KR100280269B1 - Optimal control device of combustion air and control method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열로의 연소공기를 최적으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 가열로의 연소공기 사용량과 축열실의 공기 펼요량을 만족하는 동시에 최소공기필요량을 연산제어함으로서 필요이상의 과다, 과소의 압력제어상태를 방지하여 공해물질배출을 절감하고, 열효율을 향상시키며, 운전자의 개입없이도 가열로 로황에 따른 최적의 연소공기 압력제어가 실현되도록 하는 가열로 연소공기의 최적제어장치 및, 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for optimally controlling combustion air of a furnace, and more particularly, to satisfy the amount of combustion air used in the furnace and the amount of air unfolded in the heat storage chamber and to calculate and control the minimum amount of air required. The optimum control system of the combustion air of the furnace to prevent the discharge of excessive pressure control, reduce the emission of pollutants, improve the thermal efficiency, and realize the optimum combustion air pressure control according to the furnace furnace without operator's intervention; It relates to a control method.
본 발명은 가열로의 상황에 따라서 최소 연소공기압력이 자동으로 설정되기 때문에 로황변동에 신속하게 대처하여 연소공기의 압력 및 유량 등을 원활하게 조정가능하고, 가열로의 안전확보 및, 열효율의 향상과, 운전자의 개입없이도 최적의 자동제어가 실현되어 성력화(省力化)및 성에너지화를 이룰수 있는 것이다.According to the present invention, since the minimum combustion air pressure is automatically set according to the situation of the furnace, the pressure and flow rate of the combustion air can be smoothly adjusted by coping with the furnace sulfur fluctuation quickly, ensuring the safety of the furnace, and improving the thermal efficiency. The optimum automatic control is realized without the driver's intervention, and the energy and energy can be achieved.
Description
본 발명은 가열로의 연소공기를 최적으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 가열로의 연소공기 총사용량과 축열실의 공기 필요량을 만족하는 동시에 최소공기필요량을 연산제어함으로서 필요이상의 과다, 과소의 압력제어상태를 방지하여 공해물질배출을 절감하고, 열효율을 향상시키며, 운전자의 개입없이도 가열로 로황에 따른 최적의 연소공기 압력제어가 실현되도록 개선된 가열로 연소공기의 최적제어장치 및, 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for optimally controlling the combustion air of a furnace, and more particularly, to satisfy the total amount of combustion air in the furnace and the air requirement of the heat storage chamber and to calculate and control the minimum air requirement, and to exceed the required amount. To improve the efficiency of combustion air by controlling the combustion furnace air pressure without the operator's intervention. The present invention relates to a control method.
일반적으로 가열로를 필요온도로 상승시키기 위해서는 버너를 사용하며, 버너에는 가스 또는 오일 등의 연료가 공급되어지고, 연소효과를 높이기 위해 상온 또는 고온의 공기를 버너로 불어 넣게 되는 것이다. 이때, 버너에 공급되는 공기를 연소공기라 하며, 이는 송풍기(Blower)에서 공급되고, 통상 배가스에 의해서 가열되는 축열실(Recuperator)을 거치면서 예열되며, 에열된 공기는 공기헤더에서 수집되고, 각각의 가열로에 갖춰진 버너로 분배된다.In general, a burner is used to raise the furnace to the required temperature, and the burner is supplied with fuel such as gas or oil, and blows air at room temperature or high temperature into the burner to increase the combustion effect. At this time, the air supplied to the burner is called combustion air, which is supplied from a blower and is preheated through a recuperator, which is usually heated by exhaust gas, and the heated air is collected in an air header, respectively. Is distributed to a burner equipped in a furnace.
이러한 연소공기는 사용량과 압력이 최적의 값으로 제어되어야 하는 바, 이는 공기헤더에서 압력검지기에 의해 연소공기 압력을 검지하고 이러한 압력에 근거하여 댐퍼의 개도(開度)를 조절하여 흡입량을 조절하며, 송풍기의 모터를 가변전압-가변주파수(VV-VF) 제어하여 흡입량을 가감시킴으로서 압력제어를 수행하는 것이다. 이와 같이 연소공기의 사용량과 압력제어의 필요성은 각각의 연료가 갖는 공기비, 즉 연료를 완전연소시키기 위한 공기량을 버너에 충분히 공급하여 버너에서 완전연소시켜 공해물질의 발생을 억제하고, 로내 열효율의 저하를 방지하는 측면에서 매우 중요하며, 연소공기량은 가열로의 각각에서 조절되므로 연소공기 공급설비에서는 연소공기량의 증감에 따른 압력변동분만 제어하여 가열로에서 필요로 하는 최적의 공기량이 공급되도록 하는 필요 최소압력제어를 행한다.The amount and pressure of the combustion air should be controlled to the optimum value, which detects the combustion air pressure by the pressure detector in the air header and adjusts the amount of intake by adjusting the opening degree of the damper based on this pressure. In addition, pressure control is performed by controlling the variable voltage-variable frequency (VV-VF) of the blower motor to adjust the suction amount. As such, the amount of combustion air and the necessity of pressure control are such that the fuel cost of each fuel, that is, the amount of air for completely burning the fuel is supplied to the burner to be completely burned at the burner to suppress the generation of pollutants, and the thermal efficiency of the furnace is lowered. The amount of combustion air is controlled in each of the furnaces, so the combustion air supply equipment controls only the pressure fluctuations caused by the increase or decrease of the amount of combustion air so that the optimum amount of air needed in the furnaces is supplied. Pressure control is performed.
