 회수량을 증대시킬 수 있도록, 전로에서 정련작업을 개시하여 랜스를 통해 산소를 공급한 후, 전로의 스커트를 하강시켜 전로 노구에 최대한 밀착시키는 단계; 일산화탄소 농도가 20%이상이 되면 회수측 밸브를 열어 가스홀더에 가스를 회수하는 단계; 입력기에서 제어기를 통해 상기 회수측 밸브를 닫음과 동시에 연돌측 밸브를 열어 배가스가 연돌로 방산되도록 하는 단계; 정련작업 중 철산화물을 함유한 원료가 투입되면 철산화물 중의 산소량을 산정하여 입력기에서 산정된 산소량을 제어기에서 랜스를 통하여 그 만큼 적게 전로로 공급하는 단계; 및 전로 정련이 95%이상 진행되면 스커트를 열어 주는 단계;를 포함하는 전로의 부생가스 회수방법을 제공한다.

Description

전로의 부생가스 회수방법{A METHOD FOR COLLECTING WASTE GAS OF CONVERTER}

전로의 배가스를 집진하는 설비에서 순도 높은 부생가스를 회수하기 위한 방법을 개시한다.

일반적으로 제강공정 중 취련 공정에서는 전로에 장입된 용선에 랜스를 통해 순수한 산소(99.5% 이상)가 강하게 분사되고, 그 결과 용선이 교반되면서 탈탄반응 및 탈인반응 등이 일어난다.

이러한 취련 공정에서는 배가스가 발생한다. 이러한 배가스를 회수하기 위해 전로 배가스 회수장치가 사용된다.

즉, 상기 전로의 배가스 회수장치는 전로의 노구에서 배출된 배가스를 후드로 유입시키고 후드로 유입된 배가스의 일산화탄소(CO)의 농도가 20% 이상이면 배가스를 배가스 홀더에 저장하고, 20% 미만이면 외기로 배출한다.

이와 같은 전로 배가스 회수장치는 후드로 배가스를 유입시키는 과정에서 배가스가 외부 공기에 노출되는 것을 방지하기 위해 전로의 노구 근처까지 하강하는 스커트를 사용한다.

그리고, 상기 전로에서 용선중의 불순물이 산화반응에 의해서 발생된 산화물을 제어하기 위해서 생석회와 기타 매용제를 사용하게 되며, 용강의 온도를 맞추기 위해서 철산화물을 함유한 냉각제 혹은 열원이 부족할때 사용하는 열원제 등을 정련작업중에 제어기에서 노상호퍼피더를 통해서 평량호퍼로 투입할 량을 평량하고, 평량호퍼피더가 피딩되면서 릴레이슈트를 통해서 전로내부로 투입되게 된다.

이렇게 투입되는 원료중 철산화물을 함유한 냉각제가 투입되게 되면, 고체산소가 발생하게 되고 이렇게 발생된 고체산소에 의해서 배가스량이 순간적으로 많아지면서 후드압력계에서 압력이 양압이 걸리면서 배가스가 전로와 스커트 사이로 나오게 되면서 후드압이 상당히 흔들리게 되고, 이것을 안정시키기 위해서 작업자들은 스커트를 상승시키거나 혹은 하강시키면서 배가스가 안정적으로 제어되도록 하고 있다.

그러므로, 상기와 같이 스커트가 상승될 때 공기가 흡입되면서 이차연소가 발생하게 되어 일산화탄소의 농도가 옅어지게 된다. 상기와 같이 스커트의 조작이 빈번하게 발생하게 되는 바, 특히 철산화물을 함유한 원료의 투입이 많아질수록 더 빈번하게 발생하게 된다.

상기와 같은 조업방법에 있어서, 배가스가 20%이상이 되면 가스홀더의 레벨이 90% 이하가 되는 시점에서 차압계를 맞추기 위해 아이디에프의 속도를 증가시키면 차압을 맞추는 시간 만큼 부생가스의 회수시간이 늦어지기 때문에 부생가스의 회수원단위가 감소하게 된다.

