KR20020049686A

KR20020049686A - 분코크스 혼합 취입방법

Info

Publication number: KR20020049686A
Application number: KR1020000078909A
Authority: KR
Inventors: 김제국; 허만현
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-06-26

Abstract

본 발명은 분코크스 혼합 취입방법에 관한 것으로, 별개의 제조설비에서 제조된 미분탄과 분코크스를 각각의 제조설비에 부속된 저장조에 저장하는 단계와; 상기 저장단계 후 저장 및 취입 계통이 2계열화된 취입용 저장조로 이송시키는 단계와; 상기 이송단계를 통해 분리된 취입계통을 분코크스 분배변과 미분탄분배변으로 각각 분리하여 취입대기하는 단계와; 상기 대기단계 후 분코크스 취입랜스 및 미분탄 취입지관을 통해 혼합취입 제어되는 단계를 포함하여 이루어진다.

이러한 본 발명은 자원재활용과 코크스 공정에서 건류(乾溜)된 양질의 열원을 취입함으로써 미분탄 취입시 휘발분과 유분의 의해 발생되었던 온도저하를 방지함은 물론 고로 출선구별로 발생되었던 온도편차를 해결하여 안정된 조업을 할 수 있고 1계열로 취입하던 것을 탈피하여 2계열 취입을 함으로써 고(高)미분탄 취입중 취입 중지시 발생되는 노열의 급락, 이로인한 2차 적인 사고, 생산량 감소, 노황 불안정의 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

분코크스 혼합 취입방법{POWDER COKE MIXING INJECTION METHOD}

본 발명은 고로조업시에 발생되는 각 출선구 별로 서로 상이한 온도 편차를 최소화 하고 원활한 연소대를 확보하여 보다 안정된 조업을 할 수 있을 뿐 만 아니라 노열저하를 방지할 수 있음은 물론 미분탄 취입 설비의 문제점 발생으로 인한 목표 취입량 취입 불가시 대체취입을 가능하게 함으로써 입열량 저하로 인한 노열의 급격한 하락을 방지하고, 노열 복귀부족으로 냉입(冷入:고로의 노열이 식어 용융물이 거의 흐르지 못하는 상태)발생등의 2차적인 문제 발생을 미연에 방지하며 조업중에도 고로의 최적 안정 상태를 유지하고 노열을 적정상태로 유지할 수 있도록 한 분코크스 혼합 취입방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로 조업은 고로 상부의 장입 장치로부터 철광석과 코크스(Coke)를 번갈아 층상으로 장입하고 고로 하부로부터는 열풍로에서 데워진 열풍을 풍구를 통해 불어넣게 되면 고로 내부에서 철광석이 환원되어 용선 및 슬라그가 생성되게 된다.

예컨대, 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 대형 고로(1)의 경우 보통 34개의 풍구(2)와 4개의 출선구(3)를 보유하게 되고 이중 2~3개의 출선구를 대각선 방향으로 번갈아 가며 노내의 용융물을 연속적으로 노외로 배출 하게 되고, 열풍의 노내 진입은 34개의 풍구(2)를 통해 이루어지게 된다.

대형 고로의 고로 조업시 단위 용적당 생산량 향상과 연료비(용선 제조시 소모되는 열량)저감을 위해 저질의 석탄을 파쇄(Grinding)한 미분탄을 열풍과 함께 노내로 취입할수 있도록 하는 미분탄 취입설비(PCI: Pulverized Coal Injection)를 가동하고 있다.

고로의 내부로 열풍을 공급하는 각각의 풍구(2)에는 미분탄 취입랜스(Lance)(36)가 설치되어 노내로 취입할수 있도록 구성되어 있다.

미분탄의 제조 및 취입은 전공정에서 이송된 석탄을 석탄 저장조(Coal Hopper)(13)에 저장하고, 저장되어 있는 석탄(Coal)을 석탄공급장치(CoalFeeder)(12)에서 석탄 분쇄기(Grinding Mill)(10)로 공급하여 미분탄을 제조하게 되고 석탄공급장치로부터 공급된 석탄의 건조와 제조된 미분탄의 운반은 폐가스 부스터(Waste Gas Booster)(11)에서 부스팅(Boosting)된 폐가스에 의해 이루어지게 된다.

