KR20050051022A - 노내 침수시 노열 보상방법 - Google Patents

노내 침수시 노열 보상방법 Download PDF

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KR20050051022A KR1020030084705A KR20030084705A KR20050051022A KR 20050051022 A KR20050051022 A KR 20050051022A KR 1020030084705 A KR1020030084705 A KR 1020030084705A KR 20030084705 A KR20030084705 A KR 20030084705A KR 20050051022 A KR20050051022 A KR 20050051022A
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Abstract

본 발명은 상부로 장입되는 장입물(미분탄, 광석)에 열풍을 인가하여 장입물을 환원시켜 용선으로 생산하는 고로의 노내 침수시 노열 보상방법에 있어서, 상기 고로로 장입되는 모든 장입물(미분탄, 광석, 열풍 등)에 포함된 입력수분량을 연산하는 단계와, 상기 고로에서 배출되는 노정가스 발생량을 검출하는 단계와, 상기 노정가스에 포함된 분석수분량을 분석 검출하는 단계와, 상기 입력수분량에 따른 노정가스 발생량에 포함된 이론수분량을 연산하는 단계와, 상기 이론수분량과 분석수분량간의 편차수분량을 연산하는 단계와, 상기 편차수분량이 설정된 제1수분량상한치 이상이면, 상기 편차수분량에 따라 미분탄 취입량을 증가시키는 단계와, 상기 편차수분량이 설정된 제2수분량상한치 이상이면, 상기 편차수분량에 따라 광석 취입량을 감소시키는 단계로 이루어진다.
상기한 본 발명의 방법에 의하면, 본 발명은 노내 침수량 정도를 정확하게 판단할 수 있고, 상기 노내 침수에 따라 정량적으로 열 보상이 이루어져 상기 노내 침수와 장입물의 연동 제어가 가능한 효과가 있다.

Description

노내 침수시 노열 보상방법{A METHOD FOR MAKING UP FOR FURNACE LOSS TEMPERATURE}
본 발명은 노내 침수시 노열 보상방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 고로로 장입되는 미분탄, 광석 및 열풍 등과 같은 장입물에 포함된 수분량과 상기 고로에서 배출되는 노정가스에 포함된 수분량을 비교하여 노내 침수를 판단하고 이를 보상하는 노내 침수시 노열 보상방법에 관한 것입니다.
일반적으로, 고로는 상부에서 장입되는 장입물에 열풍로에서 공급되는 열풍을 인가하여 상기 장입물이 환원되면서 용선 또는 슬래그로 생산되는 고온 환원용융 프로세서이다. 상기와 같은 고온의 용선 또는 슬래그에 의해 고로 또는 고로 주위설비가 부식되거나 변형되는 것을 방지하기 위해서 고로 또는 고로 주위설비에 각종 냉각장치를 설치한다.
예를 들어, 노정살수장치는 상기 고로에 설치되어 고로로 장입되는 장입물의 양이 감소하여 노체온도가 상승되는 것을 방지하여 노정설비를 보호한다. 이밖에도, 노내에 설치되어 노내부의 각 포인트별로 온도를 검지하는 크로스존데의 냉각수 공급장치, 장입물 층을 통과하여 반경방향별로 가스성분 및 온도를 측정하는 샤프트존데 냉각수 공급장치, 고로 철피를 보호하기 위해 설치된 냉각반 설비 및 스테이브 쿨러설비등이 있다.
그러나, 상기 냉각장치의 설비에 리크 또는 용손이 발생할 경우, 상기 냉각장치의 물이 상기 노내로 침수되는 현상이 발생된다. 상기 노내 침수가 발생될 경우, 노내에는 용선의 온도가 부분적으로 저하되어 소폭발이 발생되거나 용선성분이 변화하는 문제점이 있다.
