부산물 코크스로의 코크스화 공정 개선 기술

부산물 코크스 오븐의 코크스화 공정 개선 기술

점결탄은 부산물 코크스 오븐 배터리에서 코크로 전환됩니다. 코크스화 공정은 휘발성 화합물을 제거하기 위해 공기가 없는 상태에서 분쇄된 코크스화탄의 혼합물을 가열하는 것으로 구성됩니다. 생성된 코크스는 고로에서 철 함유 재료의 환원에 사용되는 단단하지만 다공성인 탄소 재료입니다. 부산물 코크스 오븐은 또한 코크스 오븐 가스, 황산암모늄, 타르 및 오일의 형태로 휘발성 화학물질을 회수합니다. 지난 30~40년 동안 (i) 혼합탄에 열등한 석탄을 사용하고, (ii) 코크스화 공정을 크게 개선하고, (iii) 생산된 야금의 품질을 개선한 여러 기술이 개발되었습니다. 코크스, (iv) 수율 개선, (v) 폐 에너지 회수, (vi) 배터리의 배출 제어 개선. 이와 관련된 주요 기술 중 일부는 다음과 같습니다.

석탄의 선택적 파쇄

석탄은 이질적인 물질입니다. 그것의 다양한 성분은 경도가 다르기 때문에 기계적 수단에 의한 파손 동안 광산에서 불가피한 파손이든 코크스화를 위한 석탄 준비 중에 파쇄이든 약한 성분은 미세 분획에 집중되고 나머지는 거친 분획에 집중되는 경향이 있습니다. 이들 다양한 분획은 상이한 코킹 특성을 가질 것으로 예상된다. 이것은 석탄 혼합의 다른 구성 요소의 분쇄 정도를 제어하는 ​​것을 목표로 하는 선택적 분쇄의 개념을 촉발합니다. 이 기술은 석탄이 암석학적으로 이질적일 때 유용합니다.

이 기술은 이론적으로 건전한 기술이며 석탄의 다양한 구성요소의 분쇄 정도를 제어하는 ​​것을 목표로 합니다. 석탄의 반응성 및 불활성 성분의 균질성을 개선하는 것을 목표로 합니다. 석탄의 반응성 성분은 주로 vitrinite이며 가장 부드러운 성분인 반면 석탄의 미네랄 물질은 가장 단단한 성분입니다. 석탄 전체를 함께 파쇄하는 기존의 석탄 파쇄 장치에서, 비트리나이트는 광물 성분에 비해 비교적 미세한 크기로 파쇄된다. 고품질의 코크스를 생산하기 위해서는 석탄의 유리질광 성분보다 광물질을 미세하게 분쇄하여 코크스화 과정에서 석탄 장입물이 연화될 때 광물질이 더 잘 동화되어 강도가 향상되도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 일반적으로 각 석탄 유형을 개별적으로 파쇄하여 수행됩니다.

선택적 석탄 파쇄는 서지 빈, 파쇄 스테이션, 혼합 스테이션, 석탄 믹서로 구성되며 석탄을 코크스 오븐 배터리에서 석탄탑까지 라우팅합니다. 석탄은 벨트 컨베이어에 의해 석탄 저장 야적장에서 서지 빈으로 운송되며, 이는 석탄 야적장에서 파쇄 스테이션으로의 감소된 질량 흐름에 대한 높은 질량 흐름을 완충합니다. 파쇄 스테이션에서 석탄은 개별 파쇄기 설정으로 유형별로 파쇄됩니다. 분쇄 공정이 끝나면 분쇄된 석탄은 혼합 스테이션으로 운송됩니다. 각 석탄 유형은 별도의 혼합 용기에 보관됩니다. 석탄 유형의 수와 석탄 혼합 구성에 대한 비율에 따라 다양한 양과 크기의 용기가 설계됩니다.

