KR20000001279A - Method for evaluating combustibility of fine coal in blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용선을 생산하는 고로공정에서 보조연료원으로 사용하는 미분탄의 연소성 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating combustibility of pulverized coal used as an auxiliary fuel source in a blast furnace producing molten iron process.
통상 고로조업에 있어 미분탄을 다량 취입할 경우 고로내에서 미분탄이 원활하게 연소되지 못하면 미연촤(char)가 고로내에 축적되어 통기 및 통액성의 장애나 장입물 강하가 용이하지 못하여 생산성이 떨어지고 연료비가 증가되는 경우가 종종 있다. 뿐만아니라 미연촤가 노외로 빠져 나올 경우에는 환경문제를 유발하기도 한다. 따라서, 미분탄의 연소성 관리는 고로조업에서 매우 중요한 조업관리요소중 하나이다. 특히, 고로내의 연소율을 추정하는 것은 고로 미분탄 취입조업뿐만아니라 전체 노황관리에 매우 유용한 정보가 된다.In general, when a large amount of pulverized coal is blown in the blast furnace operation, if the coal dust is not burned smoothly in the blast furnace, char is accumulated in the blast furnace, which impairs aeration and liquidity or makes it difficult to drop the contents of the charge. It is often increased. In addition, unscheduled outbreaks can lead to environmental problems. Therefore, combustibility management of pulverized coal is one of very important operation management factors in blast furnace operation. In particular, estimating the combustion rate in the blast furnace is very useful information not only in the blast furnace coal injection operation but also in the management of the whole blast furnace.
고로조업에서 미분탄의 연소율을 추정하는 방법은 여러 가지가 있는데, 기존에는 보통 휴풍중 연소대의 미연소탄을 채취하여 연소성을 평가하는 방법 등을 주로 이용하였으나, 실제 가동중 고로에서 미분탄의 연소성 평가가 불가능하다.There are several methods for estimating the combustion rate of pulverized coal in blast furnace operation. In the past, the method of evaluating the combustibility by collecting unburned coal from the combustion zone in the air is mainly used. impossible.
이에 따라 실제 고로조업시 미분탄의 연소성을 평가하는 방법이 다수 제안되어왔다. 그 대표적인 방법으로 일본 특개평5-17808호에는 고로 풍구부 관찰구에 방사온도계를 설치하여 연소대 단면의 온도분포를 측정하여 고온부의 면적비율로 상대적인 미분탄의 연소성을 평가하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이러한 방법은 미분탄이 연소하는 전체의 온도분포를 측정하여 연소성을 평가하는 것이 아니라 연소대 뒷부분 표면온도만을 측정하여 정확한 연소성 평가를 할 수 없다.Accordingly, a number of methods for evaluating the combustibility of pulverized coal in blast furnace operation have been proposed. As a representative method, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-17808 discloses a method of evaluating the relative combustibility of pulverized coal by measuring the temperature distribution of the cross section of the combustion zone by installing a radiation thermometer at the blast furnace bulge observation zone. However, this method does not evaluate the combustibility by measuring the entire temperature distribution of the pulverized coal, but only the surface temperature at the back of the combustion table to accurately evaluate the combustibility.
또한, 대한민국 공개특허 제97-43077호에서는 고로 연소대 주위의 미분탄을 채취하고, 채취된 미분탄을 분급하여 탄소함량을 분석한 다음, 분석된 탄소함량에 따른 실험식을 통해 연소대의 연소율 추정하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 미분탄 취입 고로에서 연소대의 연소성을 정량적으로 평가하는 유용한 방법이지만 역시 고로내 전체 연소성을 평가할 수는 없는 단점이 있다. 즉, 고로 풍구를 통해 취입되는 미분탄은 연소대에서 약 70%가 연소되고, 나머지 30% 정도는 고로내 가스와 함께 고로 상부로 상승하면서 탄소용손(carbon solution-loss)반응에 의해 소비되기 때문에 고로내의 정확한 연소성을 평가하기 위해서는 고로 연소대는 물론 고로의 내부에서의 연소성 평가가 이루어져야만 한다.In addition, Korean Patent Publication No. 97-43077 discloses a method of extracting pulverized coal around the blast furnace, analyzing the carbon content by classifying the collected pulverized coal, and then estimating the combustion rate of the combustion zone through an empirical formula according to the analyzed carbon content. Is disclosed. This method is a useful method for quantitatively evaluating the combustibility of the combustion zone in pulverized coal blast furnace, but also has the disadvantage that it is not possible to evaluate the overall combustibility in the blast furnace. That is, the pulverized coal injected through the blast furnace blast is burned about 70% in the combustion zone, and the remaining 30% is consumed by the carbon solution-loss reaction while rising to the top of the blast furnace together with the gas in the blast furnace. In order to evaluate the correct combustibility in the furnace, the combustibility evaluation in the blast furnace as well as the inside of the blast furnace must be made.
