KR101010752B1 - 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적 저감 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 오븐에서 발생되는 코크스 오븐 가스중에 함유된 타르 액적의 농도를 저감하기 위하여 코크스 오븐 가스 배관에 안수를 분사하는 타르 액적 저감 방법을 제공하며, 본 발명은 코크스 오븐에서 발생된 코크스 오븐 가스를 처리하는 1차 냉각기와 흡입기 사이의 코크스 오븐 가스 배관을 흐르는 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하고, 유량이 높은 조건에 대하여 70 내지 80℃의 안수를 1 내지 5분 분사하여 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적의 함량을 효과적으로 감소시킨다.

코크스 오븐 가스, 타르 액적, 프러싱 리쿼 스프레이

Description

코크스 오븐 가스 중의 타르 액적 저감 방법{Reduction method of tar mist in Coke Oven Gas}

도1은 시간에 따른 코크스 오븐 가스의 유량 변화 그래프

도2는 코크스 오븐에서 발생된 코크스 오븐 가스의 냉각 및 흡입 공정을 도시하는 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 코크스 오븐 2: 1차 냉각기 3: 배관

4: 전기 집진기 5: 가스 흡입기

본 발명은 코크스 오븐에서 발생되는 코크스 오븐 가스중에 함유된 타르 액적의 농도를 저감하기 위하여 코크스 오븐 가스 배관에 안수를 분사하는 타르 액적 저감 방법에 관한 것이다.

코크스 오븐에서 발생되는 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas)는 통상적으로 4,000 Kcal 이상의 높은 열량을 가지고 있기 때문에 가스 흡입기(Gas Exhauster)를 이용하여 흡입하고 정제한 후 제철소의 열연 가열로 등의 에너지원으로 사용되고 있다.

코크스 오븐 가스중에는 코크스 건류과정에서 발생된 타르(tar) 성분이 다량 함유되어 있으며, 미세한 액적을 이루고 있기 때문에 통상 타르 미스트(tar mist)라고 부르고 있다.

코크스 오븐에서 발생된 코크스 오븐 가스중에는 수만 ppm 수준의 타르 액적이 포함되어 있으므로 전기 집진기 등을 이용하여 타르 액적의 함량이 수십 ppm 이하가 되도록 코크스 오븐 가스중의 타르 액적을 정제하고 있다.

이와 같이 코크스 오븐 가스를 정제하는 이유는 제절소의 여러 가열로에서 가능한 깨끗한 코크스 오븐 가스를 요구하기 때문으로, 코크스 오븐 가스를 연료 가스로 사용하는 가열 설비는 코크스 오븐 가스중의 불순물인 타르 액적을 가능한 많이 제거하는 것이 가열 설비와 가열물의 품질 보호 측면에서 필요하기 때문이다.

이러한 관점에서, "코크스 오븐 가스중의 불순물 필터 장치"라는 명칭의 실용신안등록출원 제1998-7038호에서는 냉연공장의 소둔로의 열원으로 사용되는 코크스 오븐 가스를 보다 깨끗하게 정제하기 위하여 특수 필터를 추가 설치하는 것을 제안하고 있다.

코크스 오븐 가스는 공급관을 통하여 들어오고 스크류가 형성된 몸체를 통하여 스며들면서 불순물들은 걸러지고 청정한 코크스 오븐 가스 만 중앙에 형성된 관통로를 따라 필터 체결구의 구멍을 통하여 배출관으로 배출된다.

이와 같이 코크스 오븐 가스를 열원으로 사용하는 가열설비에 있어 가능한 깨끗한 코크스 오븐 가스를 제공하는 것이 요구되는 상황에서, 하부공정 개별적으 로 코크스 오븐 가스의 정제 시스템을 설치하는 것 보다는 코크스 오븐에서 발생된 코크스 오븐 가스를 일차적으로 정제하는 공정에서 가능한 타르 액적 등의 불순물 함량을 저감하는 것이 매우 효과적이라고 할 수 있다.

