KR20020027010A - Blast Furnace Operating Method Injecting Fine Coal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고로제선공정(高爐製銑工程, 이하 '고로'라고 약함)에서 풍구(風口)를 통해 미분탄(微粉炭)를 취입하는 고로조업방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 취입되는 미분탄 탄종의 고유물성과 미분탄 취입조건을 기초로하여 고로내 미분탄의 연소성을 추정하고 이에 근거하여 미분탄을 취입하는 고로조업방법에 관한 것이다.The present invention relates to a blast furnace operating method for blowing pulverized coal through a blowhole in a blast furnace preliminary process (hereinafter, referred to as `` blast furnace ''), and more specifically The present invention relates to a blast furnace operating method for estimating the combustibility of pulverized coal in the blast furnace based on the intrinsic physical properties and the pulverized coal blowing conditions.
고로조업에서는 코크스를 사용하고 있는데, 이 코크스는 고로조업에서 주요한 연료로써, 연소시 발생하는 열량과 CO가스는 고로조업의 주요한 열원과 환원제의 역할을 수행하고 있을 뿐만 아니라 고로 전영역에 걸쳐 유일하게 고체상태로 존재하기 때문에 고로상부에서의 통기성(通氣性)과 고로하부에서의 통액성(通液性)의 기능도 가지고 있다.Coke is used in blast furnace operation. This coke is the main fuel in the blast furnace operation. The heat generated from combustion and CO gas not only play the role of the main heat source and reducing agent in the blast furnace operation, but are also unique throughout the blast furnace. Since it exists in the solid state, it also has the function of breathability in the upper part of the blast furnace and liquid permeability in the lower part of the blast furnace.
그러나, 이러한 코크스를 제조하는 코코스로(爐)가 노후화됨에 따라 환경오염물질의 누출량이 증대되고, 또한 설비의 신설시 환경설비 투자에 따른 막대한 투자비의 부담 등으로 인하여 코코스로의 가동율을 낮추어 이러한 부담을 줄이기 위한 방안이 모색되고 있다.However, as the cocos furnace for manufacturing such coke is deteriorated, the amount of leakage of environmental pollutants is increased, and the burden of cocos furnace is lowered due to the huge investment cost due to the investment in environmental facilities when new facilities are installed. There is a search for a solution.
이러한 관점에서 종래의 코크스의 역할을 부분적으로 치환하기 위한 목적으로 풍구를 통한 미분탄의 취입조업이 주요한 조업기술로 대두되고 있으며, 각 제철소에서는 경쟁적으로 미분탄 취입비를 증대시키기 위한 기술개발에 노력하고 있다.In view of this, in order to partially replace the role of the conventional coke, the pulverized coal blowing operation through the tuyere has emerged as the main operation technology, and each steel mill is making efforts to develop technologies to increase the pulverized coal blowing cost competitively. .
현재 약 200kg/t-용선 이상, 즉 고로 코크스 사용량의 약 40% 이상 수준의 미분탄 취입비로 장기간 안정적으로 조업한 실적들이 발표되고 있는 실정이다.At present, the results of long-term stable operation with pulverized coal injection cost of about 200kg / t- molten iron, that is, about 40% or more of blast furnace coke usage, are reported.
미분탄 조업시 고로조업자들이 가장 관심을 가지는 것은, 이와 같이 많은 량의 미분탄을 안정적이고 효과적으로 취입할 수 있는 기술개발이다.In the pulverized coal operation, blast furnace operators are most interested in technology development that can inject such a large amount of pulverized coal stably and effectively.
이를 위하여 고로에 취입된 미분탄이 노내에서 유용하게 소비될 수 있는 여러가지 조업기술을 개발하고 있다.To this end, various operating technologies are being developed in which pulverized coal injected into the blast furnace can be usefully consumed in the furnace.
