KR20200076500A - Cokes oven and apparatus for reducing nitrogen oxide in exhaust gas of cokes oven - Google Patents

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Abstract

A coke oven comprises: a combustion chamber for combusting mixed gas and air; a heat storage chamber connected to the combustion chamber and transmitting exhaust gas from the combustion chamber; a gas supply unit supplying the mixed gas to the combustion chamber; an air supply unit supplying the air to the combustion chamber; and a first urea water supply unit supplying urea water to the air supplied from the air supply unit. It is possible to easily reduce nitrogen oxides in the exhaust gas generated from the combustion chamber of the coke oven without major changes to an internal structure of the coke oven.

Description

코크스 오븐 및 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치{COKES OVEN AND APPARATUS FOR REDUCING NITROGEN OXIDE IN EXHAUST GAS OF COKES OVEN}A device for reducing nitrogen oxides in coke ovens and flue gas in a coke oven {COKES OVEN AND APPARATUS FOR REDUCING NITROGEN OXIDE IN EXHAUST GAS OF COKES OVEN}

본 기재는 코크스 오븐 및 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a coke oven and an apparatus for reducing nitrogen oxides in flue gas of a coke oven.

코크스 오븐은 코크스를 제조하는 장치로서, 고로에서 필요한 코크스를 제조하기 위해 석탄을 열처리하는 장치이다.A coke oven is a device for producing coke, which is a device for heat-treating coal to produce coke required in a blast furnace.

코크스 오븐은 연소실, 탄화실, 축열실을 포함하며, 연소실의 연소를 통해 얻어진 열을 이용해 축열실을 통해 탄화실에 장입된 석탄을 가열한다.The coke oven includes a combustion chamber, a carbonization chamber, and a heat storage chamber, and uses the heat obtained through combustion of the combustion chamber to heat coal charged in the carbonization chamber through the heat storage chamber.

코크스 오븐의 연소실에서 발생되는 화염의 온도는 위치 별로 차이가 있지만, 일례로 1200도에 이른다. 이 화염에 의해 고온 질소 산화물(Thermal NOx)이 발생하게 되는데, 일반적으로 코크스 오븐 내 발생하는 질소 산화물의 80% 내지 90% 이상이 고온 질소 산화물(Thermal NOx)이다. The temperature of the flame generated in the combustion chamber of the coke oven varies by location, but reaches 1200 degrees as an example. High-temperature nitrogen oxides (Thermal NOx) are generated by the flame, and generally 80% to 90% or more of the nitrogen oxides generated in the coke oven are high-temperature nitrogen oxides (Thermal NOx).

따라서, 코크스 오븐의 연소실로부터 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물을 저감할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas generated from the combustion chamber of the coke oven.

일 실시예는, 코크스 오븐의 내부 구조물의 큰 변경 없이, 코크스 오븐의 연소실로부터 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물을 용이하게 저감하는 코크스 오븐 및 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치를 제공하고자 한다.One embodiment is to provide a coke oven and an apparatus for reducing nitrogen oxides in flue gas of a coke oven, which easily reduces nitrogen oxides in the flue gas generated from the combustion chamber of the coke oven, without significantly changing the internal structure of the coke oven.

일 측면은 혼합 가스와 공기를 연소시키는 연소실, 상기 연소실과 연결되며, 상기 연소실로부터 배가스가 전달되는 축열실, 상기 연소실로 상기 혼합 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 연소실로 상기 공기를 공급하는 공기 공급부, 및 상기 공기 공급부로부터 공급되는 상기 공기에 요소수를 공급하는 제1 요소수 공급부를 포함하는 코크스 오븐을 제공한다.One side is a combustion chamber for combusting the mixed gas and air, a heat storage chamber connected to the combustion chamber, through which exhaust gas is transmitted from the combustion chamber, a gas supply unit supplying the mixed gas to the combustion chamber, and an air supply unit supplying the air to the combustion chamber And a first urea water supply unit supplying urea water to the air supplied from the air supply unit.

상기 연소실의 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급하는 제2 요소수 공급부를 더 포함할 수 있다.A second urea water supply unit for directly supplying additional urea water to the inside of the combustion chamber may be further included.

상기 제2 요소수 공급부는 상기 제1 요소수 공급부와 연결될 수 있다.The second urea water supply unit may be connected to the first urea water supply unit.

상기 제1 요소수 공급부로 상기 요소수를 공급하는 요소수 저장부를 더 포함할 수 있다.The urea water storage unit for supplying the urea water to the first urea water supply unit may be further included.

또한, 일 측면은 혼합 가스와 공기를 연소시키는 연소실을 포함하는 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치에 있어서, 상기 연소실로 공급되는 상기 공기에 요소수를 공급하는 제1 요소수 공급부, 상기 제1 요소수 공급부와 연결되며, 상기 연소실의 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급하는 제2 요소수 공급부, 및 상기 제1 요소수 공급부로 상기 요소수를 공급하는 요소수 저장부를 포함하는 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치를 제공한다.In addition, one side of the apparatus for reducing nitrogen oxides in a flue gas of a coke oven including a combustion chamber for combusting a mixed gas and air, the first urea water supply unit supplying urea water to the air supplied to the combustion chamber, the first Exhaust gas of the coke oven, which is connected to the urea water supply unit, and includes a second urea water supply unit for directly supplying additional urea water to the inside of the combustion chamber, and a urea water storage unit for supplying the urea water to the first urea water supply unit. It provides a nitrogen oxide reduction device.