"열안수 분사시간 제어에 의한 코크스 오븐 가스 중의 타르 미스트 저감 방법"이라는 명칭의 특허출원 제2002-83471호에서는 코크스 오븐 가스중의 타르 액적 저감 방법으로 코크스 오븐 가스 배관에서 열안수를 1 내지 5분간의 단 시간 분사하는 것이 타르 액적 함량을 저감하는데 효과적임을 제시하고 있다.

그러나, 본 발명자들은 코크스 오븐에서 발생되는 코크스 오븐 가스 함량은 항상 일정하지 않고, 석탄의 장입 패턴에 따라 코크스 오븐 가스의 발생량이 변화되는 특성이 있기 때문에, 변화되는 코크스 오븐 가스의 유량에 맞추어 열안수를 분사하는 것이 타르 액적의 함량을 보다 저감할 수 있음을 알 수 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같이 코크스 오븐에서 발생된 코크스 오븐 가스를 처리하는 1차 냉각기와 전기 집진기 사이의 코크스 오븐 가스 배관을 흐르는 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하고, 측정된 코크스 오븐 가스의 유량 변화에 연동하여 70 내지 80℃의 안수를 1 내지 5분 분사하여 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적의 함량을 감소시키는 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적 저감 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

일반적으로 더스트(dust)를 함유한 가스 배관에 물을 분사하면, 더스트가 포집되는 효과가 있다.

도1에는 시간에 따른 코크스 오븐 가스의 유량 변화가 그래프로서 도시되는데, 코크스 오븐 가스의 경우에는 상위 공정인 코크스 오븐 조업특성이 많은 회분식 반응기를 순차적으로 작업하는 반연속적 작업으로 이루어지기 때문에 코크스 오븐 가스 발생량은 도1에 나타낸 바와 같이 약 5분의 주기를 가지는 최대 유량 피크를 가지는 형태로 흐르고 있음을 알 수 있다.

이러한 코크스 오븐 가스의 유량 변화는 상위 공정의 작업 일정에 의하여 결정되는 것으로, 코크스 오븐 가스의 유량이 클수록 타르 액적이 많이 함유되어 있다고 할 수 있다.

따라서, 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적을 저감시키기 위하여 열안수를 최대 5분간 분사함에 있어 코크스 오븐 가스의 유량 변화에 연동하여 분사하게 되면, 타르 액적의 함량을 저감시키는데 보다 효과적임을 알 수 있다.

도2에는 코크스 오븐에서 발생된 코크스 오븐 가스의 냉각 및 흡입 공정이 개략적으로 도시되는데, 코크스 오븐(1)에서 발생된 코크스 오븐 가스는 1차 냉각기(2)를 거쳐 배관(3)을 지나 전기 집진기(4)로 보내진다.

전기 집진기(4)는 공지의 것으로 기본적으로 코로나방전을 발생하는 방전극과 이것에 의해서 대전된 연진을 모으는 집진극으로 구성된다.

1차 냉각기(Primary Gas Cooler)(2)의 출구인 A 지점에 코크그 오븐 가스 유량계를 설치하여 유량 변화를 측정한다.

배관(3)의 중간 지점인 B 위치에는 안수 분사기를 설치한다.

안수는 석탄의 건류과정에서 석탄 중의 휘발분이 분해해서 가스를 발생시키는데, 이 가스를 냉각하면 콜 타르 및 수분이 응축하여 가스로부터 분리되며 이 응축한 수분을 말한다.

전기 집진기(4)의 입구인 C 지점에는 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적의 함량을 측정하는 측정기를 설치한다.

전기 집진기(4)를 지난 코크스 오븐 가스는 가스 흡입기(5)를 통하여 후 공정으로 보내지며, 가스 흡입기(5)의 출구인 D 지점에도 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적 함량 측정기를 설치한다.

코크스 오븐에 장입된 석탄은 건류 과정에서 코크스 오븐 가스를 발생하게 되며, 코크스 오븐 가스의 발생량은 건류 시간의 경과에 따라 차이를 나타낸다.