통상적인 종래의 가열로 연소공기 제어장치(100)가 제1도에 도시되어 있다. 상기 제어장치(100)는 송풍기(110)에서 공급된 연소공기가 축열실(112)을 지나 예열되고, 예열된 공기는 공기헤더(115)에서 가열로(120)의 각각으로 공급된다. 여기서 연소공기는 축열실(112)을 거치면서 압력손실이 발생되므로 버너전단에서는 통상적으로 200-300mmH2O가 되도록 송풍기(110)의 생성압력을 제어하게 된다. 그러나, 가열로(120)내의 상황변화에 따라서, 연속작업이 이루어지는 경우에는 많은 량의 연료와 연소공기가 필요하게 되고, 이때는 연소공기의 사용량이 증가함으로 공기헤더(115)에서의 연소공기압력이 낮아지게 되는 것이다. 연소공기압력이 일정치 이하로 낮아지면, 가열로(120)의 버너에서 역화의 위험이 높아지므로 연소공기의 압력제어가 필요하게 되며, 이는 공기헤더(115)에서 연소공기압력을 검출하고, 설정값 이하로 낮아지면, 설정값과 현재의 실측값의 차이값(F)를 댐퍼(122)측으로 송신하여 댐퍼(122)의 개도를 더욱 열게되며, 따라서 흡입공기량을 늘려서 압력상승을 유도하는 것이다. 이와는 반대로 설정값보다 현재의 실측값이 높은 경우에는 그 차이값(F)만큼에 해당하는 신호를 댐퍼(122)로 송신함으로서 댐퍼(122)의 개도를 닫아서 흡입공기량을 줄임으로서 연소공기의 압력을 일정하게 제어하는 것이다.A conventional conventional furnace combustion air control device 100 is shown in FIG. The control device 100 is a preheated combustion air supplied from the blower 110 through the heat storage chamber 112, the preheated air is supplied to each of the heating furnace 120 from the air header 115. Since the combustion air passes through the heat storage chamber 112, a pressure loss is generated, so that the pressure at the burner is controlled to generate a pressure of the blower 110 to be 200-300 mmH 2 O. However, in accordance with the change in the situation in the furnace 120, when a continuous operation is performed, a large amount of fuel and combustion air is required, and in this case, the combustion air pressure in the air header 115 is increased due to an increase in the amount of combustion air used. Will be lowered. When the combustion air pressure is lowered below a certain value, the risk of backfire is increased in the burner of the heating furnace 120, so the pressure control of the combustion air is required, which detects and sets the combustion air pressure in the air header 115. When the value is lower than the value, the difference value F between the set value and the present actual value is transmitted to the damper 122 side to further open the damper 122, thus increasing the intake air amount to induce a pressure increase. On the contrary, if the current measured value is higher than the set value, the pressure corresponding to the difference value F is transmitted to the damper 122 to close the opening of the damper 122 to reduce the amount of intake air, thereby reducing the pressure of the combustion air. It is a constant control.
이러한 종래의 가열로 연소공기 제어장치(100)에서 연소공기량의 제어를 이루는 단계적인 순서가 제2도에 도시되어 있다. 즉, 시작과 동시에 송풍단계(150)가 이루어지며, 그 다음의 제어계통의 작동단계(152)가 이루어지고, 연이어서 운전자의 압력설정값에 기초한 가변전압-가변주파수 제어단계(154)와 댐퍼제어단계(156)가 동시에 이루어지고, 송풍기 제어단계(158)와 댐퍼개도조절단계(160)가 이루어진다.FIG. 2 is a step-by-step sequence for controlling the amount of combustion air in the conventional combustion furnace combustion air control device 100. That is, the air blowing step 150 is performed at the beginning, the operation step 152 of the next control system is performed, and subsequently the variable voltage-variable frequency control step 154 and the damper based on the pressure setting value of the driver. The control step 156 is performed at the same time, and the blower control step 158 and the damper opening degree adjusting step 160 are performed.
그리고, 상기와 같이 송풍기(110)와 댐퍼(122)의 제어가 이루어짐에 따라서, 공기헤더(115)내의 압력변동이 발생하는 단계(162)가 이루어지고, 변동된 압력에 따른 변동된 연소공기량의 공급이 이루어지는 단계(164)가 이루어지며, 연소공기가 가열로(120)의 내부로 공급됨으로서 공기헤더(115)에서는 또 다른 압력변동이 이루어지는 단계(166)가 이루어진다. 그리고, 이러한 압력변동을 공기헤더(115)의 압력검지기(115a)가 실측입력값으로 검출하여 제어계통으로 인가하는 단계(168)가 이루어지며, 상기 단계(168)이후의 단계(152)에서는 제어계통에서는 운전자에 의한 압력값 설정단계(170)로 부터 제공된 설정압력값과 공기헤더(115)의 압력검지기(115a)에서 측정된 실측압력값을 대비하여 그 차이값(F)을 산출하는 과정이 이루어지고, 상기 일련의 단계들이 연속적인 작동을 이루는 것이다.Then, as the control of the blower 110 and the damper 122 is made as described above, a step 162 in which pressure fluctuations occur in the air header 115 is made, and the fluctuation of the amount of combustion air according to the fluctuated pressure is made. A supply step 164 is performed, and the combustion air is supplied to the inside of the heating furnace 120 so that another pressure change is made in the air header 115. Then, a step 168 of detecting the pressure fluctuation 115a of the air header 115 as an actual input value and applying it to the control system is performed, and in step 152 after the step 168, the control is performed. In the system, a process of calculating the difference value F by comparing the set pressure value provided from the pressure value setting step 170 by the driver and the measured pressure value measured by the pressure detector 115a of the air header 115 is performed. And the series of steps achieves continuous operation.
