KR102250328B1 - System of selective catalytic reduction and methods of controlling the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제철 공정 중 소결 공정에서 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절한 상태에서, 상기 선택적 촉매 환원 반응기로부터 배출되는 질소산화물의 양을 고려하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는, 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법을 제공한다. The present invention provides the selective catalytic reduction reactor in consideration of the amount of nitrogen oxides discharged from the selective catalytic reduction reactor while controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction (SCR) reactor during the sintering process during the iron making process. It provides a method for controlling the operation of a selective catalytic reduction (SCR) system, characterized in that the supply amount of the reducing agent is adjusted.

Figure R1020190089523
Figure R1020190089523

Description

선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 운전 제어 방법{SYSTEM OF SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION AND METHODS OF CONTROLLING THE SAME}Selective catalytic reduction system and its operation control method {SYSTEM OF SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION AND METHODS OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 제철 공정 시스템 및 이의 운전 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소결 공정과 관련된 선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 운전 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an iron making process system and a method for controlling the operation thereof, and more particularly, to a selective catalytic reduction system related to a sintering process and a method for controlling the operation thereof.

제철 공정 중 소결 공정은 철광석을 고로 등에 장입하기 쉬운 괴상의 형태로 가공하기 위한 공정으로서 철광석, 첨가제 및 바인더 등을 혼합한 후 고온에서 소결하는 공정이다. 상기 공정으로 투입되는 원료에서 가스가 대량으로 발생하는데, 상기 가스에는 황산화물, 질소산화물 및 기타 할로겐 화합물 등의 유해 가스가 다량 포함되어 있으며 이를 제거하기 위한 설비가 추가되고 있다. The sintering process in the iron making process is a process for processing iron ore into a lump shape that is easy to be charged into a blast furnace, etc., and is a process of sintering at high temperature after mixing iron ore, an additive, and a binder. A large amount of gas is generated from the raw material introduced in the process, and the gas contains a large amount of harmful gases such as sulfur oxide, nitrogen oxide, and other halogen compounds, and facilities for removing them are being added.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0130727 (2011.12.06. 공개)에 개시되어 있다.Background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 2011-0130727 (published on Dec. 6, 2011).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 SCR 배기가스 내 질소산화물을 제거함에 있어서 성능저하 없이 최대 효율을 내고, 가열 장치의 연료 소모량을 저감하여 설비의 전체 운영비를 절감할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 운전 제어 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the present invention is a selective catalytic reduction system and operation thereof that can achieve maximum efficiency without deteriorating performance in removing nitrogen oxides in SCR exhaust gas, and reduce the fuel consumption of the heating device to reduce the overall operating cost of the facility. It is to provide a control method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법은 제철 공정 중 소결 공정에서 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절한 상태에서, 상기 선택적 촉매 환원 반응기로부터 배출되는 질소산화물의 양을 고려하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하는 것을 특징으로 한다. The operation control method of the selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention to achieve the above object is a state in which the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction (SCR) reactor during the sintering process is controlled. In, in consideration of the amount of nitrogen oxides discharged from the selective catalytic reduction reactor, it is characterized in that the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor is adjusted.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서, 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 상기 배기가스의 온도는 상기 반응기의 전단 및 후단에 배치된 센서에 의해 측정된 온도 정보를 기반하여 열교환기 및 덕트버너를 제어하여 조절되며, 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량은 상기 반응기의 전단 및 후단에 배치된 센서에 의해 측정된 질소산화물의 정량 정보를 기반으로 환원제 공급장치를 제어하여 조절될 수 있다. In the method for controlling the operation of the selective catalytic reduction (SCR) system, the temperature of the exhaust gas introduced into the selective catalytic reduction reactor is based on temperature information measured by sensors disposed at the front and rear ends of the reactor, and the heat exchanger and It is controlled by controlling the duct burner, and the amount of the reducing agent supplied to the selective catalytic reduction reactor is controlled by controlling the reducing agent supply device based on quantitative information of nitrogen oxide measured by sensors disposed at the front and rear ends of the reactor. I can.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서, 상기 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위하여, i) 소결광 생산시 장입 탄 종류와 소결광 생산량, ii) 탈황 효율에 따른 SO2 농도, iii) COG 및 LNG 단가 및 사용량, iv) 상기 반응기로부터 배출되는 암모니아의 양, v) 상기 반응기 내의 촉매 오염도를 더 고려할 수 있다. In the method for controlling the operation of the selective catalytic reduction (SCR) system, in order to control the supply amount of the reducing agent introduced into the reactor, i) the type of coal charged and the amount of sintered ore produced during the production of the sintered ore, ii) the SO 2 concentration according to the desulfurization efficiency, iii ) COG and LNG unit cost and usage, iv) the amount of ammonia discharged from the reactor, v) the degree of catalyst contamination in the reactor may be further considered.