KR101996030B1 - Device for evaluating quantity of coal carbonization heat - Google Patents
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Abstract
석탄의 건류 열량 평가 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치는, 샘플 석탄이 장입되는 샘플 홀더, 샘플 홀더를 삽입하기 위한 단열 케이스, 단열 케이스에 삽입되어 샘플 홀더를 직접 또는 간접 가열하기 위한 내부 발열체, 및 외부 발열체를 포함한다.A device for evaluating the calorific value of coal. The apparatus for evaluating the calorific value of coal according to the present invention comprises a sample holder for loading sample coal, an insulating case for inserting a sample holder, an internal heating element inserted into the heat insulating case to directly or indirectly heat the sample holder, .
Description
본 발명은 석탄의 건류 열량 평가 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for evaluating the calorific value of coal.
일반적으로, 코크스를 제조하는 과정은 점결성이 있는 석탄을 불활성 분위기(산소가 결핍된)에서 장입된 석탄의 온도가 1000℃ 이상에 도달하고, 승온 과정에서 석탄에서 코크스로 변환된 장입물을 압출하고 냉각하는 과정을 일컫는다. Generally, the process of producing coke is such that the temperature of the coal charged in an inert atmosphere (oxygen deficient) reaches 1000 ° C. or higher, and the coal-to-coke-converted charge is extruded Cooling process.
이때, 석탄의 승온 과정에서 필요한 열량을 건류 열량이라 하며, 석탄의 물리 화학적 특성에 따라 코크스로 변화되는데 필요한 열량이 다르다. At this time, the amount of heat required to raise the temperature of the coal is referred to as the amount of the calorific value, and the amount of heat required to change into the coke varies depending on the physicochemical characteristics of the coal.
특히, 코크스 제조 시 여러 탄종을 혼합하여 사용하는 경우 각각의 석탄들이 건류 열량을 예측하기 어렵다. In particular, it is difficult to predict the calorific value of coal when coal is mixed with various coal species in the production of coke.
또한, 실제 코크스 제조 공정에서 석탄 고유의 열량을 측정하기가 더욱 어려워지는데, 이는 코크스를 제조하는 과정 중 열 손실을 정확하게 측정하기 어렵기 때문이다.Moreover, it becomes more difficult to measure the inherent calorific value of coal in an actual coke making process because it is difficult to accurately measure the heat loss during the production of coke.
코크스 오븐은 설정된 크기의 탄화실과 연소실들이 순서대로 병렬로 연결된 구조로 각각의 탄화실에 석탄이 장입되고, 각 연소실을 통해 탄화실에 열량이 공급되는 간접 열전달 방식에 의해 석탄이 가열되면서 코크스가 제조된다. The coke oven is composed of carbonized chambers of a predetermined size and the combustion chambers are connected in parallel in order. The coal is charged into each of the carbonization chambers, and the indirect heat transfer method in which the heat is supplied to the carbonization chambers through the combustion chambers, do.
이때, 연소실에 공급되는 열량은 연소실의 온도로 표현되며, 현장 조업의 척도가 되기도 한다. At this time, the amount of heat supplied to the combustion chamber is expressed by the temperature of the combustion chamber and is also a measure of the field operation.
코크스 제조를 위한 장입 석탄의 정확한 건류 열량(연소실에 공급되는 열량)을 측정할 수 있다면, 조업에서는 이에 맞추어 연소실의 온도를 조절함으로써 최적화된 조업을 가능케 한다.If the precise calorific value of the charging coal for coke production (the amount of heat supplied to the combustion chamber) can be measured, the operation can be optimized by adjusting the temperature of the combustion chamber accordingly.
또한, 코크스 오븐의 조업에 사용되는 에너지는 장기간의 데이터를 사용하여 예측해 볼 수 있다. 이때, 연소실에서 연소된 가스의 대기 배출을 통해 방산되는 에너지가 전체 투입량의 대략 15% 정도이고, 표면에서 배출되는 에너지는 대략 12%이다. In addition, the energy used in the operation of the coke oven can be estimated using long-term data. At this time, the energy dissipated through the atmospheric discharge of the burned gas in the combustion chamber is about 15% of the total input, and the energy emitted from the surface is about 12%.
따라서, 코크스 오븐의 열효율을 증대하기 위해서는 방산에 의한 열손실과 고온부의 표면에서 발생하는 열 손실을 최소화해야 한다. Therefore, in order to increase the heat efficiency of the coke oven, it is necessary to minimize the heat loss due to the dissipation and the heat loss generated at the surface of the high temperature part.
열 손실을 최소화 하기 위해서는 오븐의 온도 조절과 탄화실 별 조업시기의 조절을 통해 이루어질 수 있다. In order to minimize heat loss, it is possible to adjust the temperature of the oven and control the operating time of each chamber.
온도 조절과 조업시간은 연소실에 투입되는 열량을 통해 조절이 가능하면, 이때 투입된 열량은 석탄의 건류 열량에 의해 영향을 받는다. If the temperature control and operating time can be controlled through the amount of heat input to the combustion chamber, the amount of heat input is affected by the amount of coal calorific value.
