KR101848181B1 - Evaluation method of cokes quality in the blast furnace based on hygrogen injection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코크스 품질 평가 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 고로 내 수소 투입 시에, 코크스 품질을 평가하는 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a coke quality evaluation method, and more particularly, to a method of evaluating coke quality at the time of introducing hydrogen into a blast furnace.
고로 조업은 고로의 상부로 장입된 철광석이 풍구를 통해 공급된 열풍에 의해 용융되어 용선과 슬래그를 포함하는 용융물을 생성하게 되고, 노하부에 축적되어 있는 용융물이 출선구를 통해 연속적으로 배출되는 공정을 의미한다. 이때, 상술한 공정의 열원으로는 코크스가 적용된다. 상기 코크스는 석탄을 코크스 오븐 설비에서 가열 및 건류하여 제조할 수 있다.In the blast furnace operation, the iron ore charged in the upper part of the blast furnace is melted by the hot wind supplied through the tuyeres to produce molten iron including molten iron and slag, and the molten metal accumulated in the furnace is continuously discharged through the outlet . At this time, coke is applied as the heat source of the above-mentioned process. The coke may be produced by heating and pulverizing the coal in a coke oven plant.
한편, 코크스의 고로 내 분화 특성을 나타내는 데 널리 사용되는 지표는 CSR(Coke Strength after Reaction)이 있다. CSR은 코크스 반응성 지수인 CRI(Coke Reactivity Index)가 높아질수록, 낮아진다. 코크스는 고로 내에 제공되는 철광석에 대한 통기구 역할을 위해, 고로 내에서 소정값의 CSR를 유지하도록 관리될 필요가 있다.On the other hand, there is a CSR (Coke Strength after Reaction) which is widely used as an indicator of the coke oven differentiation characteristics. CSR decreases as the coke reactivity index, the Coke Reactivity Index (CRI), increases. The coke needs to be managed to maintain a certain value of CSR within the blast furnace, in order to serve as a vent for the iron ores provided in the blast furnace.
최근에는 고로로부터 반응 후 배출되는 이산화탄소의 저감을 위해, 고로 내에 수소를 취입하는 기술이 개발되고 있다. 현재는 실험적으로 검증하는 단계에 있는 기술인데, 수소가 고로 내로 취입될 경우, 장입물의 변화에 대한 연구가 진행될 필요가 있다.Recently, in order to reduce the amount of carbon dioxide discharged after the reaction from the blast furnace, a technique of blowing hydrogen into the blast furnace has been developed. Currently, it is a technique that is being tested at an experimental stage. When hydrogen is injected into the blast furnace, it is necessary to study the change of the charge.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2016-0105476호(고로의 조업 방법)이 있다. As a background technique related to the present invention, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0105476 (method of operating the blast furnace) is known.
본 발명은 고로에 수소를 취입하는 경우에, 수소에 의한 코크스 반응성을 측정하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for measuring coke reactivity by hydrogen when blowing hydrogen into a blast furnace.
본 발명의 일 측면에 따르는 고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법이 개시된다. 상기 코크스 품질 평가 방법은 고로 내에 이산화탄소만을 공급하고 상기 이산화탄소 공급량의 증가에 따른 코스크 반응성 지수의 변화를 측정하되, 상기 코크스 반응성 지수가 포화될 때, 상기 포화된 코크스 반응성 지수를 기준 코크스 반응성 지수로 설정하는 단계; 고로 내에 이산화탄소와 미반응성 가스를 함께 공급하고 상기 이산화탄소 분압에 따른 코크스 반응성 지수의 변화를 측정하되, 상기 기준 코크스 반응성 지수와 동일한 코크스 반응성 지수를 가지는 반응 조건의 이산화탄소 분압을, 기준 이산화탄소 분압으로 도출하는 단계; 상기 기준 이산화탄소 분압 하에서, 상기 고로 내에 이산화탄소 및 수소를 함께 공급하고, 상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성 지수의 변화를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 코크스 반응성 지수와 상기 기준 코크스 반응성 지수의 편차로부터, 상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성을 평가하는 단계를 포함한다.A method for evaluating coke quality according to an input of hydrogen into a blast furnace in accordance with an aspect of the present invention is disclosed. The method for evaluating coke quality comprises the steps of supplying only carbon dioxide to a blast furnace and measuring a change in the reactivity index of the coke as the amount of supplied carbon dioxide is increased, wherein the saturated coke reactivity index is set as a reference coke reactivity index when the coke reactivity index is saturated ; The carbon dioxide partial pressure of the reaction condition having the same coke reactivity index as the reference coke reactivity index is determined as a reference carbon dioxide partial pressure by supplying carbon dioxide and an unreactive gas together in the blast furnace and measuring a change of the coke reactivity index according to the partial pressure of carbon dioxide, step; Supplying carbon dioxide and hydrogen together in the blast furnace under the reference carbon dioxide partial pressure, and measuring a change in the coke reactivity index according to the supplied hydrogen amount or hydrogen partial pressure; And evaluating coke reactivity from the deviation of the measured coke reactivity index and the reference coke reactivity index according to the supplied amount of hydrogen or hydrogen partial pressure.
