KR101891196B1 - 가스 검출 장치 및 이를 이용한 조업 방법 - Google Patents

가스 검출 장치 및 이를 이용한 조업 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 처리물 용기를 관통하여 장착되는 통체, 통체를 관통하여 장착되고 처리물 용기의 반경방향으로 서로 이격되며 적어도 일부가 노출되는 복수의 검출관, 각각의 검출관 내부에 설치되어 각각의 검출관을 흐르는 가스의 온도를 검출 가능한 제1검출기, 각각의 검출관 내부에 연통하고 각각의 검출관을 흐르는 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출 가능한 제2검출기를 포함하는 가스 검출 장치 및 용기 내에 처리물을 마련하는 과정, 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 온도, 압력 및 성분을 검출하는 과정, 검출된 가스의 온도, 압력 및 성분을 이용하여 가스의 열량 및 이용률을 산출하는 과정, 산출된 가스의 열량 및 이용률을 이용하여 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정을 포함하는 조업 방법으로서, 처리물 공정이 수행되는 중에 처리물 용기의 분위기를 하나의 장치로 다양하게 검출할 수 있는 가스 검출 장치 및 이를 이용한 조업 방법이 제시된다.

Description

가스 검출 장치 및 이를 이용한 조업 방법{Gas detector And Operating method using the same}
본 발명은 가스 검출 장치 및 조업 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 처리물 공정이 수행되는 중에 처리물 용기의 분위기를 하나의 장치로 다양하게 검출할 수 있는 가스 검출 장치 및 이를 이용한 조업 방법에 관한 것이다.
고로 장입물은 용선 제조를 위한 고로 공정 시 고로의 내부에 장입되는 철광석, 소결광 및 코크스 등을 포함한다. 고로는 고로 장입물을 장입받은 후, 이에 열풍을 불어넣으면서 용융시켜 용선을 제조한다.
고로 공정의 효율을 높이기 위하여, 고로의 반경방향으로 이격된 각 위치에서 고로 내부의 온도 변화를 측정한 후, 이를 기반으로 고로의 반경방향으로 고로 내부의 가스량 분포를 유추하여 고로의 반경방향으로 고로 장입물의 분포를 조정한다. 예컨대 온도가 상대적으로 높은 위치에 가스의 흐름이 집중되는 것으로 유추하여 고로 장입물의 분포를 조정한다.
한편, 고로 공정이 수행되는 동안 융착대(고로 장입물의 철 성분이 용융되는 고로 내부의 소정 영역, 일정한 온도를 가짐)의 위치가 일정해야 상기 방식으로 고로 내부의 가스량 분포를 유추할 수 있다. 그러나 고로 공정이 수행되면 융착대의 위치 및 형상이 수시로 변하며 융착대를 통과하는 가스의 유량이 달라지기 때문에, 고로 내부의 각 위치에서 측정한 온도값이 고로 내부의 가스량 분포를 보장하지 못한다. 즉, 상기 방식으로는 고로 내부의 가스량 분포를 정확하게 유추할 수 없다.
또한, 고로 공정의 효율을 높이기 위한 방식에는 고로 내부의 가스가 모여서 배출되는 일 지점의 가스를 샘플링한 후 그 결과를 기반으로 고로 장입물 전체에 대한 가스 이용률을 산출하여 고로 장입물의 분포 조정에 대한 효율성을 평가하는 방식이 있다.
예컨대 장입물 분포 변화등 조업 조치에 따른 조업 효율 변화에 대한 결과를 평가하기 위해서 고로의 노정 상부에 하나의 가스 성분 분석장치를 설치하여 가스의 일산화탄소 및 이산화탄소 성분 함량을 분석한 후, 가스 이용률을 계산하여 그 결과를 바탕으로 장입물 분포 변화 등의 조업 조치가 고로 조업 효율에 미치는 영향을 평가한다.
하지만 상기 방식은 고로 내부의 한 위치에서 가스를 샘플링하여 고로 장입물 전체의 가스 이용률을 산출하는 방식이기 때문에 고로 내부의 각 위치별 가스이용률을 알 수 없다. 따라서, 가스 이용률의 변화가 고로의 반경방향의 어느 지점의 통기성 또는 장입물 성상의 변화에서 기인하는지 알 수가 없다.
또한, 가스이용률은 단순히 고로 내부의 온도 또는 가스량 분포에 비례하는 것이 아니고, 융착대의 위치 및 형상의 변화, 융착대의 통기성 조건에 따른 가스량 변화, 고로의 반경방향에 대한 고로 장입물 내의 철광석 분포, 고로 장입물을 통과하는 가스량, 및 고로 내부의 온도 분포 등과 복합한 관계를 가진다.
예컨대 큰 입도의 코크스가 장입되어 통기성이 좋은 고로 내부의 중심은 다량의 가스가 배출되며 온도가 높게 측정되나, 철광석이 거의 없기 때문에 가스 이용률이 낮다. 반면, 작은 입도의 소결광이 장입되어 통기성이 나쁜 고로 내부의 벽측은 소량의 가스가 배출되며 온도가 낮게 측정되고 가스 이용률도 낮다. 즉, 온도 분포와 가스 이용률을 일대일로 대응하는 것이 아니고, 고로 내부의 온도 분포 및 고로 전체의 가스 이용률을 가지고 고로의 반경방향으로 고로 내부의 가스이용률 분포를 추정하는 것은 상당히 어렵다.
즉, 상기 방식으로 고로의 반경방향으로 고로 장입물의 분포를 조정한 결과에 대한 효율성을 정확하게 평가하기 어렵고, 어떤 고로 장입물 분포 조건이 최적의 공정 효율을 나타내는지 알 수 없다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌들에 개시되어 있다.
KR 10-2003-0006123 A KR 10-2002-0088475 A CN 2014-103729571 A JP 2013-019706 A JP 2506485 B2
본 발명은 처리물 공정이 수행되는 중에 처리물 용기의 분위기를 하나의 장치로 다양하게 검출할 수 있는 검출 장치를 제공한다.
본 발명은 처리물 용기 내부의 가스 분위기를 하나의 장치로 다양하게 검출할 수 있는 검출 장치를 제공한다.
본 발명은 처리물 용기의 반경방향으로 이격된 복수 위치에서 분위기 가스의 온도, 압력 및 성분을 함께 검출할 수 있는 검출 장치를 제공한다.