무엇보다도 취입된 미분탄이 연소대내에서 완전 연소되거나 또는 미연소된 촤(char)가 노내를 상승하는 동안 완전히 소비되어서, 궁극적으로는 미분탄의 단위 취입량에 대해 절감되는 코크스량의 비로 표현되는 치환율(置換率)이 높은 조건의 조업이 가장 바람직할 것이다. 이를 위해서는 풍구를 통해 취입되는 미분탄의 연소성을 평가하거나 추정할 수 있는 기술이 필수적이다.First of all, the blown pulverized coal is completely burned in the combustion zone, or the unburned char is consumed completely as it rises in the furnace, ultimately representing the percentage of coke saved in terms of the amount of coke saved per unit blown coal dust. I) Operation at high conditions would be most desirable. To this end, a technique for estimating or estimating the combustibility of pulverized coal blown through the tuyere is essential.
종래 미분탄의 고로내 연소성을 추정하는 방법으로는 풍구에 방사온도 카메라를 설치하여 측정되는 휘도를 통계적으로 처리하여 추정하는 방법[일본특개평5-17808호(고로내미분탄연소성평가방법), 및 대한민국특허공고 제94-9667호(고로 미분탄의 연소제어 시스템)]을 들수 있다.As a conventional method for estimating the blast furnace combustion in pulverized coal, a method of estimating the luminance measured by installing a radiation temperature camera in a pit is statistically evaluated. Patent Publication No. 94-9667 (blast furnace pulverized coal combustion control system).
그러나, 이 방법에 의하면 휘도정보를 얻기 위한 고가의 카메라를 여러 풍구에 부착해야 하며, 또한 풍구 관찰구의 오염에 의한 측정정보의 신뢰성이 문제가 되기 때문에 현재 실 고로에서 유용하게 사용되고 있는 실적은 거의 없는 실정이다.However, according to this method, expensive cameras for obtaining luminance information need to be attached to various air vents, and since reliability of measurement information due to contamination of the air vent observation zones is a problem, there is little track record of being useful in the present furnace. It is true.
한편, 연소대내 구성물질을 채취하여 그것의 특성을 통해 연소성을 추정하는 방법[대한민국특허공개 제95-18478호(고로의 미분탄 연소성 추정방법), 대한민국특허공개 제1997-43077호(고로 연소대내의 미분탄 연소성 추정방법) 및 대한민국특허공고 제99-2212호(고로조업방법중 미분탄 연소율 추정방법)]등이 제안되었다.On the other hand, a method for estimating the combustibility through the characteristics of the components in the combustion zone and its characteristics [Korean Patent Publication No. 95-18478 (Bulverized Coal Combustion Estimation Method), Korean Patent Publication No. 1997-43077 ( Pulverized coal combustion method) and Korean Patent Publication No. 99-2212 (pulverized coal combustion rate estimation method in blast furnace operation method).
상기 방법들은 조업중 또는 정수중에 풍구를 통해 별도의 채취장치를 이용하여 미연소된 석탄인 촤와 코크스, 슬래그등의 구성물질을 채취한 후 그것을 세심하게 분리하고 필요한 분석을 수행한 후 간접적으로 연소성을 추정하는 방법이다.The above methods are used to collect unburned coal, coke, slag, etc. by using a separate sampling device through a tuyere in operation or water purification, and then carefully separate them and perform necessary analysis. Is a method of estimating.
그러나, 상기한 방법들 또한 별도의 시료채취장치가 필요하며, 채취된 시료가 연소대 상황을 대표한다고 볼수 없는 문제점이 있을 뿐만 아니라 이렇게 추정된 연소성을 이용하여 조업에 직접 이용하여 연소성을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하기에는 어려움이 따르는 문제점이 있다.However, the above methods also require a separate sampling device, and there is a problem that the sample taken cannot represent the situation of the combustion zone, and it is possible to improve the combustibility by directly using in the operation using the estimated combustibility. There is a problem that is difficult to suggest.
