KR20060076968A - 샤프트 킬른의 더스트 배출을 억제하는 소성 방법 - Google Patents

샤프트 킬른의 더스트 배출을 억제하는 소성 방법 Download PDF

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KR20060076968A
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Abstract

본 발명은 샤프트 킬른의 소성 방법에 관한 것으로서, 특히 1쌍의 배치된 소성로 간의 소성/비소성 교체 시에 다량의 더스트가 배출되는 것을 방지할 수 있도록, 샤프트 킬른에서 생산량이 정해지면 차압 조절제어기로부터 소정의 차압식에 따른 설정값이 계장 제어기로 전송되는 제 1단계와: 소성측 샤프트 킬른의 습식집진기에서 측정된 노내의 압력 측정값을 계장제어기로 전송하는 제 2단계와; 상기 제 1단계의 설정값을 기준으로 상기 제 2단계의 측정값과 비교 연산하여 차압 차압값을 산출하는 제 3단계와; 상기 제 3단계에서 산출된 차압값이 설정값을 초과하면 상기 계장 제어기가 차압 조절제어기를 통해 습식집진기의 개도를 소정 단계로 개폐 조절하는 제 4단계와; 소성/비소성로의 교체가 진행되고 재 연소를 시작하기 전에 차압 제어조절기가 습식집진기의 개도를 일정 부분 오픈되는 초기 시작모드로 설정하여, 노내의 과다한 압력상승을 억제하는 5단계로 제어하는 샤프트 킬른의 더스트 배출을 억제하는 소성 방법에 관한 것이다.
샤프트 킬른, 소성로의 더스트 배출, 배연 감소,

Description

샤프트 킬른의 더스트 배출을 억제하는 소성 방법{baking method suppress dust wherein shaft kiln}
도 1은 전체적인 생석회 제조과정을 나타낸 공정도.
도 2는 샤프트 킬른의 개략적인 구성도.
도 3은 샤프트 킬른 가동 시와 교체시의 데이터 그래프로서,
샤프트 킬른 가동 시와 교체 시 연돌의 배출유량 변화와,
샤프트 킬른 가동 시와 교체 시 TMS 분진 배출량 및,
샤프트 킬른 가동시의 소성 시와 교체시의 타임을 표시하는 그래프.
도 4는 본 발명의 방법에 따른 킬른 제어를 위한 플로우 챠트.
도 5a는 본 발명에 따른 생산량과 집진기 차압에 의한 더스트배출의 상관관계를 나타내는 그래프.
도 5b는 생산량의 변화에 따른 차압 도출 그래프.
도 6은 본 발명에 의한 샤프트 킬른 가동시와 교체시의 각 데이터를 나타내는 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
01,02: 샤프트 킬른 13a, 13b:가스 밸브
22a, 22b:란스 냉각밸브 33:습식 집진기
34:차압조절 제어기 35:TMS 연돌배출 전송센서 센스
36:연소공기 방산밸브 39:배출연돌
104:수세기 105:선별기
106:서지호파 108:챠징벨트컨베어
11:가스부스타 12a,b:가스란스
21:냉각란스 브로어 31:연소공기 브로어
41:냉각공기 브로어 46:냉각공기 방산밸브
51a,b:연배기 댐퍼 52a,b:크로싱 댐퍼
53a,b:장입빈 댐퍼
본 발명은 쌍으로 가동되는 샤프트 킬른에서, 소성/비소성 교체 시에 야기되는 노내 압력변화를 억제하여 더스트의 급증을 방지하는 샤프트 킬른의 소성/비소성 교체 방법에 관한 것이다.
일반적으로 생석회는 제강공정에서 탈황제나 불순물을 화합하기 위한 물질로 사용되고 있으며, 따라서 고청정강의 제조를 위해서는 고품위의 생석회가 요구되고 있다.
도 1에 도시한 수직형 소성로인 샤프트 킬른(01, 02)은 40∼80㎜의 대체로 큰 입자의 석회석으로 생석회를 제조하는데 사용하며, 상기 원석인 석회석은 저장 호퍼(101)에 수용되고, 하측의 정량 절출장치(102)에 의해 일정량씩 컨베어(103)로 공급되어서, 먼저 수세기(104)에서 표면을 깨끗이 물로 씻은 다음 선별기(105)를 거쳐 서지호파(106)에 저장되고, 정량 공급기(107)를 통해 일정 량씩 배출되어서 차징컨베어벨트(108)를 타고 상기 샤프트 킬른(01,02) 장입 직전에 배치된 장입빈(32)으로 일시 저장된다.
