KR20140119905A - Method for ash predicting of cokes - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코크스의 회분 예측방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코크스의 회분을 예측하기 위한 코크스의 회분 예측방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for predicting ash of coke, and more particularly to a method for predicting ash of coke for predicting coke ash.
코크스는 고로의 열원으로 사용되는 연료인 동시에 철광석을 환원시키는 환원제의 역할을 한다. 코크스는 석탄을 코크스 오븐 설비에서 가열 건류하여 제조한다.Coke is a fuel used as a heat source for blast furnaces and serves as a reducing agent for reducing iron ores. Coke is produced by heating coal in a coke oven plant.
코크스 제조용 석탄은 건류시에 점결이 잘 이루어질 수 있는 점결성을 가져야하므로 원료로는 역청탄이 많이 사용된다. 코크스 제조에 이용되는 석탄을 일반적인 연료용과 구분하여 원료탄이라 칭하기도 한다.Coal for coke production must have cohesion that can be clogged well during carbonization, so coal is often used as a raw material. Coal used in the manufacture of coke may be referred to as coking coal by distinguishing it from ordinary fuel.
본 발명과 관련된 선행기술로는 국내등록특허 제10-0206486호 "고로용 코크스의 제조방법"이 있다.Prior art relating to the present invention is Korean Patent No. 10-0206486 entitled "Method for producing coke for blast furnace ".
본 발명의 목적은 안정적인 고로 조업이 가능하도록 석탄의 배합지수에 따라 코크스의 회분을 예측할 수 있도록 한 코크스의 회분 예측방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of predicting ash of coke which can predict the ash of coke according to the blending index of coal so as to enable stable blast furnace operation.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 코크스 품질과 관련된 데이터를 수집하는 단계와, 상기 수집한 데이터들에 대한 통계적 유의수준을 분석하여 코크스의 회분과 상관성이 있는 인자들을 독립변수로 선택하는 단계와, 상기 독립변수에 대한 상기 코크스의 회분과의 상관관계를 도출하고 상기 도출된 상관관계로부터 코크스의 회분을 예측하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention provides a method for analyzing coke quality, comprising: collecting data related to coke quality; analyzing statistical significance levels of the collected data; Selecting factors as independent variables, and deriving a correlation between the ash of the coke to the independent variables and predicting the ash of the coke from the derived correlations.
상기 독립변수는 배합탄의 회분 지수, 배합탄의 휘발분 지수이다.The independent variable is the ash index of the blend and the volatile fraction of the blend.
상기 상관관계는 하기의 <수학식>을 만족한다.The correlation satisfies the following expression.
<수학식>≪ Equation &
Coke Ash=0.57×Coal Ash×100/(100-VM)+4.6Coke Ash = 0.57 x Coal Ash x 100 / (100-VM) + 4.6
여기서, Coke Ash는 코크스의 회분, Coal Ash는 배합탄의 회분 지수, VM는 배합탄의 휘발분 지수Here, Coke Ash is the ash of coke, Coal Ash is the ash index of the blend, VM is the volatile fraction of the blend
본 발명은 배합탄의 회분 지수, 배합탄의 휘발분 지수를 측정하고 코크스의 회분 예측 수학식에 대입하는 것에서 코크스 공정 후 생산될 코크스의 회분 함량을 예측할 수 있다. The present invention can estimate the ash content of the coke to be produced after the coke process by measuring the ash index of the blend, the volatile fraction of the blend, and assigning it to the ash prediction formula of the coke.
따라서, 석탄의 배합지수에 따른 코크스의 회분 함량을 정확하게 예측하고 고로 조업을 안정화하는데 기여할 수 있는 효과가 있다.Therefore, it is possible to accurately predict the ash content of the coke according to the blending index of coal and stabilize the blast furnace operation.
도 1은 본 발명에 의한 코크스의 회분 예측방법을 보인 과정도.