석탄의 물리 화학적 특성에 따라 건류 시 필요 열량이 다르다. 특히, 과거 조업 대비 저품질의 석탄을 사용하고 있는 상황에서는 각 석탄의 건류에 필요한 정확한 열량 및 배합탄에 필요한 열량을 정확하게 측정하여 조업 기준으로 정립한다. The required calories are different depending on the physicochemical characteristics of coal. Especially, in case of using low quality coal compared to past operation, precise calorie amount required for carbonization of each coal and calorie amount required for compounding coal are accurately measured and established as the operating standard.
이를 통해, 연소실에 공급되는 열량, 온도 및 탄화실당 조업 시간의 정립이 필요하다.Through this, it is necessary to establish the amount of heat supplied to the combustion chamber, the temperature, and the operating time per carburetor.
석탄의 건류 열량을 정확하게 측정하기 위해서는 고온 표면에서 손실되는 열량을 정확한 평가와 코크스 오븐 가스(COG)를 통해 탄화실을 탈출하는 코크스 오븐 가스의 열량을 모니터링 해야 한다.In order to accurately measure the calorific value of the coal, it is necessary to accurately evaluate the amount of heat lost from the hot surface and to monitor the calorie of the coke oven gas which escapes the carbonaceous chamber through the coke oven gas (COG).
그러나, 석탄의 건류 과정에서 손실되는 열량을 측정하기는 설비 특성상 예측하기가 매우 어렵다. However, it is very difficult to predict the amount of heat lost in the process of carbonization of coal due to the nature of the equipment.
또한, 건류 온도, 시간, 대기 온도 등에 영향을 받으므로 이러한 외란을 철저하게 상쇄시키면서 장입 석탄의 건류에 필요한 에너지(건류 열량)를 정확하게 평가할 수 있는 장치의 개발이 절실히 필요하다. In addition, since it is influenced by the temperature, time, and atmospheric temperature, it is urgently necessary to develop a device capable of accurately estimating the energy (the amount of the calories to be heated) required for carbonization of the charged coal while thoroughly compensating for such disturbance.
본 발명은 코크스 생산 공정을 모사하는 장치를 구현하여 장입 석탄의 건류에 필요한 에너지를 정확하게 평가할 수 있는 석탄의 건류 열량 평가 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a device for estimating the calorific value of coal by implementing an apparatus for simulating the production process of coke to accurately estimate the energy required for carbonization of the charged coal.
본 발명의 일 구현예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치는, 코크스 생산 공정을 모사하여 석탄의 건류 열량을 정확하게 평가하기 위한 장치이다. The apparatus for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention is an apparatus for accurately estimating the calorific value of coal by simulating the production process of coke.
석탄의 건류 열량 평가 장치는, 건류 측정을 위한 샘플 석탄이 장입되는 샘플 홀더와, 내부에 단열을 위한 단열 공기층이 형성되고, 단열 공기층에 샘플 홀더를 삽입하기 위한 단열 케이스를 포함할 수 있다. The apparatus for evaluating the calorific value of coal may include a sample holder into which a sample coal for measurement of dry flow is charged and an insulating case in which a heat insulating air layer for heat insulation is formed and a sample holder is inserted into the heat insulating air layer.
석탄의 건류 열량 평가 장치는, 단열 공기층의 내측에 위치되어 샘플 홀더를 직접 가열하기 위한 내부 발열체, 및 단열 공기층의 외측에 위치되어 샘플 홀더를 간접 가열하여 단열 케이스를 단열 상태로 만들기 위한 외부 발열체를 포함할 수 있다. The apparatus for evaluating the calorific value of coal has an internal heating element positioned inside the heat insulating air layer for directly heating the sample holder and an external heating element positioned outside the heat insulating air layer for indirectly heating the sample holder to make the heat insulating case heat- .
샘플 홀더의 상부에는 샘플 홀더에서 배출되는 코크스 오븐 가스의 크래깅(cracking)을 위한 크래킹 로(cracking furnace)가 설치되는 것일 수 있다. The top of the sample holder may be provided with a cracking furnace for cracking of the coke oven gas discharged from the sample holder.
크래킹 로와 샘플 홀더의 사이에는 제1 가스 배출관이 설치되는 것일 수 있다. A first gas discharge pipe may be provided between the cracking furnace and the sample holder.
단열 케이스와 단열 공기층의 사이에는 단열 케이스의 내부를 단열하기 위한 단열재가 충진되는 것일 수 있다. A heat insulating material for insulating the inside of the heat insulating case may be filled between the heat insulating case and the heat insulating air layer.
샘플 홀더에는 샘플 석탄의 온도를 측정하기 위한 온도계가 설치되는 것일 수 있다. The sample holder may be provided with a thermometer for measuring the temperature of the sample coal.