혼합 용기의 다운스트림에서 다양한 유형의 석탄이 벨트 칭량 피더에 의해 나가는 컨베이어로 공급됩니다. 혼합 스테이션에서 석탄은 믹서로 운반됩니다. 기름, 물, 코크스 가루 등과 같은 첨가제는 믹서 전 상류 이송 슈트의 석탄에 첨가됩니다. 믹서에서 석탄 혼합물이 균질화됩니다. 혼합 공정 후 석탄은 석탄탑으로 공급됩니다. 석탄의 수분 측정은 벨트 컨베이어 끝에서 석탄탑으로 상류에서 이루어집니다. 석탄의 선택적 파쇄의 기본 개념은 그림 1과 같다.

그림 1 선택적 파쇄의 기본 개념

선택적 석탄 분쇄 개념에서 석탄 분쇄기의 조정은 모든 석탄 유형에 대한 사전 설정에 따라 자동으로 변경됩니다. 이는 석탄 혼합 조성을 고려하여 모든 단일 석탄 유형의 최적 입자 크기를 달성하고 언제든지 변화하는 석탄 특성에 반응할 수 있는 가능성을 제공합니다. 예를 들어, 코킹 능력이 약한 석탄 유형은 더 낮은 비표면적을 보장하기 위해 더 큰 평균 입자 크기로 분쇄됩니다. 다량의 불활성을 갖는 연점결탄은 석탄 혼합 조성과 관련하여 더 낮은 평균 입자 크기로 분쇄될 수 있습니다. 석탄 블렌드는 블렌드 파쇄의 경우보다 더 균질화됩니다. 석탄의 반응성 성분과 불활성 성분은 석탄 혼합물에 균일하게 분포되며 특정 입자 분획에 집중되지 않습니다. 그 결과 코크스의 깨지기 쉬운 부분이 줄어들고 불균일하게 분포된 불활성 물질로 인한 수축 측면의 차이가 방지됩니다.

분쇄기 전 사전 선별

권장되는 추가 공정 단계는 석탄을 석탄 분쇄 스테이션으로 보내기 전에 사전 선별하는 것입니다. 대부분의 원탄 유형은 3mm 미만의 입도가 30~50%로 더 이상 파쇄할 필요가 없습니다. 분쇄기 전에 석탄에서 이러한 입자 크기를 제거하면 긍정적인 효과가 있으며 분쇄기의 용량을 상당히 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한, 미세 입자의 부분을 보다 효과적으로 제어할 수 있습니다.

미세 석탄의 분리는 공압 분류기 또는 플립플롭 스크린에 의해 수행될 수 있습니다. 이 장비에 대한 추가 투자는 석탄 분쇄기의 용량 감소로 부분적으로 보상됩니다.

미세 입자의 감소에 의해 혼합탄의 평균 입자 크기가 효과적으로 감소되어 부피 밀도가 증가하여 코크스로 생산성에 긍정적인 영향을 미칩니다. 또한, 혼합탄의 코크스 특성은 비표면적을 감소시켜 개선된다. 이렇게 하면 혼합에서 더 높은 비율의 저등급 점결탄을 사용할 수 있습니다.

기름 추가

0.1~0.5%의 비교적 적은 양의 기름을 첨가하여 석탄의 부피밀도를 조절할 수 있다. 이것은 코크스 특성에 긍정적인 영향을 줍니다. 0.5mm보다 작은 입자의 비율 증가로 인한 부피 밀도 감소를 보상하기 위해 오일을 첨가하는 경우 석탄의 가스 압력이 동시에 증가하지 않는 것으로 나타났습니다. 일정한 입도 분포의 경우 석탄의 가스 압력은 오일의 추가로 인해 약간 감소합니다. 또한, 충전 중 챔버 내부의 더 나은 흐름 특성은 코크스 오븐 배터리 운영자의 많은 테스트 실행에서 확인되었습니다. 따라서 일정한 석탄 라인이 있는 챔버 내부의 석탄 분포가 보다 균일하고 캐리오버가 감소합니다. 이는 코크스 오븐 챔버 전체에 걸쳐 석탄의 유출을 줄이고 석탄의 균일한 탄화를 유도합니다. 또한, 열 소비도 최적화되고 석탄 위의 가스 수집 공간의 과열을 피할 수 있습니다. 이것은 섭씨 850도 이상의 온도에서 일어나는 분해 반응으로 인한 탄소 생성을 줄입니다.