또한, 상기 스커트의 비번한 상승,하강에 의해 부생가스 중 일산화탄소의 농도가 낮아지면서 고순도의 부생가스의 회수가 어려워 부생가스 중 열발생량이 떨어지게 된다.

정련 작업중 스커트를 작동하지 않고서 후드 압력을 유지함과 아울러 아이디에프를 미리 가동하여 회수준비를 함으로써 부생가스 회수량을 증대시킬 수 있도록 된 전로의 부생가스 회수방법을 제공한다.

전로의 부생가스 회수방법은, 전로에서 정련작업을 개시하여 랜스를 통해 산소를 공급한 후, 전로의 스커트를 하강시켜 전로 노구에 최대한 밀착시키는 단계; 일산화탄소 농도가 20%이상이 되면 회수측 밸브를 열어 가스홀더에 가스를 회수하는 단계; 입력기에서 제어기를 통해 상기 회수측 밸브를 닫음과 동시에 연돌측 밸브를 열어 배가스가 연돌로 방산되도록 하는 단계; 정련작업 중 철산화물을 함유한 원료가 투입되면 철산화물 중의 산소량을 산정하여 입력기에서 산정된 산소량을 제어기에서 랜스를 통하여 그 만큼 적게 전로로 공급하는 단계; 및 전로 정련이 95%이상 진행되면 스커트를 열어 주는 단계;를 포함한다.

상기 전로의 스커트와 보일러를 통해 연결된 1차 집진기의 전단온도가 500℃ 이상에 도달하면, 스커트를 노구에 밀착시킨다.

상기 가스홀더에 가스를 회수하는 단계에 있어 그 조건이 가스홀더의 레벨이 90%이하이고, 배가스 중 일산화탄소 농도가 15%이상 도달하게 한 후, 아이디에프 속도를 증가시켜 차압계를 1~10파스칼로 맞추도록 한다.

상기 배가스가 연돌로 방산되도록 하는 단계에서 그 조건이 상기 가스홀더의 레벨이 95%이상이거나, 일산화탄소 농도가 20%이하에 도달하게 한다.

본 방법에 따르면, 전로의 스커트를 조정하지 않고 고정된 상태에서 정련작업을 진행하여 고순도의 전로 부생가스를 회수할 수 있고, 아이디에프를 미리 가동하여 회수준비를 함으로써 부생가스 회수량을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 전로의 부생가스 회수방법의 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 전로의 부생가스를 회수하는 장치를 도시한 개략적인 도면이다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 전로의 부생가스 회수방법의 과정을 도시한 순서도이다.

도 2는 본 실시예에 따른 전로의 부생가스를 회수하는 장치를 도시한 개략적인 도면이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 전로(1)에서 부생가스를 회수하는 회수장치를 이용함으로써 순도 높은 부생가스를 회수할 수 있는 바, 이를 위한 전로의 부생가스 회수방법은 크게 스커트(2)의 노구 밀착단계(S1)와 가스홀더(12)에 가스 회수단계(S2)와 배가스를 연돌(4)로 방산하는 단계(S3)와 랜스(3)에 산소 공급단계(S4) 및 스커트(2)를 열어주는 단계(S5)를 포함할 수 있다.

즉, 전로의 부생가스 회수방법은, 전로(1)에서 정련작업을 개시하여 랜스(3)를 통해 산소를 공급한 후, 전로(1)의 스커트(2)를 하강시켜 전로 노구에 최대한 밀착시키는 단계(S1); 가스홀더(12)의 레벨이 90%이하이고, 배가스중 일산화탄소 농도가 15%이상 도달하면 아이디에프(9) 속도를 증가시켜 차압계(13)를 1~10파스칼로 맞추고, 일산화탄소 농도가 20%이상이 되면 회수측 밸브(7)를 열어 가스홀더(12)에 가스를 회수하는 단계(S2); 가스홀더(12) 레벨이 95%이상이거나, 일산화탄소 농도가 20%이하에 도달하면 상기 입력기(5)에서 제어기(6)를 통해 회수측 밸브(7)를 닫음과 동시에 연돌측 밸브(8)를 열어 배가스가 연돌(4)로 방산되도록 하는 단계(S3); 정련작업 중 철산화물을 함유한 원료가 투입되면 철산화물 중의 산소량을 산정하여 입력기에서 산정된 산소량을 제어기(6)에서 랜스(3)를 통하여 그 만큼 적게 전로(1)로 공급하는 단계(S4); 및 전로(1) 정련이 95%이상 진행되면 스커트(2)를 열어 주는 단계(S5);를 포함한다.

