KR100315089B1 - 미분탄 파쇄기의 급탄량 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로의 열원으로 이용되는 미분탄 제조시 제조설비에서 급탄량을 정확하게 자동으로 제조하도록 함으로써 미분탄 재고관리의 효율화를 도모할 수 있게 한 미분탄 파쇄기의 급탄량 제어장치에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 미분탄 취입호퍼의 중량을 합산하는 합산계기와 미분탄 저장호퍼의 중량과 취입호퍼의 중량을 내부연산식으로 합산하기 위한 합산루프와, 합산계기에 의해 합산된 미분탄의 중량변화를 시간당 급탄량으로 환산하는 급탄량 검출루프와, 급탄량 설정과 미분탄제조량의 편차 발생시 급탄량 제어 계에서 출력신호의 가감을 통하여 급탄기 회전모터의 회전수변화에 의한 설정량과 제조량의 편차를 제거하는 급탄량 제어루프를 포함하는데 있다.

이와 같은 본 발명은 미분탄 제조 및 취입을 효율화시킬 수 있어 갑작스런 미분탄 취입량 감소로 인한 노열감소에 따라 감풍조업이나 용선생산량 저하의 문제점을 개선하여 고로의 조업안정에 우수한 효과를 가져온다.

Description

미분탄 파쇄기의 급탄량 제어장치

본 발명은 고로의 열원으로 이용되는 미분탄 제조시 제조설비에서 급탄량을 정확하게 자동으로 제조하도록 함으로써 미분탄 재고관리의 효율화를 도모할 수 있게한 미분탄 파쇄기의 급탄량 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로에는 고가의 코크스에 대한 대체 연료로써 저가의 석탄을 이용하여 미분탄을 제조하여 연료로 사용하고 있다.

도 1은 종래의 미분탄 제조에 관련한 제조장치의 구성도이다. 여기에서의 급탄운전 과정을 보면, 먼저 미분탄 원료인 괴상의 석탄은 수송설비인 콘베어벨트(1)에 의해 야드에서 불출되어 석탄저장호퍼(2)내로 이송저장된다.

이때 운전자가 운전실에서 급탄량 출력계기(11)의 설정량(11-1)을 설정하여 주면 아날로그 전류신호로 변환 출력되어 급탄기 회전모터(3-1)를 회전시켜 서탄을 하부의 파쇄기(4)에 공급한후 파쇄하여 미분탄으로 제조한다.

파쇄된 미분탄은 열풍로(21)에서 여소중 발생되는 배가스를 전단의 흡입팬(20)에 의해서 흡입하여 일정한 유량, 온도(80-90℃)로 유지하면서 건조하여 미분탄 포집기(6)까지 운반된다.

이때 배가스는 방산변(5)을 통하여 대기로 방산되고 미분탄은 포집되어 하부의 미분탄 저장호퍼(7)에 저장한후 취입호퍼(8)를 거쳐 고로(10)내로 취입 된다.

그러나 상기와 같은 일련의 연속조업과정에서 급탄기(3-1)를 회전하여 급탄기 내부의콘베어밸트를 회전시켜 상부의 석탄저장호퍼(2)에서 낙하되는 석탄의 양을 하부의 파쇄기(4)에 공급하기 때문에 급탄기 내부의 콘베어 밸트에 쌓이는 석탄의 양은 항상 일정하지 않다.

따라서 미분탄 파쇄조업은 조업자에 의해 급탄 설정량에 불가하고 제조되는 미분탄의 양을 검출할 수 없기 때문에 실제로 제조된 미분탄은 설정량과는 전혀 다르게 된다.

이에따라 제조된 미분탄의 양이 설정된 급탄량 보다 적을 경우에는 미분탄 취입호퍼(8)에서 취입할 수 있는 양이 적어 고로내로 취입될 량을 감소시켜야 하며, 이때는 고로내의 갑작스런 미분탄 취입량 감소로 노열 급저하를 초래하여 감풍조업을 실시하여야 하므로 용선 생산량의 저하, 미분탄 취입감소로 인한 원가 상승 그리고 노황 불안정등 대형 설비사고의 문제점이 대두된다.

특히 급탄 설정량보다 미분탄의 제조량이 많아질 경우에는 미분탄 저장호퍼(7)의 중량이 급상승하게 되어 제조설비의 운전을 일정한 시간동안 정지하여야 하는데, 다시 제조설비를 가동시키는데는 많은 시간이 소요되게 된다.