일 실시예에 따르면, 코크스 오븐의 내부 구조물의 큰 변경 없이, 코크스 오븐의 연소실로부터 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물을 용이하게 저감하는 코크스 오븐 및 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치가 제공된다.According to one embodiment, there is provided a coke oven and an apparatus for reducing nitrogen oxides in flue gas of a coke oven, which easily reduces nitrogen oxides in the flue gas generated from the combustion chamber of the coke oven, without significantly changing the internal structure of the coke oven.

도 1은 제1 실시예에 따른 코크스 오븐을 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스 내부의 질소 산화물 저감 효과를 확인한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a coke oven according to the first embodiment.
2 is a graph showing the experimental results confirming the nitrogen oxide reduction effect in the flue gas of the coke oven according to the first embodiment.
3 is a view showing an apparatus for reducing nitrogen oxides in flue gas of a coke oven according to a second embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Also, in the specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated.

이하, 도 1을 참조하여, 제1 실시예에 따른 코크스 오븐을 설명한다. Hereinafter, a coke oven according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1.

코크스 오븐은 제철소 내부에서 코크스를 제조하기 위한 장치이나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 코크스 오븐은 이하에서 설명하는 연소실 및 축열실에 더해서 추가의 연소실 및 축열실을 더 포함할 수 있고, 또한 석탄이 장입되는 탄화실을 더 포함할 수 있다. 혼합 가스 및 공기가 연소하는 연소실, 연소실의 배가스가 전달되는 축열실, 석탄이 장입되는 탄화실 각각은 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다.The coke oven is an apparatus for manufacturing coke inside a steel mill, but is not limited thereto. In addition, the coke oven may further include an additional combustion chamber and a heat storage chamber in addition to the combustion chamber and a heat storage chamber described below, and may further include a carbonization chamber in which coal is charged. The combustion chamber in which the mixed gas and air are burned, the heat storage chamber in which the exhaust gas of the combustion chamber is transferred, and the carbonization chamber in which the coal is charged may each have various known forms.

도 1은 제1 실시예에 따른 코크스 오븐을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a coke oven according to the first embodiment.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 코크스 오븐(1000)은 공지된 다양한 형태를 가진 탄화실에 장입된 석탄을 코크스로 제조할 수 있다.Referring to FIG. 1, the coke oven 1000 according to the first embodiment may coke coal charged in a carbonization chamber having various types known in the art.

코크스 오븐(1000)은 연소실(100), 축열실(200), 배가스 배출구(300), 가스 공급부(400), 공기 공급부(500), 제1 요소수 공급부(600), 제2 요소수 공급부(700), 요소수 저장부(800)를 포함한다.The coke oven 1000 includes a combustion chamber 100, a heat storage chamber 200, an exhaust gas outlet 300, a gas supply unit 400, an air supply unit 500, a first urea water supply unit 600, and a second urea water supply unit ( 700), urea water storage unit 800.

연소실(100)은 가스 공급부(400) 및 공기 공급부(500) 각각으로부터 공급된 혼합 가스 및 공기 각각을 연소시킨다. 연소실(100)에서 발생된 배가스는 축열실(200)을 거쳐 배가스 배출구(300)를 통해 외부로 배출될 수 있다.The combustion chamber 100 combusts each of the mixed gas and air supplied from each of the gas supply unit 400 and the air supply unit 500. The exhaust gas generated in the combustion chamber 100 may be discharged to the outside through the heat storage chamber 200 through the exhaust gas outlet 300.

축열실(200)은 연소실(100)과 연결된다. 축열실(200)은 연소실(100)로부터 발생된 배가스가 전달된다. 축열실(200)은 가스 공급부(400) 및 공기 공급부(500)와 연통할 수 있으며, 가스 공급부(400) 및 공기 공급부(500) 각각으로부터 공급된 혼합 가스 및 공기 각각은 축열실(200)을 통해 연소실(100)로 공급될 수 있다.The heat storage chamber 200 is connected to the combustion chamber 100. The heat storage chamber 200 transmits exhaust gas generated from the combustion chamber 100. The heat storage chamber 200 may communicate with the gas supply unit 400 and the air supply unit 500, and each of the mixed gas and air supplied from the gas supply unit 400 and the air supply unit 500 may store the heat storage chamber 200. Through it may be supplied to the combustion chamber 100.

배가스 배출구(300)는 축열실(200)과 연결된다. 축열실(200)을 통한 배가스는 배가스 배출구(300)를 통해 외부로 배출될 수 있다.The exhaust gas outlet 300 is connected to the heat storage chamber 200. The exhaust gas through the heat storage chamber 200 may be discharged to the outside through the exhaust gas outlet 300.

배가스 배출구(300)는 배가스의 유량을 측정할 수 있는 장치를 포함할 수 있다.The exhaust gas outlet 300 may include a device capable of measuring the flow rate of the exhaust gas.

가스 공급부(400)는 연소실(100)로 혼합 가스(Mixed Gas)를 공급한다. 혼합 가스는 고로 가스(BFG, Blast Fuel Gas) 및 코크스 가스(COG, Coke Oven Gas)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 가스 공급부(400)는 축열실(200)을 통해 연소실(100)과 연결되나, 이에 한정되지 않고 연소실(100)과 직접 연결될 수 있다. 가스 공급부(400)는 축열실(200)을 통해 연소실(100)로 혼합 가스를 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 연소실(100)로 바로 연결되어 연소실(100)로 혼합 가스를 공급할 수 있다.The gas supply unit 400 supplies a mixed gas to the combustion chamber 100. The mixed gas may include blast furnace gas (BFG, Blast Fuel Gas) and coke gas (COG), but is not limited thereto. The gas supply unit 400 is connected to the combustion chamber 100 through the heat storage chamber 200, but is not limited thereto and may be directly connected to the combustion chamber 100. The gas supply unit 400 may supply the mixed gas to the combustion chamber 100 through the heat storage chamber 200, but is not limited thereto, and may be directly connected to the combustion chamber 100 to supply the mixed gas to the combustion chamber 100.

