KR101898733B1 - 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 이용한 코크스 소화장치 및 코크스 소화방법 - Google Patents
일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 이용한 코크스 소화장치 및 코크스 소화방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 일산화탄소 및 이산화탄소를 함유하는 냉각가스를 냉각챔버에 공급하는 냉각가스 공급부; 상기 냉각가스를 이용하여 적열 코크스를 냉각시키며, 냉각된 코크스를 배출하는 코크스 배출부를 포함하는 냉각챔버; 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스를 냉각챔버로부터 배출하는 냉각가스 배출부; 및 상기 냉각가스 배출부와 연결되며, 냉각가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 배출을 조절하는 일산화탄소 농도 측정부를 포함하는 코크스 소화장치 및 냉각 가스로 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 공급하여 적열 코크스를 냉각시키는 코크스 냉각단계; 상기 코크스 냉각 단계에서 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각 가스를 순환시키는 냉각 가스 순환단계; 및 상기 냉각 가스 순환단계의 냉각 가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 냉각 가스의 배출을 조절하는 냉각 가스 배출단계를 포함하는 코크스 소화방법을 제공한다.
본 발명의 코크스 소화장치 및 소화방법을 사용함으로써, 코크스를 냉각시킴과 함께 제철 부생가스인 전로가스를 재활용하여 고농도의 일산화탄소를 얻을 수 있다. 상기 고농도의 일산화탄소는 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 고순도로 정제하여 석유화학제품의 합성 원료로 사용할 수 있다.
본 발명의 코크스 소화장치 및 소화방법을 사용함으로써, 코크스를 냉각시킴과 함께 제철 부생가스인 전로가스를 재활용하여 고농도의 일산화탄소를 얻을 수 있다. 상기 고농도의 일산화탄소는 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 고순도로 정제하여 석유화학제품의 합성 원료로 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 이용한 코크스 소화장치 및 코크스 소화방법 에 관한 것이다.
제철 공정에서 고로용 코크스를 제조하기 위해서는 코크스 오븐에 배합탄을 투입하여 1,000℃ 이상의 고온에서 20시간 이상 건류를 하고, 고온의 적열 코크스를 배출, 냉각한 후에 고로에 소결광과 같이 투입하여 선철을 제조하는 열원 및 환원제로 사용된다. 이러한 코크스 제조 공정에서 건류 후 배출되는 고온의 적열 코크스는 1,000℃ 이상의 고온을 가지고 있으므로 이의 냉각을 위해 물을 이용한 습식 또는 질소를 이용한 건식 냉각 방법을 사용하게 된다.
상기 질소를 대체할 수 있는 물질로 일산화탄소를 들 수 있다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 질소와 일산화탄소의 열용량(heat capacity, Cp)이 유사하여 기존 코크스 소화 공정에 순환가스로 대체하여도 적열코크스의 현열을 회수할 수 있다.
상기 일산화탄소를 함유하는 가스로서 전로가스(Linz-Donawitz Converter Gas, LDG)를 들 수 있는데, 상기 전로가스는 고로에서 만들어진 용선 내 포함된 불순물을 제거하기 위해 전로(Converter, Basic Oxygen Furnace)에 용선을 담고 여기에 부원료로 소석회, 돌로마이트, 합금철 등을 넣고 고압의 산소를 주입하여 정련하는 공정 중 발생하는 제철 부생가스이다. 여기서 발생한 전로가스는 1,500℃ 이상의 고온으로 이를 먼저 냉각하고 분진을 제거한 후에 제철 공정 내 연료 가스로 사용하고 있다.