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서, 상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기에 유입되는 배기가스의 온도는 220 ~ 320℃로 조절할 수 있다. In the method for controlling the operation of the selective catalytic reduction (SCR) system, the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction (SCR) reactor may be adjusted to 220 to 320°C.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템은 철광석을 고온에서 소결하는 소결기; 상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 먼지를 제거하는 집진기; 상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 황산화물을 제거하는 배그필터(Bag Filter); 상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기; 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하기 위한 열교환기 및 덕트버너; 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위한 환원제 공급장치; 상기 집진기와 상기 배그필터 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 1 센서부; 상기 배그필터와 상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 2 센서부; 상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기의 후단에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물, 암모니아의 양을 측정하는 제 3 센서부; 상기 제 1 센서부, 상기 제 2 센서부 및 상기 제 3 센서부에서 측정된 정량 정보를 기반으로, 열교환기 및 덕트버너를 제어하며 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하고, 상기 환원제 공급장치를 제어하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하는, 제어부; 를 포함한다. A selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object comprises: a sintering machine for sintering iron ore at high temperature; A dust collector for removing dust from the exhaust gas generated from the sintering machine; A bag filter for removing sulfur oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine; A selective catalytic reduction (SCR) reactor for removing nitrogen oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine; A heat exchanger and a duct burner for controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor; A reducing agent supply device for controlling the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor; A first sensor unit disposed between the dust collector and the bag filter to measure the temperature of exhaust gas and amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides; A second sensor unit disposed between the bag filter and the selective catalytic reduction (SCR) reactor to measure the temperature of exhaust gas and amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides; A third sensor unit disposed at the rear end of the selective catalytic reduction (SCR) reactor to measure the temperature of the exhaust gas and the amount of sulfur oxide, nitrogen oxide, and ammonia; Based on the quantitative information measured by the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit, the heat exchanger and the duct burner are controlled, and the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor is controlled, A control unit for controlling the reducing agent supply device to control the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor; Includes.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템에서, 상기 제어부는 상기 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위하여, i) 소결광 생산시 장입 탄 종류와 소결광 생산량, ii) 탈황 효율에 따른 SO2 농도, iii) COG 및 LNG 단가 및 사용량, iv) 상기 반응기로부터 배출되는 암모니아의 양, v) 상기 반응기 내의 촉매 오염도를 더 고려할 수 있다. In the selective catalytic reduction (SCR) system, the control unit controls the supply amount of the reducing agent introduced into the reactor, i) the type of coal charged and the amount of sintered ore produced during the production of the sintered ore, ii) SO 2 concentration according to the desulfurization efficiency, iii) The COG and LNG unit cost and usage, iv) the amount of ammonia discharged from the reactor, v) the degree of catalyst contamination in the reactor may be further considered.

본 발명의 실시예에 따르면, SCR 배기가스 내 질소산화물을 제거함에 있어서 성능저하 없이 최대 효율을 내고, 가열 장치의 연료 소모량을 저감하여 설비의 전체 운영비를 절감할 수 있는 선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 운전 제어 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, a selective catalytic reduction system capable of reducing the overall operating cost of the facility by reducing the amount of fuel consumption of the heating device and reducing the fuel consumption of the heating device and operation thereof in removing the nitrogen oxide in the SCR exhaust gas without deteriorating the performance Control method can be implemented. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템에서 제어부를 기준으로 한 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법의 일부를 도해하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서 선택적 촉매 환원 반응기의 자율 운전에 영향을 미치는 인자별 수식 표준화를 도식화한 도면이다. 1 is a schematic diagram of a selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a part of a method of controlling an operation of a selective catalytic reduction (SCR) system based on a control unit in a selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating standardization of equations for each factor affecting autonomous operation of a selective catalytic reduction reactor in a method for controlling the operation of a selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원 시스템 및 이의 운전 제어 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. The selective catalytic reduction system according to an embodiment of the present invention and a method for controlling the operation thereof will be described in detail. Terms to be described later are terms appropriately selected in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