내부 발열체에는 상기 내부 발열체의 전력량을 측정하기 위한 제1 전력계가 설치되고, 외부 발열체에는 상기 외부 발열체의 전력량을 측정하기 위한 제2 전력계가 설치되는 것일 수 있다. The internal heating element may be provided with a first power meter for measuring the amount of power of the internal heating element and the external heating element may be provided with a second power meter for measuring the amount of power of the external heating element.
제1, 제2 전력계와 각각 연결되고, 제1, 제2 전력계에서 각각 측정된 전력량 정보를 전달받아 내부 발열체와 외부 발열체의 사이에서 발생한 열손실을 산출하기 위한 데이터 제어부를 포함할 수 있다. And a data controller connected to each of the first and second power meters and configured to calculate the heat loss generated between the internal heaters and the external heaters by receiving the measured amount of power information from the first and second power meters.
단열 케이스의 상단부에는 샘플 홀더가 삽입되기 위한 제1 삽입구멍이 형성되고, 샘플 홀더의 상단부에는 제1 삽입구멍을 덮어주기 위한 홀더 리드가 설치되는 것일 수 있다. A first insertion hole for inserting the sample holder is formed at the upper end of the heat insulating case, and a holder lead for covering the first insertion hole is provided at the upper end of the sample holder.
단열재의 상단부에는 샘플 홀더가 삽입되기 위한 제2 삽입구멍이 형성되고, 샘플 홀더의 상단부에는 제2 삽입구멍을 덮어주기 위한 단열재 리드가 설치되는 것일 수 있다. The upper end of the heat insulating material may have a second insertion hole for inserting the sample holder and the upper end of the sample holder may be provided with a heat insulating material for covering the second insertion hole.
크래킹 로에는 코크스 오븐 가스(COG)를 배출하기 위한 제2 가스 배출관이 설치되는 것일 수 있다. The cracking furnace may be provided with a second gas discharge pipe for discharging the coke oven gas (COG).
제2 가스 배출관의 일단부에는 제2 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 냉각하여 1차로 발생된 타르를 1차로 저장하기 위한 제1 타르 저장조가 설치되는 것일 수 있다. A first tar reservoir may be provided at one end of the second gas discharge pipe to cool the coke oven gas discharged through the second gas discharge pipe to primarily store the tar generated first.
제1 타르 저장조의 외측에는 제1 타르 저장조에 저장된 코크스 오븐 가스를 냉각하기 위한 냉각기가 설치되는 것일 수 있다. And a cooler for cooling the coke oven gas stored in the first tar reservoir may be installed outside the first tar reservoir.
제1 타르 저장조와 제1 연결관에 의하여 연결되고, 제1 타르 저장조로부터 배출되는 코크스 오븐 가스를 냉각하여 2차로 발생된 타르를 2차로 저장하기 위한 제2 타르 저장조가 설치되는 것일 수 있다. And a second tar reservoir connected to the first tar reservoir and the first connection pipe for storing the secondarily generated tar by cooling the coke oven gas discharged from the first tar reservoir may be installed.
제2 타르 저장조에는 제2 타르 저장조로부터 배출되는 코크스 오븐 가스를 배출하기 위한 제3 가스 배출관이 설치되는 것일 수 있다. And the second tar reservoir may be provided with a third gas discharge pipe for discharging the coke oven gas discharged from the second tar reservoir.
제3 가스 배출관에는 제3 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 배출 압력을 측정하기 위한 압력계가 설치되는 것일 수 있다. The third gas discharge pipe may be provided with a pressure gauge for measuring the discharge pressure of the coke oven gas discharged through the third gas discharge pipe.
제3 가스 배출관에는 제3 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하기 위한 유량계가 설치되는 것일 수 있다.And the third gas discharge pipe may be provided with a flow meter for measuring the flow rate of the coke oven gas discharged through the third gas discharge pipe.
제3 가스 배출관에는 제3 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 샘플링하기 위한 샘플링 포트가 설치되는 것일 수 있다. And the third gas discharge pipe may be provided with a sampling port for sampling the coke oven gas discharged through the third gas discharge pipe.
본 발명의 구현예에 따르면, 코크스 제조 공정에서 장입 석탄의 정확한 필요 건류 열량을 평가함으로써, 코크스 오븐 조업을 최적화하여 코크스 오븐의 운전 비용을 최소화 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by estimating the precise required calorific value of the charged coal in the coke making process, the coke oven operation can be optimized to minimize the running cost of the coke oven.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치의 일부 구성도로서, 샘플 홀더가 단열 케이스에 삽입되기 전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치의 건류 열량 평가 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치를 이용하여 샘플 석탄이 건류되는 상태를 온도와 시간의 관계로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치를 실제 조업에 적용하여 적용 효과로 나타난 코크스 오븐 조업 소비열량 저감 데이터를 온도와 소비 열량의 관계로 나타낸 그래프이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of an apparatus for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a part of a device for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention, showing a state before the sample holder is inserted into the heat insulating case. FIG.