석탄 수분 조절

석탄 수분 조절은 석탄을 일정한 수분 수준으로 건조시켜 수행됩니다. 이제는 일반적인 기능입니다. 일정한 수분 수준은 코크스 오븐 배터리의 안정적인 작동을 제공합니다. 건조는 혼합 스테이션 뒤에 배치된 회전식 튜브 건조기 또는 유동층 건조기를 통해 수행됩니다. 석탄 수분 제어는 코크스 오븐 가스의 폐열을 사용하여 코크스 제조에 사용되는 석탄을 건조시킵니다.

코크스로에 장입하기 위한 혼합탄의 수분 함량은 일반적으로 8%에서 10% 범위에서 다양합니다. 혼합탄을 건조하면 혼합탄의 수분 함량이 약 6% 수준으로 감소합니다. 이것은 차례로 코크스 오븐에서 연료 소비를 줄입니다. 코크스는 코크스 오븐 가스, 저압 증기 또는 기타 폐열원의 열 함량을 사용하여 건조됩니다. 석탄 수분 조절의 개략적인 흐름도는 그림 2에 나와 있습니다.

그림 2 석탄 수분 제어 개략도

석탄 수분 제어의 이점은 (i) 약 71,700kcal/ton의 연료 절약, (ii) 코크스 품질 1.7% 향상, (iii) 코크스 생산량 약 10% 증가, (iv) 감소입니다. 코킹 기간 및 (v) 수질 오염 감소.

또 다른 유리하지만 아직 실현되지 않은 대안은 분쇄기 스테이션 앞의 기류에 의해 석탄 미립자를 제거하고 석탄을 건조하기 위한 공압식 분류기의 조합입니다. 이러한 시스템은 하나의 공정 스테이션에서 사전 선별 및 사전 건조의 장점을 결합합니다. 이러한 공정에 필요한 기본 장비는 시장에서 구할 수 있지만 복합 응용 프로그램은 아직 석탄 처리 공장에서 실제로 채택되지 않았습니다.

석탄 충전 스탬프

고로에서 미분탄 주입을 널리 사용하려면 더 높은 품질의 코크스가 필요합니다. 또한, 점결탄이 가격 변동과 상대적 가용성으로 인해 더 고가가 됨에 따라 혼합탄에 더 저렴한 석탄을 도입하는 것이 필수가 되었습니다. 이로 인해 원래 휘발성이 낮은 점결점이 높은 석탄을 사용하기 위해 개발된 석탄 스탬프 장입이 사용되었습니다.

장입 준비 기술은 금속 상자에 석탄 혼합물로 케이크를 준비한 다음 코크스 오븐에 장입하는 것으로 구성됩니다. 더 높은 장입 밀도는 기존 장입과 비교할 때 더 나은 코크스 품질을 의미합니다. 따라서 상황에 따라 더 나은 코크스 품질을 얻을 수도 있고 약한 점결탄을 블렌드에 포함할 수도 있습니다.

석탄 스탬핑은 충전물의 부피 밀도를 약 1,150kg/cum으로 30%에서 35%까지 증가시킵니다. 안정적인 케이크를 위해서는 석탄을 -3mm 크기 미만의 90% 이상, -0.5mm 크기 미만의 40%~50%로 분쇄해야 합니다. 스탬프 장입의 경우 저급, 약점결탄, 고휘발성 석탄을 약 20% 정도 사용할 수 있지만 석탄 장입물이 높은 부피 밀도로 압축되기 때문에 벽 압력이 증가하는 문제가 있을 수 있습니다. 내화 오븐 벽이 손상되지 않도록 하기 위해 사용되는 혼합 석탄은 휘발성이 높은 석탄과 낮은 석탄 사이의 최적 균형을 통해 신중하게 선택해야 합니다.

