KR20190070766A - 고로의 코크스 장입 방법 및 장입 장치 - Google Patents

Abstract

고로 내에서 코크스의 분화를 최소화하고 노 하부에 잔류하는 코크스의 입경을 증대시켜 고로 내 통기성 및 통액성을 향상시킬 수 있도록, 고로로 이송된 코크스의 강도 특성을 확인하는 확인 단계, 확인된 코크스 강도 특성에 따라 코크스를 고강도 코크스와 저강도 코크스로 분류하는 분류 단계, 분류된 코크스를 강도 특성에 따라 고로 내부에 서로 상이한 영역에 장입하는 분리 장입 단계를 포함하는 고로의 코크스 장입 방법을 제공하고자 한다.

Description

고로의 코크스 장입 방법 및 장입 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHARGING COKE IN FURNACE}

고로의 코크스 장입 방법 및 장입 장치를 개시한다.

일반적으로, 고로는 노상부로부터 코크스와 철광석을 층상 장입하고 하부에 위치한 풍구로부터 고온의 공기를 불어넣어 철광석을 환원, 용융시켜 액상의 용선을 제조하는 설비이다.

괴상으로 장입된 철광석이 액상으로 변화하기 위해서는 고온의 공기가 코크스를 연소시켜 발생된 고온의 환원성 가스가 고체상의 입자들 사이를 잘 통과하여야 한다, 이에, 고로 조업에서 고로 내에서의 통기성 및 통액성의 확보는 매우 중요하다.

고로의 통기성이 악화되면 압력손실의 상승 또는 가스의 편류가 일어나, 조업이 불안정하게 될 뿐 아니라, 로 전체의 반응효율이 저하하고 생산성도 저하된다.

코크스는 고온에서 CO2와 반응하여 CO 가스를 생성한다. 이러한 반응에 의해 코크스는 강도가 저하되며, 노내에서의 충격 발생시 쉽게 분화되고 입경이 작아지게 된다.

코크스의 입경이 저하됨에 따라 노 내의 공극율이 저하되고, 공극율이 저하된 층을 반응가스가 통과하기 어려워지게 되어, 용선과 슬래그의 흐름이 방해받게 된다.

고로 내에서 코크스의 분화를 최소화하고 노 하부에 잔류하는 코크스의 입경을 증대시켜 고로 내 통기성 및 통액성을 향상시킬 수 있도록 된 고로의 코크스 장입 방법 및 장입 장치를 제공하고자 한다.

본 구현예의 장입 방법은, 고로로 이송된 코크스의 강도 특성을 확인하는 확인 단계, 확인된 코크스 강도 특성에 따라 코크스를 고강도 코크스와 저강도 코크스로 분류하는 분류 단계, 분류된 코크스를 강도 특성에 따라 고로 내부에 서로 상이한 영역에 장입하는 분리 장입 단계를 포함할 수 있다.

상기 분리 장입 단계는, 분류된 고강도 코크스를 고로의 중심부로 장입하고, 저강도 코크스를 고로의 벽부로 장입할 수 있다.

상기 장입 단계에서, 저강도 코크스는 고로의 중심부와 벽부 사이 중간부로 장입할 수 있다.

상기 확인 단계는 코크스의 품질 평가 항목 중 코크스의 냉간 강도 또는/ 및 열간 강도 값을 통해 확인할 수 있다.

상기 분류 단계는 강도 기준값을 설정하는 단계, 설정된 기준값과 실제 코크스의 확인된 강도 값을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 기준값 설정 단계에서, 기준값은 고로 조업 특성 또는 코크스 품질 기준에 따라 설정될 수 있다.