FIG. 3 is a view for evaluating a calorific value of a dry coal of a coal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a state in which sample coal is dry-distilled using the apparatus for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention, with temperature and time.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature and the calorific value of the coke oven operation energy consumption reduced by applying the apparatus for estimating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는" 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치의 일부 구성도로서, 샘플 홀더가 단열 케이스에 삽입되기 전의 상태를 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of an apparatus for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention. Fig. 7 is a view showing a state before insertion into the heat insulating case. Fig.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치의 건류 열량 평가 구성도이다.FIG. 3 is a view for evaluating a calorific value of a coal according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치는, 코크스 생산 공정을 모사하는 장치를 구성하여 석탄의 건류 열량을 정확하게 평가하기 위한 장치이다. Referring to FIGS. 1 to 3, the apparatus for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention is an apparatus for accurately estimating the calorific value of coal by constituting an apparatus for simulating the coke production process.
석탄의 건류 열량 평가 장치는, 건류 측정을 위한 샘플 석탄(10)이 장입되는 장입 공간(11)을 갖는 샘플 홀더(100), The apparatus for evaluating the calorific value of coal includes a
내부에 단열을 위한 단열 공기층(210)이 형성되고, 단열 공기층(210)의 중앙부에 샘플 홀더(100)를 삽입하기 위한 단열 케이스(200), A
단열 공기층(210)의 내측에 위치되어, 샘플 홀더(100)를 직접 가열하기 위한 내부 발열체(internal heating elements)(300), 및
단열 공기층(210)의 외측에 위치되어, 샘플 홀더(100)를 간접 가열하여 단열 케이스(200)를 단열상태로 만들기 위한 외부 발열체(external heating elements)(310)를 포함할 수 있다. And
단열 케이스(200) 내부는 열 손실을 방지하기 위하여 단열 공기층(210)을 기준으로 단열 공기층의 내, 외측에 설치된 내부 발열체(300) 및 외부 발열체(310)에 의하여 이중 구조의 단열 상태를 실현하고 있다. In order to prevent heat loss, the inside of the
또한, 샘플 홀더(100)의 상부에는 코크스 오븐 가스(COG)를 통해 손실되는 열량을 최소화할 수 있도록 샘플 홀더(100)로부터 배출되는 코크스 오븐 가스의 크래깅(cracking)을 위한 크래킹 로(cracking furnace)(400)가 설치될 수 있다. A cracking furnace for cracking the coke oven gas discharged from the
크래킹 로(400)와 샘플 홀더(100)의 사이에는 샘플 홀더의 코크스 오븐 가스(COG)를 크래킹 로(400)에 배출하기 위한 제1 가스 배출관(410)이 설치될 수 있다. Between the cracking
단열 케이스(200)와 단열 공기층(210)의 사이에는 단열 케이스(200)의 내부를 단열하기 위한 단열재(220)가 충진될 수 있다. A
샘플 홀더(100)에는 샘플 석탄(10)의 크래킹 여부를 확인할 수 있도록 샘플 홀더(100) 내의 샘플 석탄(10)의 온도를 측정하기 위한 온도계(110)가 설치될 수 있다.The
내부 발열체(300)에는 내부 발열체(300)의 전력량을 측정하기 위한 제1 전력계(320)가 설치될 수 있다.The
또한, 외부 발열체(310)에는 외부 발열체(310)의 전력량을 측정하기 위한 제2 전력계(330)가 설치될 수 있다. The
제1, 제2 전력계(320, 330)와 각각 연결되고, 제1, 제2 전력계(320, 330)에서 각각 측정된 전력량 정보를 전달받아 내부 발열체(300)와 외부 발열체(310)의 사이에서 발생한 열손실을 산출하기 위한 데이터 제어부(500)를 포함할 수 있다. The first and
또한, 데이터 제어부(500)는 온도계(110)와 연결되어, 온도계(110)에서 측정된 온도 정보를 전달받아 샘플 홀더(100)의 내부 온도를 확인할 수 있다. The
데이터 제어부(500)는 산출된 열손실에 따라, 샘플 홀더(100) 내부의 설정된 온도에 해당하는 필요한 전력량을 발생할 수 있도록 내부 발열체(300)와 외부 발열체(310)의 전력량을 제어할 수 있다. The data control
또한, 단열 케이스(200)의 상단부에는 샘플 홀더(100)가 삽입되기 위한 제1 삽입구멍(201)이 형성될 수 있다. A
단열재(220)의 상단부에는 샘플 홀더(100)가 삽입되기 위한 제2 삽입구멍(221)이 형성될 수 있다. A
또한, 샘플 홀더(100)의 상단부에는 제2 삽입구멍(221)에 삽입 결합되어 제2 삽입구멍(221)을 덮어주기 위한 단열재 리드(103)가 설치될 수 있다. The upper end of the
또한, 샘플 홀더(100의 상단부에는 제1 삽입구멍(201)에 삽입 결합되어 제1 삽입구멍(201)을 덮어주기 위한 홀더 리드(101)가 설치될 수 있다. A
내부 발열체(300)는 샘플 홀더(100)를 효과적으로 직접 가열할 수 있도록 단열 공기층(210)의 내측과 샘플 홀더(100)의 외측면 사이에 위치될 수 있다. The
외부 발열체(310)는 샘플 홀더(100)를 효과적으로 간접 가열할 수 있도록 단열 공기층(210)의 외측과 단열 케이스(200)의 내측면 사이에 위치될 수 있다. The
크래킹 로(400)에는 코크스 오븐 가스(COG)를 배출하기 위한 제2 가스 배출관(420)이 설치될 수 있다. The cracking
제2 가스 배출관(420)의 일단부에는 제2 가스 배출관(420)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 냉각하여 1차로 발생된 타르 등을 1차로 저장하기 위한 제1 타르 저장조(430)가 설치될 수 있다. A