일 실시 예에 있어서, 상기 미반응성 가스는 질소 가스를 포함할 수 있다.In one embodiment, the unreactive gas may comprise nitrogen gas.
다른 실시 예에 있어서, 상기 고로 내에 이산화탄소와 미반응성 가스를 함께 공급하는 단계는 상기 수소를 미반응성 가스에 희석하여 투입하는 과정을 포함할 수 있다.In another embodiment, the step of supplying the carbon dioxide and the unreactive gas together in the blast furnace may include diluting the hydrogen with the unreacted gas and injecting the unreactive gas.
또다른 실시 예에 있어서, 상기 수소 및 상기 미반응 가스의 비율은 1:9 내지 5:5 일 수 있다.In another embodiment, the ratio of hydrogen to unreacted gas may be from 1: 9 to 5: 5.
또다른 실시 예에 있어서, 상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성의 평가결과를 토대로, 상기 수소의 고로 투입시 제공되는 코크스의 품질을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the method may further include determining the quality of the coke to be provided at the time of introducing the hydrogen into the blast furnace, based on the evaluation result of the coke reactivity according to the supplied amount of hydrogen or the partial pressure of hydrogen.
본 발명에 따르면, 고로에 수소를 취입하는 제선 공정을 수행할 때, 취입하는 수소에 따라 증가하는 코크스 반응성을 측정하는 방법을 용이하게 확보할 수 있다.According to the present invention, it is possible to easily obtain a method of measuring the coke reactivity, which increases with the amount of hydrogen to be injected, when performing the step of drawing hydrogen into the blast furnace.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내로 취입되는 이산화탄소 유량에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내의 이산화탄소 분압에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내의 산소 분압에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내의 일산화탄소 분압에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다. FIG. 1 is a flowchart schematically showing a coke quality evaluation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing CRI * variation according to the flow rate of carbon dioxide injected into a blast furnace according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a graph showing a change in CRI * according to the partial pressure of carbon dioxide in a blast furnace according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a change in CRI * according to an oxygen partial pressure in a blast furnace according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing CRI * variation according to carbon monoxide partial pressure in a blast furnace according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a method for evaluating coke quality according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The terms used below are appropriately selected terms in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
고로 내에 수소가 추가로 투입되는 경우, 투입되는 수소에 의해 코크스의 반응성이 변화될 것으로 예측된다. 상술한 바와 같이, 코크스는 철광성에 적절한 통기성을 제공하는 역할을 수행하기 때문에, 안정적인 고로 조업을 위해서는, 코크스가 소정치의 CSR를 유지하도록 관리될 필요가 있다. It is expected that the reactivity of the coke will be changed by the hydrogen introduced when additional hydrogen is injected into the blast furnace. As described above, since the coke plays a role of providing adequate air permeability to the ironing property, for stable blast furnace operation, the coke needs to be managed to maintain the predetermined CSR.
이에 따라, 수소를 취입하는 조업을 진행하는 경우에, 투입되는 수소량에 따르는 코크스의 반응성 변동을 미리 예측하여, 변화된 고로 조업 환경 중에서도 상기 코크스가 상기 CSR를 유지할 수 있도록, 투입되는 코크스의 품질을 변화시킬 필요가 있다.Accordingly, in the case where the operation for injecting hydrogen is proceeded, the fluctuation of the reactivity of the coke depending on the amount of hydrogen to be injected is predicted in advance, and the quality of the coke to be introduced is controlled so that the coke can maintain the CSR even in the changed blast furnace operating environment Need to change.