그러나, 상기와 같은 여러단계를 거친 제어작동과정에서 가열로(120)의 조업상황이 일정할때에는 운전자에 의한 압력설정값을 변동시킬 필요가 없으나, 로황의 변동시, 즉 로의 휴지및, 가열대기, 작업대기 등의 로 연속작업이 이루어 지지않는 경우에는 가열로(120) 자체는 보열만하면 되므로 연료 및 연소공기 사용량이 줄어들고, 그에 따라서 공기헤더(115)의 연소공기압력은 높아지므로 연소공기 압력제어계통에 의해서 댐퍼(122)의 개도는 닫혀지고 송풍기(110)에서 공급되는 연소공기량은 현저히 감소된다.However, when the operating condition of the heating furnace 120 is constant in the control operation process through the above several steps, it is not necessary to change the pressure set value by the driver. In the case where continuous work is not performed, such as working air, the heating furnace 120 itself only needs to be kept warm, thus reducing the amount of fuel and combustion air used. Accordingly, the combustion air pressure of the air header 115 is increased, so the combustion air pressure is increased. The opening degree of the damper 122 is closed by the control system, and the amount of combustion air supplied from the blower 110 is significantly reduced.
이때, 상기 축열실(112)은 일종의 열교환기이므로 일정량이상의 공기가 연속적으로 흘러야 보호가 되므로 축열실(112)로는 축열실(112)의 보호에 필요한 최소한의 공기량이 공급되고, 이러한 축열실(112)의 보호에 필요한 공기량이 가열로(120)에서 필요한 공기량보다 많을 경우, 그 차이만큼을 대기중으로 방산시키는 것이다. 또한, 가열로(120)의 휴지중은 열효율을 높이기 위하여 연소공기 압력설정값을 최소값으로 낮추어야 하며, 이와는 반대로 연속작업으로 연소공기 사용량이 증가하는 경우에는 압력설정치를 높여야 하고, 압력설정을 적게 하면 할수록 단위시간당 연소공기의 축열실(112)체류시간이 길게 됨으로서 축열실(112)의 열효율향상을 이루게 되어 작업자는 가열로(120)의 상태에 따라서 가열로(120) 연소용으로 필요한 최저공기압력보다 조금 높게 연소공기 압력설정값을 유지하도록 수시로 변경 설정하는 것이다.At this time, since the heat storage chamber 112 is a kind of heat exchanger, a predetermined amount of air must be continuously flowed to protect the heat storage chamber 112, and thus the heat storage chamber 112 is supplied with a minimum amount of air required for the protection of the heat storage chamber 112. If the amount of air required for the protection of the larger than the amount of air required in the heating furnace 120, the difference is to dissipate to the atmosphere. In addition, during the rest of the furnace 120, the combustion air pressure setting value should be lowered to the minimum value in order to increase the thermal efficiency. On the contrary, if the combustion air usage increases in a continuous operation, the pressure setting value should be increased. As the residence time of the heat storage chamber 112 of the combustion air increases per unit time, the heat efficiency of the heat storage chamber 112 is improved, so that the operator needs the minimum air pressure necessary for the combustion of the heating furnace 120 according to the state of the heating furnace 120. Change the setting from time to time to maintain a slightly higher combustion air pressure setpoint.
그러나, 작업자는 가열로(120)의 상황에 따라서 항상 압력설정값을 변경시키는 것이 불가능하므로 연소공기의 압력이 적정한 압력설정값보다 상대적으로 낮을 때에는 버너의 역화위험과, 연소공기의 부족에 의한 불완전 연소손실이 증가하여 일산화탄소와, 미연소 탄화수소 등의 배출이 증가하여 대기공해를 심각하게 유발하며, 연소공기의 압력이 적정 압력설정값보다 상대적으로 높게 되는 경우에는 과대하게 연소공기가 공급되므로 배기가스로 부터 에너지 손실이 증가하고 연소온도의 저하로 열효율이 저하되며, 잉여산소로 인하여 Nox, Sox 등의 공해물질이 배출되는 문제점을 갖는 것이다.However, it is impossible for an operator to change the pressure set value at all times according to the situation of the heating furnace 120, so when the pressure of the combustion air is relatively lower than the appropriate pressure set value, the risk of burner backfire and incompleteness due to lack of combustion air Increasing combustion loss increases emissions of carbon monoxide and unburned hydrocarbons, causing serious air pollution. Excessive combustion air is supplied when the pressure of the combustion air is relatively higher than the set pressure. The energy loss is increased and the thermal efficiency is lowered due to the lowering of the combustion temperature, and pollutants such as Nox and Sox are discharged due to surplus oxygen.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여, 가열로의 연소공기 사용량과 축열실의 공기 필요량을 만족하는 동시에 최소공기필요량을 연산제어함으로서 필요이상의 과다, 과소의 연소공기 압력제어상태를 방지하여 공해물질의 배출을 절감하고 열효율을 향상시키며, 운전자의 개입없이도 가열로 로황에 따른 최적의 연소공기 압력제어가 실현되도록 하는 가열로 연소공기의 최적제어장치 및, 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention satisfies the amount of combustion air used in the heating furnace and the required amount of air in the heat storage chamber, and simultaneously calculates and controls the minimum amount of air required to prevent excessive and excessive combustion air pressure control states. It is to provide an optimum control device and a control method of the furnace air to reduce the emission of pollutants, improve the thermal efficiency, and to realize the optimum combustion air pressure control according to the furnace furnace without operator intervention.