제철 공정 중 소결 공정은 철광석을 고로 등에 장입하기 쉬운 괴상의 형태로 가공하기 위한 공정으로서 철광석, 첨가제 및 바인더 등을 혼합한 후 고온에서 소결하는 공정이다. 상기 공정으로 투입되는 원료에서 가스가 대량으로 발생하는데, 상기 가스에는 황산화물, 질소산화물 및 기타 할로겐 화합물 등의 유해 가스가 다량 포함되어 있으며 이를 제거하기 위한 설비가 추가되고 있다. 그 중 질소산화물 제거를 위해 선택적 촉매 환원(SCR) 탈질 설비를 주로 사용하는데 이를 적용하기 위해서는 배기가스 온도를 250℃ 이상 상승시켜야 하나 대부분의 소결 공정의 배기가스 온도는 140℃ 전후이므로 별도의 승온장치가 필요하다. 종래의 SCR 장치의 경우, 미리 설정된 일정량의 환원제가 지속적으로 SCR 반응기에 공급하도록 설계되어 있어 환원제가 낭비되고, 또한 소결 청정배기가스 설비 전체 운영비도 상승하는 문제점을 갖고 있다. 이에 따라 SCR 배기가스 내 질소산화물을 제거함에 있어서 성능저하 없이 최대 효율을 내고, 가열 장치의 연료 소모량을 저감하여 설비의 전체 운영비를 절감할 수 있는 SCR 시스템의 최적운전 제어 기술이 필요한 실정이다.The sintering process in the iron making process is a process for processing iron ore into a lump shape that is easy to be charged into a blast furnace, and is a process of sintering at high temperature after mixing iron ore, additives, and binders. A large amount of gas is generated from the raw material introduced in the process, and the gas contains a large amount of harmful gases such as sulfur oxide, nitrogen oxide, and other halogen compounds, and facilities for removing them are being added. Among them, selective catalytic reduction (SCR) denitrification equipment is mainly used to remove nitrogen oxides. To apply this, the exhaust gas temperature must be raised to 250℃ or higher, but since the exhaust gas temperature of most sintering processes is around 140℃, a separate heating device Need In the case of a conventional SCR device, since it is designed to continuously supply a predetermined amount of reducing agent to the SCR reactor, the reducing agent is wasted, and the overall operating cost of the sintering clean exhaust gas facility is increased. Accordingly, there is a need for an optimal operation control technology of the SCR system that can achieve maximum efficiency without deteriorating performance in removing nitrogen oxides in SCR exhaust gas, and reduce the fuel consumption of the heating device to reduce the overall operating cost of the facility.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템을 개요적으로 도해하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템에서 제어부를 기준으로 한 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법의 일부를 도해하는 블록도이다. 1 is a diagram schematically illustrating a selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a control unit in a selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention. A block diagram illustrating a part of a method of controlling the operation of a selective catalytic reduction (SCR) system.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템(1000)은 철광석을 고온에서 소결하는 소결기(110); 상기 소결기(110)에서 발생하는 배기가스 중 먼지를 제거하는 집진기(120); 상기 소결기(110)에서 발생하는 배기가스 중 황산화물을 제거하는 배그필터(130, Bag Filter); 상기 소결기(110)에서 발생하는 배기가스 중 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원 반응기(140); 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하기 위한 열교환기 및 덕트버너(230); 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위한 환원제 공급장치(220); 상기 집진기(120)와 상기 배그필터(130) 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 1 센서부(310); 상기 배그필터(130)와 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140) 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 2 센서부(320); 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)의 후단에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물, 암모니아의 양을 측정하는 제 3 센서부(330); 상기 제 1 센서부(310), 상기 제 2 센서부(320) 및 상기 제 3 센서부(330)에서 측정된 정량 정보를 기반으로, 열교환기 및 덕트버너(230)를 제어하며 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하고, 상기 환원제 공급장치(220)를 제어하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하는, 제어부(400); 를 포함한다.1 and 2, a selective catalytic reduction (SCR) system 1000 according to an embodiment of the present invention includes a sintering machine 110 for sintering iron ore at high temperature; A dust collector 120 for removing dust from the exhaust gas generated from the sintering machine 110; A bag filter 130 for removing sulfur oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine 110; A selective catalytic reduction reactor 140 for removing nitrogen oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine 110; A heat exchanger and a duct burner 230 for controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor 140; A reducing agent supply device 220 for controlling the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor 140; A first sensor unit 310 disposed between the dust collector 120 and the bag filter 130 to measure the temperature of the exhaust gas and the amount of sulfur oxides and nitrogen oxides; A second sensor unit 320 disposed between the bag filter 130 and the selective catalytic reduction reactor 140 to measure the temperature of the exhaust gas and the amount of sulfur oxides and nitrogen oxides; A third sensor unit 330 disposed at the rear end of the selective catalytic reduction reactor 140 to measure the temperature of the exhaust gas and the amount of sulfur oxide, nitrogen oxide, and ammonia; Based on the quantitative information measured by the first sensor unit 310, the second sensor unit 320, and the third sensor unit 330, the heat exchanger and the duct burner 230 are controlled and the selective catalytic reduction A control unit 400 for controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the reactor 140 and controlling the reducing agent supply device 220 to control the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor 140; Includes.