이에 본 발명은 고로에 보조연료원으로 사용하는 미분탄을 취입하는 고로조업의 연소성을 평가하는 종래의 방식과는 달리, 고로내부의 높이방향을 따라 미연촤를 채취하므로써, 고로내의 각 높이별로 미분탄의 연소성을 정확히 평가하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention, unlike the conventional method for evaluating the combustibility of the blast furnace operation injecting the pulverized coal used as an auxiliary fuel source in the blast furnace, by collecting the unburned coal along the height direction inside the blast furnace, The purpose is to provide a method for accurately evaluating combustibility.
도 1은 본 발명에 부합되는 샘플링장치의 개략 구성도1 is a schematic configuration diagram of a sampling apparatus according to the present invention
도 2는 도1의 장치를 적용한 고로의 내부 구조도2 is an internal structural diagram of the blast furnace to which the apparatus of FIG. 1 is applied
도 3은 본 발명에 의해 구한 미분탄 연소율을 고로 장입선 높이에 따라 보이는 그래프3 is a graph showing the pulverized coal combustion rate obtained by the present invention according to the blast furnace charging line height
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 ........ 고로 12 ....... 안내파이프10 ........ Blast furnace 12 ....... Guide pipe
14 ........ 개폐수단 20 ....... 샘플링장치14 ........ Opening and closing means 20 ....... Sampling device
21 ........ 안내관 22 ....... 포집수단21 ........ Guide 22 ....... Collecting Means
23 ........ 여과수단 24 ....... 밸브23 ........ Filtration means 24 ....... Valve
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 미분탄을 취입하는 고로조업의 연소성을 평가하는 방법에 있어서,The present invention for achieving the above object is a method for evaluating the combustibility of the blast furnace operation to inject pulverized coal,
상기 고로에 취입되는 미분탄의 성분분석에 의해 미리 미분탄중의 회분량(Apc)을 구하는 단계;Obtaining the ash content (A pc ) in the pulverized coal in advance by component analysis of the pulverized coal blown into the blast furnace;
고로의 높이 방향에 따라 일정 간격으로 미연촤시료를 채취하는 단계;Collecting unburned samples at regular intervals according to the height direction of the blast furnace;
채취된 시료에서 비중차를 이용하여 미연촤를 분리한 다음, 열시차분석을 통해 미연촤중 회분량(Ad)을 구하는 단계; 및Separating uncoated pellets using the specific gravity difference from the collected sample, and obtaining the ash content (A d ) of unburned pellets by thermal parallax analysis; And
상기에서 구한 미분탄중의 회분량(Apc), 미연촤중 회분량(Ad)을 수학식1에 대입하여 고로내의 연소율을 구하는 단계; 를 포함하여 구성되는 고로의 미분탄 연소성 평가방법에 관한 것이다.Calculating the combustion rate in the blast furnace by substituting the ash content (A pc ) in the pulverized coal and the ash content (A d ) in the unburned coal as described above; It relates to a pulverized coal combustibility evaluation method of the blast furnace comprising a.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
보통 고로에 취입하는 미분탄은 코크스 원료로 사용하는 석탄에 비해 휘발분을 많이 함유하고 있다. 이 때문에 상온 상태에서 갑자기 고온의 고로 연소대로 취입되면 순간적으로 승온과 휘발분의 방출이 일어나면서 취입미분탄의 70% 정도는 연소대에서 연소되나 나머지는 미연촤 형태로 연소가스와 함께 고로상부로 상승한다. 따라서, 본 발명은 고로의 연소대에서 채취된 미분탄을 기준으로 한 연소성 평가방법과는 달리, 고로의 높이방향에 따른 시료 채취를 통해 고로 내부 전체에 대한 연소성을 평가함에 특징이 있다.The pulverized coal usually blown into the blast furnace contains more volatile matter than the coal used as coke feedstock. Because of this, when the high temperature blast furnace is blown into the blast furnace at room temperature, 70% of the pulverized coal is combusted in the combustion zone, but the rest rises to the upper part of the blast furnace together with the combustion gas in the form of unburned fuel. . Therefore, the present invention is characterized by evaluating the combustibility of the entire blast furnace through sampling according to the height direction of the blast furnace, unlike the combustibility evaluation method based on pulverized coal collected from the blast furnace combustion zone.
