염기성 산소로 제강 공정

제철 공정에서 NaOH를 이용한 배기가스 세정 최적화

공정 제어 전략

염기성 산소로 제강 공정에서 산업용 배기가스 세정은 이산화황(SO₂)과 질소산화물(NOₓ)을 효율적으로 제거하기 위해 정확한 수산화나트륨(NaOH) 투입에 의존합니다. 자동 투입 시스템은 론미터(Lonnmeter)와 같은 온라인 농도 측정기에서 실시간 데이터를 통합하여 알칼리 농도를 지속적으로 모니터링할 수 있도록 합니다. 이러한 시스템은 NaOH 주입량을 즉시 조정하여 목표 농도를 유지함으로써 가스 중화를 최적화하고 화학물질 낭비를 최소화합니다.

환경적 이점

수산화나트륨(NaOH)을 이용한 습식 스크러빙은 엄격하게 제어될 경우, 플랜트 규모 비교 연구에서 입증된 바와 같이 5% NaOH 용액으로 최대 92%의 SOx 제거율을 달성할 수 있습니다. 이 기술은 종종 NaOCl과 함께 사용되어 여러 오염물질의 제거율을 높이며, 일부 시스템은 SOx 제거 효율을 99.6%까지 높이고 NOx 저감에도 상당한 효과를 보입니다. 이러한 성능은 파리 협정 목표에 따른 철강 산업의 기후 변화 대응 노력에 부합하며, 철강 생산 업체의 제3자 검증 및 규정 준수 인증을 용이하게 합니다. 또한 실시간 모니터링 및 자동 투입 시스템은 규격 미달 가스 처리의 신속한 감지 및 시정을 지원하여 규제 위반 및 막대한 벌금을 예방합니다.

비용 및 운영 효율성

론미터(Lonnmeter) 가성소다 농도계와 같은 온라인 알칼리 농도 모니터링 장치를 사용하여 정확한 NaOH 농도를 측정하면 염기성 산소로(BOF) 공정에서 상당한 비용 절감 및 운영 효율성 향상을 가져올 수 있습니다. 자동 투입 시스템은 시약 사용량을 정밀하게 조정하여 과다 또는 과소 투입을 방지함으로써 화학 약품 비용을 직접적으로 절감합니다. 업계 사례 연구에 따르면 실시간 측정을 통해 투입량을 조정할 경우 화학 약품 비용을 최대 45%까지 절감할 수 있는 것으로 일관되게 나타납니다.

이러한 운영 전략은 장비 마모를 최소화하고 가동 중지 시간을 줄입니다. 지속적인 모니터링을 통한 예측 유지보수는 편차 및 공정 이상에 대한 조기 경고를 제공하여 장비 고장이 발생하기 전에 유지보수 활동을 계획할 수 있도록 합니다. 열화상 검사 및 진동 분석과 같은 기술은 장비 수명을 연장합니다. 공장에서는 예방적 접근 방식 대비 8~12%, 사후 대응 방식 대비 최대 40%의 유지보수 비용 절감을 보고하고 있습니다. 결과적으로, 기본 산소로 제강 공정 단계는 더욱 지속 가능해지고, 계획되지 않은 가동 중단 위험이 감소하며, 안전성이 향상되고, 규제 준수가 확실해집니다. 이러한 공정 제어 및 배기가스 처리 방법을 도입함으로써 제철소는 환경적 목표와 경제적 목표의 균형을 효과적으로 맞출 수 있습니다.

NaOH 농도 측정 시 흔히 발생하는 문제점 및 해결책

염기성 산소로 공정에서 정확한 NaOH 농도 측정은 효과적인 배기가스 정화, 공정 제어 및 철강 품질 기준 준수에 매우 중요합니다. 하지만 다른 화학물질의 간섭, 센서 오염, 그리고 수동 샘플링 작업량 감소라는 세 가지 주요 과제가 지속적으로 제기되고 있습니다.

연도 가스 내 다른 화학 물질로 인한 간섭 관리

배기가스 세정 공정에서는 일반적으로 산성 오염 물질을 중화하기 위해 수산화나트륨(NaOH)을 사용합니다. 그러나 황산염, 염화물, 탄산염과 같은 다른 이온이 존재하면 세정액의 물리적 특성이 변하고 농도 측정이 복잡해질 수 있습니다.