종래의 경우, 고로 내에는 철광석과 일산화탄소(CO)가 반응하여, 철광석이 순차적으로 환원되고 일산화탄소가 산화되는 반응이 반복하여 진행된다. 이를 통해, 철광석은 용선으로 변화되어 고로 하부로 배출되고, 상기 일산화탄소는 이산화탄소로 변환되어 배출되는 공정이 진행될 수 있다. 또한, 일반적으로, 고로에 제공되는 미분탄과 산소가 반응하여 이산화탄소(CO2)를 생성하고, 상기 이산화탄소(CO2)가 코크스(C)와 반응함으로써, 상기 일산화탄소(CO)를 생성하는 것으로 알려져 있다. Conventionally, iron oxide is reacted with carbon monoxide (CO) in the blast furnace, and the reaction in which the iron ores are sequentially reduced and the carbon monoxide is oxidized is repeatedly carried out. As a result, the iron ore is converted into a molten iron and discharged to the bottom of the furnace, and the carbon monoxide is converted into carbon dioxide and discharged. Generally, it is known that carbon monoxide (CO) is produced by reacting pulverized coal provided in a blast furnace with oxygen to generate carbon dioxide (CO 2), and the carbon dioxide (CO 2) reacts with coke (C).
본 발명의 일 실시 예에서는, 수소(H2)가 추가적으로 취입될 때, 상기 수소(H2)가 철광석과 반응하여 산화됨으로써, 수분(H2O)을 생성할 수 있다. 또한, 상기 수분(H2O)이 코크스(C)과 반응하여, 일산화탄소(CO)와 수소(H2)를 생성할 수 있다. 상기 생성된 일산화탄소(CO)와 수소(H2)는 상기 철광석의 환원 반응에 참여할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when hydrogen (H2) is further taken in, the hydrogen (H2) reacts with iron ores and is oxidized to generate water (H2O). Further, the water (H2O) reacts with the coke (C) to generate carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2). The generated carbon monoxide (CO) and hydrogen (H2) may participate in the reduction reaction of the iron ore.
이와 같이, 수소(H2)가 고로에 투입되는 경우, 수소(H2)가 코크스와 반응함으로써, 코크스의 반응성 지수(CRI)를 변화시킬 수 있다. 코크스의 반응성 지수(CRI)는 코크스의 CSR를 변화시킬 수 있기 때문에, 안정적인 고로 조업을 위해, 코크스의 반응성 지수의 변화를 모니터링할 필요가 있다.Thus, when hydrogen (H2) is introduced into the blast furnace, the reactivity index (CRI) of the coke can be changed by reacting the hydrogen (H2) with the coke. Because the Coke Reactivity Index (CRI) can change the CSR of the coke, it is necessary to monitor the change in the reactivity index of the coke for stable blast furnace operation.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 고로 내에는 소정의 코크스 반응성 지수를 가지는 코크스가 투입된다. 통상적으로, 고로 조업이 진행될 때, 상기 코크스는 소정값의 CSR값을 유지하도록 제어될 수 있다.FIG. 1 is a flowchart schematically showing a coke quality evaluation method according to an embodiment of the present invention. A coke having a predetermined coke reactivity index is injected into the blast furnace. Typically, when blast furnace operation is in progress, the coke can be controlled to maintain a CSR value of a predetermined value.
도 1을 참조하면, S110 단계에서, 고로 내에 이산화탄소 취입에 따르는 기준 코크스 반응성 지수를 설정한다. Referring to FIG. 1, in step S110, a reference coke reactivity index according to the carbon dioxide injection in the blast furnace is set.
구체적인 실시예에 따르면, 고로 내부로 이산화탄소만을 공급하고 상기 이산화탄소 공급량의 증가에 따른 코스크 반응성 지수의 변화를 측정한다. 상기 공급되는 이산화탄소는 고로 내로 산소를 취입함에 따라, 상기 취입된 산소가 미분탄과 반응하여 생성될 수 있다.According to a specific embodiment, only carbon dioxide is supplied to the interior of the blast furnace and changes in the Cokes reactivity index are measured as the amount of the supplied carbon dioxide increases. The supplied carbon dioxide may be generated by reacting oxygen with the pulverized coal as the oxygen is blown into the blast furnace.
상기 이산화탄소 공급량이 증가함에 따라, 상기 코크스 반응성 지수가 증가할 수 있다. 상기 공급되는 이산화탄소가 소정량에 도달하게 되면, 상기 코크스 반응성 지수가 포화될 수 있다. 이때, 상기 포화된 코크스 반응성 지수를 기준 코크스 반응성 지수로 설정할 수 있다. 즉, 상기 소정량 이상의 이산화탄소 분위기에서, 코크스는 상기 기준 코크스 반응성 지수를 유지할 수 있다.As the amount of carbon dioxide supplied increases, the coke reactivity index may increase. When the supplied carbon dioxide reaches a predetermined amount, the coke reactivity index can be saturated. At this time, the saturated coke reactivity index can be set as a reference coke reactivity index. That is, in the carbon dioxide atmosphere above the predetermined amount, the coke can maintain the reference coke reactivity index.