본 발명은 처리물 용기의 내부에서 검출된 가스의 온도, 압력 및 성분을 이용하여 처리물의 위치별 장입 조건을 결정할 수 있는 조업 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 가스 검출 장치는, 처리물 용기를 관통하여 장착되는 통체; 상기 통체를 관통하여 장착되고, 처리물 용기의 반경방향으로 서로 이격되며 적어도 일부가 노출되는 복수의 검출관; 각각의 검출관 내부에 설치되어 각각의 검출관을 흐르는 가스의 온도를 검출 가능한 제1검출기; 및 각각의 검출관 내부에 연통하고, 각각의 검출관을 흐르는 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출 가능한 제2검출기;를 포함한다.
상기 제1검출기는 온도 측정기를 포함하고, 상기 제2검출기는 압력 측정기 및 성분 분석기를 포함할 수 있다.
각각의 검출관에 퍼지 가스를 공급 가능하게 설치되는 퍼지 가스 공급기;를 포함할 수 있다.
상기 퍼지 가스 공급기가 상기 제1검출기 및 제2검출기와 번갈아 작동하도록 제어하는 작동 제어기;를 포함할 수 있다.
각각의 검출관을 흐르는 가스의 압력을 이용하여 각각의 유속값을 산출하고, 각각의 검출관을 흐르는 가스의 온도 및 각각의 유속값을 이용하여 각각의 검출관을 흐르는 가스의 열량을 산출 가능하고, 각각의 검출관을 흐르는 가스의 성분을 이용하여 가스의 이용률을 산출 가능한 산출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조업 방법은, 용기 내에 처리물을 마련하는 과정; 상기 용기 내에 가스 검출기를 삽입하는 과정; 상기 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 온도를 검출하는 과정; 상기 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정;을 포함한다.
검출된 가스의 온도, 압력 및 성분을 이용하여, 가스의 열량 및 이용률을 산출하는 과정; 산출된 가스의 열량 및 이용률을 이용하여, 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
복수의 위치에서 검출된 가스의 압력으로부터 위치별로 유속값을 산출하는 과정; 위치별로 산출된 유속값과 복수의 위치에서 검출된 가스의 온도를 이용하여, 위치별로 가스의 열량을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.
복수의 위치에서 검출된 가스의 성분을 이용하여, 가스의 이용률을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정은, 산출된 가스의 열량과 기준 열량을 대비하여, 대비 결과에 따라 해당 위치로 장입되는 처리물의 입도 조건을 결정하는 과정; 산출된 가스의 이용률과 기준 이용률을 대비하여, 대비 결과에 따라 해당 위치로 장입되는 처리물의 입도 조건 및 성분함량 조건을 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 가스의 온도를 검출하는 과정의 전 또는 후에 퍼지 가스를 공급하거나, 상기 가스의 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정의 전 또는 후에 퍼지 가스를 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 가스의 온도를 검출하는 과정 및 상기 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 처리물 용기 내부의 가스 분위기를 하나의 장치로 다양하게 검출할 수 있고, 처리물 용기의 반경방향으로 이격된 복수 위치에서 가스의 온도, 압력 및 성분을 모두에 검출할 수 있다. 즉, 처리물 공정이 수행되는 중에, 처리물 용기의 내부 가스 분위기(또는, 가스 상태)를 하나의 장치로 다양하게 검출할 수 있고, 이로부터 처리물 공정의 상태를 실시간으로 모니터링하며 처리물 공정의 효율이 높아지도록 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하여, 처리물 용기 내부의 처리물 상태를 조절할 수 있다.
예컨대 용선을 제조하기 위한 제선 공정(또는, 고로 조업)에 적용되는 경우, 고로의 반경방향으로 이격된 고로 내부의 복수 위치에서 각각 고로 내부를 유동하는 가스의 온도, 압력 및 성분을 원활하게 검출할 수 있고, 검출된 결과로부터 고로 내부의 각 위치에서 가스의 열량 및 이용률을 산출하여 고로 장입물의 처리 상태를 정확하게 판단할 수 있다. 따라서, 고로 내부의 각 위치에서 가스의 열량 및 이용 효율이 원하는 값을 가지도록, 고로 장입물의 성상(性狀)을 고로 내부의 각 위치별로 제어할 수 있다. 이로부터 고로 조업의 공정 효율 및 고로 조업에서 제조되는 용선의 품질을 향상시킬 수 있다.
이처럼 고로의 반경방향으로 분석된 가스 유속 및 이용률로부터 조업 효율성이 평가하고, 이를 근거로 고로 장입물의 분포 조정을 실시하여 신속하고 정확하게 조업 효율성이 가장 좋은 장입물 분포 조정안을 구할 수 있게 된다. 또한, 고로 장입물의 성상이나 혼합 방법 변화에 따라서 그 조업 효율성에 대한 평가를 구할 수 있게 되므로 장입물의 효용성을 정확하게 평가할 수 있다. 즉, 장입물 중 펠렛이나 정립광의 경우 고로 반경방향으로 중간부에만 장입하고 주변부나 중심부에 장입하지 않게 된다. 이때, 고로 반경방향으로 각 위치별 가스 이용률을 분석하여 그 성상에 따른 영향을 정확하게 평가할 수 있다. 상세하게는, 중간부에서 가스 유속과 가스 이용률을 모두 구하여 펠렛이나 정립광의 성상에 따른 통기성과 가스 이용률등 조업효율에 미치는 영향을 정확하게 평가하기가 쉽다. 또한, 고로에서 주로 사용하는 너트 코크스의 혼합방법에 따른 가스 이용률 증가에 대한 평가도 손쉽게 할 수 있어 사용량이나 사용위치를 결정하는데 유용하게 이용될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 용기 및 가스 검출 장치를 도시한 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 검출 장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 처리물 용기 내부의 가스 분위기를 검출한 결과의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 처리물 용기의 내부에 장입된 처리물의 성상을 제어하는 방식을 설명하기 위한 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 처리물 공정이 수행되는 중에 처리물 용기의 내부 가스 분위기를 하나의 장치로 다양하게 검출할 수 있는 가스 검출 장치 및 이를 이용한 조업 방법에 관한 것이다. 이하, 제철소의 제선 공정(고로 조업)을 기준으로 실시 예를 설명한다. 물론, 본 발명은 여러 산업 분야에서 각종 처리물 용기의 내부 분위기를 검출하는 것에 다양하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 용기 및 검출 장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 검출 장치의 일부분 예컨대 처리물 용기의 내부에 위치하는 부분을 도시한 개략도이며, 도 3은 도 2에 도시된 부분을 제외한 본 발명의 실시 예에 따른 검출 장치의 나머지 부분인 처리물 용기의 외부에 위치하는 부분을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 처리물 용기 내부의 가스 분위기를 검출한 결과의 일 예를 도시한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 처리물 용기의 내부에 장입된 처리물의 성상을 제어하는 방식을 설명하기 위한 상태도이다.
