KR20140109535A

KR20140109535A - 고로 미분탄 취입방법

Info

Publication number: KR20140109535A
Application number: KR1020130021765A
Authority: KR
Inventors: 최원석; 강태우
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-09-16

Abstract

본 발명은 고로 미분탄 취입방법에 관한 것으로, 원료탄을 밀(Mill)(21)로 공급하여 탄종별로 파쇄하는 단계와, 상기 탄종별로 파쇄된 미분탄을 각각의 피더(feeder)(23)에 정량 불출하는 단계와, 상기 정량 불출된 미분탄을 혼합기(Mixer)(25)에서 혼합하고 미분탄저장조(27)에 장입하는 단계와, 상기 미분탄저장조(27)에 장입된 미분탄을 이송호퍼(29)를 통해 취입호퍼(31)로 이송하고, 상기 취입호퍼(31)에서 분사기와 고로(35) 간의 압력차를 규제하여 상기 고로(35)에 연결된 각 풍구에 미분탄을 취입하는 단계를 포함한다.
본 발명은 파쇄 후 혼합을 통해 원료탄의 탄종별로 입도 조정이 가능하므로 균일한 입도의 미분탄을 고로의 풍구에 취입할 수 있다. 따라서 미분탄 취입량의 편차가 감소되고 미분탄의 고로 내 취입을 안정화할 수 있는 이점이 있다.

Description

고로 미분탄 취입방법{METHOD FOR INJECTION PULVERIZED COAL INTO BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 미분탄 취입방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로 미분탄의 취입성을 향상시키기 위한 고로 미분탄 취입방법에 관한 것이다.

고로 조업은 고로의 상부로 장입된 철광석이 풍구를 통해 공급된 열풍에 의해 용융되어 용융물(용선과 슬래그)을 생성하게 되고, 노하부에 축적되어 있는 용융물이 출선구를 통해 연속적으로 배출되는 공정이다.

고로 조업시 열원으로 코크스가 사용된다. 코크스는 고로의 열원으로 사용되는 원료인 동시에 철광석을 환원시키는 환원제의 역할을 한다. 코크스는 석탄을 코크스 오븐 설비에서 가열 건류하여 제조한다.

본 발명과 관련된 선행기술로는 국내공개특허공보 2001-0001703호(2001.01.05) "고로 내의 미분탄 및 코크스의 연소율 측정방법"이 있다.

본 발명의 목적은 고로 미분탄의 취입성을 향상시키도록 고로 미분탄 취입시 미분탄의 파쇄 입도를 제어하여 입도 편차 최소화와 탄종별 과파쇄 및 미파쇄를 방지할 수 있도록 한 고로 미분탄 취입방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 원료탄을 밀(Mill)로 공급하여 탄종별로 파쇄하는 단계와, 상기 탄종별로 파쇄된 미분탄을 각각의 피더(feeder)에 정량 불출하는 단계와, 상기 정량 불출된 미분탄을 혼합기(Mixer)에서 혼합하고 미분탄저장조에 장입하는 단계와, 상기 미분탄저장조에 장입된 미분탄을 이송호퍼를 통해 취입호퍼로 이송하고, 상기 취입호퍼에서 분사기와 고로 간의 압력차를 규제하여 상기 고로에 연결된 각 풍구에 미분탄을 취입하는 단계를 포함한다.

상기 미분탄은 반무연탄과 미점탄을 포함한다.

상기 미분탄을 밀(Mill)로 공급하여 탄종별로 파쇄하는 단계는, 상기 반무연탄을 제1시일로(silo)에서 전량 불출하여 제1저장호퍼에 장입하는 과정과, 상기 미점탄을 재2시일로(silo)에서 전량 불출하여 제2저장호퍼에 장입하는 과정과, 상기 제1저장호퍼에 장입된 반무연탄을 밀(Mill)로 공급하여 파쇄하는 과정과, 상기 제2저장호퍼에 장입된 미점탄을 밀(Mill)로 공급하여 파쇄하는 과정을 포함한다.

상기 반무연탄과 상기 미점탄은 상기 제1저장호퍼와 제2저장호퍼에서 이물질 스크린 후 상기 밀(Mill)로 공급한다.

상기 반무연탄과 상기 미점탄은 상기 밀(Mill)에서 입경 75㎛ 이하가 70% 이상 되게 선별 파쇄한다.

본 발명은 원료탄을 밀로 공급하여 탄종별로 파쇄, 건조한 후, 설정 비율로 정량 정출하고 혼합하여 고로의 풍구에 취입한다. 이는 원료탄의 과파쇄 및 미파쇄를 방지하여 미분탄의 입도를 균일화하므로 고로 미분탄의 취입성을 향상시킨다.