스탬프 충전 프로세스는 20세기 초반부터 사용되었습니다. 이 기술은 100년 이상 전에 실레지아와 폴란드에서 탄생했습니다. 초기 공장에서는 스탬핑 스테이션이 두 배터리 사이의 공간에 있었습니다. 짚은 케이크 강도를 보조하는 데 사용되었습니다. 밀짚은 바인더로 사용되었으며 뒤에서 오븐에 충전물을 로드하기 위해 특별히 설계된 차저 카/램을 사용했습니다. 스탬프 장입 공정으로 만든 코크스는 다른 방법으로 만든 코크스보다 밀도가 높고 종류도 다양하여 강도가 중요한 주물 공장의 제철에 더 적합합니다. 언급된 또 다른 이점은 훨씬 더 넓은 범위의 석탄이 (높은) 휘발성의 한계와 코킹 특성이 훨씬 증가된 상태에서 사용될 수 있다는 것입니다.

독일 Volklingen에 있는 Fuerstenhausen 코크스 공장에서 현대적인 공정 개발이 ​​이루어졌으며 휘발성이 높은 석탄 사용에 중점을 두었습니다. 1978년 집중적인 연구 개발 끝에 이 기술의 경제적인 이식에 대한 병목 현상을 극복한 최초의 6미터 높이의 케이크가 생산되었습니다. 이 차원의 첫 번째 공장은 1984년 독일에서 시작되었습니다. 기존 슬롯 오븐과 비회수/열회수 오븐 모두 이 기술을 사용합니다.

이 기술은 기본적으로 탄화를 위해 오븐 외부를 기계적으로 스탬핑하여 미세하게 분쇄된 석탄으로 안정적인 석탄 케이크를 형성하는 것을 포함합니다. 스탬프 장입에서 오븐에 장입된 석탄의 부피 밀도는 장입물을 케이크에 물리적으로 스탬프함으로써 증가됩니다. 오븐과 크기가 거의 비슷한 케이크를 오븐에 넣습니다. 스탬핑은 스탬핑을 위해 드롭 해머를 사용하는 스탬핑 정액 충전 정액 푸싱 기계에서 수행됩니다.

스탬핑 장비는 이러한 목적을 위한 건물 또는 충전/푸시 기계에 위치할 수 있습니다. 스탬핑 공정은 일반적으로 기계적으로 부딪히는 연속적인 층으로 강철 상자 내에서 특정 크기로 미리 분쇄된 석탄 혼합물을 도입하는 것으로 구성됩니다. 수직 또는 수평으로 적용할 수 있습니다. 또한, 입자의 수용을 용이하게 하기 위해 진동이 적용될 수 있다. 수평 상자는 3개의 동일한 층에서 정의된 입자 크기 분포 및 수분 함량을 가진 석탄 혼합물로 채워집니다. 상자에서 오븐으로의 이동을 지원하기 위해 각 층에 대해 2분 동안 케이크의 전체 표면을 덮는 다수의 드롭 해머 플레이트를 통해 압축 및 진동이 적용됩니다. 이 경우 기존의 스탬핑과 같이 미세한 입자 크기가 필요하지 않다고 합니다.

두 가지 측면을 고려해야 합니다. 이것은 (i) 치밀화 및 (ii) 기계적 특성입니다. 코킹 과정을 위해서는 치밀화가 필요합니다. 케이크의 밀도가 높을수록 저온 기계적 강도와 고온에서의 거동을 모두 고려하여 코크스 품질이 더 좋습니다. 기계적 특성은 케이크를 코크스 오븐으로 충전할 수 있도록 지원하기에 충분해야 합니다.

조밀화가 시작되면 석탄 입자는 스탬핑 기계에 의해 가해지는 응력 하에서 항복하여 틈새 공간을 더 작은 입자로 채웁니다. 입자의 재배열은 내부 마찰을 줄이는 표면 수분에 의해 지원됩니다. 추가 변형으로 인해 입자의 탄성-소성 변형이 부분적으로 발생하여 입자가 파손되고 작은 구멍이 파편으로 채워집니다. 모공 부피는 감소하는 반면, 수분이 증가하면 댐핑 효과가 발생하여 모공 포화도가 증가합니다.

조밀화 과정 자체에 대한 모세관수의 영향 외에도 압축된 덩어리의 기계적 특성은 접착력 형성에서 결합제 역할을 하는 지표수에 의해 결정됩니다. 공정 엔지니어링의 체계 내에서 스탬프 케이크는 모세관 기공 시스템 내의 액체 브리지로 인한 접착력을 특징으로 하는 소위 습식 응집체라고 할 수 있습니다.