제1 타르 저장조(430)의 외측에는 제1 타르 저장조(430)에 저장된 코크스 오븐 가스를 냉각하기 위한 냉각기(431)가 설치될 수 있다. A cooler 431 for cooling the coke oven gas stored in the
제1 타르 저장조(430) 냉각기(431)로부터 분리 가능하여 제1 타르 저장조(430)에 저장된 타르 등을 외부로 제거할 수 있다. The
또한, 제1 타르 저장조(430)와 제1 연결관(441)에 의하여 연결되고, 제1 타르 저장조(430)로부터 배출되는 코크스 오븐 가스를 냉각하여 2차로 발생된 타르 등을 2차로 저장하기 위한 제2 타르 저장조(440)가 설치될 수 있다. In order to cool the coke oven gas discharged from the
제2 타르 저장조(440)에는 제2 타르 저장조로부터 배출되는 코크스 오븐 가스를 배출하기 위한 제3 가스 배출관(450)이 설치될 수 있다. The
또한, 제2 타르 저장조(440)는 제1 연결관(441) 및 제3 가스 배출관(450)으로부터 분리 가능하여 제2 타르 저장조(440)에 저장된 타르 등을 외부로 제거할 수 있다.The
제3 가스 배출관(450)에는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 배출 압력을 측정하기 위한 압력계(451)가 설치될 수 있다. The third
또한, 제3 가스 배출관(450)에는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하기 위한 유량계(453)가 설치될 수 있다.The third
제3 가스 배출관(450)에는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 샘플링하기 위한 샘플링 포트(455)가 설치될 수 있다.The third
샘플링 포트(455)에는 샘플링시에 열리고 샘플링이 완료된 후 닫히는 개폐밸브(456)가 설치될 수 있다. The
또한, 제3 가스 배출관(450)에는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 강제로 설정 압력으로 흡입하여 배출하기 위한 흡입 펌프(457)가 설치될 수 있다.The third
제3 가스 배출관(450)은 제2 연결관(460)에 의하여 제2 가스 배출관(420)과 연결될 수 있다. The third
그리고, 크래킹 로(400)의 온도는 내부 발열체(300) 및 외부 발열체(310), 타르와 코크스 오븐 가스의 유량(발생량)을 통해 조절될 수 있다. The temperature of the cracking
이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치의 작동에 대해서 설명한다.Hereinafter, the operation of the apparatus for evaluating the calorific value of coal according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
석탄의 건류 열량을 측정하기 위해서는 고온 표면에서 발생하는 열손실 및 코크스 오븐 가스(COG)를 통해 손실되는 열량을 전체 투입 열량에서 제외시켜야 한다. In order to measure the calorific value of coal, the heat loss from the hot surface and the heat lost through the coke oven gas (COG) should be excluded from the total calorific value.
그러나, 이러한 작업은 일반적인 로(furnace)에서는 불가능하며 이를 위해서는 특수한 형태의 오븐이 필요하다. However, this operation is not possible in a common furnace and requires a special type of oven.
본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치는 코크스 생산 공정을 모사하는 장치로 구성하여 석탄의 건류 열량을 정확하게 평가하기 위한 장치를 개발하였다. The apparatus for evaluating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention has been developed to accurately evaluate the calorific value of coal by constituting a device for simulating the production process of coke.
이러한 석탄의 건류 열량 평가 장치는 단열 케이스(200)의 단열 공기층(210)의 내부에 내부 발열체(300)를 설치하고, 단열 공기층(210)의 외측에 외부 발열체(310)를 설치한 것이다. The apparatus for evaluating the calorific value of coal according to the present invention comprises an
이에 따라, 내부 발열체(300)와 외부 발열체(310)에 공급되는 전력량(열량)을 구분하고, 이를 통해 샘플 홀더(100)의 내부에서 순수하게 샘플 석탄(10)의 건류에만 사용될 수 있는 장치를 구성한 것이다.Accordingly, it is possible to distinguish the amount of heat (heat quantity) supplied to the
본 발명의 듀얼 타입 발열체(Dual type heating elements)는, 크게 샘플 홀더(100)을 직접 가열하는 내부 발열체(300)와, 내부 발열체(300)의 외측에 설치되어 샘플 홀더(100)를 간접 가열하는 외부 발열체(310)로 구성된다. The dual type heating elements of the present invention include an
단열 케이스(200의 내부 중앙에는 단열 공기층(210)이 형성되어 있고, 단열 케이스(200)와 단열 공기층(210)의 사이에는 단열 케이스(200)의 내부 단열을 위한 단열재(220)가 충진되어 있다. A
그리고, 내부 발열체(300)의 온도의 승온 속도에 맞추어 외부 발열체(310)의의 온도를 연동하게 함으로써, 샘플 홀더(100) 내부가 단열 상태(adiabatic condition)가 유지되도록 한다. The temperature of the
또한, 크래킹 로(cracking furnace)(400)의 온도는 건류 오븐이 최고의 온도에 도달하였을 때 전달되는 온도인 대략 800~950℃로 조절하여 현장의 코크스 오븐과 최대한 유사하도록 장치를 구성한다. In addition, the temperature of the cracking furnace (400) is adjusted to approximately 800-950 ° C, which is the temperature at which the kiln oven reaches its peak temperature, to configure the unit to be as close as possible to the coke oven on site.