이에. 본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 석탄의 고유물성과 미분탄 취입조건의 변화에 대한 연소성을 평가할 수 있는 관계를 사전 실험을 통해 도출하여 연소성을 손쉽게 상대 비교함과 아울러 이를 이용하여 미분탄 취입조업 조건을 조절할 수 있는 미분탄 취입고로조업방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.Therefore. The present inventors have conducted research and experiments to solve the above-mentioned problems of the prior art, and based on the results, the present invention proposes the present invention. The purpose of the present invention is to provide a method for pulverized coal injection furnace operation that can compare the combustibility easily by deriving the relation that can be evaluated through a preliminary experiment and to control the pulverized coal injection operation condition using this.
도 1은 블로우 파이프 및 미분탄 취입랜스가 구비되어 있는 고로의 일부측면도1 is a partial side view of a blast furnace equipped with a blow pipe and pulverized coal injection lance;
도 2는 본 발명에 따라 연소율을 평가하기 위한 미분탄 연소실험장치의 일례개요도2 is an example of a pulverized coal combustion test apparatus for evaluating the combustion rate according to the present invention
도 3은 본 발명에 부합되는 연소율 예측식으로부터 예측된 연소율과 연소실험을 통해 측정된 연소율과의 관계를 나타내는 그래프3 is a graph showing the relationship between the combustion rate predicted from the combustion rate prediction formula and the combustion rate measured through the combustion test according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의해 예측된 연소율과 노정더스트중 미연소 촤의 함량과 의 관계 나타내는 그래프4 is a graph showing the relationship between the combustion rate predicted by the present invention and the content of unburned fuel 노 in top dust;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 . . . 블로우 파이프 2 . . . 미분탄 취입랜스, 3 . . . 풍구One . . . Blow Pipe 2. . . Pulverized coal blow lance, 3. . . Windball
4 . . . 연소대 5 . . . 상부 전기로 6 . . . 유도로4 . . . Combustion zone 5. . . Upper Furnace 6. . . Induction furnace
10 . . . 진공용기 20 . . . 고로10. . . Vacuum container 20. . . blast furnace
본 발명은 미분탄을 취입하는 고로조업방법에 있어서,The present invention is a blast furnace operation method for blowing pulverized coal,
미분탄의 휘발분 함량, 회분함량, 미분탄 입도, 송풍중 산소함량, 및 미분탄 취입비를 변수로하는 기준연소율 예측식을 구하는 단계;Obtaining a reference combustion rate prediction formula including volatile matter content of pulverized coal, ash content, pulverized coal particle size, oxygen content during blowing, and pulverized coal injection ratio;
기준고로조업조건을 설정하는 단계;Setting a reference blast furnace operating condition;
상기에서 구한 기준연소율 예측식에 의해 상기 기준고로조업조건으로 행해지는 고로조업에서의 기준연소율(η)을 예측하는 단계; 및Predicting a reference combustion rate (η) in the blast furnace operation performed under the reference blast furnace operating conditions by the reference combustion rate prediction equation obtained above; And
상기 기준연소율 예측이후의 조업에서 상기 기준연소율 예측식에 의해 예측되는 연소율이 상기 기준연소율의 허용범위를 벗어나는 경우에는 상기 기준연소율의 허용범위 내 또는 기준연소율 이상이 되도록 미분탄의 휘발분 함량, 회분함량, 미분탄입도, 송풍중 산소함량, 및 미분탄 취입비로 이루어지는 조업인자중에서 선택된 1종 또는 2종이상을 제어하는 단계를 포함하는 미분탄 취입 고로조업방법에 관한 것이다.If the combustion rate predicted by the reference combustion rate prediction formula in the operation after the reference combustion rate prediction is outside the allowable range of the standard combustion rate, the volatile content of pulverized coal, ash content, The present invention relates to a pulverized coal injection blast furnace operating method comprising the step of controlling one or two or more selected from an operation factor consisting of pulverized coal particle size, oxygen content during blowing, and pulverized coal blowing ratio.
