KR20200077740A - Method for simulating combustion space condition of blast furnace and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고로 연소대 조건 모사 방법 및 장치 관한 것으로, 보다 상세하게는 스케일을 변환시킨 실제 고로 조업 조건을 적용하여 버드 네스트(Bird Nest)를 생성시킴으로써, 실제 고로에서의 고로 연소대의 형상 및 온도를 추정하거나 내부 상황을 예측할 수 있도록 하는, 고로 연소대 조건 모사 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for simulating blast furnace combustion zone conditions, and more specifically, by applying a real blast furnace operating condition with scale conversion to generate a bird nest, thereby generating the shape and temperature of the blast furnace combustion zone in the actual blast furnace. The present invention relates to a method and apparatus for simulating blast furnace combustion zone conditions, which enables estimation or prediction of an internal situation.
일반적으로, 고로 조업은 주원료인 철광석과 코크스를 고로 내에 장입하고, 고로 하부의 풍구를 통해서 고온의 열풍과 산소를 불어넣어 용선을 생산하는 공정이다. 상기 코크스는 고로 내부에서 고온의 열풍과 산소에 의해 연소된다. 이 때 상기 코크스 연소시 발생되는 고온의 열과 환원가스(CO)에 의해 고로 내부에 있는 철광석이 환원 및 용융된다. In general, blast furnace operation is a process in which iron ore and coke, the main raw materials, are charged into a blast furnace, and hot air and oxygen are blown through a tuyere under the blast furnace to produce molten iron. The coke is burned in the blast furnace by hot air and oxygen. At this time, the iron ore inside the blast furnace is reduced and melted by the high temperature heat and reducing gas (CO) generated during the coke combustion.
상기 고로 내부에는 고체, 액체, 기체, 분체 등 여러가지 상(Phase)이 함께 공존하며, 철광석 환원반응 등 20여가지 이상의 화학반응이 일어난다. Various phases such as solid, liquid, gas, and powder coexist inside the blast furnace, and more than 20 chemical reactions such as iron ore reduction reaction occur.
상기 철광석과 코크스는 고로 상부에서 하부로 4~5시간에 걸쳐 강하하며, 이 과정에서 각종 상변화와 화학반응을 통해 용선과 슬래그로 만들어져 고로 하부의 출선구를 통해 배출된다.The iron ore and coke descend from the top to the bottom of the blast furnace over 4 to 5 hours. In this process, they are made of molten iron and slag through various phase changes and chemical reactions, and are discharged through the outlet of the bottom of the blast furnace.
이 때 고로 하부에서는 풍구를 통해 공기나 산소가 취입되며, 보조 연료로써 미분탄이 열풍과 함께 고로 내로 취입된다. 그리고 상기 고로 내부로 취입된 열풍과 산소에 의해 코크스나 미분탄이 연소한다. 이와 같은 연소반응은 고로로 열풍울 불어넣어 주는 풍구 앞 연소대에서 주로 일어난다.At this time, air or oxygen is blown in through the tuyere from the bottom of the blast furnace, and pulverized coal is blown into the blast furnace as a secondary fuel. And coke or pulverized coal is burned by hot air and oxygen blown into the blast furnace. This combustion reaction mainly occurs in the combustion zone in front of the tuyere, which blows hot air into the blast furnace.
상기 연소대에서는 코크스의 격렬한 선회현상과 산소 부족 등의 이유로 분화된 코크스와 미분탄 중 일부가 연소되지 않는 현상이 발생되며, 미연소된 코크스나 미분탄은 연소대 후면에 쌓여 퇴적층(즉, 버스 네스트: Bird Nest)을 형성하게 된다. In the combustion zone, some of the differentiated coke and pulverized coal are not burned due to violent orbiting of the coke and lack of oxygen. Bird Nest).
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제10-1322904호(2013.10.22. 등록, 용융로 연소대 모의 실험 장치)에 개시되어 있다. Background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Registration No. 10-1322904 (2013.10.22. registration, melting furnace combustion zone simulation apparatus).