전로가스(LDG, Linze Donawitz Gas)와 종래의 냉각가스의 구성 성분은 하기 표 1과 같다.
| 구성 성분 | 전로가스 조성 (부피 %) | 종래 냉각가스 (부피%) |
| 일산화탄소(CO) | 60~70 | 3.5 |
| 질소(N2) | 10~20 | 71.3 |
| 이산화탄소(CO2) | 10~20 | 17.6 |
| 수소(H2) | 2 | 1.6 |
| 산소(O2) | <1 | 0.0 |
| 물(H2O) | <2 | 5.0 |
| 총계 | 100 | 100 |
종래의 코크스 건식 소화에서 챔버에 투입되는 냉각가스의 일산화탄소 및 질소 농도의 합은 대략 73~75% 이고, 전로가스 내에 포함된 일산화탄소 및 질소 농도의 합은 대략 70~80% 로서, 종래의 코크스 건식 소화에서 챔버에 투입되는 순환 가스 내 질소 농도는 70% 대로 높으나, 전로가스에서는 일산화탄소의 농도가 60% 대로 높다.
본 발명의 한 측면은 종래의 코크스 건식 소화에서 냉각가스로 사용되는 질소 대신에 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 사용하고, 상기 냉각가스 내의 일산화탄소 농도에 따라 상기 냉각가스를 분리 배출함으로써, 적열 코크스의 현열을 회수함과 동시에 고농도의 일산화탄소 가스를 얻을 수 있는 코크스 소화장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 측면은 종래의 코크스 건식 소화에서 냉각가스로 사용되는 질소 대신에 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 사용하고, 상기 냉각가스 내의 일산화탄소 농도에 따라 상기 냉각가스를 분리 배출함으로써, 적열 코크스의 현열을 회수함과 동시에 고농도의 일산화탄소 가스를 얻을 수 있는 코크스 소화장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 일산화탄소 및 이산화탄소를 함유하는 냉각가스를 냉각챔버에 공급하는 냉각가스 공급부; 상기 냉각가스를 이용하여 적열 코크스를 냉각시키며, 냉각된 코크스를 배출하는 코크스 배출부를 포함하는 냉각챔버; 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스를 냉각챔버로부터 배출하는 냉각가스 배출부; 및 상기 냉각가스 배출부와 연결되며, 냉각가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 배출을 조절하는 일산화탄소 농도 측정부를 포함하는 코크스 소화장치가 제공된다.
상기 일산화탄소 농도 측정부는 일산화탄소 함량이 78 vol% 이상인 냉각가스를 배출하도록 제어하는 것일 수 있다.
상기 냉각가스 배출부는 일산화탄소 함량이 78 vol% 미만인 냉각가스를 상기 냉각챔버로 순환시키는 것일 수 있다.
상기 코크스 소화장치는 상기 냉각가스 배출부의 냉각가스와 스팀을 열교환하는 가스/스팀 열교환기를 추가로 구비할 수 있다.
상기 코크스 소화장치는 상기 냉각가스 공급부에 공급되는 냉각가스를 상기 냉각가스 배출부에서 배출되는 냉각가스와 열교환하여 승온시키는 냉각가스 열교환기를 추가로 구비할 수 있다.
상기 냉각가스 열교환기에 의해 승온된 냉각가스의 온도는 150~200℃일 수 있다.
상기 코크스 소화장치는 상기 냉각가스 배출부에서 배출된 냉각가스에 포함된 일산화탄소를 분리 및 정제하는 일산화탄소 분리 및 정제장치를 추가로 구비할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 냉각가스로 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 공급하여 적열 코크스를 냉각시키는 코크스 냉각단계; 상기 코크스 냉각 단계에서 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스를 순환시키는 냉각가스 순환단계; 및 상기 냉각가스 순환단계의 냉각가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 냉각가스의 배출을 조절하는 냉각가스 배출단계를 포함하는 코크스 소화방법 이 제공된다.
상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 일산화탄소 함량이 60 vol% 이상일 수 있다.
상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 전로가스(LDG)일 수 있다.
상기 냉각가스 배출단계는 일산화탄소 함량이 78 vol% 이상인 냉각가스를 배출하는 것일 수 있다.
상기 코크스 소화방법은 상기 코크스 냉각단계에서 공급되는 냉각가스를 상기 냉각가스 배출단계의 냉각가스와 열교환하여 승온시키는 냉각가스 열교환 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 냉각가스 열교환 단계에서 승온된 냉각가스의 온도는 150~200℃일 수 있다.