상기 장입빈(32)에 저장된 석회석은 생산량에 따라 샤프트 킬른(01,02) 내에서 배출된 양만큼 상기 샤프트 킬른(01,02)내로 장입되며, 샤프트 킬른(01,02)은 2개의 샤프트를 갖추고 있어서 보통 한쪽 킬른(01)이 소성 공정이면 다른 한쪽 킬른(02)은 비소성 공정으로서, 상기 공정들은 생산량에 따라 설정된 일정한 시간 소성과 예열을 반복하면서 석회석을 생석회로 제조하게 된다.
제조된 생석회는 배출구(43)를 통해 저장용 차징컨베어벨트(110)로 보내지고, 여기에서 저장빈(111)에 수용되어 고로로 보내진다.
상기 샤프트 킬른(01,02)에서의 소성/비소성을 도 2에 따라 설명하면, 소성은 석회석의 탈탄산에 필요한 적정 연소가스와 공기의 연소 열량을 공급하는 공정이며, 비소성이란 상기 소성측의 폐열이 배출되면서 열교환이 이루어져 상기 샤프트 킬른(01,02)내 원석에 예열 작용을 시키면서 소성측에서 발생된 배가스를 배출연돌(39)로 배출시키는 공정으로서, 소성되는 노에는 가스부스타(11)에서 상측의 밸브(13a,13b)를 거쳐 가스란스(12a,12b)를 통해 연료가 공급되고, 공기는 연소공기 브로어(31)에서 연배기 댐퍼(51a,51b)를 통해 노내로 공급된다.
또, 연소된 공기는 습식 집진기(33)와 차압조절제어기(34)를 경유하여 여과 된 다음 연도를 통해 배출되고, 그 배출되는 배기의 분진상태는 TMS 연도배출 전송 센서(35)로 감지되어 송출된다.
상기 장입빈(32)에 일시 저장된 석회석은 장입빈 댐퍼(53a,53b)를 통해 킬른(01,02)으로 공급된다.
한편, 비소성의 노로는 냉각란스브로어(21)로 흡인되는 냉각공기가 밸브(22a,22b)를 통해 노의 상측으로 공급되고, 또한 냉각공기브로어(41)에서 흡인되는 공기는 노의 배출구(43)측으로 송풍된다.
소성중인 노는 냉각공기방산밸브(46)가 열려져서 배출구(43)측으로 냉각공기가 공급되지 않게 되고, 비소성중인 노는 연소공기방산밸브(36)가 열려져서 대기중으로 연소공기를 방출시키게 된다. 따라서 양 방산밸브(36,46)는 3상밸브이다.
상기 샤프트 킬른(01,02)내로 장입된 원석은 샤프트 킬른(01,02) 상부에서부터 예열-소성-냉각과정을 거치면서 품질이 우수한 생석회로 된다.
이러한 과정이 연속적으로 반복되어 생석회의 제조가 이루어지고 있지만, 상기의 샤프트 킬른(01,02)이 소성과 예열을 반복하여 교체 될 때는, 샤프트 킬른(01,02)이 연소와 배기공정의 교체, 석회석의 원석 장입, 제조된 생석회의 불출 공정의 매 챠지(약10분) 마다 60초 정도 교체를 위하여 정지되어야 한다.
그런데 정지된 상태인 때는 2000mmH2O ~ 2300mmH2O에 달하는 샤프트 킬른(01,02)내의 정압이 문제로 되어 더스트를 방출하게 된다.
샤프트 킬른(01,02)에서 노의 교체시에 발생하는 유량, 더스트 배출량, 생산 량의 변화를 도표화한 것이 도 3으로서, 이들은 상호 긴밀한 관계를 가지고 있음을 알 수 있다.