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 스케일을 변환시킨 실제 고로 조업 조건을 적용하여 버드 네스트(Bird Nest)를 생성시킴으로써, 실제 고로에서의 고로 연소대의 형상 및 온도를 추정하거나 내부 상황을 예측할 수 있도록 하는, 고로 연소대 조건 모사 방법 및 장치를 제공하는 것이다.According to an aspect of the present invention, the present invention can generate a bird nest by applying the actual blast furnace operating conditions with scale conversion, thereby estimating the shape and temperature of the blast furnace combustion zone in the actual blast furnace or predicting the internal situation. It is to provide a method and apparatus for simulating blast furnace combustion zone conditions.
본 발명의 일 측면에 따른 고로 연소대 조건 모사 방법은, 고로 연소대 조건 모사 장치에 의한 고로 연소대 조건 모사 방법에 있어서, 제어부가 실제 고로 조업조건으로부터 레이스웨이 팩터를 도출하는 단계; 상기 제어부가 상기 도출된 레이스웨이 팩터를 기준으로 시뮬레이션을 위한 조업조건을 선정하는 단계; 상기 제어부가 상기 선정된 시뮬레이션을 위한 조업조건에 따른 시료를 제조하여 고로에 충진하고 송풍조건을 선정하는 단계; 상기 제어부가 플라즈마 토치를 이용하여 공기를 목표온도로 승온시켜 열풍을 제조하여 고로에 취입하는 단계; 및 상기 고로의 풍구 상부에 설치된 온도계가 미리 지정된 온도 이상 상승할 경우, 상기 제어부는 버드 네스트가 형성된 것으로 판단하여 미분탄과 열풍의 공급을 중단하고 고로의 운전을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for simulating a blast furnace combustion zone condition according to an aspect of the present invention includes: a method for simulating a blast furnace combustion zone condition by a blast furnace combustion zone condition simulation apparatus, the control unit deriving a raceway factor from actual blast furnace operating conditions; Selecting, by the control unit, operating conditions for simulation based on the derived raceway factor; The control unit preparing a sample according to the operating conditions for the selected simulation, filling the blast furnace, and selecting blowing conditions; A step in which the control unit heats air to a target temperature using a plasma torch to produce hot air and blows it into a blast furnace; And when the thermometer installed on the upper part of the blast furnace of the blast furnace rises above a predetermined temperature, the control unit determines that a bird nest is formed and stops supply of pulverized coal and hot air and ends the operation of the blast furnace. do.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 고로의 운전을 종료 시 N2(질소)를 공급하여 고로를 냉각시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit, characterized in that it further comprises; cooling the blast furnace by supplying N 2 (nitrogen) when the operation of the blast furnace is finished.
본 발명에 있어서, 상기 열풍을 제조하여 고로에 취입하는 단계에서, 상기 제어부는, 추가적으로 산소와 미분탄을 공급하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of manufacturing the hot air and blowing into the blast furnace, the control unit is characterized in that additionally supplying oxygen and pulverized coal.
본 발명에 있어서, 상기 미리 지정된 온도는, 적어도 800℃ 이상인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the predetermined temperature is characterized in that at least 800 ℃ or more.
본 발명에 있어서, 상기 고로의 풍구 상부에 설치된 온도계가 미리 지정된 온도 이상 상승할 경우, 상기 제어부는, 추가적으로 고로 후면 온도가 유지되거나 하락하는 현상이 발생하면 버드 네스트가 형성된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the thermometer installed on the upper part of the blast furnace of the blast furnace rises above a predetermined temperature, the control unit may further determine that a bird's nest is formed when the temperature at the rear of the blast furnace is maintained or decreased. .