본 구현예의 장입장치는, 고로, 상기 고로로 코크스를 이송하는 공급부, 상기 공급부로 공급된 코크스의 강도 특성을 확인하여 확인된 코크스의 강도 특성에 따라 코크스를 고강도 코크스와 저강도 코크스로 분류하여 이송하는 분리 이동부, 상기 분리이동부에 연결되어 고강도 코크스가 저장되는 제1 저장빈과 저강도 코크스가 저장되는 제2 저장빈, 상기 고로 상부에 설치되고 상기 제1 저장빈과 제2 저장빈에 연결되어 분류된 코크스를 강도 특성에 따라 고로 내부에 서로 상이한 영역에 분리 장입하는 분배기를 포함할 수 있다.

상기 분배기는 상기 제1 저장빈에서 공급된 고강도 코크스를 고로의 중심부로 장입하고, 상기 제2 저장빈에서 공급되는 저강도 코크스를 고로의 벽부로 장입할 수 있다.

상기 분배기는 상기 제2 저장빈에서 공급되는 저강도 코크스를 고로의 중심부와 벽부 사이 중간부로 장입할 수 있다.

상기 분리 이동부는 코크스의 강도에 대한 기준값을 구비하여 설정된 기준값과 실제 코크스의 확인된 강도 값을 비교하는 확인부를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 구현예에 의하면, 코크스의 강도를 고려하여 고로 내에 코크스를 장입함으로써, 고로 내 통기성과 통액성을 개선할 수 있게 된다.

상대적으로 고강도의 코크스를 노 중심부로 장입하여 노심으로 들어가는 코크스의 입도를 확보함으로써, 고로의 통액성을 확보할 수 있게 된다.

이에, 저강도의 코크스를 사용하면서도 출선을 양호하게 하고 생산성을 증대할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 고로의 코크스 장입 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 고로의 장입물 분포를 개략적으로 나타낸 도면이다.

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.

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. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

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.

도 1은 본 실시예에 따른 고로의 코크스 장입 장치를 개략적으로 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 장입장치는 고로(10), 고로(10)로 코크스를 이송하는 공급부(20), 공급부(20)로 공급된 코크스의 강도 특성을 확인하여 확인된 코크스의 강도 특성에 따라 코크스를 고강도 코크스와 저강도 코크스로 분류하여 이송하는 분리 이동부(30), 분리이동부(30)에 연결되어 고강도 코크스가 저장되는 제1 저장빈(40)과 저강도 코크스가 저장되는 제2 저장빈(50), 고로(10) 상부에 설치되고 제1 저장빈(40)과 제2 저장빈(50)에 연결되어 분류된 코크스를 강도 특성에 따라 고로(10) 내부에 서로 상이한 영역에 분리 장입하는 분배기(60)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 분배기(60)는 제1 저장빈(40)에서 공급된 고강도 코크스를 고로(10)의 중심부로 장입하고, 제2 저장빈(50)에서 공급되는 저강도 코크스를 고로(10)의 벽부로 장입할 수 있다. 또한, 분배기(60)는 제2 저장빈(50)에서 공급되는 저강도 코크스를 고로(10)의 중심부와 벽부 사이 중간부로도 장입할 수 있다.

본 실시예에서, 고로(10)의 중심부로는 고강도 코크스가 장입되고, 중심부 외측의 중간부와 벽부로는 저강도 코크스가 장입될 수 있다.

이에, 품질이 상이한 코크스를 강도 별로 분류하여 고로(10) 내부의 중심부로 고강도의 코크스를 장입함으로써, 노 하부에서의 통기성과 통액성을 확보하여 고로(10) 조업 효율을 증대시킬 수 있게 된다.

공급부(20)는 제조된 다양한 품질의 코크스를 고로(10)로 공급한다. 공급부(20)는 예를 들어, 코크스를 이송하는 이송 컨베이어를 포함할 수 있다.

분리 이동부(30)는 코크스의 강도에 대한 기준값을 구비하여 설정된 기준값과 실제 코크스의 확인된 강도 값을 비교하는 확인부(32)를 포함할 수 있다. 이에, 분리 이동부(30)는 확인부(32)에서 비교 확인된 코크스 강도값에 따라 코크스를 제1 저장빈(40) 또는 제2 저장빈(50)으로 분리하여 이송한다.