보다 바람직하게는, 본 발명은 미분탄을 취입하는 고로조업방법에 있어서,More preferably, the present invention provides a blast furnace operation method for blowing pulverized coal,
기준고로조업조건을 설정하는 단계;Setting a reference blast furnace operating condition;
미분탄의 휘발분 함량(VM, %), 회분함량(ASH, %), 미분탄 입도(Dp, ㎛), 송풍중 산소함량(OX, %), 및 미분탄 취입비(PCR, kg/t-용선)를 변수로하는 기준연소율(η) 예측식을 하기 수학식 1과 같이 구하는 단계;Volatile content of pulverized coal (VM,%), ash content (ASH,%), pulverized coal particle size (Dp, μm), oxygen content during blowing (OX,%), and pulverized coal blowing ratio (PCR, kg / t-melt) Obtaining a reference combustion rate (η) prediction equation as a variable as shown in Equation 1 below;
상기 기준고로조업조건으로 행해지는 고로조업에서의 기준연소열(η)을 상기 수학식 1에 의해 예측하는 단계; 및Predicting, by Equation 1, the reference combustion heat? In the blast furnace operation performed under the reference blast furnace operating conditions; And
상기 기준연소율 예측이후의 조업에서 상기 수학식 1에 의해 예측되는 연소율이 상기 기준연소율의 허용범위를 벗어나는 경우에는 상기 기준연소율의 허용범위 내 또는 기준연소율 이상이 되도록 미분탄의 휘발분 함량, 회분함량, 미분탄 입도, 송풍중 산소함량, 및 미분탄 취입비로 이루어지는 조업인자중에서 선택된 1종 또는 2종이상을 제어하는 단계를 포함하는 미분탄취입고로조업방법에 관한 것이다.If the combustion rate predicted by Equation 1 in the operation after the reference combustion rate prediction is outside the allowable range of the standard combustion rate, the volatile ash content of the pulverized coal, ash content, pulverized coal, and the like are within the allowable range of the reference combustion rate or more than the reference combustion rate. The present invention relates to a pulverized coal blowing furnace operating method comprising the step of controlling one or two or more selected from the operating factors including particle size, oxygen content during blowing, and pulverized coal blowing ratio.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명에 따라 미분탄 취입 고로조업을 수행하기 위해서는 우선 기준연소율을 예측할 수 있는 기준연소율 예측식을 구하는 것이 필요하다.In order to perform the pulverized coal injection blast furnace operation according to the present invention, it is necessary to first obtain a reference combustion rate prediction formula that can predict the reference combustion rate.
본 발명에 부합되는 기준연소율 예측식은 미분탄의 휘발분 함량, 회분함량, 미분탄 입도, 송풍중 산소함량, 및 미분탄 취입비를 변수로하여 이루어진다.The standard combustion rate prediction formula in accordance with the present invention consists of the volatile content of pulverized coal, ash content, pulverized coal particle size, oxygen content in blowing, and pulverized coal blowing ratio.
상기 기준연소율 예측식의 바람직한 일례에 대하여 설명한다.A preferable example of the reference combustion rate prediction equation will be described.
도 1에는 고로(20)에 구비되어 있는 블로우 파이프(1) 및 미분탄 취입랜스(2)가 개략적으로 나타나 있다.1 schematically shows a blow pipe 1 and a pulverized coal blowing lance 2 provided in the blast furnace 20.
도 1에서 부호 3은 풍구를 나타내고, 그리고 부호 4는 연소대를 나타낸다.In FIG. 1, 3 represents a tuyere, and 4 represents a combustion zone.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 고로(20)하부의 원주방향으로 설치된 블로우 파이프(blow pipe)(1)에 경사지게 삽입되어 있는 미분탄 취입 렌스(lance)(2)를 통해 운송기체에 의해 공급된 미분탄은 블로우 파이프(1)의 선단에서 이곳을 통과하던 고온 고유속의 기체(통상적으로 공기)와 함께 풍구(3)을 거쳐 연소대(4)내로 유입된다. 이 과정에서 미분탄은 기체중의 산소와 격렬하게 연소한다.As shown in FIG. 1, pulverized coal is supplied by a carrier gas through a pulverized coal blowing lance 2 inserted obliquely into a blow pipe 1 installed in a circumferential direction under the blast furnace 20. The silver flows into the combustion zone 4 through the tuyere 3 together with the high-temperature high-velocity gas (typically air) that has passed through the tip of the blow pipe 1. In this process, pulverized coal burns violently with oxygen in the gas.