도 1 내지 도 5을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 용기 및 가스 검출 장치를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 처리물 용기(10)는, 처리물을 내부에 장입받아 처리 가능한 용기로서 제철소의 고로를 포함할 수 있다. 물론, 처리물 용기(10)는 고로에 특별히 한정하지 않는다.
처리물 용기(10)는 상부에 장입구가 구비되고, 내부에 공간을 가지는 원통형의 형상으로 형성되는 철피 및 철피 내측에 구축되는 내화물부를 가지는 본체(10), 본체(10)의 하부에 방사상으로 형성되는 풍구(12), 본체(10)의 하부를 둘러 링 형상으로 형성되어 풍구(12)에 연결되는 열풍 공급부(13), 본체(10)의 내부에서 처리된 용융물 예컨대 용선을 출선 가능하도록 풍구(12)의 하측에 이격되어 본체(10)의 내부에 연통하는 복수개의 출구(14), 본체(11)의 철피에 전달되는 응력을 측정하거나 본체(11)의 내부로 전류를 인가하여 되돌아오는 전류를 측정하는 등의 방식으로 본체(10)의 내부에 수용된 용융물의 높이를 측정하는 탕면높이 측정기(15)를 포함할 수 있다.
처리물은 철광석, 소결광 및 코크스 등의 고로 장입물을 포함할 수 있다. 처리물은 처리물 용기(10)의 내부에 장입되고, 풍구(12)를 통하여 처리물 용기(10)의 내부에 열풍이 주입된다. 열풍에 의해 처리물 용기(10)의 하부에서 코크스가 연소되며 일산화탄소가 생성되고, 일산화탄소가 처리물 용기(10)의 하부에서 상부로 이동하면서 철광석 및 소결광에 접촉하여 철 성분을 환원 및 용융시킨다.
즉, 처리물 용기(10)는 상부의 장입구를 통하여 내부에 장입된 고로 장입물 중 코크스를 처리물 용기(10)의 내부로 주입된 열풍을 이용하여 연소시켜 일산화탄소를 생성하고, 일산화탄소를 환원제로 이용하여 고로 장입물 중 철광석 및 소결광을 환원 및 용융시켜 용선을 생산하는 고온 및 고압의 반응기이다.
처리물 용기(10)를 이용한 조업의 효율을 높이기 위해서는 처리물 용기(10)의 하부에서 생성된 일산화탄소가 상부로 원활하게 이동하면서 처리물과 잘 접촉해야 하고, 이를 위해서는 처리물이 아래와 같이 장입되어 정형화된 통기성을 가져야 한다. 상하방향 중심축을 중심으로, 처리물 용기(10)의 중심부 부근에 통기성 확보를 위해 처리물 중 대립의 코크스가 주로 장입되고, 처리물 용기(10)의 주변부(또는, 소립부)에 고온의 가스로부터 처리물 용기(10)의 측벽을 보호하기 위해 처리물 중 소립의 소결광이 주로 장입된다. 대립의 철광석 또는 대립의 소결광은 처리물 용기(10)의 중심부와 주변부 사이의 중간부에 장입된다. 따라서, 일산화탄소에 의한 철광석의 환원 반응은 처리물 용기(10)의 중간부에서 활발하게 일어난다.
처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 볼 때, 처리물 용기(10)의 내부는 중심부의 온도가 가장 높고, 소립부의 온도가 가장 낮다. 그 이유는 중심부에는 대립의 코크스만 장입하는 코크스 중심 장입을 실시하기 때문에 연소대(고로 장입물 중 코크스가 연소되는 고로 내부의 소정 영역)에서 발생된 고온의 환원가스가 중심부로 다량 배출되고, 처리물 용기(10)의 주변부 중 내벽측에는 약 5 내지 10㎜ 정도의 소립 소결광이 장입되기 때문에 통기저항으로 인해서 고온의 환원가스가 소량 배출되기 때문이다. 따라서, 처리물 용기(10)의 반경방향(r)의 온도분포 모양은 중심부의 온도가 높고, 주변부의 온도가 낮은 형태를 갖추고 있다.
하지만, 장입물이 쌓이는 형태 예컨대 코크스, 철광석 및 소결광의 장입 두께, 철광석, 소결광 및 코크스의 혼합 정도에 따라서 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 통기성이 일정한 패턴을 가지는 것이 아니다. 즉, 장입된 처리물의 분포 형태에 따라서 그 반경방향(r)으로 다양한 통기성 변화가 있고, 그에 따라 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 가스 속도와 온도가 달라지게 된다.
본 발명의 실시 예에서는 처리물 용기(10)를 이용한 조업의 효율을 높이기 위하여, 후술하는 가스 검출 장치(200)를 처리물 용기(10)의 본체(11) 상부에 적어도 하나 이상 장착한 후, 본체(11)의 원주방향으로 적어도 한 위치에서 본체(11)의 내부로 삽입시키고, 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 복수의 위치에서 처리물 용기(10)의 내부를 흐르는 가스의 상태를 검출할 수 있다.
이에, 처리물의 각 성분별 또는 각 위치별 장입 두께나 통기성 변화 등에 따른 가스의 유속, 유량, 성분 등의 여러 요소를 고려하여 장입 조건을 조절하고, 조업 효율을 정량 평가할 수 있다. 특히, 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 복수의 위치에서 검출되는 가스의 유속과 성분을 근거로 하여 조업 효율의 개선을 위해 장입 조건을 조절해야 하는 반경방향(r)의 위치를 신속히 파악한 후, 해당 위치의 장입 조건을 결정하여 신속하게 조치할 수 있다.
또한, 가스 검출 장치(200)가 처리물에 접촉하거나 처리물 중으로 삽입되는 것이 아니고, 처리물의 상측으로 이격되도록 설치되기 때문에, 원하는 시간만큼 처리물 용기(10)의 내부에서 작동할 수 있고, 처리물 용기(10)의 내부를 흐르는 가스의 온도, 속도 및 성분을 모두 한번에 측정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 검출 장치(200)는 처리물 용기(10)의 내부에 삽입되어 처리물 용기(10)의 내부를 흐르는 가스의 상태를 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 복수의 위치에서 검출 가능함과 함께 각 위치에 해당하는 가스의 열량 및 이용률을 산출 가능하다. 이를 위해, 상기의 가스 검출 장치(200)는 통체(210), 검출관(220), 제1검출기(230), 제2검출기(240), 산출기(270)를 포함하고, 또한, 퍼지 가스 공급기(250) 및 작동 제어기(260)를 더 포함할 수 있다.