철광석을 고온에서 소결하는 소결기(110)에서 발생하는 배기가스는 소결기(110)로부터 굴뚝(150, stack)까지 이르는 배관(105)을 통하여 이송된다. 굴뚝(150)에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 4센서부(340)가 더 제공될 수 있다. 소결기(110)에는 소결 장입량 탄 및 소결광 생산량을 분석하는 장치(210)가 더 제공될 수도 있다. Exhaust gas generated from the sintering machine 110 for sintering iron ore at high temperature is transferred through a pipe 105 extending from the sintering machine 110 to the chimney 150 (stack). A fourth sensor unit 340 which is disposed on the chimney 150 and measures the temperature of the exhaust gas and amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides may be further provided. The sintering machine 110 may be further provided with an apparatus 210 for analyzing the amount of coal and sintered ore output in the sintering charge.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템에서, 상기 제어부(400)는 상기 반응기(140)에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위하여, i) 소결광 생산시 장입 탄 종류와 소결광 생산량, ii) 탈황 효율에 따른 SO2 농도, iii) COG 및 LNG 단가 및 사용량, iv) 상기 반응기(140)로부터 배출되는 암모니아의 양, v) 상기 반응기(140) 내의 촉매 오염도를 더 고려할 수 있다. In the selective catalytic reduction (SCR) system, the control unit 400 controls the supply amount of the reducing agent introduced into the reactor 140, i) the type of coal charged and the amount of sintered ore produced during the production of the sintered ore, and ii) according to the desulfurization efficiency. SO 2 concentration, iii) COG and LNG unit cost and usage, iv) the amount of ammonia discharged from the reactor 140, v) the degree of catalyst contamination in the reactor 140 may be further considered.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법은 제철 공정 중 소결 공정에서 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 유입되는 배기가스의 온도를 조절한 상태에서, 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)로부터 배출되는 질소산화물의 양을 고려하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하는 것을 특징으로 한다. In a method for controlling the operation of the selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention, in a state in which the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor 140 is controlled in the sintering process during the iron making process, the selective catalytic reduction In consideration of the amount of nitrogen oxide discharged from the reactor 140, it is characterized in that the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor 140 is adjusted.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서, 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 유입되는 상기 배기가스의 온도는 상기 반응기의 전단 및 후단에 배치된 센서(310, 320, 330, 340)에 의해 측정된 온도 정보를 기반하여 열교환기 및 덕트버너(230)를 제어하여 조절되며, 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 투입되는 환원제의 공급량은 상기 반응기의 전단 및 후단에 배치된 센서(310, 320, 330, 340)에 의해 측정된 질소산화물의 정량 정보를 기반으로 환원제 공급장치(220)를 제어하여 조절될 수 있다. In the method of controlling the operation of the selective catalytic reduction (SCR) system, the temperature of the exhaust gas introduced into the selective catalytic reduction reactor 140 is sensors 310, 320, 330, 340 disposed at the front and rear ends of the reactor. It is controlled by controlling the heat exchanger and the duct burner 230 based on the temperature information measured by, and the supply amount of the reducing agent injected into the selective catalytic reduction reactor 140 is a sensor 310 disposed at the front and rear ends of the reactor. Based on the quantitative information of nitrogen oxide measured by 320, 330, 340, it may be adjusted by controlling the reducing agent supply device 220.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서, 상기 반응기(140)에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위하여, i) 소결광 생산시 장입 탄 종류와 소결광 생산량, ii) 탈황 효율에 따른 SO2 농도, iii) COG 및 LNG 단가 및 사용량, iv) 상기 반응기로부터 배출되는 암모니아의 양, v) 상기 반응기 내의 촉매 오염도를 더 고려할 수 있다. In the method of controlling the operation of the selective catalytic reduction (SCR) system, in order to control the supply amount of the reducing agent introduced into the reactor 140, i) the type of coal charged and the amount of sintered ore produced during the production of the sintered ore, ii) SO 2 according to the desulfurization efficiency. Concentration, iii) COG and LNG unit cost and usage, iv) amount of ammonia discharged from the reactor, v) degree of catalyst contamination in the reactor may be further considered.