통상적으로, 노내 침수는 상기 냉각장치의 배수량이 줄거나 배수시 거품 또는 기포가 발생할 경우 가스검지를 실시하여 노내 침수를 판단하거나, 노정가스 중의 수분량(H2%)이 0.3/8[%/h] 이상으로 증가하거나, 노정온도 저하가 30/8[℃/h] 이상일 감소할 경우 노내 침수가 발생된 것으로 판단한다. 종래에는 상기 노정가스 중의 수분량(H2%)을 이용해 노내 침수를 판단한다.
도1은 종래 미분탄 취입량 제어부 및 노정가스 분석부의 구성도로서, 상기 미분탄 취입량 제어부(100)는 취입량설정기(110)에서 설정된 미분탄 설정값과 실제 고로로 취입된 미분탄을 연산한 취입량연산기(120)의 미분탄 검출값을 취입량조절기(130)에서 비교하여, 상기 미분탄 검출값이 미분탄 설정값과 같아지기 위한 미분탄 저장호퍼(60)의 호퍼 압력을 압력설정기(140)에서 설정한다. 압력조절기(150)는 상기 압력설정기(140)의 압력 설정값과 상기 저장호퍼(60)에 설치된 압력검출기(62)의 압력 검출값이 같아지도록, 상기 저장호퍼(60)에 설치된 배압대변(65), 배압소변(66) 및 질소가압변(64)을 각각 조절하는 제1,2,3비율기(161,162,163)를 제어함으로써, 상기 미분탄 취입량 제어장치(100)는 설정된 미분탄 취입량이 상기 고로(10)로 취입되도록 한다.
또한, 상기 노정가스 분석부(200)는 더스트케처(70) 후단에 설치된 노정가스검출기(75)에서 검출된 노정가스를 가스분석기(210)에서 성분별로 분석하고, 변화율연산기(220)는 분석된 성분별 노정가스내 함유율 변화를 연산한다.
종래에는 상기 노내 침수를 판단하기 위해서 수소(H2)의 변화율을 이용하는데, 상기 변화율연산기(220)에서 상기 수소의 수분량(H2%)이 0.3/8[%/h] 이상으로 상승하면, 운전자는 노내 침수가 발생된 것으로 판단하여 상기 미분탄 취입량설정기(110)의 취입량 설정값을 조정하거나, 심할 경우에는 고로(10)로 장입되는 광석의 장입량을 감소시켜 노열을 보상한다.
그러나, 종래 노내 침수 판단에 있어서, 상기 가스분석기(210)에 이상이 발생할 경우, 상기 노정가스중의 수분량(H2%) 분석 측정이 불가능하여 노내 침수를 판단할 수 없다.
또한, 정확한 노내 침수 정도를 측정할 수 없어서, 노내 침수 정도에 따른 노열 보상시 운전자의 경험에 의존한다. 이때, 운전자마다 노열 보상을 다르게 조정하여 노열 저하에 의한 용선품질 변동 및 노황변동을 초래할 수 있다.
더하여, 상기 고로(10)내 수분량에 대한 노열 보상 시 수분량(H2%)의 변동에 영향을 주는 원인을 고려하지 않고 노내 침수를 판단하고 이를 보상함으로써, 노내 침수량이 많아질 경우 냉압사고에 의해 고로(10)가 해체되는 위험이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 고로로 공급되는 원료 및 연료등에 포함된 수분량(H2%)과 노정가스에 포함된 수분량(H2%)을 비교하여 노내 침수를 판단하고, 이를 미분탄 취입량 또는 광석 공급량으로 보상하는 노내 침수시 노열 보상방법을 제공하는 것이다.