도 2는 여러 날 동안 코크스 회분 예측방법에 의해 예측된 코크스의 회분 예측값과 코크스의 회분 실측값의 정합성과의 관계를 기록한 그래프.1 is a process diagram showing a method for predicting ash of coke according to the present invention.
2 is a graph showing the relationship between the estimated ash value of coke and the coincidence of actual measured values of coke by the coke ash prediction method for several days.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 코크스의 회분 예측방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 코크스 품질과 관련된 데이터를 수집하는 단계와(S11), 수집한 데이터들에 대한 통계적 유의수준을 분석하여 코크스의 회분과 상관성이 있는 인자들을 독립변수로 선택하는 단계와(S13), 독립변수에 대한 코크스의 회분과의 상관관계를 도출하고(S15), 도출된 상관관계로부터 코크스의 회분을 예측하는 단계(S17)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method of predicting ash of coke of the present invention includes collecting data related to coke quality (S11) and analyzing statistical significance level of the collected data to determine whether the ash of the coke is correlated (S13), deriving a correlation between the ash of the coke to the independent variable (S15), and estimating the ash of the coke from the derived correlation (S17) .
코크스 공정은 10~18종의 석탄을 배합한 배합탄을 코크스 오븐에 장입하고, 공기가 차단된 상태에서 800~1400℃의 고온으로 장시간 건류하여 코크스를 제조하는 공정이다. 석탄을 해외에서 수입하는 우리나라의 경우 통상적으로 10~18탄종의 석탄을 배합하여 코크스를 제조한다.The coke process is a process for charging coke oven with 10 to 18 types of coal mixed in a coke oven and producing coke at a high temperature of 800 to 1400 ° C for a long period of time while air is blocked. In Korea, where coal is imported from abroad, 10 to 18 types of coal are usually blended to produce coke.
코크스는 고로 내에서 열원, 환원제, 통기성 유지를 위한 충진제, 용융철의 침탄원으로서의 기능을 가진다. 고로 조업의 안정성을 확보하기 위해서는 코크스 품질에 대한 예측강도를 높여야 한다. The coke has a function as a heat source, a reducing agent, a filler for maintaining air permeability, and a source of molten iron in the blast furnace. In order to secure the stability of blast furnace operation, the prediction strength of coke quality should be increased.
예측이 필요한 코크스 품질로는 냉간강도(DI), 열간강도, 회분 등이 있다. Coke qualities that need to be predicted include cold strength (DI), hot strength and ash.
냉간강도와 열간강도는 코크스가 운반 중 또는 고로 내에서 붕괴되지 않도록 적정한 강도를 유지하기 위해 요구된다.Cold strength and hot strength are required to maintain adequate strength so that the coke is not collapsed during transport or in the blast furnace.
회분은 석탄을 태우고 남은 부분(재)를 의미한다. 회분은 주로 고로 조업에 영향을 미치며, 배합탄의 회분 함량이 설정치를 초과하면 재가 많아져 고로 내 분화가 일어나고 고로 통기성에 악영향을 미치게 된다. Ash refers to the part (ash) remaining after burning coal. The ash affects the blast furnace operation mainly, and when the ash content of the blast coal exceeds the set value, the ash is increased and the blast furnace differentiation occurs and the blast furnace air permeability is adversely affected.
특히, 코크스에 포함된 회분은 코크스 중 탄소 함량에 영향을 미쳐 고로 내 노열을 변화시키고 슬래그 조성을 변화시키는 등 고로 노황에 큰 영향을 미칠 수 있다. In particular, the ash content in the coke may affect the carbon content in the coke, thereby changing the furnace inner heat and changing the slag composition.
따라서, 안정적인 고로 조업을 위해서 코크스 공정 전 석탄 배합지수에 따라 코크스 회분을 예측하는 것이 중요하다.Therefore, for stable blast furnace operation, it is important to predict the coke ash content according to the pre-coke process coal composition index.