본 발명에서는 이러한 연소대 상황을 모사할 수 있는 실험장치를 이용하여 여러종류의 석탄에 대해 여러 취입조건아래서 연소실험을 실시하였다.In the present invention, combustion experiments were carried out under various blowing conditions on various types of coal using an experimental apparatus that can simulate the situation of the combustion zone.
도 2에는 연소대 모사 미분탄 연소실험장치의 일례가 개략적으로 나타나 있다.2 schematically shows an example of a combustion zone simulated pulverized coal combustion testing apparatus.
본 실험장치는 압력차를 이용하여 매우 짧은 순간에 고온 영역을 통과하는 동안의 연소성을 평가할 수 있도록 고안된 것으로 연소대 영역을 모사할 수 있도록 구성되어 있다.This experimental device is designed to evaluate the combustibility during the passage of high temperature region in a very short moment by using the pressure difference and is designed to simulate the zone of combustion zone.
상기 실험장치를 이용하여 연소성을 평가하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the method for evaluating combustibility using the experimental apparatus as follows.
상부 전기로(5)를 통해 최대 1200℃까지 연소가스를 가열하고, 유도로(6)를 이용하여 최대 1700℃의 고온영역을 유지케 하였다. 시료투입부(7)를 통해서는 산소와 석탄의 비를 실 고로조업의 조업조건을 기준으로 적정량의 시료석탄을 투입하여 미분탄 취입비 조건을 모사하였다.The combustion gas was heated up to 1200 ° C. through the upper electric furnace 5, and a high temperature range of 1700 ° C. was maintained using the induction furnace 6. Through the sample input unit 7, the appropriate amount of sample coal was introduced based on the operating conditions of the blast furnace operation to simulate the ratio of pulverized coal injection ratio.
일단 반응가스저장조(8)에서 공급되는 반응가스의 예열과 연소대 승온이 완료된 후, 일정량의 시료를 장입한 후 진공펌프(9)를 작동시켜 진공용기(10)를 진공으로 유지시킨다. 이때 예열가스의 압력은 약 1.5기압, 시료석탄 기송압력은 4.0기압으로 유지시킨다. 이들 모든 조건이 완료되면 전자벨브(11,12)를 동시에 열어 예열공기와 시료석탄이 압력차이에 의해 급속하게 고온부를 통과하도록 하였다.Once the preheating of the reaction gas supplied from the reaction gas storage tank 8 and the temperature rise of the combustion zone are completed, a certain amount of sample is charged and the vacuum pump 9 is operated to maintain the vacuum container 10 in vacuum. At this time, the pressure of the preheating gas is maintained at about 1.5 atm and the sample coal feeding pressure at 4.0 atm. When all of these conditions were completed, the solenoid valves 11 and 12 were simultaneously opened to allow the preheated air and the sample coal to rapidly pass through the high temperature section due to the pressure difference.
그후 전자벨브(13,14)가 신속하게 열리도록 설계되었다. 반응후 석탄 촤는 여러장의 스테인레스 스틸 망으로 구성된 시료채취구(15)에 담기도록 하였으며, 매 실험후 회수된 석탄촤의 회분함량(%)을 기준으로 하기 수학식에 의해 연소성을 계산하였다.The electronic valves 13 and 14 were then designed to open quickly. The coal 석탄 after the reaction was to be contained in the sampling port (15) consisting of a plurality of stainless steel mesh, the burnability was calculated by the following equation based on the ash content (%) of the coal 회수 recovered after each experiment.
여기서 η는 연소율(%), ASH1은 시료석탄의 회분함량(%, db), ASH2는 연소후 촤의 회분함량(%, db)를 나타낸다.Where η represents the combustion rate (%), ASH 1 represents the ash content (%, db) of the sample coal, and ASH 2 represents the ash content (%, db) of 후 after combustion.