고로 미분탄의 취입성 향상은 미분탄의 고로 내 취입이 안정화되고 노내 가스류 변동 및 노열 저하 현상이 방지되어 고 미분탄 취입에도 고로 생산성이 증대되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 탄종별로 파쇄하므로 건조를 위해 투입되는 가스의 열량을 최소화하여 미분탄 제조설비에서 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고로 미분탄 취입방법을 보인 구성도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 고로 미분탄 취입방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 원료탄을 밀(Mill)(21)로 공급하여 탄종별로 파쇄하는 단계와, 탄종별로 파쇄된 미분탄을 각각의 피더(feeder)(23)에 정량 불출하는 단계와, 정량 불출된 미분탄을 혼합기(Mixer)(25)에서 혼합하고 미분탄저장조(27)에 장입하는 단계와, 미분탄저장조(27)에 장입된 미분탄을 이송호퍼(29)를 통해 취입호퍼(31)로 이송하고, 취입호퍼(31)에서 분사기와 고로(35) 간의 압력차를 규제하여 고로(35)에 연결된 각 풍구에 미분탄을 취입하는 단계를 포함한다.

고로(35)는 코크스를 연소시키고 환원가스를 생성하여 철광석 중의 철을 환원시켜 용선을 생산하는 설비이다. 미분탄은 값비싼 코크스를 일부 대체하는 보조연료로 고로에 취입된다.

미분탄의 취입은 원료탄을 75㎛ 이하로 파쇄해 고로(35)의 하부에 장착된 풍구를 통해 고로 내에 취입한다. 원료탄은 발열량이 우수한 반무연탄과 휘발분이 높아 연소성이 우수한 미점탄을 사용한다.

반무연탄은 고정탄소가 86~92%, 휘발분이 8~14%인 석탄이다. 미점탄은 석탄 중에서 점결성이 매우 낮아 스스로 코크스가 되기 힘든 저가의 석탄이다.

원료탄을 파쇄한 것을 미분탄이라 칭한다. 미분탄용 원료탄은 입도 20mm 이하를 사용한다.

원료탄을 밀(21)로 공급하여 탄종별로 파쇄하는 단계는, 반무연탄(A)을 제1시일로(silo)(13a)에서 전량 불출하여 제1저장호퍼(17a)에 장입하는 과정과, 미점탄(B)을 제2시일로(silo)(13b)에서 전량 불출하여 제2저장호퍼(17b)에 장입하는 과정과, 제1저장호퍼(17a)에 장입된 반무연탄(A)을 밀(21)로 공급하여 파쇄하는 과정과, 제2저장호퍼(17b)에 장입된 미점탄(B)을 밀(21)로 공급하여 파쇄하는 과정을 포함한다.

선형저장고(11)에서 반무연탄(A)과 미점탄(B)을 각각 제1시일로(13a)와 제2시일로(13b)에 장입한다. 제1시일로(13a) 및 제2시일로(13b)는 밀폐형 원료저장설비이다. 제1시일로(13a) 및 제2시일로(13b)는 원료가 비산되지 않도록 표면경화제 또는 물을 분사하거나 복포로 덮는 추가작업이 필요하지 않아 경제적인 원료저장설비이다.

제1시일로(13a) 및 제2시일로(13b)에 장입된 반무연탄과 미점탄은 컨베이어 밸트(15)를 통해 각각 단일탄으로 제1저장호퍼(17a)와 제2저장호퍼(17b)에 저장된다. 제1저장호퍼(17a)와 제2저장호퍼(17b)에 저장된 반무연탄과 미점탄은 각각 제1저장호퍼(17a)와 제2저장호퍼(17b)의 하부에 구비된 스크린(19)에 의해 이물질이 분리된 후 밀(Mill)로 공급된다.

본 실시예에서 밀(21)은 4개를 구비한다. 밀(21)은 제1밀(21a) 내지 제4밀(21d)로 구성되며, 제1밀(21a) 내지 제4밀(21d)은 각각 단일 탄종에 대해 파쇄 조건을 설정하고 각 탄종을 기준 조건으로 하여 파쇄한다.

제1저장호퍼(17a)에 저장된 반무연탄(A)은 제1밀(21a)과 제2밀(21b)로 각각 공급되어 파쇄되고, 제2저장호퍼(17b)에 저장된 미점탄(B)은 제3밀(21c)과 제4밀(21d)로 각각 공급되어 파쇄된다.

제1밀(21a) 내지 제4밀(21d)에서 각각 단일탄으로 파쇄된 반무연탄(A)과 미점탄(B)은 피더(Feeder)(23)를 통하여 혼합기(Mixer)(25)에 정량 불출되고 혼합된다.