우선, 본 발명에 의한 미연촤 시료 채취는 고로의 높이방향에 따라 고로내부에서 시료를 샘플링해야 한다. 이러한 채취는 도1과 같은 샘플링장치를 이용하면 가능하다. 도1은 본 발명에 부합되는 고로내부의 샘플링장치로서, 크게 안내관(21)과 포집수단(22), 및 여과수단(23)을 포함하여 구성된다. 상기 안내관(21)은 그 일측의 선단부에는 다수개의 구멍(21a)가 형성되어 있고, 타측은 포집수단(22)에 연결되어 있고, 구부릴 수 있도록 유연성을 갖는 파이프 등으로 제작된다.First, in the case of unburned sampling according to the present invention, the sample must be sampled from the inside of the blast furnace along the height direction of the blast furnace. This sampling can be performed using a sampling apparatus as shown in FIG. 1 is a sampling apparatus in a blast furnace in accordance with the present invention, and includes a guide tube 21, a collecting means 22, and a filtration means 23. As shown in FIG. The guide tube 21 has a plurality of holes (21a) is formed at the front end portion of the one side, the other side is connected to the collecting means 22, it is made of a flexible pipe or the like to bend.
상기 포집수단(22)는 사이클론 형태로 구성되며, 질소가스가 유입될 수 있도록 일측에는 밸브(24)가 부착되어 있다.The collecting means 22 is configured in the form of a cyclone, the valve 24 is attached to one side so that nitrogen gas can be introduced.
상기 여과수단(23)은 그 내부에 필터가 내장되어 포집수단(22)에 충만된 가스를 배출하고 미분 등을 여과한다.The filtering means 23 has a filter built therein to discharge the gas filled in the collecting means 22 and to filter the fine powder and the like.
도2는 고로(10)에 샘플링장치(20)가 설치된 상태를 보이고 있다. 통상의 고로는 도2와 같이, 노정맨홀부(11)의 하방으로 안내파이프(12)가 연결되어 있으며, 그 상부에는 개폐수단(14)이 형성되어 있다. 또 상기 개폐수단(14)와 맨홀 사이에는 고로 가스를 차단할 수 있는 개폐밸브(13)이 설치되어 있다.2 shows a state in which the sampling device 20 is installed in the blast furnace 10. As a conventional blast furnace, as shown in Fig. 2, the guide pipe 12 is connected to the lower part of the top manhole part 11, and the opening and closing means 14 is formed at the upper part thereof. In addition, an opening / closing valve 13 capable of blocking blast furnace gas is provided between the opening / closing means 14 and the manhole.
본 발명은 상기 개폐수단(14)의 내측에 탄력성이 있는 실리콘마개(15)를 마련하고, 이 실리콘 마개(15)의 중앙에 안내관(21)과 같은 직경의 관통홀을 마련한다. 상기 실리콘 마개(15)는 시료 채취시 노내가스가 누출되지 않도록 하는 역할을 한다.The present invention provides a resilient silicone stopper 15 inside the opening and closing means 14, and provides a through hole of the same diameter as the guide tube 21 in the center of the silicone stopper 15. The silicone stopper 15 serves to prevent leakage of the furnace gas during sampling.