그러므로, 정련 작업중 상기 스커트(2)를 작동하지 않고서 후드 압력을 유지함과 아울러 아이디에프(9)를 미리 가동하여 회수준비를 함으로써 부생가스 회수량을 증대시킬 수 있다.

그리고, 상기 전로(1)의 스커트(2)를 하강시키기 위해 전로(1)의 스커트(2)와 보일러(10)를 통해 연결된 1차 집진기(11)의 전단온도가 500℃ 이상에 도달하면, 스커트(2)를 노구에 밀착시킨다.

상기 입력기(5)에서 상기 연돌(4)의 일측에 설치된 가스홀더(12)의 레벨이 90% 이하고, 배가스중 일산화탄소 농도가 15% 이상에 도달하면, 상기 입력기(5)는 제어기(6)를 통해 상기 연돌(4)의 하부에 설치된 아이디에프(9)의 속도를 증가시켜 아이디에프(9) 일측의 차압계(13)를 1~10파스칼로 맞추도록 한다.

또한, 상기 입력기(5)에서 회수조건이 되는 배가스중 일산화탄소의 농도가 20% 이상의 시점이 되면, 상기 제어기(6)에서 상기 회수측 밸브(7)를 열고 상기 연돌측 밸브(8)를 닫아 회수를 진행한다.

상기 배가스가 연돌(4)로 방산되기 위해 상기 가스홀더(12)의 레벨이 95% 이상이거나 혹은 배가스중 일산화탄소 농도가 20% 이하이면, 전로(1)의 부생가스를 방산한다.

한편, 상기 배가스가 연돌(4)로 방산되는 단계 후, 전로의 정련이 95% 이상이 되면 상기 입력기(5)에서 제어기(6)를 통해 상기 스커트(2)를 열어줌으로써 전로 정련이 완료되는 단계(S5)가 진행될 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 전로의 부생가스 회수방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 전로(1)에서 정련작업을 개시하여 랜스(3)를 통하여 산소를 공급하고, 1차 집진기(11) 전단온도가 500℃에 도달하면 스커트(2)을 하강시켜 전로 노구에 최대한 밀착시키는 단계에서는 전로(1)와 스커트(2) 사이에 공기의 흡입을 최소로 하기 위해서 최대한 밀착하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 가스홀더(12)의 레벨이 90%이하이고, 배가스중 일산화탄소 농도가 15%에 도달하면 입력기(5)는 제어기(6)를 통해서 아이디에프(9)의 속도를 빠르게 하여 차압계(13)를 1~10파스칼로 맞추게 함으로써 회수조건이 되는 배가스중 일산화탄소 농도가 20%시점이 되면 제어기(6)에서는 회수측 밸브(7)를 열고, 연돌측 밸브(8)를 닫아 회수를 진행한다.

정련작업 중 철산화물을 함유한 원료가 투입되면 철산화물 중의 산소량을 산정하여 입력기(5)에서 산정된 산소량을 제어기(6)에서 랜스(3)를 통하여 그 만큼 적게 공급하는 단계에서는, 상기 입력기(5)에서 가스홀더(12)의 레벨을 감시하고, 또한 배가스중 일산화탄소의 농도를 감시하여 회수조건인 가스홀더 레벨이 90% 이하이고, 배가스중 일산화탄소 농도가 15%에 도달하는 시점에 제어기(6)에서는 아이디에프(9)에 신호를 보내서 아이디에프(9)의 속도를 증가시키게 된다.