통체(210)는 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 연장되어 형성될 수 있다. 통체(210)는 처리물 용기(10)의 본체(11)를 관통하여 장착될 수 있고, 본체(11)의 상부를 관통하여 본체(11)의 내부에서 처리물의 상측에 위치하고, 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 정렬될 수 있다. 통체(210)는 본체(11)에 탈착 가능하게 장착될 수 있으며, 본체(11)의 원하는 위치에 방사상으로 설치될 수 있다.
검출관(220)은 중공의 관으로서, 복수개 예컨대 여섯 개 구비될 수 있고, 각각 통체(210)를 관통하여 통체(210)의 내부에 장착될 수 있다. 각각의 검출관(220)은 통체(210)의 내부에서 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 연장될 수 있다.
각각의 검출관(220)은 일측이 통체(210)에 교차하는 방향으로 통체(210)의 외주면을 관통하여 처리물 용기(10)의 내부에 연통하고, 타측이 처리물 용기(10)의 외부에서 통체(210)를 관통하여 연장될 수 있다.
검출관(220)의 개수는 처리물 용기(10)의 내부에서 가스의 상태를 측정하고자 하는 위치의 개수에 따라 정해진다. 예컨대 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 이격된 네 위치에서 가스의 상태를 각각 측정할 경우, 검출관(220)이 네 개 구비될 수 있고, 본 발명의 실시 예와 같이 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 이격된 여섯 위치에서 가스의 상태를 각각 측정할 경우, 검출관(220)의 여섯 개 구비된다.
각 검출관(220)의 일측 개구는 통체(210)의 외주면을 따라 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 서로 이격되고, 통체(210)의 외주면을 각각 관통하여 처리물 용기(10)의 내부에 노출될 수 있다. 각 검출관(220)들 중 일 검출관은 일측 개구가 처리물 용기(10)의 상하방향 중심축에 정렬된 위치에서 처리물 용기(10)의 내부에 노출될 수 있고, 나머지 검출관들은 일측 개구가 처리물 용기(10)의 상하방향 중심축에서 외측으로 이격된 위치에서 처리물 용기(10)의 내부에 노출될 수 있다.
처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 각각의 위치별 가스가 각 검출관(220)의 일측 개구를 통하여 그 내부로 유입될 수 있다. 검출관(220)의 타측은 예컨대 배가스 처리 설비(미도시)에 연결될 수 있다. 각 검출관(220)의 타측에는 자동 밸브가 설치될 수 있고, 이에, 비상 시 각 검출관(220)을 신속 차단 또는 개방할 수 있다.
제1검출기(230)는 각각의 검출관(220) 내부에 설치되어 각각의 검출관(220)을 흐르는 가스의 온도를 검출할 수 있다. 제1검출기(230)는 온도 측정기를 포함하며, 상세하게는 열전대를 포함할 수 있다. 제1검출기(230)는 단부가 검출관(220)의 일측 개구에 가깝도록 검출관(220)의 내부에 설치될 수 있다. 제1검출기(230)는 산출부(270)에 연결되며, 산출부(270)로 각각의 가스 온도를 전달할 수 있다.
제2검출기(240)는 각각의 검출관(220) 내부에 연통하고, 각각의 검출관(220)을 흐르는 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출할 수 있다. 제2검출기(240)는 압력 측정기 및 성분 분석기를 포함할 수 있다.
압력 측정기는 각 검출관(220)의 내부를 흐르는 가스의 압력을 측정 가능한 다양한 구조의 압력 측정기일 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 피토 튜브를 이용한 압력 측정기를 예시한다. 압력 측정기는 각 검출관(220)에 설치될 수 있다.
압력 측정기는 검출관(220)의 내부를 따라 연장되며, 단부가 검출관(220)의 일측 개구에서 상기 일측 개구의 중심축에 정렬되며 처리물 용기(10)의 내부를 향하도록 돌출 설치되는 피토 튜브(241), 처리물 용기(10) 및 통체(210)의 외부에서 피토 튜브(241)에 연결된 동압계(242), 검출관(220)의 일측 개구에서 이격된 검출관(220)의 소정 위치에 장착되어 검출관(220)의 내주면에 접하면서 검출관(220)의 내부에 연통하는 정압관(243), 정압관(243)에 연결된 정압계(244)를 포함할 수 있다. 한편, 피토 튜브(241)는 1/8 인치의 직경을 가진 피토관일 수 있다. 상술한 압력 측정기는 각 검출관(220)의 일측 개구 위치를 흐르는 가스의 압력을 측정할 수 있다. 물론, 압력 측정기는 상술한 구성에 한정하지 않으며, 각 검출관(220)의 일측 개구로 유입되는 가스의 압력을 원활하게 측정 가능한 것을 만족하는 범주 내에서 그 구성이 다양할 수 있고, 특히, 각 검출관(220)의 일측 개구 위치에서의 가스 압력을 측정 가능한 압력 측정기이면 다양하게 적용될 수 있다.
동압계(242)와 정압계(244)는 산출부(270)에 연결되며, 피토 튜브(241)에 의해 동압계(242)에서 검출되는 가스의 동압 및 정압관(243)에 의해 정압계(244)에서 검출되는 가스의 정압은 산출부(270)에 전달될 수 있다.
성분 분석기(245)는 각 검출관(220)으로 유입되는 가스를 샘플링하여 가스에 함유된 일산화 탄소 및 이산화 탄소 등의 성분을 분석한 후, 각 성분의 성분 함량, 부피 분율, 질량 분율 또는 몰 분율 등을 다양하게 검출할 수 있는 각종 가스 분석기를 포함할 수 있다.
성분 분석기(245)는 복수의 연결관(246)에 의하여 각 정압관(243)의 하류 측에서 각 검출관(220)에 연결될 수 있다. 복수의 연결관(246)에는 각각 자동 밸브가 장착될 수 있고, 이에, 비상 시 각 연결관(246)을 신속하게 차단 가능하다.
퍼지 가스 공급기(250)는 각 검출관(220)의 일측 개구, 피토 튜브(241)의 단부 및 열전대에 더스트가 퇴적 되는 것을 방지하고, 각 검출관(220)의 내부로 고압의 퍼지 가스를 분사하여 각 검출관(220)의 일측 개구, 피토 튜브(241)의 단부 및 열전대를 세척 가능하다.