공기 공급부(500)는 연소실(100)로 산소를 포함하는 공기(Air)를 공급한다. 공기 공급부(500)는 축열실(200)을 통해 연소실(100)과 연결되나, 이에 한정되지 않고 연소실(100)과 직접 연결될 수 있다. 공기 공급부(500)는 축열실(200)을 통해 연소실(100)로 공기를 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 연소실(100)로 바로 연결되어 연소실(100)로 공기를 공급할 수 있다.The air supply unit 500 supplies air containing oxygen to the combustion chamber 100. The air supply unit 500 is connected to the combustion chamber 100 through the heat storage chamber 200, but is not limited thereto and may be directly connected to the combustion chamber 100. The air supply unit 500 may supply air to the combustion chamber 100 through the heat storage chamber 200, but is not limited thereto, and may be directly connected to the combustion chamber 100 to supply air to the combustion chamber 100.

제1 요소수 공급부(600)는 공기 공급부(500)로부터 공급되는 공기에 요소수를 공급한다. 요소수는 질소 산화물을 질소로 환원할 수 있다면 공지된 다양한 물질을 포함할 수 있다.The first urea water supply unit 600 supplies urea water to the air supplied from the air supply unit 500. The urea water can include various known materials if nitrogen oxide can be reduced to nitrogen.

제1 요소수 공급부(600)는 축열실(200)을 통해 연소실(100)로 공급되는 공기에 요소수를 혼합한다. 제1 요소수 공급부(600)로부터 공급된 요소수가 혼합된 공기는 축열실(200)을 통해 연소실(100)로 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 연소실(100)로 바로 공급될 수 있다.The first urea water supply unit 600 mixes urea water with air supplied to the combustion chamber 100 through the heat storage chamber 200. The air in which the urea water supplied from the first urea water supply unit 600 is mixed may be supplied to the combustion chamber 100 through the heat storage chamber 200, but is not limited thereto and may be directly supplied to the combustion chamber 100.

또한, 제1 요소수 공급부(600)는 공기에 공급되는 요소수의 유량을 측정 및 제어하는 장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the first urea water supply unit 600 may further include a device for measuring and controlling the flow rate of the urea water supplied to the air.

제1 요소수 공급부(600)로부터 공급된 요소수가 혼합된 공기가 연소실(100)에서 혼합 가스와 함께 연소됨으로써, 연소실(100)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 코크스 오븐(1000)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물이 저감된다.Since the air mixed with the urea water supplied from the first urea water supply unit 600 is burned together with the mixed gas in the combustion chamber 100, a part of nitrogen oxides in the exhaust gas generated in the combustion chamber 100 is reduced to nitrogen, Nitrogen oxides in the flue gas generated in the coke oven 1000 are reduced.

제2 요소수 공급부(700)는 제1 요소수 공급부(600)와 연결되어 연소실(100)과 직접 연결된다. 제2 요소수 공급부(700)는 제1 요소수 공급부(600)로부터 요소수를 공급받아 연소실(100)의 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급한다. 제2 요소수 공급부(700)로부터 공급되는 추가 요소수에는 공기가 혼합되지 않는다. The second urea water supply unit 700 is connected to the first urea water supply unit 600 and is directly connected to the combustion chamber 100. The second urea water supply unit 700 receives urea water from the first urea water supply unit 600 and directly supplies additional urea water to the inside of the combustion chamber 100. Air is not mixed with the additional urea water supplied from the second urea water supply unit 700.

한편, 다른 실시예에서, 제2 요소수 공급부(700)는 요소수 저장부(800)와 연결될 수 있으며, 요소수 저장부(800)로부터 요소수를 공급받아 연소실(100) 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급할 수 있다. On the other hand, in another embodiment, the second urea water supply unit 700 may be connected to the urea water storage unit 800, receiving urea water from the urea water storage unit 800, additional elements inside the combustion chamber 100 Water can be supplied directly.

또한, 제2 요소수 공급부(700)는 연소실(100) 내부 상측에 직접 공급되는 추가 요소수의 유량을 측정 및 제어하는 장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the second urea water supply unit 700 may further include a device for measuring and controlling the flow rate of the additional urea water directly supplied to the inside of the combustion chamber 100.

제2 요소수 공급부(700)로부터 공급된 추가 요소수가 연소실(100) 내부의 상측에 직접 공급됨으로써, 연소실(100)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 코크스 오븐(1000)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물이 저감된다.Since the additional urea water supplied from the second urea water supply unit 700 is directly supplied to the upper side inside the combustion chamber 100, a part of nitrogen oxides in the exhaust gas generated in the combustion chamber 100 is reduced to nitrogen, and thus the coke oven ( 1000) nitrogen oxides in the flue gas are reduced.