제1도는 종래의 기술에 따른 가열로 연소공기 제어장치의 구성도.1 is a block diagram of a furnace combustion air control device according to the prior art.
제2도는 종래의 기술에 따른 가열로 연소공기 제어방법의 순서를 단계적으로 도시한 플로우 차트.2 is a flow chart showing the steps of a heating furnace combustion air control method according to the prior art step by step.
제3도는 본 발명에 따른 가열로 연소공기의 제어장치의 구성도.3 is a block diagram of a control device for the combustion air of the furnace according to the present invention.
제4도는 본 발명에 따른 가열로 연소공기의 제어방법을 순서에 따라 단계적으로 도시한 플로우 차트.Figure 4 is a flow chart showing in step by step the control method of the furnace combustion air according to the present invention.
제5도는 본 발명에 따른 가열로 연소공기의 제어장치내에 갖춰진 축열실 최저유량 설정기에 저장된 유량-압력 설정도표.5 is a flow-pressure setting diagram stored in a heat storage chamber minimum flow rate setter provided in a control apparatus of a furnace combustion air according to the present invention.
제6도는 본 발명에 따른 가열로 연소공기의 제어장치내에 갖춰진 연소공기의 최소압력 설정기에 저장된 유량-압력 설정도표.6 is a flow-pressure setting diagram stored in the minimum pressure setter of the combustion air provided in the control apparatus of the furnace combustion air according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 총연소공기 사용량 적산기 15 : 축열실의 최소공기량 설정기10: Total combustion air consumption totalizer 15: Minimum air volume setting device of heat storage room
17 : 연소공기 최소압력 설정기 20 : 하이-셀렉터(Hi-Selecter)17: minimum combustion air pressure setter 20: Hi-Selector
110 : 송풍기 112 : 축열실(Recuperator)110: blower 112: recuperator
115 : 공기 헤더 120 : 가열로115: air header 120: heating furnace
137 : 댐퍼 조절계 138 : 송풍모터 조절계137: damper controller 138: blower motor controller
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 가열로로 공급되는 연소공기량을 가열로의 상태에 따라서 가변적으로 제어하는 가열로 연소공기의 제어장치에 있어서, 각각의 가열로로 공급되는 연소공기의 총사용량을 적산하는 연소공기 적산기; 상기 총연소공기 사용량과 축열실의 최소공기량을 비교하여 그중에서 큰 값을 출력하는 축열실의 최소공기량 설정기; 상기 총연소공기 사용량에 따른 최소압력을 출력하는 연소공기 압력설정기; 상기 축열실의 최소공기량 설정기와 연소공기 압력 설정기의 두 개의 값중에서 큰측의 값을 선택출력하는 하이- 셀렉터; 상기 하이-셀렉터의 출력값을 운전자에 의한 압력설정값으로 대치하고, 공기헤더의 압력검지기에서 측정된 실측압력값을 비교하여 그 차이값을 각각 출력하여 송풍모터와 댐퍼의 개도를 제어하는 송풍모터 제어기와 댐퍼 제어기;를 포함함을 특징으로 하는 가열로 연소공기의 최적제어장치를 마련함에 의한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the control apparatus of the furnace combustion air to control the amount of combustion air supplied to the furnace in accordance with the state of the furnace, the combustion air supplied to each furnace A combustion air integrator integrating the total consumption; A minimum air amount setting device of the heat storage chamber which compares the total amount of combustion air with the minimum air amount of the heat storage chamber and outputs a larger value among them; Combustion air pressure setting unit for outputting a minimum pressure in accordance with the total combustion air usage; A high-selector for selectively outputting a value of a larger side among two values of a minimum air amount setter and a combustion air pressure setter of the heat storage chamber; The blower motor controller which controls the opening degree of the blower motor and the damper by replacing the output value of the high-selector with the pressure set value by the driver, comparing the measured pressure value measured by the pressure detector of the air header and outputting the difference value. And a damper controller, by providing an optimum control apparatus for the combustion air of the furnace.