코크스 오븐 가스중에 함유된 타르 미스트는 타르가 미세한 액적으로 분산된 것이기 때문에 코크스 오븐 가스의 발생량이 많으면 타르 액적의 함량도 상승하게 된다.

통상 코크스 오븐은 수십 내지 백 수십 개의 탄화실로 구성되어 있으며, 탄화실에 석탄을 장입하고 건류한 후 압출하는 작업은 일정한 수준으로 진행되므로, 코크스 오븐 가스의 발생량은 도1에 나타난 것처럼 일정한 형태의 피크 값을 가지는 유량 변화를 나타낸다.

따라서, 오리피스 유량계 등을 사용하여 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하고 측정치를 안수 분사 시스템과 연동하게 되면, 코크스 오븐 가스의 유량이 높은 경우에 안수를 분사 할 수 있게 된다.

본 발명에 사용되는 유량계와 분사 시스템은 공지의 것으로 여기서는 상세히 설명하지 않는다.

본 발명의 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적 저감 방법을 실시예를 들어 설명한다.

실시예

1차 냉각기와 전기 집진기 사이의 코크스 오븐 가스 배관의 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하고 측정된 코크스 오븐 가스의 유량 변화에 연동하여 안수를 분사하여 전기 집진기 입구 및 출구에서 각각 타르 액적의 함량을 분석하여 표1을 얻었다.

코크스 오븐 가스의 유량을 고려하지 않고 안수를 분사하는 경우(비교예(1)), 전기집진기 출구에서 측정한 타르 액적의 함량은 8 ppm 으로 낮은 경우가 대부분이었다.

그러나 비교예(2)에 나타난 바와 같이 타르 액적 함량이 12.4 ppm 의 높은 값을 나타내는 것은 안수 분사시간과 코크스 오븐 가스의 유량이 일치하지 않았기 때문으로 판단된다.

그래서, 동일 시간에 안수를 분사하는 조건에서 코크스 오븐 가스의 유량과 연동하여 안수를 분사한 본 발명의 실시예에서는 타르 액적의 함량이 5.5 ppm 으로 크게 저감되는 효과가 있음을 알 수 있다. 하기의 표기 1은 코크스 오븐 가스 유량에 따른 안수 분 실시에 따른 타르 액적 저감 효과를 비교한 표이다.

유량연동	측정위치	평균 Tar mist 농도	비고
미실시	전기집진기 입구	2,117ppm	비교예(1)
	전기집진기 출구	8.1ppm
미실시	전기집진기 입구	2,471ppm	실시예(2)
	전기집진기 출구	12.4ppm
실시	전기집진기 입구	2,690ppm	실시예(1)
	전기집진기 출구	5.5ppm

상기와 같은 본 발명의 코크스 오븐 가스의 발생 유량을 측정하고 측정된 코크스 오븐 가스의 유량 변화에 연동하여 안수를 코크스 오븐 가스 배관에 분사하는 것은 통상의 전자제어 장치를 통해서 실현할 수 있음은 알 수 있다.

본 발명의 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적 저감 방법에 따르면, 제철소의 열원으로 사용되는 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적의 함량을 저감하기 위하여 화성 공정에서 발생되는 70 내지 80℃의 순환 안수를 코크스 오븐 가스 배관에 분사함에 있어, 코크스 오븐 가스의 유량 변화에 연동하여 분사하여 타르 액적의 함량이 현저하게 감소되어 타르 미스트에 의한 코크스 오븐 가스 배관의 폐쇄 억제를 방지하고 타르 미스트가 정제 설비에 누적되는 현상을 억제하여 보다 깨끗한 코크스 오븐 가스를 공급할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 코크스 오븐에서 발생된 코크스 오븐 가스를 처리하는 1차 냉각기와 전기 집진기 사이의 코크스 오븐 가스 배관을 흐르는 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하고, 측정된 코크스 오븐 가스의 유량 변화에 연동하여 70 내지 80℃의 안수를 1 내지 5분 분사하여 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적의 함량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 가스 중의 타르 액적 저감 방법.

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