상기한 종래의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 방법은 상부로 장입되는 장입물(미분탄, 광석)에 열풍을 인가하여 장입물을 환원시켜 용선으로 생산하는 고로의 노내 침수시 노열 보상방법에 있어서,
상기 고로로 장입되는 모든 장입물(미분탄, 광석, 열풍 등)에 포함된 입력수분량을 연산하는 단계;
상기 고로에서 배출되는 노정가스 발생량을 검출하는 단계;
상기 노정가스에 포함된 분석수분량을 분석 검출하는 단계;
상기 입력수분량에 따른 노정가스 발생량에 포함된 이론수분량을 연산하는 단계;
상기 이론수분량과 분석수분량간의 편차수분량을 연산하는 단계;
상기 편차수분량이 설정된 제1수분량상한치 이상이면, 상기 편차수분량에 따라 미분탄 취입량을 증가시키는 단계;
상기 편차수분량이 설정된 제2수분량상한치 이상이면, 상기 편차수분량에 따라 광석 취입량을 감소시키는 단계
로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 노내 침수시 노열 보상방법은 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도2는 본 발명에 의한 노내 침수시 노열 보상장치의 구성도로서, 도2를 참조하면, 본 발명은 공급되는 미분탄 및 광석을 용선으로 생산하는 고로(10)와, 상기 고로(10)의 하부로 열풍을 공급하는 열풍로(40)와, 상기 고로(10)로 미분탄을 공급하는 미분탄 저장호퍼(60)와, 상기 고로(10)에서 발생되는 노정가스에 포함된 먼지를 제거하는 더스트케처(70)와, 상기 더스트케처(70)에서 배출되는 노정가스의 압력을 제어하는 비숍(80)을 기본 장치로 한다.
또한, 상기 저장호퍼(60)에는 상기 저장호퍼(60)내 미분탄의 중량을 검출하는 중량검출기(61)와, 상기 저장호퍼(60)내 압력을 검출하는 압력검출기(62)와, 상기 저장호퍼(60)로 질소를 공급하여 가압시키는 질소가압변(64)과, 상기 저장호퍼(60)내 압력을 배압시키는 배압대변(65) 및 배압소변(66)이 설치되어 있다.
본 발명은 노내 침수시 노열을 보상하는 방법에 관한 것으로, 본 발명은 노내 침수를 감지하고 이를 보상하기 위한 자료로 이용되는 값들을 검출하는 다수의 검출기를 포함한다.
보다 상세하게, 본 발명은 상기 열풍로(40)로 공급되는 스팀에 포함된 습분을 검출하는 습분검출기(41)와, 상기 열풍로(40)로 공급되는 냉풍의 풍량을 검출하는 풍량검출기(42)와, 상기 열풍로(40)에서 배출되는 열풍의 압력을 검출하는 열풍압력검출기(43)와, 상기 더스트케처(70)의 후단에 설치되어 노정가스의 유량을 검출하는 제1노정가스검출기(75)와, 상기 비숍(80)의 후단에 설치되어 상기 고로(10)에서 발생된 노정가스 발생량을 검출하는 제2노정가스검출기(85)를 포함한다.
더하여, 본 발명은 상기 고로(10)로 취입되는 미분탄 취입량을 제어하는 미분탄 취입량 제어부(100)와, 상기 고로(10)에서 배출되는 노정가스를 분석하여 상기 노정가스에 포함된 수분량을 표시하는 노정가스 분석부(200)와, 상기 고로(10)로 공급되는 연료, 원료 및 열풍에 포함된 수분량을 연산하는 입력수분량 연산부(300)와, 상기 고로(10)로 공급되는 수분량과 상기 고로(10)에서 배출되는 수분량을 비교하여 노내 침수를 판단하고, 노내 침수 정도에 따라 상기 미분탄 취입량 제어부(100)의 미분탄 취입량 설정값을 상승시키거나, 상기 고로(10)로 장입되는 광석의 장입량을 감소시켜 노내 침수에 따른 노열을 보상하는 노열 보상부(400)를 포함한다.
상기 미분탄 취입량 제어부(100)는 상기 노정 보상부(400)에서 입력되는 미분탄 설정값과 실제 고로로 취입된 미분탄을 연산한 취입량연산기(120)의 미분탄 검출값을 취입량조절기(130)에서 비교하여, 상기 미분탄 검출값이 미분탄 설정값과 같아지기 위한 미분탄 저장호퍼(60)의 호퍼 압력을 압력설정기(140)에서 설정한다. 압력조절기(150)는 상기 압력설정기(140)의 압력 설정값과 상기 저장호퍼(60)에 설치된 압력검출기(62)의 압력 검출값이 같아지도록, 상기 저장호퍼(60)에 설치된 배압대변(65), 배압소변(66) 및 질소가압변(64)을 각각 조절하는 제1,2,3비율기(161,162,163)를 제어한다. 즉, 상기 미분탄 취입량 제어장치(100)는 설정된 미분탄 취입량이 상기 고로(10)로 취입되도록 상기 저장호퍼(60)내 압력을 조절하여 미분탄 취입량을 제어할 수 있다.