본 발명의 목적은 고로의 열원으로 이용되는 미분탄 제조시 제조설비에서 급탄량을 정확하게 자동으로 제조하도록 함으로써 미분탄 재고관리의 효율화를 도모할 수 있게한 미분탄 파쇄기의 급탄량 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 특징은 미분탄 취입호퍼의 중량을 합산하는 합산계기와 미분탄 저장호퍼의 중량과 취입호퍼의 중량을 내부연산식으로 합산하기 위한 합산루프와, 합산계기에 의해 합산된 미분탄의 중량변화를 시간당 급탄량으로 환산하는 급탄량 검출루프와, 급탄량 설정과 미분탄제조량의 편차 발생시 급탄량제어계에서 출력신호의 가감을 통하여 급탄기 회전모터의 회전수변화에 의한 설정량과 제조량의 편차를 제거하는 급탄량 제어루프를 포함하는데 있다.

도 1은 종래의 급탄 설비의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 급탄설비의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 동작과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4는 본 발명에서의 급탄량 산출을 위한 각 취입호퍼의 중량검출회로 구성도이다.

도 5는 본 발명에서의 급탄량 검출관계를 설명하기 위한 타이밍 챠트도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

1 : 콘베어벨트 2 : 석탄저장호퍼

3 : 급탄기 4 : 파쇄기

5 : 배가스방산변 6 : 미분탄포집기

7 : 미분탄저장호퍼 8 : 미분탄취입호퍼

9 : 풍구 10 : 고로

11 : 급탄량제어계기 12 : 미분탄저장호퍼 중량변환기

13 : 미분탄저장호퍼 중량지시계

이하 첨부한 도면을 참고로하여 본발명을 설명한다.

도 2는본 발명 장치의 구성도로써 콘베어벨트(1)에 의해 이송된 석탄원료는 석탄저장호퍼(2)를 거쳐 급탄기(3)에 공급되게 설치하고 상기 급탄기에 의해서는 석탄원료가 파쇄기(4)로 공급되게 설치하고 상기 파쇄기에 의해 파쇄된 석탄가루는 열풍로(21)의 고열을 운반하는 배가스흡입팬(20)에 의해 미분탄 포집기(6)로 이송되게 설치한다.

배가스방산변(5)이 마련되어 있는 상기 미분탄 포집기(6)에서는 미분탄을 미분탄 저장호퍼(7)로 이송하여 여기에서 각 취입호퍼(8)를 통해 고로(10)에 취입할 수 있게 설치한다.

이러한 미분탄 제조 및 취입 설비에서 각각의 취입호퍼에는 취입호퍼의 중량을 계량하기 위한 취입호퍼 중량검출장치(g1, f1, e1)를 마련하고 여기에서 전압신호로 얻어진 중량값 대비 변환신호는 전류신호로 변환하는 각각의 취입호퍼 중량변환기(g2, f2, e2)와 취입호퍼 중량지시계(h, i, j)와 온오프 절환스위치(k, l, m)를 거쳐 취입호퍼 중량합산기(n)에서 합산처리되게 설치한다.

상기 중량합산기(n)에서 합산처리된 신호는 미분탄 중량합산기(o)에서 미분탄 저장호퍼 중량지시계(13)의 중량값에 합산되어 급탄량 검출계기(p)를 통해 그탄제어계기(11)로 인가되게 설치한다.

상기 급탄제어계기(11)에서는 급탄량검출계기의 출력과 급탄설정기(11-1)의 제어값을 비교하여 그 결과에 따라 급탄제어모터(3-1)를 제어하게 구성한다.

또한 상기 미분탄 저장호퍼(13)에는 호퍼중량계(7-1)에 의해 검출된 mA단위의 검출신호를 mV단위로 미분탄 저장호퍼 중량변환기(12)에서 변환된 신호가 입력되게 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 적용되는 미분탄 제조설비는 콘베어벨트(1)에 의해 야드에서 괴상의 석탄을 운반하여 석탄저장호퍼(2)에 저장한다.

운전자는 미분탄 제조설비의 기동과 동시에 운전실의 운전화면에서 급탄량 제어계기(11)의 설정량을 설정한다.

일정시간후 파쇄기(4)를 기동하면 급탄제어계기(11)에 설정된 급탄량의 아날로그신호(11-3)가 급탄기 회전용 모터(3-1)에 출력되어 출력신호(4-20mA)에 해당하는 만큼의 회전수로 변환되어 회전을 실시한다.

이때 석탄저장호퍼(2)에 저장되어 있던 괴상의 석탄은 급탄기(3)내부의 콘베어 벨트에 실려 하부의 미분탄 파쇄기(4)로 절출되어 미분탄으로 제조된다.

제조된 미분탄은 열풍로(21)연소시 발생되는 배가스를 흡입팬(20)에서흡입하여 건조시키고 일정한 온도를 유지(80-90℃)하면서 상부의 포집기(6)까지 운반한다.