상기 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서, 상기 선택적 촉매 환원 반응기(140)에 유입되는 배기가스의 온도는 220 ~ 320℃로 조절할 수 있다. In the method for controlling the operation of the selective catalytic reduction (SCR) system, the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor 140 may be adjusted to 220 to 320°C.

상술한 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템 및 이의 운전 제어 방법에 따르면, SCR 배기가스 내 질소산화물을 제거함에 있어서 성능저하 없이 최대 효율을 내고, 가열 장치의 연료 소모량을 저감하여 설비의 전체 운영비를 절감할 수 있다. 즉, SCR 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 질소산화물의 환원 반응 효율이 최적화 될 수 있는 온도로 제어하고, 이와 같은 상태에서 SCR 반응기로부터 배출되는 질소산화물의 양에 따라 환원제 공급량을 제어함을 통해, SCR 반응기의 환원반응 효율을 향상시킴과 함께 환원제 공급량을 최적화 할 수 있다. 또한 가열 장치의 연료 소모량을 저감하고 열 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 소결광 생산량과 연동하여 질소산화물 부하값을 보정하고 이를 환원제 공급량 결정에 적용함으로써 최적량의 환원제 공급량을 결정할 수 있다.According to the above-described selective catalytic reduction (SCR) system and its operation control method, it is possible to achieve maximum efficiency without deteriorating performance in removing nitrogen oxides in SCR exhaust gas, and to reduce the fuel consumption of the heating device to reduce the overall operating cost of the facility. I can. That is, by controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR reactor to a temperature at which the reduction reaction efficiency of nitrogen oxides can be optimized, and controlling the amount of reducing agent supplied according to the amount of nitrogen oxides discharged from the SCR reactor in this state. , It is possible to optimize the supply amount of the reducing agent while improving the reduction reaction efficiency of the SCR reactor. In addition, it is possible to reduce the fuel consumption of the heating device and improve the thermal efficiency. Furthermore, by correcting the nitrogen oxide load value in conjunction with the production amount of the sintered ore and applying it to the determination of the amount of the reducing agent supplied, the optimal amount of the reducing agent supplied can be determined.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법에서 선택적 촉매 환원 반응기의 자율 운전에 영향을 미치는 인자별 수식 표준화를 도식화한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating standardization of equations for each factor affecting autonomous operation of a selective catalytic reduction reactor in a method for controlling the operation of a selective catalytic reduction (SCR) system according to an embodiment of the present invention.

앞선 기술한 바와 같이 본 발명은 SCR 반응기 내 질소산화물(NOx) 인입 농도 뿐만 아니라 황산화물(SOx) 인입 농도, 반응온도, 촉매 오염도, 유량, 열교환기(GGH) 효율 등을 기반으로 최적 운전 인자를 결정함으로써 최적량의 환원제 공급 및 온도에서 운전할 수 있는 SCR 시스템의 최적 운전제어를 제공할 수 있다. SCR 시스템의 최적 운전 제어를 위한 각 영향 인자는 다음과 같다.As previously described, the present invention operates optimally based on not only nitrogen oxide (NO x ) inlet concentration in the SCR reactor, but also sulfur oxide (SO x ) inlet concentration, reaction temperature, catalyst contamination, flow rate, and heat exchanger (GGH) efficiency. By determining a factor, it is possible to provide an optimal operation control of an SCR system capable of supplying an optimum amount of reducing agent and operating at a temperature. Each influencing factor for optimal operation control of the SCR system is as follows.