본 발명의 다른 측면에 따른 고로 연소대 조건 모사 장치는, 실제 고로와 동일한 기능을 수행하되 스케일이 축소되는 고로 모사부; 실제 고로 조업조건의 스케일을 상기 고로 모사부에 맞춰 스케일 변환하는 조업조건 스케일 변환부; 상기 조업조건 스케일 변환부에서 스케일 변환된 고로 조업조건에 따라 상기 고로 모사부를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라, 플라즈마 토치를 통해 가열된 열풍을 상기 고로 모사부의 고로에 취입하는 토치 구동부; 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 고로 모사부의 미분탄 취입구를 통해 미분탄을 자동으로 고로에 취입하는 미분탄 취입 구동부; 및 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 고로 모사부의 코크스 장입구를 통해 코크스를 자동으로 고로에 취입하는 코크스 장입 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A blast furnace combustion zone condition simulation apparatus according to another aspect of the present invention performs a function similar to that of an actual blast furnace, but a blast furnace simulation unit having a reduced scale; An operation condition scale conversion unit that scales the scale of the actual blast furnace operation conditions in accordance with the blast furnace simulation unit; A control unit for controlling the blast furnace simulation unit according to the blast furnace operation conditions scale-converted by the operation condition scale conversion unit; A torch driving unit which blows hot air heated through a plasma torch into the blast furnace of the blast furnace simulation unit under the control of the control unit; A pulverized coal blowing driving unit for automatically blowing pulverized coal into the blast furnace through the pulverized coal injection port of the blast furnace simulation unit under the control of the control unit; And under the control of the control unit, the coke charging driving unit automatically blows coke into the blast furnace through the coke charging port of the blast furnace simulation unit.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 실제 고로와 동일한 조건을 모사하기 위하여 지정된 레이스웨이 팩터로 고정하고, 적어도 하나 이상의 물리적인 특성을 고려하여 운전조건을 설정하고, 온도, 압력, 가스유속, 및 코크스 입경을 스케일 변환하여 실제 고로에서의 조업조건을 모사하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit is fixed to a designated raceway factor to simulate the same conditions as the actual blast furnace, and sets operating conditions in consideration of at least one physical property, temperature, pressure, gas flow rate, and coke It is characterized by simulating the operating conditions in an actual blast furnace by converting the particle size to scale.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 스케일을 변환시킨 실제 고로 조업 조건을 적용하여 버드 네스트(Bird Nest)를 생성시킴으로써, 실제 고로에서의 고로 연소대의 형상 및 온도를 추정하거나 내부 상황을 예측할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to an aspect of the present invention, the present invention can generate a bird nest by applying the actual blast furnace operating conditions with scale conversion, thereby estimating the shape and temperature of the blast furnace combustion zone in the actual blast furnace or predicting the internal situation. It has the effect of making.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 연소대 조건 모사 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 실험실에 설치된 고로 모사부(100)를 촬영한 사진을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 연소대 조건 모사 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 시간별 형성된 버드 네스트의 형상을 촬영한 사진을 보인 예시도.1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a blast furnace conditioner simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary view showing a photograph of a blast
3 is a flowchart illustrating a method for simulating blast furnace combustion zone conditions according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary view showing a photograph of the shape of the bird nest formed by time in FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고로 연소대 조건 모사 방법 및 장치의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of a method and apparatus for simulating blast furnace combustion conditions according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
일반적으로 고로 조업에서 생성되는 미연소 코크스분이나 미분탄, 회분들로 구성된 퇴적층(즉, 버스 네스트)은 단단한 벽을 이루어, 연소대 가스가 고로 중심으로 흐르는 것을 방해하고(예 : 연소대 가스가 퇴적층에 의해 상부로 꺾이게 됨으로써) 상부에서 생성된 용융물의 흐름을 막게 되다. Sedimentary layers (ie, bus nests) of unburned coke, pulverized coal, and ash, which are generally produced in the blast furnace operation, form a solid wall, which prevents the flue gas from flowing into the blast furnace center (e.g., the flue gas sediment) (By bending to the upper part) to prevent the flow of the melt produced in the upper part.