특히 교체 시기에서 더스트 방출량이 급증함을 알 수 있으며, 그 원인은 노의 교체를 위하여 가스란스(12a,12b) 측의 밸브(13a,13b)를 차단한 때부터 압력이 낮아지면서 전체적인 압력의 변화를 일으키기 시작하여, 실제 교체 될 때는 이의 변화가 극심해져서 습식집진기(33)에서의 집진 효율이 현저히 저하되는 것에 기인하는 것이다.
본 발명은 상기에 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 샤프트 킬른에서 노의 교체 시에 노내의 압력변화를 억제시켜서 더스트의 배출이 급증하지 않게 하는 샤프트 킬른의 소성/비소성 교체 방법을 제공함에 그 목적을 두고 있다.
상기의 본 발명에 의하면, 종래의 샤프트 킬른에 있어서 소성/비소성의 상호 교체과정 중에, 연돌측 습식집진기의 차압조절기를 제어하여 상기 교체공정시 가장 효율 높은 집진차압을 유지할 수 있도록 함으로써 상기 소성로의 교체 중에 소성로 내에서 과다한 압력 상승이 발생하지 않게 하는 것으로 연돌을 통한 더스트의 방출을 예방할 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 생석회 제조방법은,
샤프트 킬른에서 생산량이 정해지면 차압 조절제어기로부터 소정의 차압식에 따른 설정값이 계장 제어기로 전송되는 제 1단계와:
소성측 샤프트 킬른의 습식집진기에서 측정된 노내의 압력 측정값을 계장제어기로 전송하는 제 2단계와;
상기 제 1단계의 설정값을 기준으로 상기 제 2단계의 측정값과 비교 연산하여 차압 차압값을 산출하는 제 3단계와;
상기 제 3단계에서 산출된 차압값이 설정값을 초과하면 상기 계장 제어기가 차압 조절제어기를 통해 습식집진기의 개도를 소정 단계로 개폐 조절하는 제 4단계와;
소성/비소성로의 교체가 진행되고 재 연소를 시작하기 전에 차압 제어조절기가 습식집진기의 개도를 일정 부분 오픈되는 초기 시작모드로 설정하여, 노내의 과다한 압력상승을 억제하는 5단계로 진행된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.
본 발명의 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 샤프트 킬른(01,02)에 적용할 수 있다. 이 경우 다만 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 습식집진기(33)의 차압 조절 제어기(34)에 압력센서가 추가된다.
상기의 압력센서로 측정되는 압력신호는 샤프트 킬른(01,02)을 제어하기 위하여 마련되어 있는 계장제어기로 입력처리된다.
상기 계장제어기는, 습식집진기(33)에서의 차압을 측정하고 이를 제어하는 수단이 구비되어 있으며, 또한 명령이나 데이터를 입력시키기 위한 입력 수단과 신호 변환수단이 연결되어 있다.
도 4는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트로서 이것을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
우선 샤프트 킬른(01,02)에서 생석회를 제조하기 위하여 운전자가 생산량과 투입 열량을 설정 입력하고(100) 소성로를 가동한다(101).
이 때는 장입과 불출공정이 끝난 후 방산밸브(36,46)가 닫히기 전이 되므로 차압조절기 시작모드(102)를 작동하여 초기 설정의 일정부분 열린 상태로 제어한다.
이 상태에서 소성로 내로 유량이 투입(103) 되고, 노내의 차압 편차가 차압 조절범위 내인지를 판단(104)한다.
차압의 차압값이 차압 조절의 범위를 벗어나 있으면 재차 차압조절기(34)를 제어(105)하여 투입되는 유량과의 편차가 차압 조절범위내로 조절되게 한다.
샤프트 킬른(01,02)이 가동되면 소성로내 유량 및 습식집진기(33)에서 차압을 측정(106)하고, 측정된 차압 정보는 A/D 신호로 변환(107)시켜 계장제어기로 전송(108) 되어서 상기에서 설정된 입력 차압과 실제 측정된 차압의 편차를 산출한다(109).
이 과정을 통해 얻은 데이터를 생산량의 변화에 따른 가장 적정한 차압을 선정하기 위하여 측정값과 설정값의 편차가, 예를 들면 5mmH2O 발생할 때 마다 0.1%씩 차압조절기(34)를 가동시켜서 차압값을 삭감하는 방식으로 조절값을 변경(110)하여 나간다.