상기 노정가스 분석부(200)는 상기 제1노정가스검출기(75)에서 검출된 노정가스를 가스분석기(210)에서 각 성분별(CO, CO2, N2, H2)로 분석하고, 상기 노정가스에서 분석된 수분량(H2%)은 수분량표시기(230)에 표시된다.
상기 입력수분량 연산부(300)는 상기 고로(10)로 공급되는 연료, 원료 및 열풍에 포함된 입력수분량을 연산하는 장치로서, 수분량연산기(350)는 상기 습분검출기(41)의 습분, 상기 풍량검출기(42)의 풍량, CR설정기(310)의 코크스비, 출선량 입력기(320)의 출선량 및 쇳물1톤을 생산하는데 필요한 미분탄비 설정기(330)의 미분탄비가 입력되면, 상기 입력된 자료를 이용해 상기 고로(10)로 공급되는 연료, 원료 및 열풍에 포함된 입력수분량을 연산한다.
도3은 본 발명에 의한 노열 보상부의 구성도로서, 도3을 참조하면, 상기 노열 보상부(400)는 상기 입력수분량 연산부(300)의 입력수분량(a)과 상기 제2노정가스검출기(85)의 노정가스 배출량(b)을 이용해 노정가스 배출량(b)에 포함된 이론적인 이론수분량(c)(H2%)을 연산하는 이론수분량 연산기(410)와, 상기 수분량표시기(230)의 분석수분량(d)과 상기 이론수분량 연산기(410)의 이론수분량(c)간의 편차수분량(e)을 연산하는 편차수분량 연산기(420)와, 상기 편차수분량 연산기(420)의 편차수분량(e)이 제1설정기(431)에서 설정된 제1수분량상한치 이상이면, 상기 노내 침수가 발생된 것으로 판단하여 상기 편차수분량(e)을 후단의 제4비율기(450)로 출력하는 제1비교기(430)를 포함하는데, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 제4비율기(450)는 입력되는 편차수분량(e)에 해당되는 미분탄 보상량(g)을 출력한다. 또한, 상기 노열 보상부(400)의 설정취입량연산기(460)는 상기 제4비율기(450)의 미분탄 보상량(g)과 상기 취입량설정기(110)의 미분탄 취입량(h)을 합산하여 상기 미분탄조절기(130)의 미분탄 취입량 설정값으로 출력한다.
상기와 같이, 본 발명의 노열 보상부(400)는 상기 편차수분량(e)이 설정된 제1수분량상한치 이상이면, 상기 미분탄조절기(130)로 입력되는 미분탄 취입량 설정값을 증가시켜, 노내 침수로 인해 노열이 하강되는 것을 보상한다.
또한, 본 발명의 노열 보상부(400)는 상기 편차수분량 연산기(420)의 편차수분량(e)이 제2설정기(441)에서 설정된 제2수분량상한치 이상이면 노내 침수가 과다하게 발생된 것으로 판단하여, 상기 편차수분량(e)을 후단의 제5비율기(470)로 출력하는 제2비교기(440)를 포함하는데, 상기 제5비율기(470)는 도3에 도시된 바와 같이, 입력되는 상기 편차수분량(e)에 따른 광석 장입량 설정값(l)을 광석취입량 제어부(500)로 출력한다.
즉, 본 발명의 노열 보상부(400)는 상기 편차수분량(e)이 설정된 제2수분량상한치 이상이면, 노내 침수가 과다하게 발생된 것으로 판단하여, 상기 광석취입량 제어부(500)의 광석 취입량 설정값을 감소시켜, 노내 침소로 인해 노열이 하강되는 것을 보상한다.