특히, 미분탄을 다량 취입하는 고로 조업에서는 미분탄의 연소성이 코크스보다 우수하기 때문에 노내에서 코크스의 체류시간이 늘어나 분발생량이 증가하게 되며, 미연소 미분탄의 발생량도 많아져 연소대 후면에 더 많은 퇴적층이 쌓이게 된다. 이에 열전달 및 환원가스 흐름이 나빠져(즉, 연소대 가스가 퇴적층에 의해 상부로 꺾이게 됨으로써) 용선 생산량이 저하되고 환원가스 이용율이 저하되어 전반적으로 고로의 조업효율이 낮아지게 된다. 이런 문제는 고로의 내용적이 커질수록 퇴적물이 증가하여 더욱 심화된다.Particularly, in the blast furnace operation in which a large amount of pulverized coal is blown, the combustion time of pulverized coal is superior to that of coke, so the residence time of coke in the furnace increases to increase the amount of dust generated. Will accumulate. Accordingly, the heat transfer and the flow of the reducing gas are deteriorated (that is, the combustion zone gas is bent upward by the sedimentary layer), and the molten iron production is reduced and the reduction gas utilization rate is lowered, thereby reducing the overall operating efficiency of the blast furnace. This problem is exacerbated by the increase in sediment as the content of the blast furnace increases.
이 때 조업 중 연소대의 형상 및 온도는 장입되는 코크스 및 미분탄의 품질(예 : 강도, 입도) 및 송풍조건(예 : 풍량, 산소부화량, 미분탄 취입량 등)에 의해 결정되며, 안정적이고 효율적인 고로 조업을 위해서 연소대의 형상 및 온도는 매우 중요한 인자이다. At this time, the shape and temperature of the combustion zone during operation are determined by the quality of coke and pulverized coal (e.g., strength, particle size) and blowing conditions (e.g., air volume, oxygen enrichment, pulverized coal injection volume, etc.) For operation, the shape and temperature of the combustion zone are very important factors.
따라서 고로 조업 기술의 향상을 위해서는 연소대에 영향을 주는 인자들과 이들간의 영향성을 파악하는 것이 중요하지만, 고로 조업 중 실제 연소대의 형상 및 온도를 실제로 측정하는 것은 매우 어려움이 있다. Therefore, in order to improve the blast furnace operation technology, it is important to grasp the factors affecting the combustion zone and the influence between them, but it is very difficult to actually measure the shape and temperature of the actual combustion zone during blast furnace operation.
이에 기존에는 고로사별로 예측식을 개발하여 연소대의 깊이 및 연소온도를 추정하거나, 고로 휴풍시 샘플링을 통하여 시료를 분석하여 내부 상황을 예측하고 있으나, 미분탄의 탄종별 특성과 취입량, 송풍조건, 코크스 품질 등 다양한 조건들이 복합적으로 작용하기 때문에 조업 중인 실제 고로에서 여러 조건을 변화시키면서 영향을 판단하는 것은 상당한 시간이 소요되며, 실제 고로에서 조업 조건을 변화시키는 것은 안정적인 용선의 생산을 어렵게 한다.Therefore, in the past, the prediction formula was developed for each blast furnace to estimate the depth and combustion temperature of the combustion zone, or to analyze the sample through sampling during the blasting of the blast furnace to predict the internal situation. Because various conditions such as coke quality work in combination, it takes considerable time to determine the impact while changing various conditions in the actual blast furnace in operation, and changing the operating conditions in the actual blast furnace makes it difficult to produce stable molten iron.