이때, 코크스 오븐 가스에서 발생되는 타르(tar), 코크스 오븐 가스(COG)의 유량과 압력을 측정하여 실제 코크스 제조 공정과 비교하여 크래킹 로(400)의 온도를 조절하도록 구성한다.At this time, the flow rate and pressure of tar and coke oven gas (COG) generated in the coke oven gas are measured and the temperature of the cracking
또한, 내부 발열체(300)와 외부 발열체(310)에 투입되는 전력량을 제1 전력계(320)와 제2 전력계(330)를 이용하여 개별적으로 각각 측정하도록 구성되어 있다. In addition, the amount of power applied to the
제1 전력계(320)와 제2 전력계(330)에서 측정된 전력량 정보는 데이터 제어부(500)로 전달되고, 데이터 제어부(500)에서는 이들 전력량 정보로부터 제1 전력계의 전력량과 제2 전력계의 전력량의 차이를 산출한다. The power amount information measured by the first and
또한, 제1 전력계(320)에서 측정된 전력량 정보를 데이터 제어부(500)에서 열량 정보로 변환하고, 이 열량 정보를 이용하여 샘플 석탄(10)의 건류에 필요한 열량을 정확하게 평가할 수 있다. The data amount measured by the
그리고, 이와 같이 산출된 전력량의 차이로부터 내부 발열체(300)와 외부 발열체(310) 사이에서 발생된 열손실을 산출한다. The heat loss generated between the
이와 같이 산출된 열손실에 따라, 샘플 홀더(100) 내부의 설정된 온도에 해당하는 필요한 전력량을 발생할 수 있도록 내부 발열체(300)와 외부 발열체(310)의 전력량을 제어할 수 있다. The amount of power of the
또한, 샘플 홀더(100)에 설치된 온도계(110)에 의하여 샘플 홀더(100) 내의 샘플 석탄(10)의 온도를 측정하고, 이 온도 정보는 데이터 제어부(500)로 전달되고, 이 온도 정보로부터 샘플 홀더(100) 내의 온도를 확인할 수 있다. The temperature of the
그리고, 샘플 홀더(100)의 상부에 제1 가스 배출관(410)에 연결된 크래킹 로(cracking furnace)를 별도로 구성하여, 코크스 오븐 가스(COG)에 공급되는 에너지를 조절함으로써, 코크스 오븐 가스를 통한 석탄 건류의 외란을 방지할 수 있다.A cracking furnace connected to the first
즉, 크래킹 로(400)의 코크스 오븐 가스(COG)는 제2 가스 배출관(420)을 통하여 제1 타르 저장조(430)로 배출된다. That is, the coke oven gas (COG) of the cracking
제1 타르 저장조(430)에서는 냉각기(431)에 의하여 코크스 오븐 가스를 냉각하여 발생되는 타르 등을 1차로 저장한다. In the first
그리고, 제1 타르 저장조(430)에 저장된 타르 등은 제1 타르 저장조(430)를 냉각기(431)로부터 분리하여 외부로 제거할 수 있다. The tar or the like stored in the
제1 타르 저장조(430)로부터 배출되는 코크스 오븐 가스는 제1 연결관(441)을 통하여 제2 타르 저장조(440)로 배출되고, 제2 타르 저장조(440)는 코크스 오븐 가스를 냉각하여 2차로 발생되는 타르 등을 2차로 저장한다. The coke oven gas discharged from the
제2 타르 저장조(440)로부터 배출되는 코크스 오븐 가스는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 외부로 배출된다. The coke oven gas discharged from the
압력계(451)는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 배출 압력을 측정한다. The
또한, 유량계(453)는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 유량을 측정한다. Further, the
샘플링 포트(455)는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 샘플링할 수 있다.The
또한, 흡입 펌프(457)는 제3 가스 배출관(450)을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 강제로 설정 압력으로 흡입하여 외부로 배출할 수 있다. Also, the
이에 따라, 크래킹 로(400)의 온도는 내부 발열체(300) 및 외부 발열체(310), 타르와 코크스 오븐 가스의 유량(발생량)을 통해 조절될 수 있다. Accordingly, the temperature of the cracking
도 4는 본 발명의 석탄의 건류 열량 평가 장치를 이용하여 샘플 석탄이 건류되는 상태를 온도와 시간의 관계로 나타낸 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing the state of sample coal being dry-distilled using the apparatus for evaluating the calorific value of coal according to the present invention as a function of temperature and time.