각 조건의 실험은 최소 3회 실시하였으며, 편차가 많이 발생할 경우, 2회 더 실험하여 실험한 결과중 2개의 결과중 차이가 많은 2개의 결과를 제외한 나머지 3개의 실험결과 산술평균값을 해당 조건의 석탄 연소율로 하였다.At least three experiments were carried out for each condition, and if there were many deviations, the arithmetic mean value of the other three experiments was calculated except for two of the two results among the two experiments. It was set as the combustion rate.
실험에 사용된 석탄은 모두 12종류로 휘발분 함량이 7.2~32.6%, 회분함량은 6.5~17.1%로 다양한 탄종을 선정하였다. 내용적 3800m3인 미분탄 취입조업중인 실제 고로를 기준으로하여 미분탄 취입비의 변화비는 120, 180, 240 kg/t-용선 그리고 송풍중 산소함량은 21, 22, 24, 26%로 변화시켰다. 미분탄의 입도는 21~315 ㎛의 범위였다.There were 12 types of coal used in the experiment, and various coal types were selected, with volatile matter content of 7.2 ~ 32.6% and ash content of 6.5 ~ 17.1%. 3800m 3 of internal volume of pulverized coal injection operation are based on the change ratio of the actual blast furnace pulverized coal injection ratio was 120, 180, 240 kg / t- molten iron and oxygen content in the air flow was varied to 21, 22, 24 and 26%. The particle size of the pulverized coal was in the range of 21 to 315 µm.
실험결과를 종합하여 석탄의 고유물성인 휘발분함량(VM, %), 회분함량(ASH, %), 입도(Dp, ㎛) 그리고 미분탄 취입조업조건인 송풍중 산소함량(OX, %)과 미분탄 취입비(PCR, kg/t-용선)을 독립변수로 하여 미분탄 연소율(η, %)과의 상관분석 결과, 하기 수학식 1과 같은 상관식(기준연소율 예측식)을 얻었다.Based on the experimental results, the intrinsic volatile matter content (VM,%), ash content (ASH,%), particle size (Dp, μm), and the oxygen content during blowing (OX,%) and pulverized coal blowing were used. As a result of the correlation analysis with the pulverized coal combustion rate (η,%) using the ratio (PCR, kg / t-molten iron) as an independent variable, a correlation equation (reference combustion rate prediction formula) as shown in Equation 1 was obtained.
(수학식 1)(Equation 1)
η = 0.594VM - 1.01ASH - 0.049 Dp + 3.09OX - 0.127PCR - 14.5η = 0.594VM-1.01ASH-0.049 Dp + 3.09OX-0.127PCR-14.5
도 3에는 상기 기준연소율 예측식을 이용하여 구한 연소율과 연소실험을 통해 측정된 실제의 연소율과의 관계를 나타내고 있는데, 이로부터 알 수 있는 바와 같이,상관관계가 매우 우수함을 알 수 있다.3 shows the relationship between the combustion rate obtained using the reference combustion rate prediction equation and the actual combustion rate measured through the combustion experiment. As can be seen from this, the correlation is very excellent.
상기 기준연소율 예측식은 연소대 조건을 모사한 실험을 통해 도출된 것으로 실제 고로내에서의 연소조건의 것과는 엄밀하게 동일하지는 않다.The reference combustion rate prediction equation is derived from an experiment that simulates combustion zone conditions and is not exactly the same as that of combustion conditions in an actual blast furnace.
그러나, 취입되는 석탄의 고유물성과 조업조건의 정보만을 이용하여 연소율을 상대적으로 비교할 수 있을 것이다.However, the combustion rate may be relatively compared using only the information on the intrinsic physical properties of the coal blown and the operating conditions.