여기서, 상기 연돌측 밸브(8)는 항상 열려있어 1,2차 집진기(11,14)에서 집진이 완료된 전로 부생가스 중 농도가 낮거나 혹은 가스홀더(12) 레벨이 높아서 방산되는 가스를 연돌(4)에서 태워서 공기중으로 이산화탄소화 하여 날려보내도록 되어 있다. 이때 차압계(13)의 마이너스 값을 유지하고 있게 된다.

그런데, 상기 아이디에프(9)의 속도가 증가하게 되면 차압계(13)가 플러스 값으로 유지하게 되며 회수측 밸브(7)가 열리는 조건은 1~10파스칼이다. 상기 연돌측 밸브(8)와 회수측 밸브(7)가 작동할 때는 동시에 열리고 닫히게 되기 때문에 차압계(13)의 차압이 마이너스가 되면 연돌측으로 압력이 걸리게 되어 회수측 밸브(7)의 동작이 어렵고 순간적으로 압력이 변화가 발생하여 폭발의 위험이 존재하기 때문에 차압계(13)의 압력을 플러스로 유지하여 안정적으로 밸브들이 동작할 수 있도록 하기 위해서이다.

상기와 같이 아이디에프(9)의 속도의 증가에 의해서 차압계(13)를 플러스로 유지하다가 배가스 중 일산화탄소의 농도가 20% 시점이 되면 회수측 밸브(7)와 연돌측 밸브(8)을 동시에 작동시켜 밸브가 열리고 닫히게 하도록 한다.

상기 스커트(2)가 노구와 최대로 밀폐와 상태에서 정련조업이 이루어지도록 하기 위해서는 철산화물을 함유한 원료를 투입하는 시점이 되면 입력기(5)에서는 분당투입량을 계산하여 랜스(3)에서 공급하는 산소량을 줄여서 배가스 발생량을 일정하게 유지하도록 한다.

예컨대, 철산화물인 Fe₂O₃를 함유한 원료를 투입하고 분당 500Kg을 투입하게 되면, 이때 발생되는 고체산소량은 105Nm³가 되고 랜스(3)을 통해서 공급되는 산소량이 분당 850Nm³로 공급된다면, 상기 입력기(5)에서는 랜스(3)로 공급되는 산소량을 745Nm³로 공급하도록 제어기(6)에 신호를 보내고 랜스(3)에서는 745Nm³가 공급되도록 한다.

이렇게 되면 발생되는 배가스량이 일정하기 때문에 순간적으로 늘어나는 배가스량이 없어지면서 스커트(2)를 상승하거나 하강하는 조작이 필요 없어지게 된다.

또한, 상기 가스홀더(12)의 레벨이 95% 이상 혹은 배가스중 농도가 20% 이하가 되면, 상기 입력기(5)에서는 제어기(6)을 통해서 회수측 밸브(7)을 닫음과 동시에 연돌측 밸브(8)를 열어 배가스가 연돌(4)로 방산되도록 하는 단계에서는, 상기 차압계(13)의 차압에 상관없이 연돌측 밸브(8)를 강제로 열어 연돌측으로 가스를 태워 방산하도록 하고 동시에 회수측 밸브(7)를 닫도록 한다.

그리고, 전로 정련 95%가 되면 입력기(5)에서 제어기(6)를 통해서 스커트(2)를 열어 주도록 하고, 전로 정련이 완료되는 단계에서는 정련 95% 시점이 되면 발생되는 일산화탄소농도가 떨어지게 되고, 또한 정련이 완료되면 출강을 위해서 스커트(2)를 상승시켜야 하기 때문에 그 상승을 제어기(6)에서 동작시키도록 한다.

[표 1]은 본 발명의 실시예를 나타낸 것이다.