또한, 제2 요소수 공급부(700)가 연소실(100) 내부에서 화염이 발생되는 하부가 아닌 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급함으로써, 추가 요소수에 포함된 물(H2O)로 인한 연소실(100) 내부의 연소 효율 저하 및 증발열로 인한 연소 온도 저하가 발생되는 것이 억제된다.In addition, the second urea water supply unit 700 directly supplies additional urea water to the upper side of the inside of the combustion chamber 100, rather than the lower portion where the flame is generated, so that the combustion chamber due to water (H 2 O) included in the additional urea water (100) It is suppressed that a decrease in combustion efficiency and a decrease in combustion temperature due to heat of evaporation occur.

요소수 저장부(800)는 제1 요소수 공급부(600)와 연결된다. 요소수 저장부(800)는 요소수를 저장하며, 저장된 요소수를 제1 요소수 공급부(600)로 공급한다. The urea water storage unit 800 is connected to the first urea water supply unit 600. The urea water storage unit 800 stores urea water and supplies the stored urea water to the first urea water supply unit 600.

한편, 다른 실시예에서, 요소수 저장부(800)는 제2 요소수 공급부(700)와 연결될 수 있으며, 저장된 요소수를 제2 요소수 공급부(700)로 공급할 수 있다.Meanwhile, in another embodiment, the urea water storage unit 800 may be connected to the second urea water supply unit 700 and may supply the stored urea water to the second urea water supply unit 700.

상술한 제1 실시예에 따른 코크스 오븐(1000)의 배가스 내부의 질소 산화물 저감 방법은 산소를 포함하는 공기에 요소수를 혼합하는 단계, 연소실(100)로 공기를 정량 분사하는 단계, 연소실(100)로 혼합 가스를 정량 분사하는 단계, 연소실(100)에서 요소수를 포함한 공기와 혼합 가스를 연소하는 단계, 연소실(100) 상부에 추가 요소수를 공급하는 단계, 연소실(100)에서 연소를 통해 발생된 배가스와 연소열을 축열실(200)로 전달하는 단계, 연소실(100)의 배가스 유량을 측정하는 단계, 및 축열실(200)에서 배가스를 배출하는 단계를 포함한다.The method for reducing nitrogen oxides in the exhaust gas of the coke oven 1000 according to the first embodiment described above includes mixing urea water with air containing oxygen, quantitatively spraying air into the combustion chamber 100, and combustion chamber 100 ), a step of quantitatively spraying the mixed gas, burning air and mixed gas containing urea water in the combustion chamber 100, supplying additional urea water to the upper portion of the combustion chamber 100, through combustion in the combustion chamber 100 Transferring the generated exhaust gas and combustion heat to the heat storage chamber 200, measuring the flow rate of the exhaust gas in the combustion chamber 100, and discharging the exhaust gas from the heat storage chamber 200.

구체적으로, 우선 코크스 오븐(1000)의 연소실(100)로 공급될 공기인 산소에 요소수를 분사하여 혼합한다. 요소수는 물과 암모니아(NH3)가 혼합된 액체이며, 요소수 내부의 암모니아 함량은 제한이 없다. 요소수 내부의 암모니아 함량이 달라질 경우, 필요한 암모니아량을 기준으로 요소수를 분사할 수 있다. 분사하는 요소수의 양은 연소실(100)에서 배출되는 배가스의 유량 측정값을 기준으로부터 계산할 수 있다. 요소수의 분사량이 너무 적을 경우 NOx 저감량이 낮아지고, 요소수의 분사량이 너무 많은 경우 과다한 수분 함량으로 인해 연소 온도가 낮아지게 되므로 NH3 함량이 연소실(100) 배가스 기준으로 0.1% 내지 1%가 되도록 분사한다. 일례로, 33% NH3 함량을 가진 요소수의 경우, 연소실 배가스 기준으로 약 0.1% 내지 3%를 분사할 수 있다.Specifically, first, urea water is injected and mixed with oxygen, which is air to be supplied to the combustion chamber 100 of the coke oven 1000. Urea water is a mixture of water and ammonia (NH 3 ), and the ammonia content inside the urea water is not limited. If the ammonia content inside the urea water is different, urea water can be sprayed based on the required amount of ammonia. The amount of urea water to be injected can be calculated from a reference to the flow rate measurement value of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 100. When the injection amount of urea water is too small, the NOx reduction amount is low, and when the injection amount of urea water is too high, the combustion temperature is lowered due to excessive moisture content, so the NH 3 content is 0.1% to 1% based on the flue gas. Spray as much as possible. For example, in the case of urea water having a 33% NH 3 content, about 0.1% to 3% may be injected based on the flue gas of the combustion chamber.

다음으로 연소를 위한 산소를 공급한다. 이때, 연소를 위한 연료용 혼합가스를 함께 연소실(100)에 공급하게 되는데, 혼합 가스로는 제철소에서 발생하는 BFG, COG 이외에 다양한 혼합 가스를 사용할 수 있다. 이때 혼합 가스의 조성, 량과 산소의 량은 연소실 내부의 온도가 1300℃ 이상 승온할 수 있도록 제어할 수 있다. 다만, 연소실(100)에서 요소수를 포함한 산소와 혼합 가스를 연소하는 단계에 있어서, 요소수 내 수분(H2O)으로 인해 연소 효율 저하 및 증발열로 인한 연소 온도 저하가 발생할 수 있는데, 이를 억제하기 위해 요소수를 화염부가 아닌 연소실 상단으로 분할하여 주입한다. 상술한 NH3 분사 기준을 만족하기 위해, 필요한 요소수의 일부를 연소실(100) 상단으로 산소와 혼합되지 않은 상태로 주입하되, 연소실(100)로 직접 공급하는 요소수의 양과 산소와 혼합하여 화염에 공급하는 요소수의 양을 저감할 수 있다.Next, oxygen for combustion is supplied. At this time, the mixed gas for fuel for combustion is supplied to the combustion chamber 100 together. As the mixed gas, various mixed gases other than BFG and COG generated in the steelworks can be used. At this time, the composition, amount, and amount of oxygen of the mixed gas can be controlled so that the temperature inside the combustion chamber can be raised to 1300°C or higher. However, in the step of burning oxygen and mixed gas containing urea water in the combustion chamber 100, combustion efficiency may be lowered due to moisture in the urea water (H 2 O), and combustion temperature may be reduced due to heat of evaporation. In order to do this, the urea water is divided and injected into the top of the combustion chamber rather than the flame. In order to satisfy the NH 3 injection criteria described above, a portion of the necessary urea water is injected into the upper portion of the combustion chamber 100 without being mixed with oxygen, and the amount of urea water directly supplied to the combustion chamber 100 is mixed with oxygen to provide a flame. The amount of urea water supplied to the can be reduced.