도 1의 S120 단계를 참조하면, 이산화탄소 및 미반응성 가스를 취입하고, 상기 기준 코크스 반응성 지수를 가지는 반응 조건에 해당되는 기준 이산화탄소 분압 조건을 도출한다.Referring to step S120 of FIG. 1, carbon dioxide and unreactive gas are taken in and a reference carbon dioxide partial pressure condition corresponding to a reaction condition having the reference coke reactivity index is derived.
구체적인 실시예에 따르면, 고로 내에 이산화탄소와 미반응성 가스를 함께 공급한다. 이때, 상기 이산화탄소 및 미반응성 가스의 비율에 따라, 상기 이산화탄소의 분압이 변화할 수 있다. 본 단계에서는 상기 이산화탄소 분압 변화에 따른 코크스 반응성 지수의 변화를 측정한다. 이때, S110 단계의 상기 기준 코크스 반응성 지수와 동일한 코크스 반응성 지수를 가지는 반응 조건의 이산화탄소 분압을 찾는다. 그리고, 이러한 반응 조건의 이산화탄소 분압을 기준 이산화탄소 분압으로 도출한다.According to a specific embodiment, carbon dioxide and an unreactive gas are supplied together in the blast furnace. At this time, the partial pressure of the carbon dioxide may vary depending on the ratio of the carbon dioxide and the unreactive gas. In this step, the change of the coke reactivity index according to the change of the partial pressure of carbon dioxide is measured. At this time, the carbon dioxide partial pressure of the reaction condition having the same coke reactivity index as the reference coke reactivity index in step S110 is sought. The partial pressure of carbon dioxide in this reaction condition is derived from the reference partial pressure of carbon dioxide.
즉, 비반응가스와 상기 이산화탄소가 함께 투입되는 경우, 상기 기준 이산화탄소 분압 이상의 이산화탄소 분위기에서는, 고로 내에 투입된 코크스가 상기 기준 코크스 반응성 지수를 유지할 수 있다.That is, when the unreacted gas and the carbon dioxide are introduced together, the coke injected into the blast furnace can maintain the reference coke reactivity index in the carbon dioxide atmosphere above the reference carbon dioxide partial pressure.
일 실시 예에 있어서, 상기 비반응성가스는 질소 가스일 수 있다.In one embodiment, the non-reactive gas may be nitrogen gas.
도 1의 S130 단계를 참조하면, 상기 기준 이산화탄소 분압 하에서 취입되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성 지수를 측정한다.Referring to step S130 in FIG. 1, the coke reactivity index is measured according to the amount of hydrogen or partial pressure of hydrogen introduced under the reference carbon dioxide partial pressure.
구체적인 실시 예에 따르면, 상기 기준 이산화탄소 분압 하에서, 상기 고로 내에 이산화탄소 및 수소를 함께 공급한다. 상기 공급되는 수소량에 따라, 상기 이산화탄소의 분압은 상기 기준 이산화탄소 분압으로 일정하게 유지된 상태로 수소 분압이 증가할 수 있다. 본 단계에서는, 상기 기준 이산화탄소 분압 하에서, 상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압의 증가에 따른 코크스 반응성 지수의 변화를 측정한다.According to a specific embodiment, under the reference carbon dioxide partial pressure, carbon dioxide and hydrogen are supplied together in the blast furnace. The partial pressure of the carbon dioxide may be increased with the reference carbon dioxide partial pressure being maintained constant according to the amount of the supplied hydrogen. In this step, under the reference carbon dioxide partial pressure, the change of the coke reactivity index with the increase of the amount of hydrogen supplied or the partial pressure of hydrogen is measured.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 이산화탄소 분압 하에서, 상기 수소량 또는 상기 수소 분압이 증가함에 따라, 코크스 반응성 지수가 증가할 수 있다. 즉, 상기 투입되는 수소에 의해, 코크스는 추가적으로 반응할 수 있다. 이에 따라, 고로 조업시의 코크스의 CSR은 감소할 수 있다. According to one embodiment, under the reference carbon dioxide partial pressure, as the hydrogen content or the hydrogen partial pressure increases, the coke reactivity index may increase. That is, by the introduced hydrogen, the coke can further react. Accordingly, the CSR of the coke during the blast furnace operation can be reduced.
도 1의 S140 단계를 참조하면, 상기 취입되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성 평가한다.Referring to step S140 in FIG. 1, the coke reactivity according to the amount of hydrogen injected or the hydrogen partial pressure is evaluated.