확인부(32)는 내부에 기준값이 저장되며, 기준값과 코크스 강도값을 비교연산하기 위한 연삭식을 구비할 수 있다. 이에, 확인부(32)는 기 설정되어 있는 코크스 강도에 대한 기준값과 공급부(20)로 이송되어 온 코크스의 품질 항목 중 강도값을 비교 연산한다.

확인부(32)는 코크스의 강도값이 기준값보다 높은 경우 고강도 코크스로 확인한다. 또한, 코크스의 강도값이 기준값보다 낮은 경우에는 저강도 코크스로 확인한다. 분리 이동부(30)는 확인부(32)에서 확인된 고강도 코크스를 제1 저장빈(40)으로 이송하고, 저강도 코크스를 제2 저장빈(50)으로 분리하여 이송한다. 이에, 분리 이동부(30)를 통해 제1 저장빈(40)과 제2 저장빈(50)에 각각 상이한 강도값을 갖는 코크스가 분리되어 저장된다.

여기서, 확인부(32)에 기록되는 기준값은 고강도와 저강도를 판단하는 기준이 되는 값이다. 본 실시예에서, 기준값은 코크스의 품질을 나타내는 항목 중 코크스의 냉간 강도 또는/ 및 열간 강도 값일 수 있다. 기준값은 고로(10) 조업 특성 또는 코크스 품질 기준에 따라 설정될 수 있다. 기준값은 예를 들어, 고로(10) 조업에 관여하는 연원료의 품질, 장입물 분포, 통기성, 용융물 생성속도 등을 고려한 프로세스의 경험치에 의해 설정할 수 있다.

예를 들어, 기준값이 코크스의 열간 강도 값으로 설정되고, 조업에 맞춰 60%으로 설정되는 경우, 확인부(32)는 코크스 품질 항목 중 열간 강도 값을 확인하여 60%보다 작은 경우에는 저강도 코크스로 분류될 수 있다. 또한, 코크스의 열간 강도 값이 60% 이상이면 고강도 코크스로 분류할 수 있다.

이와 같이, 코크스의 품질이 일정하지 않아 강도 값이 차이가 있는 것을 고려하여 강도 품질이 높은 고강도 코크스를 구분하여 고로(10)의 중심부로 공급함으로써, 노심부에서의 통기성 및 통액성 저하를 방지할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 코크스 공급 과정을 설명한다.

최근들어 석탄의 품질이 점차 나빠지고 있고, 용선 원가를 절감하여 경쟁력을 유지하고자 하는 노력에 따라 고로에 동일한 고품질의 코크스만을 사용하기 어렵다.

이에, 고로에는 다양한 품질로 제조된 코크스가 공급되며, 고로에는 품질의 수준이 다른 코크스를 동시에 사용하게 된다.

본 실시예는 다양한 품질의 코크스가 동시에 사용되어야 하는 경우에 있어, 강도가 상이한 코크스를 분류하여 고로에 장입함으로써, 고로 조업 효율을 증대시키게 된다.

선 공정에서 제조된 원료인 소결광 등의 철광석과 연료인 코크스는 노상부로 공급되어 고로 내에 교대로 장입된다. 예를 들어, 철광석은 입도별로 분리하여 소립과 대립으로 구분 장입될 수 있다.

종래의 경우 강도 품질이 상이한 코크스가 혼합되어 사용됨에 따라 노심부에서 통기성이나 통액성이 저하되는 현상이 발생된다. 노의 중간부나 벽부에서는 강도가 낮은 코크스가 우선적으로 반응하여 나머지 코크스의 열화를 지연시킬 수 있으나, 노심부에서는 강도가 낮은 코크스가 전량 소비되지 않을 경우 오히려 층의 공극율을 저하시켜 통기성 및 통액성을 나쁘게 한다.

본 실시예에서, 고로로 이송된 다양한 품질의 코크스는 강도 특성을 확인하고, 확인된 코크스 강도 특성에 따라 코크스를 고강도 코크스와 저강도 코크스로 분류한다. 코크스의 강도 특성 확인은 코크스의 품질 평가 항목 중 코크스의 냉간 강도 또는/ 및 열간 강도 값을 통해 확인할 수 있다.