퍼지 가스 공급기(250)는 각각의 검출관에 퍼지 가스를 공급 가능하게 설치되며, 퍼지 가스 공급관(251), 공급 분관(252), 제1밸브(253), 제2밸브(254) 및 메인 밸브(255)를 포함할 수 있다.
퍼지 가스 공급관(251)은 퍼지 가스가 유입되는 메인 공급관으로서, 별도의 퍼지 가스 용기(미도시)로부터 퍼지 가스를 공급받을 수 있다. 공급 분관(252)은 복수개 구비되며 각 검출관(220)과 퍼지 가스 공급관(251)을 각각 연결하여 설치될 수 있다. 제1밸브(253)은 각 공급 분관(252)에 장착되며, 제2밸브(254)는 각 검출관(220)에 장착되되 공급 분관(252)에서 성분 분석기(245) 측으로 이격 설치된다. 메인 밸브(255)는 퍼지 가스의 흐름을 기준으로 공급 분관(252)의 상류측에서 퍼지 가스 공급관(251)에 장착될 수 있다. 메인 밸브(255)에서 공급 분관(252)측으로 이격되어 자동 밸브가 장착될 수 있다. 자동 밸브는 비상 시 퍼지 가스 공급관(251)을 신속하게 차단하는 역할을 한다.
제1밸브(253)와 제2밸브(254)는 개폐가 서로 반대로 제어된다. 제1밸브(253)가 개방되면 제2밸브(254)가 차단되고, 제1밸브(253)가 차단되면 제2밸브(254)가 개방된다. 이러한 밸브들의 작동은 작동 제어기(260)에 의해 제어된다.
작동 제어기(260)는 각 검출관(220)의 내부에 가스(처리물 용기(10)에서 유입되는 가스)와 퍼지 가스가 번갈아 흐르도록, 제1밸브(253) 및 제3밸브(255) 제어할 수 있고, 이같은 제어와 함께, 퍼지 가스 공급기(250)가 제1검출기(230) 및 제2검출기(240)와 번갈아 작동하도록 제어할 수 있다.
예컨대 작동 제어기(260)는 제1검출기(230) 및 제2검출기(240)를 작동시키면서 제1밸브(253)을 차단하고 제2밸브(254)를 개방시킨다. 이후, 작동 제어기(260)는 제1검출기(230) 및 제2검출기(240)를 정지시키면서 제1밸브(253)을 개방하고 제2밸브(254)를 차단시킨다. 이때, 각 검출관(220)의 내부에 퍼지 가스 예컨대 질소 가스가 분사되며 검출관(220)의 일측 개구, 피토 튜브(241)의 단부 및 열전대가 세척된다. 이후, 작동 제어기(260)는 제1검출기(230) 및 제2검출기(240)를 작동시키면서 제1밸브(253)을 차단하고 제2밸브(254)를 개방시킨다.
한편, 작동 제어기(260)가 제1검출기(230) 및 제2검출기(240)를 동시에 작동시킴에 따라 가스의 온도, 압력 및 성분이 함께 검출될 수 있다.
작동 제어기(260)는 상술한 일련의 과정이 일정한 시간 간격으로 반복되도록 제1검출기(230), 제2검출기(240), 제1밸브(253) 및 제2밸브(254)를 제어할 수 있으며, 이에, 일정 시간 간격으로 검출관(220)의 일측 개구, 피토 튜브(241)의 단부 및 열전대가 세척된다.
예컨대 작동 제어기(260)에 의한 각 검출관(220), 피토 튜브(241) 및 열전대의 세척은 약 15분 중에 1회 실시되며, 각 회차마다 수 내지 수십 초 실시된다. 이에, 처리물에서 기인하여 가스에 혼입되는 더스트가 각 검출관(220)의 일측 개구, 피토 튜브(241)의 단부 및 열전대의 표면에 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.
산출부(270)는 각각의 검출관(220)을 흐르는 가스의 압력을 입력받아 각각의 유속값을 산출할 수 있다. 또한, 산출부(270)는 각각의 검출관(220)을 흐르는 가스의 온도 및 각각의 유속값을 이용하여 각각의 검출관을 흐르는 가스의 열량을 산출 가능하다. 또한, 산출부(270)는 각각의 검출관(220)을 흐르는 가스의 성분을 이용하여 가스의 이용률을 산출 가능하다. 산출부(270)가 유속값, 가스의 열량 및 이용률을 산출하는 구체적인 방식은 아래와 같다.
예컨대 산출부(270)는 가스의 유속값을 하기의 관계식 1을 이용하여 구할 수 있다.
관계식 1) V = c[2g×(Pd÷ρ)]1/2
이때, V는 유속값이고, c는 피토관 상수이고, g는 중력 가속도이고, Pd는 정압과 동압의 압력 차이고, ρ는 가스 밀도이다. 즉, 정압과 동압의 압력 차이를 이용하여 해당 위치별 유속값을 산출할 수 있다.
이어서, 산출부(270)는 가스의 열량을 하기의 관계식 2를 이용하여 구할 수 있다.
관계식 2) 가스의 열량 = 가스의 유속값 × 해당 위치에 대응하는 처리물의 장입 면적(또는, 해당 위치에 대응하는 가스의 유동 면적) × 가스의 온도
상기와 같이, 가스의 유속값, 유동 면적 및 온도를 이용하여 해당 위치별 가스의 열량을 산출할 수 있다. 이때, 유동 면적은 예컨대 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 복수 위치에서, 처리물 용기(10)의 중심축을 중심으로 원주를 그리며 처리물 용기(10)의 내부 공간을 복수의 구간으로 나누어 각 구간의 면적을 유동 면적으로 정할 수 있다. 복수의 구간은 동심원을 이루며 배치되고, 가스의 온도가 측정되는 각 위치에 각각 일대일 대응할 수 있다.
또한, 산출부(270)는 가스의 이용률을 하기의 관계식 3을 이용하여 구할 수 있다.
관계식 3) 가스 이용률 = (CO2함량)/[(CO2함량)+(CO함량)]
가스 이용률을 처리물 용기(10)의 하부에서 생성된 가스가 철광석 성분을 환원시킨 정도를 수치화한 것이고, 상기 관계식 3을 이용하여 해당 위치별 가스 이용률을 산출할 수 있다. 가스 이용률이 1에 가까울수록 반응이 잘 일어나는 것이다.