구체적인 실시 예에 따르면, 상기 S130 단계에서 측정된 코크스 반응성 지수와 상기 기준 코크스 반응성 지수의 편차를 도출한다. 상기 반응성 지수의 편차로부터, 상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성을 평가할 수 있다. 일 예로서, 상기 수소량 또는 수소 분압을 단계별로 분류하고, 상기 단계별로 상기 편차를 등급화할 수 있다. 이에 따라, 상기 수소량 또는 수소 분압의 증가량에 따르는 코크스 CSR의 감소량을 등급화할 수 있다.According to a specific embodiment, the deviation of the coke reactivity index and the reference coke reactivity index measured in step S130 is derived. From the deviation of the reactivity index, it is possible to evaluate the coke reactivity according to the supplied amount of hydrogen or the partial pressure of hydrogen. As an example, the hydrogen amount or the hydrogen partial pressure may be classified in stages, and the deviation may be graded in each step. Accordingly, the reduction amount of the coke CSR according to the increase amount of the hydrogen amount or the hydrogen partial pressure can be graded.
결과적으로, 수소 투입에 따라 감소하는 코크스 CSR을 감안하여, 상기 코크스 반응성 지수의 증가를 보상하는 품질의 코크스를 투입할 수 있다.As a result, it is possible to inject a coke of a quality that compensates for the increase in the coke reactivity index, in view of the coke CSR which decreases with hydrogen input.
후술하는 실시예에서와 같이, 수소 분압 0.05 인 수소 분위기인 경우, 코크스의 CRI는 수소가 투입되지 않은 경우 보다, 1.4가 증가하였다. 이에 따라, 안정적인 조업을 위해, CRI 값 증가량 1.4을 감안한 새로운 품질의 코크스를 고로에 제공할 필요가 있다. 이에 따라, CRI 증가량을 감안하여 변경된 새로운 품질의 코크스는 고로 조업 과정에서, 종래와 동일한 CSR을 유지할 수 있게 된다.As in the following examples, in the case of a hydrogen atmosphere with a hydrogen partial pressure of 0.05, the CRI of the coke increased by 1.4 compared with the case where no hydrogen was added. Accordingly, in order to ensure stable operation, it is necessary to provide a new quality coke to the blast taking into consideration a CRI value increase of 1.4. Accordingly, the new quality coke changed in consideration of the increase in the CRI can maintain the same CSR as that of the conventional coke during the blast furnace operation.
결론적으로, S110 내지 S140 단계를 진행한 결과 확보한, "상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성의 평가결과"를 토대로, 상기 수소의 고로 투입시 제공되는 코크스의 품질을 결정할 수 있게 된다.Consequently, it is possible to determine the quality of the coke provided at the time of introducing the hydrogen into the blast furnace, based on the result of the evaluation of the coke reactivity according to the supplied amount of hydrogen or the hydrogen partial pressure obtained as a result of the steps S110 to S140 .
실시예1Example 1
이하에서는, 본 발명의 사상을 보다 명확하게 파악할 수 있는 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments that can more clearly grasp the spirit of the present invention will be described.
표 1에서와 같이, 고로 내에 CRI 24.7% 규격의 코크스와 철광석을 주입한 후에, 이산화탄소, 질소, 일산화탄소, 및 수소 중 적어도 하나 이상의 조합으로 구성된 가스를 취입하여, 시험예 1 ~ 11 조건으로 고로 조업을 진행하였다. 그리고, 시험예 1~ 11 조건에 따른 CRI* 값을 측정하였다. As shown in Table 1, after injecting coke and iron ore with a CRI of 24.7% in the blast furnace, a gas composed of a combination of at least one of carbon dioxide, nitrogen, carbon monoxide, and hydrogen was blown into the blast furnace, . The CRI * values according to the conditions of Test Examples 1 to 11 were measured.
코크스 CRI 24.7% 규격은 시험예 1 조건으로 고로 조업을 진행한 경우에, 측정되는 코크스의 CRI*에 대응된다. 즉, CRI*는 고로 조업을 진행한 후에 실측된 코크스의 반응성 지수를 의미한다.The coke CRI 24.7% standard corresponds to the CRI * of the coke measured when the blast furnace was operated under the conditions of Test Example 1. That is, CRI * indicates the reactivity index of the coke after the blast furnace operation.