또한, 이러한 결과를 이용하여 적정 연소성을 확보하거나 또는 연소성을 향상시키기 위한 조절가능한 조업인자에 대한 제어정보를 조업자에게 제공할 수 있을 것이다.In addition, the results may be used to provide an operator with control information on adjustable operating factors to ensure appropriate combustibility or to improve combustibility.
본 발명에서는 이점에 착안하여 상기 기준연소율 예측이후의 조업에서 상기에서 구한 기준연소율 예측식, 바람직하게는 상기 수학식 1에 의해 예측되는 연소율이 상기 기준연소율의 허용범위를 벗어나는 경우에는 상기 기준연소율의 허용범위 내 또는 기준연소율 이상이 되도록 미분탄의 휘발분 함량, 회분함량, 미분탄 입도, 송풍중 산소함량, 및 미분탄 취입비로 이루어지는 조업인자중에서 선택된 1종 또는 2종이상을 제어하여 미분탄 취입 고로조업을 행하게 된다.In view of the above-described advantages, the present invention provides a reference combustion rate prediction formula obtained in the operation after the reference combustion rate prediction, preferably, when the combustion rate predicted by Equation 1 is outside the allowable range of the reference combustion rate, The pulverized coal injection blast furnace operation is controlled by controlling one or two or more selected from the operating factors including volatile matter content, ash content, pulverized coal particle size, oxygen content during blowing, and pulverized coal blowing ratio so as to be within an allowable range or higher than the standard combustion rate. .
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
(실시예)(Example)
본 실험은 실제 미분탄 취입조업중인 내용적이 3800m3인 고로를 대상으로 행하였다.This experiment was conducted on a blast furnace with an internal volume of 3800m 3 during the operation of pulverized coal injection.
종래 일상적으로 안정하게 취입되던 미분탄을 대체하여 새로운 탄종을 취입할 경우, 종래 고로조업의 연소성을 상기 본 발명에서 도출된 상관식(상기 수학식 1)으로부터 예측한 후 그 연소성 수치에 근접할 수 있는 제어가능한 조업인자를 변화시킨 결과를 정리하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.When a new type of coal is blown in place of pulverized coal, which has been conventionally injected in a stable manner, it is possible to predict the combustibility of the conventional blast furnace operation from the correlation equation (Equation 1) derived from the present invention, and then approach the combustion value. The results of changing the controllable operating factors are summarized and the results are shown in Table 1 below.
상기 표1에서 VM은 휘발분함량, ASH는 회분함량, Dp는 미분탄의 입도, OX는 송풍중 산소함량, PCR은 미분탄 취입비이고, η는 전술한 상관식으로부터 계산된 연소율을 나타낸다. 그리고 촤로 표현된 수치는 고로 상부 배가스중 포함된 탄소성분을 분리하여 광학현미경으로 육안관찰하여 미분탄에서 기인된 미연소 촤의 면적비를 나타낸 것이다. 이때 노정을 통해 배출되는 탄소는 모서리가 각이진 코크스와 구형 또는 외형이 둥근 형태의 촤로 구성되며, 최소 10g의 시료를 수지고정하여 표면 연마후 측정한 것이다. 이렇게 노정배출 더스트중 촤의 비율을 측정한 이유는 연소성이 나쁜 조건에서는 노내에서 소비되지 못하고 노정으로 배출되는 미연소된 촤의 량이 많다는 것에 착안하여 본 발명에서의 연소율 예측치와 비교하기 위한 것이다.In Table 1, VM is the volatile content, ASH is the ash content, Dp is the particle size of pulverized coal, OX is the oxygen content during blowing, PCR is the pulverized coal injection ratio, η represents the combustion rate calculated from the above correlation. The numerical value expressed by 촤 represents the area ratio of unburned fuel 된 caused by pulverized coal by visual observation by separating the carbon component contained in the upper blast furnace gas and visual observation with an optical microscope. At this time, the carbon discharged through the top is composed of angled coke and spherical or rounded shape 촤 and measured after surface polishing by fixing at least 10g of sample. The reason why the ratio of char in the top discharge dust is measured is to compare with the combustion rate predicted value in the present invention in view of the fact that the amount of unburned char that is not consumed in the furnace and discharged to the top under the combustible conditions is large.