케이크 밀도는 1,100kg/cum 1,150kg/cum을 목표로 하며 수분과 석탄 혼합물의 입자 크기 및 적용된 압축 에너지에 따라 다릅니다. 석탄의 기계적 성질도 영향을 미칩니다. 습기가 6%에서 13%로 증가하면 습윤 밀도가 지속적으로 증가합니다. 더 높은 수분을 위해 적용된 에너지는 케이크에서 물을 배출하는 데 사용됩니다. 일반적으로 혼합탄의 두 가지 중요한 변수는 케이크 운반 및 장입에 필요한 강도 달성을 위한 수분과 입자 크기입니다. 작동 변수는 적용된 압축 에너지이며 관련 기계적 특성은 압축 강도 및 전단 강도입니다.

코크스로에 케이크 장입은 코크스로의 설계에 따라 다른 기술을 사용한다(수직슬롯오븐 또는 수평비회수/열회수 코크스오븐 수직형 코크스오븐의 경우 푸셔를 통해 케이크 장입이 이루어진다. 이 절차는 높은 배출량을 유발합니다. 이러한 배출량을 줄이기 위해 특히 밀봉 프레임을 사용하여 석탄 케이크 충전 중에 여러 시스템이 실험되었지만 배출 제어 시스템은 배출량을 완전히 제거하지 않고 부분적으로만 줄입니다. 오븐 충전 과정에서 배출물을 줄이기 위해 최근 새 배터리에 채택된 솔루션은 충전 단계에서 포집 메인에 강한 함몰부(마이너스 400Pa)를 만드는 것입니다. 공칭 음압으로 설정되어 있습니다. 더 높은 내림 설정점으로의 전환은 케이크의 밀기 과정을 시작하기 전에 수행됩니다.

일반적으로 혼합탄의 사양에는 25~32%의 휘발성 물질(회분 없는 건조 염기)과 최소 3의 자유 팽창 지수가 포함됩니다. 그러나 석탄 혼합 사양은 석탄 가용성과 비용에 따라 공장마다 변경됩니다. 일부 공장에서 석탄 혼합에는 석유 코크스와 코크스 미분말이 포함됩니다.

스탬프 장입의 장점은 (i) 더 높은 부피 밀도로 인해 8% ~ 10%의 처리량 증가, (ii) 탄화 동안 개별 석탄 입자의 더 긴밀한 패킹으로 인해 코크스의 강도(마이컴 및 CSR 값) 향상, 생산된 코크스는 더 조밀하고 더 작고 크기가 더 균일합니다.

대형 챔버 상부 충전 코크스 오븐

대형 챔버 코크스 오븐은 높이가 7.6m입니다. 대형 챔버 코크스 오븐 배터리 컴플렉스는 코크스 제조 공장을 위한 최신 기술과 통합 기술을 나타냅니다. 탭 1은 연간 생산량 190만 톤의 코크스 생산을 기준으로 6.25m 높이의 코크스 오븐 배터리를 사용하는 대형 챔버 상부 충전 코크스 오븐 배터리 간의 비교 표를 보여줍니다.

탭 1 대형 챔버 코크스 오븐과 6.25m 코크스 오븐의 비교
제목	단위	대형 챔버 코크스 오븐	6.25m 높이의 코크스 오븐
연간 생산	톤	1,900,000	1,900,000
오븐 높이	m	7.6	6.25
오븐 너비	mm	550	410
오븐 용량	정액	약 79	약 40
배터리 수	아니요.	2	4
오븐 수	아니요.	118	160
하루에 푸시	아니요.	116	226
코크스 오븐 도어	아니요.	236	320
충전 덮개	아니요.	472	640
스탠드 파이프 뚜껑	아니요.	118	160
운영 기계 세트	아니요.	31	2
배터리 수명 비교
코킹 시간	시간	24.5	17
오븐당 일일 푸쉬	아니요.	0.98	1.41
연간 오븐당 푸쉬	아니요.	358	515
배터리당 예상 수명(오븐당 16000번 푸시)	연도	44.6	31

대형 챔버 코크스 오븐 배터리의 1일 푸싱 횟수 감소로 인해 6.25m 높이의 코크스 오븐 배터리에 대해 2세트 대신 1세트의 작동 기계만 작동할 수 있으며 (i) 코크스 오븐 투자 비용 측면에서 이점 기계 및 (ii) 운영 비용. 또한 탭 1은 각 오븐이 수명 동안 수행할 수 있는 평균 밀기 횟수를 고려할 때 예상 수명이 상당히 증가한다는 것을 보여줍니다.