산소에 요소수를 혼합하는 단계에서 요소수의 분사량은 연소가 진행되는 단계, 연소실에서 연소를 통해 발생한 배가스와 연소열을 축열실로 전달하는 단계 및 연소실 배가스를 측정하는 단계를 거쳐 얻어진 배가스 유량에 맞추어 제어할 수 있다.In the step of mixing urea water with oxygen, the injection amount of urea water is controlled according to the flue gas flow rate obtained through the step of combustion, the transfer of flue gas and combustion heat generated by combustion in the combustion chamber to the heat storage chamber, and the step of measuring the flue gas in the combustion chamber. can do.

혼합 가스의 조성은 대부분 N2로 구성되어 있으며 소량의 CO/CO2/O2가 포함되어 있는데, 연소 시 주입되는 공기의 N2가 연소 시 분해되어 Thermal NOx가 발생하게 된다. 이때 발생된 소량의 NOx는 요소수 분사 시 요소수 내 NH3에 환원되어 N2형태로 배출되게 되어 NOx를 저감할 수 있게 된다. 이러한 과정을 거쳐 최종적으로 연소실(100)에서 배출되는 배가스 중 NOx 함량이 줄어들게 되는데, 연소실(100)에서 배출된 배가스는 축열실(200)을 거쳐 코크스 오븐(1000) 외부로 배출된다. The composition of the mixed gas is mostly composed of N 2 and contains a small amount of CO/CO 2 /O 2. N 2 of the air injected during combustion decomposes during combustion to generate thermal NOx. At this time, the small amount of NOx generated is reduced to NH 3 in the urea water during injection of urea water and discharged in N2 form, thereby reducing NOx. Through this process, the NOx content of the exhaust gas finally discharged from the combustion chamber 100 is reduced, and the exhaust gas discharged from the combustion chamber 100 is discharged to the outside of the coke oven 1000 through the heat storage chamber 200.

이상과 같이, 제1 실시예에 따른 코크스 오븐(1000)은, 연소실(100)로 공급되는 공기에 요소수를 혼합하는 제1 요소수 공급부(600)를 포함함으로써, 연소실(100)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 배가스 내부의 질소 산화물을 저감한다.As described above, the coke oven 1000 according to the first embodiment includes a first urea water supply unit 600 that mixes urea water with air supplied to the combustion chamber 100, and thus is generated in the combustion chamber 100. Since a part of nitrogen oxides in the exhaust gas is reduced to nitrogen, nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced.

또한, 제1 실시예에 따른 코크스 오븐(1000)은 제1 요소수 공급부(600)에 더해 연소실(100) 내부의 상측에 직접 추가 요소수를 공급하는 제2 요소수 공급부(700)를 포함함으로써, 연소실(100)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 배가스 내부의 질소 산화물을 저감한다.In addition, the coke oven 1000 according to the first embodiment includes a second urea water supply unit 700 for supplying additional urea water directly to the inside of the combustion chamber 100 in addition to the first urea water supply unit 600. , Since some of the nitrogen oxides in the exhaust gas generated in the combustion chamber 100 are reduced to nitrogen, nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced.

또한, 제1 실시예에 따른 코크스 오븐(1000)은 제1 요소수 공급부(600)가 공기에 요소수를 혼합하는 동시에 제2 요소수 공급부(700)가 연소실(100) 내부에서 화염이 발생되는 하부가 아닌 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급함으로써, 요소수에 포함된 물(H2O)로 인한 연소실(100) 내부의 연소 효율 저하 및 증발열로 인한 연소 온도 저하가 억제되기 때문에, 연소 시 발생하는 고온 질소 산화물(Thermal NOx)을 연소실(100)에 주입된 요소수로 고온에서 환원시키더라도, 연소 효율을 저하시키지 않고 배가스 내부의 질소 산화물을 저감한다.In addition, in the coke oven 1000 according to the first embodiment, the first urea water supply unit 600 mixes urea water with air, and the second urea water supply unit 700 generates flame in the combustion chamber 100. By directly supplying the additional urea water to the upper side of the interior rather than the lower part, the combustion efficiency of the inside of the combustion chamber 100 due to the water (H 2 O) contained in the urea water and the reduction of the combustion temperature due to the heat of evaporation are suppressed. Even if the generated high temperature nitrogen oxide (Thermal NOx) is reduced at a high temperature with the number of urea injected into the combustion chamber 100, the nitrogen oxide inside the exhaust gas is reduced without lowering the combustion efficiency.