상기 코크스 소화방법은 상기 냉각가스 배출단계의 배출되는 냉각가스에 포함된 일산화탄소를 분리 및 정제하는 일산화탄소 분리 및 정제단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 코크스 소화장치 및 소화방법을 사용함으로써, 코크스를 냉각시킴과 함께 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스인 전로가스를 재활용하여 고농도의 일산화탄소를 얻을 수 있다. 상기 고농도의 일산화탄소는 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 고순도로 정제하여 석유화학제품의 합성 원료로 사용할 수 있다.
도 1은 질소와 일산화탄소의 온도에 따른 열용량 변화를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 코크스 소화장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 배출 냉각가스의 조성비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 코크스 소화장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 배출 냉각가스의 조성비를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 질소와 일산화탄소의 온도에 따른 열용량 변화를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 코크스 소화장치를 개략적으로 도시한 것이며, 도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1의 배출 냉각가스의 조성비를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명은 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 이용한 코크스 소화장치 및 소화방법에 관한 것으로서, 종래의 코크스 소화장치의 냉각가스로 사용되는 질소와 열용량이 비슷한 일산화탄소를 다량으로 포함하는 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 냉각가스로 사용하며, 상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스로는 제철 부생가스인 전로가스(LDG)를 사용할 수 있다. 상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스 내의 이산화탄소와 적열 코크스의 반응으로 일산화탄소가 생성되므로, 코크스 소화장치 내에서 순환하는 냉각가스는 고농도의 일산화탄소를 함유하게 되며, 이를 배출 및 분리 및 정제하여 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료 또는 석유화학제품의 합성 원료로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 일산화탄소 및 이산화탄소를 함유하는 냉각가스를 냉각챔버(2)에 공급하는 냉각가스 공급부(4); 상기 냉각가스를 이용하여 적열 코크스를 냉각시키며, 냉각된 코크스를 배출하는 코크스 배출부(3)를 포함하는 냉각챔버(2); 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스를 냉각챔버(2)로부터 배출하는 냉각가스 배출부(6); 및 상기 냉각가스 배출부(6)와 연결되며, 냉각가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 배출을 조절하는 일산화탄소 농도 측정부(5)를 포함하는 코크스 소화장치가 제공된다.
도 2의 코크스 소화장치에 나타난 바와 같이, 코크스 버킷(1)에 의해 적열 코크스가 냉각챔버(2)에 투입되면, 상기 냉각챔버(2)에 냉각가스가 투입되어 적열 코크스의 현열을 회수하게 되며, 냉각된 코크스는 코크스 배출부(3)로 배출된다. 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스는 냉각가스 배출부(6)로 배출되는데, 냉각가스의 일산화탄소 함량을 측정하는 일산화탄소 농도 측정부(5)가 상기 배출되는 냉각가스의 일산화탄소 농도에 따라 배출을 조절한다.
본 발명의 코크스 소화장치는 냉각가스로 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 사용하며, 상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 일산화탄소의 함량이 60 vol% 이상인 것일 수 있다. 상기 일산화탄소의 열용량은 질소와 비슷하므로 적열 코크스의 현열을 회수할 수 있는데, 일산화탄소의 함량이 60 vol% 미만인 경우 적열 코크스의 현열을 충분히 회수할 수 없어 코크스 소화효율이 떨어지게 된다.
상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 특별히 한정하지 않으나 제철 부생가스인 전로가스를 사용할 수 있다. 표 1에 나타낸 바와 같이 상기 전로가스는 일산화탄소 60~70 vol%, 이산화탄소 10~20 vol%를 포함하므로 냉각가스로 사용할 수 있다. 상기 전로가스가 코크스 소화장치의 냉각가스로 상기 냉각챔버(2)에 투입되면, 상기 전로가스 내의 이산화탄소와 적열 코크스가 Boudouard 반응에 의해 하기 화학식 1과 같이 반응하여 일산화탄소가 생성된다.