각 가열 ​​벽은 (i) 낮은 NOx 생성을 위한 폐가스의 부분적인 재순환이 있는 트윈 연도, (ii) NOx 형성 및 유지를 최소화하기 위한 3단계의 엇갈린 공기 유입구로 구성된 구성을 갖는 38개의 가열 연도로 구성됩니다. 적절한 수직 온도 분포 및 (iii) 재생기 레벨의 바닥 부분에 배치된 조절 플레이트를 통해 쉽게 조정할 수 있는 혼합 가스 및 공기 유량.

고압 암모니아 용액 흡인 시스템

고압 암모니아 용액 흡인 시스템은 코크스 오븐 배터리의 충전 배출을 제어하는 ​​데 효과적입니다. 이 시스템은 부산물인 암모니아수를 약 35kg/sq cm ~ 40kg/sq cm로 가압하고 장입 시 거위목에 설치된 특수 노즐을 통해 주입한다. 이것은 오븐 내부에 충분한 흡입을 생성하여 대기 중으로 방출되는 오염 물질을 유지합니다. 이 시스템은 고압 다단 부스터 펌프, 견고한 파이프 작업, 특별히 설계된 스프레이 노즐, 적합한 밸브 및 제어 기기로 구성됩니다. 이 시스템 배출 제어는 공정 증기의 양을 절약하고 원료 가스의 수율을 증가시킵니다.

코크스 건조 담금질

코크스 건식 담금질은 전통적인 습식 담금질의 대안입니다. 코크스 오븐 배터리에서 코크스를 생산하는 동안 사용되는 에너지 절약 공정입니다. 코크스 건식 냉각 플랜트는 코크스 건식 냉각 플랜트라고도 합니다. 기존의 코크스 습식 담금질 공정에서는 코크스 화덕에서 밀어낸 뜨거운 코크스를 뜨거운 코크스에 물을 분사하여 냉각합니다. 냉각에 사용된 물은 기화되어 대기 중으로 방출됩니다. 이 기존 시스템의 문제는 적열 코크스의 열 에너지가 증기로 변환되어 사용되지 않고 방출되는 증기로 변환될 때 에너지 손실입니다. 또 다른 단점은 코크스 습식 담금질 공정에서 코크스 분진이 공기 중으로 생성되기 때문에 이 공정에서 높은 이산화탄소 배출량과 열에너지 손실이 발생한다는 것입니다.

오븐 코크스의 냉각을 위한 코크스 습식 담금질 과정에서 뜨거운 코크스의 현열은 대기 중으로 소산되어 손실됩니다. 또한 공기 중 배출(페놀, 시안화물, 황화물 및 먼지가 포함된 코크스 1톤당 증기 0.5톤)이 있으며 습식 냉각에는 다량의 물(코크스 1톤당 약 0.6cum)이 필요합니다. . 물속의 오염물질도 환경으로 배출됩니다.

코크스 건식 담금질 설비에서 레드 핫 코크스는 냉각 챔버, 집진 챔버, 폐열 보일러, 먼지 사이클론, 밀 팬, 송풍 장치 및 순환 덕트. 레드 핫 코크스의 열에너지는 폐열보일러에서 회수되어 증기로 사용되어 에너지 절약은 물론 코크스 입자 배출 감소 효과가 있습니다. 표 2는 두 공정에서 생산되는 코크스의 전형적인 특성을 비교한 것입니다.