10-5 4.5 *
10 -5
10-5 4.5 *
10 -5
10-5 4.5 *
10 -5
10-5 4.5 *
10 -5
10-5 4.5 *
10 -5
10-5 2.8 *
10 -5
10-5 4.5 *
10 -5
10-12 8.9 *
10 -12
10-12 2.2 *
10 -12
10-11 1.1 *
10 -11
10-5 2.3 *
10 -5
고찰Review
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내로 취입되는 이산화탄소 유량에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2에서는, 표 1의 시험예 1 내지 5의 조건에 따르는 CRI* 값을 나타낸다. FIG. 2 is a graph showing CRI * variation according to the flow rate of carbon dioxide injected into a blast furnace according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows the CRI * values according to the conditions of Test Examples 1 to 5 in Table 1.
도 2에서와 같이, 이산화탄소 유량이 2 l/min 이상인 경우, 포화된 CRI* 24.7%를 유지하며, 이에 따라 안정적인 조업이 이루어지는 것을 의미한다. 즉, 기준 코크스 반응성 지수가 24.7%로 설정될 수 있다.As shown in FIG. 2, when the carbon dioxide flow rate is 2 l / min or more, the saturated CRI * is maintained at 24.7%, which means that stable operation is performed. That is, the reference coke reactivity index can be set to 24.7%.
한편, 시험예 7 및 시험예 11을 비교하면, 두 조건 모두 이산화탄소 유량이 2 l/min 인 조건에 해당되나, 질소 가스와 이산화탄소 가스가 함께 투입되는 경우, 이산화탄소 분압이 0.5 atm 미만인 시험예 11의 경우, CRI* 값이 20.2%로서, 반응성 지수가 감소하였다. 이때, 이산화탄소 분압 0.5 atm 조건을 기준 이산화탄소 분압으로 도출할 수 있다.On the other hand, the comparison between Test Example 7 and Test Example 11 indicates that the conditions of the carbon dioxide flow rate of 2 l / min are both the conditions, but when the nitrogen gas and the carbon dioxide gas are introduced together, the carbon dioxide partial pressure of Test Example 11 , The CRI * value was 20.2%, and the reactivity index decreased. At this time, the carbon dioxide partial pressure of 0.5 atm can be derived from the reference carbon dioxide partial pressure.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내의 이산화탄소 분압에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다. 도 3에서는, 표 1의 시험예 1 내지 3, 시험예 6 내지 8 및 시험예 11의 조건에 따르는 CRI* 값을 나타낸다.3 is a graph showing a change in CRI * according to the partial pressure of carbon dioxide in a blast furnace according to an embodiment of the present invention. 3 shows the CRI * values according to the conditions of Test Examples 1 to 3, Test Examples 6 to 8 and Test Example 11 in Table 1. [
도 3 및 표 1을 참조하면, 시험예 6의 경우, 이산화탄소 및 질소 가스가 각각 5 l/min이 공급되고, 각각의 분압은 0.5 atm이다. 이때, CRI* 는 24.6%로 측정되었으며, 기준 코크스 반응성 지수와 거의 동일한 값을 나타낸다. 이에 반해, 시험예 7의 경우, 이산화탄소, 질소 및 수소 가스가 각각 5 l/min, 4.5 l/min, 및 0.5 l/min 이 공급되고, 수소의 분압은 0.05 atm이다. 이때, 측정되는 CRI* 는 26.1%로 증가되었다.Referring to FIG. 3 and Table 1, in Test Example 6, carbon dioxide and nitrogen gas were supplied at 5 l / min, respectively, and each partial pressure was 0.5 atm. At this time, the CRI * was measured as 24.6%, which is almost the same as the reference coke reactivity index. On the other hand, in Test Example 7, carbon dioxide, nitrogen gas and hydrogen gas were supplied at 5 l / min, 4.5 l / min, and 0.5 l / min, respectively, and the partial pressure of hydrogen was 0.05 atm. At this time, the measured CRI * increased to 26.1%.
따라서, 시험예 6과 대비하여, 시험예 7에서 증가한 CRI* 편차 0.5%는 수소 가스 투입에 의해 증가한 값에 해당될 수 있다.Therefore, as compared with Test Example 6, the CRI * deviation 0.5% increased in Test Example 7 may correspond to a value increased by hydrogen gas injection.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내의 산소 분압에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4에서는, 표 1의 시험예 1, 시험예 6 ~ 9의 조건에 따르는 CRI* 값을 나타낸다. 4 is a graph showing a change in CRI * according to an oxygen partial pressure in a blast furnace according to an embodiment of the present invention. 4 shows the CRI * values according to the conditions of Test Example 1 and Test Examples 6 to 9 of Table 1.