그리고, 본 발명은 송풍단계와 제어계통의 작동단계가 이루어지고; 운전자의 압력설정값에 기초한 가변전압-가변주파수 제어단계와 댐퍼제어단계가 동시에 이루어지며; 송풍기 제어단계와 댐퍼개도조절단계가 이루어지고; 송풍기와 댐퍼의 제어가 이루어짐에 따라서, 공기헤더내의 압력변동이 발생하는 단계와, 변동된 압력에 따른 변동된 연소공기량의 공급이 이루어지는 단계 및, 연소공기가 가열로의 내부로 공급됨으로서 공기헤더에서는 또 다른 압력변동이 이루어지는 단계가 이루어지는 가열로 연소공기의 제어방법에 있어서, 공기헤더의 압력변동을 압력검지기가 검출하여 실측입력값으로 제어계통으로 인가하는 단계; 가열로의 연소공기를 검출하는 단계; 상기 검출값을 이용하여 연소공기량을 적산하고 총연소공기량을 산출하는 단계; 상기 총연소공기량에 기초하여 연소공기 최소압력 설정기와 축열실의 최소공기량 설정기 및, 하이-셀렉터를 이용하여 최적압력값을 산출하는 단계;와, 상기 최적압력값을 송풍모터 조절계와 댐퍼조절계에서 운전자에 의한 압력설정값대신으로 설정하는 단계;를 포함하고, 상기 제어계통의 작동단계에서 최적압력값과 공기헤더의 압력검지기에 의한 실측압력값을 비교하여 그 출력값을 가변전압-가변주파수 제어기와 댐퍼제어기로 인가하여 연소공기량의 최적제어가 이루어짐을 특징으로 하는 가열로 연소공기의 제어방법을 마련함에 의한다.And, the present invention is the operation step of the blowing step and the control system is made; A variable voltage-variable frequency control step and a damper control step based on the pressure set value of the driver are simultaneously performed; A blower control step and a damper opening degree adjustment step are made; As the blower and the damper are controlled, pressure fluctuations in the air header occur, supply of fluctuating amount of combustion air according to the fluctuating pressure, and combustion air are supplied into the heating furnace. A method of controlling a furnace combustion air in which a pressure fluctuation is performed further comprising the steps of: detecting a pressure fluctuation of an air header and applying it to a control system as a measured input value; Detecting combustion air in the furnace; Calculating the total combustion air amount by integrating the combustion air amount using the detected value; Calculating an optimum pressure value using a minimum pressure setter of combustion air, a minimum air volume setter of a heat storage chamber, and a high-selector based on the total amount of combustion air; and the optimum pressure value is set in a blower motor controller and a damper controller. Setting the pressure setting value instead of the driver; and comparing the optimum pressure value with the actual pressure value measured by the pressure detector of the air header in an operating step of the control system, and outputting the output value to a variable voltage variable frequency controller. By applying a damper controller to the optimum control of the amount of combustion air is provided by the method for controlling the combustion air combustion air.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 가열로 연소공기의 최적제어장치 및, 제어방법은 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같다. 먼저, 제3도에 도시된 가열로 연소공기의 최적제어장치(1)는 공기를 흡입 및, 강제 송풍하는 송풍기(110)와, 송풍기(110)의 흡입량을 조절하는 댐퍼(122)와, 송풍기(110)에서 공급된 상온의 공기를 일정온도로 예열하는 축열실(112)과, 상기 축열실(112)에서 가온된 연소공기를 모아서 가열로(120)의 각대로 분배하는 공기헤더(115)를 갖추고, 상기 공기헤더(115)에서 압력을 검출하는 압력 검지기(115a)와 상기 압력검지기(115a)에 연결되어 댐퍼(122)와 송풍기(110)의 모터를 제어하는 댐퍼 조절계(137)와 송풍모터 조절계(138) 및 가변전압-가변주파수 제어기(140)를 갖는다. 또한 축열실(112)로 공급되는 배가스의 온도를 검지하여 적정온도로 배기가스를 조절하기 위한 배가스 온도검지기(142)와 보조 송풍기(143) 및, 온도제어기(144)가 갖춰지며, 공기헤더(115)의 연소공기온도를 검지하여 연소 공기의 온도를 조절하기 위한 연소공기 온도 검지기(145)와 온도조절 제어기(146) 및 방산밸브(147) 등을 종래와 같이 구비하고 있다.The optimum control device and the control method of the furnace combustion air according to the present invention are as shown in FIG. 3 and FIG. First, the optimum control device 1 of the combustion furnace combustion air shown in FIG. 3 includes: a blower 110 for sucking and forced air blowing, a damper 122 for adjusting the suction amount of the blower 110, and a blower A heat storage chamber 112 for preheating the air at room temperature supplied by the 110 to a predetermined temperature, and an air header 115 for collecting the combustion air heated in the heat storage chamber 112 and distributing it at each of the heating furnaces 120. And a damper control system 137 connected to a pressure detector 115a for detecting pressure in the air header 115 and the pressure detector 115a to control a motor of a damper 122 and a blower 110. And a motor regulator 138 and a variable voltage-variable frequency controller 140. In addition, the exhaust gas temperature detector 142, the auxiliary blower 143, and the temperature controller 144 for detecting the temperature of the exhaust gas supplied to the heat storage chamber 112 to adjust the exhaust gas to an appropriate temperature are equipped with an air header ( A combustion air temperature detector 145, a temperature control controller 146, a dissipation valve 147, and the like for detecting the combustion air temperature of 115 and regulating the temperature of the combustion air are provided as in the prior art.