석탄 배합지수에 따라 코크스 공정 후 생산될 코크스 회분을 미리 예측하면 고로 조업을 안정화하는 방향으로 코크스 회분 제어가 가능하여 코크스 품질을 향상시킬 수 있다.According to the coal blending index, if the coke ash to be produced after the coke process is predicted in advance, the coke batch control can be performed to stabilize the blast furnace operation, thereby improving the coke quality.
코크스 품질과 관련된 데이터를 수집하는 단계(S11)는, 코크스 품질 및 코크스 수율에 영향을 미치는 석탄 배합지수 데이터를 수집하는 단계이다. Collecting data related to coke quality (S11) is a step of collecting coal mixture index data that affect coke quality and coke yield.
코크스 품질 및 코크스 수율에 영향을 미치는 석탄 배합지수 데이터는 배합탄의 휘발분, 회분, 반사율, 유동도, 팽창률 등이 있다. Coal composition index data, which affect coke quality and coke yield, include volatile matter, ash, reflectance, flow rate, and expansion rate of the blend.
코크스 제조시 제조 비용을 줄이기 위해 품질 즉, 저품위, 중품위, 고품위에 따라 구분된 다수의 탄종을 혼합하며, 일 예로, 10~18 탄종의 석탄을 배합한 배합탄을 건류하여 코크스를 제조한다. 석탄은 탄종에 따라 성상 및 특성이 차이가 있고 적치높이에 따라서도 입도 편석이 발생하고 물성변화가 크다.In order to reduce the manufacturing cost in manufacturing the coke, a large number of different types of coal are classified according to quality, that is, low quality, middle quality and high quality. For example, 10 to 18 coal type coal is blended to produce coke. Coal is different in characteristics and characteristics depending on the type of coal, grain segregation occurs depending on the height of the coal, and the change in physical properties is large.
따라서, 다수의 탄종을 배합한 배합탄으로 코크스를 제조할 경우, 품질이 우수한 코크스를 제조할 수 있도록 상술한 데이터를 수집하여 석탄의 배합지수를 관리한다. Therefore, when the coke is produced from a blend containing a plurality of seeds, the above-mentioned data is collected to manage the blending index of coal so as to produce a coke having excellent quality.
수집한 데이터들에 대한 통계적 유의수준을 분석하여 코크스의 회분과 상관성이 있는 인자들을 독립변수로 선택하는 단계(S13)는, 수집한 석탄의 배합지수 데이터 중 코크스의 회분과 상관성이 있는 최소의 인자들을 독립변수로 선택하는 것이다.The step (S13) of analyzing the statistical significance level of the collected data and correlating the ash of the coke with the ash variable (S13) As independent variables.
독립변수는 배합탄의 회분 지수와 배합탄의 휘발분 지수이다. The independent variable is the ash index of the blend and the volatile fraction of the blend.
배합탄의 회분 및 배합탄의 휘발분은 코크스 수율에 큰 영향을 미친다. 배합탄의 회분 함량 관리를 통해 코크스의 회분을 어느 정도 예측 가능하나, 코크스 수율 변동에 따라 코크스의 회분 편차가 크게 변동한다. The volatile matter of the ash and the blend of the blend has a great influence on the coke yield. The ash content of the coke can be predicted to some extent through the management of the ash content of the blend, but the batch deviation of the coke varies greatly depending on the variation of the coke yield.
그리고, 코크스 수율에는 배합탄의 휘발분이 영향을 미친다. 배합탄에 휘발분의 함량이 많으면 가스로 날아가는 부분이 많아지므로 코크스 수율이 감소하게 된다. 따라서, 배합탄의 회분 지수뿐만 아니라 코크스 수율에 큰 영향을 미치는 배합탄의 휘발분 지수를 독립변수로 선택한다. The volatile matter content of the blend has an influence on the coke yield. If the content of the volatile matter is large in the blended carbon, the portion of the gas that is blown by the gas is increased, and the coke yield is decreased. Therefore, the volatility index of the blend, which has a large influence on the ash index as well as the coke yield, is selected as an independent variable.