탭 2 생산된 코크스의 일반적인 특성 비교
SL 번호	매개변수	단위	코크스 습식 담금질 공정	코크스 건식 냉각 공정
1	수분 함량	%	2-5	0.1-0.3
2	재 콘텐츠	%	11.35	11.39
3	휘발성 성분	%	0.5	0.41
4	평균 입자 크기	mm	65	55
5	코크스의 산들바람 비율(-15mm에서 절단 후)	%	10	13
6	다공성	%	49	48
7	드럼 색인	%	83.5	85
8	반응 후 코크스 강도(CSR)	%	58	60

밀린 후 뜨거운 코크스는 코크스 오븐 배터리에서 담금질 차에 보관된 바닥 개방 버킷의 코크스 건식 담금질 공장으로 가져옵니다. 이 버킷은 코크스 건식 담금질 공장에서 호이스팅/장입 장치에 의해 코크스 건식 담금질 챔버 상단으로 들어 올려지고 레드 핫 코크스는 장입 장치에 의해 예비 챔버로 배출됩니다. 고온 코크스(1,000℃~1,100℃ 정도의 온도)는 순환 가스에 의해 챔버 내에서 냉각됩니다. 챔버에서 순환 가스는 코크스의 움직임과 반대 방향으로 이동합니다. 즉, 순환 가스는 위쪽으로 이동하고 코크스는 중력에 의해 아래쪽으로 이동합니다.

연속 가동 코크스 건식 급냉 플랜트의 순환 가스는 주로 질소와 소량의 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소로 구성된 혼합 가스입니다. 핫코크스는 챔버 내에서 하강하면서 냉각챔버 하부에서 불어오는 순환가스에 의해 200℃ 이하의 온도로 냉각되어 챔버 하부의 배출설비에서 배출된다. 콜라가 챔버를 통과하는 시간은 약 5시간에서 6시간 정도입니다.

냉각실에서 열교환 과정을 거친 고온 순환 가스(약 800~850℃)는 1차 더스트 캐처를 거쳐 보일러로 공급된다. 보일러에서 열교환과정을 거친 순환가스를 약 180℃까지 냉각시킨다. 보일러에서 발생하는 증기는 범용공정증기로 사용하거나 과열 고압증기로 ​​전환하여 전기발전을 시킨다. 터빈 발전기를 통해 전력을 공급합니다.

순환 가스는 2차 먼지 포집기를 거쳐 가스 순환 송풍기로 들어가 압력을 높이고 질소 가스를 첨가하여 조성을 보정한 후 순환 가스를 코크스 건식 급냉실 바닥에 주입합니다. 필요시 보조 이코노마이저를 설치하여 순환가스의 온도를 약 130℃까지 낮추어 냉각실의 냉각효율을 높였습니다.

챔버에서 코크스를 차단하는 차단 장치, 순환하는 불활성 가스의 먼지를 제거하기 위한 먼지 제거 시스템, 순환 송풍기 앞에 설치된 2차 먼지 포집 등의 부대 시설이 있습니다. 코크스 건식 담금질 공정의 흐름도는 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3 건식 담금질 공정 흐름도

코크스 건식 담금질 공정에서 적열 코크스는 밀폐된 시스템에서 순환하는 가스에 의해 냉각되어 코크스 분진이 공기 중으로 방출되는 것을 방지합니다. 기존의 코크스 습식 소입 공정에서 손실된 적열 코크스의 열에너지는 코크스 건식 소입 공정에서 증기로 회수되어 재사용됩니다. 이 기술은 화석연료를 적게 사용하고 이산화탄소 배출량을 줄여 지구 온난화 방지에 기여합니다. 최근 코크스 건식소화설비는 효율적인 에너지 회수와 환경오염 저감 특성으로 인해 세계적으로 주목받고 있다. 이산화탄소에 의한 지구온난화, 대기오염 등 환경문제에 대한 대책을 위한 필수시설로 각광받고 있다. 기존 코크스 건식 담금질 공정 운전을 기반으로 에너지 절감 계산을 진행한 연구에서는 석탄 탄화 과정에서 발생하는 폐열의 85%가 코크스 건식 담금질 공정으로 회수되는 것으로 나타났다. .

건식 담금질은 또한 코크스 강도를 향상시킵니다. 코크스 건식 담금질의 다른 이점은 온실 가스(GHG) 배출 감소 및 물 효율성 개선입니다.