도4는 본 발명에 의한 노내 침수시 노열 보상방법을 나타낸 플로우차트로서, 도4를 참조하여 본 발명의 노내 침수시 노열 보상방법을 설명한다.
우선, 상기 습분검출기(41)에서 상기 열풍로(40)로 공급되는 스팀의 습분을 검출하고, 상기 풍량검출기(42)에서 상기 열풍로(40)로 공급되는 냉풍의 풍량을 검출한다(S101). 상기 검출된 습분 및 풍량은 상기 수분량연산기(350)로 입력되고, 상기 수분량연산기(350)는 상기 CR설정기(310)의 코크스비 및 출선량입력기(320)의 출선량 및 미분탄비설정기(330)의 미분탄비가 입력된다(S102). 즉, 상기 입력수분량 연산부(300)는 상기 고로(10)로 장입되는 모든 장입물(미분탄, 광석, 열풍 등)에 포함된 입력수분량(a)을 연산하는데, 상기 입력수분량(a)은 하기 수학식1에 의해 상기 수분량연산기(350)에서 연산된다(S103).
풍량: 풍량검출기(42)에서 검출된 풍량 검출값[Nm3/min]
습분: 스팀검출기(41)에서 검출된 습분 검출값[g/Nm3]
2: H2의 원자량
18: H2O의 원자량
CR(Coke ratio): 코크스비[kg/t-p]
PCR(Pulverized coal ratio): 미분탄비[kg/t-p]
출선량: 고로에서 배출되는 용선의 량[Ton/day]
크크스중 H2%: 코크스에 포함된 수분량, 0.5%
PC 중 H2%: 미분탄에 포함된 수분량, 5.0%
상기 수학식1에 의해 연산된 상기 입력수분량(a)은 상기 노열 보상부(400)의 이론수분량 연산기(410)로 입력되고, 상기 제2노정가스검출기(85)는 상기 고로(10)에서 배출된 노정가스 배출량(b)을 검출하여(S104) 상기 이론수분량 연산기(410)로 출력한다.
상기 이론수분량 연산기(410)는 상기 노정가스 배출량(b)과 상기 입력수분량(a)이 입력되면, 하기 수학식2에 의해 상기 노정가스 배출량(b)에 포함된 이론수분량(c)을 연산한다(S105).
a: 입력수분량[%]
0.44: 상수
22.4: 물 1g의 체적
b: 노정가스 발생량
상기 수학식2에 의해 연산된 이론수분량(c)은 상기 편차수분량 연산기(420)로 입력되고, 상기 노정가스 분석부(200)에서는 상기 제1노정가스검출기(75)에서 검출된 노정가스 중에 포함된 수분량(H2%)을 분석하여(S107), 상기 분석수분량(d)을 상기 수분량표시기(230)에 표시하고, 상기 수분량 표시기(230)에 표시된 분석수분량(d)은 편차수분량 연산기(420)로 입력된다.
상기 편차수분량 연산기(420)는 상기 분석수분량(d)에서 상기 이론수분량(c)은 감산하여 편차수분량(e)을 연산하고(S107), 상기 연산된 편차수분량(e)은 상기 제1비교기(430) 및 제2비교기(440)로 출력된다.
상기 제1비교기(430)는 상기 제1설정기(431)에 설정된 제1수분량상한치과 상기 편차수분량(e)을 비교하여(S108), 상기 편차수분량(e)이 상기 제1수분량상한치 보다 크면 상기 노내 침수가 발생된 것으로 판단하여(S109), 상기 편차수분량(e)을 제4비율기(450)로 출력한다.
상기 제4비율기(450)는 편차수분량(e)에 따른 미분탄 보상량(g)을 비율적으로 산출하는 장치로서, 상기 편차수분량(e)이 설정된 제1수분량상한치 보다 크면 클수록 미분탄 보상량(g)은 증가한다(S110).