따라서 본 실시예에서는 고로 연소대 조건 모사 장치를 통해 스케일을 변환시킨 실제 고로 조업 조건을 적용하여 버드 네스트(Bird Nest)를 생성시킴으로써, 이 버드 네스트의 형상을 통해 실제 고로에서의 고로 연소대의 형상 및 온도를 추정하거나 내부 상황을 예측할 수 있도록 한다.Therefore, in the present embodiment, by applying the actual blast furnace operating conditions in which the scale is converted through the blast furnace conditions of the blast furnace conditions, a bird nest is generated, so that the shape of the blast furnace combustion zone in the actual blast furnace and It allows you to estimate the temperature or predict the internal situation.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 연소대 조건 모사 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a blast furnace combustion zone condition simulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고로 연소대 조건 모사 장치는, 고로 모사부(100), 조업조건 스케일 변환부(110), 제어부(120), 토치 구동부(130), 미분탄 취입 구동부(140), 및 코크스 장입 구동부(150)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the apparatus for simulating a blast furnace combustion zone condition according to the present embodiment includes a blast
상기 고로 모사부(100)는 실제 고로와 동일한 기능을 수행하는 수단들(예 : 고로, 사이클론, 열교환기, 백필터, 스택 등)을 포함하여 구성된다. The blast
다만 상기 고로 모사부(100)는 실제 고로와는 달리 스케일(또는 사이즈)이 축소되어(즉, 실제 고로 대비 소형화되어) 고로 조업조건을 실험실에서 시뮬레이션할 수 있도록 한다. However, unlike the actual blast furnace, the blast
도 2는 상기 도 1에 있어서, 실험실에 설치된 고로 모사부(100)를 촬영한 사진을 보인 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary view showing a photograph of a blast
상기 조업조건 스케일 변환부(110)는 실제 고로 조업조건의 스케일을 상기 고로 모사부(100)에 맞춰 스케일 변환한다.The operating condition
상기 제어부(120)는 상기 조업조건 스케일 변환부(110)에서 스케일 변환된 고로 조업조건에 따라 상기 고로 모사부(100)를 제어한다. The
예컨대 상기 제어부(120)는 실제 고로와 동일한 조건을 모사하기 위하여 지정된 레이스웨이 팩터(Raceway Factor 2.8)(즉, 풍구직경과 연소대 길이의 비)로 고정하고, 물리적인 특성(예 : 열풍 온도/압력 공극률, 관성력/중력 비(Froude 수), 관성력과 점성력 비(Reynolds수), 풍구경과 Bed폭, 풍구경과 Bed높이, 벽면-입자간 마찰계수, 입자간 마찰계수, 풍구경과 코크스 입경 등)을 고려하여 운전조건을 설정하고, 온도, 압력, 가스유속, 코크스 입경 등을 스케일 변환하여 실제 고로에서의 조업조건을 모사한다.For example, the
상기 토치 구동부(130)는, 상기 제어부(120)의 제어에 따라, 플라즈마 토치(Plasma Torch)를 통해 가열된 열풍을 상기 고로 모사부(100)의 고로(Furnace)에 공급(또는 취입)한다.The
상기 미분탄 취입 구동부(140)는, 상기 제어부(120)의 제어에 따라, 상기 고로 모사부(100)의 미분탄 취입구를 통해 미분탄을 자동으로 고로(Furnace)에 공급(또는 취입)한다.The pulverized coal
상기 코크스 장입 구동부(150)는 상기 제어부(120)의 제어에 따라, 상기 고로 모사부(100)의 코크스 장입구를 통해 코크스를 자동으로 고로(Furnace)에 공급(또는 취입)한다.The coke
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 연소대 조건 모사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for simulating a blast furnace combustion zone condition according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(120)는 실제 고로 조업조건으로부터 레이스웨이 팩터(RF : Raceway Factor)를 도출하고(S101), 상기 도출된 값(즉, 레이스웨이 팩터)을 기준으로 시뮬레이션을 위한 조건(즉, 시뮬레이션을 수행할 조업조건)을 선정한다(S102).As shown in FIG. 3, the
또한 상기 제어부(120)는 상기 선정된 조건(즉, 시뮬레이션을 수행할 조업조건)에 따른 시료(고로 내부 코크스)를 제조하여 충진하고 송풍조건을 선정한다(S103).In addition, the
또한 상기 제어부(120)는 비공동형 이송식 N2(질소) 플라즈마 토치(Plasma Torch)를 이용하여 공기(Air)를 목표온도로 승온시켜 열풍을 제조하고, 아울러 산소의 공급과 미분탄을 고로(Furnace)에 취입한다(S104).In addition, the
상기와 같이 열풍 공급 이후 추가적으로 산소와 미분탄을 공급하는 단계를 적어도 3시간 이상 운전(가동)한다. 이 때 상기 운전(가동) 시간은 풍구 상부에 설치된 온도계(T/C)(미도시)가 미리 지정된 온도(예 : 800℃) 이상 상승될 때까지의 시간에 해당한다(S105의 N).After the hot air is supplied, the step of supplying oxygen and pulverized coal is operated (operated) for at least 3 hours or more. At this time, the operation (operation) time corresponds to the time until the thermometer (T/C) (not shown) installed on the top of the tuyere rises above a predetermined temperature (for example, 800°C) (N in S105).