도 4에서 샘플 석탄의 내부 온도가 950℃에 도달할 때까지 샘플 석탄이 건류되고 있는 상태를 나타내고 있다. FIG. 4 shows a state in which sample coal is being distilled until the internal temperature of the sample coal reaches 950 ° C.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄의 건류 열량 평가 장치를 실제 조업에 적용하여 적용 효과로 나타난 코크스 오븐 조업 소비열량 저감 데이터를 온도와 소비 열량의 관계로 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature and the calorific value of the coke oven operation energy consumption reduced by applying the apparatus for estimating the calorific value of coal according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참고하면, 본 발명의 석탄의 건류 열량 평가 장치를 이용하여 측정된 석탄의 건류 열량을 평가하고 이에 따른 에너지 공급량 조절을 위해 연소실의 온도를 최적하여 코크스의 오븐 조업의 소비열량이 점차적으로 줄어든 상태를 보여주고 있다.Referring to FIG. 5, the calorific value of the coal measured by the apparatus for estimating the calorific value of coal according to the present invention is evaluated, and the temperature of the combustion chamber is optimized for controlling the energy supply amount. It is showing a reduced state.
즉, 반응 시험로(석탄의 건류 열량 평가 장치)의 정합성을 평가하기 위해 비열이 알려진 알루미나(Al2O3) 샘플을 장입하여 온도에 따른 샘플 시료(석탄)의 비열을 평가한다. Namely, in order to evaluate the consistency of the reaction test (coal calorific value evaluation apparatus for coal), alumina (Al 2 O 3 ) sample of known specific heat is charged to evaluate the specific heat of the sample sample (coal) according to the temperature.
실선 직선은 기준(Reference) 시료의 특성을 나타내고, 진한 원점들은 샘플 시료와 샘플 홀더(holder)를 함께 측정하였을 때 온도에 따른 비열을 나타내며, 연한 원점들은 샘플 홀더를 제외한 알루미나 시료들만 측정한 결과를 나타낸다. The solid line represents the characteristic of the reference sample. The dark origin represents the specific heat according to the temperature when the sample and the sample holder are measured together. The soft origin refers only to the measurement of the alumina samples excluding the sample holder .
연안 원점들이 1000℃ 부근에서 실선 직선과 교차하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 실험 온도가 1000℃ 부근에서 이루어지는 경우(모든 coking 조건)에서는 측정값의 정합성이 확보되었다고 할 수 있다. It can be seen that the coastal origin crosses the solid line near 1000 ° C, and it can be said that the consistency of measured values is secured when the experimental temperature is around 1000 ° C (all coking conditions).
10: 샘플 석탄
100: 샘플 홀더
200: 단열 케이스
210: 단열 공기층
220: 단열재
300: 내부 발열체
310: 외부 발열체
320: 제1 전력계
330: 제2 전력계
400: 크래킹 로10: Sample coal
100: Sample holder
200: Insulation case
210: adiabatic air layer
220: Insulation
300: internal heating element
310: external heating element
320: First power meter
330: second power meter
400: cracking furnace
Claims (17)
건류 측정을 위한 샘플 석탄이 장입되는 샘플 홀더,
내부에 단열을 위한 단열 공기층이 형성되고, 상기 단열 공기층에 상기 샘플 홀더를 삽입하기 위한 단열 케이스,
상기 단열 공기층의 내측에 위치되어, 상기 샘플 홀더를 직접 가열하기 위한 내부 발열체, 및
상기 단열 공기층의 외측에 위치되어, 상기 샘플 홀더를 간접 가열하여 상기 단열 케이스를 단열 상태로 만들기 위한 외부 발열체
를 포함하고,
상기 샘플 홀더의 상부에는 상기 샘플 홀더에서 배출되는 코크스 오븐 가스의 크래깅(cracking)을 위한 크래킹 로(cracking furnace)가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.An apparatus for accurately estimating the calorific value of coal by simulating a coke production process,
Sample holders for sample coal for the measurement of dry flow,
A heat insulating case for inserting the sample holder into the heat insulating air layer,
An internal heating element positioned inside the heat insulating air layer for directly heating the sample holder,
An external heating element for heating the sample holder indirectly to place the heat insulating case in a heat insulating state,
Lt; / RTI >
And a cracking furnace for cracking the coke oven gas discharged from the sample holder is installed at an upper portion of the sample holder.
상기 크래킹 로와 상기 샘플 홀더의 사이에는 제1 가스 배출관이 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.The method according to claim 1,
And a first gas discharge pipe is provided between the cracking furnace and the sample holder.
