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KR100264993B1 - 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 장치 및 방법 - Google Patents

산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 장치 및 방법 Download PDF

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KR100264993B1
KR100264993B1 KR1019960070113A KR19960070113A KR100264993B1 KR 100264993 B1 KR100264993 B1 KR 100264993B1 KR 1019960070113 A KR1019960070113 A KR 1019960070113A KR 19960070113 A KR19960070113 A KR 19960070113A KR 100264993 B1 KR100264993 B1 KR 100264993B1
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포항종합제철주식회사
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재단법인포항산업과학연구원
암루쉬 만프레드
뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠바하
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Abstract

본 발명은 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구 전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 산소풍구로 취입되는 산소풍량의 변화 뿐만 아니라 제반원료 조건의 변화에 따른 석탄충진층내 구성물질의 변화에도 능동적으로 대처하여 즉, 용융가스화로내의 부과 압력을 능동적으로 조절하여, 산소풍구로 취입되는 산소의 풍속을 제어함으로써 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지장치 및 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 용융가스화로(A)내 석탄충진층(B)의 하부내로 화로의 외벽에 형성되어 있는 복수개의 산소풍구들(1)중 임의의 하나에 설치되어 산소풍구의 침투길이(C)에 대한 신호를 출력시키는 레이저 거리측정용 센서(2); 이 레이저 거리 측정용 센서로부터 출력된 신호를 처리하여 상기 산소풍구전단에 형성된 침투길이를 도출하는 프로세서 컴퓨터(3); 및 상기 프로세서 컴퓨터에 의해 구동되어 용융가스화로내의 부과 압력을 조절하여 상기 산소풍구에서의 산소취입속도를 제어함으로써 상기 침투길이(C)를 최적으로 유지하도록 하는 압력조절용 밸브(4)를 포함하여 구성되어 있으며, 상기 프로세서 컴퓨터(3)에 의해 도출된 침투길이(C)를 기설정된 최적 침투길이와의 비교를 통해 상기 압력조절밸브(4)를 구동하여 산소풍구에서의 산소취입속도를 제어함으로써 상기 침투길이가 항상 기설정된 최적침투길이와 동일하게 유지되도록 하는 일반탄을 이용한 용철제조설비에 있어서 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적 유지 장치 및 방법을 그 요지로 한다.

Description

산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 장치 및 방법
일반적으로 용철제조설비의 대종을 이루고 있는 고로법은 그 반응기 특성상 일정수준 이상의 강도를 보유하고 있는 원료를 요구하는 바, 연료 및 환원제로 사용되는 탄소원으로는 특정 원료탄을 가공처리한 코우크스에 의존하고 있으며 이에 따라 코우크스 제조설비가 반드시 수반되고 있다. 또한, 코우크스 원료탄의 고갈 및 코우크스 제조과정에서 발생하는 제반 환경오염물질에 대한 전세계적인 규제 등은 고로법의 경쟁력을 급속히 잠식하고 있다.
상기와 같은 상황에 대처하기 위하여 세계 각국은 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하는 용철제조법의 개발에 박차를 가하고 있으며, 종래의 일반탄을 이용한 용철제조설비에 관하여는, 미국 특허 공고 제4,978,387호에 제시되어 있다.
상기 공고 제4,978,387호에 따르면, 제반공정에 소요되는 에너지는 용융가스화로에 일정한 높이로 형성되어 있는 석탄충진층의 하부내로 상기 충진층 외벽에 일정한 간격을 두고 환상형으로 형성되어 있는 복수개의 풍구를 통해 산소를 취입하여 상기 석탄충진층을 연소시킴으로써 공급되고 있다. 이 때 풍구를 통해 취입되는 산소의 풍량 및 풍압은 상당한 바, 풍구주위에는 석탄충진층 내부를 향하여 형성되는 공간(즉, 침투길이)이 필연적으로 존재하게 되는 것이다. 상기 침투길이는 일반탄을 이용한 용철제조설비에 있어서 소요에너지 공급원인 연소에너지의 이용효율에 지대한 영향을 미치는 바, 침투길이가 너무짧거나 너무 길면 상기 석탄충진층내의 가스를 지나친 주변류나 중심류 분포로 형성함으로써 연소에너지의 효율적인 이용을 저해하게 된다.