상기의 과정은 여러 조건으로 반복되고, 그 결과로 샤프트 킬른(01,02)의 생석회 제조과정에서 소성/비소성 교체 전후에서의 더스트 발생을 방지 할 수 있는 편차의 최적치를 얻을 수 있다.
편차 최적치에 기초하여 샤프트 킬른(01,02)을 제어함에 있어서, 소성측 킬른은 설정값<측정값(111) 여부를, 비소성측은 설정값>측정값(112) 여부를 판단하고, 그에 따라 각각 차압조절기(34)를 재 가동시켜 크로스(113)하거나 오픈(114) 되게 작동시킴으로써, 차압설정값=측정값의 관계(115)가 이루어지게 제어하거나, 혹은 현재의 차압조절기(34) 상태를 유지한 채로 계속 가동(116)하여 나가고, 소성/비소성 교체를 위한 연배기 교체(117) 시에는 플라그(I)로 진행하여 상술한 제어를 반복하게 된다.
또, 소성/비소성로의 교체가 진행되고 재 연소를 시작하기 전에는 차압 제어조절기(34)가 습식집진기(33)의 개도를 일정 부분 오픈되는 초기 시작모드로 설정하여, 노내의 과다한 압력상승을 억제시켜 준다.
본 발명의 실시 예에서 생산량을 260~300T/D 로 변동시켜 가면서 습식집진기(33)에서의 차압과 TMS의 더스트 발생량을 측정한 결과는 표 1과 같았다.
생산량(ton/day)과 차압(mmH2O)의 변화에 따른 연돌의 더스트 발생량(mg/m3)
압력 생산량 220 300 380 460 540 620
300 93 80 50 23 10 7
280 83 66 39 15 7 5
260 76 53 24 8 5 4
상기의 표 1에 근거하여, 생산량을 일정하게 유지하면서 습식집진기 (33)에서의 차압을 변동시키면서 연돌(39)에서의 더스트 배출량을 측정하여 본 결과는 도 5a의 그래프와 같이 나타났다.
도 5a의 그래프에서와 같이 생산량의 변화와 습식집진기에서의 압력 변화에 따라, 연돌로 배기되는 더스트의 배출량이 매우 높은 상관 관계가 있음을 다시 한번 확인할 수 있으며, 최적의 제어를 가능케 하는 차압 편차는 “A”지점임을 알 수 있다.
이에 따라, 도 5a의 그래프 “A”지점에 맞추어 더스트 발생을 일정하게 유지시킨 후의 생산량과 차압력의 변화를 측정한 결과는 다음 표 2로 나타났다.
이 때 더스트 배출값은 8mmg /m3으로 설정하였다.
더스트 배출값:8mmg /m3에서의 생산량 압력의 관계
생산량(톤/일일) 압력(mmH2O) 생산량(톤/일일) 압력(mmH2O)
260 507 280 552
260 520 290 564
270 523 290 586
270 533 300 632
280 536 300 659
상기 표 2로 알 수 있듯이, 연돌(39)에서의 더스트 배출값을 8mmg /m3의 30분 평균치로 일정하게 유지하면서 생산량을 변동시키면서 습식집진기(33)에서의 차압 변화를 측정한 결과, 생산량에 따른 소성로의 차압에 매우 높은 상관 관계가 있음이 확인된다.
상기 표 2에 근거한 생산량과 차압력의 관계는 도 5b의 그래프로 나타났으며, 이에 근거하여 본 발명에 최적한 회귀식은 다음과 같이 설정된다.