본 발명에 의한 미연촤 시료 채취는, 우선 샘플링장치(20)의 안내관(21)을 안내파이프(12)의 내측으로 삽입하여 안내관(21)의 선단이 장입슈트(16)를 통해 장입된 장입물층(17)에 닿도록 한다. 이때, 상기 샘플링장치(20)의 안내관(21)은 실리콘마개(15)의 관통홀을 통해 안내관(21)의 자체 하중에 의해 용이하게 고로 내부로 삽입될 수 있다. 보다 용이한 삽입을 위해서는 실리콘마개의 관통홀 내측에 진공그리스를 채워 두는 것이 바람직하다.In the uncoated sample collection according to the present invention, the guide tube 21 of the sampling device 20 is first inserted into the guide pipe 12 so that the tip of the guide tube 21 is charged through the charging chute 16. Make contact with the charge layer 17. At this time, the guide tube 21 of the sampling device 20 can be easily inserted into the blast furnace by the self-load of the guide tube 21 through the through hole of the silicon stopper 15. For easier insertion, it is preferable to fill the vacuum grease inside the through hole of the silicone stopper.
상기 샘플링장치(20)를 이용한 본 발명의 시료채취는 상기 안내파이프(12)에 보호되어 장입물에 묻혀 강하된 안내관(21)의 선단에 마련된 구멍(21a)를 통해 고로 가스와 함께 올라오는 미연촤를 채취하게 된다. 즉, 맨홀하부의 안내파이프(12)에 안내관(21)이 삽입된 상태에서 시료를 채취하기 전에는 밸브(24)를 열어 안내관(21)의 다른 선단을 통해 고로내 가스의 압력보다 높은 압력으로 질소가스를 주입하다가 시료채취시점에 질소가스를 막아 고로가스와 함께 시료를 안내관(21)의 구멍(21a)를 통해 올라오게 한다. 고로가스가 미연촤와 함께 안내관(21)에 들어오면 시료 포집수단(22)에 시료가 쌓이고, 가스는 여과수단을 통해 밖으로 배출된다. 본 발명에서 시료는 안내관(21)의 삽입길이와 고로내 장입물의 강하속도를 고려하여 고로 높이방향을 따라 일정 간격으로 채취함이 바람직하다.Sampling of the present invention using the sampling device 20 is raised with the blast furnace gas through the hole (21a) provided at the tip of the guide pipe 21 is protected by the guide pipe 12, buried in the charge and dropped. Uncollected will be collected. That is, the valve 24 is opened and the pressure higher than the pressure of the gas in the blast furnace through the other end of the guide tube 21 before the sample is taken while the guide tube 21 is inserted into the guide pipe 12 in the lower part of the manhole. While injecting nitrogen gas into the sample at the time of sampling, the nitrogen gas is blocked so that the sample comes up through the hole 21a of the guide tube 21 together with the blast furnace gas. When the blast furnace gas enters the guide tube 21 together with the unburned gas, the sample accumulates in the sample collecting means 22, and the gas is discharged out through the filtering means. In the present invention, the sample is preferably taken at regular intervals along the blast furnace height direction in consideration of the insertion length of the guide tube 21 and the dropping speed of the blast furnace load.
이같이 채취된 시료는 고로내의 분진으로 철광석 가루와 코크스 및 미분탄 미연촤가 혼재되어 있다. 미연촤는 코크스에 비해 많은 기공을 갖는 둥근 형태의 조직을 나타내 밀도가 코크스에 비해 적어 가볍다. 따라서, 채취한 시료중 미연촤는 철광석이나 코크스 가루에 비해 가벼워 비중차에 의해 분리해 낼 수 있다.The sample thus collected is dust in the blast furnace, which contains iron ore powder, coke and pulverized coal. Unreacted shows a rounded structure with more pores than coke, and its density is lighter than that of coke. Therefore, in the sample collected, unburned steel is lighter than iron ore or coke powder and can be separated by specific gravity.
본 발명에서는 클로로포름과 메틸렌요오드를 혼합한 용액과 같은 비중액을 써서 비중차에 의해 미연촤를 분리해 낸다.In the present invention, the unleaded wax is separated by specific gravity difference using a specific gravity liquid such as a solution in which chloroform and methylene iodine are mixed.
그 다음, 분리된 미연촤는 수학식1에 의해 고로 내부의 연소율(ηpc)을 구할 수 있다.Then, the separated unburned fuel can obtain the combustion rate (η pc ) inside the blast furnace by Equation (1).
여기서, Ad: 미연촤중 회분량(%)Where A d : ash content (%)
Apc:미분탄중 회분량(%)A pc : Ash content in pulverized coal (%)
이때 미분탄중 회분량(Apc)는 고로에 취입전 미분탄의 공업분석을 통해 구하면 된다.The ash content in the pulverized coal (A pc ) can be obtained through industrial analysis of pulverized coal before blowing into the blast furnace.