따라서, 상기한 일반탄을 이용한 용철제조설비의 조업에 있어서는 최적의 침투길이를 유지하는 것이 중요하며, 현재는 풍구를 통해 취입되는 산소의 풍량에 따라 상기 용융가스화로내에 부과되는 압력을 제어하여 풍구에서의 산소취입속도를 일정하게 유지함으로써 최적 침투길이를 유지하고 있다.
그러나, 충진층내에 형성되는 침투길이는 상기한 산소풍구에서의 산소취입속도 외에도 충진층을 구성하고 있는 석탄의 성상과 입도 및 밀도 등에 의해 상당한 영향을 받는 것으로 알려져 있는 바, 산소취입속도를 일정하게 유지하는 것만으로는 제반 원료조건의 변화에 따른 침투길이의 최적유지를 수행하기 곤란한 문제점이 있는 것이다.
이에, 본 발명은 상기 종래방법의 문제점을 개선하기 위하여 일반탄을 이용한 용철 제조설비에 있어서, 산소풍량의 변화 뿐만 아니라 제반 원료조건의 변화에 따른 충진층내 구성물질의 변화에도 능동적으로 대처할 수 있는 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 장치 및 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 일반탄을 이용한 용철제조설비에 있어서 상기 산소풍구주위에 형성되는 침투길이를 계속적으로 측정하는 장치를 마련하고, 상기 측정장치를 통해 측정된 결과를 바탕으로 용융가스화로내의 압력을 제어함으로써 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 장치 및 방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
제1도는 본 발명인 일반탄을 이용한 용철제조설비에 있어서 산소풍구 전단에 형성되는 침투길이 최적유지 장치의 구성도.
제2도는 본 발명인 일반탄을 이용한 용철제조설비에 있어서 산소풍구전단에 형성되는 침투길이 최적유지 장치중 산소풍구에 설치된 레이저 거리측정용 센서의 상세도.
제3도는 본 발명인 석탄충진층의 석탄입도 및 산소취입 풍량의 변화와 용융가스화로 내의 부과압력 사이의 관계를 나타내는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 산소풍구 2 : 레이저 거리측정용 센서
3 : 프로세스 컴퓨터 4 : 압력조절용 밸브
5 : 센서 케이싱 6 : 센서 케이싱 틈
C : 침투길이
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 용융가스화로(A)내 석탄충진층(B)의 하부내로 화로의 외벽에 복수개의 산소풍구들(1)이 형성되어 있는, 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지장치에 있어서, 상기 산소풍구들 중 임의의 하나에 설치되는 산소풍구의 침투길이(C)에 대한 신소를 출력시키는 레이저 거리측정용 센서(2); 레이저 거리측정용 센서로부터 출력되는 신호를 처리하여 상기 산소풍구전단에 형성된 침투길이(C)를 도출할 수 있도록 상기 레이저 거리측정용 센서(2)와 연결설치된 프로세서 컴퓨터(3); 및 프로세서 컴퓨터(3)에 의해 구동되어 용융가스 화로내에 부과되는 압력을 조절하여 상기 산소풍구(1)에서의 산소취입속도를 제어함으로써 상기 침투길이(C)를 일정하게 유지하도록 하는 압력조절용 밸브(4)를 포함하여 구성된 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구전단에 형성된 침투길이 최적유지 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 용융가스화로(A)내 석탄충진층(B)의 하부내로 화로의 외벽에 복수개의 산호풍구들(1)이 형성되어 있는, 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지방법에 있어서, 상기 산소풍구들 중 임의의 하나에 설치된 레이저 거리측정용 센서(2)로부터 출력되는 신호를 상기 레이저 거리 측정용 센서(2)와 연결설치된 프로세서 컴퓨터(3)에 의해 처리함으로써 침투길이(C)를 측정하는 단계; 상기 측정된 침투길이를 기설정되어 있는 최적침투길이와의 비교를 통해 최적 침투길이 유지를 위한 용융가스화로(A)내의 최적 압력을 산출하는 단계; 및 상기 프로세서 컴퓨터(3)에 의해 압력조절용 밸브(4)를 구동함으로써 용융가스화로내에 상기 산출된 최적압력을 부과하여 산소풍구에서의 산소취입속도를 제어함으로써 상기 침투길이(C)를 최적으로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구전단에 형성되는 침투길이 최적유지 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명인 산소풍구전단에 형성되는 침투길이 최적유지 장치는, 제1도에 나타난 바와 같이, 산소풍구들(1)중 임의의 하나에 설치되어 있는 레이저 거리측정용 센서, 프로세서 컴퓨터(3) 및 압력조절용 밸브(4)를 포함하여 구성된다.