• 물리적 간섭:이러한 이온성 오염물질은 용액의 밀도나 점도를 변화시킬 수 있으며, 이는 론미터(Lonnmeter)와 같은 밀도 기반 온라인 농도 측정기의 측정값에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 용해된 SO₂ 농도가 높아지면 아황산나트륨이 생성되어 NaOH 농도 측정값이 왜곡될 수 있습니다. 단, 측정기가 다성분 용액에 맞게 보정되거나 교정된 경우는 예외입니다.
• 해결책:최신 론미터 장비에는 고급 밀도 판별 알고리즘과 온도 보상 기능이 포함되어 있어 간섭 물질의 공존으로 인한 오차를 최소화합니다. 유사한 불순물 프로파일을 가진 알려진 표준 물질을 사용한 정기적인 교정을 통해 화학적으로 복잡한 연소 가스 흐름을 포함하는 BOF 공정 단계의 측정 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 또한 여러 화학 센서의 통합을 통해 NaOH 측정값을 분리하여 시약을 정밀하게 제어할 수 있습니다.

센서 오염 문제 해결 및 측정 정확도 유지

센서 표면에 미립자, 침전물 또는 반응 부산물이 축적되면 오염이 발생합니다. BOF 연도 가스 정화의 가혹한 환경에서 센서는 미립자, 염분으로 인한 스케일, 점성 잔류물에 노출되며, 이러한 물질들은 모두 잘못된 측정값과 유지보수 문제를 야기합니다.

• 일반적인 오염원:탄산칼슘이나 산화철과 같은 침전물은 센서의 진동 소자를 코팅하여 공진 반응을 약화시키고 측정값이 낮아지거나 변동하는 원인이 될 수 있습니다. 끈적끈적한 부식성 슬러지가 축적되면 신호 안정성이 더욱 저하됩니다.
• 해결책:론미터 농도계는 매끄럽고 부식에 강한 표면과 현장 세척 및 초음파 교반과 같은 세척 프로토콜을 적용하여 오염물 축적을 방지하도록 설계되었습니다. 제어 시스템 로직을 사용하여 예약된 자동 세척 주기를 프로그래밍할 수 있어 센서 수명을 획기적으로 연장하고 지속적인 정확도를 보장합니다. 내장된 진단 기능은 교정 오차 또는 오염 발생 시 작업자에게 경고를 보내 빈번한 수동 점검 없이도 사전 예방적 유지보수를 수행할 수 있도록 합니다.

수동 샘플링 및 분석 작업량 감소

기존의 NaOH 농도 측정 방식은 대개 수동 샘플링과 실험실 적정에 의존합니다. 이러한 접근 방식은 시간이 많이 소요되고 오류 발생 가능성이 높으며, 보고 지연을 초래하여 중요한 제철 공정 단계에서 필요한 실시간 공정 조정을 방해합니다.

• 수동 샘플링의 단점:샘플링 캠페인은 작업 흐름을 방해하고, 유해 화학 물질에 노출될 위험을 초래하며, 상당한 시간 지연을 동반한 데이터를 제공하여 연도 가스 처리 방법에 대한 엄격한 관리를 저해합니다.
• 해결책:Lonnmeter의 온라인 알칼리 농도 모니터링 시스템을 PLC 또는 분산 제어 시스템(DCS)에 직접 통합하면 시약 자동 투입 및 최종점 감지를 위한 실시간 피드백을 제공할 수 있습니다. 이러한 가성소다 농도 측정기는 제어실로 데이터 로그를 지속적으로 전송하여 반복적인 작업을 줄이고 운영자가 전략적 관리에 집중할 수 있도록 합니다. 공정 문서에 따르면 이러한 온라인 농도 측정 시스템은 샘플링 작업량을 최대 80%까지 절감하는 동시에 배기가스 정화 기술을 지원하여 규정 준수 및 제품 균일성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

최신 BOF(전로) 공정을 운영하는 실제 제철소들은 이러한 과제를 해결하고, 안정적인 배기가스 탈황을 지원하며, 알칼리 사용을 최적화하기 위해 Lonnmeter 장치를 포함한 첨단 측정 솔루션에 의존하고 있습니다.