	스커트개도(%)	차압조정시간(초)	회수시간	회수량(Nm3)	CO평균(%)
개선전1	65	60	10:42	27254	43
개선전2	53	66	10:36	27719	49
개선전3	58	57	10:57	28291	46
실시예1	31	0	12:11	34265	53
실시예2	29	0	12:22	35321	50
실시예3	32	0	12:59	36198	52

본 발명의 스커트개도(%)는 정련작업중 평균값을 말하는 것이다. 또한 29%라는 의미는 스커트(2)가 대기위치에 있을 때를 100%로 하고 노구에 닿는 순간을 0%로 설정하였다.

본 발명에서 스커트 개도가 0%가 되지 못하는 것은 정련 작업중 용철와 산소가 만나면서 철립이 튀는 현상에 의해서 노구에 철립이 부착되어 0%까지 내려가지 못하고 일반적으로 20~35% 수준까지 최대로 내릴 수 있다.

또한, 차압조정 시간은 사전에 차압을 맞춘상태로 준비되기 때문에 차압을 1~10Mbar 파스칼로 맞추어 줌으로써 차압조정 시간을 절약할 수 있다. CO 평균은 회수된 가스의 CO 가스의 평균값이고 최대치는 80% 수준까지 올라갈 수 있다. 상기 표와 같이 회수량, 회수시간, CO 평균값이 증가하고 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 전로(1)의 스커트(2)를 조정하지 않고 고정된 상태에서 정련작업을 진행하여 고순도의 전로 부생가스를 회수할 수 있고, 아이디에프(9)를 미리 가동하여 회수준비를 함으로써 부생가스 회수량을 증대시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

1 : 전로 2 : 스커트
3 : 랜스 4 : 연돌
5 : 입력기 6 : 제어기
7 : 회수측 밸브 8 : 연돌측 밸브
9 : 아이디에프 10 : 보일러
11 : 1차 집진기 12 : 가스홀더
13 : 차압계 14 : 2차 집진기

Claims (4)

1. 전로에서 정련작업을 개시하여 랜스를 통해 산소를 공급한 후, 전로의 스커트를 하강시켜 전로 노구에 최대한 밀착시키는 단계(S1); 일산화탄소 농도가 20%이상이 되면 회수측 밸브를 열어 가스홀더에 가스를 회수하는 단계(S2); 입력기에서 제어기를 통해 상기 회수측 밸브를 닫음과 동시에 연돌측 밸브를 열어 배가스가 연돌로 방산되도록 하는 단계(S3); 정련작업 중 철산화물을 함유한 원료가 투입되면 철산화물 중의 산소량을 산정하여 입력기에서 산정된 산소량을 제어기에서 랜스를 통하여 그 만큼 적게 전로로 공급하는 단계(S4); 및 전로 정련이 95%이상 진행되면 스커트를 열어 주는 단계(S5);를 포함하고,
   상기 입력기에서 가스홀더의 레벨을 감시하며, 배가스 중 일산화탄소의 농도를 감시하여 회수조건인 가스홀더 레벨이 90% 이하이고, 배가스 중 일산화탄소 농도가 15%에 도달하는 시점에 상기 제어기에서는 아이디에프에 신호를 보내서 아이디에프의 속도를 증가시키게 되는 전로의 부생가스 회수방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전로의 스커트와 보일러를 통해 연결된 1차 집진기의 전단온도가 500℃ 이상에 도달하면, 스커트를 노구에 밀착시키도록 된 전로의 부생가스 회수방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가스홀더에 가스를 회수하는 단계에 있어 그 조건이 가스홀더의 레벨이 90%이하이고, 배가스 중 일산화탄소 농도가 15%이상 도달하게 한 후, 아이디에프 속도를 증가시켜 차압계를 1~10파스칼로 맞추도록 하는 전로의 부생가스 회수방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 배가스가 연돌로 방산되도록 하는 단계에서 그 조건이 상기 가스홀더의 레벨이 95%이상이거나, 일산화탄소 농도가 20%이하에 도달하도록 하는 전로의 부생가스 회수방법.

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