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문제 정의
- 그리고 공정 구성 및 입력 조건의 변화에 대한 적용이 비교적 간편하게 이루어질 수 있다. 그러므로 배가스 재순환에 따른 다양한 공정 변화의 경우에서 출입가스 조건 변화 등의 결과를 살펴보기 위한 본 연구의 목적에는 보다 적합할 것으로 고려되었다. 또한 이러한 공정모사기의 특성을 활용하여 제철 공정 전반에서의 환경오염물질 제어 및 관련 정책 결정 지원 등을 위한 데이터베이스 구축과 같은 목적으로 연구가 이루어진 바가 있다[9-11].
- 따라서 본 연구에서는 배가스 재순환 적용 소결 공정의 설계 및 운전의 관점에서 베드 전체를 대상으로 정상상태 공정모사기(Aspen Plus)를 이용한 프로세스 모델링이 시도되었다. 기존의 user defined program 형식의 베드 모델과 비교하면 공정 모델은 세부적인 현상 모사에 있어 원하는 정밀도나 구체적인 표현에 제한이 있을 수 있다.
- 본 연구에서는 공정모사기를 이용한 소결공정 모델링을 통하여 소결기 출입 가스와 관련된 조건 변화를 정량적으로 표현하고자 하였다. 공정모사기를 이용한 모델링에 있어서는 기존의 연구들에서 살펴보았던 수치적 모델링에 비해 현상 모사에 대한 구체적인 표현이 제한될 수 있는 반면에, 공정 설계 및 운전 제어 관점에서 필요한 물성치 및 열물질수지 등에 대한 보다 다양한 정보의 획득 및 접근이 용이하다.
- 본 연구에서는 베드에 공급 및 배출되는 물질의 물 성치 및 조건 등에 대한 확인을 목적으로 공정모사기를 이용한 소결 베드 프로세스 모델링이 이루어졌다. 소결 베드 프로세스 모델은 주로 가스 온도, 조성, 유량 등 베드 공급가스 및 배출가스의 조건에 초점을 두고 작성되었다.
가설 설정
- (1) 소결 베드의 구성은 길이 및 높이 방향으로 고려하였으며 폭 방향의 변화는 없는 것으로 가정하였다. (2) 소결 진행에 따른 베드 장입층의 높이 변화는 무시하였다.
- (4) 베드는 길이 방향으로 베드 하부 wind box에 따라 구분되는 연속적인 구간으로 구성되었다고 가정하였다.
- (6) 공급되는 산화제 가스의 베드 길이방향 유량 변화는 기존 연구의 lab scale test 측정 결과를 참고 하여 Fig. 3과 같이 2차 다항식과 같은 형태로 가정 하였다. Fig.
- (7) 공급 공기의 증가에 따라 고체연료의 반응률도 증가하는 것으로 가정하여 고체연료량의 변화 역시 산화제의 경우를 따라 (6)과 유사하게 설정하였다[1].
- 6 mm 으로 설정하였으며 반응 중 크기 변화는 고려하지 않았다. 원료층 및 공급 공기의 초기 온도는 25℃로 설정하였으며, 배가스 재순환 소결 공정에서 배 가스와 혼합되는 외기는 소결광 냉각기를 거쳐 210℃로 예열된 공기로 가정하였다. 코크스에 대한 기본 데이터는 표에 요약된 바와 같이 발열량, 공업 분석 및 원소 분석 결과를 적용하였다.
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