운반된 미분탄은 포집기(6)의 백에서 포집되고 배가스는 방산변(5)을 거쳐 대기로 방출되며, 위에서 포집된 미분탄은 다시 하부의 미분탄 저장호퍼(7)와 취입호퍼(e,f,g)에 저장한후 노내(10)로 취입되게 되는데, 이때 미분탄 저장호퍼(7)와 취입호퍼(e,f,g) 에는 중량검출용 검출기(7-1,e-1,f-1,g-1)로써 각각 중량을 검출하여 중량지시계(13,h,i,j)에 지시한다.

미분탄 저장호퍼(7)의 중량은 중량변환기(12)에서 전압신호가 전류신호로 변환되어 운전실의 중량지시계(13)를 거쳐 미분탄 중량합상계기(o)에 입력된다.

취입호퍼(e,f,g)의 중량은 취입호퍼 3대에 각각 설치된 중량변환기(g-2,f-2,e-2)에서 검출된 신호(h,i,j)는취입호퍼 중량합산계기(n)를 거쳐 미분탄 중량합산계기(o)에 입력되어 미분탄 저장호퍼에서 입력된 신호(13)와 다시 합산된다.

상위계기인 급탄량 검출계기(p)에서는 미분탄 중량합산계기(o)에서 입력된 중량신호를 시간당 상승중량으로 연산하여 급탄제어계기(11)에 급탄 검출량으로 입력시킨다.

따라서 급탄량 제어계기(11)에서는 급탄량 설정신호(11-1)와 비교하여 편차가 발생되는 경우에는 급탄기 회전용 모터(3-1)에 출력되는 신호(11-3)를 가감하여 급탄기(3)에서 파쇄기(4)로 절출되는 급탄의 량을 제어하게 된다.

이렇게 제어를 실시하게 되면 급탄기에 설정되는 량과검출되는 량(미분탄의 제조량)은 일치하여 미분탄 저장호퍼(7)에 저장되는 재고의 량은 항상 일정하게 되는 것이다.

도 3을 참고로 하여 급탄량의 산출과정을 상세히 살펴본다.

미분탄 저장호퍼(7)의 중량검출기(7-1)에서 검출된 신호(mV)는 변환기(7-2)에서 아날로그신호(mA)로 변환되어 운전실DCS(디스트리뷰트 콘트롤 시스템)내의 중량지시계(a)로 입력된 후 중량합산기(i)로 입력된다.

또한 미분탄 취입호퍼(e,f,g)3대에 각각 설치된 중량검출기(e-1,f-1,g-1)에서 검출된 신호는 변환기(e-2,f-2,g-2)에서 전류신호로 변환되어 중량지시계(b,c,d)를 거쳐 미분탄 취입호퍼 중량합산 계기(h)로 입력된후 다시 미분탄 저장호퍼 중량(a)과 합산 시키기 위해 상위계기인 중량합산계기(i)로 출력된다.

미분탄 취입호퍼(ㄷ,ㄹ,ㅎ)에서는 공정에 따라 중량의 감소 및 증가가 행하여 지기 때문에 미분탄 취입호퍼 중량합산계기(h)에 출력되는 신호가 온-오프절환 스위치(ｔ,ｕ,ｖ)에 의해 온,오프된다.

미분탄 취입호퍼(ｅ,ｆ,ｇ)의 공정은 취입-배압-중진-가압의 공정으로 이루어 지게되는데 상부의 미분탄 저장호퍼(7)에서 미분탄 충진되는 호퍼만 시퀀스 회로(s)에서 판단하여 온,오프의 절환 스위치를 온시켜 합산계가(h)에 입력시키고, 그외의 공정(취입,배압,가압)에 있는 호퍼는 시퀀스회로(s)에서 오프의 신호를 출력시켜 온,오프의 절환 스위치를 오프하기 때문에 취입호퍼 합산계기(h)에 중량이 합산되지 않는다.

도 4는 급탄량 산출 및 취입호퍼 중량검출을 위한 로직회로 구성으로써, 취입호퍼의 공정이 충진되는 공정인 미분탄 저장호퍼에서 미분탄 취입호퍼로의 미분탄 절출시에만 내부 로직회로(b)의 신호가 출력되어 절환 스위치(b-1)를 온 시켜 취입호퍼의 중량(l) 을 취입호퍼 합산계기(b)에 입력시키는 것을 보이고 있다.

여기서 각 계기의 중량연산에 필요한 내용을 다시 도 3을 참고로 하여 살펴보면, 미분탄 취입호퍼(e,f,g)의 중량 측정렌지(b,c,d)는 0-25톤 이기 때문에 미분탄 췽입호퍼 중량합산계기(h)(측정레인지: 0-100톤)내에는 다음과 같은 내부 연산식이 존재한다.