① 반응 온도 : 연료량, 공기량, GGH 효율, 유량① Reaction temperature: fuel volume, air volume, GGH efficiency, flow rate

② NOx 인입 농도 : 소결 장입 탄 종류, 소결광 생산량② NO x incoming concentration: sintered charged coal type, sintered ore output

③ SOx 인입 농도 : 탈황효율, 소결 장입 탄 종류, 소결광 생산량, 배가스 습도③ SO x incoming concentration: desulfurization efficiency, type of sintered coal, sintered ore production, flue gas humidity

④ 유량 : 소결 장입 탄 종류, 소결광 생산량, 유입공기 온도조건④ Flow rate: type of sintered charged coal, sintered ore output, inlet air temperature condition

⑤ 촉매 오염도 : 촉매 비표면적, 촉매 기공 부피(Pore volume), SOx 전환율, 반응온도, NH3 슬립(Slip), 설비 가동 시간, 촉매 차압 ⑤ Catalyst contamination: catalyst specific surface area, catalyst pore volume, SOx conversion rate, reaction temperature, NH 3 slip, facility operation time, catalyst differential pressure

본 발명에 따른 SCR 시스템의 최적 운전 제어 장치의 제어 수단은 첫 번째로 소결 장입 탄 종류 및 생산량을 측정하여 성분을 분석하고, 이에 따른 유량을 확인하여 유입공기 온도를 측정하고, 두 번째로 SOx 탈황효율 및 배가스 습도를 측정한다. 또한 SCR 반응기 전단의 온도센서의 의해 검출된 배기가스의 온도와 질소산화물 검출센서로부터 검출된 질소산화물 정량 정보를 기반하여, 최적 온도와 환원제의 양이 공급되도록 열교환기 및 덕트버너(LNG, COG 사용량), 환원제 공급장치가 제어된다. 목표 농도 최적 운전제어를 위해 각 반응기 위치에서 측정되는 센서 값과 분석 데이터를 통해 SCR 반응기의 최적 온도 및 환원제 투입량을 결정한다. The control means of the optimal operation control device of the SCR system according to the present invention firstly measures the type and production amount of sintered charged coal to analyze the composition, check the flow rate accordingly to measure the inlet air temperature, and secondly, SOx desulfurization Measure efficiency and flue gas humidity. In addition, based on the exhaust gas temperature detected by the temperature sensor in front of the SCR reactor and the nitrogen oxide quantitative information detected from the nitrogen oxide detection sensor, the heat exchanger and duct burner (LNG, COG usage) are supplied so that the optimum temperature and the amount of reducing agent are supplied. ), the reducing agent supply device is controlled. For optimal operation control of target concentration, the optimum temperature of the SCR reactor and the amount of reducing agent input are determined through sensor values and analysis data measured at each reactor location.

본 발명은 SCR 반응기를 통해 소결공정에서 배출되는 질소산화물(NOx)을 환원, 제거함에 있어서, SCR 반응기에 공급되는 환원제의 공급량과 온도제어를 최적화하는 기술을 제공한다. SCR 반응기 최적운전을 위한 환원제 공급량과 덕트 버너는 각 센서를 통해 분석된 영향 인자를 통해 최적 운전 제어 장치와 연동되어 제어가 된다. SCR 반응기에 투입되는 환원제 공급량의 최적화는 1) 소결광 생산시 장입 탄(Fuel NOx)과 생산량, 2) 탈황효율에 따른 SO2 농도 3) COG, LNG 단가에 따른 덕트버너 및 열교환기 온도 4) SCR 반응기로부터 배출되는 질소산화물 및 암모니아 양 5) 촉매 오염도를 고려할 수 있다. SCR 반응기로부터 배출되는 질소산화물의 양에 따라 SCR 반응기에 투입되는 환원제의 양을 선택적으로 조절해야 하며, SCR 반응기 내에서 질소산화물 환원반응을 일정하게 유지시키기 위해서 SCR 반응기 내에 유입되는 배기가스 온도를 최적 온도로 일정하게 유지시켜야 한다. 이러한 SCR 최적 운전 제어 장치는 지속적으로 강화되고 있는 대기오염 배출허용기준 및 총량 규제에 대응 가능한 조건으로 최적 운전 제어가 된다. The present invention provides a technology for optimizing the supply amount and temperature control of the reducing agent supplied to the SCR reactor in reducing and removing nitrogen oxides (NOx) discharged from the sintering process through the SCR reactor. The reducing agent supply amount and the duct burner for the optimal operation of the SCR reactor are controlled in conjunction with the optimum operation control device through the influence factor analyzed through each sensor. Optimization of the amount of reducing agent supplied to the SCR reactor is 1) coal (Fuel NO x ) and production amount in the production of sintered ore, 2) SO 2 concentration according to desulfurization efficiency 3) Duct burner and heat exchanger temperature according to COG and LNG unit cost 4) The amount of nitrogen oxides and ammonia discharged from the SCR reactor 5) The degree of catalyst contamination can be considered. According to the amount of nitrogen oxide discharged from the SCR reactor, the amount of reducing agent introduced into the SCR reactor must be selectively adjusted, and the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR reactor is optimal to maintain a constant nitrogen oxide reduction reaction in the SCR reactor. It must be kept constant at the temperature. This SCR optimal operation control device becomes the optimal operation control under conditions capable of responding to the continuously strengthening air pollution emission limit standards and total amount regulations.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above, the embodiments of the present invention have been mainly described, but various changes or modifications may be made at the level of those skilled in the art. These changes and modifications can be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the claims set forth below.