도 4를 참조하면, 고로 내부가 적어도 산소 분압 8.9 x 10-12 atm을 유지하는 경우, CRI* 24.1 이상을 유지할 수 있음을 보여준다.Referring to FIG. 4, it can be shown that the inside of the blast furnace can maintain at least CRI * 24.1 when maintaining at least an oxygen partial pressure of 8.9 x 10 -12 atm.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 고로 내의 일산화탄소 분압에 따른 CRI* 변화를 나타내는 그래프이다. 도 5에서는, 표 1의 시험예 7 ~ 9의 조건에 따르는 CRI* 값을 나타낸다. 5 is a graph showing CRI * variation according to carbon monoxide partial pressure in a blast furnace according to an embodiment of the present invention. 5 shows the CRI * values according to the conditions of Test Examples 7 to 9 in Table 1. [
도 5를 참조하면, 고로 내부에 일산화탄소를 제공하게 되면, CRI* 값이 감소함을 나타낸다. 외부에서 제공되는 일산화탄소는 산소 분압을 감소시키기 때문으로 판단된다.Referring to FIG. 5, providing carbon monoxide in the blast furnace indicates a decrease in CRI * value. It is considered that the carbon monoxide supplied from the outside reduces the oxygen partial pressure.
실시예2Example 2
고로 내에 수소 가스 투입에 따르는 이산화탄소 저감 효과를 평가하였다. 먼저, 비교예로서, 철광석 1650kg/THM 및 코크스 340 kg/THM을 고로 상부로 투입하고, 미분탄 160 kg/THM을 산소 부화량 56 Nm3/THM, 풍량 840 NNm3/THM 조건으로 고로의 풍구를 통해 유입하였다. 이를 통해 용선 생산량 12000 ton/day를 유지하며, 고로 조업을 진행하였다. 이때, 고로의 상부 배출구를 통해 배출되는 가스는 1468.6 Nm3/THM 이었으며, 배출 가스의 조성은 일산화탄소(CO) 352.5 Nm3/THM, 이산화탄소(CO2) 352.5 Nm3/THM, 질소(N2) 719.6 Nm3/THM, 수소 44.1 Nm3/THM 등이었다.And the effect of reducing the carbon dioxide by introducing hydrogen gas into the blast furnace was evaluated. First, 1650 kg / THM of iron ore and 340 kg / THM of coke were put into the upper part of the blast furnace, and 160 kg / THM of pulverized coal was poured into a blast furnace under the condition of oxygen enrichment amount of 56 Nm 3 / THM and air volume of 840 NNm 3 / THM Respectively. As a result, the blast furnace production was maintained at 12,000 tons / day and blast furnace operation was continued. At this time, the gas discharged via the top outlet of the furnace is 1468.6 Nm 3 / THM was, the composition of the exhaust gas is carbon monoxide (CO) 352.5 Nm3 / THM, carbon dioxide (CO2) 352.5 Nm 3 / THM , nitrogen (N2) 719.6 Nm 3 / THM, and hydrogen 44.1 Nm 3 / THM.
일 실시예로서, 철광석 1650kg/THM 및 코크스 302.2 kg/THM을 고로 상부로 투입하고, 미분탄 160 kg/THM을 산소 부화량 68.0 Nm3/THM, 풍량 666.9 NNm3/THM 조건으로 고로의 풍구를 통해 유입하였다. 이와 동시에, 상기 풍구를 통해 수소 가스 173.1 Nm3/THM을 취입하였다. 이를 통해 용선 생산량 12000 ton/day를 유지하며, 고로 조업을 진행하였다. 이때, 고로의 상부 배출구를 통해 배출되는 가스는 1463.0 Nm3/THM 이었으며, 배출 가스의 조성은 일산화탄소(CO) 311.7 Nm3/THM, 이산화탄소(CO2) 311.7 Nm3/THM, 질소(N2) 653.9 Nm3/THM, 수소 69.1 Nm3/THM 등이었다.In one embodiment, 1650 kg / THM of iron ore and 302.2 kg / THM of coke were charged into the upper part of the blast furnace, and 160 kg / THM of pulverized coal was passed through a blast furnace at an oxygen enrichment rate of 68.0 Nm 3 / THM and an air flow rate of 666.9 NNm 3 / Respectively. At the same time, 173.1 Nm 3 / THM of hydrogen gas was blown through the tug. As a result, the blast furnace production was maintained at 12,000 tons / day and blast furnace operation was continued. At this time, the gas discharged via the top outlet of the furnace is 1463.0 Nm 3 / THM was, the composition of the exhaust gas is carbon monoxide (CO) 311.7 Nm3 / THM, carbon dioxide (CO2) 311.7 Nm 3 / THM , nitrogen (N2) 653.9 Nm 3 / THM, and hydrogen of 69.1 Nm 3 / THM.