상술한 바와 같이, 가스 검출 장치(200)는 처리물 용기(10)의 반경방향(r)으로 복수의 위치에서 가스의 유속, 온도 및 성분을 각각 검출하여 해당 위치별 가스의 열량 및 이용률을 산출 가능하다. 가스 검출 장치(200)에서 산출된 가스의 열량 및 이용률은 처리물 용기(10)를 이용한 조업에서 처리물의 장입 조건을 정하는 것에 사용될 수 있다. 또한, 가스 이용률을 근거로 하여, 각각의 위치에서 어떤 조건으로 처리물을 장입해야 최적의 조업 효율을 나타내는지 알 수 있으므로, 처리물 용기(10)를 이용한 조업을 수행하는 중에 신속하고 정확하게 최적의 처리물 장입 분포 조정안을 구할 수 있다. 한편, 가스 검출 장치(200)는 판단부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 이 판단부를 이용하여, 가스의 열량 및 이용률로부터 처리물 용기를 이용한 조업에서 처리물의 장입 조건을 결정할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 조업 방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 조업 방법은, 처리물 용기(10) 예컨대 고로를 이용한 조업 방법으로서, 용기 내에 처리물을 마련하는 과정, 용기 내에 가스 검출기를 삽입하는 과정, 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 온도를 검출하는 과정, 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정, 검출된 가스의 온도, 압력 및 성분을 이용하여, 가스의 열량 및 이용률을 산출하는 과정, 산출된 가스의 열량 및 이용률을 이용하여, 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정을 포함한다.
우선, 용기 내에 처리물을 마련한다. 이때, 용기는 처리물 용기(10)일 수 있고, 예컨대 고로를 포함할 수 있다. 처리물은 고로 장입물을 포함할 수 있으며, 철광석, 소결광 및 코크스 등의 고로 장입물을 포함할 수 있다. 이때, 도 5를 참조하면, 고로 장입물은 그 입도에 따라 소립광 및 대립광으로 구분될 수 있고, 용기의 중심부에는 대립 코크스가 주로 장입되고, 중간부에는 대립광(대립 소결광 및 대립 철광석 포함)이 장입되며, 소립부 예컨대 주변부에는 소립광(소립 소결광 및 소립 철광석 포함)이 장입된다. 예컨대 소립부에는 약 10mm 이하 입도의 소립광이 장입되며, 중강부에는 10 내지 25mm 입도의 대립광이 장입되고, 중심부에는 약 50 내지 60mm의 대립 코크스가 장입될 수 있다. 한편, 상기와 같은 장입 분포에 의해 조업 초기에 용기 내 가스류 흐름이 도면과 같이 분포될 수 있다.
이후, 용기의 내부에 열풍을 주입하여 처리물을 처리한다. 예컨대 처리물이 처리물 용기(10)의 내부에 장입되면, 풍구(12)를 통하여 처리물 용기(10)의 내부에 열풍을 주입한다. 열풍에 의해 처리물 용기(10)의 하부에서 코크스가 연소되며 일산화탄소가 생성되고, 일산화탄소가 처리물 용기(10)의 하부에서 상부로 이동하면서 철광석 및 소결광에 접촉하여 철 성분을 환원 및 용융시킨다.
즉, 용기 상부의 장입구를 통하여 내부에 장입된 고로 장입물 중 코크스를 용기의 내부로 주입된 열풍을 이용하여 연소시켜 일산화탄소를 생성하고, 일산화탄소를 환원제로 이용하여 고로 장입물 중 철광석 및 소결광을 환원 및 용융시켜 용선을 생산한다.
이때, 용기 내에 가스 검출기를 삽입한다. 가스 검출기는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 검출 장치(200)를 포함하고, 처리물 용기(10)의 본체(11)에 탈착 가능하도록 마련된 가스 검출 장치(200)의 통체(210)를 본체(11)의 상부에 장착하여 내부로 삽입하며 반경방향(r)으로 정렬시키는 방식으로 상기 과정을 수행한다.
이후, 용기의 반경방향(r)으로 복수의 위치에서 가스의 온도를 검출하고, 용기의 반경방향(r)으로 복수의 위치에서 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정을 수행한다. 이때, 가스의 온도를 검출하는 과정 및 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정을 동시에 수행할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 가스의 온도, 압력 및 성분을 모두 검출하는 것을 예시한다.
예컨대 도 4의 (a), 도 4의 (b) 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 처리물 용기 내부의 가스 분위기를 검출한 결과의 일 예를 살펴보면, 용기의 소립부 쪽은 가스의 유속이 작고, 온도가 낮으며, 이용률이 높은 것을 알 수 있다.
이후, 검출된 가스의 온도, 압력 및 성분을 이용하여, 가스의 열량 및 이용률을 산출하고, 이어서, 산출된 가스의 열량 및 이용률을 이용하여, 처리물의 위치별 장입 조건을 결정한다.
가스의 열량 및 이용률을 산출하는 과정은, 복수의 위치에서 검출된 가스의 압력으로부터 위치별로 유속값을 산출하는 과정, 위치별로 산출된 유속값과 복수의 위치에서 검출된 가스의 온도를 이용하여, 위치별로 가스의 열량을 산출하는 과정, 복수의 위치에서 검출된 가스의 성분을 이용하여 가스의 이용률을 산출하는 과정을 포함할 수 있다. 검출된 가스의 온도, 압력 및 성분으로부터 가스의 열량 및 이용률을 산출하는 과정은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 검출 장치를 설명하면서 상세하게 설명하였으므로, 이하에서 설명을 생략한다.
처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정은, 산출된 가스의 열량과 기준 열량을 대비하여, 대비 결과에 따라 해당 위치로 장입되는 처리물의 입도 조건을 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
예컨대, 용기의 반경방향으로 일 위치에서 산출된 가스의 열량이 기준 열량 값의 범위에 포함되는 경우, 해당 위치의 처리물 장입 조건을 그대로 유지한다. 또한, 상기 일 위치에서 산출된 가스의 열량이 기준 열량 값의 범위 미만인 경우, 해당 위치의 처리물 장입 조건 중 소립광의 장입량을 상대적으로 줄이면서 대립광의 장입량을 상대적으로 늘리도록 처리물 장입 조건을 정한다. 또한, 상기 일 위치에서 산출된 가스의 열량이 기준 열량 값의 범위 초과인 경우, 해당 위치의 처리물 장입 조건 중 소립광의 장입량을 상대적으로 늘리면서 대립광의 장입량을 상대적으로 줄이도록 처리물 장입 조건을 정한다.