또한, 코크스에 대한 분류는, 강도 기준값을 설정하고, 설정된 기준값과 실제 코크스의 확인된 강도 값을 비교하여 이루어질 수 있다.

언급한 바와 같이, 코크스는 원료의 품질이나 제조 공정에 따라 강도 특성이 상이하다. 코크스는 제조후 품질에 대한 평가가 이루어지며, 이 과정에서 냉간 강도나 열간 강도 값이 측정된다. 이에, 고로로 공급되는 코크스에 대한 정보에는 품질에 대한 많은 항목 중 냉간 강도와 열간 강도에 대한 항목 값이 들어 있다.

따라서, 본 실시예에서, 공정에 따라 공급된 코크스의 품질 항목을 확인함으로써, 해당 코크스의 강도 특성값을 정확히 알 수 있게 된다.

코크스에 대한 분류가 완료되면, 분류된 고강도의 코크스와 저강도의 코크스는 각각 별도의 저장빈으로 이송되어 저장된다. 각각의 분리 저장된 코크스는 분배기를 통해 고로 내에 상이한 위치에 장입된다. 본 실시예에서, 분류된 코크스는 강도 특성에 따라 고강도 코크스는 고로의 중심부로 장입하고, 저강도 코크스는 고로의 벽부와 중간부로 장입할 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따라 장입된 고로의 장입물 분포를 나타내고 있다.

도 2에서 가로방향은 노의 수평방향으로 좌측이 노 중심부이고, 수직방향은 노의 수직 방향을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따라 노 내부에는 중심부로 고강도 코크스가 장입되고, 벽부와 중간부에 저강도 코크스가 장입된다.

이에, 품질이 다양한 코크스를 사용하면서도, 노상부에서의 통기성을 확보하고, 노하부에서의 통기성과 통액성을 확보하여 고로 조업의 효율을 증대시킬 수 있게 된다.

즉, 고로에 원료와 연료를 층상으로 장입하고, 하부 풍구를 통해 고온의 열풍을 공급하면, 연소대에서 코크스가 연소된다. 코크스 연소와 철광석의 연화 융착에 의한 부피의 감소와 주기적인 배출에 의해 고로 하부에 공극이 생기고 이 공극에 의해 장입물은 강하하게 된다. 고로 하부에서는 풍구에서의 연소에 의해 장입물의 이동이 풍구를 향한 속도 성분을 가지며, 노 중심부에는 움직임이 거의 없는 영역(노심,deadman)이 형성된다. 노 중심영역인 노심에서의 코크스의 입도 분포는 적하하는 용선과 슬래그의 통액성을 결정하게 된다. 노심의 코크스는 대부분 노상부에서 노 중심부에 위치하던 코크스로 이루어진다.

이에, 본 실시에와 같이 노 중심부에 품질이 양호한 고강도의 코크스를 장입함으로써, 노심부의 코크스 입도 분포를 양호하게 할 수 있게 된다.

따라서, 본 실시예는 저강도의 낮은 품질의 코크스를 사용하면서도 양호한 출선과 생산량 증대 효과를 얻을 수 있게 된다.

[실시예]

아래 표 1은 고로로 공급되는 다양한 품질의 코크스에 대한 강도값을 나타내고 있다.

	냉간강도	열간강도
코크스 A	82.9	53.4
코크스 B	87.1	65.9

코크스 A는 냉간 강도가 82.9이고 열간 강도가 53.4로 기준값보다 낮은 강도값을 갖는 품질이 낮은 저강도 코크스이다. 기준값은 언급한 바와 같이 고로 조업 상황이나 품질 기준에 따라 설정될 수 있는 데, 본 실험에서는 열간강도 60을 기준으로 설정하였다. 코크스 B는 냉간 강도가 87.1이고 열간 강도가 65.9로 기준값보다 높은 강도값을 갖는 고강도 코크스이다.