상기와 같이 풍구 상부에 설치된 온도계(T/C)(미도시)가 미리 지정된 온도(예 : 800℃) 이상 상승할 경우, 고로의 후면 온도를 확인하면, 후면 온도는 유지되거나 서서히 하락하는 현상이 발생한다.When the thermometer (T/C) (not shown) installed on the top of the tuyere rises above a predetermined temperature (for example, 800℃), checking the rear temperature of the blast furnace, the rear temperature is maintained or gradually decreases. Occurs.
상기와 같이 풍구 상부에 설치된 온도계(T/C)(미도시)가 미리 지정된 온도(예 : 800℃) 이상이고, 고로 후면 온도가 유지되거나 서서히 하락하는 현상이 발생하면, 상기 제어부(120)는 버드 네스트가 형성된 것으로 판단한다.If the thermometer (T/C) (not shown) installed on the top of the tuyere is above a predetermined temperature (for example, 800°C), and the temperature at the back of the blast furnace is maintained or gradually decreases, the
도 4는 상기 도 3에 있어서, 시간별 형성된 버드 네스트의 형상을 촬영한 사진을 보인 예시도로서, 참고로 상기 고로 연소대는 1200℃ 이상의 고온 열풍(공기, 산소 등)이 고로 하부 풍구를 통하여 공급되는 열풍의 압력(및 속도)에 의하여 공간이 형성되고, 풍구 앞에서 코크스 및 랜스를 통하여 취입되는 미분탄과 반응하게 된다. 따라서 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 적어도 3시간 이상 운전 시 버드 네스트 형상이 형성되고, 그 시간 이하에서는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 형상이 형성되지 않고 뭉그러지게 된다.FIG. 4 is an exemplary view showing a photograph of the shape of a bird nest formed by time in FIG. 3, for reference, the blast furnace combustion zone is supplied with hot air (at least 1200° C.) or hot air (air, oxygen, etc.) through a blast furnace lower tuyere. The space is formed by the pressure (and speed) of the hot air, and reacts with the pulverized coal blown through the coke and the lance in front of the tuyere. Therefore, as shown in FIG. 4(b), a bud nest shape is formed when driving for at least 3 hours or more, and the shape is not formed as shown in FIG. 4(a) below that time.
이에 따라 상기와 같이 버드 네스트가 형성된 것으로 판단되면, 상기 제어부(120)는 미분탄과 열풍의 공급(고로 운전)을 중단한다(S106). Accordingly, when it is determined that the bird nest is formed as described above, the
그리고 상기 제어부(120)는 N2(질소)를 공급하여 고로를 냉각시킨다.Then, the
이에 상기 냉각 완료 후 고로 모사부(100)의 고로(Furnace)에서 시료(고로 내부 코크스)를 배출하고 및 채취(샘플링)하고, 고로 내부 상황을 예측하기 위하여 배가스 및 더스트(Dust)를 포집하여 분석한다(S107).Accordingly, after completion of the cooling, a sample (coke inside the blast furnace) is discharged and collected (sampling) from the blast
한편 본 실시예에 따른 상기 고로 모사부(100)는 열풍을 제조하기 위하여 300KW급 플라즈마 버너(즉, 플라즈마 토치)를 사용함으로써, 공기(Air)의 온도를 1200℃ 이상으로 승온 및 안정화에 소요되는 시간 30분 이내 가능하게 하는 특징이 있다. 또한 미분탄 랜스를 통하여 정량적으로 취입이 가능하고, 배가스 중의 더스트(Dust)를 사이클론과 백필터를 이용하여 입도별로 포집이 가능하며, 운전 중 연소대의 온도 및 가스 조성을 측정할 수 있다.On the other hand, the blast
또한 본 실시예는 실제 조업 중 확인이 어려운 정보(예 : 버스 네스트 형상을 통한 고로 연소대 정보)를 시뮬레이션 통해 검증함으로써 실제 조업 적용 전에 리스크를 최소화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present embodiment has an effect of minimizing risks before actual operation is applied by verifying information that is difficult to confirm during actual operation (for example, blast furnace combustion zone information through a bus nest shape) through simulation.