상기 단열 케이스와 상기 단열 공기층의 사이에는 상기 단열 케이스의 내부를 단열하기 위한 단열재가 충진되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.The method according to claim 1,
And a heat insulating material for inserting the inside of the heat insulating case is filled between the heat insulating case and the heat insulating air layer.
상기 샘플 홀더에는 상기 샘플 석탄의 온도를 측정하기 위한 온도계가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.The method according to claim 1,
Wherein the sample holder is provided with a thermometer for measuring the temperature of the sample coal.
상기 내부 발열체에는 상기 내부 발열체의 전력량을 측정하기 위한 제1 전력계가 설치되고,
상기 외부 발열체에는 상기 외부 발열체의 전력량을 측정하기 위한 제2 전력계가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the internal heating element is provided with a first power meter for measuring an amount of electric power of the internal heating element,
Wherein the external heating element is provided with a second power meter for measuring the amount of power of the external heating element.
상기 제1, 제2 전력계와 각각 연결되고, 상기 제1, 제2 전력계에서 각각 측정된 전력량 정보를 전달받아 상기 내부 발열체와 상기 외부 발열체의 사이에서 발생한 열손실을 산출하기 위한 데이터 제어부를 포함하는, 석탄의 건류 열량 평가 장치.The method according to claim 6,
And a data control unit connected to the first and second power meters for receiving the measured amount of power information from the first and second power meters to calculate a heat loss generated between the internal heating element and the external heating element, , A device for evaluating the calorific value of coal.
상기 단열 케이스의 상단부에는 상기 샘플 홀더가 삽입되기 위한 제1 삽입구멍이 형성되고,
상기 샘플 홀더의 상단부에는 상기 제1 삽입구멍을 덮어주기 위한 홀더 리드가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.The method according to claim 6,
A first insertion hole for inserting the sample holder is formed at an upper end of the heat insulating case,
And a holder lead for covering the first insertion hole is provided at an upper end of the sample holder.
상기 단열재의 상단부에는 상기 샘플 홀더가 삽입되기 위한 제2 삽입구멍이 형성되고,
상기 샘플 홀더의 상단부에는 상기 제2 삽입구멍을 덮어주기 위한 단열재 리드가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.5. The method of claim 4,
A second insertion hole for inserting the sample holder is formed at an upper end of the heat insulating material,
Wherein an upper end of the sample holder is provided with a heat insulating material lid for covering the second insertion hole.
상기 크래킹 로에는 코크스 오븐 가스(COG)를 배출하기 위한 제2 가스 배출관이 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cracking furnace is provided with a second gas discharge pipe for discharging coke oven gas (COG).
상기 제2 가스 배출관의 일단부에는 상기 제2 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 냉각하여 1차로 발생된 타르를 1차로 저장하기 위한 제1 타르 저장조가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.11. The method of claim 10,
And a first tar reservoir for storing primarily the tar generated by cooling the coke oven gas discharged through the second gas discharge pipe is installed at one end of the second gas discharge pipe, Device.
상기 제1 타르 저장조의 외측에는 상기 제1 타르 저장조에 저장된 코크스 오븐 가스를 냉각하기 위한 냉각기가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.12. The method of claim 11,
And a cooler for cooling the coke oven gas stored in the first tar reservoir is installed outside the first tar reservoir.
상기 제1 타르 저장조와 제1 연결관에 의하여 연결되고, 상기 제1 타르 저장조로부터 배출되는 코크스 오븐 가스를 냉각하여 2차로 발생된 타르를 2차로 저장하기 위한 제2 타르 저장조가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.13. The method according to claim 11 or 12,
And a second tar reservoir connected to the first tar reservoir and the first connection pipe for storing secondarily generated tar by cooling the coke oven gas discharged from the first tar reservoir, An apparatus for evaluating the calorific value of coal.
상기 제2 타르 저장조에는 제2 타르 저장조로부터 배출되는 코크스 오븐 가스를 배출하기 위한 제3 가스 배출관이 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.14. The method of claim 13,
Wherein the second tar reservoir is provided with a third gas discharge pipe for discharging the coke oven gas discharged from the second tar reservoir.
상기 제3 가스 배출관에는 상기 제3 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 배출 압력을 측정하기 위한 압력계가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the third gas discharge pipe is provided with a pressure gauge for measuring discharge pressure of the coke oven gas discharged through the third gas discharge pipe.
상기 제3 가스 배출관에는 상기 제3 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스의 유량을 측정하기 위한 유량계가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the third gas discharge pipe is provided with a flow meter for measuring the flow rate of the coke oven gas discharged through the third gas discharge pipe.
상기 제3 가스 배출관에는 상기 제3 가스 배출관을 통하여 배출되는 코크스 오븐 가스를 샘플링하기 위한 샘플링 포트가 설치되는 것인, 석탄의 건류 열량 평가 장치.
17. The method of claim 16,
Wherein the third gas discharge pipe is provided with a sampling port for sampling the coke oven gas discharged through the third gas discharge pipe.
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| KR1020170177573A KR101996030B1 (en) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | Device for evaluating quantity of coal carbonization heat |
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