현대식 누수 방지 도어

코크스 오븐 배터리의 누출 도어는 항상 주요 오염원입니다. 오븐 도어의 디자인은 루티드 도어에서 시작하여 현재 세대의 자체 조절식 제로 리크 도어에 이르기까지 진화의 과정을 거쳤습니다. 누출 방지 문의 수입된 기능은 (i) 도어 본체와 벽돌 리테이너 사이에 내장된 밀봉 프레임으로 칼날이 있는 얇은 스테인리스 스틸 다이어프램, (ii) 자체 밀봉을 위해 칼날에 스프링이 장착된 조절, (iii) 도어 본체의 공랭식 제공, (iv) 오븐 내부의 가스 순환을 용이하게 하는 대형 가스관.

누수 방지 도어의 장점은 도어 누수 최소화, 규제 없는 작동, 공냉식 도어 본체의 뒤틀림 감소로 인한 수명 연장 및 유지 보수 감소입니다.

육상 기반 푸시 배출 제어 시스템

레드 핫 코크스를 밀어내는 동안 발생하는 배출물에는 코크스 분진이 많이 포함되어 있습니다(코크스 오븐에서 총 오염물질의 약 11%. 육상 기반 푸시 제어 시스템은 이러한 오염을 완화합니다. 코크스 가이드 카 및 코크스 가이드와 함께 이동하여 흄을 코크스 측 집진 덕트로 유도하고 (ii) 집진 덕트 및 (iii) 흄의 장비 청소. 핫 플로트 팬은 코크스 가이드 카에 설치된 대형 가스 흡입 후드로 들어가고 다른 장비를 통해 집진 덕트로 들어갑니다.공기는 펄스 덕트 수집기에 의해 정화되고 어큐뮬레이터 냉각에 의해 냉각된 후 대기로 소산됩니다. 시스템은 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)에 의해 제어됩니다.

자동화 및 공정 제어 시스템

코크스 오븐의 자동화는 레벨 0(현장 레벨)에서 레벨 3(관리 레벨)까지 클래식 레벨로 구성됩니다. 코크스로 공장의 자동화 설계는 일반적으로 6개의 기본 장비 계층으로 나뉩니다. 그림 4는 코크스로 공장 자동화 시스템의 계층 구조를 보여줍니다.

그림 4 코크스로 공장 자동화 계층 구조

전기 장비, 제어 요소 및 계측기는 일반적으로 표준 4-20mA 및 24 DC 인터페이스로 수행되는 중복 원격 I/O(입력/출력) 장치에 연결됩니다. 지능형 하위 시스템은 일반적으로 Profibus 또는 Modbus와 결합됩니다. 모든 자동화 장비는 관련 장비가 배치된 모든 플랜트 위치를 통해 실행되는 광섬유 플랜트 네트워크를 통해 연결됩니다. 모든 데이터는 이 네트워크를 통해 수집 및 배포되며, 패치 패널과 스위치에 의한 물리적 연결과 네트워크 관리 시스템을 통한 논리적 연결을 통해 데이터 소스와 데이터 대상을 유연하게 연결할 수 있습니다. 이 네트워크를 통해 모든 시스템이 서로 통신할 수 있습니다.

코크스로 공장 구역에서는 통합 '분산 제어 시스템'(DCS)이 공정 제어 수준에서 사용됩니다. 코크스로 공장의 많은 응용 프로그램은 PLC에서 가장 잘 실행되는 시퀀스 제어 기능입니다.

코크스 오븐 배터리 가열 및 기계의 자동화 및 프로세스 제어는 레벨 1 자동화 시스템에서 수집된 처리 데이터를 기반으로 다양한 프로세스 모델 계산을 수행하는 레벨 2 제어 시스템을 사용하여 달성됩니다. The level-2 control system provides coke oven operators with an advanced, accurate and easy-to-use support tool, which can be successfully used to improve both the operational and environmental performances of the plant.

The benefits of the automation and process control system include lower energy consumption through reduction in fuel gas consumption, stabilize condition and operation of coke oven battery, consistent quality of coke, reduced emissions, increase in battery life and ease in reporting and analysis of operational and maintenance data.