배합탄의 회분 지수는 석탄을 800℃±10℃에서 1시간 이상 태운 후 남은 잔유물로서 측정한다. 배합탄의 회분은 배합탄을 만들기 전 각 탄종의 회분을 상기한 방법으로 측정한 후, 기존 회분 데이터와 상관식을 적용하고 튜닝하여 정확도를 높이는 통계적 방식으로 배합탄의 회분 지수를 예측할 수 있다. 여기서, 배합탄의 회분 지수는 %로 나타내고, 전체 배합탄에 포함된 회분의 함량을 의미한다.The ash content of the coal ash is measured as coal residue remaining after burning coal at 800 ° C ± 10 ° C for 1 hour or more. The ash content of the blend can be estimated by measuring the ash content of each blend before making the blend, and then estimating the ash index of the blend by a statistical method of increasing the accuracy by applying and correlating the existing batch data with the correlation. Here, the ash index of the blend is expressed in%, and it means the content of the ash contained in the total blend.
또한, 배합탄의 회분 지수는 다수의 탄종이 배합된 배합탄을 800℃±10℃에서 1시간 이상 태운 후 남은 잔유물로서 측정할 수도 있다.The ash index of the blend can also be measured as the remnant remaining after burning the blend containing many ammunitions at 800 ° C ± 10 ° C for at least 1 hour.
배합탄의 휘발분은 건류가스가 되는 성분으로 휘발성인 것을 의미한다. 배합탄의 휘발분 지수의 측정은 건조한 석탄을 공기를 차단하고 900℃ 내외로 7분간 가열한 다음 그 감량으로부터 수분을 뺀 나머지를 휘발분으로 간주한다.The volatile matter of the blast furnace means that it is volatile as a component which becomes a carbonized gas. The volatile matter index of the blend is measured by heating the dried coal at about 900 ° C for 7 minutes after shutting off the air, and then subtracting moisture from the weight loss is regarded as volatile matter.
배합탄의 휘발분 지수는 배합탄을 만들기 전 각 탄종의 휘발분을 상기한 방법으로 측정한 후, 기존 휘발분 데이터와 상관식을 적용하고 튜닝하여 정확도를 높이는 통계적 방식으로 배합탄의 휘발분 지수를 예측할 수 있다. 여기서, 배합탄의 휘발분 지수는 %로 나타내고, 전체 배합탄에 포함된 휘발분의 함량을 의미한다. The volatile index of the blend can be estimated by measuring the volatile content of each blend before making the blend, and then calculating the volatile content of the blend by statistical methods of correcting and tuning the existing volatile matter data . Herein, the volatile content index of the blend is represented by%, which means the content of volatile matter contained in the total blend.
또한, 배합탄의 휘발분 지수는 다수의 탄종이 배합된 배합탄을 공기를 차단하고 900℃ 내외로 7분간 가열한 다음 그 감량으로부터 수분을 뺀 나머지를 측정할 수도 있다.In addition, the volatile index of the blend can be measured by heating the mixed blend containing many ammunition blends to about 900 캜 for 7 minutes after blocking the air, and then subtracting moisture from the blend.
독립변수에 대한 코크스의 회분과의 상관관계를 도출하는 단계(S15)는, 코크스의 회분과 독립변수인 배합탄의 회분, 배합탄의 휘발분과의 상관관계를 도출하는 단계이다. The step (S15) of deriving the correlation with the ash of the coke to the independent variable is a step of deriving the correlation between the ash of the coke, the ash of the blend and the volatile content of the blend.
상관관계는 하기의 <수학식>을 만족한다. The correlation satisfies the following equation.