원활한 프로세스 제어 및 데이터 관리를 위한 통합 팁

성공적인 온라인 수산화나트륨(NaOH) 농도 측정은 공정 제어 시스템과의 견고한 통합에 달려 있습니다. 농도계를 DCS, PLC 또는 SCADA 시스템에 연결하여 중앙 집중식 모니터링 및 제어를 수행하십시오. 센서 신호가 공정 자동화 또는 경보 관리 시스템에 사용되기 전에 올바르게 스케일링되고 검증되었는지 확인하십시오. 배기가스 정화 기술에서 수산화나트륨 투입량 편차 발생 시 작업자가 조치를 취할 수 있도록 고/저 농도 경보를 구성하십시오.

데이터의 신뢰성을 보장하기 위해:

• 인증된 표준 용액을 사용하여 주기적인 교정 절차를 적용하십시오.
• 추세 분석 및 규제 검토를 위해 자동화된 데이터 로깅을 구현하십시오.
• 프로세스에 중요한 부분에는 이중화를 활용하십시오. 백업 센서 또는 이중 신호 채널을 배포하십시오.
• 온라인 농도 측정기의 네트워크 데이터를 공정 이력 시스템에 직접 전송하여 문제 해결 또는 공정 감사 중에 심층적인 검토가 가능하도록 합니다.

최대 효율을 위해서는 플랜트 규모에 맞는 통합 방식을 적용해야 합니다. 예를 들어 대량의 연속적인 BOF(Boft-Off) 공정에는 DCS(분산 제어 시스템)를, 신속한 재구성이 필요한 모듈형 또는 파일럿 시스템에는 PLC/SCADA 시스템을 활용하는 것이 좋습니다. 통합 계획 단계에서는 엔지니어링 팀을 인터페이스 테스트 및 검증 과정에 참여시켜 통신 오류와 데이터 손실을 방지해야 합니다.

결론

정확한 NaOH 농도 측정은 염기성 산소로 제강 공정의 배기가스 세정 공정 성능과 신뢰성에 매우 중요합니다. NaOH 농도를 실시간으로 정확하게 모니터링하면 SO₂와 NOx를 효율적으로 제거할 수 있으며, 이는 운영 효율성 향상과 엄격한 규제 준수 요건 충족에 직접적인 도움이 됩니다. 적절한 NaOH 농도를 유지함으로써 최적의 세정 효율을 달성하고, 부산물 생성을 최소화하며, 불필요한 시약 소모를 줄이는 동시에 시스템 내 스케일링 및 부식과 같은 운영상의 문제를 방지할 수 있습니다.

다중 매개변수 전도도, 염도 및 알칼리 검출 기능을 갖춘 첨단 온라인 알칼리 농도 모니터링 시스템의 도입은 업계 표준이 되었습니다. 온라인 농도 측정기 및 전용 가성소다 농도 측정기와 같은 견고한 기술을 채택함으로써 운영자는 공정 조건을 지속적으로 파악할 수 있습니다. 이러한 시스템은 동적 공정 제어를 가능하게 하고 부하 또는 가스 조성 변화에 따른 시정 조정을 지원하여 설비에서 산소로 제강 공정의 기본 단계를 정밀하게 조정할 수 있도록 합니다.

정확한 측정 도구와 피드백 제어 전략을 통합하여 공정 최적화를 강화하고, NaOH 투입량을 사전에 조정할 수 있도록 합니다. 이는 배기가스 세정 공정에서 최고 수준의 제거 효율을 유지할 뿐만 아니라, 과다 또는 과소 투입으로 인한 환경적 및 재정적 손실을 줄여줍니다. 신뢰할 수 있는 NaOH 모니터링을 통해 기본 산소로(BOF) 공정은 현재 산업 규정에서 널리 요구되는 초저배출 목표를 지속적으로 충족하고, 최첨단 배기가스 처리 방법 및 정화 기술과 발맞춰 나갈 수 있습니다.

엄격한 배출량 관리가 요구되는 규제 환경에서 견고한 측정 인프라는 기술적 요건일 뿐만 아니라 사업상 필수 요소입니다. 론미터(Lonnmeter)와 같은 농도 측정기를 도입하면 제철소는 규제 기관이 요구하는 오염물질 목표를 확실하게 달성할 수 있으며, 이는 지속적인 공정 개선과 규정 준수 문서화 요건을 뒷받침합니다. 따라서 정확한 NaOH 농도 측정은 제철 제조 공정의 효율적인 설계와 지속 가능한 운영에 핵심적인 역할을 합니다.