또한, 제1 실시예에 따른 코크스 오븐(1000)은 공기에 요소수를 공급하는 제1 요소수 공급부(600) 및 연소실에 추가 요소수를 공급하는 제2 요소수 공급부(700)를 포함함으로써, 코크스 오븐(1000)의 내부 구조물의 큰 변경 없이 연소실(100)로부터 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물을 용이하게 저감한다.In addition, the coke oven 1000 according to the first embodiment includes a first urea water supply unit 600 for supplying urea water to the air and a second urea water supply unit 700 for supplying additional urea water to the combustion chamber, It is possible to easily reduce nitrogen oxides in the flue gas generated from the combustion chamber 100 without significantly changing the internal structure of the coke oven 1000.

이하, 도 2를 참조하여 제1 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스 내부의 질소 산화물 저감 효과를 확인한 실험을 설명한다.Hereinafter, an experiment in which the effect of reducing nitrogen oxides in the exhaust gas of the coke oven according to the first embodiment is confirmed will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 제1 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스 내부의 질소 산화물 저감 효과를 확인한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the experimental results confirming the nitrogen oxide reduction effect in the flue gas of the coke oven according to the first embodiment.

도 2를 참조하면, 요소수가 분사되는 조건을 가정하여, 기존의 배가스 조성에서 NH3가 추가되었을 때 연소실 내부 온도 조건에서, 연소실 배가스의 최종 평형 조성을 상용 열역학 프로그램인 Factsage로 계산하였다.Referring to FIG. 2, assuming a condition in which urea water is injected, the final equilibrium composition of the combustion chamber exhaust gas was calculated as Factsage, a commercial thermodynamic program, under the internal combustion chamber temperature condition when NH 3 was added from the existing exhaust gas composition.

상세하게는 연소실 배가스 실측 조건을 기준으로 33% NH3 함량을 가진 요소수를 0% 내지 3% 분사하였을 경우, 연소실에서 배출되는 배가스 중 NOx의 저감 비율을 섭씨 1000도 내지 1300도 범위에서 계산하였다. 요소수 내 NH3를 제외한 나머지 기체는 모두 H2O이며, 다른 불순물을 포함되어 있지 않다고 가정하였다. In detail, when the urea water having 33% NH 3 content was injected from 0% to 3% based on the combustion chamber flue gas measurement conditions, the reduction ratio of NOx in the flue gas discharged from the combustion chamber was calculated in the range of 1000 to 1300 degrees Celsius. . It was assumed that all gases except NH 3 in urea water are H 2 O and do not contain other impurities.

요소수 첨가량에 증가함에 따라 연소실 배가스 내 NOx 양은 선형적으로 감소하게 되고, 저감 비율은 온도가 높아질수록 낮아지게 된다. 다만, 온도 변동에 의한 저감 비율의 차이는 거의 발생하지 않아 요소수 첨가량에 의해 NOx 저감 비율을 제어할 수 있다. 33% NH3 기준 요소수가 배가스 기준 3% 첨가되었을 경우 배가스 내부 NOx 함량을 약 3% 저감할 수 있었다.As the amount of urea added increases, the amount of NOx in the combustion flue gas decreases linearly, and the reduction ratio decreases as the temperature increases. However, the difference in the reduction ratio due to temperature fluctuation hardly occurs, so the NOx reduction ratio can be controlled by the amount of urea added. When 33% NH 3 based urea water was added 3% based on flue gas, the NOx content in the flue gas could be reduced by about 3%.

이하, 도 3을 참조하여 제2 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스 저감 장치를 설명한다.Hereinafter, an apparatus for reducing exhaust gas in a coke oven according to a second embodiment will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 제2 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치를 나타낸 도면이다.3 is a view showing an apparatus for reducing nitrogen oxides in flue gas of a coke oven according to a second embodiment.

도 3을 참조하면, 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치(2000)는 코크스 오븐(1002)에 연결되며, 제1 요소수 공급부(602), 제2 요소수 공급부(702), 요소수 저장부(802)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the nitrogen oxide reduction apparatus 2000 of the flue gas of the coke oven is connected to the coke oven 1002, and includes a first urea water supply unit 602, a second urea water supply unit 702, and urea water storage unit 802.

코크스 오븐(1002)은 연소실(10), 축열실(20), 배가스 배출구(30), 가스 공급부(40), 공기 공급부(50)를 포함한다.The coke oven 1002 includes a combustion chamber 10, a heat storage chamber 20, an exhaust gas outlet 30, a gas supply unit 40, and an air supply unit 50.

코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치(2000)의 제1 요소수 공급부(602)는 공기 공급부(50)로부터 공급되는 공기에 요소수를 공급한다. 요소수는 질소 산화물을 질소로 환원할 수 있다면 공지된 다양한 물질을 포함할 수 있다.The first urea water supply unit 602 of the nitrogen oxide reduction device 2000 of the coke oven exhaust gas supplies urea water to the air supplied from the air supply unit 50. The urea water can include various known materials if nitrogen oxide can be reduced to nitrogen.

제1 요소수 공급부(602)는 축열실(20)을 통해 연소실(10)로 공급되는 공기에 요소수를 혼합한다. 제1 요소수 공급부(602)로부터 공급된 요소수가 혼합된 공기는 축열실(20)을 통해 연소실(10)로 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 연소실(10)로 바로 공급될 수 있다.The first urea water supply unit 602 mixes urea water with air supplied to the combustion chamber 10 through the heat storage chamber 20. The air in which the urea water supplied from the first urea water supply unit 602 is mixed may be supplied to the combustion chamber 10 through the heat storage chamber 20, but is not limited thereto and may be directly supplied to the combustion chamber 10.