운반라인을 통해 운반된 미분탄은 백필터(Bag Filter)(20)와 백필터 로터리밸브(Bag Filter Rotary Valve)(21)를 통해 미분탄 저장조(Storage Hopper)(22)에 저장되고 저장된 미분탄은 3개의 미분탄 취입용 저장조(Feed Hopper)(30)로 분산 저장되며 이들 각각의 미분탄 취입용 저장조는 순서에 의해 충압용 질소(N2)(31)로 일정 압력까지 충압되고 난 후 미분탄 취입밸브(Injection Valve)(37)가 열리면 이송용 공기(Transport Air)(32)가 미분탄을 이송하여 분배변(Distributer)(33)에서 34개의 미분탄 취입지관(34)으로 목표 취입량을 분리시켜 각각의 미분탄 취입랜스(36)를 통해 노내로 취입하게 된다.

종래에는 이와 같이, 1기 이상의 석탄 분쇄기(Grinding Mill)(10)에서 미분 탄을 제조하여 각각의 백필터(Bag Filter)(20)와 백필터 로터리밸브(Bag Filter Rotary Valve(21)를 통해 1개의 미분탄 저장조(Storage Hopper)(20-6)로 저장하고 저장된 미분탄을 3개의 미분탄 취입용 저장조(Feed Hopper)(30)로 분산 저장하여 1개의 분배변(Distributer)(33)에서 34개의 취입지관(36)으로 분배하고 각각의 미분탄 취입랜스(36)를 통해 노내로 취입하고 있다.

그러나 시간이 경과하고 고로 조업 여건이 변화함에 따라 경비가 많이 소요되는 열원 및 환원재인 코크스(Coke)사용량을 줄이고 미분탄의 취입량을 늘리는 것이 경제적인 고로 조업 및 고로 경쟁력의 지표가 되었다.

따라서 미분탄 제조 설비를 추가로 설치하게 되고 미분탄의 제조능력을 증대 시키게 되었지만 미분탄 취입량이 증가하는 만큼 미분탄 취입용 저장조(Feed Hopper)(30)의 질소(N2)(31)의 압력이 상승하게 되고 분배변(Distributer)(40)및 34개의 취입지관(35)의 부하가 증가하는 등의 문제점이 발생되었다.

또한 다량의 미분탄 취입으로 인하여 고로 내부의 온도 제어가 어려울 뿐만 아니라 각각의 렌스(36)별로 일정한 량이 균일하게 취입되지 못함으로 인해 각각의 출선구(3)별로 서로 상이한 온도차이로 인하여 고로 조업의 많은 악영향을 주고 있다.

특히 미분탄 취입 설비의 이상발생시 미분탄 취입을 중지할 수 밖에 없게 되고 따라서 취입중지전 목표 취입량이 많으면 많을수록, 시간이 길면 길수록 코크스와의 대체 열원인 미분탄의 입열량 감소로 노열의 급격한 저하를 초래할 수 밖에 없는 실정이다

상기와 같이 미분탄 취입중 취입설비의 문제 발생으로 미분탄 취입불가시 취입중지 시간이 짧을경우 취입설비 정상화 이후 취입중지 시간을 고려하여 미분탄 취입량을 증가 하여 취입하게 되나, 취입중지 시간이 길어지게 되면 대폭적인 감광(장입되는 광석과 코크스중 열원인 코크스 장입량을 늘이는 작업)을 실시하게 되고 노열 하락으로 인한 2차 사고 방지를 목적으로 취입 중지시간 만큼의 열량을 환산하여 코크스를 추가로 장입하여 부족한 열량을 시간이 지난 후에야 보상하는 소극적인 조업을 실시하여 왔을 뿐만아니라 각각의 출선구별로 서로 상이한 용선 온도의편차를 고로 내부로 송풍 되는 열풍을 조절하는 설비인 열풍조절변의 개도를 조절하여 열풍량을 조절하여 해결하는 소극적인 방법을 사용함으로써 고로내부의 장입물 분포상황이 흐트러질 뿐만 아니라 노열의 변화를 초래하여 총 생산량이 감소함은 물론 특히 용선의 품질, 즉 용선중 실리콘(Si)이 변화하게 되어 용선의 품질관리에 많은 악영향을 주게되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하고자 창출한 것으로, 노열의 급격한 저하시는 휘발성이 작고 발열량이 많은 뿐만 아니라 열반응이 빠르며 열효율 이 높은 분코크스를 대체 취입하여 저하된 노열을 빠른 시간내에 복귀함은 물론 각 출선구별로 발생하는 온도 편차를 분 코크스의 취입을 통하여 해소할 수 있고 또한 1개의 라인으로 다량의 미분을 취입함으로 발생되는 미분탄 연소성의 문제, 그리고 미분탄 취입 계통과 함께 분코크스를 혼합 취입하여 정상 조업시는 미분탄과 분코크스를 각각 목표 취입량을 나누어 취입하고 1계열 취입설비 이상으로 취입 불가시 나머지 계열에서 목표 취입량을 취입할수 있도록 하여 고(高)미분탄 취입중 취입 중지시 이로인한 용선 온도의 급락을 방지하고 용선의 품질을 확보하여 안정적 노황상태를 유지하도록 하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은 별개의 제조설비에서 제조된 미분탄과 분코크스를 각각의 제조설비에 부속된 저장조에 저장하는 단계와; 상기 저장단계 후 저장 및 취입 계통이 2계열화된 취입용 저장조로 이송시키는 단계와; 상기 이송단계를 통해 분리된 취입계통을 분코크스 분배변과 미분탄분배변으로 각각 분리하여 취입대기하는 단계와; 상기 대기단계 후 분코크스 취입랜스 및 미분탄 취입지관을 통해 혼합취입 제어되는 단계를 포함하여 이루어짐에 의해 달성된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 미분탄 제조 및 취입공정도,