상기 산소풍구들(1)은 용융가스화로(A)내에 있는 석탄충진층(B)의 하부내로 화로의 외벽에 일정한 간격을 두고 복수개의 환상형으로 형성되어 있으며, 상기 산호풍구들 중 임의의 하나의 중앙에는 산소풍구의 침투길이에 대한 정보를 제공하는 레이저 거리측정용 센서(2)가 설치되어 있으며, 상기 레이저 거리측정용 센서(2)에는, 제2도에 나타난 바와 같이, 산소풍구내에 부과되는 압력으로 인한 오동작 및 파손을 방지하기 위하여 레이저 거리측정용 센서의 외곽에 고장력 강제 케이싱(5)이 설치되어 있다.
상기 고장력 강제 케이싱(5)의 선단에는 상기 레이저 거리측정용 센서(2)로부터 발생하는 레이저가 투과할 수 있도록 일정한 틈(6)이 형성되어 있으며, 그 틈에는 임의의 두께의 판상 퓨즈드실리카가 삽입되도록 구성되어 있다.
상기 프로세서 컴퓨터(3)는, 제1도에 나타난 바와 같이, 상기 레이저 거리측정용 센서(2)로부터 출력되는 신호를 처리함으로써 상기 산소풍구(1)에 형성되어 있는 침투길이(C)를 측정하고, 이를 기설정되어 있는 최적 침투길이와의 비교를 통해 산소풍구의 최적 침투길이 유지를 위한 용융가스화로(A)내의 최적압력을 산출할 수 있도록 레이저 거리측정용 센서(2)에 연결설치되어 있다.
상기 압력조절용 밸브(4)는 상기 프로세서 컴퓨터(4)에 의하여 구동되며 용융가스화로(A)에 부과되는 압력을 조절함으로써 상기 산소풍구(1)를 통해 취입되는 산소의 속도를 제어하여 상기 침투길이(C)를 최적으로 유지할 수 있도록 상기 프로세서 컴퓨터에 연결되어 있다.
이하, 본 발명의 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따라 산소풍구전단에 형성되는 침투길이를 최적으로 유지하기 위해서는 우선 산소풍구들(1)중 임의의 하나에 설치되어 있는 레이저 거리측정용 센서(2)로부터 출력되는 산소풍구의 침투길이에 대한 신호를 프로세서 컴퓨터(3)로 처리하여 침투길이(C)를 측정한다.
다음에, 상기 측정된 침투길이를 기존의 데이터들을 이용하여 설정한 최적 침투길이와의 비교를 통하여 상기 프로세서 컴퓨터(3)로 산소풍구의 최적 침투길이 유지를 위한 용융가스화로(A)내의 최적 압력을 산출한다.
그 다음에, 상기 프로세서 컴퓨터(3)에 의해 압력조절용 밸브(4)를 구동함으로써 용융가스화로내에 상기 산출된 최적 압력을 부과하여 산소풍구로 취입되는 산소의 속도를 제어함으로써 산소풍구전단에 형성되는 침투길이를 최적으로 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 작용을 설명한다.