상기 이산화탄소와 적열 코크스의 반응에 의해 상기 냉각가스의 일산화탄소 함량이 증가하게 되며, 상기 일산화탄소 농도 측정부(5)는 냉각가스 배출부(6)의 냉각가스의 일산화탄소의 함량을 측정하여, 일산화탄소 함량이 78 vol% 이상인 경우 냉각가스를 배출할 수 있다. 상기 일산화탄소의 함량은 특별히 제한하지 않으나, 78 vol% 미만인 경우, 상기 냉각가스내의 일산화탄소 함량이 적어 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료 또는 석유화학제품의 합성 원료로 사용하기에 적합하지 않다.
상기 냉각가스 배출부(6)는 냉각가스의 일산화탄소 농도가 78% 미만인 경우에는 냉각가스를 상기 냉각챔버(2)로 순환시키는 것일 수 있다. 또한, 순환되는 냉각가스는 적열 코크스의 현열을 회수하였으므로, 가스/스팀 열교환기(8)에 의해 냉각가스와 열교환하여 스팀을 제조할 수 있다. 열교환되어 제조된 스팀의 용도는 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어 증기 터빈 등에 이용될 수 있다. 또한, 열교환기에 의해 냉각된 냉각가스는 냉각챔버(2)에 다시 공급되어 적열 코크스의 현열을 회수할 수 있다.
냉각가스로 사용되는 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 상기 냉각가스 공급부(4)에 공급되기 전에 가스저장탱크에 저장되어 50℃이하의 온도로 유지된다. 상기 냉각가스를 코크스 소화장치에 공급하기 전에 승온시키면, 적열 코크스의 현열을 회수한 후 배출되는 냉각가스의 온도가 상승하므로, 상기 가스/스팀 열교환기(8)에 의한 증기 제조 효율을 높일 수 있다. 상기 냉각가스 배출부(6)에서 배출되는 냉각가스는 약 800~930℃이므로, 이 열을 이용하여 공급되는 냉각가스를 승온시킬 수 있다. 따라서, 상기 코크스 소화장치는 상기 냉각가스 공급부(4)에 공급되는 냉각가스를 상기 냉각가스 배출부(6)에서 배출되는 냉각가스와 열교환하여 승온시키는 냉각가스 열교환기(7)를 추가로 구비할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 냉각가스 열교환기(7)에 의해 승온된 냉각가스의 온도는 150~200℃일 수 있다.
상기 냉각가스 배출부(6)에서 배출되는 냉각가스는 일산화탄소의 함량이 78 vol%이상이므로 별도의 정제 없이 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료로 사용될 수 있으나, 석유화학제품의 합성 원료로 사용되기 위해서는 보다 높은 농도의 일산화탄소가 요구된다. 따라서, 상기 코크스 소화장치는 일산화탄소 분리 및 정제장치를 추가로 구비함으로써 상기 냉각가스 배출부(6)에서 배출된 냉각가스에 포함된 일산화탄소를 분리 및 정제할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나 상기 분리 및 정제장치에 의해 95 vol%이상의 일산화탄소 가스를 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 냉각가스로 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 공급하여 적열 코크스를 냉각시키는 코크스 냉각단계; 상기 코크스 냉각 단계에서 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스를 순환시키는 냉각가스 순환단계; 및 상기 냉각가스 순환단계의 냉각가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 냉각가스의 배출을 조절하는 냉각가스 배출단계를 포함하는 코크스 소화방법 이 제공된다.
상기 코크스 냉각단계에서는 적열 코크스에 냉각가스를 공급하게 되는데, 본 발명의 코크스 소화방법은 상기 냉각가스로 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 사용하며, 상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 일산화탄소의 함량이 60 vol% 이상인 것일 수 있다. 상기 일산화탄소의 열용량은 질소와 비슷하므로 적열 코크스의 현열을 회수할 수 있는데, 일산화탄소의 함량이 60 vol% 미만인 경우 적열 코크스의 현열을 충분히 회수할 수 없어 코크스 소화효율이 떨어지게 된다.