반무연탄(A)과 미점탄(B)은 단일탄으로 각각 파쇄하는 것이 중요하다.

반무연탄(A)과 미점탄(B)은 파쇄도(HGI, Hardgrove Grainderability Index)가 상이하다. 파쇄도는 탄종별로 파쇄 정도를 나타내는 지수이다. 따라서, 반무연탄(A)과 미점탄(B)을 적정 비율로 혼합하여 파쇄하면 상대적으로 파쇄도가 높은 탄은 과파쇄되어 극미분 발생량이 증가하게 된다.

원료탄의 과파쇄는 배관(33) 이송시 배관(33)의 막힘을 유발할 수 있고 미분탄 취입량 편차를 발생시킬 수 있다. 극미분이 많으면 미분탄 취입량을 측정하는 유량계(Cabloc)(34)가 정확한 유량을 보내지 못하여 유량 측정시 편차를 증가시키기 때문에 고로(35)에 취입되는 미분탄의 취입량 편차가 발생한다.

미분탄 취입량 편차가 발생하면 고로(35) 내 가스류가 불균일하여 노황이 불안정해지고 용선 생산량이 감소하게 된다.

제1밀(21a) 내지 제4밀(21d)에서 각각 단일탄인 반무연탄(A)과 미점탄(B)은 파쇄와 건조 과정을 동시에 거치게 된다. 건조는 고로 가스, 코크스 가스, 열풍로 폐가스 등이 사용될 수 있다.

원료탄은 탄종별로 수분의 함유량에 차이가 있고 적치 상황에 따라서도 수분의 편차가 존재한다. 따라서, 원료탄은 파쇄 후 건조시 탄종에 따라 불필요하게 과다한 에너지가 투입될 수 있고, 이는 결국 제조비용 상승으로 이어지게 된다.

따라서, 반무연탄(A)과 미점탄(B)을 각각 단일탄으로 파쇄하고 건조하면 반무연탄(A)과 미점탄(B)의 건조를 위해 투입되는 가스(HGG, Hot Gas Generator)의 열량을 최소화하여 에너지를 절감할 수 있다.

반무연탄(A)과 미점탄(B)은 제1밀(21a) 내지 제4밀(21d)에서 파쇄하고 200mesh(입경 75㎛ 이하가 70% 이상이 되게) 체를 통과한다. 반무연탄(A)과 미점탄(B)의 입경은 풍구를 통해 미분탄의 취입이 용이하면서도 배관(33)의 막힘을 방지할 수 있는 범위이다.

파쇄된 반무연탄(A)과 미점탄(B)은 피더(23)를 통하여 설정된 혼합 비율에 따라 불출되고 혼합기(25)에서 혼합된 후 미분탄저장조(27)로 장입된다. 예를 들어, 반무연탄과 미점탄은 60:100의 중량 비율로 혼합될 수 있다. 파쇄된 반무연탄(A)과 미점탄(B)의 혼합 비율은 미분탄의 발열량을 고려한 것이다.

피더(23)는 제1밀(21a)과 제2밀(21b)을 통해 파쇄된 반무연탄(A)을 정량 불출하는 제1피더(23a)와, 제3밀(21c)과 제4밀(21d)을 통해 파쇄된 미점탄(B)을 정량 불출하는 제2피더(23b)를 포함한다.

제1피더(23a)와 제2피더(23b)에 불출되는 파쇄된 반무연탄(A)과 미점탄(B)은 혼합기(25)로 공급되고 혼합된 후 미분탄저장조(27)에 장입된다.

상술한 과정에 의해 미분탄저장조(27)에 장입된 미분탄은 파쇄되고 건조된 반무연탄(A)과 미점탄(B)이 설정 비율로 혼합되어 있다.

미분탄저장조(27)의 미분탄은 각각의 이송호퍼(29)로 불출되고 이송호퍼(29)에서 취입설비인 취입호퍼(31)로 이송된다. 이송호퍼(29)의 미분탄은 질소 18.5bar를 가압함에 의해 취입호퍼(31)까지 이송된다.

미분탄은 취입호퍼(31)에서 배관을 통해 고로(35)에 연결된 분사기를 이용하여 고로(35)의 풍구에 취입된다. 여기서 분사기는 배관(33)과 연결된 랜스(lance)를 의미한다.

배관(33)에는 유량계(34)가 설치되어 미분탄 취입시 취입량을 측정하게 되며, 취입호퍼(31)에서는 분사기와 고로(35) 간의 압력차를 규제하여 고로(35)에 연결된 각 풍구에 미분탄을 취입한다. 본 실시예에서는 취입호퍼(31)에서 약 10bar로 압력을 가하여 분사기를 통한 미분탄의 취입량을 제어한다.