또한, 제1 요소수 공급부(602)는 공기에 공급되는 요소수의 유량을 측정 및 제어하는 장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the first urea water supply unit 602 may further include a device for measuring and controlling the flow rate of the urea water supplied to the air.

제1 요소수 공급부(602)로부터 공급된 요소수가 혼합된 공기가 연소실(10)에서 혼합 가스와 함께 연소됨으로써, 연소실(10)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 코크스 오븐(1002)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물이 저감된다.Since the air mixed with the urea water supplied from the first urea water supply unit 602 is burned together with the mixed gas in the combustion chamber 10, a part of nitrogen oxides in the exhaust gas generated in the combustion chamber 10 is reduced to nitrogen, Nitrogen oxides in the flue gas generated in the coke oven 1002 are reduced.

제2 요소수 공급부(702)는 제1 요소수 공급부(602)와 연결되어 연소실(10)과 직접 연결된다. 제2 요소수 공급부(702)는 제1 요소수 공급부(602)로부터 요소수를 공급받아 연소실(10)의 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급한다. 제2 요소수 공급부(702)로부터 공급되는 추가 요소수에는 공기가 혼합되지 않는다. The second urea water supply unit 702 is connected to the first urea water supply unit 602 and is directly connected to the combustion chamber 10. The second urea water supply unit 702 receives urea water from the first urea water supply unit 602 and directly supplies additional urea water to the inside of the combustion chamber 10. Air is not mixed with the additional urea water supplied from the second urea water supply unit 702.

한편, 다른 실시예에서, 제2 요소수 공급부(702)는 요소수 저장부(802)와 연결될 수 있으며, 요소수 저장부(802)로부터 요소수를 공급받아 연소실(10) 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급할 수 있다. On the other hand, in another embodiment, the second urea water supply unit 702 may be connected to the urea water storage unit 802, receiving urea water from the urea water storage unit 802, additional elements inside the combustion chamber 10 Water can be supplied directly.

또한, 제2 요소수 공급부(702)는 연소실(10) 내부 상측에 직접 공급되는 추가 요소수의 유량을 측정 및 제어하는 장치를 더 포함할 수 있다.In addition, the second urea water supply unit 702 may further include a device for measuring and controlling the flow rate of the additional urea water directly supplied to the inside of the combustion chamber 10.

제2 요소수 공급부(702)로부터 공급된 추가 요소수가 연소실(10) 내부의 상측에 직접 공급됨으로써, 연소실(10)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 코크스 오븐(1002)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물이 저감된다.Since the additional urea water supplied from the second urea water supply unit 702 is directly supplied to the upper side inside the combustion chamber 10, a portion of the nitrogen oxides in the exhaust gas generated in the combustion chamber 10 is reduced to nitrogen, and thus the coke oven ( The nitrogen oxides in the exhaust gas generated in 1002) are reduced.

또한, 제2 요소수 공급부(702)가 연소실(10) 내부에서 화염이 발생되는 하부가 아닌 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급함으로써, 추가 요소수에 포함된 물(H2O)로 인한 연소실(10) 내부의 연소 효율 저하 및 증발열로 인한 연소 온도 저하가 발생되는 것이 억제된다.In addition, the second urea water supply unit 702 directly supplies additional urea water to the inside of the combustion chamber 10 rather than the lower portion where the flame is generated, so that the combustion chamber due to water (H 2 O) included in the additional urea water (10) It is suppressed that a decrease in combustion efficiency and a decrease in combustion temperature due to evaporation heat are generated.

요소수 저장부(802)는 제1 요소수 공급부(602)와 연결된다. 요소수 저장부(802)는 요소수를 저장하며, 저장된 요소수를 제1 요소수 공급부(602)로 공급한다. The urea water storage unit 802 is connected to the first urea water supply unit 602. The urea water storage unit 802 stores the urea water and supplies the stored urea water to the first urea water supply unit 602.

한편, 다른 실시예에서, 요소수 저장부(802)는 제2 요소수 공급부(702)와 연결될 수 있으며, 저장된 요소수를 제2 요소수 공급부(702)로 공급할 수 있다.Meanwhile, in another embodiment, the urea water storage unit 802 may be connected to the second urea water supply unit 702 and may supply the stored urea water to the second urea water supply unit 702.

이상과 같이, 제2 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치(2000)는, 연소실(10)로 공급되는 공기에 요소수를 혼합하는 제1 요소수 공급부(602)를 포함함으로써, 연소실(10)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 배가스 내부의 질소 산화물을 저감한다.As described above, the nitrogen oxide reduction apparatus 2000 of the flue gas of the coke oven according to the second embodiment includes a first urea water supply unit 602 that mixes urea water with air supplied to the combustion chamber 10, Since a part of nitrogen oxides in the exhaust gas generated in the combustion chamber 10 is reduced to nitrogen, nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced.

또한, 제2 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치(2000)는 제1 요소수 공급부(602)에 더해 연소실(10) 내부의 상측에 직접 추가 요소수를 공급하는 제2 요소수 공급부(702)를 포함함으로써, 연소실(10)에서 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물의 일부가 질소로 환원되기 때문에, 배가스 내부의 질소 산화물을 저감한다.In addition, the nitrogen oxide reduction apparatus 2000 of the flue gas of the coke oven according to the second embodiment, in addition to the first urea water supply unit 602, the second urea water to directly supply additional urea water to the inside of the combustion chamber 10 By including the supply part 702, since a part of nitrogen oxides in the exhaust gas generated in the combustion chamber 10 is reduced to nitrogen, nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced.