상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 특별히 한정하지 않으나 제철 부생가스인 전로가스를 사용할 수 있다. 표 1에 나타낸 바와 같이 상기 전로가스는 일산화탄소 60~70 vol%, 이산화탄소 10~20 vol%를 포함한다.
상기 코크스 냉각단계에서는 냉각가스 내의 이산화탄소와 적열 코크스가 Boudouard 반응에 의해 상기 화학식 1과 같이 반응하여 일산화탄소가 생성된다.
상기 냉각가스 순환단계에서는 상기 코크스 냉각 단계에서 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스를 순환시키게 된다. 상기 순환되는 냉각가스는 순환 과정에서 열교환 등의 수단에 의해 냉각되면서 스팀을 제조할 수 있으며, 냉각된 냉각가스는 다시 코크스 냉각단계에 공급되어 적열 코크스를 냉각시키는 데 이용될 수 있다.
상기 냉각가스 배출단계에서는 상기 냉각가스 순환단계의 냉각가스의 일산화탄소의 함량을 측정하여, 일산화탄소 함량이 78 vol% 이상인 경우 냉각가스를 배출할 수 있다. 상기 일산화탄소의 함량은 특별히 제한하지 않으나, 78 vol% 미만인 경우, 상기 냉각가스내의 일산화탄소 함량이 적어 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료 또는 석유화학제품의 합성 원료로 사용하기에 적합하지 않다.
냉각가스인 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 상기 코크스 냉각단계에 공급되기 전에 가스저장탱크에 저장되어 50℃이하의 온도로 유지된다. 상기 냉각가스를 코크스 냉각단계 전에 승온시키면, 적열 코크스의 현열을 회수한 후 배출되는 냉각가스의 온도가 상승하여, 상기 냉각가스 순환단계에서 효율적으로 열교환에 의해 스팀을 제조할 수 있다. 상기 냉각가스 배출단계의 냉각가스는 약 800~930℃이므로 이 열을 이용하여 상기 코크스 냉각단계에 공급되는 냉각가스를 승온시킬 수 있다. 따라서, 상기 코크스 소화방법은 상기 코크스 냉각단계에서 공급되는 냉각가스를 상기 냉각가스 배출단계의 냉각가스와 열교환하여 승온시키는 냉각가스 열교환 단계를 추가로 포함할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 냉각가스 열교환 단계에 의해 승온된 냉각가스의 온도는 150~200℃일 수 있다.
상기 냉각가스 배출단계의 냉각가스는 일산화탄소의 함량이 80 vol%이상이므로 별도의 정제 없이 제철 공정의 연료가스나 철광석의 환원 원료로 사용될 수 있으나, 석유화학제품의 합성 원료로 사용되기 위해서는 보다 높은 농도의 일산화탄소가 요구된다. 따라서, 상기 코크스 소화방법은 일산화탄소 분리 및 정제단계를 추가로 포함함으로써 상기 냉각가스 배출단계의 냉각가스에 포함된 일산화탄소를 분리 및 정제할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나 상기 분리 및 정제단계에 의해 95 vol%이상의 일산화탄소 가스를 얻을 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 2의 코크스 소화장치의 냉각챔버에 적열 코크스 1톤을 투입하였으며, 냉각가스 공급부에 하기 표 2의 조성을 가지는 50℃의 전로가스를 시간당 1400N㎥ 로 투입하였다.
상기 코크스 소화장치를 10시간 운전 후, 냉각가스 배출부에서 배출된 냉각가스의 가스 배출량, 조성 및 온도를 하기 표 3에 나타내었다. 또한 상기 배출된 냉각가스의 조성비 그래프를 도 3에 도시하였다.