이때, 실시예에서 고로 조업에 취입되는 수소: 이산화탄소의 비는, 3: 10 로 제어되었으며, 이때, 배출되는 이산화탄소 량은 비교예의 경우보다 약 10% 저감된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 수소 투입에 의해, 동일한 용선 생산량에서, 약 10%의 이산화탄소 배출을 억제할 수 있게 된다.At this time, the ratio of hydrogen to carbon dioxide taken in the blast furnace in the embodiment was controlled to 3:10, and it was confirmed that the amount of carbon dioxide discharged was about 10% lower than that of the comparative example. That is, it is possible to suppress the emission of about 10% of carbon dioxide at the same amount of production of charcoal by injecting hydrogen.
이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It can be understood that
10: 용강, 20: 공기, 30: 계면,
110: 질소, 120: 황, 210: 질소 가스. 10: molten steel, 20: air, 30: interface,
110: nitrogen, 120: sulfur, 210: nitrogen gas.
Claims (6)
(b) 고로 내에 이산화탄소와 미반응성 가스를 함께 공급하고 상기 이산화탄소의 분압에 따른 코크스 반응성 지수의 변화를 측정하되, 상기 기준 코크스 반응성 지수와 동일한 코크스 반응성 지수를 가지는 반응 조건의 이산화탄소 분압을, 기준 이산화탄소 분압으로 도출하는 단계;
(c) 상기 기준 이산화탄소 분압 하에서, 상기 고로 내에 이산화탄소 및 수소를 함께 공급하고, 상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성 지수의 변화를 측정하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계에서 측정된 코크스 반응성 지수와 상기 기준 코크스 반응성 지수의 편차로부터, 상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성을 평가하는 단계를 포함하는
고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법.
(a) supplying only carbon dioxide into the blast furnace and measuring a change in the coke reactivity index as the amount of carbon dioxide supplied increases; setting the saturated coke reactivity index to a reference coke reactivity index when the coke reactivity index is saturated;
(b) supplying carbon dioxide and an unreactive gas together in the blast furnace, measuring a change in the coke reactivity index according to the partial pressure of the carbon dioxide, wherein the partial pressure of the carbon dioxide in the reaction condition having the same coke reactivity index as the reference coke reactivity index, Deriving by partial pressure;
(c) supplying carbon dioxide and hydrogen together in the blast furnace under the reference carbon dioxide partial pressure, and measuring a change in the coke reactivity index according to the supplied hydrogen amount or hydrogen partial pressure; And
(d) evaluating coke reactivity from the deviation of the coke reactivity index and the reference coke reactivity index measured in the step (c) according to the supplied amount of hydrogen or hydrogen partial pressure
A Method for Evaluating the Quality of Coke by Addition of Hydrogen in Blast Furnace.
(b) 단계의 상기 미반응성 가스는 질소 가스를 포함하는
고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법.
The method according to claim 1,
wherein said unreactive gas in step (b) comprises nitrogen gas
A Method for Evaluating the Quality of Coke by Addition of Hydrogen in Blast Furnace.
(c) 단계는
상기 수소를 미반응성 가스에 희석하여 투입하는
고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법.
The method according to claim 1,
(c)
The hydrogen is diluted with an unreacted gas and then introduced
A Method for Evaluating the Quality of Coke by Addition of Hydrogen in Blast Furnace.
상기 수소 및 상기 미반응성 가스의 부피 비율은 1:9 내지 5:5 인
고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법.
The method of claim 3,
The volume ratio of the hydrogen and the unreactive gas is 1: 9 to 5: 5
A Method for Evaluating the Quality of Coke by Addition of Hydrogen in Blast Furnace.
상기 미반응성 가스는 질소 가스를 포함하는
고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the unreactive gas comprises nitrogen gas
A Method for Evaluating the Quality of Coke by Addition of Hydrogen in Blast Furnace.
상기 공급되는 수소량 또는 수소 분압에 따른 코크스 반응성의 평가결과를 토대로, 상기 수소의 고로 투입시 제공되는 코크스의 품질을 결정하는 단계를 더 포함하는
고로 내 수소 투입에 따르는 코크스 품질 평가 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of determining the quality of the coke to be provided at the time of introducing the hydrogen into the blast furnace, based on the result of the evaluation of the coke reactivity according to the supplied amount of hydrogen or the partial pressure of hydrogen
A Method for Evaluating the Quality of Coke by Addition of Hydrogen in Blast Furnace.
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