Claims (6)

철광석을 고온에서 소결하는 소결기;
상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 먼지를 제거하는 집진기;
상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 황산화물을 제거하는 배그필터(Bag Filter);
상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기;
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하기 위한 열교환기 및 덕트버너;
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위한 환원제 공급장치;
상기 집진기와 상기 배그필터 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 1 센서부;
상기 배그필터와 상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 2 센서부;
상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기의 후단에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물, 암모니아의 양을 측정하는 제 3 센서부; 및
상기 제 1 센서부, 상기 제 2 센서부 및 상기 제 3 센서부에서 측정된 정량 정보를 기반으로, 열교환기 및 덕트버너를 제어하며 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하고, 상기 환원제 공급장치를 제어하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하는, 제어부; 를 포함하는, 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법이며,
제철 공정 중 소결 공정에서 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절한 상태에서, 상기 선택적 촉매 환원 반응기로부터 배출되는 질소산화물의 양을 고려하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하되,
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 상기 배기가스의 온도는 상기 제1 센서부, 제2 센서부 및 제3 센서부에 의해 측정된 온도 정보를 기반하여 제어부를 통해 열교환기 및 덕트버너를 제어하여 조절되며,
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량은 상기 제1 센서부, 제2 센서부 및 제3 센서부에 의해 측정된 질소산화물의 정량 정보를 기반으로 제어부를 통해 환원제 공급장치를 제어하여 조절되는 것을 특징으로 하는,
선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법.A sintering machine for sintering iron ore at high temperature;
A dust collector for removing dust from the exhaust gas generated from the sintering machine;
A bag filter for removing sulfur oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine;
A selective catalytic reduction (SCR) reactor for removing nitrogen oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine;
A heat exchanger and a duct burner for controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor;
A reducing agent supply device for controlling the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor;
A first sensor unit disposed between the dust collector and the bag filter to measure the temperature of exhaust gas and amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides;
A second sensor unit disposed between the bag filter and the selective catalytic reduction (SCR) reactor to measure the temperature of exhaust gas and amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides;
A third sensor unit disposed at the rear end of the selective catalytic reduction (SCR) reactor to measure the temperature of the exhaust gas and the amount of sulfur oxide, nitrogen oxide, and ammonia; And
Based on the quantitative information measured by the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit, the heat exchanger and the duct burner are controlled, and the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor is controlled, A control unit for controlling the reducing agent supply device to adjust the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor; It is an operation control method of a selective catalytic reduction (SCR) system comprising a,
A reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor in consideration of the amount of nitrogen oxides discharged from the selective catalytic reduction reactor while controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction (SCR) reactor during the sintering process during the iron making process But adjust the supply of
The temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor is controlled by controlling the heat exchanger and the duct burner through a control unit based on temperature information measured by the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit. And
The supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor is controlled by controlling the reducing agent supply device through the control unit based on quantitative information of nitrogen oxide measured by the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit. Characterized in that,
A method of controlling the operation of a selective catalytic reduction (SCR) system. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위하여, i) 소결광 생산시 장입 탄 종류와 소결광 생산량, ii) 탈황 효율에 따른 SO2 농도, iii) COG 및 LNG 단가 및 사용량, iv) 상기 반응기로부터 배출되는 암모니아의 양, v) 상기 반응기 내의 촉매 오염도를 더 고려하는 것을 특징으로 하는,
선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법.The method of claim 1,
