A Study on the Changing Combustion system of Coke Oven for the Reducing NOx

국문 초록 (Abstract)

포항제철소의 코크스오븐은 총 5기가 있으며 ‘73년 1기 건설을 시작으로 2~3년 간격으로 ‘83년 5B 코크스오븐이 건설되었으며, ‘07년 고로 증산 등 생산량 변동에 따른 수급 충족을 위해 5A 설비가 추가로 건설하게 되었다.

최근 건설된 5A 코크스오븐 외 나머지 설비는 건설당시 환경법 기준을 근거로 설계되어 연소 구조가 연소실 하부 1곳에서만 불꽃이 발생하는 1단연소 구조로 구성이 되어있다.
최근 환경법 강화에 따라 과거에는 적용되지 않았던 코크스오븐 설비의 NOx 농도제약이 생기게 되면서 이전에 건설된 코크스오븐이 환경법에 저촉될 Risk가 높아졌다.

코크스오븐 설비는 Silica 연와로 구성되어 있으며, Silica 연와 특성상 온도변화에 따라물리적 강도변화가 크게 발생하므로 조업 중 온도강하를 통한 설비구조 변경이 불가능하다. 통상적으로 코크스오븐은 최초 화입이후 40~50년간 지속적으로 열간상태를 유지하면서 조업 하고, 회사 경영여건에 따라 신설 또는 Shut Down을 결정하게 된다. 따라서 이미 40년 이상 사용하여 수명이 다해가는 노후 코크스오븐에 환경법 기준 충족을 위한 가스처리 설비의 신설 투자는 경제적이지 못하다

이에, 본 연구는 코크스오븐 연소시스템 및 NOx 발생 Mechanism 검토를 통해 설비와 운전조건의 최소한의 변동으로 강화되는 환경법 기준을 충족하고 안정적 조업환경을 구성하도록 하는 것에 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

There are a total of five coke ovens at Pohang Steel Mill, and 5B coke ovens were built every two to three years, starting with the construction of the first one in 1973, and additional 5A facilities were built to meet supply and demand due to changes in production, including increase of furnace production in 2007.
Except for the recently constructed 5A coke oven, the remaining facilities are designed based on environmental law standards at the time of construction, and the combustion structure consists of a single combustion structure in which flames occur only in one lower The recent tightening of environmental laws has created NOx
concentration constraints on coke oven facilities that have not been applied in the past, raising the risk that previously constructed coke ovens will violate environmental laws.
Coke oven facilities consist of silica refractories, and due to the nature of silica kites, physical strength changes occur greatly due to temperature changes, so it is impossible to change the structure of the facility through temperature drop during operation. Usually, coke ovens operate continuously in hot condition for 40 to 50 years after initial loading, and decide on new or shut down according to the company's management conditions. Therefore, it is not economical to invest in new gas treatment facilities to meet environmental law standards in old coke ovens that have been used for more than 40 years.
Thus, this study is designed to ensure that the Coke-Oven combustion system and the NOx-generated Mechanism review meet the environmental law standards strengthened by minimal variation in the facility and operating conditions and form a stable working environment.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 1.1 설비이론 1
• 1.2 추진배경 7
• 1.2.1 정부 환경규제 강화 추이. 7
• 1.2.2 코크스오븐 NOx 발생 Mechanism . 9
• 1.2.3 NOx 저감 상용기술 . 13
• 2. 연구내용 15
• 2.1 코크스오븐 NOx 저감 설비 구상. 15
• 2.1.1. Thermal NOx 발생원리 15
• 2.1.2 코크스오븐 구조 변경 검토. 17
• 2.2 설계조건 도출 . 20
• 2.2.1 재순환 Gas 및 2 차 Air 유입량 선정. 20
• 2.2.2 재순환 Gas Nozzle 형상 검토 . 28
• 2.2.3 P&ID . 31
• 2.3 적용 결과 고찰 33
• 3. 결론. 43
• 참고문헌 45
• 감사의 글. 47