Wt=((b)+(c)+(d))×0.25

여기서 Wt는 합산중량(0-100톤)이고, 0.25는 미분탄 취입호퍼 중량계기(b,c,d)와 합산계기의비(100:25)이고, b는 미분탄 취입호퍼의 중량(No1,0-25톤)이고, c는 미분탄 취입호퍼의 중량(No2,0-25톤)이고, d는 미분탄 취입호퍼의 중량(No3,0-25톤)이다.

취입호퍼의 중량지시계(b,c,d)에서 합산계기(h)로 출력되는 신호는 디지탈신호가 출력되기 때문에 합산계기측정렌지(0-100톤)의 차이에 해당하는 상수(0.25)를 곱해야 한다.

이어 취입호퍼 3대의 중량을 합산하고 상수(0.25)를 곱하게되면 취입호퍼의 중량이 합산계기(h)에 지시된다.

이렇게 합산된 중량은 상위게기인 미분탄 합산게기(i)로 다시출력 및 입력되는데 미분탄 저장호퍼의 중량(a)측정레인지(0-200톤)와 다르기 때문에 내부에는 다음과 같은 연산식이 존재한다.

Wt=(a)+((h)×0.5))

여기서 Wt는 합산중량(0-200톤)이고, 0.5는 미분탄 취입호퍼합산계기(h)와 합산계기(i)의비(100:200)이고, a는 미분탄 저장호퍼의 중량(0-200톤)이고, h는 미분탄 취입호퍼의 중량합산(0-100톤)이다.

미분탄 중량합산계기(i)에서 연산에 의해 검출된 중량신호는 다시 시간당 중량으로 환산하기 위해 상위계기인 현재 중량계기(j)와 중량지연계기(k)를 거쳐 급탄량 검출계기(l)로 입력시킨다.

급탄량 환산계기(l) 에서는 현재 입력되는 합산중량(j)과 3초전의 미분탄 합산중량(k)의 차를 산출해서 시간당 중량변화로 나타내고 이를 실제 급탄되어 제조된 미분탄 제조량으로 검출한다.

이를 급탄환산계기(l) 내부에 등록되어 있는 연산식을 도 5에 참고하여 살펴보면,

Q={((j)-(k))×3600/t}×4

여기서 Q는 급탄 검출량(T/H)이고, (j)는 현재 미분탄 합산중량(톤)이고, (k)는 3초전의 미분탄 합산중량(톤)이고, t는 중량 샘플링 간격(sec)이고, 4는 급탄량 환산계기(l)와 급탄량 제어계기(n)의 측정렌지비(200:50)이다.

급탄량 검출치(Q)는 현재의 미분탄 합산중량(j)에서 3초전의 미분탄 합산중량(k)을 뺀후 초를 시간으로 환산하기 위해 3600의 숫자를 곱하고 이를 다시 중량 샘플링 시간으로 나누어 중량을 환산하고 상위계기인 급탄량 제어계기(n)의 측정렌지와 일치시키기 위해 두계기(l,n)의 비(4)를 곱하여 최종적으로 실급탄량을 검출하여 급탄량 제어기(n)로 입력시키면 급탄량 제어계기(n)에서는 설정량(m)과 비교하여 편차가 발생하는 경우 아날로그의 전류신호(mA)를 급탄기 회전용 모터(3-1)에 출력시켜 회전수를 가감시키는 것으로 급탄설정량과 급탄검출량을 일치시키게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 미분탄 제조설비의 급탄량에서 실제로 제조되는 미분탄의 양을 검출하여 급탄제어계기에서 설정치와 감출치 사이에 편차가 발생하는 경우 출력의 가감을 통하여 급탄량을 제어함으로써 미분탄 취입을 보다 효과적으로 할 수 있기 때문에 갑작스런 미분탄의 취입량 감소로 인한 노열 감소에 따른 감풀조업, 용선 생산량 저하의 문제점을 개선하여 고로 조업안정에 보다큰 효과를 얻을수 있게 된다.

Claims (1)

1. 미분탄 취입호퍼의 중량을 합산하는 합산계기와 미분탄 저장호퍼의 중량과 취입호퍼의 중량을 내부연산식으로 합산하기 위한 합산루프와, 합산계기에 의해 합산된 미분탄의 중량변화를 시간당 급탄량으로 환산하는 급탄량 검출루프와, 급탄량 설정과 미분탄제조량의 편차 발생시 급탄량제어계에서 출력신호의 가감을 통하여 급탄기 회전모터의 회전수변화에 의한 설정량과 제조량의 편차를 제거하는 급탄량 제어루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 미분탄 파쇄기의 급탄량 제어장치.

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