즉, 용기의 반경방향으로 일 위치에서 가스 열량이 기준 열량값의 범위보다 크면 해당 위치에 대응하는 용기의 반경방향의 일 구간에서 가스 유속이 감소하도록 처리물의 장입 조건을 조절한다. 또한, 용기의 반경방향으로 일 위치에서 가스 열량이 기준 열량값의 범위보다 작으면 해당 위치에 대응하는 용기의 반경방향의 일 구간에서 가스 유속이 증가하도록 처리물의 장입 조건을 조절한다.
이러한 장입 조건의 결정에 의해, 해당 위치에 대응하는 용기의 반경방향의 일 구간에서 통기성을 확보하여 가스가 원활하게 통과될 수 있는 장입 조건을 정할 수 있다. 가스 유속이 필요이상으로 증가하거나 감소하는 경우 가스의 일산화탄소 성분이 처리물의 철 성분에 반응하는 빈도가 적어지며, 상기의 제어에 의해, 적절한 가스 유속을 확보함에 따라, 가스와 처리물을 잘 반응시킬 수 있다.
즉, 가스의 열량과 기준 열량의 대비 결과에 따라 용기의 반경방향으로 소립광 예컨대 소립 소결광 및 대립광 예컨대 대립 소결광 및 대립 괴광의 장입량 분포의 최적 조건을 결정할 수 있다. 이때, 해당 위치가 용기의 중심 위치일 경우, 중심 코크스(또는, 대립 코크스)의 장입량의 최적 조건을 결정할 수 있다.
한편, 각 위치에서의 기준 열량값 범위는 처리물의 구체적인 조성이나 고로의 용적, 원하는 용선의 스팩에 따라 다양하게 정해질 수 있으며, 각각의 조업마다 다르기 때문에, 이하에서는 이를 구체적으로 예시하지 않는다.
또한, 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정은, 산출된 가스의 이용률과 기준 이용률을 대비하여, 대비 결과에 따라 해당 위치로 장입되는 처리물의 입도 조건 및 성분함량 조건을 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
예컨대 용기의 반경방향으로 일 위치에서 산출된 가스의 이용률이 원하는 이용률값보다 낮으면, 가스의 이용률이 높아지도록 처리물의 장입 조건을 결정할 수 있다. 이때, 가스의 이용률은 가스의 온도, 유량, 반응 면적 및 시간이 복합적으로 작용하여 결정되는 것으로서, 각각이 서로 복합하게 결합되어 서로 영향을 끼친다. 예를 들면, 가스의 이용률을 증가시키기 위한 하나의 방법으로 가스의 유량을 늘리는 것이 있는데, 이 경우, 가스의 유량을 늘리기 위해 장입물의 입도를 증가시키면 가스가 통과하는 시간이 짧아지게 되고, 이것이 다시 가스의 이용률에 영향을 미친다. 즉, 하나하나의 요소가 가스의 이용률에 독립적으로 작용하는 것이 아니라, 복잡한 관계를 맺고 있다.
따라서, 처리물의 입도 조건 및 성분함량 조건을 결정하는 과정은 예컨대 시행착오(try and error)법으로 결정하는 과정이며, 처리물의 입도 조건이 최적 분포점을 가지면서 장입물의 성상(DRI, CBP, 펠릿 및 정립광 등)이 최적화 되도록 시행착오법으로 처리물의 입도 조건을 정할 수 있다. 가스의 이용률은 클수록 공정 효율이 좋은 것이고, 예컨대 50% 에서 60%의 수준을 유지하도록 처리물 입도 조건을 정할 수 있다. 물론, 60% 이상이 되도록 처리물 입도 조건을 정할 수도 있다.
예컨대 용기의 반경방향으로 일 위치에서 산출된 가스의 이용률이 원하는 이용률값(이를 테면, 0.5 내지 0.6)보다 낮으면, 해당 위치에 해당하는 구간에 철광석의 장입량을 늘리도록 처리물 장입 조건을 정할 수 있고, 철광석의 입도를 작게 하도록 처리물 장입 조건을 정할 수 있다. 즉, 소립 소결광을 더 장입할 수 있다.
이때, 해당 위치에서 소립 소결광의 장입량을 늘려가면, 가스의 이용률이 증가할 수 있는데, 이때, 소립 소결광에 의하여 해당 위치에 대응하는 구간의 통기성이 저하되면서 가스의 유속이 감소되어 가스와 처리물의 반응 빈도가 일정 수준보다 낮아지면, 가스의 이용률이 다시 줄어드는 지점이 있고, 이를 실시간으로 파악하여, 가스의 이용률이 최고점에 도달할 때의 처리물 장입 조건을 결정할 수 있다.
이같은 장입 조건의 제어는 각 요소별로 복합적으로 수행될 수 있고, 이때, 가스의 이용률을 각 위치에서 실시간으로 산출하면서 장입 조건의 제어 결과를 신속하게 피드백 받을 수 있기 때문에, 최적의 처리물 장입 조건을 구할 수 있다.
상기의 과정으로 처리물의 장입 조건을 결정하면, 이후, 이를 조업에 반영하여 처리물의 장입을 제어하면서 조업을 계속 수행할 수 있다.
한편, 가스의 온도를 검출하는 과정의 전 또는 후에 퍼지 가스를 공급하거나, 가스의 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정의 전 또는 후에 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 예컨대 가스의 온도, 압력 및 성분을 검출하는 과정을 일정 시간 간격으로 반복 수행하면서, 각 과정의 사이마다 퍼지 가스를 가스 검출기의 내부에 단속 분사할 수 있고, 이에, 가스 검출기의 내부를 청정 상태로 유지할 수 있다. 이에 대한 구체적인 작동 방식은 앞서 본 발명의 실시 예에 따른 가스 검출 장치를 설명할 때 충분히 설명하였으므로, 이하에서 생략한다.
본 발명의 상술한 실시 예에 따르면, 조업 효율을 높이기 위해서 처리물의 장입 분포 조정이라는 조업 조치를 취하는 경우에, 고로의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 온도, 압력 및 성분을 검출하고, 이를 복합적으로 이용하여 최적의 조업 조치를 신속하고 정확하게 결정할 수 있다.
즉, 고로 조업에서 고로 반경방향으로 여섯 지점에서 가스의 유량, 온도 및 성분을 측정하여 조업 효율을 높이기 위한 자료를 제공할 수 있다. 이처럼 가스의 유량, 온도 및 성분을 모두 이용함에 따라 소립 소결광의 장입 위치와 장입량을 결정할 수 있고, 반경방향의 구간별로 효과적인 가스 흐름의 제어가 가능하다.