상기 표 1에서 기존조업조건은 양호한 취입상태를 유지하였던 기간이였으며, 이 미분탄 취입조건을 기준으로 다른 취입조건시 연소율 추정값을 변화시킬 수 있는 조업인자를 변화시켰다.In Table 1, the existing operating condition was a period of maintaining a good blowing condition, and based on this pulverized coal blowing condition, the operating factors that could change the combustion rate estimation value at different blowing conditions were changed.
즉, 표 1에 나타난 바와 같이 비교예 1의 조건은 휘발분 함량이 낮고 미분탄 취입비도 높은 취입조건으로서, 본 발명에 의해 안출된 연소율 예측값과 노정을 통해배출되는 미연소된 촤의 량이 높게 측정되었다.That is, as shown in Table 1, the condition of Comparative Example 1 is a blowing condition having a low volatile matter content and a high pulverized coal blowing ratio, and the combustion rate predicted value according to the present invention and the amount of unburned char discharged through the top were measured.
한편, 발명예 1의 조건은 본 발명에 의한 연소율을 증가시키기 위해 파쇄입도를 작게하고 산소함량을 증가시킨 것으로서, 연소율 예측값이 증가하고, 이에 따라 노정 배출 촤의 량도 크게 감소시킬 수 있었다.On the other hand, the condition of the invention example 1 was to reduce the particle size and increase the oxygen content in order to increase the combustion rate according to the present invention, the combustion rate predicted value was increased, and thus the amount of the top discharge 촤 could be greatly reduced.
한편, 비교예 2 및 발명예2의 조건은 석탄 C를 취입할 경우를 나타낸 것으로서, 비교예 2 보다는 사전 연소율을 예측하여 미분탄 취입조건을 설정하여 조업한 발명예 2의 경우가 상기 표 1에 나타난 바와 같이 연소성이 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 발명예 3의 조건은 휘발분 함량이 낮은 석탄 D를 취입한 경우를 나타낸 것으로서, 이때에도 사전 연소율을 예측하여 적정한 산소부화율과 파쇄입도등을 사전 설정하므로써 원할한 미분탄 취입조업을 행할 수 있음을 알 수 있다.Meanwhile, the conditions of Comparative Example 2 and Inventive Example 2 show the case of blowing coal C, and the case of Inventive Example 2 operated by setting the fine coal injection conditions by predicting the preliminary combustion rate rather than Comparative Example 2 is shown in Table 1 above. As a result, a good combustibility was obtained. The condition of Inventive Example 3 shows a case in which coal D having a low volatile content is blown, and even in this case, it can be seen that a smooth pulverized coal blowing operation can be carried out by predicting a preliminary combustion rate and presetting an appropriate oxygen enrichment rate and crushing particle size. have.
도 4에는 상기 표 1에 나타나 있는 본 발명에 의해 계산된 연소율과 노정가스에 포함된 더스트중의 촤의 함량을 정리하여 도 4에 나타내었는데, 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 연소율이 높은 조건의 경우 배출되는 미연소 촤의 량은 감소하는 경향이 뚜렷함을 알 수 있다.FIG. 4 summarizes the combustion rate calculated by the present invention shown in Table 1 and the content of char in dust contained in the top gas, and is shown in FIG. 4, as can be seen from the above. It can be seen that the amount of unburned 배출 emitted tends to decrease.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 석탄의 고유물성인 휘발분 함량, 회분함량과 조업조건인 미분탄 입도, 송풍중 산소함량 및 미분탄 취입비에 의해 손쉽게 연소율을 추정할 수 있으며, 이를 기초하여 적정한 연소율을 위한 미분탄 취입조업을 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the combustion rate can be easily estimated by the volatilization content, the ash content and the pulverized coal particle size, the oxygen content during blowing, and the pulverized coal blowing ratio, which are the intrinsic properties of coal. There is an effect to control the pulverized coal blowing operation for.
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