또한, 제2 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치(2000)는 제1 요소수 공급부(602)가 공기에 요소수를 혼합하는 동시에 제2 요소수 공급부(702)가 연소실(10) 내부에서 화염이 발생되는 하부가 아닌 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급함으로써, 요소수에 포함된 물(H2O)로 인한 연소실(10) 내부의 연소 효율 저하 및 증발열로 인한 연소 온도 저하가 억제되기 때문에, 연소 시 발생하는 고온 질소 산화물(Thermal NOx)을 연소실(10)에 주입된 요소수로 고온에서 환원시키더라도, 연소 효율을 저하시키지 않고 배가스 내부의 질소 산화물을 저감한다.In addition, in the nitrogen oxide reduction apparatus 2000 of the flue gas of the coke oven according to the second embodiment, the first urea water supply unit 602 mixes urea water with air while the second urea water supply unit 702 has a combustion chamber 10 ) By supplying additional urea water directly to the upper side of the interior, rather than the lower portion where the flame is generated, the combustion efficiency in the combustion chamber 10 due to the water (H 2 O) contained in the urea water decreases and the combustion temperature decreases due to heat of evaporation. Is suppressed, even if the high temperature nitrogen oxide (thermal NOx) generated during combustion is reduced at a high temperature with the number of urea injected into the combustion chamber 10, the nitrogen oxide inside the exhaust gas is reduced without lowering the combustion efficiency.

또한, 제2 실시예에 따른 제2 실시예에 따른 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치(2000)는 코크스 오븐(1002)의 연소실(10)에 공급되는 공기에 요소수를 공급하는 제1 요소수 공급부(602) 및 연소실에 추가 요소수를 공급하는 제2 요소수 공급부(702)를 포함함으로써, 코크스 오븐(1002)의 내부 구조물의 큰 변경 없이 연소실(10)로부터 발생되는 배가스 내부의 질소 산화물을 용이하게 저감한다.In addition, the nitrogen oxide reduction apparatus 2000 of the flue gas of the coke oven according to the second embodiment according to the second embodiment is a first element that supplies urea water to the air supplied to the combustion chamber 10 of the coke oven 1002 By including a water supply unit 602 and a second urea water supply unit 702 for supplying additional urea water to the combustion chamber, nitrogen oxides in the exhaust gas generated from the combustion chamber 10 without significant changes to the internal structure of the coke oven 1002 Reduces easily.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

연소실(100), 축열실(200), 가스 공급부(400), 공기 공급부(500), 제1 요소수 공급부(600), 제2 요소수 공급부(700)Combustion chamber 100, heat storage chamber 200, gas supply unit 400, air supply unit 500, first urea water supply unit 600, second urea water supply unit 700

Claims (5)

혼합 가스와 공기를 연소시키는 연소실;
상기 연소실과 연결되며, 상기 연소실로부터 배가스가 전달되는 축열실;
상기 연소실로 상기 혼합 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 연소실로 상기 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
상기 공기 공급부로부터 공급되는 상기 공기에 요소수를 공급하는 제1 요소수 공급부
를 포함하는 코크스 오븐.A combustion chamber for combusting the mixed gas and air;
A heat storage chamber connected to the combustion chamber and through which exhaust gas is transmitted;
A gas supply unit supplying the mixed gas to the combustion chamber;
An air supply unit supplying the air to the combustion chamber; And
A first urea water supply unit that supplies urea water to the air supplied from the air supply unit
Coke oven containing. 제1항에서,
상기 연소실의 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급하는 제2 요소수 공급부를 더 포함하는 코크스 오븐.In claim 1,
A coke oven further comprising a second urea water supply for directly supplying additional urea water to the interior upper side of the combustion chamber. 제2항에서,
상기 제2 요소수 공급부는 상기 제1 요소수 공급부와 연결된 코크스 오븐.In claim 2,
The second urea water supply part is a coke oven connected to the first urea water supply part. 제1항에서,
상기 제1 요소수 공급부로 상기 요소수를 공급하는 요소수 저장부를 더 포함하는 코크스 오븐.In claim 1,
A coke oven further comprising an urea water storage unit supplying the urea water to the first urea water supply unit. 혼합 가스와 공기를 연소시키는 연소실을 포함하는 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치에 있어서,
상기 연소실로 공급되는 상기 공기에 요소수를 공급하는 제1 요소수 공급부;
상기 제1 요소수 공급부와 연결되며, 상기 연소실의 내부 상측에 추가 요소수를 직접 공급하는 제2 요소수 공급부; 및
상기 제1 요소수 공급부로 상기 요소수를 공급하는 요소수 저장부
를 포함하는 코크스 오븐의 배가스의 질소 산화물 저감 장치.In the apparatus for reducing nitrogen oxides in flue gas of a coke oven comprising a combustion chamber for combusting mixed gas and air,
A first urea water supply unit supplying urea water to the air supplied to the combustion chamber;
A second urea water supply part which is connected to the first urea water supply part and directly supplies additional urea water to the inside of the combustion chamber; And
Urea water storage unit that supplies the urea water to the first urea water supply unit
Nitrogen oxide reduction device of the flue gas of the coke oven containing.
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JP2013511580A (en) * 2009-11-18 2013-04-04 ティッセンクルップ・ウーデ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング Reduction method of nitrogen oxides from coke oven exhaust gas
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