상기와 같이 본 실시예는 스케일을 변환시킨 실제 고로 조업 조건을 적용하여 버드 네스트(Bird Nest)를 생성시킴으로써, 실제 고로에서의 고로 연소대의 형상 및 온도를 추정하거나 내부 상황을 예측할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present embodiment has an effect of estimating the shape and temperature of the blast furnace combustion zone in the actual blast furnace or predicting the internal situation by generating a bird nest by applying the actual blast furnace operating conditions with scale conversion. have.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.The present invention has been described above with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the art pertains may have various modifications and other equivalent embodiments. You will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the claims below. Also, the implementations described herein can be implemented, for example, as a method or process, apparatus, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg discussed only as a method), implementation of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device can be implemented with suitable hardware, software and firmware. The method can be implemented in an apparatus, such as a processor, generally referring to a processing device, including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device. The processor also includes communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”), and other devices that facilitate communication of information between end-users.
100 : 고로 모사부
110 : 조업조건 스케일 변환부
120 : 제어부
130 : 토치 구동부
140 : 미분탄 취입 구동부
150 : 코크스 장입 구동부100: blast furnace imitation part
110: operating condition scale conversion unit
120: control unit
130: torch driving unit
140: pulverized coal blowing drive
150: coke charging drive
Claims (8)
제어부가 실제 고로 조업조건으로부터 레이스웨이 팩터를 도출하는 단계;
상기 제어부가 상기 도출된 레이스웨이 팩터를 기준으로 시뮬레이션을 위한 조업조건을 선정하는 단계;
상기 제어부가 상기 선정된 시뮬레이션을 위한 조업조건에 따른 시료를 제조하여 고로에 충진하고 송풍조건을 선정하는 단계;
상기 제어부가 플라즈마 토치를 이용하여 공기를 목표온도로 승온시켜 열풍을 제조하여 고로에 취입하는 단계; 및
상기 고로의 풍구 상부에 설치된 온도계가 미리 지정된 온도 이상 상승할 경우, 상기 제어부는 버드 네스트가 형성된 것으로 판단하여 미분탄과 열풍의 공급을 중단하고 고로의 운전을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 방법.
In the method for simulating the blast furnace combustion zone conditions by the blast furnace combustion zone conditions simulation apparatus,
Deriving a raceway factor from the actual blast furnace operating conditions by the control unit;
Selecting, by the control unit, operating conditions for simulation based on the derived raceway factor;
The control unit preparing a sample according to the operating conditions for the selected simulation, filling the blast furnace, and selecting blowing conditions;
A step in which the control unit heats air to a target temperature using a plasma torch to produce hot air and blows it into a blast furnace; And
And when the thermometer installed on the upper part of the blast furnace of the blast furnace rises above a predetermined temperature, the control unit determines that a bird nest is formed and stops supply of pulverized coal and hot air and ends the operation of the blast furnace. Method for simulating blast furnace combustion zone conditions.
고로의 운전을 종료 시 N2(질소)를 공급하여 고로를 냉각시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 방법.
According to claim 1, The control unit,
When the operation of the blast furnace is terminated, N 2 (nitrogen) is supplied to cool the blast furnace; a method for simulating a blast furnace combustion zone condition further comprising.
상기 제어부는,
추가적으로 산소와 미분탄을 공급하는 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 방법.
According to claim 1, In the step of manufacturing the hot air and blowing into the blast furnace,
The control unit,
Method for simulating blast furnace combustion zone conditions, characterized by additionally supplying oxygen and pulverized coal.