그리고, 각각의 가열로(120)로 공급되는 연소공기의 총사용량을 적산하는 연소공기 적산기(10)가 갖춰지며, 축열실(112)의 최소공기량 설정기(15)와, 총연소공기 사용량에 따른 최소압력 설정기(17) 등을 갖추며, 상기 축열실(112)의 최소공기량 설정기(15)와 최소압력 설정기(17)의 두 개의 값중에서 큰측의 값을 선택출력하는 하이-셀렉터(20) 등을 갖추고 상기 하이-셀렉터(20)가 송풍모터 조절계(138)와 댐퍼 조절계(137)에 전기적으로 연결되는 것이다.In addition, a combustion air integrator 10 that integrates the total amount of combustion air supplied to each of the heating furnaces 120 is provided, and the minimum air amount setter 15 and the total combustion air consumption of the heat storage chamber 112 are provided. A high pressure selector 17 having a minimum pressure setter 17 and a high-selector for selecting and outputting a larger value from among two values of the minimum air amount setter 15 and the minimum pressure setter 17 of the heat storage chamber 112. 20 and the like, the high-selector 20 is electrically connected to the blower motor controller 138 and the damper controller 137.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 가열로 연소공기의 최적제어장치(1)는 송풍기(110)에서 강제 송풍된 공기가 축열실(112)을 거치면서 공기헤더(115)로 공급되고, 공기헤더(115)에서 가열로(120)로 각각 분배된다. 이때 가열로(120)의 로황이 변동되어 연소공기 사용량이 증가하면, 상기 연소공기 적산기(10)에 의해 가열로(120)의 총공기사용량이 검출되고 이 신호는 축열실의 최소공기량 설정기(15)와 총연소 공기 최소 압력설정기(17)로 입력된다.The optimum control device 1 of the furnace combustion air of the present invention configured as described above is supplied to the air header 115 while the air forcedly blown from the blower 110 passes through the heat storage chamber 112, and the air header ( Each from 115 to a furnace 120. At this time, when the furnace sulfur of the furnace 120 is fluctuated and the amount of combustion air is increased, the total air usage of the furnace 120 is detected by the combustion air integrator 10 and this signal is set to the minimum air volume setter of the heat storage chamber. (15) and the total combustion air minimum pressure setter (17).
그리고, 상기 축열실의 최소 공기량 설정기(15)에서는 제5도에 도시된 바와 같은 총연소공기 사용량을 압력으로 환산하는 도표(Table)를 내장하고 있으며, 이는 가열로(120)의 총연소공기 사용량이 축열실(112)의 최소공기량을 상회하는 지를 다음의 조건식에 의해서 판단한다.In addition, the minimum air amount setter 15 of the heat storage chamber has a built-in table that converts the total amount of combustion air into pressure as shown in FIG. 5, which is the total combustion air of the heating furnace 120. Whether the amount of use exceeds the minimum air amount of the heat storage chamber 112 is determined by the following conditional expression.
[수식 1][Equation 1]
여기서, ΣA 는 총연소공기 적산량,Where ΣA is the total amount of combustion air
K 는 축열실(112) 보호 최소 연소공기 유량,K is the regenerative chamber 112 protection minimum combustion air flow rate,
Y 는 축열실의 최소 공기량설정기(15)의 출력값이다.Y is an output value of the minimum air volume setter 15 of the heat storage chamber.
즉, 상기에서 축열실(112)의 최소 필요공기량보다 가열로(120)의 총연소공기 사용량이 많으면, 총연소공기 사용량에 해당하는 신호를 제5도에 도시된 바와 같은 도표에서 압력신호로서 출력하고, 축열실(112)의 최소필요 공기량보다 총연소공기 사용량이 적은 경우에는 축열실(112)의 최소필요 공기량에 해당하는 신호를 압력신호로서 출력시킨다.That is, if the total amount of combustion air of the heating furnace 120 is larger than the minimum required air amount of the heat storage chamber 112, the signal corresponding to the total amount of combustion air is output as a pressure signal in the diagram as shown in FIG. When the total amount of combustion air is less than the minimum required air amount of the heat storage chamber 112, a signal corresponding to the minimum required air amount of the heat storage chamber 112 is output as a pressure signal.
한편, 연소공기 최소 압력설정기(17)에 입력된 가열로(120)의 총연소공기 사용량은 아래의 표 1과, 제6도에 그래프로서 도시된 바와 같은 압력환산표에 의해서 총연소가스 사용량에 해당하는 최적 연소공기 압력값을 출력하게 된다.On the other hand, the total combustion air usage of the heating furnace 120 input to the combustion air minimum pressure setter 17 is shown in Table 1 and the pressure conversion table as shown in FIG. The corresponding optimum combustion air pressure value is output.