<수학식>≪ Equation &
Coke Ash=0.57×Coal Ash×100/(100-VM)+4.6Coke Ash = 0.57 x Coal Ash x 100 / (100-VM) + 4.6
상관계수(R2)은 0.74이다. The correlation coefficient (R 2 ) is 0.74.
여기서, Coke Ash는 코크스의 회분, Coal Ash는 배합탄의 회분 지수, VM는 배합탄의 휘발분 지수를 의미한다. Here, Coke Ash is the ash of coke, Coal Ash is the ash index of the blend, and VM is the volatile index of the blend.
상기 수학식은 배합탄에 적용되어 코크스 공정 후 생산된 코크스의 회분 함량을 예측한다. The above equation is applied to the blend to predict the ash content of the coke produced after the coke process.
상기 수학식은 회귀분석 방법을 적용하여 독립변수인 배합탄의 회분, 배합탄의 휘발분과 코크스의 회분 함량과의 상관관계를 도출한 것이다.The above equation is derived by applying a regression analysis method to the correlation between the ash content of the blend, which is an independent variable, and the volatile content of the blend and the ash content of the coke.
회귀분석(regression analysis) 방법은 둘 또는 그 이상의 변수들간의 관계를 파악함으로써 어떤 특정한 변수의 값을 다른 한 개 또는 그 이상의 변수(독립변수)들로부터 설명하고 예측하는 통계적 기법이다.A regression analysis method is a statistical technique that explains and predicts the value of a particular variable from one or more other variables (independent variables) by determining the relationship between two or more variables.
도출된 상관관계로부터 코크스의 회분을 예측하는 단계(S17)는, 복수의 탄종을 배합한 배합탄의 회분과 휘발분 지수를 측정하고 이를 상기 수학식에 대입하여 코크스 공정 후 생산될 코크스의 회분 함량을 예측하는 것이다. The step (S17) of estimating the ash of the coke from the derived correlation is performed by measuring the ash and the volatile content index of the blend containing the plural types of ammunition and substituting the ash and the volatile content index into the above equation to determine the ash content of the coke to be produced after the coking process To predict.
상기와 같이 산출된 수학식에 의하면, 배합탄의 회분 지수와 배합탄의 휘발분 지수를 통해 코크스 공정을 통해 생산될 코크스의 회분 함량을 예측할 수 있으므로, 석탄의 배합지수 및 코크스 공정의 조업도 변경에 따라 코크스 공정 후 생산될 코크스의 회분 함량을 예측할 수 있고 고로 조업의 안정적 대응력을 강화할 수 있다.
According to the formula thus calculated, the ash content of the coke to be produced through the coke process can be predicted through the ash index of the blend and the volatile content index of the blend, and therefore, according to the change of the blending index of the coal and the capacity of the coke process The ash content of the coke to be produced after the coke oven process can be predicted and the stable response of the blast furnace operation can be strengthened.
아래의 표 1은 독립변수와 코크스의 회분과의 상관관계를 통해 예측한 코크스의 회분 예측값과 코크스의 회분 실측값을 비교하여 나타낸 것이다. Table 1 below shows the estimated ash value of the coke and the actual measured value of the coke by comparing the ash value with the ash value of the coke.
(%)VM
(%)
(%)Coal Ash
(%)
(실측값)(%)Coke Ash
(Actual value) (%)
[Coke Ash는 코크스의 회분, Coal Ash는 배합탄의 회분 지수, VM는 배합탄의 휘발분 지수][Coke Ash is ash of coke, Coal Ash is ash index of compounded coal, VM is volatile index of compounded coal]
표 1에 의하면, 코크스의 회분을 예측하는 수학식에서 예측한 값과 실제 측정한 코크스의 회분 실측값의 상관관계가 높음이 확인된다. According to Table 1, it is confirmed that the correlation between the predicted value in the equation for predicting the ash of the coke and the actually measured ash value of the coke is high.