도 2는 종래의 기술에 따른 미분탄 단독 취입 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 미분탄과 분코크스 제조및 취입 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 고로내 분코크스와 미분탄 혼합 취입 상태도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 고로 3 : 출선구

10,110 : 분쇄기 13,113 : 저장조

21,121 : 로터리 밸브 33,133 : 분배변

35 : 미분탄 취입지관

이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 고로 장입을 위해 입도 선별기에서 분리된 분 코크스를 저장조(113)까지 운반하기 위하여 분코크스(Coke) 이송벨트컨에비어(140)가 설치되어 조합된다.

분코크스 이송벨트컨베이어(140)에 의해 분코크스 저장조(113)에 저장된 분코크스를 파쇄하기 위한 그라인딩밀(Granding Mill)(110)과 공급장치 (Feeder)(112)가 있다.

그리고, 분쇄된 미분의 분코크스를 백 필터(Bag Filter)(120)로 블로윙하기 위한 폐가스 부스터(Waste Gas Booster)(111)가 각각 설치되며 날려온 미분을 내부에 설치된 필터(Filter)에 의해 미분과 청정 공기로 분리하기 위한 빽 필터(Bag Filter)(120), 분리된 미분을 저장조(Storage Hopper)(122)로 공급하는 로터리 밸브(Rotary V/V)(121)로 이루어진 제조설비가 설치된다.

한편 저장조(Storage Hopper)(122)에 저장된 미분을 고로내로 취입하기 위하여는 취입용 저장조(Feed Hopper)(130)와 이를 일정한 량으로 취입하기 위하여 취입용 밸브(Valve)(134)가 원주 방향으로 조합되어 각각 구성되어 진다.

또한 피더호퍼(Feed Hopper)(130)에는 고로내부로 미분을 취입하기 위해 필요한 압력을 가하게 되는데 이는 각각에 설치된 질소압축기(131)와공기압축기(132)에 의해 이루어지며 압축된 공기와 미분을 고로 내부에 취입및 취입중단을 할 수 있는 다수개의취입지관 자동변(3 Way Valve)(134)과 일정한 량으로 분배하여 균일하게 취입을 하기 위하여 분배변(133)로 구성되어 있다.

또한 분배변(133)에서 분배된 미분을 이송하기 위하여 분코크스 취입지관(135)과 이를 고로 내부로 분사하듯 취입 할 수 있는 코크스 취입랜스(Injection Lance)(136)가 17개씩의 취입지관을 통해 독립적으로 취입될수 있도록 블로우 파이프(Blow Pipe)(미도시)에 설치된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계는 다음과 같다.

2기의 제조 설비에서 각각 제조된 미분탄과 분코크스를 각각의 제조설비에 부속된 저장조(Storage Hopper)(13,113)에서 저장될수 있도록 하고, 해당 저장조(Storage Hopper)(22,122)하부의 취입용 저장조(Feed Hopper)(30,130)로 보내질수 있도록 하여 저장및 취입 계통을 2계열화 하였으며 분코크스 취입밸브(137)와 취입지관 자동변(3- Way Valve)(134)은 분코크스 취입 제어부(160)에서 제어될 수 있도록 했다.