본 실시예에서는 반무연탄과 미점탄을 각각 파쇄하고 혼합하여 미분탄을 제조하므로 시일로 및 저장호퍼를 각각 2개, 밀이 4개인 것으로 설명하였다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 미분탄을 제조하기 위한 탄종의 수가 증가하면 시일로, 저장호퍼, 밀의 개수도 함께 증가할 수 있다.

또한, 원료탄은 가격과 수급상황에 의존하므로 탄종의 변경이 가능하다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명은 시일로(13)에 저장된 원료탄을 각각 탄종별로 저장호퍼(17)에 장입한 후 밀(Mill)(21)로 공급하여 탄종별로 선별 파쇄한다.

탄종별로 선별 파쇄된 미분탄은 제1피더(23a)와 제2피더(23b)를 통하여 혼합기(25)에 설정 비율로 정량 정출하여 혼합된 후 미분탄저장조(27)에 공급한다.

미분탄저장조(27)에 공급된 미분탄은 각각의 이송호퍼(29)로 불출된 후 질소를 가압하여 취입호퍼(31)로 이송된다. 취입호퍼(31)에서는 일정압력을 이용하여 복수의 배관별 취입량을 제어하여 고로(35)의 풍구에 취입한다.

탄종별로 구분하여 선별 파쇄하는 것은 원료탄의 혼합 비율 조절을 정확하게 할 수 있고, 탄종별 입도 조정이 가능하고 미분탄의 과파쇄 또는 미파쇄를 방지하여 미분탄 입도를 균일화할 수 있다.

미분탄의 입도 균일화는 미분탄 취입시 취입량을 결정하는 유량계에서의 측정 편차를 최소화시켜 고로 미분탄 취입량 편차를 감소시킬 수 있다.

미분탄 취입량 편차의 감소는 고 미분탄 취입을 수행하더라도 미분탄의 고로 내 취입을 안정화시켜 노내 가스류 변동 및 노열 저하를 방지할 수 있다.

또한, 원료탄을 탄종별로 파쇄시 건조를 위하여 투입되는 가스의 열량을 최소화시켜 미분탄 제조를 위한 에너지를 절감할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

11: 선형저장고 13: 시일로
13a,13b: 제1 및 제2시일로 15: 컨베이어 밸트
17: 저장호퍼 17a,17b: 제1 및 제2저장호퍼
19: 스크린 21: 밀
21a,21b,21c,21d: 제1 내지 제4밀 23: 피더
25: 혼합기 27: 미분탄저장조
29: 이송호퍼 31: 취입호퍼
33: 배관 34: 유량계
35: 고로 A: 반무연탄
B: 미점탄

Claims

원료탄을 밀(Mill)로 공급하여 탄종별로 파쇄하는 단계;
상기 탄종별로 파쇄된 미분탄을 각각의 피더(feeder)에 정량 불출하는 단계;
상기 정량 불출된 미분탄을 혼합기(Mixer)에서 혼합하고 미분탄저장조에 장입하는 단계;
상기 미분탄저장조에 장입된 미분탄을 이송호퍼를 통해 취입호퍼로 이송하고, 상기 취입호퍼에서 분사기와 고로 간의 압력차를 규제하여 상기 고로에 연결된 각 풍구에 상기 미분탄을 취입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 미분탄 취입방법.
청구항 1에 있어서,
상기 원료탄은 반무연탄과 미점탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 미분탄 취입방법.
청구항 2에 있어서,
상기 원료탄을 밀(Mill)로 공급하여 탄종별로 파쇄하는 단계는,
상기 반무연탄을 제1시일로(silo)에서 전량 불출하여 제1저장호퍼에 장입하는 과정과,
상기 미점탄을 재2시일로(silo)에서 전량 불출하여 제2저장호퍼에 장입하는 과정과,
상기 제1저장호퍼에 장입된 반무연탄을 밀(Mill)로 공급하여 파쇄하는 과정과,
상기 제2저장호퍼에 장입된 미점탄을 밀(Mill)로 공급하여 파쇄하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 미분탄 취입방법.
청구항 3에 있어서,
상기 반무연탄과 상기 미점탄은 상기 제1저장호퍼와 제2저장호퍼에서 이물질 스크린 후 상기 밀(Mill)로 공급하는 것을 특징으로 하는 고로 미분탄 취입방법.
청구항 3에 있어서,
상기 반무연탄과 상기 미점탄은 상기 밀(Mill)에서 입경 75㎛ 이하가 70% 이상 되게 선별 파쇄하는 것을 특징으로 하는 고로 미분탄 취입방법.