이때,, 고로 중심부의 가스 흐름을 제어할 수 있으므로, 처리물의 환원에 사용되지 못하고 중심부를 통하여 처리물의 상부로 빠져 나가는 가스를 줄일 수 있다. 예컨대 고로 중심부에 장입되는 코크스의 장입량을 6톤에서 3톤으로 변경하면서 고로의 소립부, 중간부 및 중심부의 가스 이용률 및 유속의 증감을 알 수 있어, 이후, 중간부에 대립광을 더 장입해야 하는지, 혹은 소립부에 소립 소결광을 더 장입해야 하는지 등을 쉽게 결정할 수 있다.
또한, 조업 중에, 소립부측 가스 유속이 작고, 온도가 낮으며, 가스 이용률이 낮은 것으로 측정되는 경우, 고로 중심부의 코크스 장입량을 약간 감소 시키는 조치를 취하거나 소립부의 소립 소결광 장입량을 감소 시키게 되면, 중심부의 가스 유량과 온도는 약간 감소하고, 중간부에서 변화가 없고, 소립부에서 가스 유량 및 온도가 약간 증가하게 된다. 이 같이 장입조건의 변화에 따른 조치 결과가 가스 검출 장치에 의하여 가스의 유량, 온도 및 성분 정보로 신속하게 획득됨으로서, 조치의 범위가 명확히 특정될 수 있고, 이러한 측정 결과에 따라 반경방향의 위치별 제어가 효과적으로 수행될 수 있다.
한편, 고로에서 조업 효율을 향상 시킨다는 것은 적은 환원제비로 많은 양의 용선을 생산하는 것을 목표로 한다. 이러한 목표를 달성하기 위해서 필수적인 사항은 고로 내부의 가스 흐름을 고르게 분포 시켜서 가스 이용률을 높이는 것이다.
고로는 항상 반경방향으로 가스의 온도와 성분 및 속도에 차이가 있어서 가스 이용률이 중심부과 주변부 간에 상당한 차이가 있다. 또한, 소결광의 연화 용융 특성은 융착대 위치와 형상을 변경 시키므로 이러한 변화에 의해서 급격하게 가스 이용률 변동이 일어나고 그에 따라서 반경방향의 각 위치별로 가스의 열량 및 이용률 변화를 정확하게 산출하여 이를 고로 장입물의 분포 조정에 피드백함으로써, 신속하게 조치를 취하고, 그 결과를 평가하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 검출 장치를 이용하여 처리물 용기를 이용한 조업 시 고로의 반경방향으로 가스의 유속, 온도 및 성분을 검출하여 각 위치별 가스의 열량 및 이용률을 알게 되면, 원하는 지점에서 통기성이나 처리물의 입도 또는 처리물의 성상 등의 변경을 할 수 있어 조업 효율을 높일 수 있다. 특히, 고로 조업의 경우, 조업 안정하 미점탄 증사용 기술에 있어, 미점탄 증사용시 융착대 위치 파악이 용이하고, 최적 고로 조업 조건을 도출할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 또한, 본 발명의 상기 실시 예에 제시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차 적용되어 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 처리물 용기 11: 본체
200: 가스 검출 장치 210: 통체
220: 검출관 230: 제1검출기
240: 제2검출기 250: 퍼지 가스 공급기
260: 작동 제어기 270: 산출부

Claims (12)

  1. 처리물 용기를 관통하여 장착되는 통체;
    상기 통체를 관통하여 장착되고, 처리물 용기의 반경방향으로 서로 이격되며 적어도 일부가 노출되는 복수의 검출관;
    각각의 검출관 내부에 설치되어 각각의 검출관을 흐르는 가스의 온도를 검출 가능한 온도 측정기; 및
    각각의 검출관 내부에 연통하고, 각각의 검출관을 흐르는 가스의 동압 및 정압을 검출 가능하도록 동압계 및 정압계를 구비하는 압력 측정기;
    각각의 검출관을 흐르는 가스의 동압 및 정압을 이용하여 각각의 유속값을 산출하고, 각각의 검출관을 흐르는 가스의 온도, 해당 위치의 가스 유동 면적 및 상기 각각의 유속값을 이용하여 각각의 검출관을 흐르는 가스의 열량을 산출 가능한 산출부;
    산출된 위치별 가스 열량과 기준 열량을 대비하고, 그 결과에 따라 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 판단부;를 포함하는 가스 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각각의 검출관 내부에 연통하고, 각각의 검출관을 흐르는 가스의 성분을 검출 가능한 성분 분석기;를 포함하는 가스 검출 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    각각의 검출관에 퍼지 가스를 공급 가능하게 설치되는 퍼지 가스 공급기;를 포함하는 가스 검출 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급기가 상기 온도 측정기 및 압력 측정기와 번갈아 작동하도록 제어하는 작동 제어기;를 포함하는 가스 검출 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 산출부는 각각의 검출관을 흐르는 가스의 성분을 이용하여 가스의 이용률을 산출 가능한 가스 검출 장치.
  6. 용기 내에 처리물을 마련하는 과정;
    상기 용기 내에 가스 검출기를 삽입하는 과정;
    상기 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 온도를 검출하는 과정;
    상기 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 동압 및 정압을 검출하는 과정;
    검출된 가스의 온도, 동압, 정압 및 해당 위치의 가스 유동 면적을 이용하여 가스의 열량을 산출하는 과정;
    산출된 가스의 열량과 기준 열량을 대비하고, 그 결과에 따라 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정;을 포함하는 조업 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 용기의 반경방향으로 복수의 위치에서 가스의 성분을 검출하는 과정;
    검출된 가스의 성분을 이용하여, 가스의 이용률을 산출하는 과정;
    산출된 가스의 이용률을 이용하여, 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정;을 더 포함하는 조업 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 처리물의 위치별 장입 조건을 결정하는 과정은,
    산출된 가스의 열량과 기준 열량을 대비하여, 대비 결과에 따라 해당 위치로 장입되는 처리물의 입도 조건을 결정하는 과정;
    산출된 가스의 이용률과 기준 이용률을 대비하여, 대비 결과에 따라 해당 위치로 장입되는 처리물의 입도 조건 및 성분함량 조건을 결정하는 과정;을 포함하는 조업 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 가스의 온도를 검출하는 과정의 전 또는 후에 퍼지 가스를 공급하거나, 상기 가스의 가스의 압력 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정의 전 또는 후에 퍼지 가스를 공급하는 과정;을 포함하는 조업 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 가스의 온도를 검출하는 과정 및 상기 가스의 동압, 정압 및 성분 중 적어도 하나를 검출하는 과정을 동시에 수행하는 조업 방법.
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