[실시예 2]
상기 코크스 소화장치에 투입되는 전로가스의 온도가 160℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였으며, 냉각가스 배출부에서 배출된 냉각가스의 가스 배출량, 조성 및 온도를 하기 표 3에 나타내었다. 또한 상기 배출된 냉각가스의 조성비 그래프를 도 3에 도시하였다.
[비교예 1]
상기 코크스 소화장치에 표 2의 기재된 조성을 가지는 160℃의 질소 함유가스를 냉각가스로 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였으며, 냉각가스 배출부에서 배출된 냉각가스의 가스 배출량, 조성 및 온도를 하기 표 3에 나타내었다. 또한 상기 배출된 냉각가스의 조성비 그래프를 도 3에 도시하였다.
| 챔버 투입 조건 | 단위 | 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 2 | ||
| 가스 투입량 | (N㎥/hr) | 1,400 | 1,400 | 1,400 | ||
| 조성 | 일산화탄소 | CO | (vol%) | 4 | 65 | 65 |
| 질소 | N2 | (vol%) | 73 | 15 | 15 | |
| 이산화탄소 | CO2 | (vol%) | 16 | 16 | 16 | |
| 수소 | H2 | (vol%) | 2 | 2 | 2 | |
| 산소 | O2 | (vol%) | 0 | 0 | 0 | |
| 물 | H2O | (vol%) | 5 | 2 | 2 | |
| 가스 투입 온도 | (℃) | 50 | 50 | 160 | ||
| 챔버 배출 상태 | 단위 | 비교예 1 | 실시예 1 | 실시예 2 | ||
| 가스 배출량 | (N㎥/hr) | 1,578 | 1,590 | 1,635 | ||
| 조성 | 일산화탄소 | CO | (vol%) | 28 | 79 | 80 |
| 질소 | N2 | (vol%) | 63 | 13 | 13 | |
| 이산화탄소 | CO2 | (vol%) | 3 | 4 | 3 | |
| 수소 | H2 | (vol%) | 5 | 3.3 | 3.3 | |
| 산소 | O2 | (vol%) | 0 | 0 | 0 | |
| 물 | H2O | (vol%) | 1 | 0.7 | 0.7 | |
| 가스 배출 온도 | (℃) | 850 | 880 | 900 | ||
상기 표 3 및 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 전로가스를 냉각가스로 사용한 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 투입시의 일산화탄소 함량이 65 vol%였으나, 배출된 냉각가스의 일산화탄소의 함량은 각각 79 vol% 및 80 vol%로 증가하였음을 알 수 있다. 한편, 실시예 1 및 2의 투입시 이산화탄소 함량은 각각 16 vol%였으나, 배출된 냉각가스의 이산화탄소의 함량은 각각 4 vol% 및 3 vol%로 감소하였음을 알 수 있다.
따라서, 전로가스 내의 이산화탄소가 적열 코크스와 반응하여 일산화탄소를 생성하였으며, 상기 배출되는 냉각가스는 일산화탄소의 농도가 높아 제철 공정이나 철광석 환원 등의 공정에 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
한편, 실시예 2의 가스 배출 온도는 실시예 1에 비해 20℃가 높음을 알 수 있다. 따라서, 공급되는 냉각가스를 승온시킬 경우 열교환기에 의한 증기 제조 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1: 코크스 버킷 2: 냉각챔버
3: 코크스 배출부 4: 냉각가스 공급부
5: 일산화탄소 농도 측정부 6: 냉각가스 배출부
7: 냉각가스 열교환기 8: 가스/스팀 열교환기
3: 코크스 배출부 4: 냉각가스 공급부
5: 일산화탄소 농도 측정부 6: 냉각가스 배출부
7: 냉각가스 열교환기 8: 가스/스팀 열교환기
Claims (14)
- 일산화탄소 및 이산화탄소를 함유하는 냉각가스를 냉각챔버에 공급하는 냉각가스 공급부;
상기 냉각가스를 이용하여 적열 코크스를 냉각시키며, 냉각된 코크스를 배출하는 코크스 배출부를 포함하는 냉각챔버;
상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각가스를 냉각챔버로부터 배출하는 냉각가스 배출부;
상기 냉각가스 배출부와 연결되며, 냉각가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 배출을 조절하는 일산화탄소 농도 측정부; 및
상기 냉각가스 공급부에 공급되는 냉각가스를 상기 냉각가스 배출부에서 배출되는 냉각가스와 열교환하여 승온시키는 냉각가스 열교환기를 포함하고,
상기 냉각가스 열교환기에 의해 승온된 냉각가스의 온도는 150~200℃인 코크스 소화장치. - 제1 항에 있어서, 상기 일산화탄소 농도 측정부는 일산화탄소 함량이 78 vol% 이상인 냉각가스를 배출하도록 제어하는 것인 코크스 소화장치.