집진기에서의 차압을 y, 생산량을 x라 하면, 차압 y와 생산량 x는
y = abx ....①의 관계 곡선식이 되고, 이 관계 곡선식을 직선식으로 변수변환하면, y’=log y1 이고, 따라서 상기 ①의 곡선식은
회귀직선식 y’= a’+ b’xi (a’= log a, b’= log b) ...②로 나타낼수 있고, 따라서 일반 회귀식 공식 b’={Σxiyi’- (Σxi Σyi’) /n }/{Σxi 2 -(Σxi 2)/n}에 표 2의 값을 사용하여 다음과 같이 구하고 대입하면
b’= {Σxi yi’- (Σxi yi’) /n}/{Σxi 2 - (Σxi)2/n}
= {7698.026 - (2800 × 27.48)/10}/{786000 - (2800)2/10}
= 2.356 × 10-3
b’= 2.356 × 10-3, → b = anti log b’= 100.002356 = 1.00544
a’= y’- b’x = Σyi’/n - b’(Σxi/10) = 2.748 - 0.002356 × 280에 의해 상기 a’를 구하면,
a’= 2.088 → a = anti log a’= 102.088 = 122.4701,
따라서 도 5b의 그래프에 관계된 식은 y(차압) = (122.4701) * 1.00544 x (생산 량) 으로 도출된다.
X(생산량) Y(압력) log y = y' xy' x2 y값 b; a'
260 507 2.705 703.3021 67600 502 0.002356 2.088
260 520 2.716 706.1609 67600 502
270 523 2.719 733,9955 72900 530 b a
270 533 2.727 763.2163 72900 530 1.00544 122.4701
280 536 2.729 764.1661 78400 559
280 552 2.742 767.7429 78400 559
290 564 2,751 797.8709 84100 590
290 586 2.768 802.6903 84100 590
300 632 2.801 840.2151 90000 623
300 659 2.819 845.6656 90000 623
2800 5612 27.47612 7698.026 786000 합계
그러므로 본 발명은 상기 도출된 식에 따른 값을 계장제어기의 내장 프로그램에 입력 시켜 두면, 상기 차압 조절제어기(34)는 킬른(01,02)을 도 5b에 나타난 최적의 “A”지점과 일치하는 패턴으로 제어되게 한다.
즉, 샤프트 킬른(01,02)이 소성/비소성 교체 시에 생산량의 변화가 발생하여, 소성로내의 배기가스와 밸브(22)에서 공급되는 유체가, 로내에서 미세한 압력차가 형성되면, 습식집진기(33)는 220mmH2O이하의 낮은 차압 상태에서 연돌(39)로 배출되는 것을 차단하여 더스트가 과다 방출되는 일이 없게 한다.
이 과정은 상기 도출된 식에 따라 차압조절제어기(34)가 가동되어 계장제어기에 전송된 차압의 설정값이 정해지고, 이 설정값과 측정값의 편차를 비교하여 예를 들면, 5mmH2O 씩 편차가 증가될 때 마다 0.1%씩 크로스로 조절되게 하여 더스트의 배출을 줄임과 동시에 신속하게 적정 차압으로 유지시켜 주는 작용을 나타내는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 제어의 결과로 나타난 샤프트 킬른 가동시와 교체시의 각 데이터를 보여주는 그래프로서, 교체 시에 배출되는 더스트의 양이 현격하게 감소됨을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 수직형 소성로인 샤프트 킬른의 소성/비소성 교체 시에 야기되는 노내의 압력 변화에 따라 연돌측으로의 더스트 배출을 적절히 제어하게 구성한 것이므로, 종래의 방식에 비해 교체 시의 더스트 배출량이 현저하게 감소시키는 작용을 하므로 지대한 공해방지 효과를 가지고 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 샤프트 킬른에서 생산량이 정해지면 차압 조절제어기로부터 소정의 차압식에 따른 설정값이 계장 제어기로 전송되는 제 1단계와:
    소성측 샤프트 킬른의 습식집진기에서 측정된 노내의 압력 측정값을 계장제어기로 전송하는 제 2단계와;
    상기 제 1단계의 설정값을 기준으로 상기 제 2단계의 측정값과 비교 연산하여 차압 차압값을 산출하는 제 3단계와;
    상기 제 3단계에서 산출된 차압값이 설정값을 초과하면 상기 계장 제어기가 차압 조절제어기를 통해 습식집진기의 개도를 소정 단계로 개폐 조절하는 제 4단계와;
    소성/비소성로의 교체가 진행되고 재 연소를 시작하기 전에 차압 제어조절기가 습식집진기의 개도를 일정 부분 오픈되는 초기 시작모드로 설정하여, 노내의 과다한 압력상승을 억제하는 5단계로 진행되는 샤프트 킬른의 더스트 배출을 억제하는 소성 방법.
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