적어도 800℃ 이상인 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 방법.
The method of claim 1, wherein the predetermined temperature,
A method for simulating a blast furnace combustion zone condition, characterized in that at least 800°C or higher.
상기 제어부는,
고로 후면 온도가 유지되거나 하락하는 현상이 추가적으로 발생하면 버드 네스트가 형성된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 방법.
According to claim 1, When the thermometer installed on the top of the tuyere of the blast furnace rises above a predetermined temperature,
The control unit,
A method for simulating blast furnace conditions, characterized in that when the temperature at the back of the blast furnace is maintained or a further phenomenon occurs, it is determined that a bud nest is formed.
상기 제어부는 N2(질소)를 공급하여 고로를 냉각시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 방법.
According to claim 1, At the end of the blast furnace operation,
The control unit cooling the blast furnace by supplying N 2 (nitrogen); blast furnace conditions conditions simulation method further comprising.
실제 고로 조업조건의 스케일을 상기 고로 모사부에 맞춰 스케일 변환하는 조업조건 스케일 변환부;
상기 조업조건 스케일 변환부에서 스케일 변환된 고로 조업조건에 따라 상기 고로 모사부를 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라, 플라즈마 토치를 통해 가열된 열풍을 상기 고로 모사부의 고로에 취입하는 토치 구동부;
상기 제어부의 제어에 따라, 상기 고로 모사부의 미분탄 취입구를 통해 미분탄을 자동으로 고로에 취입하는 미분탄 취입 구동부; 및
상기 제어부의 제어에 따라, 상기 고로 모사부의 코크스 장입구를 통해 코크스를 자동으로 고로에 취입하는 코크스 장입 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 장치.
A blast furnace simulation unit that performs the same function as an actual blast furnace but scales down;
An operation condition scale conversion unit that scales the scale of the actual blast furnace operation conditions in accordance with the blast furnace simulation unit;
A control unit for controlling the blast furnace simulation unit according to the blast furnace operating conditions scale-converted by the operating condition scale conversion unit;
A torch driving unit that blows hot air heated through a plasma torch into the blast furnace simulating unit under the control of the control unit;
A pulverized coal blowing driving unit for automatically blowing pulverized coal into the blast furnace through the pulverized coal injection port of the blast furnace simulation unit under the control of the control unit; And
A blast furnace combustion zone condition simulation apparatus comprising; under the control of the control unit, a coke charging driving unit that automatically blows coke into the blast furnace through the coke charging port of the blast furnace simulation unit.
실제 고로와 동일한 조건을 모사하기 위하여 지정된 레이스웨이 팩터로 고정하고, 적어도 하나 이상의 물리적인 특성을 고려하여 운전조건을 설정하고, 온도, 압력, 가스유속, 및 코크스 입경을 스케일 변환하여 실제 고로에서의 조업조건을 모사하는 것을 특징으로 하는 고로 연소대 조건 모사 장치.The method of claim 7, wherein the control unit,
To simulate the same conditions as the actual blast furnace, fix it with the designated raceway factor, set the operating conditions in consideration of at least one physical property, and scale, convert the temperature, pressure, gas flow rate, and coke particle size in the actual blast furnace. A blast furnace conditioner simulation apparatus characterized by simulating operating conditions.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112322813A (en) * | 2020-11-03 | 2021-02-05 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | Blast furnace tuyere raceway test simulation technology and method |
| CN114689650A (en) * | 2022-03-01 | 2022-07-01 | 北京科技大学 | Device and method for testing and evaluating heat cracks of natural lump ore under simulated blast furnace conditions |
| CN114757024A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-15 | 鞍钢股份有限公司 | Method for analyzing tuyere raceway volume by means of hearth sampling |
| CN114757024B (en) * | 2022-03-31 | 2024-10-22 | 鞍钢股份有限公司 | Method for analyzing volume of tuyere convolution zone by utilizing hearth sampling means |
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2018
- 2018-12-21 KR KR1020180166917A patent/KR20200077740A/en not_active Application Discontinuation
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