그리고, 상기와 같은 총연소가스 사용량에 따른 연소공기 최소압력 설정기(17)의 압력출력값과 축열실의 최소공기량 설정기(15)의 압력출력값은 하이 셀렉터(20)에서 비교되어 큰측의 값이 선택되어지며, 이러한 하이 셀렉터(20)의 선택값은 연소공기 압력 조절계로 송신되고, 상기 연소공기 압력 조절계에서는 송풍모터의 제어시에는 송풍모터 조절계(138)로 인가되어 종래의 운전자에 의한 입력설정값을 대신하게 되며, 아래의 수식 2과 같이 공기헤더(115)에서 압력검지기(115a)에 의하여 얻어진 연소공기 실측압력값과 비교된다.In addition, the pressure output value of the combustion air minimum pressure setter 17 and the pressure output value of the minimum air amount setter 15 of the heat storage chamber are compared in the high selector 20 according to the total combustion gas consumption as described above. The selected value of the high selector 20 is transmitted to the combustion air pressure controller, and the combustion air pressure controller is applied to the blower motor controller 138 at the time of controlling the blower motor. The value is substituted, and compared with the actual measured air pressure value obtained by the pressure detector 115a in the air header 115 as shown in Equation 2 below.
[수식 2][Formula 2]
여기서, HMV는 하이-셀렉터의 출력값,Where HMV is the output of the high-selector,
PV 는 실측압력값PV is actual pressure
DMV는 송풍모터 조절계의 출력값이다.DMV is the output value of the blower motor controller.
즉, 상기 하이-셀렉터(20)의 출력값(HMV)이 실측압력값(PV)보다 적은 경우에는 그 차이값(DMV)을 가변전압-가변주파수 제어기(140)로 보내며, 상기 가변전압-가변주파수 제어기(140)에서는 상기 차이값(DMV)과, 바로전의 송풍모터 조절계(138)의 출력값, 즉 해당 차이값(DMV)이 인가되기 바로전의 차이값(DMV)을 비교하여 이번에 인가되는 차이값(DMV)이 바로전의 것보다 크면, 송풍모터의 회전수를 증가시키고, 적으면 감소시켜 송풍기(110)의 공기 흡입량을 가감하여 연소공기 압력을 연속적으로 제어한다. 따라서, 송풍기(110)에서 공급된 연소공기는 축열실(112)을 거쳐 공기헤더(115)로 유입되며, 여기서 압력검지기(115a)를 통해 새로운 실측압력값이 연속적으로 측정되며, 각각의 가열로(120)로 공급되면서 새로운 총연소공기 사용량을 얻을수 있게 되는 것이다.That is, when the output value HMV of the high selector 20 is less than the actual pressure value PV, the difference value DMV is transmitted to the variable voltage- variable frequency controller 140, and the variable voltage-variable frequency. The controller 140 compares the difference value DMV with the output value of the blower motor controller 138 immediately before the difference value DMV just before the corresponding difference value DMV is applied. If the DMV) is greater than the previous one, the number of revolutions of the blower motor is increased, and if it is less, the amount of air intake of the blower 110 is adjusted to continuously control the combustion air pressure. Therefore, the combustion air supplied from the blower 110 is introduced into the air header 115 through the heat storage chamber 112, where the new measured pressure value is continuously measured through the pressure detector 115a, each heating furnace As it is supplied to (120), a new total combustion air usage can be obtained.
또한, 상기 송풍모터 조절계(138)와 동시에 댐퍼(122)의 조절은 하이-셀렉터(20)의 출력값을 댐퍼 조절계(137)로 인가하여 운전자에 의하여 입력된 압력설정값을 대신하게 되고, 이러한 출력값과 압력검지기(115a)에 의한 현재의 실측압력값을 아래의 수식 3과 같이 연산하고 그 출력값을 이용하여 댐퍼(122)의 개도를 조절한다.In addition, the control of the damper 122 at the same time as the blowing motor controller 138 applies the output value of the high-selector 20 to the damper controller 137 to replace the pressure set value input by the driver. The actual measured pressure value by the overpressure detector 115a is calculated as shown in Equation 3 below, and the opening degree of the damper 122 is adjusted using the output value.
[수식 3][Equation 3]
여기서, HMV 는 하이-셀렉터(20)의 출력값,Here, HMV is the output value of the high-selector 20,
PV′ 는 실측압력값PV ′ is actual pressure value
DMV′ 는 댐퍼조절계(137)의 출력값이다.DMV 'is an output value of the damper control system 137.
상기에서 얻어진 출력값(DMV′)을 댐퍼(122)로 인가하여 송풍기(110)의 댐퍼(122) 개도를 조절함으로서 공기헤더(115)로 공급되는 연소공기량을 조절하는 것이다.The amount of combustion air supplied to the air header 115 is controlled by applying the output value DMV ′ obtained above to the damper 122 to adjust the opening degree of the damper 122 of the blower 110.