상관도를 나타내는 상관계수(R2)의 경우 0.74로 상관도가 높음을 알 수 있다. 상관계수가 1에 근접할수록 상관도가 높다.And the correlation coefficient (R 2 ) indicating the degree of correlation is 0.74. The closer the correlation coefficient is to 1, the higher the correlation.
도 2에는 여러 날 동안 코크스 회분 예측방법에 의해 예측된 코크스의 회분 예측값과 코크스의 회분 실측값의 정합성과의 관계를 그래프로 기록하였다. FIG. 2 graphically illustrates the relationship between the estimated ash of the coke and the actual measured value of the coke by the coke ash prediction method for several days.
도 2에 도시된 바에 의하면, 여러 날 동안 측정해 본 결과 코크스의 회분의 예측식과 코크스의 회분의 실측치 비교시 높은 정합성이 확인된다.As shown in FIG. 2, a high consistency can be confirmed by comparing the measured values of the coke ash with the prediction formula of the coke ash as a result of measurement for several days.
따라서, 배합탄의 회분과 배합탄의 휘발분을 독립변수로 한 수학식을 이용하여 예측된 코크스의 회분 함량을 코크스 공정 후 생산된 코크스의 회분 함량으로 간주하고, 예측된 값이 원하는 코크스의 회분 함량을 넘어선 경우 잘못된 배합으로 판단하여 독립변수를 조정하여 배합탄을 제조할 수 있다. Therefore, the ash content of the coke estimated by using the equation using the ash of the blend coal and the volatile content of the blend as the independent variable is regarded as the ash content of the coke produced after the coke process, and the predicted value is the ash content of the desired coke , It can be judged to be a wrong combination, and the blend can be manufactured by adjusting the independent variables.
상기 수학식을 이용하면 용이하게 배합탄의 회분, 휘발분 지수만을 측정하여 코크스 공정 후 생산되는 코크스의 회분 함량을 쉽게 예측할 수 있어 노황을 안정화할 수 있는 안정적인 고로 조업을 수행하는데 기여할 수 있다.The ash content of the coke produced after the coke oven process can be easily estimated by measuring the ash content and the volatile content index of the blend easily using the above formula, thereby contributing to stable blast furnace operation which can stabilize the sulfur content.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but may be defined by the scope of the claims, and those skilled in the art may make various modifications and alterations within the scope of the claims It is self-evident.
Claims (3)
상기 수집한 데이터들에 대한 통계적 유의수준을 분석하여 코크스의 회분과 상관성이 있는 인자들을 독립변수로 선택하는 단계;
상기 독립변수에 대한 상기 코크스의 회분과의 상관관계를 도출하고 상기 도출된 상관관계로부터 코크스의 회분을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스의 회분 예측방법.Collecting data related to coke quality;
Analyzing the statistical significance level of the collected data to select factors having correlation with the coke ash as independent variables;
Deriving a correlation with the ash of the coke to the independent variable and predicting the ash of the coke from the derived correlation.
상기 독립변수는
배합탄의 회분 지수, 배합탄의 휘발분 지수인 것을 특징으로 하는 코크스의 회분 예측방법.The method according to claim 1,
The independent variable
The ash index of the blended coal, and the volatile fraction index of the blended coal.
상기 상관관계는
하기의 <수학식>을 만족하는 것을 특징으로 하는 코크스의 회분 예측방법.
<수학식>
Coke Ash=0.57×Coal Ash×100/(100-VM)+4.6
여기서, Coke Ash는 코크스의 회분, Coal Ash는 배합탄의 회분 지수, VM는 배합탄의 휘발분 지수The method according to claim 1 or 2,
The correlation
The following formula is satisfied. ≪ EMI ID = 3.0 >
≪ Equation &
Coke Ash = 0.57 x Coal Ash x 100 / (100-VM) + 4.6
Here, Coke Ash is the ash of coke, Coal Ash is the ash index of the blend, VM is the volatile fraction of the blend
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