또한, 미연촤중 회분량(Apc)은 채취한 시료의 무게(Wa)를 달고 난 후, 열시차분석을 통해 완전히 연소시키고 남은 회분량의 무게(Wb)를 달아 수학식2와 같이 구할 수 있다.In addition, the unburned ash content (A pc ) weighs the collected sample (W a ), and then burns it completely through thermal lag analysis, and weighs the remaining ash content (W b ) as shown in Equation 2 You can get it.
이와같은 일련의 과정을 고로 높이방향에 따라 각 부위별로 채취된 시료에 적용하여 고로내 각 위치별 연소율이 얻어진다.This series of processes is applied to the samples collected for each part along the blast furnace height direction to obtain the combustion rate for each position in the blast furnace.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예]EXAMPLE
실 고로조업에서 도2와 같은 샘플링장치를 이용하여 높이방향에 따라 시료를 채취하고, 채취된 시료를 의 미연촤를 클로로포름 용액 20%와 메틸렌요오드 용액 80%(비중 1.76)에 의해 분리해 낸 다음, 열시차분석을 통해 미연촤중 회분량을 구하고, 고로 장입선 높이에 따른 미분탄의 연소율을 측정하였다.In the furnace operation, samples are taken along the height direction using a sampling device as shown in Fig. 2, and the samples are separated by 20% of chloroform solution and 80% of methylene iodine solution (specific gravity 1.76). The ash content of unburned coal was determined by thermal parallax analysis, and the combustion rate of pulverized coal was measured according to the blast furnace charging line height.
도3은 본 발명에 의해 고로 높이방향의 일정한 간격으로 시료를 채취하여 미분탄의 연소율을 측정한 결과이다.3 is a result of measuring the combustion rate of pulverized coal by taking samples at regular intervals in the blast furnace height direction according to the present invention.
도3에 도시된 바와 같이, 고로 연소대에서 완전히 연소되지 못했던 미연촤가 고로 상부로 올라오면서 연소율이 증가된 것을 알 수 있다. 이는 미연촤중 탄소가 다음과 같은 탄소용손반응에 의해 소비됨으로써 미분탄의 연소율이 증가되는 것을 보이고 있음을 의미한다.As shown in Figure 3, it can be seen that the combustion rate is increased as the unburned fuel, which was not completely burned in the blast furnace, rises to the top of the blast furnace. This means that the combustion rate of pulverized coal is shown to be increased by the consumption of unburned carbon by the following carbon loss reaction.
C + CO2= 2COC + CO 2 = 2CO
이러한 반응은 흡열반응으로 고로내의 온도와 이산화탄소 가스 조성에 따라 영향을 받는다. 결국 이 반응이 잘 일어나기 위해서는 고로내의 가스류 분포나 온도분포의 제어가 필요한데, 본 발명에서는 구해지는 고로내 각 부위별 정확한 미분탄의 연소율은 이러한 정보활용에 매우 유용한 것이다.This reaction is endothermic and is affected by the temperature in the blast furnace and the carbon dioxide gas composition. As a result, in order for this reaction to occur well, it is necessary to control the gas flow distribution and the temperature distribution in the blast furnace. In the present invention, the combustion rate of the fine pulverized coal for each part in the blast furnace is very useful for utilizing such information.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 고로의 각 부위별 정확한 미분탄 연소율을 제공하므로써 고로내의 온도와 가스류 분류에 매우 유용한 정보로서 활용될 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by providing an accurate pulverized coal combustion rate for each part of the blast furnace, there is an effect that can be utilized as very useful information for the temperature and gas flow classification in the blast furnace.
Claims (2)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-1998-0021470A KR100362648B1 (en) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | A method for evaluating combustibility of pulverized coal in blast furnace |
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| KR10-1998-0021470A KR100362648B1 (en) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | A method for evaluating combustibility of pulverized coal in blast furnace |
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|---|---|---|---|---|
| KR20030053883A (en) * | 2001-12-24 | 2003-07-02 | 한국남동발전 주식회사 | Methode and Apparatus for Gathering Fly Ash by Using a Cyclone for Unburned Carbon Analysis in a Power Plant |
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1998
- 1998-06-10 KR KR10-1998-0021470A patent/KR100362648B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR100362648B1 (en) | 2003-02-05 |
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