그리고, 미분탄 취입밸브(37)와 취입지관 자동변(3- Way Valve)(34)은 미분탄 취입 제어부(60)에서 제어될 수 있도록 하여 각각의 취입량 제어를 분리하였다.

분리된 취입 계통을 분코크스 분배변(짝수:2,4,6,8,10...34)(133)과 미분탄 분배변(홀수:1,3,5,7,9...33)(33)으로 각각 분리하고 분코크스 분배변(133)에서는 취입지관(135)을 거쳐 분코크스 취입랜스(짝수)(136)로 분코크스(Coke)가 취입될수 있도록 하며, 미분탄 분배변(34)에서는 미분탄 취입지관(35)을 거쳐 미분탄 취입랜스(홀수)(36)로 미분탄이 취입될 수 있도록 하였다.

각각의 취입지관을 통해 노내로 취입되면 노내에서는 다음과 같은 반응이 일어난다.

[노내 반응 이론식]

C + 1/2O2 ⇒ CO + 2200 kcal / kg-C

의 반응을 보이는데 이는 탄소 1 kg이 노내에서 연소시 2200 kcal의 열량을 방출하게 된다.

이하, 미분탄과 분코크스의 열량을 성분과 함께 비교한 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

* 미분탄과 분코크스 성분 비교표

탄종＼성분	C(탄소)	VM(휘발분)	ASH(회분)
분코크스	88%	0.8%	11%
미분탄	50%	42%	8%

▶미분탄 1TON 취입시 발생 열량(kcal / kg-C)

2200kcal / kg-C ×500 kg = 1,100,000 kcal / kg-C 의 열량이 발생되고,

▶분COKE 1 TON 취입시 발생 열량(kcal / kg-C)

2200kcal / kg-C ×880 kg = 1,936,000 kcal / kg-C 의 열량이 발생되어 미분탄 대체로 분코크스 1Ton 취입시 1.76배의 열량이 발생되고 이를 근거로 미분탄 1Ton 취입시 분코크스 0.57 Ton 취입시 대체 가능함을 알 수 있다.

따라서 전체 취입량이 30Ton/hr 일 경우 미분탄 15Ton/hr + 분코크스 8.6Ton/hr 취입시 동일한 열량을 발생시킬 수 있다.

* 전체 취입량 대비 미분탄과 분코크스 혼합 취입량 조건표

전체취입량(톤/시간)	30	32	34	36	38	40	42	44	46	48	50
미분탄	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
분코크스	8.6	9.1	9.7	10.3	10.8	11.4	11.9	12.5	13.1	13.7	14.3

이는 동일한 구경의 미분탄 취입랜스를 사용시 미분탄 취입 설비의 취입량 증가시 취입설비가 갖는 한계치를 1.76배 향상시킴으로서 고취입비 조업을 가능하게 할수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 자원재활용과 코크스 공정에서 건류(乾溜)된 양질의 열원을 취입함으로써 미분탄 취입시 휘발분과 유분의 의해 발생되었던 온도저하를 방지함은 물론 고로 출선구별로 발생되었던 온도편차를 해결하여 안정된 조업을 할 수 있고 1계열로 취입하던 것을 탈피하여 2계열 취입을 함으로써 고(高)미분탄 취입중 취입 중지시 발생되는 노열의 급락, 이로인한 2차 적인 사고, 생산량 감소, 노황 불안정의 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

별개의 제조설비에서 제조된 미분탄과 분코크스를 각각의 제조설비에 부속된 저장조에 저장하는 단계와;

상기 저장단계 후 저장 및 취입 계통이 2계열화된 취입용 저장조로 이송시키는 단계와;

상기 이송단계를 통해 분리된 취입계통을 분코크스 분배변과 미분탄분배변으로 각각 분리하여 취입대기하는 단계와;

상기 대기단계 후 분코크스 취입랜스 및 미분탄 취입지관을 통해 혼합취입 제어되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 분코크스 혼합 취입방법.
제1항에 있어서, 상기 분배취입시 총취입량 대비 미분탄 1톤당 분코크스 0.57톤의 비율로 대체 취입하는 것을 특징으로 하는 분코크스 혼합 취입방법.