고로로 공급되는 상기 종류의 코크스들을 본 실시예와 종래의 비교예에 따라 고로에 장입하여 용선을 제조하여 그 결과를 확인하였다.

아래 표 2는 실험 결과를 나타내고 있다.

	통기성	환원제비	생산량
비교예	3.88	505.3 kg/t-p	5562 t/day
실시예	3.62	501.7 kg/t-p	5674 t/day

표 2에서, 실시예는 본 실시예에 따라 표 1의 코크스를 구별하여 고강도 코크스는 고로의 중심부에 장입하고 저강도 코크스는 고로 벽부와 중간부로 장입하여 조업을 실시한 결과를 나타내고 있다. 비교예는 상기 코크스들을 구별하지 않고 혼합하여 고로에 장입한 조업 결과를 나타내고 있다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예의 경우 조업 결과 통기성이 비교예보다 개선되었으며, 환원제비도 저하되었으며, 이 결과, 생산량은 비교예보다 증대되었음을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 고로 20 : 공급부
30 : 이동부 32 : 확인부
40 : 제1 저장빈 50 : 제2 저장빈
60 : 분배기

Claims (10)

1. 고로로 이송된 코크스의 강도 특성을 확인하는 확인 단계,
   확인된 코크스 강도 특성에 따라 코크스를 고강도 코크스와 저강도 코크스로 분류하는 분류 단계, 및
   분류된 코크스를 강도 특성에 따라 고로 내부에 서로 상이한 영역에 장입하는 분리 장입 단계
   를 포함하는 고로의 코크스 장입 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분리 장입 단계는, 분류된 고강도 코크스를 고로의 중심부로 장입하고, 저강도 코크스를 고로의 벽부로 장입하는 고로의 코크스 장입 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 장입 단계에서, 저강도 코크스는 고로의 중심부와 벽부 사이 중간부로 장입하는 고로의 코크스 장입 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 확인 단계는 코크스의 품질 평가 항목 중 코크스의 냉간 강도 또는/ 및 열간 강도 값을 통해 확인하는 고로의 코크스 장입 방법.
5. 제 2 항에있어서,
   상기 분류 단계는 강도 기준값을 설정하는 단계, 설정된 기준값과 실제 코크스의 확인된 강도 값을 비교하는 단계를 포함하는 고로의 코크스 장입 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 기준값 설정 단계에서, 기준값은 고로 조업 특성 또는 코크스 품질 기준에 따라 설정하는 고로의 코크스 장입 방법.
7. 고로,
   상기 고로로 코크스를 이송하는 공급부,
   상기 공급부로 공급된 코크스의 강도 특성을 확인하여 확인된 코크스의 강도 특성에 따라 코크스를 고강도 코크스와 저강도 코크스로 분류하여 이송하는 분리 이동부,
   상기 분리이동부에 연결되어 고강도 코크스가 저장되는 제1 저장빈과 저강도 코크스가 저장되는 제2 저장빈, 및
   상기 고로 상부에 설치되고 상기 제1 저장빈과 제2 저장빈에 연결되어 분류된 코크스를 강도 특성에 따라 고로 내부에 서로 상이한 영역에 분리 장입하는 분배기
   를 포함하는 고로의 코크스 장입 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 분배기는 상기 제1 저장빈에서 공급된 고강도 코크스를 고로의 중심부로 장입하고, 상기 제2 저장빈에서 공급되는 저강도 코크스를 고로의 벽부로 장입하는 고로의 코크스 장입 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 분배기는 상기 제2 저장빈에서 공급되는 저강도 코크스를 고로의 중심부와 벽부 사이 중간부로 장입하는 고로의 코크스 장입 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 분리 이동부는 코크스의 강도에 대한 기준값을 구비하여 설정된 기준값과 실제 코크스의 확인된 강도 값을 비교하는 확인부를 포함하는 고로의 코크스 장입 장치.
    

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