- 제2 항에 있어서, 상기 냉각가스 배출부는 일산화탄소 함량이 78 vol% 미만인 냉각가스를 상기 냉각챔버로 순환시키는 것인 코크스 소화장치.
- 제3 항에 있어서, 상기 냉각가스 배출부의 냉각가스와 스팀을 열교환하는 가스/스팀 열교환기를 추가로 구비하는 코크스 소화장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 냉각가스 배출부에서 배출된 냉각가스에 포함된 일산화탄소를 분리 및 정제하는 일산화탄소 분리 및 정제장치를 추가로 구비하는 코크스 소화장치.
- 냉각 가스로 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 공급하여 적열 코크스를 냉각시키는 코크스 냉각단계;
상기 코크스 냉각 단계에서 상기 적열 코크스의 현열을 회수한 냉각 가스를 순환시키는 냉각 가스 순환단계;
상기 냉각 가스 순환단계의 냉각 가스의 일산화탄소 농도를 측정하여 냉각 가스의 배출을 조절하는 냉각 가스 배출단계; 및
상기 코크스 냉각단계에서 공급 되는 냉각 가스를 상기 냉각 가스 배출단계의 냉각 가스와 열교환하여 승온시키는 냉각 가스 열교환 단계를 포함하고,
상기 냉각 가스 열교환 단계에서 승온된 냉각 가스의 온도는 150~200℃인 코크스 소화방법. - 제8 항에 있어서, 상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 일산화탄소 함량이 60 vol% 이상인 것인 코크스 소화방법.
- 제9 항에 있어서, 상기 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스는 전로가스(LDG)인 코크스 소화방법.
- 제8 항에 있어서, 상기 냉각 가스 배출단계는 일산화탄소 함량이 78 vol% 이상인 냉각 가스를 배출하는 것인 코크스 소화방법.
- 삭제
- 삭제
- 제8 항에 있어서, 상기 냉각 가스 배출단계의 배출되는 냉각 가스에 포함된 일산화탄소를 분리 및 정제하는 일산화탄소 분리 및 정제단계를 추가로 포함하는 코크스 소화방법.
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| KR1020120126287A KR101898733B1 (ko) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 이용한 코크스 소화장치 및 코크스 소화방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120126287A KR101898733B1 (ko) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 이용한 코크스 소화장치 및 코크스 소화방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140059923A KR20140059923A (ko) | 2014-05-19 |
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| KR1020120126287A KR101898733B1 (ko) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | 일산화탄소 및 이산화탄소 함유가스를 이용한 코크스 소화장치 및 코크스 소화방법 |
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Citations (1)
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| JP2011202271A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-10-13 | Jfe Steel Corp | 酸化炭素含有ガスの利用方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09221675A (ja) * | 1996-02-17 | 1997-08-26 | Nippon Steel Corp | コークス乾式消火方法 |
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| KR101138183B1 (ko) * | 2009-05-19 | 2012-05-10 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 이산화탄소를 이용한 코크스 건식 소화 방법 |
-
2012
- 2012-11-08 KR KR1020120126287A patent/KR101898733B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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| JP2011202271A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-10-13 | Jfe Steel Corp | 酸化炭素含有ガスの利用方法 |
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| KR20140059923A (ko) | 2014-05-19 |
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