상기 설정취입량 연산기(460)는 상기 취입량설정기(110)에 설정된 미분탄 취입량(h)과 상기 제4비율기(450)에서 산출된 미분탄 보상량(g)을 합산하여 상기 미분탄조절기(130)의 미분탄 취입량 설정값(i)으로 출력한다(S111).
상기 미분탄 취입량 제어부(100)는 상기 노열 보상부(400)에서 입력되는 미분탄 취입량 설정값(i)에 따라 상기 고로(10)로 미분탄이 취입되도록 상기 고로(10)내 압력을 조절하여 미분탄 취입량을 제어한다(S112).
또한, 상기 제2비교기(440)는 상기 제2설정기(441)에 설정된 제2수분량상한치와 상기 편차수분량(e)을 비교하여(S113), 상기 편차수분량(e)이 상기 제2수분량상한치 보다 크면 상기 노내 침수가 과다 발생된 것으로 판단하여(S114), 상기 편차수분량(e)을 상기 제5비율기(470)로 출력한다.
상기 제5비율기(470)는 입력되는 편차수분량(e)에 따른 광석 장입량 설정값(l)을 산출하여 상기 광석취입량 제어부(500)로 출력하는 장치로서, 상기 편차수분량(e)이 설정된 제2수분량상한치 보다 크면 클수록 상기 광석 장입량 설정값(l)을 감소시켜 출력한다(S115).
상기 광석취입량 제어부(500)는 상기 노열 보상부(400)에서 입력된 광석 장입량 설정값(l)에 따라 상기 고로(10)로 광석이 장입되도록 제어한다(S116).
본 발명은 고로로 공급되는 수분량과 고로에서 배출되는 수분량을 비교하여 노내 침수를 판단함으로써, 노내 침수량 정도를 정확하게 판단할 수 있고, 상기 노내 침수 정도에 고로로 장입되는 미분탄 또는 광석의 취입량을 조절함으로써, 상기 노내 침수에 따라 정량적으로 열 보상이 이루어져 상기 노내 침수와 장입물의 연동 제어가 가능한 효과가 있다.
도1은 종래 미분탄 취입량 제어장치 및 노정가스 분석장치의 구성도이다.
도2는 본 발명에 의한 노내 침수시 노열 보상장치의 구성도이다.
도3은 본 발명에 의한 노열 보상부의 구성도이다.
도4는 본 발명에 의한 노내 침수시 노열 보상방법을 나타낸 플로우차트이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
41: 스팀검출기 42: 풍량검출기
50: 경보장치 60: 저장호퍼
75,85: 노정가스검출기 100: 미분탄 취입량 제어부
200: 노정가스 분석부 210: 가스분석기
230: 수분량표시기 300: 입력수분량 연산부
400: 노열 보상부 410: 이론수분량 연산기
420: 편차수분량 연산기 430,440: 비교기
450,470: 비율기 500: 광석취입량 제어부

Claims (1)

  1. 상부로 장입되는 장입물(미분탄, 광석)에 열풍을 인가하여 장입물을 환원시켜 용선으로 생산하는 고로의 노내 침수시 노열 보상방법에 있어서,
    상기 고로로 장입되는 모든 장입물(미분탄, 광석, 열풍 등)에 포함된 입력수분량을 연산하는 단계;
    상기 고로에서 배출되는 노정가스 발생량을 검출하는 단계;
    상기 노정가스에 포함된 분석수분량을 분석 검출하는 단계;
    상기 입력수분량에 따른 노정가스 발생량에 포함된 이론수분량을 연산하는 단계;
    상기 이론수분량과 분석수분량간의 편차수분량을 연산하는 단계;
    상기 편차수분량이 설정된 제1수분량상한치 이상이면, 상기 편차수분량에 따라 미분탄 취입량을 증가시키는 단계;
    상기 편차수분량이 설정된 제2수분량상한치 이상이면, 상기 편차수분량에 따라 광석 취입량을 감소시키는 단계
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 노내 침수시 노열 보상방법.
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