이러한 본 발명의 연소공기량 최적제어를 이루기 위한 제어방법(200)을 제4도를 참조하여 단계적으로 설명한다. 먼저, 종래와 같이 시작과 동시에 송풍단계(150)가 이루어지며, 그 다음의 제어계통의 작동단계(152)가 이루어지고, 연이어서 운전자의 압력설정값에 기초한 가변전압-가변주파수 제어단계(154)와 댐퍼제어단계(156)가 동시에 이루어지고, 송풍기 제어단계(158)와 댐퍼개도조절단계(160)가 이루어진다. 그리고, 상기와 같이 송풍기(110)와 댐퍼(122)의 제어가 이루어짐에 따라서, 공기헤더(115)내의 압력변동이 발생하는 단계(162)가 이루어지고, 변동된 압력에 따른 변동된 연소공기량의 공급이 이루어지는 단계(164)가 이루어지며, 연소공기가 가열로(120)의 내부로 공급됨으로서 공기헤더(115)에서는 또 다른 압력변동이 이루어지는 단계(166)가 이루어진다. 그리고, 이러한 압력변동을 공기헤더(115)의 압력검지기(115a)가 검출하여 실측입력값으로 제어계통으로 인가하는 단계(168)가 이루어지며, 동시에 가열로(120)의 연소공기를 검출하는 단계(220)가 이루어지고, 상기 검출후에 연소공기량을 적산하여 총연소공기량을 산출하는 단계(240)가 이루어지며, 이러한 총연소공기량에 기초하여 연소공기의 최소압력 설정기(17)와 축열실의 최소공기량 설정기(15)및, 하이-셀렉터(20)를 이용하여 최적압력값으로 산출하는 단계(260)및, 상기 최적압력값을 송풍모터 조절계(138)와 댐퍼조절계(137)에서 운전자에 의한 압력설정값대신으로 설정하는 단계(280)가 이루어진다. 그리고, 상기 단계(280)에 연이은 단계(152)에서는 제어계통에 의하여 최적압력값과 공기헤더(115)의 압력검지기(115a)에 의한 실측압력값을 비교하여 그 차이값을 가변전압-가변주파수 제어기(140)와 댐퍼(122)로 인가하여 연소공기량의 최적제어가 이루어지는 것이다.The control method 200 for achieving the optimum control of the combustion air amount of the present invention will be described step by step with reference to FIG. First, the air blowing step 150 is performed at the same time as the prior art, and then the operating step 152 of the following control system is performed, and subsequently, the variable voltage-variable frequency control step 154 based on the pressure setting value of the driver. ) And the damper control step 156 is performed at the same time, the blower control step 158 and the damper opening degree adjustment step 160 is made. Then, as the control of the blower 110 and the damper 122 is made as described above, a step 162 in which pressure fluctuations occur in the air header 115 is made, and the fluctuation of the amount of combustion air according to the fluctuated pressure is made. A supply step 164 is performed, and the combustion air is supplied to the inside of the heating furnace 120 so that another pressure change is made in the air header 115. Then, the pressure detector 115a of the air header 115 detects the pressure fluctuation and applies the measured input value to the control system as the measured input value, and simultaneously detects combustion air of the heating furnace 120. 220 is performed, and after the detection, a step 240 of calculating the total combustion air amount by integrating the combustion air amount is made, and based on the total combustion air amount, the minimum pressure setter 17 of the combustion air and the heat storage chamber A step 260 of calculating the optimum pressure value using the minimum air amount setter 15 and the high-selector 20, and the optimum pressure value to the driver in the blower motor controller 138 and the damper controller 137. The step 280 is performed instead of the pressure set value. In the step 152 subsequent to the step 280, the optimum pressure value is compared with the actual pressure value by the pressure detector 115a of the air header 115 by the control system, and the difference value is converted into a variable voltage-variable frequency. The controller 140 and the damper 122 are applied to achieve optimum control of the amount of combustion air.
상기와 같은 단계들을 거침으로서 가열로(120)에서 사용되는 총연소가스 사용량에 근거하여 최적의 연소공기 압력이 설정됨으로서 안정된 가열로(120)의 조업을 이룰 수가 있는 것이다. 또한 가열로(120)의 연소공기 사용량과 축열실(112)의 공기 필요량을 동시에 만족하면서 최소공기필요량을 연산제어함으로서 필요이상의 과다, 과소의 압력제어상태를 방지하여 공해물질배출을 절감하고, 열효율을 향상시키며, 운전자의 개입없이도 가열로 로황에 따른 최적의 연소공기 압력제어가 실현되는 것이다.By going through the above steps, the optimum combustion air pressure is set based on the total amount of combustion gas used in the furnace 120, thereby achieving stable operation of the furnace 120. In addition, by simultaneously controlling the amount of combustion air used in the heating furnace 120 and the required amount of air in the heat storage chamber 112, the minimum air required is calculated and controlled to prevent excessive and excessive pressure control, thereby reducing pollutant emissions and reducing thermal efficiency. The optimum combustion air pressure control according to the furnace furnace is realized without operator intervention.
상기에서와 같이, 본 발명에 의하면 가열로(120)의 상황에 따라서 최소 연소공기압력이 자동으로 설정되기 때문에 로황변동에 신속하게 대처하여 연소공기의 압력 및 유량 등을 원활하게 조정가능하고, 가열로(120)의 안전확보 및, 열효율의 향상과, 운전자의 개입없이도 최적의 자동제어가 실현되어 성력화(省力化) 및 성에너지화를 이룰수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, since the minimum combustion air pressure is automatically set according to the situation of the heating furnace 120, the pressure and flow rate of the combustion air can be smoothly adjusted by quickly coping with the furnace sulfur fluctuation, and heating. Securing the safety of the furnace 120, improving the thermal efficiency, and optimum automatic control without the driver's intervention is realized to achieve the sexual power and energy energy.
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20031103 Year of fee payment: 4 |
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