상기 레이저 거리측정용 센서(2)로부터 발생하는, 산소풍구전단에 형성된 침투길이(C)에 관한 측정신호는 프로세서 컴퓨터(3)에 전송되며, 상기 프로세서 컴퓨터는 일정한 시간간격으로 상기 신호를 처리하여 각 처리시점에서의 산소풍구전단에 형성되는 침투길이(C)를 도출하며, 프로세서 컴퓨터내에 기설정되어 있는 최적 침투길이와의 비교를 통해 그 결과에 따라 압력조절용 밸브(4)를 구동하여 용융가스화로(A)내의 부과 압력을 조절함으로써 산소풍구에서의 산소취입속도를 제어하여 상기 산소풍구전단에 형성되는 침투길이가 항상 기설정된 최적 침투길이와 동일하게 유지되도록 할 수 있다.
제3도는 상기 산소풍구를 통해 취입되는 산소풍량의 변화와 산소풍구전단에 형성되는 침투길이를 최적거리(즉, 0.6m)로 유지하기 위하여 용융가스화로내에 부과되어야 하는 압력과의 상관관계를 석탄충진층(B)을 구성하고 있는 석탄의 입도에 따라 도시한 그래프로서, 최적 침투길이를 유지하기 위해 일반적으로 산소풍량을 증가시킬수록 용융가스화로내에 부과되는 압력도 증가시켜야 하지만, 석탄충진층을 구성하는 석탄입도가 작을 경우에는 전반적으로 용융가스화로내에 부과되는 압력을 감소시켜야 함을 보여 주고 있다.
본 발명은 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지 장치 및 방법에 관한 것으로, 일반탄을 이용한 용철제조설비에 있어서 산소풍구에 설치된 레이저 거리측정용 센서, 그 센서에 연결설치된 프로세스 컴퓨터 및 그 컴퓨터에 의하여 압력조절용 밸브를 구동함으로써 산소풍구전단에 형성되는 침투길이를 최적으로 유지할 수 있도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Claims (4)

  1. 상기한 바와 같이, 본 발명은 일반탄을 이용한 용철제조설비에 있어서 산소풍구전단에 형성되는 침투길이(C)의 최적제어를 산소풍량의 변화 뿐만 아니라 제반 원료 조건의 변화에 따른 석탄충진층내 구성물질의 변화에도 능동적으로 대처할 수 있도록 함으로써 상기 일반탄을 이용한 용철제조설비의 주에너지 공급원인 석탄 연소에너지의 이용효율을 극대화할 수 있도록 한다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 거리측정용 센서(2)의 외부에 고장력강제 케이싱(5)을 설치하고, 상기 케이싱의 선단에는 일정한 틈(6)을 형성시킨 것을 특징으로 하는 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구선단에 형성되는 침투길이 최적유지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 케이싱(5) 선단의 틈(6)에는 일정한 두께의 퓨즈드실리카가 삽입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구선단에 형성되는 침투길이 최적유지 장치.
  4. 용융가스화로(A)내 석탄충진층(B)의 하부내로 화로의 외벽에 복수개의 산소풍구들(1)이 형성되어 있는, 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구전단에 형성되는 침투길이의 최적유지방법에 있어서, 상기 산소풍구들 중 임의의 하나에 설치된 레이저 거리측정용 센서(2)로부터 출력되는 산소풍구의 침투길이(C)에 대한 신호를 상기 레이저 거리측정용 센서(2)와 연결설치된 프로세스 컴퓨터(3)에 의해 처리함으로써 침투길이(C)를 측정하는 단계; 상기 측정된 침투길이를 기설정되어 있는 최적 침투길이와의 비교를 통해 최적 침투길이 유지를 위한 용융가스화로(A)내의 최적 압력을 산출하는 단계; 및 상기 프로세스 컴퓨터(3)에 의해 압력조절용 밸브(4)를 구동함으로써 용융가스화로 내에 상기 산출된 최적압력을 부과하여 산소풍구에서의 산소취입속도를 제어함으로써 상기 침투길이(C)를 최적으로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일반탄을 이용한 용철제조설비의 산소풍구전단에 형성되는 침투길이 최적유지 방법.
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