In order to control the amount of reducing agent supplied to the reactor, i) the type of coal charged and the output of the sintered ore during the production of the sintered ore, ii) the concentration of SO 2 according to the desulfurization efficiency, iii) the cost and amount of COG and LNG, and iv) discharged from the reactor. The amount of ammonia to be, v) characterized in that further taking into account the degree of contamination of the catalyst in the reactor,
A method of controlling the operation of a selective catalytic reduction (SCR) system. 제 1 항에 있어서,
상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기에 유입되는 배기가스의 온도는 220 ~ 320℃로 조절하는 것을 특징으로 하는,
선택적 촉매 환원(SCR) 시스템의 운전 제어 방법.The method of claim 1,
Characterized in that the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction (SCR) reactor is controlled to 220 ~ 320 ℃,
A method of controlling the operation of a selective catalytic reduction (SCR) system. 철광석을 고온에서 소결하는 소결기;
상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 먼지를 제거하는 집진기;
상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 황산화물을 제거하는 배그필터(Bag Filter);
상기 소결기에서 발생하는 배기가스 중 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기;
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하기 위한 열교환기 및 덕트버너;
상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위한 환원제 공급장치;
상기 집진기와 상기 배그필터 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 1 센서부;
상기 배그필터와 상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기 사이에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물의 양을 측정하는 제 2 센서부;
상기 선택적 촉매 환원(SCR) 반응기의 후단에 배치되어 배기가스의 온도 및 황산화물, 질소산화물, 암모니아의 양을 측정하는 제 3 센서부;
상기 제 1 센서부, 상기 제 2 센서부 및 상기 제 3 센서부에서 측정된 정량 정보를 기반으로, 열교환기 및 덕트버너를 제어하며 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 유입되는 배기가스의 온도를 조절하고, 상기 환원제 공급장치를 제어하여 상기 선택적 촉매 환원 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하는, 제어부; 를 포함하는,
선택적 촉매 환원(SCR) 시스템.A sintering machine for sintering iron ore at high temperature;
A dust collector for removing dust from the exhaust gas generated from the sintering machine;
A bag filter for removing sulfur oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine;
A selective catalytic reduction (SCR) reactor for removing nitrogen oxides from the exhaust gas generated from the sintering machine;
A heat exchanger and a duct burner for controlling the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor;
A reducing agent supply device for controlling the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor;
A first sensor unit disposed between the dust collector and the bag filter to measure the temperature of exhaust gas and amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides;
A second sensor unit disposed between the bag filter and the selective catalytic reduction (SCR) reactor to measure the temperature of exhaust gas and amounts of sulfur oxides and nitrogen oxides;
A third sensor unit disposed at the rear end of the selective catalytic reduction (SCR) reactor to measure the temperature of the exhaust gas and the amount of sulfur oxide, nitrogen oxide, and ammonia;
Based on the quantitative information measured by the first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit, the heat exchanger and the duct burner are controlled, and the temperature of the exhaust gas flowing into the selective catalytic reduction reactor is controlled, A control unit for controlling the reducing agent supply device to adjust the supply amount of the reducing agent introduced into the selective catalytic reduction reactor; Containing,
Selective Catalytic Reduction (SCR) system. 제 5 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 반응기에 투입되는 환원제의 공급량을 조절하기 위하여, i) 소결광 생산시 장입 탄 종류와 소결광 생산량, ii) 탈황 효율에 따른 SO2 농도, iii) COG 및 LNG 단가 및 사용량, iv) 상기 반응기로부터 배출되는 암모니아의 양, v) 상기 반응기 내의 촉매 오염도를 더 고려하는 것을 특징으로 하는,
선택적 촉매 환원(SCR) 시스템.

The method of claim 5,
In order to control the supply amount of the reducing agent introduced into the reactor, the control unit includes: i) the type of coal charged and the production amount of the sintered ore during the production of the sintered ore, ii) the SO 2 concentration according to the desulfurization efficiency, iii) the cost and amount of COG and LNG, iv) the above Characterized in that the amount of ammonia discharged from the reactor, v) further taking into account the degree of contamination of the catalyst in the reactor,
Selective Catalytic Reduction (SCR) system.
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